JP6957865B2 - タイヤ用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合するタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関し、更に詳しくは、混合前の各コンパウンドの性質が混合後にも維持されるようにして、これら性質を備えた良質なタイヤ用ゴム組成物を得ることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。

近年、異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合してタイヤ用ゴム組成物を製造することで、混合前の各コンパウンドの性質を備えたタイヤ用ゴム組成物を得ることが試みられている。このように複数のコンパウンドを混合する場合、従来は、各コンパウンドが非常に微細な分散状態になって、タイヤ用ゴム組成物の全体が均質になるまで混合が行われていた。しかしながら、このような混合が行われると、各コンパウンドが非常に微細な分散状態になるため、それぞれの性質が充分に発揮され難くなるという問題があった。また、各コンパウンドにおいて分子鎖が切断され、これにより熱が発生し、この熱によってコンパウンドが変質してしまい、混合前のコンパウンドの性質が維持されず、得られたゴム組成物において所望の性質が得られないという問題があった。

このような問題に対して、例えば特許文献１は、異なる性質を有する複数のコンパウンドを積層してタイヤ用ゴム組成物を製造することを提案している。このように各コンパウンドを積層させれば、タイヤ用ゴム組成物において各コンパウンドが別々に存在し、また、発熱によるコンパウンドの変質のような問題も生じないため、各コンパウンドの性質は維持されて、混合前の各コンパウンドの性質を備えたタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。

しかしながら、この方法では、上記のように積層構造を有するため、タイヤ用ゴム組成物の性質が異方性を示すことになる。即ち、積層方向に沿った断面では各コンパウンドが存在して各コンパウンドの性質が発揮されるが、積層した複数のコンパウンド中の一層の面内方向に沿った断面では、その層を構成するコンパウンドしか存在せず、そのコンパウンドの性質のみが発揮されると考えられる。そのため、得られたタイヤ用ゴム組成物が混合前の各コンパウンドの性質を必ずしも充分に発揮できるとは言えなかった。

特開２０１２‐１５３２７２号公報

本発明の目的は、異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合することでタイヤ用ゴム組成物を製造するにあたって、混合前の各コンパウンドの性質が混合後にも維持されるようにして、これら性質を備えた良質なタイヤ用ゴム組成物を得ることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法は、異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合することでタイヤ用ゴム組成物を製造するタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、前記複数のコンパウンドが断面視でモザイク状に積層された複合体を押出成形した後、該複合体を出発物として、混合後のタイヤ用ゴム組成物において前記複数のコンパウンドのそれぞれからなる分散相が等方的に混在した状態になるように前記複数のコンパウンドの混合を行うことを特徴とする。

本発明では、上述のように混合後のタイヤ用ゴム組成物において各コンパウンドからなる分散相が等方的に混在した状態になるように複数のコンパウンドが混合されて、タイヤ用ゴム組成物の全体が均質にならずに各コンパウンドからなる分散相が残存しているので、それぞれの性質が維持されて、各コンパウンドの性質を備えた良質なタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。また、各コンパウンドからなる分散相は等方的に混在するので、得られたタイヤ用ゴム組成物の向きに依らず各コンパウンドの性質を発揮することができる。そして、このようなタイヤ用ゴム組成物を備えた空気入りタイヤも、タイヤ用ゴム組成物の優れた性質に基づいて、良好な性能を発揮することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成部の製造方法では、分散相の最大寸法が０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。このように各コンパウンドからなる分散相が適度な大きさで残存していることで、各コンパウンドの性質を良好に維持することができ、タイヤ用ゴム組成物の性能を効果的に高めることができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法では、複数のコンパウンドの混合を行う際に、複数のコンパウンドに対して間欠的に剪断力を付与することが好ましい。このように混合を行うことで、複数のコンパウンドが過剰に混合されてタイヤ用ゴム組成物の全体が均質化されることを避けることができ、複数のコンパウンドのそれぞれからなる分散相が等方的に混在した状態を達成するには有利になる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法では、上述のように、複数のコンパウンドが断面視でモザイク状に積層された複合体を押出成形した後、この複合体を出発物として複数のコンパウンドの混合が行われる。このように出発物の段階で予め複数のコンパウンドが混在した状態にしておくことで、複数のコンパウンドのそれぞれからなる分散相が等方的に混在した状態を達成するには有利になる。

本発明によって製造されるタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤと、その一部を拡大してコンパウンドの混合状態を模式的に示す説明図である。 本発明に用いられる混練機の一例を模式的に示す説明図である。 従来の混練機の一例を模式的に示す説明図である。 本発明に用いられる混練機の別の例を示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、本発明によって製造されたタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの一例を示す。この図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を表わす。この空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とから構成される。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りに車両内側から外側に折り返されている。また、ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図示の例では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層８（図示の例ではベルト層７の全幅を覆う２層のベルト補強層８）が設けられている。ベルト補強層８は例えばタイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層８において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°〜５°に設定されている。タイヤ内面にはインナーライナー層９が設けられている。このインナーライナー層９は空気透過防止性能を有するブチルゴムを主体とするゴム組成物や、空気透過防止性能を有する樹脂等（熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散した熱可塑性エラストマー組成物）で構成され、タイヤ内に充填された空気がタイヤ外に透過することを防いでいる。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはトレッドゴム層１０が配され、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層２０が配され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層３０が配されている。トレッドゴム層１０は、物性の異なる２種類のゴム層（キャップトレッドゴム層、アンダートレッドゴム層）をタイヤ径方向に積層した構造であってもよい。

この空気入りタイヤでは、トレッドゴム層１０（キャップトレッドゴム層、アンダートレッドゴム層）、サイドゴム層２０、リムクッションゴム層３０のいずれかに、後述の本発明の製造方法によって製造されたタイヤ用ゴム組成物が用いられている。このタイヤ用ゴム組成物は、異なる性質を有する複数のコンパウンドが混合されて構成されており、これら複数のコンパウンドからなる複数の分散相ｐが等方的に混在した状態になっている。特に、図示の例では２種類のコンパウンドＣ１，Ｃ２が混合されて、コンパウンドＣ１の単独からなる分散相（図中の無色の部分）と、コンパウンドＣ２の単独からなる分散相（図中の色の濃い部分）と、コンパウンドＣ１およびＣ２が均質化された混合相（図中の色の薄い部分）との３つの分散相が等方的に混在している。このタイヤ用ゴム組成物は全体が均質にならずに各コンパウンドからなる分散相ｐが残存しているので、各コンパウンドの性質が維持されており、各コンパウンドの性質を備えている。そのため、このタイヤ用ゴム組成物がタイヤを構成する前述のゴム層のいずれかに用いられた空気入りタイヤでは、タイヤ用ゴム組成物の優れた性質（各コンパウンドに基づく複数の性質）に基づいて、良好な性能を発揮することができる。また、各コンパウンドからなる分散相は等方的に混在しているので、得られたタイヤ用ゴム組成物は、使用時の配置や向きに依らず各コンパウンドの性質を発揮することができる。

このとき、複数のコンパウンドからなる分散相ｐはそれぞれ最大寸法が０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。このように各分散相ｐが適度な大きさで残存していることで、各コンパウンドの性質を良好に維持することができ、タイヤ用ゴム組成物の性能を効果的に高めることができ、タイヤ性能も良好にすることができる。最大寸法が０．０５ｍｍよりも小さいと各分散相が小さ過ぎるためタイヤ用ゴム組成物の全体が実質的に均質と同等になる。最大寸法が１．０ｍｍよりも大きいと混合が不充分であり実用に適さない。尚、分散相ｐの最大寸法とは、タイヤ用組成物の任意の断面における各分散相ｐの直径または長径の最大値である。

本発明の空気入りタイヤは、後述の製造方法によって製造されて特定の性質を有するタイヤ用ゴム組成物を用いた点が特徴であるので、空気入りタイヤの基本的な構造は上述の構造に限定されるものではない。また、タイヤ用ゴム組成物は後述の製造方法によって製造されることで特定の性質を有しているので、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、このタイヤ用ゴム組成物を含んでいても、特に限定されることはなく、従来の一般的な方法を採用することができる。

以下、上述のタイヤ用ゴム組成物を製造するための本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法について説明する。

図２に本発明のタイヤ用ゴム組成物Ｇの製造方法に用いられる混練機Ｋの一例を示す。図２に示す混練機Ｋは、表面が平滑なロールＲ１と歯車状のロールＲ２とが対を成し、表面が平滑なロールＲ１の上部に隙間を開けて歯車状のロールＲ２が配置されている。複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２は、これらロールＲ１，Ｒ２間の一方側から供給されて、ロールＲ１，Ｒ２が回転することでロールＲ１，Ｒ２間に取り込まれる。ロールＲ１，Ｒ２間の隙間を通過する際に複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２は剪断変形や伸張変形を受けるため、これにより複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２が混合されて、最終的にタイヤ用ゴム組成物Ｇが得られる。このとき、図２の混練機Ｋでは表面が平滑なロールＲ１と歯車状のロールＲ２とが対を成しているので、コンパウンドＣ１，Ｃ２が平滑なロールＲ１の表面と歯車状のロールＲ２の凸部との間に挟まれるときには強い剪断変形や伸張変形を受けるが、コンパウンドＣ１，Ｃ２が平滑なロールＲ１の表面と歯車状のロールＲ２の凹部との間に挟まれるときには実質的に剪断変形や伸張変形を受けないので、歯車状のロールＲ２の凸部と凹部の繰り返しにより、複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２に対して間欠的に剪断変形や伸張変形が付与される。

従来の混練機Ｋ’では例えば図３に示すように表面が平滑なロールＲ１，Ｒ１の対などが用いられて、ロールＲ１，Ｒ１間の隙間を通過する際には一定の剪断変形や伸張変形を受けて複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２は練り合わされるようにして混合されていたが、本発明では上述のように複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２は断続的に押し潰されるようにして混合されるので、混合後のタイヤ用ゴム組成物Ｇは全体が均質にならずに複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２のそれぞれからなる分散相ｐが等方的に混在した状態になる。

このように各コンパウンドＣ１，Ｃ２からなる分散相ｐが残存し、それぞれの性質が維持されるので、本発明の製造方法では各コンパウンドＣ１，Ｃ２の性質を備えた良質なタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。また、各コンパウンドＣ１，Ｃ２からなる分散相ｐは等方的に混在するので、得られたタイヤ用ゴム組成物Ｇは、使用時の配置や向きに依らず各コンパウンドＣ１，Ｃ２の性質を発揮することができる。

尚、図４に示すように、混練機ｋ１を通過して混合された複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２が更に別の混練機ｋ２に供給されるようにしてもよい。これにより、連続的な混合が可能になると共に、混練機ｋ１と混練機ｋ２との間を移動する間に、複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２の混合状態や品質を確認することが可能になる。

但し、上述のように間欠的に剪断変形や伸張変形を付与するように混合を行ったとしても、長期に亘ってこの混合が繰り返されると、徐々にタイヤ用ゴム組成物Ｇの全体が均質に近付くことになる。そのため、複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２からなる分散相ｐのそれぞれの最大寸法が０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍになるように混合を終了することが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法では、異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合するにあたって、混合後のタイヤ用ゴム組成物において複数のコンパウンドのそれぞれからなる分散相が等方的に混在した状態にすることができれば、具体的な混練機の構造や混練方法は上記の例に限定されない。

複数のコンパウンドを混練機に供給するにあたって、複数のコンパウンドを別々に供給することもできるが、複数のコンパウンドの適度な混合を促進するために、予め複数のコンパウンドが混在した状態にしておいてもよい。具体的には、複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２が断面視でモザイク状に積層された複合体を押出成形した後、この複合体を出発物として複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２の混合を行うようにするとよい。このように出発物の段階で予め複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２が混在した状態にしておくことで、複数のコンパウンドＣ１，Ｃ２のそれぞれからなる分散相ｐが等方的に混在した状態を達成するには有利になる。

本発明では、複数のコンパウンドのそれぞれの性質が混合後のタイヤ用ゴム組成物において充分に発揮されるように、タイヤ用ゴム組成物において複数のコンパウンドのそれぞれが充分な量を占めることが好ましい。例えば、コンパウンドが２種類の場合、一方のコンパウンドと他方のコンパウンドとの比が１：１〜１：３であることが好ましい。また、コンパウンドがｎ種類の場合、各コンパウンドの割合が（１±０．５）／ｎの範囲に含まれるようにするとよい。

耐摩耗性に優れるコンパウンド（以下、コンパウンドＣ１と言う）と、６０℃におけるｔａｎδに優れるコンパウンド（以下、コンパウンドＣ２と言う）とを、表１に示すように、混合方法（混練機の種類）を異ならせて混合し、従来例１〜２、比較例１、実施例１〜３の６種類のゴム組成物を作成した。

尚、従来例１および従来例２は、コンパウンドＣ１およびＣ２をそれぞれ単体で用いた例であり、コンパウンドの混合は行っていない。比較例１は、図３に示すような表面が平滑な一対のロールからなる混練機を用いて連続的に剪断変形や伸張変形を加えた例である。実施例１〜３はいずれも、図２に示すような表面が平滑なロールと歯車状のロールとの対からなる混練機を用いて間欠的に剪断変形や伸張変形を加えた例である。

最大寸法は、各ゴム組成物の任意の断面においてコンパウンドＣ１からなる分散相とコンパウンドＣ２からなる分散相の状態を観察し、各分散相の直径または長径の最大値を測定した。但し、比較例１ではコンパウンドＣ１からなる分散相とコンパウンドＣ２からなる分散相との境界が不明瞭であったため、最大寸法を０．０１ｍｍ以下と見做した（表中では「≦０．０１」と表示した）。

得られた６種類のゴム組成物について、下記の示す方法により耐摩耗性、６０℃におけるｔａｎδの評価を行い、その結果を表１に併せて示した。

耐摩耗性
各ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重３９Ｎ、スリップ率３０％、時間４分の条件で摩耗量を測定した。評価結果は、従来例１の測定値の逆数を１００とする指数にて示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。尚、この指数値が「９９」以上であれば、従来レベルを維持して充分に良好な耐摩耗性を維持したことを意味する。

６０℃におけるｔａｎδ
各ゴム組成物を、所定の金型中で１６０℃で３０分間プレス加硫して試験片を作製し、この試験片の６０℃におけるｔａｎδを、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所社製）を用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、雰囲気温度６０℃の条件で測定した。評価結果は、従来例２の測定値の逆数を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど６０℃におけるｔａｎδが小さく、低発熱性であることを意味する。尚、この指数値が「９８」以上であれば、従来レベルを維持して充分に良好な発熱性を維持したことを意味する。

表１から明らかなように、本発明の製造方法（混合方法）によって製造された実施例１〜３のタイヤ用ゴム組成物では、コンパウンドＣ１およびＣ２のそれぞれの性質（耐摩耗性、６０℃におけるｔａｎδ）が維持されて、これら性質を両立することができた。一方、比較例１では、図３に示すような従来の一般的な混練機を用いており、コンパウンドＣ１およびＣ２に連続的に剪断変形や伸張変形が負荷されて、これらコンパウンドが過剰に混合されて均質化したり、その物性が変化してしまうため、コンパウンドＣ１およびＣ２のそれぞれの性質が維持されず、耐摩耗性および６０℃におけるｔａｎδが低下した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
９ インナーライナー層
１０ トレッドゴム層
２０ サイドゴム層
３０ リムクッションゴム層
ＣＬ タイヤ赤道
Ｃ１，Ｃ２ コンパウンド
Ｇ ゴム組成物
ｐ 分散相
Ｋ，ｋ１，ｋ２ 混練機
Ｋ’ 従来の混練機
Ｒ１ 表面が平滑なロール
Ｒ２ 歯車状のロール

Claims (3)

1. 異なる性質を有する複数のコンパウンドを混合することでタイヤ用ゴム組成物を製造するタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、前記複数のコンパウンドが断面視でモザイク状に積層された複合体を押出成形した後、該複合体を出発物として、混合後のタイヤ用ゴム組成物において前記複数のコンパウンドのそれぞれからなる分散相が等方的に混在した状態になるように前記複数のコンパウンドの混合を行うことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
2. 前記分散相の最大寸法が０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
3. 前記複数のコンパウンドの混合を行う際に、前記複数のコンパウンドに対して間欠的に剪断力を付与することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。

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