JP6136592B2 - 積層体、インナーライナー材および空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、エポキシ化天然ゴムを多量に用いることなく、フィルムとゴム組成物の層との間の接着力を向上させることを課題とする。
すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物のフィルムとゴム組成物の層との積層体であって、ゴム組成物に含まれるゴム成分のうち5〜60質量%がエポキシ化天然ゴムであり、20〜50質量%がブタジエンゴムであり、ゴム組成物がゴム成分100質量部に対しpKaが1.5〜4.0の非置換または置換芳香族カルボン酸を0.5〜5質量部含むことを特徴とする積層体である。
本発明は、また、前記積層体からなる空気入りタイヤ用インナーライナー材である。
本発明は、また、前記積層体をインナーライナー材として用いた空気入りタイヤである。
[1]熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物のフィルムとゴム組成物の層との積層体であって、ゴム組成物に含まれるゴム成分のうち5〜60質量%がエポキシ化天然ゴムであり、20〜50質量%がブタジエンゴムであり、ゴム組成物がゴム成分100質量部に対しpKaが1.5〜4.0の非置換または置換芳香族カルボン酸を0.5〜5質量部含むことを特徴とする積層体。
[2]非置換または置換芳香族カルボン酸が、サリチル酸、4−アミノサリチル酸、安息香酸、o−アミノ安息香酸および2,4−ジヒドロキシ安息香酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする[1]に記載の積層体。
[3]前記エポキシ化天然ゴムが10〜75モル%のエポキシ化度を有することを特徴とする[1]または[2]に記載の組成物。
[4]熱可塑性樹脂が、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66、ナイロンMXD6およびナイロン6Tからなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1つに記載の積層体。
[5]熱可塑性エラストマー組成物が熱可塑性樹脂成分にエラストマー成分を分散させた組成物であり、熱可塑性樹脂成分がポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66、ナイロンMXD6およびナイロン6Tからなる群から選ばれた少なくとも1種であり、エラストマー成分が臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体および無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体からなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1つに記載の積層体。
[6][1]〜[5]のいずれか1つに記載の積層体からなる空気入りタイヤ用インナーライナー材。
[7][1]〜[6]のいずれか1つに記載の積層体をインナーライナー材として用いた空気入りタイヤ。
なかでも、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66、ナイロンMXD6、ナイロン6Tが、耐疲労性と空気遮断性の両立という点で、好ましい。
ジエン系ゴムおよびその水添物としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)(高シスBRおよび低シスBR)、アクリルニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR等が挙げられる。
オレフィン系ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム(EPM)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体(変性EEA)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレンと芳香族ビニルまたはジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマー等が挙げられる。
含ハロゲンゴムとしては、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)や塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)等のハロゲン化ブチルゴム、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体(BIMS)、ハロゲン化イソブチレン−イソプレン共重合ゴム、クロロプレンゴム(CR)、ヒドリンゴム(CHR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン(M−CM)等が挙げられる。シリコーンゴムとしては、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム等が挙げられる。含イオウゴムとしては、ポリスルフィドゴム等が挙げられる。フッ素ゴムとしては、ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコーン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム等が挙げられる。
なかでも、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体が、空気遮断性の観点から、好ましい。
エポキシ化反応は、天然ゴムをエポキシ化剤と反応させることによって実施することができる。有用なエポキシ化剤はm−クロロ過安息香酸および過酢酸のような過酸である。他の例にはカルボン酸、例えば酢酸およびギ酸、またはカルボン酸無水物、例えば無水酢酸、ならびに過酸化水素が含まれる。硫酸、p−トルエンスルホン酸のような触媒、またはスルホン化ポリスチレンのようなカチオン交換樹脂を必要に応じ使用してもよい。エポキシ化反応は、好ましくは0℃〜150℃、より好ましくは25℃〜80℃の温度で実施する。エポキシ化反応を実施するのに必要な時間は、好ましくは0.25時間〜10時間、より好ましくは0.5時間〜3時間である。
エポキシ化反応は、ゴムをその原状態およびエポキシ化後の状態の両方で実質的に溶解することができる溶剤中で実施するのが好ましい。適当な溶剤には、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびクロロベンゼンのような芳香族溶剤ならびにシクロヘキサン、シクロペンタンのようなシクロ脂肪族溶剤ならびにそれらの混合物が含まれる。エポキシ化後、エポキシ化ゴムは、酸化剤や酸性触媒を含むことがある酸性環境から除去または単離するのが好ましい。この単離は、濾過によって、または希釈水性塩基を添加して酸を中和し、続いてポリマーを凝集させることによって、達成することができる。エポキシ化天然ゴムは、メタノール、エタノールまたはプロパノールのようなアルコールを用いることによって凝集させることができる。単離手続の後、典型的には、老化防止剤を添加し、最終生成物は真空蒸留のような技術を用いて乾燥させることができる。あるいは炭化水素溶剤などからポリマーを除去する他の公知の方法、例えばスチームストリッピングやドラム乾燥を使用することができる。
エポキシ化天然ゴムは、Kumpulan Guthrie Beshad社(マレーシア)から、商品名「エポキシプレン(Epoxyprene)」、グレードENR25(エポキシ化度:約25±2モル%)、ENR50(エポキシ化度:約50±2モル%)として市販されている。同様な製品はマレーシアのRibber Research Institute(RRIM)からも市販されている。
ジエン系ゴムおよびその水添物としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリルニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素化NBR、水素化SBR等が挙げられる。
オレフィン系ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム(EPM)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体(変性EEA)、ブチルゴム(IIR)、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマー等が挙げられる。
含ハロゲンゴムとしては、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)や塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)等のハロゲン化ブチルゴム、臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体(BIMS)、ハロゲン化イソブチレン−イソプレン共重合ゴム、クロロプレンゴム(CR)、ヒドリンゴム(CHR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン(M−CM)等が挙げられる。
シリコーンゴムとしては、メチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム等が挙げられる。
含イオウゴムとしては、ポリスルフィドゴム等が挙げられる。
フッ素ゴムとしては、ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコーン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム等が挙げられる。
なかでも、隣接ゴム材料との共架橋性の観点から、ジエン系ゴム、オレフィン系ゴム、含ハロゲンゴムが好ましく、より好ましくは、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、臭素化ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムである。
ここで、芳香族カルボン酸とは、芳香族化合物の芳香環の水素の少なくとも1個がカルボキシル基で置換された化合物をいう。非置換または置換芳香族カルボン酸とは、非置換芳香族カルボン酸または置換芳香族カルボン酸をいう。非置換芳香族カルボン酸とは、置換基を有しない芳香族カルボン酸をいう。置換芳香族カルボン酸とは、置換基を有する芳香族カルボン酸をいい、芳香族カルボン酸の芳香環の水素の少なくとも1個がカルボキシル基以外の置換基で置換された化合物をいう。カルボキシル基以外の置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、ヒドロキシル基、アミノ基、ハロゲン等が挙げられる。
pKa=−log10Ka
pKaの値が小さいほど、強い酸であることを示す。
非置換または置換芳香族カルボン酸のpKaは1.5〜4.0である。pKaが小さすぎると加硫に与える影響が大きくなり、逆に大きすぎると多量に配合する必要があるために相対的に接着材料の濃度が減少してしまう。
本発明の空気入りタイヤは、前記積層体をインナーライナー材として用いた空気入りタイヤである。
本発明の空気入りタイヤは、常法により製造することができる。たとえば、タイヤ成形用ドラム上に、インナーライナー材として本発明の積層体を、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物のフィルム側がタイヤ成形用ドラムの方を向くように置き、その上に未加硫ゴムからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常のタイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、成形後、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとし、次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、空気入りタイヤを製造することができる。
下記の原料を、表1に示す配合比率で配合して熱可塑性エラストマー組成物を調製し、その熱可塑性エラストマー組成物をインフレーション成形装置で成形し、厚さ0.2mmのフィルムを作製した。
[フィルムの原料]
BIMS: エクソンモービルケミカル社製臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体「Exxpro(登録商標)3035」
酸化亜鉛: 正同化学工業株式会社製「亜鉛華3号」
ステアリン酸: 千葉脂肪酸株式会社製工業用ステアリン酸
ステアリン酸亜鉛: 日油株式会社製ステアリン酸亜鉛
N6/66: 宇部興産株式会社製ナイロン6/66「UBEナイロン(登録商標)5033B」
変性EEA: アルケア社製無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体「リルサンBESNOTL」
可塑剤: 大八化学工業株式会社製N−ブチルベンゼンスルホンアミド「BM−4」
下記の原料を表2〜表4に示す配合比率(質量部)でバンバリーミキサーにより配合し、実施例1〜8および比較例1〜5のゴム組成物を調製した。
[ゴム組成物の原料]
エポキシ化天然ゴム: Kumpulan Guthrie Beshad社製「ENR−50」、エポキシ化度=50モル%
天然ゴム: 「SIR−20」
ブタジエンゴム: 日本ゼオン株式会社製「BR1220」
カーボンブラック: 東海カーボン株式会社製「シーストV」
ステアリン酸: 千葉脂肪酸株式会社製工業用ステアリン酸
アロマオイル: 昭和シェル石油株式会社製「デソレックス3号」
酸化亜鉛: 正同化学工業株式会社製「亜鉛華3号」
硫黄: 株式会社軽井沢精錬所製5%油展処理硫黄
加硫促進剤: 大内新興化学工業株式会社製ジ−2−ベンゾチアゾリルスジルフィド「ノクセラーDM」
上記(1)で作製したフィルムの上に、上記(2)で調製したゴム組成物を0.7mmの厚さで押出積層し、積層体を作製した。
作製した積層体について、剥離強度、タイヤ剥離、およびタイヤ破壊を評価した。評価結果を表2〜表4に示す。なお、各評価項目の評価方法は次のとおりである。
積層体の試料を、加硫後、幅25mmに切断し、その短冊状試験片の剥離強度をJIS−K6256に従い測定した。測定された剥離強度(N/25mm)を次の基準で指数化した。指数0以外はすべて良好の範囲である。
指数 剥離強度(N/25mm)
0 0以上20未満
1 20以上25未満
2 25以上50未満
3 50以上75未満
4 75以上100未満
5 100以上200未満
6 200以上
積層体をインナーライナー材として用いて、定法により、195/65R15サイズのタイヤを作製し、そのタイヤをリム15×6JJ、内圧200kPaとして、排気量1800ccのFF乗用車に装着し、市街地を30,000km走行した。その後、タイヤをリムから外し内面観察を行い、インナーライナー材として用いた積層体の剥離故障の有無を確認した。剥離がなかった場合を「無し」で、剥離があった場合を「有り」で表す。
積層体をインナーライナー材として用いて、定法により、195/65R15サイズのタイヤを作製し、そのタイヤをリム15×6JJ、内圧200kPaとして、排気量1800ccのFF乗用車に装着し、市街地を30,000km走行した。その後、タイヤをリムから外し内面観察を行い、インナーライナー材として用いた積層体のクラック、亀裂の有無を目視にて確認した。外観異常がなかった場合を「無し」で、外観異常があった場合を「有り」で表す。なお、符号「−」は、上記「タイヤ剥離」試験において、剥離が確認された場合に、この試験は行わなかったことを表す。
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物のフィルムとゴム組成物の層との積層体であって、ゴム組成物に含まれるゴム成分のうち5〜60質量%がエポキシ化天然ゴムであり、20〜50質量%がブタジエンゴムであり、ゴム組成物がゴム成分100質量部に対しpKaが1.5〜4.0の非置換または置換芳香族カルボン酸を0.5〜5質量部含むことを特徴とする積層体。
- 非置換または置換芳香族カルボン酸が、サリチル酸、4−アミノサリチル酸、安息香酸、o−アミノ安息香酸および2,4−ジヒドロキシ安息香酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記エポキシ化天然ゴムが10〜75モル%のエポキシ化度を有することを特徴とする請求項1または2に記載の組成物。
- 熱可塑性樹脂が、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66、ナイロンMXD6およびナイロン6Tからなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 熱可塑性エラストマー組成物が熱可塑性樹脂成分にエラストマー成分を分散させた組成物であり、熱可塑性樹脂成分がポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66、ナイロンMXD6およびナイロン6Tからなる群から選ばれた少なくとも1種であり、エラストマー成分が臭素化イソブチレン−p−メチルスチレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体および無水マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体からなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体からなる空気入りタイヤ用インナーライナー材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体をインナーライナー材として用いた空気入りタイヤ。
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