本発明は、ゴム接着液がコーティングされたフィルムインナーライナーおよびこれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

チューブレスタイヤの通常の使用に応じて、車両運行過程で内側の空気が外部へ流出するのを防止するために、チューブレスタイヤはカーカス内層に配置された気密性の高いインナーライナーを有する。

以前は、タイヤインナーライナーの気密性を向上させるために、ブチルゴムまたはハロブチルゴムなどのゴム成分を主成分とするインナーライナーが使用されているが、ブチルゴムは、高価であり、厚く適用したときのみに機能が発揮されるにすぎない。ところが、ブチルゴムの厚さが増加するほど、最終タイヤの厚さおよび重量が増加し、自動車の燃費が低下する。

このような問題を解決するために、低価格で、厚くないながらも、空気透過防止機能にも優れるフィルム状のインナーライナーに対する技術が開発されてきた。韓国公開特許第10−2013−0076868号および日本特表2013−516511号公報には、ポリアミド系樹脂、およびポリアミド系セグメントとポリエーテル系セグメントとを含む共重合体を含むタイヤ用インナーライナー用フィルムが開示されている。少なくとも一面に厚さ0.1〜20μmのレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(RFL)系接着層を含んでおり、タイヤ加硫過程でフィルム7とカーカスプライ層6とが互いに接着されるようにすることができる。しかし、前記フィルムインナーライナーは、一般にシート状に製作されるため、両端をオーバーラップ・スプライス・ジョイント(Overlap Splice Joint)する場合、粘着性がなくて成形作業することができない。このようなフィルムの両端のジョイントに付随する問題を解決するために、全くジョイントがない円柱状フィルムインナーライナーを製作して成形ドラムに入れる方法でタイヤを作ることが考案されている。しかし、円柱状フィルムインナーライナーは、シート状フィルムインナーライナーと比較して製作コストが上昇し、熱とテンションを付与しなければならないRFL処理作業が非常に煩わしく、均一な品質も確保することが難しかった。

米国特許公開第2012−0222795号(2012年9月6日公開)は、ゴム層を貼り合わせてインナーライナーフィルムの両端を結合することにより、タイヤ膨張の際にジョイント部分が膨らむ問題を解決する方法を提案している。しかし、ジョイント部位におけるオーバーラップとジョイントストリップゴム層の厚さが加わって局部的に厚さが2〜4倍に増加し、円周方向に物性の差が生じて均一性に悪影響を与え、結果的に乗り心地を低下させる原因となる。特にサイドウォールの厚さが低い製品では、このような乗り心地の低下および騒音の増加の問題が深刻であるため、このような性能改善が求められている。

韓国公開特許第10−2013−0076868号公報

特表2013−516511号公報

米国公開特許第2012−0222795号公報

上述した問題点を鑑み、本発明の目的は、シート状インナーライナーフィルムの両末端を重ね合わせて形成されるスプライスジョイント部が成形過程や車両走行の際に層分離せず、耐久性および耐疲労特性が向上したインナーライナーフィルムを提供することである。

本発明の他の目的は、スプライスジョイントの厚さの増加を最小限に抑えることにより、タイヤの内部構造が全方向にわたって均一で安定した構造を確保することができるタイヤの製造方法を提供することであり、それにより優れた乗り心地と、向上した空気圧維持性能を達成する。

本発明者らは、シート状インナーライナーフィルムの両末端を連結する過程でスプライスジョイント部の厚さを最小化しながらも、強固なジョイント部を有する空気入りタイヤを開発するために研究努力した結果、新しいゴム接着液でコーティングされたインナーライナーフィルムを用いて製造した空気入りタイヤが耐久性に優れながらも、耐空気透過性に優れ、乗り心地の低下や、成形過程または自動車走行の際にジョイント部のふくらみを防ぐことを確認して、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記の目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を提供する。 1)ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムにおいて、前記ゴム接着液は、炭素数16〜22の炭化水素系溶剤35〜45重量%、炭素数6〜8の炭化水素系溶剤35〜45重量%、天然ゴム5〜10重量%、変性脂肪酸1〜3重量%、フェノール系樹脂1〜3重量%、硫黄3〜10重量%、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂1〜2重量%、およびシリカ含有HMMM(Hexa−Methoxy−Methyl−Melamine)樹脂1〜4重量%を含んでなる、ゴム接着液がコーティングされたタイヤインナーライナーフィルム。

2)前記ゴム接着液のコーティング厚さが10〜100μmである、前記ゴム接着剤液がコーティングされたタイヤインナーライナーフィルム。

3)ポリアミド樹脂またはポリアミド樹脂とエラストマーとの混合物を含む熱可塑性エラストマー組成物をシート状にした既存のフィルムの片面または両面にゴムとの結合力を付与するためのレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(Resorcinol formaldehyde Latex)をコーティングし、その上にフィルム−フィルム間またはフィルムと隣接ゴム間の粘着力を付与するためのゴム接着液をコーティングすることによって得られる、前記ゴム接着液がコーティングされたタイヤインナーライナー用フィルム。

4)前記ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムを用いて製造した空気入りタイヤ。

5)前記ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムでタイヤ成形ドラムを包んだ後、インナーライナーフィルムの両末端部を重ね合わせてスプライスジョイントを形成する段階を含み、前記ゴム接着液のコーティング厚さは10〜100μmであり、前記スプライスジョイントの長さは20〜100mmである、空気入りタイヤの製造方法。

6)前記スプライスジョイントを形成する段階が、熱融着工程を行うことなく、ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムの両末端を重ね合わせるだけで行われる、空気入りタイヤの製造方法。

本発明のインナーライナーフィルムを含むタイヤは、薄い厚さでも優れた気密性を実現してタイヤの重量減少に寄与することができ、ジョイント部とその他の部分との厚さの差を減らして全方向にわたって均一で安定した構造によって乗り心地の改善に寄与することができ、薄い厚さにもかかわらず、成形過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および向上した耐空気透過性を確保することができる。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、熱融着工程を行うことなく、ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムをタイヤ成形ドラムに単に巻くだけでクリンケース成形が行われるため、作業性が大幅に改善できる。

フィルムインナーライナーを用いる空気入りタイヤの構造を示す図である。

本発明のインナーライナーフィルムの両末端を重ね合わせて形成したスプライスジョイントの断面を示す図である(6:カーカスプライ、7:インナーライナーフィルム、7A:ゴム接着液)

従来の方法に係る空気入りタイヤの製造工程中、成形ドラムに包まれる前にフィルムインナーライナーがカーカスプライの片面に付着し、カーカスプライがスプライスジョイントされる部位ではフィルムインナーライナーなしでカーカスプライ層同士が接合される断面を示す図である。

比較例2のインナーライナーフィルムの両末端にゴム層を貼り合わせて接合させた接合部の断面を示す図である(6:カーカスプライ、7:インナーライナーフィルム、7B:ストリップゴム層)。ストリップゴム層7Bのゴム組成は通常カーカスプライのゴムと同一または類似の組成を有し、厚さは1〜2mm、幅は10〜50mmの範囲である。

以下、インナーライナーフィルムおよびこれを含む空気入りタイヤの製造方法について、図面を参照してより具体的に説明する。

本発明の一実施形態によれば、本発明の、ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムにおいて、 前記ゴム接着液は、炭素数16〜22の炭化水素系溶剤35〜45重量%、炭素数6〜8の炭化水素系溶剤35〜45重量%、天然ゴム5〜10重量%、変性脂肪酸1〜3重量%、フェノール系樹脂1〜3重量%、硫黄3〜10重量%、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂1〜2重量%、およびシリカ含有HMMM(ヘキサメトキシメチルメラミン)樹脂1〜4重量%を含んでいてもよい。

前記炭素数16〜22の炭化水素系溶剤は、脂肪族炭化水素系溶剤として、ヘカデカン(hecadecane)、ヘプタデカン(heptadecane)またはオクタデカン(octadecane)などよりなる群から1種以上を選択して使用することができる。

前記炭素数6〜8の炭化水素系溶剤は、脂肪族炭化水素系溶剤として、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、n−ヘキサン、ジメチルカーボネート、ヘキサン(hexane)、およびヘプタン(heptane))などの脂肪族炭化水素よりなる群から選ばれる少なくとも一つを含む。

本発明のゴム接着液に使用される天然ゴムは、ラテックスそれ自身であってもよく、天然ゴムにスチレン−ブタジエン系またはブタジエン系またはブチル系ゴムを混合して使用することもできる。

本発明のゴム接着液で使用される粘着樹脂は、フェノール系樹脂とレゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂を使用した。本発明のフェノール系樹脂の含有量は、ゴム接着液の総重量に対して1〜3重量%であることが好ましい。優れた接着力のための化学反応の観点からは、1重量%以上含むことができ、フェノール樹脂の含有量が増加してもそれ以上の粘着力効果が期待されないしきい値の観点からは、3重量%以下含むことができる。また、本発明のレゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂の含有量は、優れた接着性のための化学反応の観点から、全体ゴム接着液の総重量に対して1重量%以上であってもよい。たとえ2重量%を超えたとしても、それ以上の接着力向上を期待することは難しい。

本発明のメラミン樹脂は、天然ゴムと粘着樹脂とを架橋させる架橋剤として使用した。この架橋剤を添加することにより、高い耐熱接着力およびゴムカバレッジ、優れた耐熱特性および耐疲労性を実現することができる。このとき、前記メラミン樹脂の量は、ゴム接着液の総重量に対して1〜4重量%であることが好ましい。もしその含有量が1重量部未満である場合には、高温および高湿の条件下で耐久性が低下するおそれがあり、4重量部を超える場合には、流動性が低下するおそれがある。本発明のメラミン樹脂は、(ヘキサメトキシメチルメラミン)樹脂とシリカ(Hi−sil^TM233)とが65:25の重量比で混合されたものであり、錦湖石油化学(株)製のKUMAD HM−Nを使用した。

本発明のゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムにおいて、前記ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムは、ポリアミド樹脂、またはポリアミド樹脂とエラストマーとの混合物を含む熱可塑性エラストマー組成物をシート状にした既存のフィルムの片面または両面にゴム接着液がコーティングされたものであってもよい。前記既存のフィルムは、30〜300μmの厚さおよび200cc/(m²×24hr×atm)以下の空気透過度を有し、少なくとも一面に厚さ0.1〜20μmのレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(RFL)系接着層を含むことができる。本発明の実施形態で使用した既存のフィルムは、ポリアミド系セグメント、ポリエーテル系セグメントおよびエラストマーの共重合体を含むものであるが、空気透過度に優れた薄いフィルムインナーライナーであれば制限なく使用することができる。本発明の実施形態では、コーロン社が製造したオメガ(製品名)フィルムを使用した。

前記既存のフィルムは、片面または両面にレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(RFL)系接着層をさらに含むことができる。すなわち、ポリアミド樹脂などを含む熱可塑性エラストマー組成物をシート状にした既存のフィルムは、少なくとも一面にレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(RFL)系接着層をさらに含むことができ、本発明の前記ゴム接着液は、前記RFL系接着層上にコーティングできる。

前記既存のフィルムインナーライナー7は、温度100〜170℃のドラムで10秒以内に予熱が行われ、10〜100μmの厚さにゴム接着液7Aを塗布して粘着力を付与する。ゴム接着液コーティングの厚さが10μm未満である場合には、隣接するゴム層との粘着力および接着力が低下し、100μmを超える場合には、ジョイント部の厚さが増加して均一性改善効果が低下する。

前記予熱は、既存のフィルムインナーライナー7の表面を活性化してゴム接着液7Aとの接着がなされるのを役立てるためのものであり、作業時間およびゴム接着液7Aとの反応速度に応じて温度と時間は変わり得る。ゴム接着液7Aの塗布はスプレー法、刷毛塗り法、浸漬法などの様々な方法で可能であり、フード設置、生産性などの製造工程の環境に応じて選択可能である。ゴム接着液7Aは、50±20℃の温度で熱風乾燥させ、乾燥時間によってフィルムインナーライナー7に要求される粘着力の差があるため、成形作業条件に合う粘着力のレベルに応じて調節することができる。

本発明の他の一実施形態によれば、本発明は、ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムを用いて製造した空気入りタイヤを提供する。

本発明のインナーライナーフィルムを含むタイヤは、薄い厚さでも優れた気密性を実現してタイヤの重量減少に寄与することができ、ジョイント部とその他の部分との厚さの差を減らして全方向に均一かつ安定した構造によって乗り心地の改善に寄与することができ、薄い厚さにもかかわらず、成形過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および向上した耐空気透過性を確保することができる。

本発明の他の一実施形態によれば、本発明は、前記ゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムでタイヤ成形ドラムを包んだ後、インナーライナーフィルムの両末端部を重ね合わせてスプライスジョイントを形成する段階を含む、空気入りタイヤの製造方法を提供する。

少なくとも片面にゴム接着液7Aが塗布されたインナーライナーフィルムは、タイヤ成形ドラムに巻かれ、両末端を20〜100mmだけ重ね合わせてスプライスジョイントを形成する。オーバーラップジョイントの長さが20mm未満である場合には、ジョイントオープン問題が発生するおそれがあり、100mmを超える場合には、均一性、耐久性および耐空気透過性の向上効果が微々たるものなので、上記の範囲でスプライスジョイントを形成することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤの製造方法において、前記スプライスジョイントを形成する段階は、熱融着工程なしでゴム接着液がコーティングされたインナーライナーフィルムの両末端を重ね合わせるだけで、グリーンケース成形が行われるため、加工性が改善できる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を例示するもので、本発明の内容を限定するものではない。

<実施例1 ゴム接着液が塗布されたインナーライナーフィルムの製造> 実施例1−1 (1)フィルムインナーライナーの調製 本発明の実施例では、コーロン社が製造したオメガフィルムを使用した。前記フィルムインナーライナー7は、ポリアミド系セグメントとポリエーテル系セグメントとエラストマーの共重合体で構成され、30〜300μmの厚さおよび200cc/(m²×24hr×atm)以下の空気透過度を有し、一面に厚さ0.1〜20μmのレゾルシノール−ホルムアルデヒド−ラテックス(RFL)系接着層を含んでいる。

(2)ゴム接着液の製造 炭素数16〜22の炭化水素系溶剤40重量%、炭素数6〜8の炭化水素系溶剤40重量%、天然ゴム7重量%、変性脂肪酸2重量%、テルペンフェノール樹脂3重量%、硫黄5重量%、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂1重量%、およびシリカ含有HMMM樹脂2重量%を配合した混合液を50℃の温度で20〜30rpmの速度で1時間攪拌することにより、フィルムインナーライナー接着用ゴム接着液を製造した。

(3)ゴム接着液の塗布 調製したインナーライナーフィルムを温度100〜170℃のφ300mmのドラムにて5mpm速度で通過させてフィルムの表面を活性化した後、製造したゴム接着液を浸漬法で50μmの厚さにコーティングし、ゴム接着液をフィルムの表面に均一に付着させた後、50℃の熱風温度で3分間熱風乾燥させて両面または片面にゴム接着液をコーティングしたインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−2 テルペンフェノール樹脂を使用せずに、天然ゴムを10重量%含む以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−3 フェノール系樹脂2重量%、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂1.5重量%、シリカ含有HMMM樹脂3重量%および天然ゴム6.5重量%を含むゴム接着液を使用した以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−4 テルペンフェノール樹脂を使用せずに、炭化水素系溶剤A30重量%、炭化水素系溶剤B30重量%および天然ゴム30重量%を含む以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−5 テルペンフェノール樹脂10重量%、炭化水素系溶剤A36重量%、炭化水素系溶剤B36重量%および天然ゴム8重量%を含む以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−6 レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂とHMMM樹脂を含まず、天然ゴム10重量%を含む以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

実施例1−7 硫黄、レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂およびHMMM樹脂を含まず、炭化水素溶剤A50重量%および天然ゴム5重量%を含む以外は、実施例1−1と同様にしてインナーライナーフィルムを製造した。

<実験例 ゴム接着液の接着力の評価> 実験例1 層間粘着力の評価 フィルムインナーライナーに、実施例1〜7の組成で製造したゴム接着液を塗布し、20秒間乾燥させた後、前記フィルムインナーライナー上に、付着させようとする別のフィルムインナーライナーまたはゴムシートを重ね合わせ、4.9Nの力で圧着させた。試験片を25.4mm×152mmの大きさに切断した後、それを引っ張ってT剥離するときの力を粘着力として測定した。このとき、剥離速度は100mm/minとした。

実験例2 層間接着力の評価 実験例1と同様の方法で試験片を製作した後、2枚のシートを圧着させた試験片にプレス加硫機を用いて20分間50Nの圧力と160℃の熱を加えた。熱と圧力を加えた試験片を用いてシートの両端をT剥離するときの力を測定した。このとき、剥離速度は100mm/minとした。

1)炭素数16〜22の炭化水素系溶剤である炭化水素系溶剤Aとして、ヘキサデカンを使用した。 2)炭素数6〜8の炭化水素系溶剤である炭化水素系溶剤Bとして、シクロヘキサンを使用した。 3)天然ゴムとして、マレーシア産ラテックスを使用した。 4)フェノール系樹脂として、テルペンフェノール樹脂(Terpene Phenolic Resin)であって、ニハマ製のYS POLYSTER T160を使用した。 5)レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂(Resosinol−formaldehyde resin)として、コーロン(株)で製造したKA−18を使用した。 6)HMMMとして、ヘキサメトキシメチルメラミン(Hexa−Methoxy−Methyl−Melamine)樹脂とシリカ(Hi−sil^TM233)とが65:25の重量比で混合されたものであり、錦湖石油化学(株)製のKUMAD HM−Nを使用した。

<実施例2 空気入りタイヤの製造> 実施例2−1 (1)スプライスジョイントの形成 粘着力と接着力に最も優れた実施例1−1のゴム接着液7Aが塗布されたインナーライナーフィルム7をタイヤ成形用バンドドラムに巻いて、インナーライナーフィルムの両末端が10mm程度重なり合うようにスプライスジョイントを形成した。

(2)空気入りタイヤの製造 成形用ドラムに巻いてスプライスジョイントを形成したインナーライナーフィルム7上に、通常のグリーンケース成形方法と同様にカーカス層形成用ゴム6、ビーズ部材9、ベルト部5、キャッププライ部4、トレッドゴム層1を順次積層して空気入りタイヤを製造し、製造されたタイヤの規格は205/55 R16である。

実施例2−2 インナーライナーフィルムの両末端が30mm重なり合うようにスプライスジョイントを形成した以外は、実施例2−1と同様にして空気入りタイヤを製造した。

実施例2−3 インナーライナーフィルムの両末端が100mm重なり合うようにスプライスジョイントを形成した以外は、実施例2−1と同様にして空気入りタイヤを製造した。

実施例2−4 インナーライナーフィルムの両末端が110mm重なり合うようにスプライスジョイントを形成した以外は、実施例2−1と同様にして空気入りタイヤを製造した。

比較例1 ブチルゴムを含むフィルムインナーライナーを用いて、常法で空気入りタイヤを製造した。

比較例2 フィルムインナーライナーを予めカーカスプライ層の片面に貼り、得られたフィルムインナーライナーを成形ドラムに巻いて円柱状フィルムインナーライナーを製造した。このとき、フィルムインナーライナーの長さがカーカスプライよりも短いため、カーカスプライが接合される一方の末端部位はフィルムインナーライナーが覆われなくなり、カーカスプライ層だけで接合がなされる。

<試験例:空気入りタイヤの性能評価> 試験例3 スプライスジョイントの耐久性 実施例2および比較例1−2で製造された空気入りタイヤは、走行試験機を用いて120kPaの空気圧と7.24kNの荷重条件で81km/hの速度で80時間走行した後、スプライスジョイント部分の層分離または亀裂発生有無を調査し、3段階(不適合、良好、優秀)で評価した。

走行済みのタイヤを肉眼で検査してスプライスジョイント部に層分離または亀裂が発生した製品は「不適合」と判定し、層分離または亀裂が発生していない製品は「良好」または「優秀」と判定した。また、製品の利用上には問題がないが、走行評価の後に、フィルムインナーライナージョイント部の表面に小さな変形があるかないかによって「良好」、「優秀」とそれぞれ区分した。

試験例4 耐空気透過度 実施例2および比較例1−2で製造された空気入りタイヤをリムに取り付け、230kPaで空気圧を注入した後、3か月間保管し、その後、空気圧漏洩割合を計算した。耐空気透過度は、比較例1のタイヤで測定した場合を100と表記し、他の実施例と比較例1との空気圧漏洩割合を比較して指数で表記した。数値が大きいほど耐空気透過度に優れることを意味する。

試験例5 均一性 JASO(日本自動車技術会規格)C−607−87に基づいてラジアル方向の力の変位(RFV)を測定し、比較例1のタイヤで測定した場合を100と表記し、他の実施例と比較例1とのラジアル方向の力の変位を比較して指数で表記した。数値が大きいほどバランスの程度が大きいため、車両の震え、傾きなどの発生が少ないことを意味する。

実施例1のゴム接着液を塗布して製造したインナーライナーフィルムを空気入りタイヤに適用した結果、比較例1のブチルゴムインナーライナー(ブチル含有量80%、厚さ1.40mm)を適用したタイヤと比較して、耐空気透過度が著しく高いことを確認することができた。

また、本発明のゴム接着液を塗布して製造したインナーライナーフィルムは、フィルムを重ねるだけで接着がなされるため、ジョイント部分とそれ以外の部分との厚さの差を最小化することができて均一性に優れることを確認することができる。これに対し、比較例2のインナーライナーフィルムを適用したタイヤは、ジョイント部位でのオーバーラップ厚さにジョイントストリップゴム層の厚さまで加わって均一性に悪影響を与えることを確認することができる。

一方、実施例2−1のようにスプライントジョイント部分のオーバーラップ長が20mm以下と過度に短い場合には、グリーンケース膨張の際に不安定な接合がなされるか走行後に層分離が発生し、実施例2−2、2−3、2−4のようにスプライスジョイントのオーバーラップ長を長くした場合には、走行後に層分離も良好または優秀であった。しかし、100mmを超えてオーバーラップしても、性能向上効果は、100mmをオーバーラップした場合と類似であることを確認することができた。