(57)【要約】      （修正有）【課題】外観の観察だけで内部故障の有無を容易に推定できるようにした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤを構成する材料の層間に、軟化点が５０〜１５０℃の熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂を主成分とする検知層１０を介在させた空気入りタイヤ。パンク等でランフラット走行することでタイヤが異常温度上昇すると、検知層が軟化することにより層間剥離を起こし、その部分のタイヤ表面に外観で視認可能な膨らみを発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを構成する材料の層間に、軟化点が５０〜１５０℃の熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂を主成分とする検知層を介在させた空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記検知層が、前記熱可塑性エラストマー１００重量部に架橋剤を０又は０．１重量部以下を含有した熱可塑性組成物からなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記検知層の厚さが５μｍ〜５００μｍである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記検知層を、カーカス層よりタイヤ内側に位置する前記層間に介在させた請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記カーカス層とインナーライナーとの間にタイゴムを介在したタイヤであって、前記インナーライナーとタイゴムとの層間に前記検知層を介在させた請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記検知層を、カーカス層よりタイヤ外側に位置する前記層間に介在させた請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記検知層を、前記カーカス層とサイドウォールとの層間に介在させた請求項６に記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記検知層を、ビード部内径からタイヤ径方向にタイヤ断面高さＨの少なくとも０．６Ｈ〜０．７Ｈの領域に配置した請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記空気入りタイヤが、カーカス層の内側に断面三日月状の硬質ゴムからなる補強ゴム層を挿入したランフラットタイヤである請求項１〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤの内部故障を外観だけで容易に推定できるようにした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空気入りタイヤがパンクして、空気圧ゼロの状態でランフラット走行を続けた場合、タイヤに局所的に大きな負荷がかかるために、タイヤの表面及び内部の温度が上昇しカーカスコードの熱劣化やベルトエッジセパレーション等の故障が発生する危険性がある。しかし、タイヤの内部故障の有無は、整備士等がそのパンクしたタイヤを修理するとき、外観だけで検知することは非常に難しいことである。
【０００３】
特許文献１は、ランフラットタイヤに、空洞内雰囲気温度を測定する検知ユニットを配置して、異常な温度上昇を検知することによりタイヤの故障を推定する方法を提案している。しかし、この方法は、温度センサの他に信号変換機、送信機、受信機などを装備しなければならないため、コスト負担が大きい上に重量も増加するという問題があった。
【特許文献１】国際公開第２００４／０１４６７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、外観の観察だけで内部故障の有無を容易に推定できるようにした空気入り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】
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤを構成する材料の層間に、軟化点が５０〜１５０℃の熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂を主成分とする検知層を介在させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の空気入りタイヤは、タイヤを構成する材料の層間に５０〜１５０℃で軟化する熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂からなる検知層を介在させるようにしたので、パンク等でランフラット走行することでタイヤが異常温度上昇すると、検知層が軟化することにより層間剥離を起こし、その部分のタイヤ表面に外観で視認可能な膨らみを発生する。したがって、ランフラット走行後、タイヤを整備するときに、その膨らみの有無を確認することによりタイヤの内部に故障が発生していると推定できるので、新しいタイヤに交換し重大な事故が起こるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、タイヤを構成する材料の層間に配置する検知層の場所は、特に限定されるものではないが、タイヤ骨格をなすカーカス層を中心に選択することが好ましい。例えば、カーカス層に対してタイヤ内側に位置する層間、カーカス層に対してタイヤ外側に位置する層間、或いはカーカス層に対してタイヤ内側及び外側の両方に位置する層間などを選択することができる。タイヤ周方向に対しては、タイヤ１周にわたるように連続配置することが好ましいが、間欠的に間隔をおいて配置するようにしてもよい。
【０００８】
カーカス層に対してタイヤ外側の層間に配置する場合は、カーカス層とサイドウォールとの間に配置することが好ましい。また、カーカス層に対してタイヤ内側の層間に配置する場合は、カーカス層とインナーライナーとの間が好ましいが、カーカス層とインナーライナーとの間にタイゴムを介在させる場合には、インナーライナーとタイゴムとの間に配置することが好ましい。特に、カーカス層の内側に断面三日月状の硬質ゴムからなる補強ゴムを挿入しているランフラットタイヤの場合には、インナーライナーと補強ゴムとの間に配置することが好ましい。
【０００９】
検知層のタイヤ径方向に対する配置位置としては、ビード部内径からタイヤ径方向にタイヤ断面高さＨに対して、少なくとも０．６Ｈ〜０．７Ｈの領域に配置するとよい（図１参照）。少なくとも０．６Ｈ〜０．７Ｈの領域に配置していれば、この領域外に延長するようになっていてもよい。この領域はタイヤ走行中に最も屈曲変形が起こりやすい場所であるため故障を生じやすく、特にランフラット走行時に発熱量が多いため内部故障の有無をより正確に推定することができるためである。なお、タイヤ断面高さＨは、タイヤをＪＡＴＭＡ規格に従って測定される値をいう。
【００１０】
本発明が適用される空気入りタイヤの種類としては、乗用車用タイヤ、重荷重用タイヤのいずれに対しても適用することができ、特にランフラット構造のタイヤに最も好ましく適用することができる。
【００１１】
検知層は熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂を主成分とし、その軟化点が５０〜１５０℃のものが使用される。軟化点としては、好ましくは９０〜１５０℃、より好ましくは１１０〜１５０℃がよい。軟化点が５０℃未満であると、通常走行時の温度上昇により検知層に剥離が起きる虞があり、１５０℃を超えると、高い温度に晒されたにも拘らず、検知層が剥離せず内部故障の発生を推定できない虞がある。検知層の軟化点は、構成する熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂の組成を変更することにより調製することができる。
【００１２】
本発明において、軟化点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて昇温速度１０℃／分の条件で測定するガラス転移温度又は融点とする。したがって、軟化点が５０〜１５０℃とは、ガラス転移温度及び融点の少なくとも１つが５０〜１５０℃の範囲内にあるものとする。なお、検知層を熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂からなる組成物で形成するときは、ガラス転移温度及び／又は融点が複数現れることがあるが、その場合にもガラス転移温度及び融点の少なくとも１つが５０〜１５０℃の範囲内にあればよいものとする。
【００１３】
検知層の厚みは、好ましくは５〜５００μｍ、より好ましくは５〜１００μｍにするとよい。検知層の厚みが５μｍより薄いと、隣接するゴム層から架橋剤が移行し、加硫成形時に材料特性が変化することになるので、軟化点が高くなり所期の温度で剥離を起こさなくなる。また、５００μｍより厚いとタイヤが重くなり好ましくない。
【００１４】
検知層は、熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなる熱可塑性組成物により構成され、いずれか一方の単独で使用してもよく、両者の混合であってもよい。また、複数種類の熱可塑性エラストマーを使用してもよいし、同種の熱可塑性エラストマーであってもガラス転移温度又は融点が異なるものを複数使用してもよい。同様に、複数種類の熱可塑性樹脂を使用してもよいし、同種の熱可塑性樹脂であってもガラス転移温度又は融点が異なるものを複数使用してもよい。
【００１５】
熱可塑性エラストマーは、特に限定されるものではないが、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、ポリアミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー等挙げられ、なかでもスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーが好ましい。特にスチレン系エラストマーとして、スチレン−エチレンブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びそのマレイン酸変性物やエポキシ変性物が好ましく、特に、エポキシ化スチレン−エチレンブタジエン−スチレンブロック共重合体がよい。
【００１６】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂が挙げられ、とりわけポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂のなかでも脂肪族ポリエステル系樹脂が好ましい。
【００１７】
検知層を構成する熱可塑性組成物において、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂を混合して使用する場合には、その割合は任意でよいが、好ましくは熱可塑性エラストマーを５０〜９５重量部、熱可塑性樹脂を５〜５０重量部にするとよい。なお、熱可塑性組成物は、架橋剤を含まないか、又は含む場合でも熱可塑性エラストマー１００重量部に対し０．１重量部以下にすることが好ましい。熱可塑性組成物に含まれる架橋剤を限定するのは、加硫成形時に材料特性が変化し検知層の軟化点か高くなり所期の温度で剥離を起こさない虞があるからである。
【００１８】
また、検知層を構成する熱可塑性組成物は、粘着性付与剤（タッキファイヤー）を配合してもよい。粘着性付与剤としては、一般の粘着剤、接着剤等に用いられる任意のものを、例えば、熱可塑性組成物１００重量部に対して、５〜１２０重量部を配合することが好ましい。
【００１９】
図１は、本発明の空気入りタイヤをランフラットタイヤに適用した場合の一例を示すタイヤ子午線方向の半断面である。
【００２０】
図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。このトレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３に跨るようにカーカス層５が内設され、その両端部がそれぞれビード部３のビードコア４の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１においては、カーカス層５の外側に、上下一対のベルト層８がタイヤ１周にわたって配置され、さらにその外側にはベルトカバー層９がタイヤ１周にわたって４層配置されている。タイヤの最内側には、空気透過防止層であるインナーライナー６が内貼りされ、サイドウォール部２のインナーライナー６とカーカス層５の間に、断面三日月状の硬質ゴムからなる補強ゴム層７が配置されている。また、インナーライナー６とカーカス層５の間には、接着層として図示しないタイゴム層が、挿入されるようになっていてもよい。
【００２１】
上記の構成において、インナーライナー６と補強ゴム層７との間に、軟化点が５０〜１５０℃である熱可塑性エラストマー及び／又は熱可塑性樹脂からなる検知層１０がタイヤ周方向１周にわたり介在している。検知層１０のタイヤ径方向に対する位置としては、ビード部３の内径からタイヤ断面高さＨの０．６〜０．７倍（０．６Ｈ〜０．７Ｈ）の領域に配置されている。上記タイヤはパンクしてランフラット走行するとタイヤの温度が上昇し、検知層１０の温度が軟化点に達すると、検知層１０が軟化することによりインナーライナー６が補強ゴム層７から剥離を生じる。この剥離により検知層１０の箇所のインナーライナー６が膨出するため、容易に視認することができるようになる。
【００２２】
インナーライナー６を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、従来のブチルゴムを主体とするゴム組成物を用いることもできるが、好ましくは、熱可塑性樹脂Ａ又は熱可塑性樹脂Ａ中にエラストマーＢをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物Ｃを使用するとよい。熱可塑性エラストマー組成物Ｃにより形成したインナーライナーの方が、検知層との間で、層間剥離を引き起こし易いからである。
【００２３】
インナーライナーに使用される熱可塑性樹脂Ａとしては、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体〕、ポリエステル系樹脂〔例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、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（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、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〕、ポリニトリル系樹脂〔例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、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〕、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂〔例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、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（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ）〕、ポリビニル系樹脂〔例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、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〔例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）〕、イミド系樹脂〔例えば芳香族ポリイミド（ＰＩ）〕などを挙げることができる。
【００２４】
インナーライナーに使用されるエラストマーＢとしては、例えば、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（高シスＢＲ及び低シス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）、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（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＣ，ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）〕、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）、熱可塑性エラストマー（例えば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）などを挙げることができる。
【００２５】
インナーライナーに使用される熱可塑性エラストマー組成物Ｃにおいて、熱可塑性樹脂ＡとエラストマーＢとの組成比は、インナーライナーの厚さや柔軟性のバランスで適宜決めればよいが、好ましい範囲は熱可塑性樹脂Ａ／エラストマーＢが１０／９０〜９０／１０、更に好ましくは２０／８０〜８５／１５（重量比）である。
【００２６】
インナーライナーに使用する熱可塑性エラストマー組成物Ｃには、上記熱可塑性樹脂Ａ及びエラストマーＢに加えて第三成分として、相溶化剤などの他のポリマー及び配合剤を混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂ＡとエラストマーＢとの相溶性を改良するため、材料のフィルム成形加工性を良くするため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等であり、これに用いられる材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ＳＢＳ、ポリカーボネート等が挙げられる。
【００２７】
上記熱可塑性エラストマー組成物Ｃは、予め熱可塑性樹脂ＡとエラストマーＢ（ゴムの場合は未加硫物）とを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂Ａ中にエラストマーＢを分散させることにより得られる。エラストマーＢを加硫する場合には、混練下で加硫剤を添加し、エラストマーＢを動的に加硫させても良い。また、熱可塑性樹脂ＡまたはエラストマーＢへの各種配合剤（加硫剤を除く）は、上記混練中に添加しても良いが、混練の前に予め混合しておくことが好ましい。熱可塑性樹脂ＡとエラストマーＢの混練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練押出機等が挙げられる。中でも樹脂成分とゴム成分の混練およびゴム成分の動的加硫には２軸混練押出機を使用するのが好ましい。さらに、２種類以上の混練機を使用し、逐次混練してもよい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であれば良い。また、混練時の剪断速度は２５００〜７５００ｓｅｃ-1であるのが好ましい。混練全体の時間は３０秒から１０分、また加硫剤を添加した場合には、添加後の加硫時間は１５秒から５分であるのが好ましい。上記方法で作製された熱可塑性エラストマー組成物Ｃは、樹脂用押出機による成形またはカレンダー成形によってインナーライナーとしてフィルム成形される。フィルム成形の方法は、通常の熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーをフィルム成形する方法によれば良い。
【００２８】
このようにして得られる熱可塑性エラストマー組成物Ｃの薄膜からなるインナーライナーは、熱可塑性樹脂Ａのマトリクス中にエラストマーＢが不連続相として分散した構造をとる。かかる状態の分散構造を採ることにより、ヤング率を１〜５００ＭＰａの範囲に設定し、タイヤ構成部材として適度な剛性を付与することが可能になる。
【００２９】
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。
【実施例】
【００３０】
実施例１
図１のタイヤ構造のランフラットタイヤを製造するに当たり、下記に示す方法で調製した熱可塑性エラストマー組成物のペレットを、１０倍量の重量のトルエンに溶解し、グリーンタイヤ成形時にインナーライナーの補強ゴム層側の表面に刷毛で塗布して厚み３０μｍの検知層を形成して加硫成形することにより、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤを得た。
【００３１】
［熱可塑性エラストマー組成物の調製］
下記に示す配合比により原材料を秤量し、内径４０ｍｍの単軸押出機を使用して混練温度９０℃で熱可塑性エラストマー組成物を混練しストランド状に押出し、防着材に通し冷却した後、ペレタイザーでペレット状にカットして風乾し、熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。
【００３２】
この熱可塑性エラストマー組成物の軟化点を、ＤＳＣ（昇温速度１０℃／分）で測定したところ、１１０℃であった。
・エポキシ化スチレン−エチレンブタジエン−スチレンブロック共重合体（ダイセル化学社製エポフレンドＡＴ５０１）；  ８５重量部
・ポリスチレン樹脂（ＰＳジャパン社製ＧＰＰＳ）；  １０重量部
・粘着付与樹脂（ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＤ１１５）；  ５重量部
【００３３】
実施例２
実施例１と同じ熱可塑性エラストマー組成物のペレットを使用して、単軸押出機を用いてＴダイヘッドから厚さ３０μｍのシートを成形した。このシートを所定の幅に切断し、実施例１と同じ構造のランフラットタイヤの成形時に、刷毛塗りした検知層の代わりに、インナーライナーと補強ゴム層の間に挿入し、加硫成形して同じタイヤサイズの空気入りタイヤを得た。
【００３４】
実施例３
実施例１において、検知層の位置を、カーカス層とサイドウォール部との間に変更したことを除き、実施例１と同様にして同じタイヤサイズ空気入りタイヤを得た。
【００３５】
比較例
検知層を配置しないことを除き、実施例１と同様にして同じタイヤサイズ空気入りタイヤを得た。
【００３６】
上述のようにして得た実施例１〜３及び比較例の４種類のタイヤを、それぞれ４３００ｃｃの乗用車の左側の前輪に取り付けて、その空気圧をゼロにしバルブを取外し、速度９０ｋｍ／ｈで２００ｋｍ走行した後、リムから取外してタイヤの内表面を観察し、タイヤを分解して内部故障の有無を確認した結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１の結果より、実施例１〜３及び比較例の空気入りタイヤは、いずれもパンクを想定したランフラット走行により、カーカスコードが少なくとも１本破断していた。比較例のタイヤの内表面に外観上の異常を視認することができなかったのに対し、実施例１〜３の空気入りタイヤは、検知層を介在させた部分の内側が剥離していることを容易に視認することができ、内部故障の発生の有無を容易に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      トレッド部
２      サイドウォール部
３      ビード部
４      ビードコア
５      カーカス層
６      インナーライナー
７      補強ゴム層
８      ベルト層
９      ベルトカバー層
１０    検知層
【図１】
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