JP7147690B2 - シーラント材組成物 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内表面にシーラント層を備えたセルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層を構成するシーラント材組成物に関する。

空気入りタイヤにおいて、トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラント層を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような空気入りタイヤでは、釘等の異物がトレッド部に突き刺さった際に、その貫通孔にシーラントが流入することにより、空気圧の減少を抑制し、走行を維持することが可能になる。

上述したセルフシールタイプの空気入りタイヤにおいて、シーラントの粘性が低いと、シーラントが貫通孔内に流入し易くなるという点でシール性の向上が見込めるが、走行中に加わる熱や遠心力の影響によりシーラントがタイヤセンター側に向かって流動し、その結果、貫通孔がタイヤセンター領域から外れると、シーラントが不足して、シール性が充分に得られない虞もある。一方、シーラントの粘性が高いと、前述のシーラントの流れは防止することができるが、シーラントが貫通孔内に流入しにくくなり、シール性が低下する虞がある。そのため、走行に伴うシーラントの流動を抑制すると共に、良好なシール性を確保することは難しく、シーラント層を構成するシーラント材組成物の物性を良好にしてこれら性能をバランスよく両立するための対策が求められている。

特開２００６‐１５２１１０号公報

本発明の目的は、良好なシール性を確保すると共に、走行に伴うシーラントの流動を抑制することを可能にしたシーラント材組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のシーラント材組成物は、空気入りタイヤの内表面に配置されたシーラント層を構成するシーラント材組成物であって、塩素化ブチルゴムを含むゴム成分１００質量部に対して、有機過酸化物１質量部～４０質量部、架橋剤０．１質量部～４０質量部が配合されたことを特徴とする。

本発明のシーラント材組成物は、上述の配合であることで、空気入りタイヤのシーラント層に用いたときに、良好なシール性を確保すると共に、走行に伴うシーラントの流動を抑制することができる。特に、塩素化ブチルゴムを含有し、且つ、架橋剤と有機過酸化物の併用によって架橋を行うことで、良好なシール性を得るのに充分な粘性を確保しながら、走行中に流動しない適度な弾性を得て、これら性能をバランスよく両立することができる。

本発明においては、ゴム成分が塩素化ブチルゴム以外の他のハロゲン化ブチルゴムを更に含むことが好ましい。このように塩素化ブチルゴムと他のハロゲン化ブチルゴムとを併用することで、これらゴムの加硫速度の違いに起因して、加硫後のシーラント組成物（シーラント層）の部位によって粘度や弾性等の物性に差が生じ、良好なシール性と適度な流動性とをバランスよく両立するには有利になる。

本発明においては、架橋剤が硫黄成分を含むことが好ましい。これにより、ゴム成分（ハロゲン化ブチルゴム）と架橋剤（硫黄）や有機過酸化物との反応性が高まり、シーラント材組成物の加工性を向上することができる。

本発明においては、ゴム成分１００質量部に対して、液状ポリマー５０質量部～４００質量部が配合されることが好ましい。このとき、液状ポリマーがパラフィンオイルであることが好ましい。更に、パラフィンオイルの分子量が８００以上であることが好ましい。これにより、ゴム成分に適度に高い粘性を付与することができ、シール性を向上するには有利になる。

本発明では、加硫促進剤を含むことが好ましい。このとき、加硫促進剤がチウラム系の加硫促進剤であることが好ましい。これにより、加硫速度を早めることができ、生産性を高めることができる。

上述の本発明のシーラント材組成物からなるシーラント層を備えた空気入りタイヤでは、シーラント材組成物の優れた物性によって、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立することができる。

本発明が適用されるセルフシールタイプの空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明のシーラント材組成物において、ゴム成分はハロゲン化ブチルゴムを必ず含む。ハロゲン化ゴムとしては、塩素化ブチルゴムを必ず含み、任意で臭素化ブチルゴム等の他のハロゲン化ブチルゴムを併用することもできる。このようにハロゲン化ブチルゴム（塩素化ブチルゴム）を用いることで、ゴム成分と後述の架橋剤や有機過酸化物との反応性が高まり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とを両立するには有利になる。また、シーラント材組成物の加工性を向上することもできる。ハロゲン化ブチルゴムとしては、シーラント材組成物に通常用いられるものを使用することができる。

ハロゲン化ブチルゴム中に占める塩素化ブチルゴムの割合は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは１０質量％以上である。塩素化ブチルゴムの割合が１質量％未満であると、ゴム成分と後述の架橋剤や有機過酸化物との反応性が充分に向上せず、所望の効果が充分に得られない。

本発明のシーラント材組成物において、ゴム成分の全量がハロゲン化ブチルゴムである必要はなく、非ハロゲン化ブチルゴムを併用することもできる。非ハロゲン化ブチルゴムとしては、シーラント材組成物に通常用いられる未変性のブチルゴム、例えば、ＪＳＲ社製ＢＵＴＹＬ‐０６５、ＬＡＮＸＥＳＳ社製ＢＵＴＹＬ‐３０１などが挙げられる。ハロゲン化ブチルゴムと非ハロゲン化ブチルゴムとを併用する場合、非ハロゲン化ブチルゴムの配合量はゴム成分１００質量％中に、好ましくは２０質量％未満、より好ましくは１０質量％未満にするとよい。

本発明のシーラント材組成物においては、２種以上のゴムを併用することが好ましい。即ち、塩素化ブチルゴムに対して、他のハロゲン化ブチルゴム（例えば、臭素化ブチルゴム）または非ハロゲン化ブチルゴムを組み合わせて用いることが好ましい。塩素化ブチルゴム、他のハロゲン化ブチルゴム、非ハロゲン化ブチルゴムの３種は、加硫速度が互いに異なるため、少なくとも２種類を組み合わせて用いることで、それらの加硫速度の違いに起因して、加硫後のシーラント組成物（シーラント層）の部位によって粘度や弾性等の物性に差が生じることになる。その結果、相対的に硬い部分では流動性が抑制され、相対的に柔らかい部分ではシール性が発揮されて、これら性能をバランスよく両立するには有利になる。

本発明のシーラント材組成物は、架橋剤および有機過酸化物が必ず配合される。尚、有機過酸化物も架橋剤の一種であるが、本発明における「架橋剤」とは、有機過酸化物を除いた架橋剤であり、例えば硫黄、亜鉛華、環状スルフィド、樹脂（樹脂加硫）、アミン（アミン加硫）、キノンジオキシム等を例示することができる。有機過酸化物以外の架橋剤としては、特に硫黄成分を含むもの（例えば、硫黄）を用いることが好ましい。このように架橋剤および有機過酸化物を併用して配合することで、シール性の確保とシーラントの流動の防止とを両立するための適度な架橋を実現できる。架橋剤の配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、０．１質量部～４０質量部、好ましくは０．５質量部～１０質量部である。また、有機過酸化物の配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、１質量部～４０質量部、好ましくは５質量部～２０質量部である。架橋剤の配合量が０．１質量部未満であると、実質的に架橋剤が含まれないのと同等になり、適切な架橋を行うことができない。架橋剤の配合量が４０質量部を超えると、シーラント材組成物の架橋が進みすぎてシール性が低下する。有機過酸化物の配合量が１質量部未満であると、実質的に有機過酸化物が含まれないのと同等になり、適切な架橋を行うことができない。有機過酸化物の配合量が４０質量部を超えると、シーラント材組成物の架橋が進みすぎてシール性が低下する。

このように架橋剤と有機過酸化物とを併用するにあたって、架橋剤の配合量Ａと有機過酸化物の配合量Ｂとの比Ａ／Ｂを、好ましくは５／１～１／２００、より好ましくは１／１０～１／２０にするとよい。このような配合割合とすることで、シール性の確保とシーラントの流動の防止とを、よりバランスよく両立することが可能になる。

有機過酸化物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ブチルヒドロパーオキサイド、ｐ－クロロベンゾイルパーオキサイド、１，１，３，３－テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド等が挙げられる。特に、１分間半減期温度が１００℃～２００℃である有機過酸化物が好ましく、前述の具体例の中では、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイドが特に好ましい。尚、本発明において、「１分間半減期温度」は、一般に、日本油脂社の「有機過酸化物カタログ第１０版」に記載された値を採用し、記載のない場合は、カタログに記載された方法と同様に、有機溶媒中における熱分解から求めた値を採用する。

本発明のシーラント材組成物は、液状ポリマーを配合することができる。このように液状ポリマーを配合することで、シーラント材組成物の粘性を高めてシール性を向上することができる。液状ポリマーの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５０質量部～４００質量部、より好ましくは７０質量部～２００質量部である。液状ポリマーの配合量が５０質量部未満であると、シーラント材組成物の粘性を高める効果が充分に得られないことがある。液状ポリマーの配合量が４００質量部を超えると、シーラントの流動を充分に防止することができない。

液状ポリマーとしては、シーラント材組成物中のゴム成分（ブチルゴム）と共架橋可能であることが好ましく、例えば、アロマオイル、ポリブテンオイル、パラフィンオイル、ポリイソプレンオイル、ポリブタジエンオイル、ポリイソブテンオイル等が挙げられる。これらの中でも、シーラント材組成物の物性の温度依存性を低く抑える観点から、パラフィンオイルを用いることが好ましい。パラフィンオイルを用いる場合、その分子量は好ましくは８００以上、より好ましくは１０００以上、更に好ましくは１２００以上３０００以下である。このように分子量の大きいものを用いることで、タイヤ内面に設けたシーラント層からタイヤ本体にオイル分が移行してタイヤに影響を及ぼすことを防止することができる。

本発明のシーラント材組成物には、加硫促進剤を配合してもよい。加硫促進剤を配合することで、加硫速度を早めることができ、シーラント材組成物の生産性を高めることができる。加硫促進剤の配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部～１０．０質量部、より好ましくは１．０質量部～５．０質量部である。

加硫促進剤としては、例えば、グアニジン系、チウラム系、ジチオカルバミン酸塩系、およびチアゾール系の加硫促進剤を使用することができる。グアニジン系の加硫促進剤としては、例えば、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン等を挙げることができる。チウラム系の加硫促進剤としては、例えば、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等を挙げることができる。ジチオカルバミン酸塩系の加硫促進剤としては、例えば、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム等を挙げることができる。チアゾール系の加硫促進剤としては、例えば、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等を挙げることができる。これらの中では、チウラム系の加硫促進剤が好ましく、得られるシーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。チウラム系の加硫促進剤の中でも、特に、テトラメチルチウラムジスルフィドは加硫促進効果が高く好適である。

本発明のシーラント材組成物は、少なくとも塩素化ブチルゴムを含有していることで、ゴム成分に適度に高い粘性を付与しながら、架橋剤と有機過酸化物の併用によって架橋を行うことで、良好なシール性を得るのに充分な粘性を確保しつつ、走行中に流動しない適度な弾性を得て、これら性能をバランスよく両立することができる。そのため、後述のセルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層に採用すれば、走行時にシーラント層の流動を生じることなく、良好なシール性を発揮することができる。

本発明が適用されるセルフシールタイプの空気入りタイヤは、例えば図１に示すように、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。尚、図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。また、子午線断面図における他のタイヤ構成部材についても、特に断りがない限り、タイヤ周方向に延在して環状を成している。

図１の例において、左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。カーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５およびビードフィラー６の廻りに車両内側から外側に折り返されている。ビードフィラー６はビードコア５の外周側に配置され、カーカス層の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図１では２層）のベルト層７が埋設されている。これら複数層のベルト層７のうち、ベルト幅が最も小さい層を最小ベルト層７ａ、ベルト幅が最も大きい層を最大ベルト層７ｂという。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。トレッド部１におけるベルト層７の外周側にはベルト補強層８が設けられている。図示の例では、ベルト層７の全幅を覆うフルカバー層とフルカバー層の更に外周側に配置されてベルト層７の端部のみを覆うエッジカバー層の２層のベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含み、この有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°～５°に設定されている。

タイヤ内面にはカーカス層４に沿ってインナーライナー層９が設けられている。このインナーライナー層９は、タイヤ内に充填された空気がタイヤ外に透過することを防ぐための層である。インナーライナー層９は、例えば、空気透過防止性能を有するブチルゴムを主体とするゴム組成物で構成される。或いは、熱可塑性樹脂をマトリクスとする樹脂層で構成することもできる。樹脂層の場合、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマー成分を分散させたものであってもよい。

図１に示すように、トレッド部１におけるインナーライナー層９のタイヤ径方向内側には、シーラント層１０が設けられている。本発明のシーラント材組成物は、このシーラント層１０に用いられる。シーラント層１０は、上述の基本構造を有する空気入りタイヤの内表面に貼付されるものであり、例えば釘等の異物がトレッド部１に突き刺さった際に、その貫通孔にシーラント層１０を構成するシーラント材が流入することにより、空気圧の減少を抑制し、走行を維持することを可能にするものである。

シーラント層１０は、例えば０．５ｍｍ～５．０ｍｍの厚さを有する。この程度の厚さを有することで、シール性を良好に確保しながら、走行時のシーラントの流動を抑制することができる。また、シーラント層１０をタイヤ内面に貼付する際の加工性も良好になる。シーラント層１０の厚さが０．５ｍｍ未満であると充分なシール性を確保することが難しくなる。シーラント層１０の厚さが５．０ｍｍを超えるとタイヤ重量が増加して転がり抵抗が悪化する。尚、シーラント層１０の厚さとは平均厚さである。

シーラント層１０は、加硫済みの空気入りタイヤの内面に後から貼り付けることで形成することができる。例えば、後述のシーラント材組成物からなりシート状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面の全周に亘って貼付したり、後述のシーラント材組成物からなり紐状または帯状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面に螺旋状に貼付することでシーラント層１０を形成することができる。また、その際に、シーラント材組成物を加温することで、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。加温条件としては、温度を好ましくは１４０℃～１８０℃、より好ましくは１６０℃～１８０℃、加温時間を好ましくは５分～３０分、より好ましくは１０分～２０分にするとよい。この空気入りタイヤの製造方法によれば、パンク時のシール性が良好であってシーラントの流動が生じ難い空気入りタイヤを、効率良く製造することができる。

シーラント層１０は、走行時に釘等の異物が刺さる可能性がある領域、即ち、トレッド部１の接地領域に対応するタイヤ内面に設けられる。このように、タイヤ内面の広い範囲に設けられたシーラント層１０では、シーラント材の流動はタイヤ幅方向の端部において顕著であるが、それだけではなく、タイヤ幅方向の全域において全体的な流動が生じる虞もある。これに対して、本発明のシーラント材組成物は、上述の配合によって、シール性と流動性とがバランスよく高度に両立されているので、高速走行時のシーラント材の流動、特に、全体的な流動についても効果的に抑制することができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

タイヤサイズ２５５／４０Ｒ２０で、図１に示す基本構造を有し、トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラントからなるシーラント層を有する空気入りタイヤにおいて、シーラント層を構成するシーラント材組成物の組成を表１に記載のように調製した比較例１～３、実施例１～１９のタイヤを製作した。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、シール性、シーラント材の流動性を評価し、その結果を表１～２に併せて示した。

シール性
各試験タイヤをリムサイズ２０×９Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、初期空気圧を２５０ｋＰａとし、荷重を８．５ｋＮとし、直径４ｍｍの釘をトレッド部に打ち込んだ後に、その釘を抜いた状態で１時間タイヤを静置した後の空気圧を測定した。評価結果は、以下の５段階で示した。
５：静置後の空気圧が２４０ｋＰａ以上かつ２５０ｋＰａ以下
４：静置後の空気圧が２３０ｋＰａ以上かつ２４０ｋＰａ未満
３：静置後の空気圧が２２０ｋＰａ以上かつ２３０ｋＰａ未満
２：静置後の空気圧が２００ｋＰａ以上かつ２２０ｋＰａ未満
１：静置後の空気圧が２００ｋＰａ未満

シーラントの流動性
試験タイヤをリムサイズ２０×９Ｊのホイールに組み付けてドラム試験機に装着し、空気圧を２２０ｋＰａとし、荷重を８．５ｋＮとし、走行速度を１００ｋｍ／ｈ、１５０ｋｍ／ｈ、２００ｋｍ／ｈの３段階とし、各速度で１時間ずつ走行し、各速度での走行後のシーラントの流動状態を調べた。評価結果は、走行前にシーラント層の表面に５ｍｍ方眼罫２０×４０マスの線を引き、走行後に形状が歪んだマスの個数を数えて、シーラントの流動が全く認められない場合（歪んだマスの個数が０個）を「○」で示し、歪んだマスの個数が全体の１／４未満である場合を「△」で示し、歪んだマスの個数が全体の１／４以上である場合を「×」で示した。

表１～２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ハロゲン化ＩＩＲ１：塩素化ブチルゴム、ＪＳＲ社製ＣＨＬＯＲＯＢＵＴＹＬ１０６６
・ハロゲン化ＩＩＲ２：臭素化ブチルゴム、ＪＳＲ社製ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬ２２２２
・非ハロゲン化ＩＩＲ：ＪＳＲ社製ＢＵＴＹＬ０６５
・有機過酸化物：ジベンゾイルパーオキサイド、日本油脂社製ナイパーＮＳ（１分間半減期温度：１３３℃）
・架橋剤１：硫黄、細井化学工業社製小塊硫黄
・架橋剤２：環状スルフィド、大内新興化学工業社製バルノックＲ
・架橋剤３：フェノール樹脂、ＤＩＣ社製ＴＤ‐２６２０
・加硫促進剤１：チウラム系加硫促進剤、大内新興化学工業社製ノクセラーＤＭ‐ＰＯ
・加硫促進剤２：グアニジン系加硫促進剤、大内新興化学工業社製ノクセラーＤ
・液状ポリマー１：液状ブチルゴム、ロイヤルエラストマー社製カレン８００（分子量：３６０００）
・液状ポリマー２：パラフィンオイル、出光興産社製ダイアナプロセス ＰＷ‐３８０（分子量：１５００）
・液状ポリマー３：パラフィンオイル、出光興産社製ダイアナプロセス Ｋ‐３５０（分子量：８００）

表１～２から明らかなように、実施例１～１９の空気入りタイヤは、シール性を良好に発揮しながら、シーラントの流動を抑制した。特に、高速走行時においても、シーラントの流動を効果的に抑制することができた。

一方、比較例１は、シーラント材組成物が塩素化ブチルゴムを含まないため、高速走行時におけるシーラントの流動性が悪化した。比較例２は、有機過酸化物の配合量が少ないため、シール性が悪化した。比較例３は、架橋剤を含まないため、すべての速度条件において流動性が悪化した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルト補強層
９ インナーライナー層
１０ シーラント層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (9)

1. 空気入りタイヤの内表面に配置されたシーラント層を構成するシーラント材組成物であって、塩素化ブチルゴムを含むゴム成分１００質量部に対して、有機過酸化物１質量部～４０質量部、架橋剤０．１質量部～４０質量部が配合されたことを特徴とするシーラント材組成物。
2. 前記ゴム成分が前記塩素化ブチルゴム以外の他のハロゲン化ブチルゴムを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシーラント材組成物。
3. 前記架橋剤が硫黄成分を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のシーラント材組成物。
4. ゴム成分１００質量部に対して、液状ポリマー５０質量部～４００質量部が配合されたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のシーラント材組成物。
5. 前記液状ポリマーがパラフィンオイルであることを特徴とする請求項４に記載のシーラント材組成物。
6. 前記パラフィンオイルの分子量が８００以上であることを特徴とする請求項５に記載のシーラント材組成物。
7. 加硫促進剤を含むことを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載のシーラント材組成物。
8. 前記加硫促進剤がチウラム系の加硫促進剤であることを特徴とする請求項７に記載のシーラント材組成物。
9. 請求項１～８のいずれかに記載のシーラント材組成物からなる前記シーラント層を備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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