JP2019018800A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パンク穴への充填効果を高めて、パンクシール性能を容易に向上させることができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤ１は、内腔面にシーラント層１１が配されている。シーラント層１１は、粘着性と流動性とを有する粘着材１２と、繊維状又は棒状に形成された充填材１３とを含む。充填材１３は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmである。【選択図】図１

Description

本発明は、内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤに関する。

従来、特許文献１に示されるように、内腔面に自己シール層及び粘着防止層が配された空気入りタイヤが知られている。粘着防止層は、形状係数が５を超える粒子によって構成されている。

しかしながら、上記粒子の長さが小さい場合、パンク穴への充填効果が十分に得られないおそれがある。特に、釘等の異物がトレッド部に刺さった状態で走行すると、パンク穴が拡張されるため、十分なパンクシール性能が得られないおそれがある。

特許第５７４５５３７号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、パンク穴のシール性能を容易に向上させることができる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤであって、前記シーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、繊維状又は棒状に形成された充填材とを含み、前記充填材は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmであることを特徴とする。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記充填材は、長さが１０〜１５mmであることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記充填材は、樹脂を含むことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記シーラント層は、前記充填材と前記粘着材とが混合されてなる混合層を含むことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記シーラント層は、前記充填材を含む第１層と、前記粘着材のみからなる第２層とを有することが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第１層は、第２層よりもタイヤ半径方向の内側に配されていることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第１層よりもタイヤ半径方向の内側に、前記粘着材のみからなる第３層が配されていることが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第１層は、前記粘着材を含まないことが望ましい。

本発明は、前記空気入りタイヤを製造する方法であって、生タイヤを加硫成形する工程と、前記充填材を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程と、加硫成形された前記タイヤの内腔面に、押し出された前記シーラント材を螺旋状に巻き付けて、前記シーラント層を形成する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤでは、内腔面に配されたシーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、繊維状又は棒状に形成された充填材とを含む。空気入りタイヤを貫通した釘等の異物が空気入りタイヤから除去されたとき、粘着材が充填材と共にパンク穴（貫通穴）に流れ込んでパンク穴を埋め、空気入りタイヤの内圧を維持する。パンク穴に流れ込んだ充填材は、粘着材を補強して、パンクシール性能を高める。

充填材は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmである。このような充填材がシーラント層に配されることにより、粘着材のパンク穴への流動を阻害することなく、充填材の充填効果を高めることができる。特に、釘等の異物がトレッド部に刺さった状態で走行し、パンク穴が拡張された場合であっても、上記寸法の充填材がパンク穴に充填されることにより、パンク穴からの粘着材の流出を抑制し、十分なパンクシール性能が得られる。また、内腔面に露出する充填材によって、保管中の空気入りタイヤの内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤの商品価値が低下することを抑制できる。

本発明の空気入りタイヤの構成を示す断面図である。 （ａ）は通常時の空気入りタイヤのシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｂ）は釘踏み時のシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｃ）は釘を除去した後のシーラント層によってパンクシールされた状態を示す略図である。 充填材の外径の測定方法を示す略図である。 （ａ）は充填材の略図、（ｂ）は充填材の撓みを示す略図である。 （ａ）は通常時の別の空気入りタイヤのシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｂ）は釘踏み時のシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｃ）は釘を除去した後のシーラント層によってパンクシールされた状態を示す略図である。 （ａ）は通常時のさらに別の空気入りタイヤのシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｂ）は釘踏み時のシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｃ）は釘を除去した後のシーラント層によってパンクシールされた状態を示す略図である。 （ａ）は通常時のさらに別の空気入りタイヤのシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｂ）は釘踏み時のシーラント層及びその周辺の状態を示す略図、（ｃ）は釘を除去した後のシーラント層によってパンクシールされた状態を示す略図である。 上記空気入りタイヤの製造工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リム（図示省略）にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、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" である。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある）１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具え、本実施形態では乗用車用のものが示されている。

カーカス６は、例えば、１枚又は２枚のカーカスプライ６Ａ、６Ｂにより構成されている。このカーカスプライは、一対のビードコア５間を跨る本体部の両端に、ビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されることによりビードコア５に係止される折返し部を一連に具えている。カーカスプライ６Ａ、６Ｂには、例えば、芳香族ポリアミド、レーヨンなどの有機繊維コードがカーカスコードとして採用されている。カーカスコードは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば、７０〜９０°の角度で配列されている。本体部と折返し部との間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配されている。

ベルト層７は、本実施形態では、ベルトコードがタイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１５〜４５゜の角度で傾斜して配列された２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを、ベルトコードが互いに交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされてなる。このベルトコードには、例えば、アラミド又はレーヨンの他スチール等が好適に採用されている。

本実施形態の空気入りタイヤ１では、ベルト層７のタイヤ半径方向の外側に、少なくとも１層のベルト補強層９が設けられている。ベルト補強層９は、例えば、有機繊維コードで形成されている。有機繊維コードのタイヤ周方向に対する角度は、０度〜５度が望ましい。なお、ベルト補強層９は省略されていてもよい。

また、カーカスプライ６Ａの内周には、インナーライナー層１０が設けられている。インナーライナー層１０は、一対のビードコア５間をトロイド状に跨ってほぼ全域に配置される。また、インナーライナー層１０は、空気非透過性に優れたゴム、例えば、ゴム中にハロゲン化ブチルを５０重量部以上含むブチル系ゴムからなり、空気入りタイヤ１の内圧を保持するのに役立つ。

空気入りタイヤ１では、トレッド部２の内腔面にシーラント層１１が配されている。シーラント層１１は、インナーライナー層１０の内周、すなわちタイヤ半径方向の内側に設けられている。

シーラント層１１は、粘着性と流動性とを有する粘着材１２と、繊維状又は棒状に形成された充填材１３とを含んでいる。

粘着材１２は、パンク時の孔を埋めるための流動性と粘着性を有したゴムからなる。このような粘着材１２は、例えば、走行中の釘踏み等によって、トレッド部２にパンク穴が形成された場合、その穴を閉じるように変形して空気の漏出を抑制する。

充填材１３は、樹脂を含んでいる。樹脂製の充填材１３は、柔軟性に富むため、パンク穴に容易に侵入する。また、樹脂を用いることにより、形状が揃った充填材１３を安価に提供できる。空気入りタイヤ１の使用形態によっては、トレッド部２の内部温度は、１００℃に達することがあるため、上記樹脂は、上記温度で耐熱性を有する熱硬化性樹脂が望ましい。

図２は、シーラント層１１及びその周辺の状態を示す略図である。同図において、（ａ）はパンク前の通常時、（ｂ）はトレッド部２を貫通する釘によるパンク時、（ｃ）は釘を除去した後、シーラント層１１によってパンク穴がシール（自己補修）された状態を示している（以下、図５乃至図７においても同様である）。なお、図２においては、トレッド部２のカーカス６、ベルト層７及びベルト補強層９は、省略されている（以下、図５乃至図７においても同様である）。

空気入りタイヤ１を貫通した釘等の異物１００が空気入りタイヤ１から除去されたとき、粘着材１２が充填材１３と共にパンク穴２０（貫通穴）に流れ込んでパンク穴２０を埋め、空気入りタイヤ１の内圧を維持する。特に、異物１００がトレッド部２に刺さった状態で走行し、パンク穴２０が拡張された場合であっても、充填材１３がパンク穴２０に充填されることにより、パンク穴２０からの粘着材１２の流出を抑制し、十分なパンクシール性能が得られる。また、パンク穴２０に流れ込んだ充填材１３は、粘着材１２を補強して、パンクシール効果を高める。

本実施形態の充填材１３は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmである。このような充填材１３がシーラント層１１に配されることにより、粘着材１２のパンク穴２０への流動を阻害することなく、充填材１３の充填効果を高めることができる。また、内腔面に露出する充填材１３によって、保管中の空気入りタイヤ１の内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤ１の商品価値が低下することを抑制できる。

充填材１３は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmである。

充填材１３の長さが５mm以下の場合、釘踏み状態での高速走行により拡張されたパンク穴２０への充填効果が十分に得られず、パンク穴２０からの粘着材１２の流出を十分に抑制できないおそれがある。一方、充填材１３の長さが３０mmを超える場合、粘着材１２のパンク穴２０への流動を阻害するおそれがある。特に充填材１３がパンク穴２０を跨いで存在する場合、パンク穴２０への充填材１３の侵入が阻害されるおそれがある。従って、上記と同様に、拡張されたパンク穴２０への充填効果が十分に得られないおそれがある。

上記観点から、より好ましい充填材１３の長さは、１０〜１５mmである。

また、充填材１３の外径が０．２mm未満の場合、パンク穴２０への充填効果が十分に得られないおそれがある。従って、上記と同様に、拡張されたパンク穴２０への充填効果が十分に得られず、パンク穴２０からの粘着材１２の流出を十分に抑制できないおそれがある。充填材１３の外径が１．０mmを超える場合、例えば、内径が１．０mm以下のパンク穴２０に充填材１３が充填されないおそれがある。

充填材１３は、一定の外径を有する形態の他、繊維状であったりよじれによって一定の外径を有さない形態であってもよい。

図３は、外径が変化する充填材１３の外径を測定する方法を示している。すなわち、本例では、充填材１３の複数箇所（図３では２箇所）の外径Ｄ１、Ｄ２が測定され、その平均値が充填材１３の外径として計算される。外径の測定箇所は、例えば、充填材１３の外径が最大値及び最小値となる箇所とすることができる。

シーラント層１１は、粘着材１２と充填材１３とが混合されてなる混合層１４を有している。このようなシーラント層１１は、粘着材１２中に充填材１３が分散して配され易く、充填材１３がパンク穴２０に充填されやすくなる。

粘着材１２を構成する材料は、例えば、ブチルゴム、液状ゴム、無機添加剤、架橋剤、及び、架橋助剤を含んだ組成物の架橋材が望ましい。このような粘着材１２によって、走行時の遠心力による、インナーライナー層１０の内周面のプロファイルに沿った流動が抑制される。

上記液状ゴムは、ポリブテンを含むものが好ましい。ポリブテンは、イソブテンとノルマルブテンのカチオン重合により得られる粘稠性の液状ポリマーであって、優れた粘着性を有する。また、ポリブテンは、粘着性や粘度の経年劣化や加熱・加圧による劣化が小さく、固化乾燥することがない。このため、粘着材１２のゴム材にポリブテンを含ませると、粘着性やシール性能がさらに向上する。なお、上記ポリブテンの好ましい平均分子量は、１０００〜４０００である。

上記無機添加剤は、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、及び、マイカの少なくとも１種を含むことが望ましい。

架橋剤としては、耐熱性能を向上させるため、例えば、有機過酸化物であるパーオキサイドが望ましい。また、過酸化物の架橋剤は、加工が容易である。

シーラント層１１は、例えば、ブチルゴム１００質量部に対して、液状ゴム１００〜４００質量部、無機添加剤１〜３０質量部、架橋剤１〜１５質量部、架橋助剤１〜１５質量部を含有するのが望ましい。

優れたパンクシール性能を発揮しつつ、空気入りタイヤ１の質量増加を抑制するために、シーラント層１１の厚さは、好ましくは、１〜１０mm、より好ましくは、１．５〜５．０mmである。

既に述べたように、充填材１３には柔軟性に富んだ材料が適用される。より具体的には、図４に示されるように、一端が固定された長さ１０mmの充填材１３の他端に５ｇの荷重をかけた場合の撓みｄが３mm以上であることが望ましい。上記撓みｄが３mm未満の場合、充填材１３の柔軟性が不足して、パンク穴２０への充填材１３の侵入が阻害されるおそれがある。

図５は、シーラント層１１の変形例であるシーラント層１１Ａ及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層１１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層１１の構成が採用されうる。

シーラント層１１Ａは、充填材１３を含む第１層３１と、粘着材１２のみからなる第２層３２とを有する。すなわち、シーラント層１１Ａは、２層以上に積層されている点でシーラント層１１とは異なる。

シーラント層１１Ａの第１層３１は、粘着材１２及び充填材１３を含む混合層１４であり、第２層３２よりもタイヤ半径方向の内側に配されている。これにより、シーラント層１１と同様に、内腔面に露出する充填材１３によって、保管中の空気入りタイヤ１の内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤ１の商品価値が低下することを抑制できる。

一方、インナーライナー層１０の内周面に塗布されている第２層３２は、粘着材１２のみからなるので、異物１００を除去したとき、第２層３２の粘着材１２の流動が充填材１３によって阻害されにくくなる。すなわち第２層３２を構成する粘着材１２の初期流動性に優れ、パンク穴２０の補修が短時間に完了し、内圧の低下を抑制する。

図６は、シーラント層１１の別の変形例であるシーラント層１１Ｂ及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層１１Ｂのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層１１又は１１Ａの構成が採用されうる。

シーラント層１１Ｂは、充填材１３を含む第１層３１と、粘着材１２のみからなる第２層３２及び第３層３３とを有する。すなわち、シーラント層１１Ｂは、３層以上に積層されている点でシーラント層１１とは異なる。また、シーラント層１１Ｂは、空気入りタイヤ１の内腔面に粘着材１２のみからなる第３層３３が配されている点でシーラント層１１Ａとは異なる。

シーラント層１１Ｂでは、トレッド部２のタイヤ半径方向で最も内側に粘着材１２のみからなる第３層３３が配されているので、優れたシール性能が得られる。

図７は、シーラント層１１のさらに別の変形例であるシーラント層１１Ｃ及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層１１Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層１１又は１１Ａの構成が採用されうる。

シーラント層１１Ｃは、第１層３１が粘着材１２を含まない点でシーラント層１１Ａとは異なる。すなわち、充填材１３は、粘着材１２のみからなる第２層３２の内側表面に付着されている。シーラント層１１Ｃでは、第２層３２を構成する粘着材１２が充填材１３に覆われて空気入りタイヤ１の内腔面に露出しないので、保管中の空気入りタイヤ１の内腔面に昆虫等の異物が付着することがより一層抑制され、空気入りタイヤ１の商品価値が低下することをより一層抑制できる。

図８は、図１、２に示される空気入りタイヤ１の製造方法の各工程を示すフローチャートである。空気入りタイヤ１の製造方法は、生タイヤを加硫成形する工程Ｓ１と、充填材１３を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程Ｓ２と、加硫成形されたタイヤの内腔面に、押し出されたシーラント材を螺旋状に巻き付けて、シーラント層１１（混合層１４）を形成する工程Ｓ３とを含む。

工程Ｓ１では、通常の空気入りタイヤと同じ要領で、生タイヤが加硫成形される。

工程Ｓ２では、粘着材１２と充填材１３が混合されたシーラント材１５（図２参照）が、リボン状に成形され押し出される。シーラント材１５は、例えば、二軸混練押し出し機を用いて押し出される。すなわち、粘着材１２及び充填材１３を構成する材料が二軸混練押し出し機に投入され、リボン状のシーラント材１５が押し出される。

工程Ｓ３では、例えば、特開２０１６−７８８２２号公報で開示されている公知のシーラントタイヤの製造方法と同じ要領で、シーラント材１５を螺旋状に巻き付けることにより、シーラント層１１が形成される。

図５に示される空気入りタイヤ１の製造方法では、上記工程Ｓ２の前に、粘着材１２が、リボン状に成形され押し出される工程と、加硫成形されたタイヤの内腔面に、押し出された粘着材１２を螺旋状に巻き付けて、第２層３２が形成される工程が追加される。そして、上記工程Ｓ２、Ｓ３によって、粘着材１２の内周にシーラント材１５が巻き付けられ、第１層３１が形成される。

図６に示される空気入りタイヤ１の製造方法では、上記工程Ｓ３の後に、粘着材１２が、リボン状に成形され押し出される工程と、シーラント材１５の内周に、押し出された粘着材１２を螺旋状に巻き付けて、第３層３３が形成される工程が追加される。

上記工程Ｓ２では、リボン状に成形され押し出されたシーラント材１５が弛まないように、シーラント材１５に張力が付与される。シーラント材１５に付与される張力を調整することにより、充填材１３の向きをシーラント材１５の押し出し方向に沿うように揃えることが可能となる。これにより、隣接する充填材１３が絡み合うことが回避され、パンク穴２０への充填材１３の移動が円滑となり、パンク穴２０の補修が短時間に完了する。

図１に示される基本構造を有するサイズ２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが表１の使用に基づいて試作され、パンクシール性能及び異物非粘着性能がテストされた。各仕様の空気入りタイヤにおいて、シーラント層１１の厚さは３．０mmであり、幅は１７８mmである。テスト方法は、以下の通りである。

＜パンクシール性能（試験１）＞
各試供タイヤが、リム１７×７．００に装着され、内圧２５０ｋＰａで、釘ＪＩＳ Ｎ１５０をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。作業者は、各供試タイヤを２５℃の気温下で１時間にわたって放置した後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシール（補修）が成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。なお、各釘の長さは、５０mmに加工されている（以下、試験２においても同様とする）。

＜パンクシール性能（試験２）＞
各試供タイヤが、リム１７×７．００に装着され、内圧２５０ｋＰａで、上記と同等の釘をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。各供試タイヤを２５℃の気温下で４．２ｋＮの荷重を負荷し、１５０km／ｈの速度で７５０kmの距離を走行させた後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシールが成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。

＜異物非粘着性能（試験３）＞
内腔に１０個の卓球用の球体が投入された各試供タイヤがタイヤ軸方向の回りに３回転され、その後、各試供タイヤが振動されることにより、球体が取り出された。そして、内腔に残った球体が作業者の目視によって計数された。数値が小さいほど、異物非粘着性能に優れる。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べてパンクシール性能及び異物非粘着性能が有意に向上していることが確認できた。

１ ：空気入りタイヤ
１１ ：シーラント層
１１Ａ ：シーラント層
１１Ｂ ：シーラント層
１１Ｃ ：シーラント層
１２ ：粘着材
１３ ：充填材
１４ ：混合層
１５ ：シーラント材
２０ ：パンク穴
３１ ：第１層
３２ ：第２層
３３ ：第３層

Claims (10)

1. 内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤであって、
   前記シーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、
   繊維状又は棒状に形成された充填材とを含み、
   前記充填材は、長さが５mmを超え３０mm以下であり、外径が０．２〜１．０mmである、
   空気入りタイヤ。
2. 前記充填材は、長さが１０〜１５mmである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記充填材は、樹脂を含む請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記樹脂は、熱硬化性樹脂である請求項３記載の空気入りタイヤ。
5. 前記シーラント層は、前記充填材と前記粘着材とが混合されてなる混合層を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記シーラント層は、前記充填材を含む第１層と、前記粘着材のみからなる第２層とを有する請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１層は、第２層よりもタイヤ半径方向の内側に配されている請求項６記載の空気入りタイヤ。
8. 前記第１層よりもタイヤ半径方向の内側に、前記粘着材のみからなる第３層が配されている請求項７記載の空気入りタイヤ。
9. 前記第１層は、前記粘着材を含まない請求項７記載の空気入りタイヤ。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、
    生タイヤを加硫成形する工程と、
    前記充填材を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程と、
    加硫成形された前記タイヤの内腔面に、押し出された前記シーラント材を螺旋状に巻き付けて、前記シーラント層を形成する工程とを含む、
    空気入りタイヤの製造方法。

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