JP2021095445A - インナーライナー用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐空気透過性及び耐低温疲労性を有するインナーライナー用ゴム組成物、並びに、それを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を０．０５〜０．９質量部含有し、総硫黄含有量が０．３質量部未満である、インナーライナー用ゴム組成物とする。【選択図】図１

Description

本発明は、インナーライナー用ゴム組成物、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。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。

例えば、特許文献１には、（Ａ）ブチル系ゴム６０〜１００重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、（Ｂ）カーボンブラックおよび／またはシリカ２１〜５０重量部、ならびに、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物０．２５〜６重量部を含有し、総硫黄含有量が０．３〜１．５重量部であるインナーライナー用ゴム組成物が開示されている。

特許文献２には、低発熱性であり、耐久性及び耐劣化性に優れたカーカスとインナーライナーとの間に位置する層間ゴムに好適なゴム組成物として、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を配合したものが開示されている。

インナーライナーは、空気入りタイヤの転動によって、繰り返しの屈曲変形を受けるため、インナーライナーに用いられるゴム組成物は、繰り返しの屈曲変形に対する強度（耐疲労性）に優れていることが好ましく、特に低温環境下における耐低温疲労性に優れていることが望まれている。

特開２００９−１３８１４８号公報 特開２００８−１４４０２３号公報 特許第３６８３３７２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、優れた耐空気透過性及び耐低温疲労性を有するインナーライナー用ゴム組成物、並びに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。

なお、特許文献１，２には、低温環境下における特性について示唆を与える記載はない。

特許文献３にも、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を用いたゴム組成物が記載されているものの、インナーライナーのないチューブレス空気入りタイヤに関するものであり、本発明に示唆を与えるものではない。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を０．０５〜０．９質量部含有し、総硫黄含有量が０．３質量部未満であるものとする。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部中の含有割合が、ブチル系ゴム３０〜１００質量％と、ジエン系ゴム０〜７０質量％とすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記インナーライナー用ゴム組成物を用いて作製したものとする。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物によれば、耐空気透過性及び耐低温疲労性に優れた空気入りタイヤが得られる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。

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。

本実施形態に係るインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を０．０５〜０．９質量部含有し、総硫黄含有量が０．３質量部未満であるものとする。

本実施形態に係るゴム成分としては、特に限定されないが、ブチル系ゴムやジエン系ゴムが挙げられ、ブチル系ゴム単独か、あるいは、ブチル系ゴムとジエン系ゴムとの併用であることが好ましい。

本実施形態に係るブチル系ゴムとしては、ハロゲン化ブチルゴム（例えば、臭素化ブチルゴム（ＢＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）など）、及びブチルゴム（ＩＩＲ）が挙げられる。

本実施形態に係るジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、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）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレンゴムなどが挙げられる。

本実施形態に係るゴム成分は、ブチル系ゴム３０〜１００質量％、ジエン系ゴム０〜７０質量％の割合で含有するのが好ましく、ブチル系ゴム５０〜１００質量％、ジエン系ゴム０〜５０質量％の割合で含有するのがより好ましく、ブチル系ゴム８０〜１００質量％、ジエン系ゴム０〜２０質量％の割合で含有するのがさらに好ましい。

本実施形態に係る１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．０５〜０．９質量部であれば特に限定されないが、０．０５〜０．５質量部であることが好ましく、耐疲労性も考慮すると、０．１〜０．２５質量部であることがより好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物は、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を含有することにより、耐空気透過性を維持しつつ、耐低温疲労性を改善できる。そのメカニズムは定かではないが、次のように推測できる。すなわち、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウムがポリマー間の架橋構造を形成し、これがポリマー間のスペーサーとして働くことで、ブチル系ゴムが低温環境で結晶化しにくくなりゴム組成物全体の柔軟性が維持されることで耐低温疲労性が改善される。また、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウムがポリマー間の架橋構造を形成することにより、ガスの拡散が阻害されるものと推測できる。

本実施形態に係るゴム組成物の総硫黄含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．３質量部未満であり、０．２質量部以下であることが好ましく、０．１質量部以下であることがより好ましい。総硫黄含有量が上記範囲内である場合、優れた耐低温疲労性が得られやすい。なお、ゴム中に放出されて架橋に関与する硫黄以外は本発明の総硫黄含有量には含まない。例えば、加硫促進剤として配合することができるジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（大内新興化学株式会社製「ノクセラーＤＭ−Ｐ」）などに含まれる硫黄は含まない。

本実施形態に係るゴム組成物は、瀝青炭を細かく砕いた瀝青炭粉砕物を含むことができる。瀝青炭粉砕物は耐空気透過性を向上することができる。瀝青炭粉砕物の平均粒子径は、０．５〜１００μｍであることが好ましく、１〜３０μｍであることがより好ましい。平均粒子径はレーザー回折散乱法で測定できる。

瀝青炭粉砕物としては、例えば、アスペクト比が５〜３０であるものを用いることができる。アスペクト比は、長径（平面部における最大寸法）の厚みに対する比である。アスペクト比は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で求めることができる。具体的には、ＴＥＭの画像において、無作為に抽出された１０個の粒子について、長径と厚みとを計測して各粒子のアスペクト比を算出する。「瀝青炭粉砕物のアスペクト比」は、これらのアスペクト比の相加平均である。

瀝青炭粉砕物の量は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜５０質量部以上であることが好ましく、５〜４０質量部であることがより好ましく、５〜３０質量部であることがさらに好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物は、フィラーとしてカーボンブラックを含むことができる。カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は、例えば１５ｍｇ／ｇ〜５５ｍｇ／ｇであることができる。ヨウ素吸着量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−１に準拠して測定される値である。カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量は、例えば７５ｃｍ^３／１００ｇ〜１２５ｃｍ^３／１００ｇであることができる。ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定される値である。具体的には、ＧＰＦ級カーボンブラックが好ましい。

カーボンブラックの含有量は、ゴム組成物中のゴム１００質量部に対して、３０〜７０質量部であることが好ましく、４０〜６０質量部であることがより好ましい。

カーボンブラックと瀝青炭粉砕物との合計量は、ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対して、３５〜１２０質量部であることが好ましく、４０〜１１０質量部であることがより好ましく、５０〜１００質量部であることがさらに好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、酸化亜鉛を配合してもよい。酸化亜鉛は、ハロゲン化ブチルゴムの加硫剤（架橋剤）として配合されるものであり、その配合量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５〜１０質量部であることが好ましく、１〜５質量部であることがより好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、粘着付与剤を配合してもよい。粘着付与剤は、未加硫ゴム組成物に粘着性を付与する添加剤であり、タッキファイヤーとも称される。粘着付与剤としては、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂などの炭化水素樹脂が好ましく、より好ましくは炭素数４〜５個相当の石油留分であるイソプレンやシクロペンタジエンなどの不飽和モノマーをカチオン重合することにより得られるＣ５系石油樹脂である。粘着付与剤の配合量は、特に限定されないが、ゴム成分１００質量部に対して、１〜１５質量部であることが好ましく、２〜１０質量部であることがより好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物の製造方法は、特に限定されず、通常用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し作成することができる。例えば、第一混合段階（ノンプロ練り工程）で、ジエン系ゴムに対し、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加して混練し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階（プロ練り工程）で加硫剤及び加硫促進剤を添加して混練することにより、ゴム組成物を調製することができる。

本実施形態に係るゴム組成物には、上述した各成分の他、老化防止剤、オイル、加工助剤、硫黄、加硫促進剤など、インナーライナー用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。硫黄としては、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などが挙げられ、その配合量は、ゴム成分１００質量部に対して０．２８質量部以下（配合しなくてもよい。）であることが好ましく、より好ましくは０．１質量部以下である。オイルの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以下であることが好ましく、耐ガス透過性の観点からは実質的に含まれないこと（詳細には１質量部未満）が好ましい。

本実施形態に係るインナーライナー用ゴム組成物は、例えば、乗用車用タイヤ、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、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適用することができる。

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、リム組みされる一対のビード部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と、該一対のサイドウォール部３間に設けられた路面に接地するトレッド部４とから構成される。一対のビード部２には、それぞれリング状のビードコア５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６が、ビードコア５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間に架け渡して設けられている。また、カーカスプライ６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枚のベルトプライからなるベルト７が設けられている。

カーカスプライ６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８が設けられている。本実施形態では、このインナーライナー８として上記インナーライナー用ゴム組成物が用いられている。インナーライナー８は、図１中の拡大図に示すように、タイヤ内面側のゴム層であるカーカスプライ６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６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。

本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法としては、例えば、インナーライナー用ゴム組成物をインナーライナーとして用いて、成形ドラムの外周にインナーライナーを筒状に装着し、その上にカーカスプライを貼り付け、更にベルト、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形することにより、空気入りタイヤが得られる。なお、図１に示す例では、インナーライナー用ゴム組成物をカーカスプライの内面側に設けたが、タイヤ内部からの空気の透過を防止して、タイヤの空気圧を保持することができる態様、即ち内圧保持のための空気透過抑制層として設けられるものであれば、例えば、カーカスプライの外面側などの種々の位置に設けることができ、特に限定されない。

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。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合（質量部）に従い、まず、ノンプロ練り工程で、加硫促進剤を除く成分を添加混合し（排出温度＝１５０℃）、プロ練り工程で、加硫促進剤を添加混合して（排出温度＝９０℃）、インナーライナー用ゴム組成物を調製した。表１中の各成分は以下の通りである。

・臭素化ブチルゴム：日本ブチル(株)製「ブロモブチル２２２２」
・カーボンブラック：東海カーボン(株)製「シーストＶ」
・瀝青炭粉砕物：Ｃｏａｌ Ｆｉｌｌｅｒｓ，Ｉｎｃ．製「オースチンブラック３２５」
・粘着付与剤：東燃化学(株)製「Ｔ−ＲＥＺ ＲＡ１００」
・オイル：ＪＸ日鉱日石エネルギー(株)製「プロセスＮＣ−１４０」
・１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物：Ｆｌｅｘｓｙｓ Ｉｎｃ．製「Ｄｕｒａｌｉｎｋ ＨＴＳ」、１分子中の硫黄の質量比＝３２．８質量％
・酸化亜鉛：三井金属鉱業(株)製「酸化亜鉛３種」
・ステアリン酸：花王(株)製「ルナックＳ−２０」
・加硫促進剤：大内新興化学(株)製「ノクセラーＤＭ−Ｐ」

得られたゴム組成物について、耐空気透過性及び耐低温疲労性を評価した。各評価方法は次の通りである。

・耐空気透過性：１６０℃×３０分で加硫した厚み１ｍｍの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。数値が大きいほど耐空気透過性に優れることを示す。

・耐低温疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠し、１６０℃×３０分で加硫した試験片について、デマチャ屈曲試験機を用い、−３５℃における亀裂長さ１０ｍｍに達するまでの屈曲回数を測定した。比較例１の屈曲回数を１００とした際の指数で表示し、数値が小さいほど耐低温屈曲疲労性に優れることを示す。なお、亀裂長さには、自然発生した亀裂の長さを加算した。

結果は表１に示すとおりであり、比較例１と実施例１〜３との対比より、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物の含有量と総硫黄含有量が所定範囲内である場合、耐空気透過性、及び耐低温疲労性が改善したことがわかる。

比較例１と比較例２との対比より、オイルを増量した場合、耐空気透過性が悪化したことがわかる。

比較例１と比較例３との対比より、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物の含有量が所定範囲を超える場合、耐空気透過性が悪化したことがわかる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、バス等の各種タイヤのインナーライナーに用いることができる。

１・・・空気入りタイヤ
２・・・ビード部
３・・・サイドウォール部
４・・・トレッド部
５・・・ビードコア
６・・・カーカスプライ
７・・・ベルト
８・・・インナーライナー

Claims (3)

1. ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を０．０５〜０．９質量部含有し、総硫黄含有量が０．３質量部未満である、インナーライナー用ゴム組成物。
2. ゴム成分１００質量部中の含有割合が、ブチル系ゴム３０〜１００質量％と、ジエン系ゴム０〜７０質量％である、請求項１に記載のインナーライナー用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のインナーライナー用ゴム組成物を用いて作製した、空気入りタイヤ。

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