JP4419945B2

JP4419945B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4419945B2
Application number: JP2005345460A
Authority: JP
Inventors: 全一郎信田; 嘉章橋村
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JP2006069546A

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、更に詳しくは空気透過防止層を複層化することによってタイヤの軽量化をはかると共にタイヤの成型工程時のスプライスオープンを防止した空気入りタイヤに関する。

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。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。

空気入りタイヤのインナーライナー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、特許文献１には加硫タイヤの内面に、空気透過係数[cm³（標準状態）／cm・sec ・mmHg] が３０℃で１０×１０^-13 以下、７０℃で５０×１０^-13 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以下で塗布することが開示されている。

特許文献２にはタイヤ内面をハロゲン化処理（従来から知られている塩素化処理溶液、臭素溶液、ヨウ素溶液を使用）し、その上にメトキシメチル化ナイロン、共重合ナイロン、ポリウレタンとポリ塩化ビニリデンのブレンド、ポリウレタンとポリフッ化ビニリデンのブレンドのポリマー皮膜（膜厚１０〜２００μｍ）を形成することが開示されている。

更に特許文献３には、メトキシメチル化ナイロンの薄膜をインナーライナーとする空気入りタイヤが開示されており、この技術によれば、グリーンタイヤ内面にメトキシメチル化ナイロンの溶液又はエマルジョンを散布又は塗布し、次いでタイヤを加硫するか、或いは加硫後タイヤ内面にメトキシメチル化ナイロンの溶液又はエマルジョンを散布又は塗布することによって空気入りタイヤを製造している。

更に特許文献４には、ポリ塩化ビニリデンフィルムまたはエチレンビニルアルコール共重合体フィルムから成る非空気透過層と、ポリオレフィン系フィルム、脂肪族ポリアミドフィルム、または、ポリウレタンフィルムから成る接着層を有した多層フィルムをタイヤの空気透過防止層として使用している例がある。

特公昭４７−３１７６１号公報特開平５−３３０３０７号公報特開平５−３１８６１８号公報特開平６−４０２０７号公報

前述の通り、ブチルゴムに代わる、空気入りタイヤのインナーライナー層用の種々の材料が提案されているが、未だ実用化されるには至っていない。かかる状況下において、我々は、先きに、新たな空気透過防止層用材料として、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含む空気透過係数が２５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ・cmHg以下でヤング率が１〜５００MPa のタイヤ用ポリマー組成物を提案した（例えば特開平８−２５９７４１号、同８−２１７９２３号、同８−２１７９２２号、同８−２１６２８５号、同８−２１６２８６号及び同８−２５８５０４号公報など参照）。

ところで、空気透過防止層を作製する際には、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来のブチルゴムライナーの場合、加工時に第１成型工程から第２成型工程に付した時に図１（ｂ）に示す第２成型工程によるリフトによってカーカス層１の下部分のフィルムライナー２の接合部３がリフトによる伸びによってフィルムライナーのタックが小さいため、フィルムライナーのスプライス部が開いてしまう（スプライスオープン４）という問題がある。

従って、本発明は前述の従来技術の問題を排除して、タイヤの軽量化をはかると共に、タイヤの成型工程時のスプライスオープンを防止した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に従えば、空気透過係数が２５×１０ ^-12 cc・cm／cm ² ・sec・cmHg以下でヤング率が１〜５００MPaの熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物のフィルムを空気透過防止層として用いる空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面をタイヤ周方向に連続的に２周以上おおう複数層のフィルムで空気透過防止層を構成することを特徴とする空気入りタイヤが提供される。

本発明に従えば、また空気透過係数が２５×１０ ^-12 cc・cm／cm ² ・sec・cmHg以下でヤング率が１〜５００MPaの熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物の２枚以上のフィルムを空気透過防止層として用いる空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面を実質的におおう複数層のフィルムで空気透過防止層を構成するとともに、該フィルムのスプライス部をタイヤ周上で同一の場所に一致しないように配したことを特徴とする空気入りタイヤが提供される。

以下、本発明の構成及び作用効果について詳しく説明する。
本発明に従った空気入りタイヤの空気透過防止層を構成するフィルムの厚さは好ましくは０．０２〜０．２mm、更に好ましくは０．０５〜０．２mmであり、空気透過防止層の全体層は１．２mm以下であるのが好ましく、０．１〜０．５mmであるのが更に好ましい。

前記熱可塑性樹脂は空気透過防止作用を有する任意の材料とすることができる。そのような熱可塑性樹脂としては、例えば以下のような熱可塑性樹脂及びこれらの又はこれらとエラストマーなどとの任意のポリマー混合物を挙げることができる。

ポリアミド系樹脂（例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体）、及びそれらのＮ−アルコキシアルキル化物例えば、６−ナイロンのメトキシメチル化物、６−６１０−ナイロンのメトキシメチル化物、６１２−ナイロンのメトキシメチル化物、ポリエステル系樹脂（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミド酸／ポリブチレートテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル）、ポリニトリル系樹脂（例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体）、ポリメタクリレート系樹脂（例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル）、ポリビニル系樹脂（例えば酢酸ビニル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＤＶＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体、塩化ビニリデン／アクリロニトリル共重合体）、セルロース系樹脂（例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース）、フッ素系樹脂（例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体）、イミド系樹脂（例えば芳香族ポリイミド（ＰＩ））などを挙げることができる。

前記熱可塑性樹脂とブレンドすることができるエラストマーとしては、ブレンドとして上記空気透過係数及びヤング率を有するものであれば、特に限定されないが、例えば以下のようなものを挙げることができる。
ジエン系ゴム及びその水添物（例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ）、オレフィン系ゴム（例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ＩＩＲ、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー）、含ハロゲンゴム（例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、ＣＲ、ヒドリンゴム（ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ））、シリコンゴム（例えばメチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム）、含イオウゴム（例えばポリスルフィドゴム）、フッ素ゴム（例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム）、熱可塑性エラストマー（例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー）などを挙げることができる。

前記した特定の熱可塑性樹脂とエラストマー成分との相溶性が異なる場合は、第３成分として適当な相溶化剤を用いて両者を相溶化させるのが好ましい。系に相溶化剤を混合することにより、熱可塑性樹脂とエラストマー成分との界面張力が低下し、その結果、分散層を形成しているゴム粒子径が微細になることから両成分の特性はより有効に発現されることになる。そのような相溶化剤としては一般的に熱可塑性樹脂及びエラストマー成分の両方又は片方の構造を有する共重合体、或いは熱可塑性樹脂又はエラストマー成分と反応可能なエポキシ基、カルボニル基、ハロゲン基、アミノ基、オキサゾリン基、水酸基等を有した共重合体の構造をとるものとすることができる。これらは混合される熱可塑性樹脂とエラストマー成分の種類によって選定すれば良いが、通常使用されるものにはスチレン／エチレン・ブチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びそのマレイン酸変性物、ＥＰＤＭ、ＥＰＤＭ／スチレン又はＥＰＤＭ／アクリロニトリルグラフト共重合体及びそのマレイン酸変性物、スチレン／マレイン酸共重合体、反応性フェノキシン等を挙げることができる。かかる相溶化剤の配合量には特に限定はないが、好ましくはポリマー成分（熱可塑性樹脂とエラストマー成分の総和）１００重量部に対して、０．５〜１０重量部が良い。

熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドする場合の特定の熱可塑性樹脂（Ａ）とエラストマー成分（Ｂ）との組成比は、特に限定はなく、フィルムの厚さ、耐空気透過性、柔軟性のバランスで適宜決めればよいが、好ましい範囲は重量比（Ａ）／（Ｂ）で１０／９０〜９０／１０、更に好ましくは２０／８０〜８５／１５である。

本発明に係るポリマー組成物には、上記必須ポリマー成分に加えて、本発明のタイヤ用ポリマー組成物の必要特性を損なわない範囲で前記した相溶化剤ポリマーなどの他のポリマーを混合することができる。他ポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂とエラストマー成分との相溶性を改良するため、材料のフィルム成型加工性を良くするため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等があり、これに用いられる材料としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ＳＢＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）等が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン共重合体、そのマレイン酸変性体、又はそのグリシジル基導入体なども挙げることができる。本発明に係るポリマー組成物には、更に一般的にポリマー配合物に配合される充填剤、カーボンブラック、石英粉体炭酸カルシウム、アルミナ、酸化チタンなどを上記空気透過係数及びヤング率の要件を損わない限り任意に配合することもできる。

本発明に従えば、図２に示すように、空気透過係数が２５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ・cmHg以下でヤング率が１〜５００MPa の熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物のフィルムからなる、タイヤ内面を実質的にタイヤ周方向に連続的に２周以上おおうように配置する、ポリマーフィルム２の配置の仕方には特に限定はなく数限りなく考えられるが、例えば、図２（Ａ−１）（断面）、（Ａ−２）（断面）に示したように、タイヤ内周面の実質的に全体に少なくとも２層のポリマーフィルム２が存在している。

さらに、スプライス方法については、図２（Ｂ−１）（側面）に示したタイヤは、ポリマーフィルム２をタイヤ内面に実質的にタイヤ周方向に連続的に２周以上おおい、スプライス部はスプライス部Ｘの１ヶ所である例である。また、図２（Ｂ−２）（側面）に示したタイヤは、２枚のポリマーフィルム２をタイヤ内面にスプライス部Ｙとスプライス部Ｚがタイヤ周上で同一の場所に一致しないように配置した例である。なお、２又はそれ以上のポリマーフィルムの材料は同じであっても異なっていてもよい。更にポリマーフィルムは常法に従って成型後貼付又は接着してもよく、或いは常法に従って塗布してもよい。また、複数のフィルムは最外層でなければ隣接している必要はなく、例えばそれらの間にカーカス層などが存在していても差支えない。

次に、本発明に従えば、図３に示すスプライス部のステップ量Ｓ（mm）とクラウンセンター部における周長Ｌ（mm）とが−０．０５≦Ｓ／Ｌ≦０．０５であるのが好ましく、この範囲外ではユニフォミティが悪化する傾向にあるので好ましくない。なお図（３−ａ）のような場合にはＳ＞０であり、図（３−ｂ）のような場合にはＳ＜０とする。

更に本発明に従えば図４に示すように、カーカス層１の内側に配したポリマーフィルム２を多層配しているので第２成型工程でリフトがかかってもスプライス部のみに応力集中しないため、リフトによる方向への伸びに対してもスプライス部の剥れ（スプライスオープン）は生じない。

以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

標準例１〜２及び実施例１〜９
表Ｉに示すように、材料Ａ〜Ｄからなるポリマーフィルムを用いて表Ｉに示す構成の空気透過防止層を有するタイヤ（サイズ：１６５ＳＲ１３、リムサイズ：１３×4 １／２−Ｊ）を作製した。これらのタイヤ及び従来の標準例１及び２について下記試験を行なった。結果を表Ｉに示す。

エアだまり試験法
加硫後のタイヤをカットし、エアだまり故障が認められた場合は不良（×）、認められない場合は良好（○）とした。

成型加工性の試験法
タイヤ成型の際、材料が伸びてしまう場合は不良（×）、伸びない場合は良好（○）とした。

スプライスオープン試験法
加硫後のタイヤについて、空気透過防止層のスプライス部が開いている場合は不良（×）、開いてない場合は良好（○）とする。

ユニフォミティ試験法
ＪＡＳＯＣ−６０７−８７（自動車用タイヤのユニフォミティ試験法）に従ってＲＦＶを測定する。従来の典型的なタイヤである標準例２の測定値の逆数を１００とし、指数で表示する（数字が大きい方が良い）。

空気漏れ試験法（圧力低下率）
初期圧力２００kPa 、室温２１℃、無負荷条件にて３ヵ月間放置する。内圧の測定間隔は４日毎とし、測定圧力Pt、初期圧力Po、経過日数ｔとして、次の式
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（日）を代入し、
β＝ [１−ｅｘｐ（−αｔ）] ×１００
を得る。この値βを１ヵ月当たりの圧力低下率（％／月）とする。

表Ｉ脚注（部はすべて重量部を示す）
材料Ａ：ナイロン６（Ｎ６）（東レ製ＣＭ４０６１）２８部、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）（三菱ガス化学製レニー６００２）４２部、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）３０部及びメチレンジアニリン０．１８部から成り、空気透過係数が２．１３×１０^-12 cc・cm／cm² ・ｓ．cmHg）ヤング率が２５７MPa の材料。
材料Ｂ：Ｎ６２５．２部、ＭＸＤ６３７．８部、マスターバッチＡ（ブチルゴム臭素化物：エクソンケミカル製エクソンブロモブチル２２４４１００部、東海カーボン製カーボンブラックＧＰＦ：シーストＶ６０部、ステアリン酸１部、石油系炭化水素樹脂エッソ製エスコレッツ１１０２１０部、パラフィン系プロセス油１０部）４８．９部、三井石油化学製ハイセックスミリオン２４０Ｍ（ＥＥＡ）、酸化亜鉛１．５部、ＤＭ０．５部及びイオウ０．３部から成り、空気透過係数が０．８４×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ．cmHgでヤング率が２４４MPa の材料
材料Ｃ：Ｎ６２５．２部、ＭＸＤ６３７．８部、Ｂｒ−（ポリイソブチレン−ｐ−メチルスチレン）（エクソンケミカル製ＥＸＸＰＲＯ８９−４）２７．０部並びにナイロン６／ナイロン６６／ナイロン６１０（東レ製ＣＭ４００１）から成り、空気透過係数が０．６３×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ．cmHgでヤング率３１７MPa の材料
材料Ｄ：ブチルゴム（空気透過係数５５×１０^-12 cc・cm／cm² ・sec ．cmHg、ヤング率１５MPa ）

以上説明したように、本発明に従えば、特定の熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物の、好ましくは０．０２〜０．２mm厚のフィルムを空気透過防止層としてタイヤ全体の内周面で複数層設けることによって、１）ゲージが非常に薄いため、大幅な軽量化が可能となり、２）ゲージが非常に薄くなるため、従来のように段差でエアだまりがおきず、加硫故障の原因にならず、また３）ゲージが薄くても、モジュラスが高いため、成型加工性が悪化しないという効果が達せられる。

従来のタイヤ成型加工時におけるフィルムライナーのスプライスオープンが発生する問題を説明するための図面である。本発明に従った空気透過防止層のポリマーフィルムのタイヤ断面及び側面における配置を示す図面でそのいくつかの態様を図（Ａ−１），（Ａ−２），（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）に示す。本発明に従った空気透過防止層のポリマーフィルムのユニフォミティの要件を説明する図面である。本発明に従った空気透過防止層ではスプライスオープンの問題が起らないことを説明する図面である。

符号の説明

１カーカス層
２フィルムライナー（ポリマーフィルム）
３フィルムライナーのスプライス
４スプライスオープン
Ｓステップ量
Ｘ，Ｙ，Ｚスプライス部

Claims

空気透過係数が２５×１０^-12cc・cm／cm²・sec・cmHg以下でヤング率が１〜５００MPaの熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物のフィルムを空気透過防止層として用いる空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面をタイヤ周方向に連続的に２周以上おおう複数層のフィルムで空気透過防止層を構成することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとのブレンドを含むポリマー組成物のフィルムがポリアミド系樹脂及びそれらのＮ−アルコキシアルキル化物、ポリエステル系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、フッ素系樹脂及びイミド系樹脂の熱可塑性樹脂並びに前記熱可塑性樹脂と、ジエン系ゴム及びその水添物、オレフィン系ゴム、含ハロゲンゴム、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、シリコンゴム、含イオウゴム、フッ素ゴム及び熱可塑性エラストマーのエラストマーとのブレンドからなる群から選ばれたものである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
空気透過防止層１層の厚さが、０．０２〜０．２mmである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
複数層の空気透過防止層の全体厚が１．２mm以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。