JPWO2007129680A1 - 柔軟な離型性保護層を有する空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に従えば、熱可塑性樹脂の層又は熱可塑性樹脂中にエラストマー成分が分散してなる熱可塑性エラストマー組成物の層を、空気透過防止層として、タイヤ空洞内表面に配置し、その熱可塑性樹脂の層又は熱可塑性エラストマー組成物の層の表面に無機粉体及びポリマーを含む離型性保護層を更に配置して、加硫成型してなる空気入りタイヤが提供される。
本発明によれば、例えば加硫成型時にタイヤ加硫成型用ブラダーの表面に接するグリーンタイヤの表面に、特に空気透過防止層の表面に適用する離型剤として、例えばタルク、マイカ、酸化亜鉛、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、金属粉末及び/又はカーボンブラックなどの無機粉体を主成分とする離型剤にポリマー成分を配合した柔軟な離型性保護層を配することによって、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物を含む空気透過防止層の表面(即ちタイヤ空洞内表面)から離型剤の無機粉体が脱落するのを防止した空気入りタイヤを得ることができる。
このように、本発明によれば、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂中にエラストマー成分が分散してなる熱可塑性エラストマー組成物の表面に離型性無機粉体及びポリマー成分を含む離型性保護層を配置することにより前記問題を解決できることを見出した。かかる保護層の適用方法には特に限定はなく、例えば溶媒に溶解又は分散状態で空気透過防止層の表面に適用することができる。
本発明に使用する離型性保護層としては、シリコーンオイルの水中油滴型エマルジョン(シリコーンエマルジョン)などの従来からの離型剤などと、マイカ、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、金属粉末などのような滑性の大きい無機粉体と、更に必要に応じて界面活性剤を配合し更に、前記ポリマー成分を配合することにより、柔軟性、耐水性、耐久性を付与し長期間の効果持続性を有するものである。このように、本発明に係る空気入りタイヤは、シリコーンエマルジョン及び無機粉体を主成分とし、更にポリマー成分を配合した離型剤を保護層としてタイヤ内壁面、特に空気透過防止層の表面に塗布されていることを特徴とするものである。
本発明に使用する離型剤は、取扱の容易さと、空気透過防止層の表面への付着性の良さの観点から、好ましくはJIS K 2283にて測定した粘度が100〜100万cSt(25℃)、更に好ましくは10万〜100万cSt(25℃)のシリコーンオイルを乳化剤で乳化した水中油滴型エマルジョン、無機粉体(例えばタルク、マイカ、酸化亜鉛、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、金属粉末、カーボンブラックなど)、界面活性剤(例えば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤)及び水等からなる水系離型剤に対して、ポリマー成分が配合されたものである。配合するポリマー成分としては、ポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、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、酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテン)、ナイロン(例えば6ナイロン、11ナイロン、6.6ナイロン)、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT))、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリウレタン、ブチル系ゴム(例えばブチルゴム(IIR)、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)、塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体(IMS)、臭素化イソブチレンパラメチルスチレン共重合体(BIMS))、ジエン系ゴム(例えば天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ニトリルゴム(NBR))、オレフィン系ゴム(エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA))、エチレンプロピレン系ゴム(EPM,EPDM))、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴム、シリコン系ゴム、およびこれらのポリマーのラテックスなどが挙げられるが、なかでもラテックスが好ましい。水系離型剤を対象とするため水分散型のラテックスは本発明に最適である。ラテックス中のポリマー成分としてはジエン系ゴム(SBR,NR,BR,IR,NBR)、ブチル系ゴム(IIR,Br−IIR,Cl−IIR,IMS,BIMS)、エチレンプロピレン系ゴム(EPM,EPDM)、オレフィン系ゴム(EVA)、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴム、シリコン系ゴムなどを挙げることができる。また、ラテックスのポリマー成分濃度は特に限定されるものではないが、30〜70重量%程度が好ましい。この成分濃度が少ないと離型剤中のポリマー成分の配合量が所望の配合量に達しないおそれがあり、逆に多いと粘稠で取扱いづらく、更に分散不良になるおそれがある。
前記ポリマー成分の配合量は、離型剤の固形分重量に対する割合で、0より大きく50重量%未満であるのが好ましく、更に好ましくは5〜25重量%、最も好ましくは8〜15重量%である。この配合量が少ないと離型剤中の無機粉体の脱落を防げないおそれがあり、逆に多いとブラダーゴムに対する離型性が低下するおそれがある。
前記無機粉体の配合量は、保護層中の固形分重量に対する割合で、50より大きく100重量%未満であるのが好ましく、更に好ましくは75〜95重量%、最も好ましくは85〜92重量%である。この配合量が少ないとブラダーゴムに対する離型性が低下するおそれがあり、逆に多いと無機粉体が空気透過防止層の表面から脱落するおそれがある。
本発明に従った離型性保護層には、前記したシリコーンオイルエマルジョン、無機粉体、各種界面活性剤、水、ポリマー成分などのほか、本発明の効果を損なわない範囲で各種添加剤を加えることができる。そのような添加剤としては、例えば防腐剤(例えば亜硝酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム)や、バインダー(例えば、カゼイン、レシチン、アルブミン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、粉末ポリオレフィン系樹脂)などを挙げることができる。
これらの各成分の配合順序には特に限定はないが、はじめに水に界面活性剤を加えて溶解させ、必要であれば水溶性バインダーを加えた後、ラテックスを加え、その後シリコンエマルジョン、無機粉体などを加えるのがよい。
本発明において空気透過防止層を構成するのに使用する典型的な熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂(例えばナイロン6(N6)、ナイロン66(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン6/66共重合体(N6/66)、ナイロン6/66/610共重合体(N6/66/610)、ナイロンMXD6(MXD6)、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合体及びそれらのN−アルコキシアルキル化物)、ポリエステル系樹脂(例えば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)、ポリエチレンイソフタレート(PE10)、PET/PEI共重合体、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミド酸/ポリブチレートテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル)、ポリニトリル系樹脂(例えばポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS)、メタクリロニトリル/スチレン共重合体、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエン共重合体)、ポリメタクリレート系樹脂(例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル)、ポリ酢酸ビニル系樹脂(例えば酢酸ビニル(PVA)、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA))、ポリビニルアルコール系樹脂(例えばポリビニルアルコール(PVOH)、ビニルアルコール/エチレン共重合体(EVOH))、ポリ塩化ビニル系樹脂(例えばポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/メチルアクリレート共重合体、塩化ビニリデン/アクリロニトリル共重合体)、セルロース系樹脂(例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース)、フッ素系樹脂(例えばポリフッ素化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロルフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフロロエチレン/エチレン共重合体)、イミド系樹脂(例えば芳香族ポリイミド(PI))などを挙げることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
一方、本発明において空気透過防止層を構成する他の材料である熱可塑性エラストマー組成物は、前述のような熱可塑性樹脂中にエラストマー成分を分散させたものであり、前記熱可塑性樹脂とエラストマー成分とをそれぞれ1種又はそれ以上組合せたものなどをあげることができる。そのようなエラストマー成分としては、特に限定されるものではないが、ジエン系ゴム及びその水添物(例えばNR,IR、エポキシ化天然ゴム、SBR,BR(高シスBR及び低シスBR)、NBR、水素化NBR、水素化SBR)、オレフィン系ゴム(例えばエチレンプロピレンゴム(EPDM,EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)、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)、含ハロゲンゴム(例えばBr−IIR,Cl−IIR、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物(Br−IPMS)、CR、ヒドリンゴム(CHR・CHC);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))、シリコンゴム(例えばメチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム)、含イオウゴム(例えばポリスルフィドゴム)、フッ素ゴム(例えば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、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム)、熱可塑性エラストマー(例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー)などを挙げることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
前記熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー組成物は前記必須成分に加えて、本発明のタイヤ用ポリマー組成物の必要特性を損なわない範囲で、相溶化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、可塑剤、充填剤、着色剤、加工助剤、などの他の添加剤を適宜配合することができる。
前記空気透過防止層は熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物のみの熱可塑性フィルムとすることもできるが、熱可塑性フィルムと、ゴムに対して粘着性を有する接着層との積層体を用いるのが好ましい。このような接着層としては例えばゴム分(例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、イソブチレン−イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、これらのエポキシ変性品及びマレイン酸変性品)に対しゴム配合補強剤(例えばカーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ)、接着性樹脂(例えばレゾルシンホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂)、粘着付与剤(例えばテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、ロジンエステル、脂環族飽和炭化水素樹脂)などを配合し、更にこれに加硫剤、加硫促進剤、オイル、老化防止剤、可塑剤などを適宜配合した組成物又はフェノール樹脂系(例えばケムロック220)、塩化ゴム系(例えばケムロック205)及びイソシアネート系(例えばケムロック402)の接着剤などを挙げることができる。
標準例1並びに実施例1及び2
離型剤のタイヤ内面への保持性に乏しい従来の標準例1並びに本発明の実施例1及び2について、以下に示す配合の離型剤(表I参照)を用いて試験した。
*1:東レ・ダウ・コーニングシリコーン製シリコーンエマルジョン SH490
*2:三信鉱工製マイカ微粉末 FSマルアイ
*3:富士タルク工業製タルク微粉末 SP50A
*4:東レ・ダウ・コーニングシリコーン製界面活性剤 BY−22−721
*5:三菱カーボン製カーボンブラック MA−600
*6:日本ゼオン製Nipol LX110(SBRラテックス;固形分40.5%)
離型剤の作製
標準例1の離型剤
表Iの標準例1の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌して分散液とした後、これにマイカ微粉末、タルク微粉末及びカーボンブラックを徐々に加えて離型剤を得た。
実施例1の離型剤
表Iの実施例1の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌下に添加して分散液とし、これにラテックスを加えて攪拌し、その後マイカ粉末、タルク粉末を加えて、離型剤を得た。
実施例2の離型剤
表Iの実施例2の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌して分散液とした後、ラテックスを加えて攪拌し、その後カーボンブラックを徐々に加えて分散させ、次にマイカ微粉末、タルク微粉末を除々に加えて離型剤を得た。
評価タイヤの作製
熱可塑性エラストマー組成物の作製
表IIに示す配合割合(重量部)で、樹脂、ゴム材料及び動的架橋に必要な架橋系配合剤を2軸混練押出機にて温度230℃で混合し、連続相を成す熱可塑性樹脂中にゴムが微細に分散した状態の熱可塑性エラストマー組成物を得、2軸混練押出機の吐出口よりストランド状に押出し、得られたストランドをカッターでペレット状にし、標準例1、実施例1及び実施例2の熱可塑性エラストマー組成物のペレットを作製した。
前記熱可塑性エラストマー組成物をタイヤ内面に貼り付けるため、表IIIに示す配合割合(重量部)で、2軸混練押出機を使用し、熱架橋性ポリマーとタッキファイヤーを温度100℃で十分混練せしめ、吐出口よりストランド状に押出し、得られたストランドを水冷後、カッターでペレット状となし、粘接着剤組成物のペレットを作製した。
前記の熱可塑性エラストマー組成物と粘接着剤組成物のペレットを使用し、一般的な2層インフレーション成形装置を使用し温度230℃で積層フィルムのインフレーション成形を行ない、熱可塑性エラストマー組成物と粘接着剤組成物の積層フィルムを得た。熱可塑性エラストマー組成物厚みは200μmであり、粘接着剤組成物成厚みは50μmであった。
タイヤ作製
前記の複層フィルムを熱可塑性エラストマー組成物がドラム側、粘接着剤組成物がタイヤ部材側になるようにタイヤ成型ドラムに巻き付け、その上にタイヤ部材を積層し、インフレートさせてグリーンタイヤを成型後、タイヤ内面のインナーライナーに離型剤をスプレーガンにて塗布し、乾燥してから加硫し(条件:180℃×10分)、タイヤサイズ165SR13のタイヤを作製した。
耐水性評価
前記標準例1、実施例1及び2の離型剤を使用して、前記方法により作成したタイヤを地面に横置きにして3ヶ月屋外に放置した後、タイヤ内面を目視で観察し、雨水により離型剤が落ちている場合は耐水性無し(不良)、離型剤が落ちていない場合は耐水性有り(良好)と判定し、耐水性の評価を行った。結果を表IVに示す。表IVに示したように、ポリマーを配合していない標準例1は耐水性が不良であったのに対し、ポリマーを配合した実施例1及び2は耐水性が良好であった。
保持性の評価
成型後に屋外に放置していない、165SR13 スチールラジアルタイヤ(リム:13×41/2−J)を用い、空気圧140kPaで荷重5.5kNを与え実路上を10000km走行する。走行後に、タイヤをリムから外し、走行後タイヤ内面より離型剤層の脱落がある場合は保持性無し(不良)、脱落がない場合は保持性有り(良好)と判定し、タイヤ内面への保持性の評価を行った。結果を表IVに示す。ポリマーを配合していない標準例1は保持性が不良であったことに対し、ポリマーを配合した実施例1および2は保持性が良好であった。
標準例1並びに実施例1及び2
離型剤のタイヤ内面への保持性に乏しい従来の標準例1並びに本発明の実施例1及び2について、以下に示す配合の離型剤(表I参照)を用いて試験した。
*1:東レ・ダウ・コーニングシリコーン製シリコーンエマルジョン SH490
*2:三信鉱工製マイカ微粉末 FSマルアイ
*3:富士タルク工業製タルク微粉末 SP50A
*4:東レ・ダウ・コーニングシリコーン製界面活性剤 BY−22−721
*5:三菱カーボン製カーボンブラック MA−600
*6:日本ゼオン製Nipol LX110(SBRラテックス;固形分40.5%)
離型剤の作製
標準例1の離型剤
表Iの標準例1の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌して分散液とした後、これにマイカ微粉末、タルク微粉末及びカーボンブラックを徐々に加えて離型剤を得た。
実施例1の離型剤
表Iの実施例1の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌下に添加して分散液とし、これにラテックスを加えて攪拌し、その後マイカ粉末、タルク粉末を加えて、離型剤を得た。
実施例2の離型剤
表Iの実施例2の配合に従い、シリコーンエマルジョン、水、界面活性剤を攪拌して分散液とした後、ラテックスを加えて攪拌し、その後カーボンブラックを徐々に加えて分散させ、次にマイカ微粉末、タルク微粉末を除々に加えて離型剤を得た。
評価タイヤの作製
熱可塑性エラストマー組成物の作製
表IIに示す配合割合(重量部)で、樹脂、ゴム材料及び動的架橋に必要な架橋系配合剤を2軸混練押出機にて温度230℃で混合し、連続相を成す熱可塑性樹脂中にゴムが微細に分散した状態の熱可塑性エラストマー組成物を得、2軸混練押出機の吐出口よりストランド状に押出し、得られたストランドをカッターでペレット状にし、標準例1、実施例1及び実施例2の熱可塑性エラストマー組成物のペレットを作製した。
前記熱可塑性エラストマー組成物をタイヤ内面に貼り付けるため、表IIIに示す配合割合(重量部)で、2軸混練押出機を使用し、熱架橋性ポリマーとタッキファイヤーを温度100℃で十分混練せしめ、吐出口よりストランド状に押出し、得られたストランドを水冷後、カッターでペレット状となし、粘接着剤組成物のペレットを作製した。
前記の熱可塑性エラストマー組成物と粘接着剤組成物のペレットを使用し、一般的な2層インフレーション成形装置を使用し温度230℃で積層フィルムのインフレーション成形を行ない、熱可塑性エラストマー組成物と粘接着剤組成物の積層フィルムを得た。熱可塑性エラストマー組成物厚みは200μmであり、粘接着剤組成物成厚みは50μmであった。
タイヤ作製
前記の複層フィルムを熱可塑性エラストマー組成物がドラム側、粘接着剤組成物がタイヤ部材側になるようにタイヤ成型ドラムに巻き付け、その上にタイヤ部材を積層し、インフレートさせてグリーンタイヤを成型後、タイヤ内面のインナーライナーに離型剤をスプレーガンにて塗布し、乾燥してから加硫し(条件:180℃×10分)、タイヤサイズ165SR13のタイヤを作製した。
耐水性評価
前記標準例1、実施例1及び2の離型剤を使用して、前記方法により作成したタイヤを地面に横置きにして3ヶ月屋外に放置した後、タイヤ内面を目視で観察し、雨水により離型剤が落ちている場合は耐水性無し(不良)、離型剤が落ちていない場合は耐水性有り(良好)と判定し、耐水性の評価を行った。結果を表IVに示す。表IVに示したように、ポリマーを配合していない標準例1は耐水性が不良であったのに対し、ポリマーを配合した実施例1及び2は耐水性が良好であった。
保持性の評価
成型後に屋外に放置していない、165SR13 スチールラジアルタイヤ(リム:13×41/2−J)を用い、空気圧140kPaで荷重5.5kNを与え実路上を10000km走行する。走行後に、タイヤをリムから外し、走行後タイヤ内面より離型剤層の脱落がある場合は保持性無し(不良)、脱落がない場合は保持性有り(良好)と判定し、タイヤ内面への保持性の評価を行った。結果を表IVに示す。ポリマーを配合していない標準例1は保持性が不良であったことに対し、ポリマーを配合した実施例1および2は保持性が良好であった。
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂の層又は熱可塑性樹脂中にエラストマー成分が分散してなる熱可塑性エラストマー組成物の層を、空気透過防止層として、タイヤ空洞内表面に配置し、その熱可塑性樹脂の層又は熱可塑性エラストマー組成物の層の表面に無機粉体及びポリマーを含む離型性保護層を更に配置して、加硫成型してなる空気入りタイヤ。
- 前記保護層が無機粉体にポリマー成分を配合して柔軟性、耐水性、離型性を有し、タイヤ空洞内表面への保持性を付与してなる請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ポリマー成分の配合量が、保護層中の固形分重量に対して、0重量%より大きく50重量%未満である請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ポリマー成分がラテックスとして配合されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- ラテックスのポリマー成分がジエン系ゴム、ブチル系ゴム、エチレンプロピレン系ゴム、オレフィン系ゴム、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴム及びシリコン系ゴムの群から選ばれる少なくとも一種を含む請求項4に記載の空気入りタイヤ。
- 前記無機粉体がタルク、マイカ、酸化亜鉛、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、金属粉末及び/又はカーボンブラックである請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記無機粉体の配合量が、保護層中の固形分重量に対して、50重量%より大きく100重量%未満である請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記熱可塑性樹脂がポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、フッ素系樹脂及びイミド系樹脂の群から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記エラストマー成分がジエン系ゴム、オレフィン系ゴム、含イオウゴム、フッ素ゴム及び熱可塑性エラストマーの群から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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Cited By (1)
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