JP6770926B2 - タイヤ用金属樹脂複合部材及びタイヤ - Google Patents
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Description
<1>金属コードと樹脂層とを備え、前記樹脂層は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ガラス転移温度(Tg)が40℃以上であり、エステル結合を有する非晶性樹脂と、を含む樹脂混合物から形成され、前記非晶性樹脂の含有率が前記樹脂混合物の50質量%以下である、タイヤ用金属樹脂複合部材。
<2>前記非晶性樹脂がポリエステル系熱可塑性樹脂及びポリカーボネート系熱可塑性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、<1>に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材。
<3>前記樹脂層の弾性率が400MPa以上である、<1>又は<2>に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材。
<4>環状のタイヤ骨格体と、前記タイヤ骨格体の外周部に配置される<1>〜<3>のいずれか1項に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材と、を備え、前記タイヤ骨格体はポリエステル系熱可塑性樹脂を含む樹脂材料から形成される、タイヤ。
<5>前記樹脂材料の融点と前記樹脂混合物の融点の差が6℃以内である、<4>に記載のタイヤ。
<6>前記ポリエステル系熱可塑性樹脂がポリエステル系熱可塑性エラストマーを含む、<4>又は<5>に記載のタイヤ。
<7>前記タイヤ用金属樹脂複合部材は前記タイヤ骨格体の外周部に巻回されて配置される、<4>〜<6>のいずれか1項に記載のタイヤ。
本明細書において「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又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り、温度上昇とともに材料が軟化して流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を意味する。
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。
本明細書において「工程」との語には、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、その目的が達成されるものであれば、当該工程も本用語に含まれる。
本発明のタイヤ用金属樹脂複合部材(以下、金属樹脂複合部材とも称する)は、金属コードと樹脂層とを備え、前記樹脂層は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ガラス転移温度(Tg)が40℃以上であり、エステル結合を有する非晶性樹脂(以下、特定非晶性樹脂とも称する)と、を含む樹脂混合物から形成され、前記非晶性樹脂の含有率が前記樹脂混合物の50質量%以下である。
さらに、非晶性樹脂の含有率を樹脂混合物の50質量%以下とすることで、タイヤ骨格体を形成する樹脂材料との親和性が維持されて接合性の低下が抑制されると考えられる。
金属コードは特に制限されず、タイヤの補強に一般的に使用可能なものを用いることができる。金属コードとしては、一本の金属コードからなるモノフィラメント(単線)、複数本の金属コードを撚った状態のマルチフィラメント(撚り線)等が挙げられる。金属コードの断面形状、直径等は、特に限定されるものではなく、複合部材の用途等に応じて選択できる。金属コードの材質は特に制限されず、スチール等が挙げられる。
樹脂層は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと特定非晶性樹脂とを含む樹脂混合物から形成され、特定非晶性樹脂の含有率が前記樹脂混合物の50質量%以下である。
本明細書において「非晶性樹脂」とは、結晶化度が極めて低いか、結晶化状態になり得ない熱可塑性樹脂を意味する。樹脂混合物に含まれる特定非晶性樹脂は、1種のみでも2種以上であってもよい。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともポリエステルが結晶性で融点の高いハードセグメントを形成し、他のポリマーが非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している高分子化合物が挙げられる。樹脂混合物に含まれるポリエステル系熱可塑性エラストマーは、1種のみでも2種以上であってもよい。
ハードセグメントを形成するポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体等が挙げられる。
脂肪族ポリエステルとしては、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が挙げられる。
これらの脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルの中でも、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性の観点から、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加物、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が好ましい。
樹脂混合物は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー及び特定非晶性樹脂以外の樹脂(その他の樹脂)を含んでもよい。この場合、樹脂全体に占めるポリエステル系熱可塑性エラストマー及び特定非晶性樹脂の合計の割合は70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
金属樹脂複合部材は、金属コードと樹脂層の間に接着層を備えていてもよい。接着層の材質は特に制限されない。例えば、熱可塑性樹脂(熱可塑性樹脂エラストマーを含む)が挙げられる。接着層を形成する熱可塑性樹脂は、1種のみでも2種以上であってもよい。
本発明のタイヤは、環状のタイヤ骨格体と、前記タイヤ骨格体の外周部に配置される上述した金属樹脂複合部材と、を備え、前記タイヤ骨格体は、ポリエステル系熱可塑性樹脂を含む樹脂材料から形成される。
図1Aは、本実施形態のタイヤ10の一部の断面を示す斜視図である。図1Bは、本実施形態のタイヤ10をリムに装着したときのビード部の断面図である。図1Aに示すように、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1Aに示すように、タイヤ10は、図1B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。
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接合金型を設置する。接合金型は、タイヤケース半体の接合部(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、補強コードの樹脂層とタイヤケースを形成する樹脂材料の融点以上の温度で押圧することで、接合部が溶融し、タイヤケース半体同士が融着して一体となり、タイヤケース17が形成される。
本実施形態では、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、補強コード26をタイヤケース17に巻回する巻回工程について、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17のクラウン部に補強コード26を埋設する動作を説明するための説明図である。
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。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、粗化処理を行なったタイヤケース17の外周面17Sに、クッションゴム29を接合するための接合剤を塗布する。接合剤は特に制限されず、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、ゴム系接着剤等を用いることができるが、クッションゴム29が加硫できる温度(90℃〜140℃)で反応するものであることが好ましい。
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。
平均直径が1.15mmのマルチフィラメント(平均直径が0.35mmの5本のモノフィラメント(スチール製、強力:280N、伸度:3%)を撚った撚り線)の外周に、酸変性ポリエステル系熱可塑性エラストマー(三菱化学(株)の「プリマロイAP GQ730」を用いて接着層を形成する。次いで、接着層の上に押出機にて押し出した樹脂混合物により、最小厚みが0.1mmの樹脂層を形成し、冷却して金属樹脂複合部材を作製する。
次いで、作製した金属樹脂複合部材を用いて、上述した実施形態に示すようなタイヤ骨格体の外周部に金属樹脂複合部材が配置された実施例及び比較例のタイヤ(タイヤサイズ:225/40R18)を公知の方法により作製する。樹脂層とタイヤ骨格体は、表1に示す配合比(質量部)の樹脂を用いて形成する。表1に示す樹脂の詳細は、下記のとおりである。
TPC2…ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであり、ソフトセグメントがPTMGであるポリエステル系熱可塑性エラストマー(東レ・デュポン(株)の「ハイトレル6347」、HS比率:75mol%)
PBT1…ポリブチレンテレフタレート(東レ(株)の「トレコン1401X06」)
非晶性樹脂2…ポリカーボネート系熱可塑性樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)の「ノバレックス7020IR」、Tg:120℃)
非晶性樹脂3…スチレン系熱可塑性エラストマー(SEBS)(旭化成(株)の「タフテックH1052」、Tg:−47℃)
樹脂層の形成に用いる樹脂の弾性率(E/MPa)を、JIS K 7113:1995に準拠して測定した。結果を表1に示す。
樹脂層の形成に用いる樹脂の融点aと、タイヤ骨格体の形成に用いる樹脂の融点bとをDSCにより測定し、得られた差分(a−b)を融点差(ΔTm、℃)とした。結果を表1に示す。
金属樹脂複合部材の樹脂層とタイヤ骨格体とを接合した後に、金属樹脂複合部材の端部をペンチでつかみ、タイヤ骨格体から剥離する。剥離した状態を下記の基準に従って評価する。評価の点数が高いほど、接合性に優れていると評価できる。結果を表1に示す。
樹脂層とタイヤ骨格体の界面で剥離せず、金属コードと樹脂層の界面で剥離した面積が全体の60%以上80%未満である場合…3
樹脂層とタイヤ骨格体の界面で剥離せず、金属コードと樹脂層の界面で剥離した面積が全体の60%未満である場合…2
樹脂層とタイヤ骨格体の界面で剥離した場合…1
空気圧を230kPa(相対圧)に設定したタイヤをフラットベルト試験機上に配置して、走行速度80km/h相当にて回転させた際のスリップアングル付与時の横力を測定する。具体的には、スリップアングルを0°としたときの横力と、スリップアングルを1°としたときの横力をそれぞれ測定し、その差分を比較例1のタイヤの差分を100として指数表示したものをコーナリングパワーの指標として、下記の基準で評価する。この数値が大きいほど、コーナリングパワーに優れていると評価できる。結果を表1に示す。
指数が105以上110未満である場合…3
指数が95以上105未満である場合…2
指数が95未満である場合…1
非晶性樹脂のTgが40℃未満である場合(比較例6)は、樹脂層の弾性率が実施例よりも低く、コーナリングパワーの評価が実施例よりも低い。
Claims (7)
- 金属コードと樹脂層とを備え、前記樹脂層は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ガラス転移温度(Tg)が40℃以上であり、エステル結合を有する非晶性樹脂と、を含む樹脂混合物から形成され、前記非晶性樹脂の含有率が前記樹脂混合物の50質量%以下である、タイヤ用金属樹脂複合部材。
- 前記非晶性樹脂がポリエステル系熱可塑性樹脂及びポリカーボネート系熱可塑性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材。
- 前記樹脂層の弾性率が400MPa以上である、請求項1又は請求項2に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材。
- 環状のタイヤ骨格体と、前記タイヤ骨格体の外周部に配置される請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ用金属樹脂複合部材と、を備え、前記タイヤ骨格体はポリエステル系熱可塑性樹脂を含む樹脂材料から形成される、タイヤ。
- 前記樹脂材料の融点と前記樹脂混合物の融点の差が6℃以内である、請求項4に記載のタイヤ。
- 前記ポリエステル系熱可塑性樹脂がポリエステル系熱可塑性エラストマーを含む、請求項4又は請求項5に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ用金属樹脂複合部材は前記タイヤ骨格体の外周部に巻回されて配置される、請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のタイヤ。
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