JP4588177B2

JP4588177B2 - 空気入りタイヤおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4588177B2
Application number: JP2000198811A
Authority: JP
Inventors: 康三佐々木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002012002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤおよびその製造方法に関し、特に軽量化のためにインナーライナーを改良する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境保全、省エネルギーの観点から、自動車等に使用される空気入りタイヤ自体の重量低減が求められている。
ところで、空気入りタイヤのうちチューブレスタイヤにあっては、エア漏れを防止してタイヤの内圧低下を抑制するために、タイヤ内側にガスバリア性の高いゴムからなるインナーライナーが設けられているが、このインナーライナーも、軽量化対策の対象となっている。
従来、インナーライナーには、ハロゲン化ブチルゴムが主に使用されていたが、ハロゲン化ブチルゴム製のインナーライナーを、重量低減のために単に薄くすると、これに伴って、ガスバリア性も低下するため、必要な内圧保持性が損なわれるという不都合があった。
そこで、これを解消するために、ゴム組成物自体のガスバリア性を大幅に向上させる技術が提案された。具体的には、層状の鉱物を配合したり、熱可塑性樹脂をブレンドしたりする方法である。
これらのゴム組成物はガスバリア性が極めて高いため、現行のハロゲン化ブチルゴム製のインナーライナーによって達成できるレベルの内圧保持性を確保するには、極めて薄いインナーライナーで充分である。よって、計算上は、タイヤをかなり軽量化できることになる。
しかし、この場合、インナーライナーに必要な厚さはあまりにも薄いため、加工時に破れたり、ピンホールが発生する等、加工性が極めて低く、実用性に欠ける。
このため、現状では、これらのゴム組成物による軽量化のメリットを充分に享受できていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、このような空気遮断性の極めて高いゴム組成物を利用して、空気入りタイヤの軽量化を加工性良く実現することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤは、偏平粒子とゴム成分とを含んでなるゴム組成物よりなる層と熱可塑性樹脂よりなるフィルムとからなる積層体を使用して構成されることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
詳しく説明する。
先ず、インナーライナーとして使用され得るゴム組成物層について説明する。
このゴム組成物中の偏平粒子の割合は、ゴム成分100重量部に対して200〜320重量部が好ましい。200重量部未満では、配合の効果が得られ難く、320重量部を超えると、加工性が悪化する恐れがある。このゴム組成物に配合される偏平粒子の役割は、次のように考えられる。つまり、押し出し工程や圧延工程に加わる応力により、偏平粒子は配向し層構造を形成し、これがエア漏れの際の障害物となって、エア漏れ経路が長くなり、その結果、空気遮断性が向上するものと思われる。したがって、この粒子の偏平の程度は、好ましくは、粒径として0.2〜2μm、および／またはアスペクト比として5〜30、より好ましくは8〜20である。粒径が0.2μm未満あるいはアスペクト比が５未満の場合には層構造を形成し難く、空気遮断性の改良が不充分となり、その結果、タイヤの軽量化が図れず、一方、粒径が2μmを超えたり、あるいはアスペクト比が30を超えると、タイヤ製造時に加工性が悪化する恐れがある。
【０００６】
また、偏平粒子の材質は、鉱物であると好ましく、中でも、カオリン、クレイ、マイカ、長石、シリカ、グラファイト、ベントナイト、アルミナ、およびアルミナの含水複合体等を使用することがより好ましい。これらは、単独使用でも、併用でもいずれでもよい。また、粒子は雲母等、層状構造をなしていてもよい。
一方、このゴム組成物のゴム成分は、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム (IIR) 、およびそのハロゲン化物等のブチルゴムを含んでなると空気透過性を低くできるので好ましい。
さらに、このゴム組成物層は、特にインナーライナーとして使用する場合には、0.10〜0.50mmの厚さを有することが好ましい。0.10mm未満の場合は、空気遮断性が得られ難くなることに加えて、ピンホール等の欠陥が生じないように、かつ均一な厚さに加工することが困難となる。0.50mmを超えると、空気遮断性の効果は得られても、重量低減効果が得られ難くなる。
【０００７】
次に、支持層として使用される熱可塑性樹脂フィルムについて説明する。前記熱可塑性樹脂フィルムは、ゴム組成物層を、タイヤの製造過程において補強することを主な目的として使用することができ、このフィルムは、切断伸度80%以上、および／または伸び50%時における幅1cmあたりの張力が2000g以下であると好ましい。切断伸度が80％に満たない場合は、タイヤ製造工程中の部材の拡張にフィルムが追随できず、フィルムが破れ、この結果、ゴム組成物層が不連続になり、タイヤの内圧保持性が低下し、伸び50％時における幅１ｃｍあたりの張力が2000ｇを超えると、タイヤ成型過程で、未加硫状態のタイヤが放置された場合、フィルムの張力により、未加硫タイヤの変形、あるいは、フィルムの剥れが生じ、正常な製品タイヤが得られ難くなる。フィルムの材料は、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂等を使用することが好ましく、単独でも、併用しても、いずれでもよい。
【０００８】
さらに、この熱可塑性樹脂フィルムは、特にインナーライナーの支持層として使用する場合には、3〜100μmの厚さを有することが好ましい。３μm未満の場合は、支持層としての補強性が得られ難くなり、100μmを超えると、重量低減に対して逆効果である。
本発明にかかる熱可塑性樹脂フィルムは、タイヤの完成後に除去しても、また、製品の一部分として、タイヤ製品中に残存させてもよく、その使用方法は適宜選択できる。タイヤ完成後に除去する場合は、ゴム組成物層をカーカス側にし、熱可塑性樹脂フィルムをタイヤの内側にして配置し、加硫後に、このフィルムだけを剥がしてタイヤから除去する。一方、前記熱可塑性樹脂フィルムを製品タイヤ中に残したままにする場合には、フィルムの空気透過係数が5.0×10^- ^１２cm³・cm/cm²・sec・cmHg以下であると、このフィルム自体もガスバリア層としての機能を発揮できるので好ましい。
【０００９】
また、積層体の製造方法としては、熱可塑性樹脂フィルム上にカレンダ処理によりゴム組成物層を形成する方法、あるいは、ゴム組成物を加熱によりあるいは溶媒に溶解させて液状にした上でフィルム上に、塗布する等により展開する方法等があるが、必要に応じて適宜選択できる。
また、熱可塑性樹脂フィルムとゴム組成物層との接着性を確保するために、このフィルムのゴム組成物層と接する面に、コロナ放電処理、プラズマ処理、サンドブラスト処理、あるいは接着剤処理等の適当な方法で処理を施し、ゴム組成物との親和性を向上させてもよい。さらに、熱可塑性樹脂フィルムをタイヤ製品中に残存させ、フィルムがタイヤカーカス層と接する構造とする場合は、熱可塑性樹脂フィルムのタイヤカーカス層と接する面側に、必要に応じて、コロナ放電処理、プラズマ処理、サンドブラスト処理、あるいは接着剤処理等を施し、カーカス層との密着性、接着性を高めることもできる。
本発明にかかる積層体の、空気入りタイヤにおけるインナーライナー以外の適用可能性としては、ベルト層、ベルト補強層、サイドのインサート、フリッパー等を例示できる。
【００１０】
【実施例】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
表1記載のゴム組成物層をインナーライナーとし、同じく表1記載の熱可塑性樹脂フィルムをインナーライナーの支持層とする積層体を使用して、空気入りタイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を作成した。
積層体の製造方法としては、先ず、フィルムの、ゴム組成物層を形成する面側に、親和性を確保するために、コロナ放電処理を施し、この処理面側に、インナーライナーをカレンダ加工し、積層体とした。なお、フィルムの樹脂種は、表1に示すように、ポリエチレンテレフタレート(PET)(実施例1、2および比較例4、5)、6-ナイロン(実施例3)、またはポリ塩化ビニリデン(実施例4)をそれぞれ使用した。
【００１１】
比較例１、２および３のタイヤには、支持層を積層せず、ゴム組成物層を単層で使用し、一方、実施例１〜４および比較例４および５のタイヤは2層の積層体を使用した。
比較例１の単層のゴム組成物は、偏平粒子を配合しておらず、比較例２は偏平粒子を配合しており、比較例３は偏平粒子を配合し、しかも層の厚さを薄くした。
実施例１〜４および比較例４および５のタイヤに使用した２層の積層体のうち、実施例２のみ、インナーライナーをカーカス側、つまりフィルムをタイヤ内側に配置し、その他は、これの逆、つまりインナーライナーがタイヤの内側にくるように配置した。これら実施例１、３、４、および比較例４、５のフィルムが他部材と隣接する構成をとる例では、フィルムと他部材（具体的にはカーカス）との接着性を確保するために、フィルムのこの面(つまり、フィルムの反インナーライナー側の面)に接着剤（商標ケムロック234B：ロード・ファーイースト社製）を塗布した。
【００１２】
熱可塑性樹脂フィルムの物性は、以下のようにして測定した。
切断伸度
熱可塑性樹脂フィルムをダンベル３号打抜き刃で打ち抜き、引張速度50ｍｍ／分で引張試験を実施した。フィルム上の標線を光学的に読み取り、切断伸度を測定した。
伸び 50% 時における幅 1cm あたりの張力
同様に、熱可塑性樹脂フィルムをダンベル３号打抜き刃で打ち抜き、引張速度50ｍｍ／分で引張試験を実施した。フィルム上の標線を光学的に読み取り、50％伸び時の張力を測定した。
空気透過係数
JIS K7126−1987に準拠して測定した。
【００１３】
供試タイヤの性能は以下のようにして評価した。
タイヤ加工性
表中の○印は、通常のタイヤ作成方法で問題なく実施できたことを表す。
△印は、タイヤ作成時に、インナーライナーに亀裂が生じたため、手直しが必要であったことを表す。
×―１印は、フィルムに亀裂が発生し、正常なタイヤを得ることができなかったことを表す。
×―２印は、未加硫タイヤ作成後、加硫を実施するまでに、フィルムが未加硫タイヤより剥がれ、正常なタイヤを得ることができなかったことを表す。
タイヤ質量
加硫後のタイヤをリム組することなく計量し、比較例１のタイヤをコントロールとして指数表示した。数値は小さい方が、軽量化され、良好であることを示す。なお、フィルムの厚さは10μmにすぎないので、フィルム積層のタイヤ重量への影響は無視することができる。
タイヤエア漏れ性(内圧保持性)
リム組後に、各供試タイヤを内圧2.0kg/cm²に調整し、25(１℃で48時間放置し、再度、内圧を2.0kg/cm²に調整し直し、さらに25(１℃で60日間放置し、この60日間におけるタイヤ内圧の低下率を下式より算出し、その結果を比較例1のタイヤをコントロールとして指数で表示した。数値は大きい方が、内圧保持性が高く良好であることを示す。
内圧低下率={ (P₁−P₀) / P₀ }×100
(式中、P₀は初期内圧 (2.0kg/cm²)を表し、P₁は60日間放置後のタイヤ内圧を表す。)
【００１４】
【表１】

【００１５】
偏平粒子：商標「POLYFIL DL」(J.M.Huber社製）の偏平クレイ
加硫促進剤：（ＮＳ）Ｎ−tert−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
【００１６】
結果の考察
比較例1の現行のインナーライナーを使用したタイヤに比べて、比較例2はインナーライナーに偏平粒子を配合しているのでエア漏れ性は改善されている。しかし、インナーライナーの厚さが現行通りであるため、タイヤの軽量化は達成できていない。
一方、比較例3は、比較例2と同じ配合のインナーライナーを単に薄くしただけなので、軽量化は図れたものの、インナーライナーに亀裂が生じ、加工性が悪化している。
【００１７】
実施例1および2は、共にPET製のフィルムを使用した2層の積層体を使用しているが、前記の通り配置の順序が逆のパターンである。これらの結果から、積層順は効果に影響しないことがわかる。しかし、加硫後に、支持層を除去したい場合には、実施例2の構造、つまり、フィルムがタイヤの内側になる構造を採用することが当然に要求される。これらのタイヤは、いずれもインナーライナーを薄くしているが、支持層との2層構造の状態でタイヤ作成を行っているので、加工性を損なうことがなく、エア漏れ性も良好で、しかも、軽量化を達成できている。
製品の外観も良好であった。
【００１８】
比較例4のタイヤは、支持層であるフィルムの切断伸度が小さいため、タイヤ作成中にフィルムに亀裂が生じ、タイヤ性能を測定するに至らなかった。
これに対して、比較例5は、フィルムの張力が強過ぎて、加硫前にタイヤから離れてしまい、比較例4と同様にタイヤ性能を測定するに至らなかった。
実施例3および4は、フィルムの材質を変えた例であり、6−ナイロン製のフィルムであっても、ポリ塩化ビニリデン製のフィルムであても、PET製同様、良好な結果が得られた。特に、実施例5のタイヤで使用したポリ塩化ビニリデン製のフィルムは、フィルム自体の空気透過係数が非常に小さいので、インナーライナーと共働して、エア漏れ性を著しく向上させることができた。
さらに、実施例2のタイヤについて、2層構造での性能測定後に、リムから外して、フィルムのみ引き剥がし、再度、これをリム組し、同様にエア漏れ性を測定したところ、指数100に維持されており、また、引き剥がし作業もスムーズであり、このようなタイヤも効果的であることが判った。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、偏平粒子を配合したゴム組成物は空気遮断性が向上する。これにより、この層をインナーライナーとして使用する場合には、インナーライナーの厚さを薄くでき、タイヤの軽量化を図ることができる。一方、薄くなることで低下しがちになった加工性は、熱可塑性樹脂フィルムを積層することにより補うことができる。さらに、熱可塑性樹脂フィルムを空気遮断性の高い樹脂で作った場合には、ゴム組成物層と熱可塑性樹脂フィルムの両方で、エア漏れを防止できるので、内圧保持性を非常に高くすることができる。

Claims

偏平粒子とゴム成分とを含んでなるゴム組成物よりなる層と熱可塑性樹脂よりなるフィルムとからなる積層体を使用して構成することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴム組成物が、前記ゴム成分１００重量部に対して、２００〜３２０重量部の前記偏平粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記偏平粒子の粒径が０．２〜２μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記偏平粒子のアスペクト比が５〜３０であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記偏平粒子のアスペクト比が８〜２０であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記偏平粒子が、鉱物であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記鉱物が、カオリン、クレイ、マイカ、長石、シリカ、グラファイト、ベントナイト、アルミナ、およびアルミナの含水複合体のうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記熱可塑性樹脂フィルムが切断伸度８０％以上を有することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記熱可塑性樹脂フィルムが伸び５０％時における幅１ｃｍあたりの張力が２０００ｇ以下であることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記熱可塑性樹脂フィルムが、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂のうち少なくとも１種の材料から形成されることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴム成分がブチルゴムを含んでなることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記熱可塑性樹脂フィルムが空気透過係数５．０×１０^−１２ｃｍ^３・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴム組成物層がインナーライナーとして利用されることを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴム組成物層が０．１０〜０．５０ｍｍの厚さを有し、前記熱可塑性樹脂フィルムが３〜１００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記積層体のうち前記熱可塑性樹脂フィルムをタイヤの内側に配置してタイヤを加硫した後、前記熱可塑性樹脂フィルムをタイヤから除去することを特徴とする請求項１〜１４のうちいずれか１項記載の空気入りタイヤの製造方法。
空気入りタイヤをえるにあたり、偏平粒子とゴム成分とを含んでなるゴム組成物よりなる層と、ゴム組成物よりなる層を支持する熱可塑性樹脂よりなる支持層とからなる積層体を作成する工程、およびこの積層体を、ゴム組成物よりなる層がタイヤの製造過程において補強されるように配置する工程を具える、空気入りタイヤの製造方法。