JP6930434B2 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
シーラント材の定常流せん断粘度を測定し、計測歪を横軸にせん断粘度を縦軸にとったグラフを作成した場合の一例の概略を図10に示す。図10中、計測歪0〜100%の範囲を色づけしている。すなわち、図10中の色づけされた領域におけるグラフの傾きがせん断弾性率を表す。
<測定条件>
測定機:レオメーターMCR52(アントンパール社製)
測定モード:定常流せん断粘度
測定温度:0℃又は95℃
予熱時間:1分間(設定温度に熱したプレート間に挟み込んでからの時間)
ギャップ:1mm(プレート間距離、ただし、シーラント材のはみ出しはなし)
計測時間:15(秒)
計測歪:0〜10,000(%)
せん断速度:6(1/s)
ロータ形状:円形プレート
したがって、例えば、ゴム成分などのポリマー成分として分子量の大きいものを採用して高粘度とし、かつ、架橋剤の配合量を減らしたり、あるいは、混練時の圧力を下げたり、温度を下げたりしてせん断弾性率を低くすることができるように、これらの指針を組み合わせることで、0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値、0℃でのせん断弾性率と95℃でのせん断弾性率との差の絶対値がそれぞれ所定範囲である本願発明のゴム組成物を調製することが可能である。
該ハロゲン含有率は、溶液NMRにより測定できる。
該100℃における動粘度は、好ましくは3900mm2/s以下、より好ましくは3800mm2/s以下である。4010mm2/sを超えると、シール性が悪化するおそれがある。
該40℃における動粘度は、好ましくは200000mm2/s以下、より好ましくは170000mm2/s以下である。200000mm2/sを超えると、シーラント材の粘度が高くなり過ぎて、シール性が悪化するおそれがある。
また、液状ポリマーの40℃における動粘度は、好ましくは20000mm2/s以上、より好ましくは21000mm2/s以上、更に好ましくは22500mm2/s以上、特に好ましくは25000mm2/s以上であり、また、好ましくは200000mm2/s以下、より好ましくは100000mm2/s以下、更に好ましくは50000mm2/s以下、特に好ましくは30000mm2/s以下である。
なお、上記シーラント材の粘度は、JIS K 6833に準拠し、40℃の条件で、回転式粘度計により測定される値である。
ここで、本明細書において、吐出量が実質的に一定とは、吐出量の変動が93〜107%(好ましくは97〜103%、より好ましくは98〜102%、更に好ましくは99〜101%)に収まることを意味する。
ここで、トレッド部に対応するタイヤの内周面とは、路面に接するトレッド部のタイヤ半径方向内側に位置するタイヤの内周面を意味し、ブレーカーに対応するタイヤの内周面とは、ブレーカーのタイヤ半径方向内側に位置するタイヤの内周面を意味する。なお、ブレーカーとは、トレッドの内部で、かつカーカスの半径方向外側に配される部材であり、具体的には、図9のブレーカー16などに示される部材である。
製造設備は、二軸混練押出機60、二軸混練押出機60に原料を供給する材料フィーダー62、タイヤ10を固定して回転させるとともに、タイヤの幅方向及び半径方向に移動させる回転駆動装置50を有する。二軸混練押出機60は、供給口61を5個有している。具体的には、上流側の供給口61aを3個、中流側の供給口61bを1個、下流側の供給口61cを1個有している。更に、二軸混練押出機60の排出口にはノズル30が接続されている。
このように、シーラント材として、上述した特定の粘度物性及び弾性率物性を有する本発明の空気入りタイヤ用ゴム組成物(シーラントタイヤ用ゴム組成物、シーラント材)を用い、略紐状形状のシーラント材を、連続的にらせん状にタイヤの内周面に塗布することによりシーラント層を形成することにより、シール性と流動性に特にバランスよく優れたシーラント層を有する空気入りタイヤ(シーラントタイヤ)を安定的に生産性良く製造できる。
第1実施形態では、シーラントタイヤは、タイヤを回転させ、かつ、上記タイヤ及びノズルの少なくとも一方をタイヤの幅方向に移動させながら、粘着性のシーラント材を上記ノズルによって上記タイヤの内周面に塗布する際、非接触式変位センサによって上記タイヤの内周面と上記ノズルの先端との距離を測定する工程(1)と、測定結果に基づき、上記タイヤ及びノズルの少なくとも一方をタイヤの半径方向に移動させることで、上記タイヤの内周面と上記ノズルの先端との間隔を所定の距離に調整する工程(2)と、上記間隔が調整されたタイヤの内周面に上記シーラント材を塗布する工程(3)とを行うこと等により、製造できる。
このように、非接触式変位センサが測定する距離dとは、タイヤの内周面とノズルの先端とのタイヤの半径方向の距離である。
図2に示すように、非接触式変位センサ40により、シーラント材20を塗布する前のタイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との距離dを測定する。距離dの測定は、シーラント材20を各タイヤ10の内周面11に塗布する度に行い、シーラント材20の塗布開始から塗布終了まで行う。
距離dの測定データを回転駆動装置の制御機構に転送する。制御機構では、測定データに基づき、タイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との間隔が所定の距離になるように、タイヤの半径方向の移動量を調整する。
シーラント材20は、ノズル30の先端31から連続的に吐出されているので、上記間隔が調整されたタイヤ10の内周面11に塗布されることになる。以上の工程(1)〜(3)により、タイヤ10の内周面11に均一な厚さのシーラント材20を塗布することができる。
本発明では、図3に示すように、ノズル30がタイヤ10に対して(a)〜(d)で示す位置に移動する間、タイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との間隔を所定の距離d0に保ちながらシーラント材を塗布することができる。
ここで、調整後の間隔d0とは、上記工程(2)により調整された後のタイヤの内周面とノズルの先端とのタイヤの半径方向の距離である。
ここで、本明細書において、厚さが実質的に一定とは、厚さの変動が90〜110%(好ましくは95〜105%、より好ましくは98〜102%、更に好ましくは99〜101%)に収まることを意味する。
なお、本明細書において、タイヤに複数のブレーカーが設けられている場合、ブレーカーのタイヤ幅方向の長さは、複数のブレーカーのうち、最もタイヤ幅方向の長さが長いブレーカーのタイヤ幅方向の長さを意味する。
架橋工程では、シーラントタイヤを加熱することが好ましい。これにより、シーラント材の架橋速度を向上でき、架橋反応をより好適に進行でき、より生産性良くシーラントタイヤを製造できる。加熱方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用できるが、オーブンを使用する方法が好適である。架橋工程は、例えば、シーラントタイヤを70℃〜190℃(好ましくは150℃〜190℃)のオーブン内に2〜15分間入れればよい。
なお、塗布直後の流動しやすいシーラント材でも流動を防ぎユニフォミティーを悪化させずに架橋反応を行うことができるという理由から、架橋する際に、タイヤをタイヤ周方向に回転させることが好ましい。回転速度は、好ましくは300〜1000rpmである。具体的には、例えば、オーブンとして回転機構付きオーブンを使用すれば良い。
(1)連続混練機、全ての供給装置を同時に稼働、停止させることにより、シーラント材のタイヤの内周面への供給を制御する
すなわち、1のタイヤへの塗布が終了すると、連続混練機、全ての供給装置を同時に停止させ、タイヤを交換し(1分以内に交換することが好ましい)、連続混練機、全ての供給装置を同時に稼働させ、タイヤへの塗布を再開すればよい。タイヤの交換を速やかに(好ましくは1分以内に)行うことにより、品質の低下を抑制できる。
(2)連続混練機、全ての供給装置を稼働させたまま、流路を切り替えることにより、シーラント材のタイヤの内周面への供給を制御する
すなわち、連続混練機に、タイヤの内周面に直接フィードするノズルとは別の流路を設けておき、1のタイヤへの塗布が終了すると、タイヤの交換が終了するまで、調製されたシーラント材を別の流路から排出すれば良い。この方法では、連続混練機、全ての供給装置を稼働させたままシーラントタイヤを製造できるため、より品質の高いシーラントタイヤを製造できる。
第1実施形態の方法のみでは、シーラント材が略紐状形状の場合に、タイヤの内周面へのシーラント材の貼り付けが難しい場合があり、特に、貼り付け開始部分のシーラント材が剥離しやすいという問題があることが本発明者の検討の結果明らかとなってきた。第2実施形態では、上記シーラントタイヤの製造方法において、タイヤの内周面とノズルの先端との間隔を距離d1にしてシーラント材を貼り付けた後、上記間隔を距離d1より大きい距離d2にしてシーラント材を貼り付けることを特徴としている。これにより、貼り付け開始時においてタイヤの内周面とノズルの先端との間隔を近づけることで、貼り付け開始部分に対応するシーラント材の幅を広くすることができ、少なくともトレッド部に対応するタイヤの内周面に、粘着性を有し、かつ略紐状形状のシーラント材が連続的にらせん状に貼り付けられており、シーラント材の長さ方向における端部の少なくとも一方が、長さ方向に隣接する部分よりも幅が広い幅広部であることを特徴とするシーラントタイヤを容易に製造することができる。該シーラントタイヤでは、貼り付け開始部分に対応するシーラント材の幅を広くすることにより、当該部分の接着力を改善し、当該部分におけるシーラント材の剥離を防止することができる。
なお、第2実施形態の説明では、主に第1実施形態と異なる点のみを説明し、第1実施形態と重複する内容については記載を省略する。
図6は、第2実施形態のシーラントタイヤに貼り付けられているシーラント材の一例を模式的に示す説明図である。
非ハロゲン化ブチルゴム:ブチル268(エクソンモービル社製、125℃におけるムーニー粘度ML1+8=51、ハロゲン含有率:0質量%)
臭素化ブチルゴム:ブロモブチル2255(エクソンモービル社製、125℃におけるムーニー粘度ML1+8=46、ハロゲン含有率:2.0質量%)
液状ポリブテン:日石ポリブテンHV300(JX日鉱日石エネルギー(株)製、40℃における動粘度26000mm2/s、100℃における動粘度590mm2/s、数平均分子量1400)
カーボンブラック:N330(キャボットジャパン(株)製、HAFグレード、DBP吸油量102ml/100g)
シリカ:Evonik社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
可塑剤:DOP(ジオクチルフタレート、昭和化学(株)製、比重0.96、粘度81mPs・S)
加工助剤:シル&ザイラッハー(Schill&Seilacher)社製のストラクトールEF44(脂肪酸金属塩)
架橋助剤:バルノックGM(大内新興化学(株)製、p−ベンゾキノンジオキシム)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
架橋剤:ナイパーNS(日油(株)製、ジベンゾイルパーオキサイド(40%希釈品、ジベンゾイルパーオキサイド:40% ジブチルフタレート:48%)、表1の配合量は純ベンゾイルパーオキサイド量)
表1の配合に従って、二軸混練押出機の上流側供給口から、ブチルゴム、カーボンブラック若しくはシリカ及び架橋助剤を、中流供給口から、液状ポリブテンを、下流供給口から、可塑剤若しくは加工助剤及び架橋剤を投入し、バレル温度100℃、スクリュー回転数200rpm、圧力5.0MPaの条件下で、混練加工し、シーラント材を調製した。なお、液状ポリブテンについては、50℃の液状ポリブテンを供給口から投入した。
(各材料の混練時間)
ブチルゴム、カーボンブラック若しくはシリカ及び架橋助剤の混合時間:2分
液状ポリブテンの混合時間:2分
可塑剤若しくは加工助剤及び架橋剤の混合時間:1.5分
なお、40℃でのシーラント材の粘度は、JIS K 6833−1:2008に準拠し、40℃の条件で、回転式粘度計により測定した。
また、シーラント材の定常流せん断粘度を以下の条件で測定して、測定温度ごとに計測歪を横軸、せん断粘度を縦軸としたグラフを作成し、せん断粘度の最大値を各温度(0℃、95℃)における粘度とし、また、計測歪0〜100%のときのせん断弾性率(計測歪0〜100%でのグラフの傾き)を各温度(0℃、95℃)で読み取り、各温度(0℃、95℃)でのせん断弾性率とした。
<測定条件>
測定機:レオメーターMCR52(アントンパール社製)
測定モード:定常流せん断粘度
測定温度:0℃又は95℃
予熱時間:1分間(設定温度に熱したプレート間に挟み込んでからの時間)
ギャップ:1mm(プレート間距離、ただし、シーラント材のはみ出しはなし)
計測時間:15(秒)
計測歪:0〜10,000(%)
せん断速度:6(1/s)
ロータ形状:円形プレート
195/65R15サイズの加硫後のタイヤ内面(周方向は全域、幅方向はブレーカーエッジ部からもう一方のブレーカーエッジ部まで)にシーラント材料を3mm厚さで塗布し、内圧230kPaに空気を充填した状態で、径4mm、長さ50mmの釘を打ち、3時間後に釘を抜いた直後の内圧を測定した。下記式により、比較例1を基準とし、各例のシール性(エアシール性)を指数で表示した。シール性指数が大きいほど、内圧の低下が少なく、シール性(エアシール性)に優れることを示す。
(シール性指数)=(各例の内圧)/(比較例1の内圧)×100
195/65R15サイズの加硫後のタイヤ内面(周方向は全域、幅方向はブレーカーエッジ部からもう一方のブレーカーエッジ部まで)にシーラント材(温度100℃、粘度20000Pa・s(40℃)、略紐状形状)を3mm厚さで塗布し、内圧230kPa、速度80km/hで走行させ、ブレーカーエッジ部のシーラント材料の移動距離を測定した。下記式により、比較例1を基準とし、各例の流動性(初期流動性)を指数で表示した。流動性指数が大きいほど、移動距離が小さく、流動性(初期流動性)に優れることを示す。
(流動性指数)=(比較例1の移動距離)/(各例の移動距離)×100
11 タイヤの内周面
14 トレッド部
15 カーカス
16 ブレーカー
17 バンド
20 シーラント材
21 幅広部
30 ノズル
31 ノズルの先端
40 非接触式変位センサ
50 回転駆動装置
60 二軸混練押出機
61(61a 61b 61c) 供給口
62 材料フィーダー
d、d0、d1、d2 タイヤの内周面とノズルの先端との距離
Claims (8)
- 0℃でのせん断弾性率が12〜40kPaであり、かつ、95℃でのせん断弾性率が2〜10kPaであり、
0℃での粘度が16〜80kPa・sであり、かつ、95℃での粘度が1〜15kPa・sであり、
ブチル系ゴムを含むゴム成分、カーボンブラック、液状ポリマー、有機過酸化物を含み、
前記ブチル系ゴムの含有量が、前記ゴム成分100質量%中80質量%以上であり、
前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、1〜50質量部であり、
前記液状ポリマーの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、150〜330質量部であり、
前記有機過酸化物の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、5〜15質量部である空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。 - 0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値が1〜79kPa・sであり、かつ、0℃でのせん断弾性率と95℃でのせん断弾性率との差の絶対値が2〜38kPaである請求項1記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部に対して、前記有機過酸化物を5〜15質量部、架橋助剤を1〜40質量部含む請求項1又は2記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 前記架橋助剤が酸化亜鉛である請求項3記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 前記ブチル系ゴムが、ハロゲン化ブチルゴムである請求項1〜4のいずれかに記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 前記ハロゲン化ブチルゴムが、臭素化ブチルゴムである請求項5記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 前記液状ポリマーが液状ポリブテンである請求項1〜6のいずれかに記載の空気入りタイヤ用シーラント層用ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したシーラント層を有する空気入りタイヤ。
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