JP7088955B2 - 非空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、非空気入りタイヤに関するものである。
近年、パンクの発生を回避するため、内部に加圧空気を充填する必要の無いタイヤが提案されている。
例えば、下記特許文献1には、車軸に取り付けられる取り付け体と、該取り付け体に外装される内筒体、及び該内筒体をタイヤ径方向の外側から囲繞する外筒体を備えるリング部材と、前記内筒体と前記外筒体との間にタイヤ周方向に沿って複数配設されるとともに、これらの両筒体同士を相対的に弾性変位自在に連結する連結部材と、を備える非空気入りタイヤが開示されている。
また、下記特許文献1には、非空気入りタイヤのリング部材や連結部材を、-20℃での曲げ弾性率と60℃での曲げ弾性率との倍率を規定した合成樹脂材料で一体的に形成することで、乗り心地を改良できることが開示されている。
特開2014-125081号公報
しかしながら、本発明者が検討したところ、上記特許文献1に開示の非空気入りタイヤは、乗り心地の温度依存性が大きく、特に低温における乗り心地に改善の余地があることが分かった。
一方、安全性の観点から、上述のリング部材や連結部材を合成樹脂材料で形成した非空気入りタイヤにおいても、高い耐久性が求められる。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有すると共に、優れた耐久性を有する非空気入りタイヤを提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の非空気入りタイヤは、樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤであって、
前記樹脂組成物は、ISO178に準拠した-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であり、且つ、ISO178に準拠した60℃での曲げ弾性率が150MPa以上であることを特徴とする。
かかる本発明の非空気入りタイヤは、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って乗り心地が良好であると共に、耐久性に優れる。
ここで、本発明において、曲げ弾性率は、「ISO178:2010 A法」に準拠した3点曲げ試験で得られる値である。
本発明の非空気入りタイヤの好適例においては、前記樹脂組成物が、分子中にハードセグメント及びソフトセグメントを有する熱可塑性エラストマー(A)と、該熱可塑性エラストマー(A)以外であって、前記ハードセグメントと同種の樹脂(B)と、を含む。この場合、乗り心地の温度依存性が更に小さくなって、広い温度範囲に亘って乗り心地が向上し、また、耐久性が更に向上する。
ここで、「熱可塑性エラストマー」とは、分子中にハードセグメント及びソフトセグメントを有する熱可塑性樹脂材料であるが、詳細には、弾性を有する高分子化合物であって、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーとを有する共重合体からなる熱可塑性樹脂材料をいう。
また、熱可塑性エラストマーが有するハードセグメントと「同種の樹脂」とは、熱可塑性エラストマーが有するハードセグメントの主鎖を構成する骨格と共通する骨格を有する樹脂をいう。なお、本発明における樹脂(B)は、熱可塑性または熱硬化性を有する樹脂を意味し、天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムは含まない。また、熱可塑性エラストマー(A)も、天然ゴムや合成ゴム等の加硫ゴムを包含しない。
ここで、前記熱可塑性エラストマー(A)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであり、且つ、前記樹脂(B)が、ポリエステル樹脂であることが好ましい。この場合、広い温度範囲に亘って乗り心地が更に向上し、また、耐久性がより一層向上し、更には、低コストで、非空気入りタイヤを製造することが可能となる。
また、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーのハードセグメントが、ポリブチレンテレフタレートであり、前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレートであることが更に好ましい。この場合、乗り心地が特に良好である。
本発明の非空気入りタイヤの他の好適例においては、前記熱可塑性エラストマー(A)と前記樹脂(B)との質量比率(A/B)が、60/40~40/60である。この場合、耐久性と乗り心地のバランスが特に優れる。
本発明の一実施態様においては、前記非空気入りタイヤは、車軸に取り付けられるホイール部と、該ホイール部に外装される内筒と、該内筒をタイヤ径方向の外側から囲繞する外筒と、前記内筒と前記外筒との間にタイヤ周方向に沿って複数配置された、前記両筒同士を連結する連結部材と、前記外筒のタイヤ径方向外側に設けられたトレッド部材と、を具える非空気入りタイヤであって、
前記骨格部材としての、前記内筒、前記外筒及び前記連結部材が、前記樹脂組成物からなる。この場合も、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有すると共に、優れた耐久性を有する非空気入りタイヤを得ることができる。
本発明によれば、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有すると共に、優れた耐久性を有する非空気入りタイヤを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る非空気入りタイヤの構成を模式的に示す、タイヤ側面から見た説明図である。 本発明の他の一実施形態に係る非空気入りタイヤの構成を模式的に示す、タイヤ側面から見た説明図である。 図2の一部を拡大して示す説明図である。 他の例による連結部材により連結された内筒と外筒を示す側面図である。 他の例による連結部材により連結された内筒と外筒を示す斜視図である。
以下に、本発明の非空気入りタイヤを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
本発明の非空気入りタイヤは、樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤである。
ここで、前記非空気入りタイヤの骨格部材とは、タイヤ骨格を構成する部材、より具体的には、タイヤトレッドの形状を維持するため、タイヤ内方から外方へ向かってトレッド部材を支持する部材のことを意味している。例えば、非空気入りタイヤにおける、リング部材(内筒、外筒)及び連結部材(スポーク構造)等のことである。
そして、本発明の非空気入りタイヤにおいて、前記骨格部材に用いる樹脂組成物は、ISO178に準拠した-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であり、且つ、ISO178に準拠した60℃での曲げ弾性率が150MPa以上であることを特徴とする。
樹脂組成物の曲げ弾性率は、一般に温度が上昇するに従い低下する傾向があるが、骨格部材に用いる樹脂組成物の60℃での曲げ弾性率が150MPa以上であれば、比較的高い温度でも骨格部材が柔らかくなり過ぎず、例えば、非空気入りタイヤを装着した自転車を漕ぐ際にも、漕ぎが重くなることが無く、乗り心地が良好であり、また、耐久性も十分に確保できる。また、樹脂組成物の曲げ弾性率は、一般に温度が低下するに従い上昇する傾向があるが、骨格部材に用いる樹脂組成物の-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であれば、比較的低い温度でも骨格部材が硬くなり過ぎることが無いため、乗り心地が良好であり、また、骨格部材が硬くなり過ぎて脆くなることも無く、耐久性に優れる。そのため、本発明の非空気入りタイヤは、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有すると共に、優れた耐久性を有する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の-20℃での曲げ弾性率は、1600MPa以下であり、好ましくは1500MPa以下、更に好ましくは1400MPa以下であり、また、通常は150MPa以上であり、好ましくは600MPa以上、更に好ましくは900MPa以上である。-20℃での曲げ弾性率が1600MPaを超えると、骨格部材が硬くなり過ぎて、タイヤから伝わる振動が激しくなって、乗り心地が悪化し、また、骨格部材が硬くなり過ぎて脆くなるため、耐久性も悪化する。また、-20℃での曲げ弾性率が600MPa以上であれば、低温環境下での乗り心地と耐久性がバランスよく向上する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の60℃での曲げ弾性率は、150MPa以上であり、好ましくは160MPa以上、更に好ましくは170MPa以上であり、また、通常は1600MPa以下であり、好ましくは600MPa以下、更に好ましくは500MPa以下である。60℃での曲げ弾性率が150MPa未満では、骨格部材が柔らかくなり過ぎて、例えば、非空気入りタイヤを装着した自転車を漕ぐ際、漕ぎが重くなって、乗り心地が悪化したり、また、耐久性が低下する恐れがある。また、60℃での曲げ弾性率が600MPa以下であれば、高温環境下での乗り心地と耐久性がバランスよく向上する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の0℃での曲げ弾性率は、通常は150MPa以上、好ましくは500MPa以上、更に好ましくは700MPa以上であり、また、通常は1600MPa以下、好ましくは1400MPa以下、更に好ましくは1200MPa以下である。0℃での曲げ弾性率が500MPa以上であれば、低温環境下での乗り心地が更に向上し、また、0℃での曲げ弾性率が1400MPa以下であれば、低温環境下での乗り心地と耐久性がバランスよく向上する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の23℃での曲げ弾性率は、通常は150MPa以上、好ましくは300MPa以上、更に好ましくは400MPa以上であり、また、通常は1600MPa以下、好ましくは1200MPa以下、更に好ましくは1000MPa以下である。23℃での曲げ弾性率が300MPa以上であれば、常温での乗り心地が更に向上し、また、23℃での曲げ弾性率が1200MPa以下であれば、常温での乗り心地と耐久性がバランスよく向上する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の40℃での曲げ弾性率は、通常は150MPa以上、好ましくは180MPa以上、更に好ましくは250MPa以上であり、また、通常は1600MPa以下、好ましくは800MPa以下、更に好ましくは600MPa以下である。40℃での曲げ弾性率が180MPa以上であれば、高温環境下での乗り心地が更に向上し、また、40℃での曲げ弾性率が800MPa以下であれば、高温環境下での乗り心地と耐久性がバランスよく向上する。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の樹脂成分としては、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーが好ましい。また、該樹脂組成物には、樹脂成分の他に、各種添加剤を添加することができる。
ここで、熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーは、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になる高分子化合物であり、本明細書では、このうち、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり且つゴム状弾性を有する高分子化合物を熱可塑性エラストマーとし、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり且つゴム状弾性を有しない高分子化合物を熱可塑性樹脂として、区別する。
前記熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、耐久性とコストの観点から、ポリエステル樹脂が好ましい。
前記ポリエステル樹脂は、主鎖にエステル結合を有する樹脂である。該ポリエステル樹脂としては、特に限定されるものではないが、結晶性のポリエステルが好ましい。該結晶性のポリエステルとしては、芳香族ポリエステルを用いることができる。芳香族ポリエステルは、例えば、芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールとから形成することができる。
前記芳香族ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
前記芳香族ポリエステルの一つとしては、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートと1,4-ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレートが挙げられ、更に、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、ナフタレン-2,7-ジカルボン酸、ジフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5-スルホイソフタル酸、あるいはこれらのエステル形成性誘導体等のジカルボン酸成分と、分子量300以下のジオール{例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメチロール等の脂環式ジオール、キシリレングリコール、ビス(p-ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(2-ヒドロキシ)フェニル]スルホン、1,1-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン、4,4’-ジヒドロキシ-p-ターフェニル、4,4’-ジヒドロキシ-p-クオーターフェニル等の芳香族ジオール}等と、から誘導されるポリエステル、或いは、これらのジカルボン酸成分及びジオール成分を2種以上併用した共重合ポリエステルであってもよい。また、3官能以上の多官能カルボン酸成分、多官能オキシ酸成分及び多官能ヒドロキシ成分等を5モル%以下の範囲で共重合することも可能である。
前記ポリエステル樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、ポリプラスチック社製の「ジュラネックス」シリーズ(例えば、2000、2002、等)、三菱エンジニアリングプラスチック社製のノバデュランシリーズ(例えば、5010R5、5010R3-2等)、東レ社製の「トレコン」シリーズ(例えば、1401X06、1401X31、1401X70等)、東洋紡社製の「プラナック」シリーズ(例えば、BT-1000)等が挙げられる。
前記ポリアミド樹脂は、主鎖にアミド結合(-NHCO-)を有する樹脂である。該ポリアミド樹脂としては、ポリカプラミド(ナイロン-6)、ポリ-ω-アミノヘプタン酸(ナイロン-7)、ポリ-ω-アミノノナン酸(ナイロン-9)、ポリウンデカンアミド(ナイロン-11)、ポリラウリルラクタム(ナイロン-12)、ポリエチレンジアミンアジパミド(ナイロン-2,6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン-4,6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン-6,6)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン-6,10)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン-6,12)、ポリオクタメチレンアジパミド(ナイロン-8,6)、ポリデカメチレンアジパミド(ナイロン-10,8)等の脂肪族ポリアミド、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン等の芳香族ジアミンと、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸又はその誘導体との重縮合反応で得られる結晶性芳香族ポリアミド等が挙げられる。これらの中でも、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-12等が好ましく、ナイロン-12がより好ましい。
前記ポリアミド樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、宇部興産社製のUBESTA(例えば、3014U、3020U等)、ダイセル・エボニックス社製のVESTAMID(例えば、L1600、L1700等)が挙げられる。
前記ポリオレフィン樹脂は、主鎖が、エチレン、プロピレン、1-ブテン等のオレフィンのポリマーである。該ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、シクロオレフィン系樹脂、これらの樹脂の共重合体等が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体が好ましく、ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体がより好ましい。
前記ポリオレフィン樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、プライムポリマー社製のプライムPP(登録商標)及び日本ポリプロピレン社製のノバテックPP(登録商標)、ウィンテック(登録商標)等を用いることができる。
前記ポリスチレン樹脂は、スチレンのポリマーである。該ポリスチレン樹脂としては、市販品を用いることもでき、例えば、出光興産社製のザレック(登録商標)、東洋スチレン社製のトーヨースチロール(登録商標)、ダイセルポリマー社製のセビアン等を用いることができる。
前記熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)等が挙げられる。これらの中でも、耐久性とコストの観点から、ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPC)が好ましい。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPC)は、弾性を有する高分子化合物であり、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーと、を有する共重合体からなる熱可塑性の樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーの主鎖にエステル結合を有するものを意味する。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPC)のハードセグメントを形成する結晶性のポリエステルとしては、芳香族ポリエステルを用いることができる。芳香族ポリエステルは、例えば、芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールとから形成することができる。ハードセグメントを形成する芳香族ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。
前記ハードセグメントを形成する好適な芳香族ポリエステルの一つとしては、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートと1,4-ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレートが挙げられ、更に、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、ナフタレン-2,7-ジカルボン酸、ジフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、5-スルホイソフタル酸、或いは、これらのエステル形成性誘導体等のジカルボン酸成分と、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメチロール、キシリレングリコール、ビス(p-ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(2-ヒドロキシ)フェニル]スルホン、1,1-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン、4,4’-ジヒドロキシ-p-ターフェニル、4,4’-ジヒドロキシ-p-クオーターフェニル等のジオール成分と、から誘導されるポリエステル、或いは、これらのジカルボン酸成分及びジオール成分を2種以上併用した共重合ポリエステルであってもよい。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPC)のソフトセグメントを形成するポリマーとしては、例えば、脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルから選択されたポリマーが挙げられる。
前記脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体等が挙げられる。
前記脂肪族ポリエステルとしては、ポリ(ε-カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が挙げられる。
これらの脂肪族ポリエーテル及び脂肪族ポリエステルの中でも、得られる共重合体の弾性特性の観点から、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、ポリ(ε-カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が好ましい。
前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメントを形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。また、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、市販品を利用することができ、例えば、東レ・デュポン社製の「ハイトレル」シリーズ(例えば、3046、5557、5577、5577R-07、6347、4047、4767、4767N、4777等)、東洋紡社製の「ぺルプレン」シリーズ(P30B、P40B、P40H、P55B、P70B、P90B、P150B、P280B、P450B、P150M、S1001、S2001、S5001、S6001、S9001等)等が挙げられる。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)は、弾性を有する高分子化合物であり、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーと、を有する共重合体からなる熱可塑性の樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーの主鎖にアミド結合(-CONH-)を有するものを意味する。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともポリアミドが結晶性で融点の高いハードセグメントを構成し、他のポリマー(例えば、ポリエステル、ポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)のハードセグメントを構成する結晶性のポリアミドとしては、ポリカプラミド(ナイロン-6)、ポリ-ω-アミノヘプタン酸(ナイロン-7)、ポリ-ω-アミノノナン酸(ナイロン-9)、ポリウンデカンアミド(ナイロン-11)、ポリラウリルラクタム(ナイロン-12)、ポリエチレンジアミンアジパミド(ナイロン-2,6)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン-4,6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン-6,6)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン-6,10)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン-6,12)、ポリオクタメチレンアジパミド(ナイロン-8,6)、ポリデカメチレンアジパミド(ナイロン-10,8)等の脂肪族ポリアミド、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン等の芳香族ジアミンと、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸又はその誘導体との重縮合反応で得られる結晶性芳香族ポリアミド等が挙げられる。こらの中でも、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-12等が好ましく、ナイロン-12がより好ましい。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)のソフトセグメントを構成するポリマーとしては、例えば、ポリメチレン及び脂肪族ポリエーテルから選択されたポリマーが挙げられる。
前記脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体等が挙げられる。
前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、前記ハードセグメントを形成するポリマー及びソフトセグメントを形成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。また、前記ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、市販品を利用することができ、例えば、宇部興産社製の「UBESTA XPA」シリーズ(例えば、XPA9063X1、XPA9055X1、XPA9048X2、XPA9048X1、XPA9040X1、XPA9040X2、XPA9044、XPA9048、XPA9055等)、ダイセル・エポニック社製の「べスタミド」シリーズ(例えば、E40-S3、E47-S1、E47-S3、E55-S1、E55-S3、EX9200、E50-R2)等が挙げられる。
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)とは、弾性を有する高分子化合物であり、結晶性で融点の高いハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーと、を有する共重合体からなる熱可塑性樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーが、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンであるものを意味する。
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、少なくともポリオレフィンが結晶性で融点の高いハードセグメントを構成し、前記ポリオレフィンと該ポリオレフィン以外のオレフィンが非晶性でガラス転移点の低いソフトセグメントを構成している材料が挙げられる。
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーのハードセグメントを形成するポリオレフィンとしては、例えば、ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ-1-ブテン等が挙げられる。
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーのソフトセグメントを構成するポリマーとしては、例えば、エチレン-プロピレン共重合体、プロピレン-1-ヘキセン共重合体、プロピレン-4-メチル-1-ペンテン共重合体、プロピレン-1-ブテン共重合体、エチレン-1-ヘキセン共重合体、エチレン-4-メチル-ペンテン共重合体、エチレン-1-ブテン共重合体、1-ブテン-1-ヘキセン共重合体、1-ブテン-4-メチル-ペンテン等が挙げられる。
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、上記ハードセグメントを構成するポリマー及びソフトセグメントを構成するポリマーを公知の方法によって共重合することで合成することができる。また、前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、市販品を利用することができ、例えば、プライムポリマー社製のプライムTPO(登録商標)、三井化学社製のタフマー(登録商標)、ノティオ(登録商標)等を用いることができる。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)とは、弾性を有する高分子化合物であり、ハードセグメントを構成するポリマーと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを構成するポリマーと、を有する共重合体からなる熱可塑性樹脂材料であって、ハードセグメントを構成するポリマーが、ポリスチレンやポリスチレン誘導体であるものを意味する。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、特に限定されるものではないが、ポリスチレンがハードセグメントを構成し、非晶性のポリマーがガラス転移温度の低いソフトセグメント(例えば、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン、ポリ(2,3-ジメチル-ブタジエン)等)を構成している共重合体が挙げられる。
前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、上記ハードセグメントを構成するポリマー及びソフトセグメントを構成するポリマーをブロック共重合等の公知の方法によって共重合することで合成することができる。また、前記ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、市販品を利用することができ、例えば、旭化成社製のタフプレン(登録商標)及びタフテック(登録商標)、クラレ社製のセプトン(登録商標)等を用いることができる。
本発明の非空気入りタイヤにおいては、前記樹脂組成物が、分子中にハードセグメント及びソフトセグメントを有する熱可塑性エラストマー(A)と、該熱可塑性エラストマー(A)以外であって、前記ハードセグメントと同種の樹脂(B)と、を含むことが好ましい。分子中にハードセグメント及びソフトセグメントを有する熱可塑性エラストマー(A)と、該熱可塑性エラストマー(A)以外であって、前記ハードセグメントと同種の樹脂(B)とは、相溶性に優れ、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、乗り心地の温度依存性が更に小さくなって、広い温度範囲に亘って乗り心地が向上し、また、耐久性が更に向上する。
ここで、前記熱可塑性エラストマー(A)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであり、且つ、前記樹脂(B)が、ポリエステル樹脂であることが好ましい。ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル樹脂とは、相溶性が更に優れるため、ポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリエステル樹脂と、を含む樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、広い温度範囲に亘って乗り心地が更に向上し、また、耐久性がより一層向上する。また、ポリエステル樹脂は製造量が多く、安価であるため、低コストで、非空気入りタイヤを製造することが可能となる。
また、前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーのハードセグメントが、ポリブチレンテレフタレートであり、前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレートであることが更に好ましい。ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマーと、ポリブチレンテレフタレートと、を含む樹脂組成物は、強度が高く、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、撓みが小さく、漕ぎが軽く、乗り心地が特に良好である。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物において、前記熱可塑性エラストマー(A)と前記樹脂(B)との質量比率(A/B)は、60/40~40/60の範囲が好ましい。熱可塑性エラストマー(A)と樹脂(B)との質量比率(A/B)が60/40~40/60の範囲内であれば、樹脂組成物の硬度が適度であり、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、耐久性と乗り心地のバランスが特に優れる。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物は、上述した熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等の樹脂成分の他に、添加剤を含んでもよい。樹脂組成物に添加する添加剤としては、耐湿熱添加剤、耐候老化防止剤、耐熱老化防止剤、帯電防止剤、滑剤、結晶核剤、粘着性付与剤、防曇剤、離型剤、可塑剤、充填剤、顔料、染料、香料、難燃剤等が挙げられ、これらの中でも、耐湿熱添加剤、耐候老化防止剤、耐熱老化防止剤が好ましい。樹脂組成物に、耐湿熱添加剤、耐候老化防止剤、耐熱老化防止剤を添加することで、樹脂組成物の安定性が向上し、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、長期に亘って所望の特性を維持できる。これら添加剤の合計含有量は、樹脂成分100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、10質量部以下が更に好ましい。
前記耐湿熱添加剤は、樹脂組成物の耐湿熱性を向上させる作用を有する添加剤であり、該耐湿熱添加剤としては、カルボジイミド化合物やエポキシ化合物が好ましく、エポキシ化合物がより好ましい。
該カルボジイミド化合物として、具体的には分子内に1個以上のカルボジイミド基を有する化合物であれば如何なるものでもよく、例えばN,N’-ジイソプロピルカルボジイミド、N,N’-ジ(o-トルイル)カルボジイミド、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド、N,N’-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド等の一官能カルボジイミド化合物;p-フェニレン-ビス(2,6-キシリルカルボジイミド)、p-フェニレン-ビス(t-ブチルカルボジイミド)、p-フェニレン-ビス(メシチルカルボジイミド)、テトラメチレン-ビス(t-ブチルカルボジイミド)、シクロヘキサン-1,4-ビス(メチレン-t-ブチルカルボジイミド)等の二官能カルボジイミド化合物;イソシアネート単量体の縮合物等の多官能カルボジイミド化合物等が挙げられ、その中でも多官能カルボジイミド化合物が好ましい。ここで、多官能カルボジイミド化合物とは、2個以上のカルボジイミド基を有する化合物をさす。該多官能カルボジイミド化合物としては、例えばカルボジライトLA-1(日清紡社製)、カルボジライトHMV-8CA(日清紡社製)、カルボジライトHMV-15CA(日清紡社製)、エラストスタブH01(日清紡社製)、Stabaxol P(RheinChemie社製)等の商品名で一般的に知られている多官能カルボジイミド化合物が挙げられる。これらのカルボジイミド化合物は、1種又は2種以上が使用できる。
また、前記エポキシ化合物として、具体的には、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシ-6'-メチルシクロヘキシルカルボキシレート、2,3-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4-(3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキシル)ブチル-3’,4’-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4-エポキシシクロヘキシルエチレンオキシド、シクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル-6'-メチルシロヘキシルカルボキシレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAグリシジルエーテル、フタル酸のジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸のジグリシジルエステル、ビス-エポキシジシクロペンタジエニルエーテル、ビス-エポキシエチレングリコール、ビス-エポキシシクロヘキシルアジペート、ブタジエンジエポキシド、テトラフェニルエチレンエポキシド、オクチルエポキシタレート、エポキシ化ポリブタジエン、3,4-ジメチル-1,2-エポキシシクロヘキサン、3,5-ジメチル-1,2-エポキシシクロヘキサン、3-メチル-5-tert-ブチル-1,2-エポキシシクロヘキサン、オクタデシル-2,2-ジメチル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、n-ブチル-2,2-ジメチル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、シクロヘキシル-2-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、n-ブチル-2-イソプロピル-3,4-エポキシ-5-メチルシクロヘキシルカルボキシレート、オクタデシル-3,4-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、2-エチルヘキシル-3’,4’-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,6-ジメチル-2,3-エポキシシクロヘキシル-3’,4’-エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、4,5-エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、3-tert-ブチル-4,5-エポキシ無水テトラヒドロフタル酸、ジエチル-4,5-エポキシ-シス-1,2-シクロヘキシルジカルボキシレート、ジ-n-ブチル-3-tert-ブチル-4,5-エポキシ-シス-1,2-シクロヘキシルジカルボキシレート等が挙げられる。これらのエポキシ化合物は、1種又は2種以上が使用できる。
樹脂組成物に、耐湿熱添加剤を添加することで、樹脂組成物の耐湿熱性が向上し、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、長期に亘って所望の特性を維持できる。耐湿熱添加剤の添加量は、樹脂組成物の樹脂成分100質量部に対して、1~15質量部の範囲が好ましい。15質量部を超えて耐湿熱添加剤を添加すると、未反応の耐湿熱添加剤が相分離して、ウェルド強度(成形において、モールド内で溶融樹脂が合流して融着した部分の強度)が低下することがある。
前記耐候老化防止剤は、樹脂組成物の耐候性を向上させる作用を有する添加剤であり、該耐候老化防止剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、アミン系化合物(ヒンダードアミン系化合物)が好ましい。
前記ベンゾトリアゾール系化合物としては、例えば、2-(2-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、ベンゼンプロパン酸及び3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ(C7-9側鎖及び直鎖アルキル)のエステル化合物、オクチル3-[3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェニル]プロピオネートおよび2-エチルヘキシル-3-[3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-(5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェニル]プロピオネートの混合物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-(1-メチル-1-フェニルエチル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、メチル-3-(3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート/ポリエチレングリコール300の反応生成物、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-p-クレゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-〔5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル〕-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ジ-tert-ペンチルフェノール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール、2,2’-メチレンビス〔6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)フェノール〕、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-6-ドデシル-4-メチルフェノール、2-[2-ヒドロキシ-3-(3、4、5,6-テトラヒドロフタルイミド-メチル)-5-メチルフェニル]ベンゾトリアゾール、2,2’-メチレンビス[6-(ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール]等が挙げられる。
前記アミン系化合物としては、例えば、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケートとメチル1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルセバケートの混合物、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-N,N’-ジホルミルヘキサメチレンジアミン、ポリ[{6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}]、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)ブタン-1,2,3,4-テトラカルボキシレート、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジオールとβ,β,β’,β’-テトラメチル-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジエタノールの反応物、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジオールとβ,β,β’,β’-テトラメチル-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジエタノールの反応物、ビス(1-ウンデカノキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)カーボネート、1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルメタクリレート、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジルメタクリレート等が挙げられる。
樹脂組成物に、耐候老化防止剤を添加することで、樹脂組成物の耐候性が向上し、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、長期に亘って所望の特性を維持できる。耐候老化防止剤の添加量は、樹脂組成物の樹脂成分100質量部に対して、1~5質量部の範囲が好ましい。
前記耐熱老化防止剤は、樹脂組成物の耐熱性を向上させる作用を有する添加剤であり、該耐熱老化防止剤としては、フェノール系化合物(ヒンダードフェノール系化合物)が好ましい。該フェノール系化合物としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、n-オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェノール、1,6-ヘキサンジオール-ビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9-ビス-〔2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル〕-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2’-ブチリデンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェノールアクリレート、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4-ジ-tert-ペンチルフェノール、4,4’-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、ビス-[3,3-ビス-(4’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチルフェニル)-ブタノイックアシッド]-グリコールエステル、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンアミド]等が挙げられる。
樹脂組成物に、耐熱老化防止剤を添加することで、樹脂組成物の耐熱性が向上し、かかる樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤは、長期に亘って所望の特性を維持できる。耐熱老化防止剤の添加量は、樹脂組成物の樹脂成分100質量部に対して、1~5質量部の範囲が好ましい。
前記骨格部材に用いる樹脂組成物の各温度での曲げ弾性率は、使用する樹脂成分の種類や配合比、添加する添加剤の種類や添加量を調整することで、所望の範囲に調整することができる。
また、樹脂組成物の調製方法は、特に限定されず、樹脂成分を混合した後、添加剤を添加しても、樹脂成分と添加剤を一度に混合してもよいし、また、添加剤が予め添加された樹脂成分を複数混合しても、添加剤が添加された樹脂成分と添加剤が添加されていない樹脂成分を混合してもよい。
前記樹脂組成物は、種々の成形法を利用して、所望の形状の骨格部材に加工できる。ここで、成形法としては、射出成型が好ましい。
次に、本発明の一実施形態に係る、非空気入りタイヤの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る非空気入りタイヤの構成を模式的に示す、タイヤ側面から見た説明図である。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
図1に示すように、非空気入りタイヤ1は、車軸に取り付けられるホイール部2と、ホイール部2の外周に配置されたタイヤ部7と、を具えている。
この非空気入りタイヤ1は、自転車、二輪車、車椅子、ゴルフカート、自動車等(以下、これらの総称を単に車両という)に用いられる。
ここで、ホイール部2は、円板状に形成され、タイヤ部7は、環状に形成されており、各中心軸は、共通軸上に位置している。この共通軸を中心軸O1といい、中心軸O1に沿う方向をタイヤ幅方向という。また、タイヤ幅方向から見た側面視において、中心軸O1を中心として周回する方向をタイヤ周方向といい、この中心軸O1に直交する方向をタイヤ径方向という。
図1に示すように、ホイール部2は、中心軸O1を中心としてタイヤ幅方向に延びる筒状のボス8と、ボス8の外周面に固定された装着筒部2aと、装着筒部2aをタイヤ径方向外側から囲う外装筒部2cと、装着筒部2a及び外装筒部2cを互いに連結する複数のリブ2bと、を具えている。
本実施形態では、ボス8は、アルミニウムにより形成されている。ボス8が車軸によって回転自在に支持されることで、ホイール部2は、車軸に取り付けられる。なお、ボス8は、アルミニウム以外の金属、又は非金属により形成されていてもよい。タイヤ幅方向において、ボス8の幅は、装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cの幅よりも大きい。
装着筒部2a及び外装筒部2cは、それぞれ、ボス8と同軸に配置されている。複数のリブ2bは、例えば、タイヤ周方向に等間隔をあけて配置されている。複数のリブ2bは、それぞれ、ボス8を中心として放射状に延びている。
本実施形態では、装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cは、熱可塑性樹脂により一体に形成されている。これにより、ホイール部2は、ボス8上に射出成形により成形することが可能であり、量産に適している。
なお、ボス8、装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cは、それぞれ別体に形成されていてもよい。また、装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cは、熱可塑性樹脂以外の材質により形成されていてもよい。
タイヤ部7は、ホイール部2の外装筒部2cに外装された内筒6と、内筒6をタイヤ径方向外側から囲繞する外筒4と、内筒6と外筒4との間にタイヤ周方向に沿って複数配置された、内筒6と外筒4とを相対変位可能に連結する弾性変形可能な連結部材3と、を具えている。外筒4の外周面には、トレッド部材5が嵌合されている。
内筒6は、ホイール部2を介して、車軸に取り付けられる。内筒6及び外筒4の中心軸は、中心軸O1と同軸に配置されている。内筒6、連結部材3、及び外筒4は、タイヤ幅方向において、それぞれのタイヤ幅方向の中央部が互いに一致した状態で配置されている。
本実施形態では、内筒6、連結部材3、及び外筒4は、樹脂組成物により一体に形成されている。これにより、タイヤ部7は、射出成形により成形することが可能であり、量産に適している。
なお、内筒6、連結部材3、及び外筒4は、それぞれ別体に形成されていてもよい。
前記タイヤ部7及びホイール部2は、一体に形成されていてもよく、それぞれ別体に形成されていてもよい。なお、ホイール部2の装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cは、ボス8とタイヤ部7とを連結する機能を有しており、タイヤ部7は、地面からボス8に伝わる振動を吸収する機能を有している。このように、ホイール部2の装着筒部2a、複数のリブ2b、及び外装筒部2cと、タイヤ部7とは、異なる機能を有しているため、異なる材質により形成されていてもよい。
トレッド部材5は、例えば、天然ゴム等を含むゴム組成物が加硫された加硫ゴム、又は熱可塑性材料等で形成されている。熱可塑性材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、耐摩耗性の観点では、トレッド部材5を加硫ゴムで形成するのが好ましい。本実施形態では、接着層が、リング部材の外筒4とトレッド部材5との間に設けられて、外筒4とトレッド部材5の接合を介在している。当該接着層は、市販の接着剤を用いることができる。例えば、シアノアクリレート系接着剤もしくはエポキシ系接着剤を挙げることができ、具体的にはアロンアルファEXTRA2000(東亜合成株式会社製)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
連結部材3は、全体として湾曲した長方形状の板状に形成されており、表裏面がタイヤ周方向を向き、側面がタイヤ幅方向を向いている。連結部材3は、弾性変形可能な材質により形成され、内筒6の外周面側と外筒4の内周面側とを相対的に弾性変位可能に連結している。連結部材3は、タイヤ周方向に等間隔をあけて複数配置されている。
複数の連結部材3は、それぞれ、内筒6に接続される内側部3aと、外筒4に接続される外側部3bと、を有する。内側部3aと外側部3bとは、連結部材3のタイヤ径方向の中央部において互いに接続されており、側面視において、この接続部で鈍角に交わっている。内側部3aのタイヤ周方向における厚みは、外側部3bのタイヤ周方向における厚みよりも小さい。外側部3bのタイヤ周方向における厚みは、タイヤ径方向外側に向かうに従い、漸次大きくなっている。
そして、本実施形態に係る非空気入りタイヤでは、前記骨格部材が、非空気入りタイヤ1の前記内筒6、外筒4及び連結部材3に該当し、該内筒6、外筒4及び連結部材3が、上述した樹脂組成物、即ち、ISO178に準拠した-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であり、且つ、ISO178に準拠した60℃での曲げ弾性率が150MPa以上である樹脂組成物からなっている。
前記内筒6、外筒4及び連結部材3を、上述した樹脂組成物から形成することで、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有しつつ、耐久性に優れた非空気入りタイヤを提供できる。
次に、本発明の他の一実施形態に係る、非空気入りタイヤについて説明する。
図2は、本発明の他の一実施形態に係る非空気入りタイヤの構成を模式的に示す、タイヤ側面から見た説明図であり、また、図3は、図2の一部を拡大して示す説明図である。なお、図3では、理解し易いように、後述する複数の第1弾性連結板21及び複数の第2弾性連結板22のうち、それぞれ一つの第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のみを、実線で強調して描いている。
図2及び図3に示すように、本実施形態の非空気入りタイヤ10は、車軸(図示しない)に取り付けられるホイール部11と、ホイール部11に外装される内筒12及び内筒12をタイヤ径方向の外側から囲繞する外筒13を有するリング部材14と、内筒12と外筒13との間にタイヤ周方向に沿って複数配置された、両筒12,13同士を連結する連結部材15と、外筒13のタイヤ径方向外側に設けられたトレッド部材16とを具えている。ここで、トレッド部材16は、リング部材14の外周を一体的に覆う加硫ゴムからなっている。
ここで、ホイール部11、内筒12、外筒13、及びトレッド部材16は、それぞれ共通軸と同軸に、また、タイヤ幅方向の中央部を互いに一致させて配置されており、この共通軸を軸線O、軸線Oに沿う方向をタイヤ幅方向、軸線Oに直交する方向をタイヤ径方向、軸線O回りに周回する方向をタイヤ周方向という。
ホイール部11は、車軸の先端部が装着される装着筒部17と、装着筒部17をタイヤ径方向の外側から囲繞する外リング部18と、装着筒部17と外リング部18とを連結する複数のリブ19と、を具えている(図2,3参照)。
装着筒部17、外リング部18、及びリブ19は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料で一体的に形成されている。装着筒部17及び外リング部18は、それぞれ、円筒状に形成され軸線Oと同軸に配設されている。また、複数のリブ19は、周方向に同等の間隔をあけて配置されている。
連結部材15は、リング部材14における内筒12と外筒13とを互いに連結する第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22を具えている。第1弾性連結板21は、一方のタイヤ幅方向の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、第2弾性連結板22は、一方のタイヤ幅方向の位置とは異なる他方のタイヤ幅方向の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されている。第1弾性連結板21と第2弾性連結板22は、合わせて、例えば60個設けられている。
即ち、第1弾性連結板21は、タイヤ幅方向における同一の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、第2弾性連結板22は、第1弾性連結板21からタイヤ幅方向に離れた同一のタイヤ幅方向の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されている。
なお、複数の連結部材15は、リング部材14における内筒12と外筒13との間において、軸線Oを基準に軸対称となる位置に各別に配置されている。また、全ての連結部材15は、互いに同形同大となっている。さらに、連結部材15のタイヤ幅方向幅は、外筒13のタイヤ幅方向幅より小さくなっている。
そして、タイヤ周方向で隣り合う第1弾性連結板21同士は、互いに非接触とされ、タイヤ周方向で隣り合う第2弾性連結板22同士も、互いに非接触となっている。さらに、タイヤ幅方向で隣り合う第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22同士も、互いに非接触となっている。
なお、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のそれぞれのタイヤ幅方向幅は、互いに同等になっている。また、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のそれぞれのタイヤ側面視における厚さも、互いに同等になっている。
ここで、第1弾性連結板21の内、外筒13に連結された一端部21aは、内筒12に連結された他端部21bよりもタイヤ周方向の一方側に位置し、第2弾性連結板22の内、外筒13に連結された一端部22aは、内筒12に連結された他端部22bよりもタイヤ周方向の他方側に位置している。
また、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22の各一端部21a,22aは、外筒13の内周面において、タイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて、タイヤ周方向における同一の位置に連結されている。
図示例では、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のそれぞれにおいて、一端部21a,22aと他端部21b,22bとの間に位置する中間部分21c,22cに、タイヤ周方向に湾曲する湾曲部21d~21f,22d~22fが、このタイヤ10をタイヤ幅方向から見たタイヤ側面視で、弾性連結板21,22が延びる方向に沿って複数形成されている。両弾性連結板21,22のそれぞれにおいて、複数の湾曲部21d~21f,22d~22fの内、前述の延びる方向で互いに隣り合う各湾曲部21d~21f,22d~22fの湾曲方向は、互いに逆向きになっている。
第1弾性連結板21に形成された複数の湾曲部21d~21fは、タイヤ周方向の他方側に向けて突となるように湾曲した第1湾曲部21dと、第1湾曲部21dと一端部21aとの間に位置し、且つタイヤ周方向の一方側に向けて突となるように湾曲した第2湾曲部21eと、第1湾曲部21dと他端部21bとの間に位置し、且つタイヤ周方向の一方側に向けて突となるように湾曲した第3湾曲部21fと、を有している。
第2弾性連結板22に形成された複数の湾曲部22d~22fは、タイヤ周方向の一方側に向けて突となるように湾曲した第1湾曲部22dと、第1湾曲部22dと一端部22aとの間に位置し、且つタイヤ周方向の他方側に向けて突となるように湾曲した第2湾曲部22eと、第1湾曲部22dと他端部22bとの間に位置し、且つタイヤ周方向の他方側に向けて突となるように湾曲した第3湾曲部22fと、を有している。
図示例では、第1湾曲部21d,22dは、第2湾曲部21e,22e及び第3湾曲部21f,22fよりも、タイヤ側面視の曲率半径が大きくなっている。なお、第1湾曲部21d,22dは、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22の延びる方向における中央部に配置されている。
更に、両弾性連結板21,22の各長さは、互いに同等とされている。また、両弾性連結板21,22の各他端部21b,22bは、図3に示すように、タイヤ側面視で、内筒12の外周面において、各一端部21a,22aとタイヤ径方向で対向する位置から軸線Oを中心にタイヤ周方向における他方側及び一方側にそれぞれ同じ角度(例えば20°以上135°以下)ずつ離れた各位置に、各別に連結されている。また、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のそれぞれの第1湾曲部21d,22d同士、第2湾曲部21e,22e同士、並びに第3湾曲部21f,22f同士は、互いに、タイヤ周方向に突となる向きが逆で、かつ大きさが同等になっている。
これにより、各連結部材15のタイヤ側面視の形状は、図3において実線で強調して描いた、一組の第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22に示すように、タイヤ径方向に沿って延在し、且つ両弾性連結板21,22の各一端部21a,22aを通る仮想線Lに対して線対称となっている。
また、両弾性連結板21,22のそれぞれにおいて、図3に示すように、タイヤ側面視で、前述した延びる方向の中央部から一端部21a,22aにわたる一端側部分は、中央部から他端部21b,22bにわたる他端側部分よりも厚さが大きくなっている。これにより、連結部材15の重量の増大を抑えたり、連結部材15の柔軟性を確保したりしながら、第1、第2弾性連結板21,22において大きな負荷がかかり易い一端側部分の強度を高めることができる。なお、これらの一端側部分と他端側部分とは、段差なく滑らかに連なっている。
なお、リング部材14は、タイヤ幅方向の一方側に位置する一方側分割リング部材と、タイヤ幅方向の他方側に位置する他方側分割リング部材とに、例えばタイヤ幅方向の中央部で分割されていてもよい。この場合、一方側分割リング部材は第1弾性連結板21と、他方側分割リング部材は第2弾性連結板22と、それぞれ一体に形成してもよく、更に、一方側分割リング部材及び第1弾性連結板21、並びに、他方側分割リング部材及び第2弾性連結板22は、それぞれ射出成形により一体に形成してもよい。
リング部材14は、内筒12がホイール部11に外嵌された状態で、ホイール部11に固定されている。
そして、本実施形態に係る非空気入りタイヤ10では、前記骨格部材が、非空気入りタイヤのリング部材14及び連結部材15に該当し、該リング部材14の内筒12及び外筒13、並びに、該連結部材15が、上述した樹脂組成物、即ち、ISO178に準拠した-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であり、且つ、ISO178に準拠した60℃での曲げ弾性率が150MPa以上である樹脂組成物からなっている。
前記内筒12、前記外筒13及び前記連結部材15を、上述した樹脂組成物から形成することで、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有しつつ、耐久性に優れた非空気入りタイヤを提供できる。
また、本実施形態に係る非空気入りタイヤ10は、前記内筒12、前記外筒13及び前記連結部材15が、上述した樹脂組成物からなることが必要であるが、前記骨格部材を構成する内筒12と、外筒13と、連結部材15とで、異なる樹脂組成物を用いてもよい。
本実施形態の非空気入りタイヤ10では、トレッド部材16は、リング部材14の外筒13のタイヤ径方向外側に設けられた加硫ゴムからなっている。より具体的には、本実施形態では、トレッド部材16は、円筒状に形成され、リング部材14の外筒13の外周面側を全域にわたって一体に覆っている。トレッド部材16は、耐摩耗性等の観点から、例えば天然ゴム等を含むゴム組成物が加硫された加硫ゴムで形成されている。
また、本実施形態では、接着層25が、リング部材14の外筒13とトレッド部材16との間に設けられて、外筒13とトレッド部材16の接合を介在している。当該接着層25は、市販の接着剤を用いることができる。例えば、シアノアクリレート系接着剤もしくはエポキシ系接着剤を挙げることができ、具体的にはアロンアルファEXTRA2000(東亜合成株式会社製)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
次に、内筒12と外筒13同士を連結する連結部材の他の例を示す。
図4A及び図4Bは、他の例による連結部材により連結された内筒と外筒を示し、図4Aは側面図、図4Bは斜視図である。図4A及び図4Bに示すように、連結部材23は、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22で構成されている図2及び図3の例の連結部材15とは異なり、第1弾性連結板21のみで構成されている。連結部材23を構成する第1弾性連結板21は、内筒12と外筒13の間にタイヤ周方向に沿って複数配置され、両筒12,13同士を連結している。その他の構成及び作用は、連結部材15と同様である。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1~3、5及び9、並びに、比較例2、5、18及び22)
表1、表3又は表4中に示す配合処方に従い樹脂成分(ポリマー)と添加剤を混合して、樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物に対して、下記の方法で曲げ弾性率を測定した。
<曲げ弾性率>
ISO178に準拠した3点曲げ試験により、-20℃、0℃、23℃、40℃、60℃における、樹脂組成物の曲げ弾性率を測定した。
次に、得られた樹脂組成物を使用して、サンプルとなる非空気入りタイヤを作製した。サンプルの非空気入りタイヤは、いずれもタイヤサイズが外径20インチ(ホイールサイズΦ340mm、幅40mm)の自転車用タイヤであり、それらの構造は、図1に示したものである。
各サンプルの非空気入りタイヤについては、内筒6、外筒4及び連結部材3を構成する材料が異なるだけであり、その他の部材については、同様のものを用いた。なお、ボス8は、アルミニウムにより形成されており、装着筒部2a、リブ2b、及び外装筒部2cは、熱可塑性樹脂により一体に形成されている。内筒6、外筒4及び連結部材3を構成する樹脂組成物に含有される材料の種類及びその含有量については、表1~表4に示す通りである。
作製した各サンプルの非空気入りタイヤについて、下記の方法で、初期耐久性、湿熱劣化耐久性、紫外線劣化耐久性と、乗り心地を評価した。
<初期耐久性の評価方法>
各サンプルのタイヤについて、ドラム耐久試験機に直径20mmの半球状の突起を取り付け、25℃、湿度50%RHの環境下、700Nの荷重を掛け、40km/hで走行させた際の故障に至るまでの走行距離を測定することによって、初期耐久性を評価した。なお、結果については、以下の基準で分類した。評価基準を以下に示す。
走行距離が5000km以上の場合: A
走行距離が3000km以上5000km未満の場合: B
走行距離が3000km未満の場合: C
<湿熱劣化耐久性の評価方法>
各サンプルのタイヤを、80℃、相対湿度95%の環境下で9日間保管した。保管後のタイヤについて、ドラム耐久試験機に直径20mmの半球状の突起を取り付け、25℃、湿度50%RHの環境下、700Nの荷重を掛け、40km/hで走行させた際の故障に至るまでの走行距離を測定することによって、湿熱劣化耐久性を評価した。なお、結果については、以下の基準で分類した。評価基準を以下に示す。
走行距離が5000km以上の場合: A
走行距離が3000km以上5000km未満の場合: B
走行距離が3000km未満の場合: C
<紫外線劣化耐久性の評価方法>
各サンプルのタイヤに対して、JIS K 7350-2 A法に準拠した紫外線照射を行った。紫外線照射後のタイヤについて、ドラム耐久試験機に直径20mmの半球状の突起を取り付け、25℃、湿度50%RHの環境下、700Nの荷重を掛け、40km/hで走行させた際の故障に至るまでの走行距離を測定することによって、紫外線劣化耐久性(UV劣化耐久性)を評価した。なお、結果については、以下の基準で分類した。評価基準を以下に示す。
走行距離が5000km以上の場合: A
走行距離が3000km以上5000km未満の場合: B
走行距離が3000km未満の場合: C
<乗り心地の評価方法>
各サンプルのタイヤを自転車に装着して、5℃、23℃、35℃のそれぞれの環境下で乾燥路面を走行し、乗り心地をライダーのフィーリングで評価した。なお、結果については、以下の基準で分類した。評価基準を以下に示す。
ハンドルやサドルからの振動が気にならない: A
ハンドルやサドルからの振動が激しい: C1
漕ぎが重い: C2
(実施例4、6~8及び10~19、並びに、比較例1、3、4、6~17、19~21及び23)
表1~表4中に示す配合処方に従い樹脂組成物を調製し、該樹脂組成物に対して、上記の方法で曲げ弾性率を測定する。各例の曲げ弾性率を、表1~表4中に示す。
また、得られる樹脂組成物を使用して、上記と同様の非空気入りタイヤを作製し、該タイヤに対して、上記の方法で初期耐久性、湿熱劣化耐久性、紫外線劣化耐久性と、乗り心地を評価する。各例の評価を、表1~表4中に示す。
Figure 0007088955000001
Figure 0007088955000002
Figure 0007088955000003
Figure 0007088955000004
*1 PBT-1:ポリブチレンテレフタレート、東レ社製、商品名「トレコン1401X06」
*2 PBT-2:ポリブチレンテレフタレート、東レ社製、商品名「トレコン1401X70」
*3 PBT-3:ポリブチレンテレフタレート、東洋紡社製、商品名「プラナックBT-1000」
*4 TPC-1:ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン社製、商品名「ハイトレル5557」
*5 TPC-2:ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン社製、商品名「ハイトレル5577R-07」
*6 TPC-3:ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマー、東洋紡社製、商品名「ペルプレンP90B」
*7 TPC-4:ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン社製、商品名「ハイトレル3046」
*8 TPC-5:ハードセグメントがポリブチレンテレフタレートであるポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン社製、商品名「ハイトレル4767N」
*9 TPA-1:ハードセグメントがナイロン-12であるポリアミド系熱可塑性エラストマー、宇部興産社製、商品名「XPA9055」
*10 TPA-2:ハードセグメントがナイロン-12であるポリアミド系熱可塑性エラストマー、宇部興産社製、商品名「XPA9048」
*11 PA: ナイロン-12、宇部興産社製、商品名「3020U」
*12 PPS: ポリフェニレンサルファイド、DIC社製、商品名「FZ2100」
*13 耐湿熱添加剤-1: エポキシ化合物、アデカ社製、商品名「アデカサイザーO-130P」、エポキシ化大豆油
*14 耐湿熱添加剤-2: エポキシ化合物、アデカ社製、商品名「アデカサイザーO-180A」、エポキシ化アマニ油
*15 耐候老化防止剤-1:BASF社製、商品名「Tinuvin 326」、2-〔5-クロロ(2H)-ベンゾトリアゾール-2-イル〕-4-メチル-6-(tert-ブチル)フェノール
*16 耐候老化防止剤-2:BASF社製、商品名「Tinuvin PA144」、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート
*17 耐熱老化防止剤-1:BASF社製、商品名「Irganox 1010」、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
*18 耐熱老化防止剤-2:BASF社製、商品名「Irganox 1098」、N,N’-ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパンアミド]
表1~表2から、本発明に従う実施例のタイヤは、耐久性が高く、また、乗り心地が優れることが分かる。なお、評価結果においてC、C1、C2を含まないものが、乗り心地の温度依存性が小さく、広い温度範囲に亘って良好な乗り心地を有すると共に、優れた耐久性を有する非空気入りタイヤである。
一方、比較例1、3、5、7、14~17、19~21から、骨格部材に用いる樹脂組成物の60℃での曲げ弾性率が150MPa未満であると、漕ぎが重くなることが分かる。
また、比較例2、4、6、8、11~13から、骨格部材に用いる樹脂組成物の-20℃での曲げ弾性率が1600MPaを超えると、骨格部材が硬くなり過ぎ、乗り心地及び耐久性が悪化することが分かる。
また、比較例9及び10から、耐湿熱添加剤を過剰に使用して樹脂組成物の60℃での曲げ弾性率を150MPa未満にすると、未反応の耐湿熱添加剤が相分離して、ウェルド強度が低下し、耐久性が低下することが分かる。
また、比較例18及び23から、樹脂成分としてポリアミド樹脂のみ、或いは、ポリフェニレンサルファイドのみを使用して骨格部材に用いる樹脂組成物の-20℃での曲げ弾性率を1600MPa超にすると、骨格部材が硬くなり過ぎ、乗り心地が悪化することが分かる。
1:非空気入りタイヤ、 2:ホイール部、 2a:装着筒部、 2b:リブ、 2c:外装筒部、 3:連結部材、 3a:内側部、 3b:外側部、 4:外筒、 5:トレッド部材、 6:内筒、 7:タイヤ部、 8:ボス、 10:非空気入りタイヤ、 11:ホイール部、 12:内筒、 13:外筒、 14:リング部材、 15:連結部材、 16:トレッド部材、 17:装着筒部、 18:外リング部、 19:リブ、 21:第1弾性連結板(連結部材)、 21a:一端部、 21b:他端部、 21c:中間部分、 21d~21f:湾曲部、 22:第2弾性連結板(連結部材)、 22a:一端部、 22b:他端部、 22c:中間部分、 22d~22f:湾曲部、 23:連結部材、 25:接着層

Claims (5)

  1. 樹脂組成物を骨格部材に用いた非空気入りタイヤであって、
    前記樹脂組成物は、ISO178に準拠した-20℃での曲げ弾性率が1600MPa以下であり、且つ、ISO178に準拠した60℃での曲げ弾性率が150MPa以上であり、
    前記樹脂組成物が、分子中にハードセグメント及びソフトセグメントを有する熱可塑性エラストマー(A)と、該熱可塑性エラストマー(A)以外であって、前記ハードセグメントと同種の樹脂(B)と、を含むことを特徴とする、非空気入りタイヤ。
  2. 前記熱可塑性エラストマー(A)が、ポリエステル系熱可塑性エラストマーであり、且つ、前記樹脂(B)が、ポリエステル樹脂である、請求項に記載の非空気入りタイヤ。
  3. 前記ポリエステル系熱可塑性エラストマーのハードセグメントが、ポリブチレンテレフタレートであり、
    前記ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレートである、請求項に記載の非空気入りタイヤ。
  4. 前記熱可塑性エラストマー(A)と前記樹脂(B)との質量比率(A/B)が、60/40~40/60である、請求項のいずれか一項に記載の非空気入りタイヤ。
  5. 車軸に取り付けられるホイール部と、該ホイール部に外装される内筒と、該内筒をタイヤ径方向の外側から囲繞する外筒と、前記内筒と前記外筒との間にタイヤ周方向に沿って複数配置された、前記両筒同士を連結する連結部材と、前記外筒のタイヤ径方向外側に設けられたトレッド部材と、を具える非空気入りタイヤであって、
    前記骨格部材としての、前記内筒、前記外筒及び前記連結部材が、前記樹脂組成物からなる、請求項1~のいずれか一項に記載の非空気入りタイヤ。
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