JPH08258504A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイヤ内部の空気圧保持性を損なうことな
く、ゴム層との接着性に優れかつ耐水性や耐熱性に優れ
た空気透過防止層を用いてタイヤの軽量化を可能にした
空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。 【構成】 アクリロニトリル５〜５０モル％を共重合し
てなる塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体の薄
膜で空気透過防止層を構成してなる空気入りタイヤ及び
その製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ内の空気圧保持
性を損なうことなく、タイヤの軽量化を図ると共に、ゴ
ム層との接着性に優れかつ耐久性、耐水性、耐熱性など
に優れた空気透過防止層を有する空気入りタイヤ及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料消費率の低減は自動車における大き
な技術的課題の一つであり、この対策の一環として空気
入りタイヤの軽量化に対する要求も益々強いものになっ
てきている。

【０００３】ところで、空気入りタイヤの内面には、タ
イヤ空気圧を一定に保持するためにハロゲン化ブチルゴ
ムなどのような低気体透過性のゴムからなるインナーラ
イナー層などの空気透過防止層が設けられている。しか
しながら、ハロゲン化ブチルゴムはヒステリシス損失が
大きいため、タイヤの加硫後に、カーカスコード間の間
隙において、カーカス層の内面ゴム及びインナーライナ
ー層に波打ちが生じた場合、カーカス層の変形とともに
インナーライナーゴム層が変形するので、転動抵抗が増
加するという問題がある。このため、一般に、インナー
ライナー層（ハロゲン化ブチルゴム）とカーカス層の内
面ゴムとの間にヒステリシス損失が小さいタイゴムと呼
ばれるゴムシートを介して両者を接合している。従っ
て、ハロゲン化ブチルゴムのインナーライナー層の厚さ
に加えて、タイゴムの厚さが加算され、層全体として１
mm（１０００μｍ）を超える厚さになり、結果的に製品
タイヤの重量を増大させる原因の一つになっていた。

【０００４】空気入りタイヤのインナーライナー層など
の空気透過防止層としてブチルゴムなどの低気体透過性
ゴムに代えて種々の材料を用いる技術が提案されてい
る。例えば、特公昭４７−３１７６１号公報には加硫タ
イヤの内面に、空気透過係数［cm³(標準状態）／cm・se
c ・mmHg］が３０℃で１．０×１０^-12 以下、７０℃で
５．０×１０^-12 以下の、ポリ塩化ビニリデン、飽和ポ
リエステル樹脂、ポリアミド樹脂などの合成樹脂の溶液
又は分散液を０．１mm以下の厚さに塗布することが開示
されている。

【０００５】しかしながら、この公報に開示の技術は、
加硫タイヤのカーカス内周面に、もしくはインナーライ
ナー内周面に、特定の空気透過係数を有する合成樹脂の
被覆層を設けて合成樹脂被覆層の厚さを０．１mm以下に
することが記載されているが、この公報に記載された空
気入りタイヤはゴムと合成樹脂との接着性に問題があ
り、またインナーライナー層が耐熱性、耐湿性（又は耐
水性）に劣るという欠点を有する。

【０００６】ところで、塩化ビニリデン系樹脂を空気入
りタイヤの空気透過防止層とした提案はいくつかなされ
ている。例えば、先に述べたように、特公昭４７−３１
７６１号公報には、塩化ビニリデン系樹脂などの合成樹
脂の溶液を塗布したチューブレスタイヤが提案され塩化
ビニリデン−アクリルエステル共重合体が開示されてお
り、また特開平５−２７８４０９号公報には、タイヤ内
周面に、塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体からなる
薄膜、または溶液を塗布し加硫することでインナーライ
ナー層を構成することが提案されている。しかしなが
ら、塩化ビニリデン−アクリルエステル共重合体はＴｇ
が４０℃以下で、長期の耐熱性に劣り、８０℃程度の温
度での長期使用に向かない。塩化ビニリデン−塩化ビニ
ル共重合体は塩素の含有量が多く、熱時に劣化しやす
い。また多くのものは加工性を良くするために１０％以
下の可塑剤を含んでいるが、この可塑剤が移行してフィ
ルムが硬化するなどして物性が低下するので実用的でな
いという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、タイ
ヤの空気圧保持性を損なうことなく、タイヤの軽量化を
可能にし、かつ、ゴム層との接着性並びに耐水性や耐熱
性に優れた空気透過防止層を用いた空気入りタイヤ及び
その製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、アクリ
ロニトリル５〜５０モル％を共重合してなる塩化ビニリ
デン−アクリロニトリル共重合体の薄膜で空気透過防止
層を構成してなる空気入りタイヤが提供される。

【０００９】本発明に従えば、更に、未加硫ゴムからな
るグリーンタイヤのカーカス層の表面又は該カーカス層
の表面に設けた、例えば低気体透過性ゴムからなる空気
透過防止層などのゴム層の表面をハロゲン化処理した面
に、又はハロゲン化処理に代えて（又はハロゲン化処理
に加えて）、該表面に接着剤を塗布した面に、前記塩化
ビニリデン共重合体の溶液を散布又は塗布して、次いで
該グリーンタイヤを加硫せしめて空気透過防止層を構成
することからなる空気入りタイヤの製造方法が提供され
る。

【００１０】本発明に従えば、更にまた、加硫後のタイ
ヤのカーカス層の表面又は該カーカス層の表面に設け
た、例えば低気体透過性ゴムからなる空気透過防止層な
どのゴム層の表面をハロゲン化処理した面に、又はハロ
ゲン化処理に代えて（又はハロゲン化処理に加えて）、
該表面に接着剤を塗布した面に、前記塩化ビニリデン共
重合体の溶液を散布又は塗布して、前記塩化ビニリデン
共重合体で空気透過防止層を構成することからなる空気
入りタイヤの製造方法が提供される。

【００１１】以下、本発明を更に詳しく説明する。本発
明に係る空気入りタイヤの空気透過防止層は、タイヤ内
部の任意の位置、即ちカーカス層の内側又は外側、或い
はその他の位置に配置することができる。要はタイヤ内
部からの空気の透過拡散を防止して、タイヤ内部の空気
圧を長期間保持することができればその配置は問題では
ない。

【００１２】図１は空気入りタイヤの空気透過防止層の
配置の典型例を例示する子午線方向半断面図である。図
１において、左右一対のビードコア１，１間にカーカス
層２が装架され、このカーカス層２の内側のタイヤ内面
には、インナーライナー層３が設けられている。図１に
おいて４はサイドウォールを示す。

【００１３】本発明において空気透過防止層を構成する
塩化ビニリデン共重合体は、前述の如く、必須成分とし
て、塩化ビニリデンとアクリロニトリルを含む共重合体
でアクリロニトリルの含量は全共重合体当り５〜５０モ
ル％、好ましくは１０〜３５モル％である。このアクリ
ロニトリルの含有量が少な過ぎる場合には汎用溶剤への
溶解性に乏しく、多過ぎるとヤング率が高くなり、実用
的でなくなるばかりでなく、実際の共重合体の合成上、
多量のアクリロニトリルを含有させることも難しくなる
ので好ましくない。塩化ビニリデン−アクリロニトリル
共重合体は更に５〜１５モル％の塩化ビニルを含む塩化
ビニリデン−アクリロニトリル−塩化ビニル３元共重合
体を用いてもよい。

【００１４】これらの塩化ビニリデン共重合体は、例え
ばキシレン、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒ
ドロフランなどの溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの
エステル系溶剤又はそれらの混合溶剤などの溶媒に可溶
である。

【００１５】本発明に従って空気透過防止層を構成する
には、前記塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体
樹脂を前記したような適当な溶剤中で混合しておいて、
塗布すればよい。溶液中の塩化ビニリデン共重合体の濃
度には塗布などに支障がない限り特に限定はないが、好
ましくは３〜５０重量％、更に好ましくは５〜３０重量
％程度である。この濃度が少な過ぎると付着樹脂量が少
なくて実用的でなく、逆に多過ぎると溶液粘度が高く作
業が困難となる。本発明に従った塩化ビニリデン−アク
リロニトリル共重合体は硬化後厚さ１０〜５０μｍで、
空気透過係数が、２５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ・
cmHg以下、伸び（加硫後）１０％以上、（加硫前）１１
０％以上で、弾性率が１〜５００MPa の性能を発現す
る。このような塩化ビニリデン共重合体としては、例え
ば、ダウケミカル（株）サランＦ−３１０（アクリロニ
トリル含有量３０ mol％）が利用可能であり、この場
合、５５０％及び２MPa である。

【００１６】本発明に係る空気入りタイヤの第一の製造
方法について、図１に示すように、インナーライナー層
３をカーカス層２の内側に配置する場合について説明す
ると、未加硫ゴムからなるグリーンタイヤのカーカス層
内面に、ハロゲン処理を施した後又は接着剤を塗布した
後、前記塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体を
溶液状又は分散液状で散布又は塗布し、次いで、このグ
リーンタイヤを常法に従って加硫することにより、所望
の軽量化空気入りタイヤを製造することができる。な
お、カーカス層の外周面に空気透過防止層を設ける場合
にも、これに順じて行うことができる。

【００１７】一方、加硫後のタイヤのカーカス層の表面
又は該カーカス層の表面に設けたゴム層の表面に本発明
に従って空気透過防止層を配置する場合には、常法に従
って加硫した加硫後のカーカス層の表面をハロゲン処理
するか又は接着剤を塗布した後、前記本発明に係る液状
組成物を散布又は塗布し、必要に応じて加熱することに
より早く薄膜を形成せしめることによって所望の空気透
過防止層を有する軽量化空気入りタイヤを製造すること
ができる。

【００１８】本発明に係る空気入りタイヤの製造方法に
おいてカーカス層の表面に施すハロゲン化処理は従来か
ら一般的に行われている方法によることができ、例えば
一般的なゴムの塩素化処理用溶液、臭素溶液、ヨウ素溶
液などを使用することができる。塩素化処理用溶液には
トリクロロイソシアヌール酸／ＭＥＫ（メチルエチルケ
トン）の９５／５の溶液が例示できる。ここでトリクロ
ロイソシアヌール酸とＭＥＫの混合比は用途に合わせて
変更できることはもちろんである。また、ＭＥＫの代わ
りに酢酸エチルを用いることもできる。

【００１９】本発明に係る空気入りタイヤの製造方法に
おいてカーカス層の表面に塗布する接着剤としては、加
熱時の熱で、加硫中にカーカス層のゴム及び空気透過防
止層の樹脂との接着反応が生じる様な反応性の接着剤で
あればよく、具体的にはフェノール系接着剤、塩化ゴム
系接着剤、イソシアネート系接着剤等が挙げられる。

【００２０】このような接着剤の好ましい例としては、
フェノール系（例えばロード社製ケムロック ２３４
Ｂ）、塩化ゴム系（例えばロード社製ケムロック ２０
５）、イソシアネート系（例えばロード社製ケムロック
４０２）などを用いることができる。接着剤の使用量
は従前通りで特に限定はない。

【００２１】本発明に従った空気透過防止層を接着せし
めるゴム層の材料には特に限定はなく、従来からタイヤ
用ゴム材料として一般に使用されている任意のゴム材料
とすることができる。そのようなゴムとしては、例え
ば、ＮＲ，ＩＲ，ＢＲ，ＳＢＲ等のジエン系ゴム、ハロ
ゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、
スチレン系エラストマー等にカーボンブラック、プロセ
スオイル、加硫剤等の配合剤を添加したゴム組成物とす
ることができる。

【００２２】本発明に係る空気透過防止層は、軟化点が
８０℃以上、好ましくは１００℃以上で、空気透過係数
が２５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ・cmHg以下、好ま
しくは０．０５×１０^-12 〜１０×１０^-12 cc・cm／cm
² ・sec ・cmHgである。空気透過係数を２５×１０^-12
cc・cm／cm² ・sec ・cmHg以下にすることによって空気
透過防止層の厚さを従来の空気透過防止層の厚さの１／
２以下にすることができる。

【００２３】一方、ヤング率が１〜５００MPa 、好まし
くは１０〜３００MPa である。ヤング率が１MPa 未満で
はタイヤ成型時にシワがよる等によりハンドリングが困
難になるので好ましくなく、逆に５００MPa 超では走行
時のタイヤ変形に追従できないので好ましくない。

【００２４】

【実施例】実施例１〜５及び比較例１〜３ 以下、実施例に従って本発明を更に具体的に説明する
が、本発明を以下の実施例に限定するものでないことは
言うまでもない。

【００２５】なお実施例１〜３、５及び比較例１〜３は
タイヤ加硫後に塩化ビニリデン系樹脂組成物を塗布した
例で、タイヤ加硫機にて１８５℃、１５分、圧力２．３
MPaの条件で常法にて加硫したタイヤの内面をハロゲン
化処理（トリクロロイソシアヌール酸の３．３％の酢酸
エチル溶液を刷毛にて塗布し、２時間乾燥）又は接着剤
塗布（ロード社製ケムロック２０５を刷毛にて塗布し、
２時間乾燥）した後、トルエン３５重量％及びメチルエ
チルケトン６５重量％の混合溶媒に塩化ビニリデン樹脂
を２０重量％の割合で溶解させた溶液をスプレーにて塗
布し、８０℃の温風を２分間当てて乾燥させて、空気透
過防止層を形成した。また、実施例４は、タイヤ加硫前
に塩化ビニリデン系樹脂組成物を塗布した例で、常法に
て成型した未加硫ゴムからなるグリーンタイヤの内面を
上記と同様にハロゲン化処理した後、上記と同様に調整
した溶液を、スプレーにて塗布し、上記と同様に乾燥
し、タイヤ加硫機にて同様の加硫条件で加硫成型した。
さらには、標準例のタイヤは、インナーライナー層とし
て、以下の配合表のブチルゴム組成物を用いた。 ブチルゴム配合（単位：重量部） ───────────────────────── Ｂｒ−ＩＩＲ^*1 １００ カーボンブラック（ＧＰＦ）^*2 ６０ ステアリン酸 １ 石油系炭化水素樹脂^*3 １０ パラフィン系プロセス油^*4 １０ ３号ＺｎＯ ３ 促進剤（ＤＭ） １ 硫黄 ０．６ ───────────────────────── ＊１…Ｂｒ−ＩＩＲ：エクソンブロモブチル２２４４、
エクソン化学 ＊２…ＧＰＦ：シーストＶ、東海カーボン ＊３…エスコレッツ１１０２、エッソ化学 ＊４…パラフィン系プロセス油：マシン油２２、昭和シ
ェル石油

【００２６】以下の例において使用した評価方法は以下
の通りである。

【００２７】溶解性 メチルエチルケトン：トルエンの比が６３：３５（重量
比）からなる混合溶媒１０ccに塩化ビニリデン系樹脂を
２０重量％となる量加え、攪拌して、３０分〜６０分の
うちに溶解する場合を○、溶解しない場合を×とした。

【００２８】空気透過防止層の空気透過係数測定法 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（Ａ法）」に準じた。 試験片 ： フィルムサンプル（Ｉ）（メチルエチル
ケトン／トルエン＝６５／３５（重量比）の混合溶媒
に、塩化ビニリデン系樹脂を２０重量％で溶解し、ドク
ターナイフを用いて、ガラス上にのばし、常温で乾燥
し、さらに真空乾燥して、作成した厚さ約１００μｍの
シート）を用いた。 試験気体 ： 空気（Ｎ₂ ：Ｏ₂ ＝８：２） 試験温度 ： ３０℃

【００２９】空気透過防止層のヤング率の測定法 ＪＩＳ Ｋ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」に準じ
た。 試験片 ： 上で作成したフィルムサンプル（Ｉ）
を、溶液の流れ方向（ドクターナイフで引いた方向）に
平行に、ＪＩＳ３号ダンベルで打ち抜いた。得られた応
力〜ひずみ曲線の初期ひずみ領域の曲線に接線を引き、
その接線の傾きよりヤング率を求めた。

【００３０】空気透過防止層の軟化点の測定方法 空気透過防止係数の測定で作成したのと同様の方法で、
厚さ約１mmのシートを用意し、５mm厚さに重ねてＴＭＡ
にて、荷重５ｇ、昇温速度１０℃／min で、圧縮法によ
り測定し、変曲点を軟化点とした。

【００３１】長期耐水性・耐吸湿性試験法 １６５ＳＲ１３ スチールラジアルタイヤ（リム １３
×４1/2 −Ｊ）を用いて、空気圧２００kPa 、荷重５．
５kN及び室温３８℃でφ１７０７mmドラム上で速度８０
km／ｈで走行する。１００００km走行後にタイヤ内面を
目視検査し、インナーライナー層にクラック、目視でき
るしわ、ライナー層の剥離・浮き上がりがあるものを不
合格、ないものを合格と判定する。なお、試験走行の直
前に、タイヤは相対湿度９８％及び室温７０℃で１０日
間放置する。

【００３２】長期耐久性試験法 １６５ＳＲ１３ スチールラジアルタイヤ（リム １３
×４1/2 −Ｊ）を用い、空気圧２００kPa で１５００cc
クラス乗用車に於いて、４名乗用時相当の荷重（６５kg
／人）を与え実路上を２万km走行する。走行後に、タイ
ヤをリムから外し、タイヤ内面のライナー層を目視観測
し、ライナー層にクラック、目視できるしわ、ライナー
層の剥離・浮き上がりがあるものを不合格、ないものを
合格と判定する。本試験は、ライナー層の強度劣化、接
着劣化等を実車にて総合的に評価することを目的とす
る。

【００３３】長期耐熱性試験法 １６５ＳＲ１３ スチールラジアルタイヤ（リム １３
×４1/2 −Ｊ）を用い、空気圧２５０kPa 、荷重２．５
kN及び室温４５℃でφ１７０７mmドラム上で、速度１４
０km／ｈにて走行する。２５０００km走行後に、タイヤ
をリムから外し、タイヤ内面のライナー層を目視観測
し、ライナー層にクラック、目視できるしわ、ライナー
層の剥離・浮き上がりがあるものを不合格、ないものを
合格と判定する。なお、試験走行の直前に、タイヤは室
温８０℃以下で１４日間放置する。本試験は、ライナー
層の熱劣化による耐久性を室内ドラム上で再現評価する
ことを目的とする。

【００３４】タイヤ空気漏れ性能試験法 １６５ＳＲ１３ スチールラジアルタイヤ（リム １３
×４1/2 −Ｊ）を使用して、初期圧力２００kPa 、無負
荷条件にて室温２１℃で３ヶ月間放置して測定間隔４日
毎に圧力を測定した。測定圧力Ｐｔ、初期圧力Ｐｏ及び
経過日数ｔとして、関数： Ｐｔ／Ｐｏ＝ｅｘｐ（−αｔ） に回帰してα値を求める。得られたαを用い、ｔ＝３０
を下式に代入し、 β＝［１−ｅｘｐ（−αｔ）］×１００ β値を得る。このβ値を１ヶ月当りの圧力低下率（％／
月）とする。

【００３５】タイヤカーカス用ゴム配合 ────────────────────── 品 名 重量部 ────────────────────── 天然ゴム ８０．０ ＳＢＲ１５０２ ２０．０ ＦＥＦカーボンブラック ５０．０ ステアリン酸 ２．０ 亜鉛華 ３．０ 硫 黄 ３．０ 加硫促進剤（ＮＳ） １．０ アロマオイル ２．０ ──────────────────────

【００３６】ハロゲン化処理方法 タイヤ加硫前のグリーンタイヤ、もしくは加硫後のタイ
ヤ内面全面を、トリクロロイソシアヌール酸の３．３％
酢酸エチル溶液を塗布し常温で３時間以上放置しハロゲ
ン化処理した。

【００３７】加硫後のタイヤ内面をハロゲン化処理した
場合の実施例１〜３、未加硫のグリーンタイヤの内面を
ハロゲン化処理した場合の実施例４及び接着剤（ロード
社製ケムロック ２０５）で加硫後のタイヤ内面を処理
した場合の実施例５で得られた結果をそれぞれ以下の表
Ｉに示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
タイヤ内の空気圧保持性を良好に保持したまま、タイヤ
の軽量化を図ると共に、ゴム層との接着性に優れかつ耐
水性（耐湿性）や耐熱性に優れた空気透過防止層を有す
る空気入りタイヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気入りタイヤの構造を示す子午線方
向半断面図である。

【符号の説明】

１…ビードコア ２…カーカス層 ３…インナーライナー層 ４…サイドウォール

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクリロニトリル５〜５０モル％を共重
   合してなる塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体
   の薄膜で空気透過防止層を構成してなる空気入りタイ
   ヤ。
2. 【請求項２】 空気透過防止層の軟化点が８０℃以上、
   空気透過係数が２５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ・cm
   Hg以下及びヤング率が１〜５００MPa である請求項１に
   記載の空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】 加硫後のタイヤのカーカス層の表面又は
   該カーカス層の表面に設けたゴム層の表面をハロゲン化
   処理した後、請求項１に記載の塩化ビニリデン−アクリ
   ロニトリル共重合体の溶液を散布又は塗布して空気透過
   防止層を形成せしめる空気入りタイヤの製造方法。
4. 【請求項４】 加硫後のタイヤのカーカス層の表面又は
   該カーカス層の表面に設けたゴム層の表面に接着剤を散
   布又は塗布した後、請求項１に記載の塩化ビニリデン−
   アクリロニトリル共重合体の溶液を散布又は塗布して空
   気透過防止層を形成せしめることからなる空気入りタイ
   ヤの製造方法。
5. 【請求項５】 未加硫ゴムからなるグリーンタイヤのカ
   ーカス層の表面又は該カーカス層の表面に設けたゴム層
   の表面をハロゲン化処理した後、請求項１に記載の塩化
   ビニリデン−アクリロニトリル共重合体の溶液を散布又
   は塗布して加硫せしめ、空気透過防止層を形成せしめる
   ことからなる空気入りタイヤの製造方法。
6. 【請求項６】 未加硫ゴムからなるグリーンタイヤのカ
   ーカス層の表面又は該カーカス層の表面に設けたゴム層
   の表面に接着剤を散布又は塗布した後、請求項１に記載
   の塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体の溶液を
   散布又は塗布して加硫せしめ、空気透過防止層を形成せ
   しめることからなる空気入りタイヤの製造方法。
7. 【請求項７】 接着剤がフェノール系、塩化ゴム系又は
   イソシアネート系のいずれかである請求項４又は６に記
   載の空気入りタイヤの製造方法。