JP2006188218A - ２層のインナーライナーを備えたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの空気室内での空気の振動によって発生するノイズを低減する。
【解決手段】タイヤ１０は、カーカス１２と、インナーライナー１４とを有する。インナーライナー１４は、カーカス１２に隣接している、非発泡ゴムからなる第１のインナーライナー層１６と、タイヤ１０の最も内側の表面１９を形成する、発泡多孔ゴムからなる第２のインナーライナー層１８とを有する。第２のインナーライナー層１８は、硬化によって分解して窒素ガスを放出する窒素放出発泡剤を有する化合物を硬化させたものである。第２のインナーライナー層１８は、最も内側の表面１９に物理的に形成された、平均直径が５０〜２５０μｍの複数の空洞を有している開放セル構造を持っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズを低減する２層のインナーライナーが設けられた空気入りタイヤ、およびノイズを低減するように構成された２層のインナーライナーを有しているタイヤの製造方法に関する。

（定義）
「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびプライの上のサイドウォールラバーを除くが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内面を形成し、タイヤ内に膨張用の流体を収容するエラストマまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。

「空気入りタイヤ」は、ビードとトレッドを有していて、ゴム、化学物質、織物、および鋼材またはその他の材料でできている、概ねドーナツ状、通常は開いた円環体の、積層された機械的デバイスを意味する。自動車のホイールに取り付けられた場合、タイヤは、そのトレッドによってトラクションを発生し、乗り物の荷重を支持する流体を含んでいる。

「トレッド」は、タイヤが普通に膨らまされ標準の荷重下にあるときに道路に接触するタイヤの部分を含む、タイヤケーシングに接合された成形ゴム部品、言い換えればフットプリントを意味する。

用語「硬化」および「加硫」は、ことわりがない限り、置き換え可能な用語を表している。

用語「グリーン」および「非硬化」は、ことわりがない限り、置き換え可能な用語を表している。

政府規則は、乗用車のタイヤから発生する許容ノイズレベルを低減し続けている。ロードノイズの１つの原因は、タイヤおよびリムの最も内側の表面で囲まれた空気室内での共鳴である。タイヤノイズを低減する試みの１つの類型は、空気室内の空気の振動から音を減衰させることであり、その試みは主に、タイヤカーカスに隣接している、タイヤの最も内側の層として配置されるインナーライナーを変更することに集中している。

ノイズ低減についての新たなより厳しい規則だけでなく、これらのこれまでの試みもまた、空気室内での振動による音の伝達を低減するための、インナーライナーに対するさらなる改善が必要である。

本発明は、タイヤの空気室の内部の空気の振動によって発生するノイズを低減する、タイヤカーカスの内面に接合された２層のインナーライナー構造を備えた空気入りタイヤを提供する。２層構造は、カーカスに隣接している、非発泡ゴムからなる第１のインナーライナー層と、タイヤの最も内側の表面を形成する、多孔性発泡ゴムからなる第２のインナーライナー層と、を含んでいる。多孔性発泡ゴムは、硬化によって分解して窒素ガスを放出する窒素放出発泡剤が分散されたゴム化合物から硬化させられている。第２のインナーライナー層は、最も内側の表面に物理的に形成された複数の空洞を持つ開放セル構造をさらに有している。

本発明はさらに、最も内側の開放セル発泡ゴム層を持つ２層のインナーライナーを有している空気入りタイヤの製造方法を提供する。その方法は、グリーンタイヤカーカス上に第１のグリーンゴムインナーライナー層を組み立て、かつ第１のグリーンゴムインナーライナー層上に第２のグリーンゴムインナーライナー層を組み立てて、グリーンタイヤアセンブリを形成することを含んでおり、第１のグリーンゴムインナーライナー層はその中に発泡剤を含んでおらず、第２のグリーンゴムライナー層はその中に分散された窒素放出発泡剤を含んでいる。グリーンタイヤアセンブリは、第２のグリーンゴムインナーライナー層と一緒に硬化金型内に、硬化金型の表面から最も遠くに配置され、加硫温度を加えて硬化したタイヤアセンブリを形成しながら、硬化ブラダが第２のグリーンインナーライナー層に向けて膨張させられてグリーンタイヤアセンブリを金型表面へ押す。加硫温度での硬化中、発泡剤の分解によって窒素ガスが放出される。結果として得られた硬化したタイヤは、タイヤカーカスに隣接している非発泡の第１のインナーライナー層と、タイヤの最も内側の表面にある発泡した第２のインナーライナー層と、を含んでいる。硬化後、硬化ブラダは収縮させられ、発泡した第２のインナーライナー層から剥がされる。最後に、最も内側の表面を物理的に改変して複数の開放した空洞を形成することによって、発泡した第２のインナーライナー層に開放セル構造が形成される。

本発明によれば、空気入りタイヤには、タイヤカーカスに隣接している非発泡ゴム層と、タイヤの空気室に隣接している最も内側の発泡ゴム層と、を含んでいる２層構造を有しているインナーライナーが設けられている。発泡ゴム層は、空気室内での空気の振動によって発生するノイズを減衰する。本発明によれば、発泡ゴム層は、その中に分散された、硬化中に分解して窒素ガスを放出しゴムを発泡させる窒素放出発泡剤を含むゴム化合物から硬化した多孔性ゴムである。さらに、発泡した多孔性ゴムは、後で詳細に述べるように、表面をナイフで切断したり、表面にレーザで穴を開けたりすることなどによって、最も内側の表面に物理的に形成された、開放した複数の空洞を有する開放セル構造を有している。

図１は、本発明によるタイヤ１０を断面で表している。タイヤ１０は、タイヤ１０の稼働中に接地するタイヤ１０の部分である、最も外側の表面上に配置されたトレッド１３を有しているカーカス１２を含んでいる。従来知られているように、カーカス１２は、コードからなる１つまたは２つ以上のプライを含んでいてもよく、カーカス１２はタイヤ１０のビード部を包む（不図示）。インナーライナー１４が、空気室２０に面するように、カーカス１２の内側に配置されている。インナーライナー１４は、カーカス１２に隣接して配置された第１のインナーライナー層１６と、第１のインナーライナー層１６に隣接して配置され、タイヤ１０の空気室２０と接している最も内側の表面１９を形成している第２のインナーライナー層１８と、を含む２層構造である。第１のインナーライナー層１６は、非発泡ゴムから作られており、空気室２０内の空気が抜けるのを防止する働きをし、それによってタイヤ１０の気密を維持している。

限定ではなく一例として、第１のインナーライナー層１６は、０．８〜２．０ｍｍの厚さ（最も厚い点で）を有していてもよい。第１のインナーライナー層１６は、ブチルゴム、ハロゲンゴムなどのような、柔いゴム化合物から作られていてもよい。代表的な実施形態では、第１のインナーライナー層１６は、ブロモブチルゴムから作られている。従来知られているように、ゴム化合物は、フィラー、可塑剤、および硬化剤系成分などの様々な添加剤を含んでいてもよい。

第２のインナーライナー層１８は、発泡剤と、開放した多数の穴をあけるために最も内側の表面１９を物理的に変えることと、によって形成された開放セル構造を有している発泡多孔性ゴムである。ゴム化合物は、第１のインナーライナー層１６を構成するゴム化合物と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、公知の種々の添加剤を含んでいるブロモブチルゴム化合物であってもよい。発泡剤がグリーン（生）の状態のゴム化合物に分散されている。発泡剤は、グリーンゴム化合物を加硫温度に加熱することによって分解して窒素を放出し、多孔性発泡構造を生成する窒素放出発泡剤である。限定ではなく一例として、第２のインナーライナー層１８は、１〜５ｍｍの厚さ（最も厚い点で）を有していてもよい。さらに、限定ではなく一例として、発泡剤は、グリーンゴム化合物内に、１〜３０ｐｈｒ（parts per hundred parts of rubber）の量で存在していてもよい。代表的な実施形態では、発泡剤は、１〜８ｐｈｒの量で存在している。窒素放出発泡剤の例としては、アゾジカルボニック酸ジアミド（活性または非活性）、ｐ−トルエンスルホンヒドラジン（ＴＳＨ）のようなスルホンヒドラジン、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＮＰＴ）、トリアゾール誘導体、およびアゾイソブチルジニトリル、または同様の化合物が挙げられる。市販されている発泡剤の例としては、バイエル・ケミカルズ社（Bayer Chemicals）のＰＯＲＯＦＯＲ（登録商標）ＴＳＨ、ＡＭＣＯ・プラスチック・マテリアルズ社（AMCO Plastic Materials, Inc.,）のＳＡＦＯＡＭ（商標）、フェニックス・プラスチック社（Phoenix Plastics Co.,）のＣＥＬ−ＳＰＡＮ（商標）、およびスタンダード・ケミカル・インダストリーズ社（Standard Chemical Industries）のＤＮＰＴが挙げられる。

タイヤ１０を形成するため、本発明の方法は、第１のインナーライナー層をグリーンの状態、すなわち硬化していない状態で、グリーンタイヤカーカスに隣接して組み立てることと、第２のインナーライナー層をグリーンの状態で第１のインナーライナー層上に組み立てることと、を含んでいる。グリーントレッドストリップが、グリーンタイヤカーカスの最も外側の表面に隣接して組み立てられる。これらの層は、所望のどんな順番で組み立てられてもよい。このグリーンタイヤアセンブリは、グリーントレッドストリップが金型表面に接して位置し、かつ、第２のインナーライナー層が最も内側の層を形成するために金型表面から最も遠くにあるように、硬化金型内に設置される。膨張可能な硬化ブラダが、第２のインナーライナー層に接して膨張させられて、グリーンタイヤアセンブリを金型表面に押し付けて、グリーンタイヤストリップを金型表面内のトレッドパターンに押し付ける。タイヤアセンブリが、硬化するのに十分な時間、膨張した硬化ブラダから圧力を受けている間、加硫温度が硬化金型に加えられる。加硫温度での硬化プロセスの間、第２のインナーライナー層１８の発泡剤は分解して窒素ガスを放出し、これによって、ゴムが硬化するにつれて発泡し、その結果、硬化したタイヤ１０内の第２のインナーライナー層１８は発泡ゴムである。カーカス１２に隣接している第１のインナーライナー層１６は、その中に発泡剤を含んでおらず、よって非発泡ゴム層である。

硬化の完了後、硬化ブラダは収縮させられ、発泡した第２のインナーライナー層１８から剥がされる。発泡による第２のインナーライナー層１８寸法変化のため、インナーライナー１４から硬化ブラダが剥離するのは、非発泡ゴム層から硬化ブラダが剥離するよりも容易である。このことは、本発明の追加の利点である。硬化ブラダの除去後、第２のインナーライナー層１８にいくつかの開放セル構造が観察されるが、どの開放セルも寸法は平均直径が１０μオーダーまたはそれ以下と極めて小さく、振動を抑制する度合いは、この構造が現行のノイズ低減要求を十分に満足していることによって達成される。このようにして、本発明によれば、第２のインナーライナー層１８は、処理されて最も内側の表面１９を物理的に変えて、図２に示すように、開放した複数の空洞を形成する。この物理的改変（physical alternation）によって、より多数の開放した空洞が得られ、開放した空洞の寸法は、単に発泡プロセスによって生成されるいかなる開放セルよりも極めて大きい。本発明の一実施形態では、最も内側の表面１９の物理的改変の後、開放した複数の空洞の平均直径は約５０〜２５０μｍである。本発明の他の実施形態では、開放した複数の空洞の平均直径は焼く１３０〜２００μｍである。

本発明の一実施形態によれば、最も内側の表面１９の物理的改変は、発泡した第２のインナーライナー層１８表面を切ったり、または引っ掻いたりして、セル構造を開くナイフの切断作用によって行われる。本発明の他の実施形態によれば、セルを開く方法は、レーザを用いたホールバーニング（hole-burning）である。最も内側の表面１９を走査して表面１９に一定または不定の間隔で穴をあけるのにパルスレーザが用いられてもよい。例えば、パルスレーザは、２０ｋＨｚのパルス比で作動させられてもよい。一実施形態では、パルス比は、実質的に連続である程度まで高くされてもよく、それによって、最も内側の表面１９は管理された深さへ実質的に消耗、すなわち取り除かれ、そのため、空気室２０に最も近いセル構造に穴があく。タイヤインナーライナーに用いられるゴム化合物の性質は、発泡ゴム構造に開いたセルが形成されるのを防止または大幅に制限する。したがって、いかなる物理的処理も施さない発泡ゴムのインナーライナーによって与えられるノイズ減衰は制限される。しかしながら、本発明によれば、セル構造を開くのに物理的なステップが実施され、その構造は発泡剤によっては単独では達成できない。最も内側の表面１９に多数の大きな開放した空洞が存在している結果、空気室２０内での空気の振動がもたらすノイズのより顕著な低減が達成される。

以下のテスト化合物Ｎ１〜Ｎ４を、本発明のタイヤ１０の第２のインナーライナー層１８として用いるのに用意した。

使用した発泡剤であるｐ−トルエンスルホンヒドラジデは、１２０℃で分解し始める、生産的混合ステップ中に放出温度が１００〜１２０℃を越えないように気を付けなければならないようなものである。８ｐｈｒの発泡剤を含有しているＮ４テスト化合物は、特に良く発泡した化合物を示した。次に、硬化した化合物をナイフで物理的に引っ掻くことによって、開放セル構造を得た。その結果の平均直径が１６４．２μｍ（±３０．２）の開放した複数の空洞を有するインナーライナー層を図２の顕微鏡写真に示す。

本発明の一実施形態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による、発泡したインナーライナー層の開放セル構造を表す顕微鏡写真である。

符号の説明

１０ タイヤ
１２ カーカス
１３ トレッド
１４ インナーライナー
１６ 第１のインナーライナー層
１８ 第２のインナーライナー層
１９ 最も内側の表面
２０ 空気室

Claims (3)

1. カーカスと、前記カーカスの内面に接合されたインナーライナーと、を有し、前記インナーライナーは、前記カーカスに隣接している、非発泡ゴムからなる第１のインナーライナー層と、タイヤの最も内側の表面を形成する、発泡多孔ゴムからなる第２のインナーライナー層と、を含む２層構造を有し、発泡多孔ゴムからなる前記第２のインナーライナー層は、硬化によって分解して窒素ガスを放出する窒素放出発泡剤を有する化合物から硬化させられ、前記第２のインナーライナー層は、前記最も内側の表面に物理的に形成された、平均直径が５０〜２５０μｍの複数の空洞を有している開放セル構造を持っている、空気入りタイヤ。
2. 空気入りタイヤを製造する方法であって、
   発泡剤を含有せずに第１のゴム化合物を有している第１のグリーンインナーライナー層をグリーンタイヤカーカス上に組み立て、かつ、第２のゴム化合物および分散させられた窒素放出発泡剤を有している第２のグリーンインナーライナー層を前記第１のグリーンインナーライナー層上に組み立てて、グリーンタイヤアセンブリを形成することと、
   前記グリーンタイヤアセンブリを硬化金型内に、前記第２のグリーンインナーライナー層を前記硬化金型の表面から最も遠くにして配置することと、
   硬化ブラダを前記第２のグリーンインナーライナー層に向かって膨張させ、前記硬化金型に加硫温度を加えながら前記グリーンタイヤアセンブリを前記硬化金型の表面に押し付け、前記第２のグリーンインナーライナー層内の前記発泡剤の分解によって窒素ガスが放出されて、タイヤカーカスに隣接している非発泡の第１のインナーライナー層と、前記タイヤの最も内側の表面にある発泡した第２のインナーライナー層と、を有している硬化したタイヤアセンブリを形成することと、
   前記硬化ブラダを収縮させ、かつ前記硬化ブラダを前記発泡した第２のインナーライナー層から剥がすことと、
   最も内側の表面を物理的に部分的に改変して開いた複数の空洞を形成することによって、前記発泡した第２のインナーライナー層に開いたセル構造を形成することと、
   を含む、空気入りタイヤを製造する方法。
3. 前記改変を、最も内側の表面をナイフで切って前記発泡した第２のインナーライナー層セル構造を開くこと、またはレーザで前記最も内側の表面に穴をあけることによって行う、請求項２に記載の方法。

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