JP6482787B2 - タイヤ内面用離型剤 - Google Patents
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Description
通常、この工程を円滑に行うために生タイヤのインナーライナー面(以下、生タイヤ内面)にあらかじめ離型剤(タイヤ内面用離型剤)が塗布される。タイヤ内面用離型剤には主に、生タイヤ内面とブラダーとの間に良好な潤滑性を与える性能(平滑性)、ブラダーと生タイヤ内面に入り込んだ空気を逃し両者を密着させる性能(空気透過性)が必要であり、また、加硫終了後にブラダーを収縮させるときにはブラダーと生タイヤ内面とが円滑にはがれる性能(離型性)が求められる。
特許文献1では、シリコーンの水性エマルジョンと一次平均粒子径が55〜95μmのマイカを含む無機粉体との組成物をタイヤ内面用離型剤として使用することが示されている。
特許文献2では、ジオルガノポリシロキサン乳化物にマイカ粉末又はタルク粉末と、融点が200℃以下である粉体及び水からなるタイヤ成型用離型剤組成物が示されている。
特許文献3では、シリコーンゴムの離型フィルムを形成し、該離型フィルム上にタルク粉末及びマイカ粉末の少なくとも一方を含有する離型剤を塗布し、これら離型フィルムと離型剤を備えた生タイヤをモールド内に投入し、タイヤ空洞内でブラダーを膨らませつつ加硫を行う方法が示されている。
しかし、離型性を求めるために、タイヤ内面用離型剤の付着量を増加させると、完成後のタイヤ内面から離型剤成分が落ちやすくなり、タイヤ内面に手で触れた時などに付着してしまうという問題が生じ始めた。そのため、より優れた離型性能を持ち、さらに、完成後のタイヤ内面から成分が脱落しないタイヤ内面用離型剤が求められてきた。
本発明が解決しようとする課題は、生タイヤ内面とブラダー間に対して優れた離型性をもつタイヤ内面用離型剤を提供すること、及び、タイヤ内面からタイヤ内面用離型剤成分が脱落しづらいタイヤを提供することである。
本発明のタイヤ内面用離型剤は、吸油量が50ml/100g以上且つ200ml/100g以下である焼成カオリン、シリコーン成分、界面活性剤及び水を含み、前記焼成カオリン、前記シリコーン成分及び前記界面活性剤の合計量に対して、前記焼成カオリンの重量割合が10〜90重量%である。
前記焼成カオリン、前記シリコーン成分及び前記界面活性剤の合計量に対して、前記シリコーン成分の重量割合が10〜75重量%、前記界面活性剤の重量割合が1〜20重量%であると好ましい。
増粘剤、消泡剤及び防腐剤から選ばれる少なくとも1種をさらに含むと好ましい。
焼成カオリンは、本発明に必須の成分であり、優れた離型性及び脱落防止性を有する。
本発明で使用する焼成カオリンの吸油量は50ml/100g以上であり、好ましくは60ml/100g以上、より好ましくは80ml/100g以上である。吸油量が50ml/100g未満の焼成カオリンを使用すると、十分なタイヤ内面用離型剤成分の脱落防止効果が得られない。
一般に、吸油量が高いものほど比表面積が大きい。一方、粒子表面は帯電しているためゴム面への付着性を有する。よって、吸油量が高いものほど付着性を有する総面積が大きいため、脱落防止性に優れる。
なお、上記吸油量は、JIS K−5101−13−1に準じた方法で測定する。手順は次のとおりである。まず、焼成カオリン試料を70〜80℃に保たれた乾燥機に10時間放置したあと、デシケータ中で室温まで自然に冷却させる。その後ガラス板上に試料を約1グラム秤取し、正確な重量を記録する。次に、精製アマニ油をビューレットから少量ずつ焼成カオリン試料の中央に滴下しながらヘラを用いて全体が均一になるように練りまぜる。滴下と練りまぜを繰り返し、全体が均一なかたまりとなり、ヘラでらせん状に巻き起こすことができるようになった時点を終点とする。吸油量は次式(1)によって求められる。
吸油量(ml/100g)=精製アマニ油の滴下量(ml)/焼成カオリン試料の重量(g)×100 (1)
焼成カオリンを作製するときの焼成温度は通常500〜1200℃の範囲で行われる。本発明における焼成温度は好ましくは500〜900℃、より好ましくは525〜800℃、最も好ましくは550〜700℃である。焼成温度が500℃未満であると、結晶水が放出されず未焼成カオリンとなり、充分な離型性が得られない場合がある。逆に1200℃超であると、焼成カオリンが持つ離型性が著しく悪化し、離型性不足の内面離型剤となることがある。
焼成カオリンは、たとえば、Neogen2000、Polestar450、ARGICAL−C88R、MetaStar501(イメリス社製)、アイスバーグ、オプチホワイト(バーゲス・ピグメント社製)などの市販品を挙げることができる。
本発明のタイヤ内面用離型剤は、シリコーン成分を含むと、離型性や潤滑性が向上する。シリコーンは、オルガノポリシロキサン類の総称であって、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーンレジンを含む。シリコーン成分はこれらのシリコーンを含む。
オルガノポリシロキサン類としては、たとえば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、メチルイソプロピルポリシロキサン、メチルドデシルポリシロキサン等のジアルキルポリシロキサン;メチルフェニルポリシロキサン、ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体等のアルキルフェニルポリシロキサン;メチル(フェニルエチル)ポリシロキサン、メチル(フェニルプロピル)ポリシロキサン等のアルキルアラルキルポリシロキサン;3,3,3−トリフルオロプロピルメチルポリシロキサン等を挙げることができる。これらのオルガノポリシロキサン類は、1種又は2種以上を併用してもよい。
シリコーン成分は、タイヤ内面用離型剤の製造の際に、シリコーンの乳化物を使用してもよい。
界面活性剤は焼成カオリンを水中に分散させ、タイヤ内面用離型剤の分散安定性を高めるだけでなく、タイヤ内面用離型剤をスプレー装置などにより生タイヤに塗布する際に、液はじきを防止する特性(濡れ性)を与える。その配合量を調整することによって、濡れ性を調節することができる。
界面活性剤は、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤及び両性界面活性剤から選ばれた少なくとも1種であればよく、好ましくは非イオン型界面活性剤及び/又はアニオン型界面活性剤である。
タイヤ内面用離型剤が非イオン系界面活性剤及びアニオン系界面活性剤を含む場合、それぞれの重量割合については、特に限定はないが、泡立ちへの影響、無機成分の分散安定性上の理由から、非イオン系界面活性剤/アニオン系界面活性剤(重量比)が75/25〜99/1であると好ましく、85/15〜98/2であるとさらに好ましく、90/10〜95/5であると特に好ましい。
本発明では焼成カオリン以外にも無機粉体成分(以下、単に「無機成分」ということがある。)を含んでいてもよい。無機成分は、主に平滑性及び空気透過性を付与するために用いられる成分である。
水は、タイヤ内面用離型剤に含まれる焼成カオリンを均一に分散させ、タイヤ内面用離型剤を生タイヤ内面に均一に付着させることができる。水は、蒸留水、イオン交換水、水道水、工業用水、地下水等のいずれでもよい。また、タイヤ内面用離型剤を付着しやすくする目的で、エタノールなどのアルコール類を加えてもよい。
本発明にかかるタイヤ内面用離型剤は、その吸油量が50ml/100g以上である焼成カオリン(以下単に焼成カオリンと呼ぶ)を含む。また、シリコーン成分と、界面活性剤と、水とを含むことが好ましい。
本発明のタイヤ内面用離型剤では、焼成カオリンが含まれているために離型性に優れる。当該タイヤ内面用離型剤を生タイヤ内面に付着させて加硫した場合に得られるタイヤは、タイヤ内面を手で触れても手に成分が付着しづらい特徴を持つ。
本発明のタイヤ内面用離型剤の製造方法については、焼成カオリン、シリコーン成分、界面活性剤及び水を混合する工程を含むものであれば、混合順序や使用する混合設備等について特に限定はない。
本発明のタイヤは、上記で説明したタイヤ内面用離型剤を生タイヤ内面に付着させ、加硫して得られる。
本発明のタイヤは、たとえば、以下に示す付着工程と加硫工程とを経て製造することができる。
付着工程では、まず、未加硫のゴムを主体にビードワイヤーやタイヤコード等の必要な部材を組み合わせ接着して、生タイヤと呼ばれるタイヤ原形を準備する。
次いで、本発明のタイヤ内面用離型剤をこの生タイヤ内面に付着させる。タイヤ内面用離型剤の付着方法は、エアガンやエアレスガンによる吹き付けが一般的であるが、刷毛塗りや遠心塗装機等を用いてもよい。タイヤ内面用離型剤の付着量は、タイヤ製品の用途やサイズなどによりさまざまであるが、乾燥後に10〜50g/m2であると好ましい。タイヤ内面用離型剤の付着量が少ない場合は十分な離型剤性能が得られない。一方、付着量が多すぎる場合は離型剤成分が多く脱落し周辺を汚すことがある。その後、内面に付着したタイヤ内面用離型剤が十分乾燥するまでの間、室温にて数十分から長い場合は数日間、生タイヤは放置される。
上記付着工程で得られた乾燥した生タイヤに対して、次のように加硫が行われる。まず、生タイヤを金属製の金型内に設置し、その内側からブラダーと呼ばれるゴム製のバッグを水蒸気等で高温加圧して、生タイヤを金型に押し付けて、最終的なタイヤ形状やトレッドパターン等となるように加硫する。加硫時のブラダー表面温度(金型温度)は好ましくは160〜190℃、圧力は好ましくは12〜30kg/cm2であり、加硫時間は好ましくは10〜60分間である。
本発明のタイヤは、従来技術のタイヤと比較して、タイヤ内面からタイヤ内面用離型剤成分が脱落しないため、取扱い上有利である。
(離型剤の調製及び評価)
吸油量が55ml/100gである焼成カオリン(a)25.0部を水道水31.0部と混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1.0部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、離型剤(a)を調製した。この離型剤(a)について、以下に示すゴム試片を用いた評価及びタイヤ製造による評価を行って、離型性及び脱落防止性を評価した。評価の結果は表1に示すとおり、離型性、脱落防止性は良好であった。
4cm×7cm×0.5cmの未加硫ゴムシート上に、乾燥後重量が15g/平方メートルとなるように、この上面のみにタイヤ内面用離型剤を噴霧機で付着させた。次いで、この評価用未加硫ゴムに、4cm×7cm×0.5cmのブラダーゴムシートを重ね合わせ、卓上型テストプレス機にセットし、温度180℃、圧力20kg/平方センチメートルで20分間加圧して加硫し、加硫済み評価ゴムを得た。加硫終了後、離型性、脱落防止性を評価した。評価基準は以下のとおりである。
1.離型性
加硫済み評価ゴムとブラダーゴムシートを90度に引き剥がしその際に必要な剥離荷重を引っ張り試験機で測定して、離型性を評価した。離型性の評価基準は次のとおりである。なお、加硫終了時に既に剥離している場合は、引っ張り試験はできないが、離型性は言うまでもなく優れているから、◎と評価する。
◎:0.5N未満の引っ張り荷重で剥離。
○:0.5N以上1.5N以下の引っ張り荷重で剥離。
×:1.5N以上の引っ張り荷重で剥離。
2.脱落防止性
離型性評価後の加硫済み評価ゴム面上を、垂直荷重0.2kg/平方センチメートルを加えた、大きさ1.4cm×1.4cm×0.5cmの汎用ゴムシートを200cm/分の速度で水平に5cm引っ張り、タイヤ内面用離型剤成分の脱落防止性を評価した。
◎:全く脱落が認められない。
○:部分的な脱落がある。
×:著しく脱落がある。
上記で得られたタイヤ内面用離型剤を215/60R16サイズの生タイヤ内面に、乾燥後塗布量が15g/m2となるよう塗布した。次いで、離型剤を塗布したタイヤ10本について、金型温度180℃、圧力20kg/cm2で20分間加圧し、加硫した。加硫終了後、離型性を評価した。評価基準は以下のとおりである。
加硫済みタイヤからブラダーが離型する際、離型性を目視で評価する。
◎:10本すべてが容易に離型する。
○:離型するが、一時的に変形するタイヤが1本以上ある。
×:離型するが、完成した後、一部が変形しているタイヤが1本以上ある。
2.脱落防止性
加硫済みタイヤ内面を手でこすり、タイヤ内面用離型剤成分の脱落防止性を目視で評価した。
◎:手に成分が付着しない。
○:周辺に成分の飛散はないが、手に成分が付着する。
×:手に成分が全く付着し、さらに周辺に成分が飛散する。
実施例1で使用した焼成カオリン(a)を、吸油量がそれぞれ60ml/100g、70ml/100g、80ml/100g、90ml/100gである焼成カオリン(b)〜(e)に変更した以外は全て同様にして、タイヤ内面用離型剤を調製し、離型剤(b)〜(e)を得た。評価結果を表1に示す。
実施例1で使用した焼成カオリン(a)15.0部と、平均粒子径8μmのセリサイトマイカ粉10部と、水31.0部とを混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1.0部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、離型剤(f)を調製した。評価結果を表1に示す。
実施例1で使用した焼成カオリン(a)40.0部と、平均粒子径8μmのセリサイトマイカ粉20部と、水36.0部とを混合しスラリーを作製した。次いで、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1.0部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、離型剤(f)を調製した。評価結果を表1に示す。
〔比較例1〕
吸油量が40ml/100gである焼成カオリン(f)25.0部を水道水31.0部と混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、比較離型剤(h)を調製した。評価結果を表2に示す。
〔比較例1〕で使用した比較焼成カオリン(f)の代わりに、吸油量が35ml/100gである比較焼成カオリン(g)を使用して〔比較例1〕同様、比較離型剤(i)を得た。評価結果を表2に示す。
平均粒子径が0.5μmである湿式カオリン粉末25.0部を水道水31.0部と混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、比較離型剤(j)を調製した。評価結果を表2に示す。
平均粒子径が5μmである軽微性炭酸カルシウム粉末25.0部を水道水31.0部と混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、比較離型剤(k)を調製した。評価結果を表2に示す。
平均粒子径が8μmであるセリサイトマイカ粉末25.0部を水道水31.0部と混合しスラリーを作製した。次いで、ジメチルポリシロキサンの水中油滴型乳化物(基油粘度:約5万mPa・s、固形分:40%)40部、酸化エチレン付加モル数が9であるポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル1.8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部、増粘剤としてキサンタンガム0.1部、消泡剤1部、防腐剤0.9部を加え、高速せん断装置を用いて均一に溶解分散し、比較離型剤(l)を調製した。評価結果を表2に示す。
一方、表2から分かるように、比較例1及び2のタイヤ内面用離型剤は、焼成カオリンを使用しているものの、吸油量が50ml/100g未満であるために本願の効果が得られていない。又、焼成カオリンではなく湿式カオリンを用いている場合(比較例3)、カオリンを含まない場合(比較例4及び5)には、本願の効果が得られていない。
Claims (3)
- 吸油量が50ml/100g以上且つ200ml/100g以下である焼成カオリン、シリコーン成分、界面活性剤及び水を含み、
前記焼成カオリン、前記シリコーン成分及び前記界面活性剤の合計量に対して、前記焼成カオリンの重量割合が10〜90重量%である、タイヤ内面用離型剤。 - 前記焼成カオリン、前記シリコーン成分及び前記界面活性剤の合計量に対して、前記シリコーン成分の重量割合が10〜75重量%、前記界面活性剤の重量割合が1〜20重量%である、請求項1に記載のタイヤ内面用離型剤。
- 増粘剤、消泡剤及び防腐剤から選ばれる少なくとも1種をさらに含む、請求項1又は2に記載のタイヤ内面用離型剤。
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