JP4270501B2 - 二輪車用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、二輪車用タイヤの内腔に圧縮充填して使用される弾性発泡充填材およびこの弾性発泡充填材を使用する二輪車用タイヤに関し、特には、オフロードでのへたり耐久性と操縦安定性との両立を図ることのできる弾性発泡充填材およびこの弾性発泡充填材を使用するオンロードおよびオフロード兼用の自動二輪車用タイヤに関する。

従来より、自転車のパンクの際の煩わしさを回避するために、チューブ部分をソリッドにしたり発泡ゴムを入れたりする、所謂ノーパンクタイヤと呼ばれている車輪が知られている。従来のノーパンクタイヤは、パンクの修理は回避できるものの、充填体の比重が大きかったり、ショック吸収に劣る等の問題があったが、近年、かかる問題を解消し、ノーパンクタイヤ構造でありながら軽量化して、乗り心地が良く、また転がり抵抗が小さい等のタイヤ車輪が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１記載の車輪は、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルに各種配合剤と硫黄系加硫剤とを配合し発泡させてなる弾性発泡充填材を通常の空気入りタイヤの殻内にエアーチューブに替えて圧縮装着したものであり、独立気泡内のガスの反発力により、空気を用いずに二輪車の荷重を支え、操縦安定性に必要な剛性とクッション性とを確保することで、通常の空気入りタイヤをノーパンクタイヤとして使用可能とするものである。

また、閉鎖セルを有するエラストマー性安全支持体の使用は、クロスカントリーラリータイプの凸凹コースを走行するための競争タイヤにおいて既知である。これらのセル支持体は、タイヤがパンクしてゼロ又は非常に低い圧力でもタイヤの機能を確保することによって一定の距離にわたり走行を可能とするために必要とされる。ゼロ圧力での走行の厳しい条件下では支持体の発熱がセル壁の透過性の増加をもたらし、一定の時間が経過した後にはタイヤの機能を有効に確保出来なくなるが、近年、ゼロ圧力でも走行を可能とするタイヤの安全な支持体およびその製造方法が提案されている（特許文献２）。
特開平８−３３２８０５号公報 特開２００２−１１３７３６号公報

オンロードおよびオフロード兼用の自動二輪車用タイヤの空気チューブの代わりに、特許文献１記載の自転車用弾性発泡充填材を内腔に充填した場合には、走行時に発生する熱の蓄積により弾性発泡充填材のゴム成分がヘタリを生じ、弾性発泡充填材自体の剛性が低下することによる、操縦安定性の低下は避けられないものであった。

また、特許文献２に記載の閉鎖セルを有するエラストマー性安全支持体は、本来、タイヤパンク時の非常時に機能するものであるため、それのみによる走行は想定しておらず、よって耐久性にはおのずと限界があった。

そこで本発明の目的は、オフロードでのへたり耐久性と操縦安定性の両立を図ることのできる弾性発泡充填材およびこの弾性発泡充填材を使用する二輪車用タイヤ、特にはオンロードおよびオフロード兼用の自動二輪車用タイヤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の弾性発泡充填材は、ブチルゴムおよび／又はハロゲン化ブチルゴムを主要ゴム成分とするゴム成分１００重量部に対し、硫黄系加硫剤０．３〜２．０重量部とともにモノサルファイド結合形成用加硫剤０．３〜３．０重量部および後加硫剤０．３〜３．０重量部が配合されてなり、見かけ比重が０．０８〜０．２であることを特徴とするものである。ここで、「見掛け比重」とは、大気圧下で、外部から圧縮する力を受けていないフリー状態にある充填体の見掛け比重である。

本発明の弾性発泡充填材において、前記モノサルファイド結合形成用加硫剤は、好ましくはカプロラクタムジスルフィドであり、また、前記後加硫剤は、好ましくは１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンまたはヘキサメチレン−１，６−ビス（チオスルフェート）二ナトリウム塩である。

本発明の二輪車用タイヤは、タイヤ殻と、該タイヤ殻のビード部を圧着させてこれを支持するリムと、該リムと前記タイヤ殻とで形成したドーナツ状の内部空洞を埋めるように圧着される弾性発泡充填材とを具備する二輪車用タイヤにおいて、
前記弾性発泡充填材として、本発明の弾性発泡充填材が使用されていることを特徴とするものである。

本発明の二輪車においては、前記弾性発泡充填材が、好ましくは圧縮率５〜４０％で充填されている。ここで、「圧縮率」とは、｛（元の体積−圧縮後の体積）／元の体積｝を百分率で表したものである。

本発明の弾性発泡充填材を用いた二輪車用タイヤにおいては、走行時の発熱によるゴムのヘタリが防止され、長期にわたり操縦安定性能の維持が可能である。また、新品時と走行後のゴム弾性率（３００％モジュラス）の変化率（走行品／新品比）を５４ｋｍ走行時で９０％以上に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明の弾性発泡充填材に使用するゴム成分は、ブチルゴムおよび／又はハロゲン化ブチルゴムを主要ゴムとする。ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムは、気体の透過性が小さいため、発泡体のセル内独立気泡が良好に保持され、長期にわたり乗り心地性を保持することができる。かかるゴム成分には、気体の低透過性を損なわない範囲内で天然ゴムまたはジエン系合成ゴム、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体、シス−１，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリブタジエン等を適宜含めることができる。

本発明の弾性発泡充填材には、硫黄系加硫剤とともにモノサルファイド結合形成用加硫剤および後加硫剤が配合される。硫黄系加硫剤の補助として、硫黄の一部をモノサルファイド結合形成用加硫剤に代替することにより、走行による熱履歴により切断されない架橋点を確保することが可能となり、へたりを抑制することができる。また、走行による熱履歴により硫黄架橋が切断された場合には、活性となった切断点と後加硫剤とで新たな熱安定架橋を形成する。これにより、ポリマー同士を拘束する架橋点数を維持することが可能になり、ゴムのヘタリが抑制される。モノサルファイド結合形成用加硫剤および後加硫剤の両者を併用することにより、使用初期から末期に至るまでのゴムのヘタリをより良好に抑制することが可能となる。

硫黄系加硫剤は、ゴム本来の弾性を確保し操縦安定性の低下を招くことがないようにするために、ゴム成分１００重量部に対し０．３〜２．０重量部とする。また、モノサルファイド結合形成用加硫剤および後加硫剤の配合量は０．３〜６．０重量部である。この配合量が０．３重量部未満では、走行による熱履歴に基づくヘタリを良好に抑制することができず、一方、６．０重量部を超えるとゴムの硬度が高くなり過ぎ、却って操縦安定性を損なうことになる。好ましくは、ゴム成分１００重量部に対し、夫々硫黄系加硫剤が０．５〜１．５重量部、モノサルファイド結合形成用加硫剤が０．５〜２．５重量部、さらに後加硫剤が０．５〜２．５重量部である。

モノサルファイド結合形成用加硫剤は、モノサルファイド結合による架橋を形成し得る架橋剤であればよく、特に限定されるべきものではないが、好ましくはカプロラクタムジスルフィドを挙げることができる。また、後加硫剤は、熱履歴によるリバージョンにより架橋を開始する架橋剤であればよく、好ましくは１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンまたはヘキサメチレン−１，６−ビス（チオスルフェート）二ナトリウム塩を挙げることができる。

また、本発明の弾性発泡充填材は、見かけ比重を０．０８〜０．２とするために、発泡剤、および必要に応じ発泡助剤を調合し、発泡させる。この見掛け比重が０．０８未満であると、充填材をタイヤ空洞に圧縮挿着した状態でも見掛け比重は依然として低く、圧縮の作用としての気泡内の気圧が十分に高められず、操縦安定性に劣る。一方、見掛け比重が０．２を超えると、充填材自体が硬くなりすぎて、却って操縦安定性に劣ることになる。

本発明において使用し得る発泡剤の例としては、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスフォニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等を挙げることができる。また、発泡助剤としては、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常発泡製品の製造に用いられる助剤を好適に使用することができる。

また、前記成分とともに、ゴム工業で広く使用されているカーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、プロセスオイル、加硫促進剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸等の添加剤を適宜配合可能である。

次に、本発明の好適例であるオンロードおよびオフロード兼用の自動二輪車用タイヤの構成を図１に示す。図１に示すタイヤは、タイヤ殻１とリム２と本発明の弾性発泡充填材３とを具備する。タイヤ殻１は、一対のビード部４と、このビード部４に連なる一対のサイドウォール５と、両サイドウォール５間にトロイド状をなして連なるトレッド部６とを備えている。また、図示はしないが、これら各部をビード部４のビードコア７に巻回され両ビード部４相互間にわたり補強するカーカスと、このカーカスの外周にトレッド部６を補強するベルトとを有している。かかるタイヤ殻１の構造および材質等は特に制限されるべきものではなく、既知のものを適宜採用することができる。

充填材３は、大気圧下で、外力を受けない自由状態にあるときの断面積は充填後の断面積よりも大きく、充填材３は圧縮し強制的にタイヤ殻１とリム２とで形成される内部空洞内に押し込まれ挿着されている。このように、充填材３が圧縮挿着され発泡体内のガスが圧縮されることになり、操縦安定性が良好となる。充填材３の圧縮率は、好ましくは５〜４０％の範囲内である。この圧縮率が５％未満となると、タイヤ殻１とのフィット性が低下し、操縦安定性が低下する。一方、圧縮度合が４０％を超えると、タイヤ殻１内への充填材３の圧縮挿着が困難となり、また、充填材自体が硬くなりすぎてやはり操縦安定性が悪くなるからである。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
タイヤサイズＭＣＳ１１０／９０−１９、リムサイズ２．１５−１９の標準オン／オフタイヤ（内部空洞断面積：５５．４ｃｍ²）の内部に、下記の表１中に示す配合の弾性発泡充填材（圧縮率：約２０％、見かけ比重：０．１２）を適用して、各供試タイヤを作製した。尚、下記表１中の配合量は全て重量部を表す。

１）モノサルファイド形成用架橋剤、カプロラクタムジスルフィド（レインケミー（ＲＨＥＩＮ ＣＨＥＭＩＥ）社製）
２）後架橋剤、１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼン（フレキシス（ＦＬＥＸＳＹＳ）社製）
３）後架橋剤、ヘキサメチレン−１，６−ビス（チオスルフェ−ト）二ナトリウム塩（フレキシス（ＦＬＥＸＳＹＳ）社製）

〈実車フィーリング評価〉
従来例、比較例および実施例の各タイヤを自動二輪車（排気量２５０ｃｃの国産車（標準オン／オフ車））に夫々装着して、モトクロス国際Ａ級ライダー２名により、所定の走行条件での実車走行におけるフィーリングテストを行った。具体的には、１周約１．６ｋｍのモトクロスコースを平均時速約４８ｋｍ／ｈで１７周（約３４分）周回走行することを１セットとし、これを２セット走行して、その前後（新品時および実車走行後）での総合的な操縦安定性について、５段階評価を行った。評価は５点満点とし、従来例を３点とした相対評価で表した。その評価基準は以下の通りである。
５：著しく良い
４：良い
３：変わらず
２：劣る
１：著しく劣る

〈モジュラス変化率（弾性発泡充填材のへたり性）評価〉
新品時と、上記実車走行後の各供試タイヤの弾性発泡充填材を切り出して、ＪＩＳ＃３サンプルを作製し、得られたサンプルにつき、インストロン引っ張り試験機にて３００％伸長時のモジュラスの値の測定を行った。測定結果は、新品時対比のモジュラス変化率として評価した。
これらの結果を下記の表２中に併せて示す。

上記表２の結果から、実施例においては、モノサルファイド架橋の効果で架橋が安定するとともに、硫黄によるポリサルファイド架橋の切断を後架橋剤による架橋が補完するため、ゴムのヘタリが抑制されて最も操縦安定性が安定しているとの評価が得られた。

本発明の弾性発泡充填材は、二輪車用タイヤ殻内部に圧縮充填して使用され、オンロードおよびオフロード兼用の自動二輪車用タイヤに適用した場合には、オフロードでのへたり耐久性と操縦安定性の両立を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤの断面図である。

符号の説明

１ タイヤ殻
２ リム
３ 弾性発泡充填材
４ ビード部
５ サイドウォール
６ トレッド部
７ ビードコア

Claims (5)

1. ブチルゴムおよび／又はハロゲン化ブチルゴムを主要ゴム成分とするゴム成分１００重量部に対し、硫黄系加硫剤０．３〜２．０重量部とともにモノサルファイド結合形成用加硫剤０．３〜３．０重量部および後加硫剤０．３〜３．０重量部が配合されてなり、見かけ比重が０．０８〜０．２であることを特徴とする弾性発泡充填剤。
2. 前記モノサルファイド結合形成加硫剤がカプロラクタムジスルフィドである請求項１記載の弾性発泡充填材。
3. 前記後加硫剤が１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンまたはヘキサメチレン−１，６−ビス（チオスルフェート）二ナトリウム塩である請求項１または２記載の弾性発泡充填材。
4. タイヤ殻と、該タイヤ殻のビード部を圧着させてこれを支持するリムと、該リムと前記タイヤ殻とで形成したドーナツ状の内部空洞を埋めるように圧着される弾性発泡充填材とを具備する二輪車用タイヤにおいて、
   前記弾性発泡充填材として、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の弾性発泡充填材が使用されていることを特徴とする二輪車用タイヤ。
5. 前記弾性発泡充填材の圧縮率が５〜４０％である請求項４記載の二輪車用タイヤ。

Images