轮胎的制作方法
【专利摘要】本轮胎具有由树脂材料形成的且为环状的轮胎骨架体，所述树脂材料具有至少10N/mm的撕裂强度。
【专利说明】轮胎
【技术领域】
[0001] 本发明涉及安装至轮辋的轮胎，特别涉及其中至少部分轮胎胎身由树脂材料形成 的轮胎。
【背景技术】
[0002] 由橡胶、有机纤维材料、和钢构件等构成的充气轮胎已经常规用于交通工具如车。
[0003] 近年来，从轻量化、易成型、易回收的角度，正在研究使用树脂材料，特别是热塑性 树脂、和热塑性弹性体等作为轮胎材料。
[0004] 例如，专利文献1 (日本专利申请特开（JP-A) 2003-104008号）和专利文献2 (JP-A H03-143701号）公开了一种由热塑性高分子材料形成的充气轮胎。
[0005] 也提出由高分子材料如多个橡胶或热塑性树脂等形成的充气轮胎，其刚性从冠部 的中心部位经过胎肩部到侧壁部的最大宽度部位逐渐减少，且其刚性还从侧壁部的最大宽 度部位到胎圈部逐渐增加（参考例如下述专利文献3(日本专利4501326号））。
[0006] 相关技术出版物
[0007] 专利文献 I JP-A 2003-104008 号
[0008] 专利文献 2 JP-A H03-143701 号
[0009] 专利文献3 :日本专利4501326号
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问是页
[0011] 与常规橡胶制轮胎相比，使用热塑性高分子材料的轮胎易制造，且成本更低。然 而，在轮胎骨架体由均一的热塑性高分子材料形成（其中不引入补强构件如胎体帘布层 等）的情况下，与常规橡胶制轮胎相比，从例如耐应力和耐内压等的角度仍有改善的空间。
[0012] 特别地，常规橡胶制轮胎中，在对使用胎体和帘布层的轮胎施加内压的情况下维 持形状。然而，使用如上所述的高分子材料（树脂）的轮胎中，提出例如，将其中钢丝帘线 的箍（hoop)沿未使用作为必须的构成要素的补强构件如胎体和帘布层的轮胎的周向应用 的形态。这种使用高分子材料的轮胎中，因为假定补强构件未用于胎侧部，所以需要自身能 维持轮胎形状的高分子材料。特别地，从维持轮胎形状和与路边（curb)等磨损下的耐刺穿 性的角度，需要开发具有适合的撕裂强度（tear strength)的轮胎。
[0013] 在这一点上，专利文献3公开了一种组合多个高分子材料以给出特定刚性的轮 胎。然而，虽然专利文献3记载了通过在轮胎部形成刚性分布而改进在标准气压填充状态 下的接地（ground contact)形状，但专利文献3关于撕裂强度没有提及。
[0014] 考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种轮胎，其由树脂材料形成且具有优异 的形状维持性和耐刺穿性。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] (1) 一种轮胎包括由树脂材料形成的环状轮胎骨架体，其中所述树脂材料，所述树 脂材料具有l〇N/mm以上的撕裂强度。
[0017] 发明的效果
[0018] 根据本发明，可提供由使用树脂材料形成且具有优异的形状维持性和耐刺穿性的 轮胎。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图IA为说明根据本发明实施方案的轮胎的一部分的截面的透视图。
[0020] 图IB为安装至轮辋上的胎圈部的截面图。
[0021] 图2为根据第一实施方案沿轮胎的轮胎旋转轴截取的且说明其中补强帘线嵌入 在轮胎胎身的冠部的状态的截面。
[0022] 图3为解释使用帘线加热装置和辊将补强帘线嵌入在轮胎胎身的冠部的操作的 说明图。
[0023] 图4A为沿根据本发明实施方案的轮胎的轮胎宽度方向截取的截面图。
[0024] 图4B为在轮辋安装至轮胎的状态中沿胎圈部的轮胎宽度方向截取的放大截面 图。
[0025] 图5为沿轮胎宽度方向截取的且说明根据第二实施方案的轮胎的补强层的周围 的截面图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明的轮胎包括由树脂材料形成的环状轮胎骨架体，其中树脂材料具有lON/mm 以上的撕裂强度。所述"撕裂强度"是指JIS K7128-3(1998)定义的撕裂强度。试验中，无切 口的角形试验样品（直角型撕裂试验样品）用作试验样品。如JIS Κ7128-3的6.试验样品 制作的图1所示，关于加工方向，沿纵向和横向切的样品用作试验样品。这时，在试验速度 为500mm±50mm每分钟的情况下进行测量。可使用张力试验机如万能试验机（autograph) 等，如由 Shimadzu Corporation 制造的 Shimadzu Autograph AGS-J(5KN)进行测量。
[0027] 根据本发明的轮胎，当具有lON/mm以上的撕裂强度的树脂材料用于包含于轮胎 骨架体的树脂材料时，可改进轮胎的形状维持性和耐刺穿性。此外，因为轮胎由树脂材料形 成，作为常规橡胶制轮胎的必须工序的硫化工序是不必要的，且例如可以通过注射成型等 形成轮胎骨架体。此外，当树脂材料用于轮胎骨架体时，与常规橡胶制轮胎相比，可使轮胎 的结构简单化，且因此能够实现轮胎轻量化。轮胎的"形状维持性"可为当将内压（例如， 200kPa)施加至轮胎时轮胎形状是否维持的指数。关于耐刺穿性，当撕裂强度少于lON/mm 时，撕裂强度太低且轮胎骨架体的胎侧部无法耐受内压而沿轮胎宽度方向等膨胀，进而无 法维持轮胎形状。进一步地，撕裂强度优选15N/mm以上。不特别限定撕裂强度的上限，但 考虑到拉伸弹性模量和损耗系数（tan δ )的平衡，优选20N/mm以下，更优选19N/mm以下， 且特别优选18N/mm以上。
[0028] 下文中，对本发明的包含于轮胎骨架体的树脂材料进行说明，然后参照附图对本 发明的轮胎的具体实施方案进行说明。
[0029] [树脂材料]
[0030] 本发明的树脂材料为包括树脂的树脂材料，且选择树脂以使树脂材料的撕裂强度 为ΙΟΝ/mm以上。
[0031] 本发明中，"树脂材料"至少包括树脂（树脂成分），且可进一步包括其它成分如添 加剂。当树脂材料不包括除了树脂成分以外的成分时，树脂材料仅由树脂形成。
[0032] 本说明书中，"树脂"的概念包括热塑性树脂和热固性树脂；然而，不包括天然橡 胶。此外，热塑性树脂包括热塑性弹性体。
[0033] 用于此处的"弹性体"是指由共聚物形成的树脂，该共聚物包括形成具有高熔点的 硬链段或形成具有高内聚力的硬链段的结晶性聚合物，还包括形成具有低玻璃化转变温度 的软链段的无定形聚合物。
[0034] [树脂]
[0035] 树脂的实例包括热塑性树脂（其也包括热塑性弹性体）和热固性树脂。例如树脂 材料可包括单独的后述的热塑性弹性体，可包括其两种以上的组合，或可包括热塑性弹性 体和非弹性体热塑性树脂的组合。在树脂材料仅包括单个树脂的情况下，树脂的撕裂强度 为树脂材料的撕裂强度。
[0036] 包含于轮胎骨架体的树脂材料优选热塑性树脂，且更优选热塑性弹性体。下文中， 以热塑性树脂为重点，对可用于形成轮胎骨架体的树脂材料的树脂进行说明。
[0037]-热塑性树脂（包括热塑性弹性体）_
[0038] 热塑性树脂（包括热塑性弹性体）为其材料随着温度增加而软化并流动，且在冷 却时呈相对坚硬且强固的状态的高分子化合物。
[0039] 本说明书中，这些热塑性树脂中，其材料随着温度增加而软化并流动，在冷却时呈 相对坚硬且强固的状态，且其具有橡胶状弹性的高分子化合物，被认为是热塑性弹性体。相 比之下，这些热塑性树脂中，其材料随温度上升软化并流动，在冷却时呈相对坚硬且强固的 状态，但是不具备橡胶状弹性的高分子化合物，被认为是非弹性体热塑性树脂且有别于热 塑性弹性体。
[0040] 热塑性树脂（包括热塑性弹性体）的实例包括热塑性聚烯烃类弹性体（TPO)、热塑 性聚苯乙烯类弹性体（TPS)、热塑性聚酰胺类弹性体（TPA)、热塑性聚氨酯类弹性体（TPU)、 热塑性聚酯类弹性体（TPC)，和动态交联型热塑性弹性体（TPV)，以及非弹性体热塑性聚烯 烃类树脂、非弹性体热塑性聚苯乙烯类树脂、非弹性体热塑性聚酰胺类树脂和非弹性体热 塑性聚酯类树脂。包含在树脂材料中的热塑性树脂优选为选自由热塑性聚酯类弹性体、热 塑性聚酰胺类弹性体、热塑性聚烯烃类弹性体和热塑性聚氨酯类弹性体组成的组的至少之 O
[0041] (热塑性聚酯类弹性体）
[0042] 热塑性聚酯类弹性体的实例包括至少具有聚酯和其它聚合物（如聚酯或聚醚）的 材料，该聚酯为结晶性的且形成具有高熔点的硬链段，该其它聚合物为无定形的且形成具 有低玻璃化转变温度的软链段。
[0043] 热塑性聚酯类弹性体也被称为热塑性聚酯弹性体（ThermoPlastic polyester elastomers, "TPC")。
[0044] 芳族聚酯可用作形成硬链段的聚酯。芳族聚酯可以由例如，芳族二羧酸或其酯形 成性衍生物（ester-forming derivative)、和脂族二醇形成。芳族聚酯优选为源于对苯二 甲酸和/或对苯二甲酸二甲酯、和1，4-丁二醇的聚对苯二甲酸丁二醇酯。此外，芳族聚酯 可为源于二羧酸成分例如间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘-2, 6-二羧酸、萘-2, 7-二羧酸、联 苯-4, 4' -二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、5-磺基间苯二酸、或其酯形成性衍生物，和具有 300以下的分子量的二醇的聚酯，所述具有300以下的分子量的二醇例如，脂族二醇如乙二 醇、丙二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇或癸二醇；脂环族二醇如1，4-环己烷二甲醇或三环 癸烷二甲醇；或芳族二醇如亚二甲苯基二甲醇、双（对羟基）联苯、双（对羟苯基）丙烷、 2, 2-双[4-(2-羟基乙氧基）苯基]丙烷、双[4-(2-羟基）苯基]砜、1，1-双[4-(2-羟基 乙氧基）苯基]环己烷、4, 4' -二羟基-对三联苯或4, 4' -二羟基对四联苯。芳族聚酯可 为，使用两种以上的上述二羧酸成分和二醇成分组合的共聚聚酯。具有3个以上的官能团 的多官能羧酸成分、多官能含氧酸成分或多官能羟基成分可以在5摩尔％以下的范围内共 聚。
[0045] 形成硬链段的聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、 聚对苯二甲酸甲二醇酯（polymethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚萘二 甲酸丁二醇酯，且优选聚对苯二甲酸丁二醇酯。
[0046] 形成软链段的聚合物的实例包括脂族聚酯和脂族聚醚。
[0047] 脂族聚醚的实例包括聚（环氧乙烧）二醇（poly(ethylene oxide)glycol)、聚 (环氧丙烧）二醇、聚（四氢呋喃）二醇&〇17<^61：四11161：11716116(?1(16)817(3〇1)、聚（环氧 己烷）二醇、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物、聚（环氧丙烷）二醇的环氧乙烷加成聚合物， 和环氧乙烷和四氢呋喃的共聚物。
[0048] 脂族聚酯的实例包括聚（ε -己内酯）、聚庚内酯（polyenantholactone)、聚辛内 酯、聚己二酸丁二醇酯和聚己二酸乙二醇酯等。
[0049] 这些脂族聚醚和脂族聚酯中，从所得聚酯嵌段共聚物的弹性特性的角度，优选聚 (四氢呋喃）二醇、聚（环氧丙烷）二醇的环氧乙烷加合物、聚（ε -己内酯）、聚己二酸丁 二醇酯或聚己二酸乙二醇酯等。
[0050] 此外，从韧性和低温挠性（flexibility)的角度，形成软链段的聚合物的数均分 子量优选为300至6000。此外，从成形性的角度，硬链段（X)与软链段（y)的质量比（x:y) 优选为99:1至20:80,仍更优选为98:2至30:70。
[0051] 硬链段和软链段的组合的实例可包括上述的硬链段和软链段的各组合。其中，优 选其中硬链段为聚对苯二甲酸丁二醇酯和软链段为脂族聚醚的组合，仍更优选其中硬链段 为聚对苯二甲酸丁二醇酯和软链段为聚（环氧乙烷）二醇的组合。
[0052] 作为热塑性聚酯类弹性体，例如，可使用由Du Pont-Toray Co.，Ltd.制造的 "册丁1?1/'系列（例如 3046、5557、6347、404 7、4767，和 7247 等）和来自由1'〇7〇13〇(：〇.，1^(1· 制造的"PELPRENE" 系列（P30B、P40B、P40H、P55B、P70B、P150B、P280B、P450B、P150M、S1001、 S2001、S5001、S6001 和 S9001 等）的市售产品。
[0053] (热塑性聚酰胺类弹性体）
[0054] 本发明中，"热塑性聚酰胺类弹性体"是指由共聚物形成的热塑性树脂材料，该共 聚物具有形成具有高熔点的硬链段的结晶性聚合物和形成具有低玻璃化转变温度的软链 段的无定形聚合物，其中形成硬链段的聚合物在其主链上具有酰胺键（-C0NH-)。
[0055] 热塑性聚酰胺类弹性体也简称为热塑性酰胺弹性体（ThermoPlastic Amid elastomer, "TPA"）。
[0056] 热塑性聚酰胺类弹性体的实例包括其中至少聚酰胺为结晶性的且形成具有高熔 点的硬链段，并且其它聚合物（例如聚酯或聚醚等）为无定形的且形成具有低玻璃化转变 温度的软链段的材料。除硬链段和软链段之外，增链剂如二羧酸也可用于热塑性聚酰胺类 弹性体。形成硬链段的聚酰胺的实例包括由下式（1)或式（2)表示的单体形成的聚酰胺。 [00 57] 式⑴
[0058] H2N-R1-COOH
[0059] 式（1)中，R1表示具有2-20个碳原子的烃分子链，或具有2-20个碳原子的亚烷 基。
[0060] 式⑵
[0061]
【权利要求】
1. 一种轮胎，所述轮胎包括由树脂材料形成的环状轮胎骨架体，其中所述树脂材料具 有10N/mm以上的撕裂强度。
2. 根据权利要求1所述的轮胎，其中所述轮胎骨架体的至少胎侧部的撕裂强度为10N/ mm以上。
3. 根据权利要求1或2所述的轮胎，其中所述树脂材料包括热塑性树脂。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的轮胎，其中所述树脂材料包括热塑性弹性体。
5. 根据权利要求1至4任一项所述的轮胎，其中所述树脂材料包括选自由热塑性聚酯 类弹性体、热塑性聚酰胺类弹性体、热塑性聚烯烃类弹性体和热塑性聚氨酯弹性体组成的 组的至少之一。
【文档编号】C08L101/00GK104271363SQ201380022477
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】笔本启之, 原田高志 申请人:株式会社普利司通