JP2021501226A - 非空気圧タイヤスポーク用組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非空気圧タイヤスポーク用組成物に関する。特に、本発明は、最小量の充填剤が熱可塑性ポリエステルエラストマーに均一に分散した、優れた機械的特性を有する非空気圧タイヤスポーク用組成物、及び該組成物から調製された非空気圧タイヤスポークに関する。
非空気圧タイヤは、タイヤの構造上製造方法が単純であり、タイヤの特定の部分が損傷された場合にも安定な走行が可能なため、次世代タイヤとして注目を集めている。特に、非空気圧タイヤは、継続的な空気圧の管理を必要とする従来のタイヤと異なり、メンテナンスの必要が少なく、パンクによって死亡事故が起こる可能性が少ないという利点を有する。
[発明が解決しようとする課題]
したがって、本発明者らは、熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPEE)及び様々な充填剤を混合することによって複合材料を調製し、非空気圧タイヤスポークに最も適する物性を示す組成物について研究した。その結果、シリカ粒子とシラン系界面結合剤を混合することによって、機械的特性が高い組成物が調製された。
上記の課題を解決するために、本発明は、熱可塑性ポリエステルエラストマー、シラン系界面結合剤、及びシリカ粒子を含む非空気圧タイヤスポーク用組成物を提供する。
熱可塑性ポリエステルエラストマーに均一に分散した最小量の充填剤を含む、本発明の非空気圧タイヤスポーク用組成物は、優れた機械的特性を有する非空気圧タイヤスポークをもたらすことができる。
本発明は、熱可塑性ポリエステルエラストマー、シラン系界面結合剤、及びシリカ粒子を含む、非空気圧タイヤスポーク用組成物を提供する。
熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリエステルブロックコポリマーを含み得る。ポリエステルブロックコポリマーは、ハードセグメント(a1)及びソフトセグメント(a2)を含み得る。
Rは水素、C1〜3アルキル基、又はC6〜10アリール基であり、
xは2〜20の整数である。
シラン系界面結合剤は、シリカ粒子の表面の親水性を低下させ、表面を疎水性に改質することによって、シリカ粒子の熱可塑性ポリエステルエラストマーへの分散を改善する作用、シリカ粒子の凝集を防止して、製品の欠陥を低減させる作用、及び製品の機械的特性を改善する作用を果たす。さらに、シラン系界面結合剤は、シリカ粒子の含有量を低下させることによって、コスト面での顕著な利点、並びに機械的特性の改善をもたらす作用を果たし得る。
シリカ粒子は、組成物の剛性及び弾性を改善する作用を果たすように組成物に含まれる。
さらに、本発明は、該組成物から調製された非空気圧タイヤスポークを提供する。非空気圧タイヤスポークは、シリカ粒子が熱可塑性ポリエステルエラストマーに均一に分散した形態であってもよい(図7を参照)。上述したシリカ粒子の均一な分散は、非空気圧タイヤスポークの機械的特性を改善し、製品の欠陥を低減させる効果を生じる。
さらに、本発明は、熱可塑性ポリエステルエラストマー、シラン系界面結合剤、及びシリカ粒子を混合して、混合物を調製するステップと、混合物を成形するステップとを含む、非空気圧タイヤスポークを製造するための方法を提供する。
熱可塑性ポリエステルエラストマー、シリカ粒子、及びシラン系界面結合剤はそれぞれ、非空気圧タイヤスポーク用組成物において上述した通りである。
成形は、混合するステップで得られた混合物を200〜220℃の金型に入れて成形した後、室温で冷却することによって行われ得る。詳細には、成形は、混合物を200〜210℃の金型に入れて成形した後、20〜25℃で5〜10秒間冷却することによって行われ得る。
以下の実施例及び比較例で使用される化合物の製造業者及び製品名を下記に示す。
シリカ粒子1:Solvay製ZEOSIL 200MP(以下「M」と称する)(平均粒径:250μm)
シリカ粒子2:Rhodia製Z115GR(以下「Z」と称する)(平均粒径:100μm)
ナノクレイ1:Nanokor製ナノクレイCloisite Na+(以下「Na」と称する)(平均粒径:13nm)
ナノクレイ2:Nanokor製ナノクレイCloisite 15A(以下「15A」と称する)(平均粒径:13nm)
炭素繊維:Sigma−Aldrich製719781(直径:100nm,長さ:20〜200μm)
シラン系界面結合剤S:Momentive製NXT(下記式1)
シラン系界面結合剤N:Evonik製Si−69(下記式2)
210℃に加熱したブラベンダーに、100重量部の熱可塑性ポリエステルエラストマー及び2重量部のシリカ粒子2を投入した。混合物を、ガラスピペットを使用して0.2重量部のシラン系界面結合剤S(液相中)をゆっくり加えながら7分間撹拌することによって、非空気圧タイヤスポーク用組成物を調製した。
シリカ粒子の含有量及び種類並びにシラン系界面結合剤の種類及び含有量を下記の表1に示す通りに変更したことを除いて、各非空気圧タイヤスポーク用組成物を実施例1と同様に調製した。
シリカ粒子及びシラン系界面結合剤を使用せず、熱可塑性ポリエステルエラストマーのみを使用した。
シラン系界面結合剤を使用せず、シリカ粒子の代わりにナノクレイを使用したことを除いて、各組成物を実施例1と同様に調製した。
シラン系界面結合剤を使用せず、シリカ粒子の含有量を表1に示される通りに変更したことを除いて、各組成物を実施例1と同様に調製した。
実施例1〜12及び比較例1〜8の組成物を、200℃に加熱した試験片作製機にそれぞれ注入して溶融させ、金型(すなわち、鋳型)に流し込んだ後冷却することによって、図1(a)及び(b)に示される試験片を調製した。図1において、(a)は引張弾性率を測定するための試験片の図であり、(b)は曲げ弾性率を測定するための試験片の図である。この場合、引張弾性率を測定するための試験片及び弾性率を測定するための試験片の厚さは3mmであった。
引張弾性率は、ISO527に規定される試験条件に従って評価した。上述のように調製された試験片(図1(a))を、室温で48時間静置した。試験片を万能試験機(UTM)の引張試験グリップにクランプして、伸び測定モードで破断するまで一定速度で張力をかけた。破断時の値を記録した。
曲げ弾性率は、ISO178に規定される試験条件に従って評価した。上述のように調製された試験片(図1(b))を室温で48時間静置した。試験片を万能試験機(UTM)の屈曲試験治具に配置し、試験機を一定速度で試験片方向に動かし、試験片の曲げ弾性率を記録した。
熱可塑性ポリエステルエラストマーのシリカ粒子の分散度を判定するために、走査型電子顕微鏡で試験片の断面を観察した。結果を図7に示す。
表3に示される量でシリカ粒子の代わりに炭素繊維を使用したこと、及びシラン系界面結合剤を使用しなかったことを除いて、実施例1と同様に各組成物を調製した。
試験例1と同様に比較例9〜11の組成物から試験片を調製して、試験例1と同様に引張弾性率及び曲げ弾性率を測定した。結果を図8に示す。
Claims (10)
- 熱可塑性ポリエステルエラストマー、シラン系界面結合剤、及びシリカ粒子を含む、非空気圧タイヤスポーク用組成物。
- 前記シリカ粒子の平均粒径が100〜300μmである、請求項1に記載の非空気圧タイヤスポーク用組成物。
- 前記シラン系界面結合剤が、以下の式1で表される化合物、以下の式2で表される化合物、又はその組合せである、請求項1に記載の非空気圧タイヤスポーク用組成物。
- 前記熱可塑性ポリエステルエラストマー100重量部あたり1〜18重量部の前記シリカ粒子及び0.1〜2重量部の前記シラン系界面結合剤を含む、請求項1に記載の非空気圧タイヤスポーク用組成物。
- 前記熱可塑性ポリエステルエラストマー100重量部あたり2〜15重量部の前記シリカ粒子及び0.2〜1.5重量部の前記シラン系界面結合剤を含む、請求項4に記載の非空気圧タイヤスポーク用組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物から調製された非空気圧タイヤスポーク。
- 引張弾性率が50〜200MPaであり、曲げ弾性率が90〜200MPaである、請求項6に記載の非空気圧タイヤスポーク。
- 熱可塑性ポリエステルエラストマー、シラン系界面結合剤、及びシリカ粒子を混合して、混合物を調製するステップと、前記混合物を成形するステップとを含む、非空気圧タイヤスポークを製造するための方法。
- 前記混合を行って、前記熱可塑性ポリエステルエラストマー100重量部あたり1〜18重量部の前記シリカ粒子及び0.1〜2重量部の前記シラン系界面結合剤を混合する、請求項8に記載の非空気圧タイヤスポークを製造するための方法。
- 前記混合が、190〜220℃で、60〜70rpmの速度で5〜10分間行われる、請求項8に記載の非空気圧タイヤスポークを製造するための方法。
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