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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ポリマー積層体は、第1層および第2層を備える。
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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
結果を表2に示す。
(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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
(評価結果)
試験結果を表4に示す。
(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。
(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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
Claims (10)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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