JP2019001925A - シーラント用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化することができ、重量の不均一性を緩和すると共に、中空部分がタイヤ内部に生じる空洞共鳴音などを吸収し、吸音効果が得られ、消音性にも優れるシーラント用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として中空繊維を含むシーラント用ゴム組成物。中空繊維の中空率（Ａ）が１０〜５０％であり、その繊維長が０．１〜１０ｍｍである、シーラント用ゴム組成物。ゴム成分１００質量部に対して、中空繊維の含有量が５〜２０質量部であることが好ましい、シーラント用ゴム組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、パンク時の安全走行を可能とするタイヤなどの安全機能であるシーラント材に最適なシーラント用ゴム組成物に関する。

従来より、製品タイヤに粘着性の高いシーラント材料を塗布して製造するタイプのものが知られている。
このシーラント材料は、通常、空気入りタイヤのトレッド部内面に配置される部材であり、パンク時等に、空気入りタイヤ内の気体が損傷部分から外部へ噴出する際に、シーラントがその損傷部分に流れ込んでシールすることによって、空気入りタイヤの破裂または急激な内圧の低下を防止して、安全走行を可能とするタイヤの安全機能である。

従来、シーラント用のゴム組成物等としては、例えば、タイヤのトレッド部内面に 熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂中にエラストマーをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物を主成分としてなる樹脂フィルムで形成された筒内に充填されて配置したもの（例えば、特許文献１参照）が知られている。

しかしながら、上記特許文献１などのシーラント材の層をタイヤ内面に配置するものでであると、重量増加に伴い、また、流動性を有することから、重量の不均一性が発生したり、タイヤ内部に生じる空洞共鳴音が増加したりするなどの課題がある。

特開２００９−２６９４４６号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来技術の課題等について、これを解消しようとするものであり、タイヤ内面等に配置するシーラント材のパンク防止機能を損なうことなく、シーラント材の重量を軽量化して、重量の不均一性を緩和すると共に、タイヤ内部に生じる空洞共鳴音を吸収し吸音効果が得られるシーラント用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来技術の課題等に鑑み、鋭意検討した結果、ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として特定材料を含むことなどにより、上記目的のシーラント用ゴム組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明のシーラント用ゴム組成物は、ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として中空繊維を含むことを特徴とする。この中空繊維を含むことにより、単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化することができ、重量の不均一性を緩和すると共に、中空部分がタイヤ内部に生じる空洞共鳴音などを吸収し、吸音効果が得られ、消音性を発揮する。
上記中空繊維の中空率は１０〜５０％とすることが好ましく、また、中空繊維の繊維長は０．１〜１０ｍｍとすることが好ましい。中空繊維の中空率（Ａ）と繊維長（Ｂ）を更に上記各範囲内等とすることにより、更に軽量化を発揮でき、重量の不均一性を更に緩和すると共に、中空部分がタイヤ内部に生じる空洞共鳴音などを吸収し、更なる吸音効果が得られ、消音性を更に発揮することとなる。
上記中空繊維の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜２０質量部であることが好ましい。中空繊維の含有量を上記範囲内とすることにより、軽量化、重量の不均一性の緩和、消音性などを高度に両立することができる。

本発明によれば、シーラント材の基本性能を損なうことなく、単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化することができ、重量の不均一性を緩和すると共に、中空部分がタイヤ内部等に生じる空洞共鳴音などを吸収し、吸音効果が得られ、消音性にも優れるシーラント用ゴム組成物が提供される。

本発明のシーラント用ゴム組成物を用いたタイヤの一例を模式的に示した部分断面図である。

以下に、本発明について、その実施形態を具体的に説明する。
本発明のシーラント用ゴム組成物は、ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として中空繊維を含むことを特徴とするものである。

〔ゴム成分〕
本発明に用いるゴム成分としては、シーラント用に用いられるゴム成分であれば、特に限定されるものではないが、パンク防止機能の向上、耐劣化性、空気透過性などから、少なくともブチルゴム（ＩＩＲ）を含むことが必要である。

本発明に用いるブチルゴムとしては、変性ブチルゴム、未変性ブチルゴムのいずれも使用でき、またこれらを混合してもよい。変性ブチルゴムとしては、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等のハロゲン化ブチルゴムを好適に使用できる。ブチルゴムは、他の低空気透過性の樹脂組成物等と比して耐クラック性が高い、という利点を有し、シーラントとして好適に使用できる材料である。

前記ブチルゴム以外のゴム成分としては、特に限定されず、従来公知のゴム成分を用いることができるが、例えば、ジエン系ゴムが、耐クラック性の改良、隣接部材との耐はく離性、タイヤ成型時の作業性確保の観点から、好ましい。
ジエン系ゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、などのジエン系ゴムを挙げることができる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記ゴム成分におけるブチルゴムの割合は、所望の性能等に応じて適宜調節すればよく、耐空気透過性を確保する点、シール性能の点から、ゴム成分全量に対して、３０質量％以上であることが好ましく、４０〜１００質量％であることがより好ましい。

〔中空繊維〕
本発明において、「中空繊維」とは、内部に中空部（孔）を有する繊維をいい、繊維断面に中空部を有する繊維であれば、特に限定されない。
用いることができる中空繊維の断面形状は、特に制限がなく、例えば、円形、三角形、四角形などの多角形、扁平形、卵形、星形などを採用することができ、また、繊維断面の外側及び内側の中空部が円形の同一形状や、繊維断面の外側が円形で、内側の中空部が三角形の形状のように、繊維断面の外側と内側の中空部の形状が異なっていてもよく、さらに、井型（多軸交差等）やＣ型中空繊維（中空繊維の横断面が開放されたスリットを含むＣ字状の中空繊維等）、眼鏡型などの異型中空繊維などであってもよく、また、繊維断面に一つの中空部（単孔型）の他、複数の中空部（多孔型）が存在していてもよく、繊維断面に形成される中空部の数は、１個であっても、２個以上であってもよい。

中空繊維に使用する原材料は、中空繊維に加工可能なものであれば、有機材料、無機材料のいずれでも良く、例えば、有機材料では、ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド等のポリアミド系の各種繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート等のポリエステル系の各種繊維、ポリアクリロニトリル等のアクリル系の各種繊維、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の各種繊維、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリレート系の各種繊維、ポリビニルアルコール系の各種繊維、ポリ塩化ビニリデン系の各種繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリウレタン系の各種繊維、フェノール系繊維、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等からなるフッ素系繊維、ポリメチルペンテン系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系等の材料が使用でき、無機材料ではガラス繊維、炭素繊維などが使用できる。また、上記材料を各材料を組み合わせて用いてもよい。なお、中空繊維を形成する材料には、熱安定剤、各種安定剤等を必要に応じて含有してもよい。

当該中空繊維の製造方法は、特に限定されず、公知の方法で製造することができる。例えば、初めから中空の繊維を作る方法として、ノズルとしては馬蹄型やＣ型ノズル、２重管ノズルなどを使用して製造する方法、また、熱可塑性樹脂からなる中空繊維前駆体を延伸して細径化する方法などが挙げられ、更に、少なくとも中心部と外周部とで成分の異なる繊維前駆体を製造し、該繊維前駆体から中心部の成分を溶解する等して除去し、中空繊維を製造する方法等が挙げられる。中空繊維としては、いずれの方法で製造したものも使用できる。
また、中空繊維は、繊維断面に中空部を有するものであれば、複合繊維から構成されるものであってもよく、複合繊維としては、断面が芯鞘型に成分配置された芯鞘複合繊維、断面が並列型に成分配置された並列複合繊維、断面が放射型に成分配置された放射複合繊維等が挙げられる。

本発明に用いる上記構成の中空繊維は、シーラント用ゴム組成物に含有せしめることにより、単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化し、重量の不均一性を緩和すると共に、中空部分がタイヤ内部に生じる空洞共鳴音などを吸収し、吸音効果による消音性を発揮することができるものであり、好ましくは、中空繊維の中空率（Ａ）、繊維長（Ｂ）などを以下のようにすることが望ましい。

中空繊維の中空率（Ａ）は、特に制限がないが、本発明の効果の更なる向上、加工条件、要求特性に応じて適宜選択することができ、好ましくは、十分な吸音効果、軽量化の点から、１０〜５０％、より好ましくは、２５〜４５％、特に好ましくは、３０〜４５％とすることが望ましい。
この中空率を１０％以上とすることにより、十分な吸音効果を発揮し、一方、５０％以下であると、ゴムマトリックスの浸漬がなく、本発明の効果を更に発揮することができる。

本発明において、用いる中空繊維の中空率は、繊維横断面における断面の全面積（Ｓ１）と中空部の面積（Ｓ２）を測定し、下記式を用いて算出することができる。ただし、繊維横断面に複数の中空部が存在する場合は、全ての中空部の面積の総和を中空部の面積（Ｓ２）とする。なお、Ｃ型中空繊維における中空率の算出方法は、開口した外周接点を線で結び、その線と繊維内周部とで囲まれている中空面積をＳ２として算出する。
中空率（％）＝（Ｓ２／Ｓ１）×１００

中空繊維の繊維長（Ｂ）は、任意に設定でき、好ましくは、シーラントの塗布性、作業性などの点から、０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは、０．５〜８ｍｍとすることが望ましい。
この繊維長を０．１ｍｍ以上とすることにより、十分な吸音効果を発揮し、一方、１０ｍｍ以下であると、シーラントの塗布が不均一とならず、シーラントの塗布性、作業性が向上することとなる。

更に、用いる中空繊維は、シーラント材料の製造上、軟化点が１４０℃以上であることが好ましい。

用いることができる市販の中空繊維としては、例えば、帝人フロンティア社製の中空ポリエチレンテレフタレート繊維「エアロカプセル」（単孔型）、中空ポリエステル繊維「オクタ」（単孔型）、旭化成社製の中空ポリエステル繊維「ツインエアー」（眼鏡型）、東レ社製の中空ナイロン繊維「セボナーサムロン」（多孔型）、Ｃ型中空ポリエステル繊維「エアリーサムロン」、クラレ社製の中空ポリエチレンテレフタレート繊維「エアーミント」（多孔型）、中空ＰＶＡ繊維「クラロンＫ―II」（多孔型）、東洋紡ＳＴＣ社製の中空ポリエステル繊維「エアーマックス」（単孔型）、ユニチカトレーディング社製の井型（多軸交差）中空ナイロン繊維「マイクロアート」（単孔型）、三菱レイヨン社製の中空ポリエステル繊維「エアハルト」（単孔型）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いる中空繊維の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは、５〜２０質量部、より好ましくは、８〜１５質量部であることが望ましい。
この中空繊維の含有量を５質量部以上とすることにより、単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化することができ、一方、２０質量部以下とすることにより、シーラントの塗布が不均一とならず、シーラントの塗布性、作業性が向上することとなる。

〔その他の成分〕
本発明に係るシーラント用ゴム組成物には、上述したゴム成分、中空繊維の他に、シーラント用ゴム組成物に用いる従来公知の、カーボンブラック、シリカなどの補強材、アリミナ、炭酸カルシウムなどの充填材、顔料（有機顔料、無機顔料）、染料などの着色剤、ステアリン酸、タッキファイヤー（粘着付与剤）、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、加工助剤などの成分を必要に応じて適宜量添加してもよい。

このように構成される本発明に係るシーラント用ゴム組成物は、バンバリミキサーやニーダー等の混練機を用いて混練され、汎用の製造方法等により、自動車用タイヤなどのシーラントに好適に用いることができる。

本発明に係るシーラント用ゴム組成物を用いたタイヤにおいて、本発明のシーラント用ゴム組成物は、トレッド部の内表面上に配置されていてもよいし、内部に埋め込まれていてもよく、また、タイヤの大きさ、形状、構造等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、モーターサイクル用タイヤ、自転車用タイヤ、建設車両用タイヤ及び航空機用タイヤなどに好適に用いることができる。前記構造としては、公知のものを採用することができるが、例えば、一対のビード、ビードフィラー、カーカス、サイドウォール部、ベルト部、トレッド部、インナーライナー等を有する構造などが好適に挙げられる。
前記内表面に前記本発明のシーラント用ゴム組成物を配置する場合、その厚みとしては、特に制限はなく、用途、目的、前記シーラント材料の種類、該シーラント組成物の流動性等に応じて適宜選択することができるが、通常、０．５〜４ｍｍ程度が好ましい。

図１は、本発明に係るシーラント用ゴム組成物を、空気入りタイヤに用いた一例を示す部分断面図である。この空気入りタイヤの一例では、１対のビード部１およびこのビード部１の半径方向外側にそれぞれ連なる１対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間に跨がるトレッド部３とからなる。そして、ビード部１のビードコア４間にはトロイド状に延びるカーカスプライからなるカーカス５が配置され、このカーカス５のトレッド部３の半径方向外側に２枚のベルト層を有するベルト６が配置されることによって、タイヤの骨格を形成している。また、この空気入りタイヤの一例では、カーカス５のタイヤ内面側に、カーカス５側から、シーラント７、インナーライナー８が配置されている。

この空気入りタイヤでは、シーラント７として、ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として中空繊維を含むシーラント用ゴム組成物を用いることにより、パンク時等に、空気入りタイヤ内の気体が損傷部分から外部へ噴出する際に、シーラントがその損傷部分に流れ込んでシールすることによって、空気入りタイヤの破裂または急激な内圧の低下を防止して、安全走行を可能とするなどのシーラントの基本性能を損なうことなく、単位体積当たりのシーラント材の重量を軽量化、重量の不均一性を緩和することができるので、空気入りタイヤの燃費性能を向上させることができ、また、中空部分がタイヤ内部等に生じる空洞共鳴音などを吸収し、吸音効果が得られ、消音性にも優れる空気入りタイヤが得られることとなる。

本発明では、上記構成のシーラント用ゴム組成物をシーラント用ゴム組成物は、自動車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、建設車両用タイヤ、航空機用タイヤなどの空気入りタイヤに用いることを説明したが、シーラントを有する各種圧力容器、例えば、アドバルーン、気球、ゴムボート、ホバークラフト、ラバーダム、ドーム型球状ドームなどに使用してもよいものである。

次に、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。

（実施例１〜８及び較例１〜３）
下記表１に示す配合処方（各ゴム成分、各中空繊維、その他の成分）により、混練機を用いて、実施例１〜８及び比較例１〜３に係るシーラント用ゴム組成物を調製した。
得られた各シーラント用ゴム組成物について、下記評価方法により、軽量性、吸音性、シール性能、塗布粘度を評価した。
これらの評価結果を下記表１に示す。

（軽量性の評価方法）
得られた各シーラント用ゴム組成物を、シート状に成形したのち比重を測定し、比較例１の重量を１００として指数で表した。値が小さいほど、軽量であることを示す。

（吸音性の評価方法）
得られた各シーラント用ゴム組成物を、タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）内部に塗布(厚さ３ｍｍ)してリム組した後、実車走行試験にてタイヤ吸音性を測定し、比較例１の吸音性を１００として指数で表した。値が小さいほど、吸音性に優れることを示す。

（シール性能の評価方法）
得られた各シーラント用ゴム組成物を、タイヤ内部に塗布してリム組し、内圧（２５０ｋＰａ）をかけた状態でＭサイズ釘４本、Ｌサイズ釘４本を刺して、空気漏れ状態を確認し、下記評価基準で評価した。
評価基準：
○：微小リーク２か所以内。
△：微小リーク３か所以上、大リークなし。
×：大リーク１か所以上。

（塗布粘度の評価方法）
得られた各シーラント用ゴム組成物をムーニー粘度計（ＭＬ_１＋４：１３０℃）で粘度を測定し、比較例１の粘度を１００として指数で表した。値が大きいほど塗布粘度が高いことを示し、指数が１００〜１１０の範囲であると塗布性能に優れることを示す。

上記表１中の＊１〜＊８は、下記のとおりである。
＊１：ブロモブチル２２５５（エクソンモービル社製）
＊２：ＥＰ３５（ＪＳＲ社製）
＊３：エアロカプセル（帝人フロンティア社製）、繊維長２ｍｍ、中空率：３５％
＊４：セボナーサムロン（東レ社製）、繊維長２ｍｍ、中空率：４０％
＊５：エアーミント（クラレ社製）、繊維長２ｍｍ、中空率：４０％
＊６：エアハルト（三菱レイヨン社製）、繊維長２ｍｍ、中空率：３０％
＊７：マイクロアート（ユニチカトレーディング社製）、繊維長２ｍｍ、中空率：３５％
＊８：テトロン（東レ社製）、繊維長２ｍｍ、中空率０％
＊９：スーパーオイル Ｙ２２（ＪＸ日鉱日石エネルギー社製）
＊１０：ＲＥＧＡＬ３００（Ｃａｂｏｔ社製）
＊１１：ＨＫ２００−５（細井化学工業社製）

上記表１の結果から明らかなように、本発明となる実施例１〜８のシーラント用ゴム組成物は、軽量性、吸音性、シール性能、塗布性能のいずれも良好な結果が得られたのに対し、比較例１〜３のシーラント用ゴム組成物は、軽量性、吸音性、シール性能、塗布性能の少なくとも一つが不良であることが確認された。
比較例１〜３をみると、比較例１では、中空繊維が含まれないものであり、比較例２及び比較例３では、非中空繊維のため、本発明の効果が発揮できないものであった。

自動車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、建設車両用タイヤ、航空機用タイヤなどの空気入りタイヤのシーラントに好適に使用することができるシーラント用ゴム組成物が得られる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
７ シーラント
８ インナーライナー

Claims (4)

1. ゴム成分としてブチルゴムを含み、添加剤として中空繊維を含むことを特徴とするシーラント用ゴム組成物。
2. 中空繊維の中空率（Ａ）が１０〜５０％であることを特徴とする請求項１記載のシーラント用ゴム組成物。
3. 中空繊維の繊維長（Ｂ）が０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシーラント用ゴム組成物。
4. 中空繊維の含有量がゴム成分１００質量部に対して、５〜２０質量部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシーラント用ゴム組成物。

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