JP2021509928A - 非空気入りタイヤならびにその製造方法およびその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、非空気入りタイヤならびにその製造方法およびその使用を提供する。本発明による非空気入りタイヤは、ポリウレタンマトリックス材料および該ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなる。従来技術の非空気入りタイヤと比較したとき、本発明による非空気入りタイヤは、より低い総重量、高い耐摩耗性、高いタイヤ動特性および優れた耐加水分解性を有する。

Description

本発明は、非空気入りタイヤ（non-pneumatic tire）ならびにその製造方法およびその使用、詳細には、ポリウレタン複合層を備える非空気入りタイヤに関する。
現在、自転車などの低速な車両は、２種類のタイヤ、すなわち、空気入りタイヤおよび充填タイヤを通常備える。
空気入りタイヤが気体（空気など）で充填されているとき、空気入りタイヤは、軽量、良好な弾性、および快適な乗心地などの利点を有する。空気入りタイヤの主な欠点は、空気漏れ、パンクおよび様々な理由によるその他の不具合である。
充填タイヤは、非空気入りタイヤまたはソリッドタイヤとしても知られている。充填タイヤは圧縮空気でなく固体または半固体材料で充填されているので、空気圧膨張または空気漏れのような問題がない。したがって、非空気入りタイヤは、その使用年数の間、基本的にメンテナンスフリーであり得る。
充填タイヤ用の充填材料は、タイヤが、振動吸収し、良好な牽引性を提供し、高弾性および高靱性などを有することを可能とするだけでなく、過剰な熱蓄積はタイヤにダメージを与えてタイヤの耐用年数を短縮し得るので、使用中に過剰な熱を蓄積するべきでない。
適切な処方により製造されたポリウレタン／尿素エラストマーフォームは、タイヤ用充填材料として使用されてきた。中国特許出願公開第１０５００１３９４号は、耐熱性ポリウレタン発泡成形タイヤ用自己スキニング化合物材料およびその製造方法を開示している。この発明では、ポリウレタン熱耐性は、適切な数の剛性構造、すなわち、ベンゼン環構造を付加することによって改良される。製造されたタイヤは、特定の時間内の高速回転中に生成された熱に耐えることができ、従来のポリウレタン微孔質フォームタイヤより良好であり、負荷および高速条件下より長時間使用することができ、それにより、ポリウレタンフォームタイヤの応用の範囲を広げ、要求される使用要件を減らすことができる。
中国特許出願公開第１０５９３９８７０号は、４００〜７００ｋｇ／ｍ３、好ましくは５００〜６００ｋｇ／ｍ３の成形密度および２５０〜３５０ｋｇ／ｍ３、好ましくは３００〜３２０ｋｇ／ｍ３のフリーライズ密度（ＩＳＯ８４５に従って）を有する多孔質ポリウレタン弾性材料から製造されるポリウレタン充填タイヤを開示している。その中で使用される充填材料は、改良された多孔質ポリウレタンまたはポリウレタン−尿素弾性材料である。
充填タイヤを充填するための耐加水分解性および耐摩耗性などの特性を有する多孔質ポリウレタンエラストマーは、タイヤとして使用するための良好な弾性の要件を満足することができるが、その重量は概して空気入りタイヤの重量より重い。より高速（例えば、１５ｋｍ／時）における従来技術の非空気入りタイヤの運転中に生じる熱は、タイヤの寿命に深刻な影響を与える。
したがって、軽量および長い耐用年数を有するが、空気入りタイヤの利点を維持する非空気入りタイヤを開発することが、タイヤ産業において必要である。
本発明の１つの目的は、非空気入りタイヤを提供することである。非空気入りタイヤは、ポリウレタンマトリックス材料および該ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料(a thermoplastic expandable polymer)を含んでなるポリウレタン複合層を備える。
ポリウレタンマトリックス材料を、以下の反応成分：
（Ａ１）前記ポリイソシアネート組成物であって、好ましくは１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基の少なくとも５０％はポリエーテルポリオールの末端に存在する、ポリイソシアネート組成物と、
（Ａ２）必要に応じて、１つ以上のナフテン系オイルと、
（Ｂ１）２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）を有し、前記ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと、
（Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤(chain extenders)と、
（Ｂ３）１つ以上の触媒と、
（Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
を含んでなる反応によって得る。
本発明によるポリイソシアネート組成物は、好ましくは、１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、前記ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、前記エチレンオキシド基の少なくとも５０％は前記ポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールの末端に存在する。
本発明による熱可塑性発泡性ポリマー材料は、好ましくは、８０〜３００ｇ／ｍ３、より好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ３、最も好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ３の密度を有し、好ましくは２〜８ｍｍ、より好ましくは３〜７ｍｍ、最も好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有する。
本発明による熱可塑性発泡性ポリマー材料の含有率は、好ましくは、ポリウレタン複合層の重量が１００重量％であることに基づいて、１０〜５０重量％、より好ましくは１０〜３５重量％である。
本発明による熱可塑性発泡性ポリマー材料は、好ましくは、発泡性熱可塑性ポリウレタン、発泡性ポリエチレン、発泡性ポリプロピレン材料および発泡性酢酸ビニルからなる群から選択される１つ以上である。
本発明による熱可塑性発泡性ポリマー材料は、粒子の形態でポリウレタンマトリックス中に分散している。
本発明による非空気入りタイヤは、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を更に備える。
本発明によるポリウレタン複合層は、好ましくは、３２０〜６００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度(molding density)（ＩＳＯ８４５に従って）を有する。
本発明の好ましい実施態様として、ポリウレタンマトリックス材料のための反応成分は、成分として１つ以上のナフテン系オイルを更に含んでなる。ナフテン系オイルは、飽和環式炭素鎖炭化水素の一般名であり、その学名はシクロアルキル油である。ナフテン系オイルは、飽和環式炭素鎖構造を有し、通常、その環に結合された飽和分岐鎖を有する。分子中の１つ以上の飽和環式炭素鎖のその主な特徴および油状液体の外見のために、ナフテン系オイルと呼ばれる。ナフテン系オイルを成分（Ａ１）に混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ａ１）の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜５０重量％で存在するか；またはナフテン系オイルを成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の少なくとも１つに混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の総重量が１００重量％であることに基づいて、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％で存在する。ナフテン系オイル成分の添加は、本発明のタイヤを、高温耐性の面でより優れたものとし、特に高速で走行する車両に適したものとする。加えて、ナフテン系オイルはより低コストであるから、この成分の存在はタイヤの全体的コストを低くすることができ、より経済的なタイヤ製品を得ることができる。
本発明による非空気入りタイヤは、輪状断面を有する。
本発明の別の目的は、非空気入りタイヤの製造方法を提供することであって、該タイヤは、ポリウレタンマトリックス材料およびポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備え、方法は以下の工程：
１）熱可塑性発泡性ポリマー材料を、ポリウレタン複合層を成形するための金型キャビティ中に入れ、遠心式回転により熱可塑性発泡性ポリマー材料を金型キャビティ中に均一に分布することと、
２）金型キャビティ中にポリウレタンマトリックス材料を成形するためにポリウレタン系(a polyurethane system)を射出し、ポリウレタン系は成形に付し(the polyurethane system is subjected to foaming)、硬化してポリウレタン複合層を得ることと、
３）ポリウレタン複合層から非空気入りタイヤを得ること
を含んでなる。
上記方法で使用されるポリウレタンマトリックス材料は、前述の通りである、
本発明による方法で使用されるポリウレタン複合層中の熱可塑性発泡性ポリマー材料の含有率は、ポリウレタン複合層の重量が１００重量％であることに基づいて、１０〜５０重量％、好ましくは１０〜３５重量％である。熱可塑性発泡性ポリマー材料は、２〜８ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有し、ポリウレタンマトリックス中に分布される。
上記熱可塑性発泡性ポリマー材料は、粒状でポリウレタンマトリックス中に分布された、発泡性熱可塑性ポリウレタン、発泡性ポリエチレン、発泡性ポリプロピレン材料および発泡性酢酸ビニルからなる群から選択される１つ以上である。
本発明による方法によって製造された非空気入りタイヤは、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を更に備える。
本発明の更なる目的は、非自動車(non-motor vehicle)の製造および製造された非自動車において、本発明による非空気入りタイヤの使用を提供することである。
本発明による非空気入りタイヤを、従来の多孔質ポリウレタンをポリウレタン複合層で置き換えることによって製造する。
非空気入りタイヤの断面の概略図であり、１００は非空気入りタイヤを表し、１１０はポリウレタンマトリックス材料を表し、１２０は熱可塑性発泡性ポリマー材料を表す。 図を使用して、本発明に開示されている特定の実施例および方法を更に説明する。図およびその簡単な説明は、例証することが目的であり、限定するものではない。
発明の具体的説明
特定の実施例を参照して、以下に本発明を更に説明する。これらの実施例は本発明を例証するためだけのものであり、本発明の範囲を限定する目的はないと理解されるべきである。加えて、本発明を読めば、当業者は、本発明に対して様々な修正または変更をすることができ、これらの均等物も本願の附属のクレームの範囲内であると理解されるべきである。
本発明による非空気入りタイヤは、ポリウレタンマトリックス材料および該ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備える。ポリウレタン複合層を有して、タイヤは、総重量を減少しながら非空気入りポリウレタンタイヤの高い耐摩耗性、高いタイヤ動特性および優れた耐加水分解性を保持する。
ポリウレタンマトリックス材料
本発明によるポリウレタン複合層中のポリウレタンマトリックス材料を、以下の成分：
（Ａ１）前記ポリイソシアネート組成物であって、好ましくは１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基の少なくとも５０％はポリエーテルポリオールの末端に存在する、ポリイソシアネート組成物と、
（Ａ２）必要に応じて、１つ以上のナフテン系オイルと；１つ以上のナフテン系オイルを、ポリイソシアネート組成物の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％でポリイソシアネート組成物中に混合してよく、
（Ｂ１）２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７に従って算出：水酸基価のための試験方法）を有し、前記ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと、
（Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤と、
（Ｂ３）１つ以上の触媒と、
（Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
を含んでなる反応によって製造する。
本発明のポリウレタン系を一成分反応系、二成分反応系または成分の組合せによる多成分系に分類することができる。二成分ポリウレタン系は、全成分を２つの成分、すなわち、成分Ａおよび成分Ｂに分ける。成分Ａは、概して、本発明では、イソシアネート成分を表す。成分Ｂは、概して、本発明では、全ての他の成分を表す。本発明では、ポリウレタン系は、好ましくは、二成分反応系である。
一成分ポリウレタン系は、後で使用するために一緒に混合される成分全てを有する。多成分ポリウレタン系は、全成分を複数の成分に分ける。一成分または多成分ポリウレタン系における成分およびその量を、二成分ポリウレタン系におけるものを参照することにより決定することができる。
本発明では、成分ＡおよびＢを含んでなる二成分ポリウレタン系を例証のための実施例として使用し、成分Ａはポリイソシアネート組成物（Ａ）であり、全ての他の成分はまとめて成分Ｂと呼ぶ。
成分（Ａ）：ポリイソシアネート組成物
本発明のポリイソシアネート組成物を製造するための有機ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’’−ジイソシアネートおよびｐ−キシリレンジイソシアネートなどの脂肪族、脂環式および芳香脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
好ましいポリイソシアネートは芳香族ポリイソシアネートであり、例えば、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、特に、ジフェニルメタンジイソシアネート、ＭＤＩ異性体、すなわち、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートなどの（ＭＤＩ）系ポリイソシアネートおよびその混合物である。
より好ましくは、有機ポリイソシアネートとして使用される４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの量は、有機ポリイソシアネートの総重量に対して９５重量％超である。最も好ましくは、有機ポリイソシアネートとして使用される４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの量は、有機ポリイソシアネートの総重量に対して９７重量％超である。
ジイソシアネートがポリイソシアネート組成物の製造用に好ましいポリイソシアネートである場合、ジイソシアネートおよび少ない割合およびより高官能価を有するポリイソシアネートの混合物を、必要に応じて、使用することができる。他のＭＤＩ変化形は当技術分野において周知であり、ウレタン、アロファネート、尿素、ビウレット、カルボジイミド、ウレトンイミンおよび／またはイソシアヌレート残基により得られる液体生成物を含む。
好ましい実施態様では、ポリイソシアネート組成物は、過剰のポリイソシアネートとポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールとを反応して特定のＮＣＯ値を有するプレポリマーを得ることによって製造されるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなる。プレポリマーの製造方法は、当技術分野で記載されている。ポリイソシアネートおよびポリエーテルポリオールの相対量は、その当量および所望のＮＣＯ値に依存し、当業者により容易に決定することができる。必要に応じて、ウレタン基、例えば、第三級アミンおよびスズ化合物の生成を促進する触媒の存在下、反応を行うことができる。反応時間は３０分〜４時間の範囲であり、反応温度は５０〜９０℃の範囲である。
プレポリマー製造のためのポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応によって得られた基の少なくとも９０％は、ポリウレタン基である。ＮＣＯ値が特定の範囲内に維持されているという条件で、ポリイソシアネートを製造されたプレポリマーに添加することができる。その添加量は、概して、ポリイソシアネート組成物の総重量に対して、２５重量％未満である。さらに、添加されたポリイソシアネートを、上記のものから選択してよい。芳香族ポリイソシアネート、特に、ＭＤＩ系ポリイソシアネートは好ましい。
実施態様によれば、ナフテン系オイル成分と共にポリイソシアネートは、系の反応に関連し得る。ナフテン系オイルは、飽和環式炭素鎖炭化水素の一般名であり、その学名はシクロアルキル油である。ナフテン系オイルは、飽和環式炭素鎖構造を有し、通常、その環に結合された飽和分岐鎖を有する。分子中の１つ以上の飽和環式炭素鎖のその主な特徴および油状液体の外見のために、ナフテン系オイルと呼ばれる。ナフテン系オイルの市販製品は、例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙのＣａｌｉｆｌｕｘ ＬＰまたはＢｅａｒｆｌｅｘ ＬＰＯ、Ｃｒｏｗｌｅｙ ＣｈｅｍｉｃａｌのＶｉｐｌｅｘ ５３０Ａなどである。
成分（Ｂ１）：少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオール
イソシアネート末端プレポリマーを製造するためのポリエーテルポリオールとしては、多官能性開始剤の存在下、酸化エチレンと、酸化プロピレンまたはテトラヒドロフランなどの他の環式オキシドの重合によって得られる生成物が挙げられる。適切な開始剤化合物は複数の活性水素原子を含有し、水およびエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、レゾルシノール、ビスフェノールＡ、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールまたはペンタエリスリトールなどのポリオール類が挙げられる。
開始剤および／または環式オキシドの混合物を使用してよい。
特に有用なポリエーテルポリオールとしては、当技術分野において完全に記述されているように二官能性または三官能性開始剤へポリ（オキシエチレン−オキシプロピレン）グリコールおよび酸化プロピレンおよび酸化エチレンを逐次添加することによって得られるトリオールが挙げられる。ジオールおよびトリオールの混合物は同様に有用であり得る。
ポリエステルポリオールを、ジカルボン酸またはジカルボン酸無水物とポリオールとの反応によって得る。ジカルボン酸は、好ましくは、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデシルカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、またはその混合物などの２〜１２個の炭素原子を有する脂肪族カルボン酸であるが、これらに限定されない。ジカルボン酸無水物は、好ましくは、フタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、マレイン酸無水物、またはその混合物であるが、これらに限定されない。ポリオールは、好ましくは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、１，３−メチルプロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，１０−デカンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパンまたはその混合物であるが、これらに限定されない。ポリエステルポリオールとしては、好ましくは、これに限定されないが、ε−カプロラクトンであるラクトンから製造されるポリエステルポリオールが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールは、好ましくは、ポリカーボネートジオールであるが、これらに限定されない。ポリカーボネートジオールを、ジオールと、ジヒドロカルビルもしくはジアリールカーボネートまたはホスゲンとの反応によって製造することができる。ジオールは、好ましくは、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリオキシメチレングリコール、またはその混合物であるが、これらに限定されない。前記ジヒドロカルビルもしくはジアリールカーボネートは、好ましくは、ジフェニルカーボネートであるが、これらに限定されない。
ポリエステルポリオールは、２〜３の官能価および２０〜１８０の水酸基価を有する。２の官能価および２８〜１１２の水酸基価を有するポリエステルポリオールが好ましい。
一つの実施態様によれば、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールは、ポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有し、２０重量％以下、好ましくは１０〜２０重量％の平均エチレンオキシド含有率を有する充填材入りポリエーテルポリオールから選択され、エチレンオキシド基はポリエーテルポリオール（末端化）の末端に存在する。
一つの実施態様によれば、少なくとも１つのポリオールは、ポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する充填材入りポリエーテルポリオールから選択され、ポリエーテルポリオールはポリオール中のスチレン系ポリマー粒子などのポリマー固体粒子の分散物である。スチレンポリマー粒子の例としては、いわゆるスチレン−アクリロニトリルの「ＳＡＮ」粒子が挙げられる。
好ましい実施態様によれば、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールは、第一ポリエーテルポリオールおよび第二ポリエーテルポリオールを含んでなるポリオール混合物であり、但し、混合物はポリオール混合物の総重量に対して１５〜４５重量％の固体粒子を含む。混合物の数平均分子量は、好ましくは、４０００〜７０００ｇ／モルである。第一ポリエーテルポリオールは、好ましくは、５０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量および１０〜２０重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基はポリエーテルポリオール（末端化）の末端に存在する。第二ポリエーテルポリオールは、好ましくは、４０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量および１０〜２０重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基はポリエーテルポリオール（末端化）の末端に存在する。第二ポリエーテルポリオールに対する第一ポリエーテルポリオールの比は、好ましくは、２０／８０〜４０／６０である。ポリマーポリオール中の第一ポリエーテルポリオールの適切な例としては、Ｈｙｐｅｒｌｉｔｅ（登録商標）１６５０、Ｅ−８５１；Ｅ−８５０（Ｃｏｖｅｓｔｒｏから入手可能）；ＣＨＰ−Ｈ４５；ＣＨＰ−Ｈ３０（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｈａｎｇｈｕａ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．、Ｌｔｄ．から入手可能）、ＳＰＥＣ ＦＬＥＸ ＮＣ ７００（ＤＯＷから入手可能）が挙げられるが、これらに限定されない。
別の好ましい実施態様によれば、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールは、第一ポリエーテルポリオールおよび第二ポリエーテルポリオールを含んでなるポリオール混合物であり、但し、混合物はポリオール混合物の総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含む。混合物の数平均分子量は、好ましくは、２０００〜４０００ｇ／モルである。第一ポリエーテルポリオールは、好ましくは、１０００〜２０００ｇ／モルの数平均分子量を有し、好ましくは、ポリテトラヒドロフラン（ポリテトラメチレンエーテルグリコールとも呼ばれる）から選択される。第二ポリエーテルポリオールは、好ましくは、４０００〜６０００ｇ／モル、好ましくは約５０００ｇ／モルの数平均分子量および１０〜２０重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基はポリエーテルポリオール（末端化）の末端に存在する。第二ポリエーテルポリオールに対する第一ポリエーテルポリオールの比は、好ましくは、８０／２０〜４０／６０である。ポリマーポリオール中の第一ポリエーテルポリオールの適切な例としては、ＩｎｖｉｓｔａのＴｅｒａｔｈａｎｅ（登録商標）およびＢＡＳＦのＰｏｌｙＴＨＦ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない。
成分（Ｂ２）：１つ以上の鎖延長剤および架橋剤
好ましくは、鎖延長剤および架橋剤は、２〜６、好ましくは２〜４のヒドロキシル官能価および６０〜４９０ｇ／モルの数平均分子量を有するポリオールであり、例えば、エチレングリコール、（モノ）エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ヘキサンジオール、ペンタエリスリトールおよび４９９ｇ／モル以下の数平均分子量を有するポリエチレングリコールである。鎖延長剤および架橋剤の量は、ポリイソシアネート組成物との反応のためのポリオールの１００重量部に対して１５重量部以下である。より好ましくは、鎖延長剤および架橋剤の量は、好ましくは、ポリイソシアネート組成物との反応のためのポリオールの１００重量部に対して５〜１５重量部以下である。好ましい実施態様によれば、鎖延長剤は、モノエチレングリコール（ＭＥＧ）、ブタンジオールおよび／またはヘキサンジオールである。
成分（Ｂ３）：１つ以上の触媒
一般的な触媒は、以下のカテゴリーに分類することができる：１）トリエチルアミンジアミン；ＤＡＢＣＯ；ペンタメチル−ジエチルトリアミン；ＤＭＣＨＡ；Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンなどの（環式）脂肪族第三級アミン触媒；２）有機スズ；ラウリン酸ジブチルスズ−ＤＢＴＤＬ；Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｉｎｃ．の製品：ＵＬシリーズ製品、ＵＬ−４、ＵＬ−６、ＵＬ−２２、ＵＬ−２８、ＵＬ−３２などの金属化合物；３）水酸基含有触媒：ジメチルアミノプロピルジプロパノールアミン（ＤＰＡ）；Ｎ−メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）；ジメチルアミノプロピルアミン（ＤＭＡＰＡ）−Ａｍｉｎ Ｚ、その他；４）エーテルアミン触媒：ビスＮ，Ｎ’−ジメチルアミノエチルエーテル；Ｎ−エチルモルホリン（ＮＥＭ）；２，２−ジモルホリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）、その他。
成分（Ｂ４）１つ以上の発泡剤
発泡剤は、フッ素系炭化水素化合物（ヒドロフルオロカーボン化合物）ならびに／または二者択一的にアセタール系化合物および／もしく水から選択することができる。発泡剤は、上記化合物の組合せであってよい。
一つの実施態様によれば、発泡剤は、フッ素系炭化水素化合物である。適切なフッ素系炭化水素は、Ｆｏｒａｎｅ（登録商標）３６５（Ａｒｋｅｍａから入手可能）である。フッ素系炭化水素化合物の量は、単独で使用される場合、反応系の総重量に対して３〜６重量％である。
好ましくは、他の発泡剤が存在しない場合、発泡剤として使用される水の量は、所望の密度を達成するように公知の方法で変わり得る。水の適切な量は、概して、反応系の１００重量部に対して少なくとも０．３重量部、好ましくは０．３〜１．２重量部である。好ましくは、水は、唯一の発泡剤である。
成分（Ｂ５）：１つ以上のナフテン系オイル
ナフテン系オイル成分の定義および源は前述した通りである。Ｂ（Ｂ１〜Ｂ４）のいずれか１つ以上と混合するナフテン系オイル成分は、同じ役割を果たし、タイヤを、より良好な高温耐性を有し、より経済的にすることができる。
１つ以上のナフテン系オイルを、ポリエーテルポリオール組成物の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％でポリエーテルポリオール組成物中に混合してよい。
ポリウレタン系は、界面活性剤、着色料、安定剤、フィラーおよび離型剤などの従来の添加剤を更に含んでなり得る。
熱可塑性発泡性ポリマー材料
熱可塑性発泡性ポリマー材料としては、ポリマーパールコットン、熱可塑性ポリウレタンエラストマーＴＰＵ、エチレン−酢酸ビニルＥＶＡ、非架橋独立気泡構造および低密度を有するポリエチレンＥＰＥ、発泡性（Expandable and foamable）ポリプロピレンＥＰＰ、その他、ならびに有機シリコーンゴム粉末および有機シリコーン樹脂粉末を含む有機ケイ素粉末が挙げられるが、これらに限定されない。ポリマーパールコットンは、特に好ましい。
熱可塑性発泡性ポリマー材料は、好ましくは、８０〜３００ｇ／ｍ３、より好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ３、最も好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ３の密度を有する。
熱可塑性ポリマー材料は、好ましくは、粒状発泡性材料である。粒状熱可塑性ポリマー材料は、好ましくは、２〜８ｍｍ、より好ましくは３〜７ｍｍ、最も好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有する。
適切な熱可塑性発泡性ポリマー材料は、例えば、ＪＳＰ Ｃｏｍｐａｎｙ（日本）の熱可塑性ＴＰＵパールコットン；ＢＡＳＦのＩｎｆｉｎｅｒｇｙ（商標）３２−１００Ｕ１０熱可塑性ＴＰＵパールコットン；Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙのＥＰＥパールコットンＥＴＡＨＦＯＡＭ、その他；例えば、有機シリコーンゴム粉末ＫＭＰ−５９７、ＫＭＰ−５９８および有機シリコーン樹脂粉末ＫＰＭシリーズ、その他である。
ポリウレタン複合層
本発明によるポリウレタン複合層は、ポリウレタンマトリックス材料およびその中に分散された熱可塑性ポリマー材料を含んでなる。
ポリウレタンマトリックス材料は、ポリウレタン複合層の重量が１００％であることに基づいて、ポリウレタン複合層の５０〜９５重量％、好ましくは６０〜９０重量％、より好ましくは６５〜８５重量％、特に好ましくは７０〜８５重量％存在する。ポリウレタンマトリックス材料は、好ましくは３２０〜６００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度および好ましくは２００〜３５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは２４０〜３００ｋｇ／ｍ３のフリーライズ密度（ＩＳＯ８４５に従って）を有する。
ポリウレタン複合層中の熱可塑性ポリマー材料の含有率は、好ましくは、ポリウレタン複合層の重量が１００％であることに基づいて、１０〜５０重量％、より好ましくは１０〜３５重量％である。
非空気入りタイヤ
本発明による非空気入りタイヤは、ポリウレタン複合層を備える。成形されたポリウレタン複合層を、最終製品の要件に従った最終非空気入りタイヤとして、直接使用することができる。非空気入りタイヤは、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を更に備えてよい。詳細には、ゴム層は、ポリウレタン複合コアを覆って最終非空気入りタイヤを得ることができる。
図１に示されているように、非空気入りタイヤは、ゴムカバータイヤならびに熱可塑性発泡性ポリマーおよびポリウレタンマトリックス材料からなるポリウレタン複合層を備える。
非空気入りタイヤの製造方法
本発明による非空気入りタイヤの製造方法は、以下の工程：
１）熱可塑性発泡性ポリマー材料を、ポリウレタン複合層を成形するための金型キャビティに添加して、遠心式回転により熱可塑性発泡性ポリマー材料を金型キャビティ中に均一に分布すること、
２）金型キャビティ中にポリウレタンマトリックス材料を成形するためにポリウレタン系を射出し、ポリウレタン系は遠心発泡成形に付し、ポリウレタン複合層を得るように硬化することと、および ３）ポリウレタン複合層から非空気入りタイヤを得ること
を含んでなる。
本発明では、特に指定されない限り、方法の工程の一連番号は、説明上の便宜および本発明の理解のためだけにしか使用しておらず、方法の工程の順序を限定する目的はない。例えば、工程（ａ）および（ｂ）に関して、工程（ａ）は工程（ｂ）の前でも工程（ｂ）の後でもいずれに行ってもよく、工程（ａ）および（ｂ）を同時に行ってもよい。
本発明で使用される熱可塑性ポリマー材料を、概して、プラスチック押出造粒法を使用して製造し、上記従来の市販製品を使用することができる。
本発明で使用される金型を、製造しようとする非空気入りタイヤの必要な内径、外径、断面サイズおよび形状に従って、従来のタイヤ金型プロセス、方法および材料を使用して製造することができる。ポリウレタン複合層を成形するための金型中のキャビティは、概して、輪状であり得る。
本発明による熱可塑性発泡性ポリマーを、遠心式回転下、金型キャビティ中に射出するか、または静止状態で金型キャビティ中に射出してから遠心式回転に付すことができる。本発明では、熱可塑性発泡性ポリマーを、遠心式回転下、金型キャビティ中に射出することが好ましい。射出方法に関わらず、熱可塑性発泡性ポリマー材料は、キャビティ中実質的に均一な分布を有するべきである。
本発明によるポリウレタン系におけるポリエーテルポリオール成分（成分Ｂ１〜Ｂ４を含む）を含むポリイソシアネート組成物（成分Ａ）の混合を、二成分高圧混合システムを使用して行うことができる。従来技術では、充填材料の成形を、充填用発泡性材料を単に鋳造することによって実現することができる。しかしながら、従来の鋳造方法では、非空気入りタイヤの製造に関する本発明の目的を達成することが困難である。本発明では、ポリウレタン系を、キャビティ中においてポリウレタン系の均一な分布を可能とする遠心鋳造によってキャビティ中に射出する。鋳造を、好ましくは、１５０〜８００ｒｐｍ、好ましくは２００〜６００ｒｐｍ、特に好ましくは２００〜３５０ｒｐｍの遠心回転速度で、開放金型、好ましくは回転式開放金型を使用して行う。
本発明では、ポリウレタン系をキャビティ中に均一に分布することを可能とすることに加えて、遠心鋳造は、熱可塑性ポリマー材料をポリウレタン系と配合することも可能とする。ポリウレタン系の遠心鋳造中、熱可塑性発泡性ポリマーを、遠心効果およびキャストポリウレタン系のフィードの圧下、ポリウレタン系中に分散する。本発明では、熱可塑性発泡性ポリマー材料は、遠心鋳造によってポリウレタン系中に分布する。
キャストポリウレタン系を、キャビティ中において回転式成形し、発泡し硬化してポリウレタンマトリックスを生成し、一方、熱可塑性発泡性ポリマーをポリウレタンマトリックス材料と配合する。ポリウレタン系を、好ましくは乾燥機内で５０〜８０℃の高温で硬化する。
タイヤの他の層としては、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を挙げることができる。
好ましい実施態様として、ポリウレタン系の反応速度を迅速化、迅速な成形品の取出し、および生産効率を改良する目的で、工程１）前に金型を予備加熱する工程もある。
非空気入りタイヤの製造用金型は、好ましくは、遠心鋳造することができる金型であり、様々な方法を使用してよい。例えば、方法１：金型中、熱可塑性発泡性ポリマー材料粒子を重量比に従ってゴムタイヤへ先ず添加し、ポリウレタン系の対応する割合を遠心鋳造によって射出する。ポリウレタン系を反応し、発泡し、成形してポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合コアタイヤを成形する。それから、ポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合コアタイヤを、ゴムカバータイヤによって覆う。
方法２：熱可塑性発泡性ポリマー材料粒子を重量比に従ってゴムタイヤへ先ず添加し、ポリウレタン系の対応する割合を遠心鋳造によって射出する。ポリウレタン系を反応し、発泡し、成形して統合されたポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合物およびゴムカバータイヤを成形する。ポリウレタン系の特性によれば、ポリウレタンを、室温または乾燥機加熱条件下エージングして、最終製品を得る。
本発明は、３０ｋｍ／時未満の速度を有する二輪四輪車両およびこれを使用する二輪四輪車両の製造において本発明による非空気入りタイヤの使用も提供する。二輪四輪車両としては、非自動車、カウンタバランス車などが挙げられる。非自動車としては、二輪車両、三輪車、自転車などが挙げられる。
第一の好ましい実施態様では、本発明は、非空気入りタイヤであって、ポリウレタンマトリックス材料および該ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備え、
ポリウレタンマトリックス材料を、以下の成分：
（Ａ１）ポリイソシアネート組成物と、
（Ｂ１）少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールであって、２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７に従って算出：水酸基価のための試験方法）を有し、ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、ポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと；
（Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤と、
（Ｂ３）１つ以上の触媒と、
（Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
を含んでなる反応によって得る、非空気入りタイヤに関する。
第二の好ましい実施態様では、本発明は、ポリイソシアネート組成物は、１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基の少なくとも５０％はポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールの末端に存在する、第一の実施態様に記載の非空気入りタイヤに関する。
第三の実施態様では、本発明は、ポリウレタンマトリックス材料は、成分として１つ以上のナフテン系オイルを更に含んでなる、実施態様１または２のいずれかによる非空気入りタイヤに関する。
第四の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料は、８０〜３００ｇ／ｍ３、好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ３、より好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ３の密度を有する、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第五の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料の含有率は、ポリウレタン複合層の重量が１００重量％であることに基づいて、１０〜５０重量％、好ましくは１０〜３５重量％である、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第六の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料が、発泡性熱可塑性ポリウレタン、発泡性ポリエチレン、発泡性ポリプロピレン材料および発泡性酢酸ビニルからなる群から選択される１つ以上である、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第七の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料を、粒状でポリウレタンマトリックス中に分散する、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第八の好ましい実施態様では、本発明は、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を更に備えることを特徴とする、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第九の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料が、２〜８ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有する、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第十の好ましい実施態様では、本発明は、ポリウレタン複合層が、３２０〜６００ｋｇ／ｍ３、好ましくは３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度（ＩＳＯ８４５に従って）を有する、実施態様１または２のいずれかに記載の非空気入りタイヤに関する。
第十一の好ましい実施態様では、本発明は、ナフテン系オイルを成分（Ａ１）に混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ａ１）の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％で存在するか；またはナフテン系オイルを成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の少なくとも１つに混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の総重量が１００重量％であることに基づいて、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％で存在する、第三実施態様に記載の非空気入りタイヤに関する。
第十二の好ましい実施態様では、本発明は、非空気入りタイヤの製造方法であって、非空気入りタイヤは、ポリウレタンマトリックス材料およびポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備え、方法は以下の工程：
１）熱可塑性発泡性ポリマー材料を、ポリウレタン複合層を成形するための金型キャビティに添加して、遠心式回転により熱可塑性発泡性ポリマー材料を金型キャビティ中に均一に分布することと、
２）金型キャビティ中にポリウレタンマトリックス材料を成形するためにポリウレタン系を射出し、ポリウレタン系は遠心発泡成形に付し、硬化してポリウレタン複合層を得ることと、
３）ポリウレタン複合層から非空気入りタイヤを得ることと
を含み、
ポリウレタンマトリックス材料を、以下の反応成分：
（Ａ１）ポリイソシアネート組成物と、
（Ｂ１）少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールであって、２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）を有し、ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと、
（Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤と、
（Ｂ３）１つ以上の触媒と、
（Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
の反応によって得る、方法に関する。
第十三の好ましい実施態様では、本発明は、ポリウレタンマトリックス材料のための反応成分は、成分として１つ以上のナフテン系オイルを更に含んでなる、第十二の実施態様に記載の方法に関する。
第十四の好ましい実施態様では、本発明は、工程１）前に６０〜９０℃まで金型を予備加熱する工程を更に含んでなる、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第十五の好ましい実施態様では、本発明は、ポリイソシアネート組成物は、１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、エチレンオキシド基の少なくとも５０％は前記ポリエーテルポリオールの末端に存在する、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第十六の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料は、８０〜３００ｇ／ｍ３、好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ３、より好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ３の密度を有する、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第十七の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料の含有率は、ポリウレタン複合層の重量が１００重量％であることに基づいて、１０〜５０重量％、好ましくは１０〜３５重量％である、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第十八の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料が、熱可塑性ポリウレタン、発泡性ポリエチレン、発泡性ポリプロピレン材料および発泡性酢酸ビニルからなる群から選択される１つ以上である、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第十九の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料を、粒状でポリウレタンマトリックス中に分散する、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第二十の好ましい実施態様では、本発明は、非空気入りタイヤは、ポリウレタン複合層の外側に配置されたゴム層を更に備える、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第二十一の好ましい実施態様では、本発明は、熱可塑性発泡性ポリマー材料が、２〜８ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有し、熱可塑性発泡性ポリマー材料はポリウレタンマトリックス中に分布する、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第二十二の好ましい実施態様では、本発明は、ポリウレタン複合層が、３２０〜６００ｋｇ／ｍ３、好ましくは３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度（ＩＳＯ８４５に従って）を有する、実施態様１２または１３のいずれかに記載の方法に関する。
第二十三の好ましい実施態様では、本発明は、ナフテン系オイルを成分（Ａ１）に混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ａ１）の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％で存在するか；またはナフテン系オイルを成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の少なくとも１つに混合してもよく、ナフテン系オイルは、成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の総重量が１００重量％であることに基づいて、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％で存在する、第十三実施態様に記載の方法に関する。
第二十四の好ましい実施態様では、本発明は、少なくとも２つの車輪を備え、３０ｋｍ／時未満の速度を有する非自動車の製造における、実施態様１〜１１のいずれかに記載の非空気入りタイヤの使用に関する。
第二十五の好ましい実施態様では、本発明は、少なくとも２つの非空気入りタイヤを備える非自動車であって、前記非空気入りタイヤの少なくとも１つは、実施態様１〜１１のいずれかに記載の非空気入りタイヤである、非自動車に関する。
本発明を、以下の実施例で例証する。
表１に、産業的実施における非空気入りタイヤ性能試験のための被験品目および方法を纏めた。本願における非空気入りタイヤ性能試験を、表１に挙げた方法により行った。
Figure 2021509928
Figure 2021509928
表２は、本発明の実施例で使用された原料を示す。
Figure 2021509928
Figure 2021509928
実施例１〜４
表３に挙げられた成分Ｂおよび成分Ａを、低圧発泡機を用いて１００／６４．８の割合で混合して、二成分ポリウレタン系を得た。遠心鋳造を開始する前に、金型を６５〜７０℃まで加熱した。
第一に、Ｅ−ＴＰＵパールコットンを、表４に挙げた割合に従って金型中に入れた。Ｅ−ＴＰＵパールコットンを、金型の遠心運動により、金型中に均一に分布した。それから、二成分ポリウレタン系を、表４に挙げた重量比に従って金型中に遠心鋳造した。
Ｅ−ＴＰＵパールコットンと均一に配合しながら、ポリウレタン系は反応し、発泡した。１０分後に金型を外して、対応するＥ−ＴＰＵパールコットン含有微孔質ポリウレタン弾性複合非空気入りタイヤを得た。それから、ポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合コアタイヤを、ゴムカバータイヤによって覆って、最終製品を得た。
Figure 2021509928
表４に、比較例１および実施例１〜４におけるポリウレタン系および熱可塑性発泡性ポリマーの量、ならびに製造されたポリウレタン複合層の特性を纏めている。性能試験方法を、表１に示した。
Figure 2021509928
比較例１の非空気入りタイヤを、熱可塑性発泡性ポリマー材料なしで１００％のポリウレタン材料を使用することによって製造し、したがって、得られた非空気入りタイヤは６００ｇの重量および４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有した。
実施例１〜４で得られたタイヤはポリウレタン複合物を用いて製造し、Ｅ−ＴＰＵパールコットンまたはＩｎｆｉｎｅｒｇｙ（商標）３２−１００の含有率は１０〜３０重量％であり、４５０〜５５０ｇの重量および約４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有し、比較例１より低い。
実施例１〜４で得られた非空気入りタイヤは、２０〜２５℃の周囲温度において表１中の産業的実施における非空気入りタイヤのための性能試験要件を満足した。
実施例１〜４で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った耐久試験に付した：タイヤを２０〜２５℃の周囲温度において６ｋｍ／時の速度および７０ｋｇの荷重で３２０ｋｍ走行した。耐久試験の結果は、タイヤは損傷を受けていないことを示した。
実施例１〜４で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った弾性試験に付した：タイヤを７０ｋｇで荷重を加え、２４時間静的に加圧した。荷重を除き次第、回転・走行し始めた。１〜２分以内に、タイヤの外径と試験前のタイヤの外径とのサイズ差を測定した。弾性試験結果は、差異は０．１ｍｍ以下であることを示した。
実施例１〜４は、発泡Ｅ−ＴＰＵパールコットンおよびポリウレタン弾性フォームを含んでなる複合物を用いて製造された非空気入りタイヤはより良好な弾性を有し、かつタイヤの耐久試験および弾性試験の要件を満足しながら減少したタイヤ重量を有した。
実施例５〜８
表５に挙げられた成分Ｂおよび成分Ａを、低圧発泡機を用いて１００／７３．５５の割合で混合して、二成分ポリウレタン系を得た。遠心鋳造を開始する前に、金型を６５〜７０℃まで加熱した。
第一に、ポリエチレンパールコットンＥＰＥＪＷ１００を、表６に挙げた割合に従って金型中に入れた。ポリエチレンパールコットンＥＰＥＪＷ１００を、金型の遠心運動により、金型中に均一に分布した。それから、二成分ポリウレタン系を、表６に挙げた重量比に従って金型中に遠心鋳造した。
ポリエチレンパールコットンＥＰＥＪＷ１００と均一に配合しながら、ポリウレタン系は反応し、発泡した。１０分後に金型を外して、対応するポリエチレンパールコットンＥＰＥＪＷ１００含有微孔質ポリウレタン弾性複合非空気入りタイヤを得た。それから、ポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合コアタイヤを、ゴムカバータイヤによって覆って、最終製品を得た。
Figure 2021509928
表６に、比較例２および実施例５〜８におけるポリウレタン系および熱可塑性発泡性ポリマーの量、ならびに製造されたポリウレタン複合層の特性を纏めた。性能試験方法を、表１に示した。
Figure 2021509928
比較例２の非空気入りタイヤを、熱可塑性発泡性ポリマー材料なしで１００％のポリウレタン材料を使用することによって製造し、したがって、得られた非空気入りタイヤは６００ｇの重量および４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有した。
実施例５〜８で得られたタイヤはポリウレタン複合物を用いて製造し、ＥＰＥＪＷ１００の含有率は１０〜３０重量％であり、４７５〜５５０ｇの重量および約４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有し、比較例１より低い。
実施例５〜８で得られた非空気入りタイヤは、２０〜２５℃の周囲温度において表１中の産業的実施における非空気入りタイヤのための性能試験要件を満足した。
実施例５〜８で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った耐久試験に付した：タイヤを２０〜２５℃の周囲温度において６ｋｍ／時の速度および７０ｋｇの荷重で３２０ｋｍ走行した。耐久試験の結果は、タイヤは損傷を受けていないことを示した。
実施例５〜８で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った弾性試験に付した：タイヤを７０ｋｇで荷重を加え、２４時間静的に加圧した。荷重を除き次第、回転・走行し始めた。１〜２分以内に、タイヤの外径と試験前のタイヤの外径とのサイズ差を測定した。弾性試験結果は、差異は０．１ｍｍ以下であることを示した。
実施例５〜８は、発泡Ｅ−ＴＰＵパールコットンおよびポリウレタン弾性フォームを含んでなる複合物を用いて製造された非空気入りタイヤはより良好な弾性を有し、かつタイヤの耐久試験および弾性試験の要件を満足しながら減少したタイヤ重量を有した。
実施例９〜１１
表７に挙げられた成分Ｂおよび成分Ａを、低圧発泡機を用いて１００／５８〜６２の割合で混合して、二成分ポリウレタン系を得た。
遠心鋳造を開始する前に、金型を６５〜７０℃まで加熱した。
第一に、Ｅ−ＴＰＵパールコットンを、表８に挙げた割合に従って金型中に入れた。Ｅ−ＴＰＵパールコットンを、金型の遠心運動により、金型中に均一に分布した。
それから、二成分ポリウレタン系を、表８に挙げた重量比に従って金型中に遠心鋳造した。
Ｅ−ＴＰＵパールコットンと均一に配合しながら、ポリウレタン系は反応し、発泡した。
１０分後に金型を外して、対応するＥ−ＴＰＵパールコットン含有微孔質ポリウレタン弾性複合非空気入りタイヤを得た。それから、ポリウレタン−熱可塑性発泡性ポリマー複合コアタイヤを、ゴムカバータイヤによって覆って、最終製品を得た。
Figure 2021509928
表８に、比較例１および実施例９〜１１におけるポリウレタン系および熱可塑性発泡性ポリマーの量、ならびに製造されたポリウレタン複合層の特性を纏めた。性能試験方法を、表１に示した。
Figure 2021509928
比較例１の非空気入りタイヤを、熱可塑性発泡性ポリマー材料なしで１００％のポリウレタン材料を使用することによって製造し、したがって、得られた非空気入りタイヤは６００ｇの重量および４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有した。
実施例９〜１１で得られたタイヤはポリウレタン複合物を用いて製造し、Ｅ−ＴＰＵパールコットンの含有率は１０重量％であり、５５０ｇの重量および約４２０ｋｇ／ｍ３の成形密度を有し、比較例１より低い。
実施例９〜１１で得られた非空気入りタイヤは、２０〜２５℃の周囲温度において表１中の産業的実施における非空気入りタイヤのための性能試験要件を満足した。
実施例９〜１１で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った耐久試験に付した：タイヤを２０〜２５℃の周囲温度において６ｋｍ／時の速度および７０ｋｇの荷重で３２０ｋｍ走行した。耐久試験の結果は、タイヤは損傷を受けていないことを示した。
実施例９〜１１で得られた非空気入りタイヤを以下の通り行った弾性試験に付した：タイヤを７０ｋｇで荷重を加え、２４時間静的に加圧した。荷重を除き次第、回転・走行し始めた。１〜２分以内に、タイヤの外径と試験前のタイヤの外径とのサイズ差を測定した。弾性試験結果は、差異は０．１ｍｍ以下であることを示した。
実施例９〜１１は、発泡Ｅ−ＴＰＵパールコットンおよびポリウレタン弾性フォームを含んでなる複合物を用いて製造された非空気入りタイヤはより良好な弾性を有し、かつタイヤの耐久試験および弾性試験の要件を満足しながら減少したタイヤ重量および成形密度を有した。
好ましい実施例は本願中上記に開示されているが、これらは本発明を限定する目的ではないと理解されるべきである。当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を行ってよい。本発明の保護されている範囲は、特許出願のクレームの範囲の対象とすべきである。

Claims (15)

  1. 非空気入りタイヤであって、ポリウレタンマトリックス材料および前記ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備え、
    前記ポリウレタンマトリックス材料を、以下の成分：
    （Ａ１）ポリイソシアネート組成物と、
    （Ｂ１）少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールであって、２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）を有し、前記ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、ポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと、
    （Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤と、
    （Ｂ３）１つ以上の触媒と、
    （Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
    を含んでなる反応によって得る、非空気入りタイヤ。
  2. 前記ポリイソシアネート組成物が、１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、前記ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、前記エチレンオキシド基の少なくとも５０％は前記ポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールの末端に存在する、請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
  3. 前記ポリウレタンマトリックス材料が、成分として１つ以上のナフテン系オイルを更に含んでなる、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  4. 前記熱可塑性発泡性ポリマー材料が、８０〜３００ｇ／ｍ３、好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ３、より好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ３の密度を有する、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  5. 前記熱可塑性発泡性ポリマー材料の含有率が、前記ポリウレタン複合層の重量が１００重量％であることに基づいて、１０〜５０重量％、好ましくは１０〜３５重量％である、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  6. 前記熱可塑性発泡性ポリマー材料が、発泡性熱可塑性ポリウレタン、発泡性ポリエチレン、発泡性ポリプロピレン材料および発泡性酢酸ビニルからなる群から選択される１つ以上である、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  7. 前記熱可塑性発泡性ポリマー材料が、２〜８ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍの粒径を有する、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  8. 前記ポリウレタン複合層が、３２０〜６００ｋｇ／ｍ３、好ましくは３５０〜４５０ｋｇ／ｍ３の成形密度（ＩＳＯ８４５に従って）を有する、請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
  9. 前記ナフテン系オイルを前記成分（Ａ１）に混合してもよく、前記ナフテン系オイルは、前記成分（Ａ１）の重量が１００重量％であることに基づいて、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％で存在するか；または前記ナフテン系オイルを前記成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の少なくとも１つに混合してもよく、前記ナフテン系オイルは、前記成分（Ｂ１）〜（Ｂ４）の総重量が１００重量％であることに基づいて、５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％で存在する、請求項３に記載の非空気入りタイヤ。
  10. 非空気入りタイヤの製造方法であって、前記非空気入りタイヤは、ポリウレタンマトリックス材料および前記ポリウレタンマトリックス材料中に分散された熱可塑性発泡性ポリマー材料を含んでなるポリウレタン複合層を備え、前記方法は以下の工程：
    １）前記熱可塑性発泡性ポリマー材料を、前記ポリウレタン複合層を成形するための金型キャビティに添加して、遠心式回転により前記熱可塑性発泡性ポリマー材料を前記金型キャビティ中に均一に分布することと、
    ２）前記金型キャビティ中に前記ポリウレタンマトリックス材料を成形するためにポリウレタン系を射出し、前記ポリウレタン系は遠心発泡成形に付し、硬化して前記ポリウレタン複合層を得ることと、
    ３）前記ポリウレタン複合層から前記非空気入りタイヤを得ることと
    を含んでなり、
    前記ポリウレタンマトリックス材料を、以下の反応成分：
    （Ａ１）ポリイソシアネート組成物と、
    （Ｂ１）少なくとも１つのポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールであって、２０００〜７０００ｇ／モルの数平均分子量（ＧＢ／Ｔ７３８３−２００７：水酸基価のための試験方法に従って算出）を有し、前記ポリエーテルポリオールの総重量に対して１５〜３５重量％の固体粒子を含有する、ポリアルキレンオキシド系ポリエーテルポリオールと、
    （Ｂ２）１つ以上の鎖延長剤と、
    （Ｂ３）１つ以上の触媒と、
    （Ｂ４）１つ以上の発泡剤と
    の反応によって得る、方法。
  11. 前記ポリウレタンマトリックス材料のための前記反応成分は、成分として１つ以上のナフテン系オイルを更に含んでなる、請求項１０に記載の方法。
  12. 工程１）前に６０〜９０℃まで前記金型を予備加熱する工程を更に含んでなる、請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 前記ポリイソシアネート組成物が、１５〜２５重量％の遊離ＮＣＯ値（試験方法：ＧＢＴ１８４４６−２００９）を有し、過剰有機ポリイソシアネートとポリエーテルポリオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーを含んでなり、前記ポリエーテルポリオールは２〜６の平均公称ヒドロキシル官能価、２０００〜６０００ｇ／モルの数平均分子量および２０〜３５重量％のエチレンオキシド含有率を有し、前記エチレンオキシド基の少なくとも５０％は前記ポリエーテルポリオールの末端に存在する、請求項１０または１１に記載の方法。
  14. 少なくとも２つの車輪を備え、３０ｋｍ／時未満の速度を有する非自動車の製造における、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の非空気入りタイヤの使用。
  15. 少なくとも２つの非空気入りタイヤを備える非自動車であって、前記非空気入りタイヤの少なくとも１つは、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の非空気入りタイヤである、非自動車。
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