JP5225431B2 - ストリップ、その製造方法および空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明はタイヤ内側にインナーライナーを備えた空気入りタイヤの製造方法に関する。該インナーライナーは、タイヤの中子体の外周面上に、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ことで製造される。
体(SIBS)を含み、厚さが0.05mm〜0.6mmの範囲である。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(SIS)およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体(SIB)の少なくともいずれかを含み、厚さが0.01mm〜0.3mmである。前記第2層はカーカスプライのゴム層と接するように配置される。
図4〜図6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と該ストリップ本体10Aの両側部に形成される耳部10Bで構成される。
いが、非対称とすることもできる。例えば、図4において、左端部では耳部は下面に一定の厚さを有して形成され、両端部で耳部は下面に一定の厚さを有して形成されている。かかる形状とすることで、ドラム上でストリップを巻き返してインナーライナーを形成する際に隣接するストリップの耳部は、ストリップ端部で形成される段差を緩和し、凹凸の小さい接合が可能となる。なお前記ストリップ本体10Aは、その厚さ(T1)が、長さ方向に一定の横長偏平の矩形状をなしている。
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の近傍に配されるニップローラ14Aと型ローラ14Bとから構成される。
ーラ14Aと型ローラ14B間での間隙部分K1によって耳部10Bが成形され、前記凹み部分14a、14bがなす隙間部分K2によって図4のストリップ本体10Aが成形される。
本発明のストリップは、熱可塑性エラストマー組成物の単一層、または複数の熱可塑性エラストマーによるポリマー積層体が用いられる。ここで熱可塑性エラストマー組成物は、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体に、少なくとも粘着付与剤、ブチル系ゴムおよび天然ゴムの1種を含む熱可塑性エラストマー組成物(以下、「第1層」ともいう。)である。
[SIBS]
第1層のエラストマー組成物には、ポリマー成分としてスチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体(SIBS)を5質量%〜100質量%含む。SIBSが5質量%よりも少ない場合は、空気遮断性が低下する虞がある。第1層のSIBS配合量は、空気遮断性の確保という観点から、10質量%〜80質量%の範囲が好ましい。
第1層のエラストマー組成物には、粘着付与剤がポリマー成分中に0.1質量部〜100質量部の範囲で含むことが望ましい。0.1質量部より少ない場合には、隣接するタイヤ部材との接着性が低下するかの可能性があり、100質量部を超えると、粘着性が高くなりすぎて、生産性が低下し、さらにガスバリア性を低下することになる。粘着付与剤は、好ましくは、1質量部〜50質量部の範囲である。ここで粘着付与剤とは、エラストマ
ー組成物の粘着性を増進するための配合剤をいい、例えば次の粘着付与剤が例示される。
第1層のエラストマー組成物には、ポリマー成分としてブチルゴムもしくは天然ゴム(イソプレンゴムを含む)を、60質量%〜95質量%の範囲で含むことができる。ブチルゴムもしくは天然ゴム(イソプレンゴムを含む)が、60質量%より少ないと、粘度が高く押し出し加工性が悪くなり、薄肉化により軽量化ができない虞があり、95質量%を超えると、空気遮断性が低下する虞がある。エラストマー組成物の未加硫接着性および加硫接着性を高めるためには、70質量%〜90質量%の範囲が好ましい。
本発明のストリップに用いる前記第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ことが好ましい。
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。
次に、空気入りタイヤを製造方法について説明する。本発明の空気入りタイヤの製造方法は、インナーライナーの成形方法、生カバーを成形する工程と、該生カバーを加硫する工程とを含んでいる。以下、これらの工程を説明する。
前記インナーライナーを成形は、図7に示される中子体Nを用いて、図8に示す概略図に従って行われる。図7および図8においてインナーライナーは、ストリップ10を中子体Nの外周面22に、その円周方向に沿って側縁をずらせながら巻き付けることにより形成される。ここでストリップ10は、例えば幅W0が5〜60mm程度、厚さT1が0.5〜1.0mm程度のリボン状で構成される。巻き付けに際しては、ストリップ10の一端を中子体Nの外周面22に貼り付け、しかる後、支持軸Dにて該中子体Nを回動させるとともにストリップ10を回転軸方向に所定のピッチで移動させる。これにより、図8に示されるように、中子体Nの外周面22の一部、もしくは全域にストリップ10からなるインナーライナー9Gを配置できる。かかるストリップの成形方法は、所謂ストリップワインド方式と呼ばれ、複雑な三次元形状を形成するのに採用できる。なおインナーライナーの成形をトレッド領域には幅広のストリップを巻き付け、その両側のサイド部にストリップワインド方式を採用することもできる。
場合の凹凸に比べ約2倍となる。
次に、図10においてビード領域のインナーライナー9Gの外側に、ビードコアを形成するステップが行われる。ビードコアは、例えば連続して供給される1本のビードワイヤをクリンチゴムの基部からタイヤ半径方向に積み重なるように渦巻状で複数周回させて形成される。ビードワイヤを渦巻き状に巻き付ける際、例えばインナーライナー9Gの外面との間に小隙間を形成しうるリング状の当て金などを前記フランジ面23に装着して行われるのが望ましい。
イヤ材は、一体押出し方式のものを巻き付けても良いが、例えばサイドウォールゴム3Gのように、複雑な立体形状をなすものについては、適宜、前述のストリップワインド方式にて形成するのができる。このように中子体Nの外側に生カバー1Gが形成される。
次に、本発明の一実施形態では、生カバー1Gの内部から中子体Nが取り外され、しかる後、図13に示されるように、前記中子体が取り外された生カバー1Gを加硫金型Mにて加硫成形する加硫成形工程が行われる。
ここで前記内径Riは、近似的に加硫金型Mの成形面Maのうちタイヤ赤道を加硫する部分の内径Mr(ただし、トレッド溝成形用の突起Mpは含めない。)から、タイヤ設計寸法におけるトレッド厚さの2倍の距離を減じること等によって近似的に求めることができる。
例えばラジアル方向のストレッチが2.0%を超えると、カーカスコードのエンズのばらつきやベルト層7でのコード変化のバラツキ等が大きくなる傾向があり、十分なユニフォミティの向上が期待できない。また、径方向のストレッチが2.0%を超えると、トレッド部が加硫金型Mのトレッド溝成形用の突起Mpに強く押し付けられる際にベルトコード等に配列の乱れが生じやすくなる。
本発明の空気入りタイヤにおいてインナーライナーは、第1層と第2層の複数層よりなるポリマー積層体PLを用いて製造することが好ましい。ポリマー積層体PLを生タイヤに配置する際は、ポリマー積層体PLの第2層であるSIS層PL2またはSIB層PL3が、カーカスプライ61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、SIS層PL2またはSIB層PL3とカーカス6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61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。
1および第2層としてのSIB層PL3から構成される。該ポリマー積層体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、SIB層PL3の面を、カーカスプライ61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PL3とカーカス61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61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。
本発明のストリップの製造に用いた熱可塑性エラストマー(SIB、SIBSおよびSIS)は以下のとおりである。
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を得た(スチレン成分含有量:15質量%、重量平均分子量:70,000)。
カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T(ショアA硬度25、スチレン成分含有量25質量%、重量平均分子量:100,000)」を用いた。
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)を用いた。
上記SIBSおよびSISは、市販のペレットを、また上記製法で得られたSIBを用いて、以下の配合処方で、バンバリミキサーおよび2軸押出機でブレンドした。
Tダイ押出機(スクリュ径:φ80mm、L/D:50、ダイギャップ幅:500mm、シリンダ温度:220℃)。
(注2)NR:TSR20
(注3)粘着付与剤:荒川化学(株)社製の「アルコンP140(C9石油樹脂、軟化点が140℃、重量平均分子量が70,000)
(注4)カーボンブラック(CB):東海カーボン(株)社製の「シーストV(N660、N2SA:27m2/g)」
(注5)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の「亜鉛華1号」
(注6)ステアリン酸:花王(株)社製の「ステアリン酸ルナックS30」
(注7)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8)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9)硫黄:鶴見化学工業(株)社製の「粉末硫黄」
表1の仕様に基づくストリップをドラム上でインナーライナーに成形したものを用いてタイヤサイズ195/65R15の空気入りタイヤを試作した。なお加硫は、170℃で20分間プレスを行い、加硫金型から取り外すことなく100℃で3分間冷却した後、加硫金型から取り出した。なお、実施例は、いずれもストリップに耳部を形成したものである。
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。
第1層の未加硫シートと、フォーマーを張り合わせて、100gfで30秒間保持した後、剥離させた力を未加硫粘着力として測定した。以下の計算式により、比較例1を基準として、各例の未加硫粘着力を指数で表示した。なお、未加硫粘着力指数が大きいほど、未加硫粘着力が高いことを示す。
<加硫接着力>
第1層とカーカスプライ、および第2層とカーカスプライの未加硫ゴムどうしを貼り合わせて、170℃×20分で加硫し、加硫接着力を測定するためのサンプルを作製した。引張試験機により剥離力を測定して加硫接着力とした。以下の計算式により比較例1を基準として、各配合の加硫接着力を指数で表示した。なお、加硫接着力指数が大きいほど、加硫接着力が高いことを示す。
<エアーイン性能>
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。
B:外観上、タイヤ1本当たり、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個の場合
C:外観上、タイヤ1本当たり、直径5mm以下のエアーインの数が4個以上、かつ直径5mmを超えるエアーインの数が1個以上の場合
<ユニフォミティ(LFV、RFV)>
JASOC607:2000のユニフォミティ試験条件に準拠し、ラテラルフォースバリエーション(LFV)およびラジアルフォースバリエーション(RFV)を測定した。結果はいずれも20本の平均値(N)を求め、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。
<屈曲亀裂成長試験>
試作タイヤの耐久走行試験によりインナーライナーが割れ、剥がれ状態を評価した。試作タイヤをJIS規格リム15かける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、比較例1との相対値で示す。
<総合判定>
以下の(a)〜(e)の条件をすべて満たす場合を総合判定Aとした。
(a)未加硫粘着力が100以上
(b)加硫接着力は100以上
(c)エアーイン性能がA
(d)ユニフォミティが100以上
(e)屈曲亀裂成長性が100以上
以下の(a)〜(e)のいずれか1つが、以下の条件を満たす場合を総合判定B、Cとした。複数の判定に該当する場合は、評価の低い方を採用した。
(a)未加硫粘着力が100より小さい
(b)加硫接着力は100より小さい
(c)エアーイン性能がB、C
(d)ユニフォミティが、100より小さい
(e)屈曲亀裂成長性が100より小さい
<タイヤの評価結果>
参考例1、2、5はストリップが第1層のみの場合、参考例1〜4及び実施例8〜11は第1層に粘着付与剤を含む例であり、参考例5、実施例6、7は第1層にIIRを含む例である。本発明の実施例は、未加硫粘着性、加硫接着力、ユニフォミティ、屈曲亀裂成長試験において、いずれも比較例1よりも優れていることが認められる。
フリーローラ、PL ポリマー積層体。
Claims (9)
- 中子体の外周面の円周方向に巻きつけて、タイヤの仕上げ断面形状に近い形状のインナーライナーを形成するためのストリップであって、
前記ストリップは、タイヤ最内層に配置される第1層とカーカスプライに隣接して配置され、熱可塑性エラストマー組成物よりなる第2層の複合層よりなり、
前記第1層は、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体ならびに、ブチル系ゴムおよび天然ゴムの少なくともいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物で、前記第2層はスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体ならびに、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体または天然ゴムが含まれている熱可塑性エラストマー組成物であり、
前記ストリップは、厚さ(T1)が0.02〜1.0mmのストリップ本体と、該ストリップ本体の両側に形成され、前記厚さ(T1)より小さい厚さ(T2)で、幅(W2)が0.5mm〜5.0mmの耳部を有していることを特徴とするストリップ。 - 請求項1記載の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を押し出して横長矩形断面のシートを形成する押出工程と、
(b)該シートを、型ローラとニップローラの間に通して、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。 - 前記中子体の外周面の円周方向に沿って、ストリップの側縁をずらせながら巻きつけて、タイヤの仕上げ断面に近い形状のインナーライナーを成形する空気入りタイヤの製造方法であって、前記ストリップは、
(a)タイヤ最内層に配置されスチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体ならびに、ブチル系ゴムおよび天然ゴムの少なくともいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物よりなる第1層と、該第1層と、その反対側でカーカスプライに隣接して配置され、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体ならびに、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体または天然ゴムが含まれている熱可塑性エラストマー組成物よりなる第2層の複合層よりなり、且つ
(b)厚さ(T1)が0.02〜1.0mmのストリップ本体と、該ストリップ本体の両側に形成され、前記厚さ(T1)より小さい厚さ(T2)で、幅(W2)が0.5mm〜5.0mmの耳部を有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。 - 前記中子体は、タイヤに5%の内圧を充填したときタイヤ内面形状に近似した外周面を有することを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記中子体は、タイヤに5%の内圧を充填したときタイヤ内面形状よりも小さい外周面を有することを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記ストリップを用いて中子体の外周面にインナーライナー成形した後、その他のタイヤ部材を組み合わせて未加硫タイヤを成形する工程と、該未加硫タイヤを前記中子体から取り外して加硫金型に投入して加硫成形する加硫工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記加硫工程において、未加硫タイヤは、その内腔側に配置されたブラダーの膨張により、0.1〜2.0%の径方向のストレッチで加硫されることを特徴とする請求項6に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記加硫工程において、未加硫タイヤは、その内腔側に配置されたブラダーの膨張により、0.1〜2.0%のラジアル方向のストレッチで加硫されることを特徴とする請求項6に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記ストリップを用いて成形された未加硫タイヤを前記中子体の外側に形成する成形工程と、前記未加硫タイヤと前記中子体が、共に加硫金型に投入され、該加硫金型および前記中子体が加熱されて、タイヤが加硫されることを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤの製造方法。
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