JP2023103071A - 積層体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属体と樹脂体との接合強度を向上させることが可能な積層体を提供する。【解決手段】 金属体２と樹脂体３とが接合された積層体１である。この積層体１は、金属体２と樹脂体３との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４が設けられ、接着層４の成形収縮率は、１．５％以下である。【選択図】図１

Description

本開示は、積層体及びその製造方法に関する。

従来、金属体と樹脂体とが接合された積層体が、様々な用途に用いられている。近年、エアレスタイヤの開発に、このような積層体が用いられている。

下記特許文献１には、エアレスタイヤが記載されている。このエアレスタイヤは、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、トレッドリングとハブとを連結するスポークとを具えている。

前記ハブは金属体で形成されている。一方、前記スポークは、樹脂体で形成されている。したがって、ハブとスポークとからなる複合体は、上述の積層体に相当する。これらのハブ及びスポークは、接着剤を介して接合されている。

特開２０１６－１３００７１号公報

一般に、金属体と樹脂体とは、熱膨張率が異なる。このため、金属体及び樹脂体に熱収縮等が生じると、それらの間の接着剤の硬化物には応力が作用する。このような応力は、接着剤によって吸収され、金属体と樹脂体との接合強度が維持されている。しかし、積層体の耐久性向上の観点から、金属体と樹脂体との間の接合強度のさらなる向上が望まれている。

本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、金属体と樹脂体との接合強度を向上させることが可能な積層体を提供することを主たる目的としている。

本開示は、金属体と樹脂体とが接合された積層体であって、前記金属体と前記樹脂体との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層が設けられ、前記接着層の成形収縮率は、１．５％以下である、積層体である。

本開示の接合体は、上記の構成を採用したことにより、金属体と樹脂体との接合強度を向上させることが可能となる。

本実施形態の積層体の部分断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、本実施形態の積層体の製造方法を説明する断面図である。 本実施形態のエアレスタイヤを車軸方向からみた部分正面図である。

以下、本開示の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、開示の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本開示の内容理解のためのものであって、本開示は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。

［積層体（第１実施形態）］
［積層体の全体構造］
図１には、本実施形態の積層体１の部分断面図が示される。図１に示されるように、本実施形態の積層体１は、金属体２と樹脂体３とが接合されたものである。これらの金属体２と樹脂体３との間には、接着層４が設けられている。

［金属体］
図１に示されるように、金属体２は、接着層４を介して樹脂体３と接合が可能なものであれば、特に限定されない。本実施形態の金属体２には、例えば、鉄系金属、アルミニウム系金属、マグネシウム系金属、銅系金属、及び、チタン系金属などが採用されうる。

鉄系金属には、例えば、鉄、鋼、及びステンレス等が挙げられる。アルミニウム系金属には、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等が挙げられる。マグネシウム系金属には、例えば、マグネシウム合金等が挙げられる。銅系金属には、例えば、銅や銅合金等が挙げられる。チタン系金属には、例えば、チタン及びチタン合金等が挙げられる。

本実施形態の金属体２には、上記の金属のうち、アルミニウム系金属が採用される。このようなアルミニウム系金属は、他の金属に比べて、軽量かつ加工性の高い性質を有している。

［樹脂体］
樹脂体３は、接着層４を介して金属体２と接合可能なものであれば、特に限定されない。本実施形態の樹脂体３は、高分子材料で構成されている。高分子材料は、特に限定されるものではないが、樹脂又はエラストマーとして、射出法又は注型法で成型が可能であるものが好ましい。

樹脂又はエラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタール、フッ素樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、及び、シリコン樹脂等が挙げられる。

本実施形態では、上記の高分子材料（樹脂又はエラストマー）のうち、成型・加工性や、材料設計の自由度の観点から、熱可塑性エラストマーが採用されるのが好ましい。熱可塑性エラストマーとしては、特に限定されないが、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーが好ましい。これらの熱可塑性エラストマーのうち、耐久性の向上の観点から、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂が好適に採用されうる。

ところで、上記特許文献１に記載されるような従来の積層体では、金属体２と樹脂体３とが接着剤を介して接合されている。一般に、樹脂体３は、金属体２とは熱膨張率が異なることから、金属体２及び樹脂体３に熱収縮等が生じると、それらの間の接着剤の硬化物に応力が作用する。このような応力は、接着剤によって吸収される。これにより、金属体２と樹脂体３との接合強度が維持されている。しかし、積層体の耐久性向上の観点から、金属体２と樹脂体３との接合強度のさらなる向上が望まれている。

開示者らは、鋭意研究を重ねた結果、熱膨張率が異なる金属体２と樹脂体３との間で作用する熱収縮等による応力を、熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーが効果的に吸収でき、金属体２と樹脂体３との接着強度を向上させることを知見した。このような知見に基づいて、本実施形態の積層体１では、金属体２と樹脂体３との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４が設けられる。

［接着層］
本実施形態の接着層４には、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーが含まれる。これにより、本実施形態の積層体１は、金属体２及び樹脂体３の熱収縮等で作用する応力を効果的に吸収することができるため、金属体２と樹脂体３との接合強度が向上する。したがって、積層体１の耐久性が向上する。

接着層４は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含むものであれば、特に限定されない。熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーとしては、射出法又は注型法で成型が可能であるものが好ましい。本実施形態の接着層４は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのみで構成されているが、特に限定されない。

熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーには、熱可塑性のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタール、フッ素樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、及び、シリコン樹脂等が挙げられる。

本実施形態では、上記の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのうち、成型・加工性や、材料設計の自由度の観点から、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマーが好ましい。これらの熱可塑性エラストマーのうち、金属体２と樹脂体３との接着強度の向上の観点から、熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂が好適に採用されうる。

さらに、本実施形態の接着層４の成形収縮率は、１．５％以下に限定される。この成形収縮率は、積層体１を形成するための金型１１（図２（ｃ）に示す）に対して、接着層（熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー）４が固化する際に、どの程度収縮するかを示したものである。この成形収縮率が小さいほど、接着層４の固化に伴う収縮を小さくできるため、金属体２と樹脂体３との間で作用する熱収縮等による応力を、効果的に吸収することが可能となる。したがって、金属体２と樹脂体３との接合強度が向上する。このような作用を効果的に発揮させるために、成形収縮率は、好ましくは１．１％以下である。一方、成形収縮率が小さすぎても、金型１１からの脱型が困難になるのことから、０．３％以上に設定されるのが好ましい。なお、成形収縮率は、ＪＩＳ Ｋ７１５２－４（２００５）に準拠して測定される。

接着層４の厚さＷ１は、２０～２００μｍに設定されるのが望ましい。厚さＷ１が２０μｍ以上に設定されることで、金属体２と樹脂体３との間で作用する熱収縮等による応力を効果的に吸収でき、金属体２と樹脂体３との接合強度を向上させうる。さらに、接着層４の成形が容易となり、厚さＷ１のバラツキも抑制される（例えば、±２．５μｍ）。一方、厚さＷ１が２００μｍ以下に設定されることで、厚さが大きくなることに起因する接着層４の凝集力の低下が抑制され、接合強度が維持される。このような観点から、厚さＷ１は、好ましくは６０μｍ以上であり、また、好ましくは１６０μｍ以下である。

接着層４のばね定数は、３．０～２０．０Ｎ／mmに設定されるのが望ましい。ばね定数が２０．０Ｎ／mm以下に設定されることで、金属体２と樹脂体３との間で作用する熱収縮等による応力を、効果的に吸収することができる。一方、ばね定数が３．０Ｎ／mm以上に設定されることで、凝集力の低下が抑制され、接合強度が維持される。このような観点から、はね定数は、好ましくは、１６．０Ｎ／mm以下であり、また、好ましくは、７．０Ｎ／mm以上である。

接着層４のばね定数の測定には、先ず、接着層４で形成された７号ダンベル型試験片（以下、単に「試験片」ということがある。）が作成される。次に、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム－引張特性の求め方」に準じて、温度２３℃の条件下で、試験片の引張試験が実施される。そして、２３℃における破断時伸び（ＥＢ（２３℃））が測定され、そのときの伸びと変位の曲線に基づいて、接着層４のばね定数が測定（算出）される。また、ばね定数は、接着層４の硬度を調整（すなわち、接着層４を構成する熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの組成や分子量を調整）することで、適宜設定されうる。

接着層４の８０℃での引張せん断強度は、１．０ＭＰａ以上に設定されるのが好ましい。８０℃での引張せん断強度が１．０ＭＰａ以上に設定されることで、例えば、積層体１が使用される高温環境下（例えば、積層体１を含むエアレスタイヤの走行時）において、接着層４の凝集破壊が抑制される。このような観点から、８０℃での引張せん断強度は、３．０ＭＰａ以上に設定されるのが望ましい。引張せん断強度は、ＪＩＳ Ｋ６８５０「剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」に準じて、金属体２と樹脂体３とを接着面に沿って位置ずれさせ、接着層４に作用する引張せん断応力によって、接着層４が破断したときの破断応力として測定される。また、引張せん断強度は、接着層４の硬度や厚さＷ１を調整することで、適宜設定されうる。

接着層４の７０℃での複素弾性率Ｅ＊は、３０～１５０ＭＰａに設定されるのが好ましい。７０℃での複素弾性率Ｅ＊が３０ＭＰａ以上に設定されることで、例えば、積層体１の使用環境下（例えば、積層体１を含むエアレスタイヤの走行時）において、接着層４の剛性が維持されて、金属体２と樹脂体３との接合強度が向上する。一方、７０℃での複素弾性率Ｅ＊が１５０ＭＰａ以下に設定されることで、接着層４の柔軟性が確保され、金属体２と樹脂体３との間で、接着層４が剥離するのが抑制される。このような観点より、７０℃での複素弾性率Ｅ＊は、好ましくは４０ＭＰａ以上であり、また、好ましくは１２０ＭＰａ以下である。

複素弾性率Ｅ*は、ＪＩＳ Ｋ６３９４の規定に準拠して、下記の測定条件により、ＧＡＢＯ社製の動的粘弾性測定装置（イプレクサーシリーズ）を用いて測定される。
周波数：１０Ｈｚ
初期歪：５％
動歪 ：±１％
温度 ：７０℃
変形モード：引張

［凹凸部］
接着層４との接着強度を高めるために、接着層４との接触が予定されている金属体２の第１の面Ｓに、凹凸部（図示省略）を有するのが好ましい。このような凹凸部は、接着層４とのアンカー効果を発現し、金属体２と接着層４との接着強度が高められる。

凹凸部（図示省略）は、例えば、レーザー加工や、ショットブラスト等による既知の下地処理によって形成されうる。本実施形態では、任意の粗さを有する凹凸部を、高い精度で形成可能なレーザー加工が採用される。

［接着剤の層］
接着層４と金属体２との間には、図示しない接着剤の層（硬化物）が介在していてもよい。このような接着剤の層は、金属体２と接着層４との接合強度をさらに高めることができる。

接着剤は、金属体２と接着層４とを接合強度を向上させることができれば、特に限定されない。本実施形態の接着剤は、例えば、ロード・ジャパン社製の商品名「ケムロック２１８Ｅ」、「ケムロック２１０」及び「ケムロックＩＭＢ１０４０」が好適に採用されうる（「ケムロック」は、登録商標）。また、他の接着剤は、例えば、株式会社東洋化学研究所製の商品名「メタロックＣ－１２」及び「メタロックＵＡ」が挙げられる（「メタロック」は、登録商標）。

接着剤の層の厚さ（図示省略）は、１０～５０μｍに設定されるのが好ましい。厚さが１０μｍ以上に設定されることで、金属体２と接着層４との接合強度を高めることができる。一方、厚さが５０μｍ以下に設定されることで、接着剤の層の厚さが必要以上に大きくなるのが抑制される。これにより、金属体２と樹脂体３との間に作用する歪によって、接着剤の層が破壊されるのが抑制される。このような観点から、厚さは、好ましくは１５μｍであり、また、好ましくは、３５μｍである。

［積層体の製造方法］
次に、本実施形態の積層体１の製造方法（以下、単に「製造方法」ということがある。）が説明される。図２（ａ）～（ｃ）は、本実施形態の積層体の製造方法を説明する断面図である。

［熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを融解］
本実施形態の製造方法では、先ず、接着層４を形成するための熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）を融解させる工程が行われる。融解には、例えば、既知の射出成形機（図示省略）が用いられる。本実施形態では、射出成形機のシリンダー（図示省略）内において、熱可塑性エラストマー４Ａが温調（例えば、２００～３００℃）される。これにより、熱可塑性エラストマー４Ａが液状に融解される。

［融解した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを金属体に接触］
次に、本実施形態の製造方法では、融解した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）を、金属体２に接触させる工程が行われる。

この工程では、先ず、図２（ａ）に示されるように、例えば、金型１１のキャビティ１２に、金属体２がセットされる。この際、キャビティ１２には、接着層４及び樹脂体３（図２（ｃ）に示す）を供給することができるように、空きスペース１３が残されている。また、金属体２の第１の面Ｓは、キャビティ１２の空きスペース１３に面するように位置決めされる。

次に、本実施形態の工程では、図２（ｂ）に示されるように、接着層４との接触が予定されている金属体２の第１の面Ｓに、射出成形機のシリンダー（図示省略）から、液状の熱可塑性エラストマー４Ａが供給（射出）される。これにより、融解した熱可塑性エラストマー４Ａを、金属体２の第１の面Ｓに接触させることができる。本実施形態では、第１の面Ｓにおいて、熱可塑性エラストマー４Ａがシート状に形成される。

なお、金属体２の第１の面Ｓに、凹凸部（図示省略）が形成される場合には、熱可塑性エラストマー４Ａを金属体２に接触させる工程に先立ち、第１の面Ｓに、凹凸部を形成する工程が実施されるのが好ましい。凹凸部の形成は、上述の手順で行われる。

また、接着層４と金属体２との間に、図示しない接着剤の層（硬化物）を介在させる場合には、熱可塑性エラストマー４Ａを金属体２に接触させる工程に先立ち、金属体２の第１の面Ｓに、接着剤が塗布されるのが好ましい。なお、接着剤の接着力を向上させるために、第１の面Ｓに塗布された接着剤を、予熱する工程が行われてもよい。接着剤の予熱には、例えば、図２（ｂ）に示した金型１１とは別に設けられた加温機（図示省略）が用いられるのが好ましい。接着剤の温度は、例えば、３０～１００℃に設定されるのが望ましい。また、予熱時間は、例えば、１０分～３０分に設定されるのが望ましい。

［樹脂を融解］
次に、本実施形態の製造方法では、樹脂体３を形成するための樹脂３Ａ（図２（ｃ）に示す）を融解させる工程が行われる。本実施形態では、例えば、既知の射出成形機（図示省略）が用いられる。本実施形態では、射出成形機のシリンダー（図示省略）内において、樹脂３Ａが温調（例えば、２００～３００℃）される。これにより、樹脂３Ａが液状に融解される。

［液状の樹脂を、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーに接触］
次に、本実施形態の製造方法では、液状の樹脂３Ａを、金属体２に接触した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）に接触させる工程が行われる。本実施形態の工程では、図２（ｃ）に示されるように、キャビティ１２の空きスペース１３に、射出成形機のシリンダー（図示省略）から、液状の樹脂３Ａが供給（射出）される。これにより、本実施形態では、液状の樹脂３Ａを、熱可塑性エラストマー４Ａに接触させることができる。

［金属体と樹脂体との接合］
次に、本実施形態の製造方法では、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）と、樹脂３Ａとを硬化させて、金属体２と樹脂体３とを接着層４を介して接合させる工程が行われる。本実施形態では、キャビティ１２内で、熱可塑性エラストマー４Ａ及び樹脂３Ａ（熱可塑性樹脂）が、冷却及び硬化される。これにより、接着層４を介して、金属体２と樹脂体３とが接合（一体成型）された積層体１（図１に示す）が得られる。

本実施形態の製造方法では、金属体２と樹脂体３との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４が設けられているため、金属体２及び樹脂体３の熱収縮等で作用する応力を効果的に吸収することができる。さらに、接着層（熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー）４の成形収縮率が１．５％以下に限定されるため、接着層４の固化に伴う収縮を小さくできる。これにより、金属体２と樹脂体３との間で作用する熱収縮等による応力を、より効果的に吸収することが可能となる。したがって、本実施形態の製造方法では、金属体２と樹脂体３との接合強度を向上させた積層体１を製造することが可能となる。

また、接着層４と接触する金属体２の第１の面Ｓ（図２（ｂ）に示す）に、凹凸部（図示省略）が形成される場合には、接着層４とのアンカー効果を発現させることができるため、金属体２と接着層４との接着強度をさらに向上させた積層体１を製造しうる。さらに、接着層４と金属体２との間に、図示しない接着剤の層（硬化物）が介在している場合には、金属体２と接着層４との接着強度をさらに向上させた積層体１が製造されうる。

［エアレスタイヤ］
次に、積層体１を含むエアレスタイヤが説明される。
図３は、本実施形態のエアレスタイヤを車軸方向からみた部分正面図である。図３に示されるように、エアレスタイヤ１６は、車軸に固定されるハブ部１７と、地面に接触させるための環状のトレッドリング１８と、ハブ部１７とトレッドリング１８とを接続するスポーク部１９とを含んで構成されている。

ハブ部１７は、例えば、金属材料で形成されている。

トレッドリング１８は、加硫ゴムで形成されている。トレッドリング１８は、その周方向剛性等を高めるために、例えば、内部に補強コード層２５（破線で示す）を備えても良い。

本実施形態のスポーク部１９は、例えば、タイヤ半径方向外側のアウター部２１と、タイヤ半径方向内側のインナー部２２と、複数のスポークエレメント２３とを一体的に含んでいる。

アウター部２１は、トレッドリング１８の内周面に接合された環状体である。インナー部２２は、ハブ部１７の外周面に接合された環状体である。各スポークエレメント２３は、それぞれ、アウター部２１とインナー部２２との間のタイヤ半径方向に延びて、これらを互いに接続している。

本実施形態では、積層体１の金属体２（図１に示す）がハブ部１７を形成し、積層体１の樹脂体３（図１に示す）がスポーク部１９（インナー部２２）を形成している。ハブ部１７とスポーク部１９との間には、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４が設けられている。したがって、本実施形態のエアレスタイヤ１６には、積層体１が利用されている。

積層体１は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４により、金属体２（ハブ部１７）と、樹脂体３（スポーク部１９）との接合性を向上させることができる。さらに、接着層４の成形収縮率が１．５％以下に限定されるため、金属体２（ハブ部１７）と、樹脂体３（スポーク部１９）との接合性をさらに向上させることができる。これにより、本実施形態のエアレスタイヤ１６は、ハブ部１７とスポーク部１９（インナー部２２）との接合強度を高めることができ、耐久性（高速耐久性）を向上させることができる。

［エアレスタイヤの製造方法］
次に、本実施形態のエアレスタイヤ１６の製造方法（以下、単に「製造方法」ということがある。）が説明される。本実施形態の製造方法には、例えば、特許文献（特開２０１５－２１７７１７号公報）等に記載の公知の手順が用いられる。以下、公知ではない手順を中心に説明され、公知の手順は省略される場合がある。

［ハブ部を準備］
本実施形態の製造方法では、先ず、ハブ部１７（金属体２）を準備する工程が行われる。なお、ハブ部１７において、接着層４との接触が予定されている第１の面Ｓに、凹凸部（図示省略）が形成される場合には、熱可塑性エラストマー４Ａをハブ部１７に接触させる工程に先立ち、第１の面Ｓに、凹凸部を形成する工程が行われるのが好ましい。凹凸部の形成は、上述の手順で行われる。

［トレッドリングを加硫成形］
次に、本実施形態の製造方法では、環状のトレッドリング１８を加硫成型する工程が行われる。この工程では、トレッドリング１８の内周面に、表面処理層（図示省略）が形成されている。表面処理層は、例えば、塩素化処理により形成される。

［ハブ部及びトレッドリングを金型にセット］
次に、本実施形態の製造方法では、ハブ部１７及びトレッドリング１８を、金型のキャビティ（いずれも図示省略）にセットする工程が行われる。金型のキャビティには、これらの部材がセットされた後、接着層４及びスポーク部１９を成型するための空きスペース（図示省略）が形成される。

［熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを融解］
次に、本実施形態の製造方法では、接着層４を形成するための熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）を融解させる工程が行われる。熱可塑性エラストマー４Ａの融解は、図２に示した積層体１の製造方法と同様に、射出成形機のシリンダー（図示省略）内において、熱可塑性エラストマー４Ａが液状に融解される。

［融解した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーをハブ部に接触］
次に、本実施形態の製造方法では、融解した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）を、金属体２からなるハブ部１７に接触させる工程が行われる。

この工程では、図２に示した積層体１の製造方法と同様に、接着層４との接触が予定されているハブ部１７（金属体２）の第１の面Ｓに、射出成形機のシリンダー（図示省略）から、液状の熱可塑性エラストマー４Ａが供給（射出）される。これにより、融解した熱可塑性エラストマー４Ａを、ハブ部１７の第１の面Ｓに接触させることができる。本実施形態では、第１の面Ｓにおいて、熱可塑性エラストマー４Ａがシート状に形成される。

接着層４とハブ部１７との間に、図示しない接着剤の層（硬化物）を介在させる場合には、熱可塑性エラストマー４Ａをハブ部１７に接触させる工程に先立ち、ハブ部１７の第１の面Ｓに、接着剤が塗布されるのが好ましい。なお、接着剤の接着力を向上させるために、第１の面Ｓに塗布された接着剤を、上述の予熱する工程が行われてもよい。

［樹脂を融解］
次に、本実施形態の製造方法では、スポーク部１９（樹脂体３）を形成するための樹脂３Ａを融解させる工程が行われる。樹脂３Ａの融解は、図２に示した積層体１の製造方法と同様の手順に基づいて行われる。

［液状の樹脂を、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーに接触］
次に、本実施形態の製造方法では、液状の樹脂３Ａを、ハブ部１７に接触した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）に接触させる工程が行われる。

この工程では、金型のキャビティの空きスペース（いずれも図示省略）に、射出成形機のシリンダー（図示省略）から、液状の樹脂３Ａが供給される。これにより、この工程では、液状の樹脂３Ａを、熱可塑性エラストマー４Ａに接触させることができる。

［ハブ部とスポーク部との接合］
次に、本実施形態の製造方法では、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー（本例では、熱可塑性エラストマー４Ａ）と、樹脂３Ａとを硬化させて、ハブ部１７とスポーク部１９とを接合させる工程が行われる。本実施形態では、金型のキャビティ（いずれも図示省略）内で、熱可塑性エラストマー４Ａ及び樹脂３Ａ（熱可塑性樹脂）が、冷却及び硬化される。これにより、接着層４を介してハブ部１７及びスポーク部１９が接合（一体成型）された積層体１と、トレッドリング１８とが一体化したエアレスタイヤ１６（図３に示す）が得られる。

本実施形態の製造方法では、ハブ部１７とスポーク部１９との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層４が設けられているため、ハブ部１７及びスポーク部１９の熱収縮等で作用する応力を効果的に吸収することができる。さらに、接着層（熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー）４の成形収縮率が１．５％以下に限定されるため、接着層４の固化に伴う収縮を小さくできる。これにより、ハブ部１７とスポーク部１９との間で作用する熱収縮等による応力を、より効果的に吸収することが可能となる。したがって、本実施形態の製造方法では、ハブ部１７とスポーク部１９との接合強度を向上させたエアレスタイヤ１６を製造することが可能となる。

また、ハブ部１７の第１の面Ｓに凹凸部（図示省略）が形成される場合には、接着層４とのアンカー効果を発現させることができるため、ハブ部１７とスポーク部１９との接合強度を向上させたエアレスタイヤ１６を製造しうる。さらに、接着層４とハブ部１７との間に、図示しない接着剤の層（硬化物）が介在する場合には、ハブ部１７と接着層４との接着強度をさらに向上させたエアレスタイヤ１６が製造されうる。このように、本実施形態の製造方法では、耐久性（高速耐久性）を向上させたエアレスタイヤが製造されうる。

以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

［実施例Ａ］
以下、本開示のより具体的かつ非限定的な実施例が説明される。
第１の面に凹凸部が形成された金属体のサンプルが準備された。次に、金属体のサンプルを金型のキャビティに入れた後に、キャビティの空きスペースに、接着層を形成するための熱可塑性エラストマーと、樹脂体を形成するための樹脂とが供給された。そして、熱可塑性エラストマー及び樹脂を硬化させることで、金属体と樹脂体とを接着層を介して接合させた積層体が形成された。実施例１～４の接着層の成形収縮率は、いずれも１．５％に設定された。一方、比較例では、成形収縮率が２．０％に設定された。また、実施例１～４及び比較例の接着層の厚さＷ１は、表１に基づいて調整された。一方、樹脂層の厚さは、２．０mmに調整された。

これらの積層体から、幅２５mm及び長さ１２mmの短冊状の試料が、積層体のサンプルとして切り出された。実施例の共通仕様は、次のとおりである。
金属体：アルミニウム合金
凹凸部の十点平均粗さＲｚ：６１４μｍ
樹脂体（樹脂）：熱可塑性ポリエステルエラストマー
接着層：熱可塑性ポリアミドエラストマー
接着層のバネ定数：４．８Ｎ／mm
接着層の７０℃での複素弾性率Ｅ＊：１００ＭＰａ

そして、積層体における金属体と樹脂体との接合強度を評価するために、せん断力試験（Ｔ字剥離試験）が行われた。せん断力試験は、ＪＩＳ Ｋ ６８５４に準拠し、２３℃かつ湿度５５％の室温環境下と、高温環境下（８０℃）とでそれぞれ行われた。
テストの結果が、表１に示される。

テストの結果、接着層の成形収縮率が１．５％以下に設定された実施例１～４は、せん断力試験（８０℃）において、樹脂体にて材料破壊が生じており、金属体と接着層との間の界面、及び、接着層と樹脂体との間の界面では剥離は生じなかった。一方、成形収縮率が２．０％に設定された比較例は、せん断力試験（８０℃）において、金属体と接着層との間、又は、接着層と樹脂体との間にて、界面剥離が生じたときのせん断力（Ｎ／mm²）が示されている。

実施例１～４は、材料破壊が生じており、界面隔離が生じた比較例に比べて、金属体と樹脂体との接合強度を向上させることができた。さらに、実施例１～４は、接着層の厚さＷ１も好ましい範囲に設定されているため、金属体と樹脂体との接合強度を好ましく向上させることができた。

次に、表１の積層体に基づいて、エアレスタイヤが試作され、それらについて高速耐久性が評価された。高速耐久性の評価では、ドラム試験機を用い、荷重２．６ｋＮをエアレスタイヤに負荷し、初期速度１００km／ｈでの転動を開始してから、１０分が経過するごとに１０km／ｈずつ速度を増加させた。そして、エアレスタイヤに損傷が生じたときの速度よりも１ステップ低い速度（１０km／ｈを減じた速度）が、実施例２を１００とする指数で表示されている。数値が大きい程、高速耐久性が優れていることを示している。

テストの結果、実施例１～４は、金属体と樹脂体との接合性を向上させることができ、比較例に比べて、エアレスタイヤに求められる高速耐久性（指数が１００以上）を発揮することができた。さらに、実施例１～４は、接着層の厚さＷ１も好ましい範囲に設定されているため、高速耐久性をさらに向上させることができた。

［実施例Ｂ］
表２の接着層の厚さＷ１及び接着層のばね定数に基づいて、積層体が作成された（実施例５～９）。これらの接着層の成形収縮率は、１．０％に設定された。そして、これらの積層体における金属体と樹脂体との接合性を評価するために、実施例Ａと同様にせん断力試験が行われた。積層体の共通仕様は、表２の厚さＷ１及びばね定数を除いて、実施例Ａと同一である。

また、表２の積層体を用いて、エアレスタイヤが試作され、それらについて高速耐久性が評価された。せん断力試験及び高速耐久性の評価は、実施例Ａと同一手順で実施された。テストの結果が、表２に示される。

テストの結果、実施例５～９は、せん断力が１．０Ｎ／mm²（積層体に求められるせん断力）以上、又は、材料破壊が生じており、金属体と樹脂体との接合強度を向上させることができ、エアレスタイヤの高速耐久性も向上させることができた。さらに、接着層のばね定数が好ましい範囲に設定された実施例６～９は、ばね定数が好ましい範囲外の実施例５に比べて、せん断力が大、又は、材料破壊が生じており、高速耐久性も向上した。また、実施例９は、実施例６に比べて接着層の厚さが大きく設定されたため、せん断力試験において、樹脂体にて材料破壊を生じさせることができ、また、高速耐久性を向上させることができた。

［実施例Ｃ］
表３の接着層の７０℃での複素弾性率Ｅ＊に基づいて、積層体が作成された（実施例１０～１５）。そして、これらの積層体における金属体と樹脂体との接合性を評価するために、実施例Ａと同様にせん断力試験が行われた。積層体の共通仕様は、表３の複素弾性率Ｅ＊を除いて、実施例Ａと同一である。なお、接着層の成形収縮率は、１．０％に設定された。また、接着層の厚さＷ１は、５０μmに設定された。

また、表３の積層体を用いて、エアレスタイヤが試作され、それらについて高速耐久性が評価された。せん断力試験及び高速耐久性の評価は、実施例Ａと同一手順で実施された。テストの結果が、表３に示される。

テストの結果、実施例１０～１５は、せん断力が上記の範囲以上、又は、材料破壊が生じており、金属体と樹脂体との接合強度を向上させることができ、エアレスタイヤの高速耐久性も向上させることができた。さらに、複素弾性率Ｅ＊が好ましい範囲に設定された実施例１１～１４は、複素弾性率Ｅ＊が好ましい範囲外に設定された実施例１０及び１５に比べて、せん断力が大、又は、材料破壊が生じており、高速耐久性も向上した。

［付記］
本開示は以下の態様を含む。

［本開示１］
金属体と樹脂体とが接合された積層体であって、
前記金属体と前記樹脂体との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層が設けられ、
前記接着層の成形収縮率は、１．５％以下である、
積層体。
［本開示２］
前記接着層の厚さは、２０～２００μｍである、本開示１に記載の積層体。
［本開示３］
前記接着層のばね定数は、３．０～２０．０Ｎ／mmである、本開示１又は２に記載の積層体。
［本開示４］
前記接着層の８０℃での引張せん断強度は、１．０ＭＰａ以上である、本開示１ないし３のいずれかに記載の積層体。
［本開示５］
前記接着層の７０℃での複素弾性率Ｅ＊は、３０～１５０ＭＰａである、本開示１ないし４のいずれかに記載の積層体。
［本開示６］
前記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリアミドエラストマーである、本開示１ないし５のいずれかに記載の積層体。
［本開示７］
前記樹脂体は、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーである、本開示１ないし６のいずれかに記載の積層体。
［本開示８］
前記金属体は、前記接着層と接触する第１の面に、凹凸部を有する、本開示１ないし７のいずれかに記載の積層体。
［本開示９］
本開示１ないし８のいずれかに記載の積層体を含む、エアレスタイヤ。
［本開示１０］
車軸に固定されるハブ部と、
地面に接触させるための環状のトレッドリングと、
前記ハブ部と前記トレッドリングとを接続するスポーク部とを含み、
前記金属体は、前記ハブ部を形成し、
前記樹脂体は、前記スポーク部を形成する、本開示９に記載のエアレスタイヤ。
［本開示１１］
本開示１ないし８のいずれかに記載の積層体の製造方法であって、
前記接着層を形成するための前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを融解させる工程と、
融解した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを、前記金属体に接触させる工程と、
前記樹脂体を形成するための樹脂を融解させる工程と、
液状の樹脂を、前記金属体に接触した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーに接触させる工程と、
前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーと、前記樹脂とを硬化させて、前記金属体と前記樹脂体とを前記接着層を介して接合させる工程とを含む、
積層体の製造方法。
［本開示１２］
前記接触させる工程に先立ち、前記接着層との接触が予定されている第１の面に、凹凸部を形成する工程をさらに含む、本開示１１に記載の積層体の製造方法。
［本開示１３］
本開示１０に記載のエアレスタイヤの製造方法であって、
前記接着層を形成するための前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを融解させる工程と、
融解した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを、前記金属体からなる前記ハブ部に接触させる工程と、
前記スポーク部を形成するための樹脂を融解させる工程と、
液状の樹脂を、前記ハブ部に接触した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーに接触させる工程と、
前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーと、前記樹脂とを硬化させて、前記ハブ部と前記スポーク部とを接合させる工程とを含む、
エアレスタイヤの製造方法。
［本開示１４］
前記接触させる工程に先立ち、前記ハブ部において、前記接着層との接触が予定されている第１の面に、凹凸部を形成する工程をさらに含む、本開示１３に記載のエアレスタイヤの製造方法。

１ 積層体
２ 金属体
３ 樹脂体
４ 接着層

Claims (14)

1. 金属体と樹脂体とが接合された積層体であって、
   前記金属体と前記樹脂体との間に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含む接着層が設けられ、
   前記接着層の成形収縮率は、１．５％以下である、
   積層体。
2. 前記接着層の厚さは、２０～２００μｍである、請求項１に記載の積層体。
3. 前記接着層のばね定数は、３．０～２０．０Ｎ／mmである、請求項１又は２に記載の積層体。
4. 前記接着層の８０℃での引張せん断強度は、１．０ＭＰａ以上である、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の積層体。
5. 前記接着層の７０℃での複素弾性率Ｅ＊は、３０～１５０ＭＰａである、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の積層体。
6. 前記熱可塑性エラストマーは、熱可塑性ポリアミドエラストマーである、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の積層体。
7. 前記樹脂体は、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー又は熱可塑性ポリウレタンエラストマーである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の積層体。
8. 前記金属体は、前記接着層と接触する第１の面に、凹凸部を有する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の積層体。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の積層体を含む、エアレスタイヤ。
10. 車軸に固定されるハブ部と、
    地面に接触させるための環状のトレッドリングと、
    前記ハブ部と前記トレッドリングとを接続するスポーク部とを含み、
    前記金属体は、前記ハブ部を形成し、
    前記樹脂体は、前記スポーク部を形成する、請求項９に記載のエアレスタイヤ。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の積層体の製造方法であって、
    前記接着層を形成するための前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを融解させる工程と、
    融解した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを、前記金属体に接触させる工程と、
    前記樹脂体を形成するための樹脂を融解させる工程と、
    液状の樹脂を、前記金属体に接触した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーに接触させる工程と、
    前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーと、前記樹脂とを硬化させて、前記金属体と前記樹脂体とを前記接着層を介して接合させる工程とを含む、
    積層体の製造方法。
12. 前記接触させる工程に先立ち、前記接着層との接触が予定されている第１の面に、凹凸部を形成する工程をさらに含む、請求項１１に記載の積層体の製造方法。
13. 請求項１０に記載のエアレスタイヤの製造方法であって、
    前記接着層を形成するための前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを融解させる工程と、
    融解した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーを、前記金属体からなる前記ハブ部に接触させる工程と、
    前記スポーク部を形成するための樹脂を融解させる工程と、
    液状の樹脂を、前記ハブ部に接触した前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーに接触させる工程と、
    前記熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性エラストマーと、前記樹脂とを硬化させて、前記ハブ部と前記スポーク部とを接合させる工程とを含む、
    エアレスタイヤの製造方法。
14. 前記接触させる工程に先立ち、前記ハブ部において、前記接着層との接触が予定されている第１の面に、凹凸部を形成する工程をさらに含む、請求項１３に記載のエアレスタイヤの製造方法。

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