JP2012046019A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも熱可塑性エラストマーと、前記熱可塑性エラストマー以外であってガラス転移温が20℃以下で弾性率が前記熱可塑性エラストマーの弾性率より大きい樹脂と、を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤケース17と、樹脂材料よりも剛性が高く、タイヤケース17の外周部に螺旋状に巻回されると共に、タイヤケース17の軸方向に沿った断面視で外周部に少なくとも一部が埋設され樹脂材料に密着した補強コード26と、この補強コード26によって形成された補強コード層28の径方向外側に設けられるトレッド30と、をタイヤ10が有する。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1および特許文献2には、熱可塑性の高分子材料を用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。
また、熱可塑性の高分子材料を用いてタイヤを製造する場合、製造効率を高め低コストを実現しつつ従来のゴム製タイヤと比して遜色のない性能を実現することが求められる。
ここで、「熱可塑性エラストマー」とは、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有する樹脂材料であるが、詳細には、弾性を有する高分子化合物であって、結晶性で融点の高いハードセグメントもしくは物理的な凝集によって疑似架橋を形成しているハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる樹脂材料をいう。
また、本発明における「樹脂」は、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を意味し、従来の天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムは含まない。熱可塑性エラストマーもまた、従来の天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムを包含しない。
以下、熱可塑性エラストマー以外であってガラス転移温度が20℃以下で弾性率が前記熱可塑性エラストマーの弾性率より大きい樹脂を、単に「特定樹脂」とも称する。
尚、タイヤの転がり抵抗は、50℃付近の10Hz〜100Hz前後の振動で生じる為、タイヤについて粘弾性の測定を行うとすると、30℃〜50℃のtanδで転がり抵抗の大小を表すことができる。
熱可塑性エラストマーのみで構成される樹脂材料を用いて形成されるタイヤは、熱可塑性エラストマーのハードセグメント領域の数を多くして、弾性率を大きくした場合に、損失正接(tanδ)が大きくなる傾向がある。具体的には、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、もしくはポリエステル系熱可塑性エラストマーのハードセグメントとソフトセグメントの比率を変えて、弾性率を大きくした場合、粘弾性測定に熱可塑性エラストマーのtanδのピークは高温側にシフトし、30℃〜50℃におけるtanδが大きくなる傾向にある。樹脂材料の損失正接(tanδ)が大きくなると、タイヤが転動する際の変形で発生するエネルギー損失(発熱)が大きくなり、転がり抵抗が大きくなる傾向にある。その為に、かかる樹脂材料を原料とするタイヤを用いた自動車は、燃費が大きくなり易い。
つまり、熱可塑性エラストマーのみで構成される樹脂材料を用いて形成されるタイヤは、タイヤの耐変形性等を向上する目的で当該樹脂材料の弾性率を上げると、同時に樹脂材料のtanδも上がってしまうため、転がり抵抗の低減を実現しにくかった。
このように、樹脂材料が熱可塑性エラストマーと酸変性された特定樹脂とを含有する場合、熱可塑性エラストマーで構成される海相と、酸変性樹脂で構成される島相とを有する海島構造、もしくは熱可塑性エラストマー内に特定樹脂が分散した構造となる。海相と島相との相界面もしくは熱可塑性エラストマーと特定樹脂との相界面の相互作用が弱いと、樹脂材料の流動性が増し、射出成形性に優れる。酸変性樹脂は、分子内に酸変性部位を有するため、酸変性されていない樹脂に比べ、熱可塑性エラストマーとの相互作用が強い。
一方、海島構造において、酸変性されている樹脂の酸価が高いほど島相が小さく、酸価が低いほど島相が大きくなる傾向にある。
このように、特定樹脂が、上記のものであることにより、タイヤ性能としての引張弾性、破断強度等の引張り特性を向上することができる。
このように、樹脂材料が、熱可塑性エラストマーと、酸変性された特定樹脂と、更に酸変性されていない樹脂と、を含有することにより、酸価を調整でき、流動性を抑えつつ、引張弾性、破断強度等の引張り特性を向上することができ、射出成形性に優れる。
このように、酸変性されていない樹脂が上記のものであることにより、酸変性樹脂と相溶することで、タイヤ製造時の射出成形を向上することができる。
尚、上記酸変性されていない樹脂は、併用される酸変性樹脂と同種の樹脂であることが好ましい。ここで言う「同種」とは、両者の樹脂の主鎖を構成する骨格同士が共通する骨格を備えていることを意味し、例えば酸変性ポリプロピレンに対してはポリプロピレン、酸変性ポリエチレンに対してはポリエチレンが該当する。
(7)本発明のタイヤは、上記(6)の構成において、前記酸変性されていない樹脂が、ポリオレフィン樹脂(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体)から選ばれる少なくとも一種であるように構成することができる。
本発明のタイヤは、少なくとも樹脂材料で形成される環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、前記樹脂材料が、少なくとも熱可塑性エラストマーと、前記熱可塑性エラストマー以外であってガラス転移温度が20℃以下であって、弾性率が前記熱可塑性エラストマーの弾性率より大きい樹脂と、を含む。
以下、熱可塑性エラストマーおよび特定樹脂について説明する。
「熱可塑性エラストマー」とは、既述のように、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有する樹脂材料であり、詳細には、弾性を有する高分子化合物であって、結晶性で融点の高いハードセグメントもしくは物理的な凝集によって疑似架橋を形成しているハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる樹脂材料をいう。なお、熱可塑性エラストマーには、従来の天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムは包含されない。
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
「ポリアミド系熱可塑性エラストマー」とは、弾性を有する高分子化合物であり、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーの主鎖にアミド結合(−CONH−)を有するものをいう。ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、JIS K6418:2007に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)等や、特開2004−346273号公報に記載のポリアミド系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。
中でも、ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−12等が好ましく、ナイロン−12がより好ましい。
脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体等が挙げられる。
「ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー」とは、少なくともポリオレフィンが結晶性で融点の高いハードセグメントを構成し、他のポリマー(例えば、前記ポリオレフィンないし他のポリオレフィン)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。前記ハードセグメントを形成するポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
また、エチレンとプロピレンといったように2種以上のポリオレフィン樹脂を組み合わせて使用してもよい。また、前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー中のポリオレフィン含率は、50質量%以上100質量%以下が好ましい。
更に、前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、市販品のプライムポリマー製の「プライムTPO」シリーズ(例えば、E−2900H、F-3900H、E−2900、F−3900、J−5900、E−2910、F−3910、J−5910、E−2710、F−3710、J−5910、E−2740、F−3740、R110MP、R110E、T310E、M142E等)等も用いることができる。
「ポリウレタン系熱可塑性エラストマー」とは、弾性を有する高分子化合物であり、物理的な凝集によって疑似架橋を形成しているハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーの主鎖にウレタン結合を有するものをいう。
ここで、「ABA型トリブロックポリエーテル」とは、下記一般式(1)に示されるポリエーテルを意味する。
前記一般式(1)において、x及びzとしては、それぞれ、1〜18の整数が好ましく、1〜16の整数が更に好ましく、1〜14の整数が特に好ましく、1〜12の整数が最も好ましい。また、前記一般式(1)において、yとしては、それぞれ、5〜45の整数が好ましく、6〜40の整数が更に好ましく、7〜35の整数が特に好ましく、8〜30の整数が最も好ましい。
また、前記Rで表される脂環族炭化水素を含むジイソシアネート化合物としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネートおよび4,4−シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。更に、前記Rで表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジイソシアネート化合物としては例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートが挙げられる。
これらは単独で使用されてもよく、また2種以上が併用されてもよい。
また、前記P’で表される脂環族炭化水素を含む脂環族ジオール化合物としては、例えば、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,3−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、およびシクロヘキサン−1,4−ジメタノール等が挙げられる。
更に、前記P’で表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジオール化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、メチルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、フェノキシヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルサルファイド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、ビスフェノールA、1,1−ジ(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)エタン、1,4−ジヒドロキシナフタリン、および2,6−ジヒドロキシナフタリン等が挙げられる。
これらは単独で使用されてもよく、また2種以上が併用されてもよい。
前記ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとして、具体的には、トリレンジイソシアネート(TDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、TDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、TDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、TDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、MDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、MDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、MDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体が好ましく、TDIとポリエステル系ポリオール、TDIとポリエーテル系ポリオール、MDIとポリエステル系ポリオール、MDIとポリエーテル系ポリオールが更に好ましい。
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、少なくともポリスチレンがハードセグメントを構成し、他のポリマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリエチレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。前記ハードセグメントを形成するポリスチレンとしては、例えば、公知のラジカル重合法、イオン性重合法で得られるものが好適に使用でき、例えば、アニオンリビング重合を持つポリスチレンが挙げられる。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン系共重合体[SBS(ポリスチレン−ポリ(ブチレン)ブロック−ポリスチレン)、SEBS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン)]、スチレン−イソプレン共重合体[ポリスチレン−ポリイソプレンブロック−ポリスチレン)、スチレン−プロピレン系共重合体[SEP(ポリスチレン−(エチレン/プロピレン)ブロック)、SEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)、SEEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)等が挙げられる。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、少なくともポリエステルが結晶性で融点の高いハードセグメントを構成し、他のポリマー(例えば、ポリエステルまたはポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。
前記ハードセグメントを形成するポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
前記脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体等が挙げられる。
前記脂肪族ポリエステルとしては、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが挙げられる。
これらの脂肪族ポリエーテルおよび脂肪族ポリエステルのなかでも、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性の観点から、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加物、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが好ましい。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、市販品の東レ・デュポン製の「ハイトレル」シリーズ(例えば、3046,5557,6347,4047,4767等)、東洋紡社製「ペルプレン」シリーズ(P30B、P40B、P40H、P55B、P70B、P150B、P280B、P450B、P150M、S1001、S2001、S5001、S6001、S9001等)が挙げられる。
以上、説明した熱可塑性エラストマーの中でも、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーおよびポリウレタン系熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましく、更には耐熱性を有するとともに、引張弾性率、引張強度および破断ひずみに優れ、従来のゴム製タイヤに比してタイヤの構造を簡素化でき、結果タイヤの軽量化を実現することが可能となるという観点から、ポリアミド系熱可塑性エラストマーもしくはポリエステル系熱可塑性エラストマーが好ましい。
樹脂材料には、熱可塑性エラストマー以外であって、ガラス転移温度が20℃以下で弾性率が前記熱可塑性エラストマーの弾性率より大きい樹脂(特定樹脂)を含む。
尚、本発明における樹脂は、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を意味し、従来の天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムは含まない。
ガラス転移温度が上記上限値以下である特定樹脂を前記熱可塑性エラストマーに加えて用いることにより、樹脂材料は所望の弾性率を有し且つtanδを低く抑えることができる。その結果、本発明においては、好適な弾性率が得られると共に、タイヤの転がり抵抗の低減を実現できる。
ここで、上記特定樹脂のガラス転移温度は、動的損失(tanδ)温度依存性から測定できる。例えば、レオメトリックス社製のARESIIIを用いて、10Hz,せん断歪み0.2%の条件にて測定することができる。または、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry:DSC)で測定することができる。
酸価は、各酸変性樹脂1〔g〕に対して、ナトリウムメトキシド(CH3ONa)を用いて中和滴定を行なった際に用いられるナトリウムメトキシド(CH3ONa)の質量〔mg〕として測定される。
なお、酸変性樹脂の島相が樹脂材料中に微分散していることは、SEM(走査型電子顕微鏡、scanning electron microscope)を用いた写真観察から確認することができる。
樹脂材料に、前記特定樹脂として酸変性樹脂を含む場合には、更に熱可塑性エラストマー以外であって酸変性されていない樹脂(他の樹脂)を含んでもよい。
尚、本発明における樹脂は、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を意味し、従来の天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムは含まない。
尚、樹脂材料が、熱可塑性エラストマーと、酸変性された特定樹脂と、更に酸変性されていない樹脂(他の樹脂)と、を含有する場合には、他の樹脂のtanδは特に上記範囲に限定されない。
本発明の樹脂材料において、熱可塑性エラストマーに対する、特定樹脂と他の樹脂との総量の比率(熱可塑性エラストマー:特定樹脂+他の樹脂〔質量比〕)は、熱可塑性エラストマーを海島構造の海とする観点から、95:5〜55:45であることが好ましく、95:5〜60:40であることがより好ましい。
また、特定樹脂と他の樹脂との両方を含有する場合における、特定樹脂に対する他の樹脂の比率(特定樹脂:他の樹脂〔質量比〕)は、熱可塑性エラストマーと相互作用を持たす観点から、100:0〜5:95であることが好ましく、100:0〜10:90であることがより好ましい。
更に、樹脂材料中、熱可塑性エラストマーと特定樹脂と他の樹脂との総含有量は、熱可塑性エラストマーの性能を十分に発揮する観点から、樹脂材料の全質量に対して、50質量%〜100質量%であることが好ましい。
・ポリアミド系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂との組合せ
・ポリアミド系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂とポリプロピレンとの組合せ
・ポリアミド系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂とエチレン−プロピレン共重合体との組合せ
・ポリエステル系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂との組合せ
・ポリエステル系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂とポリプロピレンとの組合せ
・ポリエステル系熱可塑性エラストマーと酸変性ポリオレフィン樹脂とエチレン−プロピレン共重合体との組合せ
・ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとポリオレフィン樹脂との組み合わせ
樹脂材料には、所望に応じて、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ)、老化防止剤、オイル、可塑剤、着色剤、耐候剤、補強材等の各種添加剤を含有させてもよい。
本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の外周部に周方向に巻回されて補強コード層を形成する補強コード部材を有していてもよい。
また、補強コード層には、補強コード層用樹脂材料を含めて構成することができる。このように、補強コード層に補強コード層用樹脂材料が含まれていると、補強コードをクッションゴムで固定する場合と比して、タイヤと補強コード層との硬さの差を小さくできるため、更に補強コード部材をタイヤ骨格体に密着・固定することができる。「補強コード層用樹脂材料」とは、熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを含む)および熱硬化性樹脂を含む概念であり、加硫ゴムは含まない。
また、樹脂材料の同種とは、エステル系同士、スチレン系同士などの形態を指す。
以下に、図面に従って本発明のタイヤの第1の実施形態に係るタイヤを説明する。
本実施形態のタイヤ10について説明する。図1(A)は、本発明の一実施形態に係るタイヤの一部の断面を示す斜視図である。図1(B)は、リムに装着したビード部の断面図である。図1に示すように、本実施形態のタイヤ10は、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。
また、本実施形態では、タイヤケース半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤケース半体17Aと他方のタイヤケース半体17Aとが同一形状とされているので、タイヤケース半体17Aを成形する金型が1種類で済むメリットもある。
(タイヤケース成形工程)
まず、薄い金属の支持リングに支持されたタイヤケース半体同士を互いに向かい合わせる。次いで、タイヤケース半体の突き当て部分の外周面と接するように図を省略する接合金型を設置する。ここで、前記接合金型はタイヤケース半体Aの接合部(突き当て部分)周辺を所定の圧力で押圧するように構成されている。次いで、タイヤケース半体の接合部周辺を、タイヤケースを構成する熱可塑性樹脂材料の融点以上で押圧する。タイヤケース半体の接合部が接合金型によって加熱・加圧されると、前記接合部が溶融しタイヤケース半体同士が融着しこれら部材が一体となってタイヤケース17が形成される。尚、本実施形態においては接合金型を用いてタイヤケース半体の接合部を加熱したが、本発明はこれに限定されず、例えば、別に設けた高周波加熱機等によって前記接合部を加熱したり、予め熱風、赤外線の照射等によって軟化又は溶融させ、接合金型によって加圧して。タイヤケース半体を接合させてもよい。
次に、補強コード巻回工程について図3を用いて説明する。図3は、コード加熱装置、及びローラ類を用いてタイヤケースのクラウン部に補強コードを埋設する動作を説明するための説明図である。図3において、コード供給装置56は、補強コード26を巻き付けたリール58と、リール58のコード搬送方向下流側に配置されたコード加熱装置59と、コード26の搬送方向下流側に配置された第1のローラ60と、第1のローラ60をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第1のシリンダ装置62と、第1のローラ60のコード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、第2のローラ64をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第2のシリンダ装置66と、を備えている。第2のローラ64は、金属製の冷却用ローラとして利用することができる。また、本実施形態において、第1のローラ60または第2のローラ64の表面は、溶融又は軟化した樹脂材料の付着を抑制するためにフッ素樹脂(本実施形態では、テフロン(登録商標))でコーティングされている。なお、本実施形態では、コード供給装置59は、第1のローラ60または第2のローラ64の2つのローラを有する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、何れか一方のローラのみ(即ち、ローラ1個)を有している構成でもよい。
本実施形態のタイヤ10では、タイヤケース17が熱可塑性エラストマーに加えて更にガラス転移温度が上記範囲の特定樹脂を含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤケース17において好適な弾性率が得られ且つタイヤにおける転がり抵抗の増大を抑制することができる。
さらに、ビード部12には、金属材料からなる環状のビードコア18が埋設されていることから、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム20に対してタイヤケース17、すなわちタイヤ10が強固に保持される。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
次に、図面に従って本発明のタイヤの製造方法及びタイヤの第2実施形態について説明する。本実施形態のタイヤは、上述の第1実施形態と同様に、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。このため、以下の図において、前記第1実施形態と同様の構成については同様の番号が付される。図5(A)は、第2実施形態のタイヤのタイヤ幅方向に沿った断面図であり、図5(B)は第2実施形態のタイヤにリムを嵌合させた状態のビード部のタイヤ幅方向に沿った断面の拡大図である。また、図6は、第2実施形態のタイヤの補強層の周囲を示すタイヤ幅方向に沿った断面図である。
(骨格形成工程)
(1)まず、上述の第1実施形態と同様にして、タイヤケース半体17Aを形成し、これを接合金型によって加熱・押圧し、タイヤケース17を形成する。
(2)本実施形態におけるタイヤの製造装置は、上述の第1実施形態と同様であり、上述の第1実施形態の図3に示すコード供給装置56において、リール58にコード部材26Aを被覆用樹脂材料27(本実施形態では熱可塑性材料)で被覆した断面形状が略台形状の被覆コード部材26Bを巻き付けたものが用いられる。
また、例えば、被覆コード部材26Bの断面形状を略矩形状とし、排出口76の幅方向の送り速度を隣接する被覆コード部材26B間に隙間が生じないように調整しながら被覆コード部材26Bを配設することにより、タイヤケース17の外周面17Sを凹凸状でなく平坦状(フラット状)とすることもできる。
(3)次に、図示を省略するブラスト装置にて、タイヤケース17の外周面17Sに向け、タイヤケース17側を回転させながら、外周面17Sへ投射材を高速度で射出する。射出された投射材は、外周面17Sに衝突し、この外周面17Sに算術平均粗さRaが0.05mm以上となる微細な粗化凹凸96を形成する。
このようにして、タイヤケース17の外周面17Sに微細な粗化凹凸96が形成されることで、外周面17Sが親水性となり、後述する接合剤の濡れ性が向上する。
なお、算術平均粗さRaが0.05mm未満の場合には、粗化凹凸が浅いため、接合剤の濡れ性が低く、十分なアンカー効果が発揮されず、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が十分に確保できない。
(4)次に、粗化処理を行なったタイヤケース17の外周面17Sに接合剤を塗布する。
なお、接合剤としては、トリアジンチオール系接着剤、塩化ゴム系接着剤、フェノール系樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤、ハロゲン化ゴム系接着剤、ゴム系接着剤など、特に制限はないが、クッションゴム29が加硫できる温度(90℃〜140℃)で反応することが好ましい。
(6)次に生タイヤケースを加硫缶やモールドに収容して加硫する。このとき、粗化処理によってタイヤケース17の外周面17Sに形成された粗化凹凸96に未加硫のクッションゴム29が流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸96に流れ込んだクッションゴム29により、アンカー効果が発揮されて、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が向上する。すなわち、クッションゴム29を介してタイヤケース17とトレッド30との接合強度が向上する。
本実施形態のタイヤ200では、タイヤケース17が熱可塑性エラストマーに加えて更にガラス転移温度が上記範囲の特定樹脂を含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤケース17において好適な弾性率が得られ且つタイヤにおける転がり抵抗の増大を抑制することができる。
また、タイヤケース17は、タイヤケースのクラウン部に巻回され且つ接合された被覆コード部材を被覆用熱可塑性材料で覆うようにして補強コード層を形成してもよい。この場合、溶融又は軟化状態の被覆用熱可塑性材料を補強コード層28の上に吐出して被覆層を形成することができる。また、押出機を用いずに、溶着シートを加熱し溶融又は軟化状態にして、補強コード層28の表面(外周面)に貼り付けて被覆層を形成してもよい。
また、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、被覆コード部材26Bを加熱せずに接着剤などを用いてクラウン部16の外周面に接着する構成としてもよい。
さらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融又は軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。
またさらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱可塑性材料とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融又は軟化状態としつつ、被覆用樹脂材料27を加熱し溶融又は軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。なお、タイヤケース17及び被覆コード部材26Bの両者を加熱して溶融又は軟化状態にした場合、両者が良く混ざり合うため接合強度が向上する。また、タイヤケース17を形成する樹脂材料、及び被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27をともに熱可塑性樹脂材料とする場合には、同種の熱可塑性材料、特に同一の熱可塑性材料とすることが好ましい。
また、さらに粗化処理を行ったタイヤケース17の外周面17Sにコロナ処理やプラズマ処理等を用い、外周面17Sの表面を活性化し、親水性を高めた後に接着剤を塗布してもよい。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
(1−1)本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、熱可塑性樹脂材料で形成されたタイヤ骨格体の外周部に補強コード部材の少なくとも一部が埋設されるように構成することができる。
このように、補強コード部材の一部がタイヤ骨格体の外周部に埋設していると、補強コード部材巻回時にコード周辺に空気が残る現象(エア入り)を更に抑制することができる。補強コード部材周辺へのエア入りが抑制されると、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのが抑制される。これにより、例えば、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材全体を覆うようにタイヤ構成部材が設けられた場合、補強コード部材は動きが抑制されているため、これらの部材間(タイヤ骨格体含む)に剥離などを生じるのが抑制され耐久性が向上する。
このように路面と接触するトレッドを熱可塑性樹脂材料よりも耐摩耗性のある材料で構成することでタイヤの耐摩耗性を更に向上させることができる。
このようにタイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で補強コード部材の直径の1/5以上がタイヤ骨格体の外周部に埋設されていると、補強コード部材周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのをより抑制することができる。
このように、タイヤ骨格体にリムとの嵌合部位であるビード部を設け、さらに、このビード部に金属材料からなる環状のビードコアを埋設することで、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対して、タイヤ骨格体(すなわちタイヤ)を強固に保持させることができる。
このように、タイヤ骨格体とリムとの接触部分に、熱可塑性樹脂材料よりもシール性の高い材料からなるシール部を設けることで、タイヤ(タイヤ骨格体)とリムとの間の密着性を向上させることができる。これにより、リムと熱可塑性樹脂材料とのみを用いた場合に比較して、タイヤ内の空気漏れを一層抑制することができる。また、前記シール部を設けることでタイヤのリムフィット性も向上させることができる。
このように、前記分割体の接合面を、タイヤ骨格片を構成する熱可塑性樹脂材料の融点以上に加熱すると、タイヤ骨格片同士の融着を十分に行うことができるため、タイヤの耐久性を向上させつつ、タイヤの生産性を高めることができる。
このように、前記タイヤ骨格体の外周部を溶融又は軟化させながら補強コード部材の少なくとも一部を埋設して前記タイヤ骨格体の外周部に前記補強コード部材を巻回することで、埋設された補強コード部材の少なくとも一部と溶融又は軟化した熱可塑性樹脂材料とを溶着させることができる。これにより、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視でタイヤ骨格体の外周部と補強コード部材との間のエア入りを更に抑制することができる。また、補強コード部材を埋設した部分が冷却固化されると、タイヤ骨格体に埋設された補強コード部材の固定具合が向上する。
このように、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を直径の1/5以上埋設すると、製造時の補強コード周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、更に、埋設された補強コード部材がタイヤ骨格体から抜け難くすることができる。
このように、補強コード巻回工程において、補強コード部材を加熱しながらタイヤ骨格体に埋設させると、加熱された補強コード部材がタイヤ骨格体の外周部に接触した際に接触部分が溶融又は軟化するため、補強コード部材をタイヤ骨格体の外周部に埋設し易くなる。
このように、タイヤ骨格体の外周部の補強コード部材が埋設される部分を加熱することで、タイヤ骨格体の加熱された部分が溶融又は軟化するため、補強コード部材を埋設し易くなる。
このように、補強コード部材のテンションを予め決定された値となるように調整しながらタイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を螺旋状に巻回することで、補強コード部材のタイヤ骨格体の外周部への埋設量を調整することができ、さらに、補強コード部材の巻回時の蛇行を抑制することができる。
このように、補強コード部材を前記タイヤ骨格体の外周部に押圧しながら前記補強コード部材を螺旋状に巻回すると、補強コード部材のタイヤ骨格体の外周部への埋設量を調整することができる。
このように、補強コード部材が埋設された後で、タイヤ骨格体の外周部の溶融又は軟化した部分を強制的に冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の溶融又は軟化した部分を自然冷却よりも早く迅速に冷却固化することができる。タイヤ外周部を自然冷却よりも早く冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の変形を抑制できると共に、補強コード部材が動くのを抑制することができる。
(2−1)本発明のタイヤは、前記製造方法において、更に、タイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材を衝突させて、タイヤ骨格体の外周面を粗化処理する粗化処理工程と、粗化処理された前記外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材を積層する積層工程と、を備えて構成することができる。
このように、粗化処理工程を設けると、樹脂材料を用いて形成された環状のタイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材が衝突して、当該外周面に微細な粗化凹凸が形成される。なお、タイヤ骨格体の外周面に投射材を衝突させて微細な粗化凹凸を形成する処理を粗化処理という。その後、粗化処理された外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材が積層される。ここで、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材とを一体化するにあたり、タイヤ骨格体の外周面が粗化処理されていることから、アンカー効果により接合性(接着性)が向上する。また、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が投射材の衝突により掘り起こされることから、外周面の濡れ性が向上する。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
このように、タイヤ骨格体の外周面の少なくとも一部が凹凸部とされていても、凹凸部に投射材を衝突させることで凹部周囲(凹壁、凹底)の粗化処理がなされ、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
このように、被覆コード部材をタイヤ骨格体の周方向に巻回して構成された補強層でタイヤ骨格体の外周部を構成することで、タイヤ骨格体の周方向剛性を向上させることができる。
このように、被覆コード部材を構成する樹脂材料に熱可塑性を有する熱可塑性材料を用いることで、前記樹脂材料として熱硬化性材料を用いた場合と比べて、タイヤ製造が容易になり、リサイクルしやすくなる。
このように、粗化処理工程において、タイヤ構成ゴム部材の積層領域よりも広い領域に粗化処理を施すと、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確実に確保することができる。
このように、粗化処理工程において算術平均粗さRaが0.05mm以上となるようにタイヤ骨格体の外周面を粗化処理すると、粗化処理された外周面に接合剤を介して、例えば、未加硫又は半加硫状態のタイヤ構成ゴム部材を積層し加硫した場合に、粗化処理により形成された粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませることができる。粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませると、外周面とタイヤ構成ゴム部材との間に十分なアンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、前記投射材として空気中で固体から気体へと気化する材料を用いると、タイヤ骨格体の外周面を粗化処理した後、投射材が空気中で固体から気体へと気化することから、タイヤ骨格体の外周面に投射材が残らない。これにより、タイヤ骨格体の外周面に残った投射材を取り除く作業などを必要とせず、作業の煩雑さを改善することができる。
このように、前記タイヤ構成ゴム部材として未加硫又は半加硫状態のゴムを用いると、タイヤ構成ゴム部材を加硫した際に、粗化処理によってタイヤ骨格体の外周面に形成された粗化凹凸にゴムが流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸に流れ込んだゴム(加硫済み)により、アンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、粗化処理した環状のタイヤ骨格体を用いると、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度をアンカー効果によって向上させることができる。また、外周面が粗化処理されていることから、接合剤の濡れ性がよい。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度が確保されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との剥離を抑制することができる。
1.ポリアミド系熱可塑性エラストマー
1)宇部興産(株)製、UBESTA、XPA9040
(ガラス転移温度 −40以下℃、弾性率91MPa)
2)宇部興産(株)製、UBESTA、XPA9048
(ガラス転移温度 −6℃、弾性率183MPa)
3)宇部興産(株)製、UBESTA、XPA9055
(ガラス転移温度 8℃、弾性率303MPa)
4)宇部興産(株)製、UBESTA、XPA9063
(ガラス転移温度 14℃、弾性率626MPa)
2.ポリエステル系熱可塑性エラストマー
1)東レ・デュポンケミカル(株)製、ハイトレル、3046
(ガラス転移温度 −38℃、弾性率19MPa)
2)東レ・デュポンケミカル(株)製、ハイトレル、5557
(ガラス転移温度 −19℃、弾性率211MPa)
3)東レ・デュポンケミカル(株)製、ハイトレル、6347
(ガラス転移温度 9℃、弾性率414MPa)
4)東レ・デュポンケミカル(株)製 ハイトレル、7247
(ガラス転移温度 21℃、弾性率549MPa)
3.酸変性ポリオレフィン
1)三井化学社製、アドマーQF551
(ガラス転移温度 −13℃、弾性率694MPa)
2)三井化学社製、アドマーQE060
(ガラス転移温度 4℃、弾性率875MPa)
4.ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体
1)プライムポリマー(株)製、J−700GP(ホモポリマー)
(ガラス転移温度 32℃、弾性率1244MPa)
2)日本ポリプロ(株)製、ノバテックEC9EV(ブロックポリマー)
(ガラス転移温度 15℃、弾性率1176MPa)
3)日本ポリプロ(株)製、WintecWFW4(ランダムポリマー)
(ガラス転移温度 6℃、弾性率762MPa)
射出成形には、住友重工社製、SE30Dを用い、成形温度200℃〜225℃、金型温度50℃〜70℃とし、12.7mm×127mm、厚さ1.6mmの金型を用いた。
1.引張強さ、破断伸び、引張弾性率、および破壊状態評価
上記より得た試料片を用いて、下記の引張強さ、破断伸び、引張弾性率、および破壊状態について評価した。
島津製作所社製、島津オートグラフ、AGS−J(5KN)、JIS 5号ダンベルを用いて、試料片を引張速度200mm/minで引っ張ることにより、試料片の引張強さ、破断伸び、引張弾性率、および破壊状態を調べた。
また上記より得た試料片について、レオメトリックス社製 ARESIIIを用い、30℃,20Hz,せん断歪み1%の条件でtanδを測定した。
なお、実施例および比較例で形成した各タイヤについて、ドラム走行試験を行ったところ、走行上の安全性はいずれのタイヤも問題なかった。
12 ビード部
16 クラウン部(外周部)
17 タイヤケース(タイヤ骨格体)
18 ビードコア
20 リム
21 ビードシート
22 リムフランジ
24 シール層(シール部)
26 補強コード(補強コード部材)
26A コード部材(補強コード部材)
28 補強コード層
30 トレッド
D 補強コードの直径(補強コード部材の直径)
L 補強コードの埋設量(補強コード部材の埋設量)
Claims (8)
- 少なくとも樹脂材料で形成される環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、
前記樹脂材料が、少なくとも熱可塑性エラストマーと、前記熱可塑性エラストマー以外であってガラス転移温度が20℃以下で弾性率が前記熱可塑性エラストマーの弾性率より大きい樹脂と、を含むタイヤ。 - 前記樹脂が、酸変性樹脂である請求項1に記載のタイヤ。
- 前記酸変性樹脂が、酸変性ポリオレフィン樹脂から選ばれる少なくとも一種である請求項2に記載のタイヤ。
- 前記樹脂材料が、更に前記熱可塑性エラストマー以外であって酸変性されていない樹脂を含む請求項2または請求項3に記載のタイヤ。
- 前記酸変性されていない樹脂が、ポリオレフィン樹脂から選ばれる少なくとも一種である請求項4に記載のタイヤ。
- 前記樹脂が、酸変性されていない樹脂である請求項1に記載のタイヤ。
- 前記酸変性されていない樹脂が、ポリオレフィン樹脂から選ばれる少なくとも一種である請求項6に記載のタイヤ。
- 前記熱可塑性エラストマーが、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーおよびポリウレタン系熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも一種である請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のタイヤ。
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