JP2003104005A - 空気入りタイヤ - Google Patents
空気入りタイヤInfo
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- JP2003104005A JP2003104005A JP2001303574A JP2001303574A JP2003104005A JP 2003104005 A JP2003104005 A JP 2003104005A JP 2001303574 A JP2001303574 A JP 2001303574A JP 2001303574 A JP2001303574 A JP 2001303574A JP 2003104005 A JP2003104005 A JP 2003104005A
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C5/00—Inflatable pneumatic tyres or inner tubes
- B60C5/01—Inflatable pneumatic tyres or inner tubes without substantial cord reinforcement, e.g. cordless tyres, cast tyres
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Abstract
し、製造コストを低減すると共に、耐久性の向上を可能
にした空気入りタイヤを提供する。 【解決手段】 左右一対のビード部3,3間に跨がるタ
イヤ骨格部材4を、撚りコードを用いることなく、トレ
ッド部1からビード部3にかけて複数種類の高分子材料
から構成すると共に、タイヤ骨格部材4の外周上にトレ
ッド層6を積層する。
Description
ない新規な構造を有する空気入りタイヤに関し、さらに
詳しくは、撚りコードの排除により、製造工程を簡素化
し、製造コストを低減すると共に、耐久性の向上を図っ
た空気入りタイヤに関する。
機繊維等の撚りコードをゴムで被覆し、そのコード・ゴ
ム複合材をベルトやカーカス等のタイヤ補強材として使
用している。しかも、複数種類のコード・ゴム複合材を
準備し、これらを適当なタイヤ補強材に用いて空気入り
タイヤを構成するのが一般的である。そのため、撚りコ
ードを使用するタイヤ構造の場合には、製造工程が複雑
になるばかりでなく、材料コストを含めて製造コストが
著しく大きくなるという問題があった。
した空気入りタイヤでは、特にベルト端部やカーカスタ
ーンナップ部においてコードとゴムとの間にセパレーシ
ョンが発生し易く、これがタイヤの耐久性を低下させる
という問題があった。
コードの排除により、製造工程を簡素化し、製造コスト
を低減すると共に、耐久性の向上を可能にした空気入り
タイヤを提供することにある。
の本発明の空気入りタイヤは、左右一対のビード部間に
跨がるタイヤ骨格部材を、撚りコードを用いることな
く、トレッド部からビード部にかけて複数種類の高分子
材料から構成すると共に、前記タイヤ骨格部材の外周上
にトレッド層を積層したことを特徴とするものである。
ら構成し、撚りコードを排除することにより、タイヤの
製造工程を従来に比べて簡略化し、材料コストを含めて
製造コストを大幅に低減することができる。また、従来
のタイヤではベルト端部やカーカスターンナップ部にお
いてコードとゴムとの間にセパレーションが発生し易
く、このことがタイヤの耐久性を低下させてきたが、本
発明のタイヤではコード端末が存在しないので、これら
不都合を解消することができる。更に、撚りコードが存
在しないことは、乗心地性の向上にも寄与する。
め、タイヤ骨格部材をトレッド部からビード部にかけて
単一の高分子材料から構成した場合、タイヤ子午線断面
における剛性分布の決定要因は実質的にタイヤ骨格部材
の厚さだけになり、このタイヤ骨格部材の厚さに基づい
て剛性分布を設定するとタイヤ重量が大幅に増加してし
まうことになる。
レッド部からビード部にかけて複数種類の高分子材料か
ら構成し、これら複数種類の高分子材料の組み合わせに
基づいて、タイヤ子午線断面における剛性分布を適宜変
化させるのである。より具体的には、複数種類の高分子
材料の組み合わせに基づいて、トレッド部のセンター位
置からショルダー部、更にはサイドウォール部の最大幅
位置にかけて剛性を徐々に減少させると共に、前記サイ
ドウォール部の最大幅位置からビード部にかけて剛性を
徐々に増加させることが好ましい。また、少なくともト
レッド部のセンター位置からショルダー部にかけて、タ
イヤ骨格部材の中にヤング率が高い高分子材料層と該高
分子材料層よりもヤング率が低い高分子材料層とを交互
に配置すれば、撚りコードを用いた従来構造のタイヤが
持つ剛性分布に近似し、かつ撚りコードに起因する急激
な剛性変化を伴わない滑らかな剛性分布を形成すること
ができる。このような剛性分布を形成することにより、
標準空気圧充填状態での接地形状を良好にすることがで
きる。
ング率は10〜500MPaであると良い。このような
高分子材料を選択することにより、撚りコードを排除し
つつタイヤに要求される剛性を十分に確保することが可
能になる。
荷重に対するタイヤ剛性が、標準空気圧充填状態での垂
直荷重に対するタイヤ剛性の30%以上となる空気入り
タイヤを構成することができる。つまり、この空気入り
タイヤはタイヤ径方向にかかる荷重をタイヤ内圧とタイ
ヤ剛性で案配して支持するのである。そのため、たとえ
タイヤがパンクしても、即座に走行不能とならず、ある
程度の速度である程度の距離を走行可能である。
乗用車用空気入りタイヤ、小型トラック用空気入りタイ
ヤ又は重荷重用空気入りタイヤが提供される。ここで、
上述の標準空気圧充填状態とはタイヤに指定された通常
使用時の空気圧を充填した状態である。例えば、乗用車
用空気入りタイヤでは200kPa、小型トラック用空
気入りタイヤでは450kPa、重荷重用空気入りタイ
ヤでは725kPaとすれば良い。本発明では、無内圧
状態でのタイヤ剛性が大きいので、JATMA規定の空
気圧に対して30〜70%の空気圧も選択することが可
能である。
の図面を参照して詳細に説明する。
空気入りタイヤを示し、1はトレッド部、2はサイドウ
ォール部、3はビード部である。左右一対のビード部
3,3間に跨がるタイヤ骨格部材4は、撚りコードを用
いることなく、即ち、抗張材としての撚りコードを排除
しつつ、トレッド部1からビード部3にかけて複数種類
の高分子材料から構成されている。つまり、タイヤ骨格
部材4は、タイヤ子午線断面において、ヤング率が異な
る複数の高分子材料層4A,4B,4C,4D,4E,
4F,4Gを備えている。これら高分子材料層4A〜4
Gはそれぞれタイヤ周方向に連続的に延在している。ビ
ード部3において、タイヤ骨格部材4には環状のビード
コア5が埋設されている。このビードコア5は金属ワイ
ヤのようにタイヤ骨格部材4を構成する高分子材料より
も引張り強度が高い材料から構成すると良い。
材4の外周上にはトレッド層6が積層されている。この
トレッド層6は従来から使用されているキャップトレッ
ド用のゴム組成物から構成すると良い。ショルダー部7
はトレッド部1とサイドウォール部2との間に位置する
部位である。なお、タイヤ内面にはインナーライナー層
を適宜設けても良い。
した中子等の剛体の外表面に高分子材料のシート材やス
トリップ材を巻き付けることで成形することができる。
或いは、円筒状の成形ドラムの外周上に高分子材料のシ
ート材やストリップ材を巻き付けた後、その軸方向中央
部のトレッド部に相当する部位を膨径させることで成形
しても良い。これらシート材やストリップ材は、従来の
タイヤ製造方法で行われていた撚りコードに対するゴム
被覆工程が不要であり、押出機等により任意の形状に簡
単かつ効率良く成形することができる。しかも、従来の
ようにコード打ち込み本数やコード角度を異ならせた多
種類の中間部材を保有する必要もなくなる。そのため、
タイヤの製造工程を従来に比べて簡略化し、材料コスト
を含めて製造コストを大幅に低減することができる。し
かも、上記空気入りタイヤではコード端末が存在しない
ので、従来のようなコードとゴムとのセパレーションに
起因する耐久性の低下を回避することができる。
らビード部3にかけて複数種類の高分子材料から構成さ
れているので、複数種類の高分子材料の組み合わせに基
づいて、タイヤ子午線断面における剛性分布を適宜変化
させることができる。より具体的には、複数種類の高分
子材料の組み合わせに基づいて、図3(イラスト図)に
示すようにトレッド部1のセンター位置からショルダー
部7、更にはサイドウォール部2の最大幅位置にかけて
剛性を徐々に減少させると共に、図4(イラスト図)に
示すようにサイドウォール部2の最大幅位置からビード
部にかけて剛性を徐々に増加させるのである。例えば、
トレッド部1に位置する高分子材料層4A,4Bのヤン
グ率を他の高分子材料層4C〜4Gに比べて相対的に高
くすれば、トレッド部1の剛性を厚さの増加を伴うこと
なく高めることができる。このような剛性分布を形成す
ることにより、内圧充填時のインフレート形状を適正化
し、走行時の接地形状を良好にすることができる。
なる空気入りタイヤを示すものである。本実施形態にお
いて、タイヤ骨格部材4は、タイヤ子午線断面におい
て、ヤング率が異なる複数の高分子材料層4A,4B,
4C,4D,4E,4F,4G4Hを備えている。これ
ら高分子材料層4A〜4Hはそれぞれタイヤ周方向に連
続的に延在している。また、少なくともトレッド部1の
センター位置からショルダー部にかけて、タイヤ骨格部
材4の中にヤング率が高い高分子材料層4Bと該高分子
材料層4Bよりもヤング率が低い高分子材料層4A,4
Cとを交互に配置した構成になっている。
ター位置からショルダー部にかけて、タイヤ骨格部材4
の中にヤング率が高い高分子材料層4Bと該高分子材料
層4Bよりもヤング率が低い高分子材料層4A,4Cと
を交互に配置すれば、図7及び図8に示すような剛性分
布が得られる。即ち、撚りコードを用いた従来構造のタ
イヤが持つ剛性分布に近似し、かつ撚りコードに起因す
る急激な剛性変化を伴わない滑らかな剛性分布を形成
し、標準空気圧充填状態での接地形状を更に改善するこ
とができる。
での垂直荷重に対するタイヤ剛性が、標準空気圧充填状
態での垂直荷重に対するタイヤ剛性の30%以上、好ま
しくは40〜80%、より好ましくは50〜70%にな
る。そのため、たとえタイヤがパンクしても、即座に走
行不能とならず、ある程度の速度である程度の距離を走
行可能である。
タイヤ材料による剛性(曲げ剛性)について説明する。
つまり、従来の空気入りタイヤでは、タイヤ内に与圧さ
れた空気が膨張圧となり、圧力容器としてタイヤにかか
る荷重を支えている。従って、従来の空気入りタイヤで
は、パンクにより空気圧がゼロになってしまうと、タイ
ヤとしての機能を殆ど果たさなくなってしまう。即ち、
表1のように、従来のタイヤにおけるタイヤ全体の剛性
を張力剛性と曲げ剛性に分解してみると、その比率が9
0%対10%となり、圧倒的にタイヤ内圧による張力剛
性が大きいのである。
0%以下対30%以上、つまり、曲げ剛性の比率を大き
くして、たとえタイヤがパンクしたとしても最低限のタ
イヤの機能を果たすようにしたのである。ここで言う最
低限のタイヤの機能とは、例えば、少なくとも400〜
500km程度の走行が可能であることを言う。但し、
本発明のタイヤでも曲げ剛性の比率が30%未満になっ
てしまうとタイヤの撓み量が大きくなってしまい、走行
不能となる。
発明タイヤにおける縦バネ定数Kvと空気圧との関係を
示すものである。また、図10は従来のラジアルタイヤ
(対比タイヤ)と図6の本発明タイヤにおける縦バネ定
数Kvと空気圧との関係を示すものである。図9及び図
10からも、本発明タイヤは空気圧がゼロでも縦バネ定
数Kvが十分に大きいので、走行可能であることが判
る。
て、タイヤの曲げ剛性の大きさが特に重要となる。そこ
で、この曲げ剛性を等価曲げ剛性として、以下のように
定義する。つまり、等価曲げ剛性(kgf・mm) =モジュラ
ス(kgf/mm2) ×〔断面厚さ(mm)〕3 である。
次モーメントが厚さの3乗に比例するためである。ま
た、剛性が異なる材料が厚さ方向に重なる場合は、ゲー
ジ配分から比率を求め、それぞれの積の和により見掛け
のモジュラスを算出すれば良い。例えば、厚さ3mmでモ
ジュラス100kgf/mm2の材料と厚さ2mmでモジュラス50kg
f/mm2 の材料とが重なり合っている場合、[3/5×100kgf
/mm2] +[2/5×50kgf/mm 2]=80kgf/mm2 となる。
施形態(図2)として、乗用車用タイヤ(サイズ:205/
65R15 )のタイヤ子午線断面における等価曲げ剛性分布
を示したものが図11である。また、上記考え方に基づ
いて、本発明の実施形態(図6)として、乗用車用タイ
ヤ(サイズ:205/65R15 )のタイヤ子午線断面における
等価曲げ剛性分布を示したものが図12である。但し、
図12では、トレッド部のセンター位置からショルダー
部にかけて剛性が異なる部材を交互に引き並べているた
め、その剛性は平均化して算出している。図11及び図
12から、トレッド部のセンター位置では45×103kgf・
mmで、ショルダー部で16×103kgf・mm、サイドウォール
部の最大幅位置で3.5 ×103kgf・mmとなる。つまり、剛
性はトレッド部のセンター位置、ショルダー部、サイド
ウォール部の最大幅位置へと順次1/3程度に小さくな
っている。また、剛性はサイドウォール部の最大幅位置
からビード部に向かって急激に大きくなっている。この
ような曲げ剛性にすることにより、タイヤ基本性能を保
持することができるようになる。但し、ビード部ではタ
イヤの剛性を曲げ剛性だけでは評価できないが、基本的
にその剛性は最大となる。
ヤング率は、好ましくは10〜500MPa、より好ま
しくは15〜450MPa、更に好ましくは20〜40
0MPaとする。タイヤ骨格部材4を構成する高分子材
料のヤング率が低過ぎると、タイヤ骨格部材4を薄く形
成した場合に剛性が不十分になり、また必要な剛性を得
るためにタイヤ骨格部材4を厚く形成した場合に重量増
加を招いてしまう。一方、タイヤ骨格部材4を構成する
高分子材料のヤング率が高過ぎると乗心地性が悪化す
る。複数種類の高分子材料の組み合わせにおいて、個々
の高分子材料が上記ヤング率を呈するものであることが
望ましいが、これら高分子材料全量の80重量%以上が
上記ヤング率を呈するものであれば良い。
上記ヤング率を呈する高分子材料としては、下記のもの
を挙げることができる。 (1)ゴム及び/またはゴム組成物 ゴム及び/またはゴム組成物は、以下例に挙げたゴムま
たは任意に選ばれた2種以上のゴムの混合物、またはそ
れらゴムおよび配合剤から成る組成物である。ゴムとし
ては、例えば、ジエン系ゴム及びその水素添加物〔例え
ばNR、IR、エポキシ化天然ゴム、SBR、BR(高
シスBR及び低シスBR)、NBR、水素化NBR、水
素化SBR〕、オレフィン系ゴム〔例えばエチレンプロ
ピレンゴム(EPDM、EPM)、マレイン酸変性エチ
レンプロピレンゴム(M−EPM)〕、ブチルゴム(I
IR)、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノ
マー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマ
ー、含ハロゲンゴム〔例えばBr−IIR、Cl−II
R、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化
物(Br−IPMS)、クロロプレンゴム(CR)、ヒ
ドリンゴム(CHC,CHR)、クロロスルホン化ポリ
エチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン(CM)、マ
レイン酸変性塩素化ポリエチレン(M−CM)〕、シリ
コンゴム(例えばメチルビニルシリコンゴム、ジメチル
シリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム)、
含イオウゴム(例えばポリスルフィドゴム)、フッ素ゴ
ム(例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビ
ニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピ
レン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスフ
ァゼン系ゴム)等を使用することができる。
はゴム混合物に、一般的にゴム組成物に配合されるカー
ボンブラック、シリカ等の補強剤、充填剤、架橋剤、軟
化剤、老化防止剤、加工助剤などを配合して、所望の範
囲のヤング率を付与せしめた組成物であれば何れでも良
く、より好ましくは高いヤング率領域の材料を得るため
に補強性をさらに強固に付与すべく、短繊維、フェノー
ル樹脂等の補強剤を適宜配合した組成物を使用すること
ができる。かかる補強性を付与しうる短繊維補強剤とし
ては、アラミド、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、
ポリベンゾビスオキサゾール等の合成繊維、レーヨン、
コットン等の天然繊維、炭素、ガラス等の無機繊維を使
用することができ、それらを更にゴムとの接着を向上せ
しめる為にRFL等の処理液で接着処理をすれば好まし
い。これらの長繊維を1〜50mm長さの範囲で切断し
各々1種または2種以上適宜混合し、ゴム100ゴム重
量部に対して2〜50重量部、好ましくは3〜35重量
部の範囲で適宜目的とするヤング率に合わせて配合すれ
ばよい。ゴム組成物の製造方法は、一般に知られている
方法でよく、例えば上記ゴム成分および上記補強剤等を
併せてもしくは順次バンバリミキサーあるいはロールミ
キシング等で所定温度で混練したのち、カレンダー成形
したものをタイヤ部材として提供することによる。 (2)熱可塑性樹脂及び/または熱可塑性樹脂組成物 熱可塑性樹脂及び/または熱可塑性樹脂組成物は、以下
例に挙げた熱可塑性樹脂または任意に選ばれた2種以上
の熱可塑性樹脂の混合物、またはそれら樹脂および配合
剤から成る組成物である。
ミド系樹脂〔例えばナイロン6(N6)、ナイロン66
(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11
(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610
(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン
6/66共重合体(N6/66)、ナイロン6/66/
610共重合体(N6/66/610)、ナイロンMX
D6、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイ
ロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合
体〕、ポリエステル系樹脂〔例えばポリブチレンテレフ
タレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(P
ET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、ポリ
ブチレンテレフタレート/テトラメチレングリコール共
重合体、PET/PEI共重合体、ポリアリレート(P
AR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポ
リエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸/ポリ
ブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエス
テル〕、ポリニトリル系樹脂〔例えばポリアクリロニト
リル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニ
トリル/スチレン共重合体(AS)、メタクリロニトリ
ル/スチレン共重合体、メタクリロニトリル/スチレン
/ブタジエン共重合体〕、ポリ(メタ)アクリレート系
樹脂〔例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポ
リメタクリル酸エチル、エチレンエチルアクリレート共
重合体(EEA)、エチレンアクリル酸共重合体(EA
A)、エチレンメチルアクリレート樹脂(EMA)〕、
ポリビニル系樹脂〔例えば酢酸ビニル(EVA)、ポリ
ビニルアルコール(PVA)、ビニルアルコール/エチ
レン共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PV
DC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化
ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/メチルアクリレ
ート共重合体〕、セルロース系樹脂〔例えば酢酸セルロ
ース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えばポ
リフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル
(PVF)、ポリクロルフルオロエチレン(PCTF
E)、テトラフロロエチレン/エチレン共重合体(ET
FE)〕、イミド系樹脂〔例えば芳香族ポリイミド(P
I)〕、熱可塑性エラストマー(例えばスチレン系エラ
ストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系
エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系
エラストマー)等を使用することができる。
は樹脂組成物に、一般に樹脂配合物に配合させる充填剤
(炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ、クレー
等)、カーボンブラック、ホワイトカーボン、前述の短
繊維等の補強剤、軟化剤、可塑剤、加工助剤、顔料、染
料、老化防止剤等を適宜目的とするヤング率を損なわな
い範囲で任意に配合したものを使用することができる。
熱可塑性樹脂及び/または熱可塑性樹脂組成物の製造方
法は、ペレタイズ化した樹脂原料および適宜上記充填材
等を併せて溶融混練することによる。熱可塑性樹脂の混
練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリ
ュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、単軸混練押出
機、2軸混練押出機が挙げられる。溶融混練の条件とし
て、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であればよ
い。また、混練時のせん断速度は2500〜7500 s
ec-1であるのが好ましく、混練全体の時間は30秒から
10分であるのが好ましい。得られた混練物を次に押し
出し成形またはカレンダー成形によって、所定部材形状
に成形されるか薄膜化され、タイヤ部材として供され
る。 (3)エラストマー組成物 エラストマー組成物としては、熱可塑性樹脂または熱可
塑性樹脂組成物をマトリクスとなし、ゴム及び/または
ゴム組成物をドメイン(分散相)として分散せしめ、更
に好ましくは該ドメインの少なくとも一部が架橋してな
る組成物を、適宜目的とするヤング率に合わせて使用す
ることができる。
される熱可塑性樹脂成分としては、ヤング率が1MPa
超、好ましくは10〜2000MPa、より好ましくは
10〜1500MPaの任意の熱可塑性樹脂を用いるこ
とができ、上記(2)で例に挙げた各樹脂の中から任意
に選ばれたものを使用することができる。また、ゴム成
分としては、上記(1)で例に挙げた各ゴムの中から任
意に選ばれたものを使用することが出来る。これら熱可
塑性樹脂成分(A)とゴム成分(B)との組成比は、好
ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20
/80〜85/15である。
下では、タイヤ用ポリマー組成物としての剛性が低く、
その機能を果たさなくなる。更に、これらの熱可塑性樹
脂組成比が10未満の場合にも同様に剛性が低下して、
タイヤ用としては使用できないので好ましくない。
(A)および(B)に加えて、第三成分として、相溶化
剤などの他のポリマー及び配合剤を混合することができ
る。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂成分
とエラストマー成分との相溶性を改良するため、材料の
フィルム成形加工性を良くするため、耐熱性向上のた
め、コストダウンのため等であり、これに用いられる材
料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ABS、SBS、ポリカーボネート等を
挙げることができる。
は、更に一般的にポリマー配合物に配合される充填剤
(炭酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ、クレー
等)、カーボンブラック、ホワイトカーボン等の補強
剤、軟化剤、可塑剤、加工助剤、顔料、染料、老化防止
剤等をヤング率の要件を損なわない限り任意に配合する
こともできる。また、前記エラストマー成分は熱可塑性
樹脂との混合の際にエラストマー成分を動的に加硫する
こともできる。エラストマー成分を動的に加硫する場合
の加硫剤、加硫助剤、加硫条件(温度、時間)等は、添
加するエラストマー成分の組成に応じて適宜決定すれば
よく、特に限定されるものではない。
橋剤)を用いることができる。具体的には、イオン系加
硫剤としては粉末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオ
ウ、表面処理イオウ、不溶性イオウ、ジモルフォリンジ
サルファイド、アルキルフェンアマイド(CBS)、N
−オキシジエチレンベンゾチアジル−2−スルフェンア
マイド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフ
ェンアマイド、2−(チモルポリニルジチオ)ベンゾチ
アゾール等を例示でき、例えば、0.5〜4phr 〔ゴム
成分(ポリマー)100重量部あたりの重量部〕程度用
いることができる。また、有機過酸化物系の加硫剤とし
ては、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパ
ーオキサイド、2,4−ビクロロベンゾイルパーオキサ
イド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパー
オキシ)ヘキサン、2,5−ジメチルヘキサン−2 ,5
−ジ(パーオキシルベンゾエート)等が例示され、例え
ば、1〜20phr 程度用いることができる。更に、フェ
ノール樹脂系の加硫剤としては、アルキルフェノール樹
脂の臭素化物や、塩化スズ、クロロプレン等のハロゲン
ドナーとアルキルフェノール樹脂とを含有する混合架橋
系等が例示でき、例えば、1〜20phr 程度用いること
ができる。その他としては、亜鉛華(5phr程度)、酸
化マグネシウム(4phr 程度)、リサージ(10〜20
程度)、p−キノンジオキシム、p−ジベンゾイルキノ
ンジオキシム、テトラクロロ−p−ベンゾキノン、ポリ
−p−ジニトロソベンゼン(0.2〜10phr 程度)、
メチレンジアニリン(0.2〜10phr 程度)が例示で
きる。
てもよい、加硫促進剤としては、アルデヒド・アンモニ
ア系、グアニジン系、チアゾール系、スルフェンアミド
系、チウラム系、ジチオ酸塩系、チオウレア系等の一般
的な加硫促進剤を、例えば0.5〜2phr 程度用いるこ
とができる。具体的には、アルデヒド・アンモニア系加
硫促進剤としては、ヘキサメチレンテトラミン等、グア
ニジン系加硫促進剤としては、ジフェニルグアジニン
等、チアゾール系加硫促進剤としては、ジベンゾチアジ
ルサルファイド(DM)、2−メルカプトベンゾチアゾ
ール及びそのZn塩、シクロヘキシルアミン塩等、スル
フェンアミド系加硫促進剤としては、シクロヘキシルベ
ンゾチアジルスルフェンアマイド(CBS)、N−オキ
シジエチレンベンゾチアジル−2−スルフェンアマイ
ド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェン
アマイド、2−(チモルポリニルジチオ)ベンゾチアゾ
ール等、チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチル
チウラムジサルファイド(TMTD)、テトラエチルチ
ウラムジサルファイド、テトラメチルチウラムモノサル
ファイド(TMTM)、ジベンタメチレンチウラムテト
ラサルファイド等、ジチオ酸塩系加硫促進剤としては、
Zn−ジメチルジチオカーバメート、Zn−ジエチルジ
チオカーバメート、Zn−ジ−n−ブチルジチオカーバ
メート、Zn−エチルフェニルジチオカーバメート、T
e−ジエチルジチオカーバメート、Cu−ジメチルジチ
オカーバメート、Fe−ジメチルジチオカーバメート、
ピペコリンピペコリルジチオカーバメート等、チオウレ
ア系加硫促進剤としては、エチレンチオウレア、ジエチ
レルチオウレア等を挙げることができる。また、加硫促
進助剤としては、一般的なゴム用助剤を合わせて用いる
ことができ、例えば、亜鉛華(5phr 程度)、ステアリ
ン酸やオレイン酸及びこれらのZn塩(2〜4phr 程
度)等が使用できる。
め熱可塑性樹脂とゴム成分(未加硫物)とを2軸混練押
出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂中
にゴム成分を分散させることによる。ゴム成分を加硫す
る場合には、混練下で加硫剤を添加し、ゴム成分を動的
に加硫させても良い。また、熱可塑性樹脂またはゴム成
分への各種配合剤(加硫剤を除く)は、上記混練中に添
加しても良いが、混練の前に予め混合しておくことが好
ましい。熱可塑性樹脂とゴム成分の混練に使用する混練
機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニー
ダ、バンバリミキサー、2軸混練押出機等が挙げられ
る。中でも樹脂成分とゴム成分の混練およびゴム成分の
動的加硫には2軸混練押出機を使用するのが好ましい。
さらに、2種類以上の混練機を使用し、順次混練しても
よい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶
融する温度以上であれば良い。また、混練時の剪断速度
は2500〜7500sec-1であるのが好ましい。混
練全体の時間は30秒から10分、また加硫剤を添加し
た場合には、添加後の加硫時間は15秒から5分である
のが好ましい。上記方法で作製された熱可塑性エラスト
マー組成物は、次に押し出し成形またはカレンダー成形
によって、所定部材形状に成形されるか薄膜化される。
このようにして得られる所定形状の部材または薄膜は、
熱可塑性樹脂(A)のマトリクス中にゴム成分(B)が
不連続相として分散した構造をとる。かかる構造をとる
ことにより、部材または薄膜に十分なヤング率と可とう
性を併せ付与することができると共にゴム成分の多少に
よらず、部材化、薄膜化に際し、熱可塑性樹脂と同等の
成形加工性を得ることができる。
し、本発明で使用される高分子材料は本実施例に限定さ
れるものではない。
下記タイヤ構造を有する本発明タイヤA,B,Cを製作
した。対比タイヤとして、同タイヤサイズであって、複
数本の有機繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるカ
ーカス層と、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム
被覆してなる2層のベルト層を備えた従来構造の市販タ
イヤを用いた。
一対のビード部間に跨がるタイヤ骨格部材を、撚りコー
ドを用いることなく、トレッド部からビード部にかけて
複数種類の高分子材料(エラストマー組成物)から構成
すると共に、タイヤ骨格部材の外周上にゴム組成物から
なるトレッド層を積層した。
づいて作製した。先ず、表2に示す配合比を用いてサン
プルを作製した。ポリエステル樹脂ペレットを2軸混練
押出機の第1の投入口より投入し、溶融混練した後に、
第2の投入口よりポリマー成分のペレットを投入し、ポ
リエステル樹脂中にゴム成分を微細に分散させた後、第
3の投入口より架橋剤成分を表記の比率にて投入し、ゴ
ム成分を動的に架橋させ、ゴム相を固定した。このよう
にして得られた熱可塑性のエラストマー成分を2軸混練
押出機の先端よりストランド状に押出し、水冷で冷却し
た後、樹脂用ペレタイザーでペレット化した。各材料層
に使用するエラストマー組成物のヤング率は表2の通り
である。
用単軸押出機で幅5mm、厚さ1.0mmのストリップ
状に押し出したうえ巻き取り、テープ状部材を作製し
た。このテープ状部材をドラム上の適切な位置に巻き回
して、所定のタイヤ断面形状でタイヤ骨格部材を成形し
た。そして、トレッド部材を巻回する部位に、トレッド
ゴムと熱可塑性エラストマー組成物との接着性を確保す
るために、通常使用可能な塩化ゴム系接着剤、フェノー
ル系樹脂接着剤及びイソシアネート系接着剤のうち、イ
ソシアネート系接着剤であるケムロック402を十分塗
布した後、乾燥させた。なお、ビード部は、通常のスチ
ール製ビードワイヤを予め巻き回した部材へ塩化ゴム系
接着剤であるケムロック205を十分塗布した後、乾燥
させて、接着処理したものを使用し、成形処理に供し
た。
のタイヤ加硫形状へインフレート成形し、形状を保持し
た後、トレッド部に所定の寸法に押し出したトレッドゴ
ム組成物を貼り付け、加硫工程へ供する成形体とした。
この成形体を通常のタイヤ用加硫モールドへ投入し、成
形時に巻き込んだエアー等の気体成分を脱気処理した
後、220℃で5分間加熱・加圧し、熱可塑性エラスト
マーからなるタイヤ骨格部材の所定形状への腑形と、ゴ
ムトレッド部材の腑形及び加硫と、ビード及びトレッド
に対するタイヤ骨格部材の接着とを完了した後、加圧状
態で100℃までモールド温度を低下させ、モールドよ
りタイヤを取り出し、図2に示す所望の形状を有する空
気入りタイヤを得た。
るわけではなく、所謂インジェクション成形・加硫、ト
ランスファー成形・加硫等、種々の公知の成形・加硫法
を利用しうることは勿論である。
一対のビード部間に跨がるタイヤ骨格部材を、撚りコー
ドを用いることなく、トレッド部からビード部にかけて
複数種類の高分子材料(熱可塑性樹脂組成物)から構成
すると共に、タイヤ骨格部材の外周上にゴム組成物から
なるトレッド層を積層した。
されるポリエーテルポリアミド共重合樹脂を使用した。
この共重合樹脂又は組成物は結晶化による剛性を分担す
るポリアミド樹脂の特性を共重合せしめるポリエーテル
成分の大小により広くヤング率の制御が可能であり、通
常10〜500MPaのサンプルが商業的に入手可能で
ある。ここでは、アトケム社製のヤング率が異なる4種
類のポリエーテルポリアミド樹脂(PEPBAX 6333,5533,4
033,3533)を使用し、これらを表3の配合に基づいてブ
レンドし、所望のヤング率に調整した。
トであり、PEはポリエーテルセグメントである。
ルポリアミド樹脂のペレットを、T型ダイスを有する口
径400mmの単軸押出機で幅5mm、厚さ1.0mm
のストリップ状に押し出したうえ巻き取り、テープ状部
材を作製した。このテープ状部材をドラム上の適切な位
置に巻き回して、所定のタイヤ断面形状でタイヤ骨格部
材を成形した。そして、トレッド部材を巻回する部位
に、トレッドゴムと熱可塑性樹脂組成物との接着性を確
保するために、通常使用可能な塩化ゴム系接着剤、フェ
ノール系樹脂接着剤及びイソシアネート系接着剤のう
ち、イソシアネート系接着剤であるケムロック402を
十分塗布した後、乾燥させた。なお、ビード部は、通常
のスチール製ビードワイヤを予め巻き回した部材へ塩化
ゴム系接着剤であるケムロック205を十分塗布した
後、乾燥させて、接着処理したものを使用し、成形処理
に供した。
のタイヤ加硫形状へインフレート成形し、形状を保持し
た後、トレッド部に所定の寸法に押し出したトレッドゴ
ム組成物を貼り付け、加硫工程へ供する成形体とした。
この成形体を通常のタイヤ用加硫モールドへ投入し、成
形時に巻き込んだエアー等の気体成分を脱気処理した
後、195℃で5分間加熱・加圧し、熱可塑性樹脂組成
物からなるタイヤ骨格部材の所定形状への腑形と、ゴム
トレッド部材の腑形及び加硫と、ビード及びトレッドに
対するタイヤ骨格部材の接着とを完了した後、加圧状態
で100℃までモールド温度を低下させ、モールドより
タイヤを取り出し、図2に示す所望の形状を有する空気
入りタイヤを得た。
るわけではなく、所謂インジェクション成形・加硫、ト
ランスファー成形・加硫等、種々の公知の成形・加硫法
を利用しうることは勿論である。
一対のビード部間に跨がるタイヤ骨格部材を、撚りコー
ドを用いることなく、トレッド部からビード部にかけて
複数種類の高分子材料(エラストマー組成物)から構成
すると共に、タイヤ骨格部材の外周上にゴム組成物から
なるトレッド層を積層した。
づいて作製した。先ず、表4に示す配合比を用いてサン
プルを作製した。ポリエステル樹脂ペレットを2軸混練
押出機の第1の投入口より投入し、溶融混練した後に、
第2の投入口よりポリマー成分のペレットを投入し、ポ
リエステル樹脂中にゴム成分を微細に分散させた後、第
3の投入口より架橋剤成分を表記の比率にて投入し、ゴ
ム成分を動的に架橋させ、ゴム相を固定した。このよう
にして得られた熱可塑性のエラストマー成分を2軸混練
押出機の先端よりストランド状に押出し、水冷で冷却し
た後、樹脂用ペレタイザーでペレット化した。各材料層
に使用するエラストマー組成物のヤング率は表4の通り
である。
場合、2本の40mm口径の単軸押出機の先端に共押し
出し方式のT型ダイスを設置し、ペレット化した高ヤン
グ率材料と低ヤング率材料を互いに異なる押出機より押
し出し、先端のダイスで左右均等になるようにダイス構
造を制御しながら一体化し、幅4mm、厚さ1.0mm
のストリップ状に押し出した。それ以外の材料層につい
ては、1本の単軸押出機の先端にT型シーティングダイ
スを設置し、幅5mm、厚さ1.0mmのストリップ状
に押し出した。これらストリップを巻き取り、テープ状
部材を作製した。このテープ状部材をドラム上の適切な
位置に巻き回して、所定のタイヤ断面形状でタイヤ骨格
部材を成形した。そして、トレッド部材を巻回する部位
に、トレッドゴムと熱可塑性エラストマー組成物との接
着性を確保するために、通常使用可能な塩化ゴム系接着
剤、フェノール系樹脂接着剤及びイソシアネート系接着
剤のうち、イソシアネート系接着剤であるケムロック4
02を十分塗布した後、乾燥させた。なお、ビード部
は、通常のスチール製ビードワイヤを予め巻き回した部
材へ塩化ゴム系接着剤であるケムロック205を十分塗
布した後、乾燥させて、接着処理したものを使用し、成
形処理に供した。
のタイヤ加硫形状へインフレート成形し、形状を保持し
た後、トレッド部に所定の寸法に押し出したトレッドゴ
ム組成物を貼り付け、加硫工程へ供する成形体とした。
この成形体を通常のタイヤ用加硫モールドへ投入し、成
形時に巻き込んだエアー等の気体成分を脱気処理した
後、220℃で5分間加熱・加圧し、熱可塑性エラスト
マーからなるタイヤ骨格部材の所定形状への腑形と、ゴ
ムトレッド部材の腑形及び加硫と、ビード及びトレッド
に対するタイヤ骨格部材の接着とを完了した後、加圧状
態で100℃までモールド温度を低下させ、モールドよ
りタイヤを取り出し、図6に示す所望の形状を有する空
気入りタイヤを得た。
るわけではなく、所謂インジェクション成形・加硫、ト
ランスファー成形・加硫等、種々の公知の成形・加硫法
を利用しうることは勿論である。
JJ、試験荷重4kNの条件で、撓み量、実接地面積、
縦バネ定数、横バネ定数、周バネ定数を測定し、その結
果を表5に示した。これら測定結果は、対比タイヤを1
00とする指数にて示した。この指数値が大きいほど測
定値が大きいことを意味する。
比タイヤの半分程度に設定したとき、良好なバネ定数を
示し、しかも必要な実接地面積を確保することができ
た。本発明タイヤは、タイヤ内圧とタイヤ剛性で、タイ
ヤとしての機能を発揮するに当たって、従来タイヤの内
圧のままでも良いが、本発明の効果をより効果的に発現
するためには、好ましくは従来タイヤの内圧の30〜7
0%、より好ましくは50%程度にするのが良い。
右一対のビード部間に跨がるタイヤ骨格部材を、撚りコ
ードを用いることなく、トレッド部からビード部にかけ
て複数種類の高分子材料から構成すると共に、タイヤ骨
格部材の外周上にトレッド層を積層したから、タイヤの
製造工程を簡素化し、製造コストを低減すると共に、耐
久性を向上することができる。また、タイヤ子午線断面
における剛性分布は複数種類の高分子材料の組み合わせ
に基づいて任意に調整することができる。
す切り欠き斜視図である。
す子午線半断面図である。
センター位置からショルダー部にかけての剛性分布を示
すグラフである。
ル部の最大幅位置からビード部にかけての剛性分布を示
すグラフである。
を示す切り欠き斜視図である。
を示す子午線半断面図である。
センター位置からショルダー部にかけての剛性分布を示
すグラフである。
ル部の最大幅位置からビード部にかけての剛性分布を示
すグラフである。
ネ定数Kvと空気圧との関係を示すグラフである。
バネ定数Kvと空気圧との関係を示すグラフである。
レッド部のセンター位置からビード部にかけての剛性分
布を示すグラフである。
レッド部のセンター位置からビード部にかけての剛性分
布を示すグラフである。
Claims (9)
- 【請求項1】 左右一対のビード部間に跨がるタイヤ骨
格部材を、撚りコードを用いることなく、トレッド部か
らビード部にかけて複数種類の高分子材料から構成する
と共に、前記タイヤ骨格部材の外周上にトレッド層を積
層した空気入りタイヤ。 - 【請求項2】 前記複数種類の高分子材料の組み合わせ
に基づいて、タイヤ子午線断面における剛性分布を適宜
変化させた請求項1に記載の空気入りタイヤ。 - 【請求項3】 前記複数種類の高分子材料の組み合わせ
に基づいて、トレッド部のセンター位置からショルダー
部、更にはサイドウォール部の最大幅位置にかけて剛性
を徐々に減少させると共に、前記サイドウォール部の最
大幅位置からビード部にかけて剛性を徐々に増加させた
請求項1に記載の空気入りタイヤ。 - 【請求項4】 少なくともトレッド部のセンター位置か
らショルダー部にかけて、前記タイヤ骨格部材の中にヤ
ング率が高い高分子材料層と該高分子材料層よりもヤン
グ率が低い高分子材料層とを交互に配置した請求項1〜
3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。 - 【請求項5】 前記タイヤ骨格部材を構成する高分子材
料のヤング率が10〜500MPaである請求項1〜4
のいずれかに記載の空気入りタイヤ。 - 【請求項6】 無内圧状態での垂直荷重に対するタイヤ
剛性が、標準空気圧充填状態での垂直荷重に対するタイ
ヤ剛性の30%以上である請求項1〜5のいずれかに記
載の空気入りタイヤ。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ
構造を有する乗用車用空気入りタイヤ。 - 【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ
構造を有する小型トラック用空気入りタイヤ。 - 【請求項9】 請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ
構造を有する重荷重用空気入りタイヤ。
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