JP6144887B2 - タイヤ用繊維付着装置及びタイヤへの繊維付着方法 - Google Patents

Description

この発明は、タイヤの内表面上に繊維を付着させるタイヤ用繊維付着装置、及びタイヤの内表面上に繊維を付着させるタイヤへの繊維付着方法に関するものである。

タイヤ内部の円管長さに起因する空洞共鳴音を低減することを目的として、タイヤ内表面上に無数の繊維を接着剤で固着したタイヤが知られている（例えば特許文献１参照）。そして、このようなタイヤを製造する方法として、特許文献１には、タイヤの内表面に接着剤を塗布し、無数の繊維を帯電させて、静電気によって該繊維をタイヤの内表面上に付着させることで、該繊維を曲面であるタイヤの内表面上に立設させた状態で固着させる方法が記載されている。

特開２００４−８２３８７号公報

ところで、繊維をタイヤの内表面上に固着させる方法は、タイヤ用ではない汎用の繊維付着装置を用いて行わざるを得なかったため、特許文献１に記載されるようなタイヤを効率的に製造することが困難であった。

この発明は、上述した問題点を解決することを課題とするものであり、タイヤの内表面上に繊維を効率的に付着させることができる、タイヤ用繊維付着装置及びタイヤへの繊維付着方法を提供することを目的とするものである。

この発明のタイヤ用繊維付着装置は、タイヤの内表面上に、帯電した繊維を静電気により引き寄せ付着させるタイヤ用繊維付着装置であり、該タイヤを支持するタイヤ支持手段と、繊維吹出口を含み、該繊維吹出口から、該タイヤ支持手段に支持されたタイヤの内表面に繊維を噴出する繊維供給手段と、該繊維吹出口から噴出される繊維を帯電させる繊維帯電手段とを具えるとともに、該タイヤ支持手段にタイヤが支持された際に、該繊維供給手段の繊維吹出口と、該繊維帯電手段とを、該タイヤのビード部の内周縁を周縁とする一対の仮想円形面で囲まれた空間内に配置し、前記タイヤは、前記タイヤ支持手段に縦置きに支持され、前記繊維吹出口は、それぞれ互いに異なる方向を向いて複数設けられ、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤの内表面上に付着されずに該タイヤの内部に残った繊維を、該タイヤの外部に吸引する余剰繊維吸引手段を、吸引口を鉛直方向下側に向けて一つのみ、前記タイヤの内表面とビード部とで区画された空間に配置されている、ことを特徴とする。
このタイヤ用繊維付着装置によれば、タイヤの内表面上に繊維を効率的に付着させることができる。また、この発明に係るタイヤ用繊維付着装置でタイヤの内表面上に繊維を付着させた後に、タイヤの内表面上に付着されずに残った繊維を効率的に除去することができる。

なお、この明細書及び特許請求の範囲でいう「タイヤ」とは、加硫後のタイヤを含むとともに、加硫前の生タイヤをも含むものとする。

ここで、この発明のタイヤ用繊維付着装置では、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを、該タイヤの軸周りに回動させるタイヤ回動手段をさらに具えることが好ましい。
この場合には、タイヤの内表面上に、繊維をより均一かつ効率的に付着させることができる。

また、この発明のタイヤ用繊維付着装置では、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを電気的に接地させるアース手段をさらに具えることが好ましい。
この場合には、帯電した繊維がより強力にタイヤの内表面に引き寄せられるため、タイヤの内表面に繊維を付着させる作業をさらに効率的に行うことができる。
また、この発明のタイヤ用繊維付着装置では、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを電気的に接地させるアース手段をさらに具え、前記タイヤ回動手段を、該アース手段とすることが好ましい。

そして、この発明のタイヤ用繊維付着装置では、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを、該タイヤの軸線方向と略直交する方向に振動させるタイヤ振動手段をさらに具えることが好ましい。
この場合には、繊維をタイヤの内周面上で跳ね回させることで、タイヤの内表面上に繊維をより効率的に付着させることができる。

ここにおいて、この発明のタイヤ用繊維付着装置では、前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤの軸線方向の少なくとも一方側のビード部に組み付けられて、該ビード部の内周縁を周縁とする仮想円形面を覆うタイヤカバーをさらに具えることが好ましい。
この場合には、タイヤの内表面に繊維を付着させる作業中に、繊維がタイヤの外部に飛び散ることを防止することで、作業効率や作業時間を向上させるとともに、繊維吹出口が噴出する繊維の量を削減することができる。

また、この発明のタイヤへの繊維付着方法は、この発明に係るタイヤ用繊維付着装置を用いたタイヤへの繊維付着方法であって、該タイヤ用繊維付着装置のタイヤ支持手段によって支持する工程と、該繊維供給手段の繊維吹出口と、該繊維帯電手段とを、該タイヤ支持手段によって支持されたタイヤの内表面と、該タイヤのビード部の内周縁を周縁とする一対の仮想円形面とで囲まれた空間内に配置する工程と、該タイヤ用繊維付着装置の繊維供給手段によって、該繊維を、該タイヤの内表面に噴出する工程と、該繊維供給手段によって該繊維を噴出するのと同時又はその前若しくは後に、該タイヤ用繊維付着装置の繊維帯電手段によって繊維を帯電させる工程と、を含むことを特徴とする。
このタイヤへの繊維付着方法によれば、タイヤの内表面上に繊維を効率的に付着させることができる。

この発明のタイヤ用繊維付着装置及びタイヤへの繊維付着方法によれば、タイヤの内表面上に繊維を効率的に付着させることができる。

この発明の一の実施形態のタイヤ用繊維付着装置を、タイヤを支持した状態で示す正面図である。 図１中に示すタイヤ支持装置を拡大し、該タイヤ支持装置が支持するタイヤを透過して示す正面図である。 図２に示すタイヤ支持装置を、タイヤを支持した状態で示す右側面図である。 図１中の繊維供給手段のローラ及びメッシュ板を拡大して示す図である。

以下に、図面を参照しつつ、この発明の一の実施の形態を説明する。
なお、下記の説明はあくまで例示であり、各部材の構成や作用効果等は、これに限定されるものではない。
図１に例示するタイヤ用繊維付着装置は、タイヤ５００を支持するタイヤ支持手段１００と、図２に示す繊維吹出口２５０を含み、繊維吹出口２５０から、タイヤ支持手段１００に支持されたタイヤ５００の内表面に多数の繊維を噴出する繊維供給手段２００と、繊維吹出口２５０から噴出される繊維を帯電させる、図２に示す電極２６０で構成される繊維帯電手段とを具えてなる。

図１中、及び図２にタイヤ支持手段１００の正面図を、図３に右側面図をそれぞれ示す。この実施形態では、タイヤ支持手段１００は、タイヤ５００を下側で支持する２つの駆動軸１１１と、タイヤ５００を上側で支持する１つの従動軸１１２とを具える。
２つの駆動軸１１１はサーボモータ等で駆動され、タイヤ５００をその軸周りに回動させることができる。タイヤ５００の回動に合わせて従動軸１１２は、その軸周りに回動する。タイヤ５００の回転速度は例えば０．６〜９０ｒｐｍ、好ましくは５〜１０ｒｐｍ程度とすることができる。
タイヤ５００をその軸周りに回動させることにより、繊維を、タイヤ５００の周方向にまんべんなく均一に吹き付けることができ、かつ内表面に堆積した繊維をタイヤ５００の周方向に移動させることができるため、タイヤ５００の内表面上に繊維を均一かつ効率的に付着させることができる。
なお図示はしないが、他の構成でタイヤを支持し回動させることもでき、例えば後述するタイヤカバー１５０に駆動軸を連結して、該駆動軸を回動させることでタイヤを回動させることもできる。

この実施形態では、図３に示すように、従動軸１１２に、タイヤ５００の軸線方向でテーパを持たせることによって、タイヤ５００が軸線方向にずれることを防止している。

また、駆動軸１１１、従動軸１１２の少なくとも１つを導電体で構成することでアース手段とし、タイヤ５００を電気的に接地させることができる。なおこの実施形態では、タイヤの接地は、タイヤ５００のサイド部に接触する、図３に示す導電体１３０によっても行われている。該サイド部に導電体１３０を接触させることで、タイヤ５００を回動させてもアースを確実に行うことができる。

図２に示すように、タイヤ振動手段１２０を、タイヤ５００が支持された時にその下部に位置するように設けることができる。タイヤ振動手段１２０は、２つの車輪１２１でタイヤ５００を支持する。そしてタイヤ振動手段は、図示しない振動モーター等によって上下に振動し、タイヤ５００を略鉛直方向に振動させて、タイヤ５００内の繊維をその内周面上で跳ね回させることで、タイヤ５００の内表面上に繊維をより効率的に付着させることができる。

また、タイヤ５００の略径方向に駆動するエアーシリンダ（またはタイヤ叩きシリンダ、本明細書で以下同じ）１４０を、タイヤ５００が支持された時にその上部に位置するように設けることができる。後述するように、エアーシリンダ１４０を駆動してタイヤ５００を叩くことで、タイヤ５００の上側の内周面付近に積もった繊維を下に落とすことができる。

図３に示すように、タイヤ５００の軸線方向の少なくとも一方側（同図では左側）のビード部に組み付けられて、該ビード部の内周縁を周縁とするタイヤカバー１５０を設けて、タイヤ５００内の繊維がタイヤ５００の外部に飛び散ることを防止することができる。これにより、作業効率や作業時間を向上させるとともに、繊維吹出口２５０が噴出する繊維の量を削減することができる。

次に、繊維供給手段２００について説明する。繊維供給手段２００の繊維保管ホッパー２１０内には繊維が保管されている。図１に示すように、繊維供給手段２００は、撹拌モータ２１１によって繊維内に埋まっている羽根２１２を回動させるとともに、空気噴出口２１３から空気を噴出することで、繊維保管ホッパー２１０に保管された繊維をほぐすことができる。
そして、真空発生装置２３１で圧力を低下させることによって、繊維は繊維保管ホッパー２１０の底部から導管２１４を通って繊維分離手段２１５に搬送される。繊維を必要な量だけ吸い出すため、導管２１４に流量計を設けて空気の流量を測定することができる。

図１、４に示すように、繊維分離手段２１５には、ブラシを有するローラ２２１が設けられ、繊維分離手段２１５のローラ２２１の下方には、メッシュ板２２２が設けられている。繊維分離手段２１５に搬送された繊維６００は、ローラ２２１によってさらにほぐされて小さくなり、メッシュ板２２２でふるいにかけられて繊維供給チャンバ２４０に落ちる。メッシュ板２２２の孔の直径は、例えば１０ｍｍ程度とすることができ、またローラ２２１の軸部の下端とメッシュ板２２２の上面との距離ｈは、例えば２〜３ｍｍとすることができる。

メッシュ板２２２の下部に設けられた繊維供給チャンバ２４０は、繊維吹出口２５０を一端とする導管２５１と連結している。繊維供給チャンバ２４０内の繊維は、圧縮空気によって導管２５１を通り、繊維吹出口２５０からタイヤ５００の内表面に噴出される。
なお、この実施形態では、繊維供給チャンバ２４０に４本の導管２５１を連結させ、それぞれの導管の繊維吹出口が、タイヤの内表面に繊維を噴出する際に、それぞれ異なる方向を向き、その結果、繊維の噴出方向が異なる方向となるように構成している。これにより、タイヤの内表面に繊維を付着させる作業を一層効率的に行うことができる。

図２に示すように、繊維吹出口２５０には、繊維が噴出される方向に突出する電極２６０で構成される繊維帯電手段が設けられている。電極２６０には例えば３０ｋＶ以下、通常は２０ｋＶの高電圧がかけられている。この電極２６０の電圧によって、繊維吹出口２５０から噴出される繊維は帯電し、タイヤの内表面に引き付けられて、該タイヤの内表面上に立設される。なおこの実施形態では、繊維吹出口２５０が繊維を噴出した後に該繊維を帯電させているが、噴出前または噴出と同時に帯電させることもできる。

また、タイヤ支持手段１００に支持されたタイヤ５００の下側の内表面付近に配置され、該内表面に向けて配置される繊維吸引口２７０と、導管２７１と、真空発生装置２３２とによって余剰繊維吸引手段を構成することができる。余剰繊維吸収手段は、タイヤ５００の内部に存在する、該タイヤ５００の内表面上に付着せずに残った繊維を、該タイヤ５００の外部に吸引する。
タイヤ内面には繊維が溜まりやすく、タイヤ用繊維付着装置からタイヤ５００を外した後に繊維を除去すると、作業工数が増大するが、この余剰繊維吸収手段により、製造効率を向上させることができる。
余剰繊維吸引手段が吸引した繊維は、導管２７１を通って繊維分離手段２１５に搬送され、次に製造されるタイヤで再利用することができる。

ここからは、図１に示すタイヤ用繊維付着装置を用いて、タイヤ５００の内表面上に繊維を固着する方法について説明する。なお、タイヤ５００は加硫済みのタイヤまたは未加硫の生タイヤ等とすることができる。

タイヤ５００の内表面に固着させる繊維を、繊維供給手段２００の繊維保管ホッパー２１０に入れる。ここで繊維には、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。
なお、繊維は、平均直径が１μｍ以上５００μｍ、平均長さが２ｍｍ以上３０ｍｍ以下の短繊維を用いることが好ましい。

有機合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン、脂肪族ポリアミド、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への繊維付着方法で使用するのに好適である。

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。
また再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等を用いることができる。
そして天然繊維としては、例えば、綿、絹、羊毛等を用いることができる。

繊維を固着するために、タイヤ５００の内表面に、例えばウレタン系の接着剤等を塗布・散布等する。
接着剤等を付着させた箇所に繊維が固着することとなる。防音性をより向上させるためには、タイヤ内表面の広い面積に繊維を固着させることが好ましいため、タイヤ軸線方向の一方のビード付近から他方のビード付近まで接着剤を付着させることが好ましい。
また、タイヤ内表面に固着した繊維は、パンク修理時にパンク修理液を吸収するため、多量のパンク修理液を使用する事態を避ける観点から、タイヤ内表面の一部、例えばタイヤ軸線方向中心付近に接着剤等を付着させないようにしたり、タイヤ周方向の一部だけに接着剤を塗布したりすることもできる。

タイヤ用繊維付着装置のタイヤ支持手段１００に、上記のように接着剤を付着させたタイヤ５００を支持させる。また繊維供給手段２００の繊維吹出口２５０及び繊維吸引口２７０を、タイヤ５００のビードの内周縁を周縁とする一対の仮想円形面及びタイヤ５００の内表面で区画される空間内に配置する。繊維吹出口２５０をそれぞれ互いに異なる方向に向ける。繊維吸引口２７０は、タイヤ５００の内表面の下側付近に、該内表面に向けて配置する。そして、電極２６０に高電圧をかける。
必要に応じて、図３に示すように、タイヤの軸線方向の少なくとも一方側（同図では左側）のビード部に、タイヤカバー１５０を組み付けることができる。また、駆動軸１１１、従動軸１１２、導電体１３０の少なくとも１つをアース手段として、タイヤ５００を電気的に接地させることができる。

次に、繊維供給手段２００の真空発生装置２３１を起動して、繊維保管ホッパー２１０に保存された繊維を繊維分離手段２１５に搬送させる。繊維分離手段２１５では、ローラ２２１とメッシュ板２２２とによって繊維がほぐされて小さくなり、その後該繊維は繊維供給チャンバ２４０に落ちていく。繊維供給チャンバ２４０内の繊維は、圧縮空気によって導管２５１を通り繊維吹出口２５０からタイヤ５００の内表面に噴出される。繊維は噴出時に、高電圧がかけられた電極２６０によって帯電する。

帯電した繊維は、タイヤの内表面に引き寄せられて、該表面上に立った状態で付着する。その後タイヤの内表面に付着した接着剤によって、繊維はタイヤの内表面上に立った状態で固着される。
ここで、上述したようにタイヤ５００を接地させた場合には、帯電した繊維がより強力にタイヤの内表面に引き寄せられるため、タイヤ５００の内表面に繊維を付着させる作業をさらに効率的に行うことができる。

この実施形態では、繊維を繊維吹出口２５０から噴出している時及びそれ以後で、駆動軸１１１によりタイヤ５００をその軸周りに回転させている。これにより、繊維をタイヤ５００の周方向にまんべんなく均一に吹き付けることができ、かつ内表面に堆積した繊維を周方向に移動させることができるため、タイヤ５００の内表面上に繊維を固着させる作業を効率的に行うことができる。なお、繊維吹出口２５０から繊維の噴出を開始した後、例えば０．６〜９０ｒｐｍの回転速度で、５〜１０回転タイヤを回転させることで、タイヤ５００の内表面上に繊維を十分固着させることができる。
なお、繊維吹出口２５０から繊維の噴出を開始してから、タイヤ５００の内表面に繊維が固着するまでの間、タイヤ振動手段１２０によってタイヤ５００を略鉛直方向に振動させることで、タイヤ５００内の繊維をタイヤ５００の内表面上で跳ね回させて、タイヤ５００の内表面上に繊維をより効率的に付着させることができる。また、エアーシリンダ１４０を駆動させてタイヤ５００の上側を叩くことで、タイヤ５００の上側の内周面付近に積もった繊維を下に落として、繊維をより一層効率的に付着させることができる。

タイヤ５００の内表面上に繊維を付着させた後、余剰繊維吸引手段の真空発生装置２３２を起動させて、繊維吸引口２７０から、タイヤ５００の内表面上に付着せずに、該タイヤ５００の内部に残った繊維を、該タイヤ５００の外部に吸引することができる。これにより、タイヤ５００の内表面上に付着せずに残った繊維を効率的に除去することができる。余剰繊維吸引手段で吸引した繊維は繊維分離手段２１５に搬送され、次のタイヤで利用することができる。

１００ タイヤ支持手段
１１１ 駆動軸（アース手段）
１１２ 従動軸（アース手段）
１２０ タイヤ振動手段
１２１ 車輪
１３０ 導電体（アース手段）
１４０ エアーシリンダ（タイヤ叩きシリンダ）
１５０ タイヤカバー
２００ 繊維供給手段
２１０ 繊維保管ホッパー
２１１ 撹拌モータ
２１２ 羽根
２１３ 空気噴出口
２１４、２５１ 導管
２１５ 繊維分離手段
２２１ ローラ
２２２ メッシュ板
２３１ 真空発生装置
２３２ 真空発生装置（余剰繊維吸引手段）
２４０ 繊維供給チャンバ
２５０ 繊維吹出口
２６０ 電極（繊維帯電手段）
２７０ 繊維吸引口（余剰繊維吸引手段）
２７１ 導管（余剰繊維吸引手段）
５００ タイヤ
６００ 繊維

Claims (7)

1. タイヤの内表面上に、帯電した繊維を静電気により引き寄せ付着させるタイヤ用繊維付着装置であり、
   該タイヤを支持するタイヤ支持手段と、
   繊維吹出口を含み、該繊維吹出口から、該タイヤ支持手段に支持されたタイヤの内表面に繊維を噴出する繊維供給手段と、
   該繊維吹出口から噴出される繊維を帯電させる繊維帯電手段とを具えるとともに、
   該タイヤ支持手段にタイヤが支持された際に、該繊維供給手段の繊維吹出口と、該繊維帯電手段とを、該タイヤのビード部の内周縁を周縁とする一対の仮想円形面で囲まれた空間内に配置し、
   前記タイヤは、前記タイヤ支持手段に縦置きに支持され、
   前記繊維吹出口は、それぞれ互いに異なる方向を向いて複数設けられ、
   前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤの内表面上に付着されずに該タイヤの内部に残った繊維を、該タイヤの外部に吸引する余剰繊維吸引手段を、吸引口を鉛直方向下側に向けて一つのみ、前記タイヤの内表面とビード部とで区画された空間に配置されている、
   ことを特徴とするタイヤ用繊維付着装置。
2. 前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを、該タイヤの軸周りに回動させるタイヤ回動手段をさらに具えてなる、請求項１に記載のタイヤ用繊維付着装置。
3. 前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを電気的に接地させるアース手段をさらに具えてなる、請求項１または２に記載のタイヤ用繊維付着装置。
4. 前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを電気的に接地させるアース手段をさらに具え、前記タイヤ回動手段を、該アース手段とする、請求項２に記載のタイヤ用繊維付着装置。
5. 前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤを、該タイヤの軸線方向と略直交する方向に振動させるタイヤ振動手段をさらに具えてなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタイヤ用繊維付着装置。
6. 前記タイヤ支持手段に支持されたタイヤの軸線方向の少なくとも一方側のビード部に組み付けられて、該ビード部の内周縁を周縁とする仮想円形面を覆うタイヤカバーをさらに具えてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤ用繊維付着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のタイヤ用繊維付着装置を用いたタイヤへの繊維付着方法であって、
   該タイヤ用繊維付着装置のタイヤ支持手段によって支持する工程と、
   該繊維供給手段の繊維吹出口と、該繊維帯電手段とを、該タイヤ支持手段によって支持されたタイヤの内表面と、該タイヤのビード部の内周縁を周縁とする一対の仮想円形面とで囲まれた空間内に配置する工程と、
   該タイヤ用繊維付着装置の繊維供給手段によって、該繊維を、該タイヤの内表面に噴出する工程と、
   該繊維供給手段によって該繊維を噴出するのと同時又はその前若しくは後に、該タイヤ用繊維付着装置の繊維帯電手段によって繊維を帯電させる工程と、
   を含むことを特徴とする、タイヤへの繊維付着方法。

Images