JPWO2018207398A1 - タイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、下記特許文献1には、ポリアミド樹脂と、該ポリアミド樹脂と反応性の官能基を有する変性用ポリマーと、を含むポリアミド樹脂組成物が開示されており、該ポリアミド樹脂組成物を空気入りタイヤのインナーライナーやホース等の樹脂製品に使用することが開示されている。
また、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として、骨格部材を樹脂組成物から形成した非空気入りタイヤも提案されている。
240℃での溶融粘度ν(Pa・sec)とエラストマー間の平均界面間距離τ(μm)とが下記式(1):
ν<34.369τ-3.525 ・・・ (1)
の関係を満たす樹脂組成物を用いたことを特徴とする。
かかる本発明のタイヤは、高い耐久性を有する。
まず、30μm×30μmの領域をAFMにて、3箇所確認し、ImageJにて測定した画像を処理してエラストマーの平均粒子径を求めた。この際、0.09μm2以下のものはノイズとして除去した。その後、30μm×30μmの領域内に前記方法にて算出した平均粒子径のエラストマーを等間隔に配置した時の界面間距離を求め、これをエラストマー間の平均界面間距離τとした。
240℃での溶融粘度ν(Pa・sec)とエラストマー間の平均界面間距離τ(μm)とが下記式(1):
ν<34.369τ-3.525 ・・・ (1)
の関係を満たす樹脂組成物を用いたことを特徴とする。かかる本発明のタイヤは、高い耐久性を有する。
ここで、240℃での溶融粘度νは、成形時における樹脂組成物の流動性の指標となり、一方、エラストマー間の平均界面間距離τは、樹脂組成物中のエラストマーの分散性の指標となり、式(1)を満たす樹脂組成物であれば、それを用いたタイヤの耐久性を向上させることができる。
なお、式(1)の関係においては、240℃での溶融粘度νが低ければ、エラストマー間の平均界面間距離τが長くても、樹脂組成物の流動性が優れることにより、エラストマーの分散性の悪さを補って、タイヤの耐久性を向上させることができ、また、逆に、エラストマー間の平均界面間距離τが短ければ、240℃での溶融粘度νが高くても、エラストマーの分散性が優れることにより、樹脂組成物の流動性の悪さを補って、タイヤの耐久性を向上させることができる。
一方、例えば、ラクタムの開環重合で得られるポリアミドは、下記式(3):
主鎖中のアミド結合が2つずつ逆方向になっているポリアミドは、主鎖中のアミド結合が同一方向になっているポリアミドに比べて、結晶性が低く、分子鎖の自由度が高いため、機械的強度が高い。また、主鎖中のアミド結合が2つずつ逆方向になっているポリアミドは、融体と結晶とのエントロピー差が小さいため、融点が高く、耐熱性にも優れている。そのため、炭素数6〜20の脂肪族ジアミンと炭素数10〜20の脂肪族ジカルボン酸との縮合重合体を含む樹脂組成物をタイヤに使用することで、タイヤの剛性や強度といった物性を向上させて、耐久性を更に向上させることが可能となる。
ポリアミド樹脂の60〜90質量%が、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)が50g/10min以下のポリアミド610であり、前記ポリアミド樹脂の10〜40質量%が、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)が60g/10min以上のポリアミド610であれば、強度や耐疲労性を損なう事無くウェルド界面での分子の拡散が促進され、ウェルド強度を向上する事が出来るため、タイヤの耐久性が更に向上する。
ここで、240℃での溶融粘度ν及びエラストマー間の平均界面間距離τが式(1)の関係を満たすように制御する混練条件としては、混練機のスクリューの回転数、ポリアミド樹脂の流量、混練温度、エラストマー投入位置、スクリュー構成、混練機のL/D等が挙げられる。一例では、日本製鋼所製のTEX44αIII(スクリュー径44mm、L/D52.5)を使用し、シリンダー温度225〜240℃、回転数300rpm、吐出量150kg/hで実施した。
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した、側面図である。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、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。
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、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。
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。また、内筒6、連結部材3、及び外筒4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。
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、耐久性に優れた非空気入りタイヤを提供できる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、耐久性に優れた非空気入りタイヤを提供できる。
また、接着層25は、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るが、これらに限定されるものではない。
図4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、(a)は正面図、(b)は斜視図である。図4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。
実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物の樹脂成分として、下記の樹脂1〜2を使用した。
樹脂1: ポリアミド610(PA610)、アルケマ社製、商品名「Hyprolon 70NN」、23℃でのヤング率=2000MPa、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=45g/10min
樹脂2: ポリアミド610(PA610)、アルケマ社製、商品名「Hyprolon 70FN」、23℃でのヤング率=1800MPa、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=80g/10min
実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物のエラストマー成分として、下記のエラストマーA〜Eを使用した。
エラストマーA: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MP610」、ガラス転移点(Tg)=−30℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=1、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=0.7g/10min
エラストマーB: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MH7020」、ガラス転移点(Tg)=−50℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=2、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=1.5g/10min
エラストマーC: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MH7510」、ガラス転移点(Tg)=−30℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=1、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=70g/10min
エラストマーD: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER DF710」、ガラス転移点(Tg)=−30℃以下、変性基無し、変性率=0、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=2.2g/10min
エラストマーE: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER DF7350」、ガラス転移点(Tg)=−30℃以下、変性基無し、変性率=0、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=65g/10min
JIS K2501に従い、電位差滴定法で、エラストマーの変性率を測定した。
実施例5及び6のタイヤに用いた樹脂組成物の可塑剤成分として、N−ブチルベンゼンスルホンアミド(大八化学工業社製の商品名「BM−4」)を使用した。
日本製鋼所製TEX44αIIIを使用し、表1に示す配合処方に従い、ポリアミドとエラストマーを所定の比率で予めドライブレンドしてホッパーに投入し、可塑剤は液体注入ポンプを使用し、ポリアミド樹脂の流量とスクリューの回転数を調整して、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を用いて、射出成型により、図1に示す非空気入りタイヤの内筒6、外筒4及び連結部材3を成形し、該内筒6、外筒4及び連結部材3を用いて、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を構成する樹脂組成物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。図5に、実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物の240℃での溶融粘度ν(Pa・sec)とエラストマー間の平均界面間距離τ(μm)との関係を示す。
また、作製した各サンプルの非空気入りタイヤに対して、以下の評価を行った。
各サンプルについて、ドラム耐久試験機に直径20mmの半球状の突起を取り付け、40℃の環境下、650Nの荷重を掛け、50km/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、タイヤ耐久性を評価した。なお、結果については、各供試タイヤの走行距離を、比較例1のタイヤの走行距離を100としたときの指数値で表示した。指数値が大きい程、タイヤの耐久性が高いことを示す。
実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物の樹脂成分として、下記の樹脂1を使用した。
樹脂1: ポリアミド610(PA610)、アルケマ社製、商品名「Hyprolon 70NN」、23℃でのヤング率=2000MPa、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=45g/10min
実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物のエラストマー成分として、下記のエラストマーA〜Dを使用した。
エラストマーA: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MP610」、ガラス転移点(Tg)=−30℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=1、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=0.7g/10min
エラストマーB: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MH7020」、ガラス転移点(Tg)=−50℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=2、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=1.5g/10min
エラストマーC: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER MH7510」、ガラス転移点(Tg)=−30℃、変性基=無水マレイン酸のグラフト(MAH−g)、変性率=1、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=70g/10min
エラストマーD: ポリα−オレフィン、住友化学社製、商品名「TAFMER DF710」、ガラス転移点(Tg)=−30℃以下、変性基無し、変性率=0、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)=2.2g/10min
実施例6のタイヤに用いた樹脂組成物の可塑剤成分として、N−ブチルベンゼンスルホンアミド(大八化学工業社製の商品名「BM−4」)を使用した。
日本製鋼所製TEX44αIIIを使用し、表1に示す配合処方に従い、ポリアミドとエラストマーを所定の比率で予めドライブレンドしてホッパーに投入し、可塑剤は液体注入ポンプを使用し、ポリアミド樹脂の流量とスクリューの回転数を調整して、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を用いて、射出成型により、図1に示す非空気入りタイヤの内筒6、外筒4及び連結部材3を成形し、該内筒6、外筒4及び連結部材3を用いて、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を構成する樹脂組成物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。図5に、実施例及び比較例のタイヤに用いた樹脂組成物の240℃での溶融粘度ν(Pa・sec)とエラストマー間の平均界面間距離τ(μm)との関係を示す。
また、作製した各サンプルの非空気入りタイヤに対して、以下の評価を行った。
Claims (12)
- ポリアミド樹脂と、ガラス転移点が25℃以下のエラストマーと、を含有し、
240℃での溶融粘度ν(Pa・sec)とエラストマー間の平均界面間距離τ(μm)とが下記式(1):
ν<34.369τ-3.525 ・・・ (1)
の関係を満たす樹脂組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。 - 前記ポリアミド樹脂が、炭素数6〜20の脂肪族ジアミン及び炭素数10〜20の脂肪族ジカルボン酸を重合させてなるポリアミド樹脂である、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記エラストマーが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−1−ブテン共重合体、ポリα−オレフィン、アクリルゴム及びスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体からなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載のタイヤ。
- 前記エラストマーの少なくとも一部に、無水マレイン酸が、共重合又はグラフトされている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記エラストマーの少なくとも一部に、エポキシ末端アクリル酸エステルが、共重合又はグラフトされている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記樹脂組成物が、前記ポリアミド樹脂を60〜90質量%含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記エラストマーの10〜50質量%が変性エラストマーであり、前記エラストマーの90〜50質量%が未変性エラストマーである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記樹脂組成物が、更に、可塑剤を1〜20質量%含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記可塑剤が、N−ブチルベンゼンスルホンアミド、2−エチルヘキシル−4−ヒドロキシベンゾエート、及びN−(2−ヒドロキシプロピル)ベンゼンスルホンアミドからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項8に記載のタイヤ。
- 前記エラストマーは、230℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)が15g/10min以上である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ポリアミド樹脂の60〜90質量%が、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)が50g/10min以下のポリアミド610であり、
前記ポリアミド樹脂の10〜40質量%が、240℃における2.16kg荷重下でのメルトフローレート(MFR)が60g/10min以上のポリアミド610である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記タイヤは、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1〜11のいずれか一項に記載のタイヤ。
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