无气轮胎的制作方法

本发明涉及不使用高压空气而能够利用构造部件支承载荷的无气轮胎。
背景技术：
：近年来，提出有各种无气轮胎。无气轮胎不使用高压空气，而能够利用自身的构造部件支承载荷。因此，无气轮胎具有不漏气的优点。专利文献1：日本专利第4852767号公报专利文献2：日本专利第4914211号公报专利文献3：日本专利第4855646号公报然而，发明人进行各种实验的结果发现：无气轮胎与相同尺寸的充气轮胎相比，滚动阻力大，有时达到约2.5倍。作为大滚动阻力的一个原因，举出有配置于无气轮胎的胎面环并由弹性体构成的剪切层的能量损失。该能量损失使剪切层发热，进而使胎面环发热。变得高温的胎面环存在耐久性降低的顾虑。另外，无气轮胎的大滚动阻力也导致车辆的燃料效率恶化。技术实现要素：本发明是鉴于如上实际情况而提出的，其主要目的在于提供一种能够减小滚动阻力的无气轮胎。本发明涉及一种无气轮胎，其具有：具有接地面的圆筒状的胎面环、配置于上述胎面环的径向内侧并且固定于车轴的轮毂部、以及将上述胎面环与上述轮毂部连结的轮辐，该无气轮胎的特征在于，上述胎面环在内部具有加强体，上述加强体具有：沿轮胎周向延伸的环状的第1加强帘线层、配置于上述第1加强帘线层的轮胎径向内侧并且沿轮胎周向延伸的环状的第2加强帘线层、以及由弹性体构成并且配置于上述第1加强帘线层与上述第2加强帘线层之间的剪切层，上述剪切层包括：30℃下的损失正切tanδ以及剪切弹性模量ee(单位：mpa)满足下式(1)以及(2)的第1部分、以及由与上述第1部分不同的材料构成的第2部分，tanδ≤0.06…(1)ee/tanδ≥1500…(2)。在本发明的其他方式中，上述第1部分也可以配置于上述剪切层的轮胎轴向的中央区域，上述第2部分配置于上述第1部分的轮胎轴向的两侧。在本发明的其他方式中，上述第1部分的轮胎轴向的宽度也可以为上述剪切层的轮胎轴向的最大宽度的10％～70％。在本发明的其他方式中，上述第1部分的轮胎轴向的宽度也可以为上述剪切层的轮胎轴向的最大宽度的10％～20％。在本发明的其他方式中，上述第1部分也可以被配置为至少与上述第1加强帘线层和上述第2加强帘线层这两者的至少一方接触。在本发明的其他方式中，上述第1部分也可以被配置为与上述第1加强帘线层和上述第2加强帘线层这两者接触。在本发明的其他方式中，上述第1部分的厚度也可以为2.0mm以上。在本发明的其他方式中，上述第1部分也可以为用过氧化物硫化的橡胶，上述第2部分为用硫磺硫化的橡胶。本发明的无气轮胎的特征在于，具有具备剪切层的胎面环，剪切层的至少一部分由30℃下的损失正切tanδ以及剪切弹性模量ee(单位：mpa)满足下式(1)以及(2)的第1部分形成。tanδ≤0.06…(1)ee/tanδ≥1500…(2)这种无气轮胎能够利用剪切层的第1部分减小滚动阻力。另外，能够利用第1部分防止因胎面环的发热而产生的耐久性的恶化、车辆的燃料效率性能的恶化。另外，剪切层的一部分由包括与第1部分不同的材料的第2部分构成。因此，第2部分能够提供与第1部分不同的物理性能。附图说明图1是本发明的一个实施方式的无气轮胎的整体立体图。图2是图1的无气轮胎的胎面环的立体图。图3是图1的a-a局部剖视图。图4是图3的主要部分放大图。图5是本发明的其他实施方式的无气轮胎的胎面环的剖视图。图6是本发明的其他实施方式的无气轮胎的胎面环的剖视图。附图标记说明：1…无气轮胎；2…胎面环；3…轮毂部；4…轮辐；6…加强体；7…第1加强帘线层；8…第2加强帘线层；9…剪切层；10…第1部分；11…第2部分。具体实施方式以下，基于附图对本发明的一个实施方式详细地进行说明。如图1所示，本实施方式的无气轮胎1具有：具有接地面2a的圆筒状的胎面环2、配置于胎面环2的径向内侧并且固定于车轴的轮毂部3、以及将胎面环2与轮毂部3连结的多个轮辐4。在本实施方式中，例如，示出了被设计为用于轿车的无气轮胎。轮毂部3包括：固定于车轴的盘部3a、以及形成于盘部3a的外周的沿圆周向延伸的圆筒部3b。轮毂部3与现有的轮胎用毂轮相同地，例如可以由钢、铝合金或者镁合金等金属材料形成。各轮辐4呈板状的形状，并沿轮胎周向设置有多个轮辐4。虽并不特别限定，但轮辐4由聚氨基甲酸乙酯等高分子材料的浇注成型体形成。例如，在金属模内预先配置有胎面环2以及轮毂部3，并以将它们连结的方式向金属模内填充高分子材料。通过高分子材料的固化，形成将胎面环2与轮毂部3连结的轮辐4。此外，除了图示的形态以外，轮辐4的形状当然也可以采用各种方式。图2是胎面环2的单体的立体图(局部剖视图)，图3表示图1的a－a线剖视图。如图2以及图3所示，本实施方式的胎面环2包括胎面橡胶部5、以及配置于其轮胎径向内侧的加强体6，截面构成为大致横长的矩形形状。胎面橡胶部5以覆盖加强体6的周围的方式配置，其轮胎径向的外表面构成接地面2a。由于胎面橡胶部5构成接地面2a，所以可以适合采用相对于路面的摩擦力、耐磨损性优异的用硫磺硫化的橡胶组成物。在优选的方式中，为了提高轮胎的湿地性能，在胎面橡胶部5中，沟、凹部、以及贯通胎面环2的孔(均省略图示)等可以由各种图案形成。加强体6具有：沿轮胎周向延伸的环状的第1加强帘线层7、配置于第1加强帘线层7的轮胎径向内侧并且沿轮胎周向延伸的环状的第2加强帘线层8、以及由弹性体构成并且配置于第1加强帘线层7与第2加强帘线层8之间的剪切层9。利用第1加强帘线层7以及第2加强帘线层8保持胎面环2的形状，支承作用于无气轮胎1的载荷。第1加强帘线层7例如由多个帘线帘布构成。本实施方式的第1加强帘线层7构成为包括外侧帘布7a、以及配置于其内侧的内侧帘布7b。它们实质上具有相等的轮胎轴向的宽度。在本实施方式中，第1加强帘线层7的最大宽度bw被设定为小于胎面环2的宽度tw，优选可以被设定为胎面环2的宽度tw的70～95％左右。这种第1加强帘线层7能够有效地提高接地面2a的刚性。外侧帘布7a以及内侧帘布7b由包括实质上平行地排列了加强帘线7c的帘线排列体、以及覆盖该帘线排列体的贴胶的帘线帘布构成。作为加强帘线7c，例如适合采用钢帘线。也可以代替钢帘线，使用由强度以及弹性模量高的芳纶、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等构成的有机纤维帘线。外侧帘布7a的加强帘线7c以及内侧帘布7b的加强帘线7c相对于轮胎周向以相同的倾斜角度(例如，15～65度)排列，但倾斜的朝向相反。由此，均衡地提高第1加强帘线层7的轮胎周向刚性、轮胎轴向刚性以及扭转刚性，从而能够有效地加强胎面环2。因此，在向无气轮胎1赋予了滑动角时，第1加强帘线层7与充气轮胎的带帘线加强层同样地，相对于胎面橡胶部5的面内扭转显示高阻力，产生转弯力而能够提供优异的转弯性能。第2加强帘线层8由至少一片帘线帘布8a构成。在优选的方式中，第2加强帘线层8由比第1加强帘线层7少的帘线帘布构成。在本实施方式中，第2加强帘线层8由一片帘线帘布8a构成。帘线帘布8a的最大宽度bw也被设定为小于胎面环2的宽度tw，优选可以被设定为胎面环2的宽度70～95％左右。在本实施方式中，帘线帘布8a的最大宽度与外侧帘布7a(以及内侧帘布7b)的最大宽度bw实质上相等。这种第2加强帘线层8既维持胎面环2的刚性又有利于轮胎的质量减轻。在本实施方式中，第2加强帘线层8的帘线帘布8a具有与轮胎周向平行地排列的加强帘线8c。在此，所谓加强帘线8c与轮胎周向平行地排列是指：加强帘线8c的长度方向与轮胎周向所成的角度θ包括0゜±5゜。该第2加强帘线层8的帘线帘布8a也例如适合采用钢帘线，但也可以使用芳纶、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)等高模量的有机纤维帘线。利用第2加强帘线层8有效地提高胎面环2的轮胎周向的刚性。由此，在车辆的减速时以及加速时，胎面环2的接地面2a的形状稳定，进而，制动性能、牵引性能提高。另外，具有与轮胎周向平行地排列的加强帘线8c的第2加强帘线层8既能利用单一层实现轻型化、又能确保相对于轮胎周向线的对称性。加强体6具有利用第1加强帘线层7以及第2加强帘线层8夹住相比帘线帘布的加强帘线7c以及8c的拉伸弹性模量足够柔软的剪切层9的三明治构造。这种加强体6在轮胎行驶时能够通过第1加强帘线层7以及第2加强帘线层8的轮胎周向的拉伸弹力支承胎面环2所承受的载荷的一部分，从而能够有效地提高载荷支承能力而抑制胎面环2的变形量。如图3所示，剪切层9由弹性体构成，并由第1部分10以及第2部分11构成。在本说明书中，“弹性体”为在常温附近显示橡胶弹性的全部高分子物质的统称，作为代表性的例子，为包含硫化橡胶以及树脂的概念。为了既维持无气轮胎1的操纵稳定性又减小滚动阻力，剪切层9的第1部分10的特征在于，30℃下的损失正切tanδ以及剪切弹性模量ee(单位：mpa)满足下式(1)以及(2)。tanδ≤0.06…(1)ee/tanδ≥1500…(2)为了减小无气轮胎1的滚动阻力，有效的是减小第1部分10的能量损失。为此，作为剪切层9的第1部分10，如由式(1)特定那样，适合显示30℃下的损失正切tanδ为0.06以下、更优选为0.05以下的低发热性。另一方面，在用硫磺硫化的橡胶中，损失正切tanδ小的橡胶存在剪切弹性模量ee也小的趋势。在这种情况下，即便能够减小损失正切tanδ，剪切层9的变形量也增加，进而，存在无法充分减小滚动阻力的趋势。因此，为了减小无气轮胎1的滚动阻力，仅仅单纯地限定损失正切tanδ是不充分的，将剪切弹性模量ee与损失正切tanδ之比ee/tanδ维持为一定范围是重要的。从这种观点出发，在本发明中，根据式(2)，第1部分的30℃下的剪切弹性模量ee(单位：mpa)与损失正切tanδ之比ee/tanδ为1500(单位mpa)以上、更优选为2000以上。通过满足这种规定，能够充分减小无气轮胎1的滚动阻力。在此，构成剪切层9的弹性体的损失正切tanδ为依据jis－k6394，使用粘弹性光谱仪，在初始应变10％、动态应变±1％、频率10hz、拉伸的变形模式的条件下测定的值。此外，试样能够从胎面环2切出而制作。另外，弹性体的剪切弹性模量ee为依据jisk6251，在伸长2.00％下测定的静态的拉伸弹性模量的1/3倍的值。此外，试样能够从已硫化的胎面环2切出而制作。笫1部分10只要满足上述式(1)以及(2)便不被特别限定，能够使用各种材料。本发明人研究的结果判明出：例如，以α，β-不饱和羧酸金属盐为交联剂的丁二烯系的橡胶组成物a作为满足上述式(1)以及(2)的材料的一个例子是适合的。在表1中示出了橡胶组成物a的配合例。[表1](单位：质量份)第1部分的橡胶配合配合量天然橡胶(nr)10丁二烯橡胶(br)90炭黑0α，β-不饱和羧酸金属盐(甲基丙烯酸锌)40过氧化物1氧化锌0硫磺0硫化促进剂0该橡胶组成物a相对于丁二烯橡胶(br)的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80质量份的α，β-不饱和羧酸金属盐，并且，含有过氧化物。对于该橡胶组成物a而言，br与α，β-不饱和羧酸金属盐以过氧化物为引发剂进行共交联，由此实现利用硫磺硫化的橡胶材料难以达到的高弹性以及低发热性。上述橡胶成分在100质量份中包含10～100质量％的br。在将br与其他橡胶共混使用的情况下，作为共混用橡胶，例如可以举出有天然橡胶(nr)、丁苯橡胶(sbr)、异戊二烯橡胶(ir)、氯丁橡胶(cr)、苯乙烯异戊二烯丁二烯橡胶(sibr)、苯乙烯异戊二烯橡胶(sir)或者环氧化天然橡胶(enr)等，并将它们单独或者组合两种以上使用。尤其是，由于低发热性优异，所以优选nr。br的含有率为10质量％以上，优选为20质量％以上。若br的含有率低于10质量％，则存在无法充分获得低发热特性的趋势。另外，在br的含有率为100质量％的情况下，存在强度降低的趋势，因此，br的含有率优选为90质量％以下，更优选为80质量％以下。作为共交联剂，例如采用丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸等的α，β－不饱和羧酸的金属盐。特别是，由于耐久性优异，所以优选丙烯酸金属盐或者甲基丙烯酸金属盐，特别优选甲基丙烯酸金属盐。并且，作为α，β－不饱和羧酸金属盐中的金属，举出有锌、钠、镁、钙或者铝等，由于能够获得充分的硬度，所以优选锌。共交联剂(α，β－不饱和羧酸金属盐)的含量相对于橡胶成分100质量份为10～80质量份。若共交联剂的含量低于10质量份，则存在无法获得充分的交联密度的顾虑。另外，若共交联剂的含量超过80质量份，则存在硫化橡胶组成物变得过硬并且强度也降低的顾虑。从这种观点出发，共交联剂的含量优选为12质量份以上，并且优选为50质量份以下，更优选为35质量份以下。作为上述过氧化物，例如举出有过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化氢异丙苯、2，5－二甲基－2，5－二(叔丁基过氧基)己烷、2，5－二甲基－2，5－二(苯甲酰基过氧基)己烷、叔丁基过氧化苯、2，4－过氧化二氯苯甲酰、1，1－二－叔丁基过氧基－3，3，5－三甲基环己烷、4，4－二－叔丁基过氧化戊酸正丁酯等，它们可以单独使用，也可以组合两种以上使用。尤其是，优选过氧化二异丙苯。过氧化物的含量相对于橡胶成分100质量份优选为0.1～6.0质量份。若过氧化物的含量低于0.1质量份，则存在作为硫化橡胶组成物无法获得充分的硬度的趋势。另外，若过氧化物的含量超过6质量份，则存在交联密度变得过大而强度降低的趋势。从这种观点出发，过氧化物的含量优选为0.2～2质量份。橡胶组成物a也可以含有加强用填充剂。作为填充剂，例如举出有炭黑、二氧化硅、碳酸钙、粘土、滑石、氧化铝、氢氧化铝等，但特别优选炭黑。在含有上述加强用填充剂的情况下，填充剂的含量相对于橡胶成分100质量份，例如优选为90质量份以下，更优选为50质量份以下。在加强用填充剂的含量超过90质量份的情况下，存在无法获得优异的低发热特性的顾虑。在橡胶组成物a中除了含有上述橡胶成分、共交联剂(α，β－不饱和羧酸金属盐)、过氧化物以及加强用填充剂以外，也可以在不损害本发明的效果的范围内，含有通常在轮胎工业中使用的配合剂，例如，氧化锌、蜡、硬脂酸、油、抗老化剂以及硫化促进剂等。橡胶组成物a包含共交联剂(α，β－不饱和羧酸金属盐)，因此不包含硫磺、硫磺化合物等硫化剂。但是，在剪切层9与第1加强帘线层7或者第2加强帘线层8接触的情况下，在硫化时，第1加强帘线层7或者第2加强帘线层8的贴胶所包含的硫磺向剪切层9转移，存在使剪切层9的物理性能变化的顾虑。因此，在本实施方式中，如图4中放大所示那样，优选在第1加强帘线层7与剪切层9之间、以及第2加强帘线层8与剪切层9之间，分别夹设有用于妨碍硫磺的转移的隔离层13。隔离层13只要能够发挥硫磺的转移抑制以及粘合性的效果，便不被特别限定，但适合优选粘合剂(例如，商品名“开姆洛克”6100～6254(洛德公司制造))。隔离层13的厚度也不被特别限定，但为了获得充分的粘合力，优选为3～100μm，更优选为7～50μm。返回图3，在本实施方式中，第1部分10优选至少配置于剪切层9的轮胎轴向的中央区域。剪切层9的中央区域特别是在行驶过程中变形大，容易发热蓄热，因此通过在该区域配置第1部分10，能够抑制剪切层9的温度上升，进而，能够提高耐久性。在优选的方式中，作为剪切层9的中央区域，将剪切层9的宽度方向的中央位置作为中心，至少包括剪切层9的轮胎轴向的最大宽度的10％的区域。通过增大在剪切层9之中第1部分10所占的比例，能够降低无气轮胎1的滚动阻力。另一方面，本实施方式的第1部分10虽由用过氧化物硫化的橡胶构成，但这种橡胶相比用硫磺硫化的胎面橡胶部存在反应速度快、体积膨胀先产生的趋势。另外，用过氧化物硫化的橡胶相比用硫磺硫化的橡胶组成物存在伸长小并且脆的趋势。因此，在剪切层9全部由第1部分10构成的情况下，在胎面环的硫化成型中，第1部分10例如存在从阻力比较小的胎面环的侧面向轮胎外部露出的成型不良、因行驶过程中的应力而产生破裂的顾虑。鉴于如上所述的实际情况，本实施方式的剪切层9构成为包括笫1部分10、以及由与笫1部分10不同的材料构成的笫2部分11。由此，能够相对减小笫1部分10的体积，例如，能够抑制如上所述的成型不良的耐久性的恶化。在优选的方式中，笫2部分11配置于第1部分10的轮胎轴向的两侧。由此，在胎面环2的硫化成型时，能够抑制笫1部分10从胎面环的侧面向外部露出的问题。只要构成笫2部分11的材料与构成笫1部分10的材料不同，则不被特别限定，但优选由用硫磺硫化的橡胶构成。用硫磺硫化的橡胶与用过氧化物硫化的橡胶相比破裂时的伸长增大。因此，笫2部分11吸收行驶时的剪切层9的剪切变形，从而能够有效地抑制第1部分10处的破裂等。作为构成笫2部分11的用硫磺硫化的橡胶，例如，作为橡胶聚合物，优选包含天然橡胶并且不包含聚丁二烯。这种橡胶组成物的一个例子如表2所示。其中，笫2部分11的材料并不限定于这种具体结构。[表2](单位：质量份)第2部分的橡胶配合配合例1配合例2天然橡胶(nr)100100炭黑6070工艺油1010粘合树脂33固化树脂1010硬脂酸2.02.0氧化锌3.03.0硫磺2.02.0硫化促进剂3.53.5为了既减小无气轮胎1的滚动阻力，又维持生产率、耐久性，笫1部分10的轮胎轴向的宽度w为剪切层9的轮胎轴向的最大宽度sw的70％以下，更优选为50％以下，进一步优选为40％以下，特别优选为20％以下。另一方面，若第1部分10的轮胎轴向的宽度w不足剪切层9的轮胎轴向的最大宽度sw的20％，则存在无法充分获得滚动阻力的减小效果的顾虑。此外，剪切层9的最大宽度sw优选至少与第1加强帘线层7的最大宽度bw相同。剪切层9的第1部分10优选以至少与第1加强帘线层7或者第2加强帘线层8的一方接触的方式配置。这是因为这些部分温度容易上升。本实施方式的第1部分10以与第1加强帘线层7以及第2加强帘线层8的双方接触的方式配置。第1部分10也可以仅与第1加强帘线层或者上述第2加强帘线层接触。在该情况下，如图5的实施方式所示那样，优选以仅与第2加强帘线层8接触的方式配置。这是因为该部分温度最容易上升。第1部分10的厚度t并不特别限定，但若过小，则存在无法充分获得滚动阻力的减小效果的担忧。第1部分10的厚度t优选为2.0mm以上，更优选为2.0～10mm左右。在图6中示出了本发明的无气轮胎的胎面环2的其他实施方式的剖视图。在图6的实施方式中，在胎面环设置有贯通孔15。贯通孔15能够大幅度提高在湿润的路面上行驶时的排水性。在图6的实施方式中，在轮胎赤道c的各侧，沿轮胎周向隔开设置有贯通孔15。为了防止加强帘线的腐蚀等，而在胎面环2形成有贯通孔15的情况下，加强体6不得不配置于避开该贯通孔15的位置。在本实施方式中，加强体6构成为以与由贯通孔15划分出的胎面环2的中央区域、左侧区域、以及右侧区域分别对应的方式分割为中央加强体7m、左侧加强体7l以及右侧加强体7r。而且，在本实施方式中，作为剪切层9，在中央加强体7m使用第1部分10，另一方面，在左侧加强体7l以及右侧加强体7r使用第2部分11。在这种实施方式中，也能够期待上述的作用。以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于图示的实施方式，能够变形为各种方式进行实施。实施例试制了形成图1～图4的基本构造的无气轮胎(相当于轮胎尺寸125/80r13的轮胎)，并测试了滚动阻力、耐久性以及生产率。各轮胎除了胎面环的剪切层以外实质上均形成为相同规格。轮辐通过基于聚氨酯树脂(热固化性树脂)的浇注成型法与胎面环以及轮毂部成型为一体。主要的共用规格如下。＜第1加强帘线层＞·帘布数：两片·加强帘线：钢帘线·帘线的角度：+21度/－21度(相对于轮胎赤道)＜第2加强帘线层＞·帘布数：一片·加强帘线：钢帘线·帘线的角度：0度(相对于轮胎赤道)＜隔离层＞·粘合剂：开姆洛克6125(洛德公司制造)，10μm另外，仅在实施例7中，使剪切层9的轮胎径向内侧面从第2加强帘线层分离。另外，剪切层的第2部分使用采用了二烯系橡胶的硫磺硫化的橡胶组成物b并通过炭黑以及硫磺的含量的调整来使剪切弹性模量ee以及损失正切tanδ变化。另外，在第1部分中使用以表1为基本组成的橡胶组成物a，并通过α，β－不饱和羧酸金属盐的含量的调整来使剪切弹性模量ee以及损失正切tanδ变化。测试方法如下。＜滚动阻力＞使用滚动阻力试验机，在速度40km/h、载荷1.5kn的条件(其他条件依据jaso)下测定出的滚动阻力以下式系数化。数值越小越良好。滚动阻力系数＝滚动阻力/载荷×104＜耐久性＞使用转鼓试验机使各无气轮胎行驶，并测定了轮胎破坏为止的行驶时间。结果是以比较例3的行驶时间为100的指数表示，数值越大表示越良好。载荷：1.5kn行驶速度：60km/h滑动角：0度＜生产率＞在将胎面环单体硫化成型了之后，将其解体，并通过肉眼观察评价了第1部分的完成精度。而且，将第1部分为规格外的情况定为成型不良，并测定了非不良率。结果是以比较例2的非不良率为100的指数表示，数值越大表示越良好。测试的结果如表3所示。表3如表3所示，能够确认到实施例的轮胎不牺牲耐久性、生产率便能减小滚动阻力。当前第1页12