JP6649766B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤに関する。
近年、軽量化、成形の容易さ、リサイクルのし易さ等の理由から、構成部材として樹脂材料を用いたタイヤの開発が進められている。樹脂材料を含むタイヤの耐久性(耐応力、耐内圧及び剛性)を高める試みのひとつとして、樹脂製のタイヤ本体(以下、タイヤ骨格体ともいう)に補強コードを螺旋状に巻回す方法が提案されている。
上記のような構造を有するタイヤの耐久性を向上させるためには、タイヤ骨格体と補強コードとの接着耐久性を向上させることが重要である。そこで例えば、スチールコード等の金属製のコードを樹脂材料で被覆することにより、金属コードとタイヤ骨格体との間の剛性の差を緩和して、タイヤ骨格体と補強コードの接着耐久性を向上させる方法が提案されている。
金属コードを樹脂材料で被覆する方法としては、金属コードと、金属コードを被覆する樹脂層とを熱可塑性樹脂を含む接着層を介して接着させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2014/175453号
特許文献1に記載の方法では、金属コードと樹脂層とを接着層で接着させるため、金属コードと樹脂層とを強固に接着できる。しかしながら、接着層の金属コードに対する接着性については更なる改善の余地がある。
本発明は上記事情に鑑み、金属樹脂複合体を用いたタイヤであって、金属樹脂複合体における接着層の金属部材に対する接着性に優れるタイヤを提供することを課題とする。
上記課題を解決するための具体的手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1>環状のタイヤ骨格体と、金属樹脂複合体とを含み、前記金属樹脂複合体は金属部材と、熱可塑性樹脂及びカーボンブラックを含む接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造を有し、前記接着層中の前記カーボンブラックの含有率が前記接着層の全体に対して0質量%より大きく10質量%未満である、タイヤ。
<2>前記金属樹脂複合体は、前記タイヤ骨格体の外周面に配置され、隣り合う金属樹脂複合体の金属部材間の距離が400μm〜3200μmである、<1>に記載のタイヤ。
<3>前記接着層の平均厚みが5μm〜500μmである、<1>又は<2>に記載のタイヤ。
<4>前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂を含む、<1>〜<3>のいずれか1項に記載のタイヤ。
<5>前記金属樹脂複合体は、前記タイヤ骨格体におけるビード部及びクラウン部のいずれか又は両方に配置される、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のタイヤ。
本発明によれば、金属樹脂複合体を用いたタイヤであって、金属樹脂複合体における接着層の金属部材に対する接着性に優れるタイヤが提供される。
本発明の一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。 リムに装着したビード部の断面図である。 第一の実施形態のタイヤのタイヤ骨格体のクラウン部に金属樹脂複合体が埋設された状態を示すタイヤ回転軸に沿った断面図である。 金属樹脂複合体加熱装置、およびローラ類を用いてタイヤ骨格体のクラウン部に金属樹脂複合体を設置する動作を説明するための説明図である。 第二の実施形態のタイヤのタイヤ骨格体のクラウン部上に金属樹脂複合体が埋設された補強コード被覆層を有する態様を示すタイヤ回転軸に沿った断面図である。
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
本明細書において「樹脂」とは、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー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、以下の樹脂の説明において「同種」とは、エステル系同士、スチレン系同士等、樹脂の主鎖を構成する骨格と共通する骨格を備えたものを意味する。
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語には、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その目的が達成されるものであれば、当該工程も本用語に含まれる。
本発明のタイヤは、環状のタイヤ骨格体と、金属樹脂複合体とを含み、前記金属樹脂複合体は金属部材と、熱可塑性樹脂及びカーボンブラックを含む接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造を有し、前記接着層中の前記カーボンブラックの含有率が前記接着層の全体に対して0質量%より大きく10質量%未満である。
本発明者らは検討の結果、金属樹脂複合体における接着層が熱可塑性樹脂とともにカーボンブラックを特定量含有することで、熱可塑性樹脂のみを含む場合に比べ、接着層の金属部材に対する接着性が著しく向上することを見出した。
以下、本発明のタイヤに含まれる金属樹脂複合体を構成する金属部材、樹脂層及び接着層について順に説明する。さらに、本発明のタイヤの一実施態様で用いられるタイヤ骨格体及びタイヤの実施形態について説明する。
[金属樹脂複合体]
金属樹脂複合体は、金属部材と、熱可塑性樹脂を含む接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造を有し、その形状や、タイヤにおける位置は特に制限されない。金属樹脂複合体の形状としては、例えば、コード状、シート状等が挙げられる。金属樹脂複合体の断面の形状は特に制限されず、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。
金属樹脂複合体は、例えば、タイヤ骨格体の外周部(クラウン部)に配置されてベルト部を形成しても、タイヤ骨格体のビード部に用いられる環状のビードコア等として配置されてもよい。金属樹脂複合体を含むベルト部の具体的な構成としては、一本又は複数本のコード状の金属樹脂複合体がタイヤ骨格体の外周部に、タイヤの周方向に沿って配置されて形成されたベルト部(ベルト層)、複数のコード状の金属樹脂複合体がタイヤの周方向に対して角度を有し、互いに交錯するように配置されたベルト部(交錯ベルト層)等が挙げられる。
金属樹脂複合体において「金属部材と、接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造」には、例えば、金属部材の表面の全部が接着層を介して樹脂層で被覆された状態と、金属部材の表面の一部が接着層を介して樹脂層で被覆された状態とが含まれる。金属樹脂複合体を環状のタイヤ骨格体の周方向に巻回して使用する場合、少なくとも金属樹脂複合体とタイヤ骨格体とが接する領域において、金属部材と、接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造となっていることが好ましい。
金属樹脂複合体が、タイヤ骨格体の外周面に配置されてベルト部を形成する場合、下記の式(1)の条件を満たすことが好ましい。
23≦ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数/ベルト部の幅(mm)×100 ・・・ 式(1)
金属樹脂複合体が式(1)の条件を満たすことで、タイヤ骨格体のベルト部に充分な数の金属樹脂複合体が配置されて充分な補強効果が得られる傾向にある。
本明細書において「ベルト部」とは、タイヤ骨格体の外周部に金属樹脂複合体が配置されている部分を意味する。
「ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数」とは、金属樹脂複合体が配置されたタイヤ骨格体をタイヤの径方向に垂直な方向に切断して得られる断面において観察される金属樹脂複合体の数を意味する。
「ベルト部の幅」とは、上記断面において観察される金属樹脂複合体のうち、ベルト部の両端部(タイヤ骨格体のセンターラインから左右方向にそれぞれ最も離れた位置)にある金属樹脂複合体の間の長さであって、タイヤ骨格体の外周面に沿った長さ(mm)を意味する。
例えば、幅が200mmであるベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数が150である場合の「ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数/ベルト部の幅(mm)×100」の値は「150/200×100=75」である。
金属樹脂複合体がタイヤ骨格体の厚み方向に重なるように配置されている場合(例えば、タイヤ骨格体の上に金属樹脂複合体を巻き回した後にさらに金属樹脂複合体を巻き回した場合)も、上記断面において観察される金属樹脂複合体の合計数を「金属樹脂複合体の本数」とする。
タイヤの充分な耐内圧性を確保する観点からは、「ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数/ベルト部の幅(mm)×100」の値は23以上であり、30以上であることが好ましく、40以上であることがより好ましい。
「ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数/ベルト部の幅(mm)×100」の値の上限は特に制限されないが、タイヤの軽量化の観点からは86以下であることが好ましく、75以下であることがより好ましい。
金属樹脂複合体がタイヤ骨格体の外周面に配置される場合、隣り合う金属樹脂複合体の金属部材間の距離が400μm〜3200μmであることが好ましく、600μm〜2200μmであることがより好ましく、800μm〜1500μmであることが更に好ましい。隣り合う金属樹脂複合体の金属部材間の距離が400μm以上であると、タイヤの重量増加が抑制されて走行時の燃費性に優れる傾向にある。隣接する金属樹脂複合体の金属部材間の距離が3200μm以下であると、充分なタイヤ補強効果が得られる傾向にある。
本明細書において「隣り合う金属樹脂複合体」とは、ある金属樹脂複合体と、当該金属樹脂複合体に最も近い位置にある他の金属樹脂複合体とのことをいい、互いに異なる金属樹脂複合体が隣り合っている場合と、同じ金属樹脂複合体の異なる部位が隣り合っている場合(例えば、一本の金属樹脂複合体をタイヤ骨格体の外周に複数回巻きつけた場合)の双方が含まれる。
本明細書において「金属部材間の距離」は、以下の式(2)により求められる値とする。式(2)において「n」は、ベルト部に含まれる金属樹脂複合体の本数である。

金属部材間の距離={ベルト部の幅−(金属部材の太さ×n)}/(n−1) ・・・ 式(2)
式(2)において「金属部材の太さ」は、任意に選択した5箇所における太さの測定値の数平均値とする。太さの測定値は、金属部材が1本の金属コードからなる場合は、金属部材の断面の最大径(金属部材の断面の輪郭線上で任意に選択される2点間の距離が最大となるときの当該2点間の距離)とする。金属部材が複数の金属コードからなる場合は、金属部材の断面に観察される複数の金属コードの断面が全て含まれる円のうち最も小さい円の直径とする。
太さの異なる金属部材がベルト部に含まれている場合は、最も太い金属部材の太さを「金属部材の太さ」とする。
金属樹脂複合体の太さは、任意に選択した5箇所における太さの測定値の数平均値とする。太さの測定値は、金属樹脂複合体の断面の最大径(金属部材の断面の輪郭線上で任意に選択される2点間の距離が最大となるときの当該2点間の距離)とする。
タイヤの軽量化の観点からは、金属樹脂複合体の太さは、0.2mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましく、0.8mm以上であることが更に好ましい。タイヤの耐内圧性の観点からは、金属樹脂複合体の太さは、6.5mm以下であることが好ましく、4mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることが更に好ましい。
[金属部材]
金属部材は特に制限されず、例えば、従来のゴム製タイヤに用いられる金属製のコード等を適宜用いることができる。金属製のコードとしては、例えば、一本の金属コードからなるモノフィラメント(単線)、複数本の金属コードを撚った状態のマルチフィラメント(撚り線)等が挙げられる。本発明における金属部材としては、タイヤの耐久性をより向上させる観点からは、マルチフィラメントが好ましい。金属部材の断面形状、サイズ(直径)等は、特に限定されるものではなく、所望のタイヤに適したものを適宜選定して用いることができる。
金属部材が複数本のコードの撚り線である場合、複数本のコードの数は特に制限されない。例えば、2本〜10本の範囲から選択することができ、5本〜9本であることが好ましい。
タイヤの耐内圧性と軽量化とを両立する観点からは、金属部材の太さは、0.2mm〜2mmであることが好ましく、0.8mm〜1.6mmであることがより好ましい。金属部材の太さは、任意に選択した5箇所において測定した太さの数平均値とする。金属部材の太さは、上述した方法により定められる。
金属部材自体の引張弾性率(以下、特定しない限り、本明細書で「弾性率」とは引張弾性率を意味する。)は、通常、100000MPa〜300000MPa程度であり、120000MPa〜270000MPaであることが好ましく、150000MPa〜250000MPaであることが更に好ましい。なお、金属部材の引張弾性率は、引張試験機にてZWICK型チャックを用いて応力-歪曲線を描き、その傾きから算出する。
金属部材自体の破断伸び(引張破断伸び)は、通常、0.1%〜15%程度であり、1%〜15%が好ましく、1%〜10%が更に好ましい。金属部材の引張破断伸びは、引張試験機にてZWICK型チャックを用いて応力−歪曲線を描き、歪から求めることができる。
[樹脂層]
樹脂層の材質は特に制限されず、例えば、熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性材料を用いることができる。良好な乗り心地を達成する観点からは、樹脂層は熱可塑性エラストマーを含むことが好ましく、融着性の観点からはポリアミド系熱可塑性エラストマーを含むことがより好ましい。
本明細書において「熱可塑性樹脂」とは、温度上昇とともに材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になるが、ゴム状弾性を有しない高分子化合物を意味する。
本明細書において「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又は高い凝集力のハードセグメントを構成するポリマーと、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り、温度上昇とともに材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を意味する。
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、後述のタイヤ骨格体に用いられる熱可塑性樹脂と同種のものを挙げることができ、具体的には、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、ポリウレタン系熱可塑性樹脂、塩化ビニル系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂等を例示することができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、及びオレフィン系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリアミド系熱可塑性樹脂及びオレフィン系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
樹脂層がポリアミド系熱可塑性樹脂及びオレフィン系熱可塑性樹脂の少なくとも一方を含む場合、接着層との接着性が高くなる傾向にある。そのため、金属部材と樹脂層とがより強固に固定され、樹脂層に対する金属部材の引き抜き耐性を更に高めることができる。
樹脂層が熱可塑性樹脂を含む場合、熱可塑性樹脂は、タイヤ骨格体に用いられる樹脂材料との接着性を考慮して選定されることが好ましい。特に、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料と樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂とが同種の樹脂であると、タイヤ骨格体と樹脂層との間の接着性を更に高めることができる。例えば、樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂としてポリアミド系熱可塑性樹脂を用いた場合には、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料としてポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。
−ポリアミド系熱可塑性樹脂−
ポリアミド系熱可塑性樹脂としては、後述のタイヤ骨格体に用いられるポリアミド系熱可塑性エラストマーのハードセグメントを形成するポリアミドを挙げることができる。ポリアミド系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ε−カプロラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド6)、ウンデカンラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド11)、ラウリルラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド12)、ジアミンと二塩基酸とを重縮合したポリアミド(アミド66)、メタキシレンジアミンを構成単位として有するポリアミド(アミドMX)等を例示することができる。
アミド6は、例えば、{CO−(CH−NH}で表すことができる。アミド11は、例えば、{CO−(CH10−NH}で表すことができる。アミド12は、例えば、{CO−(CH11−NH}で表すことができる。アミド66は、例えば、{CO(CHCONH(CHNH}で表すことができる。アミドMXは、例えば、下記構造式(A−1)で表すことができる。ここで、nは繰り返し単位数を表す。
アミド6の市販品としては、例えば、宇部興産(株)製の「UBEナイロン」シリーズ(例えば、1022B、1011FB等)を用いることができる。アミド11の市販品としては、例えば、アルケマ(株)製の「Rilsan B」シリーズを用いることができる。アミド12の市販品としては、例えば、宇部興産(株)製の「UBEナイロン」シリーズ(例えば、3024U、3020U、3014U等)を用いることができる。アミド66の市販品としては、例えば、宇部興産(株)製の「UBEナイロン」シリーズ(例えば、2020B、2015B等)を用いることができる。アミドMXの市販品としては、例えば、三菱ガス化学(株)製の「MXナイロン」シリーズ(例えば、S6001、S6021、S6011等)を用いることができる。

ポリアミド系熱可塑性樹脂は、上記の構成単位のみで形成されるホモポリマーであってもよく、上記の構成単位と他のモノマーとのコポリマーであってもよい。コポリマーの場合、各ポリアミド系熱可塑性樹脂における上記構成単位の含有率は、40質量%以上であることが好ましい。
−ポリエステル系熱可塑性樹脂−
ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、後述のタイヤ骨格体に用いられるポリエステル系熱可塑性エラストマーのハードセグメントを形成するポリエステルを挙げることができる。
ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ−3−ブチル酪酸、ポリヒドロキシ−3−ヘキシル酪酸、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等の脂肪族ポリエステル、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の芳香族ポリエステルなどを例示することができる。これらの中でも、耐熱性及び加工性の観点から、ポリエステル系熱可塑性樹脂としては、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
ポリエステル系熱可塑性樹脂の市販品としては、例えば、ポリプラスチック(株)製の「ジュラネックス」シリーズ(例えば、2000、2002等)、三菱エンジニアリングプラスチック(株)製の「ノバデュラン」シリーズ(例えば、5010R5、5010R3−2等)、東レ(株)製の「トレコン」シリーズ(例えば、1401X06、1401X31等)等を用いることができる。
−オレフィン系熱可塑性樹脂−
オレフィン系熱可塑性樹脂としては、後述のタイヤ骨格体に用いられるオレフィン系熱可塑性エラストマーのハードセグメントを形成するポリオレフィンを挙げることができる。
オレフィン系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン系熱可塑性樹脂、ポリプロピレン系熱可塑性樹脂、ポリブタジエン系熱可塑性樹脂等を例示することができる。これらの中でも、耐熱性及び加工性の点から、オレフィン系熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン系熱可塑性樹脂が好ましい。
ポリプロピレン系熱可塑性樹脂の具体例としては、プロピレンホモ重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロック共重合体等が挙げられる。α−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等の炭素数3〜20程度のα−オレフィン等が挙げられる。
(熱可塑性エラストマー)
熱可塑性エラストマーとしては、後述のタイヤ骨格体に用いられる熱可塑性エラストマーと同種のものを挙げることができる。
熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー等を例示することができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、熱可塑性エラストマーとしては、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、及びオレフィン系熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリアミド系熱可塑性エラストマー及びオレフィン系熱可塑性エラストマーから選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。樹脂層に含まれる熱可塑性材料として、ポリアミド系熱可塑性エラストマー及びオレフィン系熱可塑性エラストマーの少なくとも一方を用いると、接着層と樹脂層との接着性が高くなる傾向にある。そのため、金属部材と樹脂層とがより強固に固定され、樹脂層に対する金属部材の引き抜き耐性を更に高めることができる。
樹脂層が熱可塑性エラストマーを含む場合は、熱可塑性エラストマーは、タイヤ骨格体に用いられる樹脂材料との接着性を考慮して選定されることが好ましい。特に、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料と樹脂層に含まれる熱可塑性エラストマーとが同種の樹脂であると、タイヤ骨格体と樹脂層との接着性を更に高めることができる。例えば、樹脂層に含まれる熱可塑性エラストマーとして、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いた場合には、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料としてポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。
−ポリアミド系熱可塑性エラストマー−
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、後述のタイヤ骨格体に用いられるポリアミド系熱可塑性エラストマーと同様であり、好ましい態様も同様である。したがって、ここでは、詳細な説明を省略する。
−ポリエステル系熱可塑性エラストマー−
ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、後述のタイヤ骨格体に用いられるポリエステル系熱可塑性エラストマーと同様であり、好ましい態様も同様である。したがって、ここでは、詳細な説明を省略する。
−オレフィン系熱可塑性エラストマー−
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、後述のタイヤ骨格体に用いられるオレフィン系熱可塑性エラストマーと同様であり、好ましい態様も同様である。したがって、ここでは、詳細な説明を省略する。
樹脂層は、熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーの両方を含み、かつ、熱可塑性樹脂を含むマトリックス相である海相と、熱可塑性エラストマーを含む分散相である島相とを有する態様であってもよい。樹脂層が、熱可塑性樹脂のマトリックスに熱可塑性エラストマーが分散した海島構造を有することで、樹脂層に対する金属部材の引き抜き耐性をより向上させることができる。
樹脂層が海島構造を有する場合における樹脂層中の熱可塑性樹脂(p)と熱可塑性エラストマー(e)との質量比(p/e)は、熱可塑性樹脂を含む海相と熱可塑性エラストマーを含む島相とで構成される海島構造を容易に形成する観点から、95/5〜55/45であることが好ましく、90/10〜60/40であることがより好ましく、85/15〜70/30であることが更に好ましい。
樹脂層中に熱可塑性エラストマーを含む島相が熱可塑性樹脂を含む海相中に分散しているか否かは、SEM(走査型電子顕微鏡、scanning electron microscope)を用いた写真観察により確認することができる。
また、熱可塑性エラストマーを含む島相のサイズ(島相の長径)は、0.4μm〜10.0μm程度であることが好ましく、0.5μm〜7μm程度であることがより好ましく、0.5μm〜5μm程度であることが更に好ましい。これら各相のサイズは、SEM(走査型電子顕微鏡、scanning electron microscope)を用いた観察写真を用いて測定することができる。
(その他)
本発明において、樹脂層の平均厚みは、特に限定されない。耐久性に優れる点や溶着性の観点から、10μm以上1000μm以下であることが好ましく、50μm以上700μm以下であることがより好ましい。
樹脂層の平均厚みは、金属部材、接着層及び樹脂層の積層方向に沿って金属樹脂複合体を切断して得られる断面のSEM画像を任意の5箇所から取得し、得られたSEM画像から測定される樹脂層の厚みの数平均値とする。各SEM画像における樹脂層の厚みは、最も厚みの小さい部分(接着層と樹脂層との間の界面と、金属樹脂複合体の外周との距離が最小となる部分)で測定される値とする。
樹脂層は、樹脂以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ等)、老化防止剤、オイル、可塑剤、発色剤、耐候剤等が挙げられる。
[接着層]
接着層は、熱可塑性樹脂及びカーボンブラックを含み、金属部材と樹脂層との間に配置されている。接着層が熱可塑性樹脂とカーボンブラックとを含有することで、熱可塑性樹脂のみから接着層を形成する場合に比べ、接着層の金属部材に対する優れた接着力を達成している。
また、金属樹脂複合体の製造工程において金属部材の表面に塗布する熱可塑性樹脂が無色透明であるなど視覚的に確認しにくい場合も、熱可塑性樹脂とカーボンブラックが含まれていることで塗布の状態を視覚的に確認しやすくなり、作業性の点からも有利である。
接着層に含まれる熱可塑性樹脂は、特に制限されない。
熱可塑性樹脂としては、例えば、変性オレフィン系樹脂(変性ポリエチレン系樹脂、変性ポリプロピレン系樹脂等)、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、変性ポリエステル系樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の1種又は2種以上の熱可塑性樹脂を主成分(主剤)として含むものが挙げられる。これらの中でも、金属部材及び樹脂層との接着性の観点から、変性オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、変性ポリエステル系樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むホットメルト接着剤が好ましく、変性オレフィン系樹脂を含むホットメルト接着剤、変性ポリエステル系樹脂、がより好ましく、その中でも酸変性オレフィン系樹脂、酸変性ポリエステル系樹脂が好ましく、酸変性オレフィン系樹脂を含むホットメルト接着剤が更に好ましい。
ここで、「酸変性オレフィン系樹脂」とは、不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一種で酸変性された変性オレフィン系樹脂を意味し、具体的には、ポリオレフィンに不飽和カルボン酸等を化学的に結合(付加反応、グラフト反応等)させたものである。酸変性オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリオレフィンに不飽和カルボン酸及びその無水物の少なくとも一種をグラフト共重合させた変性オレフィン系樹脂が挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂等が挙げられる。
温度や湿度の環境変化に強く、金属部材及び樹脂層との接着性が高く、樹脂層に対する金属部材の引き抜き耐性に優れるという観点から、熱可塑性樹脂としては、酸変性オレフィン系樹脂、特にマレイン酸変性ポリエチレン系樹脂及びマレイン酸変性ポリプロピレン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。
本発明では、接着層に1種又は複数種の熱可塑性樹脂が含まれていてもよい。タイヤは使用中に高温になる場合があるため、としては、軟化点が100℃を超える熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
接着層は、ホットメルト接着剤を用いて形成することが好ましい。
本明細書において「ホットメルト接着剤」とは、熱可塑性樹脂を主成分とし、固形分の含有率が95質量%以上、好ましくは99質量%以上、より好ましくは99.5質量%以上、更に好ましくは100%の接着剤であって、常温(室温)では固体又は半固体であるが、加熱により溶融する接着剤を意味する。
ホットメルト接着剤は、加熱溶融しながら被着体に塗布等を行い、冷却することで固化して被着体に接着するので、被着体の表面に凹凸があってもホットメルト接着剤を密に付着させることができる。このため、被着体である金属部材と樹脂層とを強固に固定することができ、樹脂層に対する金属部材の引き抜き耐性が向上するものと考えられる。また、ホットメルト接着剤は有機溶剤を含まないか、有機溶剤の含有率が小さいので、溶剤を除去するための乾燥工程が不要であり、環境面及び生産面の観点からも優れている。
(カーボンブラック)
接着層に含まれるカーボンブラックとしては、ファーネス法により得られるファーネスブラック、チャンネル法により得られるチャンネルブラック、アセチレン法により得られるアセチレンブラック、サーマル法により得られるサーマルブラック等が挙げられる。カーボンブラックの種類は特に制限されず、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
カーボンブラックの粒子径は特に制限されず、例えば、平均粒子径が0.03μm〜20μmの範囲とすることができ、0.05μm〜10μmの範囲であることが好ましく、0.1μm〜5μmの範囲であることがより好ましい。平均粒子径が異なるカーボンブラックを2種以上併用してもよい。
接着層の金属部材に対する接着性を向上させる観点からは、接着層中のカーボンブラックの含有率は、接着剤層の全体に対して0質量%より大きく、0.2質量%以上であることが好ましく、0.4質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。
接着層の耐久性を維持する観点からは、接着層中のカーボンブラックの含有率は、接着剤層の全体に対して10質量%未満であり、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。
カーボンブラックは、そのまま熱可塑性樹脂と混合しても、マスターバッチの状態で熱可塑性樹脂と混合してもよい。また、接着層中でカーボンブラックが分散しているほど耐久性が良好になるため、カーボンブラックは高度に分散させることが好ましい。この観点から、マスターバッチであればカーボンブラックをそのまま熱可塑性樹脂と混合するよりも分散しやすいため、分散させるまでの混合時間を短くすることが出来るため好ましい。
マスターバッチとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の分散媒(好ましくは、熱可塑性樹脂と相溶性のある分散媒)とカーボンブラックとの混合物が挙げられる。マスターバッチは、分散媒以外の添加剤を含んでもよい。
カーボンブラックとして具体的には、旭カーボン(株)の製品名:旭#8、旭#66、旭#70、旭#78、旭#80、旭#15HS、SBX55、HS−500、東海カーボン(株)の製品名:9H、9、7HM600、5H等が挙げられる。マスターバッチとして具体的には、日本ピグメント(株)の製品名:BEK−8136−A、レジノカラー工業(株)の製品名:ブラック PBF−640等が挙げられる。
(平均厚み)
本発明において、接着層の平均厚みは、特に制限されない。接着層の形成容易性、接着性能等の観点からは、5μm〜500μmであることが好ましく、20μm〜150μmであることがより好ましく、20μm〜100μmであることが更に好ましい。
接着層の平均厚みは、金属部材、接着層及び樹脂層の積層方向に沿って金属樹脂複合体を切断して得られる断面のSEM画像を任意の5箇所から取得し、得られたSEM画像から測定される接着層の厚みの数平均値とする。各SEM画像における接着層の厚みは、最も厚みの小さい部分(金属部材と接着層との間の界面と、接着層と樹脂層との間の界面との距離が最小となる部分)で測定される値とする。
接着層は、熱可塑性樹脂以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、ラジカル捕捉剤、ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ等)、老化防止剤、オイル、可塑剤、発色剤、耐候剤等が挙げられる
[タイヤ骨格体]
タイヤ骨格体は、樹脂材料を含む。樹脂材料は樹脂を少なくとも含み、樹脂としては熱硬化性樹脂、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール系熱硬化性樹脂、ユリア系熱硬化性樹脂、メラミン系熱硬化性樹脂、エポキシ系熱硬化性樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、ポリウレタン系熱可塑性樹脂、塩化ビニル系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂等を例示することができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、及びオレフィン系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリアミド系熱可塑性樹脂及びオレフィン系熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、JIS K6418に規定されるポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)、熱可塑性ゴム架橋体(TPV)、若しくはその他の熱可塑性エラストマー(TPZ)等が挙げられる。なお、走行時に必要とされる弾性、製造時の成形性等を考慮すると、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、熱可塑性エラストマーを用いることが更に好ましい。さらに、金属樹脂複合体に含まれる樹脂層としてポリアミド系熱可塑性樹脂を用いる場合には、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。
−ポリアミド系熱可塑性エラストマー−
ポリアミド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形成する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形成するポリマーとを有する共重合体からなる熱可塑性の樹脂材料であって、ハードセグメントを形成するポリマーの主鎖にアミド結合(−CONH−)を有するものを意味する。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリアミドが結晶性で融点の高いハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリエステル、ポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。また、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメント及びソフトセグメントの他に、ジカルボン酸等の鎖長延長剤を用いて形成されてもよい。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、JIS K6418:2007に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)等や、特開2004−346273号公報に記載のポリアミド系エラストマー等を挙げることができる。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーにおいて、ハードセグメントを形成するポリアミドとしては、例えば、下記一般式(1)又は一般式(2)で表されるモノマーによって生成されるポリアミドを挙げることができる。

一般式(1)

[一般式(1)中、Rは、炭素数2〜20の炭化水素の分子鎖(例えば炭素数2〜20のアルキレン基)を表す。]


一般式(2)

[一般式(2)中、Rは、炭素数3〜20の炭化水素の分子鎖(例えば炭素数3〜20のアルキレン基)を表す。]
一般式(1)中、Rとしては、炭素数3〜18の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数3〜18のアルキレン基が好ましく、炭素数4〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数4〜15のアルキレン基が更に好ましく、炭素数10〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数10〜15のアルキレン基が特に好ましい。
また、一般式(2)中、Rとしては、炭素数3〜18の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数3〜18のアルキレン基が好ましく、炭素数4〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数4〜15のアルキレン基が更に好ましく、炭素数10〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数10〜15のアルキレン基が特に好ましい。
一般式(1)又は一般式(2)で表されるモノマーとしては、ω−アミノカルボン酸又はラクタムが挙げられる。また、ハードセグメントを形成するポリアミドとしては、これらω−アミノカルボン酸又はラクタムの重縮合体、ジアミンとジカルボン酸との共縮重合体等が挙げられる。
ω−アミノカルボン酸としては、6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクタン酸、10−アミノカプリン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸等の炭素数5〜20の脂肪族ω−アミノカルボン酸等を挙げることができる。また、ラクタムとしては、ラウリルラクタム、ε−カプロラクタム、ウデカンラクタム、ω−エナントラクタム、2−ピロリドン等の炭素数5〜20の脂肪族ラクタム等を挙げることができる。
ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、3−メチルペンタメチレンジアミン、メタキシレンジアミン等の炭素数2〜20の脂肪族ジアミン等のジアミン化合物を挙げることができる。
また、ジカルボン酸は、HOOC−(R)m−COOH(R:炭素数3〜20の炭化水素の分子鎖、m:0又は1)で表すことができ、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸を挙げることができる。
ハードセグメントを形成するポリアミドとしては、ラウリルラクタム、ε−カプロラクタム、又はウデカンラクタムを開環重縮合したポリアミドを好ましく用いることができる。
また、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリエーテル等が挙げられ、具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ABA型トリブロックポリエーテル等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。また、ポリエーテルの末端にアニモニア等を反応させることによって得られるポリエーテルジアミン等も用いることができる。
ここで、「ABA型トリブロックポリエーテル」とは、下記一般式(3)に示されるポリエーテルを意味する。


一般式(3)
[一般式(3)中、x及びzは、1〜20の整数を表す。yは、4〜50の整数を表す。]
一般式(3)において、x及びzは、それぞれ、1〜18の整数が好ましく、1〜16の整数がより好ましく、1〜14の整数が更に好ましく、1〜12の整数が特に好ましい。また、一般式(3)において、yは、5〜45の整数が好ましく、6〜40の整数がより好ましく、7〜35の整数が更に好ましく、8〜30の整数が特に好ましい。
ハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、上述で挙げたハードセグメントとソフトセグメントとのそれぞれの組合せを挙げることができる。これらの中でも、ハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、ラウリルラクタムの開環重縮合体/ポリエチレングリコールの組合せ、ラウリルラクタムの開環重縮合体/ポリプロピレングリコールの組合せ、ラウリルラクタムの開環重縮合体/ポリテトラメチレンエーテルグリコールの組合せ、又はラウリルラクタムの開環重縮合体/ABA型トリブロックポリエーテルの組合せが好ましく、ラウリルラクタムの開環重縮合体/ABA型トリブロックポリエーテルの組合せがより好ましい。
ハードセグメントを形成するポリマー(ポリアミド)の数平均分子量は、溶融成形性の観点から、300〜15000が好ましい。また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量としては、強靱性及び低温柔軟性の観点から、200〜6000が好ましい。さらに、ハードセグメント(x)及びソフトセグメント(y)との質量比(x:y)は、成形性の観点から、50:50〜90:10が好ましく、50:50〜80:20がより好ましい。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントを形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、宇部興産(株)の「UBESTA XPA」シリーズ(例えば、XPA9063X1、XPA9055X1、XPA9048X2、XPA9048X1、XPA9040X1、XPA9040X2XPA9044等)、ダイセル・エポニック(株)の「ベスタミド」シリーズ(例えば、E40−S3、E47−S1、E47−S3、E55−S1、E55−S3、EX9200、E50−R2等)等を用いることができる。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、弾性率(柔軟性)、強度等の観点からタイヤ骨格体として要求される性能を満たすため、樹脂材料として好適である。また、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーとの接着性も良好であることが多い。したがって、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料としてポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いると、タイヤ骨格体と金属樹脂複合体に含まれる樹脂層との接着性の観点から、被覆用組成物の材料の選択自由度が高くなる傾向がある。
−ポリスチレン系熱可塑性エラストマー
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリスチレンがハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリエチレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。ハードセグメントを形成するポリスチレンとしては、例えば、公知のラジカル重合法、イオン性重合法等で得られるものが好ましく用いられ、具体的には、アニオンリビング重合を持つポリスチレンが挙げられる。また、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(2,3−ジメチル−ブタジエン)等が挙げられる。
ハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、上述で挙げたハードセグメントとソフトセグメントとのそれぞれの組合せを挙げることができる。これらの中でも、ハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、ポリスチレン/ポリブタジエンの組合せ、又はポリスチレン/ポリイソプレンの組合せが好ましい。また、熱可塑性エラストマーの意図しない架橋反応を抑制するため、ソフトセグメントは水素添加されていることが好ましい。
ハードセグメントを形成するポリマー(ポリスチレン)の数平均分子量は、5000〜500000が好ましく、10000〜200000がより好ましい。
また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量としては、5000〜1000000が好ましく、10000〜800000がより好ましく、30000〜500000が更に好ましい。さらに、ハードセグメント(x)及びソフトセグメント(y)との体積比(x:y)は、成形性の観点から、5:95〜80:20が好ましく、10:90〜70:30がより好ましい。
ポリ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形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン系共重合体[SBS(ポリスチレン−ポリ(ブチレン)ブロック−ポリスチレン)、SEBS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン)]、スチレン−イソプレン共重合体(ポリスチレン−ポリイソプレンブロック−ポリスチレン)、スチレン−プロピレン系共重合体[SEP(ポリスチレン−(エチレン/プロピレン)ブロック)、SEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)、SEEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)、SEB(ポリスチレン(エチレン/ブチレン)ブロック)]等が挙げられる。
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、旭化成(株)製の「タフテック」シリーズ(例えば、H1031、H1041、H1043、H1051、H1052、H1053、H1062、H1082、H1141、H1221、H1272等)、(株)クラレ製の「SEBS」シリーズ(8007、8076等)、「SEPS」シリーズ(2002、2063等)等を用いることができる。
−ポリウレタン系熱可塑性エラストマー−
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリウレタンが物理的な凝集によって疑似架橋を形成しているハードセグメントを形成し、他のポリマーが非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、JIS K6418:2007に規定されるポリウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)が挙げられる。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、下記式Aで表される単位構造を含むソフトセグメントと、下記式Bで表される単位構造を含むハードセグメントとを含む共重合体として表すことができる。


[式中、Pは、長鎖脂肪族ポリエーテル又は長鎖脂肪族ポリエステルを表す。Rは、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、又は芳香族炭化水素を表す。P’は、短鎖脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、又は芳香族炭化水素を表す。]
式A中、Pで表される長鎖脂肪族ポリエーテル又は長鎖脂肪族ポリエステルとしては、例えば、分子量500〜5000のものを使用することができる。Pは、Pで表される長鎖脂肪族ポリエーテル及び長鎖脂肪族ポリエステルを含むジオール化合物に由来する。このようなジオール化合物としては、例えば、分子量が前記範囲内にある、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ(ブチレンアジベート)ジオール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール、ABA型トリブロックポリエーテル等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
式A及び式B中、Rは、Rで表される脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、又は芳香族炭化水素を含むジイソシアネート化合物に由来する。Rで表される脂肪族炭化水素を含む脂肪族ジイソシアネート化合物としては、例えば、1,2−エチレンジイソシアネート、1,3−プロピレンジイソシアネート、1,4−ブタンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
また、Rで表される脂環族炭化水素を含むジイソシアネート化合物としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4−シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。さらに、Rで表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
式B中、P’で表される短鎖脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、又は芳香族炭化水素としては、例えば、分子量500未満のものを使用することができる。また、P’は、P’で表される短鎖脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、又は芳香族炭化水素を含むジオール化合物に由来する。P’で表される短鎖脂肪族炭化水素を含む脂肪族ジオール化合物としては、例えば、グリコール及びポリアルキレングリコールが挙げられ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール等が挙げられる。
また、P’で表される脂環族炭化水素を含む脂環族ジオール化合物としては、例えば、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,3−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール等が挙げられる。
さらに、P’で表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジオール化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、メチルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、フェノキシヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルサルファイド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、ビスフェノールA、1,1−ジ(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)エタン、1,4−ジヒドロキシナフタリン、2,6−ジヒドロキシナフタリン等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ハードセグメントを形成するポリマー(ポリウレタン)の数平均分子量は、溶融成形性の観点から、300〜1500が好ましい。また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量としては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの柔軟性及び熱安定性の観点から、500〜20000が好ましく、500〜5000が更に好ましく、500〜3000が特に好ましい。また、ハードセグメント(x)及びソフトセグメント(y)との質量比(x:y)は、成形性の観点から、15:85〜90:10が好ましく、30:70〜90:10が更に好ましい。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントを形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、特開平5−331256号公報に記載の熱可塑性ポリウレタンを用いることができる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、芳香族ジオールと芳香族ジイソシアネートとからなるハードセグメントと、ポリ炭酸エステルからなるソフトセグメントとの組合せが好ましく、より具体的には、トリレンジイソシアネート(TDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、TDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、TDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、TDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、MDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、MDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、MDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体、及びMDI+ヒドロキノン/ポリヘキサメチレンカーボネート共重合体から選ばれる少なくとも1種が好ましく、TDI/ポリエステル系ポリオール共重合体、TDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、MDI/ポリエステルポリオール共重合体、MDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、及びMDI+ヒドロキノン/ポリヘキサメチレンカーボネート共重合体から選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
また、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、BASF社製の「エラストラン」シリーズ(例えば、ET680、ET880、ET690、ET890等)、(株)クラレ社製「クラミロンU」シリーズ(例えば、2000番台、3000番台、8000番台、9000番台等)、日本ミラクトラン(株)製の「ミラクトラン」シリーズ(例えば、XN−2001、XN−2004、P390RSUP、P480RSUI、P26MRNAT、E490、E590、P890等)等を用いることができる。
−オレフィン系熱可塑性エラストマー−
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリオレフィンが結晶性で融点の高いハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリオレフィン、他のポリオレフィン、ポリビニル化合物等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。ハードセグメントを形成するポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、オレフィン−α−オレフィンランダム共重合体、オレフィンブロック共重合体等が挙げられ、具体的には、プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−4−メチル−1ペンテン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、1−ブテン−4−メチル−ペンテン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、プロピレン−メタクリル酸共重合体、プロピレン−メタクリル酸メチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸エチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸ブチル共重合体、プロピレン−メチルアクリレート共重合体、プロピレン−エチルアクリレート共重合体、プロピレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
これらの中でも、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−1−ヘキセン共重合体、プロピレン−4−メチル−1ペンテン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−4−メチル−ペンテン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、プロピレン−メタクリル酸共重合体、プロピレン−メタクリル酸メチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸エチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸ブチル共重合体、プロピレン−メチルアクリレート共重合体、プロピレン−エチルアクリレート共重合体、プロピレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、及びプロピレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれる少なくとも1種が好ましく、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、及びエチレン−ブチルアクリレート共重合体から選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
また、エチレンとプロピレンといったように2種以上のオレフィン樹脂を組み合わせて用いてもよい。また、オレフィン系熱可塑性エラストマー中のオレフィン樹脂含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましい。
オレフィン系熱可塑性エラストマーの数平均分子量は、5000〜10000000であることが好ましい。オレフィン系熱可塑性エラストマーの数平均分子量が5000〜10000000であると、熱可塑性樹脂材料の機械的物性が十分であり、加工性にも優れる。同様の観点から、オレフィン系熱可塑性エラストマーの数平均分子量は、7000〜1000000であることが更に好ましく、10000〜1000000が特に好ましい。これにより、熱可塑性樹脂材料の機械的物性及び加工性を更に向上させることができる。また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量としては、強靱性及び低温柔軟性の観点から、200〜6000が好ましい。更に、ハードセグメント(x)及びソフトセグメント(y)との質量比(x:y)は、成形性の観点から、50:50〜95:15が好ましく、50:50〜90:10が更に好ましい。
オレフィン系熱可塑性エラストマーは、公知の方法によって共重合することで合成することができる。
また、オレフィン熱可塑性エラストマーとしては、熱可塑性エラストマーを酸変性してなるものを用いてもよい。
「オレフィン熱可塑性エラストマーを酸変性してなるもの」とは、オレフィン熱可塑性エラストマーに、カルボン酸基、硫酸基、燐酸基等の酸性基を有する不飽和化合物を結合させることをいう。
オレフィン熱可塑性エラストマーに、カルボン酸基、硫酸基、燐酸基等の酸性基を有する不飽和化合物を結合させることとしては、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーに、酸性基を有する不飽和化合物として、不飽和カルボン酸(一般的には、無水マレイン酸)の不飽和結合部位を結合(例えば、グラフト重合)させることが挙げられる。
酸性基を有する不飽和化合物としては、オレフィン熱可塑性エラストマーの劣化抑制の観点からは、弱酸基であるカルボン酸基を有する不飽和化合物が好ましく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等が挙げられる。
オレフィン系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、三井化学(株)製の「タフマー」シリーズ(例えば、A0550S、A1050S、A4050S、A1070S、A4070S、A35070S、A1085S、A4085S、A7090、A70090、MH7007、MH7010、XM−7070、XM−7080、BL4000、BL2481、BL3110、BL3450、P−0275、P−0375、P−0775、P−0180、P−0280、P−0480、P−0680等)、三井・デュポンポリケミカル(株)製の「ニュクレル」シリーズ(例えば、AN4214C、AN4225C、AN42115C、N0903HC、N0908C、AN42012C、N410、N1050H、N1108C、N1110H、N1207C、N1214、AN4221C、N1525、N1560、N0200H、AN4228C、AN4213C、N035C)等、「エルバロイAC」シリーズ(例えば、1125AC、1209AC、1218AC、1609AC、1820AC、1913AC、2112AC、2116AC、2615AC、2715AC、3117AC、3427AC、3717AC等)、住友化学(株)の「アクリフト」シリーズ、「エバテート」シリーズ等、東ソー(株)製の「ウルトラセン」シリーズ等、プライムポリマー製の「プライムTPO」シリーズ(例えば、E−2900H、F−3900H、E−2900、F−3900、J−5900、E−2910、F−3910、J−5910、E−2710、F−3710、J−5910、E−2740、F−3740、R110MP、R110E、T310E、M142E等)等も用いることができる。
−ポリエステル系熱可塑性エラストマー−
ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリエステルが結晶性で融点の高いハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリエステル又はポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。
ハードセグメントを形成するポリエステルとしては、芳香族ポリエステルを用いることができる。芳香族ポリエステルは、例えば、芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールとから形成することができる。芳香族ポリエステルは、好ましくは、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートと、1,4−ブタンジオールとから誘導されるポリブチレンテレフタレートであり、更に、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸、或いは、これらのエステル形成性誘導体等のジカルボン酸成分と、分子量300以下のジオール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメチロール等の脂環式ジオール、キシリレングリコール、ビス(p−ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(2−ヒドロキシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−p−ターフェニル、4,4’−ジヒドロキシ−p−クオーターフェニル等の芳香族ジオール等から誘導されるポリエステル、或いはこれらのジカルボン酸成分及びジオール成分を2種以上併用した共重合ポリエステルであってもよい。また、3官能以上の多官能カルボン酸成分、多官能オキシ酸成分、多官能ヒドロキシ成分等を5モル%以下の範囲で共重合することも可能である。
ハードセグメントを形成する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、ポリメ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。
また、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、例えば、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエーテル等が挙げられる。
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との共重合体、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と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等が挙げられる。
これらの脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルの中でも、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性の観点から、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加物、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が好ましい。
また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量は、強靱性及び低温柔軟性の観点から、300〜6000が好ましい。さらに、ハードセグメント(x)とソフトセグメント(y)との質量比(x:y)は、成形性の観点から、99:1〜20:80が好ましく、98:2〜30:70が更に好ましい。
上述のハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、例えば、上述で挙げたハードセグメントとソフトセグメントとのそれぞれの組合せを挙げることができる。これらの中でも、上述のハードセグメントとソフトセグメントとの組合せとしては、ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであり、ソフトセグメントが脂肪族ポリエーテルである組み合わせが好ましく、ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであり、ソフトセグメントがポリ(エチレンオキシド)グリコールである組み合わせが更に好ましい。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーの市販品としては、例えば、東レ・デュポン(株)製の「ハイトレル」シリーズ(例えば、3046、5557、6347、4047、4767等)、東洋紡(株)製の「ペルプレン」シリーズ(例えば、P30B、P40B、P40H、P55B、P70B、P150B、P280B、P450B、P150M、S1001、S2001、S5001、S6001、S9001等)等を用いることができる。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントを形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。
樹脂材料の融点は、通常100℃〜350℃程度であるが、タイヤの耐久性及び生産性の観点から、100℃〜250℃程度が好ましく、120℃〜250℃が更に好ましい。
また、樹脂材料には、所望に応じて、ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ等)、老化防止剤、オイル、可塑剤、発色剤、耐候剤等の各種添加剤を含有(ブレンド)させてもよい。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113:1995に規定される引張弾性率は、50MPa〜1000MPaが好ましく、50MPa〜800MPaが更に好ましく、50MPa〜700MPaが特に好ましい。樹脂材料の引張弾性率が、50MPa〜1000MPaであると、タイヤ骨格の形状を保持しつつ、リム組みを効率的に行なうことができる。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113(1995)に規定される引張強さは、通常、15MPa〜70MPa程度であり、17MPa〜60MPaが好ましく、20MPa〜55MPaが更に好ましい。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113(1995)に規定される引張降伏強さは、5MPa以上が好ましく、5MPa〜20MPaが更に好ましく、5MPa〜17MPaが特に好ましい。樹脂材料の引張降伏強さが、5MPa以上であると、走行時等にタイヤにかかる荷重に対する変形に耐えることができる。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113(1995)に規定される引張降伏伸びは、10%以上が好ましく、10%〜70%が更に好ましく、15%〜60%が特に好ましい。樹脂材料の引張降伏伸びが、10%以上であると、弾性領域が大きく、リム組み性を良好にすることができる。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113(1995)に規定される引張破断伸びは、50%以上が好ましく、100%以上が更に好ましく、150%以上が特に好ましく、200%以上が最も好ましい。樹脂材料の引張破断伸びが、50%以上であると、リム組み性が良好であり、衝突に対して破壊し難くすることができる。
樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のISO 75−2又はASTM D648に規定される荷重たわみ温度(0.45MPa荷重時)は、50℃以上が好ましく、50℃〜150℃が更に好ましく、50℃〜130℃が特に好ましい。樹脂材料の荷重たわみ温度が、50℃以上であると、タイヤの製造において加硫を行う場合であってもタイヤ骨格体の変形を抑制するこができる。
本発明のタイヤでは、タイヤ骨格体のマルテンス硬度(d1)、樹脂層のマルテンス硬度(d2)、及び接着層のマルテンス硬度(d3)が、d1≦d2<d3の関係を満たすことが好ましい。樹脂層のマルテンス硬度を、接着層のマルテンス硬度よりも小さく、かつ、タイヤ骨格体のマルテンス硬度よりも大きく又は同等に設定することで、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料と金属部材との剛性段差が効果的に緩和される。その結果、タイヤの耐久性を更に向上させることができる。
以下、図面に従って、本発明の実施形態に係るタイヤについて説明する。なお、以下に示す各図(図1A、図1B、図2、図3、及び図4)は、模式的に示した図であり、各部の大きさ及び形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。また、以下の実施形態では金属樹脂複合体をベルト部に適用しているが、ビード部等のその他の部位に金属樹脂複合体を適用してもよい。
[第一の実施形態]
まず、図1A及び図1Bを参照しながら、本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10について説明する。
図1Aは、第一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1Bは、リムに装着したビード部の断面図である。図1Aに示すように、第一の実施形態に係るタイヤ10は、従来の一般的な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。
タイヤ10は、リム20のビードシート21とリムフランジ22とに接触する1対のビード部12と、ビード部12からタイヤ径方向外側に延びるサイド部14と、一方のサイド部14のタイヤ径方向外側端と他方のサイド部14のタイヤ径方向外側端とを連結するクラウン部(外周部)16と、からなるタイヤ骨格体17を備えている。タイヤ骨格体17は、樹脂材料(例えば、ポリアミド系熱可塑性エラストマー)を用いて形成されている。
タイヤ骨格体17は、一つのビード部12と一つのサイド部14と半幅のクラウン部16とを一体として射出成形された同一形状の円環状のタイヤ骨格体半体(タイヤ骨格片)17Aを互いに向かい合わせ、タイヤ赤道面部分で接合することにより形成されている。
ビード部12には、従来の一般的な空気入りタイヤと同様に、スチールコードからなる円環状のビードコア18が埋設されている。また、ビード部12のリム20と接触する部分や、少なくともリム20のリムフランジ22と接触する部分には、タイヤ骨格体17を構成する樹脂材料よりもシール性に優れた材料であるゴムからなる円環状のシール層24が形成されている。
クラウン部16には、補強コードである金属樹脂複合体26が、タイヤ骨格体17の軸方向に沿った断面視で、少なくとも一部がクラウン部16に埋設された状態で、タイヤ骨格体17の周方向に螺旋状に巻回されている。また、金属樹脂複合体26のタイヤ径方向外周側には、タイヤ骨格体17を構成する樹脂材料よりも耐摩耗性に優れた材料であるゴムからなるトレッド30が配置されている。なお、金属樹脂複合体26の詳細については、後述する。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10によれば、タイヤ骨格体17が樹脂材料で形成されているので、従来のゴム製のタイヤ骨格体と異なり、加硫を行う必要がなく、製造工程を大幅に簡略化することができ、成形時間の短縮が可能となる。また、タイヤ骨格体半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤ骨格体半体17Aと他方のタイヤ骨格体Aとが同一形状であるので、タイヤ骨格体半体17Aを成形する金型が1種類で済むというメリットがある。
なお、本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10では、タイヤ骨格体17は、単一の樹脂材料で形成されているが、このような態様に限定されず、従来の一般的なゴム製の空気入りタイヤと同様に、タイヤ骨格体17の各部位(例えば、サイド部14、クラウン部16、ビード部12等)毎に異なる特徴を有する樹脂材料を用いてもよい。また、タイヤ骨格体17の各部位(例えば、サイド部14、クラウン部16、ビード部12等)に、補強材(高分子材料や金属製の繊維、コード、不織布、織布等)を埋設配置し、該補強材でタイヤ骨格体17を補強してもよい。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10では、タイヤ骨格体半体17Aが射出成形により成形されているが、これに限定されず、例えば、真空成形、圧空成形、メルトキャスティング等により成形されていてもよい。また、第一の実施形態に係るタイヤ10では、タイヤ骨格体17は、2つの部材(タイヤ骨格体半体17A)を接合して形成されているが、これに限定されず、低融点金属を用いた溶融中子方式、割り中子方式、又はブロー成形によってタイヤ骨格体を1つの部材としてもよく、3つ以上の部材を接合して形成されていてもよい。
タイヤ10のビード部12には、スチールコードからなる円環状のビードコア18が埋設されている。ビードコア18は、スチールコード以外に、有機繊維コード、樹脂被覆した有機繊維コード、又は硬質樹脂で形成されていてもよい。なお、ビードコア18は、ビード部12の剛性が確保され、リム20との嵌合に問題がないのであれば、省略してもよい。
ビード部12のリム20と接触する部分や、少なくともリム20のリムフランジ22と接触する部分には、ゴムからなる円環状のシール層24が形成されている。シール層24は、タイヤ骨格体17(ビード部12)とビードシート21とが接触する部分にも形成されていてもよい。シール層24の形成材料としてゴムを用いる場合には、従来の一般的なゴム製の空気入りタイヤのビード部外面に用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。なお、ゴムのシール層24は、タイヤ骨格体17を形成する樹脂材料のみでリム20との間のシール性が確保できるのであれば、省略してもよい。
シール層24は、タイヤ骨格体17を形成する樹脂材料よりもシール性に優れる他の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを用いて形成されてもよい。このような他の熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の樹脂や、これら樹脂とゴム若しくはエラストマーとのブレンド物等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーを用いることもでき、例えば、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらエラストマー同士の組み合わせや、ゴムとのブレンド物等が挙げられる。
次に、図2を参照しながら、金属樹脂複合体26について説明する。図2は、第一の実施形態に係るタイヤ10のタイヤ回転軸に沿った断面図であり、金属樹脂複合体26がタイヤ骨格体17のクラウン部に埋設された状態を示す。
図2に示すように、金属樹脂複合体26は、タイヤ骨格体17の軸方向に沿った断面視で、その少なくとも一部がクラウン部16に埋設された状態で螺旋状に巻回されている。そして、金属樹脂複合体26のクラウン部16に埋設された部分は、クラウン部16(タイヤ骨格体17)を構成する樹脂材料と密着した状態となっている。図2におけるLは、クラウン部16(タイヤ骨格体17)に対する金属樹脂複合体26のタイヤ回転軸方向への埋設深さを示す。ある実施態様では、金属樹脂複合体26のクラウン部16に対する埋設深さLは、金属樹脂複合体26の直径Dの1/2である。
金属樹脂複合体26は、金属部材27(例えば、スチール繊維を撚ったスチールコード)を芯として、金属部材27の外周が、接着層25を介して、樹脂層28(例えば、熱可塑性エラストマーを含む被覆用組成物)で被覆された構造を有している。
金属樹脂複合体26のタイヤ径方向外周側には、ゴム製のトレッド30が配置されている。また、トレッド30には、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、路面との接地面に複数の溝からなるトレッドパターンが形成されている。
ある実施態様では、タイヤ10では、熱可塑性エラストマーを含む樹脂層28で被覆した金属樹脂複合体26が、同種の熱可塑性エラストマーを含む樹脂材料で形成されているタイヤ骨格体17に密着した状態で埋設されている。そのため、金属部材27を被覆する樹脂層28とタイヤ骨格体17との接触面積が大きくなり、金属樹脂複合体26とタイヤ骨格体17との接着耐久性が向上し、その結果、タイヤの耐久性が優れたものとなる。また、接着層25が熱可塑性樹脂とともに特定量のカーボンブラックを含有していることで、接着層25が熱可塑性樹脂のみからなる場合に比べ、接着層25の金属部材27に対する接着性が良好である。
金属樹脂複合体26のクラウン部16に対する埋設深さLは、金属樹脂複合体26の直径Dの1/5以上であれば好ましく、1/2を超えることがより好ましい。そして、金属樹脂複合体26の全体がクラウン部16に埋設されることが更に好ましい。金属樹脂複合体26の埋設深さLが、金属樹脂複合体26の直径Dの1/2を超えると、金属樹脂複合体26の寸法上、埋設部から飛び出し難くなる。そして、金属樹脂複合体26の全体がクラウン部16に埋設されると、表面(外周面)がフラットになり、金属樹脂複合体26が埋設されたクラウン部16上に部材が載置された場合であっても、金属樹脂複合体26の周辺部に空気が入るのを抑制することができる。
金属部材27を被覆する樹脂層28の層厚は、特に限定されるものではなく、平均層厚が0.2mm〜4.0mmであることが好ましく、0.5mm〜3.0mmであることが更に好ましく、0.5mm〜2.5mmであることが特に好ましい。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10では、トレッド30がゴムで形成されているが、ゴムの代わりに、タイヤ骨格体17を構成する樹脂材料よりも耐摩耗性に優れる他の種類の熱可塑性樹脂材料で形成したトレッドを用いてもよい。
以下、本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法について説明する。
[タイヤ骨格体成形工程]
まず、薄い金属の支持リングに支持されたタイヤ骨格体半体同士を互いに向かい合わせる。次に、タイヤ骨格体半体の突き当て部分の外周面と接するように、接合金型を設置する。ここで、上記接合金型は、タイヤ骨格体半体の接合部(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(図示せず)。次に、タイヤ骨格体半体の接合部周辺を、タイヤ骨格体を形成する熱可塑性樹脂材料(本実施形態では、ポリアミド系熱可塑性エラストマー)の融点(又は軟化点)以上で押圧する。タイヤ骨格体半体の接合部が接合金型によって加熱・加圧されると、上記接合部が溶融し、タイヤ骨格体半体同士が融着し、これら部材が一体となってタイヤ骨格体17が形成される。
[金属樹脂複合体成形工程]
次に、金属樹脂複合体成形工程について説明する。リールから金属部材27を巻出し、その表面を洗浄する。次に、金属部材27の外周を、押出機から押し出した熱可塑性樹脂と、特定量のカーボンブラックとの混合物で被覆する。そして、接着剤層が形成された金属部材27の外周を、押出機から押し出した樹脂層で被覆することで、金属部材27の外周が熱可塑性樹脂と、特定量のカーボンブラックとを含む接着層25を介して樹脂層28で被覆された金属樹脂複合体26を形成する。そして、形成された金属樹脂複合体26をリール58に巻き取る。
[樹脂被覆コード巻回工程]
次に、図3を参照しながら、金属樹脂複合体巻回工程について説明する。図3は、金属樹脂複合体加熱装置及びローラ類を用いてタイヤ骨格体のクラウン部に金属樹脂複合体を設置する動作を説明するための説明図である。図3において、金属樹脂複合体供給装置56は、金属樹脂複合体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、金属樹脂複合体加熱装置59と、金属樹脂複合体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の金属樹脂複合体26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、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、第1のローラ60又は第2のローラ64の表面は、溶融又は軟化した樹脂材料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。以上により、加熱された金属樹脂複合体は、タイヤ骨格体のケース樹脂に強固に一体化される。
金属樹脂複合体加熱装置59は、熱風を生じさせるヒーター70及びファン72を備えている。また、金属樹脂複合体加熱装置59は、内部に熱風が供給される、内部空間を金属樹脂複合体26が通過する加熱ボックス74と、加熱された金属樹脂複合体26を排出する排出口76とを備えている。
本工程では、まず、金属樹脂複合体加熱装置59のヒーター70の温度を上昇させ、ヒーター70で加熱された周囲の空気をファン72の回転によって生じる風によって加熱ボックス74へ送る。次に、リール58から巻き出した金属樹脂複合体26を、熱風で内部空間が加熱された加熱ボックス74内へ送り、加熱(例えば、金属樹脂複合体26の温度を100℃〜250℃程度に加熱)する。加熱された金属樹脂複合体26は、排出口76を通り、図3の矢印R方向に回転するタイヤ骨格体17のクラウン部16の外周面に、一定のテンションをもって螺旋状に巻きつけられる。ここで、加熱された金属樹脂複合体26の樹脂層がクラウン部16の外周面に接触すると、接触部分の樹脂材料が溶融又は軟化し、タイヤ骨格体の樹脂と溶融接合してクラウン部16の外周面に一体化される。このとき、金属樹脂複合体は隣接する金属樹脂複合体とも溶融接合される為、隙間のない状態で巻回される。これにより、金属樹脂複合体26を埋設した部分へのエア入りが抑制される。
金属樹脂複合体26の埋設深さLは、金属樹脂複合体26の加熱温度、金属樹脂複合体26に作用させるテンション、及び第1のローラ60による押圧力等によって調整することができる。ある実施態様では、金属樹脂複合体26の埋設深さLが、金属樹脂複合体26の直径Dの1/5以上となるように設定される。
次に、金属樹脂複合体26が埋設されたタイヤ骨格体17の外周面に帯状のトレッド30を巻き付け、これを加硫缶やモールドに収容して加熱(加硫)する。トレッド30は、未加硫ゴムであっても、加硫ゴムであってもよい。
そして、タイヤ骨格体17のビード部12に、加硫済みのゴムからなるシール層24を、接着剤等を用いて接着すれば、タイヤ10の完成となる。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法では、接合金型を用いてタイヤ骨格体半体17Aの接合部を加熱したが、本発明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上記接合部を加熱したり、予め熱風や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たりして、タイヤ骨格体半体17Aを接合させてもよい。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法では、金属樹脂複合体供給装置56は、第1のローラ60及び第2のローラ64の2つのローラを有しているが、本発明はこれに限定されず、何れか一方のローラのみ(即ち、ローラ1個)を有していてもよい。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法では、金属樹脂複合体26を加熱し、加熱した金属樹脂複合体26が接触する部分のタイヤ骨格体17の表面を溶融又は軟化させる態様としたが、本発明はこの態様に限定されず、金属樹脂複合体26を加熱せずに熱風生成装置を用い、金属樹脂複合体26が埋設されるクラウン部16の外周面を加熱した後、金属樹脂複合体26をクラウン部16に埋設するようにしてもよい。
また、本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法では、金属樹脂複合体加熱装置59の熱源をヒーター及びファンとする態様としたが、本発明はこの態様に限定されず、金属樹脂複合体26を輻射熱(例えば、赤外線等)で直接加熱する態様としてもよい。
さらに、本発明の第一の実施形態に係るタイヤの製造方法では、金属樹脂複合体26を埋設した熱可塑性の樹脂材料が溶融又は軟化した部分を、金属製の第2のローラ64で強制的に冷却する態様としたが、本発明はこの態様に限定されず、熱可塑性の樹脂材料が溶融又は軟化した部分に冷風を直接吹きかけて、熱可塑性の樹脂材料の溶融又は軟化した部分を強制的に冷却固化する態様としてもよい。
金属樹脂複合体26は、螺旋巻きすることが製造上は容易であるが、幅方向で金属樹脂複合体26を不連続に配置する方法等も考えられる。
本発明の第一の実施形態に係るタイヤ10は、ビード部12をリム20に装着することでタイヤ10とリム20との間で空気室を形成する、いわゆるチューブレスタイヤであるが、本発明はこの態様に限定されず、完全なチューブ形状であってもよい。
[第二の実施形態]
次に、図4を参照しながら、本発明の第二の実施形態に係るタイヤについて説明する。図4は、本発明の第二の実施形態に係るタイヤのタイヤ骨格体のクラウン部上に、補強金属コード部材である金属部材が埋設された補強コード被覆層を有する態様を示す、タイヤ回転軸に沿った断面図である。
図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係るタイヤは、タイヤ骨格体のクラウン部16の表面に金属部材27が埋設された補強コード被覆層29を有し、補強コード被覆層29の上にトレッド30が配置されている。本発明の第二の実施形態に係るタイヤは、上記の点以外は第一の実施形態と同様の構成を有し、上記第一の実施形態と同様の構成については同様の番号を付している。
図4に示すように、本発明の第二の実施形態に係るタイヤには、クラウン部16に、タイヤ骨格体17の周方向に巻回された金属部材27が埋設された補強コード被覆層29が設けられている。ここで、金属部材27は、その一部が接着層25を介してタイヤ骨格体17のクラウン部16の表面に埋設されている。補強コード被覆層29の材料は、第一の実施形態における樹脂層28の材料と同様であってよい。接着層25は、熱可塑性樹脂(第一の実施形態と同様の熱可塑性樹脂)とカーボンブラックとの混合物を用いて形成されている。
補強コード被覆層29の層厚は、特に限定されるものではなく、耐久性や、タイヤ骨格体17及びトレッド30との接着性を考慮すると、平均層厚がおおよそ0.2mm〜4.0mmであることが好ましく、0.5mm〜3.0mmであることがより好ましく、0.5mm〜2.5mmであることが更に好ましい。
また、補強コード被覆層29の弾性率は、タイヤ骨格体17を形成する樹脂材料の弾性率よりも高く、金属部材27の弾性率よりも低い範囲内に設定することが好ましい。また、補強コード被覆層29の弾性率がタイヤ骨格体17を形成する熱可塑性の樹脂材料の弾性率の20倍以下である場合には、クラウン部が硬くなり過ぎず、リム組みが容易になる。
以下、本発明の第二の実施形態に係るタイヤの製造方法について説明する。
[タイヤ骨格体形成工程]
まず、上述の第一の実施形態と同様にして、タイヤ骨格体半体17Aを形成し、これを接合金型によって加熱・押圧し、タイヤ骨格体17を形成する。
[補強金属コード部材巻回工程]
本発明の第二の実施形態に係るタイヤの製造装置は、上述の第一の実施形態と同様であり、上述の第一の実施形態の図3に示す金属樹脂複合体供給装置56におけるリール58には、金属部材27を巻き付けたものが用いられる。次いで、リール58に巻き付けられた金属部材27は、第一の実施形態と同様にして、タイヤ骨格体17の外周面にその一部が埋設されながら、タイヤ骨格体17の外周面に沿って巻回される。本発明の第二の実施形態に係るタイヤの製造方法では、後述のように、補強コード被覆層29を形成した後、接着層25を介して金属部材27を補強コード被覆層29に埋設させる。このため、本発明の第二の実施形態に係るタイヤの製造方法では、金属部材27のクラウン部16に対する埋設深さLは、金属部材27の直径(D2)の1/5以下となるように設定することが好ましい。
[積層工程]
次に、金属部材27を埋設させたタイヤ骨格体17の外周面に、樹脂層28を形成するための被覆用組成物を、溶融押出機等(図示せず)を用いて塗布し、補強コード被覆層29を形成する。形成した補強コード被覆層29上に、未加硫状態のクッションゴムを1周分巻き付け、そのクッションゴムの上に、例えば、ゴムセメント組成物等の接合剤を塗布し、その上に加硫済み又は半加硫状態のトレッドゴムを1周分巻き付けて、生タイヤ骨格体の状態とする。
次に、タイヤ骨格体17の外周面に帯状のトレッド30を巻き付け、これを加硫缶やモールドに収容して加熱(加硫)する。トレッド30は、未加硫ゴムであっても、加硫ゴムであってもよい。
そして、タイヤ骨格体17のビード部12に、加硫済みのゴムからなるシール層24を、接着剤等を用いて接着すれば、本発明の第二の実施形態に係るタイヤの完成となる。
本発明の第二の実施形態に係るタイヤでは、タイヤ骨格体17の外周面上に補強コード被覆層29を設けているので、第二の実施形態に係るタイヤに比べて金属部材27を更に強固にタイヤ骨格体17上に固定することができる。
本発明の第二の実施形態に係るタイヤでは、第一の実施形態と同様に、金属部材27をクラウン部16へ螺旋状に巻回する構成としたが、金属部材27が幅方向で不連続となるように巻回してもよい。
また、以上の実施形態では金属樹脂複合体をクラウン部の補強コードとして用いているが、金属樹脂複合体をビード部のビードコアとして用いてもよく、その他の態様で用いてもよい。
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、これらの実施形態は一例であり、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加えて実施することができる。また、本発明の権利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。
以下、本発明により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
[実施例1]
<金属樹脂複合体の作製>
上述の第一の実施形態のタイヤの製造方法における金属樹脂複合体成形工程に従い、平均直径φ1.15mmのマルチフィラメント(φ0.35mmのモノフィラメント(スチール製、強力:280N、伸度:3%)を撚った撚り線)に、240℃で加熱溶融させた酸変性ポリプロピレンホットメルト接着剤と、カーボンブラックAとの混合物を、平均厚みが100μmとなるように付着させた。ホットメルト接着剤とカーボンブラックAとの混合物は、混合物中のカーボンブラックの含有率が0.2質量%となるように混合比を調節した。
その後、押出機にて押し出したポリアミド系熱可塑性エラストマーで接着層の上を被覆し、冷却して、金属部材の外周がホットメルト接着剤とカーボンブラックを含む接着層を介して樹脂層で被覆された構造を有する金属樹脂複合体を作製した。
<金属樹脂複合体を有するタイヤの作製>
上述の第一の実施形態におけるタイヤの製造方法に従って、金属樹脂複合体がタイヤ骨格体のクラウン部に巻回されて配置されたタイヤを作製した。金属樹脂複合体のタイヤ骨格体への巻回は、隣り合う金属樹脂複合体の金属部材間の平均距離が1000μmとなるように行った。タイヤサイズは165/50 R16とした。
[実施例2〜19、比較例1、2]
被覆樹脂、ホットメルト接着剤及びカーボンブラックの種類、接着層中のカーボンブラックの含有率及び接着層の平均厚み、金属部材間の平均距離を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜19及び比較例1、2の金属樹脂複合体及びタイヤを作製した。
実施例1〜19及び比較例1、2で使用した材料の詳細は以下の通りである。
[樹脂層用材料]
ポリアミド系熱可塑性エラストマー(表1では「TPA」)としては、UBE(株)製の商品名「XPA9055」)を使用した。
オレフィン系熱可塑性エラストマー(表1では「TPO」)としては、三井化学(株)製の「タフマー MH7007」)を使用した。
ウレタン系熱可塑性ラストマー(表1では「TPU」)としては、BASF社製の「エラストラン ET680」(エステル系)を使用した。
ポリエステル系ホットメルト接着剤(表1では「エステル系」)としては、三菱化学(株)製の商品名「GQ331」を使用した。
[接着層用材料]
酸変性ポリプロピレンホットメルト接着剤(表1では「PP」)としては、三井化学(株)製の商品名「QE060」を使用した。
アミド系ホットメルト接着剤(表1では「アミド系」)としては、ダイセル・エボニック(株)製の商品名「A6492」を使用した。
[カーボンブラック]
カーボンブラックAとしては、日本ピグメント(株)製の商品名「BEK−8136−A」(カーボンブラック配合量40質量%〜50質量%のポリオレフィンマスターバッチ)を使用した。
カーボンブラックBとしては、レジノカラー工業(株)製の商品名「ブラック PBF−640」(カーボンブラック配合量35質量%〜45質量%のポリオレフィンマスターバッチ)を使用した。
カーボンブラックCとしては、旭カーボン(株)製の商品名「旭#15HS」(窒素吸着比表面積:14m/g、DBP吸収量:90ml/100g)を使用した。
カーボンブラックDとしては、旭カーボン(株)製の商品名「SBX55」(窒素吸着比表面積:84m/g、DBP吸収量:77ml/100g)を使用した。
カーボンブラックEとしては、旭カーボン(株)製の商品名「HS−500」(窒素吸着比表面積:39m/g、DBP吸収量:380ml/100g)を使用した。
カーボンブラックFとしては、旭カーボン(株)製のカーボンブラック(窒素吸着比表面積:962m/g、DBP吸収量:226ml/100g)を使用した。
<評価>
実施例1〜19及び比較例1、2で作製したホットメルト接着剤とマスターバッチとの混合物、金属樹脂複合体及びタイヤを用いて以下の評価を行った。結果をそれぞれ表1に示す。
1.接着層の引張弾性率
金属樹脂複合体の作製に使用したホットメルト接着剤とカーボンブラックの混合物を用いて、127mm×12.7mm(長さ×幅)、2mm(厚さ)の金型にて射出成形によってサンプルを作製した。この際、各実施例のサンプルについては230℃で射出成形を行った。金型温度は、50℃であった。更に、各サンプルを打ち抜き、JISK6251:1993に規定されるダンベル状試験片(3号形試験片)を作製した。
次いで、(株)エー・アンド・デイ製の「TENSIRON RTF−1210」を用いて、引張速度100mm/minで引張評価を実施し、試料片の引張弾性率を測定した。得られた測定値は、比較例1の測定値を100とした相対値(INDEX)に変換した。接着層の引張弾性率の相対値が大きいと、接着層の耐亀裂進展性が悪化する場合がある。
2.接着層・金属部材間の初期接着性(金属樹脂複合体作製直後の接着性)
接着層・金属部材間の初期接着性の指標として、金属樹脂複合体の作製直後に金属部材から接着層及び樹脂層を剥離した際の剥離力を測定した。具体的には、(株)エー・アンド・デイ製の「TENSIRON RTF−1210」を用いて、引張速度100mm/minで180°剥離試験を行って、剥離力(単位:N)を測定した。得られた測定値は、比較例1の測定値を100とした相対値(INDEX)に変換した。
3.接着層・金属部材間の熱処理後接着性(金属樹脂複合体を110℃で15日間処理した後の接着性)
接着層・金属部材間の熱処理後接着性の指標として、金属樹脂複合体を熱処理した後に金属部材から接着層及び樹脂層を剥離した際の剥離力を測定した。具体的には、金属樹脂複合体を110℃に熱したオーブン中で15日間置いた。その後、上述の接着層・金属部材間の初期接着性と同様にして剥離力(単位:N)を測定し、以下の評価基準に従って評価した。
・測定値が初期接着性の評価における測定値の75%以上である・・・熱処理後接着性が非常に良好(A)
・測定値が初期接着性の評価における測定値の70%以上75%未満である・・・熱処理後接着性が良好(B)
・測定値が初期接着性の評価における測定値の70%未満である・・・熱処理後接着性が不充分(C)
4.耐亀裂進展性
金属樹脂複合体の作製に使用したホットメルト接着剤とカーボンブラックの混合物を用いて、127mm×12.7mm(長さ×幅)、2mm(厚さ)の金型にて射出成形によってサンプルを作製した。この際、各実施例のサンプルについては230℃で射出成形を行った。金型温度は、50℃であった。更に、各サンプルを打ち抜き、JISK6251:1993に規定されるダンベル状試験片(7号形試験片)を作製した。
作製した試験片に0.5mmの予亀裂を付け、亀裂成長速度DC/DN〔mm/cycle〕を(株)島津製作所の電磁式サーボパルサーにて測定した。測定条件は、温度=40℃、歪=3%、 周波数=17Hzとした。得られた測定値を用いて、以下の評価基準に従って耐亀裂進展性を評価した。
・測定値が比較例1における測定値の90%以上である・・・耐亀裂進展性が非常に良好(A)
・測定値が比較例1における測定値の70%以上90%未満である・・・耐亀裂進展性が良好(B)
・測定値が比較例1における測定値の70%未満である・・・耐亀裂進展性が不充分(C)
5.低燃費性
タイヤの低燃費性を評価するため、実施例及び比較例で作製したタイヤについて、SAE J2452に準拠した空気入りタイヤの転がり抵抗測定を行い、以下の評価基準に従って低燃費性を評価した。評価がA又はBであると、実用上好ましいといえる。
・測定値が実施例1における測定値の125%以下である・・・低燃費性が非常に良好(A)
・測定値が実施例1における測定値の125%より大きく150%以下である・・・低燃費性が良好(B)
・測定値が実施例1における測定値の150%より大きい・・・低燃費性が不充分(C)
6.タイヤ耐久性
タイヤ耐久性を評価するため、実施例及び比較例で作製したタイヤについて、以下の耐久ドラム試験を行った。なお、耐久ドラム試験を行う前に、タイヤを4日間、100℃のオーブン中で保管して熱劣化を生じさせた。
タイヤを25±2℃の室内で内圧3.0kg/cmに調整した後、24時間放置した。その後、空気圧の再調整を行い、JIS荷重の2倍荷重をタイヤに負荷して、直径約3mのドラム上で、速度60km/hにて最大2万km走行させた。そして、タイヤが故障するまでに走行した距離を計測し、下記の評価基準に従って評価を行った。走行距離が長いほどタイヤの耐久性が優れていることを示し、評価がA又はBであると、実用上好ましいといえる。
・2万kmを完走した・・・タイヤ耐久性が非常に良好(A)
・故障するまでの走行距離が1万km以上2万km未満であった・・・タイヤ耐久性が良好(B)
・故障するまでの走行距離が1万km未満であった・・・タイヤ耐久性が不充分(C)
表1に示すように、実施例で作製した金属樹脂複合体は、接着層とスチールコードとの間の初期接着性に優れ、かつ熱処理した後も良好な接着性が維持された。
接着層にカーボンブラックを含有しない比較例1は、接着層とスチールコードとの間の熱処理後の接着性が不充分であり、タイヤ耐久性も不充分であった。
接着層にカーボンブラックを10質量%含有する比較例2は、接着層の耐亀裂進展性が不充分であり、タイヤ耐久性も不充分であった。
以上より、本発明のタイヤに用いる金属樹脂複合体は接着層の金属コードに対する接着性に優れることがわかった。よって、当該金属樹脂複合体を含む本発明のタイヤは耐久性に優れることがわかった。
10 タイヤ、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 タイヤ骨格体、24 シール層、25 接着層、26 金属樹脂複合体、27 金属部材、28 樹脂層、29 補強コード被覆層、30 トレッド、D 金属部材の直径、L 金属部材の埋設深さ

Claims (5)

  1. 環状のタイヤ骨格体と、金属樹脂複合体とを含み、前記金属樹脂複合体は金属部材と、熱可塑性樹脂及びカーボンブラックを含む接着層と、樹脂層とがこの順に配置された構造を有し、
    前記接着層中の前記カーボンブラックの含有率が前記接着層の全体に対して0質量%より大きく2質量%以下である、タイヤ。
  2. 前記金属樹脂複合体は、前記タイヤ骨格体の外周面に配置され、隣り合う金属樹脂複合体の金属部材間の距離が400μm〜3200μmである、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記接着層の平均厚みが5μm〜500μmである、請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ。
  5. 前記金属樹脂複合体は、タイヤ骨格体におけるビード部及びクラウン部のいずれか又は両方に配置される、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のタイヤ。
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