CN101965270A - 充气轮胎及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的情况下、也能够确保良好的均匀性的充气轮胎及其制造方法。本发明是将由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的充气轮胎，其中：在膜层的层之间夹有橡胶层。在其制造方法中，准备在膜层的至少一面上贴合有橡胶层的层叠体，将该层叠体沿轮胎圆周方向卷绕多圈而使得在膜层的层之间夹有橡胶层，对包含这些膜层以及橡胶层的未硫化轮胎进行成型，将该轮胎硫化。

Description

充气轮胎及其制造方法
技术领域
本发明涉及具备由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的膜层的充气轮胎及其制造方法，更详细地说，涉及即使在将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的情况下、也能够确保良好的均匀性的充气轮胎及其制造方法。
背景技术
近年来，提出了将由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的膜层作为防透气层配置于轮胎内面的方案(例如，参照专利文献1以及专利文献2)。
对于具备这样的膜层的充气轮胎，在卡车、大巴用轮胎、建筑车辆用轮胎等要求较高的防透气性的情况下，具有将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的必要性(例如，参照专利文献3)。这由于如果为了提高防透气性能而将单层的膜层加厚，则膜层的刚性变得过高从而轮胎成型作业变得困难。即，通过层叠较薄的膜层，可以在确保各膜层的柔软性的情况下基于多层膜层确保所希望的防透气性能。
然而，在将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的情况下，例如，由于在膜层的层之间残留的空气的影响，往往膜层的层之间的粘接力(结合力)会根据部位不同而变得不均匀。另外，膜层的刚性较高，所以在受到会使层间产生错位之类的外力时，容易产生所谓的擦动(stick slip，由于受到外力与摩擦力而反复进行起动与停止的摩擦振动)。因此，在将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的情况下，难以使未硫化轮胎均匀地膨胀。而且，在由层叠的膜层引起未硫化轮胎不均匀地膨胀时，其也会给包含胎体层、带束层的外壳构造带来影响，具有使轮胎的均匀性恶化的问题。
专利文献1：日本国特开平8-217923号公报
专利文献2：日本国特开平11-199713号公报
专利文献3：日本国特开平9-52502号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在将由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的情况下、也能够确保良好的均匀性的充气轮胎及其制造方法。
用于达成上述目的的本发明的充气轮胎，是将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的充气轮胎，所述膜层是由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的，所述充气轮胎的特征在于：在所述膜层的层之间夹有橡胶层。
另外，用于达成上述目的的本发明的充气轮胎的制造方法，其特征在于：准备在膜层的至少一面上贴合有橡胶层的层叠体，将该层叠体沿轮胎圆周方向卷绕多圈而使得在所述膜层的层之间夹有所述橡胶层，对包含这些膜层以及橡胶层的未硫化轮胎进行成型，并将该轮胎硫化，其中，所述膜层是由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的。
在本发明中，通过在将由热塑性树脂或者热塑性弹性体组成物形成的膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠时，在膜层的层之间夹有橡胶层，从而将膜层的层之间的粘接力均匀化，另外，抑制了膜层的层之间的擦动，所以能够使未硫化轮胎均匀地膨胀。因此，即使在将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠时，也能够确保良好的均匀性。
在制造本发明的充气轮胎时，优选准备在膜层的至少一面上贴合有橡胶层的层叠体，将该层叠体沿轮胎圆周方向卷绕多圈而使得在膜层的层之间夹有橡胶层，对包含膜层以及橡胶层的未硫化轮胎进行成型。这种情况中，能够轻松将橡胶层插入到膜层的层之间。
在本发明中，膜层能够作为各种轮胎构成构件而使用，但特别优选膜层构成位于胎体层的轮胎内腔侧的防透气层。此时，能够基于层叠的膜层发挥优异的防透气性能。
附图说明
图1是由本发明的实施方式构成的充气轮胎的子午线半剖图。
图2是图1的充气轮胎中的防透气层的放大剖视图。
图3是膜层与橡胶层的层叠体的卷绕结构的概略图。
图4是膜层与橡胶层的层叠体的其他的卷绕结构的概略图。
附图标记说明
1：胎面部
2：胎侧部
3：胎圈部
4：胎体层
5：胎圈芯
6：带束层
7：防透气层
10：层叠体
11：膜层
12：橡胶层
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的结构进行详细说明。图1表示由本发明的实施方式构成的充气轮胎，图2表示其防透气层。在图1中，1为胎面部，2为胎侧部，3为胎圈部。在左右一对胎圈部3之间架设有胎体层4，该胎体层4的端部围绕胎圈芯4从轮胎内侧向外侧折回。在胎面部1上的胎体层4的外周侧埋设有多层带束层6。这些带束层6被配置成增强帘线相对于轮胎圆周方向倾斜，并且增强帘线在层之间互相交叉。
在上述充气轮胎中，在胎体层4的轮胎内腔侧配置有防透气层7。防透气层7如图2所示，具有将由热塑性树脂或者热塑性弹性体组成物形成的膜层11沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的构造。更具体地说，通过将在膜层11的一面贴合有橡胶层12的层叠体10沿轮胎圆周方向卷绕多圈，形成从轮胎内腔侧顺序层叠有橡胶层12、膜层11、橡胶层12、膜层11的构造。由此，在膜层11的层之间在膜层11的整个区域夹有橡胶层12。
膜层11的厚度没有特别限定，能够从0.002mm～0.7mm的范围内选择。另一方面，橡胶层12的厚度优选设为0.1mm～1.8mm。如果橡胶层12过薄，则与膜层11层叠变得困难，如果过厚，则导致重量增加。橡胶层12的橡胶没有特别限定，可以使用丁基橡胶、二烯系橡胶等。
上述构成的充气轮胎通过如下所述操作而得到：通过将在膜层11的一面贴合有橡胶层12的层叠体10在成型转鼓的周围卷绕多圈，形成具有在膜层11的层之间夹有橡胶层12的层叠结构的防透气层，在防透气层上贴合胎体层、胎圈芯、沿口填胶、胎侧橡胶等轮胎构成构件而形成初级生胎，一边使初级生胎径向膨胀成环状一边贴合带束层、胎面橡胶而形成次级生胎(未硫化轮胎)，然后将该次级生胎硫化。
在这样将由热塑性树脂或者热塑性弹性体组成物形成的膜层11沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠时，通过在膜层11的层之间夹有橡胶层12，能够使膜层11的层之间的粘接力均匀化。即，在不存在橡胶层12的状态时，由于在膜层11的层之间残留的空气的影响，粘接力会变得不均匀，但通过在未硫化状态下夹有粘接性较大的橡胶层12，能够将粘接力均匀化。另外，当在膜层11的层之间夹有橡胶层12时，在膜层11的层之间难以产生由擦动引起的相对变位。因此，即使在将膜层11沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠时，也能够在轮胎成型工序中使未硫化轮胎均匀地膨胀，进而能够确保良好的均匀性。
图3以及图4分别是表示膜层与橡胶层的层叠体的卷绕结构的概略图。另外，图3以及图4示意性地示出将配置于成型转鼓的周围的构件沿与转鼓轴正交的平面切断后所得的截面。
在图3中，膜层11与橡胶层12的层叠体10沿轮胎圆周方向连续卷绕多圈，由此使得在膜层11的层之间夹有橡胶层12。
在图4中，膜层11与橡胶层12的层叠体10沿轮胎圆周方向连续卷绕多圈，但每圈使用独立的构件。更具体地说，以覆盖轮胎径向内侧的层叠体10的搭接部的方式卷绕轮胎径向外侧的层叠体10，由此使得在膜层11的层之间夹有橡胶层12。
对于上述实施方式，对使用在膜层11的一面贴合有橡胶层12的层叠体10、以橡胶层12在轮胎内面露出的方式配置的情况进行说明，但也可以以膜层11在轮胎内面露出的方式配置。另外，也能够使用在膜层11的两面贴合有橡胶层12的层叠体10。
下面，对在本发明中使用的膜层进行说明。该膜层能够由热塑性树脂构成、或者由在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物构成。
作为在本发明中使用的热塑性树脂，可以列举例如聚酰胺系树脂[例如尼龙6(N6)、尼龙66(N66)、尼龙46(N46)、尼龙11(N11)、尼龙12(N12)、尼龙610(N610)、尼龙612(N612)、尼龙6/66共聚物(N6/66)、尼龙6/66/610共聚物(N6/66/610)、尼龙MXD6、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物、尼龙66/PPS共聚物]、聚酯系树脂[例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、聚对苯二甲酸丁二醇酯/1，4-丁二醇酯共聚物、PET/PEI共聚物、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯、聚氧亚烷基二酰亚胺二酸/聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物等芳香族聚酯]、聚腈系树脂[例如聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯腈、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS)、甲基丙烯腈/苯乙烯共聚物、甲基丙烯腈/苯乙烯/丁二烯共聚物]、聚(甲基)丙烯酸酯系树脂[例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯/丙烯酸甲酯树脂(EMA)]、聚乙烯系树脂[例如乙酸乙烯基酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯化乙烯/偏氯乙烯共聚物、偏氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物]、纤维素系树脂[例如乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素]、氟树脂[例如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/乙烯共聚物(ETFE)]、酰亚胺系树脂[例如芳香族聚酰亚胺(PI)]等。
作为在本发明中使用的弹性体，可以列举例如二烯系橡胶及其氢化物[例如NR、IR、环氧化天然橡胶、SBR、BR(高顺式BR以及低顺式BR)、NBR、氢化NBR、氢化SBR]、烯烃系橡胶[例如乙丙橡胶(EPDM、EPM)、马来酸改性乙丙橡胶(M-EPM)]、丁基橡胶(IIR)、异丁烯与芳香族乙烯或者二烯系单体共聚物、丙烯酸橡胶(ACM)、离子交联高分子、含卤橡胶[例如Br-IIR、Cl-IIR、异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物的溴化物(Br-IPMS)、氯丁橡胶(CR)、Hydrin橡胶(CHC、CHR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯化聚乙烯(CM)、马来酸改性氯化聚乙烯(M-CM)]、有机硅橡胶(例如甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶)、含硫橡胶(例如聚硫醚橡胶)、氟橡胶(例如偏氟乙烯系橡胶、含氟乙烯基醚系橡胶、聚四氟乙烯-丙烯系橡胶、含氟硅系橡胶、含氟磷腈系橡胶)、热塑性弹性体(例如苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、聚酯系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酰胺系弹性体)等。
在本发明所使用的热塑性弹性体组成物中，热塑性树脂成分(A)与弹性体成分(B)的组成比只要根据膜层的厚度、柔软性的平衡适当确定即可，但优选的范围为10/90～90/10，更优选为20/80～85/15(重量比)。
在与本发明有关的热塑性弹性体组成物中，除了上述必须成分(A)以及成分(B)，可以作为第三成分，混合增溶剂等其他的聚合物以及掺混剂。混合其他的聚合物的目的为了改良热塑性树脂成分与弹性体成分的相溶性、改良材料的膜成型加工性、提高耐热性、降低成本等，作为使用于此的材料，可以列举例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、SBS、聚碳酸酯等。
上述热塑性弹性体组成物通过下述操作而得到：预先通过双螺杆混炼挤出机等将热塑性树脂与弹性体(在橡胶的情况下为未硫化物)熔融混炼，使弹性体成分分散于形成连续相的热塑性树脂中。在对弹性体成分硫化时，也可以在混炼下添加硫化剂，将弹性体动态硫化。另外，向热塑性树脂或者弹性体成分配合的各种配合剂(除了硫化剂)可以在上述混炼中添加，但优选在混炼之前预先混合。作为热塑性树脂与弹性体的混炼时使用的混炼机，没有特别限定，可以列举螺杆挤出机、捏合机、班伯里混炼机、双螺杆混炼挤出机等。其中为了树脂成分与橡胶成分的混炼以及橡胶成分的动态硫化，优选使用双螺杆混炼挤出机。进而，也可以使用2种以上的混炼机，依次混炼。作为熔融混炼的条件，只要温度为热塑性树脂熔融的温度以上即可。另外，混炼时的剪切速度优选为2500～7500/秒。混炼整体的时间从30秒到10分钟，另外在添加硫化剂的情况下，添加后的硫化时间优选为15秒～5分钟。通过上述方法制作的热塑性弹性体组成物通过树脂用挤出机进行成型或者通过压延成型而膜化。膜化的方法只要是通常的将热塑性树脂或者热塑性弹性体膜化的方法即可。
这样得到的热塑性弹性体组成物的膜具有弹性体作为不连续相分散于热塑性树脂基质中的结构。通过采用该状态的分散结构，能够将由JISK7100规定的标准气氛中的杨氏模量设定为1～500MPa的范围，赋予作为轮胎构成构件的适度刚性。
上述热塑性树脂或者热塑性弹性体组成物能够成型为薄片或者膜而单独埋设于轮胎内部，但为了提高与相邻的橡胶的粘接性，也可以层叠粘接层。作为构成该粘接层的粘接用聚合物的具体例，可以列举分子量100万以上优选为300万以上的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯/丙烯酸甲酯树脂(EMA)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)等丙烯酸酯共聚物类以及这些共聚物的无水马来酸酐附加物、聚丙烯(PP)及其马来酸酐改性物、乙烯/丙烯共聚物及其马来酸酐改性物、聚丁二烯系树脂及其无水马来酸酐改性物、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯/乙烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SEBS)、氟系热塑性树脂、聚酯系热塑性树脂等。这些共聚物可以根据通常的方法通过例如树脂用挤出机挤出而成型为片状或者膜状。粘接层的厚度没有特别限定，但为了轮胎轻型化，优选厚度较小，优选为5μm～150μm。
上面，对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但应该被理解为，在不脱离由权利要求规定的本发明的技术思想以及范围的限度内，能够对其进行各种变更、代用以及置换。
实施例
在轮胎尺寸205/70R15的充气轮胎中，将由在热塑性树脂(尼龙6、66)中掺混有弹性体(氟化丁基橡胶)的热塑性弹性体组成物形成的膜层作为防透气层，仅使该防透气层的构造各不相同，制作以往例以及实施例1～2的轮胎。
以往例的轮胎通过将膜层沿轮胎圆周方向连续卷绕2圈而层叠来形成防透气层。在以往例中，在膜层的层之间不存在橡胶层。
实施例1的轮胎通过将在膜层的一面贴合有橡胶层的层叠体沿轮胎圆周方向连续卷绕2圈，而形成具有在膜层的层之间夹有橡胶层的层叠结构的防透气层。
实施例2的轮胎通过使在膜层的一面贴合有橡胶层的层叠体每圈为独立的构件、并以搭接部错位的方式将这些层叠体沿轮胎圆周方向卷绕2圈，而形成具有在膜层的层之间夹有橡胶层的层叠结构的防透气层。
对于这些试验轮胎，根据JASO C607规定的汽车轮胎的均匀性试验方法测定径向力变量(RFV)，以以往例为指数100求出值，结果实施例1的指数值为9，实施例1的指数值为90。即，实施例1、2的轮胎的均匀性都比以往例优异。

Claims (4)

1.一种充气轮胎，是将膜层沿轮胎圆周方向卷绕多圈而层叠的充气轮胎，所述膜层是由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的，所述充气轮胎的特征在于：在所述膜层的层之间夹有橡胶层。
2.如权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于：所述膜层构成位于胎体层的轮胎内腔侧的防透气层。
3.一种充气轮胎的制造方法，其特征在于：准备在膜层的至少一面上贴合有橡胶层的层叠体，将该层叠体沿轮胎圆周方向卷绕多圈而使得在所述膜层的层之间夹有所述橡胶层，对包含这些膜层以及橡胶层的未硫化轮胎进行成型，并将该轮胎硫化，其中，所述膜层是由热塑性树脂或者在热塑性树脂中掺混有弹性体的热塑性弹性体组成物形成的。
4.如权利要求3所述的充气轮胎的制造方法，其特征在于：所述膜层构成位于胎体层的轮胎内腔侧的防透气层。
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