JP5469149B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
(a)インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を幅方向に相互に50mm〜500mmずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程と、
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程と、
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラムの周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程を有し、
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下と、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含むポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含むポリマーシートを含む前記空気入りタイヤの製造方法に関する。
(a)インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を、幅方向に相互に50mm〜500mmの範囲で、ずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程。
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程。
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラム周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程。
<実施の形態1>
<アッセンブル工程>
図1はアッセンブル工程を示す横方向概略図であり、図2はアッセンブル工程を示す斜視概略図である。図1および図2において、フィルム状のインナーライナー2は離型紙で被覆された状態で、保管ロールR1から第1駆動ローラR2を介して矢印方向に送られて剥離ローラR3,R4において離型紙と分離される。そして、インナーライナー2は、一対のカレンダーロールR7に送られる。
図3は裁断工程を示す斜視概略図である。積層体1はベルトコンベヤによって裁断機に、巻取ロールR8から送られるか、もしくはアッセンブル工程から連続的に送られる。積層体1は、タイヤのサイズに応じて長手方向に所定の長さで裁断され、裁断シート4を製造する。なお積層体の裁断はナイフカットなどの従来の方法が採用できる。この裁断シート4の、裁断方向がドラムの円周方向に、長手方向の裁断長さがドラム5の幅方向に対応することになる。またインナーライナーの裁断長さはタイヤサイズによって、適宜、調整される。
図4は、裁断シート(積層体)の接合工程を示す概略図である。ここで図4(a)は、裁断シート4の断面図であり、図4(b)は、裁断シート4をドラム5上に巻きつけ方法を示す概略図である。インナーライナー2がドラム5の表面に隣接するように積層体を巻きつける。ここでインナーライナーの端部2a,2bが相互に接合されて接合部を形成する位置と、未加硫ゴムシートの端部3a,3bが相互に接合されて接合部を形成する位置は、相互にオフセットされている。
前述の如く接合工程において、インナーライナーと未加硫カーカスプライの積層体を製造し、これをドラム状で円筒状に形成する。接合工程の後、ドラム両端に位置する積層体の両端部分をビードコアの周りに巻き返した後、ビードコア同士の間隔を狭めながらインナーライナーと未加硫のカーカスプライの積層体の中央部を膨出変形させる。この作動に伴って積層体の中央部分に、ベルト部材、トレッドゴム等を貼着し、さらにサイドウォール、ビードエーペックスなどの他のゴム部材をも貼り付けて生タイヤを成形する。このように成形された生タイヤを金型に投入して、従来の方法で加硫することで製品タイヤを製造することができる。
本発明においてインナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(以下、「SIBS」ともいう。)とゴム成分の混合物よりなるポリマー組成物のシートで構成されている。また、インナーライナーは前記ポリマーシートの第1層と熱可塑性エラストマー組成物よりなる第2層の複合体で構成することもできる。
本発明のポリマーシートは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(SIBS)を5質量%以上40質量%以下ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含むポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含むポリマー組成物よりなる。
SIBSのイソブチレンブロックにより、SIBSを含むポリマーシートは優れた耐空気透過性を有する。したがって、SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、耐空気透過性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
インナーライナー用ポリマーシートを構成するポリマー組成物はゴム成分を含む。ゴム成分はポリマー組成物にゴム成分を含む隣接部材との加硫前粘着性を与えることができる。さらに硫黄と加硫反応することにより、ポリマー組成物にカーカスやインスレーションなどの隣接部材との加硫接着性を与えることができる。ゴム成分は天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種を含み、なかでも破壊強度および接着性の観点から、天然ゴムを含むことが好ましい。
ポリマー組成物は、汎用されている硫黄を用いることができるが、不溶性硫黄を用いることが好ましい。ここで不溶性硫黄とは、天然硫黄S8を加熱、急冷し、Sx(x=10万〜30万)となるように高分子量化したものである。不溶性硫黄を用いることで、通常、硫黄をゴム加硫剤として用いた場合に生じるブルーミングを防止することができる。
ポリマーシートを構成するポリマー組成物はステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫促進剤などの添加剤を含むことができる。ステアリン酸はゴム成分の加硫助剤として機能する。ステアリン酸の含有量は、ポリマー成分100質量部に対して、1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。ステアリン酸の含有量が1質量部未満であると、加硫助剤としての効果を得ることができない。一方、ステアリン酸の含有量が5質量部を超えると、ポリマー組成物の粘度が低下し、破壊強度が低下するおそれがあるため好ましくない。ステアリン酸の含有量は、さらに1質量部以上4質量部以下が好ましい。
本発明においてインナーライナーは、前記ポリマーシートを第1層とし熱可塑性エラストマーを主成分とする第2層の複合体が用いられる。
第1層と第2層の複合体において第2層は熱可塑性エラストマーおよび硫黄を含む熱可塑性エラストマー組成物からなる。かかる第2層は熱可塑性エラストマーに、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を混合することもできる。熱可塑性エラストマーに硫黄を添加することにより、第1層との加硫前粘着力および加硫接着力が向上する。さらに、カーカスやインスレーションなどの隣接部材との加硫前粘着力および加硫接着力も向上する。
<インナーライナーの製造方法>
(ポリマーシートおよび複合体)
本発明のインナーライナー用ポリマーシートは次の方法で製造することができる。2軸押出機に各配合剤を投入して約150〜280℃、50〜300rpmの条件下で混練し、SIBS、ゴム成分、硫黄および必要に応じて各種添加剤が動的架橋されたポリマー組成物のペレットを得る。得られたペレットをTダイ押出機に投入してポリマー組成物よりなるシート状のポリマーシート(または第1層)、および熱可塑性エラストマー組成物よりなるシート状の第2層を得る。
実施の形態2では、インナーライナー2の幅W2は、未加硫ゴムシート3の幅W1よりも広く形成される。
図5は裁断工程を示す概略図である。積層体1はベルトコンベヤによって裁断機に巻取ロールR8から送られるか、もしくはアッセンブル工程から連続的に送られる。積層体1はタイヤのサイズに応じて長手方向に所定の長さで裁断されて裁断シート4が製造される。なお積層体の裁断はナイフカットなどの従来の技術が採用できる。この裁断シート4の裁断方向がドラムの円周方向に、一方、長手方向の裁断長さがドラム5の幅方向に対応することになる。
図6(a)は、裁断シートの断面図、図6(b)は裁断シートをドラムに巻き付ける状態を示す概略図である。ここでドラム5の上にインナーライナー2が接するように巻きつけられ、その両端2a、2bは重複するようにして接合部を形成する。その上にインスレーションなどの未加硫ゴムシート3の両端3a、3bを接合するには、未加硫ゴム片6が用いられる。この場合に接合部は2ヶ所形成されるが、前記インナーライナーとの接合部位置とはオフセットされている。
本発明のタイヤ内側にインナーライナーを備えた空気入りタイヤを図8に基づいて説明する。図8は空気入りタイヤの右半分の概略断面図である。空気入りタイヤ11は、トレッド部12と、該トレッド部両端からトロイド形状を形成するようにサイドウォール部13とビード部14とを有している。さらに、ビード部14にはビードコア15が埋設される。また、一方のビード部14から他方のビード部に亘って設けられ、両端をビードコア15のまわりに巻き返して係止されるカーカスプライ16と、該カーカスプライ16のクラウン部外側には、少なくとも2枚のプライよりなるベルト層17とが配置されている。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は従来の製造方法を用いることができる。前記複合体PLを用いてインナンーライナーを製造する。空気入りタイヤ11の生タイヤに前記インナーライナーを適用して他の部材とともに加硫成形することによって製造する。複合体PLを生タイヤに配置する際は、複合体PLの第2層PL2が、カーカスプライCに接するようにタイヤ半径方向外側に向けて配置する。このように配置するとタイヤ加硫工程において、第2層PL2とカーカス6との接着強度を高めることができる。得られた空気入りタイヤは、インナーライナーとカーカスプライCのゴム層とが良好に接着しているため優れた耐空気透過性を有する。
<インナーライナーの製造>
表1、2に示す配合処方にしたがって、各種配合剤を2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:220℃)に投入してペレット化した。これを押出機(スクリュ径:φ80mm、L/D:50、ダイギャップ幅:40mm、シリンダ温度:220℃)を用いて、スクリュ回転数80RPM、押出速度は約9m/分でシートを押出した。
(注2)NR:天然ゴム TSR20
(注3)SIBS:カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T」(スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量100,000、スチレン単位含有量15質量%、ショアA硬度25)
(注4)カーボンブラック:東海カーボン(株)社製の「シーストV」(N660、窒素吸着比表面積:27m2/g)
(注5)ステアリン酸:花王(株)社製の「ステアリン酸ルナックS30」
(注6)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の「亜鉛華1号」
(注7)老化防止剤:大内新興化学(株)社製の「ノクラック6C」(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
(注8)加硫促進剤:大内新興化学(株)社製の「ノクセラーDM」(ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド)
(注9)硫黄:鶴見化学工業(株)社製の「粉末硫黄」
(注10)SIS:クレイトンポリマー社製の「D1161JP」(スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量150,000、スチレン単位含有量15質量%)
(注11)SIB:上記の(SIBの製造)で得られたSIB(スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、重量平均分子量70,000、スチレン単位含有量15質量%)
(注12)エポキシ化SBS:ダイセル化学工業(株)社製の「エポフレンドA1020」(エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、重量平均分子量100,000、エポキシ当量500)
なお、表1、表2の配合において、IIR/NR、SIBS、ポリブテンおよびナフテン系オイルの合計を100質量部として記載した。フィラーの配合量は、前記ポリマー成分の合計を100質量部とした場合の配合部で示した。
本発明において、未加硫ゴムシートは、カーカスプライを用い、そのトッピングゴムの配合は、以下のとおりである。
天然ゴム(注1) 100質量部
カーボンブラック(注2) 50質量部
亜鉛華(注3) 3質量部
老化防止剤(注4) 0.2質量部
硫黄(注5) 1質量部
加硫促進剤(注6) 1質量部
加硫助剤 (注7) 1質量部
(注1)TSR20
(注2)東海カーボン(株)社製「シーストV」(N660、N2SA:27m2/g)
(注3)酸化亜鉛(ZnO):三井金属鉱業(株)社製「亜鉛華1号」
(注4)大内新興化学社製「ノクラック6C」
(注5)鶴見化学工業(株)社製「粉末硫黄」
(注6)大内新興化学社製「ノクセラーDM」
(注7)ステアリン酸:花王(株)社製、「ステアリン酸ルナックS30」
<空気入りタイヤの製造>
本発明の空気入りタイヤの製造を、前述のアッセンブル工程、裁断工程、接合工程に基づき実施した。詳細は表1に示すように比較例、実施例の空気入りタイヤを製造した。なお、加硫は170℃で20分間、プレス成型し、加硫金型から取り出さずに100℃で3分間冷却した後、加硫タイヤから取り出し、図8に示す基本構造を有する195/65R15サイズのものを製造した。インナーライナーの配合及びタイヤの成形方法を、タイヤの評価結果とともに表1〜表5に示す。実施例は、いずれも図5に基づきインナーライナーの長さが1300mmとしカーカスプライの寸法を変更することでずらし距離(量)Lを、それぞれ50mm、500mm、250mmと変更している。
実施例1〜6は、比較例1〜7は、インナーライナーにSIBSとゴム成分の混合物よりなるポリマー組成物のシート(第1層のみ)を用いた例である。いずれも以下の条件でタイヤを成形した。
インナーライナーの長さ :1300mm
カーカスプライの長さ :800mm
インナーライナー/カーカスプライ幅方向ずらし量(mm):250mm
本発明の実施例1〜6は、比較例1よりも未加硫粘着力指数、加硫接着力指数、転がり抵抗性、静的空気低下率の総合的判定、更にユニフォミティに優れていることが認められる。
(実施例7〜30、比較例8〜17)
実施例7〜30は、比較例8〜17は、インナーライナーにポリマーシート(第1層)と第2層の複合体を用いた例である。表3〜表5の「第1層」の行において、「実施例1」とあるのは、実施例1で用いたインナーライナーを第1層としたことを意味し、「比較例1」とあるのは、「比較例1」で用いたインナーライナーを第1層としたことを意味する。その他の実施例、比較例も同様である。
JISK−6300「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、(株)島津製作所製のムーニー粘度試験機「ムーニービスコメーターSMV−202」を用い、1分間の予熱によって熱せられた130℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、4分間経過した時点でのポリマー組成物のムーニー粘度(ML1+4、130℃)を測定した。ムーニー粘度が小さいほど加工性に優れることを示す。
カーカス層(配合:スチレンブタジエンゴム100質量部、カーボンブラック50質量部、硫黄2質量部、厚さ:2.0mm)のシートを準備した。前記ポリマーシートとカーカス層のシートとを貼り合わせて、100gfで30秒間保持した後、剥離させた力を加硫前の粘着力として測定した。下記計算式により、第1層は配合B1を基準(100)として、第2層は、配合No1(100)を基準として、各配合の加硫前の粘着力を指数で表示した。加硫前の粘着力指数が大きいほど、加硫前の粘着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫前の粘着力指数)=(各配合の加硫前の粘着力)÷(比較例1の加硫前の粘着力)×100
(b2)第1層と第2層の未加硫粘着力指数
第1層と第2層のポリマーシートを貼り合わせて、100gf30秒間保持した後、剥離させた力を加硫前の粘着力として測定した。下記計算式により、比較例1を基準(100)として、各配合の加硫前の粘着力を指数で表示した。加硫前の粘着力指数が大きいほど、加硫前の粘着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫前の粘着力指数)=(各配合の加硫前の粘着力)÷(比較例1の加硫前の粘着力)×100
(c1)カーカス層との加硫接着力
前記ポリマーシートとカーカス層のシートとを貼り合わせて、170℃で20分間加熱し、加硫接着力測定用のサンプルを作製する。引張剥離試験により剥離力を測定することで加硫接着力とした。下記計算式により、第1層は比較例S1を基準(100)として、第2層は、配合No1(100)を基準として、各配合の加硫接着力を指数で表示した。加硫接着力指数が大きいほど、加硫接着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫接着力指数)=(各配合の加硫接着力)÷(比較例1の加硫接着力)×100。
第1層と第2層のポリマーシートを貼り合わせて、170℃で20分間加熱し、加硫接着力測定用のサンプルを作製する。引張剥離試験により剥離力を測定することで加硫接着力とした。下記計算式により、比較例1を基準(100)として、各配合の加硫接着力を指数で表示した。加硫接着力指数が大きいほど加硫接着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫接着力指数)=(各配合の加硫接着力)÷(比較例1の加硫接着力)×100
また、空気入りタイヤの評価は、以下の方法に基づき実施した。
下記計算式により、比較例1を基準(100)として、各配合を用いた空気入りタイヤの重量を指数で表示した。軽量化効果指数が大きいほど、タイヤ重量が軽く、好ましいことを示す。
(軽量化効果指数)=(比較例1のタイヤ重量)÷(各配合のタイヤ重量)×100
(e)転がり抵抗指数
(株)神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用い、製造した195/65R15サイズの空気入りタイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、荷重3.4kN、空気圧230kPa、速度80km/時間の条件下で、室温(38℃)にて走行させて、転がり抵抗を測定した。下記計算式により、比較例1を基準(100)として、各配合の転がり抵抗を指数で表示した。転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗が低減され、好ましいことを示す。
(転がり抵抗指数)=(比較例1の転がり抵抗)÷(各配合の転がり抵抗)×100
(f)静的空気圧低下率
製造した195/65R15サイズのタイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、初期空気圧300Kpaを封入し、90日間室温で放置し、空気圧の低下率(%/月間)を計算した。
JASO−C607:2000の「自動車タイヤのユニフォミティ試験方法」に準拠し、タイヤユニフォミティ試験機を用いてラジアルフォースバリエーション(RFV)を測定した。比較例1を100とする相対値を指数表示した。指数が大きいほどユニフォミティが優れている。測定条件は、リムは8.0×17、タイヤ回転速度は60rpm、空気圧は200kPa、縦荷重は4000kNとした。
総合判定の判定基準は表6の通り。
Claims (9)
- インナーライナーをタイヤ内側に備えた空気入りタイヤの製造方法において、生タイヤの成形は、
(a)未加硫ゴムシートと、前記未加硫ゴムシートの幅よりも広い幅を有するインナーライナーとを準備し、前記未加硫ゴムシートの幅方向の両端部が、前記インナーライナーの幅方向の両端部の内側に位置するように、前記インナーライナーの幅方向端部と前記未加硫ゴムシートの幅方向端部を幅方向に相互に50mm〜500mmずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程と、
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程と、
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラムの周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程を有し、
前記接合工程において、前記未加硫ゴムシートの幅方向の両端部を未加硫ゴム片を用いて接合し、
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下と、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含むポリマー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含むポリマーシートを含む前記空気入りタイヤの製造方法。 - 前記ポリマーシートは、ポリマー成分100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む、請求項1に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が5万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項1に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- インナーライナーをタイヤ内側に備えた空気入りタイヤの製造方法において、生タイヤの成形は、
(a)インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を幅方向に相互に50mm〜500mmずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程と、
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程と、
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラムの周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程を有し、
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を5質量%以上40質量%以下ならびに天然ゴム、イソプレンゴムおよびブチルゴムよりなる群から選択される少なくとも1種のゴム成分を60質量%以上95質量%以下含むポリ
マー成分100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含むポリマー組成物よりなるポリマーシートの第1層と、熱可塑性エラストマー100質量部に対して、硫黄を0.1質量部以上5質量部以下含む熱可塑性樹脂組成物よりなる第2層の積層体である空気入りタイヤの製造方法。 - 前記第1層のポリマー組成物は前記ポリマー成分100質量部に対して、さらにステアリン酸1質量部以上5質量部以下、酸化亜鉛0.1質量部以上8質量部以下、老化防止剤0.1質量部以上5質量部以下および加硫促進剤0.1質量部以上5質量部以下を含む、請求項4に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記熱可塑性エラストマーは、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレントリブロック共重合体およびこれらのエポキシ変性熱可塑性エラストマーよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項4に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記第2層は、熱可塑性エラストマーがスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIS層、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含むSIB層、およびエポキシ化スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体を含むエポキシ化SBS層の少なくともいずれかを備える、請求項4〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が10万以上29万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項7に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−イソブチレンジブロック共重合体は直鎖状であり、重量平均分子量が4万以上12万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上35質量%以下である、請求項7に記載の空気入りタイヤの製造方法。
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