JP2001287505A

JP2001287505A - 安全タイヤとこれに用いる複合体および発泡性組成物

Info

Publication number: JP2001287505A
Application number: JP2001019800A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Teratani; 裕之寺谷
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】タイヤ受傷前の通常走行時における転がり抵
抗および乗り心地性を犠牲にすることなしに、タイヤ受
傷状態にあっても安定した走行を可能とした安全タイヤ
について提供する。【解決手段】中空ドーナツ状のタイヤの内側に、独立
気泡を有する複合体を配置した安全タイヤにおいて、該
複合体の気泡含有率が８０．００体積％から９８．７５
体積％、かつ内蔵する独立気泡の２５℃における内圧が
絶対圧で１５０ｋＰａ以上であり、複合体の連続相を少
なくともナイロン系樹脂を含むものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外傷を受けた後
も通常の走行を可能とする安全タイヤ、特にタイヤ受傷
後の走行における耐久性および乗り心地性に共に優れた
安全タイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤ、例えば乗用車用タイヤ
においては、内圧（絶対圧、以下同様）２５０〜３５０
ｋＰａ程度の下に空気を封じ込めて、タイヤのカーカス
およびベルト等のタイヤ骨格部に張力を発生させ、この
張力によって、タイヤへの入力に対してタイヤの変形並
びにその復元を可能としている。すなわち、タイヤの内
圧が所定の範囲に保持されることによって、タイヤの骨
格に一定の張力を発生させて、荷重支持機能を付与する
とともに、剛性を高めて、駆動、制動および旋回性能な
どの、車両の走行に必要な基本性能を付与している。

【０００３】ところで、この所定の内圧に保持されたタ
イヤが外傷を受けると、この外傷を介して空気が外部に
漏れ出してタイヤ内圧が大気圧まで減少する、いわゆる
パンク状態となるため、タイヤ骨格部に発生させていた
張力はほとんど失われることになる。すると、タイヤに
所定の内圧が付与されることによって得られる、荷重支
持機能や、駆動、制動および旋回性能も失われる結果、
そのタイヤを装着した車両は走行不能に陥るのである。

【０００４】そこで、パンク状態においても走行を可能
とする、安全タイヤについて多くの提案がなされてい
る。例えば、自動車用の空気入り安全タイヤとしては、
二重壁構造を有するもの、タイヤ内に荷重支持装置を配
設したもの、タイヤサイド部を補強したものなど種々の
タイプのものが提案されている。これらの提案の内、実
際に使用されている技術としては、タイヤのサイドウォ
ール部を中心にショルダー部からビ−ド部にかけての内
面に比較的硬質のゴムからなるサイド補強層を設けたタ
イヤがあり、この種のタイヤは主にへん平比が６０％以
下の、いわゆるランフラットタイヤとして適用されてい
る。

【０００５】しかし、サイド補強層を追加する手法は、
タイヤ重量を３０〜４０％も増加してタイヤの縦ばね定
数を上昇するため、転がり抵抗の大幅な悪化とパンク前
の通常走行時の乗り心地性低下をまねく不利がある。従
って、通常走行時の性能、燃費および環境に悪い影響を
与えることから、未だ汎用性に乏しい技術である。

【０００６】一方、タイヤ断面高さの高い、へん平比が
６０％以上の空気入りタイヤにおいては、比較的高速か
つ長距離走行によるサイドウォール部の発熱を避けるた
めに、リムに中子などの内部支持体を固定してパンク時
の荷重を支持する構造とした、ランフラットタイヤが主
に適用されている。

【０００７】しかし、パンク後のランフラット時にタイ
ヤと内部支持体との間で発生する、局所的な繰り返し応
力にタイヤが耐えることができずに、結果としてパンク
後の走行距離は１００〜２００ｋｍ程度に限定されてい
た。加えて、内部支持体をタイヤ内部に配置してからタ
イヤをリムに組み付ける作業は、煩雑で長時間を要する
ことも問題であった。この点、リムの幅方向一端側と他
端側とのリム径に差を設けて、内部支持体を挿入し易く
した工夫も提案されているが、十分な効果は得られてい
ない。

【０００８】なお、内部支持体をそなえるランフラット
タイヤのパンク後走行距離を延ばすには、骨格材を追加
してタイヤ構造をより重厚にすることが有効であるが、
骨格材を追加した分、通常使用時の転がり抵抗や乗り心
地性が悪化するため、この手法を採用することは現実的
ではない。

【０００９】また、タイヤとこれに組付けるリムとの組
立体の内部空洞へ独立気泡を有する複合体を充填したタ
イヤが、例えば特開平６−１２７２０７号公報、特開平
６−１８３２２６号公報、特開平７−１８６６１０号公
報および特開平８−３３２８０５号公報などに記載され
ている。これらに提案されたタイヤは、主に農耕用タイ
ヤ、ラリー用タイヤ、二輪車用タイヤおよび自転車タイ
ヤなど特殊な、または小型のタイヤに限定されるもので
ある。従って、乗用車用タイヤやトラックおよびバス用
タイヤなど、とりわけ転がり抵抗や乗り心地性を重視す
るタイヤへの適用は未知数であった。そして、いずれの
複合体も発泡倍率が低いために、気泡を有する複合体の
わりには重量が大きく、振動乗り心地性や省燃費性の悪
化を避けられない上、その独立気泡内部は大気圧である
ため、従来タイヤの高圧空気の代替とするには機能的に
不十分であった。

【００１０】さらに、特許第２９８７０７６号公報に
は、発泡体充填材を内周部に挿入したパンクレスタイヤ
が開示されているが、気泡内気圧が大気圧に極めて近い
ことによる不利に加え、発泡体がウレタン系であるため
に、ウレタン基の分子間水素結合に起因するエネルギー
ロスが大きく、自己発熱性が高い。よって、ウレタン発
泡体をタイヤ内に充てんした場合、タイヤ転動時のくり
返し変形により発泡体が発熱し、大幅に耐久性が低下す
る。また、気泡を独立して形成するのが難しい素材を用
いているため、気泡が連通しやすくて気体を保持するこ
とが難しく、所望のタイヤ内圧（荷重支持能力又はたわ
み抑制能力、以下同様）を得られない不利がある。

【００１１】さらにまた、特開昭４８−４７００２号公
報には、独立気泡を主体とする多気泡体の外周をゴムや
合成樹脂等の厚さ０．５〜３ｍｍの外包皮膜で一体的に
包被密封した膨張圧力気泡体の多数をタイヤ内に充填
し、該タイヤを規定内圧に保持した、パンクレスタイヤ
が提案されている。この技術は、発泡体の気泡内気圧を
常圧より高くするために、膨張圧力気泡体となる独立気
泡体形成配合原料中の発泡剤配合量をタイヤ内容積に対
して、少なくとも同等以上の発生ガスが発生する発泡剤
配合量に設定しており、これによって通常の少なくとも
空気入りタイヤと同様の性能を目指している。

【００１２】上記技術では、膨張圧力気泡体中の気泡内
ガスの散逸を防ぐために、外包皮膜で一体的に包被密封
しているが、この外包皮膜の材料として例示されている
ものは、自動車用チューブまたは該チューブ形成用配合
物のような材料のみである。つまり、タイヤチューブ等
に用いられる、窒素ガス透過性の低いブチルラバーを主
体とした軟質弾性外包皮膜にて包被密封を施し、これら
の多数をタイヤ内に充填している。製法としては、軟質
弾性外包皮膜として未加硫のタイヤチューブを、膨張圧
力気泡体として未加硫の独立気泡体形成配合原料を用
い、これらの多数をタイヤ／リム組立て体の内部に配置
後、加熱により発泡させ、発泡体充填タイヤを得てい
る。発泡体の膨張によるタイヤ内部の常圧空気は、リム
に開けられた排気小孔から自然排気される。

【００１３】ここで、乗用車用タイヤの内圧は、一般的
に常温における絶対圧で２５０〜３５０ｋＰａ程度に設
定されるため、上記の発泡体充填タイヤを製造するに
は、その加硫成形の加熱時（１４０℃程度）の状態にお
いて、上記内圧の約１．５倍程度の圧力になっているも
のと、気体の状態方程式から推定される。ところがこの
程度の圧力レベルでは、特に未加硫のタイヤチューブで
構成された軟質弾性外包皮膜の部分において、加硫圧力
不足によるブローンの発生を避けることは出来ない。こ
のブローン現象を回避するためには、発泡剤配合量を大
幅に増加して発泡による発生圧力を高めたり、加熱温度
を高める必要がある。しかしながら、発泡剤配合量を増
加する手法は、発泡剤配合量の増加により常温時の内圧
が４００ＫＰａを大きく超えてしまうため、従来の空気
入りタイヤの代替品とするのは困難であった。また、加
熱温度を高める手法は、熱老化によるタイヤのダメージ
が大きくなってタイヤの耐久性を大幅に悪化させるた
め、長期使用における耐久性に問題が生じる。一方、タ
イヤ／リム組立て体の内部には、軟質弾性外包皮膜に包
まれた膨張圧力気泡体が多数配置されているが、上記ブ
ローンが発生した軟質弾性外包皮膜同士の摩擦、タイヤ
内面およびリム内面との摩擦等、耐久性面での問題が大
きい。以上から上記の問題は、膨張圧力気泡体の形状が
一体的なドーナツ形状をとるのとは異なり、分割された
多数の膨張圧力気泡体を配置することに起因する大きな
欠点とも言える。また、リムに開けられた排気小孔は、
膨張圧力気泡体の膨張によるタイヤ内部の常圧空気を自
然排気するためには有効であるものの、膨張圧力気泡体
中の気泡内ガスの散逸経路となってしまうため、長期間
の使用に耐えうるものではない。

【００１４】さらに、軟質弾性外包皮膜として、タイヤ
チューブ等の、窒素ガス透過性が小さいブチルラバーを
主体とした配合組成物を用いているが、ブチルラバーは
加硫反応速度が極めて遅いために、反応を完結させるた
めには、１４０℃程度の温度では多大なる加熱時間を必
要とする。このことは、軟質弾性外包皮膜の架橋密度不
足を意味し、特に分割された軟質弾性外包皮膜間の剥離
発生の一要因（詳しくは後述する）になることはいうま
でもない。また、加熱時間の延長は、前述した熱老化に
よるタイヤのダメージを更に大きくするため、耐久性の
低下を避けられず、得策とはいえない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従って、この発明は、
タイヤ受傷前の通常走行時における転がり抵抗および乗
り心地性を犠牲にすることなしに、タイヤ受傷後にあっ
ても安定した走行を可能とした安全タイヤについて提供
することを目的とする。

【００１６】また、この発明の別の目的は、上記安全タ
イヤ内側の充填物として好適の複合体およびその素材と
なる発泡性組成物について提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の問題
点を解決すべく鋭意検討した結果、タイヤの内圧を常時
適正に保持するためには、外傷などを受けた場合にもタ
イヤ内部から気体が容易に漏れでない構造を与えるのが
有効であることを見出した。すなわち、この発明の要旨
構成は、次のとおりである。

【００１８】(1)中空ドーナツ状のタイヤの内側に、独
立気泡を有する複合体を配置した安全タイヤにおいて、
該複合体の気泡含有率が８０．００体積％から９８．７
５体積％、かつ内蔵する独立気泡の２５℃における内圧
が絶対圧で１５０ｋＰａ以上であり、複合体の連続相が
少なくともナイロン系樹脂を含んで成ることを特徴とす
る安全タイヤ。

【００１９】(2)上記(1)において、複合体が内蔵する独
立気泡の２５℃における内圧が絶対圧で２００ｋＰａ以
上であることを特徴とする安全タイヤ。

【００２０】(3)上記(1)または(2)において、複合体の
連続相がナイロン系樹脂およびブチルゴムから成ること
を特徴とする安全タイヤ。

【００２１】(4)上記(1) または(2)において、複合体の
連続相がナイロン系樹脂から成ることを特徴とする安全
タイヤ。

【００２２】(5)上記(1) ないし（4）のいずれかにおい
て、ナイロン系樹脂は、ナイロン６、ナイロン１１、ナ
イロン１２、ナイロン６／６６共重合体およびナイロン
６／１２共重合体から選ばれた少なくとも１種であるこ
とを特徴とする安全タイヤ。

【００２３】(6)上記(1) ないし(5)のいずれかにおい
て、複合体の気泡内に、窒素、空気、二酸化炭素、炭素
数３から６の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素および
炭素数３から６の脂環式炭化水素からなる群の中から選
ばれた少なくとも１種の気体を有することを特徴とする
安全タイヤ。

【００２４】(7)上記(1) ないし(6)のいずれかにおい
て、複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が
３００×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨ
ｇ）以下であることを特徴とする安全タイヤ。

【００２５】(8)上記(1) ないし(7)いずれかにおいて、
複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が２０
×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以
下であることを特徴とする安全タイヤ。

【００２６】(9)上記(1) ないし(8)のいずれかにおい
て、複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が
２×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）
以下であることを特徴とする安全タイヤ。

【００２７】(10)上記(1) ないし(9)のいずれかにおい
て、タイヤの内周面にインナーライナー層を有し、該イ
ンナーライナー層が、融点１７０〜２３０℃のナイロン
樹脂とイソブチレンパラメチルスチレン共重合体のハロ
ゲン化物とを含む、エラストマー成分をゲル化率５０〜
９５％に動的加硫した熱可塑性エラストマー組成物から
なることを特徴とする安全タイヤ。

【００２８】(11)上記(10) において、インナーライナ
ー層は、３０℃におけるガス透過係数が２０×１０
^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であ
ることを特徴とする安全タイヤ。

【００２９】(12)連続相および独立気泡を有する複合体
であって、該複合体の連続相が、少なくともナイロン系
樹脂を含んで成り、上記独立気泡の２５℃における内圧
が絶対圧で１５０ｋＰａ以上であることを特徴とする複
合体。

【００３０】(13)上記(12)において、独立気泡の２５℃
における内圧が絶対圧で２００ｋＰａ以上であることを
特徴とする複合体。

【００３１】(14)上記（12）または（13）において、独
立気泡内に、窒素、空気、二酸化炭素、炭素数３から６
の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素および炭素数３か
ら６の脂環式炭化水素からなる群の中から選ばれた少な
くとも１種の気体を有することを特徴とする複合体。

【００３２】(15)少なくともナイロン系樹脂を含む重合
体と、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰ
Ｔ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、パラトルエ
ンスルフォニルヒドラジン（ＴＳＨ）およびその誘導
体、そしてオキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジン
（ＯＢＳＨ）から選ばれた少なくとも１種の発泡剤とを
含有する発泡性組成物。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に従う安全タイ
ヤについて、その幅方向断面を示す図１に基づいて説明
する。すなわち、図示の安全タイヤは、タイヤ１の内部
に、独立気泡を有する複合体２を配置して成る。なお、
タイヤ１は、各種自動車用タイヤ、例えば乗用車用タイ
ヤなどの一般に従うものであれば、特に構造を限定する
必要はない。例えば、図示のタイヤは一般的な自動車用
タイヤであり、１対のビードコア３間でトロイド状に延
びるカーカス４のクラウン部に、その半径方向外側へ順
にベルト５およびトレッド６を配置して成る。なお、図
において、符号７はインナーライナー層および８はリム
である。

【００３４】また、複合体２は、個々の気泡が隔壁で囲
まれて孤立している、独立気泡を有するものであり、複
合体２における気泡含有率を８０．００体積％から９
８．７５体積％で、かつ内蔵する独立気泡の２５℃にお
ける内圧が絶対圧で１５０ｋＰａ以上であることが肝要
である。すなわち、気泡含有率が８０．００体積％未満
では、タイヤ内部において複合体が変形した際、気泡間
の連続相部分に応力が散発的に集中して連続相にクラッ
クが発生し易くなり、繰り返し変形に対する複合体の耐
久性が著しく低下する。逆に、気泡含有率が９８．７５
体積％をこえると、タイヤ外傷に起因した複合体の損傷
程度が大きくなるとともに、その進展速度も速くなっ
て、この場合も繰り返し変形に対する複合体の耐久性が
著しく低下する。

【００３５】ここで、気泡含有率とは、タイヤ内に配置
した複合体の体積に対する気泡体積の占める割合を百分
率にて表示したものであり、具体的には、次式によって
算出することができる。気泡含有率＝｛１−（複合体を構成する樹脂又は組成物
の使用体積量／タイヤ内容積）｝×100

【００３６】また、独立気泡の２５℃における内圧を１
５０ｋＰａ以上、好ましくは２００ｋＰａ以上とする。
すなわち、独立気泡の２５℃における内圧が１５０ｋＰ
ａ未満では、複合体のたわみは大きくなってタイヤ転動
時の繰り返し変形量が大きくなるため、タイヤ受傷前の
通常走行での複合体疲労履歴が増すことに加え、タイヤ
外傷に起因した複合体の損傷の進展速度は変形量の増加
に伴って速くなり、この場合も繰り返し変形に対する複
合体の耐久性が著しく低下し、タイヤ受傷状態での走行
時の性能が不十分になる。

【００３７】ここで、この発明に用いた複合体の耐久性
を最大限に発揮させる工夫として、以下の方法をあげる
ことができる。すなわち、通常走行時（タイヤ受傷前）
には複合体とタイヤ内面との間に２００〜３００ｋＰａ
程度の空気を充填することで、タイヤ内の複合体を積極
的に圧縮する。この工夫により、通常走行時の複合体の
荷重負担率を低減させることが可能となり、タイヤ転動
時の繰り返し変形に伴う疲労履歴を低減できる。よっ
て、タイヤ受傷により複合体とタイヤ内面間の充填空気
が散逸しても、上記手法を取り入れない場合に比べて、
タイヤ受傷状態での走行性能は大幅に改善するのであ
る。

【００３８】かような複合体２を配置することによっ
て、タイヤに必要不可欠の内圧を与える。すなわち、タ
イヤの内部に複合体２を配置して、タイヤに所定の内圧
を与えて、タイヤのカーカスおよびベルト等のタイヤ骨
格部に張力が発生し得る構造を実現した。従って、複合
体２によってタイヤに適正な内圧が付与されるため、タ
イヤ構造自体を規制する必要はなく、汎用のタイヤ、そ
して汎用のリムを活用して、新たに安全タイヤを提供で
きる。

【００３９】さて、複合体２を内側に配置したタイヤ
は、タイヤに外傷を受けても、通常の空気入りタイヤの
ようなケースの張力低下が、容易には生じないところに
特徴がある。なぜなら、タイヤに外傷を受けると、外傷
近傍のタイヤ内側面では、複合体２の一部が損傷して、
この損傷部のいくつかの独立気泡中の気体がタイヤ外部
に散逸する可能性がある。しかし、このこの現象は、従
来の空気入りタイヤに例えると、極く一部の領域で内圧
低下が起こるにすぎないから、複合体２の一部損傷によ
ってタイヤがケースとしての張力を失うことはなく、従
来の空気入りタイヤにおけるパンク状態に陥ることもな
い。さらに、タイヤの外傷によって複合体２が損傷する
確率は極めて低く、損傷を受けてもその領域は極めて限
定されるから、複合体２によって与えられたタイヤ内
圧、すなわち荷重支持能力又はたわみ抑制能力が、タイ
ヤ機能を損なうほど低下することはあり得ない。

【００４０】しかも、損傷した独立気泡近傍は大気圧ま
で低下するが、その周辺部分の独立気泡が１５０ｋＰａ
以上の内圧を有しているために、周囲の圧力が低下すれ
ば膨張する結果、損傷した独立気泡の領域を押し縮めて
損傷部位を塞ぐことになり、いわゆる自己修復が可能に
なる。

【００４１】ここで、複合体２によって所定のタイヤ内
圧を与えるには、複合体２内の独立気泡に所定圧力で封
入された気体が、気泡から複合体外部へ漏れないこと、
換言すると、複合体２において独立気泡の連続相が気体
を透過し難い性質を有することが、肝要である。すなわ
ち、独立気泡のマトリクスとなる複合体２の連続相は、
ガス透過性の低い材質によること、具体的には、少なく
ともナイロン系樹脂を含むことが肝要であり、より具体
的にはナイロン系樹脂、またはナイロン系樹脂およびブ
チルゴムから成る材料が適している。この材料は、タイ
ヤ変形による入力に対して柔軟性を有するため、この発
明に特に有効である。

【００４２】とりわけ、ナイロン系樹脂としては、ナイ
ロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６／６
６共重合体およびナイロン６／１２共重合体から選ばれ
た少なくとも１種が、有利に適合する。これらの材料
は、いずれもガス透過係数が小さくて気体の透過性が低
いために、独立気泡内の気体が外部に漏れることはな
く、独立気泡内の気圧を所定の範囲に保持することがで
きる。

【００４３】次に、複合体の連続相は、３０℃における
ガス透過係数が３００×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ
^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、好ましくは３０℃におけるガ
ス透過係数が２０×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・
ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは３０℃における
ガス透過係数が２×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・
ｓ・ｃｍＨｇ）以下であることが、推奨される。なぜな
ら、通常の空気入りタイヤにおけるインナーライナー層
のガス透過係数は３００×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃ
ｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のレベルにあって十分な内圧
保持機能を有している実績を鑑み、複合体の連続相につ
いても、３０℃におけるガス透過係数を３００×１０
^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とし
た。ただし、このガス透過係数のレベルでは、３〜６カ
月に１度程度の内圧補充が必要であるから、そのメンテ
ナンス性の点からも、２０×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／
ｃｍ ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは２×１
０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下と
することが推奨される。

【００４４】また、複合体の独立気泡内を構成する気体
としては、複合体の気泡内に、窒素、空気、炭素数３か
ら６の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素および炭素数
３から６の脂環式炭化水素からなる群の中から選ばれた
少なくとも１種が挙げられる。

【００４５】尚、独立気泡を有する複合体とする方法は
特に限定されないが、発泡剤を用いることが好ましい。
発泡剤としては、熱分解によって気体を発生させる熱分
解性発泡剤のほか、高圧圧縮ガス及び液化ガスなどを挙
げることができる。特に、熱分解性発泡剤には窒素を発
生させる特徴のあるものが多く、その反応を適宜制御す
ることによって得た複合体は気泡内に窒素を有するもの
となる。

【００４６】また、複合体を形成する連続相を溶融さ
せ、空気と一緒に高圧でタイヤ内に充填して複合体を形
成した場合は、気泡内に空気が残ることになる。さら
に、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共
重合体、メチルメタクリレート系共重合体を重合の際、
高圧下でプロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロパ
ン、シクロブタン、およびシクロペンタン等を液化さ
せ、反応溶媒中に分散させつつ乳化重合させる手法によ
り、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロパン、シ
クロブタン、およびシクロペンタン等のガス成分を液体
状態で、塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル
系共重合体、メチルメタクリレート系共重合体にて封じ
込めた発泡性の液状ガス封入粒子を得ることができ、複
合体を形成する連続相の溶融物と、該液状ガス封入粒子
とをタイヤ内に充填し、加熱により複合体とした場合
は、気泡内にプロパン、ブタン、ペンタン、シクロプロ
パン、シクロブタン、およびシクロペンタンが封入され
る。なお、ブタン、ペンタンの異性体としては、イソブ
タン、イソペンタン、ネオペンタンを挙げることができ
る。

【００４７】さて、この発明の安全タイヤは、特に内側
に配置した複合体の独立気泡内圧力が従来にない高圧で
あるところに特徴があり、このような安全タイヤの実現
には、次に示す新規な製造手法に負うところが大きい。
以下に、製造方法について具体的に説明するが、どの手
法においても製造過程でのタイヤ内圧とタイヤ内温度を
モニタリングし、適宜調節しながら気泡の生成と成長を
制御することが好ましい。

【００４８】第１の手法は、所定量の発泡性組成物をタ
イヤ内部に装入したのち、該タイヤをリムに組み込み、
次いでこのタイヤ組立体を加熱し、タイヤ内側において
発泡を行う。なお、加熱は、オーブンまたはスチームの
他、マイクロウェーブや電子線を利用して行うことがで
き、これは以下の手法でも同様である。

【００４９】第２の手法は、複合体の連続相となる素材
を溶融し、ここに熱分解性発泡剤（発泡助剤を含む）を
添加したものを、リム組み後のタイヤ組立体内部に注入
し、次いでこのタイヤ組立体を加熱し、タイヤ内側にお
いて発泡を行う。

【００５０】第３の手法は、例えばエクスパンセル（商
標）などの高分子中空粒子中にブタン、プロパンおよび
その異性体またはペンタンおよびその異性体などを液化
封入したものと、溶融させた連続相となる素材とを、リ
ム組み後のタイヤ組立体内部に注入し、次いでこのタイ
ヤ組立体を加熱し、タイヤ内側において発泡を行う。

【００５１】第４の手法は、複合体の連続相となる素材
を溶融し、流動性が現れた状態にて、リム組み後のタイ
ヤ内部に、高圧空気またはＣＯ_２やＮ_２等の高圧ガスと
ともに、タイヤ組立体内部に注入し、タイヤ組立体内部
に複合体を形成する。

【００５２】第５の手法は、発泡性組成物を円環状に整
形したものを、タイヤの内側に装入したのち、該タイヤ
をリムに組み込み、次いでこのタイヤ組立体を加熱し、
タイヤ内側において発泡を行う。なお、発泡性組成物は
必ずしも円環状にする必要はないが、作業性や充填の均
一化の観点からは、円環状にすることが好ましい。

【００５３】なお、連続相には、ナイロン系樹脂、また
はナイロン系樹脂およびブチルゴムから選ばれた重合体
が適当であり、熱分解性発泡剤には、ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド
（ＡＤＣＡ）、パラトルエンスルフォニルヒドラジン
（ＴＳＨ）およびその誘導体、そしてオキシビスベンゼ
ンスルフォニルヒドラジン（ＯＢＳＨ）から選ばれた少
なくとも１種が適当である。

【００５４】一方、タイヤは、その内周面にインナーラ
イナー層を有するのが通例であるが、該インナーライナ
ー層が、融点１７０〜２３０℃のナイロン樹脂と、イソ
ブチレンパラメチルスチレン共重合体のハロゲン化物を
含むエラストマー成分をゲル化率５０〜９５％に動的加
硫した熱可塑性エラストマー組成物とからなることが、
好ましい。なぜなら、従来のブチルゴムを主体とするイ
ンナーライナー層と異なり、ナイロン樹脂を連続相とす
ることによって、ガス透過性が極めて低くなる結果、イ
ンナーライナー層の機能を強化できるからである。一
方、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体のハロゲ
ン化物を含むエラストマー成分をゲル化率５０〜９５％
に動的加硫した熱可塑性エラストマー組成物とすること
によって、柔軟性に富み、かつ耐熱性および耐久性に優
れたインナーライナー層が得られる。そして、以上の特
徴をインナーライナー層が有することにより、複合体の
独立気泡内の気体が気泡内に止まり続けることを容易と
する環境を創出できるのである。

【００５５】なお、ゲル化率とは、２軸混練り後のペレ
ット化した配合物をウォーターバス中で８時間アセトン
にてソックスレー抽出し、その残渣をさらに８時間ｎ−
ヘキサンにてソックスレー抽出することによって、未加
硫のエラストマー成分を溶媒で抽出し、アセトンおよび
ｎ−ヘキサン抽出物の溶媒乾燥後重量を測定し、下記の
式にて算出した値である。記ゲル化率（％）＝〔全配合物の重量−｛（アセトン抽出
量＋ｎ−ヘキサン抽出量）−ステアリン酸量｝〕／全配
合物の重量×１００

【００５６】さらに、インナーライナー層は、３０℃に
おけるガス透過係数が２０×１０⁻ ^１２（ｃｃ・ｃｍ／
ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であることが好ましい。な
ぜなら、複合体から何らかの理由により気泡内のガスが
漏出するような場合にあっても、インナーライナー層の
ガス透過性が十分に低ければ、複合体中の気泡内のガス
がタイヤの外側に漏れ出ることは少なくなり、タイヤの
内圧を保持するのに有利であるからである。つまり、イ
ンナーライナー層のガス透過性は、そのタイヤの圧力容
器としての圧力保持性を直接的に決定する要因となるの
である。勿論、複合体を形成する連続相のガス透過性が
低いことが基本であり、その上でインナーライナー層に
ガス透過性の低いものを用いることが理想的である。

【００５７】また、図１では、汎用タイヤへの複合体の
適用を示したが、例えば図２に示すように、ランフラッ
トに適した構造を持つタイヤに複合体を適用することも
可能である。すなわち、図２に示したタイヤは、特にタ
イヤのサイドウォール部の内側に硬質ゴムによるサイド
補強層９を設けて、サイド部を補強したものである。

【００５８】さらに、図３は、複合体２を充填すること
による内圧確保に加え、空気１０を更に充填することに
より、複合体２を収縮させつつ内圧を補填した場合のタ
イヤ断面図である。この場合は、タイヤが受傷すると補
填した空気が外部へ散逸するものの、この空気の散逸後
に生じた圧力差によって複合体が膨張する結果、限定さ
れた距離を走行可能とするに足る内圧、つまり荷重支持
能力並びにたわみ抑制能力を複合体が発現することがで
きるため、ランフラットタイヤとして十分な機能を有す
るものとなる。

【００５９】

【実施例】図１、図２または図３に示した構造のタイヤ
に、表１〜３に示す種々の仕様の複合体を同表に示すよ
うに適用し、乗用車用安全タイヤを試作した。タイヤサ
イズは、１８５／７０Ｒ１４、リムのサイズは５．５Ｊ
×１４である。ここで、タイヤ１は、当該タイヤ種およ
びサイズの一般的構造に従うものである。なお、表１〜
３における、複合体の連続相となる配合種と配合内容、
および重合体種は、表４〜６に示すとおりであり、同様
にインナーライナー層の配合種は表４および５に、そし
てサイド補強ゴムの配合は表７に、それぞれ示すとおり
である。

【００６０】また、表１〜３に記した気泡内圧力は以下
の定義に基づき、下式（Ａ）にて算出した。気泡内圧力（ｋＰａ）＝〔（Ｗｔ/ρｓ）/Ｖｔ〕１０１．３２５----（Ａ）ここで、Ｗｔ：タイヤに充填した複合体の重量Ｖｔ：充填に用いたタイヤの内容積 ρｓ：タイヤからサンプリングした複合体の、大気圧下
での比重であり、 ρｓ＝Ｗｓ/Ｖｓで示される、但しＶｓ：タイヤからサンプリングした複合体の、大気圧下
での体積Ｗｓ：タイヤからサンプリングした複合体の重量

【００６１】なお、表３の発明例１４および比較例１８
における気泡内圧力は、上記で得た気泡内圧力にさら
に、下式（Ｂ）で定義される係数、すなわち気体を追加
充填したことによる複合体の圧縮比、の逆数を乗じた。ここで、Ｖｇ：複合体充填後のタイヤに追加充填した気体の、大
気圧下での体積Ｐｇ：複合体充填後のタイヤに追加充填した気体の圧力
（ｋＰａ）

【００６２】かくして得られた各タイヤについて、５０
００ｋｍおよび負荷荷重４５０ｋｇｆのドラム走行の前
後において、タイヤのたわみ量を測定し、ドラム走行の
前後においてのたわみ変化量（荷重下における走行前タ
イヤのタイヤ高さ−荷重下における走行後のタイヤ高
さ）を、各タイヤの荷重下における走行前のタイヤ高さ
を１００としたときの指数として記した。この指数が小
さいほど良好な結果を示している。

【００６３】ところで、タイヤの発揮すべき重要な能力
の一つとして、荷重支持能力がある。従来のタイヤにお
いては、内部に空気を充填することによりその能力を発
揮しており、その能力の多寡を測定するために内圧を測
定している。しかし、この発明のタイヤは基本的にその
内部に空気などの気体を充填しないため、いわゆる内圧
を測ることができない。

【００６４】ここで、荷重を支持できるということは、
外部からの力に対抗し得る力をタイヤ内部に有するとい
うことである。この力は、従来のタイヤでは内部の空気
が発揮しており、この発明のタイヤでは、内部に充填し
た複合体が発揮する。両者が拮抗していれば、タイヤは
元の形状を保ち、走行に支障をきたさないが、内部の空
気の漏洩などによりタイヤ内部からの力が減少してくる
と、外からの力により、タイヤは次第に変形していき、
たわみという現象を生じる。内部の空気の遺漏とは従来
の空気入りタイヤにおいては、タイヤ内に充填した空気
がタイヤの外に漏れることを指し、この発明のタイヤに
おいては、複合体内の気泡に内在するガスが、複合体の
内部に漏れ、これがさらに、タイヤの外部に漏れること
を指す。そこで、この発明においてはタイヤの荷重支持
能力の変化を捉える指標としてタイヤのたわみ量増加率
を測定することとした。

【００６５】さらに、前記ドラム走行後のタイヤを、２
０００ｃｃクラスの乗用車に装着し、次いでタイヤに
径：３mmおよび長さ：３cmの釘をタイヤトレッドの外側
からトレッドに貫通させることによって外傷を与えてか
ら、４名乗車時に相当する荷重を負荷して、テストコー
スを９０ｋｍ／ｈで走行させて最大５００ｋｍの走行を
実施し、走行可能距離２００ｋｍ以上を合格とした。こ
れらの調査結果を、表１〜３に併記する。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【表３】

【００６９】

【表４】

【００７０】

【表５】

【００７１】

【表６】

【００７２】

【表７】

【００７３】

【発明の効果】この発明によれば、タイヤ受傷前の通常
走行時における転がり抵抗および乗り心地性を犠牲にす
ることなしに、タイヤ受傷状態にあっても安定した走行
を可能とした安全タイヤを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う安全タイヤを示すタイヤ幅方
向断面図である。

【図２】この発明に従う別の安全タイヤを示すタイヤ
幅方向断面図である。

【図３】この発明に従う別の安全タイヤを示すタイヤ
幅方向断面図である。

【符号の説明】

１タイヤ２複合体３ビードコア４カーカス５ベルト６トレッド７インナーライナー層８リム９サイド補強層１０空気

【手続補正書】

【提出日】平成１３年２月２０日（２００１．２．２
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７０】

【表５】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｊ 9/06 ＣＦＧＣ０８Ｊ 9/06 ＣＦＧ // Ｃ０８Ｌ 23:22 Ｃ０８Ｌ 23:22 77:00 77:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空ドーナツ状のタイヤの内側に、独立
気泡を有する複合体を配置した安全タイヤにおいて、該
複合体の気泡含有率が８０．００体積％から９８．７５
体積％、かつ内蔵する独立気泡の２５℃における内圧が
絶対圧で１５０ｋＰａ以上であり、複合体の連続相が少
なくともナイロン系樹脂を含んで成ることを特徴とする
安全タイヤ。
【請求項２】請求項１において、複合体が内蔵する独
立気泡の２５℃における内圧が絶対圧で２００ｋＰａ以
上であることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項３】請求項１または２において、複合体の連
続相がナイロン系樹脂およびブチルゴムから成ることを
特徴とする安全タイヤ。
【請求項４】請求項１または２において、複合体の連
続相がナイロン系樹脂から成ることを特徴とする安全タ
イヤ。
【請求項５】請求項1ないし４のいずれかにおいて、
ナイロン系樹脂は、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロ
ン１２、ナイロン６／６６共重合体およびナイロン６／
１２共重合体から選ばれた少なくとも１種であることを
特徴とする安全タイヤ。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、
複合体の気泡内に、窒素、空気、二酸化炭素、炭素数３
から６の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素および炭素
数３から６の脂環式炭化水素からなる群の中から選ばれ
た少なくとも１種の気体を有することを特徴とする安全
タイヤ。
【請求項７】請求項１ないし6のいずれかにおいて、
複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が３０
０×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）
以下であることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかにおいて、
複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が２０
×１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以
下であることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかにおいて、
複合体の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が２×
１０^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下
であることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかにおい
て、タイヤの内周面にインナーライナー層を有し、該イ
ンナーライナー層が、融点１７０〜２３０℃のナイロン
樹脂とイソブチレンパラメチルスチレン共重合体のハロ
ゲン化物とを含む、エラストマー成分をゲル化率５０〜
９５％に動的加硫した熱可塑性エラストマー組成物から
なることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項１１】請求項１０において、インナーライナ
ー層は、３０℃におけるガス透過係数が２０×１０
^−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ^２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であ
ることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項１２】連続相および独立気泡を有する複合体
であって、該複合体の連続相が、少なくともナイロン系
樹脂を含んで成り、上記独立気泡の２５℃における内圧
が絶対圧で１５０ｋＰａ以上であることを特徴とする複
合体。
【請求項１３】請求項１２において、独立気泡の２５
℃における内圧が絶対圧で２００ｋＰａ以上であること
を特徴とする複合体。
【請求項１４】請求項１２または１３において、独立
気泡内に、窒素、空気、二酸化炭素、炭素数３から６の
直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素および炭素数３から
６の脂環式炭化水素からなる群の中から選ばれた少なく
とも１種の気体を有することを特徴とする複合体。
【請求項１５】少なくともナイロン系樹脂を含む重合
体と、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカ
ルボンアミド、パラトルエンスルフォニルヒドラジンお
よびその誘導体、そしてオキシビスベンゼンスルフォニ
ルヒドラジンから選ばれた少なくとも１種の発泡剤とを
含有する発泡性組成物。