JP6785191B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
例えば、樹脂材料の組成や厚みを変えてタイヤ骨格体のサイド部における硬度を低くすることで、タイヤ骨格体の柔軟性が得られ、タイヤの接地面積が大きくなる。そして、タイヤの接地面積が大きいことにより、タイヤのグリップ力が上がり、ハンドル操作が安定しやすくなる。特に、路面が濡れた状況でゆるやかなカーブを曲がる場合には、コーナリング性能を向上させてスリップを生じにくくする観点で、タイヤの接地面積を大きくすることが求められる。
しかしながら、タイヤ骨格体が樹脂材料で構成されたタイヤでは、樹脂材料そのものによってタイヤの形状を維持しているため、エンジンやブレーキの熱がこもった環境下でタイヤ形状を維持する必要があり、樹脂材料の耐熱性が求められる。一方で、樹脂材料の組成等を変えてサイド部の硬度を低くしようとすると、サイド部を構成する樹脂材料の耐熱性も低くなることが多く、これらを両立させることは難しい。
<1>複数種の樹脂材料で構成された環状のタイヤ骨格体を有し、車両に装着したときに車両幅方向外側となる前記タイヤ骨格体のサイド部におけるアスカーD硬度Hoは、車両に装着したときに車両幅方向内側となる前記タイヤ骨格体のサイド部におけるアスカーD硬度Hiよりも低く、車両に装着したときに車両幅方向内側となる前記タイヤ骨格体のサイド部を構成する樹脂材料が主成分として含有する樹脂は、140℃以上の融点を有するか、又は融点を有さず40℃以上のガラス転移点を有するタイヤ。
<2>前記アスカーD硬度Hoは、前記アスカーD硬度Hiの0.50倍以上0.96倍以下である<1>に記載のタイヤ。
<3>前記タイヤ骨格体におけるタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に沿って巻回された補強コード部材をさらに有する<1>又は<2>に記載のタイヤ。
<4>前記タイヤ骨格体は、3種以内の樹脂材料で構成されている<1>〜<3>のいずれか1項に記載のタイヤ。
<5>前記複数種の樹脂材料は、それぞれ、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、又はポリウレタン系熱可塑性樹脂を主成分として含有する<1>〜<4>のいずれか1項に記載のタイヤ。
<6>前記タイヤ骨格体は、同系の樹脂を主成分として含有する2種以上の樹脂材料で構成されている<1>〜<5>のいずれか1項に記載のタイヤ。
本明細書において「工程」との語には、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その目的が達成されるものであれば、当該工程も本用語に含まれる。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、各成分に該当する物質が組成物中に複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「主成分」とは、混合物中における質量基準の含有量が最も多い成分をいう。
本明細書において「熱可塑性樹脂」とは、温度上昇とともに材料が軟化、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を意味し、熱可塑性エラストマーもこれに含まれる。
また、「ゴム」とは、弾性を有する高分子化合物であるが、本明細書では、熱可塑性樹脂エラストマーとは区別される。
また、「熱可塑性エラストマー」は、温度上昇とともに材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する材料である。「熱可塑性エラストマー」には、ハードセグメント及びソフトセグメントを有する共重合体からなる熱可塑性樹脂と、主成分である熱可塑性樹脂と添加剤であるゴムとの混合物である熱可塑性ゴム架橋体(TPV)と、の両方が含まれる。
本発明のタイヤは、複数種の樹脂材料で構成された環状のタイヤ骨格体を有し、車両に装着したときに車両幅方向外側となる前記タイヤ骨格体のサイド部(以下「外側サイド部」ともいう)におけるアスカーD硬度Ho(以下単に「硬度Ho」ともいう)は、車両に装着したときに車両幅方向内側となる前記タイヤ骨格体のサイド部(以下「内側サイド部」ともいう)におけるアスカーD硬度Hi(以下単に「硬度Hi」ともいう)よりも低く、内側サイド部を構成する樹脂材料が主成分として含有する樹脂(以下「内側サイド樹脂」ともいう)は、140℃以上の融点を有するか、又は融点を有さず40℃以上のガラス転移点を有する。
なお、「組成が異なる樹脂材料」としては、異なる成分(例えば、樹脂、添加剤等)を含有する樹脂材料のほか、樹脂材料に含有される成分が同一であってそれらの含有量が異なる樹脂材料も挙げられる。
ここで、「トレッド端」とは、タイヤをJATMA YEAR BOOK(2014年度版、日本自動車タイヤ協会規格)に規定されている標準リムに装着し、JATMA YEAR BOOKでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力(内圧−負荷能力対応表の太字荷重)に対応する空気圧(最大空気圧)の100%を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。使用地又は製造地においてTRA規格、ETRTO規格が適用される場合は各々の規格に従う。
また、ビード部とは、タイヤ径方向内側端からタイヤ断面高さの30%までをいい、一方のトレッド端から他方のトレッド端までをクラウン部という。
上記硬度Hi及び硬度Hoは、車両幅方向内側の硬度が車両幅方向外側の硬度よりも高く、それぞれ車両幅方向内側のトレッド端と車両幅方向外側のトレッド端との距離をLとしたときに、前記内側のトレッド端と前記外側のトレッド端と間の中心(つまり、内側のトレッド端又は外側のトレッド端から1/2Lの距離の位置であり、以下「トレッド中心線」ともいう)から3/5Lの距離におけるアスカーD硬度の値である。具体的には、トレッド中心線から3/5Lの距離に相当する位置のうち、タイヤ周方向において等間隔に3点の位置について上記方法により測定して平均した値を、アスカーD硬度の値とする。
つまり、上記タイヤのタイヤ骨格体においては、トレッド中心線から外側サイド部へ3/5L(すなわち、トレッド中心線から内側トレッド端と外側トレッド端との距離の3/5倍の位置)におけるアスカーD硬度Hoが、トレッド中心線から内側サイド部へ3/5LにおけるアスカーD硬度Hiよりも低い。
具体的には、例えば、トレッド中心線から車両幅方向内側に向かって3/5Lの位置における樹脂材料片(例えば、5.0mm×5.0mm×1.0mm)を切り出して測定試料とする。そして、測定試料をアルミニウム製パンに載せ、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行う。測定装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。
つまり、上記タイヤのタイヤ骨格体においては、トレッド中心線から車両幅方向内側に向かって3/5Lの位置における樹脂材料に主成分として含有される樹脂が、140℃以上の融点を有するか、又は融点を有さず40℃以上のガラス転移点を有する。
つまり、上記タイヤのタイヤ骨格体では、内側サイド樹脂に対して上記測定を行って得られたDSC曲線において、内側サイド樹脂に由来する吸熱ピークが観測され内側サイド樹脂の融点が140℃以上であるか、又はDSC曲線において内側サイド樹脂に由来する吸熱ピークが観測されず内側サイド樹脂のガラス転移点が40℃以上である。
しかしながら、樹脂材料の組成等を変えてサイド部の硬度を低くしようとすると、サイド部を構成する樹脂材料の耐熱性も低くなることが多い。樹脂材料で構成されたタイヤ骨格体では、カーカスのような骨組みを有する従来のゴムタイヤとは異なり、樹脂材料の組成や厚みを変えて柔軟性を上げることができる一方で、タイヤの形状を維持している樹脂材料そのものの耐熱性が求められる。特に、樹脂材料の主成分が熱可塑性樹脂である場合、熱可塑性樹脂が熱によって軟化する性質を持つ樹脂であるため、エンジンやブレーキの熱に耐えられる樹脂を選択する必要があるが、柔軟性と耐熱性とを両立した樹脂の選択は難しい。
なお、上記コーナリング性能及び耐熱性の観点から、外側サイド部の硬度Hoは、内側サイド部の硬度Hiの0.84倍以上0.98倍以下が好ましく、0.84倍以上0.95倍以下がより好ましく、0.84倍以上0.93倍以下がさらに好ましい。
また、内側サイド樹脂が融点を有する場合、内側サイド樹脂の融点は150℃以上240℃以下が好ましく、160℃以上240℃以下がより好ましく、165℃以上240℃以下がさらに好ましい。内側サイド樹脂が融点を有しない場合は、内側サイド樹脂のガラス転移点が40℃以上150℃以下であることが好ましく、65℃以上140℃以下であることがより好ましく、90℃以上130℃以下であることがさらに好ましい。
外側サイド部を構成する樹脂材料が主成分として含有する樹脂(以下「外側サイド樹脂」ともいう)の融点又はガラス転移点については、硬度Hoと硬度Hiとの関係及び内側サイド樹脂の融点又はガラス転移点が上記条件を満たせば特に限定されない。つまり、外側サイド樹脂の融点又はガラス転移点は、内側サイド樹脂に比べて低い温度であってもよい。外側サイド樹脂が融点を有する場合、外側サイド樹脂の融点としては例えば150℃以上240℃以下が好ましく、160℃以上240℃以下がより好ましく、165℃以上240℃以下がさらに好ましい。外側サイド樹脂が融点を有しない場合は、外側サイド樹脂のガラス転移点としては例えば40℃以上150℃以下であることが好ましく、65℃以上140℃以下であることがより好ましく、90℃以上130℃以下であることがさらに好ましい。
具体的には、サイド部の厚みを厚くするほどサイド部の硬さが高くなり、サイド部の厚みを薄くするほどサイド部の硬さが低くなる。
なお、トレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって3/5Lの位置における厚みとしては、例えば1mm以上3mm以下が挙げられ、1mm以上2mm以下が好ましい。
なお、サイド部を構成する樹脂材料の組成を変えることでサイド部の硬度を調整する方法としては、例えば、硬度を上昇させる成分の有無や含有量を変える方法が挙げられる。また、樹脂材料の主成分がハードセグメントとソフトセグメントとを有する熱可塑性エラストマーの場合は、ハードセグメントとソフトセグメントとの含有比を変えることによって、サイド部の硬度を調整してもよい。具体的には、例えば、ハードセグメントの比率を多くするほどサイド部の硬度が高くなり、ハードセグメントの比率を少なくするほどサイド部の硬度が低くなる。
また、内側サイド樹脂及び外側サイド樹脂の融点及びガラス転移点を調整する方法としては、例えば、樹脂の分子量を変える方法、構成単位の分子構造を変える方法等が挙げられる。
タイヤの耐久性の観点からは、タイヤ骨格体における接合箇所が少ないほうが好ましい。特に、接合部における強度の観点から、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料の種類は少ないほうが好ましく、具体的には、タイヤ骨格体が3種以内の樹脂材料で構成されていることが好ましく、2種以内の樹脂材料で構成されていることがより好ましい。
以下、タイヤ骨格体及びタイヤ骨格体以外の部材について、それぞれ説明する。
タイヤ骨格体は、複数種の樹脂材料で構成されている。
ここで、本明細書において「樹脂材料」とは、主成分が樹脂である樹脂組成物を意味する。樹脂材料に含まれる樹脂の含有量は、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。
樹脂材料に含まれる樹脂としては、熱可塑性エラストマー、熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性樹脂、及び熱硬化性樹脂が挙げられる。樹脂材料に含まれる樹脂は、1種のみであっても2種以上であってもよい。
なお、上記「ポリアミド系熱可塑性樹脂」は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを含む概念であり、以下同様である。また、上記「ポリエステル系熱可塑性樹脂」は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを含む概念であり、以下同様である。また、上記「オレフィン系熱可塑性樹脂」は、オレフィン系熱可塑性エラストマーを含む概念であり、以下同様である。また、上記「ポリスチレン系熱可塑性樹脂」は、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーを含む概念であり、以下同様である。また、上記「ポリウレタン系熱可塑性樹脂」は、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含む概念であり、以下同様である。
ハードセグメント及びソフトセグメントを有する共重合体からなる熱可塑性樹脂としては、例えば、結晶性で融点の高いハードセグメント又は高い凝集力の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、の共重合体等が挙げられる。
また、樹脂材料に主成分として含まれる樹脂は、これらの中でも、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、及びポリウレタン系熱可塑性樹脂が好ましい。特に、タイヤ骨格体が複数種の樹脂材料で構成される場合、すべての樹脂材料が、それぞれポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、又はポリウレタン系熱可塑性樹脂を主成分として含むことが、低ロス性の観点から好ましい。
なお、同系の樹脂は、樹脂の特徴となる分子構造のうち、主鎖を構成する構成単位の結合部における構造が同一である樹脂である。具体的には、例えば、前記結合部がアミド結合であるポリアミド系熱可塑性樹脂同士はいずれも同系の樹脂である。すべてが同系の樹脂である場合としては、例えば、すべてがポリアミド系熱可塑性樹脂である場合、すべてがポリエステル系熱可塑性樹脂である場合、すべてがポリウレタン系熱可塑性樹脂である場合等が挙げられる。なお、すべてが同系の樹脂である場合には、すべてが同一の樹脂である場合のほか、熱可塑性エラストマーと熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性樹脂とが混在する場合も含む。
すなわち、タイヤ骨格体は、タイヤの耐久性の観点から、同系の樹脂を主成分として含有する2種以上の樹脂材料で構成されていることが好ましい。
すなわち、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料は、タイヤの耐久性の観点から、同系の樹脂を主成分として含有する2種以上の樹脂材料、又はポリアミド系熱可塑性樹脂を主成分として含有する樹脂材料とポリウレタン系熱可塑性樹脂を主成分として含有する樹脂材料とからなる2種以上の樹脂材料であることが好ましい。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとは、結晶性で融点の高いハードセグメントを形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形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形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。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、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形成し、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形成している材料が挙げられる。また、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ハードセグメント及びソフトセグメントの他に、ジカルボン酸等の鎖長延長剤を用いて形成されてもよい。
ポリアミド系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、JIS K6418:2007に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー(TPA)等や、特開2004−346273号公報に記載のポリアミド系エラストマー等を挙げることができる。
また、一般式(2)中、R2としては、炭素数3〜18の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数3〜18のアルキレン基が好ましく、炭素数4〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数4〜15のアルキレン基が更に好ましく、炭素数10〜15の炭化水素の分子鎖、例えば炭素数10〜15のアルキレン基が特に好ましい。
一般式(1)又は一般式(2)で表されるモノマーとしては、ω−アミノカルボン酸又はラクタムが挙げられる。また、ハードセグメントを形成するポリアミドとしては、これらω−アミノカルボン酸又はラクタムの重縮合体、ジアミンとジカルボン酸との共縮重合体等が挙げられる。
ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、3−メチルペンタメチレンジアミン、メタキシレンジアミン等の炭素数2〜20の脂肪族ジアミン等のジアミン化合物を挙げることができる。
また、ジカルボン酸は、HOOC−(R3)m−COOH(R3:炭素数3〜20の炭化水素の分子鎖、m:0又は1)で表すことができ、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸を挙げることができる。
ハードセグメントを形成するポリアミドとしては、ラウリルラクタム、ε−カプロラクタム、又はウデカンラクタムを開環重縮合したポリアミドを好ましく用いることができる。
ここで、「ABA型トリブロックポリエーテル」とは、下記一般式(3)に示されるポリエーテルを意味する。
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリスチレンがハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリエチレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。ハードセグメントを形成するポリスチレンとしては、例えば、公知のラジカル重合法、イオン性重合法等で得られるものが好ましく用いられ、具体的には、アニオンリビング重合を持つポリスチレンが挙げられる。また、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリ(2,3−ジメチル−ブタジエン)等が挙げられる。
また、ソフトセグメントを形成するポリマーの数平均分子量としては、5000〜1000000が好ましく、10000〜800000がより好ましく、30000〜500000が更に好ましい。さらに、ハードセグメント(x)及びソフトセグメント(y)との体積比(x:y)は、成形性の観点から、5:95〜80:20が好ましく、10:90〜70:30がより好ましい。
ポリスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン系共重合体[SBS(ポリスチレン−ポリ(ブチレン)ブロック−ポリスチレン)、SEBS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)ブロック−ポリスチレン)]、スチレン−イソプレン共重合体(ポリスチレン−ポリイソプレンブロック−ポリスチレン)、スチレン−プロピレン系共重合体[SEP(ポリスチレン−(エチレン/プロピレン)ブロック)、SEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)、SEEPS(ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレン)、SEB(ポリスチレン(エチレン/ブチレン)ブロック)]等が挙げられる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリウレタンが物理的な凝集によって疑似架橋を形成しているハードセグメントを形成し、他のポリマーが非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、JIS K6418:2007に規定されるポリウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)が挙げられる。ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、下記式Aで表される単位構造を含むソフトセグメントと、下記式Bで表される単位構造を含むハードセグメントとを含む共重合体として表すことができる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、Rで表される脂環族炭化水素を含むジイソシアネート化合物としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4−シクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。さらに、Rで表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、P’で表される脂環族炭化水素を含む脂環族ジオール化合物としては、例えば、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,3−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール等が挙げられる。
さらに、P’で表される芳香族炭化水素を含む芳香族ジオール化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、メチルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、フェノキシヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルサルファイド、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、ビスフェノールA、1,1−ジ(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)エタン、1,4−ジヒドロキシナフタリン、2,6−ジヒドロキシナフタリン等が挙げられる。
これらは、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリウレタン系熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、芳香族ジオールと芳香族ジイソシアネートとからなるハードセグメントと、ポリ炭酸エステルからなるソフトセグメントとの組合せが好ましく、より具体的には、トリレンジイソシアネート(TDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、TDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、TDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、TDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)/ポリエステル系ポリオール共重合体、MDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、MDI/カプロラクトン系ポリオール共重合体、MDI/ポリカーボネート系ポリオール共重合体、及びMDI+ヒドロキノン/ポリヘキサメチレンカーボネート共重合体から選ばれる少なくとも1種が好ましく、TDI/ポリエステル系ポリオール共重合体、TDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、MDI/ポリエステルポリオール共重合体、MDI/ポリエーテル系ポリオール共重合体、及びMDI+ヒドロキノン/ポリヘキサメチレンカーボネート共重合体から選ばれる少なくとも1種が更に好ましい。
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、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形成し、他のポリマー(例えば、ポリオレフィン、他のポリオレフィン、ポリビニル化合物等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。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、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイソタクチックポリプロピレン、ポリブテン等が挙げられる。
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、オレフィン−α−オレフィンランダム共重合体、オレフィンブロック共重合体等が挙げられ、具体的には、プロピレンブロック共重合体、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、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、プロピレン−メタクリル酸共重合体、プロピレン−メタクリル酸メチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸エチル共重合体、プロピレン−メタクリル酸ブチル共重合体、プロピレン−メチルアクリレート共重合体、プロピレン−エチルアクリレート共重合体、プロピレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
また、エチレンとプロピレンといったように2種以上のオレフィン樹脂を組み合わせて用いてもよい。また、オレフィン系熱可塑性エラストマー中のオレフィン樹脂含有率は、50質量%以上100質量%以下が好ましい。
オレフィン系熱可塑性エラストマーは、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。
「オレフィン系熱可塑性エラストマーを酸変性してなるもの」とは、オレフィン系熱可塑性エラストマーに、カルボン酸基、硫酸基、燐酸基等の酸性基を有する不飽和化合物を結合させることをいう。
オレフィン系熱可塑性エラストマーに、カルボン酸基、硫酸基、燐酸基等の酸性基を有する不飽和化合物を結合させることとしては、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーに、酸性基を有する不飽和化合物として、不飽和カルボン酸(一般的には、無水マレイン酸)の不飽和結合部位を結合(例えば、グラフト重合)させることが挙げられる。
酸性基を有する不飽和化合物としては、オレフィン系熱可塑性エラストマーの劣化抑制の観点からは、弱酸基であるカルボン酸基を有する不飽和化合物が好ましく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等が挙げられる。
ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、例えば、少なくともポリエステルが結晶性で融点の高いハードセグメントを形成し、他のポリマー(例えば、ポリエステル又はポリエーテル等)が非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントを形成している材料が挙げられる。
ハードセグメントを形成する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、ポリメ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。
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との共重合体、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との共重合体等が挙げられる。
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、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性の観点から、ソフトセグメントを形成するポリマーとしては、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物、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。
熱可塑性エラストマー以外のポリアミド系熱可塑性樹脂としては、前記ポリアミド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アミドを挙げることができる。
熱可塑性エラストマー以外のポリアミド系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ε−カプロラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド6)、ウンデカンラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド11)、ラウリルラクタムを開環重縮合したポリアミド(アミド12)、ジアミンと二塩基酸とを重縮合したポリアミド(アミド66)、メタキシレンジアミンを構成単位として有するポリアミド(アミドMX)等を例示することができる。
熱可塑性エラストマー以外のポリエステル系熱可塑性樹脂としては、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を形成するポリエステルを挙げることができる。
熱可塑性エラストマー以外のポリエステル系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ−3−ブチル酪酸、ポリヒドロキシ−3−ヘキシル酪酸、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の脂肪族ポリエステル、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、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等の芳香族ポリエステルなどを例示することができる。
熱可塑性エラストマー以外のオレフィン系熱可塑性樹脂としては、前記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を挙げることができる。
熱可塑性エラストマー以外のオレフィン系熱可塑性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン系熱可塑性樹脂、ポリプロピレン系熱可塑性樹脂、ポリブタジエン系熱可塑性樹脂等を例示することができる。
ポリプロピレン系熱可塑性樹脂の具体例としては、プロピレンホモ重合体、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロック共重合体等が挙げられる。α−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等の炭素数3〜20程度のα−オレフィン等が挙げられる。
樹脂材料は、所望に応じて、樹脂以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、ゴム、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ)、老化防止剤、オイル、可塑剤、着色剤、耐候剤、補強材等の各種添加剤が挙げられる。
添加剤の樹脂材料中の含有量は特に限定はなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜用いることができる。
樹脂材料の融点は、例えば100℃〜350℃が挙げられ、タイヤの耐久性及び生産性の観点から、100℃〜250℃程度が好ましく、120℃〜250℃がより好ましい。
外側サイド部の硬度Hoとしては、例えば30度以上80度以下が挙げられ、35度以上75度以下がより好ましく、40度以上70度以下がさらに好ましい。
また、内側サイド部の硬度Hiとしては、例えば30度以上80度以下が挙げられ、35度以上75度以下がより好ましく、40度以上70度以下がさらに好ましい。
外側サイド部の密度と内側サイド部の密度との比が1に近いと、タイヤの重量が車両幅方向外側又は車両幅方向内側に偏りにくく、タイヤにかかる荷重のバランスも良くなるため、タイヤの接地形状が良好となる。
また、外側サイド部及び内側サイド部の密度は、それぞれ0.80g/cm3以上1.35g/cm3以下が好ましく、1.00g/cm3以上1.20g/cm3以下がより好ましい。
ここで、上記サイド部の密度は、トレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって3/5Lの位置における樹脂材料片(例えば、5.0mm×5.0mm×1.0mm)を切り出し、アルキメデス法により測定する。
補強部材としては、例えば、コード状の補強コード部材が挙げられる。
補強コード部材としては、例えば、従来のゴム製タイヤに用いられるコード状の金属部材が挙げられる。コード状の金属部材としては、例えば、金属繊維のモノフィラメント(単線)、スチール繊維を撚ったスチールコード等のマルチフィラメント(撚り線)等が挙げられる。タイヤの耐久性をより向上させる観点からは、マルチフィラメントが好ましい。
金属部材の断面形状(例えば、円形、楕円形、多角形等)、サイズ(直径)等は、特に限定されるものではなく、所望のタイヤに適したものを適宜選定して用いることができる。
また、タイヤの耐内圧性と軽量化とを両立する観点からは、金属部材の太さは、0.2mm〜2mmであることが好ましく、0.8mm〜1.6mmであることがより好ましい。金属部材の太さは、任意に選択した5箇所において測定した太さの数平均値とする。
また、補強コード部材の太さは、0.2mm〜2mmであることが好ましく、0.8mm〜1.6mmであることがより好ましい。補強コード部材の太さは、任意に選択した5箇所において測定した太さの数平均値とする。太さの測定値は、補強コード部材の断面の最大径(補強コード部材の断面の輪郭線上で任意に選択される2点間の距離が最大となるときの当該2点間の距離)とする。
被覆樹脂材料としては、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料と同様のものが挙げられ、耐久性の観点から、タイヤ骨格体を構成する樹脂材料の主成分と同系の樹脂を主成分として含有することが好ましい。
また、被覆樹脂材料で被覆された層(以下「被覆樹脂層」ともいう)の厚みは、特に限定されないが、耐久性の観点から、10μm以上1000μm以下が好ましく、50μm以上700μm以下がより好ましい。なお、被覆樹脂層の厚みは、被覆樹脂材料で被覆された補強コード部材の断面のSEM画像から測定され、最も厚みの小さい部分の値とする。
接着層の形成に用いる接着剤の種類としては、例えば、ホットメルト接着剤、溶剤系接着剤等が挙げられる。接着層の形成に用いる接着剤は、1種のみでもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、接着層の形成に用いる接着剤が非反応性の接着剤である場合、接着層は前記非反応性の接着剤を含む層であり、接着層の形成に用いる接着剤が反応性の接着剤である場合、接着層は前記反応性の接着剤の反応生成物を含む層である。
接着層の平均厚みは、特に制限されないが、走行時の乗り心地及びタイヤの耐久性の観点で、5μm〜500μmであることが好ましく、20μm〜150μmであることがより好ましく、20μm〜100μmであることが更に好ましい。
接着層は、接着剤以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、ラジカル捕捉剤、ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、各種充填剤(例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレイ等)、老化防止剤、オイル、可塑剤、発色剤、耐候剤等が挙げられる。
ゴム部材は、例えば、タイヤ骨格体のタイヤ径方向外側に設けられる。
なお、タイヤ骨格体のタイヤ径方向外側に補強コード部材が巻回されている場合、ゴム部材は、補強コード部材を介して、タイヤ骨格体のタイヤ径方向外側に設けられる。
なお、ゴム部材のタイヤ径方向の外周面には、例えば、タイヤ周方向に延びる排水用の溝が形成されていてもよい。
以下、本発明の第1実施形態について、図を参照して説明する。第1実施形態は、タイヤ骨格体におけるタイヤ径方向外側に、被覆樹脂材料で被覆された補強コード部材がタイヤ周方向に沿って巻回された形態である。
図1中、矢印Wはタイヤ回転軸と平行な方向(以下、「タイヤ幅方向」と称する場合がある)を示し、矢印Sはタイヤの回転軸を通りタイヤ幅方向と直交する方向(以下、「タイヤ径方向」と称する場合がある)を示す。さらに、一点鎖線CLは、タイヤのセンターライン(以下「タイヤ赤道面」ともいう)を示す。
図1に示すように、第1実施形態に係るタイヤ10は、樹脂材料で構成された環状のタイヤ骨格体の一例であるタイヤケース17と、補強部材として補強コード部材の一例である補強コード24を含むベルト層12と、ゴム部材の一例であるトレッド30と、を備えている。また、補強コード24は被覆樹脂26で被覆されている。すなわち、ベルト層12は、被覆樹脂26で被覆された複数の補強コード24を備えている。
なお、タイヤケース17を一体成型品としてもよく、タイヤケース17を3以上の樹脂部材に分けて製造し、これらを接合して形成してもよい。例えば、タイヤケース17を各部位(例えば、ビード部14、サイド部16、クラウン部18)ごとに分けて製造し、これらを接合して形成してもよい。
ベルト層12は、樹脂被覆コード28がタイヤケース17の外周にタイヤ周方向に螺旋状に巻かれてタイヤケース17に接合されると共に、樹脂被覆コード28におけるタイヤ幅方向に互いに隣接する部分同士が接合されることで構成されている。なお、樹脂被覆コード28は、補強コード24を被覆樹脂26で被覆して構成されている
また、タイヤケース17のクラウン部18における外周面18Aには、樹脂被覆コード28のタイヤ径方向の内周面が接合されている。
また、樹脂被覆コード28の断面形状は、矩形でもよく、円弧状であってもよい。
また、図1に示すベルト層12では、樹脂被覆コード28の層が単層であり、補強コード24がタイヤ幅方向に一列に並んだ構成となっているが、これに限られない。ベルト層12は、樹脂被覆コード28がタイヤ周方向に螺旋状に巻かれて層を形成した後に、前記層の外周面にさらに樹脂被覆コード28が巻かれた積層構造のベルト層であってもよい。
また、ベルト層12の厚みは、特に限定されないが、例えば0.2mm以上1.2mm以下の範囲が挙げられ、タイヤの耐久性の観点から、0.3mm以上1.0mm以下の範囲が好ましく、0.3mm以上0.8mm以下の範囲がより好ましい。
トレッド30は、タイヤケース17を形成している樹脂材料よりも耐摩耗性に優れたゴムを含んで形成されており、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているトレッドゴムと同種のものを用いることができる。
次に、本実施形態のタイヤ10の製造方法について説明する。まず、樹脂材料を用いた射出成型により、ビードコア20を含む半割体17A及び半割体17Bをそれぞれ形成する。
タイヤ10では、半割体17A及び半割体17Bが射出成形により成形されているが、これに限定されず、例えば、真空成形、圧空成形、メルトキャスティング等により成形されていてもよい。
なお、溶接用樹脂材料17Cを用いずに、例えば、半割体17Aと半割体17Bとの接合部周辺を樹脂材料の融点以上に加熱しながら押圧することで、半割体17Aと半割体17Bとを融着させ、タイヤケース17を形成してもよい。
そして、ベルト層12及び加硫前のトレッドが積層されたタイヤケース17を加硫する。具体的には、例えば、タイヤケース17を加硫缶やモールドに収容して加熱することで、加硫前のトレッドが加硫されてトレッド30が形成される。加硫温度としては、例えば180℃〜220℃が挙げられ、加硫時間としては、例えば1分間〜10分間が挙げられる。
以上のようにして、第1実施形態のタイヤ10が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態では、タイヤケースの半割体17Aと半割体17Bとが、溶接用樹脂材料を用いずに、接合部周辺を加熱しながら押圧することで溶接されている。また、第2実施形態では、タイヤ骨格体におけるタイヤ径方向外側に直接、被覆されていない補強コード部材がタイヤ周方向に沿って巻回され、タイヤ骨格体に埋設されている。その他の構成等は、第1実施形態と同様である。
図3に示すように、第2実施形態に係るタイヤ100では、タイヤケース17のタイヤ径方向外側(すなわちクラウン部)の面に、直接、補強コード24がタイヤ周方向に沿って巻回されている。補強コード24は、タイヤケース17の軸方向に沿った断面視で、少なくとも一部がタイヤケース17のクラウン部に埋設された状態で螺旋状に巻回されている。補強コード24が巻回されているタイヤケース17のタイヤ径方向外側には、ゴム部材の一例であるトレッド30が配置されている。
その他の構成及び製造方法については、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
上述の第2実施形態と同様のタイヤを、表1及び表2に示す材料を用いて作製する。
具体的には、まず、タイヤを車両に装着したときに車両幅方向外側となるタイヤ骨格体の半割体17Aと、タイヤを車両に装着したときに車両幅方向内側となるタイヤ骨格体の半割体17Bと、を射出成形により別々に製造する。そして、半割体17Aと半割体17Bとを加熱及び加圧により押圧して融着させてタイヤ骨格体を得た後、被覆されていない補強コード部材を巻回し、さらにタイヤ径方向外側にトレッド(ゴム部材)を配置することで、タイヤを製造する。
各材料の詳細は、次の通りである。
「TPC1」:ポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン(株)製 ハイトレルシリーズ、品番:5557
「TPC2」:ポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン(株)製 ハイトレルシリーズ、品番:6347
「TPC3」:ポリエステル系熱可塑性エラストマー、東レ・デュポン(株)製 ハイトレルシリーズ、品番:4767N
「TPA2」:ポリアミド系熱可塑性エラストマー、宇部興産(株)製、品名:UBESTA XPAシリーズ、品番:XPA9055X1
「TPA3」:ポリアミド系熱可塑性エラストマー、宇部興産(株)製、品名:UBESTA XPAシリーズ、品番:XPA9040X1
「TPU1」:ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、大日精化工業(株)製 レザミンPシリーズ、品番:P2564
補強コード部材:平均直径φ1.15mmのマルチフィラメント(φ0.35mmのモノフィラメント(スチール製、強力:280N、伸度:3%)を撚った撚り線)
ゴム部材(トレッド):(株)ブリヂストン ECOPIA EX20のトレッドゴムを使用した。
各実施例及び比較例において、車両幅方向外側となる半割体17Aの硬度Ho、硬度Ho’、及び硬度Ho’’、並びに車両幅方向内側となる半割体17Aの硬度Hi、硬度Hi’、及び硬度Hi’’を前述の方法により求める。結果を表1及び表2に示す。
ただし、硬度Ho及び硬度Hiはトレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって3/5Lの距離におけるサイド部のアスカーD硬度である。また、硬度Ho’及び硬度Hi’はトレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって1/3Lにおけるクラウン部のアスカーD硬度である。また、硬度Ho’’及び硬度Hi’’はトレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって1/5Lにおけるクラウン部のアスカーD硬度である。
各実施例及び比較例における半割体17A及び半割体17Bのそれぞれにおいて、トレッド中心線から車両幅方向外側及び車両幅方向内側それぞれに向かって3/5Lの距離におけるサイド部の厚み及び密度を前述の方法で測定する。結果を表1及び表2に示す。
また、各実施例及び比較例における半割体17A及び半割体17Bの製造に用いた樹脂材料について、前述の方法で融点及びガラス転移点の測定を行う。結果を表1及び表2に示す。なお、表1及び表2中、融点の欄における「−」は、樹脂材料に主成分として含有される樹脂に由来する吸熱ピークが観測されないことを示す。また、表1及び表2中、ガラス転移点の欄における「−」は、樹脂材料に主成分として含有される樹脂に由来する吸熱ピークが観測されるため、ガラス転移点の測定を行わないことを示す。
各実施例及び比較例で製造されるタイヤ(タイヤサイズ195/65R14、210kPaの内圧)を車両に装着し、水で路面を濡らしたテストコースにて、ベテランテストドライバーが走行する。
上記ベテランテストドライバーによって、ゆるやかなコーナリング時(具体的には、速度120km/h、ハンドル30°切った時)におけるコーナリング性能を、下記基準に従って官能評価する。結果を表1及び表2に示す。
A: ハンドルを切った時に素早くタイヤ入力が加わり、操作性良好である。
B:若干のタイムラグがあるものの、操作性は良好である。
C:ハンドルを切った後にふらつきを感じるが、操作性は許容範囲である。
D: タイヤとして成り立たない。若しくはハンドルを切った時にタイヤへ伝わるまでの時間およびふらつきが大きく、悪い。
Claims (6)
- 複数種の樹脂材料で構成された環状のタイヤ骨格体を有し、
車両に装着したときに車両幅方向外側となる前記タイヤ骨格体のサイド部におけるアスカーD硬度Hoは、車両に装着したときに車両幅方向内側となる前記タイヤ骨格体のサイド部におけるアスカーD硬度Hiよりも低く、
車両に装着したときに車両幅方向内側となる前記タイヤ骨格体のサイド部を構成する樹脂材料が主成分として含有する樹脂は、140℃以上の融点を有するか、又は融点を有さず40℃以上のガラス転移点を有するタイヤ。 - 前記アスカーD硬度Hoは、前記アスカーD硬度Hiの0.84倍以上1.00倍未満である請求項1に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ骨格体におけるタイヤ径方向外側に、タイヤ周方向に沿って巻回された補強コード部材をさらに有する請求項1又は請求項2に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ骨格体は、3種以内の樹脂材料で構成されている請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記複数種の樹脂材料は、それぞれ、ポリアミド系熱可塑性樹脂、ポリエステル系熱可塑性樹脂、又はポリウレタン系熱可塑性樹脂を主成分として含有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ骨格体は、同系の樹脂を主成分として含有する2種以上の樹脂材料で構成されている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
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