无气轮胎的制作方法

本发明涉及减少滚动阻力的无气轮胎。

背景技术：

作为无气轮胎，公知有通过具有呈放射状排列的多个辐板的轮辐，连结具有接地面的圆筒状的胎面环、与固定于车轴的轮毂之间的构造的轮胎(例如，参照专利文献1。)。

上述的无气轮胎在上述胎面环中的具有接地面的胎面橡胶层使用通常的充气轮胎的胎面橡胶材料，这从抓地性、耐磨损性等观点来看是有利的。

但是，在充气轮胎中，通过滞后损耗(hysteresisloss)非常小的空气支承负载，与此相对，在无气轮胎中，通过与空气相比滞后损耗大的固体部分，具体而言通过胎面环以及辐板支承负载。因此，假设在将充气轮胎的胎面部所使用的胎面构成部件保持原样地转用于无气轮胎的胎面环的情况下，产生导致无气轮胎的滚动阻力恶化至充气轮胎的滚动阻力的2.5倍左右的问题。

因此，为了使无气轮胎的滚动阻力减少至充气轮胎的等级，需要使用与充气轮胎的胎面构造不同的构造，并且使用与充气轮胎的胎面构成部件不同的物性的部件形成胎面环。

专利文献1：日本特开2014-218132号公报

技术实现要素：

因此，本发明的课题在于提供一种以在胎面环采用在第一、第二加强帘线层之间夹持剪断橡胶层的三明治构造，并且在第一、第二加强帘线层的至少一方的、与剪断橡胶层邻接的贴胶部分使用以规定比例含有丁二烯橡胶、α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物为基本，能够确保优越的操纵稳定性能，并且减少滚动阻力的无气轮胎。

本发明为一种无气轮胎，其具备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固定于车轴的轮毂以及连结上述胎面环与上述轮毂的轮辐，其特征在于，

上述胎面环包含具有上述接地面的胎面橡胶层、设置于上述胎面橡胶层的径向内侧的第一加强帘线层、设置于上述第一加强帘线层的径向内侧的第二加强帘线层以及设置于上述第一加强帘线层与上述第二加强帘线层之间的剪断橡胶层，

上述第一加强帘线层具有第一加强帘线的排列体以及覆盖该排列体的第一贴胶部，

上述第二加强帘线层具有第二加强帘线的排列体以及覆盖该排列体的第二贴胶部，

在将上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部区分成与上述剪断橡胶层邻接的内部贴胶部分以及剩余部分的外部贴胶部分时，在上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部这两者中的至少一方，上述内部贴胶部分由相对于丁二烯橡胶的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部每一个中，上述内部贴胶部分由相对于丁二烯橡胶的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部这两者中的至少一方，上述外部贴胶部分由相对于丁二烯橡胶的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部每一个中，上述外部贴胶部分由相对于丁二烯橡胶的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一贴胶部以及上述第二贴胶部每一个中，上述内部贴胶部分由与外部贴胶部分相同的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一加强帘线层中，上述外部贴胶部分的从上述第一加强帘线的外表面向径向外侧突出的覆盖厚度to为2.0mm以下。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第二加强帘线层中，上述外部贴胶部分的从上述第二加强帘线的外表面向径向内侧突出的覆盖厚度ti为2.0mm以下。

在本发明的上述无气轮胎中，优选上述剪断橡胶层由相对于丁二烯橡胶的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选上述内部贴胶部由与上述剪断橡胶层相同的橡胶组成物构成。

在本发明的上述无气轮胎中，优选在上述第一加强帘线的排列体以及第二加强帘线的排列体中，在与帘线长度方向垂直的宽度方向截面，5cm的宽度所含的加强帘线的截面积的总和为2～100mm²。

在本发明中，如上所述，在胎面环采用通过第一、第二加强帘线层夹持剪断橡胶层的三明治构造。因此，能够通过第一、第二加强帘线层的周向的拉伸弹力支承行驶时承受的负载的一部分，从而能够将胎面环的变形量抑制为低。

并且，在第一加强帘线层的第一贴胶部以及第二加强帘线层的第二贴胶部这两者中的至少一方，优选双方，在与剪断橡胶层邻接的内部贴胶部使用以规定比例含有丁二烯橡胶、α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的橡胶组成物。

对于该橡胶组成物而言，丁二烯橡胶与不饱和羧酸金属盐以过氧化物为引发剂进行共交联，从而能够获得弹性与低油耗性优越的物性。由此，能够更加提高第一、第二加强帘线层的至少一方，优选双方的负载支承能力，从而能够确保优越的操纵稳定性能，并且减少滚动阻力。

此外，上述橡胶组成物与通常的充气轮胎所使用的橡胶部件(硫磺硫化橡胶)相比，伸长性差，从而存在若承受大的变形则容易破坏的趋势。但是，将该橡胶组成物使用于贴胶部，从而将橡胶的变形通过加强帘线抑制为低，因此能够抑制破坏，从而能够确保必要的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明的无气轮胎的一实施方式的立体图。

图2是表示胎面环的立体图。

图3是放大来表示胎面环的局部剖视图。

图4是进一步放大来表示第一、第二加强帘线层的局部剖视图。

图5中的(a)～(c)是表示内部贴胶部分与外部贴胶部分的区分位置的剖视图。

符号说明

1…无气轮胎；2…胎面环；2s…接地面；3…轮毂；4…轮辐；5…第一加强帘线层；6…第二加强帘线层；7…剪断橡胶层；8…第一加强帘线；8r、8ra、8rb…排列体；9…第一贴胶部；10…第二加强帘线；10r…排列体；11…第二贴胶部；9i、11i…内部贴胶部分；9o、11o…外部贴胶部分；22…胎面橡胶层。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的无气轮胎1具备具有接地面2s的圆筒状的胎面环2、配置于胎面环2的径向内侧并固定于车轴的轮毂3以及连结胎面环2与轮毂3的轮辐4。在本例中，示出了上述无气轮胎1被形成为轿车用轮胎的情况。

上述轮毂3相当于胎轮，具备固定于车轴的圆盘状的盘部31、以及形成于该盘部31的外周的圆筒状的轮辐安装部32。轮毂3能够与以往的胎轮相同地，例如由钢、铝合金、镁合金等金属材料形成。

上述轮辐4具备呈大致放射状延伸并且连结胎面环2与轮毂3的多个辐板4a。该轮辐4通过高分子材料的注模成形，与胎面环2以及轮毂3一体成形。作为高分子材料，能够采用热塑性树脂、热固性树脂，但从安全性的观点来看，优选热固性树脂，例如环氧系树脂、苯系树脂、聚氨酯系树脂、硅系树脂、聚酰亚胺系树脂、密胺系树脂等，特别地，聚氨酯系树脂在弹性特性方面优越，因此能够更加优选地采用。

接下来，如图2、图3所示，胎面环2具有：构成接地面2s的胎面橡胶层22、设置于胎面橡胶层22的径向内侧的第一加强帘线层5、设置于第一加强帘线层5的轮胎径向内侧的第二加强帘线层6以及设置于第一加强帘线层5与第二加强帘线层6之间的剪断橡胶层7。即，具备通过第一加强帘线层5、第二加强帘线层6夹持剪断橡胶层7的三明治构造。

在作为胎面橡胶层22的外周面的接地面2s，为了赋予湿地性能，以各种花纹形状形成胎面沟(未图示)。在该胎面橡胶层22与充气轮胎相同地，优选采用与路面的抓地力以及耐磨损性优越的橡胶组成物。

如图4所示，第一加强帘线层5具有第一加强帘线8的排列体8r以及覆盖该排列体8r的第一贴胶部9。在本例中，上述排列体8r由配置于径向内外的多层在本例中为双层的排列体8ra、8rb形成。对于本例的排列体8ra、8rb而言，第一加强帘线8相对于轮胎周向例如以5～35度的角度θ1(图2所示)斜交排列。另外，排列体8ra、8rb配置为以各第一加强帘线8在排列体之间相互交叉的方式使第一加强帘线8的倾斜的朝向相互不同。由此，第一加强帘线层5能够提高面内刚性，从而能够提高在附带滑移角时产生的侧偏刚度而提高转弯性能。

上述第二加强帘线层6具有第二加强帘线10的排列体10r以及覆盖该排列体10r的第二贴胶部11。在本例中，上述排列体10r由第二加强帘线10相对于轮胎周向例如以不足5度的角度θ2(图2所示)呈螺旋状卷绕的螺旋排列的一层排列体形成。由此，第二加强帘线层6虽然形成一层，但能够提高轮胎周向的拉伸弹力，而抑制胎面环2的变形。作为第一加强帘线8、第二加强帘线10，能够优选采用钢帘线。

上述排列体10r也能够由螺旋排列的多层构成。另外，排列体10r也能够与本例的排列体8r相同地，由斜交排列的多层(例如双层)构成。另外，上述排列体8r也能够与本例的排列体10r相同地，由螺旋排列的一层或者多层构成。另外，排列体8r、10r的至少一方也能够由斜交排列的层与螺旋排列的层的组合构成。但是，在第一加强帘线层5、第二加强帘线层6中，如本例那样，第一加强帘线8、第二加强帘线10优选相对于轮胎赤道c配置为线对称。假设在不存在线对称性的情况下，负载时，在第一加强帘线8、第二加强帘线10产生扭转，而使胎面环2变形，从而难以顺利的滚动。

在本发明中，在将第一贴胶部9以及第二贴胶部11分别区分成与上述剪断橡胶层7邻接的内部贴胶部分9i、11i以及剩余部分的外部贴胶部分9o、11o时，该内部贴胶部分9i、11i中的至少一方，由满足下述条件j的橡胶组成物g形成。在本例中，示出了内部贴胶部分9i、11i这两者均由橡胶组成物g形成的情况。但是，也可以由橡胶组成物g仅形成内部贴胶部分9i、11i的任意一方。

作为内部贴胶部分9i与外部贴胶部分9o的区分位置k，如图5中的(a)～(c)所示，能够适当地选择与径向外侧的排列体8rb交叉的位置p1、排列体8ra、8rb之间的中间的位置p2以及与径向内侧的排列体8ra交叉的位置p3等。在本例中，如图4所示，示出了区分位置k为位置p1的情况。

作为内部贴胶部分11i与外部贴胶部分11o的区分位置k，如图4所示，在排列体10r为一层的情况下，成为与排列体10r交叉的位置p4。但是，在与第一加强帘线层5相同地，排列体10r由多层构成的情况下，作为区分位置k能够选择相当于上述位置p1～p3的各位置。

接下来，对上述橡胶组成物g进行说明。在表1示出了橡胶组成物g的配合的一个例子(实施例ga～gd)。为了参考，也示出了充气轮胎所通常使用的硫黄硫化橡胶s的配合的一个例子(比较例sa～sc)。

表中的e*30是30℃下的复弹性模量e*(单位：mpa)，tanδ30意味着30℃下的损失正切tanδ。均是使用粘弹谱仪((株)岩本制作所制)，在温度30℃下，在频率10hz、初始应变10％以及动应变±1％的条件下测定的值。

表1

上述橡胶组成物g满足相对于丁二烯橡胶(br)的含有率为10～100质量％的橡胶成分100质量份，含有10～80重量份的α，β-不饱和羧酸金属盐以及过氧化物的条件j。对于该橡胶组成物g而言，丁二烯橡胶(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，由此能够实现硫黄硫化的橡胶材料中难以实现的高弹性并且低发热性。

因此，在内部贴胶部分9i、11i的至少一方使用橡胶组成物g，从而能够进一步提高作为胎面环2整体的负载支承能力。其结果，能够提高操纵稳定性能，并且减少滚动阻力。从上述的观点来看，优选在内部贴胶部分9i、11i这两者均使用橡胶组成物g。

此外，橡胶组成物g与通常的充气轮胎所使用的橡胶部件(硫黄硫化的橡胶)相比，伸长性差，存在若承受大的变形则容易破坏的趋势。但是，通过将该橡胶组成物g使用于贴胶部，将橡胶变形利用加强帘线8、10抑制为低，因此能够抑制破坏，从而能够确保耐久性。

橡胶成分在100质量份中包含10～100质量％的丁二烯橡胶(br)。在将丁二烯橡胶(br)与其他的橡胶混合而使用的情况下，作为混合用橡胶，能够列举天然橡胶(nr)、苯乙烯丁二烯橡胶(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)、环氧化天然橡胶(enr)等，能够单独，或者组合两种以上来使用这些。尤其，从低发热性优越的理由来看，优选nr。

丁二烯橡胶(br)的含有率为10重量％以上，优选为20重量％以上。若小于10重量％，则低发热化的效果成为降低趋势。另外，在丁二烯橡胶(br)的含有率为100重量％的情况下，存在强度降低的趋势，因此，丁二烯橡胶(br)的含有率的上限优选为90重量％以下，更优选为80重量％以下。

作为共交联剂，能够采用丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸等α，β-不饱和羧酸的金属盐亦即α，β-不饱和羧酸金属盐。特别地，从耐久性优越的观点来看，优选丙烯酸金属盐以及/或者甲基丙烯酸金属盐，更加优选甲基丙烯酸金属盐。另外，作为α，β-不饱和羧酸金属盐中的金属，能够列举锌、钠、镁、钙、铝等，从能够获得充分的硬度的理由来看，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重量份为10～80重量份。若小于10重量份，则无法获得充分的交联密度。另外，若α，β-不饱和羧酸金属盐的含量超过80重量份，则变得过硬，并且强度也降低。从上述的观点来看，α，β-不饱和羧酸金属盐的含量的下限优选为12重量份以上，另外，上限优选为50重量份以下，更优选为35重量份以下。

作为上述过氧化物，例如能够列举过氧化苯甲酰、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、过氧化2，4-二氯苯甲酰、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、优选二异丙苯基过氧化物。

过氧化物的含量相对于橡胶成分100重量份优选为0.1～6.0重量份。若小于0.1重量份，则存在无法获得充分的硬度的趋势。另外，若过氧化物的含量超过6.0重量份，则存在交联密度变得过大而使强度降低的趋势。从上述的观点来看，过氧化物的下限更加优选为0.2重量份以上，上限更加优选为2重量份以下。

上述橡胶组成物g也可以含有加强用填充剂。作为加强用填充剂，例如，能够列举炭黑、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，加强用填充剂的含量相对于橡胶成分100重量份优选为90重量份以下，更加优选为50重量份以下。若加强用填充剂的含量超过90重量份，则存在无法获得优越的低发热性的担忧。

在橡胶组成物g除了上述橡胶成分、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，在不损坏本发明的效果的范围内，也可以含有通常在轮胎工业中使用的配合剂，例如氧化锌、石蜡、硬脂酸、油、防老化剂、硫化促进剂等。

此外，在橡胶组成物g包含有共交联剂(α，β-不饱和羧酸金属盐)，因此不含有硫黄、硫黄化合物等硫化剂。

另外，在胎面环2中，在外部贴胶部分9o、11o的至少一方，优选双方，优选使用上述橡胶组成物g。由此，能够进一步提高负载支承能力，从而能够提高操纵稳定性能并且减少滚动阻力。

在第一贴胶部9中，内部贴胶部分9i所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g9i。)与外部贴胶部分9o所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g9o。)只要至少满足上述条件j，则组成也可以不同。但是，将橡胶组成物g9i与橡胶组成物g9o形成相同的橡胶组成物，在从生产率以及区分位置k处的剥离防止等的观点来看是优选的。

相同地，在第二贴胶部11中，内部贴胶部分11i所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g11i。)与外部贴胶部分11o所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g11o。)只要至少满足上述条件j，则组成也可以不同。但是，将橡胶组成物g11i与橡胶组成物g11o形成相同的橡胶组成物，在从生产率以及区分位置k处的剥离防止等的观点来看是优选的。

特别地，更优选将橡胶组成物g9i、橡胶组成物g9o、橡胶组成物g11i、橡胶组成物g11o分别形成同一橡胶组成物。

在轮胎变形时，在第一加强帘线层5的径向外表面5s以及第二加强帘线层6的径向内表面6s，伸缩变形增大。其结果，当在外部贴胶部分9o、11o使用橡胶组成物g的情况下，导致橡胶组成物g在上述外表面5s以及内表面6s产生损伤的趋势。因此，如图4所示，在第一加强帘线层5中，优选将外部贴胶部分9o的从径向最外侧的第一加强帘线8的外表面向径向外侧突出的覆盖厚度to形成为2.0mm以下。另外，相同地，在第二加强帘线层6中，优选将外部贴胶部分11o的从径向最内侧的第二加强帘线11的外表面向径向内侧突出的覆盖厚度ti形成为2.0mm以下。通过这样限制覆盖厚度to、ti，减少上述外表面5s以及内表面6s的伸缩量，从而能够抑制橡胶组成物g的损伤。

另外，在第一加强帘线8的排列体8r以及第二加强帘线10的排列体10r中，在与帘线长度方向垂直的宽度方向截面中，优选宽度5cm所含的加强帘线8、10的截面积的总和为2～100mm²。若截面积的总和小于2mm²，则成为刚性不足，而使胎面环2的变形量增加，从而导致耐久性的降低。相反，若超过100mm²，则导致乘坐舒适性能的降低。从上述的观点来看，截面积的总和的下限更优选为5mm²以上，上限更优选为70mm²以下。此外，在排列体形成多层的情况下，在各层中，将加强帘线的截面积的总和形成2～100mm²。

另外，为了抑制胎面环2的变形量，也优选上述剪断橡胶层7的剪断弹性率高，为此，在本例中，在上述剪断橡胶层7也使用上述橡胶组成物g。剪断橡胶层7所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g7。)与内部贴胶部分9i、11i所使用的橡胶组成物g(方便起见称为g9i、g11i。)只要至少满足上述条件j，则组成也可以不同。但是，将橡胶组成物g7与橡胶组成物g9i、911i形成相同的橡胶组成物，在从剪断橡胶层7与内部贴胶部分9i、11i的剥离防止的观点来看是优选的。

如图3所示，上述剪断橡胶层7的轮胎轴向的宽度w7优选为上述胎面环2的轮胎轴向的宽度wr的0.6～0.99倍，并且，上述第一加强帘线层5、第二加强帘线层6的轮胎轴向的各宽度w5、w6优选为上述宽度wr的0.6～0.99倍。

在胎面环2中，通过第一加强帘线层5、第二加强帘线层6与剪断橡胶层7这一三明治构造发挥负载支承能力。因此，剪断橡胶层7的宽度w7以及第一加强帘线层5、第二加强帘线层6的宽度w6、w6需要分别相对于胎面环2的宽度wr而言足够宽，若上述宽度w7以及宽度w5、w6分别小于宽度wr的0.6倍，则无法充分发挥负载支承能力。相反，若超过0.99倍，则第一加强帘线层5、第二加强帘线层6以及剪断橡胶层7的外端容易从胎面环2的侧面侧露出，另外，导致以其露出部为起点产生剥离等损伤的担忧。

此外，为了通过三明治构造发挥负载支承能力，优选上述宽度w7以及宽度w5、w6大致相等。因此，优选上述宽度w7以及宽度w5、w6中的最大值wmax与最小值wmin之比wmax/wmin为1.1倍以下。

以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详述，但本发明不限定于图示的实施方式，能够变形成各种方式来实施。

【实施例】

试制了形成图1的基本构造的无气轮胎(相当于轮胎尺寸145/70r12的轮胎)，测试了滚动阻力性、乘坐舒适性能、耐久性。各轮胎除了胎面环以外，实际上均为相同规格，轮辐通过基于聚氨酯树脂(热固性树脂)的注模成形法，与胎面环以及轮毂一体成形。第一加强帘线层5、第二加强帘线层6如下。

＜第一加强帘线层＞

·帘布数：两片

·加强帘线：钢帘线

·帘线的角度：+21度/-21度

＜第二加强帘线层＞

·帘布数：一片

·加强帘线：钢帘线

·帘线的角度：0度(螺旋卷绕)

＜剪断橡胶层＞

·厚度：4mm

＜滚动阻力性＞

使用滚动阻力试验机，显示在速度40km/h，负载1.17kn的条件下测定的滚动阻力计数(滚动阻力/负载×10⁴)。数值越小，越良好。

＜乘坐舒适性能＞

将供试轮胎安装于车辆(小型ev：商品名coms)的四轮，由一名驾驶员驾车在干沥青路面的轮胎测试路线行驶，根据驾驶员的感官对乘坐舒适性能进行评价，利用以比较例1为100的指数来显示。数值越大，越良好。

＜耐久性＞

使用转鼓试验机，在速度100km/h，负载1.5kn的条件下行驶，利用以比较例1为100的指数显示直至在胎面环产生损伤为止的行驶距离。数值越大越良好。

表2

如表2所示，能够确认实施例的轮胎能够确保必要的耐久性，并且减少滚动阻力。