JP5319752B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
(a)インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を幅方向に相互に50mm〜500mmずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程と、
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程と、
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラムの周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程を有し、
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体60〜99質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体1〜40質量%を含むポリマー混合物100質量部を含むポリマー組成物であり、
厚さが0.05mm〜0.6mmである第1層と、未加硫ゴムシート側に配置され、熱可塑性エラストマーよりなり、厚さが0.01mm〜0.3mmである第2層の積層体である前記空気入りタイヤの製造方法に関する。
本発明はインナーライナーをタイヤ内側に備えた空気入りタイヤの製造方法であって、該製造方法は、以下の生タイヤの成形工程で行われる。
(a)インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を、幅方向に相互に50mm〜500mmの範囲で、ずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程。
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程。
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラム周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、インナーライナーの端部と、未加硫ゴムシートの端部の位置を一定距離ずらして接合する接合工程。
<アッセンブル工程>
図1はアッセンブル工程を示す横方向概略図であり、図2はアッセンブル工程を示す斜視概略図である。図1および図2において、フィルム状のインナーライナー2は離型紙で被覆された状態で、保管ロールR1から第1駆動ローラR2を介して矢印方向に送られて剥離ローラR3,R4において離型紙と分離される。そして、インナーライナー2は、一対のカレンダーロールR7に送られる。
図3は裁断工程を示す斜視概略図である。積層体1はベルトコンベヤによって裁断機に、巻取ロールR8から送られるか、もしくはアッセンブル工程から連続的に送られる。積層体1は、タイヤのサイズに応じて長手方向に所定の長さで裁断され、裁断シート4を製造する。なお積層体の裁断は、ナイフカットなどの従来の技術が採用できる。この裁断シート4の、裁断方向がドラムの円周方向に、長手方向の裁断長さがドラム5の幅方向に対応することになる。またインナーライナーの長さはタイヤサイズによって、適宜、調製される。
図4に基づき積層体よりなる前述の裁断シート4を接合する接合工程を説明する。ここで図4(a)は、裁断シート4の断面図であり、図4(b)は、裁断シート4をドラム5上に巻きつけ方法を示す概略図である。インナーライナー2がドラム5の表面に隣接するように積層体を巻きつける。ここでインナーライナーの端部2a,2bが相互に接合されて接合部を形成する位置と、未加硫ゴムシートの端部3a,3bが相互に接合されて接合部を形成する位置は、相互にオフセットされることになる。
前述の如く接合工程において、インナーライナーと未加硫カーカスプライの積層体を製造し、これをドラム状で円筒状に形成する。接合工程の後、ドラム両端に位置する積層体の両端部分をビードコアの周りに巻き返した後、ビードコア同士の間隔を狭めながらインナーライナーおよび未加硫カーカスプライよりなる積層体の中央部を膨出変形させる。
本発明において前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体60〜99質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体1〜40質量%を含むポリマー混合物100質量部を含むポリマー組成物であり、厚さが0.05mm〜0.6mmである第1層と、未加硫ゴムシート側に配置され、熱可塑性エラストマーよりなり、厚さが0.01mm〜0.3mmである第2層の積層体で構成されている。
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体60〜99質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体1〜40質量%を含むポリマー混合物100質量部を含むポリマー組成物である。
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(SIBS)を主体とする熱可塑性エラストマーの組成物からなる。SIBSのイソブチレンブロック由来により、SIBSからなるポリマーフィルムは優れた耐空気透過性を有する。したがって、SIBSからなるポリマー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。
本明細書において、スチレン−無水マレイン酸共重合体(SMA)とは、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジン(以下、「SMAベースレジン」ともいう)、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジン(以下、SMAエステルレジンともいう)およびスチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液(以下、「SMAレジンアンモニウム塩水溶液」ともいう)を含む概念として記載する。
本発明の一実施の形態において、SMAはSMAベースレジンを含むことが未加硫粘着性および加硫後接着性の観点から好ましい。
本発明の一実施の形態において、スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレンc無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジン(以下、SMAエステルレジンともいう)を含むことが好ましい。
本発明の一実施の形態において、スチレン−無水マレイン酸共重合体は、SMAベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液(以下、SMAアンモニウム塩水溶液ともいう)を含むことが好ましい。
ポリマー組成物には、その他の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用または一般のポリマー組成物に配合される各種配合剤および添加剤を配合することができる。
SIBSからなる第1層の厚さは、0.05〜0.6mmである。第1層の厚さが0.05mm未満であると、ポリマー積層体をインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に第1層がプレス圧力で破れてしまい、タイヤにエアーリーク現象が生じる虞がある。一方、第1層の厚さが0.6mmを超えるとタイヤ重量が増加し低燃費性能が低下する。
本発明において、第2層は熱可塑性エラストマー、特にスチレン系熱可塑性エラストマー組成物で構成される。ここでスチレン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントとしてスチレンブロックを含む共重合体をいう。例えば、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(以下、「SIS」ともいう。)、スチレン−イソブチレンブロック共重合体(以下、「SIB」ともいう。)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(以下、「SBS」ともいう。)、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体(以下、「SIBS」ともいう。)、スチレン−エチレン・ブテン−スチレンブロック共重合体(以下、「SEBS」ともいう。)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(以下、「SEPS」ともいう。)、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(以下、「SEEPS」ともいう。)、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(以下、「SBBS」ともいう。)がある。
本発明においてインナーライナーは第1層と第2層の複合層で構成されるポリマー積層体が使用される。ここで第1層、第2層は熱可塑性エラストマー組成物であり、加硫温度、例えば150℃〜180℃において、金型中で軟化状態にある。軟化状態とは、分子運動性が向上し固体と液体の中間状態を意味する。また、熱可塑性エラストマー組成物が軟化状態では、固体状態よりも反応性が向上するため、隣接する部材と粘着、接着する。そのため、熱可塑性エラストマーの形状変化や隣接部材との粘着、融着を防止するために、タイヤの製造の際には、冷却工程を必要とする。冷却工程は、タイヤ加硫後に、10〜300秒間、50〜120℃に急冷し、ブラダー部内を冷却する。冷却媒体としては、空気、水蒸気、水およびオイルより選択される1種以上が使用される。かかる冷却工程を採用することで、インナーライナーを0.05〜0.6mmの範囲の薄いインナーライナーを形成することができる。
実施の形態2では、インナーライナー2の幅W2は、未加硫ゴムシート3の幅W1よりも広く形成される。
図5は裁断工程を示す概略図である。積層体1はベルトコンベヤによって裁断機に巻取ロールR8から送られるか、もしくはアッセンブル工程から連続的に送られる。積層体1はタイヤのサイズに応じて長手方向に所定の長さで裁断されて裁断シート4が製造される。なお積層体の裁断はナイフカットなどの従来の技術が採用できる。この裁断シート4の裁断方向がドラムの円周方向に、一方、長手方向の裁断長さがドラム5の幅方向に対応することになる。
図6(a)は、積層体の断面図、図6(b)は積層体をドラムに巻き付ける状態を示す概略図である。ここでドラム5の上にインナーライナー2が接するように巻きつけられ、その両端2a、2bは重複するようにして接合部を形成する。その上にインスレーションなどの未加硫ゴムシート3の両端3a、3bを接合するには、未加硫ゴム片6が用いられる。この場合に接合部は2ヶ所形成されるが、前記インナーライナーとの接合部位置とはオフセットされている。
本発明の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を図8に基づいて説明する。図8は空気入りタイヤの右半分の概略断面図である。空気入りタイヤ11は、トレッド部12と、該トレッド部両端からトロイド形状を形成するようにサイドウォール部13とビード部14とを有している。さらに、ビード部14にはビードコア15が埋設される。また、一方のビード部14から他方のビード部に亘って設けられ、両端をビードコア15のまわりに巻き返して係止されるカーカスプライ16と、該カーカスプライ16のクラウン部外側には、少なくとも2枚のプライよりなるベルト層17とが配置されている。
本発明の空気入りタイヤの製造方法は、従来の製造方法を用いることができる。前記ポリマー積層体PLを用いてインナンーライナーを製造する。空気入りタイヤ11の生タイヤに前記インナーライナーを適用して他の部材とともに加硫成形することによって製造する。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PL2が、カーカスプライC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PL2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C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屈曲亀裂成長性を有する。
表1、2に示す配合処方にしたがって、各種配合剤を2軸押出機(スクリュ径:φ50mm、L/D:30、シリンダ温度:220℃)に投入してペレット化した。これを押出機(スクリュ径:φ80mm、L/D:50、ダイギャップ幅:40mm、シリンダ温度:220℃)を用いて、スクリュ回転数80RPM、押出速度は約9m/分でシートを押出した。
(注2)SIBS:カネカ(株)社製の「シブスターSIBSTAR 102T」(ショアA硬度25、スチレン含量:25質量%)。
(注3)SMAベースレジン:サートマー社製の「SMA1000」(スチレン成分/無水マレイン酸成分:50/50、重量平均分子量:5,500、無水マレイン酸の酸価:490)。
(注4)SMAエステルレジン:サートマー社製の「SMA1440」(スチレン成分/無水マレイン酸成分:80/20、重量平均分子量:7,000、無水マレイン酸の酸価:200)。
(注5)SMAアンモニウム塩水溶液:サートマー社製の「SMA1000H」(pH9.0)。
(注6)カーボン:東海カーボン(株)製の「シーストV」(N660、N2SA:27m2/g)。
(注7)ステアリン酸:花王(株)社製の「ステアリン酸ルナックS30」。
(注8)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の「亜鉛華1号」。
(注9)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10)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11)硫黄:鶴見化学工業(株)社製の「粉末硫黄」。
(注12)SIS: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)。
(注13)SIB。
重量平均分子量 :70,000
<未加硫ゴムシート>
本発明において、未加硫ゴムシートは、カーカスプライを用い、そのトッピングゴムの配合は、以下のとおりである。
天然ゴム(注1) 100質量部
カーボンブラック(注2) 50質量部
亜鉛華(注3) 3質量部
老化防止剤(注4) 0.2質量部
硫黄(注5) 1質量部
加硫促進剤(注6) 1質量部
加硫助剤 (注7) 1質量部
(注1)TSR20
(注2)東海カーボン(株)社製「シーストV」(N660、N2SA:27m2/g)
(注3)酸化亜鉛(ZnO):三井金属鉱業(株)社製「亜鉛華1号」
(注4)大内新興化学社製「ノクラック6C」
(注5)鶴見化学工業(株)社製「粉末硫黄」
(注6)大内新興化学社製「ノクセラーDM」
(注7)ステアリン酸:花王(株)社製、「ステアリン酸ルナックS30」
<空気入りタイヤの製造>
本発明の空気入りタイヤの製造を、前述のアッセンブル工程、裁断工程、接合工程に基づき実施した。詳細は表1に示すように比較例、実施例の空気入りタイヤを製造した。なお加硫は、170℃で20分間、プレス成型し、加硫金型から取り出さずに100℃で3分間冷却した後、加硫タイヤから取り出し、図8に示す基本構造を有する195/65R15サイズのものを製造した。
前述の如く製造された空気入りタイヤに関し、以下の方法で性能評価を実施した。
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
<屈曲亀裂成長試験>
屈曲亀裂成長試験は、インナーライナーが割れたり剥がれたりするかどうかで評価した。試作タイヤをJIS規格リム15×6JJ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、剥離の数を測定した。比較例1を基準にして各実施例、比較例の亀裂成長性を、以下の式に基づき指数で表示した。数字が大きいほど屈曲亀裂成長が小さいことを示す。
<転がり抵抗指数>
(株)神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用いて、試作タイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、荷重3.4kN、空気圧230kPa、速度80km/hの条件で、室温(30℃)にて走行させて転がり抵抗を測定した。そして、下記の計算式に基づき比較例1を基準100として、実施例の転がり抵抗変化率(%)を指数で表示した。転がり抵抗変化率が大きいほど、転がり抵抗が低減されていることを示す。
<静的空気圧低下率>
試作タイヤをJIS規格リム15×6JJに組み付け、初期空気圧300kPaを封入し、90日間室温で放置し、空気圧の低下率を計算する。数値が小さいほど、空気圧が減りにくく好ましい。
JASOC607:2000の「自動車タイヤのユニフォミティ試験方法」に準拠し、タイヤユニフォミティ試験機を用いてラジアルフォースバリエーション(RFV)を測定した。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。測定条件は、リムは8.0×17、タイヤ回転速度は60rpm、空気圧は200kPa、縦荷重は4000kNとした。
判定Aは、次の条件をすべて満たしたものをいう。
(b)屈曲亀裂成長指数が100以上
(c)転がり抵抗変化率が100以上
(d)静的空気圧低下率(%/月間)が2.6以下
判定Bは、次の条件のいずれか1つを満たす場合をいう。複数の判定に該当する場合は、評価の低い方を採用した。
(b)屈曲亀裂成長指数が100未満
(c)転がり抵抗変化率が100より低い
(d)静的空気圧低下率(%/月間)が2.7以上
Claims (6)
- インナーライナーをタイヤ内側に備えた空気入りタイヤの製造方法において、生タイヤの成形は、
(a)未加硫ゴムシートと、前記未加硫ゴムシートの幅よりも広い幅を有するインナーライナーとを準備し、前記未加硫ゴムシートの幅方向の両端部が、前記インナーライナーの幅方向の両端部の内側に位置するように、前記インナーライナーの幅方向端部と未加硫ゴムシートの幅方向端部を幅方向に相互に50mm〜500mmずらして貼り合わせて積層体を製造するアッセンブル工程と、
(b)前記積層体を、ドラム幅に対応する一定長さに切断して、裁断シートを製造する裁断工程と、
(c)前記裁断シートを、その裁断面がドラムの周方向となり、かつインナーライナーが内面側となるようにドラム全周に巻きつけて、前記インナーライナーの幅方向の両端部が重複するように接合する接合工程とを有し、
前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体60〜99質量%と、スチレン−無水マレイン酸共重合体1〜40質量%とを含むポリマー混合物100質量部を含むポリマー組成物であり、厚さが0.05mm〜0.6mmである第1層と、
未加硫ゴムシート側に配置され、スチレン系熱可塑性エラストマーよりなり、厚さが0.01mm〜0.3mmである第2層の積層体である、空気入りタイヤの製造方法。 - 前記接合工程において、未加硫ゴムシートの幅方向の両端部を未加硫ゴム片を用いて接合する、請求項1記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 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、スチレン成分含有量が10〜30質量%である請求項1または2に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン成分/無水マレイン酸成分のモル比が50/50〜90/10であり、重量平均分子量が4,000〜20,000であり、さらに無水マレイン酸成分の酸価が50〜600であるスチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがエステル化されて得られた、モノエステル基およびモノカルボン酸基を有するスチレン−無水マレイン酸共重合体のエステルレジンを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン−無水マレイン酸共重合体ベースレジンがアンモニウム塩に溶解した、スチレン−無水マレイン酸共重合体アンモニウム塩水溶液を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
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