JP5342684B1 - インナーライナーを備えた空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】隣接する部材との未加硫粘着性および加硫接着性を十分に有し、空気遮断性に優れたインナーライナーを備え、かつ、優れたグリップ性能および操縦安定性を有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】ポリマーシートよりなるインナーライナーを備える空気入りタイヤであって、ポリマーシートはポリマー組成物よりなる。ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含む。ポリマー組成物は、ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む。ポリマーシートは、厚さが1.6mm以上4.0mm以下である。空気入りタイヤのトレッドがスチレン・ブタジエンゴムを50質量%以上含むゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックを60質量部以上200質量部以下含むゴム組成物よりなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、インナーライナーを備えた空気入りタイヤに関する。
近年、車の低燃費化に対する強い社会的要請から、タイヤの軽量化が図られている。タイヤ部材のなかでも、タイヤ半径方向の内側に配置され、空気入りタイヤ内部から外部への空気の漏れの量(空気透過量)を低減して耐空気透過性を向上させるはたらきをもつインナーライナーにおいても、軽量化などが行われるようになってきた。
現在、インナーライナー用ゴム組成物として、ブチルゴム70〜100質量%および天然ゴム30〜0質量%を含むブチル系ゴムを使用することで、タイヤの耐空気透過性を向上させることが行われている。また、ブチル系ゴムはブチレン以外に約1質量%のイソプレンを含み、これが硫黄、加硫促進剤、亜鉛華と相まって、隣接ゴムとの共架橋を可能にしている。上記ブチル系ゴムは、通常の配合では乗用車用タイヤでは0.6〜1.0mm、トラック・バス用タイヤでは1.0〜2.0mm程度の厚みが必要となる。
そこで、タイヤの軽量化を図るために、ブチル系ゴムより耐空気透過性に優れ、インナーライナー層の厚みを薄くすることができる熱可塑性エラストマーを、インナーライナーに用いることが提案されている。しかし、ブチル系ゴムよりも薄い厚みで、高い耐空気透過性を示す熱可塑性エラストマーは、インナーライナーに隣接するインスレーションゴムやカーカスゴムとの加硫接着力が、ブチル系ゴムよりも劣っている。インナーライナーの加硫接着力が低いと、インナーライナーとインスレーションまたはカーカスとの間に空気が混入して小さな気泡が多数現れる、エアーイン現象が生じる。この現象はタイヤの内側に小さな斑模様があることでユーザーに外観が悪いという印象を与えてしまうという問題がある。さらに、走行中にエアーが起点となりインナーライナーとインスレーションまたはカーカスとが剥離するため、インナーライナーに亀裂が生じてタイヤ内圧が低下することがある。そして、最悪な場合はタイヤがバーストしてしまう恐れがある。
特許文献1(特開平9−165469号公報)には、空気透過率の低いナイロンを用いてインナーライナー層を形成することで、インナーライナーとタイヤ内部またはカーカス層を形成するゴム組成物との接着性を向上させることのできる空気入りタイヤが提案されている。しかし、該技術においては、ナイロンフィルム層を形成するために、ナイロンフィルムをRFL処理した後、ゴム組成物から成るゴム糊を接着する必要があり、工程が複雑化するという問題がある。
また、空気入りタイヤのインナーライナー部は、車の走行時に発熱が生じやすい。高温条件下では、剛性が低下し、操縦安定性が悪化するおそれがある。したがって、安全性の面から、操縦安定性を向上できるインナーライナーも要求されている。
特許文献2(特開2011−057940号公報)には、ゴム成分100質量部に対してカーボンブラックを30〜110質量部を含むゴム組成物をインナーライナーに用いることで、操縦安定性を向上させることのできる競技用タイヤが提案されている。しかし、該技術は、長時間の連続使用時の耐空気透過性能について、さらなる検討の余地がある。
特開平9−165469号公報 特開2011−057940号公報
本発明は、隣接する部材との未加硫粘着性および加硫接着性を十分に有し、空気遮断性に優れたインナーライナーを備え、かつ、優れたグリップ性能および操縦安定性を有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明はポリマーシートよりなるインナーライナーを備える空気入りタイヤであって、ポリマーシートはポリマー組成物よりなる。ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含む。ポリマー組成物は、ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む。ポリマーシートは、厚さが1.6mm以上4.0mm以下である。空気入りタイヤのトレッドがスチレン・ブタジエンゴムを50質量%以上含むゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックを60質量部以上200質量部以下含むゴム組成物よりなる。
本発明はポリマー積層体よりなるインナーライナーを備える空気入りタイヤであって、ポリマー積層体は、第1層および第2層を備える。第1層はポリマー組成物よりなる。ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含む。ポリマー組成物は、ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む。第2層は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む熱可塑性樹脂組成物を含む。ポリマー積層体は、厚さが1.6mm以上4.0mm以下である。空気入りタイヤのトレッドがスチレン・ブタジエンゴムを50質量%以上含むゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックを60質量部以上200質量部以下含むゴム組成物よりなる。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、熱可塑性エラストマーは、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体およびスチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレントリブロック共重合体およびこれらのエポキシ変性熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種である。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が5万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が10万以上29万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体は直鎖状であり、重量平均分子量が4万以上12万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上35質量%以下である。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が1万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、ポリマー組成物は、ポリマー成分100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む。
本発明の空気入りタイヤにおいて好ましくは、第2層は、前記熱可塑性樹脂組成物に加え、さらに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を含み、かつ熱可塑性樹脂組成物およびゴム成分の合計に対し、ゴム成分を20質量%以上90質量%以下含む。
本発明によれば、隣接する部材との未加硫粘着性および加硫接着性を十分に有し、空気遮断性に優れたインナーライナーを備え、かつ、優れたグリップ性能および操縦安定性を有する空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の一実施の形態における空気入りタイヤの右半分を示す模式的断面図である。 空気入りタイヤにおけるインナーライナーの配置の一例を示す模式的断面図である。 空気入りタイヤにおけるインナーライナーの配置の一例を示す模式的断面図である。
<空気入りタイヤ>
本発明の一実施の形態における空気入りタイヤの構造について、図1を用いて説明する。
空気入りタイヤ1は、乗用車用、トラック・バス用、重機用などとして用いることができる。空気入りタイヤ1は、トレッド部2とサイドウォール部3とビード部4とを有している。さらに、ビード部4にはビードコア5が埋設される。また、一方のビード部4から他方のビード部にわたって設けられ、両端を折り返してビードコア5を係止するカーカス6と、該カーカス6のクラウン部外側に2枚のプライよりなるベルト層7とが配置されている。カーカス6のタイヤ半径方向内側には一方のビード部4から他方のビード部4に亘るインナーライナー9が配置されている。ベルト層7は、スチールコードまたはアラミド繊維等のコードよりなる2枚のプライを、タイヤ周方向に対してコードが通常5〜30°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカスはポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ90°の角度に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア5の上端からサイドウォール方向に延びるビードエーペックス8が配置される。なお、インナーライナー9とカーカス6との間に、インスレーションが配置されていてもよい。
[実施の形態1]
本発明の一実施の形態において、インナーライナーはポリマーシートからなる。
<ポリマーシート>
ポリマーシートはポリマー組成物よりなる。ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(以下、「SIBS」ともいう)を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含む。さらに、ポリマー組成物は、前記ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む。
(ポリマー組成物)
ポリマー組成物は、SIBS、ゴム成分および硫黄を含む。SIBSにゴム成分および硫黄を添加して加熱混合すると、加熱混合中にゴム成分と硫黄とが加硫反応して、SIBSがマトリックス(海)で、ゴム成分が島となる海島構造を形成する。
海島構造を有するポリマー組成物は、SIBSからなるマトリックス相に由来する空気遮断性を有する。さらに、島相を形成するゴム成分はゴム成分を含む隣接部材との未加硫粘着性を有するとともに、加熱混合中に隣接部材のゴム成分とも加硫反応をするため、隣接部材との加硫接着性も有する。したがって、該ポリマー組成物よりなるポリマーシートは空気遮断性に優れると同時に、隣接部材との未加硫粘着性および加硫接着性を有することができる。
(スチレン−イソブチレン−トリブロック共重合体)
SIBSのイソブチレンブロックにより、SIBSを含むポリマーシートは優れた耐空気透過性を有する。したがって、SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、耐空気透過性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
さらに、SIBSは芳香族以外の分子構造が完全飽和であることにより、劣化硬化が抑制され、優れた耐久性を有する。したがって、SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに適用して空気入りタイヤを製造した場合、SIBSを含有させることにより耐空気透過性を確保するため、たとえばハロゲン化ブチルゴムなどの、従来耐空気透過性を付与するために使用されてきた高比重のハロゲン化ゴムを使用しないか、使用する場合にも使用量の低減が可能である。これによってタイヤの軽量化が可能であり、燃費の向上効果が得られる。
SIBSの分子量は特に制限はないが、流動性、成形化工程、ゴム弾性などの観点から、GPC法による重量平均分子量が5万以上40万以下であることが好ましい。重量平均分子量が5万未満であると引張強度、引張伸びが低下するおそれがあり、40万を超えると押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。
SIBSは一般的にスチレン単位を10質量%以上40質量%以下含む。耐空気透過性と耐久性がより良好になる点で、SIBS中のスチレン単位の含有量は10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
SIBSは、イソブチレン単位とスチレン単位のモル比(イソブチレン単位/スチレン単位)が、該共重合体のゴム弾性の点から40/60〜95/5であることが好ましい。SIBSにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱い(重合度が10,000未満では液状になる)の点からイソブチレンブロックでは10,000〜150,000程度、またスチレンブロックでは5,000〜30,000程度であることが好ましい。
SIBSは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
特開昭62−48704号公報および特開昭64−62308号公報には、イソブチレンと他のビニル化合物とのリビングカチオン重合が可能であり、ビニル化合物にイソブチレンと他の化合物を用いることでポリイソブチレン系のブロック共重合体を製造できることが開示されている。このほかにも、リビングカチオン重合法によるビニル化合物重合体の製造法が、たとえば、米国特許第4,946,899号、米国特許第5,219,948号、特開平3−174403号公報などに記載されている。
SIBSは分子内に芳香族以外の二重結合を有していないために、たとえばポリブタジエンなどの分子内に二重結合を有している重合体に比べて紫外線に対する安定性が高く、耐候性が良好である。
SIBSの含有量はポリマー組成物のポリマー成分中、5質量%以上40質量%以下である。SIBSの含有量が5質量%未満であると、ポリマーシートの空気遮断性が低下するおそれがある。一方、SIBSの含有量が80質量%を超えると、隣接部材との加硫接着力が不十分であるおそれがある。SIBSの含有量は空気遮断性の確保の観点から、ポリマー成分中10質量%以上が好ましく、30質量%以下が好ましい。
(ゴム成分)
実施の形態1において、ポリマーシートを構成するポリマー組成物はゴム成分を含む。ゴム成分はポリマー組成物にゴム成分を含む隣接部材との未加硫粘着性を与えることができる。さらに硫黄と加硫反応することにより、ポリマー組成物にカーカスやインスレーションなどの隣接部材との加硫接着性を与えることができる。
ゴム成分は天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種を含む。なかでも破壊強度および接着性の観点から、天然ゴムを含むことが好ましい。
ゴム成分の含有量はポリマー組成物のポリマー成分中、60質量%以上95質量%以下である。ゴム成分の含有量が60質量%未満であると、ポリマー組成物の粘度が高くなり押出加工性が悪化するため、ポリマーシート作製の際に、ポリマーシートを薄くすることができないおそれがある。一方、ゴム成分の含有量が95質量%を超えると、ポリマーシートの空気遮断性が低下するおそれがある。ゴム成分の含有量は未加硫粘着性および加硫接着性の観点から、ポリマー成分中70質量%以上が好ましく、90質量%以下が好ましい。
(硫黄)
実施の形態1において、ポリマーシートを構成するポリマー組成物は硫黄を含む。
硫黄としては、ゴム工業において加硫時に一般的に用いられる硫黄を用いることができる。中でも不溶性硫黄を用いることが好ましい。ここで不溶性硫黄とは、天然硫黄S8を加熱、急冷し、Sx(x=10万〜30万)となるように高分子量化した硫黄のことをいう。不溶性硫黄を用いることで、通常、硫黄をゴム加硫剤として用いた場合に生じるブルーミングを防止することができる。
硫黄の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下である。硫黄の含有量が0.1質量部未満であると、ゴム成分の加硫効果を得ることができない。一方、硫黄の含有量が5質量部を超えると、ポリマー組成物の硬度が高くなり、ポリマーシートをインナーライナーに用いた場合に、空気入りタイヤの耐久性能が低下するおそれがある。硫黄の含有量は、さらに0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましい。
(ポリマー組成物の添加剤)
実施の形態1において、ポリマーシートを構成するポリマー組成物はステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫促進剤などの添加剤を含むことができる。
ステアリン酸はゴム成分の加硫助剤として機能する。ステアリン酸の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。ステアリン酸の含有量が1質量部未満であると、加硫助剤としての効果を得ることができない。一方、ステアリン酸の含有量が5質量部を超えると、ポリマー組成物の粘度が低下し、破壊強度が低下するおそれがあるため好ましくない。ステアリン酸の含有量は、さらに1質量部以上4質量部以下が好ましい。
酸化亜鉛はゴム成分の加硫助剤として機能する。酸化亜鉛の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、0.1質量部以上8質量部以下であることが好ましい。酸化亜鉛の含有量が0.1質量部未満であると、加硫助剤としての効果を得ることができない。一方、酸化亜鉛の含有量が8質量部を超えると、ポリマー組成物の硬度が高くなり、ポリマーシートをインナーライナーに用いた場合に、空気入りタイヤの耐久性能が低下するおそれがある。酸化亜鉛の含有量は、さらに0.5質量部以上6質量部以下が好ましい。
老化防止剤は、老化と呼ばれる酸化劣化、熱劣化、オゾン劣化、疲労劣化などの一連の劣化を防止する機能を有する。老化防止剤は、アミン類やフェノール類からなる一次老化防止剤と硫黄化合物やフォスファイト類からなる二次老化防止剤とに分類される。一次老化防止剤は各種ポリマーラジカルに水素を供与して自動酸化の連鎖反応を停止させる機能を有し、二次老化防止剤はヒドロキシペルオキシドを安定なアルコールに変えることにより安定化作用を示すものである。
老化防止剤としては、アミン類、フェノール類、イミダゾール類、リン類またはチオウレア類などが挙げられる。
アミン類としては、フェニル−α−ナフチルアミン、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンポリマー、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、p、p’−ジオクチルジフェニルアミン、p,p’−ジクミルジフェニルアミン、N,N'-ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N,N'-ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−1,3−ジメチルブチル−p−フェニレンジアミン、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミンなどが挙げられる。
フェノール類としては、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化メチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノン、2,5−ジ−tert−アミルハイドロキノンなどが挙げられる。
イミダゾール類としては、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケルなどが挙げられる。
その他、トリス(ノニル化フェニル)フォスファイトなどのリン類、1,3−ビス(ジメチルアミノプロピル)−2−チオウレア、トリブチルチオウレアなどのチオウレア類、オゾン劣化防止用ワックスなどを用いても良い。
上記の老化防止剤は1種類を単独で用いても、2種類以上を組み合わせても用いても良い。なかでも、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミンを用いることが好ましい。
老化防止剤の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。老化防止剤の含有量が0.1質量部未満であると、老化防止効果を得ることができない。一方、老化防止剤の含有量が5質量部を超えると、ポリマー組成物にブルーミング現象が発生する。老化防止剤の含有量は、さらに0.3質量部以上4質量部以下が好ましい。
加硫促進剤としては、チウラム類、チアゾール類、チオウレア類、ジチオカーバミン酸塩類、グアニジン類およびスルフェンアミド類などを用いることができる。
チウラム類としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドまたはジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドなどが挙げられる。
チアゾール類としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、N−シクロヘキシルベンゾチアゾール、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアソー
ルスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドまたは、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドなどが挙げられる。
チオウレア類としては、N,N’−ジエチルチオウレア、エチレンチオウレアまたはトリメチルチオウレアなどが挙げられる。
ジチオカーバミン酸塩類としては、ジメチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカーバミン酸銅、ジメチルジチオカーバミン酸鉄(III)、ジエチルジチオカーバミン酸セレン、ジエチルジチオカーバミン酸テルルなどが挙げられる。
グアニジン類としては、ジ−o−トリルグアニジン、1,3−ジフェニルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレードのジ−o−トリルグアニジン塩などが挙げられる。
スルフェンアミド類としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミドなどが挙げられる。
上記の加硫促進剤は1種類を単独で用いても、2種類以上を組み合わせても良い。なかでも、ジベンゾチアジルスルフィドを用いることが好ましい。
加硫促進剤の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。加硫促進剤の含有量が0.1質量部未満であると、加硫促進効果を得ることができない。一方、加硫促進剤の含有量が5質量部を超えると、ポリマー組成物の硬度が高くなり、ポリマーシートをインナーライナーに用いた場合に、空気入りタイヤの耐久性能が低下するおそれがある。さらに、ポリマー組成物の原料費が上昇する。加硫促進剤の含有量は、さらに0.3質量部以上4質量部以下が好ましい。
(ポリマーシートの厚さ)
実施の形態1において、ポリマーシートは、厚さが1.6mm以上4.0mm以下である。ポリマーシートの厚みが1.6mm未満であると、該ポリマーシートをインナーライナーに適用した空気入りタイヤにおいて、良好な操縦安定性を得ることができない。
一方、ポリマーシートの厚みが4.0mmを超えると、タイヤの撓みが小さく、良好なグリップ性能を得ることができない。さらにタイヤ重量および転がり抵抗が増加して、低燃費性能が低下する。ポリマーシートの厚みは、さらに2.0mm以上3.0mm以下であることが好ましい。
(ポリマーシートの製造方法)
実施の形態1において、ポリマーシートはたとえば以下の方法で製造することができる。2軸押出機に各配合剤を投入して約150〜280℃、50〜300rpmの条件下で混練し、SIBS、ゴム成分、硫黄および必要に応じて各種添加剤が動的架橋されたポリマー組成物のペレットを得る。得られたペレットをTダイ押出機に投入して、所望の厚さのポリマーシートを得る。
2軸押出機中では、熱可塑性樹脂組成物であるSIBSがマトリックス相となり、ゴム成分が島相となり分散する。さらに、2軸押出機中で、ゴム成分と添加剤成分とが反応し、島相であるゴム成分が架橋反応する。ゴム成分が2軸押出機中で動的に架橋されることから動的架橋と呼ばれている。2軸押出機中でゴム成分が架橋しても、系のマトリックス相は熱可塑性樹脂成分からなるため、系全体のせん断粘度が低く、押出加工が可能となる。
2軸押出機で得られた動的架橋されたポリマー組成物のペレットは、ゴム成分は架橋しているが、マトリックス相の熱可塑性樹脂成分は可塑性を保持しており、系全体の可塑性を生み出す役割を果たしている。そのため、Tダイ押出においても可塑性を示すため、シート状に成形することが可能になる。
さらに動的架橋されたポリマー組成物のペレットはゴム成分が架橋しているため、該ペレットを用いて作製されたポリマーシートをインナーライナーに適用して空気入りタイヤを製造する際に空気入りタイヤを加熱しても、カーカス層へのインナーライナーのポリマー組成物の侵入を防止することができる。
<トレッド>
本発明の一実施の形態において、空気入りタイヤのトレッドは、スチレンブタジエンゴム(以下、「SBR」ともいう)を50質量%以上含むゴム成分およびカーボンブラックを含むゴム組成物よりなる。
SBRとしては特に限定されず、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。なかでも、S−SBRが好ましい。
SBRのスチレン単位含有量は、好ましくは25質量%以上、より好ましくは35質量%以上である。25質量%未満であると、充分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、上記スチレン成分含有量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。60質量%を超えると、耐摩耗性が低下する傾向がある。なお、SBRのスチレン成分含有量は、1H−NMR測定により算出される。
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上である。50質量%未満であると、十分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、SBRの含有量の上限は特に限定されず、100質量%でもよい。
SBR以外のゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴムを用いることができる。これらのゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トレッド用ゴム組成物は、カーボンブラックを含む。これにより、良好なドライグリップ性能および耐摩耗性を得ることができる。カーボンブラックとしては、例えば、GPF、HAF、ISAF、SAFなど、タイヤ工業において一般的なものを用いることができる。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は50m2/g以上が好ましく、90m2/g以上がより好ましく、120m2/g以上が更に好ましい。50m2/g未満では、充分なウェットグリップ性能、耐摩耗性能が得られないおそれがある。該N2SAは、180m2/g以下が好ましく、160m2/g以下がより好ましい。180m2/gを超えると、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる値である。
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)は、50ml/100g以上が好ましく、100ml/100g以上がより好ましい。50ml/100g未満では、充分なウェットグリップ性能、耐摩耗性能が得られないおそれがある。また、カーボンブラックのDBPは、200ml/100g以下が好ましく、135ml/100g以下がより好ましい。200ml/100gを超えると、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS K 6217−4:2001に準拠して測定される値である。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、60質量部以上200質量部以下である。60質量部未満では、充分なグリップ性能、耐摩耗性能が得られないおそれがある。200質量部を超えると、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化するおそれがある。該含有量は、好ましくは70質量部以上、180質量部以下、更に好ましくは130質量部以下である。
トレッド用ゴム組成物は、シリカを含むことができる。これにより、ウェットグリップ性能を向上でき、また、耐摩耗性や操縦安定性の改善効果も得られ、本発明の効果をより好適に得ることができる。シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカのチッ素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは40m2/g以上、より好ましくは70m2/g以上、更に好ましくは110m2/g以上である。40m2/g未満であると、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、シリカのN2SAは、好ましくは220m2/g以下、より好ましくは200m2/g以下である。220m2/gを超えると、シリカが分散しにくくなり、耐摩耗性が悪化するおそれがある。なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−93に準じてBET法で測定される値である。
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは20質量部以上である。15質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られないおそれがある。該シリカの含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは140質量部以下、更に好ましくは130質量部以下である。150質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、耐摩耗性が悪化するおそれがある。
トレッド用のゴム組成物にシリカを配合する場合、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤としてはとくに制限はなく、従来、タイヤ工業においてシリカと併用して用いられるものとすることができる。
シランカップリング剤としては、たとえば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ポリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ポリスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ポリスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)ポリスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)ポリスルフィドなどがあげられ、これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の添加効果およびコスト面から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドを用いることが好ましい。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上である。シランカップリング剤の含有量が1質量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、該シランカップリング剤の含有量は20重量部以下が好ましく、15重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が20重量部を超えると、シランカップリング剤の配合による改善効果が得られず、コストが増大する傾向がある。
トレッド用ゴム組成物は、従来公知の方法で製造することができる。たとえば、ゴム成分、カーボンブラック、さらに必要に応じて他の充填剤および配合剤を、たとえばバンバリーミキサーにて混練りする。得られた混練物に対して、加硫剤および加硫促進剤を、たとえばオープンロールにて混練りし、さらに、加硫することにより得ることができる。
[実施の形態2]
本発明の一実施の形態において、インナーライナーはポリマー積層体からなる。
<ポリマー積層体>
ポリマー積層体は、第1層および第2層を備える。
(第1層)
実施の形態2において、ポリマー積層体の第1層は、実施の形態1のポリマーシートと同様のものを用いることができる。
(第2層)
実施の形態2において、第2層は熱可塑性エラストマーおよび硫黄を含む熱可塑性樹脂組成物を含む。第2層は、前記熱可塑性樹脂組成物に加え、さらに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を含んでいてもよい。
(熱可塑性樹脂組成物)
熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性エラストマーおよび硫黄を含む。熱可塑性エラストマーに硫黄を添加することにより、第1層との未加硫粘着力および加硫接着力が向上する。さらに、カーカスやインスレーションなどの隣接部材との未加硫粘着力および加硫接着力も向上する。
(熱可塑性エラストマー)
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレ
ン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレントリブロック共重合体よりなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。なお、これらの熱可塑性エラストマーはエポキシ基を有するエポキシ変性熱可塑性エラストマーであってもよい。なかでも、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体またはエポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体を用いることが好ましい。以下、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体について説明する。
(スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体)
スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(以下、「SIS」ともいう)のイソプレンブロックはソフトセグメントであるため、SISを含む熱可塑性樹脂組成物はゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SISを含む熱可塑性樹脂組成物をポリマー積層体に用いた場合、該ポリマー積層体は、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、エアーインを防ぐことができ、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SISの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が10万以上29万以下であることが好ましい。重量平均分子量が10万未満であると引張強度が低下するおそれがあり、29万を超えると押出加工性が悪くなるため好ましくない。
SIS中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
SISは、イソプレン単位とスチレン単位のモル比(イソプレン単位/スチレン単位)が、90/10〜70/30であることが好ましい。SISにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソプレンブロックでは500〜5,000程度、またスチレンブロックでは50〜1,500程度であることが好ましい。
SISは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
SISを含む第2層は、SIS、硫黄およびその他の添加剤をバンバリーミキサーで混合したのち、押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーをシート化する通常の方法によって得ることができる。
(スチレン−イソブチレンジブロック共重合体)
スチレン−イソブチレンジブロック共重合体(以下、「SIB」ともいう)のイソブチレンブロックはソフトセグメントであるため、SIBを含む熱可塑性樹脂組成物はゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SIBを含む熱可塑性樹脂組成物をポリマー積層体に用いた場合、該ポリマー積層体は、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、エアーインを防ぐことができ、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SIBとしては、直鎖状のものを用いることがゴム弾性および接着性の観点から好ましい。
SIBの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が4万以上12万以下であることが好ましい。重量平均分子量が4万未満であると引張強度が低下するおそれがあり、12万を超えると押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。
SIB中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上35質量%以下であることが好ましい。
該SIBは、イソブチレン単位とスチレン単位のモル比(イソブチレン単位/スチレン単位)が、90/10〜65/35であることが好ましい。SIBにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソブチレンブロックでは300〜3,000程度、またスチレンブロックでは10〜1,500程度であることが好ましい。
SIBは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
国際公開第2005/033035号には、攪拌機にメチルシクロヘキサン、n−ブチルクロライド、クミルクロライドを加え、−70℃に冷却した後、2時間反応させ、その後大量メタノールを添加して反応を停止させ、60℃で真空乾燥してSIBを得るという製造方法が開示されている。
SIBを含む第2層は、SIB、硫黄およびその他の添加剤をバンバリーミキサーで混合したのち、押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーをシート化する通常の方法によって得ることができる。
(エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体)
エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体(以下、「エポキシ変性SBS」ともいう)は、ハードセグメントがポリスチレンブロック、ソフトセグメントがブタジエンブロックであり、ブタジエンブロックに含まれる不飽和二重結合部分をエポキシ化した熱可塑性エラストマーである。エポキシ変性SBSはソフトセグメントを有するため、エポキシ変性SBSを含む熱可塑性樹脂組成物はゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、エポキシ変性SBSを含む熱可塑性樹脂組成物をインナーライナー用ポリマー積層体に用いた場合、該ポリマー積層体は、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、エアーインを防ぐことができ、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
エポキシ変性SBSの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が1万以上40万以下であることが好ましい。重量平均分子量が1万未満であると補強効果が低下するおそれがあり、40万を超えると熱可塑性樹脂組成物の粘度が上昇するおそれがあるため好ましくない。
エポキシ変性SBS中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
エポキシ変性SBSは、ブタジエン単位とスチレン単位のモル比(ブタジエン単位/スチレン単位)が、90/10〜70/30であることが好ましい。エポキシ変性SBSにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からブタジエンブロックでは500〜5,000程度、またスチレンブロックでは50〜1,500程度であることが好ましい。
エポキシ変性SBSを含む第2層は、SIB、硫黄およびその他の添加剤をバンバリーミキサーで混合したのち、押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーをシート化する通常の方法によって得ることができる。
(ゴム成分)
第2層は熱可塑性エラストマー組成物に加えてゴム成分を含むことができる。
ゴム成分としては、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴムを用いることができる。
ゴム成分の含有量は、熱可塑性樹脂組成物およびゴム成分の合計に対し、ゴム成分を20質量%以上90質量%以下含むことが好ましく、より好ましくは30質量%以上80質量%以下である。20質量%未満であると、第2層がカーカス層と加硫接着しにくくなるおそれがあり、90質量%を超えると、第2層とカーカス層とが加硫接着しすぎるおそれがある。
(硫黄)
硫黄は、実施の形態1と同様のものを用いることができる。
硫黄の含有量は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下である。硫黄の含有量が0.1質量部未満であると、架橋反応をしないおそれがある。一方、硫黄の含有量が5質量部を超えると、熱可塑性樹脂組成物の架橋密度が上がり粘度が上昇するおそれがある。硫黄の含有量は、さらに0.3質量部以上3質量部以下が好ましい。
(熱可塑性樹脂組成物の添加剤)
実施の形態2において、インナーライナー用ポリマー積層体を構成する熱可塑性樹脂組成物はステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫促進剤などの添加剤を含むことができる。これらの添加剤は実施の形態1と同様のものを用いることができる。
ステアリン酸の含有量は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。ステアリン酸の含有量が1質量部未満であると、加硫しないおそれがある。一方、ステアリン酸の含有量が5質量部を超えると、熱可塑性樹脂組成物の破壊強度の低下のおそれがある。ステアリン酸の含有量は、さらに1質量部以上4質量部以下が好ましい。
酸化亜鉛の含有量は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、0.1質量部以上8質量部以下であることが好ましい。酸化亜鉛の含有量が0.1質量部未満であると、加硫しないおそれがある。一方、酸化亜鉛の含有量が8質量部を超えると、熱可塑性樹脂組成物の硬度が高くなり耐久性が低下するおそれがある。酸化亜鉛の含有量は、さらに0.5質量部以上6質量部以下が好ましい。
老化防止剤の含有量は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。老化防止剤の含有量が0.1質量部未満であると、老化防止効果が得られないおそれがある。一方、老化防止剤の含有量が5質量部を超えると、ブルーミング現象が発生するおそれがある。老化防止剤の含有量は、さらに0.3質量部以上4質量部以下が好ましい。
加硫促進剤の含有量は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。加硫促進剤の含有量が0.1質量部未満であると、加硫促進効果を得られないおそれがある。一方、加硫促進剤の含有量が5質量部を超えると、熱可塑性樹脂組成物の硬度が高くなり、耐久性が低下するおそれがある。さらに、熱可塑性樹脂組成物の原料費が上昇する。加硫促進剤の含有量は、さらに0.3質量部以上4質量部以下が好ましい。
(ポリマー積層体の厚さ)
実施の形態2において、ポリマー積層体は、厚さが1.6mm以上4.0mm以下である。ポリマー積層体の厚みが1.6mm未満であると、該ポリマーシートをインナーライナーに適用した空気入りタイヤにおいて、良好な操縦安定性を得ることができない。
一方、ポリマー積層体の厚みが4.0mmを超えると、タイヤの撓みが小さく、良好なグリップ性能を得ることができない。さらにタイヤ重量および転がり抵抗が増加して、低燃費性能が低下する。ポリマー積層体の厚みは、さらに2.0mm以上3.0mm以下であることが好ましい。
(ポリマー積層体の製造方法)
実施の形態2において、ポリマー積層体は、たとえば以下の方法で製造することができる。
実施の形態1のインナーライナー用ポリマーシートの製造方法と同様の方法で第1層を作製する。押出成形やカレンダー成形などによって熱可塑性樹脂組成物をシート化して第2層を作製する。第1層と第2層とを貼り合わせてポリマー積層体を作製する。
また、ポリマー組成物および熱可塑性樹脂組成物のそれぞれのペレットをラミネート押出や共押出などの積層押出をして作製することもできる。
<トレッド>
本実施の形態において、トレッドは実施の形態1と同様のものを用いることができる。
<空気入りタイヤの製造方法>
本発明の一実施の形態における空気入りタイヤは、たとえば以下の方法で製造することができる。
上記のポリマーシートまたはポリマー積層体をインナーライナー部に適用して生タイヤを作製する。
ポリマーシートを用いる場合は、たとえば図2に示すように、インナーライナー9を形成するポリマーシートとカーカス61とが接するように配置する。
ポリマー積層体を用いる場合は、たとえば図3に示すように、ポリマー積層体の第2層PL2がカーカス61と接するようにタイヤ半径方向外側に向けて配置する。
このように配置すると、タイヤ加硫工程において、第2層とカーカスまたはインスレーションなどの隣接部材とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤにおいて、インナーライナーが隣接部材と良好に接着しているため、優れた耐空気透過性および耐久性を有することができる。
次に、前記生タイヤを金型に装着し、ブラダーにより150〜180℃で3〜50分間、加圧しつつ加熱して加硫タイヤを得る。次に、得られた加硫タイヤを50〜120℃で10〜300秒間冷却することが好ましい。
空気入りタイヤは、ポリマーシートまたはポリマー積層体をインナーライナーに用いている。該ポリマーシートまたはポリマー積層体を構成するSIBS、SIS、SIB、エポキシ変性SBSなどは熱可塑性樹脂であるため、加硫タイヤを得る工程において、たとえば150〜180℃に加熱されると、金型内で軟化状態となる。軟化状態の熱可塑性樹脂は、固体状態よりも反応性が向上するため、隣接部材と融着する。すなわち、膨張したブラダーの外側表面と接するインナーライナーは、加熱により軟化してブラダーに融着してしまう。インナーライナーとブラダーの外側表面が融着した状態で加硫タイヤを金型から取り出そうとすると、インナーライナーが、隣接するインスレーションやカーカスから剥離してしまい、エアーイン現象が生じてしまう。また、タイヤの形状自体が変形してしまう場合もある。
そこで、得られた加硫タイヤを直ちに120℃以下で10秒以上急冷することにより、インナーライナーに用いられている熱可塑性樹脂を固化させることができる。熱可塑性樹脂が固化すると、インナーライナーとブラダーとの融着が解消し、加硫タイヤを金型から取り出す際の離型性が向上する。
冷却温度は50〜120℃が好ましい。冷却温度が50℃より低いと、特別な冷却媒体を準備する必要があり、生産性を悪化させるおそれがある。冷却温度が120℃を超えると、熱可塑性樹脂が十分に冷却されず、金型開放時にインナーライナーがブラダーに融着したままとなり、エアーイン現象が発生するおそれがある。冷却温度は、70〜100℃であることがさらに好ましい。
冷却時間は10〜300秒間が好ましい。冷却時間が10秒より短いと熱可塑性樹脂が十分に冷却されず、金型開放時にインナーライナーがブラダーに融着したままとなり、エアーイン現象が発生する恐れがある。冷却時間が300秒を超えると生産性が悪くなる。冷却時間は、30〜180秒であることがさらに好ましい。
加硫タイヤを冷却する工程は、ブラダー内を冷却して行うことが好ましい。ブラダー内は空洞であるため、加硫工程終了後にブラダー内に前記冷却温度に調整された冷却媒体を導入することができる。
なお、加硫タイヤを冷却する工程は、ブラダー内を冷却することと併せて、金型に冷却構造を設置して実施することも可能である。
冷却媒体としては、空気、水蒸気、水およびオイルよりなる群から選択される1種以上を用いることが好ましい。なかでも、冷却効率に優れている水を用いることが好ましい。
<トレッド配合の作製>
表1に示す配合処方にしたがって硫黄、加硫促進剤以外の配合剤をバンバリー型ミキサーで3分間混練した。得られた混練物に、硫黄、加硫促進剤をロールで練り込み、未加硫トレッド用ゴム組成物を得た。
Figure 0005342684
(注1)SBR:SBR:旭化成社製の「E15」
(注2)NR:天然ゴム TSR20
(注3)カーボンブラック:昭和キャボット(株)製の「ショウブラックN110」(窒素吸着比表面積:145m2/g、115ml/100g)
(注4)オイル:ジャパンエナジー社製の「プロセスX−260」
(注5)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の「酸化亜鉛」
(注6)ステアリン酸:日本油脂(株)社製の「ステアリン酸「椿」」
(注7)老化防止剤:住友化学(株)社製の「アンチゲン6C」(N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン)
(注8)ワックス:大内新興化学(株)社製の「サンノックN」
(注9)硫黄:軽井沢硫黄社製の「粉末硫黄」
(注10)加硫促進剤:大内新興化学(株)社製の「ノクセラーCZ」(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
<ポリマーシートの検討>
(ポリマーシートの作製)
表2に示す配合処方にしたがって各配合剤を2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:200℃)に投入し、200rpmで混練してペレット化した。得られたペレットをTダイ押出機(スクリュ径:φ80mm、L/D:50、ダイグリップ幅:500mm、シリンダ温度:220℃、フィルムゲージ:4.0mm)に投入して、厚さ4.0mmのポリマーシートを作製した。
得られたポリマーシートを用いて、以下の評価を行った。
(カーカス層との未加硫粘着力)
カーカス層(配合:スチレンブタジエンゴム100質量部、カーボンブラック50質量部、硫黄2質量部、厚さ:2.0mm)のシートを準備した。
前記ポリマーシートとカーカス層のシートとを貼り合わせて、100gfで30秒間保持した後、剥離させた力を未加硫粘着力として測定した。下記計算式により、製造例1を基準(100)として、各製造例の未加硫粘着力を指数で表示した。未加硫粘着力指数が大きいほど、未加硫粘着力が強く、好ましいことを示す。
(未加硫粘着力指数)=(各製造例の未加硫粘着力)÷(製造例1の未加硫粘着力)×100
(カーカス層との加硫接着力)
前記ポリマーシートとカーカス層のシートとを貼り合わせて、170℃で20分間加熱し、加硫接着力測定用のサンプルを作製する。引張剥離試験により剥離力を測定することで加硫接着力とした。下記計算式により、製造例1を基準(100)として、各製造例の加硫接着力を指数で表示した。加硫接着力指数が大きいほど、加硫接着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫接着力指数)=(各製造例の加硫接着力)÷(製造例1の加硫接着力)×100
結果を表2に示す。
Figure 0005342684
(注1)、(注2)、(注4)〜(注9):表1と同じ
(注11)SIBS:カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T」(スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量100,000、スチレン単位含有量25質量%、ショアA硬度25)
(注12)IR:日本ゼオン(株)社製の「Nipol IR2200」
(注13)IIR:エクソンモービル(株)社製の「エクソンクロロブチル1066」
(注14)カーボンブラック:東海カーボン(株)社製の「シーストV」(N660、窒素吸着比表面積:27m2/g)
(注15)加硫促進剤:大内新興化学(株)社製の「ノクセラーDM」(ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド)
(評価結果)
製造例3〜14は、SIBSならびに、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムの中から選ばれる1種を含むポリマーシートである。SIBSの含有量が増加するに従って、カーカス層との未加硫粘着力および加硫接着力が低下した。特に製造例12〜14では、製造例1に比べてカーカス層との未加硫粘着力および加硫接着力が非常に低下した。
(空気入りタイヤの作製)
未加硫トレッド用ゴム組成物をトレッド部形状に成形して、他のタイヤ部材(ベルト層、サイドウォール部など)と貼りあわせた。さらに、製造例1〜11と同様の配合を有するポリマーシートを準備した。ポリマーシートの厚さは、表3に示す厚みになるように調製した。該ポリマーシートをタイヤのインナーライナー部分に適用して生タイヤを準備した。該生タイヤを金型内で170℃で20分間プレス成形して、195/65R15サイズの加硫タイヤを作製した。加硫タイヤを100℃で3分間冷却した後、加硫タイヤを金型から取り出し空気入りタイヤを得た。
得られた空気入りタイヤを用いて以下の評価を行った。
(耐空気透過性)
製造した195/65R15サイズのタイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、初期空気圧200Kpaを封入し、90日間室温で放置し、空気圧の低下率(%/月間)を計算した。下記計算式により、比較例1−1を基準(100)として、各実施例、比較例の耐空気透過性を指数で表示した。指数が小さいほど、空気透過性が小さく、良好である。
(耐空気透過性指数)=(各実施例、比較例の空気圧の低下率)÷(比較例1−1の空気圧の低下率)×100
(操縦安定性)
空気入りタイヤを車輌(国産FF2000cc)の全輪に装着して1周約2kmのテストコースを8周走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。評価は10点を満点とし、比較例1−1を6点として相対評価を行なった。評点は大きい方が良好である。
(グリップ性能)
操縦安定性の評価と同時に、ドライバーの官能評価によりグリップ性能を評価した。評価は10点を満点とし、比較例1−1を6点として相対評価を行なった。評点は大きい方が良好である。
試験結果を表3に示す。
Figure 0005342684
(評価結果)
実施例1−1〜1−8は、厚みが1.6mm〜4.0mmのポリマーシートを用いた空気入りタイヤである。比較例1−1と同等以上の耐空気透過性を有し、グリップ性能および操縦安定性が向上した。
比較例1−2、1−3、1−5は、厚みが1.0mmのポリマーシートを用いた空気入りタイヤである。比較例1−1より、耐空気透過性が劣っていた。
比較例1−4、1−6は、厚みが5.0mmのポリマーシートを用いた空気入りタイヤである。比較例1−1より、グリップ性能が劣っていた。
比較例1−7、1−8は、ポリマー成分がSIBSを2質量%含むポリマー組成物からなるポリマーシートを用いた空気入りタイヤである。比較例1−1より、耐空気透過性が劣っていた。
比較例1−9は、ゴム成分がSBRを20質量%含むゴム組成物からなるトレッドを用いた空気入りタイヤである。比較例1−1より、耐空気透過性およびグリップ性能が劣っていた。
<第2層の検討>
(SIBの製造)
攪拌機付き2L反応容器に、メチルシクロヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)589mL、n−ブチルクロライド(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)613ml、クミルクロライド0.550gを加えた。反応容器を−70℃に冷却した後、α−ピコリン(2−メチルピリジン)0.35mL、イソブチレン179mLを添加した。さらに四塩化チタン9.4mLを加えて重合を開始し、−70℃で溶液を攪拌しながら2.0時間反応させた。次に反応容器にスチレン59mLを添加し、さらに60分間反応を続けた後、大量のメタノールを添加して反応を停止させた。反応溶液から溶剤などを除去した後に、重合体をトルエンに溶解して2回水洗した。このトルエン溶液をメタノール混合物に加えて重合体を沈殿させ、得られた重合体を60℃で24時間乾燥することによりスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を得た。
(熱可塑性樹脂シートの作製)
表4に示す配合処方にしたがって各配合剤を混合した後、上記ポリマーシートと同様の方法で熱可塑性樹脂シートを作製した。得られた熱可塑性樹脂シートについて以下の評価を行った。
(カーカス層との未加硫粘着力)
上記ポリマーシートと同様の方法で未加硫粘着力を測定し、下記計算式により、製造例1を基準(100)として、各製造例の未加硫粘着力を指数で表示した。未加硫粘着力指数が大きいほど、未加硫粘着力が強く、好ましいことを示す。
(未加硫粘着力指数)=(各製造例の未加硫粘着力)÷(製造例1の未加硫粘着力)×100
(カーカス層との加硫接着力)
上記ポリマーシートと同様の方法で加硫接着力を測定し、下記計算式により、製造例1を基準(100)として、各製造例の加硫接着力を指数で表示した。加硫接着力指数が大きいほど、加硫接着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫接着力指数)=(各製造例の加硫接着力)÷(製造例1の加硫接着力)×100
(評価結果)
試験結果を表4に示す。
Figure 0005342684
(注5)〜(注7)、(注9):表1と同じ
(注15):表2と同じ
(注16)SIS:クレイトンポリマー社製の「D1161JP」(スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量150,000、スチレン単位含有量15質量%)
(注17)SIB:上記の(SIBの製造)で得られたSIB(スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、重量平均分子量70,000、スチレン単位含有量15質量%)
(注18)エポキシ変性SBS:ダイセル化学工業(株)社製の「エポフレンドA1020」(エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、重量平均分子量100,000、エポキシ当量500)
製造例16、18、20は、SIS、SIBまたはエポキシ変性SBS、および硫黄などの添加剤を含む熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性樹脂シートである。該熱可塑性樹脂シートはカーカス層との未加硫粘着力および加硫接着力が十分であった。
製造例15、17、19は、SIS、SIBまたはエポキシ変性SBSからなり、添加剤を含まない熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性樹脂シートである。該熱可塑性樹脂シートはカーカス層との加硫接着力が不十分であった。
<ポリマー積層体の検討>
(ポリマー積層体の作製)
表5に示す製造例番号の配合処方にしたがって各配合剤を2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:200℃)に投入し、200rpmで混練してペレット化した。得られたペレットを共押出機(シリンダ温度:200℃)に投入し、2層からなるのポリマー積層体を得た。各ポリマー積層体の厚みは表5に示す厚さとなるように調節した。
(空気入りタイヤの作製)
未加硫トレッド用ゴム組成物をトレッド部形状に成形して、他のタイヤ部材(ベルト層、サイドウォール部など)と貼りあわせた。さらに、ポリマー積層体をタイヤのインナーライナー部分に適用して生タイヤを準備した。なお、ポリマー積層体は、第1層が生タイヤの半径方向の最も内側に配置され、第2層が生タイヤのカーカス層に接するように配置した。該生タイヤを金型内で170℃で20分間プレス成形して、195/65R15サイズの加硫タイヤを作製した。加硫タイヤを100℃で3分間冷却した後、加硫タイヤを金型から取り出し空気入りタイヤを得た。
得られた空気入りタイヤを用いて以下の評価を行った。
(耐空気透過性)
実施例1−1と同様の方法で、空気入りタイヤの空気圧の低下率を測定した。下記計算式により、比較例1−1を基準(100)として、各実施例、比較例の耐空気透過性を指数で表示した。指数が小さいほど、空気透過性が小さく、良好である。
(耐空気透過性指数)=(各実施例、比較例の空気圧の低下率)÷(比較例1−1の空気圧の低下率)×100
(操縦安定性)
空気入りタイヤを車輌(国産FF2000cc)の全輪に装着して1周約2kmのテストコースを8周走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。評価は10点を満点とし、比較例1−1を6点として相対評価を行なった。評点は大きい方が良好である。
(グリップ性能)
操縦安定性の評価と同時に、ドライバーの官能評価によりグリップ性能を評価した。評価は10点を満点とし、比較例1−1を6点として相対評価を行なった。評点は大きい方が良好である。
試験結果を表5に示す。
Figure 0005342684
(評価結果)
実施例2−1〜2−8は、トレッドに製造例T1、T2のゴム組成物、第1層として製造例6〜11のポリマーシート、第2層として製造例16、18、20の熱可塑性樹脂シートを用い、厚さが1.6mm〜4.0mmのポリマー積層体をインナーライナーに適用した空気入りタイヤである。該タイヤは、比較例1−1と同等以上の耐空気透過性を有し、グリップ性能および操縦安定性が向上した。
比較例2−1、2−3は、ポリマー積層体の厚みが0.4mmであった。該タイヤは、比較例1−1に比べて耐空気透過性が劣っていた。
比較例2−2、2−4は、ポリマー積層体の厚みが5.0mmであった。該タイヤは、比較例1−1に比べて、操縦安定性が劣っていた。
比較例2−5、2−6は、トレッド用ゴム組成物中のSBRの含有量が20質量部であった。該タイヤは、比較例1−1に比べて、グリップ性能が劣っていた。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 空気入りタイヤ、2 トレッド部、3 サイドウォール部、4 ビード部、5 ビードコア、6,61 カーカス、7 ベルト層、8 ビードエーペックス、9 インナーライナー、PL1 第1層、PL2 第2層。

Claims (10)

  1. ポリマーシートよりなるインナーライナーを備える空気入りタイヤであって、
    前記ポリマーシートはポリマー組成物よりなり、
    前記ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含み、
    前記ポリマー組成物は、前記ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含み、
    前記ポリマーシートは、厚さが1.6mm以上4.0mm以下であり、
    トレッドがスチレンブタジエンゴムを50質量%以上含むゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックを60質量部以上200質量部以下含むゴム組成物よりなる、
    空気入りタイヤ。
  2. ポリマー積層体よりなるインナーライナーを備える空気入りタイヤであって、
    前記ポリマー積層体は、第1層および第2層を備え、
    前記第1層はポリマー組成物よりなり、
    前記ポリマー組成物は、ポリマー成分が、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下、ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含み、
    前記ポリマー組成物は、前記ポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含み、
    前記第2層は、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む熱可塑性樹脂組成物を含み、
    前記ポリマー積層体は、厚さが1.6mm以上4.0mm以下であり、
    トレッドがスチレンブタジエンゴムを50質量%以上含むゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックを60質量部以上200質量部以下含むゴム組成物よりなる、
    空気入りタイヤ。
  3. 前記熱可塑性エラストマーは、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体およびスチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレントリブロック共重合体およびこれらのエポキシ変性熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が5万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が10万以上29万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項3または4に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記スチレン−イソブチレンジブロック共重合体は直鎖状であり、重量平均分子量が4万以上12万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上35質量%以下である、請求項3〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が1万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下であり、エポキシ当量が50以上1,000以下である、請求項3〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記ポリマー組成物は、前記ポリマー成分100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  9. 前記熱可塑性樹脂組成物は、前記熱可塑性エラストマー100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む、請求項2〜8のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  10. 前記第2層は、前記熱可塑性樹脂組成物に加え、さらに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を含み、かつ前記熱可塑性樹脂組成物および前記ゴム成分の合計に対し、前記ゴム成分を20質量%以上90質量%以下含む、請求項2〜9のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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