JP6602140B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
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。
[1]オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体と、エチレンプロピレンジエンゴム及びポリエチレン系樹脂を含み、前記エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が熱可塑性ゴム架橋体の全質量に対して20質量%〜45質量%であり、流動性が1.0g/10min〜60g/10minである熱可塑性ゴム架橋体で形成された外装用部材と、を有するタイヤ。
また、「ゴム」とは、弾性を有する高分子化合物であるが、本明細書では、熱可塑性樹脂エラストマーとは区別される。
また、「熱可塑性樹脂エラストマー」とは、弾性を有する高分子化合物であって、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。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本発明のタイヤは、オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体と、エチレンプロピレンジエンゴム(以下、EPDMともいう)及びポリエチレン系樹脂を含み、前記エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が熱可塑性ゴム架橋体の全質量に対して20質量%〜45質量%であり、流動性が1.0g/10min〜60g/10minである熱可塑性ゴム架橋体(以下、特定TPVともいう)で形成された外装用部材と、を有する。
すなわち、特定TPVが、特定の量のEPDMと、ポリエチレン系樹脂と、を含むことで、射出性を維持しつつも、硬度、圧縮永久歪、及び耐摩耗性が高いレベルで並立すると考えられる。
さらには、熱可塑性ゴム架橋体が、ポリエチレン系樹脂を含むことで、外装用部材は、オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体に(熱)溶着させること、または、タイヤ骨格体と外装用部材とを一体成形することができ、タイヤ骨格体と外装用部材との接着性にも優れると考えられる。そのため、本発明のタイヤは、耐久性に優れると考えられる。
本発明のタイヤは、オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体を有する。
タイヤ骨格体としてオレフィン樹脂を含む樹脂材料を用いることで、従来のゴム製タイヤと比して遜色のない性能を実現しつつ、且つ従来のゴム製タイヤに比べて、タイヤの製造効率と低コストを実現できる。
本発明のタイヤは、オレフィン樹脂の少なくとも1種を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体を有する。
樹脂材料は、樹脂材料の全質量に対してオレフィン樹脂を、50質量%を超えて含むことが好ましい(より好ましく70質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上100質量%以下)。樹脂材料はオレフィン樹脂以外の樹脂やその他任意の成分(添加剤)を含んでいてもよい。
オレフィン樹脂は、少なくとも結晶性を有するポリオレフィンが樹脂の主体を成す樹脂である。例えば、JIS K6418:2007年に規定されるポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)や、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
オレフィン樹脂としては、オレフィン−α−オレフィン共重合体、オレフィン共重合体等が挙げられ、具体例として以下の重合体が挙げられる。
・ポリエチレン
・エチレン−プロピレン共重合体
・エチレン−ヘキセン共重合体
・エチレン−ペンテン共重合体
・エチレン−オクテン共重合体
・プロピレン−1−ヘキセン共重合体
・エチレン−4−メチル−ペンテン共重合体
・プロピレン−4−メチル−1ペンテン共重合体
・エチレン−ブテン共重合体
・プロピレン−ブテン共重合体
・1−ブテン−ヘキセン共重合体
・1−ブテン−4−メチル−ペンテン共重合体
・エチレン−メタクリル酸共重合体
・エチレン−メタクリル酸メチル共重合体
・エチレン−メタクリル酸エチル共重合体
・エチレン−メタクリル酸ブチル共重合体
・エチレン−メチルアクリレート共重合体
・エチレン−エチルアクリレート共重合体
・エチレン−ブチルアクリレート共重合体
・エチレン−酢酸ビニル共重合体
・プロピレン−メタクリル酸共重合体
・プロピレン−メタクリル酸メチル共重合体
・プロピレン−メタクリル酸エチル共重合体
・プロピレン−メタクリル酸ブチル共重合体
・プロピレン−メチルアクリレート共重合体
・プロピレン−エチルアクリレート共重合体
・プロピレン−ブチルアクリレート共重合体
・プロピレン−酢酸ビニル共重合体
ポリエチレン系樹脂の詳細については、後述の外装用部材を形成する熱可塑性ゴム架橋体の説明において示すポリエチレン系樹脂と同じである。
樹脂材料に含まれるオレフィン樹脂には、酸性基を有するオレフィン樹脂(酸変性オレフィン樹脂)を用いることもできる。
樹脂材料に酸変性オレフィン樹脂が含まれることで、タイヤ骨格体の外周部に補強コードが直接巻回されている場合や、タイヤ骨格体の外周部に補強コードを含む補強コード層が埋設して形成されている場合に、タイヤ骨格体と補強コードとの密着性を向上させることができる。
ここで「酸変性」とはカルボン酸基、硫酸基、燐酸基等の酸性基を有する不飽和化合物をオレフィン樹脂に結合させることをいう。例えば、酸性基を有する不飽和化合物として、不飽和カルボン酸(一般的には、無水マレイン酸)を用いるとき、オレフィン樹脂に、不飽和カルボン酸の不飽和結合部位を結合(例えば、グラフト重合)させることが挙げられる。
酸性基を有する不飽和化合物添加量が0.01質量部以上であるとオレフィン樹脂へのグラフト量が増加する。また、添加量が20質量部以下であると樹脂中の未反応の不飽和カルボン酸が少なくなり、十分な接着強度が得られ、加工性が良化する。
有機過酸化物の添加量はグラフト反応を行うのに十分な量が添加されればよく、例えば、0.01質量部〜5質量部が好ましく、0.03質量部〜1質量部が更に好ましい。
有機過酸化物としては、例えば、1,1ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブテン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−4,4−ビス(t−ベルオキシ)バレラート、ジ−t−ブチルベルオキシイソフタレート、ジクミルパーオキサイド、α−α’−ビス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシジイソプロピル)ベンゼン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジ−3−メトキシブチルパーオキシジカルボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカルボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカルボネート、ジイソプロピルパーオキシジカルボネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジミリスチルパーオキシカルボネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルネオデカノエート,α−クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート等が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
本発明における樹脂材料は少なくともオレフィン樹脂を含み(好ましくは50質量%を超えて含み)、残部としてオレフィン樹脂以外の他の樹脂を含んでもよく、また非結晶性オレフィン樹脂を含んでもよい。他の樹脂としては熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーが好ましく、例えばポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド熱可塑性エラストマー、ポリエステル熱可塑性エラストマー、ポリウレタン熱可塑性エラストマー、スチレン熱可塑性エラストマーが挙げられる。
本発明における樹脂材料には、所望に応じて各種添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、ゴム(例えば、水添スチレンブタジエンゴム(HSBR)、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム等)、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が挙げられる。
添加剤の樹脂材料中の含有量は特に限定はなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜用いることができる。
オレフィン樹脂を含む樹脂材料自体の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、100MPa〜1000MPaが好ましく、100MPa〜800MPaがさらに好ましく、100MPa〜700MPaが特に好ましい。樹脂材料の引張弾性率が、100MPa〜1000MPaであると、タイヤ骨格体の形状を保持しつつリム組みを効率的に行うことができる。
本発明のタイヤは、タイヤ骨格体と共に外装用部材を有する。本発明において「外装用部材」とは、タイヤ骨格体の外側に設置され、少なくともタイヤ骨格体の外表面の一部を覆う部材を意味する。
外装用部材は、タイヤ骨格体表面に直接接するように設置されていてもよいし、タイヤ骨格体表面に設けられた介在層等の上に設置されていてもよい。本発明のタイヤにおいては、外装用部材の少なくとも一部がタイヤ骨格体に直接接していることが好ましい。外装用部材としては、例えば、タイヤ骨格体のクラウン部に設置されるトレッド部材、タイヤ骨格体のサイド部に設置されるサイド部材、タイヤ骨格体のビード部に設置されるチェーファー部材等が挙げられる。尚、本発明における外装用部材は、必ずしも本発明のタイヤの最外層である必要はなく、例えば、外装用部材の外表面に更に装飾層や保護層が設けられていてもよい。
本発明における外装用部材は、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)及びポリエチレン系樹脂を含み、前記EPDMの含有量が熱可塑性ゴム架橋体の全質量に対して20質量%〜45質量%であり、流動性が1.0g/10min〜60g/10minである熱可塑性ゴム架橋体(特定TPV)から形成される。
熱可塑性ゴム架橋体(TPV)は、JIS K6418:2007に規定されるように、熱可塑性樹脂(樹脂成分)とゴム(ゴム成分)との混合物であり、本発明における特定TPVに用いるゴムは、動的加硫によって架橋(動的架橋)されている。
本発明における特定TPVは、ゴム成分として後述のように動的架橋されたエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を含み、熱可塑性樹脂としてポリエチレン系樹脂を含む。
ここで「動的架橋」とは、ゴムが高剪断条件下で架橋剤により架橋されることを意味する。動的架橋は、ロールミル、バンバリー(登録商標)ミキサー、連続ミキサー、ニーダー又は混合用押出機(例えば2軸押出機)などの混合装置の中で、ゴムの架橋温度又はそれよりも高い温度でゴムと架橋剤とを混合することによって行われる。このように、ゴムを動的架橋することで、TPVの圧縮永久歪を低くすることができる。なお、動的架橋の詳細説明は後述する。
特定TPVの流動性は、ASTM A1238(B法)に基づき、98.07Nの荷重をかけて、温度230℃にて、メルトフローレート(MFR)を測定することによって求められる。
EPDMを含む島相のサイズ(島相の長径)は、0.4μm〜10.0μm程度であることが好ましく、0.5μm〜7μm程度であることが更に好ましく、0.5μm〜5μm程度であることが特に好ましい。これら各相のサイズは、SEMを用いた観察写真を用いて測定することができる。
特定TPVは、ポリエチレン系樹脂の少なくとも1種を含む。
特定TPVがポリエチレン系樹脂と後述のエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)とを含み、特定TPVにおけるEPDMの含有量が特定の範囲であることで、硬度と圧縮永久歪と耐摩耗性とを高いレベルで並立できる。また、特定TPVがポリエチレン系樹脂を含むことで、タイヤ骨格体に外装用部材を(熱)溶着させること、又は、タイヤ骨格体と外装用部材とを一体成形することができ、タイヤ骨格体と外装用部材との接着性に優れたタイヤが得られる。
より具体的には、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−1−オクテン共重合体などのオレフィンブロックコポリマー(OBC)等が挙げられる。
なお、HDPE、MDPE、並びにLDPE及びLLDPEは密度によって区別される。HDPEの密度は0.942g/m3以上であり、MDPEの密度は0.930g/m3以上0.942g/m3未満であり、LDPE及びLLDPEの密度は0.910g/m3以上0.930g/m3未満である。
ポリエチレン系樹脂の中でも、熱可塑性ゴム架橋体の射出性の観点から、LLDPEが好ましい。なお、本明細書において「LLDPE」はエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体を指し、LLDPEは炭素数20を超える長鎖分岐を有さない点で、LDPEと区別される。
また、ポリエチレン系樹脂の中でも、熱可塑性ゴム架橋体の圧縮永久歪、流動性、射出成型性、及び耐摩耗性を好適に維持した上で特に熱可塑性ゴム架橋体の硬度に優れるという観点からLLDPEが好ましい。
また、ポリエチレン系樹脂の中でも、熱可塑性ゴム架橋体の硬度、流動性、射出成型性、及び耐摩耗性を好適に維持した上で特に熱可塑性ゴム架橋体の圧縮永久歪を大きく改善できる点からオレフィンブロックコポリマー(OBC)が好ましい。
従来公知の触媒としては、チーグラ系触媒、メタロセン系触媒、バナジウム系触媒等が挙げられる。中でも、LLDPEの結晶化度を所定の範囲に調整しやすい観点から、メタロセン系触媒、及びチーグラ系触媒が好ましく、メタロセン系触媒がより好ましい。
従来公知の製造方法としては、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法、高圧イオン重合法等の製造方法が挙げられる。中でも、LLDPEの結晶化度を所定の範囲に調整しやすい観点から、気相重合法、及び溶液重合法が好ましく、気相重合法がより好ましい。
ポリエチレン系樹脂は、熱可塑性ゴム架橋体の射出性の観点から、結晶化度が75J/g〜140J/gであることが好ましい。
特に、ポリエチレン系樹脂としてLLDPEを用いる場合は、LLDPEの結晶化度は、85J/g〜138J/gであることが好ましく、90J/g〜125J/gがより好ましく、100J/g〜115J/gがさらに好ましく、100J/g〜110J/gが最も好ましい。本範囲とすることで、射出成型性と耐摩耗性とを高度に両立することができる。
結晶化度の測定は、示差走査熱量計DSCを用いて、ASTMD3418−8に準拠して測定する。具体的には、測定対象をアルミニウム製パンに載せ、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行う。測定装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。
なお、重量平均分子量は既述の方法により測定できる。
特定TPVは、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)の少なくとも1種を含む。EPDMとは、エチレンとプロピレンとジエン化合物とのゴム状共重合体を指し、EPDMの変性物(例えば、マレイン酸変性物等)も含まれる。
また、EPDMの変性物としては、例えば、マレイン酸変性EPDM等が挙げられる。マレイン酸変性EPDMは、EPDMを無水マレイン酸で処理することで得ることができる。
また、EPDMとしては、市販品を用いてもよく、特に限定はないが、例えば、三井化学(株)の「EPT X−3012P」等を用いることができる。
特定TPVに含まれるEPDMは動的架橋されている。
動的架橋は、EPDMと所定の架橋剤との混合物を、ニーダー又はバンバリーミキサー等を用いて、均一混合状態が得られるまで混練することで行われる。動的架橋を行う際、EPDMを含む混合物には、カーボン、オイル、その他炭酸カルシウム等の充填剤を適当量添加してもよい。
具体的には、硫黄系加硫剤としては粉末硫黄、沈降性硫黄、高分散性硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等を例示でき、例えば、0.5phr〜4phr(ゴム成分100質量部当りの質量部)程度用いることができる。
また、有機過酸化物系の加硫剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,4−ビクロロベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジ(パーオキシルベンゾエート)等が例示され、例えば、1phr〜20phr程度用いることができる。
更に、フェノール樹脂系の加硫剤としては、アルキルフェノール樹脂の臭素化物や、塩化スズ、クロロプレン等のハロゲンドナーとアルキルフェノール樹脂とを含有する混合架橋系等が例示でき、例えば、1phr〜20phr程度用いることができる。
その他として、亜鉛華(5phr程度)、ステアリン酸(2phr程度)、酸化マグネシウム(4phr程度)、リサージ(10phr〜20phr程度)、p−キノンジオキシム、p−ジベンゾイルキノンジオキシム、テトラクロロ−p−ベンゾキノン、ポリ−p−ジニトロソベンゼン(2phr〜10phr程度)、メチレンジアニリン(0.2phr〜10phr程度)が例示できる。また、加硫剤には、必要に応じて加硫促進剤を添加してもよい。加硫促進剤としては、アルデヒド・アンモニア系、グアニジン系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジチオ酸塩系、チオウレア系等の一般的な加硫促進剤を、例えば0.5phr〜2phr程度用いることができる。
特定TPVには、所望に応じて、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ、カーボンブラック等)、相溶化剤(例えば、マレイン酸変性ポリオレフィン、ポリオレフィンにアクリル酸又はグリシジルメタクリレートをグラフト重合させたポリマー、ポリオレフィンとポリアミドとのブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体のマレイン酸変性体等)、老化防止剤(例えば、国際公開WO2005/063482号公報に記載の老化防止剤等)、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。添加剤の熱可塑性ゴム架橋体中の含有量は特に限定はなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜用いることができる。
特定TPV自体の融点(又は軟化点)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。
融点が120℃〜250℃の特定TPVを用いることで、射出成形が容易となり、また、射出成形により外装用部材を形成する際、タイヤ骨格体への溶着が容易である。このため、本発明のタイヤはタイヤ骨格体と外装用部材との接着性が高く、耐久性に優れる。尚、射出成形により外層部材を形成する場合、特定TPVの加熱温度は、融点(又は軟化点)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。
外装用部材は、射出成形により形成されることが好ましい。例えば、トレッド部材を形成する場合には、路面との接地面に複数の溝からなるトレッドパターンを有する帯状のトレッド部材を射出成形で形成することができる。この場合、トレッド部材1周分をタイヤ骨格体に巻き付け、ホットランナー等を用いてタイヤ骨格体側の温度よりもトレッド部材側の温度を高く設定し、加熱によってタイヤ骨格体のクラウン部表面にトレッド部材を溶着させることができる。これにより、タイヤ骨格体のクラウン部表面にトレッド部材が溶着されたタイヤを形成することができる。
その他、タイヤ骨格体を形成した後、タイヤ骨格体を金型に設置し、金型中にトレッド部材となる特定TPVを注入し、その後冷却して、タイヤ骨格体のクラウン部表面にトレッド部材が溶着されたタイヤを形成してもよい。但し、本発明のタイヤの製造方法はこれら方法に限定されるものではなく、公知の方法を適宜組み合わせて利用することができる。
また、材料や目的に応じて、タイヤ骨格体に外装用部材を設置する前又は設置した後に、外装用部材に加硫処理を施してもよい。
本発明のタイヤは、タイヤ骨格体の外周部に周方向に巻回される補強コードを含む補強コード層を有していてもよい。
補強コード層は樹脂材料を含めて構成することができる。このように、補強コード層に樹脂材料が含まれていると、補強コードをクッションゴムで固定する場合と比して、タイヤと補強コード層との硬さの差を小さくできるため、更に補強コード部材をタイヤ骨格体に密着及び固定することができる。上述のように単に「樹脂」と表現した場合、「樹脂」とは、熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを含む)および熱硬化性樹脂を含む概念であり、加硫ゴムは含まない。
更に、補強コード部材がスチールコードの場合、タイヤ処分時に補強コード部材をクッションゴムから分離しようとすると、加硫ゴムは加熱だけでは補強コード部材と分離させるのが難しいのに対し、樹脂材料は加熱のみで補強コード部材と分離することが可能である。このため、タイヤのリサイクル性の点で有利である。また、樹脂材料は通常加硫ゴムに比して損失係数(Tanδ)が低い。このため、補強コード層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、加硫ゴムに比して相対的に弾性率の高い樹脂材料は、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。
尚、補強コード層が補強コード部材の少なくとも一部が埋設されるようにして構成される場合、補強コード層に含まれる樹脂材料は主としてタイヤ骨格体のコード埋設部周辺のオレフィン樹脂を含む樹脂材料であることが好ましいが、他の樹脂を更に被覆する態様であってもよい。また、この場合には、タイヤ骨格体を形成するオレフィン樹脂を含む樹脂材料として酸変性オレフィン樹脂を含むことが好ましい。
更に、補強コード層が、樹脂材料を被覆した補強コードによって構成される場合には、オレフィン樹脂を含む樹脂材料に対して熱等による溶着性の高い樹脂材料を選択することが好ましい。このようにオレフィン樹脂を含む樹脂材料と(熱)溶着性の高い樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーやオレフィン樹脂などを用いることができる。この中でも、補強コード層に含まれる樹脂材料としては、オレフィン樹脂を含む樹脂材料を含むことが、補強コードの引き抜き性の観点から好ましく、ポリエチレン系樹脂を含むことがより好ましい。
また、補強コード層に樹脂材料を含めた場合、補強コードの引き抜き性(引き抜かれにくさ)を高める観点から、補強コード部材はその表面が20%以上樹脂材料に覆われていることが好ましく、50%以上覆われていることが更に好ましい。また、補強コード層中の樹脂材料の含有量は、補強コードを除いた補強コード層を構成する材料の全質量に対して、補強コードの引き抜き性を高める観点から、20質量%以上が好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
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。
本実施形態においてタイヤケース17は、オレフィン樹脂を含む樹脂材料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。
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。
(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、接合金型はタイヤケース半体17A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樹脂材料の融点以上で押圧する。タイヤケース半体の接合部が接合金型によって加熱及び加圧されると、接合部が溶融しタイヤケース半体同士が溶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。
次に、図を省略するが、補強コード26を巻き付けたリール、コード加熱装置、各種ローラ等を備えたコード供給装置を用い、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を形成することができる。
次に、タイヤケース17の外周面にトレッド30が設置される。トレッド30の形成方法やタイヤケース17への装着方法については特に限定はないが、例えば、予め射出成形によって路面との接地面に複数の溝からなるトレッドパターンを有する帯状のトレッド30を形成し、トレッド30の1周分をタイヤケース17に巻き付け、ホットランナー等を用いてトレッド30を加熱することでタイヤケース17の外周面にトレッド30を溶着させることができる。トレッド30は、射出形成後に加硫されていてもよい。
本実施形態のタイヤ10では、タイヤケース17はオレフィン樹脂を含む樹脂材料によって形成され、更にトレッド30が特定TPVから形成されているため、硬度が高く、圧縮永久歪が小さい。さらに、接着剤を用いなくてもタイヤケース17とトレッド30(外装用部材)との接着性が良好である。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、耐摩擦性及び耐久性が高い。更に、トレッド30を射出成形でき、更に、トレッド30をタイヤケース17に直接溶着させることができるため、トレッド30をタイヤケース17に装着する際に接着剤を塗布する工程を省略することができる。このため、本実施形態のタイヤ10は生産性にも非常に優れる。
次に、図面に従って本発明のタイヤの第2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200について説明する。図3は、第2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3に示すように、本実施形態のタイヤ200は、第1実施形態のタイヤ10に対して、両サイド部14の幅方向外側に外装用部材としてサイド部材15が設けられている。尚、図3において図1と共通する部材については同一の符号を付しその説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態において、サイド部材15のクラウン部16側の端部は、トレッド30の端部と重なるように接着されている。この際、サイド部材15のクラウン部16側の端部は、トレッド30の端部よりもタイヤ径方向内側に位置するように設置されていることが好ましい。また、トレッド30とサイド部材15とは、重なり合う端部の界面において溶着するように構成することができる。
また、第1の実施形態ではチェーファー部材及びトレッド部材が特定TPVで形成されたタイヤについて述べ、第2の実施形態ではトレッド部材とサイド部材が特定TPVで形成されたタイヤについて述べたが、本発明のタイヤは、第1の実施形態においてチェーファー部材とトレッド部材の一方のみが特定TPVで形成された形態でもよく、第2の実施形態においてトレッド部材とサイド部材の一方のみが特定TPVで形成された形態でもよい。
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1実施形態に示す構造を有する実施例及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は宇部丸善ポリエチレン(株)製のユメリット 1540Fを用い、外装用部材を形成する材料には下記表1に記載の材料を用いた。なお、下記表1において各材料における数値は、含有量(単位:質量%)を示す。
また、各実施例および比較例のタイヤにおける外装用部材について下記に従い評価を行った。
<評価用サンプルの作製>
下記表1に記載の材料構成に従い樹脂成分およびゴム成分を混合して、(株)東洋精機製作所製、LABOPLASTOMILL 50MR 2軸押出機により混練し、熱可塑性ゴム架橋体のペレットを得て評価用サンプルとした。なお、EPDMは、温度160℃、剪断速度1.17sec−1(=70rpm)、混練時間5分の条件で、架橋剤としてアルキルフェノール、亜鉛華、及びステアリン酸を用いて動的架橋されたものを用いた。また、単一の樹脂成分又はゴム成分を用いる場合は、上記の混練は行わずそのまま、評価用サンプルとした。
上記で得られた評価用サンプルを、直径13mm、厚さ6mmの試験片に成形し、JIS K6253−3:2012(タイプAデュロメーター)に準拠し、前記試験片を用いて各実施例及び比較例の硬度を測定した。結果を下記表1に示す。尚、硬度は60以上であれば許容範囲とする。
上記で得た評価用サンプルを、直径13mm、厚さ6mmの試験片に成形し、JIS K6262:2006に準拠し、試験片を用いて25%圧縮で70℃にて22時間圧縮し、圧縮永久歪を測定した。この際、各実施例の結果を下記表1に示す。尚、当該数値の値が小さい程、高温時における圧縮永久歪性に優れており、75%以下であれば許容範囲とする。
上記で得た評価用サンプルについて、(株)東洋精機製作所製、セミメルトインデクサ 2A型を用い、ASTM A1238(B法)に基づき、98.07Nの荷重をかけて、温度230℃にて、流動性(MFR)を測定した。
また、ファナック(株)製の射出成形機α−15Cを用い、成形温度230℃、金型温度65℃の条件での射出成形を行ない、射出成形が十分可能であったものをA、射出成形可能であったものをB、射出成形ができなかったもの又は射出成型は可能であるが流動性が高すぎるため評価用サンプルがノズルから垂れる若しくは射出成形体にバリが発生したものをCとして表1に示した。
岩本製作所(株)製のランボーン試験を用いて、スリップ率20%、60秒、試験力50N、落砂量15g/分の条件で、摩耗試験を行った。摩耗試験における試験片は、上記で得られた各評価用サンプルを、厚さ5mm、直径約50mm、中空径20mmの形状に成形したものを用いた。結果は、各試験片の試験前後の重量変化量から損失量を求め、比較例8(EPDM100%)の損失量を基準値として、各実施例及び比較例の耐摩耗性を下記の評価基準に従い評価した。
・損失量が比較例8と同等又は少ないものをAとした。
・損失量が比較例8より多く、比較例8の重量変化量を基準値として重量変化量が5%以下のものをBとした。
・損失量が比較例8より多く、比較例8の重量変化量を基準値として重量変化量が5%より大きいものをCとした。
A>B>Cの順に耐摩耗性に優れていると評価する。
・EPDM:三井化学(株)製 三井EPT X3012P、ゴム成分
・OBC:ダウケミカル社製 INFUSE 9817、樹脂成分
・LLDPE1:宇部丸善ポリエチレン(株)製 ユメリット 1540F、結晶化度=110.5J/g、樹脂成分
・LLDPE2:宇部丸善ポリエチレン(株)製 ユメリット 613A、結晶化度=103.1J/g、樹脂成分
・TPV:三井化学(株) ミラストマー 6030BS、ポリプロピレンとエチレンプロピレンジエンゴムの熱可塑性ゴム架橋体
・PEBA:アルケマ社製 PEBAX 2533SA、樹脂成分
また、硬度、圧縮永久歪、及び射出性がいずれも良好である外装用部材を有するタイヤは、比較例のタイヤに比して、生産性が高く、耐久性に優れることが見込まれる。
Claims (3)
- オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体と、
エチレンプロピレンジエンゴム及びポリエチレン系樹脂を含み、前記エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が熱可塑性ゴム架橋体の全質量に対して20質量%〜45質量%であり、流動性が1.0g/10min〜60g/10minである熱可塑性ゴム架橋体で形成された外装用部材と、
を有し、
前記熱可塑性ゴム架橋体に含まれるポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレンであるタイヤ。 - オレフィン樹脂を含む樹脂材料で形成された環状のタイヤ骨格体と、
エチレンプロピレンジエンゴム及びポリエチレン系樹脂を含み、前記エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が熱可塑性ゴム架橋体の全質量に対して20質量%〜45質量%であり、流動性が1.0g/10min〜60g/10minである熱可塑性ゴム架橋体で形成された外装用部材と、
を有し、
前記熱可塑性ゴム架橋体に含まれるポリエチレン系樹脂が、オレフィンブロックコポリマーであるタイヤ。 - 前記樹脂材料に含まれるオレフィン樹脂が、ポリエチレン系樹脂である請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
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