(57)【要約】【課題】走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗を高めることを可能にしたソリッドタイヤ用組成物、及びソリッドタイヤを提供する。【解決手段】ソリッドタイヤは、ホイールと同ホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備える。トレッド部を成形するためのソリッドタイヤ用組成物は、ポリウレタン原料と、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する。ソリッドタイヤのトレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールと同ホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えるソリッドタイヤにおける前記トレッド部を成形するためのソリッドタイヤ用組成物であって、
ポリウレタン原料と、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有することを特徴とするソリッドタイヤ用組成物。
【請求項２】
ホイールと同ホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えるソリッドタイヤであって、
前記トレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有することを特徴とするソリッドタイヤ。
【請求項３】
前記トレッド部は、塩化ビニル系樹脂の粉体をさらに含有することを特徴とする請求項２に記載のソリッドタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドタイヤ用組成物、及びソリッドタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソリッドタイヤは、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、各種製造設備等に備えられる搬送用ローラ、ジェットコースターの車輪等の用途に利用されている。ソリッドタイヤは、ホイールとそのホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えている。トレッド部は、例えば、ポリウレタン（ポリウレタンエラストマー）から構成される（特許文献１）。特許文献１には、ポリウレタンと、ポリウレタンと異なる樹脂の粉体とを含有するトレッド部を備えたソリッドタイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０８９００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されるように走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において、より高い走行抵抗が求められる場合がある。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗を高めることを可能にしたソリッドタイヤ用組成物、及びソリッドタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するソリッドタイヤ用組成物は、ホイールと同ホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えるソリッドタイヤにおける前記トレッド部を成形するためのソリッドタイヤ用組成物であって、ポリウレタン原料と、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する。
【０００６】
上記課題を解決するソリッドタイヤは、ホイールと同ホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えるソリッドタイヤであって、前記トレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する。
【０００７】
上記ソリッドタイヤにおいて、前記トレッド部は、塩化ビニル系樹脂の粉体をさらに含有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ソリッドタイヤの試験方法を説明する概略図である。
【図２】ソリッドタイヤの温度と、走行抵抗係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ソリッドタイヤ用組成物、及びソリッドタイヤの実施形態について説明する。
＜ソリッドタイヤ用組成物＞
ソリッドタイヤ用組成物は、ポリウレタン原料と、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する。
【００１１】
ポリウレタン原料の一例としては、ポリウレタンプレポリマーを含有するポリウレタン原料が挙げられる。ポリウレタンプレポリマーは、ポリオールとイソシアネートとの重合反応を所定の段階まで進行させたポリマーである。すなわち、ポリウレタン（ポリウレタンエラストマー）は、ポリウレタンプレポリマーの重合体（硬化物）である。
【００１２】
ポリウレタンプレポリマーを構成するポリオールとしては、例えば、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等のエーテル系ポリオール、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等のエステル系ポリオール等が挙げられる。
【００１３】
ポリウレタンプレポリマーを構成するイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）等が挙げられる。
【００１４】
上記のポリウレタンプレポリマーは、単独種を使用してもよく、複数種のポリウレタンプレポリマーをブレンドして使用してもよい。
ポリウレタン原料は、トレッド部の物性を調整し易くするために、鎖延長剤（硬化剤）を含有することが好ましい。鎖延長剤としては、例えば、ジオール類、及びジアミン類から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
【００１５】
ジオール類としては、例えば、１，１，１−トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ブタンジオール（１，４ＢＤ）、ヒドロキノンジ（２−ヒドロキシエチル）エーテル（ＨＱＥＥ）等が挙げられる。
【００１６】
ジアミン類としては、例えば、２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、ジメチルチオトルエンジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、１，４−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）等が挙げられる。
【００１７】
ポリウレタン原料（ソリッドタイヤ用組成物）中における鎖延長剤の含有量は、イソシアネートが有するイソシアネート基（ＮＣＯ基）と、鎖延長剤が有するヒドロキシル基（ＯＨ基）又はアミノ基（ＮＨ２）との当量比（当量比＝［ＯＨ］／［ＮＣＯ］、又は［ＮＨ２］／［ＮＣＯ］）において、例えば、０．９〜１の範囲が好適である。
【００１８】
ポリアミドの粉体としては、例えば、ポリアミド６の粉体、ポリアミド６６の粉体、ポリアミド１１の粉体、及びポリアミド１２の粉体が挙げられる。ポリアミドの粉体は、単独種を使用してもよく、複数種を組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
ポリアミドの粉体の平均粒子径は、５〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
ソリッドタイヤ用組成物中におけるポリアミドの粉体の含有量は、ポリウレタンプレポリマー１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲であることが好ましい。
【００２０】
黒鉛（グラファイト）の粉体としては、天然黒鉛の粉体、及び人造黒鉛の粉体が挙げられる。黒鉛の粉体の形状としては、例えば、鱗片状、鱗状、土状、及び球状が挙げられる。黒鉛の粉体は、単独種を使用してもよく、複数種を組み合わせて使用してもよい。黒鉛の粉体としては、走行抵抗をより高めるという観点から、鱗片状又は鱗状の黒鉛の粉体を含むことが好ましい。
【００２１】
黒鉛の粉体の平均粒子径は、走行抵抗をより高めるという観点から、１μｍ以上であることが好ましい。黒鉛の粉体の平均粒子径の上限は、例えば、５００μｍ以下である。
ソリッドタイヤ用組成物中における黒鉛の粉体の含有量は、ポリウレタンプレポリマー１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲であることが好ましい。ポリアミドの粉体に対する黒鉛の粉体の配合比率は、ポリアミドの粉体１００質量部に対して黒鉛の粉体が１０〜５００質量部であることが好ましい。
【００２２】
ソリッドタイヤ用組成物は、塩化ビニル系樹脂の粉体をさらに含有することが好ましい。塩化ビニル系樹脂の粉体としては、塩化ビニルの単独重合体、及び塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体が挙げられる。塩化ビニル系樹脂の粉体は、単独種を使用してもよく、複数種を組み合わせて使用してもよい。
【００２３】
塩化ビニル系樹脂の粉体の平均粒子径（平均一次粒子径）は、０．１〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
ソリッドタイヤ用組成物中における塩化ビニル系樹脂の粉体の含有量は、ポリウレタンプレポリマー１００質量部に対して１〜３０質量部の範囲であることが好ましい。
【００２４】
ポリアミドの粉体に対する塩化ビニル系樹脂の粉体の配合比率は、ポリアミドの粉体１００質量部に対して塩化ビニル系樹脂の粉体が１０〜５００質量部であることが好ましい。
【００２５】
＜ソリッドタイヤ用組成物の調製方法＞
ソリッドタイヤ用組成物は、周知の撹拌装置を用いて上述した原料を混合（ポリウレタンプレポリマー中に各粉体を分散）することで調製することができる。ソリッドタイヤ用組成物には、必要に応じて、各種安定剤、粘度調整剤、消泡剤、反応促進剤、反応遅延剤等を含有させることもできる。
【００２６】
＜ソリッドタイヤの製造方法＞
ソリッドタイヤを製造するには、まずソリッドタイヤのホイールとなる芯金を金型のキャビティに配置し、そのキャビティ内にソリッドタイヤ用組成物を注入する。なお、芯金の材質は特に限定されず、その材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等が挙げられる。続いて、金型を所定時間加熱することにより、ソリッドタイヤ用組成物を硬化させる。これにより、トレッド部が成形されるとともに、成形されたトレッド部が芯金（ホイール）と一体化（接着）されたソリッドタイヤが得られる。
【００２７】
＜ソリッドタイヤ＞
ソリッドタイヤは、ホイールと、このホイールの外周面を被覆するトレッド部を備えている。トレッド部は、ポリウレタン（ポリウレタンエラストマー）と、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有している。本実施形態では、トレッド部の全体が、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有する成形体により構成されている。
【００２８】
ソリッドタイヤの用途としては、例えば、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、製造設備等に備えられる搬送用ローラ、及びジェットコースター（遊戯機器）の車輪等が挙げられる。
【００２９】
＜作用＞
本実施形態のトレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有している。ポリアミドの粉体は、温度の上昇に伴ってポリウレタンの反発弾性が高まることを抑制するように作用することで、トレッド部における反発弾性の温度依存性が低減されると推測される。また、黒鉛の粉体は、トレッド部の変形によるエネルギーを熱エネルギーに変換するように作用することで、ソリッドタイヤの走行抵抗が高まると推測される。
【００３０】
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）ソリッドタイヤ用組成物は、ホイールと、このホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えるソリッドタイヤにおけるトレッド部を成形するために用いられる。ソリッドタイヤ用組成物は、ポリウレタン原料、ポリアミドの粉体、及び黒鉛の粉体を含有している。この構成によれば、走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗を高めることが可能となる。
【００３１】
（２）ソリッドタイヤは、ホイールと、このホイールの外周面を被覆するトレッド部とを備えている。トレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有している。この構成によれば、走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗を高めることが可能となる。
【００３２】
（３）ソリッドタイヤのトレッド部は、塩化ビニル系樹脂の粉体をさらに含有することが好ましい。この場合、走行抵抗の温度依存性を低減させたトレッド部において走行抵抗をさらに高めることが可能となる。
【００３３】
（４）ジェットコースターの走行では、所定の位置エネルギーを利用して加速するため、その位置エネルギーに応じてジェットコースターの速度が設定される。ここで、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体とを含有するトレッド部では、走行抵抗が低すぎることで、ジェットコースターの速度が過剰に速くなるという課題がある。この点、本実施形態のソリッドタイヤは、ジェットコースターの車輪として用いられることで、ジェットコースターの速度が過剰に速くなることを抑えることが可能である。
【００３４】
（変更例）
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・前記ソリッドタイヤのトレッド部は、内周層と、その内周層に積層されるとともにトレッド部の最外層となる外周層とを含む積層構造により構成されてもよい。この場合、積層構造を構成する層のうち、少なくとも一つの層は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とが含有される。ポリウレタンと各粉体とを含有する層の厚さは、トレッド部の全体の厚さを１００％としたとき、５０％以上であることが好ましく、より好ましくは７０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。なお、ポリウレタンと各粉体とを含有する層の厚さは、その層が複数層から構成される場合、その複数層の合計の厚さを示す。
【００３５】
・上記のように積層構造により構成されるトレッド部では、最外層の温度変化が比較的大きいため、ポリウレタンと、ポリウレタンとは異なる樹脂の粉体とを含有する層は、最外層として適用されることが好ましい。
【００３６】
・前記実施形態では、ポリウレタンプレポリマーを含むポリウレタン原料を用いているが、ポリウレタン原料は、周知のワンショット法や周知のミラブル法のポリウレタン原料に変更することもできる。
【００３７】
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記トレッド部は、ポリウレタンと、ポリアミドの粉体と、黒鉛の粉体とを含有し、ジェットコースターの車輪として用いられるソリッドタイヤ。
【００３８】
（ロ）前記塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニルの単独重合体、及び塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体の少なくとも一方であるソリッドタイヤ。
【実施例】
【００３９】
次に、実施例及び比較例を説明する。
（実施例１）
ポリウレタンプレポリマー１００質量部と、市販の黒鉛の粉体（鱗片状黒鉛、平均粒子径：６０μｍ）、市販のポリアミドの粉体（ポリアミド６の粉体、平均粒子径：１３μｍ）と、市販の塩化ビニル系樹脂の粉体（塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合体、一次粒子径：０．１〜２．０μｍ）と、鎖延長剤４質量部とを撹拌機を用いて混合することでソリッドタイヤ用組成物を調製した。
【００４０】
次に、ホイールを配置した金型にソリッドタイヤ用組成物を注入し、加熱することによって、ソリッドタイヤを成形した。
（実施例２，３）
表１に示すように、実施例２では、粉体の配合量を変更した以外は実施例１と同様にソリッドタイヤを成形した。また、実施例３では、塩化ビニル系樹脂の粉体を配合せずにポリアミドの粉体を増量した以外は、実施例１と同様にソリッドタイヤを成形した。なお、表１中、各成分の配合量を示す数値の単位は質量部であり、表１では、鎖延長剤については省略している。
【００４１】
（比較例１〜４）
表１に示すように、ソリッドタイヤ用組成物の配合を変更した以外は、実施例１と同様にソリッドタイヤを成形した。
【００４２】
【表１】
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＜試験方法＞
図１に示すように、金属板（鉄板）により構成される路面Ｒ上に、ソリッドタイヤＴを配置する。このとき、ソリッドタイヤＴには、錘Ｗが垂下されることで、路面に向けて５００ｋｇの負荷がかけられる。次に、図１に矢印で示す方向へソリッドタイヤＴを５ｍｍ／ｓｅｃの速度で引っ張ることで、ソリッドタイヤＴを走行させる。このときの走行抵抗力（ｋｇ）を、センサＳ（ロードセル）を用いて測定した。測定した走行抵抗力と上記荷重とを下記式に代入することで走行抵抗係数を算出した。その結果を表１に示す。
【００４３】
走行抵抗係数＝走行抵抗力／荷重
なお、ソリッドタイヤＴは、加熱装置又は冷却装置で予め所定の温度に設定するとともに、上記の走行抵抗力の測定の際には、図示を省略した保温用カバー及び温調器を用いてソリッドタイヤＴの温度を保持した。
【００４４】
＜結果＞
図２には、各例のソリッドタイヤＴにおける温度と走行抵抗係数との関係を示している。図２に示す結果から、各実施例のソリッドタイヤＴにおける走行抵抗係数の温度依存性は、比較例１のソリッドタイヤＴよりも低減されていることが分かる。具体的には、比較例１のソリッドタイヤＴにおいて、０〜８０℃の範囲における走行抵抗係数の最大値と最小値との差（変動幅）は、０．００５以上であるが、各実施例のソリッドタイヤＴにおいて、前記変動幅は、０．００４以下となっている。さらに、各実施例のソリッドタイヤＴにおける走行抵抗は、比較例１，２のソリッドタイヤＴよりも高いことが分かる。さらに、実施例１，２のソリッドタイヤＴの走行抵抗は、実施例３のソリッドタイヤＴの走行抵抗よりも高いことが分かる。
【図１】
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【図２】
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