JP2014118129A - 空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤ、および、そのような空気入りタイヤを得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】トレッド部７から一対のサイドウォール部５を介して一対のビード部３にわたってトロイド状に延びるカーカス９と、ビード部３内に埋設されたビードコア11のタイヤ径方向外側に配設されたビードフィラー13と、を備えた空気入りタイヤ１であって、空気入りタイヤ１の内表面15の少なくとも一部に、多数の短繊維17を接着剤により固着してなる植毛加工領域21を有し、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aを、ビードフィラー13のタイヤ径方向外端13aよりもタイヤ径方向内側、且つ、ビードトウ23からタイヤ径方向外側に所定の間隔hをあけた位置に配置してなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法に関する。

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発生することが知られており、この空洞共鳴音は不快な車室内騒音の一因となっている。そして、このような空洞共鳴音を低減することを目的として、タイヤの内表面に多数の短繊維を接着剤で固着する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−８２３８７号公報

しかしながら、上記のような、内表面に多数の短繊維を接着剤で固着したタイヤは、使用時に一部の短繊維が剥離し、その結果、吸音効果が損なわれる場合があった。

それゆえ、本発明は、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤ、および、そのような空気入りタイヤを得ることができる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。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の空気入りタイヤは、内表面の少なくとも一部に、多数の短繊維を接着剤により固着してなる植毛加工領域を有し、植毛加工領域のタイヤ径方向内端を、ビードフィラーのタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向内側、且つ、ビードトウからタイヤ径方向外側に所定の間隔をあけた位置に配置してなることを特徴とする。かかる空気入りタイヤによれば、剛性の高いビードフィラーのタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向内側に端部を配置することが、剥離耐性の点で有利であり、かつビードトウからタイヤ径方向外側に所定の間隔をあけることにより短繊維のリム−タイヤ接触部に巻き込まれる可能性を下げることができ、巻き込みによる短繊維の剥離可能性を下げることができ、植毛加工領域のタイヤ径方向内端を起点とした短繊維の剥離を抑制し、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させることができる。なお、本発明において規定される各種寸法等は、空気入りタイヤを適用リムに組付けて、所定内圧を充填し荷重を負荷しない、無負荷状態で測定したものとし、「適用リム」とは、タイヤのサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいい、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を指す。「所定内圧」とは、下記の規格に記載されている、適用サイズにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいい、例えばＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" を指す。

また、本発明の空気入りタイヤにあっては、前記所定の間隔が、10mm以上であることが好ましい。このように所定の間隔を10mm以上とすることにより、短繊維のリム−タイヤ接触部に巻き込まれる可能性をさらに下げることができ、巻き込みによる短繊維の剥離可能性をさらに下げることができ、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性をより確実に向上させることができる。

また、本発明の空気入りタイヤにあっては、前記植毛加工領域のタイヤ径方向内端が、前記空気入りタイヤの外表面の、適用リムからの離反点よりもタイヤ径方向内側に位置することが好ましく、これによれば、植毛加工領域と植毛加工を施さない内表面領域との境界を、より剛性が高く変形し難い位置に配置したことにより、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性をより確実に向上することができる。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、空気入りタイヤの内表面の少なくとも一部に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、多数の短繊維を付着させる短繊維付着工程とを含み、接着剤塗布工程に先立って、少なくともビードトウからタイヤ径方向外側に10mmまでの内表面にマスキング部材を配置するマスキング工程を含む。かかる空気入りタイヤの製造方法によれば、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤを容易に製造することができる。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法にあっては、マスキング工程において、マスキング部材を、内表面からビードトウを越えて外表面まで配置することが好ましく、これによれば、マスキング工程の作業を容易にするとともに、タイヤ外表面に短繊維が付着するのを防止することができる。

また、本発明の空気入りタイヤの製造方法にあっては、短繊維付着工程を静電植毛加工により実施することが好ましく、これによれば、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤを容易に提供することができる。

本発明によれば、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤ、および、そのような空気入りタイヤを得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。 本発明の実施例および比較例のタイヤをそれぞれ乗用車に装着し走行した際の、車内音の周波数スペクトルを表した図である。 本発明の他の実施形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示説明する。なお、タイヤの各部の構成は、下記の説明に限定されるものではない。
図１に示す空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも言う。）１は、適用リムRに組み付けて所定内圧を充填し且つ荷重を負荷しない、無負荷状態を示すものである。図示のようにタイヤ１は、左右一対のビード部３およびサイドウォール部５と、サイドウォール部５、５相互間に跨って連なり、接地面7aを形成するトレッド部７とを備える。１枚以上のカーカスプライにて形成されたカーカス９は、トレッド部７から、一対のサイドウォール部５を介して一対のビード部３に埋設されたビードコア11にトロイド状に延びる本体部9aと、本体部9aに連続してビードコア11の周りで折り返してタイヤ径方向外側に向かって延びる折返し部9bとからなる。カーカス９のクラウン域のタイヤ径方向外側には、複数のベルト層12aからなるベルト12が配設されている。ビードフィラー13は、カーカスの本体部9aと折返し部9bの間で、ビードコア11のタイヤ径方向外側に配設されている。

タイヤ１の内表面15には、多数の短繊維17が、例えばウレタン系の接着剤によって固着され、植毛加工領域21を形成している。短繊維17により、タイヤ１が発生する空洞共鳴音を低減することができる。植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aは、ビードフィラー13のタイヤ径方向外端13aよりもタイヤ径方向内側、且つ、ビードトウ23からタイヤ径方向外側に所定の間隔ｈをあけた位置に配置されている。この例においてｈは10mmとなっている。さらに、この例においては、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aが、空気入りタイヤ１の外表面16の、適用リムRからの離反点ｄよりもタイヤ径方向内側に位置する。なお、接着剤としては、ウレタン系の接着剤以外にも、市販のものや粘着剤を用いてもよい。また、タイヤ１の内表面15は、インナーライナーゴムで構成されることが一般的であるが、少なくとも一部を他の部材で形成することも可能である。

ここで、タイヤの使用過程において、リムＲへの装着およびリムＲからの取外しを複数回にわたって繰返すことがある。その際、ビードトウ23近傍のタイヤ内表面に植毛加工領域21が存在すると、タイヤ着脱用の工具、例えばレバー等の干渉により、タイヤ１の内表面15に固着した短繊維17の一部が剥離し、吸音効果が失われる虞がある。また、ビードトウ23近傍に固着された短繊維17は、リムＲに接触するタイヤ表面とリムＲとの間に巻き込まれて剥離の原因となる虞もある。したがって、本実施形態のタイヤ１のように、ビードトウ23からタイヤ径方向外側に所定の間隔ｈをあけて植毛加工領域21を形成することで、短繊維17の剥離を防止することができ、同様の理由から、所定の間隔ｈは、10mm以上とすることが好ましい。また、同様の理由により、所定の間隔hは、ビードフィラー13のタイヤ径方向内端13bからビードトウまでのタイヤ径方向距離よりも大きいことが好ましい。

植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21a、すなわち、植毛加工領域21と植毛加工を施さない内表面領域の境界を起点として、接着剤とともに短繊維17が剥離し易いため、本実施形態のタイヤ１においては、剛性が高く変形し難い位置に当該境界を配置したことで、短繊維17の剥離を抑制することができる。また、同様に、本実施形態のタイヤ１は、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aをビードフィラー13のタイヤ径方向外端13aよりもタイヤ径方向内側に配置し、耐剥離性を高めている。さらに、同様の理由により、外表面16のリムＲからの離反点ｄよりもタイヤ径方向内側に、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aを配置し、耐剥離性をより向上させている。

ここで、タイヤ１に発生する空洞共鳴音を有効に低減する観点から、タイヤ１の内表面15の全表面積の２５％以上の部分に植毛加工領域21を形成することが好ましく、植毛加工領域21には、１平方センチメートル当り100本以上の平均密度で短繊維を固着することが好ましい。

また、短繊維17は、平均直径Ｄが１μm以上500μm以下、平均長さＬが0.5mm以上10mm以下の短繊維を用いることが好ましい。また短繊維17の平均長さＬと平均直径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）を５以上2000以下とすることが好ましい。すなわち、Ｌが0.5mm未満またはＬ／Ｄが５未満の場合には、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなる虞があり、Ｌが10mmを超える場合またはＬ／Ｄが2000を超える場合には、短繊維同士が絡み合ってダマ（塊）ができ、短繊維が吸音効果を十分に発揮できない虞がある。そしてＤを１μm未満とすると、短繊維の製造工程で糸切れ多発して生産性が低下する。一方Ｄが500μmを超えると、タイヤの重量増加によって転がり抵抗が大きくなり、タイヤを装着した車両の燃費が悪化する虞がある。

また、短繊維17には、有機合成繊維、無機繊維、再生繊維、天然繊維等を用いることができる。有機合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポロプロピレン、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を用いることができる。これらの有機合成繊維は一般に安価であり、化学的に安定しており、ウレタン系の接着剤と相性が良いことから、本発明に係るタイヤで使用するのに好適である。また、上記無機繊維としては、例えば、カーボン繊維、グラスファイバー等を用いることができる。また、上記再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等からなる繊維を用いることができる。また、上記天然繊維としては、例えば、綿、絹、羊毛等からなる繊維を用いることができる。

以下に、本発明に従う、空気入りタイヤの製造方法について例示説明する。この製造方法は、例えば上述のタイヤ１の製造に好適である。
本発明に従う空気入りタイヤ１の製造方法は、タイヤ１の内表面15に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記内表面15のうち接着剤を塗布した部分に、多数の短繊維17を付着させる短繊維付着工程とを含む。接着剤塗布工程では、加硫済みのタイヤの内表面15の少なくとも一部に、スプレーや刷毛等により接着剤を塗布する。その後、短繊維付着工程でタイヤの内表面15の接着剤を塗布した部分に、多数の短繊維を付着させる。短繊維の付着は種々の方法で行うことができ、例えば静電植毛加工を利用することができる。静電植毛加工とは、短繊維を帯電させて、静電気力によって付着対象の表面上に短繊維を垂直に植毛する技術であり、この技術を用いることで、多数の短繊維を容易にタイヤの内表面に立設させることができる。

なお、接着剤塗布工程に先立って、マスキング部材、例えばマスキングテープを配置するマスキング工程を実施することで、より確実に、所望の領域に対してのみ植毛加工を施すことができる。当該マスキング工程では、加硫済みのタイヤの内表面のうち、接着剤および短繊維17を付着させない部分に対してマスキングテープを配置する。上述のタイヤ１の例では、ビードトウ23からタイヤ径方向に、10mmまでの範囲にマスキングテープを配置する。配置したマスキングテープのタイヤ径方向上端の位置が、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aに対応する。さらに、マスキングテープの配置（貼り付け）は、植毛加工領域21のタイヤ径方向内端21aから、ビードトウ23で折り返して外表面16まで覆うことで、容易に、且つより確実に、接着剤および短繊維17の付着を防止することができる。そして短繊維付着工程後にマスキングテープを剥がすことで、マスキングテープの外表面に付着した接着剤および短繊維17をともに除去し、その結果、所望の位置のみに短繊維17を付着させることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で適宜変更することができるものである。例えば、図３に示すように、タイヤ赤道面Ｅ付近（タイヤ幅方向中央領域）を除いた、特にサイドウォール部５の内表面のみに植毛加工領域21を形成することも可能である。このようにすることで、例えばトレッド部７が損傷してタイヤがパンクした場合の修理を容易に行うことができる。また、植毛加工領域21を互いに離れた複数の領域に（例えば、縞状に）形成することで、接着剤が短繊維17を伴ってタイヤの内表面15から部分的に剥離した場合でも、当該接着剤の剥離が拡大し難く、吸音効果の著しい低下を抑制することができる。

次に本発明に従うタイヤを試作して、耐剥離性に関する性能評価を行ったので、以下で説明する。比較例１〜６および実施例１〜12のタイヤは、タイヤの内表面に太さ20デニール（直径50μm）、長さ4.0mmのナイロン製短繊維を接着剤により固着し、植毛加工領域を形成したものである。

＜耐剥離性評価＞
表1に示す比較例１〜６および実施例１〜12の各タイヤを無負荷状態で60℃の環境に1ヵ月放置してタイヤを劣化させた後、リムへの組み付けおよび取外しを10回繰返し、ドラム試験機においてＪＡＴＭＡに規定される最大負荷荷重（タイヤに負荷することが許される最大の質量）を負荷して１万ｋｍ走行し、植毛加工領域のタイヤ径方向内端（21a）からの剥離の発生の有無およびその範囲を測定した。結果を表１に示す。なお、表１の植毛加工領域[mm]とは、植毛加工領域のタイヤ径方向内端の、ビードトウからのタイヤ径方向距離であり、比較例１、３、５のタイヤは、内表面全体にわたって植毛加工領域を形成したものである。

表１の結果から、タイヤサイズによらず、植毛加工領域のタイヤ径方向内端が、ビードフィラーのタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向内側、且つ、ビードトウからタイヤ径方向外側に10ｍｍの間隔をあけた位置に配置することが、短繊維の耐剥離性に有効であることがわかる。さらに、植毛加工領域のタイヤ径方向内端が、リム離反点よりもタイヤ径方向内側、さらに、ビードフィラーのタイヤ径方向内端よりもタイヤ径方向外側であると、より短繊維の耐剥離性に有効であることがわかる。

＜空洞共鳴音低減性能評価＞
表1に示す比較例1及び実施例２、ならびに内表面に植毛加工を施していない比較例７のタイヤ（サイズ195/65R15）を用いて空洞共鳴音の低減性能の評価を行った。
各タイヤをリム（6J-15）に組み付け、内圧を所定内圧の100％とし、2000ccクラスの乗用車に装着した。1名乗車（荷重約450kg）で、速度50km/hで荒れたアスファルト路面を走行し、ドライバーの耳元に設置したマイクロホンで車内音を測定した。測定結果の周波数スペクトルを図２に示す。図２に示すように、空洞共鳴に起因する225Hz、235Hz付近に見られるピークの値が、比較例７のタイヤに比べて実施例２および比較例１のタイヤにおいて減少しており、空洞共鳴音の低減効果を発揮していることがわかる。

かくしてこの発明により、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤ、および、そのような空気入りタイヤを得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することが可能となった。

１：空気入りタイヤ、 ３：ビード部、 ５：サイドウォール部、 ７：トレッド部、 ９：カーカス、 11：ビードコア、 13：ビードフィラー、 15：内表面、 16：外表面、 17：短繊維、 21：植毛加工領域、 21a：植毛加工領域のタイヤ径方向内端、 23：ビードトウ ｄ：離反点

Claims (6)

1. トレッド部から一対のサイドウォール部を介して一対のビード部にわたってトロイド状に延びるカーカスと、前記ビード部内に埋設されたビードコアのタイヤ径方向外側に配設されたビードフィラーと、を備えた空気入りタイヤであって、
   前記空気入りタイヤの内表面の少なくとも一部に、多数の短繊維を接着剤により固着してなる植毛加工領域を有し、
   前記植毛加工領域のタイヤ径方向内端を、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向内側、且つ、ビードトウからタイヤ径方向外側に所定の間隔をあけた位置に配置してなることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記所定の間隔が、10mm以上である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記植毛加工領域のタイヤ径方向内端が、前記空気入りタイヤの外表面の、適用リムからの離反点よりもタイヤ径方向内側に位置する、請求項1又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 空気入りタイヤの内表面の少なくとも一部に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤を塗布した前記内表面に、多数の短繊維を付着させる短繊維付着工程とを含み、
   前記接着剤塗布工程に先立って、
   少なくともビードトウからタイヤ径方向外側に10mmまでの前記内表面にマスキング部材を配置するマスキング工程を含む、空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記マスキング工程において、前記マスキング部材を、前記内表面から前記ビードトウを越えて、前記空気入りタイヤの外表面まで配置する、請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記短繊維付着工程において、静電植毛加工により多数の短繊維を付着させる、請求項４又は５に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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