JP5768066B2 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
また、ゴム組成物として扁平な雲母を配合する技術(特許文献1参照)クレー等の層状又は板状粘度鉱物を上記ソフトカーボンブラックと併せて使用する配合技術も知られているが(特許文献2、3参照)、耐空気透過性の改善に伴って耐屈曲疲労性や低温特性が低下する可能性がある。したがって、タイヤの軽量化(低燃費化)を含め市場の要求性能を満たすためには耐屈曲疲労性や耐空気透過性の優れたゴム組成物の開発が必要である。
すなわち本発明は、
[1] (A)ゴム成分100質量部に対して、(B)カーボンブラックを1〜9質量部,(C)層状又は板状粘土鉱物を80〜150質量部含むことを特徴とするゴム組成物、
[2] (A)ゴム成分がブチル系ゴム80〜100質量%からなる上記[1]のゴム組成物、
[3] 前記ブチル系ゴムからなる(A)ゴム成分が、ブチルゴム、臭素化ブチルゴムおよび塩素化ブチルゴムから選ばれる少なくとも1種である上記[2]のゴム組成物、
[4] (B)成分のカーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下であり、かつ、ジブチルフタレート吸油量が125ml/100g以下である上記[1]〜[3]いずれのゴム組成物、
[5] (C)成分の層状又は板状粘土鉱物のアスペクト比が2〜200である上記[1]〜[4]いずれかのゴム組成物、
[6] (C)成分の層状又は板状粘土鉱物が、カオリン質クレー又はセリサイト質クレーを含むものである上記[1]〜[5]いずれかのゴム組成物、
[7] (C)成分の層状又は板状粘土鉱物が、シリカ及びアルミナの含水複合体を含むものである上記[1]〜[5]いずれかのゴム組成物、及び
[8] 上記[1]〜[7]いずれかのゴム組成物をインナーライナーとして用いた空気入りタイヤ、
を提供するものである。
(2)上記[2]に記載の発明によれば、(A)ゴム成分をブチル系ゴム80〜100質量%、好ましくは95質量%以上、特に好ましくは100質量%にすることによってゴム組成物の耐空気透過性を向上することができる。
(3)上記[3]に記載の発明によれば、上記[2]のブチル系ゴムを耐空気透過性に優れるブチルゴム、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴムにすることによって上記(2)の効果をより高めることができる。ブチル系ゴムの中ではジエン系ゴムと共加硫性の優れる臭素化ブチルゴムが好ましい。
(4)上記[4]に記載の発明によれば該[4]の発明の記載の範囲の特性値を有する(B)成分のカーボンブラックを用いることによって上記(1)の効果を更に高めることができる。
(5)上記[5]、[6]及び[7]に記載の発明によれば、(C)成分の層状又は板状粘土鉱物のアスペクト比を特定の範囲とし、該層状又は板状粘土鉱物をカオリン質クレー又はセリサイト質クレー、シリカ及びアルミナの含水複合体を含むものにすることによって、耐空気透過性に優れたゴム組成物を得ることができる。
(6)上記[1]〜[7]のいずれかに記載の本発明のいずれか一つのゴム組成物をインナーライナーとして用いることによって耐空気透過性、かつ耐屈曲疲労性に優れたタイヤを提供することができる。
本発明のゴム組成物は、(A)ゴム成分100質量部に対して、(B)カーボンブラックを1〜9質量部,(C)層状又は板状粘土鉱物を80〜150質量部を含むことを特徴とする。
先ず、本発明のゴム組成物の構成成分について説明する
<(A)ゴム成分>
本発明の空気入りタイヤ用インナーライナーにおいて用いられるゴム成分としては、ブチル系ゴム及びジエン系ゴムのいずれも用いることができるが、所望の低空気透過性を得るためにはブチル系ゴムが好ましい。ブチル系ゴムとしては、ブチルゴムのほか、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、等のハロゲン化ブチルゴム等を挙げることができるが、ブチル系ゴム用いる場合はハロゲン化ブチルゴムを含むものが好ましい。特に十分な加硫速度を得る観点から、臭素化ブチルゴムを用いることが好ましい。
また、変性ゴムとしてイソモノオレフィンとパラメチルスチレンとの共重合体の塩素化又は臭素化変性共重合体を用いることができ、市販品としてエクソン社より入手可能である。
上記ゴム成分は、耐空気透過性の点からは、ブチル系ゴム80質量%から100質量%とジエン系ゴム20質量%以下であることが好ましく、ブチル系ゴム95質量%から100質量%とジエン系ゴム5質量%以下であることが特に好ましい。このゴム成分からなる本発明のゴム組成物は空気入りタイヤ用インナーライナとして、二輪車用、乗用車用、トラックバス用などに好適に使用される。
本発明のゴム組成物は補強性充填剤としてカーボンブラックが用いられる。好ましいカーボンブラックとしては、例えば,N539(FEF−LS)、N550(FEF)、N660(GPF)、N634(GPF−LS)、N642(GPF−LS)、N7524、N762(SRF−LM−NS)、N772、N774(SRF−HM−NS)等を挙げることができる。また、カーボンブラックは以下のコロイダル特性を有するものが好ましい。すなわち、ヨウ素吸着量(IA)は50mg/g以下が好ましく、40〜20mg/g程度であればより好ましい。また、ジブチルフタレート吸油量(DBP)は、125ml/100g以下が好ましく、100〜30ml/100g程度であればより好ましい。ここで、上記コロイダル特性のIAはASTM D1510−95、DBPはASTM D2414−97に従ってそれぞれ測定される値である。
カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100質量部に対して1質量部〜9質量部が好ましくより好ましくは、1〜6質量部の範囲である。
カーボンブラックの配合量が1〜9質量部の規定の範囲内であれば、カーボンブラックによる立体障害等が発生しにくく、タイヤ用インナーライナーとして本発明のゴム組成物を用いた場合に後述する層状又は板状粘土鉱物をタイヤ周方向に規則的に配列させることが可能となる。その結果、屈曲疲労性及び低空気透過性に対して、優れた結果が得られる。
又、補強性の低下や、ゴム組成物搬送時にモゲ、チギレによる工場作業性の低下を抑制することができる。
さらに、本発明の空気入りタイヤ用インナーライナーにおいて低空気透過性を確保するために充填剤として層状又は板状鉱物が用いられる。
層状又は板状鉱物は、天然品、合成品のいずれも適用され、平均アスペクト比が2〜200であれば特に限定はなく、例えばカオリン、クレー、マイカ、長石、シリカ及びアルミナの含水複合体などが挙げられる。これらの中ではクレーが好ましく、カオリン質クレー、セリサイト質クレー、焼成クレー、表面処理を施したシラン改質クレー等の板状のクレーが好ましく、カオリン質クレーが特に好ましい。これら層状又は板状鉱物の平均粒径は大きすぎると耐屈曲性の低下を招くので10μm以下とすることが好ましく、特に0.2〜5μm程度の範囲がより好ましく、0.2μmから2μmのものが特に好ましく用いられる。層状又は板状鉱物はその平均アスペクト比が2〜200であれば、インナーライナー中で層状又は板状鉱物粒子の面が、インナーライナーの厚さ方向と交差する方向に配向し、空気の透過経路を遮る結果、良好な低空気透過性が得られるが、平均アスペクト比が3〜150であることが、その充填量に対し最大の低空気抵抗性が得られるため好ましく、5〜100であることがさらに好ましく、5〜50であることが特に好ましい。平均アスペクト比が200を超えるクレーを使用すると、充填量を増していった場合にゴム混練時のクレーの分散が均一に行われず、分散不良から耐屈曲性や耐空気透過性の低下を招くため好ましくない。
なお、平均アスペクト比は、図1に示すように平均長径xと平均厚みyよりx/yとして求められる。
本発明の空気入りタイヤ用インナーライナーにおける層状又は板状鉱物の配合量は、80〜150質量部とすることができ、特に90〜130質量部が好ましい。充填量が80質量部未満では目的とする低空気透過性が得られず、150質量部を超える場合は、耐屈曲性や低温性が低下するため好ましくない。同時に配合するカーボンブラックの配合量は上述のように、1〜9質量部であることが好ましい。
空気透過係数を上記の値以下にすることによって、インナーライナーのゲージを薄くすることができ、タイヤの軽量化が可能となる。
インナーライナーの屈曲疲労性はマトリックス中の補強によって決まるが、タイヤとしての屈曲疲労性は主に補強層の強さで決まる。ゴム成分としてブチル系ゴム(例えば臭素化ブチルゴム)をインナーライナーに使用した場合には目的の空気透過係数2.0×10-10cm3・cm/cm2・sec・cmHg以下を得るためには多くの充填剤を配合する必要があるが、屈曲疲労性のためには好ましくない。タイヤとして要求される空気透過性はタイヤ踏面垂直方向の空気透過性が重要であり、したがって、層状又は板状粘土鉱物をタイヤ周方向に規則的に配列させることによってタイヤ踏面垂直方向の低空気透過性を得、層状又は板状粘土鉱物をタイヤ周方向に規則的に配列させることによって耐空気透過性と屈曲疲労性の両立を図ることができる。
但し、(B)成分のカーボンブラックの配合量を1質量部未満にした場合は、補強性が低下し、工場作業性で問題が起こる可能性がある。
本発明の空気入りタイヤ用インナーライナーは、上記成分を、例えばバンバリーミキサーで混練りすることにより製造できる。また、上記ゴム組成物を用いてのインナーライナーの製造は、例えばカレンダーロールにより行うことができる。
第1表−1〜6に示す配合組成及びその他の配合剤として、プロセスオイル「2号スピンドルオイル」出光興産社製 10質量部、亜鉛華2質量部、硫黄1質量部を配合し、バンバリーミキサーで混練りすることにより、インナーライナー用ゴム組成物を調製し、下記に記載の各項目について測定を行った。
(2)空気透過係数:タイヤより解剖して得られたインナーライナーの試験片を用いてJISK7126・1-2006[プラスチックーフイルム ガス透過度試験方法(差圧法)に準拠して測定をした。値が小さい程耐空気透過性に優れていることを示す。
尚、タイヤサイズとして11R22.5を用いた。
(3)空気透過性INDEX:第1表−1では比較例2を、第1表−2では比較例4を、第1表−3では比較例6をコントロールとして空気透過性を指数として示した。指数の小さい程耐空気透過性に優れることを示す。
また、クレー量の変量(第1表−4)ゴム成分として、ブチルゴム量の変量(第1表−5)、カーボンブラック種(GPF.FEF)について検討した(第1表−6)。
Claims (8)
- (A)ゴム成分がブチル系ゴム80〜100質量%、ジエン系ゴム0〜20質量%からなり、
(A)ゴム成分100質量部に対して、(B)カーボンブラックを1〜9質量部、(C)層状又は板状粘土鉱物を80〜150質量部含むことを特徴とするゴム組成物。 - (A)ゴム成分がブチル系ゴム100質量%からなる請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記ブチル系ゴムからなる(A)ゴム成分が、ブチルゴム、臭素化ブチルゴムおよび塩素化ブチルゴムから選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載のゴム組成物。
- (B)成分のカーボンブラックのヨウ素吸着量が50mg/g以下であり、かつ、ジブチルフタレート吸油量が125ml/100g以下である請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物。
- (C)成分の層状又は板状粘土鉱物のアスペクト比が2〜200である請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物。
- (C)成分の層状又は板状粘土鉱物が、カオリン質クレー又はセリサイト質クレーを含むものである請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。
- (C)成分の層状又は板状粘土鉱物が、シリカ及びアルミナの含水複合体を含むものである請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物をインナーライナーとして用いた空気入りタイヤ。
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