JP2016078459A - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料を混合することによりシーラント材を調製する調製工程と、加硫済みのタイヤを回転軸まわりに回転させ、かつ、シーラント材を供給する供給口に対してタイヤを幅方向および半径方向に移動させながら、前記調製工程で調製されたシーラント材をインナーライナーのタイヤ半径方向内側面に塗布する塗布工程とを含み、前記塗布工程では、前記タイヤ半径方向内側面に対してタイヤの幅方向に複数に予め設定された塗布エリアごとに予め設定されたタイヤの回転速度に従ってタイヤを回転させる空気入りタイヤの製造方法。
【選択図】図12
Description
該100℃における動粘度は、好ましくは3900mm2/s以下、より好ましくは3800mm2/s以下である。4010mm2/sを超えると、シール性が悪化するおそれがある。
該40℃における動粘度は、好ましくは200000mm2/s以下、より好ましくは170000mm2/s以下である。200000mm2/sを超えると、シーラント材の粘度が高くなり過ぎて、シール性が悪化するおそれがある。
なお、シーラント材の粘度は、JIS K 6833に準拠し、40℃の条件で、回転式粘度計により測定される値である。
ここで、本明細書において、吐出量が実質的に一定とは、吐出量の変動が93〜107%(好ましくは97〜103%、より好ましくは98〜102%、更に好ましくは99〜101%)に収まることを意味する。
ここで、トレッド部に対応するタイヤの内周面とは、路面に接するトレッド部のタイヤ半径方向内側に位置するタイヤの内周面を意味し、ブレーカーに対応するタイヤの内周面とは、ブレーカーのタイヤ半径方向内側に位置するタイヤの内周面を意味する。なお、ブレーカーとは、トレッドの内部で、かつカーカスの半径方向外側に配される部材であり、具体的には、図9のブレーカー16などに示される部材である。
製造設備は、二軸混練押出機60、二軸混練押出機60に原料を供給する材料フィーダー62、タイヤ10を固定して回転させるとともに、タイヤの幅方向及び半径方向に移動させるタイヤ駆動装置50を有する。二軸混練押出機60は、供給口61を5個有している。具体的には、上流側の供給口61aを3個、中流側の供給口61bを1個、下流側の供給口61cを1個有している。更に、二軸混練押出機60の排出口にはノズル30が接続されている。
図11(a)の黒丸は、各塗布エリアの端部におけるノズル30の先端31の位置を示しており、図11(b)の実線はノズル30の先端31が、タイヤ10に対して相対的に、幅方向(X方向)および半径方向(Z方向)に移動することを示している。なお、タイヤの幅方向中央に位置する塗布エリアにおいては、タイヤ内周面11は幅方向に略平らであるため、ノズル30の先端31の半径方向移動距離(昇降量)は0となる場合がある。
シーラント材を高精度に螺旋状に塗布することができ、また、シーラント材を高精度に均一な厚さで塗布することが可能になる。位置制御装置707及び回転制御装置708の詳細な設定、および塗布エリアの設定について、以下に詳述する。なお、本明細書において、ショルダー部に対応するタイヤ内周面とは、タイヤの内周面において、ブレーカーの端部からタイヤの半径方向と平行に外挿した線とタイヤの内周面とが交差する位置を意味する。また、本明細書において、タイヤに複数のブレーカーが設けられている場合、ブレーカーの端部は、複数のブレーカーのうち、最もタイヤ幅方向の長さが長いブレーカーの端部を意味する。
塗布エリアは、タイヤ10の内周面11に対して、幅方向(X方向)に複数設定される。各塗布エリアは、幅方向における両端の位置で規定される。塗布エリアの決定のために以下を行う。
<ステップ1>
まず、基準となる、同サイズ、同一種類の加硫済みタイヤについて、図11に示すような子午線方向に切ったX線断面図が撮影される。
<ステップ2>
次に、子午線方向に切ったX線断面図に基づいて、ショルダー部に対応するタイヤ内周面の一方側(たとえば図11(a)紙面において左側)を、塗布開始点、すなわち、最初の塗布エリアの幅方向一方側端部に設定する。次に、ショルダー部に対応するタイヤ内周面の一方側から半径方向に所定距離(たとえば0.5mm)離間した位置を、塗布開始時のノズル30の先端31の位置(図11(a)紙面において最も左側の黒丸)として設定する。この位置は、1番目のノズル先端位置である。なお、1番目のノズル先端位置が座標系の原点となり、n(n≧2)番目以降のノズル先端位置は、原点に対する幅方向(X方向)距離および半径方向(Z方向)距離で表される。
<ステップ3>
次に、X線断面図に基づいて、ショルダー部に対応するタイヤ内周面の他方側(たとえば図11(a)紙面において右側)を、塗布終了点、すなわち、最後の塗布エリアの幅方向他方側端部に設定する。次に、ショルダー部に対応するタイヤ内周面の他方側から半径方向に所定距離(たとえば2mm)離間した位置を、塗布終了時のノズル30の先端31の位置(図11(a)紙面において最も右側の黒丸)として設定する。この位置は、最後のノズル先端位置である。
<ステップ4>
次に、タイヤ内周面11とノズル30の先端31との半径方向(Z方向)における距離が所定範囲(たとえば、0.3mm以上2.5mm以下)内にあり、かつ、1番目のノズル先端位置を始点とする最大の線分を算出し、その線分における1番目のノズル先端位置とは反対側の点を2番目のノズル先端位置として設定する。2番目のノズル先端位置に対向するタイヤ内周面11の位置を、最初の塗布エリア(1番目の塗布エリア)の幅方向他方側端部に設定する。この位置は、2番目の塗布エリアの幅方向一方側端部と同義である。
<ステップ5>
次に、タイヤ内周面11とノズル30の先端31との半径方向(Z方向)における距離が所定範囲(たとえば0.3mm以上2.5mm以下)内にあり、かつ、n(n≧2)番目のノズル先端位置を始点とし、最後のノズル先端位置を終点とする線分がひけるかどうか判断する。
<ステップ6>
ステップ5の上記線分をひけない場合には、タイヤ内周面11とノズル30の先端31との半径方向(Z方向)における距離が所定範囲(この範囲は、塗布されるシーラント材の厚さの変動への影響が少ない範囲であり、たとえば0.3mm以上2.5mm以下)内にあり、かつ、n(n≧2)番目のノズル先端位置を始点とする最大の線分を算出し、その線分におけるn番目のノズル先端位置とは反対側の点をn+1番目のノズル先端位置として設定する。n+1番目のノズル先端位置に対向するタイヤ内周面11の位置を、n番目の塗布エリアの幅方向他方側端部に設定する。この位置は、n+1番目の塗布エリアの幅方向一方側端部と同義である。そして、nの値をn+1として、ステップ5へ戻る。
<ステップ7>
ステップ5の上記線分をひける場合には、n番目の塗布エリアが最後の塗布エリアとして設定され、最後の塗布エリアの幅方向他方側端部がn番目の塗布エリアの幅方向他方側端部となる。そして、塗布エリアの設定を終了する。
前進速度は、次のようにして、塗布エリアごとに設定される。まず、対象となる塗布エリアにおける内径の相加平均と、塗布エリアの幅と、シーラント材の目標塗布厚さ(シーラント層の厚さ)とに基づいて、その塗布エリアにおけるシーラント材の目標塗布体積(シーラント層の体積)を算出する。
対象となる塗布エリアにおけるシーラント材の目標塗布体積=対象となる塗布エリアにおける内径の相加平均×2π×塗布エリアの幅×目標塗布厚さ
ここで、目標塗布厚さとは、シーラント材を塗布する際に目標とするシーラント層の厚さを意味し、塗布エリアにかかわらず一定であることが好ましい。
次に、次式に従って、対象となる塗布エリアにおける塗布時間を算出する。
対象となる塗布エリアにおける塗布時間=対象となる塗布エリアにおけるシーラント材の目標塗布体積×シーラント材の比重÷時間あたりの吐出重量
更に、次式に従って、対象となる塗布エリアにおける前進速度(タイヤの幅方向への移動速度)を算出する。
対象となる塗布エリアにおける前進速度=シーラント材の目標塗布幅(シーラント層の幅)÷対象となる塗布エリアにおける塗布時間
ここで、目標塗布幅とは、シーラント材を塗布する際に目標とするシーラント層の幅を意味し、塗布エリアにかかわらず一定であることが好ましい。
次に、次式により、らせん1回転(タイヤ1回転)の塗布に要する時間である1回転時間を算出する。
1回転時間=目標塗布幅÷対象となる塗布エリアにおける前進速度
1回転時間より、対象となる塗布エリアにおけるタイヤの回転速度(角速度)が決定される。
対象となる塗布エリアにおけるタイヤの回転速度(角速度)=2π÷1回転時間
なお、ノズル30の先端31に対するタイヤ内周面11の平均周速度は、以下のように算出される。
対象となる塗布エリアにおけるタイヤ内周面11の平均周速度=対象となる塗布エリアにおけるタイヤの回転速度(角速度)×対象となる塗布エリアにおける内径の相加平均
この周速度は、上記のようにして設定されたタイヤの回転速度(角速度が)が内径に反比例する値となっているため、塗布エリアによらずに一定の値となる。
昇降速度は、塗布エリアごとの前進速度(タイヤの幅方向への移動速度)に基づいて前進する際に、追従する(すなわち、タイヤ内周面11と、ノズル30の先端31との距離を一定に保つ)速度に設定すればよい。たとえば、ある塗布エリアについて、塗布開始時のノズル先端位置と塗布終了時のノズル先端位置との間における前進距離と昇降距離との比が、前進速度と昇降速度との比となり、昇降速度が設定される。
図1は、本発明のシーラントタイヤの製造方法で用いる塗布装置の一例を模式的に示す説明図である。また、図2は、図1に示す塗布装置を構成するノズルの先端付近の拡大図である。
本発明では、上述の通り、図3に示すように、ノズル30がタイヤ10に対して(a)〜(d)で示す位置に移動する間、タイヤ10の内周面11とノズル30の先端31との間隔を所定の距離d0に保ちながらシーラント材を塗布することが好ましい。
ここで、間隔d0とは、タイヤの内周面とノズルの先端とのタイヤの半径方向の距離である。
ここで、本明細書において、厚さが実質的に一定とは、厚さの変動が90〜110%(好ましくは95〜105%、より好ましくは98〜102%、更に好ましくは99〜101%)に収まることを意味する。
なお、本明細書において、タイヤに複数のブレーカーが設けられている場合、ブレーカーのタイヤ幅方向の長さは、複数のブレーカーのうち、最もタイヤ幅方向の長さが長いブレーカーのタイヤ幅方向の長さを意味する。
架橋工程では、シーラントタイヤを加熱することが好ましい。これにより、シーラント材の架橋速度を向上でき、架橋反応をより好適に進行でき、より生産性良くシーラントタイヤを製造できる。加熱方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用できるが、オーブンを使用する方法が好適である。架橋工程は、例えば、シーラントタイヤを70℃〜190℃(好ましくは150℃〜190℃)のオーブン内に2〜15分間入れればよい。
なお、塗布直後の流動しやすいシーラント材でも流動を防ぎユニフォミティーを悪化させずに架橋反応を行うことができるという理由から、架橋する際に、タイヤをタイヤ周方向に回転させることが好ましい。回転速度は、好ましくは300〜1000rpmである。具体的には、例えば、オーブンとして回転機構付きオーブンを使用すれば良い。
(1)連続混練機、全ての供給装置を同時に稼働、停止させることにより、シーラント材のタイヤの内周面への供給を制御する
すなわち、1のタイヤへの塗布が終了すると、連続混練機、全ての供給装置を同時に停止させ、タイヤを交換し(1分以内に交換することが好ましい)、連続混練機、全ての供給装置を同時に稼働させ、タイヤへの塗布を再開すればよい。タイヤの交換を速やかに(好ましくは1分以内に)行うことにより、品質の低下を抑制できる。
(2)連続混練機、全ての供給装置を稼働させたまま、流路を切り替えることにより、シーラント材のタイヤの内周面への供給を制御する
すなわち、連続混練機に、タイヤの内周面に直接フィードするノズルとは別の流路を設けておき、1のタイヤへの塗布が終了すると、タイヤの交換が終了するまで、調製されたシーラント材を別の流路から排出すれば良い。この方法では、連続混練機、全ての供給装置を稼働させたままシーラントタイヤを製造できるため、より品質の高いシーラントタイヤを製造できる。
第1実施形態の方法のみでは、シーラント材が略紐状形状の場合に、タイヤの内周面へのシーラント材の貼り付けが難しい場合があり、特に、貼り付け開始部分のシーラント材が剥離しやすいという問題があることが本発明者の検討の結果明らかとなってきた。そこで、上記シーラントタイヤの製造方法において、タイヤの内周面とノズルの先端との間隔を距離d1にしてシーラント材を貼り付けた後、上記間隔を距離d1より大きい距離d2にしてシーラント材を貼り付けることを特徴としている。すなわち、位置制御装置707は、貼り付け開始時において、タイヤの内周面とノズルの先端との間隔を距離d1に調整し、その後、上記間隔を距離d1より大きい距離d2に調整するように昇降機構705及びタイヤ幅方向移動機構706(特に、昇降機構705)を制御すればよい。これにより、貼り付け開始時においてタイヤの内周面とノズルの先端との間隔を近づけることで、貼り付け開始部分に対応するシーラント材の幅を広くすることができ、少なくともトレッド部に対応するタイヤの内周面に、粘着性を有し、かつ略紐状形状のシーラント材が連続的にらせん状に貼り付けられており、シーラント材の長さ方向における端部の少なくとも一方が、長さ方向に隣接する部分よりも幅が広い幅広部であることを特徴とするシーラントタイヤを容易に製造することができる。該シーラントタイヤでは、貼り付け開始部分に対応するシーラント材の幅を広くすることにより、当該部分の接着力を改善し、当該部分におけるシーラント材の剥離を防止することができる。
なお、第2実施形態の説明では、主に第1実施形態と異なる点のみを説明し、第1実施形態と重複する内容については記載を省略する。
図6は、第2実施形態のシーラントタイヤに貼り付けられているシーラント材の一例を模式的に示す説明図である。
11 タイヤの内周面
14 トレッド部
15 カーカス
16 ブレーカー
17 バンド
20 シーラント材
21 幅広部
30 ノズル
31 ノズルの先端
50 タイヤ駆動装置
60 二軸混練押出機
61(61a 61b 61c) 供給口
62 材料フィーダー
703 タイヤ回転保持機構
704 タイヤ上部押さえ機構
705 昇降機構
706 タイヤ幅方向移動機構
707 位置制御装置
708 回転制御装置
d0、d1、d2 タイヤの内周面とノズルの先端との距離
Claims (2)
- インナーライナーのタイヤ半径方向内側面にシーラント層を有する空気入りタイヤの製造方法であって、
原料を混合することによりシーラント材を調製する調製工程と、
加硫済みのタイヤを回転軸まわりに回転させ、かつ、シーラント材を供給する供給口に対してタイヤを幅方向および半径方向に移動させながら、前記調製工程で調製されたシーラント材をインナーライナーのタイヤ半径方向内側面に塗布する塗布工程とを含み、
前記塗布工程では、前記タイヤ半径方向内側面に対してタイヤの幅方向に複数に予め設定された塗布エリアごとに予め設定されたタイヤの回転速度に従ってタイヤを回転させる空気入りタイヤの製造方法。 - 前記複数の塗布エリアは、各塗布エリア内で前記供給口が前記幅方向および前記半径方向に相対的に直線状に移動するという条件下で前記供給口とタイヤ半径方向内側面との距離が所定範囲内になるように設定される請求項1に記載の製造方法。
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