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JP6303456B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

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JP6303456B2 JP2013250536A JP2013250536A JP6303456B2 JP 6303456 B2 JP6303456 B2 JP 6303456B2 JP 2013250536 A JP2013250536 A JP 2013250536A JP 2013250536 A JP2013250536 A JP 2013250536A JP 6303456 B2 JP6303456 B2 JP 6303456B2
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Description

本発明は、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、吸音材の剥離を抑制することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。
空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原因の一つにタイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、トレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じるものである。
このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部内に吸音材を配設することが提案されている。より具体的には、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着することが行われている(例えば、特許文献1,2参照)。
しかしながら、空気入りタイヤの内面には、通常、ブチルゴムを主体とするゴム組成物からなるインナーライナー層が配置されており、このようなインナーライナー層に対して接着剤により吸音材を接着した場合、インナーライナー層を構成するゴム組成物から滲み出た油分の影響によりタイヤ内面から吸音材が剥離し易くなるという問題がある。
特開2002−67608号公報 特開2005−138760号公報
本発明の目的は、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着するにあたって、吸音材の剥離を抑制すること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ことにある。
上記目的を解決するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域に熱可塑性エラストマー、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第1のインナーライナー層を配設し、タイヤ内面の前記サイドウォール部及び前記ビード部に対応する領域にブチルゴムを主体とするゴム組成物からなる第2のインナーライナー層を配設すると共に、前記タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域に配設された前記第1のインナーライナー層に対してタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着したことを特徴とするものである。
また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、上記空気入りタイヤを製造する方法であって、前記第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫した後、タイヤ内面の少なくとも前記トレッド部に対応する領域に付着した離型剤を除去し、その離型剤が除去されたタイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着することを特徴とするものである。
更に、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、上記空気入りタイヤを製造する方法であって、前記第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面の少なくとも前記トレッド部に対応する領域に離型剤付着防止用フィルムを貼り付け、該離型剤付着防止用フィルムを備えた空気入りタイヤを加硫した後、該離型剤付着防止用フィルムを前記タイヤ内面から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムの引き剥がしにより露出したタイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着することを特徴とするものである。
本発明では、タイヤ内面の少なくともトレッド部に対応する領域に熱可塑性エラストマー、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第1のインナーライナー層を配設し、そのような材料からなるインナーライナー層に対して接着層を介して帯状の吸音材を接着することにより、従来のブチルゴムを主体とするゴム組成物からなる第1のインナーライナー層に対して吸音材を接着する場合とは異なって、第1のインナーライナー層から油分が滲み出ることはないので、吸音材の剥離を抑制することができる。その結果、吸音材に基づく騒音低減効果を長期間にわたって維持することができる。
本発明の空気入りタイヤを製造するにあたって、第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫した後、タイヤ内面の少なくともトレッド部に対応する領域に付着した離型剤を除去し、その離型剤が除去されたタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に接着層を介して吸音材を接着するようにした場合、離型剤による接着力の低下を防止し、吸音材の剥離を効果的に抑制することができる。
更に、本発明の空気入りタイヤを製造するにあたって、第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面の少なくともトレッド部に対応する領域に離型剤付着防止用フィルムを貼り付け、該離型剤付着防止用フィルムを備えた空気入りタイヤを加硫した後、該離型剤付着防止用フィルムをタイヤ内面から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムの引き剥がしにより露出したタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に接着層を介して吸音材を接着するようにした場合、離型剤による接着力の低下を防止し、吸音材の剥離を効果的に抑制することができる。
本発明において、第1のインナーライナー層の厚さが20μm〜200μmであることが好ましい。これにより、第1のインナーライナー層の面内せん断剛性を確保し、吸音材の剥離を効果的に防止することができる。
吸音材はタイヤ周方向に延在する単一の吸音材であり、その長手方向に直交する断面において少なくとも接着面に対応する範囲では均一な厚さを有し、その断面形状が長手方向に沿って一定であることが好ましい。これにより、接着面積当たりの吸音材の容量を最大限に大きくし、優れた騒音低減効果を得ることができる。また、このような形状を有する吸音材は加工が容易であるため製造コストも安価である。
リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する吸音材の体積の比率は20%よりも大きいことが好ましい。このように吸音材の体積を大きくすることで優れた騒音低減効果を得ることができ、しかも大型の吸音材であっても良好な接着状態を長期間にわたって確保することができる。空洞部の体積は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態でタイヤとリムとの間に形成される空洞部の体積である。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、JATMAであれば標準リム、TRAであれば“Design Rim”、或いはETRTOであれば“Measuring Rim”とする。但し、タイヤが新車装着タイヤの場合には、このタイヤが組まれた純正ホイールを用いて空洞部の体積を求めることとする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表“TIRE ROAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”であるが、タイヤが新車装着タイヤの場合には、車両に表示された空気圧とする。
吸音材の硬さは60N〜170Nであり、吸音材の引張り強度は60kPa〜180kPa以上であることが好ましい。このような物性を有する吸音材はせん断歪みに対する耐久性が優れている。吸音材の硬さは、JIS−K6400−2「軟質発泡材料−物理特性−第2部:硬さ及び圧縮応力−ひずみ特性の求め方」に準拠して測定されるものであって、そのD法(25%定圧縮して20秒後の力を求める方法)により測定されるものである。また、吸音材の引張り強度は、JIS−K6400−5「軟質発泡材料−物理特性−第5部:引張強さ、伸び及び引裂強さの求め方」に準拠して測定されるものである。
接着層は基材と該基材のタイヤ側の面に積層されたゴム系接着剤と該基材の吸音材側の面に積層されたアクリル系接着剤とを含む両面接着テープからなり、その引き剥がし粘着力が8N/20mm〜40N/20mmの範囲にあることが好ましい。これにより、吸音材の固定強度を良好に保ちつつ、吸音材の貼り付け作業及びタイヤ廃棄時の解体作業を容易に行うことが可能になる。両面接着テープの引き剥がし粘着力は、JIS−Z0237に準拠して測定されるものである。即ち、両面粘着シートを、厚さ25μmのPETフィルムを貼り合わせて裏打ちする。この裏打ちされた粘着シートを20mm×200mmの方形状にカットして試験片を作製する。この試験片から剥離ライナーを剥がし、露出した粘着面を、被着体としてのステンレス鋼(SUS304、表面仕上げBA)板に、2kgのローラーを一往復させて貼り付ける。これを23℃、RH50%の環境下に30分間保持した後、引張試験機を用い、JIS Z 0237に準拠して、23℃、RH50%の環境下、剥離角度180°、引張速度300mm/分の条件にて、SUS板に対する180°引き剥がし粘着力を測定する。
第1のインナーライナー層は熱可塑性エラストマー組成物からなり、熱可塑性樹脂がナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6/12よりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリアミド系樹脂であり、エラストマーがハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン共重合体、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン/イソプレン共重合体、ハロゲン化枝分かれブチルゴム及びハロゲン化星状枝分かれブチルゴムよりなる群から選ばれた少なくとも1種のハロゲン化イソブチレン含有エラストマーであることが好ましい。特に、熱可塑性エラストマー組成物は可塑剤を含まない組成を有することが好ましい。このような熱可塑性エラストマー組成物は第1のインナーライナー層の構成材料として好適であり、その第1のインナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した場合、吸音材の剥離も生じ難い。
また、第1のインナーライナー層は熱可塑性エラストマーからなり、該熱可塑性エラストマーがスチレン/イソブチレン/スチレントリブロック共重合体を含むことが好ましい。このような熱可塑性エラストマーは第1のインナーライナー層の構成材料として好適であり、その第1のインナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した場合、吸音材の剥離も生じ難い。
本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す斜視断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す赤道線断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す斜視断面図である。 本発明の空気入りタイヤの製造方法の具体例を示す斜視断面図である。 本発明の空気入りタイヤの製造方法の他の具体例を示す斜視断面図である。 本発明で接着層として使用される両面接着テープの具体例を示す側面図である。
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及び図2は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤ(参考例)を示すものである。図1及び図2において、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、該トレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、これらサイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。
上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面4の少なくともトレッド部1に対応する領域(図1ではタイヤ内面4の全域)には、熱可塑性エラストマー、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インナーライナー層14が配設されている。そして、タイヤ内面4のトレッド部1に対応する領域には、タイヤ周方向に沿って接着層5を介して帯状の吸音材6が接着されている。つまり、吸音材6は熱可塑性エラストマー、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インナーライナー層14に対して接着されている。この吸音材6は、連続気泡を有する多孔質材料から構成され、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。吸音材6の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いると良い。一方、接着層5としては、ペースト状接着剤や両面接着テープを用いることができる。
上述した空気入りタイヤでは、タイヤ内面4の少なくともトレッド部1に対応する領域に熱可塑性エラストマー、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インナーライナー層14を配設し、そのような材料からなるインナーライナー層14に対して接着層5を介して帯状の吸音材6を接着することにより、インナーライナー層14から油分が滲み出ることはないので、吸音材6の剥離を抑制することができる。その結果、吸音材6に基づく騒音低減効果を長期間にわたって維持することができる。
図3は本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図3において、タイヤ内面4のトレッド部1に対応する領域には、熱可塑性エラストマー、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インナーライナー層14Aが配設されているが、タイヤ内面4のサイドウォール部2及びビード部3に対応する領域には、ブチルゴムを主体とするゴム組成物からなるインナーライナー層14Bが配設されている。このようにタイヤ内面4のトレッド部1に対応する領域に熱可塑性エラストマー、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インナーライナー層14Aを選択的に配置し、その上に接着層5を介して帯状の吸音材6を接着することも可能である。
図4は本発明の空気入りタイヤの製造方法の具体例を示すものである。上述のような空気入りタイヤを製造する場合、図4に示すように、インナーライナー層14を備えた空気入りタイヤを加硫した後、タイヤ内面4の少なくともトレッド部1に対応する領域(破線にて示された吸音材配置予定領域X)に付着した離型剤Pを洗浄処理(脱脂処理)により除去し、その離型剤Pが除去されたタイヤ内面4のトレッド部1に対応する領域に接着層5を介して吸音材6を接着する。この場合、離型剤Pによる接着力の低下を防止し、吸音材6の剥離を効果的に抑制することができる。
図5は本発明の空気入りタイヤの製造方法の他の具体例を示すものである。上述のような空気入りタイヤを製造する場合、図5に示すように、インナーライナー層14を備えた空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面4の少なくともトレッド部1に対応する領域(破線にて示された吸音材配置予定領域X)に離型剤付着防止用フィルムFを貼り付け、該離型剤付着防止用フィルムFを備えた空気入りタイヤを加硫した後、該離型剤付着防止用フィルムFをタイヤ内面4から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムFの引き剥がしにより露出したタイヤ内面4のトレッド部1に対応する領域に接着層5を介して吸音材6を接着する。この場合も、離型剤Pによる接着力の低下を防止し、吸音材6の剥離を効果的に抑制することができる。
上記空気入りタイヤにおいて、インナーライナー層14の厚さは20μm〜200μmであると良い。これにより、インナーライナー層14の面内せん断剛性を確保し、吸音材6の剥離を効果的に防止することができる。インナーライナー層14の厚さが20μmよりも小さいとインナーライナー層14の面内せん断剛性が低くなるため接着層5タイヤ内面4の変形に追従し難くなり、逆に200μmよりも大きいと単に製造コストが高くなるだけである。特に、インナーライナー層14の厚さは30μm〜180μmであることが好ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、単一の吸音材6がタイヤ周方向に延在しており、吸音材6はその長手方向に直交する断面において少なくとも接着面に対応する範囲では均一な厚さを有し、その断面形状が長手方向に沿って一定であることが好ましい。特に、吸音材6の長手方向に直交する断面での断面形状は長方形(正方形を含む)であることが好ましいが、場合によっては、接着面側が狭くなるような逆台形にすることも可能である。これにより、接着面積当たりの吸音材6の容量を最大限に大きくし、優れた騒音低減効果を得ることができる。また、このような形状を有する吸音材6は加工が容易であるため製造コストも安価である。
上記空気入りタイヤをリム組みしたときタイヤ内面4とリムとの間には空洞部7が形成されるが、その空洞部7の体積に対する吸音材6の体積の比率は20%よりも大きいことが好ましい。このように吸音材6の体積を大きくすることで優れた騒音低減効果を得ることができ、しかも大型の吸音材6であっても良好な接着状態を長期間にわたって確保することができる。なお、吸音材6の幅はタイヤ接地幅の30%〜90%の範囲であることが好ましい。また、吸音材6は非環状とすることが好ましい。
吸音材6の硬さ(JIS−K6400−2)は60N〜170Nであり、吸音材6の引張り強度(JIS−K6400−5)は60kPa〜180kPaであることが好ましい。このような物性を有する吸音材6はせん断歪みに対する耐久性が優れている。吸音材6の硬さ又は引張り強度が小さ過ぎると吸音材6の耐久性が低下することになる。特に、吸音材6の硬さは、好ましくは70N〜160Nとし、より好ましくは80N〜140Nとするのが良い。また、吸音材6の引張り強度は、好ましくは75kPa〜165kPaとし、より好ましくは90kPa〜150kPaとするのが良い。
接着層5は、例えば、図6に示すように、基材51と、基材51のタイヤ側の面に積層されたゴム系接着剤52と、基材51の吸音材側の面に積層されたアクリル系接着剤53とを含む両面接着テープ50から構成することができる。つまり、接着層5にはインナーライナー層14に対する接着力と吸音材6に対する接着力とが求められるので、基材51の両面にゴム系接着剤52及びアクリル系接着剤53を積層した両面接着テープ50は接着性の観点から好適である。
接着層5の引き剥がし粘着力(JIS−Z0237:2009)は8N/20mm〜40N/20mmの範囲にあることが好ましい。これにより、吸音材6の固定強度を良好に保ちつつ、吸音材6の貼り付け作業及びタイヤ廃棄時の解体作業を容易に行うことが可能になる。つまり、接着層5の剥離力が弱過ぎると吸音材6の固定状態が不安定になり、逆に接着層5の剥離力が強過ぎると吸音材6の貼り付け作業において貼り付け位置を変更することが困難になり、タイヤ廃棄時には吸音材6を引き剥がすことが困難になる。特に、接着層5の引き剥がし粘着力は、好ましくは9N/20mm〜30N/20mm、より好ましくは10N/20mm〜25N/20mmとするのが良い。
以下、タイヤ内面に配置されるインナーライナー層について説明する。このインナーライナー層は、熱可塑性エラストマー、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構成することができる。
本発明でインナーライナー層に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(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、ナイロン6のメトキシメチル化物、ナイロン6/610共重合体のメトキシメチル化物、ナイロン612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)アクリロニトリル/スチレン共重合体、(メタ)アクリロニトリル/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、ポリ酢酸ビニル、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(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、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(ETFE)〕、イミド系樹脂〔例えば、芳香族ポリイミド(PI)〕等を好ましく用いることができる。
本発明でインナーライナー層を構成する熱可塑性エラストマー組成物にブレンド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添物〔例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR、高シスBR及び低シスBR)、ニトリルゴム(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(CHR)、クロロスルホン化ポリエチレンゴム(CSM)、塩素化ポリエチレンゴム(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレンゴム(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〕等を好ましく使用することができる。
特に、インナーライナー層は熱可塑性エラストマー組成物からなり、熱可塑性樹脂がナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6/12よりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリアミド系樹脂であり、エラストマーがハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン共重合体、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン/イソプレン共重合体、ハロゲン化枝分かれブチルゴム及びハロゲン化星状枝分かれブチルゴムよりなる群から選ばれた少なくとも1種のハロゲン化イソブチレン含有エラストマーであることが好ましい。しかも、熱可塑性エラストマー組成物は可塑剤を含まない組成を有することが好ましい。このような熱可塑性エラストマー組成物はインナーライナー層の構成材料として好適であり、そのインナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した場合、吸音材の剥離も生じ難い。
前記した特定の熱可塑性樹脂とエラストマー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ことができる。ブレンド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との界面張力が低下し、その結果、分散相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の種類によって選定すればよいが、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、EPM、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との合計)100重量部に対して、0.5〜10重量部がよい。 熱可塑性エラストマー組成物において、特定の熱可塑性樹脂とエラストマーとの組成比は、特に限定されるものではなく、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ように適宜決めればよいが、好ましい範囲は重量比90/10〜15/85である。
本発明において、フィルムを構成する熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマー組成物には、インナーライナー層としての必要特性を損なわない範囲で前記した相溶化剤などの他のポリマー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、熱可塑性樹脂とエラストマーとの相溶性を改良するため、材料の成型加工性をよくするため、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)等を例示することができる。また、一般的にポリマー配合物に配合される充填剤(炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ等)、カーボンブラック、ホワイトカーボン等の補強剤、軟化剤、可塑剤、加工助剤、顔料、染料、老化防止剤等をインナーライナー層としての必要特性を損なわない限り任意に配合することもできる。
また、エラストマーは熱可塑性樹脂との混合の際、動的に加硫することもできる。動的に加硫する場合の加硫剤、加硫助剤、加硫条件(温度、時間)等は、添加するエラストマーの組成に応じて適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。
加硫剤としては、一般的なゴム加硫剤(架橋剤)を用いることができる。具体的には、イオウ系加硫剤としては粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イオウ、不溶性イオウ、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等を例示でき、例えば、0.5〜4phr〔本明細書において、「phr」は、エラストマー成分100重量部あたりの重量部をいう。以下、同じ。〕程度用いることができる。
また、有機過酸化物系の加硫剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジ(パーオキシルベンゾエート)等が例示され、例えば、1〜20phr程度用いることができる。
更に、フェノール樹脂系の加硫剤としては、アルキルフェノール樹脂の臭素化物や、塩化スズ、クロロプレン等のハロゲンドナーとアルキルフェノール樹脂とを含有する混合架橋系等が例示でき、例えば、1〜20phr程度用いることができる。
その他として、亜鉛華(5phr程度)、酸化マグネシウム(4phr程度)、リサージ(10〜20phr程度)、p−キノンジオキシム、p−ジベンゾイルキノンジオキシム、テトラクロロ−p−ベンゾキノン、ポリ−p−ジニトロソベンゼン(2〜10phr程度)、メチレンジアニリン(0.2〜10phr程度)が例示できる。
また、必要に応じて、加硫促進剤を添加してもよい。加硫促進剤としては、アルデヒド・アンモニア系、グアニジン系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジチオ酸塩系、チオウレア系等の一般的な加硫促進剤を、例えば、0.5〜2phr程度用いることができる。
具体的には、アルデヒド・アンモニア系加硫促進剤としては、ヘキサメチレンテトラミン等、グアジニン系加硫促進剤としては、ジフェニルグアジニン等、チアゾール系加硫促進剤としては、ジベンゾチアジルジサルファイド(DM)、2−メルカプトベンゾチアゾール及びそのZn塩、シクロヘキシルアミン塩等、スルフェンアミド系加硫促進剤としては、シクロヘキシルベンゾチアジルスルフェンアマイド(CBS)、N−オキシジエチレンベンゾチアジル−2−スルフェンアマイド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアマイド、2−(チモルポリニルジチオ)ベンゾチアゾール等、チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムジサルファイド(TMTD)、テトラエチルチウラムジサルファイド、テトラメチルチウラムモノサルファイド(TMTM)、ジペンタメチレンチウラムテトラサルファイド等、ジチオ酸塩系加硫促進剤としては、Zn−ジメチルジチオカーバメート、Zn−ジエチルジチオカーバメート、Zn−ジ−n−ブチルジチオカーバメート、Zn−エチルフェニルジチオカーバメート、Te−ジエチルジチオカーバメート、Cu−ジメチルジチオカーバメート、Fe−ジメチルジチオカーバメート、ピペコリンピペコリルジチオカーバメート等、チオウレア系加硫促進剤としては、エチレンチオウレア、ジエチルチオウレア等を挙げることができる。
また、加硫促進助剤としては、一般的なゴム用助剤を併せて用いることができ、例えば、亜鉛華(5phr程度)、ステアリン酸やオレイン酸及びこれらのZn塩(2〜4phr程度)等が使用できる。
熱可塑性エラストマー組成物の製造方法は、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(マトリックス)を形成する熱可塑性樹脂中に分散相(ドメイン)としてエラストマーを分散させることによる。エラストマー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加硫させてもよい。また、熱可塑性樹脂またはエラストマーへの各種配合剤(加硫剤を除く)は、上記混練中に添加してもよいが、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軸混練押出機等が使用できる。中でも熱可塑性樹脂とエラストマーの混練およびエラストマーの動的加硫には、2軸混練押出機を使用するのが好ましい。更に、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よい。また、混練時の剪断速度は1000〜7500sec-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。上記方法で製作されたポリマー組成物は、射出成形、押出し成形等、通常の熱可塑性樹脂の成形方法によって所望の形状にすればよい。
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。かかる構造をとることにより、インナーライナー層に十分な柔軟性と連続相としての樹脂層の効果により十分な剛性を併せ付与することができると共に、エラストマーの多少によらず、成形に際し、熱可塑性樹脂と同等の成形加工性を得ることができる。
熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマー組成物の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は、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜500MPa、より好ましくは50〜500MPaにするとよい。
上記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物はシート又はフィルムに成形して単体で用い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。
また、本発明でインナーライナー層に使用される熱可塑性エラストマー(TPE)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含むことが好ましい。このような熱可塑性エラストマーはインナーライナー層の構成材料として好適であり、そのインナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した場合、吸音材の剥離も生じ難い。
熱可塑性エラストマーからなるインナーライナー層は、スチレン/イソブチレン/スチレントリブロック共重合体(SIBS)からなるSIBS層と、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(エポキシ化SBS)からなるエポキシ化SBS層との積層体とすることができる。
SIBS層とはスチレン/イソブチレン/スチレントリブロック共重合体からなるポリマーシートを意味する。SIBSのイソブチレンブロックにより、SIBS層は優れた耐空気透過性を有する。したがって、SIBS層を含む積層体をインナーライナー層に用いた場合、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。
更に、SIBSは芳香族以外の分子構造が完全飽和であることにより、劣化硬化が抑制され、優れた耐久性を有する。したがって、SIBS層を含む積層体をインナーライナー層に用いた場合、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SIBSの分子量は特に制限はないが、流動性、成形化工程、ゴム弾性などの観点から、GPC法による重量平均分子量が5万以上40万以下であることが好ましい。重量平均分子量が5万未満であると引張強度、引張伸びが低下するおそれがあり、40万を超えると押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。
SIBSは一般的にスチレン単位を10質量%以上40質量%以下含む。耐空気透過性と耐久性がより良好になる点で、SIBS中のスチレン単位の含有量は10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
SIBSは、イソブチレン単位とスチレン単位のモル比(イソブチレン単位/スチレン単位)が、該共重合体のゴム弾性の点から40/60〜95/5であることが好ましい。SIBSにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱い(重合度が10,000未満では液状になる)の点からイソブチレンブロックでは10,000〜150,000程度、またスチレンブロックでは5,000〜30,000程度であることが好ましい。
SIBS層の厚さは10μm以上180μm以下であることが好ましい。SIBS層の厚さが10μm未満であると、SIBS層をインナーライナー層に適用した生タイヤの加硫時に、SIBS層がプレス圧力で破れてしまい、得られたタイヤにおいてエアーリーク現象が生じるおそれがある。一方、SIBS層の厚さが180μmを超えると、タイヤ重量が増加して低燃費性能が低下するおそれがある。SIBS層の厚さは、20μm以上150μm以下であることが好ましい。
SIBS層は、押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性エラストマーをシート化する通常の方法によって得ることができる。
一方、エポキシ化SBS層とはエポキシ化SBSからなるポリマーシートを意味する。エポキシ化SBSは、ハードセグメントがポリスチレンブロックであり、ソフトセグメントがブタジエンブロックであり、ブタジエンブロックに含まれる不飽和二重結合部分をエポキシ化した熱可塑性エラストマーである。
エポキシ化SBSはスチレンブロックを有するため、同様にスチレンブロックを有するSIBSとの溶融接着性に優れている。したがって、SIBS層とエポキシ化SBS層とを隣接して配置して加硫すると、SIBS層とエポキシ化SBS層とが良好に接着した積層体を得ることができる。
エポキシ化SBSはブタジエンブロックからなるソフトセグメントを有するため、ゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、エポキシ化SBS層を、たとえばカーカス層やインスレーションを形成するゴム層と隣接して配置して加硫すると、エポキシ化SBS層とゴム層とが良好に接着することができる。したがって、エポキシ化SBS層を含む積層体をインナーライナー層に用いた場合、隣接ゴム層との接着性を向上することができる。
エポキシ化SBSの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が1万以上40万以下であることが好ましい。重量平均分子量が1万未満であると柔らかすぎて寸法が安定しないおそれがあり、40万を超えると硬すぎて薄く押出しできないおそれがあるため好ましくない。
エポキシ化SBS中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
エポキシ化SBSは、ブタジエン単位とスチレン単位のモル比(ブタジエン単位/スチレン単位)が、90/10〜70/30であることが好ましい。エポキシ化SBSにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からブタジエンブロックでは500〜5,000程度、またスチレンブロックでは50〜1,500程度であることが好ましい。エポキシ化SBSのエポキシ当量は、接着性の観点から50以上1,000以下が好ましい。
エポキシ化SBS層12の厚さは10μm以上150μm以下である。エポキシ化SBS層の厚さが10μm未満であると、エポキシ化SBS層を含む積層体をインナーライナー層に適用した生タイヤの加硫時に、エポキシ化SBS層がプレス圧力で破れてしまい、SIBS層および隣接ゴム層との加硫接着力が低下するおそれがある。一方、エポキシ化SBS層の厚さが150μmを超えると、タイヤ重量が増加して低燃費性能が低下するおそれがある。エポキシ化SBS層の厚さは、20μm以上120μm以下であることが好ましい。
エポキシ化SBS層は、押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性エラストマーをシート化する通常の方法によって得ることができる。
タイヤサイズ195/65R15で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面の全域に所定の材料からなるインナーライナー層を配設すると共に、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着した比較例1及び試験例1〜5のタイヤを製作した。
比較例1では、タイヤ内面にブチルゴムを主体とするゴム組成物からなる厚さ1.0mmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。なお、吸音材を接着する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に付着した離型剤を洗浄処理により除去した。
試験例1では、タイヤ内面に熱可塑性樹脂(ナイロン6,66)からなる厚さ20μmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。なお、吸音材を接着する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に付着した離型剤を洗浄処理により除去した。
試験例2では、タイヤ内面に熱可塑性樹脂(ナイロン6,66)からなる厚さ20μmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。実施例2においては、空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に離型剤付着防止用フィルムを貼り付け、加硫後に離型剤付着防止用フィルムをタイヤ内面から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムの引き剥がしにより露出した領域に吸音材を接着した。
試験例3では、タイヤ内面に熱可塑性樹脂(ナイロン6,66)とエラストマー(臭素化イソブチレン/パラメチルスチレン共重合体:Br−BIMS)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厚さ100μmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。なお、吸音材を接着する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に付着した離型剤を洗浄処理により除去した。
試験例4では、タイヤ内面に熱可塑性樹脂(ナイロン6,66)とエラストマー(臭素化イソブチレン/パラメチルスチレン共重合体:Br−BIMS)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厚さ100μmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。実施例4においては、空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に離型剤付着防止用フィルムを貼り付け、加硫後に離型剤付着防止用フィルムをタイヤ内面から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムの引き剥がしにより露出した領域に吸音材を接着した。
試験例5では、タイヤ内面に熱可塑性エラストマー(SIBS、エポキシ化SBS)からなる厚さ200μmのインナーライナー層を形成し、該インナーライナー層に対して接着層を介して吸音材を接着した。SIBS層及びエポキシ化SBS層の厚さはそれぞれ100μmとした。なお、吸音材を接着する前にタイヤ内面のトレッド部に対応する領域に付着した離型剤を洗浄処理により除去した。
比較例1及び試験例1〜5において、以下の事項を共通にした。吸音材の長手方向に直交する断面における断面形状は長方形とし、その断面形状をタイヤ周方向に沿って一定とした。リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する吸音材の体積の比率は25%とした。吸音材の硬さは91Nとし、吸音材の引張り強度は132kPaとした。接着層の引き剥がし粘着力は16N/20mmとした。
これら比較例1及び試験例1〜5の空気入りタイヤをそれぞれリムサイズ15×6JJのホイールに組み付け、空気圧150kPa、荷重5kN、速度100km/hの条件でドラム試験機にて200時間の走行試験を実施した後、吸音材の接着剥がれの有無を目視により確認した。その結果を表1に示す。
Figure 0006303456
表1に示すように、比較例1のタイヤでは吸音材の接着剥がれが顕著に発生していたが、試験例1〜5のタイヤでは吸音材の接着剥がれが全く認められなかった。
1 トレッド部
2 ビード部
3 サイドウォール部
4 タイヤ内面
5 接着層
6 吸音材
7 空洞部
14 インナーライナー層

Claims (11)

  1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域に熱可塑性エラストマー、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第1のインナーライナー層を配設し、タイヤ内面の前記サイドウォール部及び前記ビード部に対応する領域にブチルゴムを主体とするゴム組成物からなる第2のインナーライナー層を配設すると共に、前記タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域に配設された前記第1のインナーライナー層に対してタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着したことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記第1のインナーライナー層の厚さが20μm〜200μmであることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記吸音材はタイヤ周方向に延在する単一の吸音材であり、その長手方向に直交する断面において少なくとも前記接着面に対応する範囲では均一な厚さを有し、その断面形状が長手方向に沿って一定であることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する前記吸音材の体積の比率が20%よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記吸音材の硬さが60N〜170Nであり、前記吸音材の引張り強度が60kPa〜180kPaであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記接着層は基材と該基材のタイヤ側の面に積層されたゴム系接着剤と該基材の吸音材側の面に積層されたアクリル系接着剤とを含む両面接着テープからなり、その引き剥がし粘着力が8N/20mm〜40N/20mmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  7. 前記第1のインナーライナー層が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、前記熱可塑性樹脂がナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン6/12よりなる群から選ばれた少なくとも1種のポリアミド系樹脂であり、前記エラストマーがハロゲン化ブチルゴム、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン共重合体、ハロゲン化イソブチレン/パラメチルスチレン/イソプレン共重合体、ハロゲン化枝分かれブチルゴム及びハロゲン化星状枝分かれブチルゴムよりなる群から選ばれた少なくとも1種のハロゲン化イソブチレン含有エラストマーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  8. 前記熱可塑性エラストマー組成物が可塑剤を含まない組成を有することを特徴とする請求項7に記載の空気入りタイヤ。
  9. 前記第1のインナーライナー層が前記熱可塑性エラストマーからなり、該熱可塑性エラストマーがスチレン/イソブチレン/スチレントリブロック共重合体を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、前記第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫した後、タイヤ内面の少なくとも前記トレッド部に対応する領域に付着した離型剤を除去し、その離型剤が除去されたタイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
  11. 請求項1〜9のいずれかに記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、前記第1のインナーライナー層を備えた空気入りタイヤを加硫する前にタイヤ内面の少なくとも前記トレッド部に対応する領域に離型剤付着防止用フィルムを貼り付け、該離型剤付着防止用フィルムを備えた空気入りタイヤを加硫した後、該離型剤付着防止用フィルムを前記タイヤ内面から引き剥がし、その離型剤付着防止用フィルムの引き剥がしにより露出したタイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
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