JP5106618B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ加硫用ブラダーを用いて製造された空気入りタイヤの製造方法に関する。
近年、車の低燃費化に対する強い社会的要請から、タイヤの軽量化が図られている。タイヤ部材のなかでも、タイヤ半径方向の内側に配置され、空気入りタイヤ内部から外部への空気の漏れの量(空気透過量)を低減して耐空気透過性を向上させるはたらきをもつインナーライナーにおいても、軽量化などが行なわれるようになってきた。
現在、インナーライナー用ゴム組成物として、ブチルゴム70〜100質量%および天然ゴム30〜0質量%を含むブチル系ゴムを使用することで、タイヤの耐空気透過性を向上させることが行なわれている。また、ブチル系ゴムはブチレン以外に約1質量%のイソプレンを含み、これが硫黄、加硫促進剤、亜鉛華と相まって、隣接ゴムとの共架橋を可能にしている。上記ブチル系ゴムをインナーライナーに用いる場合、通常の配合では乗用車用タイヤでは0.6〜1.0mm、トラック・バス用タイヤでは1.0〜2.0mm程度の厚みが必要となる。
そこで、タイヤの軽量化を図るために、ブチル系ゴムより耐空気透過性に優れ、インナーライナー層の厚みを薄くすることができるポリマーが提案されている。このようなポリマーの候補として、熱可塑性エラストマー組成物が検討されている。
ところで、従来の空気入りタイヤの加硫工程では、膨張可能な弾性体よりなるブラダーが収容された金型が用いられている。加硫工程では、まず、予備成形された未加硫タイヤの内面に離型剤が塗布される。次に、加熱された金型内に未加硫タイヤが挿入され、続いて、ブラダー内部にガスが充填される。ブラダーはガスが充填されることにより、未加硫タイヤの内面を滑りつつ膨張する。次に、金型が締められ、ブラダー内圧が高められる。未加硫タイヤは、加熱された金型と、高圧ガス充填により膨張したブラダーにより加圧され、金型およびブラダーからの熱伝導により加熱される。加圧と加熱によりゴムが加硫反応を起こし、加硫タイヤが得られる。
ブラダーは、膨張時に未加硫タイヤを内側から加圧し、未加硫タイヤとブラダー間に存在する気体を排出する。この気体が排出されずにタイヤ内面とブラダーとの間に閉じ込められると、タイヤ内面に気体が残留してエアーインが発生する。さらに残留した気体によって加硫不良や、タイヤ故障が発生する。そこで、ブラダー膨張時において気体を排出しやすくするために、ブラダーの表面のタイヤクラウン部に相当する部分から、タイヤビード部に相当する部分に向けて、多数の凹型の溝が設けられている。この溝はブラダーベントラインと呼ばれている。
ここで、インナーライナー層の厚みを薄くするために熱可塑性樹脂組成物を用いた未加硫タイヤを予備成形し、上記の従来の加硫工程でタイヤを製造した場合、加硫終了後にタイヤからブラダーを収縮格納する時に、ブラダーベントラインの溝とタイヤ内面が擦れて、インナーライナー層を構成する熱可塑性樹脂組成物に傷が付いてしまうという問題がある。特に、インナーライナー層が、加硫温度より融点の低い熱可塑性樹脂組成物からなり、厚みが1mm未満の場合は、加硫終了時点で熱可塑性樹脂組成物が軟化状態のため、ブラダー収縮によるインナーライナー層の損傷の影響が大きくなってしまう。たとえば、インナーライナー層の傷によってタイヤの内圧保持能が低下するだけではなく、インナーライナー層に亀裂が発生し、走行中にタイヤがバーストするという重大な事故につながる恐れがある。
特許文献1(特開2008−12751号公報)には、ブラダーとタイヤ内面の間の気体を効率よく排出するために、ブラダーベントラインの溝幅、高さ、溝面積、ブラダーのコーナーの輪郭の近似半径R1の、ブラダー外径RAに対する比(R1/RA)、クロスベントラインなどが開示されている。
しかし、厚みの薄い熱可塑性樹脂組成物からなるインナーライナー層を有する未加硫タイヤの製造に、該ブラダーベントラインを有するブラダーを用いると、ブラダー収縮時にインナーライナー層が損傷してしまう恐れがある。
特開2008−12751号公報
本発明は、タイヤの加硫工程において、インナーライナーを損傷することなく、ブラダーとタイヤ内面との間の気体の排出を行なうことのできるタイヤ加硫用ブラダーと、該タイヤ加硫用ブラダーとの接着力が高い配合のインナーライナーとを用いることにより、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示す空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、複数のベントラインを備えるタイヤ加硫用ブラダーを用いて、インナーライナーを内面に備えるものであって、該インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIBS層を有し、該SIBS層の厚さは、0.05mm以上0.6mm以下であり、SIBS層は、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含み、上記ベントラインは、タイヤビードトウ部からタイヤバットレス部に対応する部分の第1ベントラインと、前記タイヤバットレス部からタイヤクラウン部に対応する部分の第2ベントラインとを含み、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、タイヤ加硫用ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm以上3.0mm以下およびタイヤ加硫用ブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm以上2.0mm以下であり、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であり、第1ベントラインは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度αが60°以上90°以下、かつ、第2ベントラインは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度βが40°以上90°以下であり、角度αと角度βの大きさは、α≧βの関係を満たすことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、複数のベントラインを備えるタイヤ加硫用ブラダーを用いて、インナーライナーを内面に備えるものであって、該インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIBS層、ならびにスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIS層およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含むSIB層の少なくともいずれかを有し、SIBS層の厚さは、0.05mm以上0.6mm以下であり、SIS層およびSIB層の厚さが合計で0.01mm以上0.3mm以下であり、SIBS層、SIS層およびSIB層の少なくともいずれかは、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含み、ベントラインは、タイヤビードトウ部からタイヤバットレス部に対応する部分の第1ベントラインと、タイヤバットレス部からタイヤクラウン部に対応する部分の第2ベントラインとを含み、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm以上3.0mm以下およびブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm以上2.0mm以下であり、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であり、第1ベントラインは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度αが60°以上90°以下、かつ、第2ベントラインは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度βが40°以上90°以下であり、角度αと角度βの大きさは、α≧βの関係を満たすことを特徴とする。
上記の第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、略矩形、略半円形、または略三角形であることが好ましい。
炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体が、ポリブテンおよびポリイソブチレンの少なくともいずれかからなることが好ましく、より好ましくは、数平均分子量300以上3,000以下、重量平均分子量700以上100,000以下、および粘度平均分子量20,000以上70,000以下の少なくともいずれかを満たすことである。SIBS層が、空気入りタイヤの半径方向の最も内側に配置されることが好ましい。
炭素数4のモノマーユニットを重合して得られる重合体を含むSIS層または炭素数4のモノマーユニットを重合して得られる重合体を含むSIB層が、空気入りタイヤのカーカス層に接して配置されることが好ましい。
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5万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は、重量平均分子量が10万以上29万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
スチレン−イソブチレンジブロック共重合体は直鎖状であり、重量平均分子量が4万以上12万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上35質量%以下であることが好ましい。
インナーライナーは、さらにスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体を含む第2a熱可塑性エラストマー組成物からなる第2a層、およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含む第2b熱可塑性エラストマー組成物からなる第2b層の少なくともいずれかを含む第2層を備えることが好ましい。
本発明によれば、タイヤの加硫工程において、インナーライナーを損傷することなく、ブラダーとタイヤ内面との間の気体の排出を行なうとともに、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示す空気入りタイヤの製造方法を提供することができる。
本発明の一実施の形態における空気入りタイヤの右半分の模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるタイヤ加硫用ブラダーを示す図である。 本発明の一実施の形態におけるベントラインの模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるベントラインを示す図である。 本発明の一実施の形態におけるベントラインの模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるベントラインを示す図である。 本発明の一実施の形態におけるポリマーシートの模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるポリマー積層体の模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるポリマー積層体の模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるポリマー積層体の模式的断面図である。 本発明の一実施の形態におけるポリマー積層体の模式的断面図である。
<空気入りタイヤ>
本発明の製造方法によって製造される空気入りタイヤの構造について、図1を用いて説明する。本発明の空気入りタイヤ101は、乗用車用、トラック・バス用、重機用などとして用いることができる。空気入りタイヤ101は、クラウン部102と、クラウン部102の側縁に連なるタイヤバットレス部110と、サイドウォール部103と、ビード部104とを有する。さらに、ビード部104にはビードコア105が埋設される。また、一方のビード部104から他方のビード部にわたって設けられ、両端を折り返してビードコア105を係止するカーカス106と、該カーカス106のクラウン部外側に2枚のプライよりなるベルト層107とが配置されている。カーカス106のタイヤ半径方向内側には一方のビード部104から他方のビード部に亘るインナーライナー109が配置されている。ベルト層107は、スチールコードまたはアラミド繊維等のコードよりなる2枚のプライを、タイヤ周方向に対してコードが通常5〜30°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカスはポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ90°の角度に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア105の上端からサイドウォール方向に延びるビードエーペックス108が配置される。なお、インナーライナー109とカーカス106との間に、インスレーションが配置されていてもよい。
上記のインナーライナー109は、ビードトウ部104aからタイヤバットレス部110に対応する部分109aと、タイヤバットレス部110からクラウン部102に対応する部分109bとを含む。タイヤ加硫時に、インナーライナー109のビードトウ部104aからタイヤバットレス部110に対応する部分109aは、後述する加硫用ブラダーの第1ベントラインと接し、インナーライナーのタイヤバットレス部110からタイヤクラウン部102に対応する部分109bは、後述する加硫用ブラダーの第2ベントラインに接する。
本発明の製造方法によって製造される空気入りタイヤは、複数のベントラインを備えるタイヤ加硫用ブラダーと、該タイヤ加硫用ブラダーの外表面に接するインナーライナー109とを有するものである。そして、インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIBS層を少なくとも有し、該SIBS層の厚さは、0.05mm以上0.6mm以下である。かかるSIBS層は、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含むものである。インナーライナー109は、SIBS層以外に、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SIS層およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含むSIB層の少なくともいずれかを有していてもよい。このSIS層またはSIB層を含む場合、SIS層およびSIB層の厚さが合計で0.01mm以上0.3mm以下である。
上記のインナーライナーは、SIBS層、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SIS層およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含むSIB層の少なくともいずれかを有し、SIS層およびSIB層の厚さが合計で0.01mm以上0.3mm以下であり、SIBS層、SIS層およびSIB層の少なくともいずれかが、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含むものであってもよい。
このようにSIBS層からなるインナーライナー、または、SIBS層およびSIS層またはSIB層のいずれか一方もしくは両方からなるインナーライナーに対し、複数のベントラインを備えるタイヤ加硫用ブラダーを用いて空気入りタイヤを製造することにより、タイヤの加硫工程において、インナーライナーを損傷することなく、ブラダーとタイヤ内面との間の気体の排出を行なうとともに、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示す空気入りタイヤを製造することができる。
以下において、本発明の空気入りタイヤの製造に用いるタイヤ加硫用ブラダーおよび空気入りタイヤの内面に位置するインナーライナーを説明する。
<タイヤ加硫用ブラダー>
本発明の空気入りタイヤの製造方法に用いられるタイヤ加硫用ブラダーのベントラインについて、図2〜図5を用いて説明する。図2において、タイヤ加硫用ブラダー1の両端部にフランジ部2a、2bを設け、一方のフランジ部2aから他方のフランジ部2bにかけて、複数のベントライン4が設けられている。
ベントライン4は、タイヤビードトウ部からタイヤバットレス部に対応する部分の第1ベントライン4aと、タイヤバットレス部からタイヤクラウン部に対応する部分の第2ベントライン4bとを含む。なお、点線Bは第1ベントライン4aと第2ベントライン4bとの境界を示している。
図3において、第1ベントライン4aは、ブラダーのタイヤビードトウ部に対応する部分Aの接線Tに対する角度αが60°以上90°以下であり、好ましくは80°以上90°以下である。角度αが60°未満であると、ブラダーが収縮する方向とベントラインの方向が大きく異なり、ブラダーとインナーライナーが擦れることに由来する傷が発生する恐れがある。なお、角度αは接線Tに対する角度が90°を最大としているため、90°を超える値は、180°−(90°を超える値)として示される。したがって、角度αが90°より大きく120°以下の場合も、角度αが60°以上90°以下という条件を満たす。
角度αの大きさは、タイヤのインナーライナーを形成する熱可塑性エラストマー組成物の材料特性に応じて変化させることが好ましい。たとえば、熱可塑性エラストマー組成物の融点が低く、タイヤの製造時の加硫工程終了時に、熱可塑性エラストマーの軟化現象が大きい場合は、角度αの大きさは大きい方が好ましい。一方、熱可塑性エラストマー組成物の融点が高く、ブラダーとインナーライナーが擦れることに由来する傷の発生が少ない場合は、角度αの大きさを小さくすることができる。
第2ベントライン4bは、ブラダーのタイヤビードトウ部に対応する部分Aの接線Tに対する角度β(図3では接線Tに平行な線T’に対する角度として示している)が40°以上90°以下であり、好ましくは45°以上90°以下である。角度βが40°未満であると、ブラダーが収縮する方向とベントラインの方向が大きく異なり、ブラダーとインナーライナーが擦れることに由来する傷が発生する恐れがある。なお、角度βは接線Tに対する角度が90°を最大としているため、90°を超える値は、180°−(90°を超える値)として示される。したがって、角度βが90°より大きく140°以下の場合も、角度βが40°以上90°以下という条件を満たしている。
角度βの大きさは、タイヤバットレス部におけるカーカスコードの配列の乱れを防止するため、90°よりも小さくすることが好ましい。
角度αと角度βの大きさは、α≧βの関係を満たす。角度αと角度βの大きさの関係がα<βの場合は、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されない恐れがある。角度αおよび角度βの条件を満たすベントラインの例を図4(a)〜(e)に示す。
図4(a)は、角度αが90°、角度βが90°の場合のベントラインを示す。
図4(b)は、角度αが90°、角度βが60°の場合のベントラインを示す。
図4(c)は、角度αが90°、角度βが40°の場合のベントラインを示す。
図4(d)は、角度αが60°、角度βが60°の場合のベントラインを示す。
図4(e)は、角度αが60°、角度βが40°の場合のベントラインを示す。
第1ベントライン4aおよび第2ベントライン4bの溝断面の形状について、図5を用いて説明する。図5において、両矢印線Wはベントラインの溝断面の幅を示す。両矢印線Hはベントラインの溝断面の深さを示す。斜線部Sはベントラインの溝断面積を示す。両矢印Dは隣接する2本のベントライン間の距離を示す。
本明細書において、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅とは、溝断面のブラダーの金型と接する側の表面と同一面上における幅を意味する。したがって、たとえば第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状が略半円形や略三角形であって、ブラダー表面からの距離によって第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅の大きさが異なる場合においても、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅とは、ブラダーの金型と接する側の表面と同一面上における幅を意味する。
第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅は0.5mm以上3.0mm以下であり、0.5mm以上2.0mm以下が好ましい。第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅が0.5mm未満であると、インナーライナーに形成されたブラダーベントラインの凹部に対応する凸部形状を有する線の強度が弱く、ブラダーとインナーライナーが擦れることに由来する傷が発生する恐れがある。一方、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の幅が3.0mmを超えると、インナーライナーに形成されたブラダーベントラインの凹部に対応する凸部の体積が大きくなり、タイヤを軽量化することができない恐れがある。
本明細書において、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さとは、溝断面において、ブラダーの金型と接する側の表面と同一面に対して鉛直方向における、ブラダー表面からの距離がもっとも大きい部分の距離を意味する。したがって、たとえば第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状が略半円形や略三角形の場合であって、ブラダー表面からの深さが一定でない場合は、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さとは、ブラダー表面からの距離がもっとも大きい部分の距離を意味する。具体的には、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状が略半円形の場合は、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さは、図5(b)または(e)中の両矢印Hで示される。第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状が略三角形の場合は、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さは、図5(c)または(f)中の両矢印Hで示される。
第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さは0.1mm以上2.0mm以下であり、0.5mm以上1.5mm以下が好ましい。第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さが0.1mm未満であると、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されない恐れがある。一方、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の深さが2.0mmを超えると、インナーライナーに形成されたブラダーベントラインの凹部に対応する凸部の体積が大きくなり、タイヤを軽量化することができない恐れがある。
本明細書において、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積とは、溝断面において、溝を形成する線と、ブラダーの金型と接する側の表面と同一面上において溝を形成する線の端部同士を結ぶ線とによって囲まれる部分の面積を意味する。たとえば、図5(a)を用いて説明すると、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積Sとは、溝断面において、溝を形成する線l1と、ブラダー表面と同一面上において溝を形成する線の端部同士を結ぶ線l2とによって囲まれる部分の面積となる。
第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であり、0.05mm2以上5.0mm2以下が好ましい。第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積が0.025mm2未満であると、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されない恐れがある。一方、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積が6.0mm2を超えると、インナーライナーに形成されたブラダーベントラインの凹部に対応する凸部の体積が大きくなり、タイヤを軽量化することができない恐れがある。
隣接する2本のベントライン間の距離は、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されれば特に制限されない。隣接する2本のベントライン間の距離は、たとえば2.0mm以上6.0mm以下が好ましく、2.5mm以上5.0mm以下がさらに好ましい。隣接する2本のベントライン間の距離が2.0mm未満であると、インナーライナーに形成されたブラダーベントラインの凹部に対応する凸部の体積が大きくなり、タイヤを軽量化することができない恐れがある。一方、隣接する2本のベントライン間の距離が6.0mmを超えると、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されない恐れがある。
第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、たとえば図5(a)に示される略矩形、図5(b)に示される略半円形、または図5(c)に示される略三角形であることが好ましい。さらに、第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、たとえば図5(d)〜(f)に示されるように、略矩形、略半円形または略三角形の隅をR面取りした形状とすることもできる。
上記で作製した第1ベントラインおよび第2ベントラインとは、第2ベントラインの形態が異なるベントラインを、図6を用いて説明する。
図6に示される第2ベントラインは、ブラダーのタイヤビードトウ部に対応する部分Aの接線Tに対する角度(図6では接線Tに平行な線T’に対する角度として示している)が角度β1であるベントライン4b1と、角度β2であるベントライン4b2とを含む。接線Tに対して異なる角度を有する第2ベントラインを2本形成することで、気体排出効果を高めることができる。
角度β1と角度β2の大きさが、β1≦β2の場合、角度β1のブラダーのタイヤビードトウ部に対応する部分Aの接線Tに対する角度は40°以上90°以下であり、好ましくは45°以上90°以下である。一方、角度β2の接線Tに対する角度は、角度β1と同一方向から計測した場合、90°より大きく140°以下であり、好ましくは90°より大きく135°以下である。
第1ベントラインのブラダーのタイヤビードトウ部に対応する部分Aの接線Tに対する角度αと、角度β1および角度β2の大きさは、α≧β1かつα≧β2の関係を満たす。角度αと角度β1、角度β2の大きさの関係がの関係を満たさない場合は、タイヤの加硫工程時に、タイヤ内面とブラダーとの間の気体が十分に排出されない恐れがある。
上記の角度α、角度β1および角度β2の条件を満たすベントラインの例を図6(a)および(b)に示す。図6(a)は、角度αが90°、角度β1が40°、角度β2が140°の場合のベントラインを示す。図6(b)は、角度αが60°、角度β1が40°、角度β2が140°の場合のベントラインを示す。
<インナーライナー>
本発明の空気入りタイヤに用いるインナーライナーは、図7に示されるような単層のポリマーシートであってもよいし、図8〜図11に示されるような複層のポリマー積層体であってもよい。
<単一のポリマーシートからなるインナーライナー>
図7に示されるように、ポリマーシート10a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(以下、SIBSともいう)を含むSIBS層11aからなる。
(SIBS層)
上記のSIBS層11aの厚みは、0.05mm以上0.6mm以下である。SIBS層11aの厚みが0.05mm未満であると、ポリマーシートをインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、SIBS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おそれがある。一方、SIBS層11aの厚みが0.6mmを超えると、タイヤ重量が増加して低燃費性能が低下する。SIBS層11aの厚みは、さらに0.05mm以上0.4mm以下であることが好ましい。
SIBS層11a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シート化する通常の方法によって得ることができる。
図1を参照して、ポリマーシート10aを空気入りタイヤ101のインナーライナー109に適用する場合、タイヤの加硫工程においてSIBS層11aとカーカス106とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤ101は、インナーライナー109とカーカス106のゴム層とが良好に接着しているため、エアーインを防ぐことができ、さらに優れた耐空気透過性を有することができる。
(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)
SIBSのイソブチレンブロックにより、SIBSを含むポリマーシートは優れた耐空気透過性を有する。したがって、SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、耐空気透過性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
さらに、SIBSは芳香族以外の分子構造が完全飽和であることにより、劣化硬化が抑制され、優れた耐久性を有する。したがって、SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SIBSを含むポリマーシートをインナーライナーに適用して空気入りタイヤを製造した場合、SIBSを含有させることにより耐空気透過性を確保するため、たとえばハロゲン化ブチルゴムなどの、従来耐空気透過性を付与するために使用されてきた高比重のハロゲン化ゴムを使用しないか、使用する場合にも使用量の低減が可能である。これによってタイヤの軽量化が可能であり、燃費の向上効果が得られる。
SIBSの分子量は特に制限はないが、流動性、成形化工程、ゴム弾性などの観点から、GPC法による重量平均分子量が5万以上40万以下であることが好ましい。重量平均分子量が5万未満であると引張強度、引張伸びが低下するおそれがあり、40万を超えると押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。
SIBSは一般的にスチレン単位を10質量%以上40質量%以下含む。耐空気透過性と耐久性がより良好になる点で、SIBS中のスチレン単位の含有量は10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
SIBSは、イソブチレン単位とスチレン単位のモル比(イソブチレン単位/スチレン単位)が、該共重合体のゴム弾性の点から40/60〜95/5であることが好ましい。SIBSにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱い(重合度が10,000未満では液状になる)の点からイソブチレンブロックでは10,000〜150,000程度、またスチレンブロックでは5,000〜30,000程度であることが好ましい。
SIBSは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
特開昭62−48704号公報および特開昭64−62308号公報には、イソブチレンと他のビニル化合物とのリビングカチオン重合が可能であり、ビニル化合物にイソブチレンと他の化合物を用いることでポリイソブチレン系のブロック共重合体を製造できることが開示されている。このほかにも、リビングカチオン重合法によるビニル化合物重合体の製造法が、たとえば、米国特許第4,946,899号、米国特許第5,219,948号、特開平3−174403号公報などに記載されている。
SIBSは分子内に芳香族以外の二重結合を有していないために、たとえばポリブタジエンなどの分子内に二重結合を有している重合体に比べて紫外線に対する安定性が高く、耐候性が良好である。
(炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体)
上記のSIBS層11aは、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む。該重合体の低分子量成分は、SIBS由来の耐空気透過性を損なうことなく、SIBS層と、他のポリマーシートやゴム層との未加硫粘着力および加硫接着力を向上させることができる。したがって、該重合体を含むSIBS層11aをタイヤのインナーライナー部に用いると、隣接するカーカスやインスレーションなどを形成するゴム層との接着力が向上し、インナーライナーとカーカス、またはインナーライナーとインスレーションの間のエアーイン現象を防ぐことができる。また、このようにインナーライナーとカーカス、またはインナーライナーとインスレーションの間の加硫接着力が向上することにより、層間の剛性を高めることができ、もって操縦安定性を向上させることができる。
炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体のGPC法による数平均分子量は、300以上3,000以下であることが好ましく、500以上2,500以下であることがさらに好ましい。該重合体のGPC法による重量平均分子量は700以上100,000以下であることが好ましく、1,000以上80,000以下であることがさらに好ましい。該重合体のFCC法による粘度平均分子量は20,000以上70,000以下であることが好ましく、30,000以上60,000以下であることがさらに好ましい。
炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体としては、ポリブテン、ポリイソブチレンなどが挙げられる。
ポリブテンは、モノマー単位としてイソブテンを主体として、さらにノルマルブテンを用い、これらを反応させて得られる長鎖状炭化水素の分子構造を持った共重合体である。ポリブテンとしては、水素添加型のポリブテンも用いることができる。
ポリイソブチレンは、モノマー単位としてイソブテンを用いて、これを重合させて得られる長鎖状炭化水素の分子構造を持った共重合体である。
(SIBS層の構成)
SIBS層11aは、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含む。炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体の含有量が0.5質量%未満であると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあり、40質量%を超えると、耐空気透過性が低下し、さらに粘度が低くなるため押出加工性が悪くなるおそれがある。該重合体の含有量は、好ましくは5質量%以上20質量%以下である。一方、SIBS層11a中のSIBSの含有量は60質量%以上99.5質量%以下が好ましい。SIBSの含有量が60質量%未満であると、耐空気透過性が低下するおそれがあり、99.5質量%を超えると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあるため好ましくない。SIBSの含有量は、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。
<ポリマー積層体からなるインナーライナー>
(形態1)
図8は、本発明のインナーライナーに用いられるポリマー積層体の一例を示す模式的な断面図である。
本形態のポリマー積層体10bは、SIBSを含むSIBS層11bおよびスチレン−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)を含むSIS層12bを有する。SIBS層11bの厚みは、上記と同様に0.05mm以上0.6mm以下である。
(SIS層)
SIS層12bの厚みは、0.01mm以上0.3mm以下である。SIS層12bの厚みが0.01mm未満であると、ポリマーシートをインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、SIS層12bがプレス圧力で破れてしまい、加硫接着力が低下する恐れがある。一方、SIS層12bの厚みが0.3mmを超えるとタイヤ重量が増加し、低燃費性能が低下する。SIS層12bの厚みは、さらに0.05mm以上0.2mm以下であることが好ましい。SIS層は、SIS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シート化する通常の方法によって得ることができる。
図1を参照して、ポリマー積層体10bを空気入りタイヤ101のインナーライナー109に適用する場合、SIBS層11bの存在する面をタイヤ半径方向の最も内側に向け、SIS層12bの存在する面をカーカス106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12bとカーカス106とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤ101は、インナーライナー109とカーカス106のゴム層とが良好に接着しているため、エアーインを防ぐことができ、さらに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。
(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)
SIBSおよび炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体は、上記と同様のものを用いることができる。よって、以下においてスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体を説明する。
(スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体:SIS)
スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体のイソプレンブロックはソフトセグメントであるため、SISを含むポリマーシートはゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SISを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、該インナーライナーは、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、エアーインを防ぐことができ、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SISの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が10万以上29万以下であることが好ましい。重量平均分子量が10万未満であると引張強度が低下するおそれがあり、29万を超えると押出加工性が悪くなるため好ましくない。
SIS中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
SISは、イソプレン単位とスチレン単位のモル比(イソプレン単位/スチレン単位)が、90/10〜70/30であることが好ましい。SISにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソプレンブロックでは500〜5,000程度、またスチレンブロックでは50〜1,500程度であることが好ましい。
SISは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
(炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体)
このようにポリマー積層体がSIBS層11bとSIS層12bとからなる場合、SIBS層11bおよびSIS層12bの少なくともいずれかが、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含む。すなわち、(a)SIBS層11bが上記重合体を含み、SIS層12bが上記重合体を含まない場合、(b)SIBS層11bが前記重合体を含まず、SIS層12bが前記重合体を含む場合、(c)SIBS層11bおよびSIS層12bの両方が前記重合体を含む場合が該当する。上記(a)〜(c)のうち、(c)を用いることが、接着力が高いという観点から好ましい。
SIBS層11bが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、
SIBSおよび前記重合体それぞれの含有量は、0.5質量%以上40質量%以下含むことが好ましい。
SIS層12bが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、前記重合体の含有量を0.5質量%以上40質量%以下とすることが好ましい。前記重合体の含有量が0.5質量%未満であると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあり、40質量%を超えると、耐空気透過性が低下し、さらに粘度が低くなるため押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。該重合体の含有量は、5質量%以上20質量%以下がさらに好ましい。一方、SIS層12b中のSISの含有量は60質量%以上99.5質量%以下が好ましい。SISの含有量が60質量%未満であると、粘度が低くなるため押出加工性が悪くなるおそれがあり、99.5質量%を超えると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあるため好ましくない。SISの含有量は、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。
(形態2)
図9は、本発明のインナーライナーに用いられるポリマー積層体の一例を示す模式的な断面図である。
本形態のポリマー積層体10cは、SIBSを含むSIBS層11c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)を含むSIB層13cを有する。SIBS層11cの厚みは、上記と同様に0.05mm以上0.6mm以下であることが好ましい。
(SIB層)
SIB層13cの厚みは、0.01mm以上0.3mm以下である。SIB層13cの厚みが0.01mm未満であると、ポリマーシートをインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、SIB層13cがプレス圧力で破れてしまい、加硫接着力が低下する恐れがある。一方、SIB層13cの厚みが0.3mmを超えるとタイヤ重量が増加し、低燃費性能が低下する。SIB層13cの厚みは、さらに0.05mm以上0.2mm以下であることが好ましい。SIB層は、SIB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シート化する通常の方法によって得ることができる。
図1を参照して、ポリマー積層体10cを空気入りタイヤ101のインナーライナー109に適用する場合、SIBS層11cの存在する面をタイヤ半径方向の最も内側に向け、SIB層13cの存在する面をカーカス106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、SIB層13cとカーカス106とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤ101は、インナーライナー109とカーカス106のゴム層とが良好に接着しているため、エアーインを防ぐことができ、さらに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。
(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)
SIBSおよび炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体は、上記と同様のものを用いることができる。よって、以下においてスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を説明する。
(スチレン−イソブチレンジブロック共重合体:SIB)
スチレン−イソブチレンジブロック共重合体のイソブチレンブロックはソフトセグメントであるため、SIBを含むポリマーシートはゴム成分と加硫接着しやすい。したがって、SIBを含むポリマーシートをインナーライナーに用いた場合、該インナーライナーは、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性に優れているため、エアーインを防ぐことができ、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
SIBとしては、直鎖状のものを用いることがゴム弾性および接着性の観点から好ましい。
SIBの分子量は特に制限はないが、ゴム弾性および成形性の観点から、GPC法による重量平均分子量が4万以上12万以下であることが好ましい。重量平均分子量が4万未満であると引張強度が低下するおそれがあり、12万を超えると押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。
SIB中のスチレン単位の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から10質量%以上35質量%以下であることが好ましい。
該SIBは、イソブチレン単位とスチレン単位のモル比(イソブチレン単位/スチレン単位)が、90/10〜65/35であることが好ましい。SIBにおいて、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソブチレンブロックでは300〜3,000程度、またスチレンブロックでは10〜1,500程度であることが好ましい。
SIBは、一般的なビニル系化合物の重合法により得ることができる。たとえば、リビングカチオン重合法により得ることができる。
国際公開第2005/033035号には、攪拌機にメチルシクロヘキサン、n−ブチルクロライド、クミルクロライドを加え、−70℃に冷却した後、2時間反応させ、その後大量メタノールを添加して反応を停止させ、60℃で真空乾燥してSIBを得るという製造方法が開示されている。
(炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体)
上記のSIBS層11cおよびSIB層13cの少なくともいずれかが、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含む。すなわち、(a)SIBS層11cが上記重合体を含み、SIB層13cが上記重合体を含まない場合、(b)SIBS層11cが上記重合体を含まず、SIB層13cが上記重合体を含む場合、(c)SIBS層11cおよびSIB層13cの両方が上記重合体を含む場合が該当する。上記(a)〜(c)のうち、(c)を用いることが、接着力が高いという観点から好ましい。
SIBS層11cが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、SIBSおよび上記重合体それぞれの含有量は、0.5質量%以上40質量%以下とすることが好ましい。
SIB層13cが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、上記重合体の含有量を0.5質量%以上40質量%以下とすることが好ましい。上記重合体の含有量が0.5質量%未満であると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあり、40質量%を超えると、耐空気透過性が低下し、さらに粘度が低くなるため押出加工性が悪くなるおそれがあるため好ましくない。該重合体の含有量は、5質量%以上20質量%以下がさらに好ましい。一方、SIB層13c中のSIBの含有量は60質量%以上99.5質量%以下が好ましい。SIBの含有量が60質量%未満であると、粘度が低くなるため押出加工性が悪くなるおそれがあり、99.5質量%を超えると、カーカスやインスレーションとの加硫接着力が低下するおそれがあるため好ましくない。SIBの含有量は、80質量%以上95質量%以下がさらに好ましい。
(形態3)
図10は、本発明のインナーライナーに用いられるポリマー積層体の一例を示す模式的な断面図である。
本形態のポリマー積層体10dは、SIBSを含むSIBS層11d、SISを含むSIS層12dおよびSIBを含むSIB層13dを有し、SIBS層11d、SIS層12dおよびSIB層13dが上記の順で積層されている。
SIBS層11cの厚みは、0.05mm以上0.6mm以下であることが好ましい。 SIS層12dおよびSIB層13dの厚みは、両者の合計が0.01mm以上0.3mm以下である。SIS層12dおよびSIB層13dの合計の厚みが0.01mm未満であると、ポリマーシートをインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、SIBS層12dおよびSIB層13dがプレス圧力で破れてしまい、加硫接着力が低下する恐れがある。一方、SIBS層12dおよびSIB層13dの合計の厚みが0.3mmを超えるとタイヤ重量が増加し、低燃費性能が低下する。SIBS層12dおよびSIB層13dの合計の厚みは、さらに0.05mm以上0.2mm以下であることが好ましい。
図1を参照して、ポリマー積層体10dを空気入りタイヤ101のインナーライナー109に適用する場合、SIBS層11dの存在する面をタイヤ半径方向の最も内側に向け、SIB層13dの存在する面をカーカス106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、SIB層13dとカーカス106とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤ101は、インナーライナー109とカーカス106のゴム層とが良好に接着しているため、エアーインを防ぐことができ、さらに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。
SIBS、SIS、SIB、および炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体は、上記と同様のものを用いることができる。
(炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体)
本形態においては、SIBS層11d、SIS層12d、およびSIB層13dの少なくともいずれかが、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含む。すなわち、(a)SIBS層11dのみが上記重合体を含む場合、(b)SIS層12dのみが上記重合体を含む場合、(c)SIB層13dのみが上記重合体を含む場合、(d)SIBS層11dおよびSIS層12dが上記重合体を含み、SIB層13dが上記重合体を含まない場合、(e)SIBS層11dおよびSIB層13dが上記重合体を含み、SIS層12dが上記重合体を含まない場合、(f)SIS層12dおよびSIB層13dが上記重合体を含み、SIBS層11dが上記重合体を含まない場合、(g)SIBS層11d、SIS層12dおよびSIB層13dのすべてが上記重合体を含む場合が該当する。上記(a)〜(g)のうち、(d)を用いることが、接着力が高く、コストを抑えられるという観点から好ましい。
SIBS層11dが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、SIBSおよび上記共重合体それぞれの含有量は、上記のポリマーシートと同様にすることができる。
SIS層12dが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、SISおよび上記重合体それぞれの含有量は、形態1と同様にすることができる。
SIB層13dが炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を含む場合は、SIBおよび上記重合体それぞれの含有量は、形態2と同様にすることができる。
(形態4)
図11は、本発明のインナーライナーに用いられるポリマー積層体の一例を示す模式的な断面図である。
本形態のポリマー積層体10eは、SIBSを含むSIBS層11e、SIBを含むSIB層13eおよびSISを含むSIS層12eを有し、SIBS層11e、SIB層13eおよびSIS層12eが上記の順で積層されている。上記SIBS層11e、上記SIS層12eおよび上記SIB層13eの少なくともいずれかが、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5量%以上40質量%以下含む。
本形態のポリマー積層体10eは、SIS層およびSIB層の積層順が異なる以外は、形態3と同様の構成にすることができる。
<ポリマー積層体の製造方法>
本発明の一実施の形態におけるポリマー積層体は、SIBS、SIS、SIBのペレットを、Tダイ押出機により共押出をして得ることができる。また、たとえば形態2〜4のいずれかに記載された順序で、SIBS層、SIS層、SIB層をラミネート押出や共押出などの積層押出をして得ることができる。
<空気入りタイヤの製造方法>
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、以下の方法で製造することができる。
上記で作製したポリマーシートまたはポリマー積層体をインナーライナー部に適用して生タイヤを作製する。ポリマー積層体を用いる場合は、第2層をカーカスやインスレーションに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、第2層とカーカスまたはインスレーションなどの隣接部材とが加硫接着することができる。したがって得られた空気入りタイヤにおいて、インナーライナーが隣接部材と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。
次に、生タイヤを金型に装着し、本発明の空気入りタイヤを構成するタイヤ加硫用ブラダーを用いて150〜180℃で3〜50分間、加圧しつつ加熱してプレスを行ない、加硫金型から取り外すことなくブラダーを50〜120℃で10〜300秒間冷却した後、加硫金型から取り外すことが好ましい。
空気入りタイヤは、上記のポリマーシートまたはポリマー積層体をインナーライナーに用いている。該ポリマーシートまたはポリマー積層体を構成するSIBS、SIS、SIBなどは熱可塑性エラストマーであるため、加硫タイヤを得る工程において、たとえば150〜180℃に加熱されると、金型内で軟化状態となる。軟化状態の熱可塑性エラストマーは、固体状態よりも反応性が向上するため、隣接部材と融着する。すなわち、膨張したブラダーの外側表面と接するインナーライナーは、加熱により軟化してブラダーに融着してしまう。インナーライナーとブラダーの外側表面が融着した状態で加硫タイヤを金型から取り出そうとすると、インナーライナーが、隣接するインスレーションやカーカスから剥離してしまい、エアーイン現象が生じてしまう。また、タイヤの形状自体が変形してしまう場合もある。
そこで、加圧・加硫後に加硫金型を開放せずに加圧状態を保ったまま、ブラダー内の温度を直ちに120℃以下で10秒以上急冷することにより、インナーライナーに用いられている熱可塑性エラストマーを固化させることができる。熱可塑性エラストマーが固化すると、インナーライナーとブラダーとの融着が解消し、加硫タイヤを金型から取り出す際の離型性が向上する。
冷却温度は50〜120℃が好ましい。冷却温度が50℃より低いと、特別な冷却媒体を準備する必要があり、生産性を悪化させるおそれがある。冷却温度が120℃を超えると、熱可塑性エラストマーが十分に冷却されず、金型開放時にインナーライナーがブラダーに融着したままとなり、エアーイン現象が発生するおそれがある。冷却温度は、70〜100℃であることがさらに好ましい。
冷却時間は10〜300秒間が好ましい。冷却時間が10秒より短いと熱可塑性エラストマーが十分に冷却されず、金型開放時にインナーライナーがブラダーに融着したままとなり、エアーイン現象が発生する恐れがある。冷却時間が300秒を超えると生産性が悪くなる。冷却時間は、30〜180秒であることがさらに好ましい。
加硫タイヤを冷却する工程は、ブラダー内を冷却して行うことが好ましい。ブラダー内は空洞であるため、通常加硫工程終了後にブラダー内圧を下げることなく、ブラダー内に前記冷却温度に調整された冷却媒体を導入することができる。
加圧・加熱終了時に冷却工程に移る際には、ブラダー内圧を下げることなく冷却工程に移ることが好ましい。加圧・加熱終了後にブラダー内圧を下げると、熱可塑性エラストマーが軟化状態であり、圧力の低下でゲージが変化したり、変形したり、空隙が発生したりする恐れがあるからである。なお、加硫タイヤを冷却する工程は、ブラダー内を冷却することと併せて、金型に冷却構造を設置して実施することも可能である。
冷却媒体としては、空気、水蒸気、水およびオイルよりなる群から選択される1種以上を用いることが好ましい。なかでも、冷却効率に優れている水を用いることが好ましい。
参考例1〜35、比較例1〜9>
(ポリマーシートおよびポリマー積層体の作製)
表1に示す配合処方にしたがって各配合剤を2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:200℃)に投入し、200rpmで混練してペレット化した(製造例1〜製造例8)。得られたペレットを共押出機(シリンダ温度:200℃)に投入して、表3〜表6に示す構造を有するポリマーシートまたはポリマー積層体を製造した。
Figure 0005106618
(注1)SIBS:カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T」(スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量100,000、スチレン単位含有量25質量%、ショアA硬度25)。
(注2)SIS:クレイトンポリマー社製の「D1161JP」(スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、重量平均分子量150,000、スチレン単位含有量15質量%)。
(注3)SIB:攪拌機付き2L反応容器に、メチルシクロヘキサン(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)589mL、n−ブチルクロライド(モレキュラーシーブスで乾燥したもの)613ml、クミルクロライド0.550gを加えた。反応容器を−70℃に冷却した後、α−ピコリン(2−メチルピリジン)0.35mL、イソブチレン179mLを添加した。さらに四塩化チタン9.4mLを加えて重合を開始し、−70℃で溶液を攪拌しながら2.0時間反応させた。次に反応容器にスチレン59mLを添加し、さらに60分間反応を続けた後、大量のメタノールを添加して反応を停止させた。反応溶液から溶剤などを除去した後に、重合体をトルエンに溶解して2回水洗した。このトルエン溶液をメタノール混合物に加えて重合体を沈殿させ、得られた重合体を60℃で24時間乾燥することによりスチレン−イソブチレンジブロック共重合体(重量平均分子量70,000、スチレン単位含有量15質量%)を得た。
(注4):ポリイソブチレン:新日本石油(株)社製の「テトラックス 3T」(重量平均分子量49,000、粘度平均分子量30,000)。
<空気入りタイヤの製造>
得られたポリマーシートまたはポリマー積層体を空気入りタイヤのインナーライナー部分に適用して生タイヤを準備した。なお、ポリマー積層体は、第1層が生タイヤの半径方向の最も内側に配置され、第2層が生タイヤのカーカス層に接するように配置した。該生タイヤを金型内で表3〜表6に示す形状のブラダーベントラインを有するタイヤ加硫用ブラダーを用いて、170℃で20分間プレス成形して、加硫金型を開放せずにブラダー内圧を下げずに、100℃で3分間冷却した後、加硫タイヤを金型から取り出し、195/65R15サイズの加硫タイヤを製造し、空気入りタイヤを得た。
得られた空気入りタイヤを用いて以下の評価を行った。
((a)第1層の加硫接着力)
第1層とカーカス層、および第1層と第2層の未加硫ゴムシートを貼り合わせて、170℃で20分間加熱し、加硫接着力測定用のサンプルを作製する。引張剥離試験により剥離力を測定することで加硫接着力とした。得られた数値を参考例1を基準(100)として、各比較例、各参考例の第1層の加硫接着力について、下記式により指数表示した。なお、数値が大きいほど加硫接着力が強く、好ましいことを示す。
(加硫接着力指数)=(各比較例、各参考例の加硫接着力)/(参考例1の加硫接着力)×100。
((b)インナーライナーの損傷)
加硫タイヤの内側のインナーライナーの損傷を目視で検査した。判定基準は以下の通り。なお、損傷の大きさは考慮しない。
A:外観上、タイヤ1本当たり、インナーライナーの損傷の数が0個。
B:外観上、タイヤ1本当たり、インナーライナーの損傷の数が1個以上。
((c)エアーイン有無)
加硫および冷却工程後のタイヤの内側を検査し、以下の基準で評価した。
A:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が0個、かつ直径5mmを超えるエアーインの数が0個。
B:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が1〜3個、かつ直径5mmを超えるエアーインの数が0個。
C:外観上、タイヤ1本あたり、直径5mm以下のエアーインの数が4個以上、または直径5mmを超えるエアーインの数が1個以上。
((d)屈曲亀裂成長性指数)
タイヤの耐久走行試験にて、インナーライナーが割れたり剥がれたりするかを評価した。製造した195/65R15サイズの空気入りタイヤを、JIS規格リム15×6JJに組み付け、タイヤ内圧を通常よりも低内圧である150KPa、荷重600kg、速度100km/時間とし、走行距離20,000kmの時のタイヤ内側を観察し、亀裂剥離の数を測定した。得られた数値を参考例1を基準(100)として、各比較例、各参考例の屈曲亀裂成長性について、下記式により指数表示した。数値が大きいほど、耐屈曲亀裂成長性が優れていることを示す。
(屈曲亀裂成長性指数)=(参考例1の亀裂剥離の数)/(各比較例、各参考例の亀裂剥離の数)×100。
((e)転がり抵抗)
(株)神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用い、製造した195/65R15サイズの空気入りタイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、荷重3.4kN、空気圧230kPa、速度80km/時間の条件下で、室温(38℃)にて走行させて、転がり抵抗を測定した。得られた数値を参考例1を基準(100)とし、各比較例、各参考例の転がり抵抗について、下記式により指数表示した。なお、数値が大きいほど、転がり抵抗が低減され、好ましいことを示す。
(転がり抵抗指数)=(参考例1の転がり抵抗)/(各比較例、各参考例の転がり抵抗)×100。
((f)操縦安定性)
空気入りタイヤを国産FF2000ccの全輪に装着してテストコースを実車走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。その際に10点を満点として、実施例1を6点として相対評価を行った。数値が大きいほど、操縦安定性に優れることを示す。
(総合判定)
総合判定の判定基準は表2の通り。
Figure 0005106618
(評価結果)
結果を表3〜表6に示す。
Figure 0005106618
Figure 0005106618
Figure 0005106618
Figure 0005106618
参考例1〜8と比較例1〜4との対比)
参考例1〜8で製造した空気入りタイヤの第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm以上3.0mm以下およびブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm以上2.0mm以下であり、かつ第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であった。
これに対し、比較例1、2、および4で製造した空気入りタイヤの第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm未満であり、ブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm未満であり、かつ第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2未満であった。また、比較例3で製造した空気入りタイヤの第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が3.0mmを超えて、ブラダーの金型と接する側の表面からの深さが2.0mmを超えており、かつ第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は6.0mm2を超えていた。
このため、参考例1〜8で製造した空気入りタイヤは、比較例1〜4のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
参考例1〜8と比較例5との対比)
参考例1〜8で製造した空気入りタイヤは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第1ベントラインの角度αと、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第2ベントラインの角度βとがα≧βの関係を満たしていたのに対し、比較例5で製造した空気入りタイヤは、上記α≧βの関係を満たしていなかった。
このため、参考例1〜8の空気入りタイヤは、比較例5のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
参考例1〜8と比較例6との対比)
参考例1〜8で製造した空気入りタイヤは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第1ベントラインの角度αが60°以上90°以下であるのに対し、比較例6で製造した空気入りタイヤは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第1ベントラインの角度αが60°未満であった。
このため、参考例1〜8で製造した空気入りタイヤは、比較例6のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
参考例12〜13と比較例7との対比)
参考例12〜13で製造した空気入りタイヤの第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm以上3.0mm以下およびブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm以上2.0mm以下であり、かつ第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であった。
これに対し、比較例7で製造した空気入りタイヤの第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が3.0mmを超えて、ブラダーの金型と接する側の表面からの深さが2.0mmを超えており、かつ第1ベントラインおよび第2ベントラインの溝断面積は6.0mm2を超えていた。
このため、参考例12〜13の空気入りタイヤは、比較例7のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
参考例14〜24と比較例8との対比)
参考例14〜24で製造した空気入りタイヤは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第1ベントラインの角度αと、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第2ベントラインの角度βとがαβの関係を満たしていたのに対し、比較例8で製造した空気入りタイヤは、上記αβの関係を満たしていなかった。
このため、参考例14〜24で製造した空気入りタイヤは、比較例8のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
参考例25〜35と比較例9との対比)
参考例25〜35で製造した空気入りタイヤは、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第1ベントラインの角度αと、タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する第2ベントラインの角度βとがαβの関係を満たしていたのに対し、比較例9で製造した空気入りタイヤは、上記αβの関係を満たしていなかった。
このため、参考例25〜35で製造した空気入りタイヤは、比較例9のそれに比して、エアーイン、屈曲亀裂性調整、転がり抵抗、および操縦安定性において優れた性能を示した。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 タイヤ加硫用ブラダー、2a,2b フランジ部、4 ベントライン、4a 第1ベントライン、4b 第2ベントライン、10a ポリマーシート、10b,10c,10d,10e ポリマー積層体、11a,11b,11c,11d,11e SIBS層、12b,12d,12e SIS層、13c,13d,13e SIB層、20,30,40 ポリマーシート、21,31,41 第1層、32,42 第2層、42a 第2a層、42b 第2b層、101 空気入りタイヤ、102 クラウン部、103 サイドウォール部、104 ビード部、104a ビードトウ部、105 ビードコア、106 カーカス、107 ベルト層、108 ビードエーペックス、109 インナーライナー、110 タイヤバットレス部。

Claims (8)

  1. 複数のベントラインを備えるタイヤ加硫用ブラダーを用いて、インナーライナーを内面に備える空気入りタイヤの製造方法であって、
    前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIBS層およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を含むSIB層を有するか、または前記SIBS層、前記SIB層およびスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体を含むSIS層を有し、
    前記SIBS層の厚さは、0.05mm以上0.6mm以下であり、
    前記SIS層および前記SIB層の厚さが合計で0.01mm以上0.3mm以下であり、
    前記SIBS層、前記SIS層および前記SIB層の少なくともいずれかは、炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体を0.5質量%以上40質量%以下含み、
    前記スチレン−イソブチレンジブロック共重合体は直鎖状であり、重量平均分子量が4万以上12万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上35質量%以下であり、
    前記ベントラインは、タイヤビードトウ部からタイヤバットレス部に対応する部分の第1ベントラインと、前記タイヤバットレス部からタイヤクラウン部に対応する部分の第2ベントラインとを含み、
    前記第1ベントラインおよび前記第2ベントラインの溝断面の形状は、ブラダーの金型と接する側の表面における幅が0.5mm以上3.0mm以下およびブラダーの金型と接する側の表面からの深さが0.1mm以上2.0mm以下であり、
    前記第1ベントラインおよび前記第2ベントラインの溝断面積は0.025mm2以上6.0mm2以下であり、
    前記第1ベントラインは、前記タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度αが60°以上90°以下、かつ、前記第2ベントラインは、前記タイヤビードトウ部に対応する部分の接線に対する角度βが40°以上90°以下であり、
    前記角度αと前記角度βの大きさは、α>βの関係を満たす、空気入りタイヤの製造方法。
  2. 前記第1ベントラインおよび前記第2ベントラインの溝断面の形状は、略矩形、略半円形、または略三角形である、請求項1に記載の空気入りタイヤの製造方法。
  3. 前記炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体が、ポリブテンおよびポリイソブチレンの少なくともいずれかからなる、請求項1または2に記載の空気入りタイヤの製造方法。
  4. 前記炭素数4のモノマー単位を重合して得られる重合体が、数平均分子量300以上3,000以下、重量平均分子量700以上100,000以下、および粘度平均分子量20,000以上70,000以下の少なくともいずれかを満たす、請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
  5. 前記SIBS層が、空気入りタイヤの半径方向の最も内側に配置される、請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
  6. 前記炭素数4のモノマーユニットを重合して得られる重合体を含むSIS層または前記炭素数4のモノマーユニットを重合して得られる重合体を含むSIB層が、空気入りタイヤのカーカス層に接して配置される、請求項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
  7. 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5万以上40万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
  8. 前記スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は重量平均分子量が10万以上29万以下であり、かつスチレン単位含有量が10質量%以上30質量%以下である、請求項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
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