JP4985387B2 - タイヤインナーライナー用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤインナーライナー用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、ゴム加工性を維持しながら、空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上するようにしたタイヤインナーライナー用ゴム組成物に関する。

チューブレス空気入りタイヤの内面には、空気透過防止性能に優れたブチル系ゴムを主成分とするゴム組成物がインナーライナーとして設けられている。一般に、タイヤ材料に使用されるゴム組成物には、未加硫時のゴム加工性を向上するため、軟化剤若しくは可塑剤が配合されており、その代表的な可塑剤としてプロセスオイルが使用されている。しかし、プロセスオイルは、ブチル系ゴムの空気透過防止性能及び耐熱老化性を低下させる傾向があるため、プロセスオイルの配合量は少ない方が望ましいのであるが、少なくするほどゴム加工性が悪化するため、これら特性の両立が課題となっていた。

本発明者は、上記の観点からインナーライナー用ゴム組成物にプロセスオイルを使用せずに、ゴム加工性を維持しながら空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上する対策を鋭意検討した結果、プロセスオイルの代わりに、特定量のトリメリット酸エステルを配合することにより、課題を解決するに至った。

ゴム組成物にトリメリット酸エステルを配合することについては、特許文献１及び２が存在する。しかし、これらが開示するのは、２種以上のエラストマーを含むエラストマーコンパウンドを効率良く製造する連続配合方法であり、可塑剤として芳香族系、ナフテン系及びパラフィン系のプロセスオイルやトリアルキルトリメリテートを例示し、得られたエラストマーコンパウンドの用途のうちの一例として、インナーライナーを例示している。

しかしながら、ここに開示されているのは、エラストマーコンパウンドの生産性を改善することであるためプロセスオイルの配合が前提となっており、インナーライナー用ゴム組成物にしたとき、空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上するための対策については何ら教えるものではない。しかも、トリアルキルトリメリテートの配合量も明らかにされていないので、タイヤインナーライナーとしての空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上する対策を教えるものとはいえない。
特開平９−２８６０５０号公報 特開平１０−６０１７８号公報

本発明の目的は、ゴム加工性を維持しながら、空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上す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にある。

上記目的を達成する本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、ブチル系ゴム５０重量％以上を含むジエン系ゴム１００重量部に対し、トリメリット酸エステルを３〜２０重量部配合し、かつプロセスオイルの配合量を０にしたことを特徴とする。

トリメリット酸エステルは、トリメリット酸と炭素数４〜１７の飽和アルコールとのエステルであるとよく、とりわけトリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、トリメリット酸トリイソデシルから選ばれるとよい。

ジエン系ゴムは、そのすべてがブチル系ゴムであるとよく、ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴムからなるとよい。

このタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、空気入りタイヤのインナーライナーを形成するのに好適である。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、ブチル系ゴム５０重量％以上を含むジエン系ゴム１００重量部に対し、可塑剤としてトリメリット酸エステルを３〜２０重量部配合し、かつプロセスオイルの配合量を０にしたので、プロセスオイル配合時と同等のゴム加工性を維持すると共に、プロセスオイルを使用しないので、空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上することができる。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物のベースゴムは、ブチル系ゴム５０重量％以上を含むジエン系ゴムである。ブチル系ゴムとしては、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴムから選ばれる少なくとも１種であればよく、いずれかを単独で使用してもよいし、複数種を共に使用してもよい。ハロゲン化ブチルゴムは、ブチルゴムを臭素や塩素などによりハロゲン化したもので、空気透過係数が極小である特性を有し、ブチル系ゴムのすべてをハロゲン化ブチルゴムにすると、空気透過防止性能を向上することができる。

ジエン系ゴム中のブチル系ゴムの含有量は、５０重量％以上であり、好ましくは７５〜１００重量％である。ブチル系ゴムが５０重量％未満の場合には、空気透過防止性能が十分に得られないことがある。

ブチル系ゴム以外のジエン系ゴムは、タイヤインナーライナー用ゴムに配合可能なジエン系ゴムであればよく、例えば、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、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられ、単独又は複数で配合することができる。これらブチル系ゴム以外のジエン系ゴムを配合することにより、インナーライナーの特性、特に耐寒性能を向上することができる。また、ジエン系ゴムのすべてをブチル系ゴムで構成してもよく、空気透過防止性能を向上することができる。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、プロセスオイルの代わりにトリメリット酸エステルを可塑剤として配合することにより、ゴム加工性を維持しながら、空気透過防止性能及び耐熱老化性を向上する。すなわち、プロセスオイルは、その配合によりブチル系ゴムの空気透過防止性能や耐熱老化防止性能の低下を招く傾向があるので、プロセスオイルの配合量は０にする。ここでプロセスオイルは、ゴム組成物の加工性を向上させる配合剤のことをいい、例えば、パラフィンオイル、アロマオイル、ナフテンオイルなどを例示することができる。

トリメリット酸エステルの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し３〜２０重量部であり、好ましくは４〜１５重量部にするとよい。配合量が３重量部未満の場合には、可塑化性能が十分に得られずゴム加工性が劣る。配合量が２０重量部を超えると、空気透過防止性能を向上することができず、また耐熱老化性が悪化する。

トリメリット酸エステルは、トリメリット酸とアルコールとのエステルであり、モノエステル、ジエステル、トリエステルのいずれであってもよいが、とりわけトリエステルが好ましい。ジエステルまたはトリエステルを構成するアルコールの種類は、１種又は複数種であってもよい。

エステルを構成するアルコールは、特に制限されるものではなく、第１級アルコール、第２級アルコール、第３級アルコールのいずれでもよい。また、飽和アルコール、不飽和アルコールのいずれでもよいが、飽和アルコールがより好ましい。アルコールの炭素数は、好ましくは４〜１７であり、より好ましくは４〜１２であるとよい。炭素数４〜１２の飽和アルコールとしては、例えば、ブタノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、イソノニルアルコール、イソデシルアルコールなどを例示することができる。このようなアルコールを使用したトリメリット酸エステルは、耐熱老化性に優れ、ゴム組成物の粘度を低くする特性を有する。

本発明に用いるトリメリット酸エステルとしては、トリメリット酸トリブチル、トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、トリメリット酸トリイソノニル、トリメリット酸トリイソデシル等が挙げられ、なかでもトリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、トリメリット酸トリイソデシルが好ましい。これらのトリメリット酸エステルは、１種又は２種以上を組合せて使用することができる。

タイヤインナーライナー用ゴム組成物には、補強充填剤、無機充填剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。また、空気透過防止性能を損なわない限り、各種原材料中に少量の可塑剤及び／又は軟化剤が含まれていてもよい。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、耐空気透過防止性能及び耐熱老化性に優れると共に、ゴム加工性が良好なため、これから成形された空気入りタイヤのインナーライナーは、品質安定性が高く空気圧保持性能をより一層向上する。特に重荷重用空気入りタイヤのインナーライナーに使用した場合、特にその効果が顕著であり、本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物からなるインナーライナーを備えた重荷重用空気入りタイヤは、空気圧保持性能及び耐熱老化性を共に向上し耐久性に優れたものである。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、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。

表１，２に示す配合からなる１１種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜４、標準例１，２）を、それぞれ酸化亜鉛、硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、インターナルミキサー（神戸製鋼所社製ＢＢ−２型ミキサー）で温調６０℃、回転数３０ｒｐｍ、放出温度１１０℃の条件で混合し、８インチのオープンロールで酸化亜鉛、硫黄及び加硫促進剤を投入しながら、左右各１０回切り返しを行い調製した。１１種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜４、標準例１，２）を、空気透過性試験及び引張り試験用の所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により各試験を行った。

ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）
得られたゴム組成物を、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し、Ｌロータを使用し温度１００℃にてムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）を測定し、得られた結果を表１，２に示した。ムーニー粘度が高いと、ゴム組成物の未加硫状態の粘度が高く、成形加工時の作業性が悪化する。

空気透過防止性
得られたゴム組成物の加硫試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１２６「プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験方法」のＡ法（差圧式）に準拠して、試験気体を空気相当（窒素：酸素＝８：２）とし、試験温度３０℃で空気透過係数を測定した。得られた結果は、表１では標準例１を１００とし、表２では標準例２を１００とする指数で示した。指数が小さいほど、空気透過性が小さく空気透過防止性能に優れることを意味する。

熱老化試験後の破断伸び保持率
得られたゴム組成物を１５０×１５０×２ｍｍの金型で上記の条件でプレス加硫により得られたシートを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠する引張り試験片を作成した。得られた試験片を初期試験用、熱老化試験用に分け、熱老化試験用試験片は温度１２０℃のギアオーブンで空気中９６時間の熱老化処理を行なった。これらの試験片をＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、５００ｍｍ／分の引張速度にて引張試験を行い、破断伸びを測定した。得られた結果は、各ゴム組成物毎の破断伸びの初期値をそれぞれ１００とする保持率（％）で表わし表１，２に示した。これらの保持率がそれぞれ１００に近いほど耐熱老化性が優れることを意味する。

タイヤ空気圧保持性
実施例１〜４、比較例３，４及び標準例１の７種類のそれぞれのゴム組成物からなるインナーライナーを有する、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５ １４ＰＲのトラックバススチールラジアルタイヤを製作した。なお、比較例１，２のゴム組成物は、ゴム加工性が悪くインナーライナーのプレシートを成形加工することができなかった。

得られた７種類のラジアルタイヤを正規リムに装着し、初期圧力７００ｋＰａ、室温２１℃、無負荷条件にて３ヶ月間静置する間、４日毎に内圧を測定した。初期圧力Ｐ０（ｋＰａ）、測定圧力Ｐｔ（ｋＰａ）、経過時間ｔ（日）として、下記式（１）により回帰係数αを算出した。
Ｐｔ／Ｐ０＝ｅｘｐ（−αｔ） （１）

得られた回帰係数αから、ｔ＝３０（日）として、下記の式（２）により１ヶ月当たりの内圧低下率β（％／月）を算出した。
β＝（１−ｅｘｐ（−αｔ））×１００ （２）

得られたβの値を標準例１の値を１００とする指数にして、表１に空気圧保持性能として示した。この指数が小さいほど、空気圧保持性能が優れていることを意味する。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
Ｂｒ−ＩＩＲ：臭素化ブチルゴム、日本ブチル社製ブロモブチル２２５５
ＮＲ：天然ゴム、タイＴＳＲ製ＳＴＲ２０
カーボンブラック：東海カーボン社製シーストＶ
プロセスオイル：富士興産社製Ｐ−１００
可塑剤−１：トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、旭電化社製アデカイザーＣ９−Ｎ
可塑剤−２：トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、花王社製トリメックスＮ−０８
可塑剤−３：ジブチルフタレート、三菱ガス化学社製ジブチルフタレート
ステアリン酸：日本油脂社製工業用ステアリン酸
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＤＭ
硫黄：細川化学社製粉末硫黄

Claims (6)

1. ブチル系ゴム５０重量％以上を含むジエン系ゴム１００重量部に対し、トリメリット酸エステルを３〜２０重量部配合し、かつプロセスオイルの配合量を０にしたタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
2. 前記トリメリット酸エステルが、トリメリット酸と炭素数４〜１７の飽和アルコールとのエステルである請求項１に記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
3. 前記トリメリット酸エステルが、トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリ−ｎ−オクチル、トリメリット酸トリイソデシルから選ばれる請求項１又は２に記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
4. 前記ジエン系ゴムのすべてが、ブチル系ゴムである請求項１，２又は３に記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
5. 前記ブチル系ゴムが、ハロゲン化ブチルゴムからなる請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物からなるインナーライナーを有する空気入りタイヤ。