JP4169727B2 - ソリッドタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ソリッドタイヤの製造方法に関する。

一般に、空気漏れ（パンク）がない点で優れたソリッドタイヤは、主として重量物の運搬用タイヤ、無人誘導車両や身障者用カートなどに利用されており、さらに用途を拡大するために種々の改善がなされてきている。

実開平６−３７０１号公報においては、本願発明者の発明に係るソリッドタイヤに関して、ゴム製ケーシング内部に弾性合成樹脂を発泡充填してソリッドタイヤを製造し、その際、ケーシング（ゴム製タイヤ外皮）のビード部に円柱状の成形用治具を嵌め、この治具端面の切り欠き部分から液状の弾性合成樹脂をケーシング内部に注入し、その後、弾性合成樹脂を発泡させるソリッドタイヤの製造方法が記載されている。

しかし、このようなソリッドタイヤの製造方法は、円柱状の成形用治具をタイヤのサイズに合わせて幾つも取り揃えておく必要があり、製造作業の効率が悪いという問題点がある。

また、自転車用ホイールは、通常、スポーク付きホイールが用いられているが、このタイヤの外皮内に直接に弾性合成樹脂材料を注入し発泡させると、リムとタイヤの隙間、およびリムにあるスポークのニップル差し込み孔から液状の弾性合成樹脂材料が漏れるという問題点もある。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ソリッドタイヤの製造方法を、液状で発泡性の弾性合成樹脂材料をホイールに装着したタイヤ内に成形用治具を用いることなく、しかも漏れなく注入して、製造効率よく製造することである。

上記の課題を解決するため、第１の発明においては、ホイールに装着したチューブ入りタイヤのチューブ内部に、空気圧入用バルブを介して発泡性の弾性合成樹脂材料を注入し、これを発泡・硬化反応させてタイヤ外皮内を充填することによってソリッドタイヤを製造したのである。

前記発泡性の弾性合成樹脂材料は、発泡性ポリウレタンを採用することができる。前記ホイールは自転車用ホイールであってもよい。

第１の発明に係るソリッドタイヤの製造方法における空気圧入用バルブを介して発泡性の弾性合成樹脂材料を注入する方法では、バルブに樹脂注入機を接続し、適量の発泡性弾性合成樹脂材料を注入するだけでよいので、通常ニューマチックタイヤに用いられているホイールやチューブを利用できる。

また、第２の発明においては、ホイールのリム内周面に周方向に長い長穴を形成し、このホイールに装着したチューブには前記長穴に挿通可能な注入用の筒部を付設し、この筒部を前記長穴からリム外に挿通した状態で筒部からチューブ内に発泡性の弾性合成樹脂材料を注入し、これを発泡・硬化反応させてタイヤ外皮内を充填した後、前記筒部を切り取って前記長穴を閉塞するソリッドタイヤの製造方法を採用したのである。

第２の発明に係るリムに長穴を形成したホイールを用いる方法では、リムの幅が狭くても前記長穴を周方向に比較的長く形成することが可能である。このように、比較的広い開口面積に形成した長穴から同様に広い内径に形成したチューブの樹脂注入用の筒部を突出させた状態とし、ここから液状の発泡性弾性合成樹脂材料を速やかに所要量を注入できる。ここでは、注入に当たって加圧は必要としない。

ホイールから突出する筒部は、樹脂の発泡・硬化反応時には必要に応じてクリップなどで密閉することができ、また反応終了後に切り取れば、ホイール内周面に無用の突起物を残さないように製造できる。

この発明は、タイヤのチューブ内部に、空気圧入用バルブを介して発泡性の弾性合成樹脂材料を注入し発泡・硬化反応させて充填したので、ソリッドタイヤの製造方法を、ホイールに装着したタイヤ内に成形用治具を用いることなく、しかも漏れなく注入して、効率よく製造できる利点がある。

また、リムの周方向に比較的長く形成した広開口面積の長穴を有するホイールを用い、この長穴からチューブに付設した樹脂注入用の筒部を突出させて液状の発泡性弾性合成樹脂材料を短時間で注入するようにしたので、発泡・硬化性の弾性合成樹脂材料を短時間にチューブ内に注入でき、しかも適度の弾性のあるソリッドタイヤを安定した品質で提供できる利点がある。

この発明に用いる発泡性の弾性合成樹脂は、ソリッドタイヤの用途に応じて適当な耐荷重性およびクッション性を発揮できるものであれば、特に合成樹脂の種類を限定するものではないが、特に注入発泡用のポリウレタンを用いて好ましい結果を得ている。

また、ポリウレタン以外の弾性合成樹脂材料であって、別途、発泡剤を添加してこの発明に用いることのできるものとしては、ＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂）、ポリエチレン、シリコーンゴム、ブチルゴム、多硫化ゴム等を挙げることができ、さらにまた、熱可塑性エラストマーも、前記同様に発泡性を付与して用いることができる。このような熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン系、ポリエステル系、ポリエチレン系、塩化ビニル系のものなどを用いることができる。

前記した発泡性ポリウレタンについては、熱可塑性のもの、熱硬化性で軟質発泡性のもののいずれであってよく、これらはポリオール類、イソシアネート類、鎖延長剤、架橋剤、触媒、発泡剤、整泡剤、界面活性剤、その他の助剤を混合して発泡、硬化させる。

上記したポリオール類としては、ポリエーテル、ポリエステルなど、イソシアネート類としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、その変性体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩとも別称される）などが挙げられる。また、鎖延長剤としては、グリコール、ジアミン等、発泡剤としては、水とイソシアネートとの反応による二酸化炭素、空気、窒素ガス等のガス類、フロン類、炭化水素類、塩化炭化水素類、エーテル類、ケトン類、エステル類等であってよく、整泡剤としては、シリコーンや乳化剤、触媒としてはアミン類や有機スズ化合物、有機カリウム化合物、有機鉛化合物等を挙げることができる。

また、この発明におけるホイールは、自転車用途のものを含んだものであって、成形材料別にみると、例えば、鋼、軽合金、その他の金属製のホイールで金属製のスポーク付きのもの、硬質の合成樹脂製で太径のスポークを一体に形成したもの、または炭素繊維を複合した合成樹脂や金属製のホイールを例示できる。

この発明の実施形態を、以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施例では、ホイール１に装着した自転車用タイヤ外皮６のチューブ４の内部に、空気圧入用バルブ１２を介して発泡性ポリウレタン系の弾性合成樹脂材料（日清紡績社製エアライトフォーム：ポリイソシアネートとポリオールからなる主剤と、発泡剤、触媒等からなる副剤を混合して用いる液状タイプ）を９００ｇを図外の高圧発泡機を用いて混合、圧入し、これを常温で発泡・硬化反応させてタイヤ外皮６内を発泡弾性合成樹脂Ｅで充填し、自転車用ソリッドタイヤを製造した。

高圧発泡機のミキシングヘッドとバルブ１２との接続は、キャップ１３およびナット１４を外すと共にバルブ１２内のいわゆるムシゴム付きの逆止弁を取り外し、この状態で接続治具１６を介して高圧発泡機のミキシングヘッドに取り付けた吐出管１５の端部に接続した。ここで、高圧発泡機のミキシングヘッドとバルブ１２の接続方法には、上記以外の形状の接続治具を用いることができるのは勿論であり、更にゴム等のパッキン類を用いて、高圧発泡機のミキシングヘッドを直接圧着させることにより接続することもできる。

なお、後述する第２実施例と同様に、チューブ４に錐、千枚通しなどを用いて多数の小孔を形成しておき、タイヤ全体を適度に傾けた状態で発泡・硬化反応させて、前記小孔からチューブ４内に滞留する無用の空気を逃がすようにした。

図２および図３に示すように、第２実施例の製造方法では、自転車用のスポーク付きホイール１（２０インチサイズ）のリム２の内周面に周方向に長い長穴３を形成し、チューブ４には筒部５を設けて、このチューブ４を自転車用のタイヤ外皮６に内装し、筒部５を長穴３からリム２の外に挿通した状態として、筒部５からチューブ４内に発泡性ポリウレタン系の弾性合成樹脂材料（日清紡績社製エアライトフォーム）を９００ｇを低圧発泡機のミキシングヘッドに取り付けた注入ホースから注入し、筒部５を紙挟み等のクリップ７で挟んで密閉した状態で発泡・硬化反応を完了させて弾性発泡体Ｅとした後、筒部５を基部から切り取り（図２中に切り取り線を鎖線で示す）、長穴３には別途設けたプラスチック製の長円形の蓋８を嵌め合せて閉塞した。

図３に示すように、リム２に形成した長穴３は、スポークの基部を保持するニップル取付け孔９の間隔に納まる寸法で形成しており、その具体的寸法は、長手方向の長さが３５ｍｍ（直線部分の長さ２６ｍｍ）、幅９ｍｍ、端縁の曲率半径Ｒ：４．５ｍｍである。なお、長穴３は、リム２に取付けられたスポークの間隔以内で適当に寸法を調整してもよいのは勿論であり、合成樹脂製等の他の形状のホイールを使用する場合も含めて長手方向の長さは１５ｍｍ以上７０ｍｍ以下、幅は６ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが望ましい。

また、図４に示すように、チューブ４の筒部５は、別途用意した同じサイズのチューブを５ｃｍの長さで輪切りにし、その一端に短冊状の切り込みを形成してチューブに形成した長穴４ａの外縁に接着固定した。

このような筒部５に代えて、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、筒部５ａとチューブ４の表面に接着するためのゴム板５ｂを一体に成形した注入用部品を用いることもできる。また、チューブ４に対してこのような注入用部品を一体成形したものであってもよいのは勿論である。

そして、図６に示すように、チューブ４の一部分に錐、千枚通しなどを用いて多数の小孔１０を形成した。そして、弾性合成樹脂材料を発泡・硬化反応させるときには、小孔１０を形成した部分を最上部に位置するようにスポーク１１を有するホイール１を、例えば水平面に対して約３０度程度に傾け、図中矢印方向に流入する弾性合成樹脂材料のウエルドが小孔１０を形成した部分に形成されるようにした。このようにすると、注入された発泡性ポリウレタンである弾性合成樹脂材料は、発泡・硬化反応した際にチューブ４内の下部より上部へ膨張していき、小孔１０からガス抜きされ、弾性発泡体Ｅが大きな空隙もなく均質にチューブ４内に充填できた。

なお、前記した小孔１０は、図中の一部に形成したものを示したが、チューブ４の全体に形成してもよい。

第１実施例の製造方法を説明するソリッドタイヤの断面図 第２実施例の製造方法を説明するソリッドタイヤの断面図 第２実施例のリムの正面図 第２実施例における筒部とチューブを示す側面図 （ａ）第２実施例における他の形態の筒部を取り付けたチューブの側面図、（ｂ）第２実施例における他の形態の筒部を取り付けたチューブの正面図 実施例の完成品であるソリッドタイヤを一部切り欠いて示す斜視図

符号の説明

１ スポーク付きホイール
２ リム
３ 長穴
４ チューブ
５ 筒部
６ タイヤ外皮
７ クリップ
８ 蓋
９ ニップル取付け穴
１０ 小孔
１１ スポーク
１２ バルブ
１３ キャップ
１４ ナット
１５ 吐出管
１６ 接続治具
Ｅ 弾性発泡体

Claims (3)

1. タイヤ外皮内のチューブのみの一部に多数の小孔を錐や千枚通しを用いて形成し、ホイールに装着したチューブにおける小孔を形成した部分を最上部に位置するようにホイールを傾け、チューブ内部に、空気圧入用バルブを介して発泡性の弾性合成樹脂材料をウエルドが小孔を形成した部分に形成されるように注入し、これを発泡・硬化反応させてタイヤ外皮内を充填することからなるソリッドタイヤの製造方法。
2. 前記発泡性の弾性合成樹脂材料が発泡性ポリウレタンである請求項１に記載のソリッドタイヤの製造方法。
3. 前記ホイールが自転車用ホイールである請求項１または２に記載のソリッドタイヤの製造方法。

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