JP6253968B2 - タイヤインナーライナー及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤインナーライナー、及び、それを用いた空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤの内側面には、タイヤの空気圧を一定に保持するために空気透過抑制層としてインナーライナーが設けられている。かかるインナーライナーは、一般に、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムなどの気体が透過しにくいゴム層で構成されているが、タイヤの軽量化のため、薄肉化が可能な樹脂製のフィルムの使用が検討されている。

例えば、特許文献１には、インフレーション成形法により作製した接合部のない円筒状の熱可塑性フィルムを、インナーライナーに用いた空気入りタイヤが開示されている。特許文献２には、熱可塑性樹脂の連続相に架橋されたエラストマー成分を分散相として含む熱可塑性エラストマー組成物を用いて、円筒インフレーション成形により熱可塑性エラストマーフィルムを作製すること、インフレーション成形時にブロー比を２以上で二軸延伸すること、及び、得られたエラストマーフィルムを空気入りタイヤのインナーライナーに用いることが開示されている。引用文献３には、熱可塑性樹脂とエラストマー成分からなる熱可塑性エラストマーを用いて、インフレーション成形法によりタイヤインナーライナーを作製すること、該インナーライナーの破断強度のタイヤ幅方向／周方向の比がそれぞれ０．７５〜１．３であることが開示されている。

特開平８−２５８５０６号公報 特開２００６−３１５３３９号公報 特開２００７−０３０６９１号公報

上記のようにインフレーション成形により得られた熱可塑性材料からなる円筒状フィルムをタイヤインナーライナーに用いることは知られていたが、破断強度のタイヤ幅方向／周方向の比である配向比が１に近いものが用いられていた。

しかしながら、このように配向比が１に近いものでは、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を両立することが困難であることが判明した。

本発明は、以上の点に鑑み、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を両立することができるタイヤインナーライナー及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤインナーライナーは、インフレーション成形により得られた熱可塑性材料からなる円筒状フィルムよりなり、前記円筒状フィルムの破断強度のタイヤ幅方向／タイヤ周方向の比が１．３５〜１．８０であるものである。本発明に係る空気入りタイヤは、該タイヤインナーライナーを備えたものである。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、熱可塑性材料を用いたインフレーション成形により、破断強度の押出方向／押出方向に垂直な方向の比が１．３５〜１．８０である円筒状フィルムを押出成形し、得られた円筒状フィルムを、押出方向がタイヤ幅方向となるように成形ドラム上に設置してグリーンタイヤを成形し、前記グリーンタイヤを加硫成型するものである。

本発明によれば、インフレーション成形により得られた円筒状フィルムの配向方向がタイヤの荷重方向と略平行になるので、タイヤ耐久性に優れる。また、タイヤ成形時に円筒状フィルムは主としてタイヤ周方向に拡張されるが、タイヤ周方向は円筒状フィルムの配向方向に垂直な方向であり、配向方向に垂直な方向のモジュラスは配向方向に平行な方向のモジュラスに比べて低いため、タイヤ周方向に拡張しやすく、タイヤ成形性に優れる。そのため、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を両立することができる。

一実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。 一実施形態におけるタイヤ周方向と円筒状フィルムの配向方向との関係を示す概念図である。 一実施形態におけるタイヤ荷重方向と円筒状フィルムの配向方向との関係を示す概念図である。 比較例におけるタイヤ荷重方向とフィルムの配向方向との関係を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態に係る空気入りタイヤ１の断面図である。図示するように、空気入りタイヤ１は、リム組みされる左右一対のビード部２，２と、該ビード部２からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部３，３と、該一対のサイドウォール部３，３間に設けられた路面に接地するトレッド部４と、トレッド部４とその両側のサイドウォール部３，３との境界領域を構成する左右一対のショルダー部５，５とを備えてなる。

上記一対のビード部２，２には、それぞれリング状のビードコア６が埋設されている。有機繊維コードを用いたカーカスプライ７が、ビードコア６，６の周りを折り返して係止されるとともに、左右のビード部２，２間にトロイダル状に架け渡して設けられている。また、カーカスプライ７のトレッド部４における外周側には、スチールコードやアラミド繊維などの剛直なタイヤコードを用いた２枚の交差ベルトプライからなるベルト８が設けられている。

カーカスプライ７の内側にはタイヤ内面の全体にわたってインナーライナー９が設けられている。すなわち、インナーライナー９は、トレッド部４からその左右両側のショルダー部５，５及びサイドウォール部３，３を経てビード部２，２に至る、タイヤ内面の全体を覆うように設置されている。そして、本実施形態では、このインナーライナー９として、熱可塑性材料からなる耐空気透過性フィルムが用いられている。インナーライナー９は、図１中の拡大図に示すように、カーカスプライ７の内面に貼り合わされており、より詳細には、カーカスプライ７のコードを被覆するトッピングゴム層の内面に貼り合わされている。

インナーライナー９を構成するフィルムの材料としては、各種の熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーを用いることができる。

熱可塑性樹脂の具体例としては、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリルなどのポリニトリル系樹脂、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロースなどのセルロース系樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などのフッ素系樹脂、芳香族ポリイミド（ＰＩ）などのイミド系樹脂、ポリビニルアルコールなどが挙げられ、それぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

熱可塑性エラストマーとしては、熱可塑性の凍結相あるいは結晶相を形成するハードセグメント（硬質セグメント）と、ゴム弾性を示すソフトセグメント（軟質セグメント）とからなるブロック共重合体を用いることができる。例えば、ポリエステルをハードセグメントとするポリエステル系エラストマー、ポリアミドをハードセグメントとするポリアミド系エラストマー、ポリスチレンをハードセグメントとするポリスチレン系エラストマー、ポリエチレンやポリプロピレンをハードセグメントとするポリオレフィン系エラストマー、ハードセグメントにウレタン構造を持つポリウレタン系エラストマー等が挙げられ、これらを１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。また、このようなブロック共重合体に対してゴム成分や樹脂成分をブレンドしたものも、熱可塑性エラストマーとして用いることができる。更に、熱可塑性エラストマーとしては、上記熱可塑性樹脂とゴム成分をブレンドしてなる海島構造のものを用いてもよい。

上記熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーには、充填剤や相溶化剤などの各種添加剤を配合することができる。熱可塑性エラストマーを構成するゴム成分についても同様である。これらを混合する際には、例えば、二軸押出機、スクリュー押出機、ニーダー、バンバリーミキサーなどの各種混練機を用いて行うことができる。

一実施形態として、インナーライナー９には、熱可塑性エラストマー（Ａ）の連続相（マトリックス相）とゴム（Ｂ）の分散相（ドメイン相）とからなるフィルムが好ましく用いられる。連続相を構成する熱可塑性エラストマーとしてゴムよりも空気が透過しにくい材料を選定する事により、フィルムの耐空気透過性を向上することができる。また、熱可塑性エラストマーは、一般に、熱可塑性樹脂よりも柔軟であるため、分散相を構成するゴム比率を著しく上げることなく、より柔軟なフィルムを作製することができる。そのため、耐空気透過性と柔軟性を両立しやすい。

連続相を構成する熱可塑性エラストマー（Ａ）としては、上記列挙のものを用いることができ、好ましくは、耐熱性の点から、熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）を用いることである。

熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）において、ハードセグメントのポリエステルはジカルボン酸とジオールを反応させてなるものである。上記ジカルボン酸としては芳香族ジカルボン酸を用いることが好ましく、芳香族ジカルボン酸としては、通常の芳香族ジカルボン酸が広く用いられる。特に限定されないが、主たる芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸又はナフタレンジカルボン酸であることが好ましい。その他の酸成分としては、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロ無水フタル酸などの脂環族ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。これらの他の酸成分はポリエステル系エラストマーの融点を大きく低下させない範囲で用いられ、その量は全酸成分の３０モル％未満であることが好ましく、より好ましくは２０モル％未満である。

上記ジオールとしては、脂肪族又は脂環族ジオールを用いることができる。脂肪族又は脂環族ジオールとしては、一般の脂肪族又は脂環族ジオールが広く用いられ、特に限定されないが、主として炭素数２〜８のアルキレングリコール類であることが好ましい。具体的には、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。これらの中でも、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールが最も好ましい。

上記ハードセグメントのポリエステルを構成する成分としては、ブチレンテレフタレート単位、ブチレンイソフタレート単位あるいはブチレンナフタレート単位よりなるものが、物性、成形性、コストパフォーマンスの点より好ましい。なお、ナフタレート単位の場合は、２，６体が好ましい。

熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）において、ソフトセグメントの構成成分としては、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、耐空気透過性と柔軟性のバランスを両立させやすいことから、ポリカーボネートをソフトセグメントとするポリエステル系エラストマーが好ましく用いられる。該ポリカーボネートとしては、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルなどの炭酸エステルと炭素数２〜１２の脂肪族グリコールなどから製造される脂肪族ポリカーボネートジオールが挙げられる。

熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）としては、ハードセグメントが主としてポリブチレンテレフタレートからなり、ソフトセグメントが脂肪族ポリカーボネートからなるものが特に好ましく用いられる。熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）において、ハードセグメントとソフトセグメントの比率は特に限定されないが、質量比が、ハードセグメント：ソフトセグメント＝３０：７０〜９５：５であることが好ましく、より好ましくは４０：６０〜９０：１０の範囲である。

熱可塑性ポリエステル系エラストマー（Ａ１）としては、上記ハードセグメントとソフトセグメントとからなるブロック共重合体でもよく、また、該ブロック共重合体に例えばポリブチレンテレフタレートなどの追加のハードセグメントを構成する樹脂をブレンドしたものでもよく、また、該ブロック共重合体に該樹脂を更に共重合したものであってもよい。その場合、例えば、該ブロック共重合体と、ポリブチレンテレフタレートなどの樹脂とを溶融混練することで、共重合体を生成させることもできる。そのため、このような溶融混練による共重合体でもよく、あるいは単なるブレンド物でもよい。

分散相を構成するゴム（Ｂ）としては、一般に架橋（加硫）して使用される各種ゴムが用いられ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、水素化スチレンブタジエンゴムなどのジエン系ゴム及びその水素添加ゴム； エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム、マレイン酸変性エチレンブチレンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）などのオレフィン系ゴム； ハロゲン化ブチルゴム（例えば、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ））、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンなどの含ハロゲンゴム； その他、シリコンゴム、フッ素ゴム、ポリスルフィドゴムなどが挙げられる。これらはいずれか１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、耐空気透過性の点から、ブチルゴム（ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）などのハロゲン化ブチルゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）及び水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）から選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。

分散相を構成するゴム（Ｂ）としては、上述したゴムポリマーのいずれか１種又は２種以上のブレンドでもよいが、これらに充填剤や軟化剤、老化防止剤、加工助剤、架橋剤などの一般にゴム組成物に配合される各種配合剤を添加してもよい。すなわち、分散相となるゴム（Ｂ）は、ゴムに各種配合剤を添加したゴム組成物からなるものであってもよい。

上記熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）との配合比（充填剤などの配合剤を除いたポリマー成分としての比率）は、特に限定されず、例えば、質量比（Ａ）／（Ｂ）で、９０／１０〜３０／７０であり、より好ましくは７０／３０〜４０／６０である。

上記実施形態に係るフィルムを構成する熱可塑性材料には、上記熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）の他に、相溶化剤を配合してもよい。相溶化剤は、熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）との界面張力を低下させて、両者を相溶化させるものであり、分散相の粒子サイズを小さくしてフィルム成形性を向上することができる。相溶化剤としては、例えば、ポリカーボネート樹脂を主鎖とし、変性アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂を側鎖としたグラフト共重合体、エチレン主鎖骨格とエポキシ基を含有する側鎖を有するもの（例えば、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体（即ち、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、及び／又は、エチレン−グリシジルアクリレート共重合体）などのエポキシ基含有エチレン共重合体）、また、エチレン−グリシジル（メタ）アクリレートを主鎖とし、ポリスチレン樹脂を側鎖としたグラフト共重合体などが挙げられる。相溶化剤の配合量は特に限定されないが、熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）の合計量１００質量部に対して０．５〜１０質量部とすることができる。

より好ましい実施形態において、インナーライナー９としては、熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）を架橋剤とともに溶融混練し、該架橋剤でゴムが動的架橋されたものからなるフィルムが用いられる。このようにゴム（Ｂ）を動的架橋（ＴＰＶ）させることにより、分散相の粒子サイズを小さくして柔軟性を向上することができる。

ゴムを動的架橋するための架橋剤としては、硫黄や硫黄含有化合物等などの加硫剤、加硫促進剤の他、フェノール系樹脂などが挙げられる。好ましくは、耐熱性の点から、フェノール系樹脂を用いることである。フェノール系樹脂としては、フェノール類とホルムアルデヒドとの縮合反応により得られる樹脂が挙げられ、より好ましくは、アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を用いることである。架橋剤の配合量は、ゴム（Ｂ）を適切に架橋できるものであれば、特に限定されないが、ゴム（Ｂ）（充填剤などの配合剤を除いたポリマーとしての量）１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であることが好ましい。

熱可塑性エラストマー（Ａ）の連続相とゴム（Ｂ）の分散相とからなるフィルムは、タイヤの軽量化効果を高めるために、空気透過係数が５×１０^１３ｆｍ^２／Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。空気透過係数は、より好ましくは４×１０^１３ｆｍ^２／Ｐａ・ｓ以下である。下限は特に限定されないが、事実上は０．５×１０^１３ｆｍ^２／Ｐａ・ｓ以上である。ここで、空気透過係数は、ＪＩＳ Ｋ７１２６−１「プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第１部：差圧法」に準じて、試験気体：空気、試験温度：８０℃にて測定される値である。

該フィルムは、また、追従性を増してタイヤ成形時の加工性を良好にし、またタイヤ耐久性を高めるために、１０％モジュラスが１０ＭＰａ以下であることが好ましい。１０％モジュラスは、より好ましくは８ＭＰａ以下であり、更に好ましくは６ＭＰａ以下である。下限は特に限定しないが、３ＭＰａ以上であることが好ましい。ここで、１０％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１の引張試験に準じて測定される、２３℃での１０％伸び時における引張応力であり（ダンベル状３号形で打ち抜き）、フィルムの押出方向に垂直な方向（タイヤ周方向）での引張応力である。

本実施形態において、インナーライナー９を構成するフィルムとしては、インフレーション成形により得られた円筒状フィルムが用いられる。すなわち、上記熱可塑性材料を溶融混練し、得られた溶融物を、リングダイなどのインフレーション用ダイを取り付けた押出機を用いて円筒状に押出成形することにより、インナーライナーのための円筒状フィルムが得られる。その際、本実施形態では、円筒状フィルムが押出方向を配向方向として所定の配向性を持つように、すなわち、破断強度が押出方向において最大、押出方向に垂直な方向において最小となるような配向性を持つようにインフレーション成形を行う。

本実施形態に係る円筒状フィルムにおいて、押出方向に垂直な方向での破断強度に対する押出方向での破断強度の比、すなわち、破断強度の「押出方向」／「押出方向に垂直な方向」の比（配向比）は１．３５〜１．８０である。本実施形態では、該円筒状フィルムは押出方向がタイヤ幅方向になるように設置される。そのため、タイヤインナーライナーとしては、タイヤ周方向での破断強度に対するタイヤ幅方向での破断強度の比、すなわち、破断強度の「タイヤ幅方向」／「タイヤ周方向」の比が１．３５〜１．８０となる。該破断強度の配向比が１．３５以上であることにより、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を両立することができる。該破断強度の配向比が１．８０を超えると、タイヤ走行時にタイヤ幅方向に延びるクラックが生じやすくなる。該破断強度の配向比は１．３５〜１．５０であることがより好ましい。

該円筒状フィルムの破断強度は、押出方向（タイヤ幅方向）での破断強度が１５ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは１８ＭＰａ以上である。該押出方向での破断強度の上限は、特に限定しないが、２５ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは２２ＭＰａ以下である。

ここで、フィルムの破断強度は、ＪＩＳ Ｋ６２５１の引張試験に準じて測定される、２３℃での引張強さであり（ダンベル状３号形で打ち抜き）、フィルムの押出方向（タイヤ幅方向）と、該押出方向に垂直な方向（タイヤ周方向）とについて測定される。

本実施形態に係る円筒状フィルムにおいて、押出方向に垂直な方向での１０％モジュラスに対する押出方向での１０％モジュラスの比、すなわち、１０％モジュラスの「押出方向」／「押出方向に垂直な方向」の比（配向比）は１．１〜１．５であることが好ましい。本実施形態では、該円筒状フィルムは押出方向がタイヤ幅方向になるように設置される。そのため、タイヤインナーライナーとしては、タイヤ周方向での１０％モジュラスに対するタイヤ幅方向での１０％モジュラスの比、すなわち、１０％モジュラスの「タイヤ幅方向」／「タイヤ周方向」の比が１．１〜１．５であることが好ましい。タイヤ成形時には主にタイヤ周方向に拡張されるので、該１０％モジュラスの配向比が大きい方が、タイヤ周方向の１０％モジュラスが小さいので、タイヤを成形しやすくなる。該１０％モジュラスの配向比は１．１〜１．３であることがより好ましい。

上記のような配向比とするため、インフレーション成形の条件としては、ブロー比を１．２〜１．８とすることが好ましい。ここで、ブロー比とは、インフレーション法におけるリングダイの径と膨張した円筒状フィルムの径の比であり、ブローアップ比とも称される。ブロー比を１．２以上とすることでインフレーション成形での成形性を向上することができる。また、ブロー比を１．８以下とすることで、上記破断強度や１０％モジュラスの配向比を高めることができる。ブロー比は、より好ましくは１．２〜１．６である。

また、インフレーション成形の条件として、押出機から押し出された円筒状フィルムの引取速度は、１〜１０ｍ／分であることが好ましく、より好ましくは２〜８ｍ／分である。なお、成形温度は、熱可塑性材料が溶融する温度以上であればよい。

好ましい実施形態として、熱可塑性材料として熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）の動的架橋体を用いる場合、次のようにして円筒状フィルムを作製する。すなわち、熱可塑性エラストマー（Ａ）とゴム（Ｂ）を架橋剤とともに溶融混練し、該架橋剤でゴム（Ｂ）を動的架橋させて、熱可塑性エラストマー（Ａ）の連続相にゴム（Ｂ）を分散相として含む熱可塑性材料を得る。その後、得られた熱可塑性材料を溶融させつつ、上記インフレーション成形によりフィルム化する。

上記インフレーション成形により得られる円筒状フィルムの厚みは、特に限定されず、例えば、０．０２〜２．０ｍｍとすることができ、より好ましくは０．０５〜１．０ｍｍである。

得られた円筒状フィルム１０は、図２に示すように、その幅方向（即ち、押出方向１２）がタイヤ幅方向１４となり、周方向（即ち、押出方向に垂直な方向１６）がタイヤ周方向１８となるように、タイヤ１に設置される。詳細には、円筒状フィルム１０は、グリーンタイヤの成形時に、押出方向１２がタイヤ幅方向１４となるように、インナーライナー９を形成する部材として、成形ドラムの外周に装着され、その上にカーカスプライ７を貼り付け、更にベルト８、トレッドゴム及びサイドウォールゴムなどの各タイヤ部材を貼り重ね、インフレートすることによりグリーンタイヤ（未加硫タイヤ）が作製され、該グリーンタイヤをモールド内で加硫成型することにより、空気入りタイヤ１が得られる。

得られた空気入りタイヤ１において、インナーライナー９は、円筒状フィルム１０の押出方向（即ち、配向方向）１２がタイヤ幅方向１４になる。そのため、円筒状フィルム１０の配向方向１２はタイヤ子午線方向に平行であり、詳細には、トレッド部４では配向方向１２がタイヤ幅方向に略平行に、ショルダー部５からサイドウォール部３を経てビード部２においては配向方向１２がタイヤ径方向に略平行に配置される。

［作用効果］
次に、上記実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の空気入りタイヤ１では、上記のようにインナーライナー９は、円筒状フィルム１０の配向方向１２がタイヤ幅方向１４になり、また、ショルダー部５からサイドウォール部３にかけての領域で配向方向１２がタイヤ径方向に略平行となる。タイヤは、転動時に、荷重によりショルダー部５からサイドウォール部３にかけての領域が屈曲し、元に戻るという変形を繰り返す。すなわち、タイヤは、ショルダー部５からサイドウォール部３にかけての領域が荷重方向に屈曲変形を起こす。本実施形態によれば、かかる屈曲変形を行う領域において、図３に示すように、荷重方向２０と円筒状フィルム１０の配向方向１２が略平行である。そのため、インナーライナー９は、タイヤ転動時の屈曲変形による亀裂が生じにくくなり、耐久性が向上する。

これに対し、Ｔダイ押出法により成形された押出方向に配向性を持つフィルムを、押出方向がタイヤ周方向となるように円筒状のフィルムを作製し、これをインナーライナーとして用いた、比較例に係る空気入りタイヤについて考える。かかる比較例のタイヤでは、図４に示すように、フィルムの配向方向（押出方向）２４とタイヤ荷重方向２２とが垂直である。そのため、タイヤ転動時に、ショルダー部からサイドウォール部にかけての領域が荷重方向に屈曲変形を起こすことにより、ショルダー部付近においてインナーライナーのフィルムにタイヤ周方向に延びる亀裂が生じやすく、耐久性が損なわれる。

本実施形態によれば、このようなタイヤ転動時の屈曲変形による亀裂を生じにくくすることができる。また、Ｔダイ押出法により成形されたフィルムを用いる場合、押出成形後にフィルムの端部を接合して円筒状にする工程が必要であるが、本実施形態のようなインフレーション成形であるとフィルムは円筒状に押し出されるので、かかる接合工程が不要である。また、Ｔダイ押出法の場合、例えばヒートシールで端部を接合すると、接合部ではフィルムの厚みが約２倍になり、タイヤ耐久性試験において接合部が破損する可能性が高くなり、耐久性が損なわれる。これに対し、本実施形態のようなインフレーション成形であると、接合部のない円筒状フィルムが得られるので、この点からも耐久性が向上する。

また、本実施形態によれば、所定の配向性を持つ円筒状フィルムをインナーライナーに用いたので、タイヤ成形性にも優れる。詳細には、グリーンタイヤの成形時に、インナーライナーとして用いる円筒状フィルムは、主としてタイヤ周方向に拡張される。その際、本実施形態であると、タイヤ周方向は円筒状フィルムの配向方向に垂直な方向であるため、円筒状フィルムはタイヤ周方向に拡張しやすく、グリーンタイヤを成形しやすい。

なお、本実施形態に係る空気入りタイヤは、乗用車用空気入りタイヤに限定されるものではなく、トラックやバスなどの重荷重用タイヤを含む各種の自動車用タイヤにも適用することができ、また、自転車を含む二輪車用タイヤなど、各種の空気入りタイヤにも適用することができる。

以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

［実施例１〜３、比較例１，２］
熱可塑性ポリエステル系エラストマーＢ５０質量部と、ブチルゴム（エクソンモービルケミカル製「ＩＩＲ２６８」）５０質量部と、相溶化剤（住友化学工業製「ボンドファーストＥ」）５質量部と、架橋剤としてのフェノール系樹脂（アルキルフェノール・ホルムアルデヒド縮合体、田岡化学工業（株）製「タッキロール２０１」）２．５質量部とを仕込み、２軸混練機（プラスチック工学研究所製）にて溶融混練することにより動的架橋してペレット化した。得られた動的架橋体１０７．５質量部に、２軸混練機を用いて、接着剤としてのレゾルシン系ホルムアルデヒド縮合体（変性レゾルシン・ホルムアルデヒド縮合体、田岡化学工業（株）製「スミカノール６２０」）２．５質量部を添加し、溶融混練することによりペレットを得た。

得られたペレットを、インフレーション用のリングダイを取り付けた単軸押出機を用いて、インフレーション成形により、厚み０．２ｍｍ、直径３６０ｍｍの円筒状フィルムに押出成形した。なお、押出成形に際しては、前記サイズの円筒状フィルムになるように、各ブロー比に対してリングダイのサイズを変更した。インフレーション成形時の成形温度は２４０℃であり、ブロー比及び引取速度は表１に示す通りである。得られた円筒状フィルムは、いずれも、熱可塑性ポリエステル系エラストマーを連続相とし、ブチルゴムの動的架橋体を分散相とするものであった。なお、比較例１では、ブロー比が低すぎてインフレーション成形により円筒状フィルムを得ることができなかった。

［実施例４］
熱可塑性ポリエステル系エラストマーＢの代わりに、熱可塑性ポリエステル系エラストマーＡを用いた他は、上記実施例１〜３と上記と同様の方法でペレットを得て、得られたペレットを用いてインフレーション成形により押出成形した（ブロー比及び引取速度は表１に示す通り）。得られた円筒状フィルムは、熱可塑性ポリエステル系エラストマーを連続相とし、ブチルゴムの動的架橋体を分散相とするものであった。

熱可塑性ポリエステル系エラストマーＡ、Ｂは次の方法で合成した。

・熱可塑性ポリエステルエラストマーＡ
（１）ポリブチレンテレフタレート共重合体の調製
テレフタル酸１００質量部、イソフタル酸１８．５質量部、１，４−ブタンジオール１１０質量部を攪拌機付きのステンレス製オートクレーブに入れ、チタン酸テトラ−ｎ−ブチルモノマーのｎ−ブタノール溶液（６８ｇ／Ｌ）を５６．５ｍＬ加えて、常圧で１８０〜２２０℃、２．５時間攪拌してエステル交換を行った。その後、２２０℃で常圧から２０分かけて１３０Ｐａまで減圧し、過剰なジオール成分を留去して重合した。１．５時間後、内容物を冷却して取出し、イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート（ポリマーａ）を得た。得られたポリマーａの数平均分子量は３８０００であった。

（２）脂肪族ポリカーボネートジオールの調製
脂肪族ポリカーボネートジオール（旭化成ケミカルズ株式会社製カーボネートジオールＴ６００２、分子量２１５０、１，６−ヘキサンジオールタイプ）１００質量部とジフェニルカーボネート７．０質量部とをそれぞれ仕込み、温度２０５℃、１３０Ｐａで反応させた。２時間後、内容物を冷却して取出し、脂肪族ポリカーボネートジオール（ポリマーｂ）を得た。得られたポリマーｂの数平均分子量は７５００であった。

（３）熱可塑性ポリエステルエラストマーの調製
上記方法で調製した１００質量部のポリマーａと３３質量部のポリマーｂを２２０〜２４５℃、１３０Ｐａ下で１．５時間攪拌し、エステル交換反応させ、樹脂が透明になったことを確認し、内容物を冷却して取り出した。得られた熱可塑性ポリエステルエラストマーに含有されるハードセグメント量は７５質量％、ハードセグメントを構成するイソフタル酸量は１５モル％であり、融点は１８７℃、ヤング率は１８０ＭＰａであった。

・熱可塑性ポリエステルエラストマーＢ
特許４２４４０６７号公報の実施例１に記載の方法に準じて、ハードセグメントがブチレンテレフタレート単位からなり、ソフトセグメントが脂肪族ポリカーボネートジオール（１，６−ヘキサンジオールタイプ）からなる熱可塑性ポリエステルエラストマーＢ’を得た。別途、常法によりテレフタル酸／イソフタル酸／／１，４−ブタンジオール（モル比３５／６５／／１００）からなるイソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート（ポリマーｃ：数平均分子量は２２０００）を得た。熱可塑性ポリエステルエラストマーＢ’１００質量部に対して、ポリマーｃを２５質量部添加し、ドライブレンドを行った後、この混合物を温度１８０〜２３０℃、スクリュー回転数１００ｒｐｍの条件でＴＥＭ−２６ＳＳ二軸押出機（東芝機械株（株）製）で溶融混練し、エステル交換反応を進行させた。得られた熱可塑性ポリエステルエラストマーＢに含有されるハードセグメント量は７５質量％、ハードセグメントを構成するイソフタル酸量は１５モル％であり、融点は２０３℃、ヤング率は２３５ＭＰaであった。

ここで、ポリマーａ、ｃ（ポリエステル）及びポリマーｂ（脂肪族ポリカーボネートジオール）の数平均分子量、並びに熱可塑性ポリエステルエラストマーＡ、Ｂの融点の測定方法は以下の通りに行った。

・ポリエステルの数平均分子量（Ｍｎ）：
ポリエステル０．０５ｇを２５ｍＬの混合溶媒（フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（質量比））に溶かし、オストワルド粘度計を用いて３０℃での還元粘度η_sp／cを測定した。求めた還元粘度η_sp／cの値を用いて、下記式に従って算出した。
η_ｓｐ／ｃ＝１．０１９×１０^−４ × Ｍｎ^{０．８９２９}−０．０１６７

・脂肪族ポリカーボネートジオールの数平均分子量（Ｍｎ）：
重水素化クロロホルム（ＣＤＣｌ_３）に脂肪族ポリカーボネートジオールサンプルを溶解させ、^１Ｈ−ＮＭＲを測定することにより末端基を算出し、下記式にて求めた。
Ｍｎ＝１００００００／（（末端基量（当量／トン））／２）

・熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点（Ｔｍ）：
５０℃で１５時間減圧乾燥した熱可塑性ポリエステルエラストマーを示差走査熱量計ＤＳＣ２２０Ｃ（ＴＡインスツルメンツ社製２９２０）を用いて、一旦２５０℃まで昇温、溶融し、５０℃まで冷却させ、再度、２０℃／分で昇温し測定し、融解による吸熱のピーク温度を融点とした。なお、測定試料は、アルミニウム製パン（ＴＡインスツルメンツ社製２９２０）に１０ｍｇ計量し、アルミニウム製蓋（ＴＡインスツルメンツ社製２９２０）で密封状態にして、窒素雰囲気で測定した。

得られた円筒状フィルムについて、空気透過係数を測定すると共に、引張試験を実施して、押出方向（タイヤ幅方向）と、押出方向に垂直な方向（タイヤ周方向）における、破断強度と破断伸びと１０％モジュラスを測定した。結果は表１に示す。なお、破断伸びは、上記した破断強度及び１０％モジュラスと同様、ＪＩＳ Ｋ６２５１の引張試験に準じて測定される値であり、２３℃での切断時伸びである（ダンベル状３号形で打ち抜き）。また、表１において、１０％モジュラス（Ｍ１０）の配向比は、タイヤ幅方向のＭ１０／タイヤ周方向のＭ１０であり、破断伸び（ＥＢ）の配向比は、タイヤ幅方向のＥＢ／タイヤ周方向のＥＢであり、破断強度（ＴＢ）の配向比は、タイヤ幅方向のＴＢ／タイヤ周方向ＴＢである。

得られた円筒状フィルムについて、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を評価した。評価方法は以下の通りである。

・タイヤ成形性：フィルムをタイヤ成形ドラムに巻いて、グリーンタイヤの形状へインフレート実験を実施した。５回実施して、剥離等の成形不良が１回でも発生したときは「×」、発生しなかった場合は「○」と評価した。

・タイヤ耐久性：フィルムをインナーライナーとして用いて、スチールラジアルタイヤ１９５／６５Ｒ１５を作製し、得られたタイヤを用いて、米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１３９に定める条件に準拠し、ドラム式試験機にて耐久性試験を行い、走行させた後にタイヤ内面のインナーライナーフィルムを目視検査し、亀裂、クラック、または剥がれなどの故障が認められるまでの走行距離を測定した。結果は、通常のゴム製インナーライナー（厚み＝０．６ｍｍ）を用いた場合の走行距離を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど、故障発見までの走行距離が長く、耐久性に優れる。

［比較例３，４］
インフレーション成形を行う代わりに、Ｔダイを取り付けた単軸押出機で厚み０．２ｍｍのフィルムに押出成形した。使用した熱可塑性材料は上記実施例と同じである。得られたフィルムについて、空気透過係数を測定すると共に、引張試験を実施して、押出方向と、押出方向に垂直な方向における、破断強度と破断伸びと１０％モジュラスを測定した。また、得られたフィルムについて、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を評価した。比較例３では、フィルムの押出方向（配向方向）がタイヤ幅方向となるように、端部をヒートシールで接合して円筒状フィルムを作製し、タイヤ成形性とタイヤ耐久性の試験に供した。比較例４では、フィルムの押出方向（配向方向）がタイヤ周方向となるように、端部をヒートシールで接合して円筒状フィルムを作製し、タイヤ成形性とタイヤ耐久性の試験に供した。

結果は、表１に示す通りである。比較例４は、Ｔダイ押出法により得られたフィルムを用いており、フィルムの配向方向がタイヤ周方向になるように設置したので、フィルムがタイヤ周方向に拡張しにくく、フィルム拡張後にフィルムが剥がれやすいためにタイヤ成形性に劣っていた。また、タイヤ耐久試験において、ショルダー部付近でインナーライナーのフィルムにタイヤ周方向に延びる亀裂が生じており、耐久性に劣っていた。比較例３では、Ｔダイ押出法により得られたフィルムを、その配向方向がタイヤ幅方向になるように設置しており、タイヤ周方向における剛性が低いので、タイヤ成形性は良好であった。また、配向方向がタイヤ幅方向であるため、タイヤ耐久試験におけるショルダー部付近での亀裂の発生も見られなかった。しかしながら、円筒状フィルムに接合部があるため、タイヤ耐久試験において、接合部でフィルム剥がれが生じ、耐久性に劣っていた。

比較例２は、インフレーション成形により得られた配向比が略１の円筒状フィルムを用いたものであり、接合部がないことから、接合部でのフィルム剥がれによる耐久性の問題は生じなかった。しかしながら、タイヤ周方向の剛性が高いことから、フィルムがタイヤ周方向に拡張しにくく、フィルム拡張後にフィルムが剥がれやすいためにタイヤ成形性に劣っていた。

これに対し、実施例１〜４であると、インフレーション成形により得られた配向比が１．３５〜１．８０の円筒状フィルムを用いたことにより、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を両立することができた。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…空気入りタイヤ ３…サイドウォール部 ５…ショルダー部
９…インナーライナー １０…円筒状フィルム １２…押出方向（配向方向）
１４…タイヤ幅方向 １６…押出方向に垂直な方向 １８…タイヤ周方向

Claims (7)

1. インフレーション成形により得られた熱可塑性材料からなる円筒状フィルムよりなり、前記円筒状フィルムの破断強度のタイヤ幅方向／タイヤ周方向の比が１．３５〜１．８０であり、
   前記円筒状フィルムは、熱可塑性ポリエステル系エラストマーの連続相とブチルゴムの分散相とからなる
   ことを特徴とするタイヤインナーライナー。
2. ブロー比が１．２〜１．８のインフレーション成形によって得られた請求項１記載のタイヤインナーライナー。
3. 前記円筒状フィルムは、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマーと前記ブチルゴムを架橋剤とともに溶融混練し前記架橋剤で前記ブチルゴムが動的架橋されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤインナーライナー。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤインナーライナーを備えた空気入りタイヤ。
5. 熱可塑性材料を用いたインフレーション成形により、破断強度の押出方向／押出方向に垂直な方向の比が１．３５〜１．８０である円筒状フィルムを押出成形し、得られた円筒状フィルムを、押出方向がタイヤ幅方向となるように成形ドラム上に設置してグリーンタイヤを成形し、前記グリーンタイヤを加硫成型することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記円筒状フィルムをインフレーション成形する際にブロー比を１．２〜１．８に設定することを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 熱可塑性エラストマーとゴムを架橋剤とともに溶融混練し、前記架橋剤で前記ゴムを動的架橋させて、前記熱可塑性エラストマーの連続相に前記ゴムを分散相として含む前記熱可塑性材料を得ることを特徴とする請求項５又は６記載の空気入りタイヤの製造方法。

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