JP2024049100A - エアレスタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の静電気を除去する機能を有しつつ、高速耐久性能を維持し得ることができる。【解決手段】 トレッド部２と、導電性を有するホイール５と接する内周部３と、トレッド部２と内周部３とを連結するスポーク部４とを備えたエアレスタイヤ１である。トレッド部２は、導電性を有する第１部分２Ａと、第１部分２Ａに接触する第２部分２Ｂとを含んでいる。第２部分２Ｂ、スポーク部４及び内周部３は、樹脂又はエラストマーで形成されている。樹脂又はエラストマーには、帯電防止剤が配合されている。帯電防止剤は、高分子系帯電防止剤又は界面活性剤系帯電防止剤である。帯電防止剤は、樹脂又はエラストマーの基材成分１００質量％に対して０．５～２０質量％配合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、エアレスタイヤに関する。

下記特許文献１には、車軸に接続されるリム部と、地面と接触するトレッド部と、前記リム部と前記トレッド部との間に形成されるスポーク部とを含む、金属塩によりコーティングされた繊維を含む非空気入りタイヤが記載されている。

特開２０２１－４９９７７号公報

近年、非空気入りタイヤにおいて、車両の静電気を除去する機能を有しつつ、高速耐久性能を維持することが望まれていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出なされたもので、車両の静電気を除去する機能を有しつつ、高速耐久性能を維持し得るエアレスタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向内側に配され、かつ、導電性を有するホイールと接する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを連結するスポーク部とを備えたエアレスタイヤであって、前記トレッド部は、接地面を有しかつ導電性を有する第１部分と、前記第１部分に接触して前記内周部側に配される第２部分とを含み、前記第２部分、前記スポーク部及び前記内周部は、樹脂又はエラストマーで形成されており、前記樹脂又はエラストマーには、帯電防止剤が配合されており、前記帯電防止剤は、高分子系帯電防止剤又は界面活性剤系帯電防止剤であり、前記帯電防止剤は、前記樹脂又はエラストマーの基材成分１００質量％に対して０．５～２０質量％配合されている、エアレスタイヤである。

本発明のエアレスタイヤは、上記の構成を採用することで、車両の静電気を除去する機能を有しつつ、高速耐久性能を維持し得ることができる。

本実施形態のエアレスタイヤの側面図である。 図１のエアレスタイヤの斜視図である。 図１の要部拡大断面図である。 エアレスタイヤの電気抵抗測定装置を概念的に示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図面は、本発明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ていることが理解されなければならない。また、複数の実施形態がある場合、明細書を通して、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。

図１は、本実施形態のエアレスタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）１の側面図である。図１は、その斜視図、図３は、図１の要部拡大断面図である。図１ないし図３に示されるように、タイヤ１は、路面に接地する環状のトレッド部２と、トレッド部２のタイヤ半径方向内側に配される環状の内周部３と、トレッド部２と内周部３とを連結するスポーク部４とを備えている。内周部３は、導電性を有するホイール５と接している。

トレッド部２は、接地面２ａを有しかつ導電性を有する第１部分２Ａと、第１部分２Ａに接触して内周部３側に配される第２部分２Ｂとを含んでいる。接地面２ａは、車両の走行時に路面（地面）と接地する面である。

第２部分２Ｂ、スポーク部４及び内周部３は、樹脂又はエラストマー（以下、単に「樹脂等」という場合がある）８で形成されており、樹脂等８には、帯電防止剤が配合されている。帯電防止剤は、高分子系帯電防止剤又は界面活性剤系帯電防止剤である。帯電防止剤は、樹脂等８の基材成分１００質量％に対して０．５質量％以上で配合されている。このようなタイヤ１は、車両の静電気を、車両の車軸からホイール５、内周部３、スポーク部４、第２部分２Ｂを経て、第１部分２Ａから路面に放出することができる。静電気を除去する機能を高めるために、帯電防止剤は、樹脂等８の基材成分１００質量％に対して２質量％以上配合されるのが望ましく、５質量％以上配合されるのが望ましい。

また、帯電防止剤は、樹脂等８の基材成分１００質量％に対して２０質量％以下で配合される。これにより、帯電防止剤の配合に伴う樹脂等８の基材成分の物性の低下が抑えられ、ひいては、高速耐久性能を高く維持することができる。高速耐久性能を高く維持するために、帯電防止剤は、樹脂等８の基材成分１００質量％に対して１５質量％以下配合されるのが望ましく、８質量％以下配合されるのが望ましい。帯電防止剤が、高分子系帯電防止剤の場合、部材表面への帯電防止剤のブリードアウトが抑えられ、帯電防止効果が長期間に亘って継続される。また、部材表面へのブリードアウトが抑えられられることで、各部材間の接着性が高められる。さらに、白色又は無色透明の高分子系帯電防止剤第では、顔料等を加えることで、スポーク部及び内周部を黒色以外の所望の色とすることができる。

第１部分２Ａは、本実施形態では、環状のゴム部材である。第１部分２Ａは、例えば、加硫ゴムで形成される。接地面２ａは、第１部分２Ａのタイヤ半径方向の外周面に形成される。接地面２ａには、各種の排水用の溝（図示省略）が形成されても良い。

好ましい態様では、第１部分２Ａには、内部に補強コード層２ｃ（図３に示す）が配される。補強コード層２ｃは、例えば、複数の有機繊維コード又はスチールコードが所定の向きに配向された層からなる。このような補強コード層２ｃは、第１部分２Ａのタイヤ周方向及び／又はタイヤ軸方向の剛性を高め、操縦安定性を向上させるのに役立つ。また、第１部分２Ａには、一部に樹脂材料が添加又は複合されても良い。

第２部分２Ｂは、例えば、環状に形成されている。第２部分２Ｂは、本実施形態では、第１部分２Ａのタイヤ半径方向の内周面２ｂに接合されている。

ホイール５は、車両の車軸（図示省略）に固定される。本実施形態のホイール５は、金属製である。金属としては、鉄系金属、マグネシウム系金属、チタン系金属が望ましく、アルミニウム系金属がとりわけ望ましい。ホイール５は、例えば、ディスク部５ａと、そのタイヤ半径方向外側に形成された円筒状部５ｂとを一体に備える。ディスク部５ａは、トレッド部２と同芯に配されている。ディスク部５ａには、例えば、センターボア５ｃや取付孔５ｄなどが形成されている。車両の車軸には、車両の静電気が流れ得る。

スポーク部４は、例えば、タイヤ周方向に並べられた複数のエレメント４ａからなる。各エレメント４ａは、それぞれ、タイヤ半径方向に延びて、第２部分２Ｂと内周部３とを互いに連結している。各エレメント４ａは、例えば、走行時に撓むことで、トレッド部２に入力された衝撃を緩和することができる。各エレメント４ａの形状等は、図示の態様に限定されるものではなく、例えば、タイヤ半径方向又は周方向にジグザグ状に延びるものや、タイヤ周方向断面において、網目状にのびるもの等、種々の態様が採用される。

内周部３は、例えば、ホイール５の外周面（より具体的には、円筒状部５ｂの外周面）５ｅ（図３に示す）に接合されている。内周部３は、ホイール５の円筒状部５ｂとタイヤ半径方向の外側で隣接している。

界面活性剤系帯電防止剤としては、例えば、非イオン系、アニオン系、及び、カチオン系の界面活性剤、並びに、ポリエチレングリコール化合物などが好適である。界面活性剤系帯電防止剤としては、具体的には、三洋化成工業株式会社製の商品名「ケミスタット（登録商標）」、同社製の商品名「サンスタット（登録商標）」、及び、同社製の商品名「ＰＥＧ」などが好適である。

高分子系帯電防止剤は、熱可塑性樹脂系の帯電防止剤を含むのが望ましい。このような高分子系帯電防止剤は、表面にブリードアウトしたとしても、樹脂等８との絡み合いが起きるので、表面の拭き取りなどで抜け落ちることが抑えられる。このため、熱可塑性樹脂系の帯電防止剤を含む高分子系帯電防止剤は、長時間、帯電防止機能を継続することができる。また、このような高分子系帯電防止剤は、樹脂等８と同様に、解体してペレット化することでリサイクルが可能になると推察される。高分子系帯電防止剤としては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）鎖からなるポリマー、ポリエーテル系のポリマーなどが好適である。高分子系帯電防止剤としては、具体的には、三洋化成工業株式会社製の商品名「ペレスタット（登録商標）」、及び、同社製の商品名「ペレクトロン（登録商標）」などが好適である。

スポーク部４、第２部分２Ｂ及び内周部３の樹脂等８は、例えば、荷重支持能力を十分に発揮し得る強度を持つものが望ましい。これにより、トレッド部２に入力された衝撃が緩和される。本実施形態の樹脂等８は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーで構成される。熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリアミド系又はポリウレタン系が採用されるのが望ましく、とりわけポリエステル系が望ましい。なお、樹脂及びエラストマーは、高分子化合物からなるものであり、エラストマーは、弾性を持った高分子の総称である。

樹脂等８の３０℃での複素弾性率Ｅ*は、３０MPa以上が望ましく、５０MPa以上がさらに望ましく、３５０MPa以下が望ましく、３００MPa以下がさらに望ましい。複素弾性率Ｅ*が３０MPa以上であるので、これにより、タイヤ１の剛性が確保されて、高速耐久性能が維持される。複素弾性率Ｅ*が３５０MPa以下であるので、トレッド部２に入力された衝撃を緩和することができる。複素弾性率Ｅ*は、本明細書では、ＪＩＳＫ６３９４「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－動的性質の求め方－一般指針」の規定に準拠して、粘弾性スペクトロメーターを用い、以下に示される条件下で測定された値である。
初期歪：５％
振幅：±１％
周波数：１０Hz
変形モード：引張
粘弾性スペクトロメーター：ＧＡＢＯ社製「イプレクサー（登録商標）」

樹脂等８の体積抵抗率は、１．０×１０^１０Ω・cm以下が望ましく、１．０×１０^６Ω・cm以下がさらに望ましい。樹脂等８の体積抵抗率が１．０×１０^１０Ω・cm以下であるので、十分な帯電防止機能が発揮されるとともに、帯電防止剤のブリードアウトが抑えられ、物性の変化が小さく維持される。体積抵抗率は、ＪＩＳ－Ｋ ６２７１に規定の二重リング電極法に準拠して、その温度が２３℃とされた条件下で測定される。体積抵抗率は、スポーク部４を形成する樹脂等８から得られるシート（厚さ＝２ｍｍ）を用いて計測される体積抵抗率により表される。

次に、このようなタイヤ１の製造方法が説明される。本実施形態のタイヤ１の製造方法では、第１部分２Ａ、第２部分２Ｂ、スポーク部４、内周部３及びホイール５が、それぞれ、周知の方法で準備される。そして、これらが図示しない周知構造の一体成型金型に投入されて、それぞれが接着剤にて接着されることで、一体成形されたタイヤ１が得られる。接着剤や接着剤の使用方法は、周知のものである。接着剤としては、例えば、ロード・ファー・イーストコーポレーション社製の商品名「ケムロック」が好適に採用される。高分子系帯電防止剤の場合、ブリードアウトが抑制されるので、このような接着剤の接着性が高く維持される。

なお、タイヤ１の製造方法としては、次のような実施形態でも良い。タイヤ１の製造方法では、第１部分２Ａ、スポーク部４及びホイール５が、それぞれ、周知の方法で準備される。そして、各部材が接着する面に接着剤が塗布されて、これらが図示しない周知構造の一体成型金型に投入される。次に、内周部３及び第２部分２Ｂを形成するための樹脂等８が、周知構造の射出成形機から一体性金型内に射出される。これにより、一体成形されたタイヤ１が得られる。

このような製造方法では、トレッド部２とスポーク部４との間の引張せん断強度、及び、スポーク部４と内周部３との間の引張せん断強度は、それぞれ、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上とされるのが望ましい。このような引張せん断強度に規定することで、高速耐久性能が高く維持される。引張せん断強度は、株式会社ティー・エス・イー製の引張試験機（商品名：オートコム万能試験機ＡＣ－１０ｋＮ－Ｃ、）を用いて、ＪＩＳ Ｋ６８５０：１９９９の接着剤の引張りせん断接着強さに準拠して測定された。測定条件は、下記の通りである。
チャック間距離：１１１．５mm
テストスピード：５０mm/min

ホイール５と内周部３との間の引張せん断強度は、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上であるのが望ましい。これにより、上述の作用が効果的に発揮される。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明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。

図１に示した基本構造を有するエアレスタイヤが表１の仕様に基づき試作され、各試供用のタイヤの導電性能及び高速耐久性能がテストされた。なお、共通仕様は、以下の通りである。
試供タイヤ：１４５／７０Ｒ１２相当
第１部分の材料：天然ゴム＋スチレン・ブタジエンゴム＋スチールコード
第２部分、スポーク部及び内周部の材料：ポリエステル系の熱可塑性樹脂
ホイールの材料：アルミニウム合金
ケッチェンブラック：ライオン株式会社製の商品名「ケッチェンブラック」

＜導電性能＞
図４に示されるような測定装置を使用し、ＪＡＴＭＡ規定に準拠してタイヤ１の組立体の電気抵抗値が測定された。測定装置は、絶縁板３０（電気抵抗値が１０¹²Ω以上）の上に設置された表面が研磨された金属板３１（電気抵抗値は１０Ω以下）と、タイヤ１を保持する導電性のタイヤ取付軸３２と、電気抵抗測定器３３とを含んでいる。各供試用のタイヤ１は、予め表面の離型剤や汚れが十分に除去されており、かつ、十分に乾燥した状態のものを用いた。そして、タイヤ取付軸３２と金属板３１との間の電気抵抗値が電気抵抗測定器３３によって測定された。なお、他の条件は、次の通りである。結果は、１００MΩ未満のタイヤ１が合格である。
荷重：１kN
試験環境（室内）温度及び湿度：２５℃／５０％
試験電圧（印可電圧）：１０００V

＜耐久性能＞
周知のドラム試験機を用い、各試供タイヤが、下記の条件で走行された。結果は、損傷が生じたときの速度から１０km/hを減じた速度が採用されて、比較例１の速度を１００とする指数で表示される。数値が大きいほど、良好である。
速度：初期速度を１００km/hとして、１０分経過ごとに１０km/hずつ増加させた。
荷重：１kN
結果が表１に示される。表１に記載された「配合量」は、樹脂又はエラストマーの基材成分１００質量％に対する帯電防止剤の割合（質量％）である。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に対して、車両の静電気を除去する機能を有しつつ、高速耐久性能を維持していることが理解される。

［付記］
本発明は以下の態様を含む。

［本発明１］
路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向内側に配され、かつ、導電性を有するホイールと接する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを連結するスポーク部とを備えたエアレスタイヤであって、
前記トレッド部は、接地面を有しかつ導電性を有する第１部分と、前記第１部分に接触して前記内周部側に配される第２部分とを含み、
前記第２部分、前記スポーク部及び前記内周部は、樹脂又はエラストマーで形成されており、
前記樹脂又はエラストマーには、帯電防止剤が配合されており、
前記帯電防止剤は、高分子系帯電防止剤又は界面活性剤系帯電防止剤であり、
前記帯電防止剤は、前記樹脂又はエラストマーの基材成分１００質量％に対して０．５～２０質量％配合されている、
エアレスタイヤ。
［本発明２］
前記高分子系帯電防止剤は、熱可塑性樹脂系の帯電防止剤を含む、本発明１に記載のエアレスタイヤ。
［本発明３］
前記樹脂又はエラストマーは、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーである、本発明１又は２に記載のエアレスタイヤ。
［本発明４］
前記樹脂又はエラストマーの３０℃での複素弾性率Ｅ*は、３０～３５０MPaである、本発明１又は２に記載のエアレスタイヤ。
［本発明５］
前記樹脂又はエラストマーの体積抵抗率は、１．０×１０^６～１．０×１０^１０Ω・cmである、本発明１又は２に記載のエアレスタイヤ。
［本発明６］
前記トレッド部と前記スポーク部との間の引張せん断強、及び、前記スポーク部と前記内周部との間の引張せん断強度は、それぞれ、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上である、本発明１又は２に記載のエアレスタイヤ。
［本発明７］
前記ホイールと前記内周部との間の引張せん断強度は、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上である、本発明１又は２に記載のエアレスタイヤ。

１ エアレスタイヤ
２ トレッド部
２Ａ 第１部分
２Ｂ 第２部分
２ａ 接地面
３ 内周部
４ スポーク部
５ ホイール

Claims (7)

1. 路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向内側に配され、かつ、導電性を有するホイールと接する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを連結するスポーク部とを備えたエアレスタイヤであって、
   前記トレッド部は、接地面を有しかつ導電性を有する第１部分と、前記第１部分に接触して前記内周部側に配される第２部分とを含み、
   前記第２部分、前記スポーク部及び前記内周部は、樹脂又はエラストマーで形成されており、
   前記樹脂又はエラストマーには、帯電防止剤が配合されており、
   前記帯電防止剤は、高分子系帯電防止剤又は界面活性剤系帯電防止剤であり、
   前記帯電防止剤は、前記樹脂又はエラストマーの基材成分１００質量％に対して０．５～２０質量％配合されている、
   エアレスタイヤ。
2. 前記高分子系帯電防止剤は、熱可塑性樹脂系の帯電防止剤を含む、請求項１に記載のエアレスタイヤ。
3. 前記樹脂又はエラストマーは、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーである、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
4. 前記樹脂又はエラストマーの３０℃での複素弾性率Ｅ*は、３０～３５０MPaである、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
5. 前記樹脂又はエラストマーの体積抵抗率は、１．０×１０^６～１．０×１０^１０Ω・cmである、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
6. 前記トレッド部と前記スポーク部との間の引張せん断強、及び、前記スポーク部と前記内周部との間の引張せん断強度は、それぞれ、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上である、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
7. 前記ホイールと前記内周部との間の引張せん断強度は、２０～２５℃の雰囲気中において、１．０MPa以上である、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。

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