JP2008056060A

JP2008056060A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2008056060A
Application number: JP2006234512A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tsuruta; 淳鶴田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】雰囲気温度や走行による発熱によって変色することでタイヤ温度状態の視認が可能となり、タイヤ特性の把握が容易になる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】温度変化により可逆的に変色する感温変色材を含む塗料をトレッド面４に塗り、加硫成形することでカラー識別ライン２やカラー印字３を形成した空気入りタイヤ１である。上記塗料は、温度変化により可逆的に変色する感温変色成分を封入してなる感温変色性のマイクロカプセルと、ゴム成分とを含み、前記マイクロカプセルを前記ゴム成分に直接混合分散させて得られたゴム組成物からなるものが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度変化によって変色する表示を設けた空気入りタイヤに関するものである。

従来、空気入りタイヤのトレッドゴムには、トレッドゴムの品番、サイズなどを特定するために、タイヤ周方向に延びる彩色されたラインからなるカラー識別ラインや、彩色された文字や記号からなるカラー印字が設けられている（下記特許文献１参照）。

かかる従来のカラー識別ラインやカラー印字を形成するための塗料には、変色しない一般の顔料が用いられている。そのため、これらのカラー識別ラインやカラー印字は、タイヤ生産時におけるトレッドゴムの特定や、生産後のタイヤ自体の特定のための機能しか持たないものであり、これらを用いてタイヤの温度状態を視認しようという考えは皆無であった。

ところで、下記特許文献２には、感温変色材を含有する温度指示手段をタイヤのサイドウォール部に組み込んだタイヤが開示されており、該感温変色材として感温変色成分をマイクロカプセルに封入したものを用いることが開示されている。しかしながら、この特許文献４には、上記感温変色材を含む塗料についても、またこれをカラー識別ラインやカラー印字の設置に使用する点についても何ら開示されていない。また、該特許文献２では、上記マイクロカプセルをポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）に分散させたものを用いているため、感温変色材のゴム成分に対する分散性が悪く、均一な発色が得られにくいという問題がある。また、このようにＰＶＣ等の樹脂によりマスターバッチ化した感温変色材を用いた場合、均一に分散させるためには、樹脂の融点以上の温度で混合分散させる必要があり、高温によりマイクロカプセルが破損したり、熱履歴によりマイクロカプセルの損傷につながる。更に、かかる樹脂マスターバッチの場合、ゴム成分との相性が問題となり、樹脂に合わせたゴム成分の選択が必要となる。
特開平１１−５９１２５号公報米国特許出願公開第２００５／０１３９１４２号

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤ表面に設けられたカラー識別ラインやカラー印字などの表示が雰囲気温度や走行による発熱によって変色することでタイヤ温度状態の視認が可能となり、タイヤ特性の把握が容易になる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、温度変化により可逆的に変色する感温変色材を含む塗料をタイヤ外面に塗り、加硫成形してなるものである。

上記塗料は、温度変化により可逆的に変色する感温変色成分を封入してなる感温変色性のマイクロカプセルと、ゴム成分とを含み、前記マイクロカプセルを前記ゴム成分に直接混合分散させて得られたゴム組成物からなるものが好ましい。

また、この場合、前記感温変色成分が、電子供与性呈色性有機化合物と、電子受容性化合物と、変色温度調整剤とを含むものであると、耐熱性に優れることから、タイヤの加硫成形後においても変色効果を維持することができる。

上記塗料は、タイヤ外面であれば、トレッド部、バットレス部、サイドウォール部などに塗ることができるが、本発明では、トレッド面に塗ることで、タイヤ識別ライン又はカラー印字として設置することが好ましい。

本発明によれば、感温変色材を含む塗料によりタイヤ外面に形成された表示が、雰囲気温度や走行時の内部発熱等の温度変化により変色する。そのため、タイヤの温度状態の視認が可能となり、例えば、モータースポーツタイヤのトレッド余熱状況の視認、低温脆化破壊の予防などが容易にできるようになる。

特に、従来よりトレッドやタイヤ自体を特定するために用いられているタイヤ識別ライン又はカラー印字を、上記感温変色材を含む塗料で設置することにより、別途製造工数を増やすことなくタイヤの温度状態の視認が可能となり、コスト低減及びタイヤ性能への影響を抑えることができる。

また、本発明において、上記マイクロカプセルを樹脂に分散させることなく、そのままゴム成分に混合分散させて得られたゴム組成物からなる塗料を用いた場合、混合分散時、ゴムのせん断力により、温度上昇を極力抑えながら、マイクロカプセルをゴムマトリックスに均一に分散させることができ、加工性に優れる。また、均一に分散可能であるため、塗膜全体として均一な発色効果が得られ、またマイクロカプセルに対する熱履歴が抑えられてその損傷を低減することができ、優れた発色性が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、温度変化により可逆的に変色する感温変色材を含む塗料により形成されたカラー識別ライン２とカラー印字３がトレッド面４に設けられたものである。該塗料は、黒色であるタイヤ本体に対して識別可能なように黒色以外のカラーに彩色するものであり、この例では、図１（ａ）が低温時であって、カラー識別ライン２とカラー印字３が赤色で表示されている状態、図１（ｂ）が高温時であって白色で表示されている状態をそれぞれ示している。

上記塗料としては、ゴム成分と感温変色材とを含むゴム組成物を溶剤に溶解させたものが用いられる。

上記ゴム成分としては、特に限定されず、各種ゴムポリマーを用いることができる。例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ又はＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上組みあわせて用いることができる。好ましくは、天然ゴムなどのジエン系ゴムを用いることである。

上記感温変色材としては、温度変化により可逆的に変色する感温変色成分を封入してなる感温変色性のマイクロカプセルを用いることが好ましく、マイクロカプセル化することで感温変色成分の組成を一定に保って、安定した変色効果を発揮することができる。感温変色成分としては、電子供与性呈色性有機化合物と、電子受容性化合物と、変色温度調整剤とで構成されるものが、ゴムの加硫温度に対する耐熱性を確保する上で好適である。

かかる感温変色成分としては、例えば、特開２００３−３１３４５３号公報、特開２００５−２２０２０１号公報などに開示されているものを用いることができる。

詳細には、上記電子供与性呈色性有機化合物は、電子受容性化合物と呈色反応をおこして発色する成分であり、通常はロイコ色素が用いられる。ロイコ色素としては、公知のものを用いることができ、例えば、トリフェニルメタンフタリド系、フルオラン系、インドリルフタリド系、ロイコオーラミン系、スピロピラン系などが挙げられ、ロイコ色素を１種又は２種以上組み合わせて用いることにより発色時の色彩を調整することができる。

また、上記電子受容性化合物は、電子供与性呈色性有機化合物と呈色反応をおこして発色させる顕色剤成分であり、例えば、フェノール類、ビスフェノール類、トリアゾール類、芳香族カルボン酸類、脂肪族カルボン酸類、リン酸類、またはこれらのエステル類、エーテル類や金属塩類などが挙げられる。

また、上記変色温度調整剤は、溶融又は融解することで電子供与性呈色性有機化合物と電子受容性化合物との間の電子の授受を阻害することにより上記呈色反応温度を制御する減感剤成分であり、例えば、アルコール類、エステル類、エーテル類、脂肪酸類などの有機媒体を用いることができる。変色温度調整剤による変色温度の設定は、目的に応じて有機媒体の種類や組成を変更することにより適宜に行うことができ、例えば、モータースポーツタイヤにおいて、トレッドの余熱状況の視認のためには、変色の設定温度を４５〜６０℃としておけばよい。また、低温脆化状態の視認のためには、変色の設定温度を０〜１０℃としておけばよい。

このような感温変色成分をマイクロカプセル化するには、例えば、コアセルべーション法、ｉｎｓｉｔｕ重合法、界面重合法等の公知のマイクロカプセル化法を用いることができる。マイクロカプセルの平均粒子径は、特に限定されないが、通常は０．５〜１００μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍである。

かかる感温変色性のマイクロカプセルとしては、例えば、松井色素化学工業所製「クロミカラー」、日本カプセルプロダクツ社製「ＥＴＳＤｐｏｗｄｅｒ」などがある。但し、後述するように該マイクロカプセルをゴム成分に直接混合分散するため、樹脂によりマスターバッチ化されていないパウダー状のものを入手し、使用することが好ましい。

該感温変色性のマイクロカプセルの配合量は、特に限定するものではないが、塗料を構成するゴム組成物全体（溶剤を除く質量）に占める比率として１〜２０重量％であることが好ましい。

上記ゴム組成物には、タイヤ本体とともに加硫成形するため、通常は加硫剤が配合される。加硫剤としては、一般的には、硫黄、チウラムポリスルフィド、モルフォリン誘導体等の硫黄系加硫剤が用いられるが、有機過酸化物、金属過酸化物などの非硫黄系架橋剤を用いてもよい。なお、加硫剤の配合量は、特に限定するものではないが、通常、ゴム成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部であることが好ましい。

上記ゴム組成物には、その他の配合剤として、通常のゴム工業で使用されている充填剤、ステアリン酸、亜鉛華、軟化剤、カップリング剤、可塑剤、加硫促進剤など、各種の添加剤を配合することができる。但し、かかる添加剤は、いずれも非汚染性の薬品、即ちベースとなるゴム成分を実質的に着色しないものであることが好ましい。そのため、上記感温変色性のゴム組成物では、汚染性の老化防止剤は実質的に配合しないことが好ましい。

また、充填剤としては、シリカ、クレー、タルク、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの非カーボンブラック系充填剤が用いられる。充填剤の配合量は特に限定されないが、ゴム成分１００重量部に対して２０〜１２０重量部であることが好ましい。

上記ゴム組成物を調製するに際しては、上記マイクロカプセルをゴム成分に直接混合分散させる。すなわち、マイクロカプセルは、ＰＶＣ等の樹脂に分散させることなく、パウダー状のままゴム成分に撹拌混合して分散させる。粘弾性材料であるゴムポリマーは、攪拌混合時のせん断力により、熱履歴を抑えながら、粉体状のマイクロカプセルをマトリックス中に均一に分散させることができる。

詳細には、例えば、第１ステップで、混合機にゴム成分と充填剤とを投入し混合するとともに、パウダー状の上記マイクロカプセルをそのまま添加して混合撹拌し、次いで、第２ステップで、これに加硫剤を添加して混合することによりゴム組成物が得られる。なお、混合機としては、ゴム組成物を混合することができるものであれば、特に限定されず、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールミル、ブレンダーミキサーなどが挙げられる。

このようにして得られたゴム組成物は、トルエンなどの有機溶媒と調合し、攪拌機で撹拌分散させることによりタイヤ用カラー塗料が得られる。得られた塗料は、未加硫のタイヤ外面に塗布される。詳細には、この実施形態では、未加硫トレッドゴムの表面に塗料が塗布される。

上記塗布は、カラー識別ライン２については、例えば、押し出し機から押し出されてコンベア上に送られてくるトレッドゴムの表面に、外周面に塗料を付着させた転写ローラを密着させることにより行われ、これにより、トレッド面に周方向に延びるタイヤ識別ラインが転写形成される。また、カラー印字３については、例えば、押し出し機から押し出されたトレッドゴムの表面に、所定の文字又は記号を持ち上記塗料を付与した転写板を密着させることにより、トレッド面にカラー印字を転写形成することができる。

なお、カラー識別ライン２は、図１に示すように、タイヤ周方向に連続したラインであってもよく、また周方向に途切れ部を有するラインでもよい。また、ライン本数も特に限定されず、複数本設けてもよい。

上記塗布の後、常法にて加硫モールド内で加硫成形することにより、空気入りタイヤが得られ、得られたタイヤのトレッド面４には、加硫された上記ゴム組成物からなる塗膜で構成されるカラー識別ライン２とカラー印字３が設けられる。得られた塗膜は、タイヤ外面に一体に加硫成形されるため、剥離しにくく、また加工性に優れる。なお、加硫成形時、トレッド面４にタイヤ周方向を横切る横溝５を成形する場合であって、カラー識別ライン２やカラー印字３の設置箇所に横溝５が設けられる場合、その溝底６にもカラー識別ライン２やカラー印字３が形成される（図２参照）。

このようにして形成されたカラー識別ライン２やカラー印字３は、雰囲気温度や走行時の内部発熱等の温度変化により変色する。そのため、トレッドやタイヤ自体の特定という本来の機能だけでなく、タイヤの温度状態の視認も可能となり、例えば、モータースポーツタイヤにおいて走行前のタイヤの温度を視認することができる。例として、加熱ジャケットでタイヤを加温する場合に加温状態を確かめることができる。また、高Ｔｇゴム配合で構成されたモータースポーツタイヤのリム組み時や搬送時における衝撃による損傷を回避するべく、低温脆化状態を視認することができる。更に、走行後についても、上記のように溝底６にカラー識別ライン２やカラー印字３が形成されている場合、該溝底６に残されたカラー識別ライン２やカラー印字３でタイヤ温度を視認することができる。

上記実施形態では、上記塗料をカラー識別ライン２やカラー印字３として塗布し、タイヤ温度を視認する機能を付加した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、意匠的装飾効果を向上させたり、異常発熱状態の視認を可能とする目的で上記塗料を塗布することもでき、また、塗布位置も、トレッド面４には限られず、バットレス部７やサイドウォール部８の表面であってもよい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、実施例１，２及び比較例１〜３のゴム組成物を調製した。調製に際しては、第１ステップで、ゴム成分に、充填剤であるクレー及び酸化チタン、顔料（赤色顔料、感温変色材Ａ〜Ｃ）を添加して混合し、次いで、第２ステップで、加硫剤及び加硫促進剤を添加して混合することにより、ゴム組成物を得た。

ここで、表１中の「感温変色材Ａ」及び「感温変色材Ｂ」は、ともに、電子供与性呈色性有機化合物と電子受容性化合物と変色温度調整剤を含む感温変色成分を封入してなる感温変色性のマイクロカプセルであり、樹脂によりマスターバッチ化されていないパウダー状のマイクロカプセルそのものである。「感温変色材Ａ」は２０℃を設定温度として、これより低温で赤色、高温で無色となる顔料、「感温変色材Ｂ」は１９℃を設定温度として、これより低温で赤色、高温で無色となる顔料である。

また、「感温変色材Ｃ」は、感温変色材Ｂと同様のマイクロカプセルをＰＶＣに分散させたものである（色素含量は約１０重量％）。

得られた各ゴム組成物を用い、ゴム組成物：トルエン＝２：８（重量比）となるように調合し、攪拌機で十分分散させて作製した塗料を、未加硫のタイヤトレッドにカラー識別ラインとして塗布し、常法に従い加硫して空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１４）を作製した。得られたタイヤについて変色テストを実施した。変色テストは、各タイヤを雰囲気温度５℃と３０℃でそれぞれ１時間以上放置し、放置後におけるカラー識別ラインの色を目視にて確認した。

その結果、表１に示すように、赤色顔料を配合していない比較例１や、温度変化により変色しない単なる赤色顔料を配合した比較例２では、温度の違いにより色の変化がおこらなかった。また、ＰＶＣでマスターバッチ化したマイクロカプセルを添加した比較例３では、ゴム成分に対する分散性が悪く、該マイクロカプセルが不均一に分散されていたため、均一な発色が得られなかった。これに対し、実施例１及び実施例２の各タイヤでは、５℃放置時に赤色であったカラー識別ラインが、３０℃放置時には白色となっており、温度変化による変色が確認され、また、赤色の発色も均一で見栄えのよいものであった。

本発明は、上記したモータースポーツタイヤの他、各種の空気入りタイヤに利用することができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの変色状態を示す斜視図である。同タイヤの一部拡大斜視図である。

符号の説明

１…空気入りタイヤ、２…カラー識別ライン、３…カラー印字、４…トレッド面、５…横溝、６…溝底、７…バットレス部、８…サイドウォール部

Claims

温度変化により可逆的に変色する感温変色材を含む塗料をタイヤ外面に塗り、加硫成形してなる空気入りタイヤ。
前記塗料が、温度変化により可逆的に変色する感温変色成分を封入してなる感温変色性のマイクロカプセルと、ゴム成分とを含み、前記マイクロカプセルを前記ゴム成分に直接混合分散させて得られたゴム組成物からなるものである請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記感温変色成分が、電子供与性呈色性有機化合物と、電子受容性化合物と、変色温度調整剤とを含むものである請求項２記載の空気入りタイヤ。
前記塗料によりトレッド面にタイヤ識別ライン又はカラー印字が設けられたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。