JP2012254655A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で確実に空洞共鳴音の低減を図ることができる上、タイヤの異常使用履歴を判断することが可能な空気入りタイヤ及び該空気入りタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】タイヤ内面に温度により色が変化する短繊維１０が接着剤にて固着されて設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ、並びに、タイヤ内面に、接着剤を塗布する工程と、前記接着剤を塗布した部位に短繊維１０を接着させる工程とを有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ及び該空気入りタイヤの製造方法に関し、特には、空洞共鳴音を低減させるため、さらには、タイヤの異常使用履歴を判断することを可能にするために、タイヤ内面に無数の温度により色が変化する短繊維（感温変色性短繊維）を立設させた低騒音タイヤ及びその製造方法に関するものである。

空気入りタイヤは、その構造上、タイヤ内部の円管長さに起因する空洞共鳴現象を有することが知られている。そして、いずれの空気入りタイヤにおいても、その空洞共鳴周波数は２００〜２７０Ｈｚの範囲の複数の周波数からなり、不快な車室内騒音の一因となっている。

上記の通り、車室内騒音の発生要因がタイヤ内部の空気の共鳴であることから、従来の改良手法としては、タイヤ内部で吸音させる方法が有効であり、例えば、特開昭６２−２１６８０３号公報に記載されているように、タイヤの内部にウレタン等の吸音材を配置する手法等が提案されている。

特開昭６２−２１６８０３号公報

しかしながら、特開昭６２−２１６８０３号公報に開示のタイヤ・リム組立体では、回転バランスを崩さないように、リム外周に吸音材を環状に巻き付けることは困難である。さらに、吸音材を巻き付けたリムにタイヤを装着する際、吸音材がずれたり、吸音材を傷つけたりするおそれもある。

また、空気入りタイヤの内部の表面温度は、通常使用状態では１００℃以上になることはないが、過負荷等の異常があると１００℃以上なることがあり、このようなタイヤをそのまま使用すると、タイヤが破壊に至る可能性がある。一方、夏用タイヤから冬用タイヤへの取り換えや、その逆等、同一のタイヤを何度か組み替えて使用することが寒冷地等では一般的であるが、タイヤの使用履歴を外観から判断することは難しく、タイヤ組み換え時に上記のような異常使用の履歴があるタイヤを判別することは難しいのが現状である。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、製造が容易で確実に空洞共鳴音の低減を図ることができる上、タイヤの異常使用履歴を判断することが可能な空気入りタイヤ及び該空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、空気入りタイヤ内面に温度により色が変化する短繊維を接着剤にて固着して設けることにより、空洞共鳴音を低減できる上、タイヤの異常使用履歴を判断することが可能になることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ内面に温度により色が変化する短繊維が接着剤にて固着されて設けられていることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維は温度により不可逆的に色が変化することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維は１００〜１１０℃の範囲で色が変化することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤの好適例において、前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域の面積は、タイヤ内面の面積の２５％以上である。また、本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域において、前記短繊維が１平方センチメートル当たり１００本以上設けられている。

本発明の空気入りタイヤの他の好適例において、前記短繊維は、平均長さが０．５〜１０ｍｍである。また、本発明の空気入りタイヤの他の好適例において、前記短繊維は、平均直径が１〜５００μｍである。また、本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記短繊維の長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が５≦Ｌ／Ｄ≦２０００の範囲にある。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、
タイヤ内面に、接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤を塗布した部位に短繊維を接着させる工程と
を有することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの製造方法の好適例においては、静電植毛加工により前記短繊維をタイヤ内面に設ける。

本発明によれば、タイヤ内面に温度により色が変化する短繊維が接着剤にて固着して設けられており、製造が容易で確実に空洞共鳴音の低減を図ることができる上、タイヤの異常使用履歴を判断することが可能な空気入りタイヤを提供することができる。また、かかる空気入りタイヤの簡便な製造方法を提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの一実施態様の右半分の断面図である。 実施例１、比較例１のタイヤにおける測定結果を示す図である。

以下に、図を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様の右半分の断面図である。図１に示す空気入りタイヤは、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、上記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部１，２，３を補強する一枚のカーカスプライからなるカーカス４と、該カーカス４のタイヤ半径方向外側に配置された二枚のベルト層からなるベルト５と、該ベルト５のタイヤ半径方向外側に配置された一層のベルト補強層６と、前記ビード部１内に夫々埋設したリング状のビードコア７のタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー８と、上記カーカス４のタイヤ内面側に配置したインナーライナー９とを具える。

図示例のカーカス４は、一枚のカーカスプライから構成され、また、一対のビードコア７間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア７の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカス４のプライ数及び構造は、これに限られるものではない。また、図示例の空気入りタイヤにおいては、カーカス本体部とカーカス折り返し部との間にビードフィラー８が配置されている。

また、図示例の空気入りタイヤにおいては、上記カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側には二枚のベルト層からなるベルト５が配置されており、該ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなり、２枚のベルト層は、該ベルト層を構成するスチールコードが互いにタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト５を構成する。なお、図中のベルト５は、二枚のベルト層からなるが、本発明の空気入りタイヤにおいては、ベルト５を構成するベルト層の枚数は、３枚以上であってもよい。また、図示例の空気入りタイヤにおいては、一層のベルト補強層６が、ベルト５のタイヤ半径方向外側に配置されているが、本発明の空気入りタイヤは、ベルト補強層６を具えていなくてもよく、また、ベルト補強層６の枚数は、２枚以上であってもよい。

ここで、図１に示す空気入りタイヤにおいては、タイヤ内面、即ち、インナーライナー９のタイヤ内面側に温度により色が変化する短繊維１０が接着剤にて固着されて設けられていることを要する。本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤ内面に短繊維が接着剤にて固着されて設けられているので、タイヤをリムに装着したときに形成される空気室内面に対してこれらの短繊維が設けられることになる。そして、タイヤ内面に固着された短繊維は、空洞共鳴音を吸音するので、該短繊維により空洞共鳴現象に起因する騒音を低減することができる。また、本発明の空気入りタイヤにおいては、さらに温度により色が変化する短繊維を使用することで、タイヤの異常使用履歴の有無を判別することができる。ここで、該温度により色が変色する短繊維は、感温変色性色素を繊維に練り込む、あるいは、感温変色性色素を繊維表面にコーティングすることにより製造することができる。

上記感温変色性色素としては、不可逆性の示温塗料及び高安定性の感熱インキが好ましい。不可逆性示温塗料及び高安定性感熱インキは何れも、１００〜１1０℃で変色し、また、可逆性の示温塗料及び不安定性の感熱インキとは異なり、変色後の色を維持することが好ましい。ここで、感熱インキに関し、高安定性とは変色後の色を長時間もしくは長期間維持する特性を指し、不安定性とは比較的短時間にて元の色相に戻る性質を意味する。

上記不可逆性の示温塗料としては、例えば、大日精化工業（株）製のダイサーモＰＩ−１１０（変色温度１１０℃、白色から黒色へ変色）が好ましい。

また、上記高安定性感熱インキとしては、例えば、感熱記録紙等で実用化されているロイコ系染料とフェノール系の顕色剤との組合せによる発色反応を利用したロイコ染料系の感熱インキが好適に使用できる。

一方、上記感温変色性色素を練り込んだり、上記感温変色性色素をコーティングする短繊維としては、有機合成繊維、無機繊維、再生繊維、天然繊維等の短繊維を用いることができる。また、有機合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン、ナイロン等の脂肪族ポリアミド、ケブラー等の芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート等のポリエステル、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリスチレン、及びこれらの共重合体等からなる繊維が挙げられる。また、無機繊維としては、例えば、カーボン繊維、グラスファイバー等が挙げられる。また、再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等が挙げられる。また、天然繊維としては、例えば、綿、絹、羊毛等が挙げられる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維は温度により不可逆的に色が変化することが好ましい。一度ある温度以上になって短繊維の色が変化したら、その色を保持するよう不可逆的に色が変化することにより、過去の温度履歴を判別することが可能になり、タイヤの異常使用履歴を判断することが容易になる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維は１００〜１１０℃の範囲で色が変化することが好ましい。空気入りタイヤの内部の表面温度は、通常使用状態では１００℃以上になることはないが、過負荷等の異常があると１００℃以上になることがあり、このようなタイヤをそのまま使用すると、タイヤが破壊する可能性があるので、１００℃以上になったことを判断できるようにすることが好ましい。変色温度が１１０℃以上になると、異常使用履歴を判断するという目的に適さなくなる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域の面積は、タイヤ内面の面積の２５％以上であることが好ましい。短繊維がタイヤ内面に固着されている領域の面積を、タイヤ内面の面積の２５％以上にすることにより、空洞共鳴を確実に低減することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域において、前記短繊維が１平方センチメートル当たり１００本以上設けられていることが好ましい。短繊維の密度が低いと、空洞共鳴の低減効果が不足するため、空洞共鳴の低減効果を確実に得るには、短繊維の固着されている領域において、短繊維を１平方センチメートル当たりに１００本（平均値）以上設けることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維は、平均長さが０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。短繊維の平均長さが０．５ｍｍ未満では、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなる。一方、短繊維の平均長さが１０ｍｍを超えると、短繊維同士の絡み合いによるダマが発生し、吸音効果が十分に発現できなくなるおそれがある。

また、本発明の空気入りタイヤにおいて、前記短繊維は、平均直径が１〜５００μｍであることが好ましい。短繊維の平均直径が１μｍ未満になると、短繊維の製造工程において糸切れが多発し、短繊維の生産性が低下する。一方、短繊維の平均直径が５００μｍを超えると、タイヤとしての重量増が転がり抵抗に影響するレベルとなり、本発明の空気入りタイヤを装着した車両の燃費の悪化をまねくおそれがある。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維の長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が５≦Ｌ／Ｄ≦２０００の範囲にあることが好ましい。短繊維の長さと直径の比（Ｌ／Ｄ）が５未満では、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなる。一方、短繊維の長さと直径の比（Ｌ／Ｄ）が２０００を超えると、短繊維同士の絡み合いによるダマが発生し、吸音効果が十分に発現できなくなるおそれがある。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、（ｉ）タイヤ内面に接着剤を塗布する工程と、（ｉｉ）前記接着剤を塗布した部位に短繊維を接着させる工程とを有することを特徴とする。本発明のタイヤの製造方法では、まずタイヤの内面の短繊維接着箇所に接着剤を塗布し、次に、接着剤を塗布した部位に無数の短繊維を接着させることにより、上述したような優れた吸音効果を得ることのできる空気入りタイヤを効率的に製造することができる。ここで、使用する接着剤は特に限定されず、任意の接着剤を使用することができる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法においては、静電植毛加工により前記短繊維をタイヤ内面に設けることが好ましい。無数の短繊維は、種々の方法でタイヤ内面に接着させることができるが、静電植毛加工を用いることにより、無数の短繊維を簡単にタイヤ内面に立設させた状態で固着させることができ、吸音効果を得ることのできる空気入りタイヤを効率的に製造することができる。

静電植毛加工は、短繊維を帯電させ、静電気力により、予め接着剤を塗布した物体に短繊維を垂直に植毛する加工技術であるため、複雑な形状の物体表面にも均一に短繊維を植毛することができ、３次元的に曲率をもったタイヤ内面に短繊維を植毛するのに適している。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

同一仕様のタイヤの内面に感温変色短繊維を静電植毛加工したタイヤ（実施例１）と、短繊維を設けないタイヤ（比較例１）とを準備し、各タイヤに対して、室内ドラム試験を行った。

なお、実施例１のタイヤにおいては、太さ１５デニール（φ４５μｍ）、長さ２．５ｍｍの短繊維約３０ｇを、タイヤ内面の約７５％の領域に静電植毛加工した（１平方センチメートル当たりの短繊維の本数＝数万本）。また、該短繊維は、ナイロン製短繊維に、感温変色性色素として、大日精化工業（株）製のダイサーモＰＩ−１１０（変色温度１１０℃、白色から黒色へ変色）、をコーティングした短繊維である。

また、タイヤは、図１に示す構造を有するサイズ１９５／６５Ｒ１５の一般的な市販品であり、使用リムは６ＪＪ−１５であり、荷重４．２５ｋＮ、内圧２２０ｋＰａ、速度６０ｋｍ／ｈの条件で、室内ドラム試験機にて上下方向タイヤ軸力を測定して、図２に示す周波数スペクトルを得た。

図２において、２２５Ｈｚ、２４０Ｈｚ付近に見られるピークが空洞共鳴によるものであるが、実施例１のタイヤでは、５〜７ｄＢと大きな低減効果が得られていることが分かる。

さらに、上記のタイヤをドラム試験機に取り付け、荷重５．０ｋＮ、内圧５０ｋＰａの故障に至る可能性のある過負荷となる条件で１０分回転させ、実施例１で用いた短繊維が変色することを確認した。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス
５ ベルト
６ ベルト補強層
７ ビードコア
８ ビードフィラー
９ インナーライナー
１０ 短繊維

Claims (10)

1. タイヤ内面に温度により色が変化する短繊維が接着剤にて固着されて設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記短繊維は温度により不可逆的に色が変化することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記短繊維は１００〜１１０℃の範囲で色が変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域の面積は、タイヤ内面の面積の２５％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記短繊維がタイヤ内面に固着されている領域において、前記短繊維が１平方センチメートル当たり１００本以上設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記短繊維は、平均長さが０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記短繊維は、平均直径が１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記短繊維の長さ（Ｌ）と直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が５≦Ｌ／Ｄ≦２０００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
9. タイヤ内面に、接着剤を塗布する工程と、
   前記接着剤を塗布した部位に短繊維を接着させる工程と
   を有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
10. 静電植毛加工により前記短繊維をタイヤ内面に設けることを特徴とする請求項９に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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