JP2014166825A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂材料で形成され且つ環状のタイヤ骨格体17を有し、前記樹脂材料は、ブチル系ゴム(変性ブチルゴム又はハロゲン化ブチル等)100質量部に対して、老化防止剤を含む40〜500質量部のポリアミド系熱可塑性樹脂が動的架橋された樹脂組成物を含むタイヤ10である。
【選択図】図1
Description
上述のように前記タイヤは、樹脂材料を用いたタイヤ骨格体を有する。前記樹脂材料は、少なくとも熱可塑性樹脂とブチル系ゴムとが動的架橋された樹脂組成物を含む。本発明において、「樹脂材料」は、前記樹脂組成物以外に添加剤など他の成分を含んでいてもよい。前記樹脂材料が前記樹脂組成物以外の成分を含有しない場合、樹脂材料は前記樹脂組成物のみで構成されることとなる。また、本明細書において「樹脂」とは、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を含む概念であるが、天然ゴムは含まない。さらに、熱可塑性樹脂には、熱可塑性エラストマーが含まれる。ここで、「エラストマー」とは、結晶性で融点の高いハードセグメント若しくは高い凝集力の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を意味する。
前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(樹脂成分)とブチル系ゴム(エラストマー成分)とを動的架橋することで調製することができる。ここで「動的架橋」とは、熱可塑性樹脂と、ブチル系ゴムとが高剪断条件下で架橋される架橋工程を意味する。このように高剪断条件下でブチル系ゴムを熱可塑性樹脂に架橋させると、架橋の際にブチル系ゴムを熱可塑性樹脂のマトリックス中に微粒子として分散させやすい。前記動的架橋は、ロールミル、バンバリー(登録商標)ミキサー、連続ミキサー、ニーダー又は混合用押出機(例えば2軸押出機)などの混合装置の中で、混合物の架橋温度又はそれよりも高い温度で各成分を混合することによって行われる。このように、熱可塑性樹脂とブチル系ゴムとを動的架橋することで、樹脂材料の耐熱性及び高温永久歪性を向上させることができる。
前記樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン系熱可塑性樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、塩化ビニル系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、スチレン系熱可塑性樹脂等が挙げられ、ポリアミド系熱可塑性樹脂が特に好ましい。
前記熱可塑性樹脂に動的架橋させるブチル系ゴムには、ブチルゴムのみならず、変性ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、又は、他のモノマーとブチルゴムとの共重合体等やこれらの混合物が含まれる。
前記変性ブチルゴムとしては、例えば、特許第4779354号公報に記載の変性ブチルを挙げることができる。例えば、ハロゲン化ブチルゴムを無水マレイン酸を用いて変性すると、ハロゲン基の少ないブチルゴムの動的架橋物を非連続的に熱可塑性樹脂中に分散させた樹脂組成物の、耐久性や気体保持性を向上させることができる。
前記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、特開2006−514141号公報に記載のハロゲン化イソブチレンエラストマー等が挙げられる。当該ハロゲン化イソブチレンエラストマーは、例えば、欧州特許出願第0344021号に記載のように、イソブチレン及びp−アルキルスチレンの共重合体を含み、実質的に均質の組成分布を有する。p−アルキルスチレン部分の好ましいアルキル基は炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5の1級ハロアルキル基、2級ハロアルキル基及びこれらの混合物である。好ましい共重合体はイソブチレン及びp−メチルスチレンを含む。
また、熱可塑性樹脂として、ポリアミド系熱可塑性樹脂を用いた場合、ポリアミド系熱可塑性樹脂と親和性のあるポリマーを併用することもできる。ポリアミド系熱可塑性樹脂と親和性のあるポリマーとしては、ポリアミド樹脂と反応性を有する官能基を有する変性用ポリマーや、他の熱可塑性樹脂を使用することもできる。
例えば、前記無水物基を有する変性用ポリマーとしては、オレフィンのホモポリマー又はコポリマーを挙げることができる。エチレンと、プロピレン、ブテン、ヘキセン及びオクテンから選択された少なくとも1種のα−オレフィンとのコポリマーは、破断時伸び及び破断時強度の観点から特に好ましい。
更に、トリフォスファイト老化防止剤、ヒンダードフェノール老化防止剤単独又は他の老化防止剤と組合せた老化防止剤を、好ましくは5phr(即ちゴム100質量部当りの質量部)以下、更に好ましくは4phr以下、更にもっと好ましくは3phr以下、更に一層好ましくは2phr下、最も好ましくは1phr以下用いることができる。前記トリフォスファイト老化防止剤の典型例はトリス(ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス−ノニルフェニルホスファイトであり、ヒンダードフェノール老化防止剤の典型例は、4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,4−ビス〔(オクチルチオ)メチル〕−o−クレゾールが挙げられる。
上述のように、前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂とブチル系ゴムとを動的架橋することによって調製される。
次に、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料の好ましい物性について説明する。本発明におけるタイヤ骨格体は、上述の樹脂材料を用いるものである。
このように、融点が120℃〜250℃の樹脂材料を用いることで、例えばタイヤの骨格体を、その分割体(骨格片)を融着して形成する場合に、120℃〜250℃の周辺温度範囲で融着された骨格体であってもタイヤ骨格片同士の接着強度が十分である。このため、本発明のタイヤは耐パンク性や耐摩耗性など走行時における耐久性に優れる。尚、前記加熱温度は、タイヤ骨格片を形成する樹脂材料の融点(又は軟化点)よりも10℃〜150℃高い温度が好ましく、10℃〜100℃高い温度が更に好ましい。
溶融混合して得られた樹脂材料は、必要に応じてペレット状にして用いることができる。
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。
以下、本実施形態のタイヤの製造方法について説明する。
まず、上述のようにナイロン6と臭素化ブチルゴムと動的架橋させた樹脂組成物を含む樹脂材料を用いて、タイヤケース半体を形成する。これらタイヤケースの形成は、射出成形で行うことが好ましい。次に、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17A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樹脂材料の融点(又は軟化点)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、補強コード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の補強コード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、及び第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又は第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56は、第1のローラ60又は第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、熱可塑性樹脂とブチル系ゴムとが動的架橋された樹脂組成物を含む樹脂材料によって形成されているため、耐熱性及び高温永久歪性に優れる。また、タイヤ10は従来のゴム製のタイヤに比して構造が簡易であるため重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ10は、耐摩擦性及び耐久性が高い。更に、タイヤケース17を射出成形できることから生産性にも非常に優れる。
更に、補強コード26がスチールコードの場合に、タイヤ処分時に補強コード26を加熱によって樹脂材料から容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ10のリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は加硫ゴムに比して損失係数(tanδ)が低いため、補強コード層28が樹脂材料を多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、樹脂材料は加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
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。
下記表1及び2に記載のエラストマー成分と架橋成分とをバンバリーミキサーに投入し、約2分間混練し、120℃で放出して架橋成分入りエラストマー成分を調製した。調製した架橋成分入りエラストマー成分は、ゴム用ペレタイザーでペレット化した。
その後、前記ペレット化したエラストマー成分と表1及び2に記載の樹脂成分とを所定の配合にてドライブレンドし、2軸混練機に投入し、動的架橋して熱可塑性エラストマー組成物を調製した。動的架橋時の混練条件は、樹脂の溶融温度よりも高い温度とし、温度270℃、剪断速度1000s−1で行なった。
次いで、2軸混練によって作製された熱可塑性エラストマー組成物を水冷し、その後、ペレット化した。更に、当該ペレットを用い、射出成形によって各試験片を作製し、以下の圧縮永久歪及び荷重撓み温度を測定した。
尚、実施例及び比較例を通じて射出成形によって試験片を作製できたものを「○」、射出成形によって試料片を作製できなかったものを「×」として射出成形性を評価した。
バンバリーミキサーを用いて、表2に記載のエラストマー成分を3分間混練した。この際の混練温度(第1段階温度)は120℃であった。次いで、下記表2に記載の架橋成分を投入し、80℃で1分間混合し、その後、プレス加硫を160℃、15分間行い比較例1におけるゴム材料を作製した。得られた材料は通常の配合ゴムであり、射出成形性は発揮できなかった。
比較例1と同条件で、混練・加硫を行った後、得られた加硫ゴムを粉砕機にて粉砕し、平均粒径250μmの粉状加硫ゴムを得た。その後、前記ゴムと表2に記載の樹脂成分とを所定の配合でドライブレンドし、2軸混練機に投入し、熱可塑性エラストマー組成物を調製した。次いで、作製された熱可塑性エラストマー組成物を水冷し、ペレット化した。比較例2の熱可塑性エラストマー組成物は、樹脂成分と、ブチル系ゴムとを用いているものの、溶融粘度が高く、射出成形ができなかった。このため、プレス成型にて試料片を作製した。
下記表2に記載の樹脂成分を2軸混練機に投入し、熱可塑性樹脂組成物を調製した。当該混練条件は、樹脂の溶融温度よりも高い温度とし、温度270℃、剪断速度1000s−1で行なった。
次いで、2軸混練によって作製された熱可塑性エラストマー組成物を水冷し、その後、ペレット化した。更に、当該ペレットを用い、射出成形によって各試験片を作製し、以下の圧縮永久歪及び荷重撓み温度を測定した。
JIS K6262−2006に準拠し、直径13mm、厚さ6mmの試験片を用いて、25%圧縮で100℃にて22時間圧縮し、圧縮永久歪を測定した。この際、比較例2の値を100とした場合における各実施例の値を下記表1に示す。尚、当該数値の値が大きい程、高温時における圧縮永久歪性に優れている。
ASTM D648に準拠し、127mm×10mm、厚さ4mmの試験片を用いて、0.45MPaの荷重下における荷重撓み温度をHDT/VSPT試験装置を用いて測定した。この際、比較例2の値を100とした場合における各実施例の値を下記表1に示す。尚、当該数値の値が大きい程、耐熱性に優れている。
・IIR:ブチルゴム、JSR(株)製(製品名:BUTYL268)
・Br−IIR:臭素化ブチルゴム、JSR(株)製(製品名:BROMOBUTYL2255)
・NR:天然ゴム
・BR:ブタジエンゴム、JSR(株)製(製品名:BR01)
・C/B:カーボンブラック、旭カーボン(株)製(製品名:#80)
・老化防止剤6PPD: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(ノクラック6C、大内新興化学工業(株)製)
・老化防止剤A:BASFジャパン(株)製(製品名:イルガノックス(Irganox)1098)
・老化防止剤B:BASFジャパン(株)製(製品名:Tinuvin622LD)
・老化防止剤:CCuI2
・ZnSt:ステアリン酸亜鉛
・ZnO:酸化亜鉛
・加硫促進剤D−G:N,N’−ジフェニルグアニジン(「サンセラーD−G」三新化学工業(株)製)
・加硫促進剤NS−P:N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(「ノクセラーNS−P」大内新興化学工業(株)製)
・ナイロン6:宇部興産(株)製(製品名:1022B)
・ナイロン6/66:宇部興産(株)製(製品名:2020B)
・ナイロン11:アルケマ社(製品名:Rilsan(登録商標) BMN)
・ナイロン12:宇部興産(株)製(製品名:3020U)
・ポリエステル:ウィンテックポリマー(株)製(製品名:ジュラネックス2002)
・ポリスチレン/ポリエチレン複合体:(ポリスチレン)PSジャパン(株)製(製品名:PSJ−ポリスチレン PS680)/(ポリエチレン)東ソー(株)製(製品名:ニポロンL M60)、質量比50/50
・BM−4:大八化学(株)製、n−ブチルベンゼンスルホンアミド
Claims (5)
- 樹脂材料で形成され且つ環状のタイヤ骨格体を有し、
前記樹脂材料は、熱可塑性樹脂とブチル系ゴムとが動的架橋された樹脂組成物を含むタイヤ。 - 前記樹脂組成物は、前記ブチル系ゴム100質量部に対して、40〜500質量部の前記熱可塑性樹脂を含む請求項1に記載のタイヤ。
- 前記熱可塑性樹脂がポリアミド系熱可塑性樹脂である請求項1又は2に記載のタイヤ。
- 前記ブチル系ゴムが、変性ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムである請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記樹脂材料が、老化防止剤を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ。
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