JPWO2017179576A1 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、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タイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いたシーラントタイヤを提供する。本発明は、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である空気入りタイヤ用ゴム組成物である。

Description

本発明は、空気入りタイヤ用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤに関する。
パンク防止機能を備えた空気入りタイヤ(以下、空気入りタイヤを単にタイヤとも記載する)として、タイヤの内周面にシーラント材が塗布されたシーラントタイヤが知られている。シーラントタイヤでは、パンク時に形成される穴がシーラント材によって自動的に塞がれる。
シーラントタイヤの製造方法としては、シーラント材に有機溶剤を添加し、粘度を低下させ取扱いしやすくした希釈シーラント材をタイヤ内面に貼り付け、貼り付け後に希釈シーラント材から有機溶剤を除去する方法やバッチ式混練装置で調製した主剤と硬化剤とを静的ミキサー又は動的ミキサーを用いて混合してシーラント材を調製した後にタイヤの内周面に貼り付ける方法(例えば、特許文献1)等が知られている。
また、特許文献2では、シーラント材を押圧ローラにより押圧してタイヤの内周面に貼り付ける方法が開示されている。
特表2010−528131号公報 特開2001−18609号公報
特許文献1〜2のようにシーラントタイヤの製造方法について検討が行われているが、シーラント材の配合については詳細には検討されていない。ここで、本発明者は、タイヤの内周面にシーラント材が塗布されたシーラントタイヤは、走行中、塗布したシーラント材がシーラントタイヤ内面内で流動してしまい、シーラントタイヤ内面内においてシーラント材量の足りない状態になってしまう箇所(シーラント層が薄くなってしまう箇所)ができる場合があることを見出した。したがって、シーラント材としては、走行中の高温状態でも流動し過ぎず、一方で、タイヤに穴が開いたときには良好なシール性を発揮することができる程度に流動することができ、また、冬場など低温条件でも良好なシール性を発揮することができる程度に流動することができることが求められることを見出した。
本発明は、上記課題を解決し、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タイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いたシーラントタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、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である空気入りタイヤ用ゴム組成物に関する。
上記ゴム組成物は、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であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、0℃での粘度が16〜80kPa・sであり、かつ、95℃での粘度が1〜15kPa・sであることが好ましい。
上記ゴム組成物は、ブチル系ゴムを含むゴム成分と、有機過酸化物とを含むことが好ましい。
上記ブチル系ゴムの含有量が、上記ゴム成分100質量%中80質量%以上であることが好ましい。
上記ゴム成分100質量部に対して、上記有機過酸化物を1〜40質量部、架橋助剤を1〜40質量部含むことが好ましい。
上記架橋助剤が酸化亜鉛であることが好ましい。
上記ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴムであることが好ましい。
上記ハロゲン化ブチルゴムは、臭素化ブチルゴムであることが好ましい。
上記ゴム成分100質量部に対して、液状ポリマーを100〜400質量部含むことが好ましい。
上記液状ポリマーが液状ポリブテンであることが好ましい。
本発明はまた、上記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に関する。
本発明の空気入りタイヤ用ゴム組成物は、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内であるため、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材を提供できる。
本発明のシーラントタイヤの製造方法で用いる塗布装置の一例を模式的に示す説明図である。 図1に示す塗布装置を構成するノズルの先端付近の拡大図である。 タイヤに対するノズルの位置関係を模式的に示す説明図である。 略紐状形状のシーラント材が連続的にタイヤの内周面にらせん状に貼り付けられた状態の一例を模式的に示す説明図である。 図1に示す塗布装置を構成するノズルの先端付近の拡大図である。 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。 シーラントタイヤの製造方法に用いる製造設備の一例を模式的に示す説明図である。 図4のシーラント材をシーラント材の塗布方向(長さ方向)と直交する直線AAで切断した際のシーラント材の断面の一例を模式的に示す説明図である。 空気入りタイヤの断面の一例を模式的に示す説明図である。 シーラント材の定常流せん断粘度を測定した結果の一例の概略を示すグラフである。
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)は、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。
本発明においては、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た場合の、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%でのグラフの傾きを各温度(0℃、95℃)におけるせん断弾性率とする。
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
一般的に、シーラント材を、低歪み(例えば、車両走行によるシーラント材の変形に相当)時にせん断粘度が高く、流動し過ぎず、また、高歪み(釘等の異物によりタイヤに穴が開いたときのシーラント材の変形に相当)時にせん断粘度が低く、良好なシール性を発揮できる程度に流動するものとすることで、シール性及び流動性に優れたシーラント材が得られる、と当業者であれば考えるはずである。したがって、シール性及び流動性に優れたシーラント材を製造しようとしたときには、図10中の点線で示すような、低歪み時にせん断粘度が高く、高歪み時にはせん断粘度が低いシーラント材が開発目標となるものと考えられる。しかしながら、本発明者は鋭意検討した結果、シーラント材のシール性及び流動性には粘度とともにせん断弾性率が関与しており、低歪み時にせん断粘度が高く(すなわち、本発明におけるせん断弾性率が高く)、高歪み時にはせん断粘度が低い(すなわち、本発明における粘度が低い)シーラント材がシール性及び流動性に優れたものとなる、との予想に反して、粘度(せん断粘度の最大値)が高く、せん断弾性率が低い(計測歪0〜100%でのグラフの傾きが小さい)シーラント材(すなわち、図10中の実線で示されるような物性を有するシーラント材)が特にシール性と流動性のバランスに優れていることを見出し、具体的に、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であるシーラント材が特にシール性と流動性のバランスに優れていることを見出した。このことは本発明者が初めて見出したことである。
上述のように、シーラント材は、粘度(せん断粘度の最大値)が高く、せん断弾性率が低い(計測歪0〜100%でのグラフの傾きが小さい)と、シール性と流動性のバランスに特に優れたものとなる、ということを本発明者は初めて見出したが、これは、まず、粘度が垂れやゴム流れに関係し、主に流動性に対応するパラメータであり、粘度が高いほどシーラント材は流れにくくなり、静置した状態でも垂れず、また、走行中の高温状態においても流動し過ぎず、良好な流動性を発揮することが可能となるためと考えられる。他方、せん断弾性率は主にシール性に対応するパラメータであり、せん断弾性率が低いほどシーラント材は柔軟性のあるものとなり、釘等の異物によりタイヤに穴が開いたときに、その異物に対してシーラント材が良好に粘着することができ、良好なシール性を発揮することが可能となるためと考えられる。
このように、シーラント材の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をそれぞれ上記所定の範囲内とすることで、走行中の高温状態でも流動し過ぎず、一方で、タイヤに穴が開いたときには良好なシール性を発揮することができる程度に流動することができ、また、冬場など低温条件でも良好なシール性を発揮することができる程度に流動することができ、更には、走行中の高温状態でも冬場などの低温条件でも、釘等の異物によりタイヤに穴が開いたときに、その異物に対して良好に粘着することができるため、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材を提供することができる。
本発明のゴム組成物は、0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値が1〜79kPa・sである。0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値がこのような範囲であることにより、低温時の粘度と高温時の粘度との差が所定範囲内となり、粘度における温度依存性の小さいシーラント材が得られ、シーラント材のシール性と流動性を特にバランスよく優れたものとすることができる。
上記0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値としては、5kPa・s以上が好ましく、10kPa・s以上がより好ましく、13kPa・s以上が更に好ましく、15kPa・s以上が特に好ましい。また、75kPa・s以下が好ましく、73kPa・s以下がより好ましく、68kPa・s以下が更に好ましく、50kPa・s以下が特に好ましく、25kPa・s以下が最も好ましい。
本発明のゴム組成物は、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。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このような範囲であることにより、低温時のせん断弾性率と高温時のせん断弾性率との差が所定範囲内となり、せん断弾性率における温度依存性の小さいシーラント材が得られ、シーラント材のシール性と流動性を特にバランスよく優れたものとすることができる。
上記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としては、2〜36kPaが好ましく、2〜34kPaがより好ましく、2〜30kPaが更に好ましく、2〜28kPaが特に好ましい。
上記ゴム組成物において、0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値が1〜79kPa・sである粘度、及び、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であるせん断弾性率は、該ゴム組成物を後述する所定の配合とすることにより付与することができるが、これに限らず、以下の理由から、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どのように調製すればよいのかは当業者であれば理解可能である。
まず、粘度については、粘度は一般に化合物の分子量と関係しており、分子量が小さければ粘度は低くなり、分子量が大きければ粘度は高くなる傾向にある、ということは化学分野において技術常識である。したがって、ゴム組成物にどのような成分を配合する場合であっても、用いる成分の分子量から当該成分を配合すると組成物の粘度は高くなるのか低くなるのか、といったことは当業者であれば容易に理解することができる事項である。そして更には、ゴム成分などのポリマー成分は分子量が大きくなれば、分子が動きにくくなり、粘度が高くなること、補強剤(充填剤)の配合量が多くなれば、補強効果が高くなり、粘度が高くなること、架橋剤の配合量が多くなれば、架橋がより進行し、粘度が高くなること、液状成分の配合量が多くなれば、ポリマー成分間の距離が開き、粘度が低くなること、といったこともシーラント材分野の技術常識である。これらのことから、当業者であれば、ゴム組成物にどのような成分を配合する場合であっても、ゴム組成物の0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値を所定範囲に調整することは可能である。
次に、せん断弾性率について、一般に化合物の分子間は化学結合により架橋しており、その架橋点間が伸ばされ破壊される際に強度が発現するものであり、ゴム組成物の場合、せん断変形によってゴムが変形する際に架橋点が伸ばされ、その際に硬くなり、せん断弾性率は高くなる。すなわち、せん断弾性率はゴム組成物の架橋の度合いと関係しており、架橋の度合いが高ければせん断弾性率は高くなり、架橋の度合いが低ければせん断弾性率は低くなる傾向にある。これらのことは化学分野において技術常識である。ここで、化学的な架橋については、架橋されるポリマー成分や、その分子をつなぐ架橋剤の種類を調整したり、混練条件を調整したりすることによって、架橋点の量を制御することが可能である。このことも化学分野において技術常識である。そして更には、架橋剤の配合量が少なくなれば、ゴム組成物中での化学的架橋反応が少なくなり、せん断弾性率が低くなること、混練時の圧力を下げたり、温度を下げたりすることで混練時の押出機内での反応の進行が緩やかになり、結果ゴム組成物中での化学的架橋反応が少なくなり、せん断弾性率が低くなること、といったことはシーラント材分野の技術常識である。これらのことから、当業者であれば、ゴム組成物にどのような成分を配合する場合であっても、ゴム組成物の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を所定範囲に調整することは可能である。
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。
0℃での粘度と95℃での粘度との差の絶対値が1〜79kPa・sである粘度、及び、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であるせん断弾性率は、特には、例えば、ゴム組成物に配合する、ゴム成分の種類、架橋剤の種類や配合量、更にはゴム組成物に液状ポリマーを配合する場合には液状ポリマーの種類や配合量を調整したり、ゴム組成物の混練条件(圧力、温度等)を調整したりすることにより、付与することができる。
本発明のゴム組成物は、0℃での粘度が16〜80kPa・sであることが好ましい。0℃での粘度がこのような範囲であることにより、冬場などの低温条件でも適度な流動性を確保し、良好なシール性を発揮することができる。上記0℃での粘度としては、20kPa・s以上がより好ましく、25kPa・s以上が更に好ましい。また、60kPa・s以下がより好ましく、40kPa・s以下が更に好ましく、35kPa・s以下がより更に好ましい。
なお、本明細書において、0℃での粘度は、レオメーターを用いて0℃条件下で定常流せん断粘度を測定することで得られる値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本発明のゴム組成物は、95℃での粘度が1〜15kPa・sであることが好ましい。95℃での粘度がこのような範囲であることにより、走行中の高温状態でも流動し過ぎないが、一方で、適度な流動性は確保し、タイヤに穴が開いたときには良好なシール性を発揮することができる。上記95℃での粘度としては、5kPa・s以上がより好ましく、8kPa・s以上が更に好ましく、10kPa・s以上がより更に好ましい。また、14kPa・s以下がより好ましい。
なお、本明細書において、95℃での粘度は、レオメーターを用いて95℃条件下で定常流せん断粘度を測定することで得られる値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
上記ゴム組成物において、16〜80kPa・sの0℃での粘度、及び、1〜15kPa・sの95℃での粘度は、該ゴム組成物を後述する所定の配合とすることにより付与することができるが、これに限らず、調整可能であることは上述のとおりである。
一般的に、0℃での粘度、95℃での粘度は共に、ゴム組成物に配合する、ゴム成分の種類や配合量、補強剤(充填剤)の種類や配合量、架橋剤、架橋助剤の種類や配合量、更にはゴム組成物に液状ポリマーを配合する場合には液状ポリマーの種類や配合量により調整することができる、ということが知られている。
基本的に、0℃での粘度にはゴム組成物中のポリマーの分子運動性が大きな影響を与えており、ポリマーの分子運動性が低いほど、粘度は上昇する傾向にある。一方で、95℃での粘度にはゴム組成物中のゴム成分の架橋密度の度合いが大きな影響を与えており、ゴム成分の架橋密度が高いほど、粘度は上昇する傾向にある。
より具体的には、ゴム成分、補強剤(充填剤)、架橋剤、又は架橋助剤の配合量を増加させると、0℃での粘度、95℃での粘度は共に上昇し、液状ポリマーの配合量を増加させると、0℃での粘度、95℃での粘度は共に低下する。
本発明のゴム組成物は、0℃でのせん断弾性率が12〜40kPaであることが好ましい。0℃でのせん断弾性率がこのような範囲であることにより、冬場などの低温条件でも適度な流動性を確保しつつ、釘等の異物によりタイヤに穴が開いたときに、その異物に対してシーラント材が良好に粘着することができ、良好なシール性を発揮することができる。上記0℃でのせん断弾性率としては、上記範囲内で小さい方が好ましく、具体的には、38kPa以下がより好ましく、25kPa以下が更に好ましく、20kPa以下がより更に好ましく、17kPa以下が特に好ましい。
なお、本明細書において、0℃でのせん断弾性率は、レオメーターを用いて0℃条件下で定常流せん断粘度を測定し、計測歪0〜100%のときのせん断弾性率を読み取ることで得られる値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本発明のゴム組成物は、95℃でのせん断弾性率が2〜10kPaであることが好ましい。95℃でのせん断弾性率がこのような範囲であることにより、走行中の高温状態でも流動し過ぎないが、一方で、適度な流動性は確保しつつ、釘等の異物によりタイヤに穴が開いたときに、その異物に対してシーラント材が良好に粘着することができ、良好なシール性を発揮することができる。上記95℃でのせん断弾性率としては、上記範囲内で大きい方が好ましく、具体的には、3kPa以上がより好ましく、4kPa以上が更に好ましく、5kPa以上がより更に好ましく、6kPa以上が特に好ましく、7kPa以上が最も好ましい。
なお、本明細書において、95℃でのせん断弾性率は、レオメーターを用いて95℃条件下で定常流せん断粘度を測定し、計測歪0〜100%のときのせん断弾性率を読み取ることで得られる値であり、具体的には、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
上記ゴム組成物において、12〜40kPaの0℃でのせん断弾性率、及び、2〜10kPaの95℃でのせん断弾性率は、該ゴム組成物を後述する所定の配合とすることにより付与することができるが、これに限らず、調整可能であることは上述のとおりである。
また、一般的に、0℃でのせん断弾性率、95℃でのせん断弾性率は共に、ゴム組成物に配合する、ゴム成分の種類や配合量、補強剤(充填剤)の種類や配合量、架橋剤、架橋助剤の種類や配合量、更にはゴム組成物に液状ポリマーを配合する場合には液状ポリマーの種類や配合量を調整したり、ゴム組成物の混練条件(圧力、温度等)を調整したりすることにより調整できる、ということが知られている。
基本的に、0℃でのせん断弾性率にはゴム組成物中の架橋の度合い、すなわちポリマーの分子運動性が大きな影響を与えており、ポリマーの分子運動性が高い(架橋の度合いが低い)ほど、0℃でのせん断弾性率は低下する傾向にある。一方で、95℃でのせん断弾性率にはゴム組成物中のゴム成分の架橋密度の度合いが大きな影響を与えており、ゴム成分の架橋密度が高いほど、架橋の度合いが高く、95℃でのせん断弾性率は上昇する傾向にある。
より具体的には、架橋剤、架橋助剤の配合量を増加させると、95℃でのせん断弾性率が上昇する。また、液状ポリマーの配合量を増加させると、系全体が柔軟になり、0℃でのせん断弾性率が低下する。
本発明のシーラントタイヤ用ゴム組成物(シーラント材)は、ブチル系ゴムを含むゴム成分と、有機過酸化物とを含むことが好ましい。
後に詳述するシーラント材として、ブチル系ゴムと有機過酸化物とを含むものを用いること、特に、ブチル系ゴムを含み、有機過酸化物と架橋助剤とをそれぞれ特定量含むもの、更には、ブチル系ゴム、架橋助剤として、それぞれハロゲン化ブチルゴム(特に、臭素化ブチルゴム)、酸化亜鉛又はキノンジオキシム化合物を使用することにより、シーラント材の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をそれぞれ上記所定の範囲内とすることができ、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材を提供できる。
更に、二軸混練押出機等で混合され、かつ押出機内で架橋反応の進行が抑制(制御)されたシーラント材を、そのままタイヤ内面に塗布できる。また、塗布時から架橋反応が始まり(もちろん、ある程度架橋反応が既に進行していてもよい)、タイヤ内面への粘着性、架橋反応が進行する。従って、一連の工程でシーラント塗布加工が可能になり、生産性も向上する。
本発明のシーラントタイヤ用ゴム組成物(シーラント材)は、シーラントタイヤのトレッド等、パンク可能性があるタイヤ内面の部位に適用されるものであり、以下において、シーラントタイヤの製造方法の好適例を説明しつつ、該シーラント材について説明する。
本発明では、空気入りタイヤ(シーラントタイヤ)は、例えば、シーラント材を構成する各成分を混合してシーラント材を調製し、次いで、得られたシーラント材を塗布等によりタイヤ内周面に貼り付け、シーラント層を形成することにより、製造できる。該シーラントタイヤは、インナーライナーのタイヤ半径方向内側にシーラント層を有する。
以下、本発明のシーラントタイヤの製造方法の好適例について説明する。
本発明では、シーラントタイヤは、例えば、シーラント材を構成する各成分を混合してシーラント材を調製し、次いで、得られたシーラント材を塗布等によりタイヤ内周面に貼り付け、シーラント層を形成することにより、製造できる。該シーラントタイヤは、インナーライナーのタイヤ半径方向内側にシーラント層を有する。
シーラント材はゴム成分と架橋の量により、硬さをコントロールして、使用温度に応じた粘度、せん断弾性率にコントロールする必要がある。そこでゴム成分のコントロールとして、液状ゴム、可塑剤、加工助剤、充填剤の種類や量を調整する。一方、架橋の量のコントロールのために、架橋剤と架橋助剤の種類や量を調整する。
シーラント材としては、粘着性を有するものであれば特に限定されず、タイヤのパンクシールに用いられる通常のゴム組成物を使用することができる。ゴム組成物の主成分を構成するゴム成分として、ブチル系ゴムが用いられる。ブチル系ゴムとしては、ブチルゴム(IIR)の他、臭素化ブチルゴム(Br−IIR)、塩素化ブチルゴム(Cl−IIR)などのハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)等も挙げられる。なかでも、流動性等の観点から、ブチルゴム、若しくはハロゲン化ブチルゴムのどちらか一方、又は両方を好適に使用できる。また、ブチル系ゴムは、ペレット化されたものを使用することが好ましい。これにより、連続混練機にブチル系ゴムを精度良く好適に供給でき、シーラント材を生産性よく製造できる。
上記ブチル系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴムであることが好ましい。ハロゲン化していないブチルゴムに比べてハロゲン化ブチルゴムは架橋反応が進行しやすく、架橋密度を高めやすいため、ハロゲン化ブチルゴムを用いることで95℃での粘度、せん断弾性率を高くすることができ、これは0℃でのせん断弾性率と95℃でのせん断弾性率との差、0℃での粘度と95℃での粘度との差を小さくすることに寄与し、温度依存性の低いシーラント材を得るうえで好ましい。更には、架橋反応の促進効果がより高いという理由から、臭素化ブチルゴムが特に好ましい。
上記ブチル系ゴムは、シーラント材のシール性と流動性をより好適に確保できるという観点から、125℃のムーニー粘度ML1+8は20〜60が好ましく、40〜60がより好ましい。20未満であると、流動性が低下するおそれがあり、60を超えると、シール性が低下するおそれがある。
なお、125℃のムーニー粘度ML1+8は、JIS K−6300−1:2001に準拠し、試験温度125℃で、L形の形状を有するロータを余熱時間1分間とし、ロータの回転時間を8分間として測定されるものである。
上記ハロゲン化ブチルゴムのハロゲン含有率は、好ましくは0.1〜5.0質量%、より好ましくは0.5〜4.0質量%である。これにより、より好適な架橋反応の促進効果が得られ、本発明の効果がより好適に得られる。
該ハロゲン含有率は、溶液NMRにより測定できる。
上記ブチル系ゴムの含有量は、ゴム成分100質量%中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。これにより、本発明の効果がより好適に得られる。
上記ゴム成分に加えて、ゴム成分として、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等のジエン系ゴム等、他の成分を併用しても良い。
本発明のシーラント材は、液状ポリマーを含むことが好ましい。
上記液状ポリマーとして、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα−オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα−オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。なかでも、粘着性付与等の観点から、液状ポリブテンが好ましい。液状ポリブテンとしては、イソブテンを主体とし、更にノルマルブテンを反応させて得られる長鎖状炭化水素の分子構造を持った共重合体等が挙げられ、水素添加型液状ポリブテンも使用可能である。これら液状ポリマーとしては、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
液状ポリブテン等の液状ポリマーとして、高速走行時のシーラント材の流動を防止する観点から、100℃の動粘度が550〜625mm/sの液状ポリマーA及び/又は100℃の動粘度が3540〜4010mm/sの液状ポリマーBの使用が好ましく、該液状ポリマーA及びBの併用がより好ましい。
液状ポリブテン等の液状ポリマーAの100℃における動粘度は、好ましくは550mm/s以上、より好ましくは570mm/s以上である。550mm/s未満であると、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該100℃における動粘度は、好ましくは625mm/s以下、より好ましくは610mm/s以下である。625mm/sを超えると、シーラント材の粘度が高くなり、押し出し性が悪化するおそれがある。
液状ポリブテン等の液状ポリマーBの100℃における動粘度は、好ましくは3600mm/s以上、より好ましくは3650mm/s以上である。3540mm/s未満であると、シーラント材の粘度が下がり過ぎて、タイヤ使用中に流動しやすくなり、シール性、ユニフォミティーが悪化するおそれがある。
該100℃における動粘度は、好ましくは3900mm/s以下、より好ましくは3800mm/s以下である。4010mm/sを超えると、シール性が悪化するおそれがある。
液状ポリブテン等の液状ポリマーAの40℃における動粘度は、好ましくは20000mm/s以上、より好ましくは23000mm/s以上である。20000mm/s未満であると、シーラント材が柔らかく、流動が生じるおそれがある。該40℃における動粘度は、好ましくは30000mm/s以下、より好ましくは28000mm/s以下である。30000mm/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。
液状ポリブテン等の液状ポリマーBの40℃における動粘度は、好ましくは120000mm/s以上、より好ましくは150000mm/s以上である。120000mm/s未満であると、シーラント材の粘度が下がり過ぎて、タイヤ使用中に流動しやすくなり、シール性、ユニフォミティー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200000mm/s以下、より好ましくは170000mm/s以下である。200000mm/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。
上記液状ポリマーとしては、1種のみを使用してもよく、その場合、液状ポリマーの100℃における動粘度は、好ましくは550mm/s以上、より好ましくは560mm/s以上、更に好ましくは570mm/s以上、特に好ましくは580mm/s以上であり、また、好ましくは3900mm/s以下、より好ましくは3000mm/s以下、更に好ましくは1500mm/s以下、より更に好ましくは1000mm/s以下、特に好ましくは750mm/s以下、最も好ましくは650mm/s以下である。
また、液状ポリマーの40℃における動粘度は、好ましくは20000mm/s以上、より好ましくは21000mm/s以上、更に好ましくは22500mm/s以上、特に好ましくは25000mm/s以上であり、また、好ましくは200000mm/s以下、より好ましくは100000mm/s以下、更に好ましくは50000mm/s以下、特に好ましくは30000mm/s以下である。
なお、動粘度は、JIS K2283−2000に準拠し、100℃、40℃の条件で測定される値である。
上記液状ポリマーの含有量(液状ポリマーA、B等の合計量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは50質量部以上、より好ましくは100質量部以上、更に好ましくは150質量部以上である。50質量部未満では、粘着性が低下するおそれがある。該含有量は、好ましくは400質量部以下、より好ましくは300質量部以下、更に好ましくは250質量部以下である。400質量部を超えると、シーラント材の流動が生じるおそれがある。
液状ポリマーA、Bを併用する場合、これらの配合比(液状ポリマーAの含有量/液状ポリマーBの含有量)は、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは30/70〜70/30、更に好ましくは40/60〜60/40である。上記範囲内であると、良好な粘着性が付与される。
中でも、上記液状ポリマーとしては、100℃における動粘度が550〜3900mm/sであり、40℃における動粘度が20000〜200000mm/sである液状ポリマーを1種のみ、上述した含有量で用いることが好ましい。このような種類、含有量の液状ポリマーを用いることにより、シーラント材の0℃での粘度、95℃での粘度、0℃でのせん断弾性率及び95℃でのせん断弾性率をそれぞれ上記所定の範囲内とすることができ、本発明の効果をより好適に得ることができる。
上記有機過酸化物(架橋剤)としては特に限定されず、従来公知の化合物を使用できる。有機過酸化物架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性が改善される。
上記有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド類、1−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシフタレートなどのパーオキシエステル類、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、ジ−t−ブチルパーオキシベンゾエート、1,3−ビス(1−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼンなどのアルキルパーオキサイド類、t−ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。なかでも、粘着性、流動性の観点から、アシルパーオキサイド類が好ましく、ジベンゾイルパーオキサイドが特に好ましい。また、有機過酸化物(架橋剤)は、粉体状態のものを使用することが好ましい。これにより、連続混練機に有機過酸化物(架橋剤)を精度良く好適に供給でき、シーラント材を生産性よく製造できる。
上記有機過酸化物(架橋剤)の含有量は、多くすることでゴム架橋反応がより進行し、架橋密度が高くなって、95℃での粘度、せん断弾性率が高くなる傾向があるが、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、特に好ましくは6質量部以上である。0.5質量部未満では、架橋密度が低くなり、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下、特に好ましくは12質量部以下である。40質量部を超えると、架橋密度が高くなり過ぎ、シーラント材が硬くなり過ぎて、シール性が低下するおそれがある。
上記架橋助剤(加硫促進剤)としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオ尿素系、グアニジン系、ジチオカルバミン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサントゲン酸系、及びキノンジオキシム化合物(キノイド化合物)からなる群より選択される少なくとも1種を使用することができるが、例えば、キノンジオキシム化合物(キノイド化合物)を好適に使用可能である。有機過酸化物に更に架橋助剤を添加した架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性が改善される。
上記キノンジオキシム化合物としては、p−ベンゾキノンジオキシム、p−キノンジオキシム、p−キノンジオキシムジアセテート、p−キノンジオキシムジカプロエート、p−キノンジオキシムジラウレート、p−キノンジオキシムジステアレート、p−キノンジオキシムジクロトネート、p−キノンジオキシムジナフテネート、p−キノンジオキシムスクシネート、p−キノンジオキシムアジペート、p−キノンジオキシムジフロエート(difuroate)、p−キノンジオキシムジベンゾエート、p−キノンジオキシムジ(o−クロロベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(p−クロロベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(p−ビトロベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(m−ビトロベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(3,5−ジニトロベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(p−メトキシベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(n−アミルオキシベンゾエート)、p−キノンジオキシムジ(m−ブロモベンゾエート等が挙げられる。なかでも、粘着性、シール性、流動性の観点から、p−ベンゾキノンジオキシムが好ましい。また、架橋助剤(加硫促進剤)は、粉体状態のものを使用することが好ましい。これにより、連続混練機に架橋助剤(加硫促進剤)を精度良く好適に供給でき、シーラント材を生産性よく製造できる。
上記架橋助剤(加硫促進剤)としてはまた、酸化亜鉛も好適に用いることができる。有機過酸化物を添加した架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いる際、架橋助剤として酸化亜鉛を用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性(特に、シール性)が改善される。
キノンジオキシム化合物、酸化亜鉛等の架橋助剤の含有量は、多くすることでゴム架橋反応がより進行し、架橋密度が高くなって、95℃での粘度、せん断弾性率が高くなる傾向があるが、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上、特に好ましくは5質量部以上、最も好ましくは6質量部以上である。0.5質量部未満では、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下、特に好ましくは12質量部以下である。40質量部を超えると、シール性が低下するおそれがある。
上記シーラント材には、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、マイカ等の充填剤;芳香族系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、パラフィン系プロセスオイル等の可塑剤;脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等の加工助剤を添加しても良い。
紫外線による劣化を防止する観点から、上記充填剤としてカーボンブラックが好ましい。この場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは10質量部以上である。1質量部未満では、紫外線による劣化により、シール性が低下するおそれがある。該含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは40質量部以下、更に好ましくは25質量部以下である。50質量部を超えると、シーラント材のせん断弾性率が高くなり過ぎて、シール性が悪化するおそれがある。
また、上記充填剤としては、シリカも好適に用いることができる。充填剤としてシリカを用いることで、特に流動性を向上させることができる。シリカを配合する場合の、シリカの含有量としては、上述したカーボンブラックの含有量と同様である。
上記可塑剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。1質量部未満では、タイヤへの粘着性が低下し、充分なシール性が得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。40質量部を超えると、混練機内ですべりが生じ、シーラント材を混練することが困難となるおそれがある。
上記加工助剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。1質量部未満では、タイヤへの粘着性が低下し、充分なシール性が得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。40質量部を超えると、混練機内ですべりが生じ、シーラント材を混練することが困難となるおそれがある。
シーラント材としては、ペレット化したブチル系ゴム、粉体の架橋剤、及び粉体の架橋助剤を混合することにより調製されたものであることが好ましく、ペレット化したブチル系ゴム、液状のポリブテン、可塑剤や加工助剤、粉体のカーボンブラックやシリカ、粉体の架橋剤、及び粉体の架橋助剤を混合することにより調製されたものであることがより好ましい。これにより、連続混練機に各原料を好適に供給でき、シーラント材を生産性よく製造できる。
シーラント材としては、ブチル系ゴムを含むゴム成分に対して、所定量の液状ポリマー、有機過酸化物、架橋助剤を配合したものが好ましい。
シーラント材に、ブチルゴムに液状ポリブテン等の液状ポリマーを配合したものを用いること、特にブチルゴム、液状ポリマーとして、液状ポリブテンを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性がバランス良く改善される。これは、ゴム成分としてブチルゴムを用いた有機過酸化物架橋系に、液状ポリマー成分を導入して粘着性が付与されるとともに、特に液状ポリブテンや固形ブチルゴムにより高速走行時のシーラント材の流動が抑制されることで、粘着性、シール性、流動性、加工性がバランス良く改善される。
また、シーラント材としては、ブチル系ゴムと有機過酸化物とを含むものを用いること、特に、ブチル系ゴムを含み、有機過酸化物と架橋助剤とをそれぞれ特定量含むものを用いることにより、シール性と流動性をバランスよく優れたものとすることができ好ましい。
上記シーラント材の粘度(40℃)は特に限定されないが、粘着性、流動性、及びシーラント材がタイヤの内周面に塗布された時点で、シーラント材が略紐状形状を好適に保持する等の観点から、好ましくは3000Pa・s以上、より好ましくは5000Pa・s以上であり、また、好ましくは70000Pa・s以下、より好ましくは50000Pa・s以下である。3000Pa・s未満であると、シーラント材の塗布後にタイヤを停止したときにシーラント材が流動し、膜厚を維持できないおそれがある。また、70000Pa・sを超えると、ノズルからシーラント材を吐出させることが困難となる。
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。
前述の各材料を混合してシーラント材を調製し、作製されたシーラント材をタイヤ内周面(好ましくはインナーライナーのタイヤ半径方向内側部分)に適用することにより、インナーライナーのタイヤ半径方向内側にシーラント層を有するシーラントタイヤを製造できるが、シーラント材を構成する各材料の混合は、例えば、公知の連続混練機を用いて実施できる。なかでも、同方向回転又は異方向回転の多軸混練押出機、特に二軸混練押出機を用いて混合することが好ましい。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)は、原料を供給する供給口を複数有することが好ましく、少なくとも3つの供給口を有することがより好ましく、少なくとも上流側、中流側、下流側の3つの供給口を有することが更に好ましい。連続混練機(特に、二軸混練押出機)に上記各種原料を順次供給することにより、上記各種原料が混合され、順次連続的にシーラント材が調製される。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)への原料の供給は、粘度の高い材料から順に行うことが好ましい。これにより、各材料が充分に混合され、品質が一定のシーラント材を調製できる。また、粉体材料を投入すると混練性が良くなる為なるべく上流で投入する事が望ましい。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)への有機過酸化物の供給は、下流側の供給口から行うことが好ましい。これにより、有機過酸化物を供給してからシーラント材をタイヤに塗布するまでの時間を短くできるので、シーラント材の硬化が進む前にタイヤに塗布でき、より安定的にシーラントタイヤを製造できる。
液状ポリマーを一度に多量に連続混練機(特に、二軸混練押出機)へ投入すると混練がうまくいかないため、連続混練機(特に、二軸混練押出機)への液状ポリマーの供給は、複数の供給口から行うことが好ましい。これにより、シーラント材の混練をより好適に行うことができる。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)を用いる場合、シーラント材は、少なくとも3つの供給口を有する連続混練機(特に、二軸混練押出機)を用い、当該連続混練機(特に、二軸混練押出機)の上流側の供給口から、ブチル系ゴム等のゴム成分、充填剤、及び架橋助剤を供給し、中流側の供給口から、液状ポリマーを供給し、下流側の供給口から、有機過酸化物、及び可塑剤や加工助剤を供給し、混練押出することにより調製されることが好ましい。なお、各供給口からは、液状ポリマー等の各材料の全量又は一部を供給してもよいが、各材料の全量中の95質量%以上を供給することが好ましい。
連続混練機に投入される全ての原料が、定量供給制御可能な供給装置により制御されて、連続混練機に投入されることが好ましい。これにより、連続的かつ自動化された状態でシーラント材を調製することが可能となる。
供給装置は、定量供給制御可能であれば特に限定されず、公知の供給装置を使用でき、例えば、スクリュー式フィーダー、プランジャーポンプ、ギアポンプ、モーノポンプ等を使用できる。
ペレット化されたブチル系ゴム、粉体のカーボンブラックやシリカ、粉体の架橋剤、及び粉体の架橋助剤等の固形原料(特に、ペレットや粉体)は、スクリュー式フィーダーを用いて定量供給することが好ましい。これにより、固形原料を精度良く定量供給することが可能となり、より品質の高いシーラント材、ひいてはより品質の高いシーラントタイヤを製造できる。
また、各固形原料は、それぞれ別個の供給装置で供給することが好ましい。これにより、事前に各原料をブレンドする必要が無いため、量産時の材料の供給が容易になる。
可塑剤や加工助剤は、プランジャーポンプを用いて定量供給することが好ましい。これにより、可塑剤、加工助剤を精度良く定量供給することが可能となり、より品質の高いシーラント材、ひいてはより品質の高いシーラントタイヤを製造できる。
液状ポリマーは、ギアポンプを用いて定量供給することが好ましい。これにより、液状ポリマーを精度良く定量供給することが可能となり、より品質の高いシーラント材、ひいてはより品質の高いシーラントタイヤを製造できる。
供給される液状ポリマーは、定温管理されていることが好ましい。定温管理することにより、より精度良く液状ポリマーを定量供給することが可能となる。供給される液状ポリマーの温度は、好ましくは20〜90℃、より好ましくは40〜70℃である。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)の混合は、混合の容易性、押し出し性、硬化促進速度のコントロールの観点から、バレル温度30(好ましくは50)〜150℃で実施することが好ましい。
充分な混合性の観点から、上流側で供給する材料の混合時間は、1〜3分、中流側で供給する材料の混合時間は、1〜3分であることが好ましい。一方、架橋を防止(制御)する観点から、下流側で供給する材料の混合時間は、0.5〜2分であることが好ましい。なお、各混合時間は、連続混練機(特に、二軸混練押出機)に供給されてから排出されるまでの滞留時間をいい、例えば、下流側で供給された材料の混合時間は、下流側の供給口への供給時から排出されるまでの滞留時間である。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)のスクリューの回転数や、温調機の設定で、排出口から吐出されるシーラント材の温度を調整でき、ひいてはシーラント材の硬化促進速度をコントロールでき、良好な流動性をシーラント材に付与できる。連続混練機(特に、二軸混練押出機)は、スクリューの回転数を上げると混練性と材料温度が上がる。なお、スクリューの回転数は吐出量には影響しない。スクリューの回転数は、充分な混合性、及び硬化促進速度のコントロールの観点から、50〜700(好ましくは550)rpmであることが好ましい。連続混練機(特に、二軸混練押出機)内の圧力は、充分な混合性、可塑性及び硬化促進速度のコントロールの観点から、1.0〜10.0MPaであることが好ましい。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口から吐出されるシーラント材の温度は、充分な混合性、及び硬化促進速度のコントロールの観点から、70〜150℃であることが好ましく、90〜130℃であることがより好ましい。シーラント材の温度が上記範囲内であると、塗布時から架橋反応が始まり、タイヤ内周面への良好な粘着性を有すると共に、架橋反応がより好適に進行し、シール性の高いシーラントタイヤを製造できる。また、後述の架橋工程を必要としない。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口から吐出されるシーラント材の量は、供給口への原料の供給量に基づいて決定される。供給口への原料の供給量は、特に限定されず、当業者であれば適宜設定可能である。ユニフォミティー及びシール性により優れたシーラントタイヤが好適に得られるという理由から、排出口から吐出されるシーラント材の量(吐出量)が実質的に一定であることが好ましい。
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。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口にはノズルを接続することが好ましい。連続混練機(特に、二軸混練押出機)は材料を高圧で吐出できるので、ノズル(好ましくは抵抗の大きい小径ノズル)を排出口に取付けることにより、調製したシーラント材を細い略紐状形状(ビード状)にしてタイヤに貼り付けることができる。すなわち、シーラント材を連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口に接続されたノズルから吐出して順次タイヤの内周面に塗布することで、シーラント材の厚さが実質的に一定となり、タイヤのユニフォミティーの悪化を防止でき、重量バランスに優れたシーラントタイヤを製造できる。
次いで、混合したシーラント材を連続混練機(特に、二軸混練押出機)等押出機の排出口に接続されたノズルから吐出することで、加硫成形済みのタイヤの内周面に直接フィードし、内周面に適用すること等により、シーラントタイヤが製造される。これにより、二軸混練押出機等で混合され、かつ押出機内での架橋反応の進行が抑制されたシーラント材を、そのままタイヤ内周面に塗布できるため、塗布時から架橋反応が始まり、タイヤ内周面への良好な粘着性を有すると共に、好適に架橋反応が進行する。これにより、タイヤの内周面に塗布されたシーラント材は、好適に略紐状形状を保持したままシーラント層を形成する。従って、一連の工程でシーラント塗布加工が可能になり、生産性もより向上する。また、加硫成形済みのタイヤの内周面にシーラント材を塗布することにより、より生産性良くシーラントタイヤを製造できる。更に、連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口に接続されたノズルから吐出されるシーラント材を順次タイヤの内周面に直接塗布することが好ましい。これにより、連続混練機(特に、二軸混練押出機)内での架橋反応の進行が抑制されたシーラント材を、そのままタイヤ内周面に連続的に塗布できるため、塗布時から架橋反応が始まり、タイヤ内周面への良好な粘着性を有すると共に、好適に架橋反応が進行し、より生産性良く重量バランスに優れたシーラントタイヤを製造できる。
タイヤの内周面へのシーラント材の塗布は、少なくともトレッド部に対応するタイヤの内周面、より好ましくは、少なくともブレーカーに対応するタイヤの内周面に行えばよい。シーラント材の塗布が不要な部分への塗布を省略することにより、より生産性良くシーラントタイヤを製造できる。
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。
通常、未加硫タイヤは、ブラダーを使用して加硫する。このブラダーは、加硫時に膨張し、タイヤの内周面(インナーライナー)に密着することとなる。そこで、加硫が終了した際に、ブラダーとタイヤの内周面(インナーライナー)とが癒着しないように、通常、タイヤの内周面(インナーライナー)には離型剤が塗布されている。
離型剤としては、通常、水溶性ペイントや離型用ゴムが使用される。しかしながら、タイヤの内周面に離型剤が存在すると、シーラント材とタイヤの内周面との粘着性が低下するおそれがある。そのため、タイヤの内周面から予め離型剤を除去しておくことが好ましい。特に、タイヤの内周面のうち、少なくともシーラント材の塗布を開始する部分において、予め離型剤を除去しておくことがより好ましい。なお、タイヤの内周面のうち、シーラント材を塗布する全ての部分から予め離型剤を除去しておくことが更に好ましい。これにより、シーラント材のタイヤの内周面への付着性がより向上し、よりシール性の高いシーラントタイヤを製造できる。
タイヤの内周面から離型剤を除去する方法としては、特に限定されず、バフ処理、レーザ処理、高圧水洗浄、洗剤(好ましくは中性洗剤)による除去等の公知の方法が挙げられる。
ここで、図7を使用して、シーラントタイヤの製造方法に用いる製造設備の一例を簡単に説明する。
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。
原料が材料フィーダー62から、二軸混練押出機60が有する供給口61を介して二軸混練押出機60に順次供給され、各原料が二軸混練押出機60により混練され、シーラント材が順次調製される。調製されたシーラント材は、二軸混練押出機60の排出口に接続されたノズル30から連続的に吐出される。タイヤ駆動装置でタイヤを回転させながらトラバース及び/又は昇降させ(タイヤの幅方向及び/又は半径方向に移動させ)、ノズル30から吐出されるシーラント材を順次タイヤの内周面に直接塗布することにより、タイヤの内周面にシーラント材を連続的にらせん状に貼り付けることが可能となる。すなわち、タイヤを回転させながらタイヤの幅方向及び/又は半径方向に移動させつつ、連続混練機(特に、二軸混練押出機)から連続的に吐出されるシーラント材を順次タイヤの内周面に直接塗布することにより、タイヤの内周面にシーラント材を連続的にらせん状に貼り付けることが可能となる。
タイヤの内周面にシーラント材を連続的にらせん状に貼り付けることにより、タイヤのユニフォミティーの悪化を防止でき、重量バランスに優れたシーラントタイヤを製造できる。また、タイヤの内周面にシーラント材を連続的にらせん状に貼り付けることにより、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向(特に、タイヤ周方向)においてシーラント材が均一なシーラント層を形成できるため、シール性に優れたシーラントタイヤを安定的に生産性良く製造できる。なお、シーラント材は、幅方向に重ならないように貼り付けられていることが好ましく、隙間なく貼り付けられていることがより好ましい。これにより、タイヤのユニフォミティーの悪化をより防止できると共に、より均一なシーラント層を形成できる。
また、原料を連続混練機(特に、二軸混練押出機)に順次供給し、連続混練機(特に、二軸混練押出機)によりシーラント材が順次調製され、調製されたシーラント材が、連続混練機(特に、二軸混練押出機)の排出口に接続されたノズルから連続的に吐出され、シーラント材が順次タイヤの内周面に直接塗布される。これにより、生産性良くシーラントタイヤを製造できる。
シーラント層は、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形成されることが好ましい。これにより、タイヤの内周面に沿って連続的にらせん状に配置された略紐状形状のシーラント材によって構成されたシーラント層をタイヤの内周面に形成することが可能となる。シーラント層は、シーラント材が積層されて形成されてもよいが、シーラント材1層からなることが好ましい。
シーラント材が、略紐状形状であると、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、シーラント材1層からなるシーラント層を形成できる。シーラント材が、略紐状形状であると、塗布されるシーラント材にある程度の厚さがあるため、シーラント材1層からなるシーラント層であっても、タイヤのユニフォミティーの悪化を防止でき、重量バランスに優れると共に、良好なシール性を有するシーラントタイヤを製造できる。また、シーラント材を何層も積層することなく、1層塗布するだけでよいため、より生産性よくシーラントタイヤを製造できる。
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。
シーラント材をタイヤの内周面に巻き付ける回数は、タイヤのユニフォミティーの悪化を防止でき、重量バランスに優れると共に、良好なシール性を有するシーラントタイヤをより生産性よく製造できるという理由から、好ましくは20〜70回、より好ましくは20〜60回、更に好ましくは35〜50回である。ここで、巻き付ける回数が2回とは、タイヤ内周面を2周するようにシーラント材が塗布されていることを意味し、図4において、シーラント材を巻き付ける回数は、6回である。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)を使用する事により、シーラント材の調製(混練)とシーラント材の吐出(塗布)を同時に連続的に行うことができ、高粘度で粘着性が高く取り扱いが難しいシーラント材をハンドリングすることなく直接タイヤの内周面に塗布でき、生産性良くシーラントタイヤを製造できる。また、バッチ式混練装置で硬化剤も含めて混練し、シーラント材を調製した場合、シーラント材の調製からタイヤに貼り付けるまでの時間が一定とならないが、有機過酸化物を含む原料を連続混練機(特に、二軸混練押出機)により混合することにより順次調製されるシーラント材を順次タイヤの内周面に塗布することにより、シーラント材の調製からタイヤに貼り付けるまでの時間が一定となるため、ノズルを使用してシーラント材を塗布する場合には、ノズルからのシーラント材の吐出量が安定し、更には、シーラント材のタイヤへの粘着性の低下を抑制しつつ一定の粘着性となり、高粘度で粘着性が高く取り扱いが難しいシーラント材を使用しても精度良くタイヤの内周面に塗布でき、安定的に一定の品質のシーラントタイヤを製造できる。
次に、以下において、タイヤの内周面にシーラント材を塗布する方法について説明する。
<第1実施形態>
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。
非接触式変位センサを用いてタイヤの内周面とノズルの先端との距離を測定し、その測定結果をフィードバックすることで、タイヤの内周面とノズルの先端との間隔を一定の距離に保つことができる。そして、上記間隔を一定の距離に保ちながらタイヤの内周面にシーラント材を塗布していくため、タイヤ形状のばらつきやジョイント部等の凹凸による影響を受けることなく、シーラント材の厚さを均一にすることができる。さらに、従来のようにタイヤサイズごとに座標値を入力する必要がないため、効率良くシーラント材を塗布することができる。
図1は、本発明のシーラントタイヤの製造方法で用いる塗布装置の一例を模式的に示す説明図である。また、図2は、図1に示す塗布装置を構成するノズルの先端付近の拡大図である。
図1は、タイヤ10の一部を子午線方向に切った断面(タイヤの幅方向及び半径方向を含む平面で切った断面)を示しており、図2は、タイヤ10の一部をタイヤの周方向及び半径方向を含む平面で切った断面を示している。図1及び図2においては、X方向がタイヤの幅方向(軸方向)、Y方向がタイヤの周方向、Z方向がタイヤの半径方向である。
タイヤ10は、タイヤ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(図示せず)にセットされている。この回転駆動装置により、タイヤの軸周りの回転、タイヤの幅方向の移動及びタイヤの半径方向の移動が独立して可能になっている。
また、回転駆動装置は、タイヤの半径方向の移動量を制御可能な制御機構(図示せず)を備えている。制御機構は、タイヤの幅方向の移動量及び/又はタイヤの回転速度を制御可能であってもよい。
ノズル30は、押出機(図示せず)の先端に取り付けられており、タイヤ10の内側に挿入することが可能である。そして、押出機から押し出された粘着性のシーラント材20が、ノズル30の先端31から吐出される。
非接触式変位センサ40は、ノズル30に取り付けられており、タイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との間の距離dを測定する。
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。
本発明のシーラントタイヤの製造方法では、まず、加硫工程で成形されたタイヤ10を回転駆動装置にセットし、ノズル30をタイヤ10の内側に挿入する。そして、図1及び図2に示すように、タイヤ10を回転させ、かつ、タイヤ10を幅方向に移動させながら、シーラント材20をノズル30から吐出することによってタイヤ10の内周面11に連続的に塗布する。タイヤ10の幅方向の移動は、予め入力しておいたタイヤ10の内周面11のプロファイル形状に沿って行う。
後述するように、シーラント材20は略紐状形状であることが好ましく、より具体的には、シーラント材がタイヤの内周面に塗布された時点で、シーラント材が略紐状形状を保持することが好ましく、この場合、略紐状形状のシーラント材20は、連続的にタイヤ10の内周面11にらせん状に貼り付けられることになる。
なお、本発明において、略紐状形状とは、幅よりも長さの方が長く、ある程度の幅及び厚さを有する形状を意味する。略紐状形状のシーラント材が連続的にタイヤの内周面にらせん状に貼り付けられた状態の一例を図4に模式的に示す。また、図4のシーラント材をシーラント材の塗布方向(長さ方向)と直交する直線AAで切断した際のシーラント材の断面の一例を図8に模式的に示す。このように、略紐状形状のシーラント材は、ある程度の幅(図8中、Wで示される長さ)とある程度の厚さ(図8中、Dで示される長さ)を有する。なお、ここで、シーラント材の幅とは、塗布後のシーラント材の幅を意味し、シーラント材の厚さとは、塗布後のシーラント材の厚さ、より具体的には、シーラント層の厚さを意味する。
略紐状形状のシーラント材は、具体的には、後述する、シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ、図8中、Dで示される長さ)の好ましい数値範囲、及びシーラント材の幅(塗布後のシーラント材の幅、図4中、Wで示される長さ、図6中、Wで示される長さ)の好ましい数値範囲を満たすシーラント材、より好ましくは、後述する、シーラント材の厚さと、シーラント材の幅の比率(シーラント材の厚さ/シーラント材の幅)の好ましい数値範囲を満たすシーラント材である。また、後述する、シーラント材の断面積の好ましい数値範囲を満たすシーラント材でもある。
本発明のシーラントタイヤの製造方法では、以下の工程(1)〜(3)により、シーラント材をタイヤの内周面に塗布する。
<工程(1)>
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。
<工程(2)>
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。
<工程(3)>
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。
図3は、タイヤに対するノズルの位置関係を模式的に示す説明図である。
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dに保ちながらシーラント材を塗布することができる。
本発明の効果がより好適に得られるという理由から、調整後の間隔dは、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは1.0mm以上である。0.3mm未満であると、ノズルの先端がタイヤの内周面に近すぎるため、所定の厚さを有するシーラント材を塗布することが困難となる。また、調整後の間隔dは、好ましくは3.0mm以下、より好ましくは2.0mm以下である。3.0mmを超えると、シーラント材をタイヤにうまく貼り付けられず、製造効率が低下するおそれがある。
ここで、調整後の間隔d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。
また、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、調整後の間隔dは、塗布後のシーラント材の厚さの30%以下が好ましく、20%以下がより好ましく、また、塗布後のシーラント材の厚さの5%以上が好ましく、10%以上がより好ましい。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ、図8中、Dで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは1.0mm以上、より好ましくは1.5mm以上、更に好ましくは2.0mm以上、特に好ましくは2.5mm以上であり、また、好ましくは10mm以下、より好ましくは8.0mm以下、更に好ましくは5.0mm以下である。1.0mm未満であると、タイヤがパンクした際にパンク穴を確実に塞ぐことが困難となる。また、10mmを超えても、パンク穴を塞ぐ効果はあまり変わらず、タイヤの重量が増加してしまうため好ましくない。なお、シーラント材の厚さは、タイヤの回転速度、タイヤの幅方向の移動速度、ノズルの先端とタイヤの内周面との距離等を調整することにより調整することができる。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ)は、実質的に一定であることが好ましい。これにより、タイヤのユニフォミティーの悪化をより防止でき、より重量バランスに優れたシーラントタイヤを製造できる。
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。
本発明では、ノズルも目詰まりが少なく、操業安定性に優れるという理由、及び、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、略紐状形状のシーラント材を使用することが好ましく、略紐状形状のシーラント材をタイヤの内周面にらせん状に貼り付けることがより好ましい。しかし、略紐状形状ではないシーラント材を使用し、タイヤの内周面にスプレーすることでシーラント材を塗布してもよい。
略紐状形状のシーラント材を使用する際、シーラント材の幅(塗布後のシーラント材の幅、図4中、Wで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.8mm以上、より好ましくは1.3mm以上、更に好ましくは1.5mm以上である。0.8mm未満であると、シーラント材をタイヤの内周面に巻き付ける回数が多くなり、製造効率が低下するおそれがある。また、シーラント材の幅は、好ましくは18mm以下、より好ましくは13mm以下、更に好ましくは9.0mm以下、特に好ましくは7.0mm以下、最も好ましくは6.0mm以下、より最も好ましくは5.0mm以下である。18mmを超えると、重量アンバランスが発生しやすくなるおそれがある。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ、図8中、Dで示される長さ)と、シーラント材の幅(塗布後のシーラント材の幅、図4中、Wで示される長さ)の比率(シーラント材の厚さ/シーラント材の幅)は、好ましくは0.6〜1.4、より好ましくは0.7〜1.3、更に好ましくは0.8〜1.2、特に好ましくは0.9〜1.1である。該比率が1.0に近いほど、シーラント材の形状が理想的な紐状形状となり、シール性の高いシーラントタイヤをより生産性良く製造できる。
シーラント材の断面積(塗布後のシーラント材の断面積、図8では、D×Wで算出される面積)は、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.8mm以上、より好ましくは1.95mm以上、更に好ましくは3.0mm以上、特に好ましくは3.75mm以上であり、好ましくは180mm以下、より好ましくは104mm以下、更に好ましくは45mm以下、特に好ましくは35mm以下、最も好ましくは25mm以下である。
シーラント材が貼り付けられている領域の幅(以下、貼り付け領域の幅、シーラント層の幅ともいい、図4では6×Wで表される長さ、図6ではW+6×Wで表される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、トレッド接地幅の80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、100%以上が更に好ましく、また、120%以下が好ましく、110%以下がより好ましい。
シーラント層の幅は、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、タイヤのブレーカー幅(ブレーカーのタイヤ幅方向の長さ)の85〜115%であることが好ましく、95〜105%であることがより好ましい。
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。
本明細書において、トレッド接地幅は、以下のように定められる。まず、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角0度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置を「接地端」Teと定める。そして、この接地端Te、Te間のタイヤ軸方向の距離をトレッド接地幅TWと定める。特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。
上記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、JATMAであれば“標準リム”、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”となる。また、上記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば“最高空気圧”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”とするが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。
また、上記「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば“最大負荷能力”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”であるが、タイヤが乗用車用の場合には上記荷重の88%に相当する荷重とする。
シーラント材を塗布する際におけるタイヤの回転速度は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは5m/min以上、より好ましくは10m/min以上であり、また、好ましくは30m/min以下、より好ましくは20m/min以下である。5m/min未満である場合及び30m/minを超える場合には、均一な厚さのシーラント材を塗布することが困難となる。
本発明では、非接触式変位センサを用いることにより、シーラント材がセンサに付着することによる故障のリスクを低減させることができる。本発明で使用する非接触式変位センサとしては、タイヤの内周面とノズルの先端との距離を測定できるものであれば特に限定されないが、例えば、レーザセンサ、光センサ、静電容量センサ等が挙げられる。これらのセンサは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、ゴムを測定するという観点から、レーザセンサ、光センサが好ましく、レーザセンサがより好ましい。レーザセンサを使用する場合、タイヤの内周面にレーザを照射し、レーザの反射からタイヤの内周面とレーザセンサの先端との距離を測定し、その値からレーザセンサの先端とノズルの先端との距離を差し引くことにより、タイヤの内周面とノズルの先端との距離を求めることができる。
非接触式変位センサの位置は、シーラント材を塗布する前のタイヤの内周面とノズルの先端との距離を測定できる位置であれば特に限定されないが、ノズルに取り付けることが好ましく、シーラント材が付着しない位置に設置することがより好ましい。
その他、非接触式変位センサの個数、大きさなどについても、特に限定されない。
非接触式変位センサは、熱に弱いため、ノズルから吐出される高温のシーラント材からの熱影響を防止するために、断熱材等を用いた保護及び/又はエアー等を用いた冷却を行うことが好ましい。これにより、センサの耐久性を向上させることができる。
第1実施形態の説明では、タイヤの幅方向及び半径方向の移動として、ノズルは移動せずタイヤが移動する例を説明したが、本発明においては、タイヤが移動せずノズルが移動してもよいし、タイヤ及びノズルの両方が移動してもよい。
また、回転駆動装置は、タイヤのビード部の幅を広げる手段を有することが好ましい。シーラント材をタイヤに塗布する際に、タイヤのビード部の幅を広げることにより、シーラント材をタイヤに容易に塗布することができる。特に、タイヤを回転駆動装置にセットした後に、タイヤの内周面近傍にノズルを導入する際に、ノズルを平行移動するだけでノズルを導入でき、制御が容易となり、生産性が向上する。
タイヤのビード部の幅を広げる手段としては、タイヤのビード部の幅を広げることが可能であれば特に限定されないが、互いに位置の変わらない複数(好ましくは2個)のロールを有する装置2組を用い、それぞれがタイヤ幅方向に動く機構等が挙げられる。該装置をタイヤ開口部両側からタイヤ内に入れてタイヤのビード部の幅を広げればよい。
上記製造方法では、二軸混練押出機等で混合され、かつ押出機内での架橋反応の進行が抑制されたシーラント材を、そのままタイヤ内周面に塗布するため、塗布時から架橋反応が始まり、タイヤ内周面への良好な粘着性を有すると共に、架橋反応がより好適に進行し、シール性の高いシーラントタイヤを製造できる。そのため、シーラント材を塗布したシーラントタイヤを更に架橋する必要がなく、良好な生産性が得られる。
なお、本発明では、必要に応じて、シーラント材を塗布したシーラントタイヤを更に架橋する架橋工程を行なってもよい。
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。
また、架橋工程を別途行わない場合であっても、シーラント材の架橋反応が終了するまでタイヤをタイヤ周方向に回転させることが好ましい。これにより、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。回転速度は、架橋工程の場合と同様である。
シーラント材の架橋速度を向上させるために、シーラント材を塗布する前に予めタイヤを温めておくことが好ましい。これにより、より生産性良くシーラントタイヤを製造できる。タイヤの予熱温度は、好ましくは40〜100℃、より好ましくは50〜70℃である。タイヤの予熱温度を上記範囲内とすることにより、塗布時から架橋反応が好適に始まり、架橋反応がより好適に進行し、シール性の高いシーラントタイヤを製造できる。また、タイヤの予熱温度を上記範囲内とすることにより、架橋工程を行う必要がなくなるため、生産性良くシーラントタイヤを製造できる。
連続混練機(特に、二軸混練押出機)は一般に連続運転を行う。一方、シーラントタイヤを製造する際には、1のタイヤへの塗布が終了するとタイヤを取り替える必要がある。この際に、生産性の低下を抑制しつつ、より品質の高いシーラントタイヤを製造するために、以下の(1)、(2)の方法を採用すればよい。(1)の方法では、品質の低下、(2)の方法では、コストの増大というデメリットがあるため、状況に応じて適宜使い分ければ良い。
(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。
なお、本発明において、上記シーラントタイヤのカーカスに使用されるカーカスコードとしては、特に限定されず、繊維コード、スチールコード等が挙げられる。なかでも、スチールコードが好ましい。とりわけ、JISG3506に規定される硬鋼線材からなるスチールコードが望ましい。シーラントタイヤにおいて、カーカスコードとして、一般的に使用される繊維コードではなく、強度の高いスチールコードを使用することにより、大幅に耐サイドカット性能(縁石への乗り上げ等で生じるタイヤサイド部のカットに対する耐性)を改善することができ、サイド部も含めたタイヤ全体の耐パンク性をより改善することができる。
スチールコードの構造としては、特に限定されず、例えば、1×n構成の単撚りスチールコード、k+m構成の層撚りスチールコード、1×n構成の束撚りスチールコード、m×n構成の複撚りスチールコード等があげられる。ここで、1×n構成の単撚りスチールコードとは、n本のフィラメントを撚りあわせて得られる1層の撚りスチールコードのことである。また、k+m構成の層撚りスチールコードとは、撚り方向、撚りピッチの異なる2層構造を持ち、内層にk本のフィラメント、外層にm本のフィラメントを有するスチールコードのことである。また、1×n構成の束撚りスチールコードとは、n本のフィラメントを束ねて撚りあわせて得られる束撚りスチールコードのことである。また、m×n構成の複撚りスチールコードとは、n本のフィラメントを下撚りして得られるストランドのm本を撚りあわせて得られる複撚りスチールコードのことである。nは1〜27の整数、kは1〜10の整数、mは1〜3の整数である。
スチールコードの撚りピッチは、好ましくは13mm以下、より好ましくは11mm以下であり、また、好ましくは5mm以上、より好ましくは7mm以上である。
スチールコードには、螺旋状に型付けされた型付フィラメントが少なくとも1本含まれることが好ましい。このような型付フィラメントは、スチールコードに比較的大きな隙間を設けてゴム浸透性を向上しうるとともに、低荷重時の伸びを維持でき、加硫成形時の成形不良の発生を防ぎうる。
スチールコードの表面は、ゴム組成物に対する初期接着性を向上させるため、黄銅(真鍮)、Zn等でメッキすることが好ましい。
スチールコードは、50N負荷時の伸びが、0.5〜1.5%であるのが好ましい。なお、前記50N負荷時の伸びが1.5%を超えると、高荷重時において補強コードの伸びが小さくなり、外乱吸収性を維持できなくなるおそれがある。逆に、前記50N負荷時の伸びが0.5%未満であると、加硫成形時において十分に伸びることができず、成形不良が生じるおそれがある。このような観点より、前記50N負荷時の伸びは、より好ましくは0.7%以上、また、より好ましくは1.3%以下である。
スチールコードのエンズは20〜50(本/5cm)が好ましい。
<第2実施形態>
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dにしてシーラント材を貼り付けた後、上記間隔を距離dより大きい距離d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5は、図1に示す塗布装置を構成するノズルの先端付近の拡大図であり、(a)がシーラント材の貼り付け開始直後の状態、(b)が所定時間経過後の状態を示している。
図5は、タイヤ10の一部をタイヤの周方向及び半径方向を含む平面で切った断面を示している。図5においては、X方向がタイヤの幅方向(軸方向)、Y方向がタイヤの周方向、Z方向がタイヤの半径方向である。
第2実施形態では、まず、加硫工程で成形されたタイヤ10を回転駆動装置にセットし、ノズル30をタイヤ10の内側に挿入する。そして、図1及び図5に示すように、タイヤ10を回転させ、かつ、タイヤ10を幅方向に移動させながら、シーラント材20をノズル30から吐出することによってタイヤ10の内周面11に連続的に塗布する。タイヤ10の幅方向の移動は、例えば、予め入力しておいたタイヤ10の内周面11のプロファイル形状に沿って行う。
シーラント材20は、粘着性を有し、かつ略紐状形状であるため、トレッド部に対応するタイヤ10の内周面11に、連続的にらせん状に貼り付けられることになる。
この際、貼り付け開始から所定時間の間は、図5(a)に示すように、タイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との間隔を距離dにしてシーラント材20を貼り付ける。そして、所定時間経過後、図5(b)に示すように、タイヤ10を半径方向に移動させることで上記間隔を距離dより大きい距離dに変更してシーラント材20を貼り付ける。
なお、シーラント材の貼り付けを終了する前に、上記間隔を距離dから距離dに戻してもよいが、製造効率、タイヤの重量バランスの観点からは、シーラント材の貼り付けを終了するまで距離dであることが好ましい。
また、貼り付け開始から所定時間の間は上記距離dの値を一定に保ち、所定時間経過後は上記距離dの値を一定に保つことが好ましいが、d<dの関係を満たす限り、距離d及びdの値は必ずしも一定でなくてもよい。
上記距離dの値は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上である。0.3mm未満であると、ノズルの先端がタイヤの内周面に近すぎるため、シーラント材がノズルに付着しやすくなり、ノズルを掃除する頻度が高くなるおそれがある。また、上記距離dの値は、好ましくは2mm以下、より好ましくは1mm以下である。2mmを超えると、幅広部を設ける効果が充分に得られないおそれがある。
上記距離dの値も特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは1mm以上であり、また、好ましくは3mm以下、より好ましくは2mm以下である。距離dは、上述の調整後の間隔dと同一であることが好ましい。
なお、本明細書において、タイヤの内周面とノズルの先端との距離d、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。
シーラント材を貼り付ける際におけるタイヤの回転速度は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは5m/min以上、より好ましくは10m/min以上であり、また、好ましくは30m/min以下、より好ましくは20m/min以下である。5m/min未満である場合及び30m/minを超える場合には、均一な厚さのシーラント材を貼り付けることが困難となる。
以上の工程により、第2実施形態のシーラントタイヤを製造することができる。
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。
略紐状形状のシーラント材20は、タイヤの周方向に巻き付けられており、連続的にらせん状に貼り付けられている。そして、シーラント材20の長さ方向における一方の端部が、長さ方向に隣接する部分よりも幅が広い幅広部21となっている。この幅広部21が、シーラント材の貼り付け開始部分に対応している。
シーラント材の幅広部の幅(塗布後のシーラント材の幅広部の幅、図6中、Wで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、幅広部以外の幅(図6中、Wで示される長さ)の103%以上が好ましく、110%以上がより好ましく、120%以上が更に好ましい。103%未満では、幅広部を設ける効果が充分に得られないおそれがある。また、シーラント材の幅広部の幅は、幅広部以外の幅の210%以下が好ましく、180%以下がより好ましく、160%以下が更に好ましい。210%を超えると、幅広部を形成するためにノズルの先端をタイヤの内周面に過度に近づける必要があるため、シーラント材がノズルに付着しやすくなり、ノズルを掃除する頻度が高くなるおそれがある。また、タイヤの重量バランスが崩れるおそれがある。
なお、シーラント材の幅広部の幅は、長さ方向において実質的に一定であることが好ましいが、実質的に一定でない箇所があってもよい。例えば、幅広部は、貼り付け開始部分の幅が最も広く、長さ方向につれて幅が狭くなっていく形状であってもよい。ここで、本明細書において、幅が実質的に一定とは、幅の変動が90〜110%(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。
シーラント材の幅広部の長さ(塗布後のシーラント材の幅広部の長さ、図6中、Lで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは650mm未満、より好ましくは500mm未満、更に好ましくは350mm未満、特に好ましくは200mm未満である。650mm以上であると、タイヤの内周面にノズルの先端を近づけている時間が長くなるため、シーラント材がノズルに付着しやすくなり、ノズルを掃除する頻度が高くなるおそれがある。また、タイヤの重量バランスが崩れるおそれがある。なお、シーラント材の幅広部の長さは短いほど好ましいが、タイヤの内周面とノズルの先端との距離を制御することを考慮すると、10mm程度が限界である。
シーラント材の幅広部以外の幅(塗布後のシーラント材の幅広部以外の幅、図6中、Wで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.8mm以上、より好ましくは1.3mm以上、更に好ましくは1.5mm以上である。0.8mm未満であると、シーラント材をタイヤの内周面に巻き付ける回数が多くなり、製造効率が低下するおそれがある。また、シーラント材の幅広部以外の幅は、好ましくは18mm以下、より好ましくは13mm以下、更に好ましくは9.0mm以下、特に好ましくは7.0mm以下、最も好ましくは6.0mm以下、より最も好ましくは5.0mm以下である。18mmを超えると、重量アンバランスが発生しやすくなるおそれがある。Wは、上述のWと同一であることが好ましい。
なお、シーラント材の幅広部以外の幅は、長さ方向において実質的に一定であることが好ましいが、実質的に一定でない箇所があってもよい。
シーラント材が貼り付けられている領域の幅(以下、貼り付け領域の幅、シーラント層の幅ともいい、図6ではW+6×Wで表される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、トレッド接地幅の80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、100%以上が更に好ましく、また、120%以下が好ましく、110%以下がより好ましい。
シーラント層の幅は、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、タイヤのブレーカー幅(ブレーカーのタイヤ幅方向の長さ)の85〜115%であることが好ましく、95〜105%であることがより好ましい。
第2実施形態のシーラントタイヤでは、シーラント材は、幅方向に重ならないように貼り付けられていることが好ましく、隙間なく貼り付けられていることがより好ましい。
また、第2実施形態のシーラントタイヤでは、シーラント材の長さ方向におけるもう一方の端部(貼り付け終了部分に対応する端部)も、長さ方向に隣接する部分よりも幅が広い幅広部となっていてもよい。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ、図8中、Dで示される長さ)は特に限定されないが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは1.0mm以上、より好ましくは1.5mm以上、更に好ましくは2.0mm以上、特に好ましくは2.5mm以上であり、また、好ましくは10mm以下、より好ましくは8.0mm以下、更に好ましくは5.0mm以下である。1.0mm未満であると、タイヤがパンクした際にパンク穴を確実に塞ぐことが困難となる。また、10mmを超えても、パンク穴を塞ぐ効果はあまり変わらず、タイヤの重量が増加してしまうため好ましくない。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ)は、実質的に一定であることが好ましい。これにより、タイヤのユニフォミティーの悪化をより防止でき、より重量バランスに優れたシーラントタイヤを製造できる。
シーラント材の厚さ(塗布後のシーラント材の厚さ、シーラント層の厚さ、図8中、Dで示される長さ)と、シーラント材の幅広部以外の幅(塗布後のシーラント材の幅広部以外の幅、図6中、Wで示される長さ)の比率(シーラント材の厚さ/シーラント材の幅広部以外の幅)は、好ましくは0.6〜1.4、より好ましくは0.7〜1.3、更に好ましくは0.8〜1.2、特に好ましくは0.9〜1.1である。該比率が1.0に近いほど、シーラント材の形状が理想的な紐状形状となり、シール性の高いシーラントタイヤをより生産性良く製造できる。
シーラント材の断面積(塗布後のシーラント材の断面積、図8では、D×Wで算出される面積)は、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、好ましくは0.8mm以上、より好ましくは1.95mm以上、更に好ましくは3.0mm以上、特に好ましくは3.75mm以上であり、好ましくは180mm以下、より好ましくは104mm以下、更に好ましくは45mm以下、特に好ましくは35mm以下、最も好ましくは25mm以下である。
第2実施形態では、シーラント材の粘度、せん断弾性率が上記範囲内であっても、特に、粘度、せん断弾性率が比較的高くても、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。
第2実施形態のシーラントタイヤは、上記の製造方法で製造することが好ましいが、シーラント材の少なくとも一方の端部を幅広部とすることができる限り、他の任意適当な製造方法で製造してもよい。
上述の説明、特に、第1実施形態の説明では、タイヤの内周面にシーラント材を塗布する際に、非接触式変位センサを用いる場合について説明したが、本発明では、非接触式変位センサによる測定を行わずに、予め入力しておいた座標値に基づいて、ノズル及び/又はタイヤの移動を制御してタイヤの内周面にシーラント材を塗布してもよい。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下に、実施例で用いた各種薬品について説明する。
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26000mm/s、100℃における動粘度590mm/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(NSA:175m/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)
<シーラントタイヤの製造>
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
次いで、二軸混練押出機の排出口に直接接続され、かつ先端がタイヤ内面に設置されたノズルから、周方向へ回転するタイヤ(予熱温度:40℃)の内面に、順次調製されるシーラント材(温度100℃、粘度20000Pa・s(40℃)、略紐状形状)を吐出し、図1〜4に従って、連続的にらせん状にタイヤの内周面に塗布し、シーラントタイヤを製造した。
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
1.シール性評価
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
2.流動性評価
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
Figure 2017179576
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内である実施例のシーラント材は、シール性と流動性に特にバランスよく優れていた。
10 タイヤ
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、d、d、d タイヤの内周面とノズルの先端との距離

Claims (12)

  1. 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である空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  2. 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ゴム組成物。
  3. 0℃での粘度が16〜80kPa・sであり、かつ、95℃での粘度が1〜15kPa・sである請求項1又は2記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  4. ブチル系ゴムを含むゴム成分と、有機過酸化物とを含む請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  5. 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%以上である請求項4記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  6. 前記ゴム成分100質量部に対して、前記有機過酸化物を1〜40質量部、架橋助剤を1〜40質量部含む請求項4又は5記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  7. 前記架橋助剤が酸化亜鉛である請求項6記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  8. 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4〜7のいずれかに記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  9. 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8記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  10. 前記ゴム成分100質量部に対して、液状ポリマーを100〜400質量部含む請求項4〜9のいずれかに記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  11. 前記液状ポリマーが液状ポリブテンである請求項10記載の空気入りタイヤ用ゴム組成物。
  12. 請求項1〜11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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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6620851B2 (ja) * 2018-03-20 2019-12-18 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物の製造方法および空気入りタイヤの製造方法
WO2019181415A1 (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物および空気入りタイヤ
JP6583456B2 (ja) * 2018-03-20 2019-10-02 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物および空気入りタイヤ
JP7268539B2 (ja) * 2019-08-28 2023-05-08 住友ゴム工業株式会社 タイヤの製造方法
JP7332876B2 (ja) * 2019-09-18 2023-08-24 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物
JP6874821B1 (ja) * 2019-12-17 2021-05-19 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物
JP6874822B1 (ja) * 2019-12-17 2021-05-19 横浜ゴム株式会社 シーラント材組成物
US20230020308A1 (en) * 2019-12-17 2023-01-19 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Sealant composition
CN111745848B (zh) * 2020-06-17 2021-05-07 通力轮胎有限公司 一种纯溴化丁基橡胶气密层及其混炼方法与应用
JP2022000361A (ja) * 2020-06-19 2022-01-04 横浜ゴム株式会社 空気入りタイヤ
JP2022038308A (ja) * 2020-08-26 2022-03-10 住友ゴム工業株式会社 シーラント材用ゴム組成物、空気入りタイヤ
JP2022038307A (ja) * 2020-08-26 2022-03-10 住友ゴム工業株式会社 シーラント材用ゴム組成物、空気入りタイヤ
JP2022062978A (ja) * 2020-10-09 2022-04-21 横浜ゴム株式会社 空気入りタイヤ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5742753A (en) * 1980-08-29 1982-03-10 Rockcor Inc Sealant composition
JPS5823865A (ja) * 1981-07-03 1983-02-12 Hirodain Kogyo Kk 高弾性を有する熱溶融型シーラント接着剤
JP2003519715A (ja) * 2000-01-12 2003-06-24 ジル フェアヴァルトゥング アクチエンゲゼルシャフト カートリッジ中の1成分分散液シーラント
EP2329940A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire sealant and tire with sealant containing silica and balanced organoperoxide depolmerized butyl rubber
JP2016108540A (ja) * 2014-10-17 2016-06-20 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ用ゴム組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL188040A (ja) * 1952-06-04 1900-01-01
US4068027A (en) * 1976-01-07 1978-01-10 Rocket Research Corporation Sealant application method
GB1541382A (en) * 1976-06-07 1979-02-28 Yokohama Rubber Co Ltd Puncture sealant for a tubeless pneumatic tyre
JPS53124803A (en) * 1977-04-01 1978-10-31 Ohtsu Tire Pneumatic tire with layer of punctureepreventing nonnfluidic sealant compound
GB2082191B (en) * 1980-08-12 1984-06-27 Rockcor Inc Puncture sealant composition
US7425591B2 (en) * 2001-10-16 2008-09-16 Exxonmobil Chemical Patents Inc Elastomeric composition
JP2006152110A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Yokohama Rubber Co Ltd:The パンク防止用シーラント組成物および空気入りタイヤ
KR101430052B1 (ko) * 2013-04-26 2014-08-14 금호타이어 주식회사 자가밀봉 성능을 갖는 타이어용 칼라 실란트 조성물
JP6261622B2 (ja) * 2014-01-30 2018-01-17 住友ゴム工業株式会社 シーラントタイヤ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5742753A (en) * 1980-08-29 1982-03-10 Rockcor Inc Sealant composition
JPS5823865A (ja) * 1981-07-03 1983-02-12 Hirodain Kogyo Kk 高弾性を有する熱溶融型シーラント接着剤
JP2003519715A (ja) * 2000-01-12 2003-06-24 ジル フェアヴァルトゥング アクチエンゲゼルシャフト カートリッジ中の1成分分散液シーラント
EP2329940A1 (en) * 2009-12-02 2011-06-08 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire sealant and tire with sealant containing silica and balanced organoperoxide depolmerized butyl rubber
JP2016108540A (ja) * 2014-10-17 2016-06-20 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ用ゴム組成物

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