JP7207583B2

JP7207583B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法

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Publication number: JP7207583B2
Application number: JP2022026514A
Authority: JP
Inventors: 崇史干場; 雅公成瀬
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2023-01-18
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: DE112017007017T5; DE112017007017B4; JP7069720B2; CN110248789A; WO2018146884A1; CN115008946A; JP2022065165A; US20220332019A1; JPWO2018146884A1; US20200001507A1; CN110248789B

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫し、微量の離型剤がタイヤ内面に付着した状態を有することにより、走行時のリムずれ性を悪化させることなく、空気保持性とパンク修理時のシール性とを両立することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

ブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する際、ブラダーとグリーンタイヤの内面とはブラダーが貼り付き易いため、グリーンタイヤの内面に離型剤を塗布することにより、グリーンタイヤとブラダーとの貼り付きを防止するようにしている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、離型剤をタイヤ内面に塗布する場合、その塗布量が少な過ぎると離型剤による空気保持性を十分に得ることができない一方で、塗布量が多過ぎるとパンク修理時において離型剤がパンク修理液を弾き、シール性が悪化してしまうという問題がある。また、粉末状の離型剤を用いた場合、離型剤をタイヤ内面に塗布する際に離型剤がビード部まで飛散することがあり、離型剤がビード部付近に多量に付着した状態で加硫成形された空気入りタイヤは走行時にリムずれ性が悪化してしまうという問題がある。

日本国特開平５－９６５４６号公報

本発明の目的は、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫し、微量の離型剤がタイヤ内面に付着した状態を有することにより、走行時のリムずれ性を悪化させることなく、空気保持性とパンク修理時のシール性とを両立することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫された空気入りタイヤであって、トレッド部の内面において蛍光Ｘ線分析法で検出される前記離型剤のケイ素の量が０．１重量％～１０．０重量％であり、前記離型剤が有効成分としてジアルキルポリシロキサン（但し、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサンの場合を除く。）、アルキルフェニルポリシロキサン、アルキルアラルキルポリシロキサン及び３，３，３－トリフルオロプロピルメチルポリシロキサンのうち少なくとも１種のシリコーン成分を含み、前記離型剤のケイ素の量が前記コーティング層から転写されたものであることを特徴とするものである。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法であって、加硫済みの空気入りタイヤのトレッド部の内面において蛍光Ｘ線分析法で検出される前記離型剤のケイ素の量を０．１重量％～１０．０重量％とし、前記離型剤が有効成分としてジアルキルポリシロキサン（但し、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサンの場合を除く。）、アルキルフェニルポリシロキサン、アルキルアラルキルポリシロキサン及び３，３，３－トリフルオロプロピルメチルポリシロキサンのうち少なくとも１種のシリコーン成分を含み、前記離型剤のケイ素の量が前記コーティング層から転写されたものであることを特徴とするものである。

本発明では、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫を行うことにより、タイヤ内面の離型剤のケイ素の量を０．１重量％～１０．０重量％とすることが可能となる。このように微量の離型剤をタイヤ内面に付着させた場合、離型剤がタイヤ内面からの空気の透過を阻害し、空気保持性が良化する一方で、パンク修理時のシール性を改善することができる。また、本発明によれば、従来のようにタイヤ内面に粉末状の離型剤を噴霧する場合とは異なり、ビード部付近に離型剤が過度に付着することがないのでリムずれ性を悪化させることはない。その結果、走行時のリムずれ性を悪化させずに、空気保持性とパンク修理時のシール性とを両立することが可能となる。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１において、ＣＬはタイヤ中心線である。

図１に示すように、本発明の実施形態からなる空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

また、トレッド部１にはタイヤ周方向に延びる複数本の主溝９が形成されており、これら主溝９によりトレッド部１には複数列の陸部１０が区画されている。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

上記空気入りタイヤにおいて、図２に示すように、タイヤ内面１１のタイヤ径方向内側には離型剤の転写層１２が存在する。この離型剤の転写層１２は、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫することにより、加硫済みの空気入りタイヤにおいて、そのタイヤ内面１１に転写されたものである。このようにして転写された離型剤はタイヤ内面１１の全面には転写されておらず点在している。

離型剤の転写層１２の厚さｇは０．１μｍ～１００μｍである。この離型剤の転写層１２の厚さｇは電子顕微鏡を用いて検出することができる。電子顕微鏡で離型剤の転写層１２の厚さｇを測定する際には、上記空気入りタイヤをタイヤ幅方向に沿って切り出したサンプルを用い、該サンプルにおいて複数の箇所（例えば、タイヤ周方向４箇所及びタイヤ幅方向３箇所）の厚さを測定する。そして、上記複数の箇所で測定された測定値を平均することにより、離型剤の転写層１２の厚さｇ（平均厚さ）を算出する。

一方、トレッド部１の内面における離型剤のケイ素の量は０．１重量％～１０．０重量％である。本発明では、トレッド部１の内面における離型剤の量を規定するにあたって、一般的な離型剤の主成分であるケイ素の量を指標とする。このケイ素の量は蛍光Ｘ線分析法を用いて検出することができ、一般に、蛍光Ｘ線分析法にはＦＰ法（ファンダメンタルパラメータ法）と検量線法とがあるが、本発明ではＦＰ法を採用する。離型剤（ケイ素）の量を測定する際には、上記空気入りタイヤの複数の箇所（例えば、タイヤ周方向４箇所及びタイヤ幅方向３箇所の計７箇所）においてカーカス層及びインナーライナー層を剥離して得られたシートサンプル（寸法：幅７０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を用い、各シートサンプルから更に角部４箇所及び中央部１箇所の計５箇所の測定サンプル（寸法：幅１３ｍｍ～１５ｍｍ、長さ３５ｍｍ～４０ｍｍ）を抜き取り、各測定サンプルについて蛍光Ｘ線分析装置を用いて離型剤の量を測定する。そして、上記シートサンプル毎に５つの測定サンプルの測定値を平均することによりシートサンプル毎の離型剤の量が算出され、その算出値がそれぞれ０．１重量％～１０．０重量％の範囲に含まれるのである。また、蛍光Ｘ線粒子は原子番号に比例した固有のエネルギーを有しており、この固有エネルギーを測定することにより元素を特定することが可能となる。具体的には、ケイ素の固有エネルギーは１．７４±０．０５ｋｅＶである。なお、離型剤（ケイ素）の蛍光Ｘ線粒子数（Ｘ線強度）は０．１ｃｐｓ／μＡ～１．５ｃｐｓ／μＡの範囲である。

離型剤の転写層１２は、タイヤ内面１１の少なくとも一方のビードフィラー６の上端位置から他方のビードフィラー６の上端位置までの領域を含むタイヤ幅方向の一部の領域に部分的に配置されていると良い。この領域は、図１に示すようにタイヤ最大幅位置を含む領域Ｘに相当する。タイヤ内面１１の少なくとも領域Ｘに相当する領域に離型剤の転写層１２を形成することで、空気保持性とパンク修理時のシール性とを同時に改善することができる。更に、離型剤の転写層１２は、少なくともベルト層７の下部を含むタイヤ幅方向の一部の領域（図１に示す領域Ｙ）に部分的に配置されていることがより好ましい。

離型剤からなる転写層１２に配合可能な成分としては、例えば、シリコーン成分を有効成分として含有するものが挙げられる。シリコーン成分としては、オルガノポリシロキサン類が挙げられ、例えば、ジアルキルポリシロキサン、アルキルフェニルポリシロキサン、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。ジアルキルポリシロキサンは、例えば、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である。アルキルフェニルポリシロキサンは、例えば、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である。アルキルアラルキルポリシロキサンは、例えば、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）ポリシロキサンである。これらのオルガノポリシロキサン類は、１種または２種以上を併用してもよい。

上述のように離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫を行うことにより、タイヤ内面１１の離型剤の厚さｇを０．１μｍ～１００μｍ、或いは離型剤のケイ素の量を０．１重量％～１０．０重量％とすることが可能となる。このように微量の離型剤をタイヤ内面１１に付着させた場合、離型剤がタイヤ内面１１からの空気の透過を阻害し、空気保持性が良化する一方で、パンク修理時のシール性を改善することができる。ここで、タイヤ内面１１の離型剤の厚さが０．１μｍより薄くなる、或いは離型剤のケイ素の量が０．１重量％より少なくなると、加硫時のグリーンタイヤとブラダーとの貼り付きを十分に防ぐことができない。離型剤の厚さが１００μｍより厚くなる、或いは離型剤のケイ素の量が１０．０重量％より多くなると、パンク修理時において離型剤がパンク修理液を弾き、シール性が悪化する傾向がある。特に、ベルト端部付近においてシール性の悪化が顕著である。

また、本発明によれば、従来のようにタイヤ内面１１に粉末状の離型剤を噴霧する場合とは異なり、ビード部３付近に離型剤が過度に付着することがないのでリムずれ性を悪化させることはない。その結果、走行時のリムずれ性を悪化させずに、空気保持性とパンク修理時のシール性とを両立することが可能となる。

次に、本発明の空気入りタイヤの製造方法について説明する。グリーンタイヤを加硫するにあたって、予めブラダーに離型剤を被覆（好ましくは焼付け塗布）してブラダーの外面に離型剤からなるコーティング層を形成する。このブラダーの外面にコーティング層を形成する工程は、例えば、離型剤を塗布後に１５０℃で１時間、９０℃で４時間又は常温で８時間の条件下で保管しながら施工する。また、ブラダーの外面にコーティング層を形成する工程は、１回以上３回以下の範囲で実施する。このようにコーティング層が形成されたブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する。

上述のように離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫を行うことにより、タイヤ内面１１の離型剤の厚さｇを０．１μｍ～１００μｍ、或いは離型剤のケイ素の量を０．１重量％～１０．０重量％とすることが可能となる。このように微量の離型剤をタイヤ内面１１に付着させた場合、離型剤がタイヤ内面１１からの空気の透過を阻害し、空気保持性が良化する一方で、パンク修理時のシール性を改善することができる。また、本発明によれば、従来のようにタイヤ内面１１に粉末状の離型剤を噴霧する場合とは異なり、ビード部３付近に離型剤が過度に付着することがないのでリムずれ性を悪化させることはない。その結果、走行時のリムずれ性を悪化させずに、空気保持性とパンク修理時のシール性とを両立することが可能となる。

特に、ブラダーの外面にコーティング層を形成する工程において、コーティング層の被覆時間ｔ（hour）と温度Ｔ（℃）とがｔ≧－０．０５７１Ｔ＋９．１４かつ１０℃≦Ｔ≦１８０℃の条件を満たすことが好ましい。また、温度Ｔを９０℃、被覆時間ｔを４時間とすることがより好ましく、温度Ｔを１５０℃、被覆時間ｔを１時間とすることが更に好ましい。このような条件を満たすことで、コーティング層を有するブラダーにおいて、離型剤をコーティングする時間を短縮することができると共に、ブラダーライフの短縮を防止することができる。ここで、温度Ｔ（℃）が高い程、短時間でコーティング層を形成することができるが、ブラダーが劣化し易く、ブラダーライフを縮めることとなる。

タイヤサイズ２７５／３５ＺＲ２０で、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫された空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面の離型剤の有無、タイヤ内面の離型剤の厚さ（μｍ）を表１のように設定した実施例１～３のタイヤを製作した。これ以降、実施例１～３はそれぞれ参考例１～３と読み替えるものとする。

また、比較例１～３のタイヤを用意した。比較例１については、ブラダーの代わりに剛性中子を用いて加硫し、タイヤ内面に離型剤が存在しないこと以外は実施例１と同じ構造を有する。比較例２については、タイヤ内面の離型剤の厚さを１１０μｍに設定したこと以外は実施例１と同じ構造を有する。比較例３については、タイヤ内面に粉末状の離型剤を噴霧して加硫し、タイヤ内面の離型剤の厚さを１１０μｍに設定したこと以外は実施例１と同じ構造を有する。

なお、表１において、タイヤ内面の離型剤の厚さ（μｍ）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて、製作工程終了後の各試験タイヤのタイヤ周方向４箇所及びタイヤ幅方向３箇所における離型剤の厚さを測定し、これら測定値を平均したものである。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、空気保持性、パンク修理時のシール性及びリムずれ性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

空気保持性：
各試験タイヤをそれぞれリムサイズ２０×９．５Ｊのホイールに組み付け、空気圧２７０ｋＰａ、温度２１℃の条件で２４時間放置した後、初期空気圧２５０ｋＰａにして４２日間に渡って空気圧を測定し、１５日目から４２日目のエア漏れ量の傾きを求めた。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど空気保持性が優れていることを意味する。

パンク修理時のシール性：
各試験タイヤのショルダー部にパンク孔（直径４ｍｍ）を空けた。次いで、パンク孔を空けたタイヤをドラム試験機に装着し、タイヤパンクシール剤４５０ｍＬをタイヤのバルブから注入し、タイヤ内圧が２００ｋＰａになるように空気を充填した。その後、荷重４．１７ｋＮ、時速３０ｋｍの条件下で上記タイヤを１分間走行させて停止する間欠運転を繰り返し、パンク孔がシールされて空気漏れがなくなるまでの走行距離（パンク修理距離）を測定した。空気漏れの有無は、上記パンク孔の部分に石鹸水を吹き付け、石鹸水が泡になるか否かで確認した。評価結果は、間欠運転のサイクル数に基づいて評価し、１０サイクル以内でシールされた場合には〇とし、１１サイクル以上でシールされた場合には△とし、シールされなかった場合には×とする。

リムずれ性：
各試験タイヤをそれぞれリムサイズ２０×９．５Ｊのホイールに組み付け、走行速度５０ｋｍ／ｈ、空気圧２３０ｋＰａの条件で急制動を１０回実施して、リムとタイヤのずれ量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどリムずれ性が優れていることを意味する。

この表１から判るように、実施例１～３の空気入りタイヤは、比較例１に比して、走行時のリムずれ性を悪化させることなく、空気保持性とパンク修理時のシール性とが同時に改善されていた。

一方、比較例２においては、タイヤ内面の離型剤の厚さが比較的厚かったため、パンク修理時のシール性が低下した。比較例３においては、タイヤ内面に離型剤が噴霧され、その離型剤がビード部（リムとの接触部）に付着したため、リムずれ性が低下した。

次に、実施例１～３と同様に、離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫された空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面の離型剤の有無、タイヤ内面の離型剤（ケイ素）の量（重量％）を表２のように設定した実施例４～６のタイヤを製作した。

また、比較例４～６のタイヤを用意した。比較例４については、ブラダーの代わりに剛性中子を用いて加硫し、離型剤は使用しなかった。比較例５については、タイヤ内面の離型剤（ケイ素）の量を１１％に設定したこと以外は実施例４と同じ構造を有する。比較例６については、タイヤ内面に粉末状の離型剤を噴霧して加硫し、タイヤ内面の離型剤（ケイ素）の量を４５％に設定したこと以外は実施例４と同じ構造を有する。

なお、表２において、タイヤ内面の離型剤（ケイ素）の量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（島津製作所社製ＥＤＸ－７２０）を用いて、製作工程終了後の各試験タイヤのタイヤ周方向４箇所及びタイヤ幅方向３箇所でそれぞれ測定された離型剤（ケイ素）の量に基づいて算出された算出値を平均したものである。測定条件としては、真空状態で、電圧５０ｋＶ、電流１００μＡ、積分時間５０秒、コリメータφ１０ｍｍである。

これら試験タイヤについて、空気保持性、パンク修理時のシール性及びリムずれ性を評価し、その結果を表２に併せて示した。

この表２から判るように、実施例４～６の空気入りタイヤは、比較例４に比して、走行時のリムずれ性を悪化させることなく、空気保持性とパンク修理時のシール性とが同時に改善されていた。

一方、比較例５においては、タイヤ内面の離型剤の量が比較的多かったため、パンク修理時のシール性が低下した。比較例６においては、タイヤ内面に離型剤が噴霧され、その離型剤がビード部（リムとの接触部）に付着したため、リムずれ性が低下した。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
１１タイヤ内面
１２転写層

Claims

離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いて加硫された空気入りタイヤであって、トレッド部の内面において蛍光Ｘ線分析法で検出される前記離型剤のケイ素の量が０．１重量％～１０．０重量％であり、前記離型剤が有効成分としてジアルキルポリシロキサン（但し、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサンの場合を除く。）、アルキルフェニルポリシロキサン、アルキルアラルキルポリシロキサン及び３，３，３－トリフルオロプロピルメチルポリシロキサンのうち少なくとも１種のシリコーン成分を含み、前記離型剤のケイ素の量が前記コーティング層から転写されたものであることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、各ビード部にビードコアが埋設され、各ビードコアの外周上にビードフィラーが配置された空気入りタイヤであって、前記離型剤が転写されてなる転写層がタイヤ内面の少なくとも一方のビードフィラーの上端位置から他方のビードフィラーの上端位置までの領域を含むタイヤ幅方向の一部の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間にカーカス層が装架され、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側にベルト層が配置された空気入りタイヤであって、前記離型剤が転写されてなる転写層がタイヤ内面の少なくとも前記ベルト層の下部を含むタイヤ幅方向の一部の領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
離型剤からなるコーティング層を備えたブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法であって、加硫済みの空気入りタイヤのトレッド部の内面において蛍光Ｘ線分析法で検出される前記離型剤のケイ素の量を０．１重量％～１０．０重量％とし、前記離型剤が有効成分としてジアルキルポリシロキサン（但し、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサンの場合を除く。）、アルキルフェニルポリシロキサン、アルキルアラルキルポリシロキサン及び３，３，３－トリフルオロプロピルメチルポリシロキサンのうち少なくとも１種のシリコーン成分を含み、前記離型剤のケイ素の量が前記コーティング層から転写されたものであることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記ブラダーに前記コーティング層を形成する工程において、該コーティング層の被覆時間ｔ（hour）と温度Ｔ（℃）とがｔ≧－０．０５７１Ｔ＋９．１４かつ１０℃≦Ｔ≦１８０℃の条件を満たすことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、各ビード部にビードコアを埋設し、各ビードコアの外周上にビードフィラーを配置した空気入りタイヤの製造方法であって、前記離型剤が転写されてなる転写層をタイヤ内面の少なくとも一方のビードフィラーの上端位置から他方のビードフィラーの上端位置までの領域を含むタイヤ幅方向の一部の領域に配置したことを特徴とする請求項４又は５に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、該一対のビード部間にカーカス層を装架し、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側にベルト層を配置した空気入りタイヤの製造方法であって、前記離型剤が転写されてなる転写層をタイヤ内面の少なくとも前記ベルト層の下部を含むタイヤ幅方向の一部の領域に配置したことを特徴とする請求項４又は５に記載の空気入りタイヤの製造方法。