JPH05169930A - タイヤのバランス組成物 - Google Patents

タイヤのバランス組成物

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JPH05169930A
JPH05169930A JP3323870A JP32387091A JPH05169930A JP H05169930 A JPH05169930 A JP H05169930A JP 3323870 A JP3323870 A JP 3323870A JP 32387091 A JP32387091 A JP 32387091A JP H05169930 A JPH05169930 A JP H05169930A
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JP
Japan
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tire
composition
gel
balance
elastic modulus
Prior art date
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Pending
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JP3323870A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Wada
信行 和田
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ARURON JAPAN KK
Original Assignee
ARURON JAPAN KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C19/00Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B60C19/003Balancing means attached to the tyre

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Tyre Moulding (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車のホイールタイヤ組立体の不均衡を排
除するために用いるタイヤバランス組成物を提供する。 【構成】 80−95重量%の油剤、4−15重量%の
ゲル形成剤、5重量%までの粘度指数向上剤の組成から
なり、20℃前後で3000−15000Paの貯蔵弾
性率と、この貯蔵弾性率より小さな損失弾性率と、25
Paを越える臨界降伏応力と、950kg/m3 未満の
比重とを有した組成物を、タイヤの空気空所に充填す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車のホイール組立体
の不均衡を排除するのに用いる化学的に不活性で、低密
度のゲル組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トラックまたは乗用車のホイール組立体
(タイヤとリム)における不完全なタイヤまたはリムに
よる不均衡が振動を生じ、これにより運転者および同乗
者に不快感を与えると共に、タイヤ磨耗ならびに機械的
磨耗が増大する原因となっている。この不均衡を除去す
るため、従来は、鉛重りをホイールリムに固定してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鉛重り
による均衡化は、鉛重りが定位置に固定された静的なも
のであるため、荷重変化に基づいたタイヤの変形、タイ
ヤの偏磨耗あるいはリムの泥収拾などを防止することが
できない。このため、鉛重りの取付位置の変更をタイヤ
寿命中に数多く繰り返す必要があり、効果的な解決手段
とはなっていなかった。本発明は上記事情を鑑みてなさ
れたものであり、鉛重りを用いることなく、タイヤの均
衡化を行うことが可能なバランス組成物を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のバランス組成物
は、油剤80〜95重量%、ゲル形成剤4〜15重量
%、粘度指数向上剤1〜5重量%の組成からなり、20
℃前後における貯蔵弾性率が3000〜15000P
a、損失弾性率が前記貯蔵弾性率より小さく、臨界降伏
応力が25Pa以上、比重が950kg/m3 未満であ
ることを特徴とする。
【0005】
【作用】上記組成を有し、上記物性を有したバランス組
成物はタイヤの空気空所内に充填すると、タイヤの不均
衡により生じた振動を減少させる方向に移動し、動的な
タイヤの均衡化を行う。
【0006】
【実施例】本発明は、ホイール組立体の不均衡により生
じる振動がタイヤ内側の液体を振動および不均衡を減少
する方向に動かし得ることを基にしている。しかし、こ
の「振動圧力」を利用してホイール組立体の均衡化(す
なわち重力の中心が回転面と回転軸との交点にある)を
達成することは決して容易ではない。例えば、水のよう
な自由に流動する液体を回転中のタイヤに導入すると、
「振動圧力」により生ずるあらゆる運動が通常の運転中
にしばしば100gを越える遠心力に妨げられて均衡化
効果をもたない液体の振動運動になるためである。
【0007】これに対し、本発明のゲル組成物は不均衡
化ホイール組立体の振動圧力により生ずる運動が遠心力
により、ある程度相殺されて定常状態を形成し得るが、
タイヤの内方リムの回りに均一に分布することがない。
ここで均一な分布とはタイヤの内方リムの回りに遠心力
によりゲルの表面が常に回転軸から同一の距離にあるよ
うに分布されることを意味する。この平衡分布は組成物
の密度および粘弾性(レオロジカル特性)、振動圧力
(振動波の振幅および周波数)、組成物に作用する遠心
力により決まる。不均衡により生ずる振動圧力は不均衡
の量(重量)、自動車の重量(タイヤに対する圧力)お
よび自動車の速度によりほぼ比例の関係で決まる。すな
わち、 振動圧力=定数×(不均衡の重量)×(自動車の重量)
×(自動車の速度) この振動圧力は均衡化ゲルの物性およびタイヤの直径に
左右される。タイヤの内側リム上に位置する組成物に作
用する遠心力は組成物の密度と回転速度の2乗に比例す
る。かかる組成物の不均一分布時に遠心力に生ずる応力
ΔPは、 P=(dV2 /12.96r)×(r−ri ) に基づいて評価することができる。ここで、ΔPはそれ
ぞれ回転軸からの距離r及びri (メートル)にある不
均一に分布したバランス組成物の部分間の圧力降下(パ
スカル)、dはバランス組成物の密度(kg/m3 )、
Vは自動車の速度キロメートル/時(KMH)に等しい
無次元数、rはタイヤの内側半径、riは回転軸からバ
ランス物質の頂部層までの距離である。実際の応力は最
も薄い部分と最も厚い部分との間の距離および圧力降下
(バランス組成物の「勾配」)により決まる。
【0008】ある種の不均衡化を相殺するのに要求され
る均衡化ゲルの変位は不均衡の重量および性質ならびに
タイヤの直径により決まる。極端な場合を考えてみる
と、300gの静的不均衡を有する22インチの標準ト
ラックタイヤは実際では300gの重いスポットの最高
不均衡に遭遇する。バランス組成物に関し、かかる重い
スポットを均衡にするためには、勾配層が300π2
4g、すなわち740gの物質を含有しなければならな
い。このとき、バランス組成物層の幅は10cm程度で
ある。バランス組成物の比重が900kg/m3 で、そ
の層厚さが重いスポットに対抗して最高厚さの点まで直
線的に増大すると仮定すると、フィルムは約14Paの
応力に相当する重いスポットに対抗した点でほぼ3.3
mmの厚さになると計算することができる。
【0009】90gの静的不均衡を有する11インチの
乗用車タイヤに対する重いスポット(実際に遭遇する最
高不均衡が90g)における類似の計算によれば、バラ
ンス組成物層の幅が7cm程度であるとき、層は約19
Paの応力に相当する重いスポットに対抗した点でほぼ
2.3mmの厚さになる。上述した評価および式を用い
ることにより、バランス組成物に対する遠心力により生
ずる圧力降下と応力の評価は表1に示すことができる。
【0010】
【表1】
【0011】ゲル組成物の密度および粘弾性を注意深く
検討するに、タイヤ組立体の完全な自己調節均衡化はか
かる組成物をタイヤ(チューブタイヤまたはチューブレ
スタイヤ)内に導入することにより達成することができ
る。このゲルをタイヤの弁ステムを介して導入するか、
またはタイヤに組み込む前にスパチュラを用いて内側の
回りに均一に拡散する。バランス組成物の最も重要なレ
オロジカル特性は貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”であ
る。G’はゲルの強度の目安、すなわちゲル形成物の分
子間の強さおよび数値である。満足なバランス特性を達
成するためには、G’の値は3000−15000Pa
の範囲内が好適である。機能的な均衡化ゲルの応力運動
曲線を図1に示す。極めて満足なバランス組成物はほぼ
9000PaのG’値を有する。十分に作動するバラン
ス組成物に関する代表的な剪断応力/粘度一剪断速度曲
線を図2に示す。図2において、左側終点が臨界降伏応
力(174Pa)に対応しており、ゲル網を破壊する応
力が組成物の粘度低下となっている。十分に機能的なバ
ランス組成物に対するG’の下限値は実験的に3000
Paとすることができる。上述した理論的理由よれば、
均衡化ゲルの密度は無関係とするべきであるが、実際に
は均衡化ゲルの密度が極めて重要となっている。実際の
試験において、種々の炭化水素オイルを基にした低密度
ゲル(d≦900kg/m3 )は種々の濃厚なグリコー
ル類を基にした高密度(d>1000kg/m3 )より
も一貫して良好であった。これは、高密度組成物が粘弾
性と関係なく、失敗した乗用車およびバスに対して特に
あてはまる。
【0012】次に、密度および粘弾性と同程度に重要な
要素は均衡化ゲルの長期間の使用寿命、ゲルの種々の温
度での性能およびゲルの化学的不活性である。許容し得
るタイヤバランスゲルはタイヤの使用寿命中種々の運転
条件下でその機能を保持する必要があり、特にOからほ
ぼ160KMHの普通の運転速度範囲内でかつ−30℃
から+90℃の普通の使用温度範囲内で機能を維持する
必要がある。さらに、タイヤバランスゲルはタイヤに対
しあらゆる有害作用を持つべきでなく、特にタイヤのイ
ンナーランナーに影響を及ぼすべきでなく、またコード
または他のタイヤのインナーライナーに影響を及ぼすべ
きでなく、コードまたは他のタイヤ部品に偶然触れたと
したしても(例えばタイヤのパンクにより)これら部品
に損害に生じてならない。
【0013】下記に本発明のバランス組成物に関する物
性の条件を示す。 レオロジイ:3000Pa<貯蔵弾性率(G’)<15
000Pa 損失弾性率(G”)≦G’ 限界降伏応力>25Pa 比重<950kg/m3 揮発分:99℃で10時間後の蒸発損失6%(重量%)
未満 基本液体の流動点<15℃(ASTM D97) 溶解度:水に不溶、疎水性 分離安定度:125gおよび100℃で24時間後の基
油の分離1%未満(重量) 化学反応性:ゴムまたは他の重合体に対し作用なく、金
属に対し腐食なし
【0014】上述した限界ならびに種々の実験および分
野評価を基にして多数の機能的な均衡化ゲルを構成する
ことができる。この組成物は3つの主成分、すなわちオ
イル、ゲル形成剤および粘度指数向上剤よりなる。本発
明の実施に有用なオイルは25℃で880kg/m3
最大比重と−15℃の最大流動点(ASTM D97)
とを有するパラフィン系またはナフテン系オイル、25
℃で900kg/m3 の最大比重と−15℃の最大流動
点(ASTM D97)とを有するポリブテンオイルで
ある。本発明の実施に有用となる他のオイルとしてはポ
リオールエステルおよび他の合成炭化水素オイル、たと
えばポリプロピレンオイル、ポリアルファオレフィン類
である。本発明の実施に有用なオイルの代表例としては
ASTMD445による99℃で約50cstの動的粘
度と、ASTM D97による−26℃の流動点と、8
68kg/m3 の比重と、610の平均分子量とを有
し、H−25の商品名で米国のアムコケミカルズ社から
市販されているポリブテンオイルがある。本発明の実施
に有用なゲル形成剤はヒュームドシリカ(疎水性また親
水性)、アスベスト繊維、ベントナイトクレーおよび金
属セッケンである。
【0015】本発明の実施に有用なゲル形成剤の代表例
としては90+/−20m2 /gのBET表面積を有
し、約5%の化学的に結合した炭素を含有し、アエロシ
ルR202の登録商標名でデグサ社から市販されている
ポリジメチルシロキサン被覆ヒュームドシリカがある。
本発明の実施に有用な粘度指数向上剤としてポリアルキ
ルメタクリレート(PAMA)、スチレン−エチレン−
ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)、ス
チレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体(SE
P)、ポリイソブチレン、エチレン−プロピレン共重合
体、水素化ブタジエン−スチレン共重合体およびフマル
酸エステルとマレイン酸エステルとの重合体がある。
【0016】本発明の実施に有用な粘度指数向上剤の代
表例は480,000の平均分子量を有し、ビスコプレ
ックス2−500の登録商標名でドイツ国のローム社か
ら市販されているPAMAと、37/63のスチレン/
ゴム比と、比重0.92と、300psiの引っ張り強
度とを有し、クラトンG−1701Xの登録商標名で米
国のシェルケミカル社から市販されているSEPがあ
る。
【0017】なお、本発明のバランス組成物は少量の腐
食抑制剤および酸化防止剤を含有することができる。ゲ
ル形成剤のオイルに対するゲル化効果は水酸基またはゲ
ル形成剤の分子間のファンデルワールス力を介する水素
結合によるゲル形成剤の分子網の形成により達成され
る。これらの結合の数および強さはゲル強度およびゲル
の荷重負担能力(臨界降伏応力)を決定する。図1〜図
3に機能的なタイヤ均衡化ゲル(例1)の完全なレオロ
ジカル特性を示す。臨界降伏応力を越える荷重でゲル網
が破壊し、組成物は液状特性を示す。
【0018】上述したレオロジカル臨界を満足する一連
の組成物を前述したタイプのオイルおよびゲル形成剤を
用いて製造した。しかし、これら組成物は耐久性臨界を
満足しなかった。全てのゲル形成剤はオイルより密度が
高く、回転中のタイヤにおける遠心力の影響下でしばら
くして分離が常に生ずる。この分離はさらに路面との摩
擦による温度上昇(普通の使用で70℃まで)により進
み、オイルの粘度を滅ずる。低温度機能に関する必要性
およびバランス組成物の弾性(高くなる)に対する効果
により、一層高い粘度の基油を使用することができな
い。本発明において、この問題は粘度指数向上剤の添加
により解決することができる。この試験に用いた組成物
の例を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】なお、表2における「L−100」はアー
ムコ社製のポリブテンオイルであり、ASTMD445
による38℃での約220cstの動的粘度、ASTM
D97による−35℃の流動点、850kg/m3
比重、460の平均分子量を有する。また、「失敗」に
おける組成物はレオロジカル臨界を満足するが分離試験
に失敗したものである。
【0021】これらの組成物は既知の方法により製造す
ることができる。生成した組成物はコンピュータ化した
ボーリンVORレオメータシステム(スゥエーデンのボ
ーリンレオロジィー社製)を用いてレオメトリーにより
かつ乗用車、トラックおよびバスを用いるフィールド試
験で評価した。乗用車タイヤに500gの均衡化ゲルを
リム組み前に該タイヤの内部周面に塗布するか、弁ステ
ムを介して導入することにより供給した。バスおよびト
ラックタイヤには1kgのゲルを乗用車タイヤの場合と
同様の方法で供給した。また、チューブレスおよびチュ
ーブ入りのタイヤを試験に用いたが、これら2種のタイ
ヤで均衡化能力に差はなかった。
【0022】ホイール組立体からの振動を50,000
kmの運転中測定することにより組成物の効率および耐
久性を評価した。この試験で完全に均衡化され(識別し
得る振動のない)、試験終了後の検査により2%未満の
オイル分離を示す組成物は良好な機能を示した。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明のバランス組
成物は、タイヤ内において良好で確実な均衡力を有し、
走行中におけるタイヤのバランスを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における組成物の貯蔵弾性と歪みの対数
特性図。
【図2】実施例の剪断応力と剪断速度の対数特性図。
【図3】実施例の振動結果の特性図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油剤80〜95重量%、ゲル形成剤4〜
    15重量%、粘度指数向上剤1〜5重量%の組成からな
    り、20℃前後における貯蔵弾性率が3000〜150
    00Pa、損失弾性率が前記貯蔵弾性率より小さく、臨
    界降伏応力が25Pa以上、比重が950kg/m3
    満であることを特徴とするタイヤのバランス組成物。
JP3323870A 1991-11-12 1991-11-12 タイヤのバランス組成物 Pending JPH05169930A (ja)

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JP3323870A JPH05169930A (ja) 1991-11-12 1991-11-12 タイヤのバランス組成物

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013507473A (ja) * 2009-10-10 2013-03-04 ラーシュ ベッティル カーネハンマル、 ロータリーシステムのバランスをとるための組成物、方法およびシステム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013507473A (ja) * 2009-10-10 2013-03-04 ラーシュ ベッティル カーネハンマル、 ロータリーシステムのバランスをとるための組成物、方法およびシステム

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