JP6449580B2 - 空気入りタイヤの製造方法及びタイヤ部材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、空気入りタイヤの製造方法及びタイヤ部材の製造方法に関する。
近年、省エネルギーの観点から、低燃費タイヤの開発が盛んにおこなわれている。低燃費タイヤの開発には、加硫して得られたタイヤ部材の低発熱性能を向上させることが必要不可欠と言われている。
低発熱性に優れた加硫ゴムを得る技術として、低温で未加硫ゴムを加硫する技術が知られている。
また、タイヤ用ゴム組成物に関する技術として、イオン液体を配合する技術が知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。
低温で未加硫ゴムを加硫する技術は、一般的な加硫温度（１６０℃〜１９０℃）で加硫する場合に比べて、加硫に要する時間がかかるため、生産性が著しく悪い。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低発熱性に優れたタイヤ部材を備える空気入りタイヤを効率よく製造できる方法を提供することにある。本発明の目的はまた、低発熱性に優れたタイヤ部材を効率よく製造できる方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。即ち本発明は、イオン液体を含むゴム組成物を含む未加硫部材を備える生タイヤを１００〜１４０℃で加硫する工程を含む空気入りタイヤの製造方法、に関する。
本発明に係る製造方法では、ゴム組成物にイオン液体を配合するため、加硫速度を速めることが可能で、空気入りタイヤを効率よく製造できる。ゴム組成物にイオン液体を配合することによりかかる効果が得られる理由は明らかではないが、ゴム組成物中にわずかに存在する水分とイオン液体により加硫促進剤の分解が促進され、この結果として加硫速度が速くなると推測される。また、本発明に係る製造方法では、１００〜１４０℃で加硫するため、低発熱性に優れたタイヤ部材を備える空気入りタイヤを得ることができる。
未加硫部材の具体例としては、例えば、未加硫トレッド、未加硫サイドウォール、未加硫ビードフィラーなどが挙げられる。
ゴム組成物は、通常、ジエン系ゴムをさらに含む。ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対してイオン液体を１〜４０質量部含むことが好ましい。１質量部未満であると、加硫速度を速めることが困難なことがある。一方、４０質量部を越えると、加硫ゴムの硬度が低下する。
イオン液体のカチオン構造が、アンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジウム塩、ピロリジニウム塩、ホスホニウム塩及びスルホニウム塩からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。イオン液体が、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドであることも好ましい。
本発明はまた、イオン液体を含むゴム組成物を含む未加硫部材を１００〜１４０℃で加硫する工程を含むタイヤ部材の製造方法、に関する。
本発明に係る製造方法では、ゴム組成物にイオン液体を配合するため、加硫速度を速めることが可能で、タイヤ部材を効率よく製造できる。また、本発明に係る製造方法では、未加硫部材を１００〜１４０℃で加硫するため、低発熱性に優れたタイヤ部材を得ることができる。
［実施形態１］
実施形態１に係る製造方法は、生タイヤ１０を１００〜１４０℃で加硫することにより空気入りタイヤ２０を得る工程を含む。
実施形態１に係る製造方法は、生タイヤ１０を１００〜１４０℃で加硫することにより空気入りタイヤ２０を得る工程を含む。
図１に示すように、生タイヤ１０は未加硫トレッド１０４を備える。生タイヤ１０は、例えば、一対のビードワイヤー１０１と、ビードワイヤー１０１のタイヤ径方向外側に配された未加硫ビードフィラー１０２と、ビードワイヤー１０１及び未加硫ビードフィラー１０２から各々タイヤ径方向外側に延びる未加硫サイドウォール１０３と、未加硫サイドウォール１０３の各々のタイヤ径方向外側端に連なる未加硫トレッド１０４と、一対のビードワイヤー１０１で端部側がタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ１０５と、カーカスプライ１０５の外周側（タイヤ径方向外側）に配された複数のベルトプライからなるベルト１０６と、を備える。
未加硫トレッド１０４はゴム組成物からなる。
ゴム組成物はイオン液体を含む。本明細書において、イオン液体とは、カチオンとアニオンからなり、常温（２３〜２５℃）において液体状態であるものを意味する。
イオン液体のカチオン構造としては、例えば、アンモニウム塩、イミダゾリウム塩、ピリジウム塩、ピロリジニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩などが挙げられる。イオン液体の具体例としては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどが挙げられる。
イオン液体は親水性のものであってもよく、疎水性のものでもよい。加硫速度を速める効果が高いという観点では、親水性が好ましい。
イオン液体の含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１質量部以上、好ましくは２質量部以上、より好ましくは３質量部以上である。１質量部未満であると、加硫速度を速めることが困難なことがある。一方、イオン液体の含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、４０質量部以下、好ましくは３５質量部以下である。４０質量部を越えると、加硫ゴムの硬度が低下する。
ゴム組成物は、通常、ジエン系ゴムを含む。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。必要に応じて、末端を変性したもの（例えば、末端変性ＢＲ、末端変性ＳＢＲなど）、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの（例えば、改質ＮＲ）も好適に使用可能である。また、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）については、コバルト（Ｃｏ）触媒、ネオジム（Ｎｄ）触媒、ニッケル（Ｎｉ）触媒、チタン（Ｔｉ）触媒、リチウム（Ｌｉ）触媒を用いて合成したものに加えて、ＷＯ２００７−１２９６７０に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したもの、あるいはシンジオタクティック結晶を含むポリブタジエンゴムも使用可能である。なかでも、天然ゴム、ポリスチレンブタジエンゴムが好ましい。
ジエン系ゴムを１００質量部としたとき、天然ゴムの含有量は５０質量部以上が好ましく、６０質量部以上がより好ましい。
ゴム組成物は、カーボンブラック、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、加硫系配合剤、老化防止剤、シリカ、シランカップリング剤などを適宜配合できる。
カーボンブラックは、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。
カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上である。一方、カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは１２０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下である。
オイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどを好適に使用できる。
オイルの含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２０質量部以下である。
加硫系配合剤としては、硫黄、有機過酸化物などの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤などが挙げられる。
加硫系配合剤としての硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ジエン系ゴム１００質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で０．５〜５．０質量部が好ましい。
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などが挙げられる。ジエン系ゴム１００質量部に対する加硫促進剤の配合量は、０．１〜５．０質量部が好ましい。
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。老化防止剤の含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して０〜５．０質量部であることがより好ましく、０．５〜３．０質量部であることがさらに好ましい。
ゴム組成物は、例えば、ジエン系ゴム、イオン液体に加えて、必要に応じて、カーボンブラック、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、加硫系配合剤、老化防止剤、シリカ、シランカップリング剤などを、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。
また、各成分の配合方法は特に限定されず、加硫系配合剤以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。
実施形態１に係る製造方法では、生タイヤ１０を１００〜１４０℃で加硫することにより空気入りタイヤ２０を得る。加硫温度が１００℃未満であると、タイヤ部材の硬度が低下し、低発熱性も悪化する。また、空気入りタイヤを効率よく製造できない。加硫温度が１４０℃を越えると、低発熱性が悪化する。
タイヤ部材の低発熱性と空気入りタイヤの生産性のバランスがよいという理由から、生タイヤ１０を１１０℃以上で加硫することが好ましく、１２０℃以上で加硫することがより好ましい。生タイヤ１０を１３５℃以下で加硫することが好ましい。
図２に示すように、空気入りタイヤ２０は、未加硫トレッド１０４を加硫して得られたトレッド２０４を備える。空気入りタイヤ２０は、例えば、一対のビードワイヤー１０１と、ビードワイヤー１０１のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー２０２と、ビードワイヤー１０１及びビードフィラー２０２から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール２０３と、サイドウォール２０３の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド２０４と、一対のビードワイヤー１０１で端部側がタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ１０５と、カーカスプライ１０５の外周側（タイヤ径方向外側）に配された複数のベルトプライからなるベルト１０６と、を備える。
（変形例）
変形例１では、未加硫ビードフィラー１０２がイオン液体を含むゴム組成物からなる。変形例２では、未加硫サイドウォール１０３がイオン液体を含むゴム組成物からなる。
変形例１では、未加硫ビードフィラー１０２がイオン液体を含むゴム組成物からなる。変形例２では、未加硫サイドウォール１０３がイオン液体を含むゴム組成物からなる。
［実施形態２］
実施形態２に係る製造方法は、未加硫トレッドを１００〜１４０℃で加硫することによりトレッドを得る工程を含む。未加硫トレッドはゴム組成物からなる。ゴム組成物はイオン液体を含む。好適なゴム組成物は、実施形態１の未加硫トレッド１０４と同様である。好適な加硫温度は、実施形態１と同様である。実施形態２に係る製造方法により得られたトレッドは、例えば、更生タイヤのプレキュアトレッドとして好適に使用できる。
実施形態２に係る製造方法は、未加硫トレッドを１００〜１４０℃で加硫することによりトレッドを得る工程を含む。未加硫トレッドはゴム組成物からなる。ゴム組成物はイオン液体を含む。好適なゴム組成物は、実施形態１の未加硫トレッド１０４と同様である。好適な加硫温度は、実施形態１と同様である。実施形態２に係る製造方法により得られたトレッドは、例えば、更生タイヤのプレキュアトレッドとして好適に使用できる。
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。
表１において、各配合剤の配合量を、ゴム成分１００質量部に対する質量部数で示す。
［ゴム組成物の調製］
表１の配合処方に従い、各配合剤を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調製した。表１に記載の配合剤を以下に示す。
ａ）天然ゴム 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）ブタジエンゴム 「ＢＲ１５０Ｂ」、宇部興産社製
ｃ）カーボンブラック 「シースト６」、東海カーボン社製
ｄ）亜鉛華 「亜鉛華１号」、三井金属工業社製
ｅ）ステアリン酸 「ステアリン酸」、日本油脂社製
ｆ）老化防止剤 「アンチゲン６Ｃ」、住友化学社製
ｇ）硫黄 「粉末硫黄」、鶴見化学社製
ｈ）加硫促進剤 「サンセラーＣＭ−Ｇ」（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド）、三新化学工業社製
ｉ）イオン液体
イオン液体１ 「１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート」（親水性）、関東化学社製
イオン液体２ 「Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド」（疎水性）、関東化学社製
表１の配合処方に従い、各配合剤を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調製した。表１に記載の配合剤を以下に示す。
ａ）天然ゴム 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）ブタジエンゴム 「ＢＲ１５０Ｂ」、宇部興産社製
ｃ）カーボンブラック 「シースト６」、東海カーボン社製
ｄ）亜鉛華 「亜鉛華１号」、三井金属工業社製
ｅ）ステアリン酸 「ステアリン酸」、日本油脂社製
ｆ）老化防止剤 「アンチゲン６Ｃ」、住友化学社製
ｇ）硫黄 「粉末硫黄」、鶴見化学社製
ｈ）加硫促進剤 「サンセラーＣＭ−Ｇ」（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド）、三新化学工業社製
ｉ）イオン液体
イオン液体１ 「１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート」（親水性）、関東化学社製
イオン液体２ 「Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド」（疎水性）、関東化学社製
［評価］
ゴム組成物を表１に示す温度にてＴ９０の時間で加硫して加硫ゴムを得た。ゴム組成物、加硫ゴムについて、下記の評価条件に基づいて評価を行った。結果を表１に示す。
ゴム組成物を表１に示す温度にてＴ９０の時間で加硫して加硫ゴムを得た。ゴム組成物、加硫ゴムについて、下記の評価条件に基づいて評価を行った。結果を表１に示す。
（１）加硫速度
ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００−２に準拠し、試験振動数毎分１００±６回、振幅角±１°、表１に示す加硫温度にて、加硫速度（Ｔ９０）を測定した。加硫速度の評価結果は、比較例１を１００とした指数で示した。数値が小さいほど加硫速度が速く、生産性が良好であることを意味する。
ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００−２に準拠し、試験振動数毎分１００±６回、振幅角±１°、表１に示す加硫温度にて、加硫速度（Ｔ９０）を測定した。加硫速度の評価結果は、比較例１を１００とした指数で示した。数値が小さいほど加硫速度が速く、生産性が良好であることを意味する。
（２）硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１に準拠し、スプリング式硬さ試験機 タイプＡデュロメータと恒温槽を使用し、加硫ゴムの硬度（Ｈｓ）を求めた。
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１に準拠し、スプリング式硬さ試験機 タイプＡデュロメータと恒温槽を使用し、加硫ゴムの硬度（Ｈｓ）を求めた。
（３）Ｈｓ許容範囲判定
比較例１の硬度と比べて硬度が±３ポイント未満の加硫ゴムを許容範囲内と判定し、表１に○で示した。比較例１の硬度と比べて硬度が±３ポイント以上の加硫ゴムを許容範囲外と判定し、表１に×で示した。
比較例１の硬度と比べて硬度が±３ポイント未満の加硫ゴムを許容範囲内と判定し、表１に○で示した。比較例１の硬度と比べて硬度が±３ポイント以上の加硫ゴムを許容範囲外と判定し、表１に×で示した。
（４）発熱性
東洋精機製スペクトロメーターを用いて、温度６０℃、周波数５０Ｈｚ、初期歪み１０％、動的歪み２％でｔａｎδを測定した。ｔａｎδの評価結果は、比較例１を１００とした指数で示した。数値が小さいほど低発熱性であることを意味する。
東洋精機製スペクトロメーターを用いて、温度６０℃、周波数５０Ｈｚ、初期歪み１０％、動的歪み２％でｔａｎδを測定した。ｔａｎδの評価結果は、比較例１を１００とした指数で示した。数値が小さいほど低発熱性であることを意味する。
表１から実施例１〜４のゴム組成物の加硫速度が、イオン液体を含まない点以外は実施例１〜４と同様の比較例１のゴム組成物の加硫速度に比べて速いことがわかる。また、実施例１〜４の加硫ゴムの低発熱性が、比較例１の加硫ゴムの低発熱性に比べて優れることがわかる。
また、加硫温度を１４０℃に変更した点以外は実施例１と同様の実施例５の加硫速度、低発熱性も良好であることがわかる。
一方、加硫温度を９０℃に変更した点以外は実施例１と同様の比較例２の加硫ゴムの硬度が、実施例１に比べて低いことがわかる。また、比較例２の加硫ゴムの低発熱性が、実施例１に比べて劣ることがわかる。
加硫温度を一般的な１６０℃に変更した点以外は実施例１と同様の比較例３の加硫ゴムの低発熱性が、実施例１に比べて劣ることがわかる。
Claims (3)
- イオン液体及び加硫促進剤を含むゴム組成物を含む未加硫部材を備える生タイヤを１００〜１４０℃で加硫する工程を含み、
前記イオン液体が、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドである、
空気入りタイヤの製造方法。 - 前記ゴム組成物がジエン系ゴムをさらに含み、
前記ゴム組成物が前記ジエン系ゴム１００質量部に対して前記イオン液体を１〜４０質量部含む請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。 - イオン液体及び加硫促進剤を含むゴム組成物を含む未加硫部材を１００〜１４０℃で加硫する工程を含み、
前記イオン液体が、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルホスホネート又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドである、
タイヤ部材の製造方法。
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