JP5758618B2 - 空気入りタイヤおよびその製造方法 - Google Patents
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本発明の空気入りタイヤの製造方法を用いて製造される空気入りタイヤの構造について、図1を用いて説明する。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、以下の工程を含む。SIBSからなる第1層、ならびにSISからなる第2a層およびSIBからなる第2b層の少なくともいずれかからなる第2層を含むポリマー積層体をインナーライナーに用いた生タイヤを準備する。上記生タイヤを金型に装着し、ブラダーにより加圧しつつ加硫して加硫タイヤを得る。上記加硫タイヤを50〜120℃で10〜300秒間冷却する。以下において、これらの各工程を説明する。
本発明において、インナーライナー9はポリマー積層体からなり、該ポリマー積層体は、生タイヤのインナーライナーに配置される。かかるポリマー積層体は、0.05mm〜0.6mmの厚さの第1層と、0.01mm〜0.3mmの厚さの第2層とを積層したものである。ポリマー積層体を生タイヤに配置する際は、ポリマー積層体の第2層を、カーカス6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層とカーカス6とを加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤ1は、インナーライナー9とカーカス6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および耐久性を有することができる。
次に、得られた生タイヤを金型に装着し、かつブラダーにより加圧しつつ加硫する。金型は、金属からなる。ブラダーは、ゴムからなる。ブラダーは、金型に収容されている。
次に、得られた加硫タイヤを50〜120℃で10〜300秒間冷却する。本発明の製造方法によって製造される空気入りタイヤは、ポリマー積層体をインナーライナーに用いる。該ポリマー積層体を構成するSIBS、SISおよびSIBは熱可塑性エラストマーであるため、加硫タイヤを得る工程において、たとえば150〜180℃に加熱されると、金型内で分子運動性が向上し、固体と液体との中間体である軟化状態となる。軟化状態の熱可塑性エラストマーは、固体状態よりも反応性が向上するため、隣接部材と融着する。すなわち、膨張したブラダーの外側表面と接するインナーライナーは、加熱により軟化してブラダーに融着してしまう。インナーライナーとブラダーの外側表面が融着した状態で加硫タイヤを金型から取り出そうとすると、インナーライナーが、隣接するインスレーションやカーカスから剥離してしまい、エアーイン現象が生じてしまう。また、タイヤの形状自体が変形してしまう場合もある。
本発明の一実施の形態において、ポリマー積層体は、0.05mm〜0.6mmの厚さの第1層と、0.01mm〜0.3mmの厚さの第2層とを積層したものである。このようなポリマー積層体は、インナーライナーに用いられるものであるため、その厚みは0.06mm以上0.9mm以下であることが好ましく、より好ましくは、0.1mm以上0.5mm以下である。以下において、ポリマー積層体を構成する第1層および第2層を説明する。
本発明の一実施の形態において、第1層は、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、有機化合物をインターカレートした有機化処理粘土鉱物とを含むポリマー組成物からなるものである。
本発明の一実施の形態におけるポリマー組成物は、SIBS100質量部に対し、有機化処理粘度鉱物0.1〜50質量部を含むポリマー組成物からなる。
本発明の一実施の形態で用いるポリマー組成物は、SIBSに加えて、他のポリマーまたは樹脂を含んでも良い。例えば、SIBSに加えて、ナイロン、PET、クロロブチルゴム、天然ゴム、エチレンプロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)等を配合することができる。
本発明の一実施の形態に係るポリマー組成物は、SIBSに加えて、有機化処理粘土鉱物を含むことを特徴とする。
アミン類またはアミド類としては、1以上のアミンまたはアミドを有する極性有機化合物、たとえばアルキルアミン、アミノシクロアルカンおよびアミノシクロアルカン置換体、環状脂肪族ジアミン、脂肪族アミン、アルキル芳香族アミン、アルキルジアリールアミン、脂肪族アミドなどが挙げられ、一級、二級、および/または三級アミンまたはアミドが含まれる。中でも、アルキルアミン、脂肪族アミン、アルキル芳香族アミン、アルキルジアリールアミンが好ましい。上記有機化合物は単独または2種以上を混合して使用できる。
本発明の一実施の形態におけるポリマー組成物には、その他の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、カップリング剤などの一般のゴム組成物に配合される各種配合剤および添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の含有量も一般的な量とすることができる。
本発明において、第1層は、所定の配合処方にしたがったポリマー組成物を、2軸押出機にてペレット化した後、Tダイ押出機またはインフレーション共押出機を用いて作製することができる。
本発明の一実施の形態において、第2層は、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(以下、SISともいう)からなる第2a層(以下、SIS層ともいう)およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体(以下、SIBともいう)からなる第2b層(以下、SIB層ともいう)の少なくともいずれかを含むものである。
スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体のイソプレンブロックはソフトセグメントであるため、SISからなるポリマーフィルムはゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SISからなるポリマーフィルムをインナーライナーに用いた場合、該インナーライナーは、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
スチレン−イソブチレンジブロック共重合体のイソブチレンブロックはソフトセグメントであるため、SIBからなるポリマーフィルムはゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SIBからなるポリマーフィルムをインナーライナーに用いた場合、該インナーライナーは、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
上記のポリマー積層体は、図2〜図5に記載された順序でラミネート押出や共押出などの積層押出をして得ることができる。
(SIBの製造)
攪拌機付き2L反応容器に、メチルシクロヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)589mL、n−ブチルクロライド(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)613ml、クミルクロライド0.550gを加えた。反応容器を−70℃に冷却した後、α−ピコリン(2−メチルピリジン)0.35mL、イソブチレン179mLを添加した。さらに四塩化チタン9.4mLを加えて重合を開始し、−70℃で溶液を攪拌しながら2.0時間反応させた。次に反応容器にスチレン59mLを添加し、さらに60分間反応を続けた後、大量のメタノールを添加して反応を停止させた。反応溶液から溶剤などを除去した後に、重合体をトルエンに溶解して2回水洗した。このトルエン溶液をメタノール混合物に加えて重合体を沈殿させ、得られた重合体を60℃で24時間乾燥することによりスチレン−イソブチレンジブロック共重合体(SIB)を得た。
SIBS(カネカ(株)社製のシブスターSIBSTAR 102T(重量平均分子量10万、スチレン単位含有量25質量%、ショアA硬度25))と、有機化処理粘土鉱物、無機粘土鉱物、またはフィラーのいずれかとを、2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:220℃)にてペレット化した。
上記で作製したポリマー積層体をタイヤのインナーライナー部分に適用して生タイヤを準備した。なお、各実施例、各参考例、各比較例では、ポリマー積層体の第1層が生タイヤの半径方向の最も内側に配置され、第2層が生タイヤのカーカス層に接するように、ポリマー積層体の第2層を、カーカスに接するようにタイヤ半径方向外側に向けて配置した。たとえば参考例1においては、0.59mmの厚みの第1層と、0.01mmの厚みの第2層とを積層した。
次に、得られた生タイヤを金型に装着し、かつブラダーにより加圧しつつ加熱することにより、ゴムに加硫反応を起こさせた。そして、該生タイヤを金型内で170℃で20分間プレス成形し、195/65R15サイズの加硫タイヤを作製した。
上記で得られた加硫タイヤを、金型から取り出さずにブラダー内圧が高い状態のまま、ブラダー内に表2に示す冷却温度に水温を調節した水を導入することにより、加硫タイヤを冷却した。表2に示す冷却時間の経過後、加硫タイヤを金型から取り出し空気入りタイヤを得た。たとえば、参考例1においては、50℃の冷却温度で10秒間冷却することにより、空気入りタイヤを得た。得られた空気入りタイヤについて以下の評価を行った。
タイヤ生産性とは、時間当たりのタイヤ生産本数に基づく生産効率を意味し、以下の基準で評価した。
A:通常の生産性と同等レベル。
B:通常の生産性より劣るが、生産効率の低下が5%以内。
C:通常の生産性より劣り、生産効率の低下が5%を超える。
加硫および冷却工程後のタイヤの内側を検査し、以下の基準で評価した。
A:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が0個、かつ直径5mmを超えるエアーインの数が0個。
B:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が1〜3個、かつ直径5mmを超えるエアーインの数が0個。
C:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が4個以上、または直径5mmを超えるエアーインの数が1個以上。
タイヤの耐久走行試験にて、インナーライナーが割れたり剥がれたりするかを評価した。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、タイヤ内圧を通常よりも低内圧である150KPa、荷重600kg、速度100km/時間とし、走行距離20,000kmの時のタイヤ内側を観察し、亀裂剥離の数を測定した。得られた数値を比較例1を基準(100)として、各実施例、各参考例、各比較例の屈曲亀裂成長性について、下記式により指数表示した。数値が大きいほど、耐屈曲亀裂成長性が優れていることを示す。
(屈曲亀裂成長性指数)=(比較例1の亀裂剥離の数)/(各実施例、各参考例、各比較例の亀裂剥離の数)×100。
(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。得られた数値を比較例1を基準(100)とし、各実施例、各参考例、各比較例の転がり抵抗について、下記式により指数表示した。なお、数値が大きいほど、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)/(各実施例、各参考例、各比較例の転がり抵抗)×100。
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、空気圧の低下率を計算した。
総合判定の判定基準は表1の通り。
試験結果を表2に示す。
加硫タイヤを50〜120℃で10〜300秒間冷却する工程を含む。各参考例の空気入りタイヤの製造方法は、従来の製造方法と同等の生産性を有し、かつ得られた空気入りタイヤは、エアーインの有無、耐屈曲亀裂成長性、転がり抵抗および耐静的空気圧低下率において、比較例1より優れていた。
Claims (9)
- スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体100質量部に対し、有機化処理粘度鉱物0.1〜50質量部を含むポリマー組成物からなる、厚さ0.05mm〜0.6mmの第1層、ならびに、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体からなる第2b層を有する第2層を含み、前記第2層の厚さが0.01mm〜0.3mmであるポリマー積層体をインナーライナーに用いた生タイヤを準備する工程と、
前記生タイヤを金型に装着し、ブラダーにより加圧しつつ加硫して加硫タイヤを得る工程と、
前記加硫タイヤを前記金型から取り出さずに、前記ブラダー内に50〜120℃に調整された冷却媒体を導入して、前記加硫タイヤを10〜300秒間冷却する工程とを含む、空気入りタイヤの製造方法。 - 前記第2層はさらにスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体からなる第2a層を有する、請求項1記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記加硫タイヤを冷却する工程は、冷却媒体として、空気、水蒸気、水およびオイルよりなる群から選択される1種以上を用いる、請求項1または2に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記第1層は、前記生タイヤの半径方向の最も内側に配置される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記第2層は、前記生タイヤのカーカス層に接して配置される、請求項1〜4のいずれか1項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、スチレン単位含有量が10〜30質量%である、請求項1〜5のいずれか1項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、スチレン単位含有量が10〜30質量%である、請求項2〜6のいずれか1項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、スチレン単位含有量が10〜35質量%である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法を用いて製造された空気入りタイヤ。
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