JP2017140609A - タイヤ内表面のレーザークリーニング法及びタイヤ - Google Patents

タイヤ内表面のレーザークリーニング法及びタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】空気入りタイヤの最内表面上に付着残留物を有する最内表面のクリーニング法を提供する。【解決手段】方法は、レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程；レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程、ここで放射線のパルスは、領域の残留物１２の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する；および放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程、ここで一連の浄化領域はストライプ１４を画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅を有するを含む。【選択図】図１

Description

［背景技術］
空気入りタイヤのインナーライナーは、典型的には、過半主重量割合のハロブチルゴムを含有するいずれかのコンパウンドから形成される。タイヤが硬化される前、原インナーライナーの内表面及び／又は加硫プレスに使用される成形ブラダーの外表面は、全体的に離型剤で被覆される。離型剤は、インナーライナーの表面に使用される場合は“ライニングセメント”、成形ブラダーに使用される場合は“ブラダー潤滑油”又は“ブラダースプレー”と一般的に呼ばれている。離型剤は硬化用の金型からの硬化タイヤの取出しを容易にする。
硬化タイヤのインナーライナー表面に何らかの材料を接着するのは、望ましいことが多い。例えば、ポリウレタンフォームをインナーライナーに接着すると、空洞共鳴ノイズの減衰を提供できる（例えば、米国特許出願公開第２０１３／００３２２６２号参照）。アンテナ、圧力監視装置などの電子装置が取り付けられることもある（例えば、米国特許第７，３３２，０４７号参照）。シーラント材料が取り付けられることもある（例えば、米国特許第４，３５９，０７８号参照）。いずれの場合も、インナーライナー表面への良好な接着を得るためには、インナーライナー表面から離型剤を除去することが、時によっては望ましい。
タイヤインナーライナー表面のレーザークリーニングが開示されている（例えば、米国特許出願公開第２００５／０２７４４４８号参照）。レーザークリーニングは、多大な時間を要しうる。今日では、インナーライナー表面をレーザーを用いて特定のパターンに選択的にクリーニングすることにより、表面を十分クリーニングするのに要する時間を大きく削減しながらもインナーライナーへの良好な接着を促進できることが見出されている。
米国特許出願公開第２０１３／００３２２６２号 米国特許第７，３３２，０４７号 米国特許第４，３５９，０７８号 米国特許出願公開第２００５／０２７４４４８号
本発明は、空気入りタイヤの最内表面（該最内表面上はその上に付着残留物を有する）のクリーニング法に関する。該方法は、レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程；レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程、ここで前記放射線のパルスは、領域の残留物の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する；放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程、ここで前記一連の浄化領域はストライプを画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅Ｗ２を有する；を含む。
本発明はさらに、半径方向最内部周方向インナーライナー表面を有する空気入りタイヤにも関する。前記表面は、残留物質で覆われた第一の領域と、第一の領域と軸方向に境界を接する複数のストライプ領域とを含み、ストライプ領域は実質的に残留物質がなく；ストライプ領域はそれぞれストライプ幅を有し；各ストライプ領域はインナーライナー表面に沿う非線形周方向経路を取り囲み；複数の連続した非線形周方向ストライプ領域は、予め決められた軸幅全域に軸方向配列に配置されている。
図１は、本発明によるタイヤインナーライナー表面上のレーザークリーニングパターンを示す。 図２は、図１のパターンの詳細を示す 図３は、タイヤインナーライナー表面における一連のレーザークリーニング工程を表したものである。 図４は、タイヤインナーライナーの浄化領域を表したものである。
空気入りタイヤの最内表面（該最内表面はその上に付着残留物を有する）のクリーニング法を開示する。該方法は、レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程と；レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程（前記放射線のパルスは、領域の残留物の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する）と；放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程（前記一連の浄化領域はストライプを画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅Ｗ２を有する）とを含む。
さらに、半径方向最内部周方向インナーライナー表面を有する空気入りタイヤも開示する。前記表面は、残留物質で覆われた第一の領域と、第一の領域と軸方向に境界を接する複数のストライプ領域とを含み、ストライプ領域は実質的に残留物質がなく；ストライプ領域はそれぞれストライプ幅を有し；各ストライプ領域はインナーライナー表面に沿う非線形周方向経路を取り囲み；複数の連続した非線形周方向ストライプ領域は、予め決められた軸幅全域に軸方向配列に配置されている。
本明細書において、“軸方向の”及び“軸方向に”とはタイヤの回転軸のことを言い、“周方向の”及び“周方向に”とはタイヤの周囲のことを言い、そして“半径方向の”及び“半径方向に”とはタイヤの回転軸に垂直な方向のことを言う。
次に、図面を参照する。図１に、本発明によるタイヤインナーライナー表面（１０）上のレーザークリーニングパターンを示す。図１において、黒で示されている領域は、残留物（１２）で覆われたインナーライナー表面（１０）を表す。そのような残留物は、特に制限されないが、離型剤、汚れ、ワックス、及びインナーライナー表面に移動しうるその他のゴムコンパウンド添加剤などでありうる。複数の非線形ストライプ（１４）は、残留物がレーザークリーニング装置（図示せず）からのレーザービームによって除去されたインナーライナー表面の領域を表している。示されているように、ストライプ（１４）は、インナーライナーの表面１０上で周方向に延び、タイヤインナーライナー表面（１０）の周りに周方向に延びている。前述のように、各ストライプ（１４）は、非線形経路を辿っている。図１の態様においては、ストライプは正弦波経路（１５）を辿っているのが示されている。鋸歯状など、その他の非線形経路も使用できる。複数のストライプ（１４）は、示されているように、タイヤインナーライナー表面（１０）の軸方向に並んで分布している。示されている態様においては、複数の非線形ストライプ（１４）領域は、予め決められた幅Ｗ１全域に軸方向配列に配置されている。隣接したストライプ（１４）は、離型剤の非除去領域（１２）によって軸方向に分離されている。
そのような予め決められた幅Ｗ１は、タイヤのトレッド幅、タイヤのショルダー−ショルダー距離、又はタイヤのビード−ビード距離に対応しうる。特定の幅Ｗ１は、その後の浄化表面の用途によって決定される。例えば、タイヤシーラントが適用される場合、タイヤの接地面におけるパンクをシールするのに足る幅Ｗ１が必要とされうるが、これは、当業者によって決定される通り、概ねトレッド幅又はショルダー−ショルダー幅であろう。
図２は、図１の円部分の拡大図を示す。図２から分かるように、各ストライプ（１４）は幅（Ｗ２）を有している。レーザーの動作経路（１５）に従い、浄化ストライプ（１４）は、レーザーの動作経路（１５）の振幅（Ａ）及び周期（Ｐ）特性を画定する。レーザーの動作経路とは、経路（１５）が、表面（１０）上でのレーザービーム（図示せず）の相対的動作によって形成されることを意味する。そのような動作は、静止表面（１０）にぶつかるレーザービームを物理的に動かすことによって与えられても、又は静止レーザービーム下で表面（１０）を物理的に動かすことによって与えられても、又はその二つの組合せによって与えられてもよい。例えば、表面（１０）がタイヤと共に周方向に回転する間、調和した方法でレーザー装置を軸方向に所望の振幅にわたって適切に周期運動させうる。
軸方向に隣接したストライプ（１４）は、非除去残留物の領域（１２）によって隔てられ、非除去領域は、軸方向に隣接したストライプ（１４）の間に最小限の分離部分（１６）を有する。軸方向に隣接したストライプは周方向にずれていてもよい。例えば、図１及び２の態様に示されているように、軸方向に隣接したストライプは、周期（Ｐ）の半分だけ周方向にずれており、一つのストライプ（１４）のピーク（１８）は、隣接するストライプ（１４）のトラフ（２０）と周方向位置で整列している。
上記のように、本方法は、最内表面の周りに周方向に延びる浄化表面領域の一つ又は複数の連続非線形ストライプでクリーニングパターンを生成する。連続非線形ストライプとは、インナーライナー表面にぶつかるレーザー放射線が、インナーライナー表面上の連続経路をタイヤの全周にわたって浄化することを意味する。さらに、経路は、インナーライナーを偏平にして平面配置にした場合、経路が、表面の周りを周方向に延び、ゆえに連続した周方向ストライプになるので、周期と振幅によって特徴付けられるという意味で非線形である。一態様において、連続非線形経路は、周期と振幅を有する正弦波経路である。他の態様において、連続非線形周方向経路は、鋸歯状経路、ジグザグ経路などを辿ってもよい。
上記様式でのタイヤインナーライナー最内表面のクリーニングは、レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程と；レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程（前記放射線のパルスは、領域の残留物の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する）と；放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程（前記一連の浄化領域はストライプを画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅Ｗ２を有する）とを含む方法を用いて実施できる。
図３及び４にインナーライナー表面のクリーニング法を図示する。最内表面１１０を半径方向外側の視点から見ている。
図３に、レーザークリーニングのパートを通る回転に伴う一連の最内表面１１０の９個の図Ｒ１〜Ｒ９を示す。図Ｒ１において、浄化領域１３１は、レーザービームへの暴露後、向けられたレーザーパルス（図示せず）の初期位置にある。方向矢印１４０は、レーザーが辿る表面１１０上の経路を示している。軸２００の周りの矢印１５０によって示されている方向に１回の増分だけ回転した後、図Ｒ２は、レーザービームへの暴露後、レーザー経路１４０に沿って追加されて位置する浄化領域１３２を示している。浄化領域１３２は浄化領域１３１に隣接している。明らかな通り、浄化領域１３１及び１３２は、正方形の断面を有するレーザーパルス（図示せず）によって形成されたため、正方形の形状をしている。続く図Ｒ３〜Ｒ９は、最内表面１１０が増分づつ回転し、レーザーパルスが方向矢印１４０を辿った結果、順次追加された浄化領域１３３〜１３９と、ストライプ１１４が徐々に画定される様子を示している。
図４を参照すると、最内表面１１０が、方法をより良く例示するために偏平にされた平面として示されている（一周期の回転後）。ストライプ１１４は、レーザーによってクリーニングされた一連の浄化領域１３０を含む。領域１１２は、レーザーでクリーニングされていない、残留物で覆われた最内表面の領域である。ストライプ１１４は幅Ｗ２を有し、周期Ｐ及び振幅Ａを有する非線形経路１１５（破線で示す）を辿っている。
図３及び４のイラストは単なる例示である。実際、ストライプ幅全体に軸方向に延びる浄化領域の数は、ストライプ幅とパルス幅の両方に依存する。一態様において、パルス幅は０．２５〜１ｍｍの範囲である。例えば、ストライプ幅が１０ｍｍで、正方形のレーザーパルスが０．６２５ｍｍのパルス幅を有している場合、合計１６個の軸方向に隣接したクリーニング領域が必要となる。パルスは、様々な形状の断面領域を有しうる。例えば、正方形、円形などであるが、これらに限定されない。
レーザーパルスのその経路に沿った進行は、得られるストライプが段階的な軸方向割出しを有する連続巻付けになるように実施することができる。この態様では、ストライプは、内表面の周囲を回る連続らせん巻きと見られる。限定された領域を半径方向に眺めると、らせん巻きは図１に見られるような複数のストライプのように見えるであろう。あるいは、各個別のストライプをインナーライナー表面の同じ位置で終始させて、連続的ならせん巻きとは対照的に、複数の不連続ストライプにしてもよい。
図３のように、特定の方向経路を辿るレーザーパルスは、他の浄化領域に隣接する浄化領域をもたらす。この態様において、各浄化領域は、少なくとも一つの他の浄化領域に隣接している。別の態様においては、レーザーパルスは、前にクリーニングされた浄化領域と少なくとも部分的にオーバーラップしていてもよく、その場合は浄化領域の完全又は部分オーバーラップがもたらされる。そのようなオーバーラップは、同じ領域を複数回効果的にクリーニングして、残留物のより完全な除去を得るような様式で行うことができる。
タイヤのインナーライナー表面をレーザー装置でクリーニングするための装置は当分野では公知であり、これらの装置は本方法を実施するために容易に適応できる。公知の装置は、例えば、米国特許８，４４２，６７０号；米国特許出願公開２００５／０２７４４４８号；独国特許発明第２０２０１２１０４２４３号；及び欧州特許２６７４２８７号に記載されている。そのような装置を修正して本開示の教示に合わせることは、必要以上の実験をせずとも当業者には可能である。
一態様において、除去される残留物質はタイヤの離型剤である。タイヤの離型剤は当業者には周知であり、シリコーン離型剤、テフロン（登録商標）離型剤などを含む。
正弦波ストライプの場合、周期及び振幅は図に示されているとおりである。様々な態様において、正弦波ストライプの周期及び振幅は、表面のクリーニングに使用されるレーザービーム幅に関連する。一態様において、振幅のレーザー幅に対する比率は２．５〜３．５の範囲である。一態様において、周期距離の振幅距離に対する比率は１．５〜２．５の範囲である。
一般的に、レーザーをインナーライナー表面に２回以上通過させることにより、浄化されたインナーライナー表面が作り出される。一態様において、放射線のストリップを動かす工程は、タイヤのトレッド幅にわたって軸方向に連続的に繰り返され、複数の非線形周方向ストライプが形成される。一態様においては、該方法は、タイヤのトレッド幅にわたって繰り返されてもよい。しかしながら、各正弦波経路の位置決め（ポジショニング）は、例えば、軸方向に隣接した浄化経路の起伏を相殺するように実施できる。一態様において、インナーライナー表面の軸方向を見ると、特定のストライプのピークは、隣接するストライプのピークから周期の半分だけずらせるので、一つのストライプのピークは、隣接するストライプのトラフと同じ周方向の位置にあることになる。
一態様において、隣接ストライプの間には非浄化表面の最小幅が維持されている。従って、例えば、一つのストライプのトラフと軸方向に隣接したストライプのピークが上記のようにずれたパターンで軸方向に整列している正弦波パターンにおいては、最小距離が維持される。一態様において、この、軸方向に隣接したストライプ間の最小の軸方向離隔は、レーザー幅の０．５倍である。
本発明の現在の例示的態様及びその実施法を例示及び記載してきたが、本発明は、以下の特許請求の範囲内でこれ以外にも様々な態様及び実施法が可能であることは分かるであろう。
［発明の態様］
１．空気入りタイヤの最内表面のクリーニング法であって、該最内表面はその上に付着残留物を有し、
レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程と；
レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程（前記放射線のパルスは、領域の残留物の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する）と；
放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程（前記一連の浄化領域はストライプを画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅Ｗ２を有する）とを含む方法。
２．残留物質が、タイヤの離型剤、汚れ、及びゴムコンパウンド添加剤の少なくとも一つを含む、１記載の方法。
３．連続した非線形経路が、周期及び振幅を有する正弦波経路を含む、１記載の方法。
４．周期距離の振幅距離に対する比率が１．５〜２．５の範囲であり、振幅のストライプ幅に対する比率が２．５〜３．５の範囲である、３記載の方法。
５．ストライプ幅が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である、３記載の方法。
６．ストライプが、内表面の周りに複数の周方向巻付けとして延びる連続した非線形経路を辿り、その複数の周方向巻付けは、予め決められた軸幅Ｗ１に対し軸方向に延びている、１記載の方法。
７．ストライプの各周方向巻付けが、その軸方向に隣接したストライプの巻付けから周期距離の半分だけ周方向にずれている、６記載の方法。
８．軸方向に隣接したストライプの巻付け間の最小軸方向離隔がストライプ幅の０．５倍である、６記載の方法。
９．パルスが、円形及び正方形から選ばれる断面形状を有する、１記載の方法。
１０．パルスが、０．２５〜０．７５ｍｍの範囲のパルス幅を有する、１記載の方法。
１１．各浄化領域が、少なくとも一つの他の浄化領域に隣接している、１記載の方法。
１２．各浄化領域が、少なくとも一つの他の浄化領域とオーバーラップしている、１記載の方法。
１３．軸幅Ｗ１が、トレッド幅距離、ショルダー−ショルダー幅距離、及びビード−ビード距離に対応している、１記載の方法。
１４．フルエンスが１〜３Ｊ/ｃｍ２の範囲である、１記載の方法。
１５．半径方向最内部周方向インナーライナー表面を有する空気入りタイヤであって、前記表面は、残留物質で覆われた第一の領域と、第一の領域と軸方向に境界を接する複数のストライプ領域とを含み、ストライプ領域は実質的に残留物質がなく；ストライプ領域はそれぞれストライプ幅を有し；各ストライプ領域はインナーライナー表面に沿う非線形周方向経路を取り囲み；複数の連続した非線形周方向ストライプ領域は、予め決められた軸幅全域に軸方向配列に配置されている空気入りタイヤ。
１６．残留物質がタイヤ離型剤を含む、１５記載の空気入りタイヤ。
１７．非線形周方向経路が、周期と及び振幅を有する正弦波経路を含む、１５記載の空気入りタイヤ。
１８．周期距離の振幅距離に対する比率が１．５〜２．５の範囲であり、振幅のストライプ幅に対する比率が２．５〜３．５の範囲であり、ストライプ幅が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲である、１５記載の空気入りタイヤ。
１９．非線形周方向経路がらせん巻きを含む、１５記載の空気入りタイヤ。
２０．軸方向に隣接したストライプ領域間の最小軸方向離隔がストライプ幅の０．５倍である、１５記載の空気入りタイヤ。
１０ インナーライナー表面
１２ 残留物（非除去領域）
１４ ストライプ
１５ 経路
１６ 最小離隔
１８ ピーク
２０ トラフ
１１０ 最内表面
１１２ 残留物非除去領域
１１４ ストライプ
１１５ 経路
１３０ 浄化領域
１３１ 浄化領域
１３２ 浄化領域
１３３ 浄化領域
１３４ 浄化領域
１３５ 浄化領域
１３６ 浄化領域
１３７ 浄化領域
１３８ 浄化領域
１３９ 浄化領域
１４０ 方向矢印（レーザー経路）
１５０ 矢印
１６０
２００ 軸

Claims (5)

  1. 空気入りタイヤの最内表面のクリーニング法であって、ここで該最内表面はその上に付着残留物を有し、
    レーザーを活性化してレーザー放射線を発生させる工程；
    レーザー放射線のパルスを最内表面の領域に向けて当てる工程、ここで前記放射線のパルスは、領域の残留物の少なくとも一部を除去して浄化領域を形成するに足るパルス幅及びフルエンスを有する；および
    放射線のパルスを連続的に最内表面に向ける工程を繰り返して一連の浄化領域を形成させる工程、ここで前記一連の浄化領域はストライプを画定し、そのストライプは内表面の少なくとも一つの周囲に延びる連続した非線形経路を辿り、そのストライプはストライプ幅Ｗ２を有する
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 残留物質が、タイヤの離型剤、汚れ、及びゴムコンパウンド添加剤の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 連続した非線形経路が、周期及び振幅を有する正弦波経路を含み、周期距離の振幅距離に対する比率が１．５〜２．５の範囲であり、振幅のストライプ幅に対する比率が２．５〜３．５の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  4. 半径方向最内部周方向インナーライナー表面を有する空気入りタイヤであって、前記表面は、残留物質で覆われた第一の領域と、第一の領域と軸方向に境界を接する複数のストライプ領域とを含み、ストライプ領域は実質的に残留物質がなく；ストライプ領域はそれぞれストライプ幅を有し；各ストライプ領域はインナーライナー表面に沿う非線形周方向経路を取り囲み；複数の連続した非線形周方向ストライプ領域は、予め決められた軸幅全域に軸方向配列に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
  5. 非線形周方向経路が、周期及び振幅を有する正弦波経路を含み、周期距離の振幅距離に対する比率が１．５〜２．５の範囲であり、振幅のストライプ幅に対する比率が２．５〜３．５の範囲であり、ストライプ幅が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
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