JP2001328403A - 発泡タイヤ及びその製造方法 - Google Patents

発泡タイヤ及びその製造方法

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JP2001328403A
JP2001328403A JP2000149869A JP2000149869A JP2001328403A JP 2001328403 A JP2001328403 A JP 2001328403A JP 2000149869 A JP2000149869 A JP 2000149869A JP 2000149869 A JP2000149869 A JP 2000149869A JP 2001328403 A JP2001328403 A JP 2001328403A
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tire
foamed
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unvulcanized rubber
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JP2000149869A
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Hiroshi Tanemura
浩 種村
Tetsunori Makino
哲典 牧野
Kazuyoshi Ueno
和義 上野
Tatsu Murata
達 村田
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AICHI TIRE KOGYO
AICHI TIRE KOGYO KK
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AICHI TIRE KOGYO
AICHI TIRE KOGYO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】十分なタイヤの剛性、耐リムズレ性、耐摩耗性
等の耐久性に関わる各種性能を保ったままで、必要とさ
れる十分な乗り心地をもつ発泡タイヤを得る。 【解決手段】発泡倍率1.5〜2.5倍の発泡層2の少
なくともトレッド側とサイド側とを無発泡の表面層4で
覆い、サイド側の表面層4の厚みをタイヤ幅Wに対して
2〜8%、トレッド側の表面層4の厚みをタイヤ高さH
に対して5〜15%に形成する。表面層4のJIS−K
6301、A形の硬度を45〜60度、発泡層2のJI
S−K7312、タイプCの硬度を40〜70度とし、
かつ、表面層4の100%伸張時の引張り応カを1.5
〜3.5MPaとし、表面層4と発泡層2とをジエン系
ゴムにより形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、介護用電動車椅
子、介護用(手動)車椅子、電動キャリア、足・腰等の
弱った老人等が使用するシニアカー、等に用いられるタ
イヤであり、内部に空気を入れないソリッドタイプの発
泡タイヤ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、車椅子や電動キャリア等に用
いられているタイヤに、特開平2−48201号公報に
あるように、中心部に発泡ゴムを有し、その外周をソリ
ッドゴムにより被覆したものが知られている。これによ
り、ノーパンクタイヤでありながら、適度な弾性が得ら
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうした従来のもの
は、特に介護用電動車椅子、介護用(手動)車椅子、足
・腰等の弱った老人等が使用する電動キャリア等に用い
られるため、乗り心地が重要となる。しかしながら同時
に、耐久性も要求されておりコストパフォーマンスと共
に耐摩耗性、走行中にゴムがリムフランジ部と接触して
摩耗する耐リムズレ性、剛性も必要となってくる。ま
た、最近のこの種の電動キャリアは高性能化が進んでい
るため、走行中等にタイヤに掛かる負担も大きくなって
いる。このような理由からタイヤに十分な各種剛牲等が
必要とされるが耐久性を向上させ過ぎると逆に弾性が失
われ、最も重要な乗り心地が悪化するという問題点があ
った。
【0004】本発明の課題は、十分なタイヤの剛性、耐
リムズレ性、耐摩耗性等の耐久性に関わる各種性能を保
ったままで、かつ必要とされる十分な乗り心地をもつ介
護用電動車椅子等に使用される発泡タイヤ及びその製造
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、発泡倍率1.5〜2.5倍の発泡層の少なくともト
レッド側とサイド側とを無発泡の表面層で覆い、サイド
側の前記表面層の厚みをタイヤ幅に対して2〜8%、ト
レッド側の前記表面層の厚みをタイヤ高さに対して5〜
15%に形成し、かつ、前記表面層のJIS−K630
1、A形の硬度を45〜60度、前記発泡層のJIS−
K7312、タイプCの硬度を40〜70度とし、か
つ、前記表面層の100%伸張時の引張り応カを1.5
〜3.5MPaとし、前記表面層と前記発泡層とをジエ
ン系ゴムにより形成したことを特徴とする発泡タイヤが
それである。
【0006】また、リム装着時の締め代が、幅方向ビー
ド締め代で2〜10%、径方向のビード大径締め代で5
〜10%、ビード小径締め代で10〜15%であっても
よい。あるいは、前記表面層はワックス類を1〜3PH
R含有するものでもよい。更に、前記表面層は、天然ゴ
ムとSBRとを重量比13:1〜2:1で配合すると共
に、前記SBR中のスチレン分の含有量を5〜15重量
%とし、更にホワイトカーボンを1〜10PHRで配合
し、かつ、FEFクラスのカーボンブラックを20〜4
0PHRとHAFクラスのカーボンブラックを15〜3
5PHRで配合して成形したものでもよい。前記発泡層
は、天然ゴムとSBRとを重量比7:3〜3:7で配合
すると共に、HAFクラスのカーボンブラックを20〜
50PHRで配合して成形したものでもよい。
【0007】窒素系発泡剤を2〜10重量部配合した発
泡層用未加硫ゴムシートを巻回し、それに表面層用未加
硫ゴムを覆い被せ、これを金型に入れて140〜180
℃で加硫することを特徴とする発泡タイヤの製造方法が
それである。あるいは、発泡層用未加硫ゴムと該発泡層
用未加硫ゴムの少なくともトレッド側とサイド側とを覆
う表面層用未加硫ゴムとを二重押出機で棒状に押出成形
し、該棒状成形品をリング状に丸め、加硫することを特
徴とする発泡タイヤの製造方法がそれである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図1に示すように、1は発泡
タイヤで、内部に発泡倍率1.5〜2.5倍の発泡層2
と、発泡層2を覆う表面層4とを備えている。表面層4
は発泡層2の少なくともトレッド側とサイド側とを覆う
ように設けられている。尚、リム側にも表面層4を設け
るようにしてもよい。
【0009】発泡層2はクッション性能に最も影響を及
ぼす所であり、また、この部分がタイヤの大部分の体積
を占めるので実質、重量にも影響する所である。発泡層
2の発泡倍率が1.5倍以下ではクッション性に欠け、
凸部の乗越え時の衝撃も大きくなり過ぎ乗り心地が低下
し介護用電動車椅子等として好ましくなく、また、重量
も大きくなり好ましくない。発泡倍率が2.5倍を越え
ると、タイヤの各種剛性(縦剛性・横剛性)が低下し、
耐リムズレ性、耐偏摩耗等の耐久性に関わる各種性能が
低下する可能性があり好ましくない。また、長時間停止
しておくと接地面が平らにセットして走行開始時にガタ
ガタ振動するフラットスポットも発生しやすくなるので
好ましくない。
【0010】表面層4は、無発泡であり、耐摩耗性、耐
クラック性等の耐久性に優れ、かつ、ころがり抵抗にも
優れたゴム配合となっている。表面層4の厚みはサイド
側(片側の厚さT)でタイヤ幅Wに対して2〜8%(=
T/W×100)、トレッド側でタイヤ高さHに対して
5〜15%となるように形成されている。表面層4のト
レッド層はタイヤの摩耗を直接受ける所であり、発泡さ
せると耐摩耗性等が劣り、実用に耐えられなくなる。
【0011】トレッド側の厚みが5%より小さいと摩耗
時に耐久性が低下しやすくなり好ましくない。15%よ
り大きくなると乗り心地が低下しやすくなり好ましくな
い。サイド側の厚みが2%より小さいと外傷を受けたり
リムズレ時に耐久性が低下しやすくなり好ましくない。
8%より大きくなるとタイヤの縦方向のクッション性が
低下し乗り心地が低下しやすくなり好ましくない。
【0012】また、表面層4は、JIS−K6301、
A形の硬度が45〜60度で、かつ100%伸張時の引
張り応力が1.5〜3.5MPaである。硬度が45度
以下では柔軟すぎて安定性が悪くなる傾向があり、また
リムズレも大きくなる傾向があり好ましくなく、また6
0度を越えると硬すぎてクッション性に欠け、凸部の乗
越え時の衝撃が大きくなり過ぎて介護用電動車椅子等と
して好ましくない。100%伸張時の引張り応力は1.
5〜3.5MPaが好ましく1.5MPa以下になると
やはり柔軟すぎて安定性が悪くなる傾向があり好ましく
なく、3.5MPa以上になるとクッション性に欠ける
傾向があるので好ましくない。
【0013】更に発泡層2のJIS−K7312、タイ
プCの硬度は40〜70度である。40度以下では柔軟
すぎて安定性が悪くなる傾向があり好ましくなく、また
70度を越えると硬すぎてクッション性に欠け、凸部の
乗越え時の衝撃が大きくなり過ぎて介護用電動車椅子等
として好ましくない。
【0014】表面層4と発泡層2のゴム質分はジエン系
ゴムである。表面層4と発泡層2は、未加硫状態で連続
して一体的に成形され加硫して結合されている。例えば
従来品の空気入りタイヤの内部に発泡ウレタンを注入し
たタイプは、両者の接着界面が長期の使用中に接着力が
低下し剥離する場合がある。また内部に水分が侵入する
と、ウレタンは加水分解しやすく、ウレタンフォームと
タイヤの接着面で剥離する場合がある。
【0015】表面層4と発泡層2とは、同時に加硫して
一体化接着しているので良好に接着する。また、天然ゴ
ム、SBR、BR等のジエン系ゴムを使用するので、耐
摩耗性等の耐久性にも優れている。更に、天然ゴム、S
BR、BR等のジエン系ゴムは多層巻きしてタイヤを作
製する場合のシート出し(帯状ゴム)性に優れており、
容易にシート出しができ(任意の厚み・幅に揃えやす
い)、更にそのシートゴム同士の粘着性にも優れている
ので、成形がやり易い。表面層4の無発泡の部分は多層
巻きした発泡層2を覆うように貼り付けて成形するが両
者の粘着性も優れているので成形性が良い。
【0016】発泡タイヤ1を装着するリム6に、二つ割
りリムを用いる場合、その締め代は、下記式で示すよう
に、幅方向ビード締め代で2〜10%、径方向のビード
大径締め代で5〜10%、ビード小径締め代で10〜1
5%とする。 幅方向ビード締め代=(BW−LW)/LW×100=
2〜10% ビード大径締め代=(RD2−BD2)/RD2×10
0=5〜10% ビード小径締め代=(RD1−BD1)/RD1×10
0=10〜15% ここで、BWはビード幅、LWはリム幅、RD2はリム
大径、BD2はビード大径、RD1はリム小径、BD1
はビード小径である。
【0017】幅方向ビード締め代が2%以下になるとタ
イヤ1とリム6との空転が発生しやすくなり好ましくな
く、10%を越えるとリム6が組付け難くなるので好ま
しくない。ビード大径締め代が5%以下となるとタイヤ
1とリム6の空転が発生しやすくなり好ましくなく、1
0%を越えるとリム6が組付け難くなるので好ましくな
い。ビード小径締め代が10%以下になるとタイヤ1と
リム6の空転が発生しやすくなるので好ましくなく、1
5%を越えるとリム6が組付け難くなるので好ましくな
い。
【0018】表面層4はワックス類を1〜3PHR含有
し、特に好ましくは1.5〜2.5PHRである。1P
HR以下になると使用中にオゾン劣化、日光劣化等によ
りき裂が発生しやすくなるので好ましくなく、3PHR
以上になるとブルームが大きくなり過ぎて外観的に好ま
しくなく更に過剰品質ともなり好ましくない。ワックス
類は日光き裂防止剤で良く、例えばマイクロクリスタリ
ンワックス等がある。本願タイヤは加硫後金型サイズよ
り膨張するため、タイヤ表面のゴムが常に膨張して緊張
状態にあり使用中にオゾン劣化、日光劣化等によりき裂
が発生しやすく、ワックス類により防止することができ
る。
【0019】尚、ワックス類とは、ゴムに配含してオゾ
ンや日光によるき裂の発生及び成長を抑制する能力を有
するワックスで、日光き裂防止剤として使用する。作用
は、加硫後ゴムの表面にブルームしてワックスの被膜を
形成し、オゾンなどを遮断し、日光を反射してゴムを保
護する。
【0020】表面層4のゴム組成は、ボリマー分として
天然ゴムとSBRとを重量比で13:1〜2:1で配合
し、SBR中のスチレン分の含有量を5〜15重量%と
している。更に補強材としてホワイトカーボンを1〜1
0PHR配合し、更にカーボンブラックとしてはFEF
クラスを20〜40PHRとHAFクラスを15〜35
PHRの、少なくともこの2種類のカーボンブラックを
組み含わせて配合している。尚、特に好ましくはカーボ
ンブラックはハイストラクチャータイプを使用すること
が好ましい。
【0021】このようなゴム組成とすることにより、表
面層ゴムの耐摩耗性(トレッド側)を向上させ、リムズ
レ(サイド側)を減少させ、更に耐クラック・チッピン
グ性を向上させ、更に走行時のころがり抵抗も低減させ
る傾向にあり、また適度な剛性をも確保する傾向を持
つ。SBR中のスチレン分の含有量は5〜15重量%で
あり、このようなスチレン分とすることにより低ころが
り抵抗性と耐クラック・チッピング性の両立を図ること
ができる。
【0022】発泡層2のゴム組成は、ポリマー分として
天然ゴムとSBRとを重量比で7:3〜3:7で配合
し、カーボンブラックとしてはHAFクラスを20〜5
0PHR用いている。このようなゴム組成として発泡さ
せることにより、発泡タイヤ1としての適度な各種剛性
〈縦剛性・横剛性)と弾性(クッション性)をバランス
良く確保することができる。また同時にフラットスポッ
トの防止にもなる。更に長期的耐久性にも優れる。ま
た、ウレタンフォームと異なりクギが刺さったり等の外
傷を受け内部に水分が入っても加水分解する事がない。
【0023】発泡層2は、窒素系発泡剤2〜10PHR
を配合し、発泡層2となる発泡層用未加硫ゴム成形体を
予め先に形成し、更に発泡層用未加硫ゴム成形体に無発
泡の表面層となる表面層用未加硫ゴムを覆い被せて一体
成形し、これを金型に入れて140〜180℃、(時間
の目安は20〜60分でタイヤが大きいと更に長くな
る)で加硫する。
【0024】発泡タイヤの製造にあたっては、ゴムと発
泡剤の種類、量、加硫条件等を特定する必要があり、こ
れらがバランスして初めて、良好なタイヤが得られる。
発泡剤は窒素系のもので、4,4’−オキシビスベンゼ
ンスルフォニルヒドラジド(OBSH)、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)、パラトルエンスルホニルヒドラジド
(TSH)、あるいはアゾビスイソブチロニトリル(A
IBN)等が好ましく用いられる。
【0025】ゴムと発泡剤の配合割合はゴム質分100
重量部に対して発泡剤2〜10重量部(PHR)であ
り、助剤を併用する場合には2〜5重量部(PHR)、
単独の場合には5〜10重量部(PHR)が好ましい。
この他、ゴムには通常、カーボン、軟化剤、老化防止剤
等が添加され、コンパウンドにされる。
【0026】コンパウンドの混練りは、最初にインター
ミックス、バンバリーミキサー、ニ一ダー等の密閉型混
合機あるいはオープンロール等を用いて発泡剤を除くゴ
ムコンパウンドを作製する。続いて発泡剤の分解温度以
下(適常80℃以下)でオープンロール、ニ一ダー等を
用いて発泡剤を添加混練りし最終のゴムコンパウンドを
作製する。あるいは、予め混練り品として加硫系即ち加
硫剤及び加硫促進剤・加硫遅延剤(スコーチ調整剤)等
を除いたものを先ず混練し、その後加硫剤及び加硫促進
剤・加硫遅延剤(スコーチ調整剤)を添加混練する時に
同時に発泡剤の分解温度以下(通常80℃以下)で発泡
剤を添加混練りしてもよい。
【0027】混練りを終えたコンパウンドはロールにて
熱入れ、シート出しをするか、あるいは押出機等を用い
てシート出しを行いグリーンを成形する。図2(イ)に
示すように、ドラム10に発泡層用未加硫ゴムシート1
2を巻回し、更にその外周に表面層用未加硫ゴムシート
14を巻回する(図2(ロ))。そして、両側面にサイ
ド側の表面層用未加硫ゴムシート16を張り付け(図2
(ハ))、余分な部分を切り取って成形する(図2
(ニ))。
【0028】成形したグリーンは金型に入れて加硫を行
う。加硫温度は140〜180℃、好ましくは150〜
170℃である。加硫時間は20〜60分程度で(タイ
ヤサイズで異なる:大サイズほど長くなる)、特に好ま
しくは30〜50分てある。この加硫条件は単なるゴム
の加硫だけでなく、発泡の状況にも影響を与える。これ
より温度が低くなったり、時間が短くなると発泡剤の分
解発泡反応が進まず発泡倍率が小さくなる傾向がある。
【0029】加硫を終了した製品は寸法を安定させるた
めに1〜2日間放置する。これにより、できあがった製
品は寸法精度を向上させることができる。尚、発泡タイ
ヤ1は加硫金型から出した時点で一度膨張しそれから収
縮する。但し収縮しても当初の金型サイズよりは大きな
寸法となっている。
【0030】また、製造方法としては、図3に示すよう
に、発泡層用未加硫ゴム22と発泡層用未加硫ゴム22
の少なくともトレッド側とサイド側とを覆う表面層用未
加硫ゴム24とを二重押出機で棒状に押出成形する。そ
して、この棒状成形品26をリング状に丸めて加硫し
て、発泡タイヤを製造してもよい。
【0031】次に、本実施形態で用いた表面層用未加硫
ゴムの配合割合を表1に、発泡層用未加硫ゴムの配合割
合を表2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】又、上記配合による表面層4の物性を表3
に示す。尚、物性データはJISK6301−1975
に準じて試験を実施した。発泡層2のJIS−K731
2、タイプCの硬度は、52である。
【0035】
【表3】
【0036】発泡タイヤ1の縦バネ定数は4〜6kgf/mm
が好ましい。これより小さくなるとタイヤの剛性が不足
し、リムズレも発生しやすくなり、耐久性が低下するお
それがあり好ましくなく、これより大きくなるとタイヤ
が硬くなり過ぎ振動の吸収性能が低下し乗心地が低下す
るので好ましくない。
【0037】上記の配合、条件により製造した発泡タイ
ヤにより、各種試験を行った。タイヤ圧縮試験では、供
試タイヤに所定の荷重を負荷し、荷重−歪の関係をプロ
ット、乗心地性能の比較を行った。その結果、空気入り
タイヤとほぼ同等の性能が得られた。
【0038】突起乗越し試験では、電動カーの左後輪に
供試タイヤを装着して走行、突起を乗り越した際の振動
を車両に取り付けた加速度変換機にて測定して、実機で
の乗心地性能の比較を行った。その結果、空気入りタイ
ヤとほぼ同等の性能が得られた。
【0039】フラットスポット試験では、予め低温環境
にてフラットスポットを発生させた供試タイヤを、電動
カーの左後輪に装着して走行、フラットスポットによる
振動を車両に取り付けた加速度変換機にて測定して、フ
ラットスポットの回復性及び、車両走行時に及ぼす影響
の大きさを比較した。その結果、空気入りタイヤとほぼ
同等の性能が得られた。
【0040】耐摩耗性試験では、供試タイヤを、電動カ
ーの左後輪に装着して走行し、摩耗量を比較した。8時
間走行毎に、タイヤ装着位置を左右交換し、タイヤ交換
時にタイヤ外径をノギスで測定した。空気入りタイヤと
比較した結果を、図4に示す。本実施形態の発泡タイヤ
は空気入りタイヤよりも耐摩耗性に優れている。
【0041】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の発泡タイヤ
は、十分な剛性、耐リムズレ性、耐摩耗性等の耐久性に
関わる各種性能を保ったままで、かつ必要とされる十分
な乗り心地をもつという効果を奏する。また、本発明の
製造方法によれば、発泡タイヤを好適に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての発泡タイヤの断面
図である。
【図2】本実施形態の発泡タイヤの製造工程順を示す説
明図である。
【図3】別の実施形態での発泡タイヤの製造方法を説明
する説明図である。
【図4】本実施形態の発泡タイヤと空気入りタイヤの摩
耗量を示すグラフである。
【符号の説明】
1…発泡タイヤ 2…発泡層 4…表面層 6…リム 10…ドラム 12…発泡層用未加硫ゴムシート 14,16…表面層用未加硫ゴムシート 22…発泡層用未加硫ゴム 24…表面層用未加硫ゴム 26…棒状成形品
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) B60C 15/02 B60C 15/02 D C08K 3/04 C08K 3/04 3/36 3/36 C08L 7/00 C08L 7/00 9/00 9/00 21/00 21/00 //(C08L 7/00 (C08L 7/00 9:06) 9:06) (72)発明者 上野 和義 愛知県春日井市田楽町字大坪1108番地 愛 知タイヤ工業株式会社春日井事業所内 (72)発明者 村田 達 愛知県春日井市田楽町字大坪1108番地 愛 知タイヤ工業株式会社春日井事業所内 Fターム(参考) 4F203 AA46 AB18 AC03 AG03 AG20 AH21 DA11 DB01 DC01 DL10 4F212 AG20 AH20 VA02 VA03 VC07 VD03 VD09 VD20 VK02 VK32 VK52 VL11 VL27 VL32 4J002 AC011 AC031 AC081 AC082 AE033 DA036 DJ016 GN01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡倍率1.5〜2.5倍の発泡層の少
    なくともトレッド側とサイド側とを無発泡の表面層で覆
    い、サイド側の前記表面層の厚みをタイヤ幅に対して2
    〜8%、トレッド側の前記表面層の厚みをタイヤ高さに
    対して5〜15%に形成し、かつ、前記表面層のJIS
    −K6301、A形の硬度を45〜60度、前記発泡層
    のJIS−K7312、タイプCの硬度を40〜70度
    とし、かつ、前記表面層の100%伸張時の引張り応カ
    を1.5〜3.5MPaとし、前記表面層と前記発泡層
    とをジエン系ゴムにより形成したことを特徴とする発泡
    タイヤ。
  2. 【請求項2】 リム装着時の締め代が、幅方向ビード締
    め代で2〜10%、径方向のビード大径締め代で5〜1
    0%、ビード小径締め代で10〜15%であることを特
    徴とする請求項1記載の発泡タイヤ。
  3. 【請求項3】 前記表面層はワックス類を1〜3PHR
    含有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    発泡タイヤ。
  4. 【請求項4】 前記表面層は、天然ゴムとSBRとを重
    量比13:1〜2:1で配合すると共に、前記SBR中
    のスチレン分の含有量を5〜15重量%とし、更にホワ
    イトカーボンを1〜10PHRで配合し、かつ、FEF
    クラスのカーボンブラックを20〜40PHRとHAF
    クラスのカーボンブラックを15〜35PHRで配合し
    て成形したことを特徴とする請求項1ないし請求項3記
    載の発泡タイヤ。
  5. 【請求項5】 前記発泡層は、天然ゴムとSBRとを重
    量比7:3〜3:7で配合すると共に、HAFクラスの
    カーボンブラックを20〜50PHRで配合して成形し
    たことを特徴とする請求項1ないし請求項4記載の発泡
    タイヤ。
  6. 【請求項6】 窒素系発泡剤を2〜10重量部配合した
    発泡層用未加硫ゴムシートを巻回し、それに表面層用未
    加硫ゴムを覆い被せ、これを金型に入れて140〜18
    0℃で加硫することを特徴とする発泡タイヤの製造方
    法。
  7. 【請求項7】 発泡層用未加硫ゴムと該発泡層用未加硫
    ゴムの少なくともトレッド側とサイド側とを覆う表面層
    用未加硫ゴムとを二重押出機で棒状に押出成形し、該棒
    状成形品をリング状に丸め、加硫することを特徴とする
    発泡タイヤの製造方法。
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