JP2014177561A - タイヤ用離型剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 タイヤ用離型剤は、シリコーン成分、ゴム微粒子及び硫黄粉末を含む。タイヤの製造方法は、上記タイヤ用離型剤を生タイヤとブラダーの間および/または生タイヤと金型の間に介在させて、前記ブラダーを加熱膨張させて前記生タイヤを金型に圧入し、加硫成型する工程を含む製造方法である。タイヤは、上記タイヤ用離型剤を生タイヤの内面および/または外面に付着させ加硫してなるものである。
【選択図】 なし
Description
また、同様にタイヤ外面においても加硫後にタイヤ製品が円滑に金型から脱型するようにシリコーン類、フッ素化合物類などのタイヤ外面用離型剤が使用されてきた。
また、特許文献4ではシリコーンオイル、エーテル型または多価アルコールエステル型の非イオン系界面活性剤および水性分散媒を含有する組成物をゴム加硫成型時の金型離型剤として使用する方法が示されている。特許文献5では、珪藻土、熱分解法疎水性シリカ、非イオン性界面活性剤、結合剤、染料、エチルアルコールおよび水を含む組成物を、ゴム製品製造のための外部離型剤水溶液として使用する方法が示されている。
これらの例では問題なくタイヤを加硫成型することができるが、これら離型剤の成分がタイヤ表面に残り、それが原因となってタイヤ外面や内面にキズを生じさせ、不良製品となることがあった。
前記シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末の合計量に対して、前記シリコーン成分の重量割合が40〜98重量%、前記ゴム微粒子の重量割合が1〜30重量%、前記硫黄粉末の重量割合が1〜25重量%であると好ましい。
前記硫黄粉末の平均粒子径が1〜100μmであると好ましい。
本発明のタイヤは、上記タイヤ用離型剤を生タイヤの内面および/または外面に付着させ加硫してなる。
本発明のタイヤ用離型剤は、シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末を含む組成物である。
シリコーン成分は、タイヤ用離型剤に離型性や潤滑性を付与する主要な成分である。シリコーンとは、オルガノポリシロキサン類の総称であって、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等を含むものを意味する。シリコーン成分はこれらのシリコーンを含む成分である。
オルガノポリシロキサン類としては、たとえば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、メチルイソプロピルポリシロキサン、メチルドデシルポリシロキサン等のジアルキルポリシロキサン;メチルフェニルポリシロキサン、ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体等のアルキルフェニルポリシロキサン;メチル(フェニルエチル)ポリシロキサン、メチル(フェニルプロピル)ポリシロキサン等のアルキルアラルキルポリシロキサン;3,3,3−トリフルオロプロピルメチルポリシロキサン等を挙げることができる。これらのオルガノポリシロキサン類は、1種または2種以上を併用してもよい。
シリコーン成分は、タイヤ用離型剤の製造の際に、シリコーンの乳化物を使用してもよい。シリコーン成分の重量割合は、シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末の合計量(以下では、これらの3成分の合計量を3成分合計量ということがある)に対して、40〜98重量%が好ましく、45〜97.5重量%がさらに好ましく、50〜97重量%が特に好ましい。シリコーン成分が40重量%より少ない場合には、十分な離型性が得られない場合がある。一方、シリコーン成分が98重量%より多い場合は、キズを防止する十分な効果が得られない場合がある。
タイヤ用離型剤がタイヤ内面用離型剤の場合では、たとえば、シリコーン成分によってタイヤ製品にキズを生じやすくなることもあるという理由から、シリコーン成分の重量割合が比較的少ない方がよく、3成分合計量に対して、40〜90重量%が好ましく、45〜88重量%がさらに好ましく、50〜85重量%が特に好ましい。シリコーン成分が40重量%より少ない場合には、十分な離型性能が得られないことがある。一方、シリコーン成分が90重量%より多い場合は、十分なキズ防止性が得られないことがある。
ゴム微粒子は加硫時に得られるタイヤにキズが生じるのを防止するための成分である。
ゴム微粒子を構成するゴム成分については、特に限定はないが、たとえば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム等のジエン系ゴムが、キズ防止性効果に優れるために好ましく、1種または2種以上を併用してもよい。これらのゴム成分のうちでも、天然ゴムやイソプレンゴム等がさらに好ましく、天然ゴムが特に好ましい。
ゴム微粒子の重量割合は、3成分合計量に対して、1〜30重量%が好ましく、3〜28重量%がさらに好ましく、4〜25重量%が特に好ましい。ゴム微粒子が1重量%より少ない場合には、キズを防止する効果が得られないことがある。一方、ゴム微粒子が30重量%より多い場合には、十分な離型性が得られないことがある。
タイヤ用離型剤がタイヤ内面用離型剤の場合では、たとえば、ブラダーからの強い圧力により一般にはタイヤ製品にキズを生じやすいという理由から、ゴム微粒子の重量割合が比較的多い方がよく、3成分合計量に対して、5〜30重量%が好ましく、8〜28重量%がさらに好ましく、10〜25重量%が特に好ましい。ゴム微粒子が5重量%より少ない場合には、十分なキズ防止効果が得られない場合がある。一方、ゴム微粒子が30重量%より多い場合は、十分な離型性、滑性が得られないことがある。
本発明でタイヤ用離型剤を製造する際、ゴム微粒子としては、一般には、ゴム微粒子が水中に分散し乳液状に安定化された状態にあるゴム微粒子の分散体、いわゆるゴムラテックスを用いることができる。また、タイヤ用離型剤の製造する際にゴムラテックスを用いると、取り扱いやすく、また、静置安定性に優れた離型剤液が得られるため好ましい。
硫黄粉末は、ゴム微粒子とともに用いることによって、タイヤ表面に生じるキズを防止する作用を発揮する成分がある。
硫黄をその製法に応じて分類すると、粉末硫黄、硫黄華、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄等がある。本発明に使用する硫黄粉末は、どの分類の硫黄でもよく、特に限定はないが、水に分散させた時に沈降速度が遅いとされるコロイド硫黄であると、離型剤が液状の場合に液中での沈降速度が遅く静置安定性に優れるため好ましい。また、本発明でタイヤ用離型剤を製造する際、硫黄粉末の取り扱い易さを考慮すると、硫黄粉末を水やエチレングリコール等に分散させたもの、いわゆる水系硫黄を使用するとよい。
硫黄粉末の重量割合は、3成分合計量に対して、1〜25重量%が好ましく、1.5〜15重量%がさらに好ましく、2.0〜10.0重量%が特に好ましい。硫黄粉末が1重量%より少ない場合は、キズを防止する十分な効果が得られないことがある。一方、硫黄粉末が25重量%より多すぎる場合は十分な離型性が得られないことがあり、黄色く着色しタイヤの美観を悪化させることがある。
タイヤ用離型剤がタイヤ内面用離型剤の場合では、たとえば、タイヤ製品にキズを生じやすいという理由から、硫黄粉末の重量割合が比較的多い方がよく、3成分合計量に対して、5〜25重量%が好ましく、6〜24重量%がさらに好ましく、7〜23重量%が特に好ましい。硫黄粉末が5重量%より少ない場合には、十分なキズ防止性が得られないことがある。一方、硫黄粉末が25重量%より多い場合は、黄色く着色してタイヤの美観を悪化させることがある。
本発明のタイヤ用離型剤は溶媒を含んでもよい。タイヤ用離型剤が溶媒を含むことによって、タイヤ用離型剤を流体として取扱うことができ、その使用時の作業性が向上し、タイヤ用離型剤を付着させる際に生じてほしくない付着ムラを防止することができる。
溶媒の重量割合については、特に限定はないが、タイヤ用離型剤全体の35〜99重量%が好ましく、50〜98.5重量%がさらに好ましく、60〜98重量%が特に好ましい。溶媒の量が35重量%より少ないと、タイヤ用離型剤の粘性が高くなり噴霧器等を用いて付着させても均一な付着面が得られず、十分な離型剤性能が得られない場合がある。一方、溶媒の量が99重量%より多いと、タイヤ用離型剤が乾燥するのに時間を要し、タイヤの生産効率が悪化する場合がある。
タイヤ用離型剤がタイヤ内面用離型剤の場合では、たとえば、比較的短時間で乾燥させる必要があるという理由から、溶媒の重量割合が少ないほうがよく、タイヤ用離型剤全体の50〜90重量%が好ましく、55〜85重量%がさらに好ましく、60〜82重量%が特に好ましい。溶媒が50重量%より少ない場合には、粘度が高くなり均一に付着させることができなくなることがある。一方、溶媒が90重量%より多い場合は、付着後の乾燥に時間を要し製造効率が悪化するということがある。
溶媒として特に限定はなく、たとえば、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の水溶性有機溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒のうちでも、水が安価で最も安全で、ゴム微粒子の膨潤の問題も生じないために好ましい。溶媒として、水とともに、メタノール、エタノール等の低沸点の水溶性有機溶媒を用いると、タイヤ用離型剤を付着させた後の乾燥時間を短縮することができる。
本発明のタイヤ用離型剤は、無機粉体を含んでいてもよい。タイヤ用離型剤がタイヤ内面用離型剤の場合、生タイヤとブラダーとの間に平滑性や空気透過性を付与するために好ましい。
無機粉体の重合割合については、特に限定はないが、3成分合計量に対して、20〜80重量%が好ましく、25〜78重量%がさらに好ましく、30〜75重量%が特に好ましい。無機粉体の重合割合が20重量%より少ない場合は、十分な平滑性や空気透過性が得られない場合がある。一方、無機粉体の重量割合が80重量%より多い場合は、タイヤ製品の一部が白くなり美観が悪化することがある。
無機粉体を構成する無機成分としては、特に限定はないが、たとえば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイト等のスメクタイト、ベントナイト、ジ−バーミキュライト、トリ−バーミキュライト等のバーミキュライト、ハロイサイト、カオリナイト、エンデライト、ディッカイト、ナクライト、クリソタイル等のカオリン、タルク、パイロフィライト、マイカ(マスコバイト、セリサイト)、マーガライト、クリントナイト、白雲母、黒雲母、金雲母、合成雲母、フッ素雲母、パラゴライト、フロゴパイト、レピドライト、テトラシリリックマイカ、テニオライト等のフィロ珪酸塩、アンチゴライト等のジャモン石、ドンパサイト、スドウ石、クッカイト、クリノクロア、シャモサイト、クロライト、ナンタイト等の緑泥石等、セピオライト、パリゴルスカイト等のピオライト−パリゴスカイト、(重質または軽質)炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、酸化チタン、酸化鉄等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化鉄等の金属水酸化物、ベンガラ、珪藻土、珪酸アルミニウム、カーボンブラック、グラファイト等を挙げることができる。これらの成分は、1種または2種以上を併用してもよい。
本発明のタイヤ用離型剤は、界面活性剤を含んでいてもよい。タイヤ用離型剤が界面活性剤を含む場合、タイヤ用離型剤を均一に付着させることができる。しかも、タイヤ用離型剤が界面活性剤とともに無機粉体を含む場合は、無機粉体を均一に分散させることができ、分散安定性が高まる。また、界面活性剤の重量割合を適宜調整することによって、生タイヤに対する濡れ性や、無機粉体の分散性等の諸物性を調節できる。
界面活性剤は、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および両性界面活性剤から選ばれた少なくとも1種であればよいが、分散安定性や濡れ性が相乗的に高まる点から、2種以上のものを併用することが望ましい。特に非イオン界面活性剤およびアニオン界面活性剤の併用系がさらに好ましい。
アニオン界面活性剤としては、特に限定はないが、たとえば、カルボン酸型アニオン系界面活性剤、スルホン酸型アニオン系界面活性剤等が適しており、カルボン酸型アニオン系界面活性剤では、脂肪族モノカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩等が特に適している。スルホン酸型アニオン系界面活性剤では、アルカンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等が特に適している。これらのアニオン系界面活性剤は、1種または2種以上を併用してもよい。
本発明のタイヤ用離型剤は、増粘剤、消泡剤、防腐剤等の添加剤をさらに含有していてもよい。
本発明のタイヤ用離型剤の製造方法については、シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末を混合する工程を含むものであれば、混合順序や使用する混合設備等について特に限定はないが、水等がタイヤ用離型剤に含まれる場合は、3成分等の各成分の分散状態を良好にするために、高速せん断撹拌装置等の混合設備を用いて製造することが好ましい。
本発明のタイヤは、上記で説明したタイヤ用離型剤を生タイヤの内面および/または外面に付着させ加硫して得られるタイヤである。
本発明のタイヤの製造方法は、上記で説明したタイヤ用離型剤を生タイヤとブラダーの間および/または生タイヤと金型の間に介在させて、ブラダーを加熱膨張させて生タイヤを金型に圧入し、加硫成型する加硫工程を含む製造方法である。
次いで、本発明のタイヤ用離型剤を生タイヤとブラダーの間および/または生タイヤと金型の間に介在させる。
タイヤ用離型剤の付着は、エアガンやエアレスガンによる吹き付け等によって行われることが一般的であるが、刷毛塗りや遠心塗装機等を用いて行ってもよい。タイヤ用離型剤の付着量は、タイヤ製品の用途やサイズ等によりさまざまであり、特に限定はない。タイヤ用離型剤の付着量は、タイヤ内面用離型剤の場合は乾燥後重量で10〜50g/m2であると好ましく、また、タイヤ外面用離型剤の場合は1〜5g/m2であると好ましい。タイヤ用離型剤の付着量が少ない場合は十分な離型剤性能が得られない。一方、付着量が多すぎる場合はタイヤ用離型剤成分が多くタイヤ製品に残存し汚すことがある。その後、付着したタイヤ用離型剤が十分乾燥するまでの間、室温にて数十分から長い場合は数日間放置される。
加硫時のブラダー表面温度(金型温度)、圧力、加硫時間等については、特に限定はないが、表面温度(金型温度)は好ましくは160〜190℃、圧力は好ましくは1〜3MPaであり、加硫時間は好ましくは10〜60分間である。その後ブラダーの内圧を下げ収縮させた後取り除き、加硫済みタイヤを加硫機から取り外す。その後タイヤ製品に異常がないかどうかの検査が行われる。
水63.9部に対して原料を配合し、高速せん断撹拌装置で攪拌して、表1に示す組成のタイヤ内面用離型剤を得た。
表1では、ジメチルポリシロキサン6.0部と示されているが、実際には、ジメチルポリシロキサン(濃度30.0%)および乳化剤(濃度5%)を含有する水中油滴型乳化物20.0部を用いた。また、表1では天然ゴム微粒子2.5部と示されているが、実際にはゴム微粒子の含有量が50%である天然ゴムラテックス液(製品名:レヂテックスMG−40S)5.0部を用いた。これらの2つの原料には水が含まれているために、このタイヤ内面用離型剤に実際に含まれる水の量は79.4部であった。
このタイヤ内面用離型剤について、以下に示すゴム試片を用いた評価およびタイヤ製造による評価を行って、離型性および美観を評価した。
図1示すように、4cm×7cm×0.5cmの未加硫ゴムシートAの上に4cm×3.5cm×0.5cmの未加硫ゴムシートBを重ね合わせて、評価用未加硫ゴムを作成した。まず、図2に示すように、乾燥後重量が15g/平方メートルとなるように、この上面のみにタイヤ内面用離型剤を噴霧機で付着させた。次いで、この評価用未加硫ゴムに、4cm×7cm×0.5cmのブラダーゴムシートを重ね合わせ、卓上型テストプレス機にセットし、180℃、20kg/平方センチメートルで20分間加圧して加硫し、図3に示すような加硫済み評価ゴムを得た。加硫終了後、離型性および美観を評価した。評価基準は以下のとおりである。評価の結果は、表1に示すとおり、離型性は問題がなく、美観も良好であった。
加硫済み評価ゴムとブラダーゴムシートを90度に引き剥がしその際に必要な剥離荷重を引っ張り試験機で測定して、離型性を評価した。離型性の評価基準は次のとおりである。なお、加硫終了時に既に剥離している場合は、引っ張り試験はできないが、離型性は言うまでもなく優れているから、◎と評価する。
◎:0.5N未満の引っ張り荷重で剥離。
○:0.5N以上1.5N以下の引っ張り荷重で剥離。
×:1.5N以上の引っ張り荷重で剥離。
加硫済み評価ゴムの表面を観察し、キズがあるかどうかを評価する。
◎:目視で確認できるキズが全くない。
○:キズはあるが、ゴムをその部分で反対方向に90度折り曲げてもキズが広がらない。
×:ゴムを折り曲げると広がる程度のキズがある。
上記で得られた離型剤を215/60R16サイズの生タイヤ内面に、乾燥後付着量が15g/m2となるよう付着させた。次いで、離型剤が付着したタイヤ10本について、金型温度165℃、圧力20kg/cm2で10分間加圧し加硫した。加硫終了後、離型性、美観を評価した。評価基準は以下のとおりである。評価の結果を表1に示す。離型性に問題はなく、美観も良好であった。
加硫済みタイヤからブラダーが離型する際、離型性を目視で評価する。
◎:容易に離型する。
○:離型するが、タイヤが一時的に変形する。
×:離型するが、タイヤが変形する。
加硫済みタイヤ内面を観察し、キズがあるかどうかを評価する。
◎:目視で確認できるキズが全くない。
○:目視で確認できるキズはあるが、タイヤ性能に影響はない。
×:タイヤ性能に影響があるキズがある。
実施例2〜6および比較例1〜4のおのおのにおいては、実施例1で用いた水63.9部をそれぞれ適量に変更し原料をそれぞれ配合し、高速せん断撹拌装置で攪拌して、表1または2に示すタイヤ内面用離型剤を得た。
得られたタイヤ内面用離型剤を実施例1と同様に評価し、その結果を表1および2に示す。
(タイヤ外面用離型剤)
水94.2部に対して原料を配合し、高速せん断撹拌装置で攪拌して、表1に示す組成のタイヤ外面用離型剤を得た。
このタイヤ外面用離型剤について、以下に示すゴム試片を用いた評価およびタイヤ製造による評価を行って、離型性および美観を評価した。
実施例1に示したゴム試片を用いた評価と同様にして、評価用未加硫ゴムに乾燥後重量が2g/平方メートルとなるように、タイヤ外面用離型剤を噴霧機で付着させた。次いで、この評価用未加硫ゴムに、4cm×7cm×0.2cmの鋼板を重ね合わせ、卓上型テストプレス機にセットし、180℃、20kg/平方センチメートルで20分間加圧し加硫して、加硫済み評価ゴムを得た。加硫終了後、離型性および美観を評価した。評価の結果を表1に示す。
加硫済み評価ゴムと鋼板を90度に引き剥がしその際に必要な剥離荷重を引っ張り試験機で測定して、離型性を評価した。離型性の評価基準は次のとおり。なお、加硫終了時に既に剥離している場合は、引っ張り試験はできないが、離型性は言うまでもなく優れているから、◎と評価する。
◎:0.5N未満の引っ張り荷重で剥離。
○:0.5N以上1.5N以下の引っ張り荷重で剥離。
×:1.5N以上の引っ張り荷重で剥離。
加硫済み評価ゴムの表面を観察し、キズがあるかどうかを評価する。
◎:目視で確認できるキズが全くない。
○:キズはあるが、ゴムをその部分で反対方向に90度折り曲げてもキズが広がらない。
×:ゴムを折り曲げると広がる程度のキズがある。
上記で得られた離型剤を215/60R16サイズの生タイヤ外面に、乾燥後付着量が2g/m2となるよう付着させた。次いで、離型剤が付着したタイヤ10本について、金型温度165℃、圧力20kg/cm2で10分間加圧し加硫した。加硫終了後、離型性、美観を評価した。評価基準は以下のとおりである。評価の結果を表1に示す。
加硫済みタイヤが金型から離型する際、離型性を目視で評価する。
◎:容易に離型する。
○:部分的な密着はあるが、離型する。
×:部分的に密着し、ゴムが破損する。
加硫済みタイヤ外面を観察し、キズがあるかどうかを評価する。
◎:目視で確認できるキズが全くない。
○:目視で確認できるキズはあるが、タイヤ性能に影響はない。
×:タイヤ性能に影響があるキズが一つ以上ある。
実施例8〜9および比較例5〜6のおのおのにおいては、実施例7で用いた水94.2部をそれぞれ適量に変更し原料をそれぞれ配合し、高速せん断撹拌装置で攪拌して、表1または2に示すタイヤ外面用離型剤を得た。
得られたタイヤ外面用離型剤を実施例7と同様に評価し、その結果を表1および2に示す。
ジメチルポリシロキサン:ジメチルポリシロキサン(25℃における基油の粘度1,000mPa・s;濃度30.0%)と、乳化剤としてのポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸エステルナトリウム(濃度5%)とを含有する水中油滴型乳化物
アルキル基変性シリコーン:アルキル基シリコーン(25℃における基油の粘度500mPa・s;濃度50.0%)と、乳化剤としてのポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸エステルナトリウム(濃度5%)とを含有する水中油滴型乳化物
増粘剤:キサンタンガム粉末
IRゴム微粒子:平均粒子径が1.5μmであるゴム微粒子の含有率が65%であるIRゴムラテックス液(製品名:セポレックスIR100)
天然ゴム微粒子:平均粒子径が1μmであるゴム微粒子の含有率が50%である天然ゴムラテックス液(製品名:レヂテックスMG−40S)
消泡剤:鉱物油系消泡剤
防腐剤:チアゾリン系防腐剤
2 ゴムシートB
Claims (6)
- シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末を含む、タイヤ用離型剤。
- 前記シリコーン成分、ゴム微粒子および硫黄粉末の合計量に対して、前記シリコーン成分の重量割合が40〜98重量%、前記ゴム微粒子の重量割合が1〜30重量%、前記硫黄粉末の重量割合が1〜25重量%である、請求項1に記載のタイヤ用離型剤。
- 前記ゴム微粒子の平均粒子径が0.1〜100μmである、請求項1または2に記載のタイヤ用離型剤。
- 前記硫黄粉末の平均粒子径が1〜100μmである、請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用離型剤。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用離型剤を生タイヤとブラダーの間および/または生タイヤと金型の間に介在させて、前記ブラダーを加熱膨張させて前記生タイヤを金型に圧入し、加硫成型する加硫工程を含む、タイヤの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用離型剤を生タイヤの内面および/または外面に付着させ加硫してなる、タイヤ。
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