(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラック及び／又はシリカをゴム１００重量部に対して３０重量部以上含むゴム組成物からタイヤ構成部材を成形し、該タイヤ構成部材を加硫するタイヤ製造方法において、前記ゴム組成物の加硫温度での最小トルクと最大トルクとの間を１００％のスケールに区分したとき、該スケールが３０％に達するまでの初期加硫期間において、前記タイヤ構成部材に対して１％〜３０％の歪量を持つ振動を与え、該振動の周波数が０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）〜１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）であることを特徴とするタイヤ製造方法。
【請求項２】
前記振動を与える時間Ｔを、前記スケールが１％に達するまでの時間Ｔ１に対して、Ｔ≧Ｔ１の関係にすることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ製造方法。
【請求項３】
前記加硫温度が１３０℃〜１９０℃の範囲内の任意の温度であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のタイヤ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンブラックやシリカを含むゴム組成物からなるタイヤ構成部材を加硫するタイヤ製造方法に関し、更に詳しくは、タイヤの転がり抵抗を低減することを可能にしたタイヤ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費を改善して環境への負荷を低減するために、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することが要求されている。空気入りタイヤの転がり抵抗を低減するには、例えば、トレッド部を構成するゴム組成物のヒステリシス損失を少なくすることが有効である。このようなヒステリシス損失の原因として、ゴム組成物に配合された微細なカーボンブラック粒子が凝集して形成される凝集体構造の破壊によりエネルギー損失が起こることが指摘されている。これは一般に Payne効果と呼ばれている。
【０００３】
これに対して、ゴム組成物中のカーボンブラック凝集体間の距離を離してヒステリシス損失を少なくするために、ゴム組成物をある程度まで加硫した後、そのゴム組成物を３０％〜４００％に延伸した状態で他のゴム組成物と貼り合わせて加硫することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ヒステリシス損失を少なくするために、より大きな延伸比率を採用した場合、寸法安定性が悪化すると共に、最終的なタイヤ構成部材に内部歪が残留するという不都合がある。そのため、大きな延伸比率に頼ることなくヒステリシス損失を低減することが望まれている。
【特許文献１】特開昭５９−７１８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、タイヤの転がり抵抗を低減することを可能にしたタイヤ製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明のタイヤ製造方法は、１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラック及び／又はシリカをゴム１００重量部に対して３０重量部以上含むゴム組成物からタイヤ構成部材を成形し、該タイヤ構成部材を加硫するタイヤ製造方法において、前記ゴム組成物の加硫温度での最小トルクと最大トルクとの間を１００％のスケールに区分したとき、該スケールが３０％に達するまでの初期加硫期間において、前記タイヤ構成部材に対して１％〜３０％の歪量を持つ振動を与え、該振動の周波数が０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）〜１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明者は、カーボンブラックやシリカを含むゴム組成物の加硫条件について鋭意研究した結果、ゴム組成物の最小トルクと最大トルクに基づいて規定される所定の初期加硫期間においてタイヤ構成部材に対して所定の歪量を持つ振動を与えることにより、 Payne効果が低下し、タイヤの転がり抵抗の尺度である損失正接ｔａｎδが大幅に低下することを見い出し、本発明に至ったのである。
【０００７】
つまり、カーボンブラックやシリカを含むゴム組成物の所定の初期加硫期間においてタイヤ構成部材に振動を与えると、その振動の歪量が小さいものであっても損失正接ｔａｎδの低減効果を十分に得ることができる。そのため、従来のようにゴム組成物をある程度まで加硫した後に大きく延伸する場合とは異なって、寸法安定性が悪化したり、最終的なタイヤ構成部材に内部歪が残留するという不都合を回避することができる。
【０００８】
本発明において、損失正接ｔａｎδの低減効果を高めるために、振動を与える時間Ｔは、スケールが１％に達するまでの時間Ｔ１に対して、Ｔ≧Ｔ１の関係にすることが好ましく、更に、振動の周波数は０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）〜１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）とする。また、加硫温度は１３０℃〜１９０℃の範囲内の任意の温度であれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、ゴム組成物として、１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラック及び／又はシリカをゴム１００重量部に対して３０重量部以上含むゴム組成物を使用する。即ち、ゴム１００重量部に対して、１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラックを単独で３０重量部以上、又は、１次粒子径７０ｎｍ以下のシリカを単独で３０重量部以上、又は、カーボンブラック及びシリカを合計量で３０重量部以上含むゴム組成物を使用する。１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラック及びシリカはゴム組成物の補強用充填剤として有用であるが、凝集体を形成し易く、 Payne効果を生じる要因となる。これら充填剤の配合量がゴム１００重量部に対して３０重量部未満であるとタイヤの耐摩耗性や運動性能が不十分になる。上記充填剤の配合量の上限値は、ゴム１００重量部に対して３００重量部以下にすると良い。その配合量が３００重量部を超えると転がり抵抗の低減が困難になる。
【００１０】
上記ゴム組成物のゴム成分としては、通常、タイヤに使用される天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム等を単体又は組み合わせて用いることができる。勿論、上記ゴム組成物には、補強用充填剤の他に、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤等の配合剤を適宜添加することができる。
【００１１】
上記ゴム組成物から成形されるタイヤ構成部材とは、主としてキャップトレッドである。例えば、新品タイヤを製造する場合、上記ゴム組成物からなるキャップトレッドを未加硫タイヤに貼り合わせた状態で加硫を行えば良い。また、更生タイヤの場合、上記ゴム組成物からなるキャップトレッドを単体で加硫することができる。加硫温度としては、１３０℃〜１９０℃の範囲内の任意の温度を選択することができる。この加硫温度が１３０℃未満であるとタイヤの生産性が低下し、逆に１９０℃を超えるとゴム物性が悪化する。
【００１２】
上記タイヤ構成部材を加硫する場合、その加硫に先駆けて、前記ゴム組成物の加硫特性として加硫時間とトルクとの関係を求める。この加硫特性は、振動式加硫試験機を用い、ＪＩＳ  Ｋ６３００−２（２００１年度版）に準拠して求めることができる。その結果は、図１に示すように、横軸を加硫時間とし、縦軸をトルクとするグラフにて示すことができる。図１において、最小トルクＭL と最大トルクＭH との間を１００％のスケールに区分したとき、Ｔ１はスケールが１％に達するまでの時間、Ｔ５はスケールが５％に達するまでの時間、Ｔ３０はスケールが３０％に達するまでの時間である。そして、スケールが３０％に達するまでの初期加硫期間、より好ましくは、該スケールが５％に達するまでの初期加硫期間において、タイヤ構成部材に対して１％〜３０％の歪量を持つ振動を与えるのである。
【００１３】
上記のような初期加硫期間において、タイヤ構成部材に振動を与えた場合、損失正接ｔａｎδを効果的に低減することができる。ここで、振動の歪量が１％未満であると損失正接ｔａｎδの低減が不十分になる。この振動の歪量を大きくすることは損失正接ｔａｎδの低減には有効であるが、タイヤ構成部材に対して３０％を超える歪量の振動を与えながら加硫を行うことは困難であり、しかも寸法安定性の面から好ましくない。ここで言う振動の歪量とは、剪断方向の歪量（％）を意味し、例えば、キャップトレッドにタイヤ周方向の剪断歪を与えるとき、キャップトレッドの厚さに対するタイヤ周方向の剪断歪の比率である。
【００１４】
初期加硫期間において、振動を与える時間Ｔは、スケールが１％に達するまでの時間Ｔ１に対して、Ｔ≧Ｔ１の関係にすると良い。振動を与える時間Ｔが時間Ｔ１よりも小さいと損失正接ｔａｎδの低減が不十分になる。
【００１５】
振動の周波数は、０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）〜１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）とする。振動の周波数が０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）未満であると振動による損失正接ｔａｎδの低減が不十分になり、また１０００ｃｐｍ（１６．７Ｈｚ）を超えるような振動ではカーボンブラックやシリカからなる充填剤の周辺が破壊されてしまう。
【実施例】
【００１６】
ゴム１００重量部に対して、１次粒子径７０ｎｍ以下のカーボンブラックを５０重量部、１次粒子径７０ｎｍ以下のシリカを２０重量部含むゴム組成物から複数個の試験片を成形し、１６０℃で４０分間加硫し、その加硫時に与える振動の歪量（以下、加硫時歪量という。）を種々異ならせた。加硫時歪量は、１％、２％、４％、８％、１６％及び３２％とし、その振動数を１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）とした。加硫終了後、試験片を１００℃まで冷却し、歪量（以下、試験時歪量という。）を種々異ならせて損失正接ｔａｎδを測定した。試験時歪量は、０．５６％、１．１２％、１．９５％、３．９１％、８．０９％及び１５．９１％とし、その振動数を６ｃｐｍ（０．１Ｈｚ）とした。その測定結果を図２及び図３に示す。
【００１７】
図２は、上記ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと試験時歪量との関係を示すものである。図２から、加硫時歪量が増加するに従い、損失正接ｔａｎδの値が減少し、試験時歪量の分散により描かれるカーブ（以下、歪分散カーブという。）が平坦に近づくことが判る。特に、加硫時歪量が３２％まで増加すると歪分散カーブがほぼ平坦になる。
【００１８】
図３は、上記ゴム組成物について、試験時歪量を８％とした場合の損失正接ｔａｎδと加硫時歪量との関係を示すものである。図３から、損失正接ｔａｎδと加硫時歪量との間には直線的な反比例関係があることが判る。
【００１９】
上述した図２及び図３の結果より、加硫時に与える歪量により加硫ゴムの粘弾性特性が大きく変わることが明らかである。その原因は、カーボンブラックやシリカの加硫時における再凝集が歪を加えることで妨げられ、 Payne効果が減少するためと考えられる。そして、カーボンブラックやシリカの再凝集は加えた歪の大きさに比例して抑制される。
【００２０】
図４は上記ゴム組成物の加硫温度（１６０℃）での加硫時間とトルクとの関係を示すものである。図４において、最小トルクと最大トルクとの間を１００％のスケールに区分したとき、Ｔ１はスケールが１％に達するまでの時間、Ｔ５はスケールが５％に達するまでの時間、Ｔ３０はスケールが３０％に達するまでの時間である。図４から判るように、上記ゴム組成物について、Ｔ１は約２分、Ｔ５は約３分２０秒、Ｔ３０は約５分である。
【００２１】
ここで、加硫時の加振時間の最適値を求めるために、上記ゴム組成物からなる試験片を１６０℃で４０分間加硫する際に、加硫時歪量を３０％とし、その振動数を１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）として、加硫時の加振時間を種々異ならせた。加振時間の設定としては、０分間、０分〜１分までの１分間、１分〜３分までの２分間、３分〜５分までの２分間、０分〜５分までの５分間、０分〜１５分までの１５分間の６種類とした。加硫終了後、試験片を１００℃まで冷却し、試験時歪量を種々異ならせて損失正接ｔａｎδを測定した。試験時歪量は、１．１２％、１．９６％及び８．１％とし、その振動数を６ｃｐｍ（０．１Ｈｚ）とした。その測定結果を図５に示す。
【００２２】
図５は、上記ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと加振時間との関係を示すものである。図５から、加振時間が長くなるに従い、加硫物の損失正接ｔａｎδの値が減少することが判る。特に、Ｔ３０に相当する加硫当初の約５分間での加振の影響が大きくなっていた。即ち、加硫開始からＴ３０までの期間において加振を行うようにすれば十分である。
【００２３】
なお、上記実施例はカーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物に関するものであるが、カーボンブラックのみを含むゴム組成物やシリカのみを含むゴム組成物についても同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ゴム組成物の加硫特性の一例を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例で用いたゴム組成物の損失正接ｔａｎδと試験時歪量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例で用いたゴム組成物について、試験時歪量を８％とした場合の損失正接ｔａｎδと加硫時歪量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例で用いたゴム組成物の加硫温度（１６０℃）での加硫時間とトルクとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例で用いたゴム組成物の損失正接ｔａｎδと加振時間との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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