JP2008149714A - パンクシーラントタイヤを組み立てる方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動作中に移動しないパンクシーラントが塗布されたタイヤと、その安価な製造方法を提供する。
【解決手段】タイヤを製造する方法は、タイヤ組み立てドラムにインナライナを取り付けるステップと、シーラント組成物を先細りのサイドウォールを有するストリップとして押し出すステップと、ストリップを所望の長さに切断するステップと、シーラントを２つまたは３つ以上の区域内でインナライナに取り付けるステップとを含む。そして、各区域は、シーラントがある区域から別の区域に移動することを防ぐバリアを形成するカバー層にインナライナを接合する周方向のデバイダによって分離される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パンクシーラントを、タイヤ組み立てドラム上に取り付けられたタイヤ構成部材に塗布する方法および装置に関する。

タイヤのクラウン部にパンク密封用ゴムまたはプラスチック材料で作られたパンクシーラントを塗布しておき、釘のような鋭利な物体がタイヤを貫通したときに、タイヤシーラントによってパンクの周りを密封させることは公知である。この種のタイヤシーラントは、流動する傾向または柔らかくなる傾向がある。その結果、タイヤが高速回転する際に、遠心力のためにタイヤの中央部へ移動する傾向がある。このようにシーラントが中心部の方へ移動するため、クラウン部の外側部分では、パンクシーラントの容量が少なくなる。従来技術としては、特許文献１や特許文献２に示されているように、パンクシーラントを複数のセルに分割することが知られている。
米国特許第２８７７８１９号明細書 米国特許第４３８８２６１号明細書

パンクシーラントを複数のセルに分割することの欠点の１つは、製造コストが高いことである。さらに多数のセルに分割した場合、パンクを密封するために必要なパンクシーラントの効果的な流れが阻害される。押出機を用いてパンクシーラントをセルごとに製造すると、さらに製造コストが高くなり、さらなる製造工程が必要となる。したがって、動作中に移動しないパンクシーラントが塗布されたタイヤと、その安価な製造方法を提供することが望まれる。

本発明の組み込まれたシーラントを備えたタイヤを製造する方法は、タイヤ組み立てドラムの上にインナライナを取り付けるステップと、各々が軸線方向外側の面と上面とを有するシーラントの２つの軸線方向外側の区域を前記インナライナの上に配置するステップと、周方向のデバイダストリップが前記インナライナの上まで延びるように、前記デバイダストリップを前記上面の一部、および前記シーラントの軸線方向外側の区域の前記軸線方向外側の面に沿って配置するステップと、シーラントの軸線方向内側の区域を２つの前記軸線方向外側の区域の間に、前記デバイダストリップと当接するように配置するステップと、前記タイヤの加硫時に前記デバイダストリップおよび前記インナライナとともにバリアを形成するバリア層であって、２つのショルダ部の間を延びる適切な幅を有する前記バリア層を塗布するステップとを有する。

本発明の組み込まれたシーラントを備えたタイヤは、複数のサイドウォールと、１つ以上のプライ層を有する、タイヤを支持するカーカスと、一対のビードと、インナライナと、外周方向のトレッドとを有し、前記複数のサイドウォールは、それぞれの前記ビードを接合するように、前記トレッドの軸線方向外側の縁部から半径方向内側に延びており、前記インナライナとバリア層との間に配置されたシーラントの層をさらに有し、前記シーラントは、第１および第２の区域を有し、前記シーラントの各区域は、軸線方向内側の面および上面を有し、周方向のデバイダストリップが前記第１の区域と前記第２の区域との間に配置され、前記デバイダストリップは、前記バリア層に接合された第１の端部と、前記インナライナに接合された第２の端部とを有する。

また本発明の組み込まれたシーラントを備えたタイヤは、複数のサイドウォールと、１つ以上のプライ層を有する、タイヤを支持するカーカスと、一対のビードと、インナライナと、外周方向のトレッドとを有し、前記複数のサイドウォールは、それぞれの前記ビードを接合するように、前記トレッドの軸線方向外側の縁部から半径方向内側に延びており、前記インナライナとカバー層との間に配置されたシーラントの層をさらに有し、前記シーラントは、第１および第２の区域を有し、前記シーラントの各区域は、軸線方向内側の面および上面を有し、周方向のデバイダストリップが前記第１の区域と前記第２の区域との間に配置され、前記デバイダストリップは、前記カバー層に接合された第１の端部と前記インナライナに接合された第２の端部とを有する。

［定義］
「アスペクト比」は、タイヤの断面高さとタイヤの断面幅との比を意味する。

「軸線（軸線方向）」は、タイヤの回転軸に平行な直線または方向を意味する。

「カーカス」は、接合に適した長さに切り分けられた、またはすでに接合されている場合は円筒状または環状に切り分けられた、タイヤのプライ材料および他のタイヤ構成部材の積層体を意味する。成形されたタイヤを作製するためにカーカスが加硫される前に、カーカスにはさらなる構成部材が付加されても良い。

「周方向」は、軸線方向に垂直な環状のトレッドの表面の周縁に沿った線または方向を意味する。数組の互いに隣接する環状の曲線の半径が、断面図で見たときに、トレッドの軸線方向の湾曲を形成するような環状の曲線の方向を指すこともある。

「コード」は、プライを補強するために用いられる、繊維を含む補強ロープの１つを意味する。

「インナライナ」は、チューブレスタイヤの内面を形成し、さらにタイヤ内に膨張流体を封じ込めるエラストマまたは他の材料の層を意味する。

「プライ」は、エラストマで被覆されるか、半径方向に配置されるか、または互いに平行なコードの、コードで補強された層を意味する。

「半径方向」は、放射状にタイヤの回転軸に向かう方向または回転軸から離れる方向を意味する。

「ラジアルプライ構造」は、少なくとも１つのプライがタイヤの赤道面に対して６５度から９０度の間の角度に向けられた補強コードを有する１つ以上のカーカスプライを意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、ビード同士の間を延びるプライコードがタイヤの赤道面に対して６５度から９０度の間の角度で配置されており、ベルトを有するかまたは周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。

「サイドウォール」は、タイヤのトレッドとビードとの間の部分を意味する。

「スキーブ」または「スキーブ角度」は、切断中の材料に対するナイフの切断角度を指す。スキーブ角度は、切断中の平坦な材料の面に対して測定される。

「積層体構造」は、インナライナ、サイドウォール、任意のプライ層などのタイヤ構成部材またはエラストマ構成部材の１つまたは２つ以上の層によって構成された未加硫の構造を意味する。

本発明の構造、動作、および利点は、以下の説明を添付の図面と一緒に検討したときに明らかになろう。

図１には、本発明によって組み立てられた自己密封性の空気タイヤの断面図が示されている。タイヤは、任意の種類のタイヤであってもよい。たとえば、トラックタイヤ、軽トラックタイヤ、または乗用車タイヤであってよい。タイヤ２は、複数のサイドウォール３、タイヤを支持するカーカス４、一対のビード５、インナライナ６、シーラント層７、カバー層９、および外周方向のトレッド８を含んでいる。サイドウォール３は、トレッド８の軸線方向外側の縁部から半径方向の内側へ延びており、それぞれのビードを接合している。カーカス４は、トレッドおよびサイドウォールの支持構造として機能し、１つ以上のプライ層を有する。シーラント層７は、例えばゴム層、プライ層、任意のバリア層のようなエラストマのカバー層９と、インナライナ６との間に配置されるように図示されている。カバー層９は、２つのショルダ部間のように、シーラント層７を覆うような幅を有していても良い。あるいはプライとインナライナとの間のビード領域まで延びていてもよい。シーラント層７は、以下で詳しく説明するように、様々な位置に配置されていても良い。トレッド８の領域は、カーカスのクラウン領域を形成する。トレッドの内部には、一般に１本または２本以上のベルト１８がある。トレッドの表面にはトレッドパターンが形成されている。

［シーラントの組成］
シーラント７は、ゴムまたはエラストマ組成物およびプラスチック組成物のように、当業者に公知である適切な組成のシーラントであってよい。使用に適した重合体の組成の１つが、引用により本明細書に包含される米国特許第４８９５６１０号明細書に記載されている。米国特許第４８９５６１０号明細書に記載されている重合体の組成は、重量部（ｐｈｒ）で以下の組成を有する。すなわち、１００重量部（ｐｈｒ）のブチルゴム共重合体、約１０〜約４０重量部（ｐｈｒ）のカーボンブラック、約５〜約３５重量部（ｐｈｒ）の伸展油、約１〜約８重量部（ｐｈｒ）の過酸化物加硫剤を有する。第２の重合体の組成は、重量部（ｐｈｒ）で以下の組成、すなわち、１００重量部（ｐｈｒ）のブチルゴム共重合体、約２０〜約３０重量部（ｐｈｒ）のカーボンブラック、約８〜約１２重量部（ｐｈｒ）の伸展油、約２〜約４重量部（ｐｈｒ）の過酸化物加硫剤を有する。

シーラント７は、引用により本明細書に包含される米国特許第７０７３５５０号明細書に記載されたような着色された重合体組成物を含んでもよい。着色された重合体組成物は、カーボンブラックを含まない、部分的に解重合されたブチルゴムの重量を１００重量部（ｐｈｒ）として、
（Ａ）イソブチレンとイソプレンとの共重合体として部分的に有機過酸化物で解重合されたブチルゴムであって、このような解重合の前に、イソプレンを起源とする約０．５〜約５重量％、好ましくは０．５〜１重量％のユニットと、それに対応するイソブチレンを起源とする約９５〜約９９．５重量％、好ましくは９９〜９９．５重量％のユニットとを有するブチルゴムと、
（Ｂ）微粒子の補強充填剤であって、
（１）約２０〜約５０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、好ましくは沈降シリカ、または
（２）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、好ましくは沈降シリカ、および約５〜約２０重量部（ｐｈｒ）のクレー、好ましくはカオリンクレー、または
（３）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、好ましくは沈降シリカおよび、約５〜約２０重量部（ｐｈｒ）の炭酸カルシウム、または
（４）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、好ましくは沈降シリカ、約５〜約１５重量部（ｐｈｒ）のクレー、好ましくはカオリンクレー、および約５〜約１５重量部（ｐｈｒ）の炭酸カルシウム、
を含む微粒子の補強充填剤と、
（Ｃ）０〜６重量部（ｐｈｒ）、または約０．５〜約５重量部（ｐｈｒ）の短い有機繊維と、
（Ｄ）有機顔料、無機顔料、および染料から選択される、好ましくは有機顔料および無機顔料から選択される、黒色以外の着色剤と、
（Ｅ）０〜約２０重量部（ｐｈｒ）、または約２〜約１５重量部（ｐｈｒ）のゴム処理用油、好ましくは最大約１５重量％の芳香族含有量、さらに好ましくは約３５重量％〜４５重量％のナフテン含有量、さらに好ましくは約４５重量％〜約５５重量％のパラフィン含有量を有するゴム処理用油とを含む。

本発明によって使用される他のシーラントの共重合体の組成は、引用により本明細書に包含される米国特許第６８３７２８７号明細書に記載されている。

さらに、１００℃より高温で活性化される有機過酸化物加硫剤とブチルゴムとの共重合体組成を有する任意のシーラントの共重合体組成を本発明に使用することができる。

［シーラントを有するタイヤ構成］
図１は、タイヤシーラントの構成の一例を示している。シーラントは、タイヤのショルダ部と中央部との間に配置された２つ以上の区域、好ましくは２つ以上の軸線方向外側の区域１０，２０と、タイヤの中央部に配置された１つ以上の軸線方向内側の区域１５とを有している。図２に示されているように、まず、軸線方向外側の区域１０，２０内のシーラントがタイヤ組み立てドラム上のインナライナ６に直接塗布され、互いに接合される。軸線方向外側の区域内のシーラントは、軸線方向外側の端部２２と軸線方向内側の端部２４とを有している。外側および内側の端部２２，２４は約１０度〜約９０度、より好ましくは約３０度〜約６０度の角度θに傾斜させることが可能である。したがって、軸線方向外側の区域内のシーラントは、台形の断面または任意の所望の断面形状を有していてよい。シーラントの幅は、約７．６ｃｍ〜約１５．２ｃｍ（約３インチ〜約６インチ）であってもよい。

シーラント７は、ギアポンプ式押出機を使用して、タイヤ組み立てドラムに取り付けられたタイヤ構成部材に直接塗布される。ギアポンプ式押出機は、連続的なストリップ状のシーラントを、回転するタイヤ組み立てドラム上に押し出す成型用ダイを有してよい。ストリップは、タイヤ組み立てドラムに螺旋状に巻き付けられ、各ストリップの縁部は隣接するストリップと当接する。シーラントは、所望の形状に押し出されても良い。また、機械または手作業によってタイヤ組み立てドラムに塗布されても良い。

次に、エラストマのストリップ、ゴムのストリップ、織物、浸漬された織物、または当業者に公知の任意の適切な材料（以下、「デバイダストリップ」と呼ぶ。）が、軸線方向内側の端部２４の上に付けられる。デバイダストリップ２６は、シーラントの外側の区域１０の上面２５から、傾斜した内側の端部２４全体に沿って、直接タイヤライナ上の一部分まで延びるのに十分な幅を有している。デバイダストリップの幅はシーラントの厚さに依存しており、約１．３ｃｍ〜約７．６ｃｍ（約０．５インチ〜約３インチ）の幅であってもよい。ストリップの厚さはたとえば約０．１３ｃｍ〜約０．２５ｃｍ（約０．０５インチ〜約０．１インチ）であってもよい。デバイダストリップは、軸線方向外側の区域と軸線方向内側の区域との間にバリアを形成するために、軸線方向内側の端部２４に沿って周方向に付けられ、互いに接合される。デバイダストリップは、手作業で塗布されることも、あるいはギアポンプ式押出機などの機械によって塗布されることも可能である。

次に、１つ以上の軸線方向内側の区域１５のシーラントがタイヤ組み立てドラムに対して塗布される。軸線方向内側の区域１５は、それぞれのデバイダストリップ２６とかみ合う第１および第２の表面３０を有している。第１および第２の表面３０は、隣接する面２４と同じ傾斜角をなすことが好ましい。軸線方向外側の区域１０、２０および１つ以上の内側の区域１５と、２つ以上のデバイダストリップ２６とは、ぴったりと当接して配置されている。

カバー層９は、インナライナ、シーラントの軸線方向外側の傾斜端部２２、軸線方向外側の区域１０、２０の上面２５、および１つ以上の軸線方向内側の区域１５内のシーラントの上面１６に直接付けられる。特に加硫された状態のライナ、デバイダストリップ２６、およびバリア層９は、組み込まれたシーラントが、タイヤの動作中に中心線の方向へ移動することを防止するダムまたはバリアを形成する。

任意のショルダデバイダストリップ４０を軸線方向外側の区域１０、２０の軸線方向外側の面２２に塗布することもできる。デバイダストリップは、インナライナ６およびバリア４０とともに、シーラントがタイヤのショルダ領域に移動することを防止する。

あるいは、図３に示されているように、方形の網目状の織物５０を上面２５の一部、外側の端面２２に沿って塗布し、さらに任意に軸線方向外側の区域１０、２０の底面２３の一部を覆うように塗布することができる。網目状の織物５０は、シーラントをショルダ領域内に保持し、タイヤの中心線の方向に移動することを防止するように構成されている。

各区域１０、１５、２０内のシーラントの厚さは、未加硫のパンクシーラントを有するタイヤでは、かなりのばらつきがあってよい。一般に、シーラントの層の厚さは、約０．１３ｃｍ（０．０５インチ）〜約１．９ｃｍ（０．７５インチ）であってもよい。乗用車およびトラックタイヤでは、シーラント層は通常、約０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）の厚さを有することが望ましい。

本発明の空気入りの未加硫ゴムタイヤは、組み立てられた後、通常のタイヤ硬化のサイクルによって加硫される。タイヤの大きさ、ブチルゴムの所望の解重合の度合い、およびシーラントの層自体の厚さにある程度依存した広い温度範囲で、本発明におけるタイヤはシーラント前駆物質層を少なくとも部分的に解重合して前述の貯蔵弾性率（Ｇ’）の物性を得るために、十分に硬化され得る。

ある代表的な実施形態および詳細を、本発明を例示するために示したが、当技術分野では、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずにさらに様々な変更および修正を施せることが理解されよう。

シーラントを有するタイヤの断面の概略図である。 タイヤ組み立てドラム上に示されたシーラント、バリア、およびインナライナ層の断面の概略図である。 タイヤ組み立てドラム上に示されたシーラント、バリア、およびインナライナ層の断面の他の実施形態の概略図である。

符号の説明

２ タイヤ
３ サイドウォール
４ カーカス
５ ビード
６ インナライナ
７ シーラント
８ トレッド
９ カバー層
１０、２０ 軸線方向外側の区域
１５ 軸線方向内側の区域
１６ 上面
１８ ベルト
２２ 軸線方向外側の面
２３ 底面
２４ 軸線方向内側の面
２５ 上面
２６ デバイダストリップ
２７ タイヤライナ
３０ 表面
４０ ショルダデバイダストリップ
５０ 網目状の織物

Claims (14)

1. タイヤ組み立てドラムの上にインナライナを取り付けるステップと、
   各々が軸線方向外側の面と上面とを有するシーラントの２つの軸線方向外側の区域を前記インナライナの上に配置するステップと、
   周方向のデバイダストリップが前記インナライナの上まで延びるように、前記デバイダストリップを前記上面の一部、および前記シーラントの軸線方向外側の区域の前記軸線方向外側の面に沿って配置するステップと、
   シーラントの軸線方向内側の区域を２つの前記軸線方向外側の区域の間に、前記デバイダストリップと当接するように配置するステップと、
   前記タイヤの加硫時に前記デバイダストリップおよび前記インナライナとともにバリアを形成するバリア層であって、２つのショルダ部の間を延びる適切な幅を有する前記バリア層を塗布するステップとを有する、
   組み込まれたシーラントを備えたタイヤを製造する方法。
2. 前記シーラントの軸線方向外側の区域は、傾斜した外壁および傾斜した内壁を有し、
   前記シーラントの軸線方向内側の区域は、前記シーラントの軸線方向外側の区域の前記傾斜した内壁に隣接する嵌合外壁を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記シーラントは、約１５．２ｃｍ〜約２５．４ｃｍの幅を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記シーラントは着色されている、請求項１に記載の方法。
5. 前記シーラントは、カーボンブラックを含まない、部分的に解重合されたブチルゴムの重量を１００重量部（ｐｈｒ）として、
   （Ａ）イソブチレンとイソプレンとの共重合体として有機過酸化物で部分的に解重合されたブチルゴムであって、このような解重合の前にイソプレンを起源とする約０．５〜約５重量％のユニットと、それに対応するイソブチレンを起源とする約９５〜約９９．５重量％のユニットとを含む前記ブチルゴムと、
   （Ｂ）微粒子の補強充填剤であって、
   （１）約２０〜約５０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、または
   （２）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、好ましくは沈降シリカ、および約５〜約２０重量部（ｐｈｒ）のクレー、または
   （３）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、および約５〜約２０重量部（ｐｈｒ）の炭酸カルシウム、または
   （４）約１５〜約３０重量部（ｐｈｒ）の合成非晶質シリカ、約５〜約１５重量部（ｐｈｒ）のクレー、および約５〜約１５重量部（ｐｈｒ）の炭酸カルシウム、
   を含む微粒子の補強充填剤と、
   （Ｃ）０〜６重量部（ｐｈｒ）の短い有機繊維と、
   （Ｄ）有機顔料、無機顔料、および染料の少なくとも１つから選択される黒色以外の着色剤と、
   （Ｅ）０〜約２０重量部（ｐｈｒ）のゴム処理用油と、
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. 複数のサイドウォールと、
   １つ以上のプライ層を有する、タイヤを支持するカーカスと、
   一対のビードと、
   インナライナと、
   外周方向のトレッドとを有し、
   前記複数のサイドウォールは、それぞれの前記ビードを接合するように、前記トレッドの軸線方向外側の縁部から半径方向内側に延びており、
   前記インナライナとバリア層との間に配置されたシーラントの層をさらに有し、
   前記シーラントは、第１および第２の区域を有し、前記シーラントの各区域は、軸線方向内側の面および上面を有し、
   周方向のデバイダストリップが前記第１の区域と前記第２の区域との間に配置され、
   前記デバイダストリップは、前記バリア層に接合された第１の端部と、前記インナライナに接合された第２の端部とを有する、
   組み込まれたシーラントを備えたタイヤ。
7. ２つ以上の軸線方向内側の区域と、それらの前記軸線方向内側の区域の間に位置する周方向のデバイダストリップとを有し、
   前記デバイダストリップは、前記バリア層に接合された第１の端部と前記インナライナに接合された第２の端部とを有する、請求項６に記載のタイヤ。
8. 前記軸線方向内側の区域の前記軸線方向内側の面は、約２０度〜約７０度傾斜している、請求項６に記載のタイヤ。
9. 前記周方向のデバイダストリップは、中心線から約２．５ｃｍ〜約１５．２ｃｍの範囲に配置されている、請求項６に記載のタイヤ。
10. 前記シーラントの軸線方向外側の区域は軸線方向外側の面を有し、
    周方向のデバイダが前記軸線方向外側の面に隣接して配置されている、請求項６に記載のタイヤ。
11. 複数のサイドウォールと、
    １つ以上のプライ層を有する、タイヤを支持するカーカスと、
    一対のビードと、
    インナライナと、
    外周方向のトレッドとを有し、
    前記複数のサイドウォールは、それぞれの前記ビードを接合するように、前記トレッドの軸線方向外側の縁部から半径方向内側に延びており、
    前記インナライナとカバー層との間に配置されたシーラントの層をさらに有し、
    前記シーラントは、第１および第２の区域を有し、前記シーラントの各区域は、軸線方向内側の面および上面を有し、
    周方向のデバイダストリップが前記第１の区域と前記第２の区域との間に配置され、
    前記デバイダストリップは、前記カバー層に接合された第１の端部と前記インナライナに接合された第２の端部とを有する、
    組み込まれたシーラントを備えたタイヤ。
12. 前記カバー層はプライを有する、請求項１１に記載のタイヤ。
13. 前記カバー層はゴムからなる、請求項１１に記載のタイヤ。
14. 前記カバー層は、ビード同士の間を延びるバリア層である、請求項１１に記載のタイヤ。

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