JP5759221B2 - 空気入りタイヤのクラック試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの経時的な劣化を促進させて、サイドウォール部の外表面における耐クラック性能を評価する空気入りタイヤのクラック試験方法に関する。

空気入りタイヤは、長期に亘って使用されることにより、例えば紫外線、オゾン等の様々な要因によって経時劣化し、タイヤの外表面にクラックが発生して耐久性を低下させる。従って、空気入りタイヤの耐久性を評価する場合、上述のような経時劣化を考慮に入れる必要がある。

特に市場で発生する経時劣化の主原因として、オゾンがゴム分子鎖の二重結合に反応して連鎖を切断するオゾン劣化（酸化劣化という場合がある。）が挙げられる。このオゾン劣化は、ゴムに伸びが生じるときに促進されるもので、特に表面歪みが大きいサイドウォール部で顕著となり、その外表面に、応力の方向とは垂直な方向であるタイヤ周方向に伸びる細かなクラックを発生させる。なお紫外線などの放射線による劣化は、放射線によりゴム分子鎖が切断されるもので、ランダム方向にクラックが発生することで前記オゾン劣化とは区別することができる。

そしてこのオゾン劣化に起因する耐久性を評価する方法として、下記の特許文献１には、オゾンの雰囲気内でドラム走行試験を行い、クラックの発生状況を評価する方法が提案されている。しかしこの方法の場合、ドラム試験機全体を囲う密閉した大きな空間を設ける必要があり、設備コストが増加するとともに、試験機全体がオゾンの雰囲気に曝されるため、試験機の例えばベアリングやパッキンなどにも劣化を招くなど試験機などの寿命を低下させるという問題がある。

他方、下記の特許文献２には、空気入りタイヤにオゾンを噴射しながらドラム走行試験を行う方法が提案されている。この方法では、ドラム試験機全体を囲う密閉した大きな空間を設ける必要がないため、設備コストの低減や試験機の寿命増加を図ることができる。又この方法では、オゾンを噴射して開放された空間内にオゾン雰囲気を局部的に形成するために、例えば１００ｐｐｈｍ以上と高濃度のオゾンを使用することが望まれている。

しかし高濃度のオゾンの使用は、眼、粘膜、上部気道などを刺激するなど作業環境に悪影響を与える。従ってオゾン噴射の場合、作業環境の観点から、オゾン濃度はできるだけ低い方が好ましいが、それによりオゾン劣化の促進が妨げられ、ドラム走行試験が長時間必要となって試験効率を低下させるという問題があり、この点で改善する余地が残されている。

特開２００６−８４２９０号公報 特開２００８−２６２２８号公報

そこで本発明は、噴射するオゾンの濃度を減じて作業環境の改善を図りながら、オゾン劣化を促進させて試験時間の増加を抑えうる空気入りタイヤのクラック試験方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、空気入りタイヤの経時的な劣化を促進させて、サイドウォール部の外表面におけるクラックの発生状況を評価する空気入りタイヤのクラック試験方法であって、
空気入りタイヤに所定の荷重を負荷した荷重負荷状態にて、該空気入りタイヤをドラム上で走行させながら、前記荷重負荷状態においてサイドウォール部の外表面が最もタイヤ軸方向外側に突出する最大突出位置に向かってオゾンを噴出させる走行工程を具えるとともに、
前記走行工程は、所定の走行距離又は走行時間毎に前記走行及びオゾンの噴出を一時中断して、ゴム内部から前記サイドウォール部の外表面に滲み出す滲出物を拭き取って除去する除去ステップを含み、
前記オゾンは、オゾン濃度が２０〜８０ｐｐｈｍであることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記オゾンを噴出する噴出ノズルの噴き出し口と前記最大突出位置との距離Ｌは、３０ｃｍ以下であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記荷重負荷状態において、前記最大突出位置における引張り歪みを６〜１４％の範囲としたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記除去ステップは、洗剤を含ませた水を用いて洗浄する洗浄段階を含むことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、荷重負荷状態にてドラム上を走行する空気入りタイヤのサイドウォール部に向かってオゾンを噴出させているため、ドラム試験機全体を囲う密閉した大きな空間が不要となり、設備コストの低減やドラム試験機の寿命増加を図ることができる。しかも、サイドウォール部のうちで最も表面歪みが大となりオゾン劣化が進みやすい最大突出位置にオゾンを噴出させているため、オゾン劣化の進行を早めることができる。

他方、空気入りタイヤでは、ゴム中にオイルや老化防止剤などの種々の配合物が添加されているが、このオイルや老化防止剤などは、走行中のゴムの伸縮によって外表面に滲み出す傾向にある。特にサイドウォール部では、ゴムの伸縮変形が大きいため滲出量が大であり、この滲出物が被覆層となってバリヤを形成し、オゾンとの接触を妨げる。しかし本発明では、所定の走行距離又は走行時間毎に前記走行及びオゾンの噴出を一時中断して、サイドウォール部の外表面に滲み出す滲出物を拭き取って除去する除去ステップを行っている。これによりバリヤの形成を抑制してオゾンとの接触を促すことができ、オゾン劣化を促進させうる。

このように、サイドウォール部のうちで最も表面歪みが大とる最大突出位置にオゾンを噴出させること、及び前記除去ステップによるバリヤの形成抑制とにより、オゾン劣化をより加速させることができる。その結果、噴射するオゾンの濃度を減じて作業環境の改善を図りながら、試験時間の増加を抑えうることが可能となる。

本発明の空気入りタイヤのクラック試験方法を実施するための試験装置を概念的に示す斜視図である。 オゾンの噴出状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤのクラック試験方法（以下、クラック試験方法という。）を実施するための試験装置１を概念的に示す斜視図であって、前記試験装置１は、空気入りタイヤＴを外周面上で走行させるドラム２を有するドラム装置３、前記空気入りタイヤＴを枢支するタイヤ支持装置４、及び走行する前記空気入りタイヤＴのサイドウォール部Ｔａの外表面に向かってオゾンを噴出させる噴出ノズル５を具える。

前記ドラム装置３及びタイヤ支持装置４としては、従来のドラム走行試験で用いられる装置が好適に採用しうる。又前記噴出ノズル５にオゾンを供給するオゾン発生装置も、市販のものが好適に採用しうる。

そして本実施形態のクラック試験方法では、前記試験装置１を用いて空気入りタイヤＴにオゾン劣化を促進させ、サイドウォール部Ｔａの外表面におけるクラックの発生状況を評価する。

具体的には、クラック試験方法は、前記空気入りタイヤＴに所定の荷重を負荷した荷重負荷状態Ｙにて、該空気入りタイヤＴをドラム２上で走行させながら、前記荷重負荷状態Ｙにおいてサイドウォール部Ｔａの外表面が最もタイヤ軸方向外側に突出する最大突出位置Ｐに向かって前記噴出ノズル５からオゾンを噴出させる走行工程を具える。

前記荷重負荷状態Ｙにおいて、空気入りタイヤＴの充填内圧、及び負荷荷重は、特に規制されないが、充填内圧においては正規内圧以下、かつ負荷荷重においては正規荷重以上とし、前記最大突出位置Ｐにおけるタイヤ表面の引張り歪みを６〜１４％と、市場におけるタイヤの引張り歪みよりも大に設定するのが好ましい。このように引張り歪みを高めることにより、オゾン劣化をより加速させることができる。前記引張り歪みが６％未満では、市場における引張り歪みと大差なく加速効果が認められず、逆に１４％を越えると歪みが過大となって、クラック以外の他のタイヤ損傷を招いてクラック試験が続けられなくなる恐れが生じる。

又、他のタイヤ損傷を抑える観点から、前記充填内圧は正規内圧の６０〜１００％の範囲、負荷荷重は正規荷重の１００〜１５０％の範囲がさらに好ましく、前記最大突出位置Ｐでの引張り歪みが６〜１４％となるように、前記範囲内で充填内圧及び負荷荷重を調整するのが望ましい。特に試験の安全性の観点から、前記負荷荷重は、前記範囲内でできるだけ低く設定するのがより望ましい。

なお前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。又前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。

又前述の如く、タイヤの撓みを市場よりも大に設定しているため、試験中にタイヤ損傷が生じないようにするために、前記走行工程におけるタイヤの走行速度は、３０〜５０ｋｍ／ｈの範囲と比較的低速で行うのが好ましい。走行速度が３０ｋｍ／ｈ未満では、サイドウォールゴムの屈曲回数、即ち伸縮変形の頻度が減じるため、オゾン劣化の促進に不利となり、逆に５０ｋｍ／ｈを越えるとタイヤ損傷に不利を招く。

又前記走行工程では、図２に示すように、前記荷重負荷状態Ｙでのタイヤ走行中、前記タイヤＴの最大突出位置Ｐに向かって噴出ノズル５からオゾンを連続的に噴出させる。前記最大突出位置Ｐとは、前記荷重負荷状態Ｙにおいてサイドウォール部Ｔａの外表面が最もタイヤ軸方向外側に突出する位置であって、タイヤ表面の引張り歪みが最も大きく発生する、即ちオゾン劣化がより進行しやすい部位である。従ってこの部位にオゾンを噴出させることにより、オゾン劣化をより加速させることができる。

前記噴出ノズル５から噴出するオゾンのオゾン濃度は、オゾンの毒性や作業者のオゾン雰囲気中での作業（クラックの発生確認など）時間を考慮し、８０ｐｐｈｍ以下、さらには６０ｐｐｈｍ以下と、相対的に低く設定するのが好ましい。しかしオゾン濃度が低すぎると、本発明のクラック試験方法においてもオゾン劣化の進行が遅くなって試験時間が長くなり、本発明の効果が充分に発揮されなくなる。従ってオゾン濃度の下限値は２０ｐｐｈｍ以上、さらには３０ｐｐｈｍ以上が好ましい。なお、前記オゾン濃度は、噴出ノズル５の噴き出し口にて測定した値であり、この噴き出し口と前記最大突出位置Ｐとの距離Ｌは３０ｃｍ以下とするのが好ましい。

次に、前記走行工程では、所定の走行距離又は走行時間毎に、前記走行及びオゾンの噴出を一時中断し、ゴム内部からサイドウォール部Ｔａの外表面に滲み出す滲出物を拭き取って除去する除去ステップを行う。前述した如く、空気入りタイヤでは、ゴム中にオイルや老化防止剤などの種々の配合物が添加されており、このオイルや老化防止剤などが走行中のゴムの伸縮によって外表面に滲み出す傾向にある。特にサイドウォール部Ｔａでは、ゴムの伸縮変形が大きいため滲出量が大であり、この滲出物が被覆層となってバリヤを形成しオゾン劣化の進行を妨げる。そこで本発明では、除去ステップを行い、前記滲出物を拭き取ることでバリヤを除去し、オゾン劣化を加速させ、前記最大突出位置Ｐへのオゾン噴出と相俟って試験効率を上げることができる。

前記除去ステップとしては、乾いた布、或いは水で濡らした布で滲出物を拭き取ることで達成しうる。しかしバリヤの除去をより清浄に行うために、洗剤を含ませた水を用いてサイドウォール部Ｔａの外表面を洗浄する洗浄段階を含ませることが好ましい。なおこの洗浄段階として、前記洗剤を含ませた水を用いて、ブラシ状のもので擦る、或いは洗剤を含ませた水で濡らした布で擦るなども含まれる。又水、或いは洗剤を含ませた水を用いる場合には、タイヤを乾燥させた後、前記走行及びオゾンの噴出を再開させる。

前記除去ステップの頻度は、例えば０．５日〜２日に１度の割合、或いは走行距離５００ｋｍ〜２０００ｋｍに１度の割合など適宜設定することができる。

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。

本発明の効果を確認するため、タイヤサイズ２２５／８０Ｒ１７．５のタイヤに対し、図１に示す試験装置を用いて表１に示す仕様に基づきクラック試験を行い、サイドウォール部の外表面におけるクラックの発生状況を評価した。又劣化の状態を比較するため、サイドウォールゴムの複素弾性率Ｅ＊、及び新品タイヤとのサイドウォールゴムのゴム硬度の差（＋表示は、ゴム硬度が上昇したことを意味する）を測定し比較した。

なお除去ステップとしては、洗剤を含ませた水で濡らした布で擦って洗浄した。噴出ノズルの噴き出し口と最大突出位置との距離Ｌは約２０ｃｍであった。室温は、タイヤから１ｍ以内の位置で測定している。走行工程において、走行速度は４０ｋｍ／ｈで一定としている。

（１）クラックの発生状況：
１５０００ｋｍ完走後、サイドウォール部の外表面におけるクラック発生状況を、クラックの発生無しを０点、最も酷い実施例＊のクラック発生状況を４点とした５段階にて目視によって評価した。
（２）複素弾性率Ｅ＊、ゴム硬度：
複素弾性率Ｅ＊は、 ＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準じて、次に示される条件で（株）岩本製作所製の「粘弾性スペクトロメータ」を用いて測定した値である。
・初期歪み（１０％）、
・振幅（±１％）、
・周波数（１０Ｈｚ）、
・変形モード（引張）、
・測定温度（７０℃）。
又ゴム硬度Ｈｓは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより、２３℃の環境下で測定したデュロメータＡ硬さである。

表の如く、実施例は、除去ステップを用いることにより、オゾン濃度を減じながら、オゾン劣化を促進させうるのが確認できる。

２ ドラム
Ｐ 最大突出位置
Ｔ 空気入りタイヤ
Ｔａ サイドウォール部
Ｙ 荷重負荷状態

Claims (4)

1. 空気入りタイヤの経時的な劣化を促進させて、サイドウォール部の外表面におけるクラックの発生状況を評価する空気入りタイヤのクラック試験方法であって、
   空気入りタイヤに所定の荷重を負荷した荷重負荷状態にて、該空気入りタイヤをドラム上で走行させながら、前記荷重負荷状態においてサイドウォール部の外表面が最もタイヤ軸方向外側に突出する最大突出位置に向かってオゾンを噴出させる走行工程を具えるとともに、
   前記走行工程は、所定の走行距離又は走行時間毎に前記走行及びオゾンの噴出を一時中断し、ゴム内部から前記サイドウォール部の外表面に滲み出す滲出物を拭き取って除去する除去ステップを含み、
   前記オゾンは、オゾン濃度が２０〜８０ｐｐｈｍであることを特徴とする空気入りタイヤのクラック試験方法。
   
2. 前記オゾンを噴出する噴出ノズルの噴き出し口と前記最大突出位置との距離Ｌは、３０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤのクラック試験方法。
   
3. 前記荷重負荷状態において、前記最大突出位置における引張り歪みを６〜１４％の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤのクラック試験方法。
4. 前記除去ステップは、洗剤を含ませた水を用いて洗浄する洗浄段階を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤのクラック試験方法。

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