JP6400910B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、特に制音スポンジを有する空気入りタイヤに関する。

タイヤ騒音の一つとして、約５０〜４００Ｈｚの周波数域で発生するロードノイズがある。これは、タイヤ内腔内で生じる気柱共鳴（空洞共鳴）が主な原因である。そこで、タイヤ内腔にスポンジ材からなるタイヤの制音具を装着することによって、ロードノイズを低減する制音具付き空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献１）。

上記制音具は、タイヤ回転軸を含む子午線断面において、タイヤ赤道面を跨いでトレッド幅方向にのびる基部と、該基部の両側から幅方向外側へのびかつその最大厚さが前記基部の最大厚さよりも小さい一対の副部とを具える。このような制音具は、リムフランジ側の副部の厚さを小さくすることにより、タイヤ交換時にタイヤ内腔に差し込まれるレバーとの接触を抑制でき、制音具の破損を防ぎうる。しかしながら、このような制音具付き空気入りタイヤは、加硫工程後のタイヤに接着剤や両面テープ等を用いて制音具をタイヤ内腔に取付けるため、この取付け作業による時間ロス・コストロスが高いという問題があった。

また、特許文献２および３には、加硫中に制音具を発泡させる手法が記載されている。しかしながら、発泡剤および発泡助剤には、それぞれ尿素系発泡助剤またはアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が配合されており、熱分解することでアンモニアを生成し、悪臭を放つため、工場内外の周辺環境へ悪影響を及ぼす可能性が危惧される。

特開２００３−２８５６０７号公報 特開２００８−９３９５３号公報 特開２０１１−１３６６６７号公報

本発明は、優れた消音性能と、生産性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、トレッド部のタイヤ内腔面側に、熱分解型発泡剤として４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジドまたは炭酸水素ナトリウムを混練した生ゴムシートを成形する工程、および、生ゴムシートを加硫し、インナーライナーとリムとの間に、式１：

で表される発泡率が５００〜１０００％の制音スポンジを形成する工程を含む空気入りタイヤの製造方法に関する。

前記生ゴムシートを、環状の中子を用いて形成することが好ましい。

前記中子は、トレッド部のタイヤ内腔面を成形するトレッド成形面に、タイヤ周方向にのびる少なくとも１本の凹溝が設けられており、生ゴムシートが、前記凹溝内に隙間を有して配されていることが好ましい。

また、本発明は、前記空気入りタイヤの製造方法によって得られた空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、タイヤ成形時に発泡剤を混練したシートをタイヤ最内面に成形することで、そのまま加硫を行うことができ、加硫工程後のタイヤに制音具を取付ける必要がなく、大幅に製造コストを低減させることができる。その際、有害ガスを発生しない４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、炭酸水素ナトリウムのうち、いずれかまたは組み合わせて使用することで周辺環境への悪影響を発生させずに生産が可能である。さらには、制音スポンジゴムの発泡率が５００〜１０００％であるため、空洞共鳴音を十分に低減させることができるとともに、加硫時の形状変化が適度で、制音スポンジゴムとインナーライナーの剥離が起こりにくくなる。

本実施形態の空気入りタイヤの製造方法によって得られた空気入りタイヤ１の断面図を示す。 中子の断面図である。 図２に示した中子の部分拡大図である。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部のタイヤ内腔面側に、熱分解型発泡剤として４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジドまたは炭酸水素ナトリウムを混練した生ゴムシートを成形する工程、および、生ゴムシートを加硫し、インナーライナーとリムとの間に、式１：

で表される発泡率が５００〜１０００％の制音スポンジを形成する工程を含むことを特徴とする。

生ゴムシートに使用するゴム成分としては特に限定されず、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）など、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。また、これらのゴムを変性剤で変性したものも使用することができる。

熱分解型発泡剤としては、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）または炭酸水素ナトリウムを使用するが、両者を併用してもよい。汎用熱分解型発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）が知られているが、熱分解するとアンモニアまたはホルムアルデヒドを発生し環境負荷が大きいという問題がある。また、ＡＤＣＡおよびＤＰＴがタイヤ加硫温度で熱分解するためには尿素系発泡助剤が必要であり、この助剤も熱分解することでアンモニアを発生するという問題がある。そこで、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）などが熱分解すると、アンモニアまたはホルムアルデヒドを発生するような発泡剤や発泡助剤を含有しないことが好ましい。

発泡剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは７〜２０質量部、より好ましくは７．５〜１５質量部である。また、７質量部未満では、発泡が不充分となる傾向がある。一方、２０質量部を超えると、発泡倍率が大きくなりすぎ、製造が困難となる傾向がある。

生ゴムシートには、ゴム組成物に一般的に配合される配合剤、例えば、カーボンブラック、老化防止剤、ステアリン酸、オイル、酸化亜鉛、ワックス、硫黄、加硫促進剤加工助剤などを適宜配合できる。

制音スポンジの式１で表される発泡率は、５００〜１０００％であるが、下限は５５０％以上が好ましく、上限は８００％以下が好ましい。５００％未満では、空洞共鳴音を十分に低減させることができず、１０００％を超えると、加硫時の形状変化が大きすぎることにより、制音スポンジゴムとインナーライナーの剥離が起こり易くなり製造が困難となる傾向がある。

トレッド部のタイヤ内腔面側に生ゴムシートを形成するために、環状の中子を用いて形成することが好ましい。中子は、トレッド部のタイヤ内腔面を成形するトレッド成形面に、タイヤ周方向にのびる少なくとも１本の凹溝が設けられるとともに、前記生タイヤは、タイヤ周方向にのびる未発泡状態の発泡材料が、前記凹溝内に隙間を有して配されてなることが好ましい。従来のブラダー加硫において、ブラダーはゴム材料でできているため、発泡剤の熱分解により発生したガスにより不均一に変形する可能性がある。そのため、加硫機から取り出した際の制音スポンジの形状が安定せず、タイヤに重量バランスに悪影響を与える可能性がある。制音スポンジ用ゴムの発泡は加硫機の圧力が解放された瞬間に起こるため、加硫中に形状が崩れないことが必要である。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。図１には、本実施形態の空気入りタイヤの製造方法によって得られた空気入りタイヤ１の断面図を示す。該空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、その両側からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３、３と、該サイドウォール部３の内方端に設けられかつ図示しないリムに装着されるビード部４、４とを含むトロイド状をなすとともに、タイヤ内腔面９に固着された発泡体からなる制音スポンジ１０を含んで構成される。

前記空気入りタイヤ１は、慣例に従い、前記トレッド部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の周りで巻上げられたカーカスプライ６Ａからなるカーカス６と、その半径方向外側かつトレッド部２の内部に配置された少なくとも２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂを含むベルト層７と、ビード部４に配されかつ前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側にテーパ状でのびるビードエーペックス８といった補強部材を含んでいる。

本実施形態において、制音スポンジ１０は、インナーライナーゴム１１がなすタイヤ内腔面９に固着される。制音スポンジ１０は、例えば、タイヤ軸方向に長い横長偏平であり、より詳しくはタイヤ半径方向内側に向かってタイヤ軸方向の幅が滑らかに減じる略台形状の断面でタイヤ周方向にのびている。このような制音スポンジ１０は、タイヤ周方向に連続する環状体でも良いし、また一部が途切れるものでも良い。ただし、重量アンバランスを防止するために、制音スポンジ１０は、タイヤ赤道Ｃに関して実質的に左右対称となる断面形状を有することが望ましい。

また、制音スポンジ１０は、独立気泡及び／又は連続気泡を有する発泡体、好ましくは連続気泡を有する発泡体から形成される。該発泡体としては、前述のゴム又はエラストマーを発泡させたものが好適である。

発泡体からなる制音スポンジ１０は、空気入りタイヤ１とリムＪとが囲むタイヤ内腔ｉで生じた共鳴による振動エネルギーを吸収し（熱エネルギーに変換し）、走行時の空洞共鳴を抑える。よって、走行中のロードノイズを低減しうる。また、制音スポンジ１０をトレッド部２のタイヤ内腔面９ａ側に設けることにより、走行時の遠心力が制音スポンジ１０を前記タイヤ内腔面９ａに押し付け、その離脱等を効果的に防止しうる。なお、トレッド部２のタイヤ内腔面９ａは、少なくとも前記ベルト層７が配されているタイヤ軸方向の領域ＢＷを少なくとも含む。

特に限定はされないが、制音スポンジ１０の体積は、前記タイヤ内腔ｉの全体積の１〜２０％であるのが望ましい。ここで、制音スポンジ１０の体積は、その外形から定められる見かけの体積とし、内部の気泡の体積も含むものとする。また「タイヤ内腔の全体積」は、空気入りタイヤ１を正規リムＪに装着しかつ正規内圧を充填した無負荷の状態において下記式（１）で近似的に求められる値Ｖとして定める。
Ｖ＝Ａ×｛（Ｄｉ−Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π …（１）

ここで、上記式（１）において、”Ａ”は前記正規状態のタイヤ内腔ｉをＣＴスキャニング等して得られるタイヤ内腔の断面積、”Ｄｉ”は正規状態でのタイヤ内腔の最大外径、”Ｄｒ”はリム径、”π”は円周率とする。また、前記タイヤ内腔断面積Ａ及びタイヤ内腔の最大外径Ｄｒは、いずれも制音スポンジ１０がない状態で測定される。

また、前記「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’とする。

また、前記「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’とする。ただし、タイヤが乗用車用の場合、前記正規内圧は、現実の使用頻度などを考慮して一律に２００ｋＰａとする。

前記空気入りタイヤ１は、図２に示されるように、生タイヤ成形用の中子１２を用いて未加硫の生タイヤ３０を形成する生タイヤ成形工程と、この生タイヤ３０を中子１２とともに加硫する加硫工程とを含んで製造される。

前記中子１２は、例えば、タイヤ回転ＣＬと同軸かつ環状のインナーリング１５と、該インナーリング１５に嵌め込まれる環状のミドルリング１６と、該ミドルリング１６に嵌め込まれかつタイヤ内腔面９を成形しうる成形面１８を具えた環状のアウターリング１７とを含むいわゆる組立中子として構成される。該アウターリング１７は、その中央に配されるコアピース１７Ａと、該コアピース１７Ａを覆うようにその両側に配された左右一対の分割ピース１７Ｂとから構成され、これらのピース１７Ａ及び１７Ｂは、いずれもタイヤ周方向に分割された扇状のセグメントを連ねることにより、実質的にタイヤ周方向に連続して構成される。

そして、中子１２は、その外側にトロイド状の生タイヤ３０（又は空気入りタイヤ１）が成形された後、前記インナーリング１５及びミドルリング１６を順次タイヤ軸方向に抜き去るとともに、コアピース１７Ａ及び分割ピース１７Ｂを順次、タイヤ内腔から半径方向内方に抜き取ることにより容易に分解できる。

また、前記アウターリング１７は、例えば、タイヤ内腔面ｉを成形しうる成形面１８と、この成形面１８のビード側の各端部に連なりかつ軸方向の外側にフランジ状に張り出した一対のビード底成形面１９とを含む。また、成形面１８は、生タイヤ３０のトレッド部のタイヤ内腔面９ａを成形するトレッド成形面１８ａを含み、該トレッド成形面１８ａには、タイヤ周方向にのびる少なくとも１本の凹溝２０が設けられる。

前記凹溝２０は、加硫後の制音スポンジ１０の断面形状（即ち、目的とする制音スポンジ１０の断面形状）に合わせて形成される。従って、本実施形態の凹溝２０は、図１に示した制音スポンジ１０と実質的に一致する断面略台形状で形成される。また、凹溝２０のタイヤ周方向の長さも、制音スポンジ１０のタイヤ周方向の長さに合わせて設定される。

生タイヤ成形工程では、図３に示されるように、中子１２の成形面１８に、リムＪとの接触部分に配されるクリンチ底部ゴム４Ｇ１と、インナーライナーゴム１１Ｇと、カーカスプライ６Ａとが順次貼り付けられる。前記各タイヤ部材に含まれるゴム部分は、未加硫の状態にある。ここで、「未加硫の状態」とは、完全な加硫に至っていない全ての態様を含むもので、いわゆる半加硫の状態は「未加硫の状態」に含まれる。

本実施形態において、タイヤ内腔面９を形成する前記インナーライナーゴム１１Ｇの内側には、未加硫の発泡材料１０Ｇが貼り付けられている。該発泡材料１０Ｇは、例えば、タイヤ軸方向に横長偏平をなす断面略矩形状でタイヤ周方向にのびる帯状で形成される。発泡材料１０Ｇのタイヤ周方向長さは、目的とする制音スポンジ１０に応じて設定される。従って、タイヤ周方向に連続した環状体でも良いし、途切れ部を有するものでも良い。また、発泡材料１０Ｇは、中子１２に設けられた前記凹溝２０内に配されるとともに、前記凹溝２０よりも小さい断面積を有する（なお、発泡材料１０Ｇの体積も、凹溝２０の容積に比べて小さく形成される。）。これにより、発泡材料１０Ｇは、そのタイヤ軸方向両側及びタイヤ半径方向内方に、隙間Ｓを有して凹溝２０内に配される。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品、および実施例で使用した生ゴムシート用組成物の配合量について、まとめて説明する。
ＥＰＤＭ：住友化学（株）社製 ＥＳＰＲＥＮＥ ５０５Ａ １００質量部
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（チッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１２５ｍ^２／ｇ） １５質量部
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン） １質量部
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸、 １質量部
オイル：出光興産（株）製のミネラルオイルＰＷ−３８０ １０質量部
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号 ５質量部
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス ５質量部
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄 １質量部
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（１，３−ジフェニルグアニジン） １質量部
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド） ２質量部
発泡剤１：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃１０００ＳＷ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）） 可変
発泡剤２：永和化成工業（株）製のビニホールＡＣ＃３ （アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）） 可変
発泡剤３：永和化成工業（株）製のセルラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）） 可変
尿素系発泡助剤：永和化成工業（株）製のセルペースト１０１ 可変

実施例１〜３および比較例１〜５
図２に示した中子を用いて生タイヤを成形し、これを中子とともに加硫金型を用いて１７０℃、１５分で加硫してサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを１０本製造した。加硫前の発泡材料及び中子の凹溝の仕様は次の通りである。

発泡材料の幅 ：５０ｍｍ
発泡材料の厚さ：１０ｍｍ
発泡材料の体積：９４５０００ｍｍ^３
発泡材料の配合：表１の通り
（発泡材料は円周方向に連続して巻き付けられた。）
凹溝の最大溝幅：６０ｍｍ
凹溝の最大深さ：２０ｍｍ
凹溝の容積 ：２１７００００ｍｍ^３

各空気入りタイヤに形成された吸音具を肉眼で観察したところ、その断面形状は、中子の凹溝と実質的に一致しており見映えの良い吸音具が得られていることが確認できた。これらのタイヤを用いて、下記に示すノイズ（空洞共鳴音）を評価し、その結果を表１に示した。

＜製造コスト＞
制音具無しのタイヤに比べてかかったコストの上乗せ分について、実施例１を１００とする指数で評価した。数値が小さいほど良好である。

＜ノイズ（空洞共鳴音）＞
供試タイヤを１５×６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みしかつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で走行して官能評価した。実施例１を１００とする指数で評価した。数値が小さいほど良好である。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
８ ビードエイペックス
９ タイヤ内腔面
１０ 制音スポンジ
１１ インナーライナーゴム
１２ 中子
１５ インナーリング
１６ ミドルリング
１７ アウターリング
１８ 成形面
１９ ビード底成形面
２０ 凹溝
３０ 生タイヤ

Claims (3)

1. トレッド部のタイヤ内腔面側に、熱分解型発泡剤として４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジドまたは炭酸水素ナトリウムを混練した生ゴムシートを成形する工程、および、
   生ゴムシートを加硫し、インナーライナーとリムとの間に、式１：
   

   

   で表される発泡率が５００〜１０００％の制音スポンジを形成する工程
   を含み、
   前記生ゴムシートを、環状の中子を用いて形成し、
   前記中子は、トレッド部のタイヤ内腔面を成形するトレッド成形面に、タイヤ周方向にのびる少なくとも１本の凹溝が設けられており、生ゴムシートが、前記凹溝内に隙間を有して配されている空気入りタイヤの製造方法。
2. 生ゴムシートを成形する工程において、アンモニアまたはホルムアルデヒドを発生させる発泡剤および発泡助剤を混練しない請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法によって得られた空気入りタイヤ。

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