JP2013071537A - インナーライナーおよび空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
インナーライナーおよび空気入りタイヤの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】タイヤ用インナーライナーを形成するためのストリップ10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)60〜99.9質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体0.5〜40質量%を含む熱可塑性エラストマー組成物からなる第1層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(SIS)およびスチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(SIB)のいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物からなる第2層の積層体で構成されており、ストリップ10はストリップ本体とその両側に配置される耳部10Bを有し、ストリップ本体の厚さT1は0.05mm〜1.0mmであり、耳部の厚さT2はストリップ本体の厚さT1より薄く、耳部の幅W2は0.5mm〜5.0mmである。
【選択図】図4
Description
(a)押出機本体と押出ヘッドを備えた押出装置により、熱可塑性エラストマー組成物を押し出して横長矩形断面形状のシートを形成する押出工程と、
(b)該シートを、一対の型ローラに通して、前記シートに型ローラの形状を転写してストリップ端部に耳部を備えたストリップ形成工程と、
(c)前記ストリップを型ローラから剥離する剥離工程と、
を含むストリップの製造方法に関する。
本発明は空気入りタイヤの内側に配置されるインナーライナー用のストリップ、該ストリップの製造方法、さらに該ストリップを備えた空気入りタイヤの製造方法に関する。前記インナーライナーは、円筒ドラム上で、両端に耳部を有するリボン状のストリップを螺旋状に巻回させることによって製造される。ここでリボン状のストリップは、仕上げの断面形状に近い状態で押出成形する。
図4において(a)〜(d)にストリップ10の実施形態の断面図を示す。ストリップ10は、ストリップ本体10Aの厚さ(T1)が0.05mm〜1.0mmである。
本発明において、インナーライナーはリボン状のストリップをドラム上に巻き返して製造され、前記ストリップは積層体が用いられる。ここで積層体はスチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(SIBS)とスチレン−無水マレイン酸共重合体を含む熱可塑性エラストマーの第1層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体(SIS)およびスチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(SIBS)の少なくともいずれかを含む第2層とからなる。かかる積層体の幅方向の両側に耳部を形成したストリップを製造してインナーライナーに採用することによって、表面の凹凸を小さくし滑らかにすることができ、凹凸の大きいことによる空気溜まりなどの従来の問題を解決することができる。
前記第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(SIBS)60〜99.5質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体(以下、「SMA」ともいう。)0.5〜40質量%を含む熱可塑性エラストマー組成物からなる。
本明細書においてスチレン−無水マレイン酸共重合体(SMA)とは、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジン(以下、「SMAベースレジン」ともいう)、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジン(以下、SMAエステルレジンともいう)およびスチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液(以下、SMAレジンアンモニウム塩水溶液ともいう)を含む概念として記載する。
本発明の一実施の形態において、SMAはSMAベースレジンを含むことが未加硫粘着性および加硫後接着性の観点から好ましい。
本発明の一実施の形態において、スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジン(以下、SMAエステルレジンともいう)を含むことが好ましい。
本発明の一実施の形態において、スチレン−無水マレイン酸共重合体は、SMAベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液(以下、SMAアンモニウム塩水溶液ともいう)を含むことが好ましい。
本発明の一実施の形態における熱可塑性エラストマー組成物には、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タイヤ用または一般のポリマー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。
SIBSからなる第1層の厚さは、0.05〜0.6mmが好ましい。第1層の厚さが0.05mm未満であると、積層体をインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、第1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恐れがある。一方、第1層の厚さが0.6mmを超えるとタイヤ重量が増加し、低燃費性能が低下する。第1層の厚さは、さらに0.05〜0.4mmであることが好ましい。第1層は、SIBSを押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーをフィルム化する通常の方法によってフィルム化して得ることができる。
前記第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SIS層およびスチレン−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SIB層の少なくともいずれかを含む。
図2においてストリップ10を製造する製造方法を説明する。ストリップの製造装置11は、横長矩形断面の熱可塑性エラストマーのシート12を押出形成する押出装置13と、その押出口16の近傍に配される一対の型ローラ14とから構成される。
本発明のエラストマー組成物は、従来から公知の方法で製造することができる。上記各材料を所定の配合割合となるように秤量した後、オープンロール、バンバリーミキサー等のゴム混練装置を用いて、100〜250℃で5〜60分間混練する。
図5(a)に示すように、ストリップ10を円筒ドラムD上で螺旋状に順次巻き付け、隣接するストリップ10は相互に3mm〜38mmの範囲で重複部を形成しながらインナーライナーを形成する。ここでストリップ10は、巻回に際し、図5(b)に端部を拡大して示すように、隣接するストリップ間で段差を形成するが、その耳部によって凹凸段差dは緩和されることになる。一方、図7に示すように、従来の断面が長方形のストリップで耳部を有しないものを用いた場合の凹凸段差d0は、耳部を有するストリップの場合の凹凸に比べ約2倍となっている。
本発明の空気入りタイヤは、一般的な製造方法を用いることができる。積層体を用いてストリップを製造し、前述の方法でインナンーライナーを製造する。前述の如くインナーライナーを成形した生タイヤを加硫成形することによって製造することができる。積層体を生タイヤに配置する際は、積層体の第2層であるSIS層が、カーカスプライに隣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、SIS層とカーカスプライ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。
本発明の加硫タイヤにおいて、積層体で形成されるインナーライナーの配置状態を図6に示す。図6において、積層体PLは、第1層としてのSIBS層PL1および第2層としてのSIS層またはSIB層PL2から構成される。該積層体PLを空気入りタイヤのインナーライナーに適用する場合、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設置すると、タイヤの加硫工程において、SIS層PL2とカーカスプライCとの接着強度を高めることができる。したがって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および耐久性を有する。
表1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。これを図2及び図3に示す押出機(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、リボン状のシートを押出した。そして型ロール14A、14Bに通して、両端に所定の形状の耳部を形成したストリップ12Aを製造した。
(注2)SIBS:カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T」(ショアA硬度25、スチレン含量25質量%)。
(注3)SMAベースレジン:サートマー社製の「SMA1000」(スチレン成分/無水マレイン酸成分:50/50、重量平均分子量:5,500、無水マレイン酸の酸価:490)。
(注4)SMAエステルレジン:サートマー社製の「SMA1440」(スチレン成分/無水マレイン酸成分:80/20、重量平均分子量:7,000、無水マレイン酸の酸価:200)。
(注5)SMAアンモニウム塩水溶液:サートマー社製の「SMA1000H」(pH9.0)。
(注6)カーボン:東海カーボン(株)製の「シーストV」(N660、N2SA:27m2/g)。
(注7)ステアリン酸:花王(株)社製の「ステアリン酸ルナックS30」。
(注8)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の「亜鉛華1号」。
(注9)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10)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11)硫黄:鶴見化学工業(株)社製の「粉末硫黄」。
(注12)SIS:クレイトンポリマー社製のD1161JP(スチレン成分含有量15質量%、重量平均分子量:150,000)。
(注13)SIB。
重量平均分子量 :70,000
<タイヤの製造>
上記ストリップを、図5に示すドラム上でストリップを巻き回し、隣接するストリップの耳部が、隣接するストリップが相互に5mm重複するように、相互に接合部を形成して幅広のシート状に成形しインナーライナー用のシートを製造した。
表1の実施例および比較例の空気入りタイヤの性能評価は、以下の方法で実施した。
加硫後のタイヤ内側を外観で検査し、その評価を以下のとおりとした。
屈曲亀裂成長試験は、インナーライナーが割れたり剥がれたりするかどうかで評価した。試作タイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、タイヤ内圧は150KPaで通常よりも低内圧に設定し、荷重は600kg、速度100km/h、走行距離20,000kmでタイヤの内部を観察し、亀裂、剥離の数を測定した。比較例1を基準にして各実施例、比較例の亀裂成長性を、以下の式に基づき指数で表示した。数字が大きいほど屈曲亀裂成長が小さいことを示す。
<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て、試作タイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、荷重3.4kN、空気圧230kPa、速度80km/hの条件で、室温(30℃)にて走行させて転がり抵抗を測定した。そして、下記の計算式に基づき比較例1を基準100として、実施例の転がり抵抗変化率(%)を指数で表示した。転がり抵抗変化率が大きいほど、転がり抵抗が低減されていることを示す。
<静的空気圧低下率試験>
試作タイヤを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1カ月で計算した。数値が小さいほど空気圧が減りにくく好ましい。
JASOC607:2000のユニフォミティ試験条件に準拠し、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。
実施例1〜5はストリップの断面形状が、図4(a)であり、第1層のスチレン‐イソブチレン‐スチレントリブロック共重合体とSMAベースレジンの混合割合を変えた事例である。なお実施例4は、SMAベースレジンとSMAエステルレジンを混合した事例であり、実施例5は、SMAベースレジンとSMAアンモニウム水溶液を混合した事例である。いずれの実施例も、エアーインは観察されず、屈曲亀裂成長指数、転がり抵抗、静的空気低下率およびユニフォミティの向上が認められる。
フリーローラ、PL 積層体。
Claims (10)
- 円筒ドラム上で螺旋状に巻回させることにより仕上げ断面形状に近い形状のタイヤ用インナーライナーを形成するための熱可塑性エラストマー組成物のストリップであって、
該ストリップは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体60〜99.9質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体0.5〜40質量%を含む熱可塑性エラストマー組成物からなる第1層と、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熱可塑性エラストマー組成物からなる第2層の積層体で構成されており、
前記ストリップはストリップ本体とその両側に配置される耳部を有し、前記ストリップ本体の厚さ(T1)は0.05mm〜1.0mmであり、前記耳部の厚さ(T2)は前記ストリップ本体の厚さ(T1)より薄く、耳部の幅(W2)は0.5mm〜5.0mmであるインナーライナー形成用のストリップ。 - 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5万〜40万であり、スチレン成分含有量が10〜30質量%である請求項1記載のストリップ。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン成分/無水マレイン酸成分のモル比が50/50〜90/10であり、重量平均分子量が4,000〜20,000であり、さらに無水マレイン酸成分の酸価が50〜600であるスチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンを含む、請求項1または2に記載のストリップ。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、前記スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジンを含む、請求項1〜3のいずれかに記載のストリップ。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、前記スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のストリップ。
- 前記ストリップの幅(W0)は、5mm〜40mmである請求項1〜4のいずれかに記載のストリップ。
- 前記ストリップの耳部の厚さ(T2)は、0.02mm〜0.5mmである請求項1〜5のいずれかに記載のストリップ。
- 前記第1層の厚さは0.05mm〜0.6mmであり、第2層の厚さは0.01mm〜0.3mmである請求項1に記載のストリップ。
- 請求項1記載の熱可塑性エラストマー組成物よりなるストリップの製造方法であって、
(a)押出機本体と押出ヘッドを備えた押出装置により、熱可塑性エラストマー組成物を押し出して横長矩形断面形状のシートを形成する押出工程と、
(b)該シートを、一対の型ローラに通して、前記シートに型ローラの形状を転写してストリップ端部に耳部を備えたストリップ形成工程と、
(c)前記ストリップを型ローラから剥離する剥離工程と、
を含むストリップの製造方法。 - 請求項1に記載のストリップを円筒ドラム上で螺旋状に巻回させてインナーライナーを形成し、該インナーライナーを生タイヤの内面に配置した後、加硫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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