JP2018187994A - タイヤ・リム組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 刺さった釘などの異物を取り除いた場合にも、確実にシールできパンク防止性能を向上させる。【解決手段】 タイヤ・リム組立体１であって、空気入りタイヤＴは、トレッド部２の内面２Ｓｉにパンク防止用のシーラント層１１を有する。又シーラント層１１の内面に、パンク防止補助シート１２を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、パンク防止性能を高めたタイヤ・リム組立体に関する。

パンク防止機能を備えた空気入りタイヤとして、トレッド部の内面にシーラント層を設けたシーラントタイヤが、下記の特許文献１に提案されている。このシーラントタイヤでは、パンク時に形成される穴がシーラント材によって自動的に塞がれる。

しかし、例えばトレッド部に釘などの異物(例えば直径５mm、長さ６０mmの太い釘)を刺したまま走行した場合、釘穴が広がってしまう。そして走行途中で異物が外れたとき、或いは走行後に異物を取り外したとき、シーラント材が釘穴から流出してしまい、内圧を失ってしまうという場合があった。

特開２０１６−７８８１８号公報

本発明は、刺さった釘などの異物を取り除いた場合にも、確実にシールできパンク防止性能をより向上させたタイヤ・リム組立体を提供することを課題としている。

本発明は、リムと、このリムに装着された空気入りタイヤとからなるタイヤ・リム組立体であって、
前記空気入りタイヤは、トレッド部の内面にパンク防止用のシーラント層を有し、 かつ前記シーラント層の内面に、パンク防止補助シートを設けている。

本発明に係るタイヤ・リム組立体では、前記パンク防止補助シートは、厚さが０．５〜６．０mmであるのが好ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体では、前記パンク防止補助シートは、複素弾性率Ｅ*が０．５〜８．０MPaであるのが好ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体では、前記パンク防止補助シートとして、熱可塑性エラストマー、ゴム、及び熱可塑性樹脂を用いることができる。

前記「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「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℃）。

本発明は叙上の如く、シーラント層の内面に、パンク防止補助シートを設けている。タイヤに釘などの異物が刺さると、異物は、シーラント層及びパンク防止補助シートをともに突き破る。そして、異物が刺さったまま走行し、穴が広がった状態で異物を取り除いたとき、異物に付着しているシーラント材が、異物でできたパンク防止補助シートの穴の断面に付着してこのシートの穴を塞ぐことができる。

これにより、広範囲のシーラント材に、圧力を分散することができ、異物で空いたタイヤの穴からシーラント材が流出したり、空気が流出するのを防ぐ効果が発揮される。

本発明のタイヤ・リム組立体の一実施形態を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はパンク防止補助シートによる作用効果を説明する断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はパンク防止補助シートによる作用効果が不充分となる場合を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のタイヤ・リム組立体１は、リムＲと、このリムＲに装着される空気入りタイヤＴとを具える。

リムＲは、周知構造をなし、空気入りタイヤＴのビード部４を装着する環状のリム本体Ｒａと、このリム本体Ｒａを車軸に固定する円盤状のディスク部（図示省略）とを具える。本例では、例えばＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格が規定する正規リムを採用した場合が例示される。

空気入りタイヤＴは、チューブレスタイヤであって、本例では、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、タイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードを有する１枚以上（本例では１枚）のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、ビードコア５をタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたプライ折返し部６ｂを具える。このプライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が設けられる。

前記ベルト層７は、タイヤ周方向に対して例えば１０〜４０°の角度で配列するベルトコードを有する複数枚（例えば２枚）のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間で交差するように、傾斜の向きを違えて積層される。なおタイヤの高速耐久性を高める目的で、ベルト層７の半径方向外側に、バンドコードを周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層（図示省略）を設けても良い。

又カーカス６の内側には、インナーライナゴム層１０が配される。このインナーライナゴム層１０は、ブチルゴム等の耐空気不透過性のゴムからなり、タイヤ内圧を気密に保持する。

そしてトレッド部２の内面２Ｓｉには、パンク防止用のシーラント層１１が配されるとともに、このシーラント層１１の内面には、パンク防止補助シート１２が配される。

シーラント層１１をなすシーラント材として、特許文献１に記載されたものが好適に採用される。具体的には、本例のシーラント材は、ゴム成分と、液状ポリマーと、架橋剤等とを含有する。そして、ゴム成分と架橋の量により、硬さ（粘度）がコントロールされる。又ゴム成分のコントロールとして、液状ポリマー、可塑剤、カーボンブラックの種類や量が調整される。一方、架橋の量のコントロールのために、架橋剤の種類や量が調整される。

ゴム成分として、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴム等のブチル系ゴムが採用される。なおゴム成分として、前記ブチル系ゴムと、ジエン系ゴムとを混用しうるが、流動性等の観点から、ゴム成分１００質量％中のブチル系ゴムの含有量は、９０質量％以上とするのが好ましい。

液状ポリマーとして、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα−オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα−オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。なかでも、粘着性付与等の観点から、液状ポリブテンが好ましい。

液状ポリマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上、さらには１００質量部以上が好ましい。５０質量部未満では、粘着性が低下するおそれがある。該含有量の上限は、４００質量部以下、さらには３００質量部以下が好ましい。４００質量部を超えると、走行時、シーラント材が流動する恐れを招く。

架橋剤として、周知の化合物を使用できるが、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性が改善される。

有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド類、１−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシフタレートなどのパーオキシエステル類、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、ジ−ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、１，３−ビス（１−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのアルキルパーオキサイド類、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。なかでも、粘着性、流動性の観点から、アシルパーオキサイド類が好ましく、ジベンゾイルパーオキサイドが特に好ましい。

有機過酸化物（架橋剤）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上、さらには１．０質量部以上が好ましい。０．５質量部未満では、架橋密度が低くなり、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該含有量の上限は、４０質量部以下、さらには２０質量部以下が好ましい。４０質量部を超えると、架橋密度が高くなり、シール性が低下するおそれがある。

シーラント材には、架橋助剤（加硫促進剤）、無機充填剤、可塑剤等を適宜添加することができる。

架橋助剤（加硫促進剤）としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオ尿素系、グアニジン系、ジチオカルバミン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサントゲン酸系、及びキノンジオキシム化合物（キノイド化合物）等からなる群より選択できる。架橋助剤（加硫促進剤）の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１〜１５質量部が好ましい。

無機充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、及びマイカ等からなる群より選択できる。無機充填剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１〜３０質量部が好ましい。

可塑剤としては、芳香族系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、パラフィン系プロセスオイル等からなる群より選択できる。可塑剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１〜４０質量部が好ましい。

そしてシーラント層１１は、前述の各材料を調整、混合して作製されたシーラント材を、予め加硫成形されたタイヤＴのトレッド部２の内面２Ｓｉに塗布することにより形成される。好ましくは、特許文献１に記載されたように、例えば二軸混練押出機から連続的に押し出されるシーラント材を、回転するタイヤＴのトレッド部２の内面２Ｓｉに螺旋状に粘着させる。シーラント材が塗布されたタイヤＴを加熱し、シーラント材を加硫することでシール性に優れたシーラント層１１が形成される。

なおシーラント層１１の形成範囲は、トレッド接地端Ｔｅを通るタイヤ半径方向の基準線Ｘ、Ｘ間の領域を少なくとも含むことが好ましい。

又シーラント層１１の厚さｔ１１は、１．０mm以上、さらには２．０mm以上が好ましく、又上限は、１０．０mm以下、さらには８．０mm以下、さらには５．０mm以下が好ましい。厚さｔ１１が１．０mm未満の場合、パンク穴を確実に塞ぐことが難しくなる。逆に１０．０mmを超えても、パンク穴を塞ぐ効果はあまり変わらず、むしろタイヤの重量増加という不利を招く。

次に、パンク防止補助シート１２は、前記シーラント層１１の内面に密着し、この内面のほぼ全面を被覆する。なおパンク防止補助シート１２は、シーラント層１１の粘着性を利用して、シーラント層１１の内面に気密に貼り付けられる。パンク防止補助シート１２のタイヤ軸方向の両端部は、トレッド部２の内面２Ｓｉとは接着せず、特には内面２Ｓｉと非接触であるのが好ましい。これにより、タイヤの走行性能への影響を最小限に抑えることができる。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タイヤに釘などの異物２０が刺さると、異物２０は、シーラント層１１及びパンク防止補助シート１２をともに突き破る。異物２０が刺さったまま走行し、穴２１が広がった状態で異物２０が取り除かれるとき、異物２０に付着しているシーラント材１１ａがそぎ落とされ、異物２０でできたパンク防止補助シート１２の穴２２の断面等に付着してこのシート１２の穴２２を塞ぐことができる。これにより、異物２０で空いたタイヤＴの穴２１からシーラント材１１ａが流出したり、空気が流出するのを防ぐことができる。

図３（Ａ）に示すように、パンク防止補助シート１２の厚さｔ１２が厚すぎる場合、異物２０が取り除かれたとき、広がった穴２２の部分が完全に収縮しない。そのため、異物２０が取り除かれるときに、穴２２を一旦塞いだシーラント材１１ａに、内圧がかかる。そのためシーラント層１１に穴が空き、エアシール効果が低下する。厚さｔ１２が増すに従いエアシール効果は低くなる。このような観点から厚さｔ１２の上限は６mm以下、さらには４mm以下、さらには３mm以下が好ましい。

又図３（Ｂ）に示すように、パンク防止補助シート１２の厚さｔ１２が薄過ぎる場合、異物２０が取り除かれるとき、シーラント材１１ａによって穴２２は一時的に塞がれる。しかし、時間経過とともに、内圧に押されてパンク防止補助シート１２が変形し、穴２２が広がる。その結果、広がった部分から空気が漏れて、シーラント層１１に穴が空き、エアシール効果が低下する。このような観点から、厚さｔ１２の下限は０．５mm以上、さらには１．０mm以上が好ましい。

又パンク防止補助シート１２では、シート自体が伸縮性を有することが好ましい。これにより、異物２０が取り除かれたとき、穴２２が収縮し、異物２０からそぎ落とされたシーラント材１１ａによって、穴２２をより確実に塞ぐことができる。なお伸縮性がない場合、パンク防止補助シート１２の穴２２が塞がらず、エアシール効果が十分に発揮できない。このような観点から、パンク防止補助シート１２の複素弾性率Ｅ*は、８MPa以下、さらには４MPa以下、さらには２MPa以下が好ましい。又複素弾性率Ｅ*の下限は０．５MPa以上が好ましく、０．５MPaを下回ると、内圧に押されて穴２２が広がる傾向となる。

タイヤＴは、走行時、内面温度が１００℃程度まで上昇する。そのためパンク防止補助シート１２には、耐熱性が高く、熱による物性変化が起こらない材質が好ましい。又パンク防止補助シート１２は、シーラント層１１の物性に影響を与えない材質が好ましい。このような観点から、前記パンク防止補助シート１２として、熱可塑性エラストマー、ゴム、及び熱可塑性樹脂により形成することが好ましい。

熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、アイオノマー、含ハロゲンゴム（例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物）などが使用できる。

具体的には、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソブチレンジブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−イソプレン・ブタジエン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブテン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレントリブロック共重合体、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレントリブロック共重合体、およびこれらのエポキシ変性熱可塑性エラストマーなどが好適に使用できる。

ゴムとしては、ジエン系ゴム及びその水素添加物、例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ、オレフィン系ゴム、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム、ヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン、シリコーンゴム、例えばメチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、含イオウゴム、例えばポリスルフィドゴム、フッ素ゴム、例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴムなどが使用できる。

熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン６／６６共重合体など）、ポリエステル系樹脂（ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート／テトラメチレングリコール共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート、ポリブチレンナフタレート、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステルなど）、ポリニトリル系樹脂（例えばポリアクリロニトリル、ポリメタクロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体など）、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂（ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメチルアクリレート樹脂）、ポリビニル系樹脂（酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール／エチレン共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体）、セルロース系樹脂（酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース）、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロルフルオロエチレン、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体）、イミド系樹脂（芳香族ポリイミド）などが使用できる。

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。

図１に示す構造を有する空気入りタイヤ（サイズ２１５／５５Ｒ１７）を表１の仕様に基づいて試作した。そして、この試作タイヤのエアシール性能についてテストし比較した。表１に記載以外は実質的に同仕様である。

＜エアシール性能＞
（１）放置テスト：
リム組みされかつ内圧（２５０kPa）が充填された試作タイヤのトレッド部に、２０本の釘（直径５．２mm、長さ５０mm）を打ち込んだ。そして、室温２５℃の環境下において１時間放置した後、釘を抜き取り、パンク穴に石鹸水を付けてエアー漏れの有無を確認した。エアー漏れの無いパンク穴の数で比較した。数が多いほど、優れている。

（２）走行テスト：
リム組みされかつ内圧（２５０kPa）が充填された試作タイヤのトレッド部に、２０本の釘（直径５．２mm、長さ５０mm）を打ち込んだ。そして、室温２５℃の環境下において、ドラム上で速度（１５０km/h）、荷重（４．２N）の条件にて５時間走行させた後、釘を抜き取り、パンク穴に石鹸水を付けてエアー漏れの有無を確認した。エアー漏れの無いパンク穴の数で比較した。数が多いほど、優れている。

表１に示すように、実施例品のタイヤは、エアシール性能を向上させうるのが確認できる。

シーラント層に用いたシーラント材の組成を表２に示す。表２に示す各種薬品は以下の通りである。
・ブチルゴム：ＩＩＲ０６５、ＪＳＲ株式会社製
・ポリブテン：ＨＶ−１９００、ＪＸ日鉱日エネルギー株式会社製、数平均分子量２９００
・カーボンブラック：Ｎ３３０、キャボットジャパン株式会社製
・オイル：ＤＯＳ（セバシン酸ジオクチル）、田岡化学工業株式会社製
・架橋剤：ナイパーＮＳ（ＢＰＯ４０％、ＤＢＰ４８％）、日油株式会社製
・架橋助剤：ＱＯ（キノンジオキシム）、大内新興化学工業株式会社製

１ タイヤ・リム組立体
２ トレッド部
２Ｓｉ 内面
１１ シーラント層
１２ パンク防止補助シート
Ｒ リム
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (6)

1. リムと、このリムに装着された空気入りタイヤとからなるタイヤ・リム組立体であって、
   前記空気入りタイヤは、トレッド部の内面にパンク防止用のシーラント層を有し、 かつ前記シーラント層の内面に、パンク防止補助シートを設けたタイヤ・リム組立体。
2. 前記パンク防止補助シートは、厚さが０．５〜６．０mmである請求項１記載のタイヤ・リム組立体。
3. 前記パンク防止補助シートは、複素弾性率Ｅ*が０．５〜８．０MPaである請求項１又は２記載のタイヤ・リム組立体。
4. 前記パンク防止補助シートは、熱可塑性エラストマーからなる請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ・リム組立体。
5. 前記パンク防止補助シートは、ゴムからなる請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ・リム組立体。
6. 前記パンク防止補助シートは、熱可塑性樹脂からなる請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ・リム組立体。

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