JP5379313B2 - 台タイヤの製造方法及びタイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
タイヤの発熱性を低下させるために、主として、トレッドゴム組成物の配合の改良が行われている。発熱量低減の手法としては、補強性の低いカーボンブラックを用いることやカーボンブラック量を減量することが考えられるが、必要性能である耐久性が低下してしまう。よって低発熱性かつ耐久性に優れたゴムが必要とされている。
また、タイヤの耐久性を向上させるためには、タイヤベルト層における被覆ゴム組成物の耐亀裂成長性の改良が求められている。例えば、特許文献1では、ベルトコーティングゴム配合にビスフェノール化合物を配合することで、スチールコードとの接着性能や耐老化性能を向上させ、ベルト耐久性を改良する提案が開示されている。
また、タイヤの耐久性を向上するために、ベルトアンダークッションゴムの耐破壊特性を向上する試みもなされている。例えば、特許文献2では、ベルトアンダークッションゴムが、ジエン系ゴム100重量部に対し、メトキシメチル基数が3〜6、メチロール基数が0〜3であるポリメトキシメチルメラミンを0.5〜10重量部含有することが開示されている。
また、特許文献3では、ベルトアンダークッションゴムが、ジエン系ゴムからなるゴム成分と、そのゴム成分100質量部に対して総硫黄分1.5〜4.0質量部とを含有し、かつ酸化亜鉛を(酸化亜鉛/総硫黄分)質量比が2.0以上になるように含有すると共に、有機酸を含有することが提案されている。
タイヤを2段階で加硫するタイヤの製造方法として、例えば、特許文献4では、タイヤの成型加硫工程が二つの互いに独立した方法段AとBに分割され、方法段Aにおいては半径方向で最も外側の層として少なくとも一つのカーカス層とトレッド条片の最大限一部分を備えるように組立てを行い、引続き表面にも、一つ或いは多数の強度担持体にも所定の断面輪郭を与える加硫型内で加硫処理し、このタイヤ部分を方法段Bにおいて同様に加硫処理することにより、完成タイヤに組み立てる製造方法が提案されている。
また、特許文献5では、タイヤの製造方法において、方法ステップAで部分タイヤが構成されかつこの部分タイヤは続いて加硫され、方法ステップBでは部分タイヤは未加硫トレッドの全部又は残りの部分を付加され加硫されて完成タイヤとなる方法が提案され、特に、未加硫トレッドの全部又は残りの部分の表面が、少なくとも部分的にプラズマ処理されるタイヤの製造方法が開示されている。
さらに、特許文献6では、乗用車用タイヤに二段階加硫方式を採用し、スパイラル補強層とトレッドとを一体化した後、トレッドパターンを刻印する第1次加硫工程と、この第1次加硫工程で得られた1次加硫物を、ケース側部材のラジアルカーカスプライの外周に外嵌した後加硫成型する第2次加硫工程と、を含むタイヤの製造方法が提案されている。
すなわち、本発明の特徴は、複数のベルト層からなるベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤの製造方法において、少なくとも前記台トレッドを構成するゴム組成物、又は前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられ、前記ケース部の加硫時には、前記ケース部のビード部側を加熱する第1加熱手段と、前記ケース部のベルト部側を加熱する第2加熱手段とを有する加硫金型により前記ケース部を外側から包囲した状態で、前記第2加熱手段によってベルト部側に与えられる単位体積当たりの熱量が前記第1加熱手段によってビード部側に与えられる単位体積当たりの熱量よりも少なくなるように加熱することを要旨とする。
本発明の台タイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤの製造方法において、少なくとも前記台トレッドを構成するゴム組成物、又は前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられる。
また、本発明のタイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤと、プレキュアトレッド部材とを分離して成形した後、両者を接着して加硫するタイヤの製造方法において、少なくとも前記台トレッドを構成するゴム組成物、又は前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられ、前記台タイヤと前記プレキュアトレッド部材とを接着して加硫するときの前記台トレッドのクラウンセンター位置の到達温度が前記ケース部を加硫するときの前記台トレッドのクラウンセンター位置の到達温度より低いことを特徴とする。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積が25〜130m2/gであることを要するのは、25m2/g未満であると、台トレッドを構成するゴム組成物及びベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物の強度を十分に確保することが難しく、130m2/gを上回ると、前記ゴム組成物の低発熱性及び耐疲労性が不十分になり、タイヤの低発熱性及び耐久性を向上させることが難しくなるからである。
また、カーボンブラックの配合量が25〜45質量部であることを要するのは、25質量部未満であると、ゴム組成物の強度を十分に確保することが難しくなり45質量部を上回ると、前記ゴム組成物の低発熱性及び耐疲労性が不十分になり、タイヤの低発熱性及び耐久性を向上させることが難しくなるからである。
例えば、重荷重用タイヤ等のようにトレッド部のゲージが厚いタイヤでは、トレッド部の熱伝導率が低下するため、従来の一段階加硫によって製造した場合には、加硫時に、タイヤの表面側に比べて内部側の温度上昇が遅れが生じる。これにより、加硫後のタイヤの表面側におけるゴム物性と内部側におけるゴム物性に差が生じることがあった。
これに対して、本発明に係るタイヤの製造方法によれば、ベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部と、プリキュアトレッド部材とを個別に加硫するため、上述のような加硫時における温度斑の発生が低減され、ベルトアンダークッション及び台トレッドの有するゴム物性を有効に引き出すことができる。その結果として、低発熱性、及び長時間使用後の耐亀裂成長性を大幅に改善することができる。
本発明の第1実施形態として示す台タイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、サイド部、ビード部、及び台トレッドを備えたケース部を加硫して形成される台タイヤの製造方法において、台トレッドを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられる。
また、本発明の第1実施形態として示すタイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、サイド部、ビード部、及び台トレッドを備えたケース部を加硫して台タイヤを形成し、少なくともトレッド部を備えたトレッド部材を加硫してプレキュアトレッド部材を形成した後、該台タイヤと該プレキュアトレッド部材とを接着して一体に加硫成形するタイヤの製造方法であって、前記台トレッドを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が35〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合したゴム組成物を用いることを特徴とする。
なお、本実施形態において、プレキュアトレッド部材とは、予め加硫されたトレッド部材のことである。また、台トレッドとは、台タイヤを構成する部材であって、台タイヤのタイヤ径方向最外層に設けられて、プレキュアトレッド部材を台タイヤに貼着する接着層を構成するゴム部材のことである。
また、カーボンブラックの配合量が25〜45質量部であることを要するのは、25質量部以上であればゴム組成物の強度を確保でき、45質量部以下であれば、ゴム組成物の低発熱性及び耐疲労性が良好となり、この範囲であれば、タイヤの低発熱性及び耐久性を向上させることができるからである。
上記観点から、カーボンブラックの配合量は、28〜40質量部であることがより好ましく、30〜35質量部であることが更に好ましい。特に、カーボンブラックとして、後述するHAF(窒素吸着比表面積:75〜80m2/g)を使用する場合には、カーボンブラックの配合量は、28〜32質量部とすることが好ましい。
なお、本発明のタイヤの製造方法に係る加硫方法を、以下「2段階加硫」という場合がある。また、生タイヤを一度に加硫する従来の方法を、以下「1段階加硫」という場合がある。
以下、本発明の製造方法に係るタイヤの各部材を説明する。図1は、本発明の製造方法により得られるタイヤの一例を示す模式断面図である。
図1に示すタイヤ1では、一対のビードコア2及び2’からタイヤ半径方向外側(図における上方、以下同様)にそれぞれスティフナー3及び3’が延在し、スティフナー3の外側からビードコア2で折り返され、馬蹄形のタイヤケース形状を形成し、反対側のビードコア2’で折り返され、スティフナー3’の外側で係止されるカーカスプライ4のタイヤ半径方向外側に、複数のベルト層(図1では、5a〜5dの4層)からなるベルト部5が配設され、台タイヤを形成している。なお、ベルト層5a〜5d(最内ベルト層5a、交錯層を形成する内側ベルト層5b、交錯層を形成する外側ベルト層5c及び最外ベルト層5d)においては、交錯層を形成する内側ベルト層5b端部近傍と交錯層を形成する外側ベルト層5c端部近傍との間には通常ベルトウェッジゴム6が配設されている。
図2は、上記接着部を拡大した図である。図2に示すように、トレッド部8は、キャップトレッド8aとベーストレッド8bとの二層構造を有する(図2において、ベルト層は省略されている)。トレッド部8(プレキュアトレッド部材B)は、クッションゴム層7を介して台タイヤAに接着されている。
本実施形態では、台タイヤAのタイヤ径方向の最外層に台トレッド8b’が設けられる。台トレッド8b’が未加硫のクッションゴム層7を介してトレッド部8と接着された後、加硫されることにより、台トレッド8b’は、トレッド部8の一部となる。本発明では、台トレッド8b’を構成するゴム組成物として、前記特定のカーボンブラックを配合したゴム組成物が用いられる。
図2に示す構成では、台トレッド8b’における組成はベーストレッド8bと同一、すなわち台トレッド8b’はベーストレッド8bと同一のゴム組成物からなり、前記両層の接着により一体のベーストレッドを構成する。
通常、台タイヤAには、トレッドゴムの一部が薄層としてベルト部5のタイヤ半径方向外側に配設されている。プレキュアトレッド部材Bとの接着を良好にするためである。なお、プレキュアトレッド部材Bは、トレッド部8を備えたトレッド部材を加硫して形成される。
(カーボンブラック)
本実施形態において、加硫前の台トレッドを構成するゴム組成物には、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が35〜130m2/gのカーボンブラックが用いられる。
当該カーボンブラックとしては、例えば、HAF(窒素吸着比表面積:75〜80m2/g)、HS−HAF(窒素吸着比表面積:78〜83m2/g)、LS−HAF(窒素吸着比表面積:80〜85m2/g)、FEF(窒素吸着比表面積:40〜42m2/g)、GPF(窒素吸着比表面積:26〜28m2/g)、N339(窒素吸着比表面積:88〜96m2/g)、LI−HAF(窒素吸着比表面積:73〜75m2/g)、IISAF(窒素吸着比表面積:97〜98m2/g)、HS−IISAF(窒素吸着比表面積:98〜99m2/g)、ISAF(窒素吸着比表面積:110〜125m2/g)などが挙げられる。これらの内、HAF(窒素吸着比表面積:75〜80m2/g)、HS−HAF(窒素吸着比表面積:78〜83m2/g)、LS−HAF(窒素吸着比表面積:80〜85m2/g)、FEF(窒素吸着比表面積:40〜42m2/g)、LI−HAF(窒素吸着比表面積:73〜75m2/g)が好ましい。
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積としては、60〜90m2/gの範囲が好ましい。
本実施形態では、台トレッドを構成するゴム組成物には、前記カーボンブラックに加えて、所望により、シリカを配合してもよい。配合量としては、ゴム組成物のゴム成分100質量部に対して、シリカを10質量部以下含むことが好ましい。
シリカとしては、市販のあらゆるものが使用できる。なかでも、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカを用いるのが好ましく、湿式シリカを用いるのが特に好ましい。シリカのBET比表面積(ISO 5794/1に準拠して測定する)は、40〜350m2/gであるのが好ましい。BET表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、BET表面積が80〜350m2/gの範囲にあるシリカが更に好ましく、BET表面積が120〜350m2/gの範囲にあるシリカが特に好ましい。このようなシリカとしては東ソーシリカ社製、商品名「ニプシルAQ」(BET比表面積 =220m2/g)、「ニプシルKQ」、デグッサ社製商品名「ウルトラジルVN3」(BET比表面積 =175m2/g)等の市販品を用いることができる。
本発明において、台トレッドを構成するゴム組成物に用いられるゴム成分としては、天然ゴム及び合成ポリイソプレンゴム(IR)の少なくともいずれか一方が好ましく、天然ゴムがより好ましい。他の合成ゴムとの併用の場合であっても、ゴム成分中、天然ゴムが60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、天然ゴム単独が特に好ましい。
他の合成ゴムとしては、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、スチレン−イソプレン共重合体(SIR)などが挙げられる。
本発明における台トレッドを構成するゴム組成物の加硫剤として、ゴム成分100質量部に対して、硫黄を7.0質量部以下に配合することが好ましい。特に、1.0〜7.0質量部の範囲、更に好ましくは1.0〜3.0質量部の範囲である。硫黄を7.0質量部以下配合すれば、被覆ゴム組成物の耐老化性の低下を好適に防ぐことができる。また、硫黄を1.0質量部以上配合すれば、初期接着性が向上するのでより好ましい。
本発明における台トレッドを構成するゴム組成物には、上述した配合剤の他に、他の配合剤、例えば、亜鉛華、有機酸(ステアリン酸等)などの加硫活性剤、加硫促進剤、シリカ以外の無機充填剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、軟化剤、などを添加することができる。
なお、加硫促進剤としては、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系促進剤が好適に用いられる。また、所望により、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系促進剤や、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系促進剤も用いられる。
加硫促進剤の市販品としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーCZ」)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーDZ」)を使用することができる。
老化防止剤の配合量としては、ゴム成分100質量部に対して、1〜3質量部とすることが好ましい。
台トレッドを構成するゴム組成物のtanδは、低発熱性を向上させる観点から、0.09以下であることが好ましい。
(台タイヤの製造)
本発明におけるゴム組成物の製造には、混練装置として、バンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー等が用いられる。
上記ケース部を加硫金型(モールド)にセットして、加硫成形することにより、トレッド部8の一部となる台トレッド8b’を有する台タイヤAを得ることができる。
通常の重荷重用タイヤ(例えば、トラック・バス用空気入りラジアルタイヤ)においては、ケース部のベルト部側の厚みは図1におけるビード部Nの最大厚みと比較して薄いので、ビード部N内に加硫最遅点が存在する。上記のように、ベルト部側に単位体積当たりの熱量を少なく、ビード部側に単位体積当たりの熱量を多く与えれば、ベルト部側が過加硫にならず、台トレッド8b’のトレッド部8との接着性(初期接着性及び長時間使用後の接着性の双方)が向上すると共に、台トレッド8b’を構成するゴム組成物のtanδが低くなり低発熱性も向上するので好ましい。
台トレッド8b’のクラウンセンター位置の到達する到達温度が110℃以上であれば、加硫が好適に進行し好ましく、160℃以下であれば、台トレッド8b’とベルト部5との初期接着性が向上するので好ましい。また、ビード部Nの到達する到達温度が125℃以上であれば、台タイヤAの加硫時間が短縮できるため好ましく、180℃以下であれば、ビード部耐久性が向上するため好ましい。さらに、ベルト部側が過加硫になることを防ぎ、台トレッド8b’とベルト部5との初期接着性及び低発熱性を向上させる観点から、台トレッド8b’のクラウンセンター位置の到達する到達温度が該ビード部Nの到達する到達温度より2〜25℃低いことが好ましく、4〜25℃低いことがより好ましく、4〜20℃低いことがさらに好ましい。
プレキュアトレッド部材Bを製造する場合には、幅方向断面が略台形状をした未加硫ゴムからなるトレッド素材を押出し機(図示せず)から押し出した後、所定長に切断し、その後、切断された帯状のトレッド素材を、例えば、上金型と下金型とを備えた加硫金型内にセットして加硫し、リング状のプレキュアトレッド部材Bを得る。このとき、プレキュアトレッド部材Bのリング状外面の長手方向に延びる複数本の溝が形成される。
なお、上記トレッド素材として、特にベーストレッド用としては前述の本発明におけるゴム組成物を用いてもよい。
上述のようにして得られた台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bにおいては、加硫中にモールド面と接していたタイヤケーシング表面が未加硫ゴムと共架橋し難い性質があるため、接着性を確保することを目的として台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとの接着面となる外面の表層ゴムを取り除く(削り取る)ために、台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとの接着面を予めバフ機により研磨することが好ましい。
加硫条件としては、60〜140℃程度、クッションゴムの加硫完結までの時間で行うことが好ましい。
本発明の第2実施形態として示す台タイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、ベルトアンダークッションゴム、サイド部、及びビード部を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤの製造方法において、ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられる。
また、本発明のタイヤの製造方法は、複数のベルト層からなるベルト部、ベルトアンダークッションゴム、サイド部、及びビード部を備えたケース部を加硫して台タイヤを形成し、少なくともトレッド部を備えたトレッド部材を加硫してプレキュアトレッド部材を形成した後、該台タイヤと該プレキュアトレッド部材とを接着して一体に加硫成形するタイヤの製造方法において、該ベルトアンダークッションゴムとして、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜90m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部含有するゴム組成物を用いることを特徴とする。
なお、本実施形態において、プレキュアトレッド部材とは、予め加硫されたトレッド部材のことである。
本発明のタイヤの製造方法では、台タイヤとトレッド部材とを分離して製造することにより、台タイヤと別にトレッド部材の最適加硫条件を設定でき、この加硫条件にあった配合を組み合わせることで、低発熱性と耐久性との両立が可能となった。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積が25〜90m2/gであることを要するのは、25m2/g以上であればベルトアンダークッションゴムの強度を確保でき、90m2/g以下であれば、ベルトアンダークッションゴムの低発熱性及び耐疲労性が良好となり、この範囲であれば、タイヤの低発熱性及び耐久性を向上することができるからである。これらの観点から、窒素吸着比表面積が25〜85m2/gであることがより好ましい。
上記観点から、カーボンブラックの配合量は、28〜40質量部であることがより好ましく、30〜35質量部であることが更に好ましい。特に、カーボンブラックとして、後述するFEF(窒素吸着比表面積:40〜42m2/g)を使用する場合には、カーボンブラックの配合量は、30〜35質量部とすることが好ましい。
以下、本発明の製造方法に係るタイヤの各部材を説明する。図4は、本発明の製造方法により得られるタイヤの1例を示す断面模式図であり、図5は、本発明の製造方法により得られるタイヤの1例のベルト部を示す部分断面模式図である。
このタイヤ21の例では、一対のビードコア22及び22’からタイヤ半径方向外側にそれぞれスティフナー23及び23’が延在し、スティフナー23の外側からビードコア22で折り返され、馬蹄形のタイヤケース形状を形成し、反対側のビードコア22’で折り返され、スティフナー23’の外側で係止されるカーカスプライ24のタイヤ半径方向外側に複数のベルト層(図4では、最内ベルト層25a、交錯層を形成する内側ベルト層25b、交錯層を形成する外側ベルト層25c及び最外ベルト層25dの4層)からなるベルト部25が配設されている。このベルト部25の両側部のタイヤ半径方向内側且つカーカスプライ24のタイヤ半径方向外側にベルトアンダークッションゴム26及び26’が配設され、ベルト部25のタイヤ半径方向外側にトレッド部27が配設されている。また、カーカスプライ24の外側であって、トレッド部27とスティフナー23との間にサイドウォールゴム28及び28’が配設されている。このサイドウォールゴム28及び28’が配設されている部分をサイド部Mと称し、サイド部Mのタイヤ半径方向内側をビード部Nと称する。ビード部Nには、ビードコア22及び22’、スティフナー23及び23’等が配設されている。
(カーボンブラック)
本発明において、ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物に用いられるJIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜90m2/gのカーボンブラックとしては、例えば、HAF(窒素吸着比表面積:75〜80m2/g)、HS−HAF(窒素吸着比表面積:78〜83m2/g)、LS−HAF(窒素吸着比表面積:80〜85m2/g)、FEF(窒素吸着比表面積:40〜42m2/g)、GPF(窒素吸着比表面積:26〜28m2/g)、SRF(窒素吸着比表面積:25〜28m2/g)、N339(窒素吸着比表面積:88〜96m2/g)、LI−HAF(窒素吸着比表面積:73〜75m2/g)などが挙げられる。これらの内、HAF、HS−HAF、LS−HAF、FEF、LI−HAF及びGPFが好ましい。
本実施形態では、ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物には、カーボンブラックに加えて、所望により、シリカを配合してもよい。ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物のゴム成分100質量部に対して、シリカを10質量部以下含有することが好ましい。
特に、カーボンブラックとして、FEF(窒素吸着比表面積:40〜42m2/g)を使用する場合には、シリカの配合量は、4〜6質量部であることが好ましい。
シリカとしては市販のあらゆるものが使用でき、なかでも、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカを用いるのが好ましく、湿式シリカを用いるのが特に好ましい。シリカのBET比表面積(ISO 5794/1に準拠して測定する)は、40〜350m2/gであるのが好ましい。BET表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、BET表面積が80〜350m2/gの範囲にあるシリカが更に好ましく、BET表面積が120〜350m2/gの範囲にあるシリカが特に好ましい。このようなシリカとしては東ソーシリカ社製、商品名「ニプシルAQ」(BET比表面積 =220m2/g)、「ニプシルKQ」、デグッサ社製商品名「ウルトラジルVN3」(BET比表面積 =175m2/g)等の市販品を用いることができる。
本発明において、ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物に用いられるゴム成分としては、天然ゴム及び合成ポリイソプレンゴム(IR)の少なくともいずれか一方が好ましく、天然ゴムがより好ましい。他の合成ゴムとの併用の場合であっても、ゴム成分中、天然ゴムが60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、天然ゴム単独が特に好ましい。
他の合成ゴムとしては、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、スチレン−イソプレン共重合体(SIR)などが挙げられる。
本発明におけるベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、有機酸コバルト塩をコバルト量として0.4質量部以下含有することが好ましく、0.01〜0.4質量部含有することがより好ましく、0.02〜0.3質量部含有することがさらに好ましい。有機酸コバルト塩をコバルト量として0.4質量部以下含有すれば、ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物の耐老化性の低下を好適に防ぐことができる。また、有機酸コバルト塩をコバルト量として0.01質量部以上含有すれば、初期接着性が向上するのでより好ましい。
上記有機酸コバルト塩としては、ナフテン酸コバルト、ロジン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、或いは他の炭素数が5乃至20程度の直鎖状或いは分岐鎖のモノカルボン酸コバルト塩(例えば、商品名「マノボンドC」シリーズ、OM Group Inc.製)等を挙げることができる。
本発明におけるベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物の加硫剤として、ゴム成分100質量部に対して、硫黄を7.0質量部以下に含有することが好ましい。特に、3.0〜7.0質量部の範囲、更に好ましくは4.0〜6.0質量部の範囲である。硫黄を7.0質量部以下含有すれば、ベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物の耐老化性の低下を好適に防ぐことができる。また、硫黄を3.0質量部以上含有すれば、初期接着性が向上するのでより好ましい。
本発明におけるベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物は、上述した配合剤の他に、他の配合剤、例えば、亜鉛華、有機酸(ステアリン酸等)などの加硫活性剤、加硫促進剤、シリカ以外の無機充填剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、軟化剤などを添加することができる。
なお、加硫促進剤としては、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系促進剤が好適に用いられる。また、所望により、2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系促進剤や、テトラベンジルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系促進剤も用いられる。
加硫促進剤の市販品としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーCZ」)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーDZ」)を使用することができる。
老化防止剤の配合量としては、ゴム成分100質量部に対して、1〜3質量部とすることが好ましい。
ベルトアンダークッションゴム26のtanδは、低発熱性を向上する観点から、0.17以下であることが好ましい。ここで、tanδは、東洋清機(株)製のスペクトロメーター(動的粘弾性測定試験機)を用いて、初期荷重160g、周波数52Hz、測定温度23℃、歪2%の条件で、例えば、タイヤのベルトアンダークッションゴム中心(加硫最遅点)近傍のベルトアンダークッションゴムのtanδを測定した値である。
(台タイヤの製造)
本発明に係るベルトアンダークッションゴム26のゴム組成物の製造に用いられる混練装置として、バンバリーミキサー、ロール、インテンシブミキサー等が用いられる。
上記ケース部を加硫金型(モールド)にセットして、加硫成形することにより、トレッド部27の一部を有するか、又はトレッド部27を全く有しない台タイヤAを得ることができる。
通常の重荷重用タイヤ(例えば、トラック・バス用空気入りラジアルタイヤ)においては、ケース部のベルト部側の厚みはビード部Nの最大厚みと比較して薄いので、ビード部N内に加硫最遅点が存在する。上記のように、ベルト部側に単位体積当たりの熱量を少なく、ビード部側に単位体積当たりの熱量を多く与えれば、ベルト部側が過加硫にならず、ベルトアンダークッションゴム26のタイヤ長時間走行後の耐破壊特性が向上すると共に、tanδが低くなり低発熱性も向上するので好ましい。
最外ベルト層25d(特に、最外ベルト層25dの加硫最遅点)の到達する到達温度が110℃以上であれば、加硫が好適に進行し好ましく、160℃以下であれば、スチールコードとの初期接着性が向上するので好ましい。また、ビード部N(特に、ビード部Nの加硫最遅点)の到達する到達温度が125℃以上であれば、台タイヤAの加硫時間が短縮でき好ましく、180℃以下であれば、ビード部耐久性が向上して好ましい。
プレキュアトレッド部材Bを製造する場合には、幅方向断面が略台形状をした未加硫ゴムからなるトレッド素材を押出し機(図示せず)から押し出した後、所定長に切断し、その後、切断された帯状のトレッド素材を、例えば、上金型と下金型とを備えた加硫金型内にセットして加硫し、リング状のプレキュアトレッド部材Bを得る。このとき、プレキュアトレッド部材Bのリング状外面の長手方向に延びる複数本の溝が形成される。
加硫条件としては、100〜185℃程度、プレキュアトレッド部材Bの加硫完結までの時間で行うことが好ましい。
上述のようにして得られた台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bにおいては、加硫中にモールド面と接していたタイヤケーシング表面が未加硫ゴムと共架橋し難い性質があるので、接着性を確保することを目的として台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとの接着面となる外面の表層ゴムを取り除く(削り取る)ために、台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとの接着面を予めバフ機により研磨することが好ましい。
加硫条件としては、60〜140℃程度、接着ゴムの加硫完結までの時間で行うことが好ましい。
この加硫時において、台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとを接着して一体に加硫するときのベルトアンダークッションゴム中心(ベルトアンダークッションゴムの加硫最遅点)の到達温度が、前記ケース部を加硫するときの該ベルトアンダークッションゴム中心(ベルトアンダークッションゴムの加硫最遅点)の到達温度より低いことが好ましい。ケース部加硫の加硫度と、台タイヤAとプレキュアトレッド部材Bとの加硫の加硫度との全加硫度を過大にならないように適正化し、ベルトアンダークッションゴム組成物の耐破壊特性を向上させるためである。
[評価方法]
低転がり抵抗性、tanδ、及び長時間走行後の耐剥離性、タイヤ長時間走行後の耐破壊特性を下記の方法により評価した。
<低転がり抵抗性>
各試作タイヤをドラム試験にて、80km/時の走行時のタイヤ接地面に発生する進行方向に対する抵抗を測定し、比較例1の値を100とし、以下の式により指数で表示した。この値が大きい程、転がり抵抗が小さく良好である。
低転がり抵抗性指数={(比較例1のタイヤの転がり抵抗)/(供試タイヤの転がり抵抗)}×100
発熱耐久ドラム100%荷重、24時間、60km/hにて走行後のタイヤについて、プレキュアタイヤケーシングのクラウン部とクッションゴム層間の剥離抗力(接着力)を剥離試験により測定した。剥離試験の試験条件は、下記の通りである。
・試験サンプル:走行後のタイヤのベルト層から切り出した幅25mm×長さ200mmのゴム試験片。
・試験機及び試験方法: オートグラフ型試験機のチャックに前記サンプルの一端を掴ませ、長さ方向に向かって引張速度50±2.5mm/分にて剥離してその時の引張力を測定した。これらについて、比較例1を指数100として指数表示した。指数が大きいほど耐剥離性が大きいことを示す。
成形、加硫した供試タイヤを正規内圧、正規荷重で、40℃の雰囲気下、速度60km/hr、サイドフォース15kN加え、ドラムテストを2日間行い、終了後にベルトアンダークッションゴム中心(加硫最遅点)近傍のベルトアンダークッションゴムを切り出した。この切り出したJIS7号試験片の切断時引張応力(TSb)を、JIS K 6251:2004に準拠して、23℃、引張速度200±20mm/minにて測定した。比較例1を100として、以下の式により指数表示した。指数値が大きい程、耐破壊特性が良好であることを示す。
タイヤ長時間走行後の耐破壊特性指数={(供試サンプルの切断時引張応力(TSb))/(比較例1の切断時引張応力(TSb))}×100
<実施例1〜9及び比較例1〜19>
第1表に示すゴム組成物の配合処方により実施例1〜9及び比較例1〜19に用いられるゴム組成物を常法により製造した。これらのゴム組成物をタイヤ加硫時の最外層ベルト温度(2段階加硫の場合は、2段階の双方の温度)を再現するように加硫して、tanδ測定用試験片を得た。タイヤ加硫時の台トレッドのクラウンセンター位置の温度は、下記のタイヤサイズ11R22.5のタイヤにおける加硫方法において、台トレッドのクラウンセンター位置に熱伝対を埋め込み、加硫時間に対する温度変化を測定した結果を試験片の加硫温度にフィードバックすることによって再現された。tanδは上記方法により測定した。結果を第2表に示す。
また、別途、トレッドパターンを予め型付けするように加硫成形したプレキュアトレッド部材を用意した。
次いで、各プレキュアトレッド部材を各台タイヤに貼り付け、その後、加硫装置により120℃で2時間加硫を行い、台タイヤとプレキュアトレッド部材とが接着された各タイヤを得た。このとき、台トレッドのクラウンセンター位置の加硫最遅点の到達する加硫温度は120℃であった。
得られたタイヤ(タイヤサイズ11R22.5)を用い、上記の方法に従い、低転がり抵抗性を評価した。評価結果を第2表に示す。
得られた各タイヤ(タイヤサイズ11R22.5)を用い、上記の方法に従い、低転がり抵抗性を評価した。評価結果を第2表に示す。
*1: HAF(N−330)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#70」(窒素吸着比表面積:77m2/g)
*2: 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、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック6C」
*3: OM Group Inc.製、商品名「マノボンドC225」(登録商標)(コバルト含有率22.5%)
*4: N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーCZ」
*5: テトラベンジルチウラムジスルフィド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーTBZTD」
*6: N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーNS」
*7: 2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーM−P」
*8:宇部興産社製シス−1,4−ポリブタジエンゴム、商品名「UBEPOL 150L」
*9: HAF(N−330)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#70」(窒素吸着比表面積:77m2/g)
*10: FEF(N−550)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#60」(窒素吸着比表面積:40m2/g)
*11: GPF(N−660)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#55」(窒素吸着比表面積:26m2/g)
*12: 東ソーシリカ株式会社製、商品名「ニップシールAQ」(BET表面積220m2/g)
*13: SAF(N−110)、東海カーボン株式会社製、商品名「シースト9SAF」(窒素吸着比表面積:142m2/g)
*14: SRF―LS(N−110)、東海カーボン株式会社製、商品名「シーストSP SRF−LS」(窒素吸着比表面積:23m2/g)
第3表及び第43表に示すベルトアンダークッションゴム組成物の配合処方により実施例11〜20及び比較例21〜38に用いられるベルトアンダークッションゴム組成物を常法により製造した。
次に、タイヤサイズを11R22.5で共通にし、上記の内、実施例11〜20及び比較例27,30,32,36のゴム組成物をそれぞれベルトアンダークッションゴムに用いた未加硫のケース部を準備した。これらのケース部をそれぞれ加硫金型によりケース部を外側から包囲し、且つ内側から加硫ブラダーで加圧・加熱する方法(150℃の高圧水蒸気で加圧)で加硫し、台タイヤを製造した。このとき、ケース部のビード部側に相対する加硫金型ブロックの第1加熱手段を170℃に保ち、ケース部のベルト部側に相対する加硫金型ブロックの第2加熱手段を140℃に保った。これにより、前記第2加熱手段によってベルト部側に与えられる単位体積当たりの熱量が前記第1加熱手段によってビード部側に与えられる単位体積当たりの熱量よりも少なくなるようにした。最外ベルト層の加硫最遅点の到達温度は140℃であり、ベルトアンダークッションゴム中心(加硫最遅点)の到達温度は140℃であり、ビード部の加硫最遅点の到達する加硫温度は155℃であった。加硫時間はいずれも30分であった。
また、別途、トレッドパターンを予め型付けするように160℃で加熱して加硫成形したプレキュアトレッド部材を用意した。
次いで、各プレキュアトレッド部材を各台タイヤに貼り付け、その後、加硫装置により120℃で2時間加硫を行い、台タイヤとプレキュアトレッド部材とが接着された各タイヤを得た。このとき、最外ベルト層の加硫最遅点の到達温度は120℃であり、ベルトアンダークッションゴム中心(加硫最遅点)の到達温度は120℃であった。
得られた上記タイヤ(タイヤサイズ11R22.5)を用い、上記の方法に従い、低転がり抵抗性及びタイヤ長時間走行後の耐破壊特性を評価した。評価結果を第4表に示す。
得られたタイヤ(タイヤサイズ11R22.5)を用い、上記の方法に従い、低転がり抵抗性及びタイヤ長時間走行後の耐破壊特性を評価した。評価結果を第4表に示す。
*1: HAF(N−330)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#70」(窒素吸着比表面積:77m2/g)
*2: 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、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック6C」
*3: N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーCZ」
*4: テトラベンジルチウラムジスルフィド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーTBZTD」
*5: N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーNS」
*6: 2−メルカプトベンゾチアゾ−ル、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーM−P」
*7: HAF(N−330)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#70」(窒素吸着比表面積:77m2/g)
*8: FEF(N−550)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#60」(窒素吸着比表面積:40m2/g)
*9: GPF(N−660)、旭カーボン株式会社製、商品名「旭#55」(窒素吸着比表面積:26m2/g)
*10: 東ソーシリカ株式会社製、商品名「ニップシールAQ」(BET表面積220m2/g)
*11: SAF(N−110)、東海カーボン株式会社製、商品名「シースト9SAF」(窒素吸着比表面積:142m2/g)
*12: SRF―LS(N−110)、東海カーボン株式会社製、商品名「シーストSP SRF−LS」(窒素吸着比表面積:23m2/g)
Claims (12)
- 複数のベルト層からなるベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤの製造方法において、
少なくとも前記台トレッドを構成するゴム組成物、又は前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられ、前記ケース部の加硫時には、前記ケース部のビード部側を加熱する第1加熱手段と、前記ケース部のベルト部側を加熱する第2加熱手段とを有する加硫金型により前記ケース部を外側から包囲した状態で、前記第2加熱手段によってベルト部側に与えられる単位体積当たりの熱量が前記第1加熱手段によってビード部側に与えられる単位体積当たりの熱量よりも少なくなるように加熱することを特徴とする台タイヤの製造方法。 - 前記台トレッドを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が35〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物を用いる請求項1に記載の台タイヤの製造方法。
- 前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜90m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部含有するゴム組成物を用いる請求項1に記載の台タイヤの製造方法。
- 前記ケース部の加硫時における前記台トレッドのクラウンセンター位置の到達温度が110〜160℃であり、前記ビード部の到達温度が125〜180℃であり、
前記台トレッドのクラウンセンター位置の到達温度が前記ビード部の到達する到達温度よりも2〜25℃低い請求項1に記載の台タイヤの製造方法。 - 前記ケース部の加硫時における前記ベルト部の最外に位置する最外ベルト層の到達温度が110〜160℃であり、前記ビード部の到達温度が125〜180℃であり、
前記ベルト部の最外に位置する最外ベルト層の到達温度が前記ビード部の到達する到達温度よりも2〜25℃低い請求項1に記載の台タイヤの製造方法。 - 前記ゴム組成物のtanδが0.09以下である請求項1〜5のいずれかに記載の台タイヤの製造方法。
- 複数のベルト層からなるベルト部、サイド部及びビード部を備えるとともに、台トレッド及びベルトアンダークッションゴムの少なくともいずれか一方を備えたケース部を加硫して形成される台タイヤと、プレキュアトレッド部材とを分離して成形した後、両者を接着して加硫するタイヤの製造方法において、
少なくとも前記台トレッドを構成するゴム組成物、又は前記ベルトアンダークッションゴムを構成するゴム組成物として、ゴム成分100質量部に対して、JIS K 6217−2:2001で規定された窒素吸着比表面積が25〜130m2/gのカーボンブラックを25〜45質量部配合されたゴム組成物が用いられ、前記ケース部の加硫時には、前記ケース部のビード部側を加熱する第1加熱手段と、前記ケース部のベルト部側を加熱する第2加熱手段とを有する加硫金型により前記ケース部を外側から包囲した状態で、前記第2加熱手段によってベルト部側に与えられる単位体積当たりの熱量が前記第1加熱手段によってビード部側に与えられる単位体積当たりの熱量よりも少なくなるように加熱することを特徴とするタイヤの製造方法。 - 前記台タイヤと前記プレキュアトレッド部材とを接着して加硫するときの前記被接着層のクラウンセンター位置の到達温度が前記ケース部を加硫するときの前記被接着層のクラウンセンター位置の到達温度より低い請求項7に記載のタイヤの製造方法。
- 前記台タイヤと前記プレキュアトレッド部材とを接着して加硫するときの前記ベルトアンダークッションゴムのクラウンセンター位置の到達温度が前記ケース部を加硫するときの前記ベルトアンダークッションゴムのクラウンセンター位置の到達温度より低いことを特徴とする請求項7に記載のタイヤの製造方法。
- 前記台タイヤと前記プレキュアトレッド部材とを未加硫のクッションゴム層を介して接着した後、加硫する請求項7〜9のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
- 前記ゴム組成物がゴム成分100質量部に対してシリカを10質量部以下含む請求項7〜10のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
- 前記ゴム組成物のtanδが0.09以下である請求項7〜11のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
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