JP5154035B2 - タイヤインナーライナー用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤのインナーライナーとして用いられるゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

チューブレス空気入りタイヤにおいては、耐空気透過性を向上するために、そのタイヤ内面にインナーライナーと呼ばれる空気透過性の低いゴム層が設けられている。かかるインナーライナーには、トレッドやサイドウォールなどを構成する通常のゴム層に比べて空気透過性の低いハロゲン化ブチルゴムが使用されている。

しかしながら、ハロゲン化ブチルゴムを多量に用いた場合、とりわけゴム成分として単独で用いた場合、加硫前の段階で収縮性が大きく、そのため、グリーンタイヤ成形後の加硫までの間にインナーライナーのジョイント部が開口して、製造上の不具合が発生することがある。

一方、インナーライナー用ゴム組成物においては、耐空気透過性を向上させるために、下記特許文献１には、石炭粉砕物などからなる平板状有機充填剤を配合することが提案されている。また、下記特許文献２，３には、板状や層状の鉱物などの平板状無機充填剤を配合することが開示されている。

また、下記特許文献４には、ハロゲン化ブチルゴムを高配合とした場合の上記インナーライナーのジョイント部の開きを防止するため、フェノールホルムアルデヒド樹脂や直鎖状炭化水素樹脂などの粘着性樹脂とゲル化剤を配合することが記載されている。
特開２００２−２０５５０７号公報 特開２００２−８８１９１号公報 特開２００４−２０４２０４号公報 特開平１０−１３０４４２号公報

上記のように平板状充填剤を配合した場合、耐空気透過性が向上するが、それだけでなく、ハロゲン化ブチルゴム配合時の加硫前の段階での収縮性も抑制されることを見い出した。但し、かかる平板状充填剤を配合することにより未加硫ゴムの粘着性が低下してしまい、その結果、ジョイント部の接着不良によって、加硫までの間でのジョイント部の開口を抑制するまでには至らないことが判明した。

本発明は、以上の点に鑑みて、タイヤ製造時における不具合を防止するとともに、耐空気透過性の更なる向上を図れるタイヤインナーライナー用ゴム組成物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用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴム及び／又はブチルゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、石炭粉砕物からなる平板状充填剤１０〜３０重量部と、カーボンブラック３０〜５０重量部と、炭化水素樹脂２〜１５重量部とを含有し、軟化剤及び可塑剤を含有しないか又は含有しても３重量部以下であることを特徴とする。

かかるゴム組成物によれば、平板状充填剤を配合することにより、耐空気透過性を向上するとともに、未加硫時のゴムの収縮を抑制することができる。また、炭化水素樹脂の添加により、上記平板状充填剤の配合による耐空気透過性向上効果およびゴム収縮抑制効果を損なうことなく、未加硫ゴムの粘着性を向上することができ、タイヤ製造時におけるインナーライナーのジョイント部の開きを抑制することができる。しかも、軟化剤や可塑剤を実質的に無添加とすることにより、これら軟化剤や可塑剤を配合することによる耐空気透過性の悪化を抑制することができる。

このように、本発明によれば、インナーライナー用ゴム組成物として、平板状充填剤と炭化水素樹脂とを併用し、かつ軟化剤及び可塑剤を実質的に無添加としたことにより、タイヤ製造時の不具合を防止するとともに、インナーライナーの耐空気透過性を向上させて、タイヤの耐久性を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴム及び／又はブチルゴムからなるものである。ハロゲン化ブチルゴムとしては、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴムなどが挙げられ、これらを用いることによりインナーライナーの耐空気透過性を向上することができる。より好ましくは、ゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴムの単独、又は、ハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドゴムからなり、ハロゲン化ブチルゴムのゴム成分中に占める比率は６０重量％以上であることが好ましい。

上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、１２５℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋８）が２５〜４０であるものを用いることが、本ゴム組成物の未加硫時の粘着性の点から好ましい。ここで、ムーニー粘度はＪＩＳ Ｋ６３９６：１９９７に準拠して測定される値である。

なお、該ゴム成分中には、耐空気透過性の点からハロゲン化ブチルゴム及びブチルゴム以外のゴムを含まないことが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲で、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのジエン系ゴムを含有させてもよい。例えば、天然ゴムを添加することでゴム組成物に粘着性を付与してタイヤ成形性を向上することができるが、耐空気透過性が悪化してしまう。そのため、これらジエン系ゴムの配合は最小限にとどめるべきであり、ゴム成分中に占める比率としては多くても３０重量％であることが好ましく、より好ましくは１０重量％以下である。

本発明のゴム組成物に用いられる平板状充填剤は、粒子の主形状が平板状である充填剤であり、ゴム層中で空気の透過を阻害することでインナーライナーの耐空気透過性を向上させる。すなわち、薄いゴム層からなるインナーライナーは、一般にロールや押出機などでシート状に押し出されて成形されるため、平板状充填材がゴム層中において層表面に略平行に寝かされた状態で配設され、これにより、ゴム層をその厚み方向において通過しようとする空気が平板状充填材によりその通路を遮られ、もって空気の透過が阻害される。また、平板状充填剤を配合することにより、上記ハロゲン化ブチルゴムを用いた場合の未加硫ゴムの収縮性を抑制することができ、タイヤ成形性を向上させることができる。

該平板状充填剤としては、層状鉱物などの無機充填剤でもよく、また有機充填剤でもよい。好ましくは、ゴム成分との相溶性がよく、そのためゴム成分に対する分散性に優れることから、炭素を主成分とする有機充填剤を用いることであり、具体的には、石炭を細かく砕いた石炭粉砕物が挙げられる。石炭は、層状構造を有するため、ボールミル等の粉砕機で砕くことにより平板状の粒子が得られ、これを充填材として用いることができる。

該平板状充填剤は、平均粒径が０．５〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは１〜３０μｍである。０．５μｍ未満では、耐空気透過性の改良効果が低下し、また１００μｍを超えると、インナーライナーの耐久性が低下する。ここで、平均粒径はレーザ回折散乱法により測定されるものである。

本発明のゴム組成物に用いられるカーボンブラックとしては、特に限定されず、種々のグレードのものを適宜選択して使用することができる。このようにフィラーとして、平板状充填剤とともにカーボンブラックを用いることにより補強性に優れる。

上記平板状充填剤とカーボンブラックの配合量については、ゴム成分１００重量部に対して、平板状充填剤が１０〜３０重量部、カーボンブラックが３０〜５０重量部であり、トータルのフィラー量として５０〜８０重量部であることが好ましい。より好ましいトータルフィラー量は５０〜７０重量部である。なお、フィラーとしては、本発明の効果を損なわない範囲で、上記平板状充填剤及びカーボンブラック以外の充填剤、例えばシリカなどを配合してもよい。

本発明のゴム組成物に用いられる炭化水素樹脂としては、軟化点が９０〜１１０℃であるものが好ましい。炭化水素樹脂は、オイルなどの軟化剤や可塑剤に比べて、耐空気透過性を下げる要因とはならない。そのため、上記平板状充填剤による耐空気透過性やゴム収縮抑制効果を損なうことなく、未加硫ゴムの粘着性を向上することができる。ここで、軟化点は、ＪＩＳ Ｋ６２２０に準拠して測定される値である。

該炭化水素樹脂としては、ナフサの熱分解により得られるＣ５〜Ｃ９のオレフィンを混合状態のまま重合して得られる石油樹脂を用いることが好ましく、更に、Ｃ５成分を主成分とする石油樹脂が好ましい。かかる石油樹脂は、ゴム成分であるブチル系ゴムとの相溶性に優れ、粘着性の改良効果に優れる。

該炭化水素樹脂の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、２〜１５重量部であることが好ましい。該配合量が上記範囲より少ないと、タイヤ成形時にジョイント部の開口を抑制する効果が不十分となる。

本発明のゴム組成物には、軟化剤や可塑剤は基本的には配合しない。すなわち、軟化剤や可塑剤は、ゴム組成物に粘着性を付与してタイヤ成形時の加工性を改善させる効果を持っているが、同時にこれらはインナーライナーの耐空気透過性を悪化させる要因となる。そのため、本発明では、軟化剤及び可塑剤は含有しないか、含有する場合でも、ゴム成分１００重量部に対してせいぜい３重量部以下に設定している。好ましくは、軟化剤及び可塑剤は、それ単体では配合しないことであり、他の添加剤にオイル等が予め含まれている場合でも、そのオイル分を含めた軟化剤及び可塑剤の量が、ゴム成分１００重量部に対して１重量部以下であることが好ましく、より好ましくは０．５重量部以下である。また、このようにオイルを実質上未添加とすることにより、耐熱老化性を向上させることができるという副次的効果も得られる。

ここで、上記軟化剤及び可塑剤とは、タイヤ用ゴム組成物において、一般的に、軟化剤及び可塑剤として用いられているものであり、具体的には、軟化剤としては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどの各種オイルであり、可塑剤としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどのフタル酸エステル、ジオクチルアジペートなどのアジピン酸エステル、ジオクチルセバケートなどのセバシン酸エステル、トリブチルホスフェートなどのリン酸エステルなどの各種エステル系可塑剤、エーテル系可塑剤である。

本発明のゴム組成物には、上記した各成分の他、亜鉛華やステアリン酸のような加硫助剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤など、インナーライナーのゴム組成物に通常配合される各種添加剤を配合することができる。

以上よりなるゴム組成物は、常法に従ってロールや押出機などでシート状に押し出し、押し出したシート状物をトレッドやサイドウォールなどを構成するゴムの内側に貼り付けて加硫成形することにより、タイヤ内面に薄いゴム層よりなるインナーライナーを備えるチューブレス空気入りタイヤが形成される。なお、インナーライナーの厚みは、タイヤサイズなどにより異なるが、通常は０．５〜３．０ｍｍである。

本発明は、特に限定されるものではないが、より高度な耐空気透過性が要求されるトラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤに特に好ましく用いられる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１に示す配合の実施例１〜５及び比較例１〜５のインナーライナー用ゴム組成物について、粘着性（タッキネス）、タイヤ成形性、耐空気透過性、及び、耐熱老化性を評価した。表１中の各成分の詳細は、以下の通りである。

・ＢＲ−ＩＩＲ：エクソン社製臭素化ブチルゴム「２２２２」、（３２ＭＬ（１＋８）１２５℃）、
・ＩＩＲ：ＪＳＲ社製ブチルゴム「２６８」、（５０ＭＬ（１＋８）１２５℃）、
・ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）、
・平板状充填剤：石炭（瀝青炭）をボールミルにて粉砕した石炭粉砕物（平均粒径＝５．５μｍ、平均粒径は日機装社製の粒径分析器「Microtrac HRA」を用いて測定。）、
・カーボンブラック：ＧＰＦ（東海カーボン社製「シーストＶ」）、
・炭化水素樹脂１：エクソンモービル社製「エスコレッツ１１０２」（軟化点＝１００℃であるＣ５成分を主成分とする石油樹脂）、
・炭化水素樹脂２：ストラクトール社製「ストラクトール４０ＭＳＦ」（軟化点＝１０３℃である石油樹脂）、
・パラフィンオイル：ジャパンエナジー社製「ＪＯＭＯプロセスＰ２００」、
・亜鉛華：三井金属製「亜鉛華３号」、
・ステアリン酸：日本油脂製「ビーズステアリン酸」、
・加硫促進剤ＤＭ：大内新興化学工業製「ノクセラーＤＭ−Ｐ」、
・硫黄：鶴見化学製「５％油処理粉末硫黄」。

粘着性、タイヤ成形性、耐空気透過性、耐熱老化性の各評価方法は以下の通りである。

・粘着性（タッキネス）：各ゴム組成物につき、ロールを用いて厚み１ｍｍのシート状に押し出し、得られた未加硫のゴムシートについて、タックテスター（東洋精機製作所製「タックテスターII」）を用いてタッキネスを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど粘着性に優れることを示す。

・タイヤ成形性：上記ゴムシートをインナーライナー用のゴム層として用いて、タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５の空気入りタイヤを常法に従い作製し、タイヤ成形時におけるインナーライナーのジョイント部の開きによる不具合を調べた。１００本成形時における不具合の発生数に応じて、不具合が１本以下の場合を「○」、２〜４本の場合を「△」、５本以上の場合を「×」とした。

・耐空気透過性：上記未加硫のゴムシートを１６０℃×３０分で加硫した加硫ゴムシートについて、ガス透過率試験器（東洋精機製作所製「ＢＴ−３」）を用いて空気透過率を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど耐空気透過性に優れることを示す。

・耐熱老化性：上記加硫ゴムシートをオーブンにて１２０℃×７日間老化し、弾性率Ｅ’の変化率を算出し、比較例１の値を１００とした指数で表した。数値が小さいほど耐熱老化性に優れることを示す。ここで、弾性率Ｅ’は、粘弾性スペクトロメータを用い、初期歪み１０％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度２３℃の条件で測定した。

結果は表１に示す通りであり、実施例１〜５のものでは、粘着性に優れ、タイヤ成形性に優れるとともに、耐空気透過性が大幅に向上していた。また、耐熱老化性も向上していた。これに対し、比較例１は、オイル添加により粘着性を付与するものであるため、タイヤ成形性には優れるものの、耐空気透過性に劣り、また耐熱老化性も実施例よりも低いものであった。また、比較例２では、炭化水素樹脂を配合していないため、タイヤ成形性に劣るものであった。また、炭化水素樹脂の代わりに天然ゴムで粘着性を改善した比較例３では、ハロゲン化ブチルゴム及び平板状充填剤の添加効果が損なわれて、耐空気透過性が大幅に悪化していた。また、比較例４では、平板状充填剤が未添加であるため、耐空気透過性に劣り、またハロゲン化ブチルゴムの収縮抑制効果も得られず、タイヤ成形性が悪化していた。更に、比較例５では、実施例１の配合に加えてオイルを５重量部添加したことにより、耐空気透過性が悪化し、また耐熱老化性が悪化していた。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、各種のチューブレス空気入りタイヤに利用することができ、特に、トラックやバスなどに使用される大型タイヤ、即ち重荷重用タイヤのインナーライナーとして好適に用いることができる。

Claims (4)

1. ハロゲン化ブチルゴム及び／又はブチルゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、石炭粉砕物からなる平板状充填剤１０〜３０重量部と、カーボンブラック３０〜５０重量部と、炭化水素樹脂２〜１５重量部とを含有し、軟化剤及び可塑剤を含有しないか又は含有しても３重量部以下であることを特徴とするタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
2. 前記ハロゲン化ブチルゴムのムーニー粘度ＭＬ（１＋８）１２５℃が２５〜４０である請求項１記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
3. 前記炭化水素樹脂の軟化点が９０〜１１０℃である請求項１又は２記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物からなるインナーライナーを備える空気入りタイヤ。