JP2009214349A - 円筒積層体の成形方法及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィルム状の円筒材の表裏両面にゴム組成物からなるシート材を簡単に積層することを可能にした円筒積層体の成形方法及び空気入りタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材３を成形し、円筒材３を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして円筒材３の一方の面３ａに当接するロール１と円筒材３の他方の面３ｂに当接するロール２とに掛け回し、ロール１の位置で円筒材３の他方の面３ｂにゴム組成物からなるシート材１１を積層し、ロール２の位置で円筒材３の一方の面３ａにゴム組成物からなるシート材１２を積層する。円筒材３とシート材１１とシート材１２とからなる円筒積層体を成形した後、該円筒積層体を含む未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円筒積層体の成形方法及びその円筒積層体を用いた空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、フィルム状の円筒材の表裏両面にゴム組成物からなるシート材を簡単に積層することを可能にした円筒積層体の成形方法及び空気入りタイヤの製造方法に関する。

近年、空気入りタイヤの空気透過防止層等を形成するためのタイヤ構成部材として、フィルム状の円筒材を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなフィルム状の円筒材は、単独で取り扱うことも可能であるが、皺が生じないように少なくとも一方の面にゴム組成物からなるシート材を積層することが望まれている。

従来、フィルム状の円筒材にゴム組成物からなるシート材を積層する方法として、円筒材を一対のロールに跨がるように掛け回し、円筒材を回動させながら該円筒材の外周側に配置された圧着装置とロールとの間で円筒材の外周面にシート材を圧着することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

上述のような方法によれば、円筒材の外周面にシート材を積層することは容易である。しかしながら、円筒材の表裏両面にシート材を積層しようとした場合、円筒材の一方の面にシート材を積層した後、一旦、円筒材をロールから取り外し、その円筒材をシート材が積層された状態で裏返し、更に円筒材の他方の面に他のシート材を積層する必要があり、その作業が極めて煩雑である。

また、円筒材を一対のロールに跨がるように掛け回した状態で該円筒材の外周面にシート材を圧着する方法において、円筒材の内側から内周面に他のシート材を貼り合わせることが考えられる。しかしながら、円筒材の内側にシート材と共にその保持装置や圧着装置を配置することは極めて困難である。
特開２００１−２１９４７８号公報 特開２００７−３２０１２９号公報

本発明の目的は、フィルム状の円筒材の表裏両面にゴム組成物からなるシート材を簡単に積層することを可能にした円筒積層体の成形方法及び空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の円筒積層体の成形方法は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材を成形し、該円筒材を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして該円筒材の一方の面に当接する第１ロールと該円筒材の他方の面に当接する第２ロールとに掛け回し、前記第１ロールの位置で前記円筒材の他方の面にゴム組成物からなる第１シート材を積層し、前記第２ロールの位置で前記円筒材の一方の面にゴム組成物からなる第２シート材を積層することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤの製造方法は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材を成形し、該円筒材を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして該円筒材の一方の面に当接する第１ロールと該円筒材の他方の面に当接する第２ロールとに掛け回し、前記第１ロールの位置で前記円筒材の他方の面にゴム組成物からなる第１シート材を積層し、前記第２ロールの位置で前記円筒材の一方の面にゴム組成物からなる第２シート材を積層することにより、前記円筒材と前記第１シート材と前記第２シート材とからなる円筒積層体を成形した後、該円筒積層体を含む未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫することを特徴とするものである。

本発明によれば、フィルム状の円筒材を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして該円筒材の一方の面に当接する第１ロールと該円筒材の他方の面に当接する第２ロールとに掛け回し、第１ロールの位置で円筒材の他方の面にゴム組成物からなる第１シート材を積層し、第２ロールの位置で円筒材の一方の面にゴム組成物からなる第２シート材を積層することにより、フィルム状の円筒材の表裏両面にゴム組成物からなるシート材を簡単に積層することができる。

本発明において、円筒材の厚さは２μｍ〜０．７ｍｍであることが好ましい。このような厚さを有するフィルム状の円筒材であれば、破断や伸びを生じることなく捩じった状態にすることができる。

第１ロールと第２ロールについては、相対的な配置を適宜選択することができる。第１ロールと第２ロールとを回転軸が互いに平行になるように配置する場合、第１ロールの前記円筒材に対する接触開始点と第２ロールの前記円筒材に対する接触開始点との離間距離を前記円筒材の幅の２倍以上に設定することが好ましい。これにより、フィルム状の円筒材を捩じった状態にして第１ロールと第２ロールとに掛け回すことができる。また、第１ロールと第２ロールとを回転軸が互いに交差するように配置することも可能である。

本発明において、円筒積層体はタイヤ構成部材として使用されるが、特にカーカス層に沿ってタイヤ内面に配置される空気透過防止層を構成することが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材に基づいて優れた空気透過防止性能を発揮することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の円筒積層体の成形方法を実施するための成形装置の一例を概略的に示す斜視図である。図１に示すように、この成形装置は、回転軸が互いに平行に配置された一対のロール１（第１ロール）及びロール２（第２ロール）を備えている。これらロール１，２の少なくとも一方は不図示の駆動手段により回転駆動するように構成されている。

円筒材３は、ロール１，２に跨がるように掛け回されるが、その際、円筒材３を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして、ロール１が円筒材３の一方の面３ａに当接し、ロール２が円筒材３の他方の面３ｂに当接するように設置される。円筒材３は捩じれた状態を維持しつつロール１，２の回転に伴って連続的に回動するようになっている。

上述のようにロール１，２を回転軸が互いに平行になるように配置する場合、ロール１の円筒材３に対する接触開始点とロール２の円筒材３に対する接触開始点との離間距離Ｌを円筒材３の幅の２倍以上、より好ましくは、２〜１０倍に設定すると良い。これにより、フィルム状の円筒材３を捩じった状態にしてロール１，２に跨がるように掛け回すことができる。

円筒材３は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物から構成されている。そのため、ロール１，２に跨がるように掛け回した際に円筒材３が張力を受けても実質的に延伸することはない。円筒材３の厚さは、２μｍ〜０．７ｍｍ、より好ましくは、５μｍ〜０．５ｍｍとする。円筒材３の厚さが薄過ぎると破断や伸びを生じ易くなり、逆に厚過ぎると捩じった状態にすることが困難になる。

円筒材３は、シート状の押出物の両端部を互いに接合して円筒状に加工したものであっても良く、或いは、円筒状の押出物であっても良い。円筒状の押出物とした場合、接合による強度低下がないため好ましい。また、円筒材３は予め表面に接着層を設けたものであっても良く、或いは、上記成形装置に設置した状態で円筒材３の表面に接着剤を塗布するようにしても良い。

ロール１の位置においては、ゴム組成物からなるシート材１１（第１シート材）が円筒材３の外側から供給されるようになっている。このシート材１１は円筒材３の他方の面３ｂに対して積層される。一方、ロール２の位置においては、ゴム組成物からなるシート材１２（第２シート材）が円筒材３の外側から供給されるようになっている。このシート材１２は円筒材３の一方の面３ａに対して積層される。円筒材３に対してシート材１１，１２を積層する範囲は、円筒材３の幅方向の全域でも良く、或いは、円筒材３の幅方向の一部でも良い。また、シート材１１，１２を円筒材３の幅方向にずらして積層したり、円筒材３からはみ出すように積層することも可能である。なお、シート材１１，１２を円筒材３に積層するにあたって、シート材１１，１２を円筒材３に対して圧着するための圧着装置をロール１，２と対向する位置に適宜設けることができる。

上記成形装置を用いて円筒積層体を成形する場合、先ず、円筒材３を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして円筒材３の一方の面３ａに当接するロール１と円筒材３の他方の面３ａに当接するロール２とに跨がるように掛け回す。次いで、ロール１，２の少なくとも一方を回転させることにより円筒材３を回動させ、ロール１の位置で円筒材３の他方の面３ｂに対して全周長にわたってシート材１１を積層し、ロール２の位置で円筒材３の一方の面３ａに対して全周長にわたってシート材１２を積層することにより、円筒材３とシート材１１とシート材１２とからなる円筒積層体を得ることができる。

上述した円筒積層体の成形方法によれば、フィルム状の円筒材３の表裏両面３ａ，３ｂにゴム組成物からなるシート材１１，１２を簡単に積層することができる。また、円筒材３の内側にシート材と共にその保持装置や圧着装置を配置する構成ではないので、装置構成が複雑にならないという利点もある。

上述した円筒積層体の成形装置では、ロール１，２に跨がるように円筒材３を掛け回しているが、このような構造に限定されるものではなく、ロール１，２以外の補助ロールを適宜付加しても良い。

図２は本発明の円筒積層体の成形方法を実施するための成形装置の変形例を概略的に示す斜視図である。図２に示すように、この成形装置は、回転軸が互いに交差するように配置された一対のロール１（第１ロール）及びロール２（第２ロール）を備えている。これらロール１，２の少なくとも一方は不図示の駆動手段により回転駆動するように構成されている。

円筒材３は、ロール１，２に跨がるように掛け回されるが、その際、円筒材３を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして、ロール１が円筒材３の一方の面３ａに当接し、ロール２が円筒材３の他方の面３ｂに当接するように設置される。この場合、ロール１，２の回転軸が互いに交差する関係にあるため、円筒材３の反転部分に補助ロール４，５を当てることで円筒材３に張力を与えている。

上記成形装置を用いて円筒積層体の成形方法する場合においても、前述の実施形態と同様に、フィルム状の円筒材３の表裏両面３ａ，３ｂにゴム組成物からなるシート材１１，１２を簡単に積層することができる。

このようにして得られた円筒積層体はタイヤ構成部材として使用される。例えば、円筒積層体はカーカス層に沿ってタイヤ内面に配置される空気透過防止層を構成することが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材３に基づいて優れた空気透過防止性能を発揮することができ、しかも円筒材３の表裏両面にゴム組成物からなるシート材１１，１２が積層されているので、タイヤの製造時や使用時にフィルム状の円筒材３を保護することができる。

円筒積層体を空気透過防止層として使用する場合、成形ドラムの外周側に円筒積層体を配置し、その外周側にカーカス層等のタイヤ構成部材を貼り合わせて１次グリーンタイヤを成形する一方で、ベルト層を含むトレッドリングを成形し、１次グリーンタイヤを膨径させてトレッドリングと一体化して２次グリーンタイヤを成形した後、２次グリーンタイヤを加硫することにより、円筒積層体が空気透過防止層を構成する空気入りタイヤを得ることができる。

以下に、本発明で使用されるフィルム状の円筒材について説明する。このフィルム状の円筒材は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂中にエラストマーをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物から構成することができる。

本発明で使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、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、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〕、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）、ポリブチレンテレフタレート／テトラメチレングリコール共重合体、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ジ酸／ポリブチレン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）アクリレート系樹脂〔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、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ）〕、ポリビニル系樹脂〔例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、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（ＰＶＤＣ）、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〕、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（ＥＴＦＥ）〕、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。

本発明で使用されるエラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水素添加物〔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）〕、ブチルゴム（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）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＣ，ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）〕、シリコーンゴム（例えばメチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム）、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、ポリ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。

本発明で使用される熱可塑性エラストマー組成物において、熱可塑性樹脂成分（Ａ）とエラストマー成分（Ｂ）との組成比は、フィルムの厚さや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１０／９０〜９０／１０、更に好ましくは２０／８０〜８５／１５（重量比）である。

本発明に係る熱可塑性エラストマー組成物には、上記必須成分（Ａ）及び（Ｂ）に加えて第三成分として、相溶化剤などの他のポリマー及び配合剤を混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分との相溶性を改良するため、材料のフィルム成形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であり、これに用いられる材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ＳＢＳ、ポリカーボネート等が挙げられる。

上記熱可塑性エラストマー組成物は、予め熱可塑性樹脂とエラストマー（ゴムの場合は未加硫物）とを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂中にエラストマー成分を分散させることにより得られる。エラストマー成分を加硫する場合には、混練下で加硫剤を添加し、エラストマーを動的に加硫させても良い。また、熱可塑性樹脂またはエラストマー成分への各種配合剤（加硫剤を除く）は、上記混練中に添加しても良いが、混練の前に予め混合しておくことが好ましい。熱可塑性樹脂とエラストマーの混練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練押出機等が挙げられる。中でも樹脂成分とゴム成分の混練およびゴム成分の動的加硫には２軸混練押出機を使用するのが好ましい。さらに、２種類以上の混練機を使用し、順次混練してもよい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であれば良い。また、混練時の剪断速度は２５００〜７５００ｓｅｃ^-1であるのが好ましい。混練全体の時間は３０秒から１０分、また加硫剤を添加した場合には、添加後の加硫時間は１５秒から５分であるのが好ましい。上記方法で作製された熱可塑性エラストマー組成物は、樹脂用押出機による成形またはカレンダー成形によってフィルム化される。フィルム化の方法は、通常の熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーをフィルム化する方法によれば良い。

このようにして得られる熱可塑性エラストマー組成物の薄膜は、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマーが不連続相として分散した構造をとる。かかる状態の分散構造を採ることにより、ＪＩＳ Ｋ７１００により定められるところの標準雰囲気中におけるヤング率を１〜５００ＭＰａの範囲に設定し、タイヤ構成部材として適度な剛性を付与することが可能になる。

上記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物は、フィルム状の円筒材に成形して単体で円筒積層体の成形工程に供することが可能であるが、隣接するゴムとの接着性を高めるために接着層を積層しても良い。この接着層を構成する接着用ポリマーの具体例としては、分子量１００万以上、好ましくは３００万以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）等のアクリレート共重合体類及びそれらの無水マレイン酸付加物、ポリプロピレン（ＰＰ）及びそのマレイン酸変性物、エチレンプロピレン共重合体及びそのマレイン酸変性物、ポリブタジエン系樹脂及びその無水マレイン酸変性物、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）、フッ素系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂などを挙げることができる。これらは常法に従って例えば樹脂用押出機によって押し出してシート状又はフィルム状に成形することができる。接着層の厚さは特に限定されないが、タイヤ軽量化のためには厚さが少ない方がよく、５μｍ〜１５０μｍが好ましい。

本発明の円筒積層体の成形方法を実施するための成形装置の一例を概略的に示す斜視図である。 本発明の円筒積層体の成形方法を実施するための成形装置の変形例を概略的に示す斜視図である。

符号の説明

１ ロール（第１ロール）
２ ロール（第２ロール）
３ 円筒材
３ａ 円筒材の一方の面
３ｂ 円筒材の他方の面
４，５ 補助ロール
１１ シート材（第１シート材）
１２ シート材（第２シート材）

Claims (9)

1. 熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材を成形し、該円筒材を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして該円筒材の一方の面に当接する第１ロールと該円筒材の他方の面に当接する第２ロールとに掛け回し、前記第１ロールの位置で前記円筒材の他方の面にゴム組成物からなる第１シート材を積層し、前記第２ロールの位置で前記円筒材の一方の面にゴム組成物からなる第２シート材を積層することを特徴とする円筒積層体の成形方法。
2. 前記円筒材の厚さが２μｍ〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の円筒積層体の成形方法。
3. 前記第１ロールと前記第２ロールとを回転軸が互いに平行になるように配置し、第１ロールの前記円筒材に対する接触開始点と第２ロールの前記円筒材に対する接触開始点との離間距離を前記円筒材の幅の２倍以上に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円筒積層体の成形方法。
4. 前記第１ロールと前記第２ロールとを回転軸が互いに交差するように配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の円筒積層体の成形方法。
5. 熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム状の円筒材を成形し、該円筒材を一部が裏返しとなるように捩じった状態にして該円筒材の一方の面に当接する第１ロールと該円筒材の他方の面に当接する第２ロールとに掛け回し、前記第１ロールの位置で前記円筒材の他方の面にゴム組成物からなる第１シート材を積層し、前記第２ロールの位置で前記円筒材の一方の面にゴム組成物からなる第２シート材を積層することにより、前記円筒材と前記第１シート材と前記第２シート材とからなる円筒積層体を成形した後、該円筒積層体を含む未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記円筒材の厚さが２μｍ〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 前記第１ロールと前記第２ロールとを回転軸が互いに平行になるように配置し、第１ロールの前記円筒材に対する接触開始点と第２ロールの前記円筒材に対する接触開始点との離間距離を前記円筒材の幅の２倍以上に設定したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の空気入りタイヤの製造方法。
8. 前記第１ロールと前記第２ロールとを回転軸が互いに交差するように配置したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の空気入りタイヤの製造方法。
9. 前記円筒積層体が空気透過防止層を構成することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。

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