WO2012111719A1 - タイヤ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a tire mounted on a rim, and particularly relates to a tire formed at least partly from a thermoplastic material.
- pneumatic tires made of rubber, organic fiber materials, steel members, and the like are used for vehicles such as passenger cars.
- JP 2003-104008 A and JP 03-143701 A disclose a pneumatic tire molded from a thermoplastic polymer material, particularly a polyester elastomer.
- a tire using a thermoplastic polymer material is easier to manufacture and less expensive than a conventional rubber tire. Recently, there are many requests for recycling of used tires. However, since conventional rubber tires have a crosslinked structure in the rubber, they are difficult to recycle, and their recycling applications are limited, such as incineration or crushing and using them for road paving materials. On the other hand, a tire using a thermoplastic polymer material has an advantage that the degree of freedom of use is high from the viewpoint of recycling. Furthermore, even in the case of manufacturing a tire using a polymer material, there is a great demand for productivity because the material can be thermally welded without using a very high temperature from the viewpoint of energy efficiency and capital investment.
- the elastic modulus can be controlled by adjusting the ratio of the soft segment component and the hard segment component.
- tan ⁇ at 30 ° C. to 50 ° C. also increases.
- it is necessary to go through complicated steps in the synthesis stage. is there.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a tire formed using a thermoplastic polymer material, having high elasticity and a low loss factor, and having excellent productivity.
- the resin material comprises a polyamide-based thermoplastic elastomer having a hard segment and a soft segment in a molecule, and a polystyrene-based resin.
- E PAE tensile modulus of elasticity
- E PS tensile modulus of elasticity
- the tire skeleton is formed of a polyamide-based thermoplastic elastomer and a polystyrene-based resin
- the vulcanization process that is an essential process in a conventional rubber tire is not required.
- a tire frame body can be formed by, for example.
- the polyamide-based thermoplastic elastomer is also excellent in heat-fusibility. For this reason, productivity can be improved by simplifying the manufacturing process, shortening the time, and reducing costs.
- the resin material is used for the tire frame, the structure of the tire can be simplified as compared with the conventional rubber tire, and as a result, the weight of the tire can be reduced. For this reason, when formed as a tire skeleton, the wear resistance and durability of the tire can be improved.
- the tire skeleton includes a polyamide-based thermoplastic elastomer having a hard segment and a soft segment in a molecule, and a polystyrene resin, and the tensile elasticity modulus (E PAE ) of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene resin.
- the tensile elastic modulus (E PS ) satisfies the formula (1): E PAE ⁇ E PS .
- each “tensile elastic modulus” refers to a tensile elastic modulus specified in JIS K7113: 1995 (hereinafter, unless otherwise specified, “elastic modulus” means the tensile elastic modulus in the present specification). means.
- the tire of the present invention can increase the elastic modulus of the tire skeleton while suppressing an increase in tan ⁇ by mixing a polyamide-based thermoplastic elastomer with a polystyrene resin having a higher tensile elastic modulus.
- the resin material further includes a compatible solvent for the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin (hereinafter may be simply referred to as “compatible solvent”).
- a compatible solvent for the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin hereinafter may be simply referred to as “compatible solvent”.
- a compatibilizer in the polyamide thermoplastic elastomer and the polystyrene resin by further including a compatibilizer in the polyamide thermoplastic elastomer and the polystyrene resin, the interfacial tension between the polyamide thermoplastic elastomer and the polystyrene resin is reduced, and the polystyrene resin The dispersed particle diameter can be reduced. For this reason, the fracture characteristics of the tire can be improved and the elastic modulus can be controlled.
- the compatibilizer is a resin (including a copolymer) containing the same molecular skeleton as that of either a polyamide-based thermoplastic elastomer or a polystyrene-based resin (including a copolymer), a thermoplastic elastomer or rubber, and has an interaction with the other.
- a compound having a substituent for example, an epoxy group, a carboxyl group, an amino group, or a hydroxyl group can be used.
- the compatibilizer is an acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer or an epoxy group-modified (meth) acrylic resin.
- an acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer or an epoxy group-modified (meth) acrylic resin for example, an epoxy group-modified (meth) acrylic acid resin or an epoxy group-modified (meth) acrylate ester
- the compatibilizer Even if it is necessary to finely adjust the elastic modulus of the tire frame body, it is possible to easily adjust the elastic modulus of the tire frame body while suppressing an increase in tan ⁇ as compared with the case where the polyamide elastomer is used alone. In addition, the breaking characteristics of the tire can be improved.
- polystyrene resin is a polymer containing a styrene molecular skeleton or a copolymer of styrene and acrylonitrile.
- examples of such a resin include a PS resin and an AS resin described later.
- polystyrene resin is an acrylonitrile / butadiene / styrene polymer or a hydrogenated product thereof; or a blend of acrylonitrile / styrene copolymer and polybutadiene or a hydrogenated product thereof.
- examples of such a resin include an ABS resin and an AES resin described later.
- the resin material further includes a styrene-based thermoplastic elastomer.
- the styrenic thermoplastic elastomer in combination with the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin, for example, when it is necessary to finely adjust the elastic modulus of the tire skeleton.
- the styrenic thermoplastic elastomer is polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene).
- the tire of the present invention has high elasticity, a low loss factor, and excellent productivity.
- FIG. 1 is a perspective view showing a partial cross section of a tire according to a first embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the bead part with which the rim
- the tire of the present invention is a tire formed of at least a resin material and having an annular tire skeleton, wherein the resin material includes a polyamide-based thermoplastic elastomer having a hard segment and a soft segment in a molecule, and a polystyrene-based resin.
- the tensile elastic modulus (E PAE ) of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the tensile elastic modulus (E PS ) of the polystyrene-based resin satisfy the following formula (1).
- thermoplastic resin is a concept including a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and does not include natural rubber.
- thermoplastic elastomer refers to a copolymer having a crystalline hard segment with a high melting point or a hard segment with high cohesion and a non-crystalline polymer with a low glass transition temperature. It means a thermoplastic resin material made of coalescence.
- polystyrene thermoplastic elastomer includes vulcanized synthetic rubber.
- the resin material forming the tire skeleton includes a polystyrene resin in addition to the polyamide thermoplastic elastomer.
- the resin material constituting the tire skeleton includes at least a polyamide-based thermoplastic elastomer and a polystyrene-based resin.
- a polyamide-based thermoplastic elastomer and a polystyrene-based resin.
- it refers to forms such as polyamides and styrenes.
- the “polyamide-based thermoplastic elastomer” is a thermoplastic resin comprising a copolymer having a crystalline polymer having a high melting point and a non-crystalline polymer having a low glass transition temperature. It means a material having an amide bond (—CONH—) in the main chain of the polymer constituting the hard segment.
- Examples of the polyamide-based thermoplastic elastomer include an amide-based thermoplastic elastomer (TPA) defined in JIS K6418: 2007, a polyamide-based elastomer described in JP-A-2004-346273, and the like.
- the polyamide-based thermoplastic elastomer constitutes a hard segment having a high melting point and at least a polyamide being crystalline, and a soft segment having a low glass transition temperature and other polymers (for example, polyester or polyether). Materials.
- the polyamide thermoplastic elastomer may use a chain extender such as dicarboxylic acid in addition to the hard segment and the soft segment. Examples of the polyamide that forms the hard segment include polyamides produced from monomers represented by the following general formula (1) or general formula (2).
- R 1 represents a molecular chain of a hydrocarbon having 2 to 20 carbon atoms or an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms.
- R 2 represents a molecular chain of a hydrocarbon having 3 to 20 carbon atoms or an alkylene group having 3 to 20 carbon atoms.
- R 1 is preferably a hydrocarbon molecular chain having 3 to 18 carbon atoms or an alkylene group having 3 to 18 carbon atoms, and a hydrocarbon molecular chain having 4 to 15 carbon atoms or 4 carbon atoms.
- An alkylene group having 15 to 15 carbon atoms is more preferable, and a molecular chain of a hydrocarbon having 10 to 15 carbon atoms or an alkylene group having 10 to 15 carbon atoms is particularly preferable.
- R 2 is preferably a hydrocarbon molecular chain having 3 to 18 carbon atoms or an alkylene group having 3 to 18 carbon atoms, and a hydrocarbon molecular chain having 4 to 15 carbon atoms or carbon.
- alkylene group having 4 to 15 carbon atoms is more preferable, and a hydrocarbon molecular chain having 10 to 15 carbon atoms or an alkylene group having 10 to 15 carbon atoms is particularly preferable.
- the monomer represented by the general formula (1) or the general formula (2) include ⁇ -aminocarboxylic acid and lactam.
- the polyamide forming the hard segment include polycondensates of these ⁇ -aminocarboxylic acids and lactams, and co-condensation polymers of diamines and dicarboxylic acids.
- Examples of the ⁇ -aminocarboxylic acid include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 10-aminocapric acid, 11-aminoundecanoic acid, and 12-aminododecanoic acid.
- Examples of the lactam include aliphatic lactams having 5 to 20 carbon atoms such as lauryl lactam, ⁇ -caprolactam, udecan lactam, ⁇ -enantolactam, and 2-pyrrolidone.
- diamine examples include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2, Examples thereof include diamine compounds such as aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms such as 4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 3-methylpentamethylenediamine, and metaxylenediamine.
- the dicarboxylic acid can be represented by HOOC- (R 3 ) m-COOH (R 3 : molecular chain of hydrocarbon having 3 to 20 carbon atoms, m: 0 or 1).
- R 3 molecular chain of hydrocarbon having 3 to 20 carbon atoms, m: 0 or 1.
- oxalic acid, succinic acid And aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 20 carbon atoms such as glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid and dodecanedioic acid.
- a polyamide obtained by ring-opening polycondensation of lauryl lactam, ⁇ -caprolactam, or udecan lactam can be preferably used.
- polymer that forms the soft segment examples include polyesters and polyethers, such as polyethylene glycol, propylene glycol, polytetramethylene ether glycol, ABA type triblock polyether, and the like.
- polyethers such as polyethylene glycol, propylene glycol, polytetramethylene ether glycol, ABA type triblock polyether, and the like.
- a single compound or two or more compounds can be used.
- polyether diamine etc. which are obtained by making animonia etc. react with the terminal of polyether can be used.
- the “ABA type triblock polyether” means a polyether represented by the following general formula (3).
- each of x and z is preferably an integer of 1 to 18, more preferably an integer of 1 to 16, particularly preferably an integer of 1 to 14, and most preferably an integer of 1 to 12.
- each of y is preferably an integer of 5 to 45, more preferably an integer of 6 to 40, particularly preferably an integer of 7 to 35, and most preferably an integer of 8 to 30. .
- the combination of the hard segment and the soft segment the combination of the hard segment and the soft segment mentioned above can be given.
- lauryl lactam ring-opening polycondensate / polyethylene glycol combination lauryl lactam ring-opening polycondensate / polypropylene glycol combination, lauryl lactam ring-opening polycondensate / polytetramethylene ether glycol combination, lauryl lactam
- the ring-opening polycondensate / ABA triblock polyether combination is preferred, and the lauryl lactam ring-opening polycondensate / ABA triblock polyether combination is particularly preferred.
- the number average molecular weight of the polymer (polyamide) constituting the hard segment is preferably 300 to 15000 from the viewpoint of melt moldability.
- the number average molecular weight of the polymer constituting the soft segment is preferably 200 to 6000 from the viewpoint of toughness and low temperature flexibility.
- the mass ratio (x: y) to the hard segment (x) and the soft segment (y) is preferably 50:50 to 90:10, more preferably 50:50 to 80:20 from the viewpoint of moldability. preferable.
- the polyamide-based thermoplastic elastomer can be synthesized by copolymerizing the polymer that forms the hard segment and the polymer that forms the soft segment by a known method.
- polyamide-based thermoplastic elastomer examples include “UBESTA XPA” series (for example, XPA9063X1, XPA9055X1, XPA9048X2, XPA9048X1, XPA9040X1, XPA9040X2, etc.) manufactured by Ube Industries, Ltd. Vestamide "series (for example, E40-S3, E47-S1, E47-S3, E55-S1, E55-S3, EX9200, E50-R2, E40-S4, E55-S4, E62-S4) and the like can be used. .
- polyamide thermoplastic elastomers As the polyamide-based thermoplastic elastomer, one that exhibits desired tire performance can be appropriately selected.
- the elastic modulus (E PAE ) of the polyamide-based thermoplastic elastomer is preferably 5 MPa to 700 MPa, more preferably 10 MPa to 500 MPa, and particularly preferably 10 MPa to 400 MPa from the viewpoint of tire performance.
- the tan ⁇ of the polyamide thermoplastic elastomer is preferably 0.01 to 0.12, more preferably 0.01 to 0.10, and particularly preferably 0.01 to 0.08.
- the “loss factor (tan ⁇ )” is calculated from the ratio (G ′′ / G ′) of the storage shear modulus (G ′) and the loss shear modulus (G ′′) at 30 ° C., 20 Hz, and a shear strain of 1%.
- thermoplastic elastomer It is a value indicating how much energy the material absorbs (changes to heat) when the material deforms.
- the tan ⁇ of the thermoplastic elastomer can be measured by a dynamic viscoelasticity measuring device (Dynamic-Mechanical Analysis: DMA).
- the content of the polyamide-based thermoplastic elastomer in the resin material constituting the tire skeleton is preferably 45 to 95% by mass, and more preferably 50 to 95% by mass from the viewpoint of the elastic modulus and solvent resistance of the tire skeleton. 50 to 90% by mass is particularly preferable.
- the glass transition temperature (Tg) of the polyamide-based thermoplastic elastomer is preferably ⁇ 70 ° C. to 100 ° C., and preferably ⁇ 50 ° C. to 50 ° C. from the viewpoints of manufacturability such as handling during injection molding and tan ⁇ value. Further preferred.
- the glass transition temperature can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).
- the polystyrene resin is a polystyrene resin having a higher elastic modulus than the polyamide thermoplastic elastomer contained in the tire frame body.
- the polystyrene resin what is obtained by the well-known radical polymerization method and ionic polymerization method can be used conveniently, for example, the polystyrene which has anion living polymerization is mentioned, for example.
- the polystyrene-based resin include a polymer containing a styrene molecular skeleton and a copolymer of styrene and acrylonitrile.
- acrylonitrile / butadiene / styrene copolymers and hydrogenated products thereof; blends of acrylonitrile / styrene copolymers and polybutadiene or hydrogenated products thereof are preferred.
- the polystyrene resin include polystyrene (so-called PS resin), acrylonitrile / styrene resin (so-called AS resin), acrylonitrile / butadiene / styrene resin (so-called ABS resin (including blend system and copolymer system)), ABS.
- PS resin polystyrene
- AS resin acrylonitrile / styrene resin
- ABS resin including blend system and copolymer system
- ABS resin including blend system and copolymer system
- the “polystyrene resin” in the present invention has an elastic modulus (E PS ) larger than the elastic modulus (E PAE ) of the polyamide-based thermoplastic elastomer (formula (1): E PAE ⁇ E PS ).
- the elastic modulus (E PS ) of the polystyrene-based resin is not particularly limited as long as it satisfies the formula (1), but is 700 MPa or more from the viewpoint of increasing a desired elastic modulus while maintaining a low tan ⁇ . It is preferably 900 MPa or more, more preferably 1000 MPa or more.
- the difference in elastic modulus (E PS -E PAE ) between the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin is preferably 100 MPa or more, more preferably 500 MPa or more, and particularly preferably 700 MPa or more.
- the glass transition temperature (Tg) of the polystyrene-based resin varies depending on the combination of the polyamide thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin to be used. However, from the viewpoint of manufacturability (handleability) at the time of molding the tire frame, The temperature is preferably 150 to 200 ° C, more preferably -130 to 150 ° C.
- the tan ⁇ of the polystyrene resin itself is preferably 0.01 to 1.0, more preferably 0.01 to 0.8, and particularly preferably 0.01 to 0.7.
- the tan ⁇ of the polystyrene resin can be measured with a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (Dynamic-Mechanical Analysis: DMA).
- the content of the polystyrene-based resin in the resin material constituting the tire frame is preferably 5 to 55% by mass, more preferably 5 to 50% by mass, from the viewpoint of the elastic modulus and solvent resistance of the tire frame. ⁇ 50% by weight is particularly preferred.
- the content ratio (x: y) of the polyamide-based thermoplastic elastomer (x) and the polystyrene-based resin (y) is particularly limited.
- 95: 5 to 10:90 is preferable, 90:10 to 30:70 is more preferable, and 90:10 to 55:45 is particularly preferable. preferable.
- the content of the polyamide-based thermoplastic elastomer is the content of the polystyrene-based resin. It is preferred that it be greater than the amount.
- the melting point (or softening point) of the resin material (tire frame) itself is usually about 100 ° C. to 350 ° C., preferably about 100 ° C. to 250 ° C., but from the viewpoint of tire productivity, 120 ° C. to 250 ° C. The degree is preferable, and 120 ° C. to 200 ° C. is more preferable.
- a thermoplastic resin material containing a thermoplastic elastomer having a melting point of 120 to 250 ° C. is used, for example, when a skeleton of a tire is formed by fusing the divided bodies (frame pieces), 120 Even in the case of a skeleton body fused in the ambient temperature range of 0 ° C.
- the heating temperature is preferably 10 to 150 ° C. higher than the melting point (or softening point) of the thermoplastic resin material including the thermoplastic elastomer forming the tire frame piece, and more preferably 10 to 100 ° C. higher.
- the total content of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin in the resin material is not particularly limited, but is 50% by mass or more based on the total amount of the resin material. Is preferable, and 90 mass% or more is still more preferable.
- the total content of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin is 50% by mass or more with respect to the total amount of the resin material, the effect of combining the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin is sufficiently exhibited. Can do.
- the resin material examples include rubber, other thermoplastic elastomers, thermoplastic resins, various fillers (for example, silica, calcium carbonate, clay), anti-aging agents, oils, plasticizers, colorants, and weather resistance.
- various additives such as an agent and a reinforcing material may be contained.
- the resin material can be obtained by mixing the thermoplastic elastomer and the polystyrene resin, adding various additives as necessary, and mixing them appropriately by a known method (for example, melt mixing). .
- the thermoplastic resin material obtained by melt mixing can be used in the form of pellets if necessary.
- the tensile modulus of elasticity (hereinafter referred to as “elastic modulus” in the present specification unless otherwise specified) as defined in JIS K7113: 1995 of the resin material (tire frame) itself is 100. ⁇ 1000 MPa is preferred, 100 ⁇ 800 MPa is more preferred, and 100 ⁇ 700 MPa is particularly preferred.
- the tensile elastic modulus of the resin material is 100 to 700 MPa, the rim can be assembled efficiently while maintaining the shape of the tire frame.
- the tensile yield strength specified in JIS K7113: 1995 of the resin material (tire frame) itself is preferably 5 MPa or more, preferably 5 to 20 MPa, and more preferably 5 to 17 MPa.
- the resin material can withstand deformation against a load applied to the tire during traveling.
- the tensile yield elongation defined by JIS K7113: 1995 of the resin material (tire frame) itself is preferably 10% or more, preferably 10 to 70%, more preferably 15 to 60%.
- the tensile yield elongation of the resin material is 10% or more, the elastic region is large, and the rim assembly property can be improved.
- the tensile elongation at break specified in JIS K7113: 1995 of the resin material (tire frame) itself is preferably 50% or more, preferably 100% or more, more preferably 150% or more, and particularly preferably 200% or more.
- the rim assembly property is good and it is possible to make it difficult to break against a collision.
- the deflection temperature under load (when loaded with 0.45 MPa) as defined in ISO 75-2 or ASTM D648 of the resin material (tire frame) itself is preferably 50 ° C. or more, preferably 50 to 150 ° C., and 50 to 130 ° C. Is more preferable.
- the deflection temperature under load of the resin material is 50 ° C. or higher, deformation of the tire skeleton can be suppressed even when vulcanization is performed in the manufacture of the tire.
- the resin material may include a compatibilizer for the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin.
- a compatibilizer for the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin.
- the modulus of elasticity can be improved while maintaining tan ⁇ as compared with the case where the polyamide-based thermoplastic elastomer is used alone, elongation at break, etc. It is possible to improve the destructive properties.
- the compatibilizer exists at the interface between the sea phase and the island phase, and the sea phase and the island phase. It is presumed that this is because the bonding strength is strengthened and the interfacial tension between the polyamide-based thermoplastic elastomer and the styrene-based resin is lowered to refine the island phase.
- the “compatibility” means a solvent having a substituent that interacts with one of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin in the resin material and can be mixed with the other. To do.
- the compatibilizer may have a substituent that interacts with each of the polyamide-based thermoplastic elastomer and the polystyrene-based resin.
- Examples of the interaction include general ones such as ion-ion interaction, hydrogen bond, dipole interaction, van der Waals force, and the like.
- Examples of the substituent that interacts with the polyamide-based thermoplastic elastomer include an epoxy group, a carboxyl group, an amino group, and a hydroxyl group.
- examples of the substituent that interacts with the polystyrene resin include a benzene group and a methylbenzene group.
- the compatibilizer is a resin, a thermoplastic elastomer or a rubber containing a molecular skeleton similar to any of the above-mentioned polyamide-based thermoplastic elastomers and polystyrene-based resins, and having a substituent that interacts with the other. Etc. can be used.
- the compatibilizer examples include an epoxy group-modified acrylic resin, an epoxy group-modified methacrylic acid resin, an epoxy group-modified acrylic ester resin, an epoxy group-modified methacrylate resin, an epoxy group-modified acrylic thermoplastic elastomer, and an epoxy group Epoxy group-modified (meth) acrylic resins such as modified acrylic ester thermoplastic elastomers, epoxy group modified methacrylic acid thermoplastic elastomers, epoxy group modified methacrylic ester thermoplastic elastomers; acid modified polystyrene thermoplastic elastomers, amino groups Modified polystyrene thermoplastic elastomer, epoxy group modified SBR, amino group modified SBR, etc.
- epoxy group modified (meth) acrylic resin, acid modified polystyrene thermoplastic elastomer, amino modified police Ren-based thermoplastic elastomers are preferred, epoxy-modified (meth) acrylic resin, acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer particularly preferred.
- the content of the compatibilizer is preferably from 0.1 to 50% by mass, and preferably from 0.5 to 45% by mass, based on the resin material, from the viewpoint of making the polyamide thermoplastic elastomer into a sea structure. More preferred is 0.5 to 30% by mass.
- the resin material can further include a polystyrene-based thermoplastic elastomer.
- a polystyrene-based thermoplastic elastomer either an acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer modified with an acid group or an unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer can be used.
- the elastic modulus is improved while maintaining tan ⁇ as compared with the case where the polyamide-based thermoplastic elastomer is used alone.
- the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer has the same effect as the above-mentioned compatibilizer, and strengthens the binding force between the sea phase and the island phase by being present at the interface between the sea phase and the island phase. Presumed to be.
- the unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer is used and the island phase is formed of a polystyrene-based resin, the unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer is easily mixed with the island phase.
- the elastic modulus is high, but by mixing unmodified polystyrene with the island phase, in some cases, configuring the pond phase within the island phase, It is presumed that the elastic modulus can be reduced and the fracture characteristics such as elongation at break and tensile characteristics can be improved.
- polystyrene-based thermoplastic elastomer at least polystyrene constitutes a hard segment, and other polymers (for example, polybutadiene, polyisoprene, polyethylene, hydrogenated polybutadiene, hydrogenated polyisoprene, etc.) are soft segments having a low glass transition temperature.
- the material which comprises is mentioned.
- synthetic rubber such as vulcanized SBR resin may be used.
- the polystyrene forming the hard segment for example, those obtained by a known radical polymerization method or ionic polymerization method can be suitably used, and examples thereof include polystyrene having anion living polymerization.
- polystyrene-based thermoplastic elastomer examples include polybutadiene, polyisoprene, poly (2,3-dimethyl-butadiene), and the like.
- the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer can be obtained by acid-modifying an unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer as described later.
- the combination of the hard segment and the soft segment described above can include the combination of the hard segment and the soft segment mentioned above.
- a combination of polystyrene / polybutadiene and a combination of polystyrene / polyisoprene are preferable.
- the soft segment is preferably hydrogenated.
- the number average molecular weight of the polymer (polystyrene) constituting the hard segment is preferably 5,000 to 500,000, and preferably 10,000 to 200,000.
- the number average molecular weight of the polymer constituting the soft segment is preferably from 5,000 to 1,000,000, more preferably from 10,000 to 800,000, particularly preferably from 30,000 to 500,000.
- the volume ratio (x: y) to the hard segment (x) and the soft segment (y) is preferably 5:95 to 80:20, and more preferably 10:90 to 70:30, from the viewpoint of moldability. preferable.
- the polystyrene-based thermoplastic elastomer can be synthesized by copolymerizing the polymer that forms the hard segment and the polymer that forms the soft segment by a known method.
- the polystyrene-based thermoplastic elastomer include styrene-butadiene copolymers [SBS (polystyrene-poly (butylene) block-polystyrene), SEBS (polystyrene-poly (ethylene / butylene) block-polystyrene)], styrene-isoprene copolymer.
- Polymer [polystyrene-polyisoprene block-polystyrene), styrene-propylene copolymer [SEP (polystyrene- (ethylene / propylene) block), SEPS (polystyrene-poly (ethylene / propylene) block-polystyrene), SEEPS (polystyrene) -Poly (ethylene-ethylene / propylene) block-polystyrene), SEB (polystyrene (ethylene / butylene) block) and the like, and SEBS is particularly preferred.
- SEP polystyrene- (ethylene / propylene) block
- SEPS polystyrene-poly (ethylene / propylene) block-polystyrene
- SEEPS polystyrene
- SEB polystyrene (ethylene / butylene) block) and the like
- SEBS is particularly preferred.
- unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer examples include “Tough Tech” series manufactured by Asahi Kasei Corporation (for example, H1031, H1041, H1043, H1051, H1052, H1053, H1062, H1082, H1141, H1221, H1272), SEBS ("Hibler” 5127, 5125, etc.) manufactured by Kuraray Co., Ltd., SEPS ("Septon” 2002, 2063, S2004, S2006, etc.) and the like can be used.
- the content of the unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer is preferably smaller than the content of the polyamide-based thermoplastic elastomer from the viewpoint of making the polyamide-based thermoplastic elastomer into the sea.
- the content of the unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 5 to 45% by mass, and particularly preferably 5 to 30% by mass with respect to the resin material. .
- Acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer is an unmodified polystyrene-based thermoplastic elastomer that is acid-modified by bonding an unsaturated compound having an acidic group such as a carboxylic acid group, a sulfuric acid group, or a phosphoric acid group. It means a plastic elastomer.
- the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer can be obtained, for example, by bonding (for example, graft polymerization) an unsaturated bond site of unsaturated carboxylic acid or unsaturated carboxylic acid anhydride to the polystyrene-based thermoplastic elastomer.
- a compound having a carboxylic acid group which is a weak acid group is preferable from the viewpoint of suppressing deterioration of the polyamide-based thermoplastic elastomer.
- acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, croton Examples include acids, isocrotonic acid, maleic acid and the like.
- acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer examples include Asahi Kasei Corporation, Tuftec, for example, M1943, M1911, M1913, Kraton, FG19181G, and the like.
- the resin material has a sea-island structure including a sea phase that is a matrix phase composed of a polyamide-based thermoplastic elastomer and an island phase that is a dispersed phase composed of the polystyrene-based resin.
- Embodiments are preferred.
- the island phase tends to be smaller as the acid value of the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer is higher, and the island phase tends to be larger as the acid value is lower.
- the island phase is finely dispersed in the resin material, the impact resistance is particularly improved.
- the melt viscosity of the resin material does not increase excessively and the resin material is excellent in injection moldability by adjusting the oxidation. Accordingly, when the tire skeleton is produced using the resin material, it is not necessary to heat the resin material to a high temperature, so that the occurrence of overheating damage to the resin material can be suppressed.
- SEM scanning electron microscope
- the acid value of the acid-modified polystyrene thermoplastic elastomers, 0mg (CH 3 ONa) / g , greater 20mg (CH 3 ONa) / g is preferably less that, 0mg (CH 3 ONa) / g and beyond 17 mg (CH 3 ONa) / g or less, more preferably 0 mg (CH 3 ONa) / g and particularly preferably 15 mg (CH 3 ONa) / g or less.
- the content of the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer is preferably smaller than the content of the polyamide-based thermoplastic elastomer from the viewpoint of making the polyamide-based thermoplastic elastomer into the sea.
- the content of the acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 5 to 40% by mass, and particularly preferably 5 to 30% by mass with respect to the resin material. .
- FIG. 1A is a perspective view showing a partial cross section of a tire according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1B is a cross-sectional view of the bead portion attached to the rim.
- the tire 10 of the present embodiment has a cross-sectional shape substantially similar to that of a conventional general rubber pneumatic tire.
- the tire 10 includes a pair of bead portions 12 that contact the bead seat 21 and the rim flange 22 of the rim 20 shown in FIG.
- a tire case 17 comprising: a side portion 14 extending in the direction of a tire; and a crown portion 16 (outer peripheral portion) for connecting a tire radial direction outer end of one side portion 14 and a tire radial direction outer end of the other side portion 14. ing.
- the tire case 17 of the present embodiment includes a polyamide-based thermoplastic elastomer (for example, UBESTA, “XPA9048X1”: elastic modulus 183 MPa, manufactured by Ube Industries, Ltd.) and an ABS resin (for example, Technopolymer Co., Ltd.) as a styrene-based resin.
- a polyamide-based thermoplastic elastomer for example, UBESTA, “XPA9048X1”: elastic modulus 183 MPa, manufactured by Ube Industries, Ltd.
- ABS resin for example, Technopolymer Co., Ltd.
- SEBS unmodified SEBS
- the tire case 17 is formed of a single thermoplastic resin material (polyamide thermoplastic elastomer + ABS resin + unmodified SEBS).
- a thermoplastic resin material having different characteristics for each part of the tire case 17 (side portion 14, crown portion 16, bead portion 12, etc.) may be used.
- a reinforcing material polymer material, metal fiber, cord, nonwoven fabric, woven fabric, etc. is embedded in the tire case 17 (for example, the bead portion 12, the side portion 14, the crown portion 16 and the like), and the reinforcing material is provided.
- the tire case 17 may be reinforced.
- the tire case 17 of the present embodiment is obtained by bonding a pair of tire case halves (tire frame pieces) 17A formed of a resin material containing a polyamide-based thermoplastic elastomer, an ABS resin, and unmodified SEBS. .
- the tire case half 17A is formed by injection molding or the like so that one bead portion 12, one side portion 14, and a half-width crown portion 16 are integrated with each other so as to face each other. It is formed by joining at the tire equator part.
- the tire case 17 is not limited to the one formed by joining two members, and may be formed by joining three or more members.
- the tire case half 17A formed of the resin material can be formed by, for example, vacuum forming, pressure forming, injection molding, melt casting, or the like. For this reason, it is not necessary to perform vulcanization compared to the case where a tire case is molded with rubber as in the prior art, the manufacturing process can be greatly simplified, and the molding time can be omitted.
- the tire case half body 17A has a bilaterally symmetric shape, that is, one tire case half body 17A and the other tire case half body 17A have the same shape. There is also an advantage that only one type of mold is required.
- an annular bead core 18 made of a steel cord is embedded in the bead portion 12 as in a conventional general pneumatic tire.
- the present invention is not limited to this configuration, and the bead core 18 can be omitted if the rigidity of the bead portion 12 is ensured and there is no problem in fitting with the rim 20.
- an organic fiber cord, a resin-coated organic fiber cord, or a hard resin may be used.
- An annular seal layer 24 made of is formed.
- the seal layer 24 may also be formed at a portion where the tire case 17 (bead portion 12) and the bead sheet 21 are in contact with each other.
- a material having better sealing properties than the resin material constituting the tire case 17 a softer material than the resin material constituting the tire case 17 can be used.
- the rubber that can be used for the seal layer 24 it is preferable to use the same type of rubber as that used on the outer surface of the bead portion of a conventional general rubber pneumatic tire. Further, if the sealing property between the rim 20 can be ensured only by the resin material forming the tire case 17, the rubber seal layer 24 may be omitted, and other thermoplastic resins having a sealing property superior to the resin material. (Thermoplastic elastomer) may be used. Examples of such other thermoplastic resins include resins such as polyurethane resins, polyolefin resins, polystyrene resins, and polyester resins, and blends of these resins with rubbers or elastomers.
- thermoplastic resins include resins such as polyurethane resins, polyolefin resins, polystyrene resins, and polyester resins, and blends of these resins with rubbers or elastomers.
- Thermoplastic elastomers can also be used, for example, polyester-based thermoplastic elastomers, polyurethane-based thermoplastic elastomers, polystyrene-based thermoplastic elastomers, polyolefin-based thermoplastic elastomers, or combinations of these elastomers or blends with rubber. Thing etc. are mentioned.
- a reinforcing cord 26 having higher rigidity than a resin material constituting the tire case 17 is wound around the crown portion 16 in the circumferential direction of the tire case 17.
- the reinforcing cord 26 is wound spirally in a state in which at least a part thereof is embedded in the crown portion 16 in a cross-sectional view along the axial direction of the tire case 17, thereby forming a reinforcing cord layer 28.
- FIG. 2 is a cross-sectional view along the tire rotation axis showing a state where a reinforcing cord is embedded in the crown portion of the tire case of the tire of the first embodiment.
- the reinforcing cord 26 is spirally wound in a state in which at least a part is embedded in the crown portion 16 in a sectional view along the axial direction of the tire case 17.
- a reinforcing cord layer 28 indicated by a broken line portion in FIG. 2 is formed together with a part of the outer peripheral portion 17.
- the portion embedded in the crown portion 16 of the reinforcing cord 26 is in close contact with the resin material constituting the crown portion 16 (tire case 17).
- a monofilament such as a metal fiber or an organic fiber, or a multifilament (twisted wire) obtained by twisting these fibers such as a steel cord twisted with a steel fiber
- a steel cord is used as the reinforcing cord 26.
- the burying amount L indicates the burying amount of the reinforcing cord 26 in the tire rotation axis direction with respect to the tire case 17 (crown portion 16).
- the embedding amount L of the reinforcing cord 26 in the crown portion 16 is preferably 1/5 or more of the diameter D of the reinforcing cord 26, and more preferably more than 1/2. Most preferably, the entire reinforcing cord 26 is embedded in the crown portion 16. When the embedment amount L of the reinforcing cord 26 exceeds 1/2 of the diameter D of the reinforcing cord 26, it is difficult to jump out of the embedded portion due to the size of the reinforcing cord 26.
- the reinforcing cord layer 28 corresponds to a belt disposed on the outer peripheral surface of the carcass of a conventional rubber pneumatic tire.
- the tread 30 is disposed on the outer circumferential side of the reinforcing cord layer 28 in the tire radial direction.
- the rubber used for the tread 30 is preferably the same type of rubber as that used in conventional rubber pneumatic tires.
- a tread formed of another type of thermoplastic resin material that is more excellent in wear resistance than the resin material constituting the tire case 17 may be used.
- the tread 30 is formed with a tread pattern including a plurality of grooves on the ground contact surface with the road surface in the same manner as a conventional rubber pneumatic tire.
- the joining portion of the tire case half is heated and pressurized by the joining mold, the joining portion is melted and the tire case halves are fused together, and the tire case 17 is formed by integrating these members.
- the joining portion of the tire case half is heated using a joining mold, but the present invention is not limited to this.
- the joining portion is heated by a separately provided high-frequency heater or the like. Or softened or melted beforehand by hot air, infrared irradiation, etc., and pressed by a joining mold.
- the tire case halves may be joined.
- FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an operation of embedding a reinforcing cord in a crown portion of a tire case using a cord heating device and rollers.
- the cord supply device 56 is disposed on the reel 58 around which the reinforcing cord 26 is wound, the cord heating device 59 disposed on the downstream side of the reel 58 in the cord transport direction, and the downstream side of the reinforcing cord 26 in the transport direction.
- the first roller 60, the first cylinder device 62 that moves the first roller 60 in the direction of contacting and separating from the outer peripheral surface of the tire, and the downstream side in the conveying direction of the reinforcing cord 26 of the first roller 60 A second roller 64, and a second cylinder device 66 that moves the second roller 64 in a direction in which the second roller 64 comes in contact with and separates from the tire outer peripheral surface.
- the second roller 64 can be used as a metal cooling roller.
- the surface of the first roller 60 or the second roller 64 is made of fluororesin (in this embodiment, Teflon (registered trademark)) in order to suppress adhesion of a molten or softened resin material. It is coated.
- the cord supply device 56 has two rollers, the first roller 60 or the second roller 64, but the present invention is not limited to this configuration, and any one of the rollers. It is also possible to have only one (that is, one roller).
- the cord heating device 59 includes a heater 70 and a fan 72 that generate hot air. Further, the cord heating device 59 includes a heating box 74 through which the reinforcing cord 26 passes through an internal space in which hot air is supplied, and a discharge port 76 for discharging the heated reinforcing cord 26.
- the temperature of the heater 70 of the cord heating device 59 is raised, and the ambient air heated by the heater 70 is sent to the heating box 74 by the wind generated by the rotation of the fan 72.
- the reinforcing cord 26 unwound from the reel 58 is fed into a heating box 74 in which the internal space is heated with hot air (for example, the temperature of the reinforcing cord 26 is heated to about 100 to 200 ° C.).
- the heated reinforcing cord 26 passes through the discharge port 76 and is wound spirally around the outer peripheral surface of the crown portion 16 of the tire case 17 rotating in the direction of arrow R in FIG.
- the resin material at the contact portion is melted or softened, and at least a part of the heated reinforcing cord 26 is embedded in the outer peripheral surface of the crown portion 16. Is done. At this time, since the heated reinforcing cord 26 is embedded in the molten or softened resin material, there is no gap between the resin material and the reinforcing cord 26, that is, a tight contact state. Thereby, the air entering to the portion where the reinforcing cord 26 is embedded is suppressed.
- the burying amount L of the reinforcing cord 26 can be adjusted by the heating temperature of the reinforcing cord 26, the tension applied to the reinforcing cord 26, the pressing force by the first roller 60, and the like.
- the embedding amount L of the reinforcing cord 26 is set to be 1/5 or more of the diameter D of the reinforcing cord 26.
- the embedment amount L of the reinforcing cord 26 is more preferably more than 1/2 of the diameter D, and most preferably the entire reinforcing cord 26 is embedded.
- the reinforcing cord layer 28 is formed on the outer peripheral side of the crown portion 16 of the tire case 17 by winding the heated reinforcing cord 26 while being embedded in the outer peripheral surface of the crown portion 16.
- the vulcanized belt-like tread 30 is wound around the outer peripheral surface of the tire case 17 by one turn, and the tread 30 is bonded to the outer peripheral surface of the tire case 17 using an adhesive or the like.
- the precure tread used for the retread tire conventionally known can be used for the tread 30, for example. This step is the same step as the step of bonding the precure tread to the outer peripheral surface of the base tire of the retreaded tire.
- the seal layer 24 made of vulcanized rubber is bonded to the bead portion 12 of the tire case 17 using an adhesive or the like, the tire 10 is completed.
- the tire case 17 is formed of a resin material including a polyamide-based thermoplastic elastomer, an ABS resin, and unmodified SEBS, the loss factor (tan ⁇ ) of the tire frame body is kept low.
- the elastic modulus is improved as compared with the case where the polyamide-based thermoplastic elastomer is used alone. Therefore, the tire 10 has an elastic modulus in the range of 100 to 700 MPa and has reduced rolling resistance.
- the tire 10 is light in weight because it has a simple structure as compared with a conventional rubber tire. For this reason, the tire 10 of this embodiment has high friction resistance and durability.
- the tire 10 of the present embodiment contains unmodified SEBS, the fracture characteristics are improved as compared with the case where only the polyamide-based thermoplastic elastomer and the ABS resin are used.
- a reinforcing cord 26 having a rigidity higher than that of the resin material is spirally wound in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the crown portion 16 of the tire case 17 formed of a resin material. Therefore, puncture resistance, cut resistance, and circumferential rigidity of the tire 10 are improved. In addition, the creep of the tire case 17 formed of the thermoplastic resin material is prevented by improving the circumferential rigidity of the tire 10.
- the reinforcing cord 26 is formed on the outer peripheral surface of the crown portion 16 of the tire case 17 formed of a resin material in a cross-sectional view along the axial direction of the tire case 17 (the cross section shown in FIG. 1A). Is embedded and is in close contact with the resin material, air entry at the time of manufacture is suppressed, and movement of the reinforcing cord 26 due to input during travel is suppressed. Thereby, it is suppressed that peeling etc. arise in reinforcement cord 26, tire case 17, and tread 30, and durability of tire 10 improves.
- the reinforcing cord layer 28 is configured to include a resin material as described above, the difference in hardness between the tire case 17 and the reinforcing cord layer 28 is reduced as compared with the case where the reinforcing cord 26 is fixed with cushion rubber. Therefore, the reinforcing cord 26 can be further adhered and fixed to the tire case 17. Thereby, the above-mentioned air entering can be prevented effectively, and it can control effectively that a reinforcement cord member moves at the time of driving. Further, when the reinforcing cord 26 is a steel cord, the reinforcing cord 26 can be easily separated and collected from the resin material by heating at the time of disposal of the tire, which is advantageous in terms of recyclability of the tire 10.
- the resin material has a lower loss coefficient (tan ⁇ ) than vulcanized rubber, if the reinforcing cord layer 28 contains a large amount of the resin material, the rolling property of the tire can be improved. Furthermore, the resin material has an advantage that the in-plane shear rigidity is larger than that of the vulcanized rubber, and the handling property and the wear resistance during running of the tire are excellent.
- the embedding amount L of the reinforcement cord 26 is 1/5 or more of the diameter D as shown in FIG. 2, the air entry at the time of manufacture is suppressed effectively, the input at the time of driving, etc. This further suppresses the movement of the reinforcing cord 26.
- the tread 30 that comes into contact with the road surface is made of a rubber material that is more resistant to wear than the resin material constituting the tire case 17, the wear resistance of the tire 10 is improved. Further, since an annular bead core 18 made of a metal material is embedded in the bead portion 12, the tire case 17, that is, the tire 10 is strong against the rim 20 like the conventional rubber pneumatic tire. Retained.
- a seal layer 24 made of a rubber material having a sealing property than the resin material constituting the tire case 17 is provided at a portion of the bead portion 12 that contacts the rim 20, the tire 10 and the rim 20 The sealing performance between the two is improved. For this reason, compared with the case where it seals only with the rim
- the reinforcing cord 26 is heated, and the surface of the tire case 17 where the heated reinforcing cord 26 contacts is melted or softened.
- the present invention is not limited to this configuration, and the reinforcing cord It is also possible to use a hot air generating device without heating 26 and heat the outer peripheral surface of the crown portion 16 in which the reinforcing cord 26 is embedded, and then embed the reinforcing cord 26 in the crown portion 16.
- the heat source of the cord heating device 59 is a heater and a fan.
- the present invention is not limited to this configuration, and the reinforcement cord 26 may be directly heated by radiant heat (for example, infrared rays). Good.
- the portion in which the thermoplastic resin material in which the reinforcing cord 26 is embedded is melted or softened is forcibly cooled by the metal second roller 64.
- the present invention has this configuration. It is not limited, It is good also as a structure which forcibly cools and solidifies the melt
- the reinforcing cord 26 is heated.
- the outer periphery of the reinforcing cord 26 may be covered with the same resin material as the tire case 17. In this case, the covering reinforcing cord is used.
- the resin material covered with the reinforcing cord 26 is also heated, so that the air can be effectively suppressed when being embedded in the crown portion 16.
- the tire 10 of the first embodiment is a so-called tubeless tire in which an air chamber is formed between the tire 10 and the rim 20 by attaching the bead portion 12 to the rim 20, but the present invention is limited to this configuration. It may be a complete tube shape.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a tire according to another embodiment.
- the tire 86 includes a tread rubber layer 87, a hollow tube (tire frame body) 88 made of a resin material similar to that of the first embodiment, and a belt (reinforcing cord) 89. And a rim 90.
- Three tubes 88 are arranged side by side in the tire width direction of the tire 86.
- a tread rubber layer 87 in which a belt 89 is embedded is bonded to the outer periphery of the tube 88.
- the tube 88 is attached to a rim 90 having a recess that engages with the tube 88.
- the tire 86 is not provided with a bead core.
- FIG. 5A is a cross-sectional view along the tire width direction of the tire of the second embodiment
- FIG. 5B is a tire in a bead portion in a state where a rim is fitted to the tire of the second embodiment. It is an enlarged view of the cross section along the width direction.
- FIG. 6 is a cross-sectional view along the tire width direction showing the periphery of the reinforcing layer of the tire of the second embodiment.
- the tire case 17 is made of a polyamide-based thermoplastic elastomer (for example, UBESTA, “XPA9048X1”: elastic modulus 183 MPa, manufactured by Ube Industries, Ltd.) and ABS resin (like the first embodiment described above).
- a polyamide-based thermoplastic elastomer for example, UBESTA, “XPA9048X1”: elastic modulus 183 MPa, manufactured by Ube Industries, Ltd.
- ABS resin like the first embodiment described above.
- it is constituted by using “Techno ABS130” (elastic modulus: 1853 MPa) manufactured by Technopolymer Co., Ltd. and acid-modified polystyrene-based thermoplastic elastomer (for example, “Tuftec TM M1913” manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) as a compatibilizer.
- the tire 200 includes a reinforcing cord layer 28 (a broken line in FIG. 6) that is formed by winding a covering cord member 26 ⁇ / b> B around the crown portion 16 in the circumferential direction. Are shown).
- the reinforcing cord layer 28 constitutes the outer peripheral portion of the tire case 17 and reinforces the circumferential rigidity of the crown portion 16.
- the outer peripheral surface of the reinforcing cord layer 28 is included in the outer peripheral surface 17S of the tire case 17.
- the covering cord member 26B is formed by coating a covering resin material 27 separate from the resin material forming the tire case 17 on the cord member 26A having higher rigidity than the resin material forming the tire case 17. .
- the covering cord member 26B is joined (for example, welded or bonded with an adhesive) to the covering cord member 26B and the crown portion 16 at the contact portion with the crown portion 16.
- the elastic modulus of the coating resin material 27 is set within a range of 0.1 to 10 times the elastic modulus of the resin material forming the tire case 17.
- the elastic modulus of the coating resin material 27 is 10 times or less than the elastic modulus of the thermoplastic resin material forming the tire case 17, the crown portion does not become too hard and rim assembly is facilitated.
- the elastic modulus of the coating resin material 27 is 0.1 times or more of the elastic modulus of the thermoplastic resin material forming the tire case 17, the resin constituting the reinforcing cord layer 28 is not too soft and the belt surface Excellent internal shear rigidity and improved cornering force.
- a material similar to the resin material forming the tire frame is used as the coating resin material 27.
- the covering cord member 26B has a substantially trapezoidal cross section.
- the upper surface (the surface on the outer side in the tire radial direction) of the covering cord member 26B is denoted by reference numeral 26U
- the lower surface (the surface on the inner side in the tire radial direction) is denoted by reference numeral 26D.
- the cross-sectional shape of the covering cord member 26B is a substantially trapezoidal shape.
- the present invention is not limited to this configuration, and the cross-sectional shape is from the lower surface 26D side (the tire radial direction inner side) to the upper surface 26U. Any shape may be used as long as the shape excluding the shape that becomes wider toward the side (the tire radial direction outer side).
- the rubber used for the tread 30 is preferably the same type of rubber as that used for conventional rubber pneumatic tires.
- a tread formed of another type of resin material that is more excellent in wear resistance than the resin material forming the tire case 17 may be used.
- the tread 30 is formed with a tread pattern (not shown) including a plurality of grooves on the ground contact surface with the road surface, similarly to the conventional rubber pneumatic tire.
- the tire manufacturing apparatus is the same as that of the first embodiment described above.
- the cord member 26A is attached to the reel 58 with the coating resin material 27.
- the covering cord member 26B having a substantially trapezoidal cross-sectional shape covered with is used.
- the temperature of the heater 70 is raised, and the ambient air heated by the heater 70 is sent to the heating box 74 by the wind generated by the rotation of the fan 72.
- the coated cord member 26B unwound from the reel 58 is fed into a heating box 74 in which the internal space is heated with hot air (for example, the temperature of the outer peripheral surface of the coated cord member 26B is set to the melting point of the coating resin material 27 (or Softening point) or more).
- the covering cord member 26B is heated, the covering resin material 27 is melted or softened.
- the covering cord member 26B is spirally wound around the outer peripheral surface of the crown portion 16 of the tire case 17 that rotates in the front direction of the paper through the discharge port 76 with a certain tension.
- the lower surface 26 ⁇ / b> D of the covering cord member 26 ⁇ / b> B contacts the outer peripheral surface of the crown portion 16.
- the melted or softened covering resin material 27 in the contacted portion spreads on the outer peripheral surface of the crown portion 16, and the covering cord member 26 ⁇ / b> B is welded to the outer peripheral surface of the crown portion 16. Thereby, the joint strength between the crown portion 16 and the covering cord member 26B is improved.
- a blasting device injects the projection material at a high speed toward the outer peripheral surface 17S while rotating the tire case 17 side toward the outer peripheral surface 17S of the tire case 17.
- the ejected projection material collides with the outer peripheral surface 17S, and fine roughened irregularities 96 having an arithmetic average roughness Ra of 0.05 mm or more are formed on the outer peripheral surface 17S.
- the outer peripheral surface 17S becomes hydrophilic, and the wettability of the bonding agent described later is improved.
- a bonding agent is applied to the outer peripheral surface 17S of the tire case 17 subjected to the roughening treatment.
- the bonding agent is not particularly limited, such as triazine thiol adhesive, chlorinated rubber adhesive, phenolic resin adhesive, isocyanate adhesive, halogenated rubber adhesive, rubber adhesive, etc. It is preferable to react at a temperature (90 ° C. to 140 ° C.) at which the rubber 29 can be vulcanized.
- the cushion rubber 29 in an unvulcanized state is wound around the outer peripheral surface 17S to which the bonding agent is applied for one round, and a bonding agent such as a rubber cement composition is applied on the cushion rubber 29, A vulcanized or semi-cured tread rubber 30A is wound for one turn to obtain a raw tire case state.
- the raw tire case is accommodated in a vulcanizing can or mold and vulcanized.
- the unvulcanized cushion rubber 29 flows into the roughened irregularities 96 formed on the outer peripheral surface 17S of the tire case 17 by the roughening treatment.
- the anchor rubber is exerted by the cushion rubber 29 that has flowed into the roughened irregularities 96, and the bonding strength between the tire case 17 and the cushion rubber 29 is improved. That is, the bonding strength between the tire case 17 and the tread 30 is improved via the cushion rubber 29.
- the seal layer 24 made of a soft material softer than the resin material is bonded to the bead portion 12 of the tire case 17 using an adhesive or the like, the tire 200 is completed.
- the tire case 17 is formed of a resin material containing a polyamide-based thermoplastic elastomer, an ABS resin, and acid-modified SEBS, the loss factor (tan ⁇ ) of the tire skeleton is kept low.
- the elastic modulus is improved as compared with the case where the polyamide-based thermoplastic elastomer is used alone. Therefore, the tire 200 has an elastic modulus in the range of 100 to 700 MPa and has reduced rolling resistance.
- the tire 200 is light in weight because it has a simple structure as compared with a conventional rubber tire. For this reason, the tire 200 of this embodiment has high friction resistance and durability.
- the tire 200 of the present embodiment contains acid-modified SEBS, the fracture characteristics are improved as compared with the case where only the polyamide-based thermoplastic elastomer and the ABS resin are used.
- the bondability is achieved by the anchor effect. (Adhesiveness) is improved. Further, since the resin material forming the tire case 17 is dug up by the collision of the projection material, the wettability of the bonding agent is improved. Thereby, the bonding agent is held in a uniform applied state on the outer peripheral surface 17S of the tire case 17, and the bonding strength between the tire case 17 and the cushion rubber 29 can be ensured.
- the projection case is collided with the projection (gap 28A) to roughen the periphery of the recess (concave wall, bottom), so that the tire case 17
- the bonding strength between the cushion rubber 29 and the cushion rubber 29 can be ensured.
- the cushion rubber 29 is laminated in the roughened region of the outer peripheral surface 17S of the tire case 17, the bonding strength between the tire case 17 and the cushion rubber can be effectively ensured.
- the cushion rubber 29 In the vulcanization step, when the cushion rubber 29 is vulcanized, the cushion rubber 29 flows into the roughened irregularities formed on the outer peripheral surface 17S of the tire case 17 by the roughening process. When the vulcanization is completed, the anchor rubber is exerted by the cushion rubber 29 flowing into the roughened unevenness, and the bonding strength between the tire case 17 and the cushion rubber 29 is improved.
- the tire 200 manufactured by such a tire manufacturing method ensures the bonding strength between the tire case 17 and the cushion rubber 29, that is, the bonding between the tire case 17 and the tread 30 via the cushion rubber 29. Strength is secured. Thereby, the peeling between the outer peripheral surface 17S of the tire case 17 of the tire 200 and the cushion rubber 29 is suppressed during traveling or the like.
- the puncture resistance and the cut resistance are improved as compared with the outer peripheral portion configured by something other than the reinforcing cord layer 28. To do.
- the reinforcing cord layer 28 is formed by winding the covering cord member 26B, the circumferential rigidity of the tire 200 is improved.
- creep of the tire case 17 (a phenomenon in which plastic deformation of the tire case 17 increases with time under a constant stress) is suppressed, and pressure resistance against air pressure from the inner side in the tire radial direction is suppressed. improves.
- the reinforcing cord layer 28 includes the covering cord member 26B
- the hardness of the tire case 17 and the reinforcing cord layer 28 is higher than that when the reinforcing cord 26A is simply fixed by the cushion rubber 29. Since the difference can be reduced, the covering cord member 26B can be further adhered and fixed to the tire case 17. Thereby, the above-mentioned air entering can be prevented effectively, and it can control effectively that a reinforcement cord member moves at the time of driving.
- the reinforcing cord 26A is a steel cord
- the cord member 26A can be easily separated and recovered from the coated cord member 26B by heating at the time of disposal of the tire, which is advantageous in terms of the recyclability of the tire 200.
- the resin material has a lower loss coefficient (tan ⁇ ) than vulcanized rubber, if the reinforcing cord layer 28 contains a large amount of the resin material, the rolling property of the tire can be improved. Furthermore, the resin material has an advantage that the in-plane shear rigidity is larger than that of the vulcanized rubber, and the handling property and the wear resistance during running of the tire are excellent.
- the tire case 17 may be formed with a reinforcing cord layer so as to cover the coated cord member wound and joined to the crown portion of the tire case with a thermoplastic material for coating.
- the coating thermoplastic material can be ejected onto the reinforcing cord layer 28 in the molten or softened state to form the coating layer.
- the welding sheet may be heated to be in a molten or softened state and attached to the surface (outer peripheral surface) of the reinforcing cord layer 28 to form a coating layer.
- the case case 17 (the tire case half 17A) is joined to form the tire case 17.
- the present invention is not limited to this configuration, and the tire case is formed using a mold or the like. 17 may be integrally formed.
- the tire 200 of the second embodiment is a so-called tubeless tire in which an air chamber is formed between the tire 200 and the rim 20 by attaching the bead portion 12 to the rim 20, but the present invention is limited to this configuration.
- the tire 200 may have, for example, a complete tube shape (for example, the shape shown in FIG. 4).
- the cushion rubber 29 is disposed between the tire case 17 and the tread 30.
- the present invention is not limited thereto, and the cushion rubber 29 may not be disposed.
- the covering cord member 26B is spirally wound around the crown portion 16.
- the present invention is not limited thereto, and the covering cord member 26B is discontinuous in the width direction. It is good also as a structure wound up.
- the covering resin material 27 forming the covering cord member 26B is made of a thermoplastic material, and the covering resin material 27 is heated to be melted or softened to be coated on the outer peripheral surface of the crown portion 16.
- the present invention is not limited to this structure, and the covering cord member 26B is bonded to the outer peripheral surface of the crown portion 16 using an adhesive or the like without heating the covering resin material 27. It is good also as a structure.
- the covering resin material 27 for forming the covering cord member 26B may be a thermosetting resin, and the covering cord member 26B may be bonded to the outer peripheral surface of the crown portion 16 using an adhesive or the like without being heated.
- the covering resin material 27 for forming the covering cord member 26B may be a thermosetting resin, and the tire case 17 may be formed of a thermoplastic resin material.
- the covering cord member 26B may be adhered to the outer peripheral surface of the crown portion 16 by using an adhesive or the like, and the portion of the tire case 17 where the covering cord member 26B is disposed is heated to be melted or softened.
- the covering cord member 26 ⁇ / b> B may be welded to the outer peripheral surface of the crown portion 16 in a state.
- the covering resin material 27 for forming the covering cord member 26B may be made of a thermoplastic material, and the tire case 17 may be made of a thermoplastic resin material.
- the covering cord member 26B may be adhered to the outer peripheral surface of the crown portion 16 by using an adhesive or the like, and the portion of the tire case 17 where the covering cord member 26B is disposed is heated to be melted or softened.
- the coating resin material 27 may be heated and melted or softened while the coating cord member 26 ⁇ / b> B is welded to the outer peripheral surface of the crown portion 16.
- both the tire case 17 and the covering cord member 26B are heated and melted or softened, the two are mixed well, so that the bonding strength is improved.
- both the resin material forming the tire case 17 and the covering resin material 27 forming the covering cord member 26B are thermoplastic resin materials, the same kind of thermoplastic material, particularly the same thermoplastic material is used.
- the outer peripheral surface 17S of the tire case 17 subjected to further roughening treatment may be applied with corona treatment, plasma treatment or the like to activate the surface of the outer peripheral surface 17S and increase the hydrophilicity, and then apply the adhesive.
- the order for manufacturing the tire 200 is not limited to the order of the second embodiment, and may be changed as appropriate.
- the embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments. However, these embodiments are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Further, it goes without saying that the scope of rights of the present invention is not limited to these embodiments.
- the tire of this invention can be comprised as follows as shown by 1st Embodiment. (1-1)
- the reinforcing cord member is embedded in the outer peripheral portion of the tire frame formed of a thermoplastic resin material in a cross-sectional view along the axial direction of the tire frame. It can be constituted as follows.
- a part of the reinforcing cord member is embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body, it is possible to further suppress a phenomenon (air entering) that air remains around the cord when the reinforcing cord member is wound.
- the entry of air into the periphery of the reinforcement cord member is suppressed, the movement of the reinforcement cord member due to input during traveling is suppressed.
- the tire constituent member is provided on the outer peripheral portion of the tire frame so as to cover the entire reinforcement cord member, the movement of the reinforcement cord member is suppressed, and therefore, between these members (including the tire frame body) ) Is prevented from peeling and the durability is improved.
- the tire of the present invention may be provided with a tread formed of a material that is more wear resistant than the thermoplastic resin material on the radially outer side of the reinforcing cord layer.
- the abrasion resistance of the tire can be further improved by configuring the tread that is in contact with the road surface with a material that is more abrasion resistant than the thermoplastic resin material.
- a diameter of 1/5 or more of the reinforcing cord member is embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body along the circumferential direction. Can be made.
- 1/5 or more of the diameter of the reinforcing cord member is embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body in a cross-sectional view along the axial direction of the tire frame body, it is possible to effectively enter the air around the reinforcing cord member It is possible to suppress the movement of the reinforcing cord member due to an input during traveling.
- the tire frame has a bead portion that contacts a rim bead sheet and a rim flange on the radially inner side, and an annular bead core made of a metal material is embedded in the bead portion.
- the tire frame that is, the tire
- the tire frame can be firmly held against the rim.
- a seal portion made of a material having a higher sealing property (adhesion with the rim) than the thermoplastic resin material can be provided at a portion where the bead portion contacts the rim.
- the adhesion between the tire (tire frame body) and the rim can be improved.
- the air leak in a tire can be suppressed further.
- the rim fit property of a tire can also be improved by providing the said seal part.
- the tire of the present invention includes a tire skeleton piece forming step of forming a tire skeleton piece constituting a part of an annular tire skeleton by at least the thermoplastic resin material, and a joining surface of the tire skeleton piece.
- the bonding surface of the tire frame piece is equal to or higher than the melting point (or softening point) of the resin material constituting the tire frame piece (for example, the melting point (or (Softening point) + 10 ° C. to + 150 ° C.).
- the melting point (or (Softening point) + 10 ° C. to + 150 ° C. the melting point (or (Softening point) + 10 ° C. to + 150 ° C.
- the reinforcing cord member winding step at least one of the reinforcing cord members is melted or softened while the outer periphery of the tire frame body formed in the tire frame piece joining step is melted or softened.
- the reinforcing cord member can be wound around the outer peripheral portion of the tire frame body by burying the portion. In this way, at least a part of the reinforcing cord member was embedded while melting or softening the outer peripheral portion of the tire skeleton body, and the reinforcing cord member was wound around the outer peripheral portion of the tire skeleton body. At least a part of the reinforcing cord member can be welded to the molten or softened thermoplastic resin material.
- the reinforcing cord member winding step 1/5 or more of the diameter of the reinforcing cord in the sectional view along the axial direction of the tire frame body It can comprise so that it may embed
- the reinforcing cord member is embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body by 1/5 or more of the diameter in a cross-sectional view along the axial direction of the tire frame body, it is possible to effectively enter the air around the reinforcement cord at the time of manufacture.
- the embedded reinforcing cord member can be made difficult to come off from the tire frame body.
- the tire manufacturing method may be configured such that the heated reinforcing cord member is embedded in the tire frame body in the reinforcing cord member winding step.
- the contact portion melts or softens when the heated reinforcing cord member contacts the outer periphery of the tire frame body. Therefore, the reinforcing cord member can be easily embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body.
- the tire manufacturing method may be configured to heat a portion of the outer periphery of the tire frame body where the reinforcing cord member is embedded in the cord member winding step.
- the heated portion of the tire frame body is melted or softened, so that the reinforcing cord member is easily embedded.
- the tire manufacturing method includes the step of winding the reinforcing cord in the circumferential direction of the outer peripheral portion of the tire frame body while pressing the reinforcing cord member against the outer peripheral portion of the tire frame body in the cord member winding step.
- the member can be configured to be spirally wound. As described above, when the reinforcing cord member is wound spirally while pressing the reinforcing cord member against the outer peripheral portion of the tire frame body, the amount of the reinforcing cord member embedded in the outer peripheral portion of the tire frame body can be adjusted. it can.
- the manufacturing method in the cord member winding step, after the reinforcing cord member is wound around the tire frame body, a melted or softened portion of the outer periphery of the tire frame body is cooled. Can be configured to.
- the melted or softened portion of the outer periphery of the tire frame body is forcibly cooled to naturally cool the melted or softened portion of the outer periphery of the tire frame body. Faster and faster cooling and solidification.
- the tire of the present invention can be configured as follows. (2-1) In the manufacturing method, the tire according to the present invention further includes a roughening treatment step of roughening the outer peripheral surface of the tire skeleton by causing the particulate projection material to collide with the outer peripheral surface of the tire skeleton. And a laminating step of laminating a tire constituent rubber member on the roughened outer peripheral surface via a bonding agent. As described above, when the roughening treatment step is provided, the particulate projection material collides with the outer peripheral surface of the annular tire skeleton formed using the thermoplastic resin material, and the outer peripheral surface is finely roughened. Unevenness is formed.
- corrugation is called roughening process.
- a tire constituting rubber member is laminated on the outer peripheral surface subjected to the roughening treatment via a bonding agent.
- the outer peripheral surface of the tire frame body is roughened, so that the bondability (adhesiveness) is improved by the anchor effect.
- the resin material forming the tire frame is dug up by the collision of the projection material, the wettability of the outer peripheral surface is improved. Accordingly, the bonding agent is held in a uniform applied state on the outer peripheral surface of the tire frame body, and the bonding strength between the tire frame body and the tire constituting rubber member can be ensured.
- the uneven portion can be produced by performing a roughening treatment in the roughening treatment step.
- the projection material is collided with the uneven portion to roughen the periphery of the recess (concave wall, concave bottom), and the tire Bonding strength between the skeleton body and the tire constituting rubber member can be ensured.
- the outer peripheral portion of the tire skeleton is configured by a reinforcing layer that forms the uneven portion on the outer peripheral surface, and the reinforcing layer forms the tire skeleton.
- the circumferential direction rigidity of a tire frame body can be improved by constituting the perimeter part of a tire frame body with the reinforcement layer constituted by winding a covering cord member in the circumferential direction of a tire frame body.
- thermoplastic resin material can be used as the resin material constituting the coated cord member.
- a thermoplastic material having thermoplasticity as the resin material constituting the coated cord member, the tire can be easily manufactured and recycled compared to the case where a thermosetting material is used as the resin material. It becomes easy.
- the tire of the present invention can be configured so that in the roughening treatment step, a roughening process is performed on a region wider than the lamination region of the tire constituent rubber members.
- a roughening process is performed on a region wider than the lamination region of the tire constituent rubber members.
- the tire of the present invention can be configured such that, in the roughening treatment step, the outer peripheral surface is roughened so that the arithmetic average roughness Ra is 0.05 mm or more.
- the outer peripheral surface of the tire frame body is roughened so that the arithmetic average roughness Ra is 0.05 mm or more in the roughening treatment step
- the outer peripheral surface subjected to the roughening treatment for example, via a bonding agent
- the rubber of the tire component rubber member can be poured into the bottom of the roughened irregularities formed by the roughening treatment.
- the rubber of the tire constituent rubber member is poured into the bottom of the roughened unevenness, a sufficient anchor effect is exhibited between the outer peripheral surface and the tire constituent rubber member, and the bonding strength between the tire skeleton and the tire constituent rubber member Can be improved.
- unvulcanized or semi-vulcanized rubber can be used as the tire constituting rubber member.
- an unvulcanized or semi-vulcanized rubber when used as the tire constituent rubber member, when the tire constituent rubber member is vulcanized, the roughening formed on the outer peripheral surface of the tire frame body by the roughening treatment. Rubber flows into the uneven surface.
- the anchor effect is exerted by the rubber (vulcanized) flowing into the roughened unevenness, and the bonding strength between the tire frame body and the tire constituting rubber member can be improved.
- vulcanized means the state that has reached the degree of vulcanization required for the final product, and the semi-vulcanized state has a higher degree of vulcanization than the unvulcanized state, but is required for the final product. This means that the degree of vulcanization is not reached.
- the tire of the present invention is formed using the resin material, and an annular tire skeleton body in which the outer peripheral surface is roughened by colliding a particulate projection material with the outer peripheral surface, and the roughening treatment And a tire constituting rubber member laminated on the outer peripheral surface via a bonding agent.
- the bonding strength between the tire skeleton body and the tire constituting rubber member can be improved by the anchor effect.
- the outer peripheral surface is roughened, the wettability of the bonding agent is good.
- the bonding agent is held in a uniform application state on the outer peripheral surface of the tire frame body, the bonding strength between the tire frame body and the tire component rubber member is ensured, and the tire frame body and the tire component rubber member are separated. Can be suppressed.
- pellets With respect to the resin materials used for the tire cases in each Example and Comparative Example, each material was mixed with the composition (mass basis) shown in Tables 1 to 6. Next, the resin material was kneaded (mixing temperature: 180 to 200 ° C.) with a Toyo Seiki Seisakusho “LABOPLASTOMILL 50MR” twin screw extruder to obtain pellets. In some comparative examples, pellets of polyamide thermoplastic elastomer were prepared without using a mixed system.
- FIG. 7 shows the relationship between the elastic modulus and tan ⁇ for each example and comparative example.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the elastic modulus and tan ⁇ for each example and comparative example.
- ABS resin elastic modulus: 1853 MPa
- Techno ABS “ABS170” manufactured by Technopolymer Co., Ltd.
- ABS resin elastic modulus 1373 MPa
- Techno AES “W245” manufactured by Techno Polymer Co., Ltd.
- AES resin elastic modulus 1665 MPa
- tan ⁇ is kept low (the degree of increase of tan ⁇ is low) in each example as compared with each comparative example even when the elastic modulus is increased.
- the tires of the examples had low rolling resistance and excellent heat resistance.
Landscapes
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Abstract
樹脂材料で形成され、高弾性で且つ損失係数が低く、更に、耐熱性および破壊特性に優れたタイヤを提供する。ポリスチレン系樹脂と、ポリスチレンと相溶性を有し且つガラス転移温度(Tg)が前記ポリスチレンよりも高い樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤケース17をタイヤ10が有する。
Description
本発明は、リムに装着されるタイヤにかかり、特に、少なくとも一部が熱可塑性材料で形成されたタイヤに関する。
従来、乗用車等の車両には、ゴム、有機繊維材料、スチール部材などから構成された空気入りタイヤが用いられている。
近年では、軽量化や、成形の容易さ、リサイクルのしやすさから、樹脂材料、特に熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーなどをタイヤ材料として用いることが検討されている。
例えば、特開2003-104008号公報および特開平03-143701号公報には、熱可塑性の高分子材料、特にポリエステルエラストマーを用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。
例えば、特開2003-104008号公報および特開平03-143701号公報には、熱可塑性の高分子材料、特にポリエステルエラストマーを用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。
熱可塑性の高分子材料を用いたタイヤは、ゴム製の従来タイヤと比べて、製造が容易で且つ低コストである。また、近来、使用済みタイヤのリサイクルに対する要求も多い。しかし、従来のゴム製タイヤはゴム中に架橋構造が生成している為、リサイクルが難しく、焼却したり、破砕して道路の舗装材料に用いる等そのリサイクル用途が制限されている。これに対し、熱可塑性の高分子材料を用いたタイヤは、リサイクルという観点においても、用途の自由度が高いといった利点がある。更に、高分子材料を用いてタイヤを製造する場合であっても、エネルギー効率や設備投資の観点等から、余り高い温度を用いなくても材料の熱溶着ができるなど生産性に対する要求も大きい。
また、熱可塑性の高分子材料を用いてタイヤを製造する場合、製造効率を高め、低コストを実現しつつ、従来のゴム製タイヤと比して遜色のない性能(タイヤの要求特性)を実現することが求められている。特に環境問題から低燃費のタイヤが求められる。前記タイヤの要求特性としては、例えば、一定範囲内の弾性率を有していること、タイヤの使用時の温度領域である30℃~50℃の間において力学的損失係数(転がり係数:tanδ(以下、単に「tanδ」と称することがある。))が低いこと、および、耐熱性に優れること等のそれぞれが重要な特性の一つとなる。しかし、高分子材料において低tanδ化と高弾性率化とは通常二者背反の関係にある。このため、これら特性を高いレベルで両立できるタイヤの開発が望まれている。
特にポリアミド系熱可塑性エラストマーの場合、ソフトセグメント成分とハードセグメント成分との比率を調整することでその弾性率を制御することが可能である。しかし、一般にポリアミド系熱可塑性エラストマーのソフトセグメント成分およびハードセグメント成分の比率を調整して弾性率を高めようとすると、これに伴って30℃~50℃におけるtanδも増大してしまう。
また、上述の二者背反の関係にある性能を満たすために、ソフトセグメント成分とハードセグメント成分との比率を調整して弾性率を制御する場合には、合成段階において煩雑な工程を経る必要がある。更に、所望の弾性率を有しながら30℃~50℃の温度範囲内で十分に低いtanδを有する材料を合成することは大変困難である。
また、上述の二者背反の関係にある性能を満たすために、ソフトセグメント成分とハードセグメント成分との比率を調整して弾性率を制御する場合には、合成段階において煩雑な工程を経る必要がある。更に、所望の弾性率を有しながら30℃~50℃の温度範囲内で十分に低いtanδを有する材料を合成することは大変困難である。
本発明は、前記問題を解決すべく成されたもので、熱可塑性高分子材料を用いて形成され、高弾性で且つ損失係数が低く、更に、生産性に優れたタイヤを提供することを目的とする。
(1)少なくとも樹脂材料で形成され且つ環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、前記樹脂材料が、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有するポリアミド系熱可塑性エラストマーと、ポリスチレン系樹脂と、を含み、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの引張弾性率(EPAE)と前記ポリスチレン系樹脂の引張弾性率(EPS)とが、下記式(1)を満たすタイヤ。
式(1):EPAE<EPS
式(1):EPAE<EPS
本発明のタイヤは、タイヤ骨格体がポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とで形成されているため、従来のゴム製タイヤで必須工程であった加硫工程を必須とせず、例えば、射出成形等でタイヤ骨格体を成形することができる。また、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、熱融着性にも優れる。このため、製造工程の簡素化、時間短縮およびコストダウンなど生産性の向上を図ることができる。更に、樹脂材料をタイヤ骨格体に用いると、従来のゴム製タイヤに比してタイヤの構造を簡素化でき、その結果、タイヤの軽量化を実現することが可能となる。このため、タイヤ骨格体として形成した場合にタイヤの耐摩耗性、耐久性を向上させることができる。
前記タイヤ骨格体は、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有するポリアミド系熱可塑性エラストマーと、ポリスチレン系樹脂と、を含み、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの引張弾性率(EPAE)と前記ポリスチレン系樹脂の引張弾性率(EPS)とが、式(1):EPAE<EPSを満たす。ここで、各「引張弾性率」とは、JIS K7113:1995に規定される引張弾性率(以下、特に特定しない限り本明細書で「弾性率」とは当該引張弾性率を意味する。)を意味する。本発明のタイヤは、ポリアミド系熱可塑性エラストマーに、それよりも引張弾性率の高いポリスチレン系樹脂を混合することで、tanδの増大を抑制しながら、タイヤ骨格体の弾性率を高めることができる。
(2)前記樹脂材料は、更に、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよび前記ポリスチレン系樹脂に対する相溶剤(以下、単に「相溶剤」と称する場合がある。)を含む前記(1)に記載のタイヤ。
本発明のタイヤによれば、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー及び前記ポリスチレン系樹脂に、更に、相溶剤を含めることで、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂との界面張力が低下し、ポリスチレン系樹脂の分散粒子径を小さくできる。このため、タイヤの破壊特性を向上させたり、弾性率を制御することができる。前記相溶剤としては、ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂のいずれかと同種の分子骨格を含む樹脂(共重合体を含む)、熱可塑性エラストマー又はゴムであって、且つ、他方と相互作用を有する置換基(例えば、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基または水酸基)を有する化合物を用いることができる。
本発明のタイヤによれば、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー及び前記ポリスチレン系樹脂に、更に、相溶剤を含めることで、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂との界面張力が低下し、ポリスチレン系樹脂の分散粒子径を小さくできる。このため、タイヤの破壊特性を向上させたり、弾性率を制御することができる。前記相溶剤としては、ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂のいずれかと同種の分子骨格を含む樹脂(共重合体を含む)、熱可塑性エラストマー又はゴムであって、且つ、他方と相互作用を有する置換基(例えば、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基または水酸基)を有する化合物を用いることができる。
(3) 前記相溶剤が、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、または、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂である前記(2)に記載のタイヤ。
例えば、前記相溶剤として酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーやエポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂(例えば、エポキシ基変性(メタ)アクリル酸樹脂やエポキシ基変性(メタ)アクリル酸エステル等)を用いると、タイヤ骨格体の弾性率に微調整が必要な場合であっても、ポリアミドエラストマーを単独で用いた場合に比してtanδの増大を抑制しながらタイヤ骨格体の弾性率を容易に調整することができるとともに、タイヤの破壊特性等も向上させることができる。
例えば、前記相溶剤として酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーやエポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂(例えば、エポキシ基変性(メタ)アクリル酸樹脂やエポキシ基変性(メタ)アクリル酸エステル等)を用いると、タイヤ骨格体の弾性率に微調整が必要な場合であっても、ポリアミドエラストマーを単独で用いた場合に比してtanδの増大を抑制しながらタイヤ骨格体の弾性率を容易に調整することができるとともに、タイヤの破壊特性等も向上させることができる。
(4)前記ポリスチレン系樹脂が、スチレン分子骨格を含む重合体、または、スチレンとアクリロニトリルとの共重合体である前記(1)~(3)のいずれかに記載のタイヤ。
このような樹脂としては、例えば、後述するPS樹脂やAS樹脂等が挙げられる。
このような樹脂としては、例えば、後述するPS樹脂やAS樹脂等が挙げられる。
(5)前記ポリスチレン系樹脂が、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン重合体またはその水素添加物;あるいは、アクリロニトリル/スチレン共重合体とポリブタジエンとのブレンド体またはその水素添加物である前記(1)~(4)のいずれかに記載のタイヤ。
このような樹脂としては、例えば、後述するABS樹脂、AES樹脂等が挙げられる。
このような樹脂としては、例えば、後述するABS樹脂、AES樹脂等が挙げられる。
(6)前記樹脂材料は、更に、スチレン系熱可塑性エラストマーを含む前記(1)~(5)のいずれかに記載のタイヤ。
本発明のタイヤによれば、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー及び前記ポリスチレン系樹脂に、スチレン系熱可塑性エラストマーを併用することで、例えば、タイヤ骨格体の弾性率に微調整が必要な場合であっても、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比してtanδの増大を抑制しながらタイヤ骨格体の弾性率を容易に調整することができる。
(7)前記スチレン系熱可塑性エラストマーがポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン)である前記(6)に記載のタイヤ。
本発明のタイヤによれば、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー及び前記ポリスチレン系樹脂に、スチレン系熱可塑性エラストマーを併用することで、例えば、タイヤ骨格体の弾性率に微調整が必要な場合であっても、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比してtanδの増大を抑制しながらタイヤ骨格体の弾性率を容易に調整することができる。
(7)前記スチレン系熱可塑性エラストマーがポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン)である前記(6)に記載のタイヤ。
以上説明したように、本発明のタイヤは、高弾性で且つ損失係数が低く、更に、生産性に優れる。
以下、本発明におけるタイヤ骨格体を構成する樹脂材料について説明し、続いて本発明のタイヤの具体的な実施形態について図を用いて説明する。
本発明のタイヤは、少なくとも樹脂材料で形成され且つ環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、前記樹脂材料が、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有するポリアミド系熱可塑性エラストマーと、ポリスチレン系樹脂と、を含み、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの引張弾性率(EPAE)と前記ポリスチレン系樹脂の引張弾性率(EPS)とが、下記式(1)を満たすものである。
式(1):EPAE<EPS
式(1):EPAE<EPS
ここで、本明細書において「樹脂」とは、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂を含む概念であり、天然ゴムは含まない。
また、「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若しく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る熱可塑性樹脂材料を意味する。但し、本明細書において「ポリスチレン系熱可塑性エラストマー」には、加硫された合成ゴムも含まれる。
また、「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若しく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る熱可塑性樹脂材料を意味する。但し、本明細書において「ポリスチレン系熱可塑性エラストマー」には、加硫された合成ゴムも含まれる。
一般に、熱可塑性エラストマーを用いて形成されるタイヤの弾性率を向上させるためにはエラストマー中のハードセグメントの含有率を高めることが考えられる。しかし、熱可塑性エラストマーの弾性率を向上させるためにハードセグメントの含有率を高めると、これに伴って熱可塑性エラストマーのtanδも高くなってしまう。
本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が、ポリアミド系熱可塑性エラストマーに加えてポリスチレン系樹脂を含むものである。このため、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いハードセグメントの比率を調整した場合に比して、タイヤ骨格体のtanδを低く維持したまま高弾性率化を容易に達成することができる。これにより、転がり抵抗が低く、弾性率の高いタイヤを提供することができる。
本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が、ポリアミド系熱可塑性エラストマーに加えてポリスチレン系樹脂を含むものである。このため、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いハードセグメントの比率を調整した場合に比して、タイヤ骨格体のtanδを低く維持したまま高弾性率化を容易に達成することができる。これにより、転がり抵抗が低く、弾性率の高いタイヤを提供することができる。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーに弾性率の高いポリスチレン系樹脂を混合して弾性率を向上させる際にtanδの増大を抑制できる機構については明らかではないが、これはポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とが海島構造を構成することに起因していると推測される。
[樹脂材料]
前記タイヤ骨格体を構成する樹脂材料には、少なくともポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とが含まれる。また、以下樹脂材料において同種といった場合には、ポリアミド系同士、スチレン系同士などの形態を指す。
前記タイヤ骨格体を構成する樹脂材料には、少なくともポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とが含まれる。また、以下樹脂材料において同種といった場合には、ポリアミド系同士、スチレン系同士などの形態を指す。
(ポリアミド系熱可塑性エラストマー)
前記「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る熱可塑性樹脂材料であって、ハードセグメントを構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、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。
前記「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る熱可塑性樹脂材料であって、ハードセグメントを構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、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。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、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構成し、他のポリマー(例えば、ポリエステルまたはポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構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およ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もよい。前記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)または一般式(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)中、R1としては、炭素数3~18の炭化水素の分子鎖または炭素数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または炭素数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または炭素数10~15のアルキレン基が特に好ましい。また、一般式(2)中、R2としては、炭素数3~18の炭化水素の分子鎖または炭素数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または炭素数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または炭素数10~15のアルキレン基が特に好ましい。
前記一般式(1)または一般式(2)で表されるモノマーとしては、ω-アミノカルボン酸やラクタムが挙げられる。また、前記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-アミノカルボン酸やラクタムの重縮合体や、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。
前記一般式(1)または一般式(2)で表されるモノマーとしては、ω-アミノカルボン酸やラクタムが挙げられる。また、前記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-アミノカルボン酸やラクタムの重縮合体や、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。
前記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-アミノドデカン酸などの炭素数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-ピロリドンなどの炭素数5~20の脂肪族ラクタムなどを挙げることができる。
前記ジアミンとしては、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などの炭素数2~20の脂肪族ジアミンなど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-(R3)m-COOH(R3:炭素数3~20の炭化水素の分子鎖、m:0または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、ドデカン二酸などの炭素数2~20の脂肪族ジカルボン酸を挙げることができる。
前記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-カプロラクタムまた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。
前記ジアミンとしては、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などの炭素数2~20の脂肪族ジアミンなど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-(R3)m-COOH(R3:炭素数3~20の炭化水素の分子鎖、m:0または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、ドデカン二酸などの炭素数2~20の脂肪族ジカルボン酸を挙げることができる。
前記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-カプロラクタムまた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、前記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、ポリエーテルが挙げられ、例えば、ポリエチレングリコール、プ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、これらを単独でまたは2種以上を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を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。
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。
前記一般式(3)において、xおよびzとしては、それぞれ、1~18の整数が好ましく、1~16の整数が更に好ましく、1~14の整数が特に好ましく、1~12の整数が最も好ましい。また、前記一般式(3)において、yとしては、それぞれ、5~45の整数が好ましく、6~40の整数が更に好ましく、7~35の整数が特に好ましく、8~30の整数が最も好ましい。
前記ハードセグメントと前記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。この中でも、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、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特に好ましい。
前記ハードセグメントを構成するポリマー(ポリアミド)の数平均分子量としては、溶融成形性の観点から、300~15000が好ましい。また、前記ソフトセグメントを構成するポリマーの数平均分子量としては、強靱性および低温柔軟性の観点から、200~6000が好ましい。更に、前記ハードセグメント(x)およ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が更に好ましい。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、前記ハードセグメントを形成するポリマーおよ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。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、市販品の宇部興産(株)の「UBESTA XPA」シリーズ(例えば、XPA9063X1、XPA9055X1、XPA9048X2、XPA9048X1、XPA9040X1、XPA9040X2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、E40-S4、E55-S4、E62-S4)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の物性-
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、所望のタイヤ性能を発揮するものを適宜選択することができる。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、所望のタイヤ性能を発揮するものを適宜選択することができる。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの弾性率(EPAE)は、タイヤ性能の観点からは、5MPa~700MPaが好ましく、10MPa~500MPaがさらに好ましく、10MPa~400MPaが特に好ましい。
同様に、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーのtanδとしては、0.01~0.12が好ましく、0.01~0.10が更に好ましく、0.01~0.08が特に好ましい。ここで、「損失係数(tanδ)」は30℃,20Hz,せん断歪み1%における貯蔵剪断弾性率(G’)と損失剪断弾性率(G”)との比(G”/G‘)から算出される値であり、材料が変形する際にその材料がどの程度のエネルギーを吸収するか(熱に変わるか)を示す値である。tanδは、値が大きい程エネルギーを吸収するため、タイヤとしての転がり抵抗が増大し、結果としてタイヤの燃費性能低下の要因となる。尚、熱可塑性エラストマーのtanδは、動的粘弾性測定装置(Dynamic-Mechanical Analysis:DMA)で測定することができる。
同様に、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーのtanδとしては、0.01~0.12が好ましく、0.01~0.10が更に好ましく、0.01~0.08が特に好ましい。ここで、「損失係数(tanδ)」は30℃,20Hz,せん断歪み1%における貯蔵剪断弾性率(G’)と損失剪断弾性率(G”)との比(G”/G‘)から算出される値であり、材料が変形する際にその材料がどの程度のエネルギーを吸収するか(熱に変わるか)を示す値である。tanδは、値が大きい程エネルギーを吸収するため、タイヤとしての転がり抵抗が増大し、結果としてタイヤの燃費性能低下の要因となる。尚、熱可塑性エラストマーのtanδは、動的粘弾性測定装置(Dynamic-Mechanical Analysis:DMA)で測定することができる。
前記タイヤ骨格を構成する樹脂材料中のポリアミド系熱可塑性エラストマーの含有量としては、タイヤ骨格の弾性率や耐溶剤性の観点から、45~95質量%が好ましく、50~95質量%がさらに好ましく、50~90質量%が特に好ましい。
また、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーのガラス転移温度(Tg)としては、射出成型時の取り扱い性など製造性、tanδ値の観点から、-70℃~100℃が好ましく、-50℃~50℃が更に好ましい。
前記ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry:DSC)で測定することができる。
前記ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry:DSC)で測定することができる。
(ポリスチレン系樹脂)
前記ポリスチレン系樹脂は、前記タイヤ骨格体に含まれるポリアミド系熱可塑性エラストマーよりも弾性率の高いポリスチレン系樹脂である。
前記ポリスチレン系樹脂としては、例えば、公知のラジカル重合法、イオン性重合法で得られるものが好適に使用でき、例えば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、前記ポリスチレン系樹脂としては、スチレン分子骨格を含む重合体や、スチレンとアクリロニトリルとの共重合体等を挙げることができる。
この中でもアクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体およびその水素添加物;アクリロニトリル/スチレン共重合体とポリブタジエンとのブレンド体またはその水素添加物が好ましい。前記ポリスチレン系樹脂として、具体的には、ポリスチレン(所謂PS樹脂)、アクリロニトリル/スチレン樹脂(所謂AS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(所謂ABS樹脂(ブレンド系及び共重合系を含む)、ABS樹脂の水素添加物(所謂AES樹脂)等が挙げられ、ABS樹脂、AES樹脂、AS樹脂が好ましく、ABS樹脂、AES樹脂が特に好ましい。
前記ポリスチレン系樹脂は、前記タイヤ骨格体に含まれるポリアミド系熱可塑性エラストマーよりも弾性率の高いポリスチレン系樹脂である。
前記ポリスチレン系樹脂としては、例えば、公知のラジカル重合法、イオン性重合法で得られるものが好適に使用でき、例えば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、前記ポリスチレン系樹脂としては、スチレン分子骨格を含む重合体や、スチレンとアクリロニトリルとの共重合体等を挙げることができる。
この中でもアクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体およびその水素添加物;アクリロニトリル/スチレン共重合体とポリブタジエンとのブレンド体またはその水素添加物が好ましい。前記ポリスチレン系樹脂として、具体的には、ポリスチレン(所謂PS樹脂)、アクリロニトリル/スチレン樹脂(所謂AS樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(所謂ABS樹脂(ブレンド系及び共重合系を含む)、ABS樹脂の水素添加物(所謂AES樹脂)等が挙げられ、ABS樹脂、AES樹脂、AS樹脂が好ましく、ABS樹脂、AES樹脂が特に好ましい。
本発明における「ポリスチレン系樹脂」は、その弾性率(EPS)が、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの弾性率(EPAE)よりも大きい(式(1):EPAE<EPS)。前記ポリスチレン系樹脂の弾性率(EPS)は前記式(1)を満たすものであれば特に限定はされないが、低いtanδを維持したまま所望の弾性率を高めるという観点からは、700MPa以上であることが好ましく、900MPa以上であることがさらに好ましく、1000MPa以上が特に好ましい。同様に、ポリアミド系熱可塑性エラストマー及びポリスチレン系樹脂の弾性率の差(EPS-EPAE)としては、100MPa以上が好ましく、500MPa以上が更に好ましく、700MPa以上が特に好ましい。
前記ポリスチレン系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、使用するポリアミド熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂との組合せによっても異なるが、タイヤ骨格体成型時の製造性(取り扱い性)の観点から、通常、-150~200℃であることが好ましく、-130~150℃が更に好ましい。
同様に、前記ポリスチレン系樹脂自体のtanδとしては、0.01~1.0が好ましく、0.01~0.8がさらに好ましく、0.01~0.7が特に好ましい。尚、ポリスチレン系樹脂のtanδは、動的粘弾性測定装置(Dynamic-Mechanical Analysis:DMA)で測定することができる。
前記タイヤ骨格を構成する樹脂材料中のポリスチレン系樹脂の含有量としては、タイヤ骨格の弾性率や耐溶剤性の観点から、5~55質量%が好ましく、5~50質量%がさらに好ましく、10~50質量%が特に好ましい。
(樹脂材料)
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とを含む樹脂材料中において、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー(x)とポリスチレン系樹脂(y)との含有比(x:y)は、特に限定されるものではないが、海島構造の観点や耐溶剤性及び生産性の観点からは、95:5~10:90が好ましく、90:10~30:70が更に好ましく、90:10~55:45が特に好ましい。特にポリアミド系熱可塑性エラストマーが海相を形成し、ポリスチレン系樹脂が島相を形成するように樹脂材料の海島構造を構成する場合には、ポリアミド系熱可塑性エラストマーの含有量がポリスチレン系樹脂の含有量よりも大きいことが好ましい。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とを含む樹脂材料中において、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー(x)とポリスチレン系樹脂(y)との含有比(x:y)は、特に限定されるものではないが、海島構造の観点や耐溶剤性及び生産性の観点からは、95:5~10:90が好ましく、90:10~30:70が更に好ましく、90:10~55:45が特に好ましい。特にポリアミド系熱可塑性エラストマーが海相を形成し、ポリスチレン系樹脂が島相を形成するように樹脂材料の海島構造を構成する場合には、ポリアミド系熱可塑性エラストマーの含有量がポリスチレン系樹脂の含有量よりも大きいことが好ましい。
前記樹脂材料(タイヤ骨格体)自体の融点(または軟化点)としては、通常100℃~350℃、好ましくは100℃~250℃程度であるが、タイヤの生産性の観点から120℃~250℃程度が好ましく、120℃~200℃が更に好ましい。このように、融点が120~250℃の熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性樹脂材料を用いることで、例えばタイヤの骨格体を、その分割体(骨格片)を融着して形成する場合に、120℃~250℃の周辺温度範囲で融着された骨格体であってもタイヤ骨格片同士の接着強度が十分である。このため、本発明のタイヤは耐パンク性や耐摩耗性など走行時における耐久性に優れる。尚、前記加熱温度は、タイヤ骨格片を形成する熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性樹脂材料の融点(または軟化点)よりも10~150℃高い温度が好ましく、10~100℃高い温度が更に好ましい。
また、本発明において樹脂材料(タイヤ骨格体)中のポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂の総含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂材料の総量に対して、50質量%以上が好ましく、90質量%以上が更に好ましい。ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂の総含有量が、樹脂材料の総量に対して、50質量%以上であるとポリアミド系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系樹脂とを併用した効果を十分に発揮させることができる。前記樹脂材料には、所望に応じて、ゴム、他の熱可塑性エラストマー、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)、老化防止剤、オイル、可塑剤、着色剤、耐候剤、補強材等の各種添加剤を含有させてもよい。
前記樹脂材料は、前記熱可塑性エラストマーと前記ポリスチレン系樹脂とを混合し、必要に応じて各種添加剤を添加して、公知の方法(例えば、溶融混合)で適宜混合することにより得ることができる。溶融混合して得られた熱可塑性樹脂材料は、必要に応じてペレット状にして用いることができる。
前記樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113:1995に規定される引張弾性率(以下、特に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。)としては、100~1000MPaが好ましく、100~800MPaがさらに好ましく、100~700MPaが特に好ましい。樹脂材料の引張弾性率が、100~700MPa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おこなうことができる。
前記樹脂材料(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、5~20MPaが好ましく、5~17MPaがさらに好ましい。樹脂材料の引張降伏強さが、5MPa以上であると、走行時など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。
前記樹脂材料(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%が好ましく、15~60%がさらに好ましい。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、リム組み性をよくすることができる。
前記樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のJIS K7113:1995に規定される引張破断伸びとしては、50%以上が好ましく、100%以上が好ましく、150%以上がさらに好ましく、200%以上が特に好ましい。樹脂材料の引張破断伸びが、50%以上であると、リム組み性がよく、衝突に対して破壊しにくくすることができる。
前記樹脂材料(タイヤ骨格体)自体のISO75-2またはASTM D648に規定される荷重たわみ温度(0.45MPa荷重時)としては、50℃以上が好ましく、50~150℃が好ましく、50~130℃がさらに好ましい。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とができる。
(相溶剤)
前記樹脂材料には、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよび前記ポリスチレン系樹脂に対する相溶剤を含めることができる。前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂に相溶剤を併用すると、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いた場合に比してtanδを維持したまま弾性率を向上させることができるとともに、破断伸び等の破壊特性を向上させることができる。かかる効果を奏する機構については明らかではないが、ポリアミド系熱可塑性エラストマーと前記ポリスチレン系樹脂とが形成する海島構造において、相溶剤が海相と島相との界面に存在し海相と島相との結合力が強化されるとともに、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとスチレン系樹脂との界面張力が低下し島相を微細化している為であると推測される。
前記樹脂材料には、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよび前記ポリスチレン系樹脂に対する相溶剤を含めることができる。前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂に相溶剤を併用すると、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いた場合に比してtanδを維持したまま弾性率を向上させることができるとともに、破断伸び等の破壊特性を向上させることができる。かかる効果を奏する機構については明らかではないが、ポリアミド系熱可塑性エラストマーと前記ポリスチレン系樹脂とが形成する海島構造において、相溶剤が海相と島相との界面に存在し海相と島相との結合力が強化されるとともに、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとスチレン系樹脂との界面張力が低下し島相を微細化している為であると推測される。
ここで、前記「相溶剤」とは、前記樹脂材料中のポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂の一方と相互作用を生じる置換基を有し、且つ、他方と混ざることが可能なものを意味する。また、相溶剤は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂のそれぞれと相互作用する置換基を有するものであってもよい。
前記相互作用としては、例えば、イオン間相互作用、水素結合、双極子相互作用、ファンデルワールス力等、一般なものが含まれる。前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーと相互作用を生じる置換基としては、例えば、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基、水酸基等が挙げられる。また、前記ポリスチレン系樹脂と相互作用と生じる置換基としては、例えば、ベンゼン基、メチルベンゼン基等が挙げられる。前記相溶剤としては、上述のポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂のいずれかと同種の分子骨格を含む樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴムであって、且つ、他方と相互作用を有する置換基を有するものなどを用いることができる。
前記相溶剤としては、例えば、エポキシ基変性アクリル酸樹脂、エポキシ基変性メタクリル酸樹脂、エポキシ基変性アクリル酸エステル樹脂、エポキシ基変性メタクリル酸エステル樹脂、エポキシ基変性アクリル酸系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性アクリル酸エステル系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性メタクリル酸系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性メタクリル酸エステル系熱可塑性エラストマー等のエポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂;酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アミノ基変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性SBR、アミノ基変性SBRなどを用いることができ、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アミノ変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーが特に好ましい。
前記相溶剤としては、例えば、エポキシ基変性アクリル酸樹脂、エポキシ基変性メタクリル酸樹脂、エポキシ基変性アクリル酸エステル樹脂、エポキシ基変性メタクリル酸エステル樹脂、エポキシ基変性アクリル酸系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性アクリル酸エステル系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性メタクリル酸系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性メタクリル酸エステル系熱可塑性エラストマー等のエポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂;酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アミノ基変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、エポキシ基変性SBR、アミノ基変性SBRなどを用いることができ、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アミノ変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーが特に好ましい。
前記相溶剤の含有量としては、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを海構造とする構造にする観点から、前記樹脂材料に対して、0.1~50質量%が好ましく、0.5~45質量%がさらに好ましく、0.5~30質量%が特に好ましい。
(ポリスチレン系熱可塑性エラストマー)
前記樹脂材料には、更に、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを含めることができる。前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、酸基によって変性されている酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、または、未変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーのいずれをも用いることができる。前記酸変性または未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂と併用すると、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いた場合に比してtanδを維持したまま弾性率を向上させることができるとともに、破断伸び等の破壊特性をも向上させることができる。これらの効果を奏する機構については明らかではないが、ポリアミド系熱可塑性エラストマーと前記ポリスチレン系樹脂とが形成する海島構造にポリスチレン系熱可塑性エラストマーが何らか作用しているものと推測される。即ち、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、上述の相溶剤と同様の効果を有し、海相と島相との界面に存在することで海相と島相との結合力を強化しているものと推測される。一方、未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた場合、ポリスチレン系樹脂で島相が形成されていると、島相に対して未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは混ざりやすい。この場合、島相はポリスチレン系熱可塑性エラストマーで構成されているため弾性率が高くなるが、未変性ポリスチレンが島相に混ざることによって、場合によっては島相内に池相を構成することで、弾性率を低下させ、破断伸びや引張特性等の破壊特性を向上させることができると推測される。
前記樹脂材料には、更に、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを含めることができる。前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、酸基によって変性されている酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、または、未変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーのいずれをも用いることができる。前記酸変性または未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよびポリスチレン系樹脂と併用すると、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単体で用いた場合に比してtanδを維持したまま弾性率を向上させることができるとともに、破断伸び等の破壊特性をも向上させることができる。これらの効果を奏する機構については明らかではないが、ポリアミド系熱可塑性エラストマーと前記ポリスチレン系樹脂とが形成する海島構造にポリスチレン系熱可塑性エラストマーが何らか作用しているものと推測される。即ち、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、上述の相溶剤と同様の効果を有し、海相と島相との界面に存在することで海相と島相との結合力を強化しているものと推測される。一方、未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを用いた場合、ポリスチレン系樹脂で島相が形成されていると、島相に対して未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは混ざりやすい。この場合、島相はポリスチレン系熱可塑性エラストマーで構成されているため弾性率が高くなるが、未変性ポリスチレンが島相に混ざることによって、場合によっては島相内に池相を構成することで、弾性率を低下させ、破断伸びや引張特性等の破壊特性を向上させることができると推測される。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともポリスチレンがハードセグメントを構成し、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)がガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。また、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、加硫されたSBR樹脂等の合成ゴムを用いてもよい。
前記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、イオン性重合法で得られるものが好適に使用でき、例えば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、前記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。また、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、後述するように未変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性することで得られる。
前記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、イオン性重合法で得られるものが好適に使用でき、例えば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、前記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。また、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、後述するように未変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーを酸変性することで得られる。
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、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。この中でもポリスチレン/ポリブタジエンの組合せ、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。
前記ハードセグメントを構成するポリマー(ポリスチレン)の数平均分子量としては、5000~500000が好ましく、10000~200000が好ましい。
また、前記ソフトセグメントを構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が更に好ましく、30000~500000が特に好ましい。更に、前記ハードセグメント(x)およ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が更に好ましい。
また、前記ソフトセグメントを構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が更に好ましく、30000~500000が特に好ましい。更に、前記ハードセグメント(x)およ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が更に好ましい。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、前記ハードセグメントを形成するポリマーおよ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。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、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、SEBSが特に好ましい。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、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、SEBSが特に好ましい。
前記未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、市販品の旭化成社製の「タフテック」シリーズ(例えば、H1031、H1041、H1043、H1051、H1052、H1053、H1062、H1082、H1141、H1221、H1272)、(株)クラレ製のSEBS(「ハイブラー」5127、5125等)、SEPS(「セプトン」2002、2063、S2004、S2006等)等を用いることができる。
前記未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを海とする構造にする観点から、ポリアミド系熱可塑性エラストマーの含有量よりも少ないことが好ましい。前記未変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、具体的には、前記樹脂材料に対して、5~50質量%が好ましく、5~45質量%がさらに好ましく、5~30質量%が特に好ましい。
-酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー-
「酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー」は、未変性のポリスチレン系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て酸変性させたポリスチレン系熱可塑性エラストマーを意味する。酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、例えば、不飽和カルボン酸や不飽和カルボン酸無水物の不飽和結合部位をポリスチレン系熱可塑性エラストマーに結合(例えば、グラフト重合)させることで得ることができる。
「酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー」は、未変性のポリスチレン系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て酸変性させたポリスチレン系熱可塑性エラストマーを意味する。酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、例えば、不飽和カルボン酸や不飽和カルボン酸無水物の不飽和結合部位をポリスチレン系熱可塑性エラストマーに結合(例えば、グラフト重合)させることで得ることができる。
酸性基を有する(不飽和)化合物としては、ポリアミド系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。
前記酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、旭化成社製、タフテック、例えば、M1943、M1911、M1913、Kraton社製、FG19181G等が挙げられる。
上述のように、前記樹脂材料は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーで構成されるマトリックス相である海相と、前記ポリスチレン系樹脂と、で構成される分散相である島相とを有する海島構造を有する態様が好ましい。
一方、海島構造において、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーの酸価が高いほど島相が小さく、酸価が低いほど島相が大きくなる傾向にある。このように、島相が樹脂材料中に微分散していると、耐衝撃性が特に向上する。また、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーの酸化が高いほど、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとの相互作用が大きくなり、樹脂材料の溶融粘度が増大する。酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系熱可塑性エラストマーを合せて使用することにより、酸化を調整することで、樹脂材料の溶融粘度が増大し過ぎず、樹脂材料の射出成形性に優れる。従って、前記樹脂材料を用いてタイヤ骨格体を作製するときに、樹脂材料を高温に加熱しなくて済むため、前記樹脂材料の過加熱損傷の発生を抑制することができる。
なお、酸変性エラストマーの島相が熱可塑性樹脂中に微分散していることは、SEM(走査型電子顕微鏡、scanning electron microscope)を用いた写真観察から確認することができる。
一方、海島構造において、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーの酸価が高いほど島相が小さく、酸価が低いほど島相が大きくなる傾向にある。このように、島相が樹脂材料中に微分散していると、耐衝撃性が特に向上する。また、酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーの酸化が高いほど、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとの相互作用が大きくなり、樹脂材料の溶融粘度が増大する。酸変性のポリスチレン系熱可塑性エラストマーとポリスチレン系熱可塑性エラストマーを合せて使用することにより、酸化を調整することで、樹脂材料の溶融粘度が増大し過ぎず、樹脂材料の射出成形性に優れる。従って、前記樹脂材料を用いてタイヤ骨格体を作製するときに、樹脂材料を高温に加熱しなくて済むため、前記樹脂材料の過加熱損傷の発生を抑制することができる。
なお、酸変性エラストマーの島相が熱可塑性樹脂中に微分散していることは、SEM(走査型電子顕微鏡、scanning electron microscope)を用いた写真観察から確認することができる。
酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの酸価は、0mg(CH3ONa)/gを超え20mg(CH3ONa)/g以下であることが好ましく、0mg(CH3ONa)/gを超え17mg(CH3ONa)/g以下であることがさらに好ましく、0mg(CH3ONa)/gを超え15mg(CH3ONa)/g以下であることが特に好ましい。
前記酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを海とする構造にする観点から、ポリアミド系熱可塑性エラストマーの含有量よりも少ないことが好ましい。前記酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマーの含有量は、具体的には、前記樹脂材料に対して、5~50質量%が好ましく、5~40質量%がさらに好ましく、5~30質量%が特に好ましい。
[第1の実施形態]
以下に、図面に従って本発明のタイヤの第1の実施形態に係るタイヤを説明する。
本実施形態のタイヤ10について説明する。図1(A)は、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。図1(B)は、リムに装着したビード部の断面図である。図1(A)に示すように、本実施形態のタイヤ10は、従来一般の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。
以下に、図面に従って本発明のタイヤの第1の実施形態に係るタイヤを説明する。
本実施形態のタイヤ10について説明する。図1(A)は、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。図1(B)は、リムに装着したビード部の断面図である。図1(A)に示すように、本実施形態のタイヤ10は、従来一般の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。
図1(A)に示すように、タイヤ10は、図1(B)に示すリム20のビードシート21およびリムフランジ22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16(外周部)と、からなるタイヤケース17を備えている。
ここで、本実施形態のタイヤケース17は、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(例えば、宇部興産社製、UBESTA、「XPA9048X1」:弾性率183MPa)とスチレン系樹脂としてABS樹脂(例えば、テクノポリマー(株)製、「テクノABS170」:弾性率1373MPa)とを含み、更に、スチレン系エラストマーとして未変性SEBS(例えば、旭化成ケミカルズ社製「タフテック H1041」)を用いて構成されている。
本実施形態においてタイヤケース17は、単一の熱可塑性樹脂材料(ポリアミド系熱可塑性エラストマー+ABS樹脂+未変性SEBS)で形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと同様に、タイヤケース17の各部位毎(サイド部14、クラウン部16、ビード部12など)に異なる特徴を有する熱可塑性樹脂材料を用いてもよい。また、タイヤケース17(例えば、ビード部12、サイド部14、クラウン部16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、補強材でタイヤケース17を補強してもよい。
本実施形態のタイヤケース17は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂と未変性SEBSとを含む樹脂材料で形成された一対のタイヤケース半体(タイヤ骨格片)17A同士を接合させたものである。タイヤケース半体17A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等で成形された同一形状の円環状のタイヤケース半体17Aを互いに向かい合わせてタイヤ赤道面部分で接合することで形成されている。なお、タイヤケース17は、2つの部材を接合して形成するものに限らず、3以上の部材を接合して形成してもよい。
前記樹脂材料で形成されるタイヤケース半体17Aは、例えば、真空成形、圧空成形、インジェクション成形、メルトキャスティング等で成形することができる。このため、従来のようにゴムでタイヤケースを成形する場合に比較して、加硫を行う必要がなく、製造工程を大幅に簡略化でき、成形時間を省略することができる。
また、本実施形態では、タイヤケース半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤケース半体17Aと他方のタイヤケース半体17Aとが同一形状とされているので、タイヤケース半体17Aを成形する金型が1種類で済むメリットもある。
また、本実施形態では、タイヤケース半体17Aは左右対称形状、即ち、一方のタイヤケース半体17Aと他方のタイヤケース半体17Aとが同一形状とされているので、タイヤケース半体17Aを成形する金型が1種類で済むメリットもある。
本実施形態において、図1(B)に示すようにビード部12には、従来一般の空気入りタイヤと同様の、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。しかし、本発明はこの構成に限定されず、ビード部12の剛性が確保され、リム20との嵌合に問題なければ、ビードコア18を省略することもできる。なお、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、または硬質樹脂などで形成されていてもよい。
本実施形態では、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、タイヤケース17を構成する樹脂材料よりもシール性に優れた材料、例えば、ゴムからなる円環状のシール層24が形成されている。このシール層24はタイヤケース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。タイヤケース17を構成する樹脂材料よりもシール性に優れた材料としては、タイヤケース17を構成する樹脂材料に比して軟質な材料を用いることができる。シール層24に用いることのできるゴムとしては、従来一般の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。また、タイヤケース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れば、ゴムのシール層24は省略してもよく、前記樹脂材料よりもシール性に優れる他の熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマー)を用いてもよい。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、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル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、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、或いは、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。
図1(A)に示すように、クラウン部16には、タイヤケース17を構成する樹脂材料よりも剛性が高い補強コード26がタイヤケース17の周方向に巻回されている。補強コード26は、タイヤケース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螺旋状に巻回されており、補強コード層28を形成している。補強コード層28のタイヤ径方向外周側には、タイヤケース17を構成する樹脂材料よりも耐摩耗性に優れた材料、例えばゴムからなるトレッド30が配置されている。
図2を用いて補強コード26によって形成される補強コード層28について説明する。図2は、第1実施形態のタイヤのタイヤケースのクラウン部に補強コード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。図2に示されるように、補強コード26は、タイヤケース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螺旋状に巻回されており、タイヤケース17の外周部の一部と共に図2において破線部で示される補強コード層28を形成している。補強コード26のクラウン部16に埋設された部分は、クラウン部16(タイヤケース17)を構成する樹脂材料と密着した状態となっている。補強コード26としては、金属繊維や有機繊維等のモノフィラメント(単線)、または、スチール繊維を撚ったスチールコードなどこれら繊維を撚ったマルチフィラメント(撚り線)などを用いることができる。なお、本実施形態において補強コード26としては、スチールコードが用いられている。
また、図2において埋設量Lは、タイヤケース17(クラウン部16)に対する補強コード26のタイヤ回転軸方向への埋設量を示す。補強コード26のクラウン部16に対する埋設量Lは、補強コード26の直径Dの1/5以上であれば好ましく、1/2を超えることがさらに好ましい。そして、補強コード26全体がクラウン部16に埋設されることが最も好ましい。補強コード26の埋設量Lが、補強コード26の直径Dの1/2を超えると、補強コード26の寸法上、埋設部から飛び出し難くなる。また、補強コード26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、補強コード26が埋設されたクラウン部16上に部材が載置されても補強コード周辺部に空気が入るのを抑制することができる。なお、補強コード層28は、従来のゴム製の空気入りタイヤのカーカスの外周面に配置されるベルトに相当するものである。
上述のように補強コード層28のタイヤ径方向外周側にはトレッド30が配置されている。このトレッド30に用いるゴムは、従来のゴム製の空気入りタイヤ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、トレッド30の代わりに、タイヤケース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。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。
以下、本発明のタイヤの製造方法について説明する。
(タイヤケース成形工程)
まず、薄い金属の支持リングに支持されたタイヤケース半体同士を互いに向かい合わせる。次いで、タイヤケース半体の突き当て部分の外周面と接するように図を省略する接合金型を設置する。ここで、前記接合金型はタイヤケース半体A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。次いで、タイヤケース半体の接合部周辺を、タイヤケースを構成する熱可塑性樹脂材料の融点(または軟化点)以上で押圧する。タイヤケース半体の接合部が接合金型によって加熱・加圧されると、前記接合部が溶融しタイヤケース半体同士が融着しこれら部材が一体となってタイヤケース17が形成される。尚、本実施形態においては接合金型を用いてタイヤケース半体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前記接合部を加熱したり、予め熱風、赤外線の照射等によって軟化または溶融させ、接合金型によって加圧して。タイヤケース半体を接合させてもよい。
(タイヤケース成形工程)
まず、薄い金属の支持リングに支持されたタイヤケース半体同士を互いに向かい合わせる。次いで、タイヤケース半体の突き当て部分の外周面と接するように図を省略する接合金型を設置する。ここで、前記接合金型はタイヤケース半体A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。次いで、タイヤケース半体の接合部周辺を、タイヤケースを構成する熱可塑性樹脂材料の融点(または軟化点)以上で押圧する。タイヤケース半体の接合部が接合金型によって加熱・加圧されると、前記接合部が溶融しタイヤケース半体同士が融着しこれら部材が一体となってタイヤケース17が形成される。尚、本実施形態においては接合金型を用いてタイヤケース半体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前記接合部を加熱したり、予め熱風、赤外線の照射等によって軟化または溶融させ、接合金型によって加圧して。タイヤケース半体を接合させてもよい。
(補強コード部材巻回工程)
次に、補強コード巻回工程について図3を用いて説明する。図3は、コード加熱装置、およびローラ類を用いてタイヤケースのクラウン部に補強コードを埋設する動作を説明するための説明図である。図3において、コード供給装置56は、補強コード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コード加熱装置59と、補強コード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の補強コード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、および第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、本実施形態において、第1のローラ60または第2のローラ64の表面は、溶融また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。なお、本実施形態では、コード供給装置56は、第1のローラ60または第2のローラ64の2つのローラを有する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、何れか一方のローラのみ(即ち、ローラ1個)を有している構成でもよい。
次に、補強コード巻回工程について図3を用いて説明する。図3は、コード加熱装置、およびローラ類を用いてタイヤケースのクラウン部に補強コードを埋設する動作を説明するための説明図である。図3において、コード供給装置56は、補強コード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コード加熱装置59と、補強コード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の補強コード26の搬送方向下流側に配置される第2のローラ64と、および第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、本実施形態において、第1のローラ60または第2のローラ64の表面は、溶融また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。なお、本実施形態では、コード供給装置56は、第1のローラ60または第2のローラ64の2つのローラを有する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、何れか一方のローラのみ(即ち、ローラ1個)を有している構成でもよい。
また、コード加熱装置59は、熱風を生じさせるヒーター70およびファン72を備えている。また、コード加熱装置59は、内部に熱風が供給される、内部空間を補強コード26が通過する加熱ボックス74と、加熱された補強コード26を排出する排出口76とを備えている。
本工程においては、まず、コード加熱装置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で加熱ボックス74へ送る。次に、リール58から巻き出した補強コード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、補強コード26の温度を100~200℃程度に加熱)する。加熱された補強コード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ケース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、加熱された補強コード26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または軟化し、加熱された補強コード26の少なくとも一部がクラウン部16の外周面に埋設される。このとき、溶融または軟化した樹脂材料に加熱された補強コード26が埋設されるため、樹脂材料と補強コード26とが隙間がない状態、つまり密着した状態となる。これにより、補強コード26を埋設した部分へのエア入りが抑制される。なお、補強コード26をタイヤケース17の樹脂材料の融点(または軟化点)よりも高温に加熱することで、補強コード26が接触した部分の樹脂材料の溶融または軟化が促進される。このようにすることで、クラウン部16の外周面に補強コード26を埋設しやすくなると共に、効果的にエア入りを抑制することができる。
また、補強コード26の埋設量Lは、補強コード26の加熱温度、補強コード26に作用させるテンション、および第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。そして、本実施形態では、補強コード26の埋設量Lが、補強コード26の直径Dの1/5以上となるように設定されている。なお、補強コード26の埋設量Lとしては、直径Dの1/2を超えることがさらに好ましく、補強コード26全体が埋設されることが最も好ましい。
このようにして、加熱した補強コード26をクラウン部16の外周面に埋設しながら巻き付けることで、タイヤケース17のクラウン部16の外周側に補強コード層28が形成される。
次に、タイヤケース17の外周面に加硫済みの帯状のトレッド30を1周分巻き付けてタイヤケース17の外周面にトレッド30を、接着剤などを用いて接着する。なお、トレッド30は、例えば、従来知られている更生タイヤに用いられるプレキュアトレッドを用いることができる。本工程は、更生タイヤの台タイヤの外周面にプレキュアトレッドを接着する工程と同様の工程である。
そして、タイヤケース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。
(作用)
本実施形態のタイヤ10では、タイヤケース17がポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂と未変性SEBSとを含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤ骨格体の損失係数(tanδ)が低く維持されたまま、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比して弾性率が向上している。このため、タイヤ10は、弾性率が100~700MPaの範囲内にありながら、且つ、転がり抵抗が低減されている。また、タイヤ10は従来のゴム製のタイヤに比して構造が簡易であるため重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ10は、耐摩擦性および耐久性が高い。
本実施形態のタイヤ10では、タイヤケース17がポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂と未変性SEBSとを含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤ骨格体の損失係数(tanδ)が低く維持されたまま、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比して弾性率が向上している。このため、タイヤ10は、弾性率が100~700MPaの範囲内にありながら、且つ、転がり抵抗が低減されている。また、タイヤ10は従来のゴム製のタイヤに比して構造が簡易であるため重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ10は、耐摩擦性および耐久性が高い。
さらに、本実施形態のタイヤ10では、未変性SEBSを含有しているため、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂とのみを用いた場合に比して破壊特性が向上している。
また、本実施形態のタイヤ10では、樹脂材料で形成されたタイヤケース17のクラウン部16の外周面に前記樹脂材料よりも剛性が高い補強コード26が周方向へ螺旋状に巻回されていることから耐パンク性、耐カット性、およびタイヤ10の周方向剛性が向上する。なお、タイヤ10の周方向剛性が向上することで、熱可塑性樹脂材料で形成されたタイヤケース17のクリープが防止される。
また、タイヤケース17の軸方向に沿った断面視(図1(A)に示される断面)で、樹脂材料で形成されたタイヤケース17のクラウン部16の外周面に補強コード26の少なくとも一部が埋設され且つ樹脂材料に密着していることから、製造時のエア入りが抑制されており、走行時の入力などによって補強コード26が動くのが抑制される。これにより、補強コード26、タイヤケース17、およびトレッド30に剥離などが生じるのが抑制され、タイヤ10の耐久性が向上する。
このように補強コード層28が、樹脂材料を含んで構成されていると、補強コード26をクッションゴムで固定する場合と比してタイヤケース17と補強コード層28との硬さの差を小さくできるため、更に補強コード26をタイヤケース17に密着・固定することができる。これにより、上述のエア入りを効果的に防止することができ、走行時に補強コード部材が動くのを効果的に抑制することができる。
更に、補強コード26がスチールコードの場合に、タイヤ処分時に補強コード26を加熱によって樹脂材料から容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ10のリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は加硫ゴムに比して損失係数(tanδ)が低いため、補強コード層28が樹脂材料を多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、樹脂材料は加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
更に、補強コード26がスチールコードの場合に、タイヤ処分時に補強コード26を加熱によって樹脂材料から容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ10のリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は加硫ゴムに比して損失係数(tanδ)が低いため、補強コード層28が樹脂材料を多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、樹脂材料は加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
そして、図2に示すように、補強コード26の埋設量Lが直径Dの1/5以上となっていることから、製造時のエア入りが効果的に抑制されており、走行時の入力などによって補強コード26が動くのがさらに抑制される。
また、路面と接触するトレッド30をタイヤケース17を構成する樹脂材料よりも耐摩耗性のあるゴム材で構成していることから、タイヤ10の耐摩耗性が向上する。
さらに、ビード部12には、金属材料からなる環状のビードコア18が埋設されていることから、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム20に対してタイヤケース17、すなわちタイヤ10が強固に保持される。
さらに、ビード部12には、金属材料からなる環状のビードコア18が埋設されていることから、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム20に対してタイヤケース17、すなわちタイヤ10が強固に保持される。
またさらに、ビード部12のリム20と接触する部分に、タイヤケース17を構成する樹脂材料よりもシール性のあるゴム材からなるシール層24が設けられていることから、タイヤ10とリム20との間のシール性が向上する。このため、リム20とタイヤケース17を構成する樹脂材料のみとでシールする場合と比較して、タイヤ内の空気漏れがより一層抑制される。また、シール層24を設けることでリムフィット性も向上する。
上述の実施形態では、補強コード26を加熱し、加熱した補強コード26が接触する部分のタイヤケース17の表面を溶融または軟化させる構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、補強コード26を加熱せずに熱風生成装置を用い、補強コード26が埋設されるクラウン部16の外周面を加熱した後、補強コード26をクラウン部16に埋設するようにしてもよい。
また、第1実施形態では、コード加熱装置59の熱源をヒーターおよびファンとしているが、本発明はこの構成に限定されず、補強コード26を輻射熱(例えば、赤外線など)で直接加熱する構成としてもよい。
さらに、第1実施形態では、補強コード26を埋設した熱可塑性樹脂材料が溶融また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構成としたが、本発明はこの構成に限定されず、熱可塑性樹脂材料が溶融または軟化した部分に冷風を直接吹きかけて、熱可塑性樹脂材料の溶融または軟化した部分を強制的に冷却固化する構成としてもよい。
また、第1実施形態では、補強コード26を加熱する構成としたが、例えば、補強コード26の外周をタイヤケース17と同じ樹脂材料で被覆する構成としてもよく、この場合には、被覆補強コードをタイヤケース17のクラウン部16に巻き付ける際に、補強コード26と共に被覆した樹脂材料も加熱することで、クラウン部16への埋設時におけるエア入りを効果的に抑制することができる。
また、補強コード26は螺旋巻きするのが製造上は容易だが、幅方向で補強コード26を不連続とする方法等も考えられる。
第1実施形態のタイヤ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、所謂チューブレスタイヤであるが、本発明はこの構成に限定されず、完全なチューブ形状であってもよい。
前記完全なチューブ形状のタイヤとしては、図4に示すように、円環状とされたタイヤ骨格体をタイヤ幅方向に3本配置した態様であってもよい。図4は、他の実施形態に係るタイヤの断面図である。図4に示すように、タイヤ86は、トレッドゴム層87と、第1実施形態と同様の樹脂材料からなる円環状とされた中空のチューブ(タイヤ骨格体)88と、ベルト(補強コード)89と、リム90とを備えている。チューブ88は、タイヤ86のタイヤ幅方向に3本並んで配置されている。チューブ88の外周部には、ベルト89を埋設したトレッドゴム層87が接着されている。また、チューブ88は、チューブ88と係合する凹部を備えたリム90に装着されている。なお、このタイヤ86にはビードコアは設けられていない。
[第2の実施形態]
次に、図面に従って本発明のタイヤの製造方法およびタイヤの第2実施形態について説明する。本実施形態のタイヤは、上述の第1実施形態と同様に、従来一般の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。このため、以下の図において、前記第1実施形態と同様の構成については同様の番号が付される。図5(A)は、第2実施形態のタイヤのタイヤ幅方向に沿った断面図であり、図5(B)は第2実施形態のタイヤにリムを嵌合させた状態のビード部のタイヤ幅方向に沿った断面の拡大図である。また、図6は、第2実施形態のタイヤの補強層の周囲を示すタイヤ幅方向に沿った断面図である。
次に、図面に従って本発明のタイヤの製造方法およびタイヤの第2実施形態について説明する。本実施形態のタイヤは、上述の第1実施形態と同様に、従来一般の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。このため、以下の図において、前記第1実施形態と同様の構成については同様の番号が付される。図5(A)は、第2実施形態のタイヤのタイヤ幅方向に沿った断面図であり、図5(B)は第2実施形態のタイヤにリムを嵌合させた状態のビード部のタイヤ幅方向に沿った断面の拡大図である。また、図6は、第2実施形態のタイヤの補強層の周囲を示すタイヤ幅方向に沿った断面図である。
第2実施形態のタイヤは、上述の第1実施形態と同様に、タイヤケース17が、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(例えば、宇部興産社製、UBESTA、「XPA9048X1」:弾性率183MPa)及びABS樹脂(例えば、テクノポリマー(株)製、「テクノABS130」:弾性率1853MPa)に、相溶剤として酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー(例えば、旭化成ケミカルズ社製「タフテック M1913」)を用いて構成されている。
本実施形態においてタイヤ200は、図5(A)および図6に示すように、クラウン部16に、被覆コード部材26Bが周方向に巻回されて構成された補強コード層28(図6では破線で示されている)が積層されている。この補強コード層28は、タイヤケース17の外周部を構成し、クラウン部16の周方向剛性を補強している。なお、補強コード層28の外周面は、タイヤケース17の外周面17Sに含まれる。
この被覆コード部材26Bは、タイヤケース17を形成する樹脂材料よりも剛性が高いコード部材26Aにタイヤケース17を形成する樹脂材料とは別体の被覆用樹脂材料27を被覆して形成されている。また、被覆コード部材26Bはクラウン部16との接触部分において、被覆コード部材26Bとクラウン部16とが接合(例えば、溶接、または接着剤で接着)されている。
また、被覆用樹脂材料27の弾性率は、タイヤケース17を形成する樹脂材料の弾性率の0.1倍から10倍の範囲内に設定することが好ましい。被覆用樹脂材料27の弾性率がタイヤケース17を形成する熱可塑性樹脂材料の弾性率の10倍以下の場合は、クラウン部が硬くなり過ぎずリム組み性が容易になる。また、被覆用樹脂材料27の弾性率がタイヤケース17を形成する熱可塑性樹脂材料の弾性率の0.1倍以上の場合には、補強コード層28を構成する樹脂が柔らかすぎず、ベルト面内せん断剛性に優れコーナリング力が向上する。なお、本実施形態では、被覆用樹脂材料27としてタイヤ骨格体を形成する樹脂材料と同様の材料が用いられている。
また、図6に示すように、被覆コード部材26Bは、断面形状が略台形状とされている。なお、以下では、被覆コード部材26Bの上面(タイヤ径方向外側の面)を符号26Uで示し、下面(タイヤ径方向内側の面)を符号26Dで示す。また、本実施形態では、被覆コード部材26Bの断面形状を略台形状とする構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、断面形状が下面26D側(タイヤ径方向内側)から上面26U側(タイヤ径方向外側)へ向かって幅広となる形状を除いた形状であれば、いずれの形状でもよい。
図6に示すように、被覆コード部材26Bは、周方向に間隔をあけて配置されていることから、隣接する被覆コード部材26Bの間に隙間28Aが形成されている。このため、補強コード層28の外周面は、凹凸とされ、この補強コード層28が外周部を構成するタイヤケース17の外周面17Sも凹凸となっている。
タイヤケース17の外周面17S(凹凸含む)には、微細な粗化凹凸が均一に形成され、その上に接合剤を介して、クッションゴム29が接合されている。このクッションゴム29は、径方向内側のゴム部分が粗化凹凸に流れ込んでいる。
また、クッションゴム29の上(外周面)にはタイヤケース17を形成している樹脂材料よりも耐摩耗性に優れた材料、例えばゴムからなるトレッド30が接合されている。
なお、トレッド30に用いるゴム(トレッドゴム30A)は、従来のゴム製の空気入りタイヤ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。また、トレッド30の代わりに、タイヤケース17を形成する樹脂材料よりも耐摩耗性に優れる他の種類の樹脂材料で形成したトレッドを用いてもよい。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(図示省略)が形成されている。
次に本実施形態のタイヤの製造方法について説明する。
(骨格形成工程)
まず、上述の第1実施形態と同様にして、タイヤケース半体17Aを形成し、これを接合金型によって加熱・押圧し、タイヤケース17を形成する。
(骨格形成工程)
まず、上述の第1実施形態と同様にして、タイヤケース半体17Aを形成し、これを接合金型によって加熱・押圧し、タイヤケース17を形成する。
(補強コード部材巻回工程)
本実施形態におけるタイヤの製造装置は、上述の第1実施形態と同様であり、上述の第1実施形態の図3に示すコード供給装置56において、リール58にコード部材26Aを被覆用樹脂材料27(本実施形態ではタイヤケースと同じ樹脂材料)で被覆した断面形状が略台形状の被覆コード部材26Bを巻き付けたものが用いられる。
本実施形態におけるタイヤの製造装置は、上述の第1実施形態と同様であり、上述の第1実施形態の図3に示すコード供給装置56において、リール58にコード部材26Aを被覆用樹脂材料27(本実施形態ではタイヤケースと同じ樹脂材料)で被覆した断面形状が略台形状の被覆コード部材26Bを巻き付けたものが用いられる。
まず、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で加熱ボックス74へ送る。リール58から巻き出した被覆コード部材26B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、被覆コード部材26Bの外周面の温度を、被覆用樹脂材料27の融点(または軟化点)以上)とする。ここで、被覆コード部材26Bが加熱されることにより、被覆用樹脂材料27が溶融または軟化した状態となる。
そして被覆コード部材26Bは、排出口76を通り、紙面手前方向に回転するタイヤケース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回される。このとき、クラウン部16の外周面に被覆コード部材26Bの下面26Dが接触する。そして、接触した部分の溶融または軟化状態の被覆用樹脂材料27はクラウン部16の外周面上に広がり、クラウン部16の外周面に被覆コード部材26Bが溶着される。これにより、クラウン部16と被覆コード部材26Bとの接合強度が向上する。
(粗化処理工程)
次に、図示を省略するブラスト装置にて、タイヤケース17の外周面17Sに向け、タイヤケース17側を回転させながら、外周面17Sへ投射材を高速度で射出する。射出された投射材は、外周面17Sに衝突し、この外周面17Sに算術平均粗さRaが0.05mm以上となる微細な粗化凹凸96を形成する。
このようにして、タイヤケース17の外周面17Sに微細な粗化凹凸96が形成されることで、外周面17Sが親水性となり、後述する接合剤の濡れ性が向上する。
次に、図示を省略するブラスト装置にて、タイヤケース17の外周面17Sに向け、タイヤケース17側を回転させながら、外周面17Sへ投射材を高速度で射出する。射出された投射材は、外周面17Sに衝突し、この外周面17Sに算術平均粗さRaが0.05mm以上となる微細な粗化凹凸96を形成する。
このようにして、タイヤケース17の外周面17Sに微細な粗化凹凸96が形成されることで、外周面17Sが親水性となり、後述する接合剤の濡れ性が向上する。
(積層工程)
次に、粗化処理を行なったタイヤケース17の外周面17Sに接合剤を塗布する。
なお、接合剤としては、トリアジンチオール系接着剤、塩化ゴム系接着剤、フェノール系樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤、ハロゲン化ゴム系接着剤、ゴム系接着剤など、特に制限はないが、クッションゴム29が加硫できる温度(90℃~140℃)で反応することが好ましい。
次に、粗化処理を行なったタイヤケース17の外周面17Sに接合剤を塗布する。
なお、接合剤としては、トリアジンチオール系接着剤、塩化ゴム系接着剤、フェノール系樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤、ハロゲン化ゴム系接着剤、ゴム系接着剤など、特に制限はないが、クッションゴム29が加硫できる温度(90℃~140℃)で反応することが好ましい。
次に、接合剤が塗布された外周面17Sに未加硫状態のクッションゴム29を1周分巻き付け、そのクッションゴム29の上に例えば、ゴムセメント組成物などの接合剤を塗布し、その上に加硫済みまたは半加硫状態のトレッドゴム30Aを1周分巻き付けて、生タイヤケース状態とする。
(加硫工程)
次に生タイヤケースを加硫缶やモールドに収容して加硫する。このとき、粗化処理によってタイヤケース17の外周面17Sに形成された粗化凹凸96に未加硫のクッションゴム29が流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸96に流れ込んだクッションゴム29により、アンカー効果が発揮されて、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が向上する。すなわち、クッションゴム29を介してタイヤケース17とトレッド30との接合強度が向上する。
次に生タイヤケースを加硫缶やモールドに収容して加硫する。このとき、粗化処理によってタイヤケース17の外周面17Sに形成された粗化凹凸96に未加硫のクッションゴム29が流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸96に流れ込んだクッションゴム29により、アンカー効果が発揮されて、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が向上する。すなわち、クッションゴム29を介してタイヤケース17とトレッド30との接合強度が向上する。
そして、タイヤケース17のビード部12に、樹脂材料よりも軟質である軟質材料からなるシール層24を、接着剤等を用いて接着すれば、タイヤ200の完成となる。
(作用)
本実施形態のタイヤ200では、タイヤケース17がポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂と酸変性SEBSとを含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤ骨格体の損失係数(tanδ)が低く維持されたまま、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比して弾性率が向上している。このため、タイヤ200は、弾性率が100~700MPaの範囲内にありながら、且つ、転がり抵抗が低減されている。また、タイヤ200は従来のゴム製のタイヤに比して構造が簡易であるため重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ200は、耐摩擦性および耐久性が高い。
本実施形態のタイヤ200では、タイヤケース17がポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂と酸変性SEBSとを含む樹脂材料によって形成されているため、タイヤ骨格体の損失係数(tanδ)が低く維持されたまま、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いた場合に比して弾性率が向上している。このため、タイヤ200は、弾性率が100~700MPaの範囲内にありながら、且つ、転がり抵抗が低減されている。また、タイヤ200は従来のゴム製のタイヤに比して構造が簡易であるため重量が軽い。このため、本実施形態のタイヤ200は、耐摩擦性および耐久性が高い。
さらに、本実施形態のタイヤ200では、酸変性SEBSを含有しているため、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとABS樹脂とのみを用いた場合に比して破壊特性が向上している。
本実施形態のタイヤの製造方法では、タイヤケース17とクッションゴム29およびトレッドゴム30Aとを一体化するにあたり、タイヤケース17の外周面17Sが粗化処理されていることから、アンカー効果により接合性(接着性)が向上する。また、タイヤケース17を形成する樹脂材料が投射材の衝突により掘り起こされることから、接合剤の濡れ性が向上する。これにより、タイヤケース17の外周面17Sに接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度を確保することができる。
特に、タイヤケース17の外周面17Sに凹凸が構成されていても、凹部(隙間28A)に投射材を衝突させることで凹部周囲(凹壁、凹底)の粗化処理がなされ、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度を確保することができる。
一方、クッションゴム29がタイヤケース17の外周面17Sの粗化処理された領域内に積層されることから、タイヤケース17とクッションゴムとの接合強度を効果的に確保することができる。
加硫工程において、クッションゴム29を加硫した場合、粗化処理によってタイヤケース17の外周面17Sに形成された粗化凹凸にクッションゴム29が流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸に流れ込んだクッションゴム29により、アンカー効果が発揮されて、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が向上する。
このような、タイヤの製造方法にて製造されたタイヤ200は、タイヤケース17とクッションゴム29との接合強度が確保される、すなわち、クッションゴム29を介してタイヤケース17とトレッド30との接合強度が確保される。これにより、走行時などにおいて、タイヤ200のタイヤケース17の外周面17Sとクッションゴム29との間の剥離が抑制される。
また、タイヤケース17の外周部を補強コード層28が構成していることから、外周部を補強コード層28以外のもので構成しているものと比べて、耐パンク性および耐カット性が向上する。
また、被覆コード部材26Bを巻回して補強コード層28が形成されていることから、タイヤ200の周方向剛性が向上する。周方向剛性が向上することで、タイヤケース17のクリープ(一定の応力下でタイヤケース17の塑性変形が時間とともに増加する現象)が抑制され、且つ、タイヤ径方向内側からの空気圧に対する耐圧性が向上する。
更に、補強コード層28が、被覆コード部材26Bを含んで構成されていると、補強コード26Aを単にクッションゴム29で固定する場合と比してタイヤケース17と補強コード層28との硬さの差を小さくできるため、更に被覆コード部材26Bをタイヤケース17に密着・固定することができる。これにより、上述のエア入りを効果的に防止することができ、走行時に補強コード部材が動くのを効果的に抑制することができる。
更に、補強コード26Aがスチールコードの場合に、タイヤ処分時に被覆コード部材26Bからコード部材26Aを加熱によって容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ200のリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は加硫ゴムに比して損失係数(tanδ)が低いため、補強コード層28が樹脂材料を多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、樹脂材料は加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
更に、補強コード26Aがスチールコードの場合に、タイヤ処分時に被覆コード部材26Bからコード部材26Aを加熱によって容易に分離・回収が可能であるため、タイヤ200のリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は加硫ゴムに比して損失係数(tanδ)が低いため、補強コード層28が樹脂材料を多く含んでいると、タイヤの転がり性を向上させることができる。更には、樹脂材料は加硫ゴムに比して、面内せん断剛性が大きく、タイヤ走行時の操安性や耐摩耗性にも優れるといった利点がある。
本実施形態では、タイヤケース17の外周面17Sに凹凸を構成したが、本発明はこれに限らず、外周面17Sを平らに形成する構成としてもよい。
また、タイヤケース17は、タイヤケースのクラウン部に巻回され且つ接合された被覆コード部材を被覆用熱可塑性材料で覆うようにして補強コード層を形成してもよい。この場合、溶融または軟化状態の被覆用熱可塑性材料を補強コード層28の上に吐出して被覆層を形成することができる。また、押出機を用いずに、溶着シートを加熱し溶融または軟化状態にして、補強コード層28の表面(外周面)に貼り付けて被覆層を形成してもよい。
また、タイヤケース17は、タイヤケースのクラウン部に巻回され且つ接合された被覆コード部材を被覆用熱可塑性材料で覆うようにして補強コード層を形成してもよい。この場合、溶融または軟化状態の被覆用熱可塑性材料を補強コード層28の上に吐出して被覆層を形成することができる。また、押出機を用いずに、溶着シートを加熱し溶融または軟化状態にして、補強コード層28の表面(外周面)に貼り付けて被覆層を形成してもよい。
上述の第2実施形態では、ケース分割体(タイヤケース半体17A)を接合してタイヤケース17を形成する構成としたが、本発明はこの構成に限らず、金型などを用いてタイヤケース17を一体的に形成してもよい。
第2実施形態のタイヤ200は、ビード部12をリム20に装着することで、タイヤ200とリム20との間で空気室を形成する、所謂チューブレスタイヤであるが、本発明はこの構成に限定されず、タイヤ200は、例えば、完全なチューブ形状(例えば図4に示す形状)であってもよい。
第2実施形態では、タイヤケース17とトレッド30との間にクッションゴム29を配置したが、本発明はこれに限らず、クッションゴム29を配置しない構成としてもよい。
また、第2実施形態では、被覆コード部材26Bをクラウン部16へ螺旋状に巻回する構成としたが、本発明はこれに限らず、被覆コード部材26Bが幅方向で不連続となるように巻回する構成としてもよい。
第2実施形態では、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱可塑性材料とし、この被覆用樹脂材料27を加熱することにより溶融または軟化状態にしてクラウン部16の外周面に被覆コード部材26Bを溶着する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、被覆用樹脂材料27を加熱せずに接着剤などを用いてクラウン部16の外周面に被覆コード部材26Bを接着する構成としてもよい。
また、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、被覆コード部材26Bを加熱せずに接着剤などを用いてクラウン部16の外周面に接着する構成としてもよい。
さらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融または軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。
またさらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱可塑性材料とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融または軟化状態としつつ、被覆用樹脂材料27を加熱し溶融または軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。なお、タイヤケース17および被覆コード部材26Bの両者を加熱して溶融または軟化状態にした場合、両者が良く混ざり合うため接合強度が向上する。また、タイヤケース17を形成する樹脂材料、および被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27をともに熱可塑性樹脂材料とする場合には、同種の熱可塑性材料、特に同一の熱可塑性材料とすることが好ましい。
また、さらに粗化処理を行ったタイヤケース17の外周面17Sにコロナ処理やプラズマ処理等を用い、外周面17Sの表面を活性化し、親水性を高めた後に接着剤を塗布してもよい。
また、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、被覆コード部材26Bを加熱せずに接着剤などを用いてクラウン部16の外周面に接着する構成としてもよい。
さらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱硬化性樹脂とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融または軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。
またさらに、被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27を熱可塑性材料とし、タイヤケース17を熱可塑性樹脂材料で形成する構成としてもよい。この場合には、被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に接着剤などを用いて接着してもよく、タイヤケース17の被覆コード部材26Bが配設される部位を加熱して溶融または軟化状態としつつ、被覆用樹脂材料27を加熱し溶融または軟化状態にして被覆コード部材26Bをクラウン部16の外周面に溶着してもよい。なお、タイヤケース17および被覆コード部材26Bの両者を加熱して溶融または軟化状態にした場合、両者が良く混ざり合うため接合強度が向上する。また、タイヤケース17を形成する樹脂材料、および被覆コード部材26Bを形成する被覆用樹脂材料27をともに熱可塑性樹脂材料とする場合には、同種の熱可塑性材料、特に同一の熱可塑性材料とすることが好ましい。
また、さらに粗化処理を行ったタイヤケース17の外周面17Sにコロナ処理やプラズマ処理等を用い、外周面17Sの表面を活性化し、親水性を高めた後に接着剤を塗布してもよい。
またさらに、タイヤ200を製造するための順序は、第2実施形態の順序に限らず、適宜変更してもよい。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。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。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。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。
また、本発明のタイヤは第1実施形態に示されるように以下のように構成することができる。
(1-1)本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、熱可塑性樹脂材料で形成されたタイヤ骨格体の外周部に補強コード部材の少なくとも一部が埋設されるように構成することができる。
このように、補強コード部材の一部がタイヤ骨格体の外周部に埋設していると、補強コード部材巻回時にコード周辺に空気が残る現象(エア入り)を更に抑制することができる。補強コード部材周辺へのエア入りが抑制されると、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのが抑制される。これにより、例えば、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材全体を覆うようにタイヤ構成部材が設けられた場合、補強コード部材は動きが抑制されているため、これらの部材間(タイヤ骨格体含む)に剥離などを生じるのが抑制され耐久性が向上する。
(1-1)本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、熱可塑性樹脂材料で形成されたタイヤ骨格体の外周部に補強コード部材の少なくとも一部が埋設されるように構成することができる。
このように、補強コード部材の一部がタイヤ骨格体の外周部に埋設していると、補強コード部材巻回時にコード周辺に空気が残る現象(エア入り)を更に抑制することができる。補強コード部材周辺へのエア入りが抑制されると、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのが抑制される。これにより、例えば、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材全体を覆うようにタイヤ構成部材が設けられた場合、補強コード部材は動きが抑制されているため、これらの部材間(タイヤ骨格体含む)に剥離などを生じるのが抑制され耐久性が向上する。
(1-2)本発明のタイヤは、前記補強コード層の径方向外側に前記熱可塑性樹脂材料よりも耐摩耗性を有する材料から形成されるトレッドを設けてもよい。
このように路面と接触するトレッドを熱可塑性樹脂材料よりも耐摩耗性のある材料で構成することでタイヤの耐摩耗性を更に向上させることができる。
このように路面と接触するトレッドを熱可塑性樹脂材料よりも耐摩耗性のある材料で構成することでタイヤの耐摩耗性を更に向上させることができる。
(1-3)本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、前記補強コード部材の直径1/5以上を前記タイヤ骨格体の外周部に周方向に沿って埋設させることができる。
このようにタイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で補強コード部材の直径の1/5以上がタイヤ骨格体の外周部に埋設されていると、補強コード部材周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのをより抑制することができる。
このようにタイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で補強コード部材の直径の1/5以上がタイヤ骨格体の外周部に埋設されていると、補強コード部材周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、走行時の入力などによって補強コード部材が動くのをより抑制することができる。
(1-4)本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体は、径方向内側にリムのビードシートおよびリムフランジに接触するビード部を有し、前記ビード部に金属材料からなる環状のビードコアが埋設されるように構成することができる。
このように、タイヤ骨格体にリムとの嵌合部位であるビード部を設け、さらに、このビード部に金属材料からなる環状のビードコアを埋設することで、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対して、タイヤ骨格体(すなわちタイヤ)を強固に保持させることができる。
このように、タイヤ骨格体にリムとの嵌合部位であるビード部を設け、さらに、このビード部に金属材料からなる環状のビードコアを埋設することで、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対して、タイヤ骨格体(すなわちタイヤ)を強固に保持させることができる。
(1-5)本発明のタイヤは、前記ビード部が前記リムと接触する部分に前記熱可塑性樹脂材料よりもシール性(リムとの密着性)の高い材料からなるシール部を設けることが出来る。
このように、タイヤ骨格体とリムとの接触部分に、熱可塑性樹脂材料よりもシール性の高い材料からなるシール部を設けることで、タイヤ(タイヤ骨格体)とリムとの間の密着性を向上させることができる。これにより、リムと熱可塑性樹脂材料とのみを用いた場合に比較して、タイヤ内の空気漏れを一層抑制することができる。また、前記シール部を設けることでタイヤのリムフィット性も向上させることができる。
このように、タイヤ骨格体とリムとの接触部分に、熱可塑性樹脂材料よりもシール性の高い材料からなるシール部を設けることで、タイヤ(タイヤ骨格体)とリムとの間の密着性を向上させることができる。これにより、リムと熱可塑性樹脂材料とのみを用いた場合に比較して、タイヤ内の空気漏れを一層抑制することができる。また、前記シール部を設けることでタイヤのリムフィット性も向上させることができる。
(1-6) 本発明のタイヤは、少なくとも前記熱可塑性樹脂材料によって環状のタイヤ骨格体の一部を構成するタイヤ骨格片を形成するタイヤ骨格片形成工程と、前記タイヤ骨格片の接合面に熱を付与し対となる2以上の前記タイヤ骨格片を融着させて前記タイヤ骨格体を形成するタイヤ骨格片接合工程と、前記タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を周方向に巻回して補強コード層を形成する補強コード部材巻回工程と、を含む製造方法によって製造することができる。
(1-7) 前記製造方法においては、前記タイヤ骨格片接合工程において、前記タイヤ骨格片の接合面を、タイヤ骨格片を構成する樹脂材料の融点(または軟化点)以上(例えば、融点(または軟化点)+10℃~+150℃)に加熱するように構成することができる。
このように、前記分割体の接合面を、タイヤ骨格片を構成する樹脂材料の融点(または軟化点)以上に加熱すると、タイヤ骨格片同士の融着を十分に行うことができるため、タイヤの耐久性を向上させつつ、タイヤの生産性を高めることができる。
このように、前記分割体の接合面を、タイヤ骨格片を構成する樹脂材料の融点(または軟化点)以上に加熱すると、タイヤ骨格片同士の融着を十分に行うことができるため、タイヤの耐久性を向上させつつ、タイヤの生産性を高めることができる。
(1-8)前記タイヤの製造方法は、前記補強コード部材巻回工程において、前記タイヤ骨格片接合工程において形成された前記タイヤ骨格体の外周部を溶融または軟化させながら補強コード部材の少なくとも一部を埋設して前記タイヤ骨格体の外周部に前記補強コード部材を巻回するように構成することができる。
このように、前記タイヤ骨格体の外周部を溶融または軟化させながら補強コード部材の少なくとも一部を埋設して前記タイヤ骨格体の外周部に前記補強コード部材を巻回することで、埋設された補強コード部材の少なくとも一部と溶融または軟化した熱可塑性樹脂材料とを溶着させることができる。これにより、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視でタイヤ骨格体の外周部と補強コード部材との間のエア入りを更に抑制することができる。また、補強コード部材を埋設した部分が冷却固化されると、タイヤ骨格体に埋設された補強コード部材の固定具合が向上する。
このように、前記タイヤ骨格体の外周部を溶融または軟化させながら補強コード部材の少なくとも一部を埋設して前記タイヤ骨格体の外周部に前記補強コード部材を巻回することで、埋設された補強コード部材の少なくとも一部と溶融または軟化した熱可塑性樹脂材料とを溶着させることができる。これにより、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視でタイヤ骨格体の外周部と補強コード部材との間のエア入りを更に抑制することができる。また、補強コード部材を埋設した部分が冷却固化されると、タイヤ骨格体に埋設された補強コード部材の固定具合が向上する。
(1-9)前記タイヤの製造方法は、前記補強コード部材巻回工程において、前記タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で前記補強コードの直径の1/5以上を前記タイヤ骨格体の外周部に埋設させるように構成することができる。
このように、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を直径の1/5以上埋設すると、製造時の補強コード周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、更に、埋設された補強コード部材がタイヤ骨格体から抜け難くすることができる。
このように、タイヤ骨格体の軸方向に沿った断面視で、タイヤ骨格体の外周部に補強コード部材を直径の1/5以上埋設すると、製造時の補強コード周辺へのエア入りを効果的に抑制することができ、更に、埋設された補強コード部材がタイヤ骨格体から抜け難くすることができる。
(1-10)前記タイヤの製造方法は、前記補強コード部材巻回工程において、加熱した前記補強コード部材を前記タイヤ骨格体に埋設するように構成することができる。
このように、補強コード巻回工程において、補強コード部材を加熱しながらタイヤ骨格体に埋設させると、加熱された補強コード部材がタイヤ骨格体の外周部に接触した際に接触部分が溶融または軟化するため、補強コード部材をタイヤ骨格体の外周部に埋設し易くなる。
このように、補強コード巻回工程において、補強コード部材を加熱しながらタイヤ骨格体に埋設させると、加熱された補強コード部材がタイヤ骨格体の外周部に接触した際に接触部分が溶融または軟化するため、補強コード部材をタイヤ骨格体の外周部に埋設し易くなる。
(1-11)前記タイヤの製造方法は、前記コード部材巻回工程において、前記タイヤ骨格体の外周部の前記補強コード部材が埋設される部分を加熱するように構成することができる。
このように、タイヤ骨格体の外周部の補強コード部材が埋設される部分を加熱することで、タイヤ骨格体の加熱された部分が溶融または軟化するため、補強コード部材を埋設し易くなる。
このように、タイヤ骨格体の外周部の補強コード部材が埋設される部分を加熱することで、タイヤ骨格体の加熱された部分が溶融または軟化するため、補強コード部材を埋設し易くなる。
(1-12)前記タイヤの製造方法は、前記コード部材巻回工程において、前記補強コード部材を前記タイヤ骨格体の外周部に押圧しながら前記タイヤ骨格体の外周部の周方向に前記補強コード部材を螺旋状に巻回するように構成することができる。
このように、補強コード部材を前記タイヤ骨格体の外周部に押圧しながら前記補強コード部材を螺旋状に巻回すると、補強コード部材のタイヤ骨格体の外周部への埋設量を調整することができる。
このように、補強コード部材を前記タイヤ骨格体の外周部に押圧しながら前記補強コード部材を螺旋状に巻回すると、補強コード部材のタイヤ骨格体の外周部への埋設量を調整することができる。
(1-13)前記製造方法によれば、前記コード部材巻回工程において、前記補強コード部材を前記タイヤ骨格体に巻回した後、前記タイヤ骨格体の外周部の溶融または軟化した部分を冷却するように構成することができる。
このように、補強コード部材が埋設された後で、タイヤ骨格体の外周部の溶融または軟化した部分を強制的に冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の溶融または軟化した部分を自然冷却よりも早く迅速に冷却固化することができる。タイヤ外周部を自然冷却よりも早く冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の変形を抑制できると共に、補強コード部材が動くのを抑制することができる。
このように、補強コード部材が埋設された後で、タイヤ骨格体の外周部の溶融または軟化した部分を強制的に冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の溶融または軟化した部分を自然冷却よりも早く迅速に冷却固化することができる。タイヤ外周部を自然冷却よりも早く冷却することで、タイヤ骨格体の外周部の変形を抑制できると共に、補強コード部材が動くのを抑制することができる。
また、本発明のタイヤは第2実施形態において説明したように以下のように構成することができる。
(2-1)本発明のタイヤは、前記製造方法において、更に、タイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材を衝突させて、タイヤ骨格体の外周面を粗化処理する粗化処理工程と、粗化処理された前記外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材を積層する積層工程と、を備えて構成することができる。
このように、粗化処理工程を設けると、前記熱可塑性樹脂材料を用いて形成された環状のタイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材が衝突して、当該外周面に微細な粗化凹凸が形成される。なお、タイヤ骨格体の外周面に投射材を衝突させて微細な粗化凹凸を形成する処理を粗化処理という。その後、粗化処理された外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材が積層される。ここで、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材とを一体化するにあたり、タイヤ骨格体の外周面が粗化処理されていることから、アンカー効果により接合性(接着性)が向上する。また、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が投射材の衝突により掘り起こされることから、外周面の濡れ性が向上する。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
(2-1)本発明のタイヤは、前記製造方法において、更に、タイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材を衝突させて、タイヤ骨格体の外周面を粗化処理する粗化処理工程と、粗化処理された前記外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材を積層する積層工程と、を備えて構成することができる。
このように、粗化処理工程を設けると、前記熱可塑性樹脂材料を用いて形成された環状のタイヤ骨格体の外周面に粒子状の投射材が衝突して、当該外周面に微細な粗化凹凸が形成される。なお、タイヤ骨格体の外周面に投射材を衝突させて微細な粗化凹凸を形成する処理を粗化処理という。その後、粗化処理された外周面に接合剤を介してタイヤ構成ゴム部材が積層される。ここで、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材とを一体化するにあたり、タイヤ骨格体の外周面が粗化処理されていることから、アンカー効果により接合性(接着性)が向上する。また、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料が投射材の衝突により掘り起こされることから、外周面の濡れ性が向上する。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
(2-2)本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体の外周面の少なくとも一部が凹凸部であり、前記凹凸部が前記粗化処理工程において粗化処理を施して作製することができる。
このように、タイヤ骨格体の外周面の少なくとも一部が凹凸部とされていても、凹凸部に投射材を衝突させることで凹部周囲(凹壁、凹底)の粗化処理がなされ、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
このように、タイヤ骨格体の外周面の少なくとも一部が凹凸部とされていても、凹凸部に投射材を衝突させることで凹部周囲(凹壁、凹底)の粗化処理がなされ、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確保することができる。
(2-3)本発明のタイヤは、前記タイヤ骨格体の外周部が、外周面に前記凹凸部を構成する補強層で構成されており、前記補強層が前記タイヤ骨格体を形成する樹脂材料とは同種または別の樹脂材料で補強コードを被覆して構成された被覆コード部材を前記タイヤ骨格体の周方向に巻回して構成することができる。
このように、被覆コード部材をタイヤ骨格体の周方向に巻回して構成された補強層でタイヤ骨格体の外周部を構成することで、タイヤ骨格体の周方向剛性を向上させることができる。
このように、被覆コード部材をタイヤ骨格体の周方向に巻回して構成された補強層でタイヤ骨格体の外周部を構成することで、タイヤ骨格体の周方向剛性を向上させることができる。
(2-4) 本発明のタイヤは、前記被覆コード部材を構成する樹脂材料に熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
このように、被覆コード部材を構成する樹脂材料に熱可塑性を有する熱可塑性材料を用いることで、前記樹脂材料として熱硬化性材料を用いた場合と比べて、タイヤ製造が容易になり、リサイクルしやすくなる。
このように、被覆コード部材を構成する樹脂材料に熱可塑性を有する熱可塑性材料を用いることで、前記樹脂材料として熱硬化性材料を用いた場合と比べて、タイヤ製造が容易になり、リサイクルしやすくなる。
(2-5) 本発明のタイヤは、前記粗化処理工程において、前記タイヤ構成ゴム部材の積層領域よりも広い領域を粗化処理するように構成することができる。
このように、粗化処理工程において、タイヤ構成ゴム部材の積層領域よりも広い領域に粗化処理を施すと、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確実に確保することができる。
このように、粗化処理工程において、タイヤ構成ゴム部材の積層領域よりも広い領域に粗化処理を施すと、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を確実に確保することができる。
(2-6) 本発明のタイヤは、前記粗化処理工程において、算術平均粗さRaが0.05mm以上となるように前記外周面を粗化処理するように構成することができる。
このように、粗化処理工程において算術平均粗さRaが0.05mm以上となるようにタイヤ骨格体の外周面を粗化処理すると、粗化処理された外周面に接合剤を介して、例えば、未加硫または半加硫状態のタイヤ構成ゴム部材を積層し加硫した場合に、粗化処理により形成された粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませることができる。粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませると、外周面とタイヤ構成ゴム部材との間に十分なアンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、粗化処理工程において算術平均粗さRaが0.05mm以上となるようにタイヤ骨格体の外周面を粗化処理すると、粗化処理された外周面に接合剤を介して、例えば、未加硫または半加硫状態のタイヤ構成ゴム部材を積層し加硫した場合に、粗化処理により形成された粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませることができる。粗化凹凸の底まで、タイヤ構成ゴム部材のゴムを流れ込ませると、外周面とタイヤ構成ゴム部材との間に十分なアンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
(2-7) 本発明のタイヤは、前記タイヤ構成ゴム部材として、未加硫、または半加硫状態のゴムを用いることできる。
このように、前記タイヤ構成ゴム部材として未加硫または半加硫状態のゴムを用いると、タイヤ構成ゴム部材を加硫した際に、粗化処理によってタイヤ骨格体の外周面に形成された粗化凹凸にゴムが流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸に流れ込んだゴム(加硫済み)により、アンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
このように、前記タイヤ構成ゴム部材として未加硫または半加硫状態のゴムを用いると、タイヤ構成ゴム部材を加硫した際に、粗化処理によってタイヤ骨格体の外周面に形成された粗化凹凸にゴムが流れ込む。そして、加硫が完了すると、粗化凹凸に流れ込んだゴム(加硫済み)により、アンカー効果が発揮されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度を向上させることができる。
なお、加硫済みとは、最終製品として必要とされる加硫度に至っている状態をいい、半加硫状態とは、未加硫の状態よりは加硫度が高いが、最終製品として必要とされる加硫度に至っていない状態をいう。
(2-8) 本発明のタイヤは、前記樹脂材料を用いて形成され、外周面に粒子状の投射材を衝突させて該外周面を粗化処理した環状のタイヤ骨格体と、粗化処理された前記外周面に接合剤を介して積層されたタイヤ構成ゴム部材と、を備えるように構成することができる。
このように、粗化処理した環状のタイヤ骨格体を用いると、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度をアンカー効果によって向上させることができる。また、外周面が粗化処理されていることから、接合剤の濡れ性がよい。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度が確保されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との剥離を抑制することができる。
このように、粗化処理した環状のタイヤ骨格体を用いると、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度をアンカー効果によって向上させることができる。また、外周面が粗化処理されていることから、接合剤の濡れ性がよい。これにより、タイヤ骨格体の外周面に接合剤が均一な塗布状態で保持され、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との接合強度が確保されて、タイヤ骨格体とタイヤ構成ゴム部材との剥離を抑制することができる。
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。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、本発明について実施例を用いてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
まず、上述の第2実施形態に従って、実施例および比較例のタイヤを成形した。この際、タイヤケースを形成する材料については下記表1~6に記載の材料を用いた。また、各実施例および比較例について、材料の物性評価およびタイヤ性能の評価を下記に従っておこなった。
まず、上述の第2実施形態に従って、実施例および比較例のタイヤを成形した。この際、タイヤケースを形成する材料については下記表1~6に記載の材料を用いた。また、各実施例および比較例について、材料の物性評価およびタイヤ性能の評価を下記に従っておこなった。
[ペレットの作製]
各実施例および比較例でタイヤケースに用いられた樹脂材料について、各材料を表1~6に示す組成(質量基準)で混合した。次いで、東洋精機製作所「LABOPLASTOMILL 50MR」2軸押出し機により前記樹脂材料を混練(混合温度180~200℃)し、ペレットを得た。なお、一部の比較例においては、混合系とせず、ポリアミド系熱可塑性エラストマーのペレットを用意した。
各実施例および比較例でタイヤケースに用いられた樹脂材料について、各材料を表1~6に示す組成(質量基準)で混合した。次いで、東洋精機製作所「LABOPLASTOMILL 50MR」2軸押出し機により前記樹脂材料を混練(混合温度180~200℃)し、ペレットを得た。なお、一部の比較例においては、混合系とせず、ポリアミド系熱可塑性エラストマーのペレットを用意した。
<引張強さ、破断伸び、引張弾性率、損失係数(tanδ)の評価>
作製したペレットを用いて、住友重工社製、SE30Dを用い、射出成形を行い、成形温度215℃~225℃、金型温度50℃とし、12.7mm×127mm、厚さ1.6mmのサンプルを得た。
各サンプルを打ち抜き、JISK6251:1993に規定されるダンベル状試料片(5号形試料片)を作製した。
作製したペレットを用いて、住友重工社製、SE30Dを用い、射出成形を行い、成形温度215℃~225℃、金型温度50℃とし、12.7mm×127mm、厚さ1.6mmのサンプルを得た。
各サンプルを打ち抜き、JISK6251:1993に規定されるダンベル状試料片(5号形試料片)を作製した。
次いで、島津製作所社製、島津オートグラフAGS-J(5KN)を用いて、引張速度を200mm/minに設定し、前記各ダンベル状試料片の23℃における引張強さ、破断伸び、引張弾性率、損失係数(tanδ)を測定した。引張強さ及び破断伸びはタイヤの破壊特性の評価の指標とした。
損失係数(tanδ)はオメトリックス社製 ARESIIIを用い、30℃,20Hz,せん断歪み1%の条件でtanδを測定した。結果を表1に示す。
また、各実施例および比較例について、弾性率とtanδとの関係を図7に示す。図7は、各実施例および比較例について弾性率とtanδとの関係を示すグラフである。
損失係数(tanδ)はオメトリックス社製 ARESIIIを用い、30℃,20Hz,せん断歪み1%の条件でtanδを測定した。結果を表1に示す。
また、各実施例および比較例について、弾性率とtanδとの関係を図7に示す。図7は、各実施例および比較例について弾性率とtanδとの関係を示すグラフである。
前記各表における略称の説明を下記に示す。
※ ポリアミドエラストマー
・UBESTA「XPA9040X1」宇部興産(株)製(弾性率91MPa)
・UBESTA「XPA9048X1」宇部興産(株)製(弾性率183MPa)
・UBESTA「XPA9055X1」宇部興産(株)製(弾性率303MPa)
・UBESTA「XPA9063X1」宇部興産(株)製(弾性率626MPa)
※ ポリスチレン系樹脂
・テクノABS「ABS130」テクノポリマー(株)製(ABS樹脂:弾性率1853MPa)
・テクノABS「ABS170」テクノポリマー(株)製(ABS樹脂:弾性率1373MPa)
・テクノAES「W245」テクノポリマー(株)製(AES樹脂:弾性率1665MPa)
・EXELLOY「TK10」テクノポリマー(株)製(ABS/PBT/PC樹脂:弾性率>1000MPa)
・PSJ-ポリスチレン「PS680」PSジャパン(株)製(PS樹脂:弾性率>2000MPa)
・スタイラックAS「T8707」旭化成ケミカルズ(株)製(AS樹脂:弾性率>2000MPa)
・スタイラックAS「769」旭化成ケミカルズ(株)製(AS樹脂:弾性率>2000MPa)
※ スチレン系エラストマー(SEBS)
・タフテック「M1913」旭化成ケミカルズ(株)製(酸変性SEBS(相溶剤):酸価10mg(CH3ONa)/g)
・タフテック「H1041」旭化成ケミカルズ(株)製(未変性SEBS)
※ 相溶剤
・レゼダ「GP-301」東亞合成(株)製(エポキシ基変性アクリル酸樹脂)
※ ポリアミドエラストマー
・UBESTA「XPA9040X1」宇部興産(株)製(弾性率91MPa)
・UBESTA「XPA9048X1」宇部興産(株)製(弾性率183MPa)
・UBESTA「XPA9055X1」宇部興産(株)製(弾性率303MPa)
・UBESTA「XPA9063X1」宇部興産(株)製(弾性率626MPa)
※ ポリスチレン系樹脂
・テクノABS「ABS130」テクノポリマー(株)製(ABS樹脂:弾性率1853MPa)
・テクノABS「ABS170」テクノポリマー(株)製(ABS樹脂:弾性率1373MPa)
・テクノAES「W245」テクノポリマー(株)製(AES樹脂:弾性率1665MPa)
・EXELLOY「TK10」テクノポリマー(株)製(ABS/PBT/PC樹脂:弾性率>1000MPa)
・PSJ-ポリスチレン「PS680」PSジャパン(株)製(PS樹脂:弾性率>2000MPa)
・スタイラックAS「T8707」旭化成ケミカルズ(株)製(AS樹脂:弾性率>2000MPa)
・スタイラックAS「769」旭化成ケミカルズ(株)製(AS樹脂:弾性率>2000MPa)
※ スチレン系エラストマー(SEBS)
・タフテック「M1913」旭化成ケミカルズ(株)製(酸変性SEBS(相溶剤):酸価10mg(CH3ONa)/g)
・タフテック「H1041」旭化成ケミカルズ(株)製(未変性SEBS)
※ 相溶剤
・レゼダ「GP-301」東亞合成(株)製(エポキシ基変性アクリル酸樹脂)
表1における比較例1~4の結果からわかるようにポリアミドエラストマーを単独で用いた場合には、引張弾性率の向上に伴って損失係数(tanδ)が上昇しているのがわかる。特に引張弾性率を300MPa以上とした比較例3および4では、tanδが0.121以上と非常に高い値となっている。
これに対し、表2~6に示すように、各実施例においては引張弾性率がおおよそ200MPa~500MPaの範囲にありながら最高でも0.093と、弾性率を高めながらtanδの増大を抑制できていることがわかる。
これに対し、表2~6に示すように、各実施例においては引張弾性率がおおよそ200MPa~500MPaの範囲にありながら最高でも0.093と、弾性率を高めながらtanδの増大を抑制できていることがわかる。
実施例2,7,10,12,15,17及び20の結果から分かるように、ポリアミドエラストマーおよびスチレン系樹脂に加えて酸変性ポリスチレン系エラストマーを加えた実施例においても、ポリアミドエラストマーを単独で用いた比較例2に比して、tanδを同等に低く維持しながら弾性率が向上していることがわかる。さらにこれら実施例においては破断伸びの値が、酸変性ポリスチレン系エラストマーを含まない実施例1,5,9,11,14,16および19のそれぞれよりも高いことが分かる。
実施例3,8,13,18および21の結果から分かるようにポリアミドエラストマーおよびスチレン系樹脂に加えて未変性ポリスチレン系エラストマーを加えた実施例においても、ポリアミドエラストマーを単独で用いた比較例2に比して、tanδを同等に低く維持しながら弾性率が向上していることがわかる。さらにこれら実施例においても破断伸びの値が、未変性ポリスチレン系エラストマーを含まない実施例1,5,9,11,14,16および19のそれぞれよりも高いことが分かる。
実施例21~25の結果から分かるようにポリアミドエラストマーおよびスチレン系樹脂に加えて相溶剤を加えた実施例においては、相溶剤を含まない実施例よりも更に弾性率が高いうえtanδの上昇が著しく抑制されていることが分かる。
また、図7から分かるように各比較例に比して各実施例は、弾性率を高めてもtanδが低く維持されている(tanδの増加度が低い)ことが分かる。
更に実施例のタイヤは転がり抵抗が少なく、耐熱性に優れていた。
尚、日本特許出願2011-030128の開示は参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
[符号の説明]
10,200 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 タイヤケース(タイヤ骨格体)
24 シール層(シール部)
26 補強コード(補強コード部材)
26A コード部材(補強コード部材)
28 補強コード層
30 トレッド
D 補強コードの直径(補強コード部材の直径)
L 補強コードの埋設量(補強コード部材の埋設量)
10,200 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 タイヤケース(タイヤ骨格体)
24 シール層(シール部)
26 補強コード(補強コード部材)
26A コード部材(補強コード部材)
28 補強コード層
30 トレッド
D 補強コードの直径(補強コード部材の直径)
L 補強コードの埋設量(補強コード部材の埋設量)
Claims (7)
- 少なくとも樹脂材料で形成され且つ環状のタイヤ骨格体を有するタイヤであって、
前記樹脂材料が、分子中にハードセグメントおよびソフトセグメントを有するポリアミド系熱可塑性エラストマーと、ポリスチレン系樹脂と、を含み、
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーの引張弾性率(EPAE)と前記ポリスチレン系樹脂の引張弾性率(EPS)とが、下記式(1)を満たすタイヤ。
式(1):EPAE<EPS - 前記樹脂材料は、更に、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーおよび前記ポリスチレン系樹脂に対する相溶剤を含む請求項1に記載のタイヤ。
- 前記相溶剤が、酸変性ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、または、エポキシ基変性(メタ)アクリル樹脂である請求項2に記載のタイヤ。
- 前記ポリスチレン系樹脂が、スチレン分子骨格を含む重合体、または、スチレンとアクリロニトリルとの共重合体である請求項1~3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ポリスチレン系樹脂が、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン重合体またはその水素添加物;あるいは、アクリロニトリル/スチレン共重合体とポリブタジエンとのブレンド体またはその水素添加物である請求項1~4のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記樹脂材料は、更に、スチレン系熱可塑性エラストマーを含む請求項1~5のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記スチレン系熱可塑性エラストマーがポリスチレン-ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック-ポリスチレン)である請求項6に記載のタイヤ。
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