JP2012126082A - 吸音材積層体およびタイヤ騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸音材同士を接合した積層体であって、製造に要する時間短縮とそれによる製造コスト低減に顕著な効果を有するとともに、特別な重量増加なども伴わない吸音材積層体とそれを用いたタイヤ騒音低減装置を提供すること。
【解決手段】積層された吸音材により形成され、前記積層された吸音材同士の界面にホットメルト接着剤が配され、該ホットメルト接着剤の熱溶着によって前記吸音材同士がその界面上で少なくとも部分的に接合されている吸音材積層体、および該吸音材積層体が用いられて構成されたタイヤ騒音低減装置であり、タイヤ内腔の面上に接着または固定されて、あるいはタイヤ内腔に挿入されて使用されるタイヤ騒音低減装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音材積層体と、さらに該吸音材積層体から構成され、空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音を低減するためのタイヤ騒音低減装置に関する。

さらに詳しくは、代表的には発泡体または／および不織布からなる吸音材の積層体と、該吸音材積層体からなるタイヤ騒音低減装置に関し、特に製造に要する時間の短縮、製造コスト低減に効果をもたらし、かつ特別な重量増加を伴わない吸音材積層体とタイヤ騒音低減装置に関する。

従来、空気入りタイヤにおいて、騒音を発生する原因の一つにタイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音の発生がある。この空洞共鳴音は、タイヤが転動するときにトレッド部が路面の凹凸により振動し、そのトレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生ずるものである。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、吸音材を空気入りタイヤのトレッド部の内面にそってその全周にわたって配置することが提案されている（特許文献１、２）。

こうした吸音材を空気入りタイヤのトレッド部の内面にそってその全周にわたって配置をするに際して、吸音材同士を接合することが必要になるケースがある。

たとえば、吸音材を形成する材料であるウレタンゴムなどの発泡ゴムや発泡樹脂を環状に成形して使用するケースなどでは、タイヤの内腔面と成形吸音材との接合や、タイヤ内腔面に成形吸音材を付勢する部材（例えば、バネ部材）と該成形吸音材との接合などを考慮することは必要であるが、吸音材同士の接合について検討する必要はほとんどない。

一方、吸音材を不定形な帯状の材料で構成して使用するケースでは、例えば、軟質のポリウレタンフォームや不織布のような不定形の帯状材料を用いて、かつ、特にタイヤ内腔面に該帯状材料を接合したりせずに、あるいは特に付勢材料を使用せずに、タイヤ内腔内に配置するようなケースなどでは、その軟質のポリウレタンフォームや不織布のような不定形の帯状の吸音材料同士を、その帯状の両端部で接合することが必要になるケースがある。

しかし、吸音材を構成する材料は、一般に、発泡体や不織布のように多孔質構造であることや、熱伝導率が低いこと、その上、相応な厚さと嵩があることから、熱や加圧力を利用してその吸音材同士を接合させることは一般に難しかった。

本発明者らは、先に、一般に「ハトメ（鳩目）」と呼ばれる留め具を使用して吸音材同士を留めて接合状態とすることを提案しているが（特願２００９−２０９９７６、図４）、ハトメは金属製あるいは硬質の合成樹脂製等であるため、タイヤ全体に無視することのできない重量増加をもたらし、また製作加工工程が長くなり、タイヤ重量や製造コストの点で著しく不利であるという問題があった。

特開昭６２−５０２０３号公報 特開２００４−２９１８５５号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、吸音材同士を接合した積層体であって、製造に要する時間短縮とそれによる製造コスト低減に顕著な効果を有するとともに、特別な重量増加などを伴うことのない吸音材積層体を提供すること、また、それを用いたタイヤ騒音低減装置を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の吸音材積層体は、以下の（１）の構成を有する。
（１）積層された吸音材により形成され、前記積層された吸音材同士の界面にホットメルト接着剤が配され、該ホットメルト接着剤の熱溶着によって前記吸音材同士がその界面上で少なくとも部分的に接合されていることを特徴とする吸音材積層体。

また、かかる本発明の吸音材積層体において、以下の（２）〜（５）のいずれかの構成を有することが好ましい。
（２）前記吸音材が、軟質ポリウレタンフォームからなることを特徴とする上記（１）記載の吸音材積層体。
（３）前記吸音材が、不織布からなることを特徴とする上記（１）記載の吸音材積層体。
（４）前記ホットメルト接着剤の熱溶着が、超音波加熱によりなされたものであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の吸音材積層体。
（５）前記ホットメルト接着剤が、厚みが５〜３００μｍのフィルム状の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の吸音材積層体。

また、上述した目的を達成する本発明のタイヤ騒音低減装置は、以下の（６）の構成を有する。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の吸音材積層体が用いられて構成されたタイヤ騒音低減装置であり、タイヤ内腔の面上に接着または固定されて、あるいはタイヤ内腔に挿入されて使用されることを特徴とするタイヤ騒音低減装置。

また、かかる本発明のタイヤ騒音低減装置は、以下の（７）または（８）の構成を有することが好ましい。
（７）前記吸音材積層体が用いられて構成されたタイヤ騒音低減装置が、帯状の前記吸音材積層体が環状を呈して形成されたものであり、該帯状の吸音材積層体のタイヤ幅方向端部の少なくとも一方に、該吸音材積層体をタイヤ赤道側に折り返した部分を少なくとも該環状の一部に形成してなることを特徴とする上記（６）記載のタイヤ騒音低減装置。
（８）前記帯状の吸音材積層体が、その長さ方向の両端部が最外周よりも内側に配されるように一部が重ね合わされることにより、前記環状が構成されていることを特徴とする上記（７）に記載のタイヤ騒音低減装置。

請求項１にかかる本発明の吸音材積層体によれば、積層された吸音材により形成され、積層された吸音材同士の界面にホットメルト接着剤が配され、そのホットメルト接着剤の熱溶着によって吸音材同士がその界面上で少なくとも部分的に接合されているので、接合にあたっては、必要な箇所で、接合に必要な程度までホットメルト接着剤に熱を加えることで吸音材同士の所望の接合をすることができ、製造工程が簡易で加工時間も短くてすみ、低コストで所望する吸音材積層体を製造することができる。

請求項２〜５のいずれかにかかる本発明の吸音材積層体によれば、請求項１にかかる本発明の効果をより明確に有する吸音材積層体を得ることができる。

請求項６にかかる本発明のタイヤ騒音低減装置によれば、請求項１にかかる本発明の吸音材積層体が有する効果を有し、かつ全体の重量もそれほど大きく増加したりすることのないタイヤ騒音低減装置を提供することができる。

請求項７〜８のいずれかにかかる本発明のタイヤ騒音低減装置によれば、請求項６にかかる本発明のタイヤ騒音低減装置の効果をより明確に有するとともに、使用につれてタイヤ内腔内で座屈したりすることのない、耐久性に富んだタイヤ騒音低減装置を提供することができる。

（ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる吸音材積層体を超音波加熱方式により製造する方法を工程順にモデル図で示した概略側面図である。 （ａ）は本発明にかかる吸音材積層体からなる本発明のタイヤ騒音低減装置の１態様例をモデル的に説明する外観斜視図であり、（ｂ）はそれに用いられている帯状吸音材を展開した正面図である。 本発明にかかるタイヤ騒音低減装置の他の例をモデル的に説明する外観斜視図であり、 （ａ）〜（ｈ）は、本発明にかかるタイヤ騒音低減装置の実施態様例をモデル的に示した外観斜視図である。 本発明にかかる吸音材積層体を製造に用いられ得る超音波溶着機のホーンの形態をモデル的に例示した斜視図である。

以下、図面等を用いて、更に詳しく本発明の吸音材積層体、該吸音材積層体を用いたタイヤ騒音低減装置について説明する。

本発明の吸音材積層体は、積層された吸音材により形成され、前記積層された吸音材同士の界面にホットメルト接着剤が配され、該ホットメルト接着剤の熱溶着によって前記吸音材同士がその界面上で少なくとも部分的に接合されていることを特徴とする。

図１は、本発明の吸音材積層体１を、超音波溶着機を使用して製造するプロセスをモデル的に示したものであり、図の１（ａ）に示したように、例えば、軟質ポリウレタンフォームおよび／または不織布からなる吸音材２Ａと２Ｂは、その界面にホットメルト接着剤３を介在した積層状態にされ、その状態で、それらの接合を希望する箇所に超音波溶着機のホーン４を配し、図１の（ｂ）に示したように、ホーン４を下げて吸音材を圧縮したところでホーン４を超音波振動させる。その振動エネルギーは、ホーン４を通して境界面であるホットメルト接着剤３に伝達され、伝達された振動エネルギーによって境界面では強い摩擦熱を発生し、ホットメルト接着剤４はその溶着接合温度まで瞬時に上昇し、吸音材２Ａと２Ｂは該ホットメルト接着剤４の溶着によって瞬時に相互に接合される。吸音材２Ａと２Ｂの接合部分は、図１の（ｃ）に示したように、ホーン４の大きさ・形にほぼ対応してホットメルト接着剤３が溶解した部分５だけであり、吸音材２Ａと２Ｂの界面の全域で両者を接合することは必須ではない。瞬時に加熱溶着させた後、ホーン４を戻すことにより、吸音材２Ａと２Ｂはホーン４によって押圧されていた状態（（ｂ））から元の厚さの状態にまで直ちに戻る。このようにホットメルト接着剤を使用して接合をするときには養生時間が短くて済み、他の場合と比べると、製作加工に要する時間が大幅に短いものである。例えば、ホットメルト接着剤ではなく、液体接着剤を使用する場合は、通常、その養生時間がホットメルト接着剤の養生時間の１０倍以上は必要であり、製作加工に時間を要し、製造コストも高くなる。

吸音材は、軟質ポリウレタンフォームまたは／および不織布からなるものが本発明に好適である。軟質ポリウレタンフォームまたは／および不織布製の吸音材では、吸音材効果をねらうようなものでは、一般に熱伝導率が小さく、かつ嵩や厚さも相応にあり、熱を通しにくいので通常の熱プレス方式により接合することが難しく、本発明のように、ホットメルト接着剤を溶融させて熱溶着する方法が良いからである。この理由から、吸音材の厚みは、３ｍｍ以上のものであることが本発明に最適である。吸音材の厚みが、３ｍｍ以上などと厚いものであるほど熱を通しにくくなり、通常の熱プレス方式により接合することが難しくなり、本発明の方式が特に有効だからである。なお、好ましい厚みの上限は、用途に応じても相違するので一概に言えない点もあるが、１００ｍｍまでが好ましく、厚みが１００ｍｍを超えるようなときは本発明の方式でも加工が難しくなってきて本発明の所期の効果を得られにくくなるからである。

ホットメルト接着剤３は、特に限定されないが、厚みが５〜３００μｍのフィルム状の熱可塑性樹脂からなるものを使用するのが好ましく、より好ましくは１０〜２００μｍであり、該フィルム状のホットメルト接着剤３を、接合を所望する吸音材同士の界面の全体領域に配置して、その上で、任意の箇所に超音波溶着機のホーンを当てて、該箇所で接合をすることが製造加工の管理が簡単であり好ましい。該ホットメルト接着剤３が、厚みが５μｍよりも小さい場合は接合力が弱くなるので好ましくなく、３００μｍよりも大きい場合は、全体の重量増加が大となり好ましくない。

ここで、フィルム状とは、薄膜状との意味であり、プレーンな平膜状の薄膜以外に、低融点繊維の不織布や織物状のものなども含む概念である。フィルム状のホットメルト接着剤の代表的なものとしては、ポリアミド主成分（軟化点１６０℃など）、ポリオレフィン主成分（軟化点１３０℃など）、ポリプロピレン主成分（軟化点１５０℃など）あるいはＥＶＡ（軟化点１００℃など）のものなどがあり、本発明では、特にポリアミド主成分（軟化点１６０℃など）のものが好適である。タイヤは使用中に高温になる場合があるため軟化点が１００℃以下のものであると適さない場合があり、一般に、軟化点がより高温度であるポリアミド主成分のものがよいのである。

本発明の吸音材積層体は、その好ましい用途は、前述した空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音の低減装置として使用されることである。具体的には、タイヤ騒音低減装置として、タイヤ内腔の面上に接着または固定されて、あるいはタイヤ内腔に挿入されて使用されることが最適な用途である。

タイヤ騒音低減装置は、さまざまな具体的な態様が検討されているが、例えば、図２（ａ）に示したタイヤ騒音低減装置１０は、図２（ｂ）で示したような帯状の吸音材２が、その長さ方向の両端部１２ａ、１２ｂが細幅に形成されていて、それらが最外周よりも内側に配されるように、その一部がたすきがけのように重ね合わされるようにして環状に形成されている例である。この例では、両端部１２ａ、１２ｂが互いに重ね合わされたその積層部において、熱溶着箇所１１が適宜に設けられて（図２（ａ）では６箇所を例示）熱溶着されて全体が環状に加工される。こうしたタイプのタイヤ騒音低減装置では、同一サイズの帯状の吸音材２を原料として両端の重なり度合いを適宜に変更することにより異なるサイズのタイヤ騒音低減装置を製造することができるので、熱溶着箇所１１を任意の箇所に調整して設定ができる本発明の吸音材積層体は効果的かつ好適に使用できるものである。

各種の他のタイヤ騒音低減装置１０の態様例を図３、図４（ａ）〜（ｈ）に示す。

図３は、図２と同様なたすきがけの構成で、環状の大部分を２層の吸音材で構成しているものを示す。この場合、熱溶着箇所１１は全周にわたって要所要所に配置されればよい。

また、図４は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｆ）は長方形状の帯状の吸音材の両端を重ね合わせて接合している態様、さらに、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）は使用中におけるタイヤ回転中心軸側へのタイヤ騒音低減装置の座屈（タイヤ径方向の座屈）を防止するために折り返し部１３を設けている態様、また、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、バランスの調整のために環状の吸音材の周縁部の一部に切り欠き部１４を設けている態様、また、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はバランス調整のために折り返し部１３に凸状部１５を設けている態様、また、（ｅ）、（ｆ）はバランス調整のために付加部１６を設けている態様、をそれぞれ示している。また、（ｇ）、（ｈ）は、環状を形成するために、それぞれ半周分の吸音材の２片をその両端付近で互いに外周側からホーンを作用させて熱溶着して環状に形成して後（ｇ）、さらに裏返すことにより、内周側に接合部の凸部が向くようにして構成したものを示す。

こうした各種の態様において、吸音材は、互いにホットメルト接着剤の熱溶着によって適宜の箇所に設けられる熱溶着箇所１１にて接合される。特に、折り返し部１３での接合は、熱溶着接合箇所１１を適宜の間隔で数多く設けるほど耐久性は向上するので、接合箇所（位置と数）を比較的任意に選ぶことが可能な本発明の方式を採用することは効果的なものである。

本発明の吸音材積層体を製造するに際して、超音波溶着機を使用する場合には、そのホーンは、図１の４や図５に示したように、先端部が平面状のものを用いるのが加工精度、加工効率が高くでき好ましい。特に、該平面が直径５〜５０ｍｍ程度の円形状のものや同等の面積を有する楕円状のもの、あるいは正方形状、多角形状のものが積層吸音材としての耐久性や加工効率の点から好ましい。

また、本発明は、超音波溶着機の使用に限られず、同種の溶着が実現できるものであれば採用でき、たとえば高周波による溶着機なども使用できるものである。

タイヤ騒音低減装置として、以下のものを本発明品（実施例１）と比較例１品の合計２種類を製作した。

吸音材は、帯状の多孔質物質として発泡ポリウレタン（厚さ１０ｍｍ）を用意し、それぞれタイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤ用に環状にしたものであり、その構造は図２に示したもので、本発明品は超音波溶着により図４（ｄ）に示した構造で接合部１１を接合させた態様のもの、比較例品は本発明品の接合部と同一の箇所をハトメで留めたものである。ホットメルト接着剤は、ポリアミドを主成分としたもの（軟化点１６０℃）を使用し、超音波溶着による接合部の１箇所の面積は、ハトメの外径部で囲まれた面積と同等にして加工をした。

この結果、比較例１のタイヤ騒音低減装置の重量を１００とすると、実施例１品は９４であり、５％以上の軽量化が達成でき、また、耐久性、製作加工に要する時間や作業の迅速さなどでも問題はなく、本発明によるものが優れているとの評価を得た。

さらに、比較例２として液体状の接着剤を使用して、上記本発明の実施例１品と同等のもの（比較例２）を製作したが、該接着剤の養生に長時間がかかり、本発明の実施例１品を製作するのに要した時間の約１５倍もの製作加工時間を必要とし、加工工程の管理も大変であり、実際の生産工程では採用し難いものであった。

１：吸音材積層体
２Ａ、２Ｂ：吸音材
３：ホットメルト接着剤
４：超音波溶着機のホーン
５：吸音材の接合部（ホットメルト接着剤の溶解した部分）
１０：タイヤ騒音低減装置
１１：熱溶着箇所
１２ａ、１２ｂ：帯状の吸音材２の長さ方向の両端部
１３：折り返し部
１４：バランス調整のための切り欠き部
１５：バランス調整のための凸部
１６：バランス調整のための付加部

Claims (8)

1. 積層された吸音材により形成され、前記積層された吸音材同士の界面にホットメルト接着剤が配され、該ホットメルト接着剤の熱溶着によって前記吸音材同士がその界面上で少なくとも部分的に接合されていることを特徴とする吸音材積層体。
2. 前記吸音材が、軟質ポリウレタンフォームからなることを特徴とする請求項１記載の吸音材積層体。
3. 前記吸音材が、不織布からなることを特徴とする請求項１記載の吸音材積層体。
4. 前記ホットメルト接着剤の熱溶着が、超音波加熱によりなされたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸音材積層体。
5. 前記ホットメルト接着剤が、厚みが５〜３００μｍのフィルム状の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸音材積層体。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の吸音材積層体が用いられて構成されたタイヤ騒音低減装置であり、タイヤ内腔の面上に接着または固定されて、あるいはタイヤ内腔に挿入されて使用されることを特徴とするタイヤ騒音低減装置。
7. 前記吸音材積層体が用いられて構成されたタイヤ騒音低減装置が、帯状の前記吸音材積層体が環状を呈して形成されたものであり、該帯状の吸音材積層体のタイヤ幅方向端部の少なくとも一方に、該吸音材積層体をタイヤ赤道側に折り返した部分を少なくとも該環状の一部に形成してなることを特徴とする請求項６記載のタイヤ騒音低減装置。
8. 前記帯状の吸音材積層体が、その長さ方向の両端部が最外周よりも内側に配されるように一部が重ね合わされることにより、前記環状が構成されていることを特徴とする請求項７に記載のタイヤ騒音低減装置。

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