JP5836575B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1及び特許文献2には、熱可塑性の高分子材料を用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。
すなわち、本発明のタイヤは、特定の熱可塑性樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体を有しており、当該特定の熱可塑性樹脂材料は、1)ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーとの組合せ、又は、2)ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーとの組合せ、が少なくとも含まれている。
本発明のタイヤは、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーとして、未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを用い、前記酸変性エラストマーとして、前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーを用いる。
本発明のタイヤにおいては、前記補強コード部材として被覆補強コード部材を有し、前記被覆補強コード部材は、前記コード部材に前記タイヤ骨格体を形成する前記熱可塑性樹脂材料とは別体である被覆用樹脂材料が被覆されて構成される。
「ポリエステル系熱可塑性エラストマー」とは、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリエステルを含むポリマーと非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる熱可塑性樹脂材料であって、その構造中にポリエステルからなる部分構造を有するものを意味する。
「ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマー」とは、熱可塑性エラストマーのうち、ポリエステルからなる部分構造を含まないものを言う。以下では、この熱可塑性エラストマーを、適宜「他の熱可塑性エラストマー」とも称する。
「ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマー」とは、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマー(他の熱可塑性エラストマー)に、酸性基を有する化合物を結合させたものを意味する。以下では、この熱可塑性エラストマーを、適宜「酸変性エラストマー」とも称する。
なお、他の熱可塑性エラストマーには、酸変性エラストマーは含まれない。
また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、他の熱可塑性エラストマーに比して、その弾性率の温度変化による変動が小さいという利点があるため、タイヤの使用時における温度条件の選択範囲を広くできる。さらに、酸変性エラストマーが併用されても、タイヤ骨格体の形成時には熱可塑性樹脂材料の流動性が確保されて、製造性に対する影響が少ない。
このため、本発明のタイヤは優れた製造性を有しながらも、使用環境の温度変動による変形や硬さの変化が小さく衝撃性に強く、該タイヤを備えた車の乗り心地への影響が少ないものとなるとともに、タイヤに傷が付いた場合にもパンクしにくく、タイヤの破裂を回避することができる。
本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体の外周部に周方向に巻回されて補強コード層を形成する被覆補強コード部材を有し、前記被覆補強コード部材はコード部材に前記タイヤ骨格体を形成する前記熱可塑性樹脂材料とは別体である被覆用樹脂材料が被覆されている。
このように、熱可塑性樹脂材料の酸価を上記範囲とすることで、特に、熱可塑性樹脂材料の溶融粘度の増大が抑えられ、流動性に優れるため、射出成形性に優れる。そのため、タイヤの生産効率がより向上する。従って、タイヤ性能としての引張り特性と、射出成形性の観点からの製造性とを両立させることができる。
熱可塑性樹脂材料は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーで構成されるマトリックス相(以下「海相」とも称する。)と、酸変性エラストマー、又は、酸変性エラストマー及び他の熱可塑性エラストマー(未変性)で構成される分散相(以下「島相」とも称する。)とを有する海島構造を有する。当該海島構造において、酸価が高いほど島相が小さく、酸価が低いほど島相が大きくなる傾向にある。酸変性エラストマーの酸価が上記範囲であることで、島相が熱可塑性樹脂中に微分散することとなり、耐衝撃性、引張り特性が向上する。
熱可塑性樹脂材料中の前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーに対する前記酸変性エラストマーの割合を上記範囲とすることで、熱可塑性樹脂材料が有する性能を十分に発揮でき、タイヤ性能としての引張り特性をより向上させることができる。
熱可塑性樹脂材料中のポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量が上記範囲であると、ポリエステル系熱可塑性エラストマーに由来する特性が十分に発揮されると共に、熱可塑性樹脂材料が有する性能を十分に発揮でき、タイヤ性能としての引張り特性をより向上することができる。
本発明のタイヤの製造方法は、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーとして、未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを用い、前記酸変性エラストマーとして、前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーを用いる。
このように、酸変性エラストマーの酸価を上記範囲とすることで、特に、熱可塑性樹脂材料の溶融粘度の増大を抑え、流動性に優れるため、射出成形性に優れる。そのため、タイヤの生産効率が向上し、省エネ等の環境の観点においても好ましい。
本発明の製造方法に用いる熱可塑性樹脂材料は、射出成形性に優れるため、タイヤの生産性を高めることができる。
本発明のタイヤは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマー、又は前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマー及び該エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーの混合物と、を含む熱可塑性樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体を有する。
既述のように、熱可塑性樹脂材料は、1)ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーとの組合せ、又は、2)ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーと、ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーとの組合せ、が少なくとも含まれている。
本発明のタイヤは、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーとして、未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを用い、前記酸変性エラストマーとして、前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー又は前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーを用いる。
ハードセグメントを形成する芳香族ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体等が挙げられる。
脂肪族ポリエステルとしては、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが挙げられる。
なお、オレフィン系熱可塑性エラストマー、及びスチレン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントを構成するポリマーが、それぞれ、オレフィン、及びポリスチレンであるものを言う。
酸変性スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、市販品を用いることもでき、例えば、旭化成(株)製の「タフテック」シリーズ(例えば、M1943、M1911、M1913、Kraton社製のFG19181G、等が挙げられる。
ここで、本明細書において、「熱可塑性樹脂材料の酸価」とは、熱可塑性樹脂材料の全質量に対する酸変性エラストマーの酸変性部位の中和に必要なナトリウムメトキシド(CH3ONa)の総質量であり、熱可塑性樹脂材料に含まれる酸変性エラストマーが1種である場合には、下記式(1)から算出され、熱可塑性樹脂材料に含まれる酸変性エラストマーが2種以上である場合には、下記式(2)から算出される。
〔(酸変性エラストマーAの酸価)×(酸変性エラストマーAの全質量)〕/〔熱可塑性樹脂材料の全質量〕
〔(酸変性エラストマーAの酸価)×(酸変性エラストマーAの全質量)+(酸変性エラストマーBの酸価)×(酸変性エラストマーBの全質量)+・・・〕/〔熱可塑性樹脂材料の全質量〕
熱可塑性樹脂材料の酸価は、酸変性エラストマーの酸価を制御することによって制御してもよいし、熱可塑性樹脂材料に含有する他の熱可塑性エラストマーと酸変性エラストマーとの混合比を制御することによって制御してもよい。
酸変性エラストマーの酸価は、熱可塑性樹脂材料に含まれる酸変性エラストマーが1種の場合には、当該酸変性エラストマーの酸価が上記の範囲であり、2種以上の場合には、各々の酸変性エラストマーの酸価が上記の範囲であることが好ましい。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有量を、熱可塑性樹脂材料の総量に対して、
50質量%〜95質量%とすることで、熱可塑性樹脂材料の特性を十分に発揮させることができ、タイヤの引張り特性を向上させることができる。
本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の外周部に周方向に巻回されて補強コード層を形成する補強コード部材を有していてもよい。
また、補強コード層には、樹脂材料を含めて構成することができる。このように、補強コード層に樹脂材料が含まれていると、補強コード部材をクッションゴムで固定する場合と比して、タイヤと補強コード層との硬さの差を小さくできるため、更に補強コード部材をタイヤ骨格体に密着・固定することができる。上述のように「樹脂材料」とは、熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを含む)及び熱硬化性樹脂を含む概念であり、加硫ゴムは含まない。
また、樹脂材料の同種とは、エステル系同士、スチレン系同士などの形態を指す。
以下に、図面に従って第1の実施形態に係るタイヤを説明する。
本実施形態のタイヤ10について説明する。図1(A)は、第1の実施形態に係るタイヤの一部の断面を示す斜視図である。図1(B)は、リムに装着したビード部の断面図である。図1に示すように、本実施形態のタイヤ10は、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。
なお、タイヤケース17は、2つの部材を接合して形成するものに限らず、3以上の部材を接合して形成してもよい。
また、本実施形態では、タイヤケース半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤケース半体17Aと他方のタイヤケース半体17Aとが同一形状とされているので、タイヤケース半体17Aを成形する金型が1種類で済むメリットもある。
(タイヤケース成形工程)
まず、薄い金属の支持リングに支持されたタイヤケース半体同士を互いに向かい合わせる。次いで、タイヤケース半体の突き当て部分の外周面と接するように図を省略する接合金型を設置する。ここで、前記接合金型はタイヤケース半体Aの接合部(突き当て部分)周辺を所定の圧力で押圧するように構成されている。次いで、タイヤケース半体の接合部周辺を、タイヤケースを構成する熱可塑性樹脂材料の融点以上で押圧する。タイヤケース半体の接合部が接合金型によって加熱・加圧されると、前記接合部が溶融しタイヤケース半体同士が融着しこれら部材が一体となってタイヤケース17が形成される。尚、本実施形態においては接合金型を用いてタイヤケース半体の接合部を加熱したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、別に設けた高周波加熱機等によって前記接合部を加熱したり、予め熱風、赤外線の照射等によって軟化又は溶融させ、接合金型によって加圧して。タイヤケース半体を接合させてもよい。
次に、補強コード巻回工程について図3を用いて説明する。図3は、コード加熱装置、及びローラ類を用いてタイヤケースのクラウン部に補強コードを埋設する動作を説明するための説明図である。図3において、コード供給装置56は、補強コード26を巻き付けたリール58と、リール58のコード搬送方向下流側に配置されたコード加熱装置59と、補強コード26の搬送方向下流側に配置された第1のローラ60と、第1のローラ60をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第1のシリンダ装置62と、第1のローラ60の補強コード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、及び第2のローラ64をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第2のシリンダ装置66と、を備えている。第2のローラ64は、金属製の冷却用ローラとして利用することができる。また、本実施形態において、第1のローラ60または第2のローラ64の表面は、溶融又は軟化したポリアミド系熱可塑性エラストマーの付着を抑制するためにフッ素樹脂(本実施形態では、テフロン(登録商標))でコーティングされている。なお、本実施形態では、コード供給装置56は、第1のローラ60または第2のローラ64の2つのローラを有する構成としているが、本実施形態はこの構成に限定されず、何れか一方のローラのみ(即ち、ローラ1個)を有している構成でもよい。
本実施形態のタイヤ10では、タイヤケース17が、前記の熱可塑性樹脂材料によって形成されているため、引張弾性率、及び破断性に優れる。さらに、本実施形態のタイヤ10は、熱可塑性樹脂材料を用いたことで、その構造を簡素化できるため、従来のタイヤに用いられてきたゴムに比して重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ10を自動車に適用すると、軽量化することができ、燃費を抑えることができる。
特に、タイヤケース17の形成に用いる熱可塑性樹脂材料の酸価が、0.1mg−CH3ONa/g以上10mg−CH3ONa/g以下であることで、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを海相、酸変性エラストマー、又は、酸変性エラストマー及び他の熱可塑性エラストマー(未変性)を島相とする海島構造を有する熱可塑性樹脂材料中に、島相が微分散することとなり、タイヤ10の耐衝撃性、引張り特性が向上する。
更に、補強コード26が特にスチールコードである場合において、タイヤ処分時に補強コード26を加熱によって熱可塑性樹脂材料から容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ10のリサイクル性の点で有利である。
また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは加硫ゴムに比して損失係数(Tanδ)が低いため、補強コード層28がポリエステル系熱可塑性エラストマーを多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。
更には、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
さらに、ビード部12には、金属材料からなる環状のビードコア18が埋設されていることから、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム20に対してタイヤケース17、すなわちタイヤ10が強固に保持される。
以上、実施形態を挙げて本実施形態の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
次に、図面に従って本発明のタイヤの製造方法及びタイヤの第2の実施形態について説明する。本実施形態のタイヤは、上述の第1実施形態と同様に、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。このため、以下の図において、上記第1実施形態と同様の構成については同様の番号が付される。図10(A)は、第2の実施形態のタイヤのタイヤ幅方向に沿った断面図であり、図10(B)は第2の実施形態のタイヤにリムを嵌合させた状態のビード部のタイヤ幅方向に沿った断面の拡大図である。また、図11は、第2の実施形態のタイヤの補強層の周囲を示すタイヤ幅方向に沿った断面図である。
(骨格形成工程)
(1)まず、上述の第1実施形態と同様にして、タイヤケース半体17Aを形成し、これを接合金型によって加熱・押圧し、タイヤケース17を形成する。
(2)本実施形態におけるタイヤの製造装置は、上述の第1実施形態と同様であり、上述の第1実施形態の図3に示すコード供給装置56において、リール58にコード部材26Aを被覆用樹脂材料27(本実施形態では熱可塑性材料)で被覆した断面形状が略台形状の被覆コード部材26Bを巻き付けたものが用いられる。
(3)次に、図示を省略するブラスト装置にて、タイヤケース17の外周面17Sに向け、タイヤケース17側を回転(矢印R方向)させながら、外周面17Sへ投射材を高速度で射出する。射出された投射材は、外周面17Sに衝突し、この外周面17Sに算術平均粗さRaが0.05mm以上となる微細な粗化凹凸96を形成する。
このようにして、タイヤケース17の外周面17Sに微細な粗化凹凸96が形成されることで、外周面17Sが親水性となり、後述する接合剤の濡れ性が向上する。
(4)次に、粗化処理を行なったタイヤケース17の外周面17Sに接合剤を塗布する。 なお、接合剤としては、トリアジンチオール系接着剤、塩化ゴム系接着剤、フェノール系樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤、ハロゲン化ゴム系接着剤など、特に制限はないが、クッションゴム29が加硫できる温度(90°C〜140°C)で反応することが好ましい。
(6)次に生タイヤケースを加硫缶やモールドに収容して加硫する。このとき、粗化処理によってタイヤケース17の外周面17Sに形成された粗化凹凸96に未加硫のクッションゴム29が流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸96に流れ込んだクッションゴム29により、アンカー効果が発揮されて、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が向上する。すなわち、クッションゴム29を介してタイヤケース17とトレッド30との接合強度が向上する。
加硫工程においては、クッションゴム29を加硫できる温度(90℃〜140℃)まで温度を上昇させる必要があり、タイヤケースにポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性樹脂のみを用いている場合、加硫時における温度上昇により、タイヤケース17にたわみを生じさせ、延いてはタイヤの形成維持性に影響する場合がある。この点において、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、他の熱可塑性エラストマーに比して荷重たわみ温度が高いことから、タイヤの形状維持性をより向上させると共に、タイヤの製造性をも向上させることができる。
本実施形態のタイヤ200では、タイヤケース17が、前記の熱可塑性樹脂材料によって形成されているため、耐熱性、引張弾性率、引張強度及び破断ひずみに優れる。また、本実施形態のタイヤ10は、熱可塑性樹脂材料を用いたことで、その構造を簡素化できるため、従来のタイヤに用いられてきたゴムに比して重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ200は、耐摩擦性及び耐久性が高い。
このように補強コード層28が、被覆コード部材26Bを含んで構成されていると、コード部材26Aを単にクッションゴム29で固定する場合と比してタイヤケース17と補強コード層28との硬さの差を小さくできるため、更に被覆コード部材26Bをタイヤケース17に密着・固定することができる。これにより、エア入りを効果的に防止することができ、走行時に補強コード部材が動くのを効果的に抑制することができる。
更に、コード部材26Aが特にスチールコードである場合には、タイヤ処分時に被覆コード部材26Bからコード部材26Aを加熱によって容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ200のリサイクル性の点で有利である。また、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは加硫ゴムに比して損失係数(Tanδ)が低いため、補強コード層28がポリエステル系熱可塑性エラストマーを多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
また、タイヤケース17は、タイヤケースのクラウン部に巻回され且つ接合された被覆コード部材を被覆用熱可塑性材料で覆うようにして補強コード層を形成してもよい。この場合、溶融又は軟化状態の被覆用熱可塑性材料を補強コード層28の上に吐出して被覆層を形成することができる。また、押出機を用いずに、溶着シートを加熱し溶融又は軟化状態にして、補強コード層28の表面(外周面)に貼り付けて被覆層を形成してもよい。
また、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、被覆コード部材26Bを加熱せずに接着剤などを用いてクラウン部16の外周面に接着する構成としてもよい。
さらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、タイヤケース17を熱可塑性材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融又は軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。
またさらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱可塑性材料とし、タイヤケース17を熱可塑性材料で形成する構成としてもよい。
この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融又は軟化状態としつつ、被覆用樹脂材料27を加熱し溶融又は軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。なお、タイヤケース17及び被覆コード部材26Bの両者を加熱して溶融又は軟化状態にした場合、両者が良く混ざり合うため接合強度が向上する。また、タイヤケース17を形成する樹脂材料、及び被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27をともに熱可塑性材料とする場合には、同種の熱可塑性材料、特に同一の熱可塑性材料とすることが好ましい。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
(1−1)第1実施形態のタイヤは、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、本発明に係る熱可塑性樹脂材料で形成されたタイヤ骨格体の外周部に補強コード部材の少なくとも一部が埋設されるように構成することができる。
このように、補強コード部材の一部がタイヤ骨格体の外周部に埋設していると、補強コード部材巻回時にコード周辺に空気が残る現象(エア入り)を更に抑制することができる。補強コード部材周辺へのエア入りが抑制されると、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのが抑制される。これにより、例えば、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材全体を覆うようにタイヤ構成部材が設けられた場合、補強コード部材は動きが抑制されているため、これらの部材間(タイヤ骨格体含む)に剥離などを生じるのが抑制され耐久性が向上する。
このように路面と接触するトレッドを熱可塑性樹脂材料よりも耐摩耗性のある材料で構成することでタイヤの耐摩耗性を更に向上させることができる。
このようにタイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で補強コード部材の直径の1/5以上がタイヤ骨格体の外周部に埋設されていると、補強コード部材周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのをより抑制することができる。
このように、タイヤ骨格体にリムとの嵌合部位であるビード部を設け、さらに、このビード部に金属材料からなる環状のビードコアを埋設することで、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対して、タイヤ骨格体(すなわちタイヤ)を強固に保持させることができる。
このように、タイヤ骨格体とリムとの接触部分に、熱可塑性樹脂材料よりもシール性の高い材料からなるシール部を設けることで、タイヤ(タイヤ骨格体)とリムとの間の密着性を向上させることができる。これにより、リムと熱可塑性樹脂材料とのみを用いた場合に比較して、タイヤ内の空気漏れを一層抑制することができる。また、上記シール部を設けることでタイヤのリムフィット性も向上させることができる。
このように、前記分割体の接合面を、タイヤ骨格片を構成する熱可塑性樹脂材料の融点以上に加熱すると、タイヤ骨格片同士の融着を十分に行うことができるため、タイヤの耐久性を向上させつつ、タイヤの生産性を高めることができる。
このように、前記タイヤ骨格体の外周部を溶融又は軟化させながら補強コード部材の少なくとも一部を埋設して前記タイヤ骨格体の外周部に前記補強コード部材を巻回することで、埋設された補強コード部材の少なくとも一部と溶融又は軟化した熱可塑性樹脂材料とを溶着させることができる。これにより、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視でタイヤ骨格体の外周部と補強コード部材との間のエア入りを更に抑制することができる。また、補強コード部材を埋設した部分が冷却固化されると、タイヤ骨格体に埋設された補強コード部材の固定具合が向上する。
このように、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を直径の1/5以上埋設すると、製造時の補強コード周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、更に、埋設された補強コード部材がタイヤ骨格体から抜け難くすることができる。
このように、補強コード巻回工程において、補強コード部材を加熱しながらタイヤ骨格体に埋設させると、加熱された補強コード部材がタイヤ骨格体の外周部に接触した際に接触部分が溶融又は軟化するため、補強コード部材をタイヤ骨格体の外周部に埋設し易くなる。
このように、タイヤ骨格体の外周部の補強コード部材が埋設される部分を加熱することで、タイヤ骨格体の加熱された部分が溶融又は軟化するため、補強コード部材を埋設し易くなる。
このように、補強コード部材を前記タイヤ骨格体の外周部に押圧しながら前記補強コード部材を螺旋状に巻回すると、補強コード部材のタイヤ骨格体の外周部への埋設量を調整することができる。
このように、補強コード部材が埋設された後で、タイヤ骨格体の外周部の溶融又は軟化した部分を強制的に冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の溶融又は軟化した部分を自然冷却よりも早く迅速に冷却固化することができる。タイヤ外周部を自然冷却よりも早く冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の変形を抑制できると共に、補強コード部材が動くのを抑制することができる。
(2−1)本発明のタイヤの製造方法は、更に、タイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材を衝突させて、タイヤ骨格体の外周面を粗化処理する粗化処理工程と、粗化処理された前記外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材を積層する積層工程と、を備えて構成することができる。
このように、粗化処理工程を設けると、熱可塑性樹脂材料を用いて形成された環状のタイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材が衝突して、当該外周面に微細な粗化凹凸が形成される。なお、タイヤ骨格体の外周面に投射材を衝突させて微細な粗化凹凸を形成する処理を粗化処理という。その後、粗化処理された外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材が積層される。ここで、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材とを一体化するにあたり、タイヤ骨格体の外周面が粗化処理されていることから、アンカー効果により接合性(接着性)が向上する。また、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が投射材の衝突により掘り起こされることから、外周面の濡れ性が向上する。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
このように、タイヤ骨格体の外周面の少なくとも一部が凹凸部とされていても、凹凸部に投射材を衝突させることで凹部周囲(凹壁、凹底)の粗化処理がなされ、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
このように、被覆コード部材をタイヤ骨格体の周方向に巻回して構成された補強層でタイヤ骨格体の外周部を構成することで、タイヤ骨格体の周方向剛性を向上させることができる。
このように、被覆コード部材を構成する樹脂材料に熱可塑性を有する熱可塑性材料を用いることで、前記樹脂材料として熱硬化性材料を用いたとする場合と比べて、タイヤ製造が容易になり、リサイクルしやすくなる。
このように、粗化処理工程において、タイヤ構成ゴム部材の積層領域よりも広い領域に粗化処理を施すと、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確実に確保することができる。
このように、粗化処理工程において算術平均粗さRaが0.05mm以上となるようにタイヤ骨格体の外周面を粗化処理すると、粗化処理された外周面に接合剤を介して、例えば、未加硫又は半加硫状態のタイヤ構成ゴム部材を積層し加硫した場合に、粗化処理により形成された粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませることができる。粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませると、外周面とタイヤ構成ゴム部材との間に十分なアンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、前記タイヤ構成ゴム部材として未加硫又は半加硫状態のゴムを用いると、タイヤ構成ゴム部材を加硫した際に、粗化処理によってタイヤ骨格体の外周面に形成された粗化凹凸にゴムが流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸に流れ込んだゴム(加硫済み)により、アンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、粗化処理した環状のタイヤ骨格体を用いると、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度をアンカー効果によって向上させることができる。また、外周面が粗化処理されていることから、接合剤の濡れ性がよい。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度が確保されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との剥離を抑制することができる。
まず。上述の第1実施形態に従って、実施例及び比較例のタイヤを成形した。この際、タイヤケースを形成する材料については下記表1に記載の材料を用いた。また、実施例及び比較例と同条件で形成したタイヤケースと同じ成分組成である127mm×12.7mm、厚さ1.6mmのシート状の試料片を作製し、射出成形性、引張強さ、破断伸び、引張弾性率、及び破断状態について評価した。結果を表1に示す。
また、各試料片の作製方法、各評価方法及び評価条件は以下の通りである。
1.ポリエステル系熱可塑性エラストマー
東レ・デュポン(株)製「ハイトレル 6347」
2.ポリアミド系熱可塑性エラストマー
宇部興産(株)製「UBESTA XPA9055X1」
3.α−オレフィン系熱可塑性エラストマー
1)三井化学(株)製「タフマー MA8510」
2)三井化学(株)製「タフマー MH7007」
3)三井化学(株)製「タフマー MH7010」
4)三井化学(株)製「タフマー MH7020」
5)三井化学(株)製「タフマー A1050S」
4.スチレン系熱可塑性エラストマー〔完全水素添加型(SEBS)〕
1)旭化成(株)製「タフテック H1052」
2)旭化成(株)製「タフテック M1943」
・射出成形機:SE30D、住友重機械工業(株)製
・成形温度(熱可塑性樹脂の温度):200℃〜235℃
・金型温度:50℃〜70℃
得られた各試料片を打ち抜き、JISK6251−1993:1993に規定されるダンベル状試験片(5号形試験片)を作製した。
なお、上記条件にて射出成形できなかった比較例1及び4の各ペレットについては、(株)小平製作所製の電熱プレスを用いて、ペレットを200℃ 12MPaにて、5分間加熱することで、熱プレスを行い、120mm×120mm、厚さ2mmの試料片を得た。
熱可塑性樹脂材料の酸価は、実施例及び比較例で用いた各エラストマーについて、ナトリウムメトキシド(CH3ONa)を用いて中和滴定を行った際に用いられたナトリウムメトキシド(CH3ONa)の質量〔mg〕から、前記式(1)又は式(2)に基づき算出した。結果を表1に示す。
1.引張り特性(引張強さ、破断伸び、引張弾性率、及び破断状態)の評価
得られた試験片を用いて、下記のようにして、引張強さ、破断伸び、引張弾性率、及び破断状態について評価した。結果を下記表1に示す。
引張強さ、破断伸び、及び引張弾性率は、(株)島津製作所製、島津オートグラフ「AGS−J(5KN)」、JIS 5号ダンベルを用いて、試料片を引張速度200mm/minで引っ張ることにより測定した。
破断状態は、目視にて各試験片の破断面を観察し、下記評価基準に基づき評価した。
−評価基準−
○:試料片は、延性破壊により破断した。
△:試料片は、層状破壊により破断した。
×:試料片は、脆性破壊により破断した。
流動性評価〔MFR(g/10分、230℃)〕及び射出成形性評価
実施例、及び比較例の各ペレットについて、(株)東洋精機製作所製、セミメルトインデクサ 2A型を用い、ASTM A1238(B法)に基づき、21.18N、49.03N、又は98.07Nの荷重をかけて、流動性(MFR)を測定した。
なお、測定は、荷重の小さいもの(21.18N)から始め、この条件ではMFRが測定できない場合には、より大きい荷重をかけて測定した。測定開始後、3分経過した後も測定が開始されないものについては、表1に「−」を示した。
また、上記の住友重機械工業(株)製、SE30Dを用い、成形温度200℃〜235℃、金型温度50℃〜70℃の条件での射出成形性評価を行ない、表1に示した。当該条件での射出成形が可能であったものを○、当該条件では射出成形ができなかったものについては△として表1に示した。
12 ビード部
16 クラウン部(外周部)
18 ビードコア
20 リム
21 ビードシート
22 リムフランジ
17 タイヤケース(タイヤ骨格体)
24 シール層(シール部)
26 補強コード(補強コード部材)
26A コード部材(補強コード部材)
28 補強コード層
30 トレッド
D 補強コードの直径(補強コード部材の直径)
L 補強コードの埋設量(補強コード部材の埋設量)
Claims (4)
- 熱可塑性樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、
前記熱可塑性樹脂材料が、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の未変性オレフィン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマー、又は前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー及び該未変性オレフィン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーの混合物、或いは、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー以外の未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマー、又は前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマー及び該未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーの混合物と、
を含み、
前記タイヤ骨格体の外周部に周方向に巻回されて補強コード層を形成する被覆補強コード部材を有し、
前記被覆補強コード部材はコード部材に前記タイヤ骨格体を形成する前記熱可塑性樹脂材料とは別体である被覆用樹脂材料が被覆されたタイヤ。 - 前記熱可塑性樹脂材料の酸価が、0.1mg−CH3ONa/g以上10mg−CH3ONa/g以下である請求項1に記載のタイヤ。
- 前記熱可塑性樹脂材料中の前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーの質量(A)と、前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマー及び前記未変性オレフィン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーの合計、又は、前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマー及び前記未変性スチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなる酸変性エラストマーの合計である合計質量(B)と、の割合(A:B)が、90:10〜50:50である請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
- 前記熱可塑性樹脂材料中の前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーの含有率が、
50質量%〜95質量%である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ。
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