JP2009214330A - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーライナーを熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成した未加硫タイヤを加硫成形するときに、生産性を維持しながら、インナーライナーを損傷しないようにした空気入りタイヤの加硫方法を提供する。
【解決手段】上下のプラテン１，２間に上型１１と下型１２を配置した加硫金型１０に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物からなるインナーライナーを備えた未加硫タイヤＴを挿入し、その内側に挿入したブラダー１６を加熱流体の圧入により膨張させて加硫成形するときに、ブラダー１６内部の温度を前記インナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低くすると共に、プラテン１，２の温度を加硫成形サイクルの前半と後半とを変化させ、加硫前半のプラテン温度を前記融点より１５℃以上高くし、加硫後半のプラテン温度を前記融点より５℃以上低くしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫方法に関し、さらに詳しくは、インナーライナーを熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成した未加硫タイヤの加硫方法において、そのインナーライナーの加硫故障を効率的に抑制するようにした空気入りタイヤの加硫方法に関する。

一般に、チューブレスの空気入りタイヤは、タイヤ内面の空気透過防止用のインナーライナーがブチル系ゴムで形成されているが、ブチル系ゴムは比重が大きいためタイヤ軽量化の手法の一つとして、このインナーライナーに熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物を使用するようにした提案がある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このように熱可塑性樹脂が主成分のフィルムをインナーライナーとした場合、タイヤ製造工程における加硫工程終了時に、加硫後のタイヤ内側からブラダーを収縮させて離脱するとき、未だ軟化状態にあるインナーライナーがブラダーに擦られて傷つくという問題がある。特に、タイヤビード部は両ビード部間の間隔がタイヤ内側よりも幅狭になっているため、ブラダーの収縮・離脱時に擦れが起こることが避けられず、インナーライナーを熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成する場合の課題であった。

このようなブラダー離脱時のインナーライナーの損傷を防止する対策として、加硫サイクルのうち加硫後半にブラダー内部に冷却用の窒素ガスを導入して、タイヤ内表面の温度を熱可塑性樹脂の軟化点以下に下げるという方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このように熱交換用の媒体として、窒素ガスを使用する場合には、熱容量が小さいため、冷却効率が必ずしも高くなく、またタイヤ内側の全体を冷却するため、トータルの加硫サイクル時間が延長され、生産性が低下するという問題がある。
特開平０８−２５８５０６号公報 特開２００５−６６８６１号公報

本発明の目的は、インナーライナーを熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で形成した未加硫タイヤを加硫成形するときに、生産性を維持しながら、インナーライナーを損傷しないようにした空気入りタイヤの加硫方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、上下のプラテン間に上型と下型を配置した加硫金型に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるインナーライナーを備えた未加硫タイヤを挿入し、該未加硫タイヤの内側に挿入したブラダーを加熱流体の圧入により膨張させて加硫成形する空気入りタイヤの加硫方法において、前記ブラダー内部の温度を前記インナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低くすると共に、前記プラテンの温度を加硫成形サイクルの前半と後半とを変化させ、加硫前半のプラテン温度を前記融点より１５℃以上高くし、加硫後半のプラテン温度を前記融点より５℃以上低くしたことを特徴とする。

また、前記加硫金型のタイヤビード部付近に副室を設け、この副室に前記加硫成形サイクルの加硫後半に冷媒を流通させるとよい。前記加硫成形サイクルの加硫後半は、加硫サイクル終了時から３０秒以上前に始まり、かつ加硫後半の加硫時間は、加硫サイクル時間の２０〜３０％にするとよく、冷媒としては、水を使用するとよい。

前記インナーライナーの構成材料の融点は、１５０〜２８０℃であるとよく、このような構成材料の主成分となる熱可塑性樹脂は、ナイロン６樹脂、ナイロン６／６６共重合体、ビニルアルコール／エチレン共重合体から選ばれる少なくとも１種であるとよい。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法によれば、タイヤサイド部を成形する上型及び下型を介装する上下のプラテンの温度を加硫成形サイクルの加硫前半と加硫後半とで変化させ、加硫前半のプラテン温度を、インナーライナーの構成材料の融点より１５℃以上高くしたので、加硫金型を介して未加硫タイヤの加硫を促進するため、加硫成形サイクルを短縮して生産性を向上する。また、ブラダー内部の温度をインナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低くすると共に、加硫後半のプラテン温度をインナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低くしたので、加硫金型を介して加硫タイヤのビード部の冷却を促進し、加硫終了時のインナーライナーの温度を低くすることにより、ブラターの収縮・離脱時の擦れによる損傷を効率的に抑制することができる。

本発明は、インナーライナーが熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物で構成された未加硫タイヤを加硫する方法に関し、図１は、その加硫方法を実施するために使用するタイヤ加硫装置の実施形態の一例を示す。

図１において、上部プラテン１と下部プラテン２との間に、セクショナル型金型からなる加硫金型１０が介装されている。上部プラテン１及び下部プラテン２は、加熱温度の制御手段を有しており、加硫成形サイクルのうち加硫前半と加硫後半とでプラテン温度を変更できるように構成されている。加硫金型１０は、タイヤ軸が鉛直方向にセットされ、未加硫タイヤＴのサイド部を成形する上型１１及び下型１２とが上下に配置され、その径方向外周側にトレッド部を成形するセクター型１３が周方向に複数に分割されて配置され、また径方向内周側にビード部を成形する上側ビードリング１４及び下側ビードリング１５が配置されている。この上側ビードリング１４と下側ビードリング１５には、ゴム袋状のブラダー１６の端部が固定され、その内側に加熱流体が圧入することにより膨張するようになっている。また、この実施形態では、上型１１と下型１２との、タイヤビード部に相当する領域に、冷媒が環流する副室３が設けられている。なお、加硫金型としては、セクターが設けられていない上型と下型だけの２分割型金型であってもよい。

上記ブラダー１６の両端部のうち、下端部は下側ビードリング１５と下側ブラダークランプリング１７との間に挟み込まれ、上端部は鉛直方向に移動自在の上側ブラダークランプリング１８と補助リング１９との間に挟み込まれている。そのため、閉型時には上側ブラダークランプリング１８が下方位置に停止することでブラダー１６を膨張可能にし、加硫時にスチームなどの加熱流体を圧入し、未加硫タイヤＴを内側から金型内表面に押圧するようになっている。加硫終了後、加熱流体の排出によりブラダー１６がクランプリング側にビード部内壁面を擦りながら収縮し、次いで開型すると上側ブラダークランプリング１８が上方位置に移動することでタイヤ内側からブラダー１６を引き出すようになっている。

加硫金型が、上記のように構成されているため、従来の方法で加硫を行なうと、加硫終了後、ブラダーの収縮に伴い、ブラダー外表面とタイヤ内表面との間で擦れが起きるため、タイヤ内表面の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物からなる軟化状態のインナーライナーが傷を受けやすい。

本発明の加硫方法は、ひとつの未加硫タイヤを加硫するための加硫金型の閉缶から開缶までの加硫成形サイクルを加硫前半と加硫後半とに分け、加硫前半のプラテン温度を、インナーライナーを形成する構成材料、すなわち熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物の融点より１５℃以上高く、好ましくは１５〜２０℃高くする。このように標準の加硫温度より高めに設定されているので、上型及び下型を介して、未加硫タイヤの加硫を促進することにより加硫成形サイクルを短縮し、生産性を向上する。

次いで、加硫後半のプラテン温度は、インナーライナーを形成する構成材料の融点より５℃以上低く、好ましくは５〜５０℃低くする。このように標準の加硫温度より低い設定にするので、上型及び下型を介してタイヤを冷却することにより、加硫終了時のインナーライナーの軟化度を低下させ、ブラターの収縮・離脱時の擦れによるインナーライナーの傷付を防止する。

なお、本発明において、インナーライナーの構成材料の融点は、ＤＳＣにより昇温速度
１０℃／分で測定される吸熱ピーク温度とする。

プラテンの加熱方式は、特に制限されるものではなく、例えば、電熱式、電磁誘導式、熱媒循環式などいずれであってもよい。また、温度制御方法は公知の手段のいずれであってもよい。

本発明の加硫方法において、加硫前半の加硫時間は、加硫サイクル時間の７０〜８０％の時間にするとよく、加硫後半の加硫時間は、加硫サイクル時間の２０〜３０％の時間にするとよい。加硫後半の加硫時間は、加硫サイクル時間の２０％より短いと、インナーライナーを十分に冷却することができない。また、加硫後半の加硫時間が、加硫サイクル時間の３０％より長いと生産性が低下する。

また、本発明の製造方法において、加硫前半と加硫後半とを通して、ブラダー内部の温度をインナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低く、好ましくは５〜５０℃低くする。ブラダー内部の温度をこのように設定にすることにより、加硫終了時のインナーライナーの温度を低くして、ブラターの収縮・離脱時の擦れによる損傷を効率的に抑制することができる。なお、ブラダー内部の温度とは、ブラダー内部に圧入するスチームなどの加熱流体及び不活性ガスの温度とする。

なお、トレッド部分を加熱するジャケットを備えた金型を使用する場合には、加硫前半と加硫後半とを通して、ジャケット温度をインナーライナーの構成材料の融点より５〜５０℃低い温度にするとよい。

上述した加硫方法は、プラテンの加熱部の制御により、加硫前半と加硫後半の温度を変化させているが、次のように加硫温度の変化を与えてもよい。

すなわち、加硫成形サイクルの加硫後半において、上型１１及び下型１２の副室３，３の内部に、インナーライナーの構成材料の融点より５℃以上、好ましくは５〜５０℃低い温度にするための冷媒を流通させるとよい。このように低い温度の冷媒をビード部近傍の副室３，３の内部に流通させることにより、ビード部付近のインナーライナーを冷却することができる。また、上型１１、下型１２のいずれかの副室３にのみ冷媒を流通させてもよい。

副室の内部に流通させる冷媒としては、特に制限されるものではないが、水又は温水を使用するとよい。水又は温水の温度は、特に制限されるものではないが、好ましくは２０〜３０℃がよく、常温でもよい。このような水を流通させることにより、タイヤビード部を急速に冷却することができる。

なお、副室の大きさは、特に制限されるものではなく、例えば、タイヤ子午線方向の断面形状が、２０×５０ｍｍから２０×１００ｍｍ程度であればよい。また、副室のタイヤ幅方向内側の壁面と上型１１及び下型１２の内表面との距離は、好ましくは５〜１０ｍｍにするとよく、タイヤビード部を効率的に冷却することができる。

本発明の加硫方法を適用する未加硫タイヤは、インナーライナーが熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物から構成されている。熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物の融点は、特に制限されるものではないが、好ましくは１５０〜２８０℃であり、より好ましくは１５０〜２２５℃にするとよい。熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物の融点が、１５０℃未満であると、加硫時間が長くなり生産性が低下する。また、融点が２８０℃より高いと、本発明の加硫方法ではプラテンの設定温度が高過ぎるため、加硫故障を起こしやすくなる。

インナーライナーを形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えば、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体〕及びそれらのＮ−アルコキシアルキル化物、例えば、ナイロン６のメトキシメチル化物、ナイロン６／６１０共重合体のメトキシメチル化物、ナイロン６１２のメトキシメチル化物、ポリエステル系樹脂〔例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル〕、ポリニトリル系樹脂〔例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、（メタ）アクリロニトリル／スチレン共重合体、（メタ）アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体〕、ポリメタクリレート系樹脂〔例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル〕、ポリビニル系樹脂〔例えば、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＤＶＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体、塩化ビニリデン／アクリロニトリル共重合体（ＥＴＦＥ）〕、セルロース系樹脂〔例えば、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体〕、イミド系樹脂〔例えば、芳香族ポリイミド（ＰＩ）〕等を好ましく用いることができる。

また、本発明で使用する熱可塑性エラストマー組成物は、上述した熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドして構成することができる。

本発明では、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物の融点は、好ましくは１５０〜２８０℃であり、より好ましくは１５０〜２２５℃であるとよく、このような熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー組成物中の熱可塑性樹脂としては、ナイロン６樹脂、ナイロン６／６６共重合体、ビニルアルコール／エチレン共重合体から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

本発明で使用する熱可塑性エラストマー組成物を構成するエラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水添物〔例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ、高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ〕、オレフィン系ゴム〔例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー〕、含ハロゲンゴム〔例えば、Ｂｒ−ＩＩＲ、ＣＩ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレンゴム（Ｍ−ＣＭ）〕、シリコンゴム〔例えば、メチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム〕、含イオウゴム〔例えば、ポリスルフィドゴム〕、フッ素ゴム〔例えば、ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム〕、熱可塑性エラストマー〔例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ボリアミド系エラストマー〕等を好ましく使用することができる。

熱可塑性エラストマー組成物において、特定の熱可塑性樹脂とエラストマーとの組成比は、特に限定されるものではなく、フィルムの厚さ、耐空気透過性、柔軟性のバランスで適宜決めればよいが、好ましい範囲は重量比で１０／９０〜９０／１０、より好ましくは２０／８０〜８５／１５である。

本発明において、熱可塑性エラストマー組成物には、上記必須ポリマー成分に加えて、第三成分として相溶化剤などの他のポリマーを混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂とエラストマーとの相溶性を改良するため、材料の成型加工性をよくするため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等があり、これに用いられる材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ＳＢＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）等を例示することができる。

熱可塑性エラストマー組成物の製造方法は、予め熱可塑性樹脂とエラストマー（ゴムの場合は未加硫物）とを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相（マトリックス）を形成する熱可塑性樹脂中に分散相（ドメイン）としてエラストマーを分散させることによる。エラストマーを加硫する場合には、混練下で加硫剤を添加し、エラストマーを動的加硫させてもよい。また、熱可塑性樹脂又はエラストマーへの各種配合剤（加硫剤を除く）は、上記混練中に添加してもよいが、混練の前に予め混合しておくことが好ましい。熱可塑性樹脂とエラストマーの混練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練押出機等が使用できる。中でも熱可塑性樹脂とエラストマーの混練およびエラストマーの動的加硫には、２軸混練押出機を使用するのが好ましい。更に、２種類以上の混練機を使用し、順次混練してもよい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であればよい。また、混練時の剪断速度は２５００〜７５００ｓｅｃ^−１であるのが好ましい。混練全体の時間は３０秒から１０分、また加硫剤を添加した場合には、添加後の混合時間は１５秒から５分であるのが好ましい。上記方法で作製された熱可塑性エラストマー組成物は、樹脂用押出機による成形又はカレンダー成形によって、フィルム化される。フィルム化の方法は、通常の熱可塑性樹脂又はエラストマーをフィルム化する方法にすればよい。

このようにして得られる熱可塑性エラストマー組成物のフィルムは、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマーが不連続相として分散した構造をとる。かかる状態の分散構造をとることにより、ＪＩＳ Ｋ７１００により定められるところの標準雰囲気中におけるヤング率を１〜５００ＭＰａの範囲に設定し、タイヤ構成部材として適度な剛性を付与することが可能になる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形するときに、融点が１９５℃の熱可塑性エラストマー組成物からなるインナーライナー（厚み０．１ｍｍ）を備えた未加硫タイヤを、ブラダー加硫成形機の加硫金型に所定の向きに挿入し、ブラダー内部に加熱流体として、１５５℃のスチーム（飽和）を３分、次いで常温、２．０ＭＰａの窒素ガスを７分圧入して加硫成形することを共通条件とし、加硫前半（７分間）及び加硫後半（３分間）の上下プラテン温度、加硫後半における副室内への冷媒の流通の有無及び冷媒を流通させるときは冷媒である水の温度を表１に示すように異ならせた３種類の空気入りタイヤ（実施例１，２、比較例１）を１００本ずつ加硫成形した。

なお、熱可塑性エラストマー組成物としては、ナイロン６／６６共重合体（東レ社製アラミンＣＭ６００１、融点１９５℃）を４０重量部、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（エクソンモービルケミカル社製ＭＤＸ９０−１０）を６０重量部、亜鉛華（正同化学工業社製酸化亜鉛３種）を１重量部、ステアリン酸（日本油脂社製ビーズステアリン酸）を１重量部、をブレンドした組成物を用いた。

得られた３種類の空気入りタイヤ（実施例１，２、比較例１）のブラダー離脱後のビード部内側のインナーライナーの表面温度を測定すると共に、インナーライナー表面の擦れ故障の有無を目視観察し故障率を評価し、得られた結果を表１に示す。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法において、未加硫タイヤを加硫金型にセットした一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。

符号の説明

１ 上部プラテン
２ 下部プラテン
３ 副室
１０ 加硫金型
１１ 上型
１２ 下型
１６ ブラダー
Ｔ 未加硫タイヤ

Claims (6)

1. 上下のプラテン間に上型と下型を配置した加硫金型に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるインナーライナーを備えた未加硫タイヤを挿入し、該未加硫タイヤの内側に挿入したブラダーを加熱流体の圧入により膨張させて加硫成形する空気入りタイヤの加硫方法において、
   前記ブラダー内部の温度を前記インナーライナーの構成材料の融点より５℃以上低くすると共に、前記プラテンの温度を加硫成形サイクルの前半と後半とを変化させ、加硫前半のプラテン温度を前記融点より１５℃以上高くし、加硫後半のプラテン温度を前記融点より５℃以上低くした空気入りタイヤの加硫方法。
2. 前記加硫金型のタイヤビード部付近に副室を設け、該副室に前記加硫成形サイクルの加硫後半に冷媒を流通させる請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
3. 前記加硫成形サイクルの加硫後半の加硫時間が加硫サイクル時間の２０〜３０％である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
4. 前記インナーライナーの構成材料の融点が１５０〜２８０℃である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫方法。
5. 前記熱可塑性樹脂が、ナイロン６樹脂、ナイロン６／６６共重合体、ビニルアルコール／エチレン共重合体から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫方法。
6. 前記冷媒が水である請求項２〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫方法。