JP6909146B2 - ゴム部材の取付方法、及び、タイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの内面側に、タイヤの情報を取得するセンサが取付けられているセンサ付きタイヤと、センサモジュールを搭載もしくは収納するゴム部材をタイヤの内面に取付ける方法とに関する。

一般に、タイヤの内圧や温度、あるいは、タイヤの変形量などの情報を取得する際には、圧力センサや温度センサ、あるいは、圧電素子などのセンサを、増幅器や送信器などが搭載された基板に取付けるとともに、これらを筐体等で保護したセンサモジュールを、タイヤの内面側であるインナーライナーの表面に接着剤等で貼り付けるようにしていた。
ところで、上記のセンサモジュールを直接インナーライナーに固定する方法では、タイヤへの入力が大きいと、ゴムの変形が大きくなり、その結果、長距離の走行で、センサモジュールが、インナーライナーから剥がれてしまうといった問題点があった。
そこで、センサモジュールとインナーライナーのゴム部材との間に作用する応力を緩和するため、図７（ａ）に示すように、タイヤ１０の内面側であるインナーライナー１１の表面に、ゴム台座３１を、クロロプレン系接着剤などのゴム用接着剤を用いて接着・固定し、このゴム台座３１にセンサモジュール３２を搭載した構成のタイヤ情報取得装置３０や、図７（ｂ）に示すような、センサモジュール４２の把持部４２ｍに連結された取付部４２ｎを挿脱するための出入口となる開口部４１ｐと、インナーライナー１１の表面に接着される底部４１ａとこの底部４１ａと開口部４１ｐとを繋ぐ側壁部４１ｂとにより囲まれて、前記取付部４２ｎを収納する収納凹部４１ｑとを有するゴム台座４１にセンサモジュール４２を収納した形態のタイヤ情報取得装置４０が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００９−１６６７４５号公報 特開２０１５−１６０５１２号公報

しかしながら、インナーライナー１１を構成するゴム部材の表面には、加硫時に使用されるシリコーン等の離型剤が付着した離型剤塗布層が形成されているため、前記のゴム台座３１やゴム台座４１が剥離しやすいといった問題点があった。
そこで、通常は、有機溶剤を用いてインナーライナー１１の表面を洗浄することで、上記の離型剤塗布層を除去する方法が行われているが、有機溶剤による洗浄には時間がかかるだけでなく、リッジ付近の離型剤を除去することが困難であるため、ゴム台座３１やゴム台座４１の接着性が十分とはいえなかった。
また、バフ研磨やサンドブラズト処理により離型剤塗布層を除去する方法も考えられるが、この場合も、離型剤塗布層を十分に除去するには時間がかかるだけでなく、インナーライナー１１のゴム部材まで削れてしまうなど、インナーライナー１１の損傷が大きいといった問題点がある。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、離型剤塗布層を効率よく除去するとともに、ゴム部材をインナーライナー表面に確実に接着・固定する方法とを提供することを目的とする。

本発明は、タイヤの内面にゴム部材を取付ける方法であって、前記ゴム部材の取付箇所を特定するステップ（ａ）と、前記取付箇所にレーザー光を照射して、前記取付箇所のインナーライナーを構成するゴム層の表面に形成されている離型剤塗布層を除去するステップ（ｂ）と、前記離型剤塗布層が除去された箇所に、前記ステップ（ｂ）のレーザー光よりも照射エネルギーの小さなレーザー光を照射して、前記取付箇所のゴム層の表面を除去するステップ（ｃ）と、前記取付箇所に前記ゴム部材を接着するステップ（ｄ）と、を備えることを特徴とする。
これにより、離型剤塗布層を確実に除去できるとともに、ステップ（ｂ）のレーザー光照射でダメージを受けて接着性が低下したインナーライナー表面のゴム層を除去できるので、タイヤの内面にゴム部材を確実にかつ強固に取付けることができる。
また、前記ステップ（ｂ）におけるレーザー光の照射エネルギーをＰ1、照射回数をｎ回とし、前記ステップ（ｃ）におけるレーザー光の照射エネルギーをＰ2、照射回数をｍ回としたとき、前記Ｐ2を、Ｐ2×ｍ＞Ｐ1×ｎであっても、前記離型剤塗布層の除去ができない大きさとしたので、インナーライナー表面のゴム層のうち、ダメージを受けた表面のゴム層のみを効果的に除去することができる。
また、これにより、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサモジュールが収納されたゴム台座や、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサモジュールと前記インナーライナーとの間に配設されるゴム台座をタイヤ内面に確実に取付けることができる。
また、上記方法により取付けられたゴム部材に収納、搭載されたセンサモジュールを備えたタイヤを用いれば、タイヤ内圧やタイヤ内温度、あるいは、タイヤに入力する振動やタイヤの変形状態などの走行中のタイヤの情報を、安定して取得することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係るゴム台座の取付方法を示すフローチャートである。 本実施の形態に係るゴム台座の取付方法を示す図である。 本実施の形態に係るゴム台座の取付方法を示す図である。 レーザー光の照射エネルギーと除去したゴムの厚みとの関係を示す図である。 レーザー光の照射エネルギーとシリコーン除去性との関係を示す図である。 インナーライナーの表面にレーザー光を照射した後のシリコーン除去性とゴム接着性について調べた結果を示す表である。 タイヤ情報取得装置の一例を示す図である。

実施の形態
本実施の形態に係るゴム台座の取付方法について、図１のフローチャートを参照して説明する。
まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ１０のインナーライナー１１のタイヤ内面側に、ゴム台座３１を取付けるための取付箇所Ａを特定（ステップＳ１１）した後、この取付箇所の上部であるタイヤ内面側にレーザー装置２０とこのレーザー装置２０を移動させる図示しない移動手段とを設置する（ステップＳ１２）。
本例では、ゴム台座３１として、図７（ａ）に示すような、センサモジュール３２とインナーライナー１１との間に配設されるゴム台座３１を用いた。
次に、図３（ａ）に示すように、インナーライナー１１のタイヤ内面側に形成されている離型剤塗布層であるシリコーン層１２をレーザー加工により除去するシリコーン除去処理を行う（ステップＳ１３）。
なお、インナーライナー１１を構成するゴム部材の厚さは約１ｍｍで、シリコーン層１２の厚さは約１０〜１００μｍである。
ここで、レーザー装置２０を最大出力としたときのレーザー光の照射エネルギーである最大照射エネルギーをＰ₀とする。最大照射エネルギーＰ₀は、図６のグラフに示すように、３回の照射でインナーライナーのゴムを約５８μｍ除去することができる照射エネルギー（約１０Ｗ）である。なお、照射エネルギーをＰ₁＝０．８×Ｐ₀とした場合には、３回の照射でインナーライナーのゴムを約３７μｍ除去することができ、照射エネルギーをＰ₂＝０．６×Ｐ₀とした場合には、３回の照射でインナーライナーのゴムを約３０μｍ除去することができる。また、照射エネルギーをＰ₁＝０．４×Ｐ₀とした場合には、３回の照射でインナーライナーのゴムを約２２μｍ除去することができる。

本例では、シリコーン除去処理における照射エネルギーをＰ₁＝０．８×Ｐ₀とし、レーザー装置２０をタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に所定の移動速度で移動させることで、レーザー光を走査させて、取付箇所Ａに、一様にレーザー光を照射するようにしている。
図４の表に示すように、レーザー光の照射エネルギーをＰ₁＝０．８×Ｐ₀とすると、２回の照射でシリコーン層１２をほぼ除去することができる。なお、照射回数を３回とすれば、シリコーン層１２を完全に除去することができる。
なお、同表の「印加総エネルギー」は、（照射エネルギーＰ）×（照射回数ｎ）で、照射エネルギーがＰ₁で、照射回数が３回の場合を１とした指標で表している。
一方、レーザー光の照射エネルギーをＰ₂＝０．４×Ｐ₀とした場合には、印加総エネルギーが１を超えても、シリコーン層１２は除去できなかった。
これは、レーザー光の照射エネルギーが、Ｐ₂＜Ｐ_s＜Ｐ₁であるＰ_s以上であれば、インナーライナー１１のゴム部材に含まれているＣ/Ｂ（カーボン）が発熱し、この発熱により、シリコーンが溶融・蒸発するからと考えられる。
これに対して、レーザー光の照射エネルギーが、Ｐ_s未満である場合には、Ｃ/Ｂを発熱させることができないので、印加総エネルギーが１を超えても、シリコーンが溶融・蒸発せず、その結果、シリコーン層１２が除去できなかったと考えられる。

しかしながら、レーザー光の照射エネルギーがＰ_s以上の場合には、図３（ｂ）に示すように、シリコーン層１２は除去できるが、表面にシリコーンブリード物１１ａが残ってしまうだけでなく、インナーライナー１１のゴム部材の表面に変質層１１ｂができてしまっていた。したがって、ステップＳ１３のレーザー加工のみでは、シリコーン層１２は除去できるものの、シリコーン層１２が付着していないゴム部材と同等の接着力を得ることが困難であった。
そこで、本例では、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、再度、レーザー加工を行って、ゴム部材の表面に残留しているシリコーンブリード物１１ａを取り除くとともに、インナーライナー１１のゴム部材の表面の変質層１１ｂを除去することで、シリコーン層１２を付着させる前のゴム部材と同等の接着力を確保するようにしている。
すなわち、ステップＳ１４では、レーザー装置３０の出力をＰ₂＝０．４×Ｐ₀とし、ステップＳ１３と同様に、シリコーン層１２が除去された取付箇所Ａに、一様にレーザー光を３回照射するゴム層表面除去処理を行う。
レーザー光の照射エネルギーＰ₂は低エネルギー（Ｐ₂＜Ｐ_s）であるので、Ｃ/Ｂの発熱はなく、ゴム部材を少しずつ除去することができる。したがって、に示すように、インナーライナー１１のゴム部材にダメージを与えることなく、ブリード物やゴム部材の表面の変質層を確実に除去することができるので、インナーライナー１１のゴム部材の表面の状態を、シリコーン層１２を付着させる前のゴム部材とほぼ同じ状態とすることができる。
最後に、に示すように、ゴム層表面除去処理された取付箇所Ａに接着剤を塗布（ステップＳ１５）した後、図３（ｅ）に示すように、センサモジュール２２が搭載されたゴム台座２１を、インナーライナー１１の表面に接着する（ステップＳ１６）。なお、同図において、符号１４は接着層である。

［実施例］
タイヤ内面側にシリコーン層が形成されているインナーライナーの表面にレーザー光を照射した後のシリコーン除去性とゴム接着性について調べた結果を図５の表に示す。
レーザー光の移動ピッチは６０μｍ、移動速度は４０００ｍｍ/ｓである。
実施例１は、シリコーン除去処理時の照射エネルギーをＰ₁＝０．８×Ｐ₀、照射回数をｎ₁＝３回とし、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーをＰ₂＝０．６×Ｐ₀、照射回数をｎ₂＝３回としたものである。
実施例２は、ゴム層表面除去処理時の照射回数をｎ₂＝６回とした以外は実施例１と同じである。
実施例３は、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーをＰ₂＝０．４×Ｐ₀、照射回数をｎ₂＝３回とした以外は実施例１と同じである。
実施例４は、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーをＰ₂＝０．４×Ｐ₀、照射回数をｎ₂＝６回とした以外は実施例１と同じである。
実施例５は、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーをＰ₂＝０．４×Ｐ₀、照射回数をｎ₂＝１０回とした以外は実施例１と同じである。
比較例１は、シリコーン除去処理時の照射エネルギーをＰ₁＝０．４×Ｐ₀、照射回数をｎ₁＝６回とし、ゴム層表面除去処理を行わなかったものである。
比較例２は、シリコーン除去処理時の照射エネルギーをＰ₁＝０．８×Ｐ₀、照射回数をｎ₁＝３回とし、ゴム層表面除去処理を行わなかったものである。
比較例３は、シリコーン除去処理時の照射エネルギーと照射回数と、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーと照射回数とを、いずれも、Ｐ₁＝０．８×Ｐ₀、ｎ₁＝３回としたものである。

図５の表に示すように、シリコーン除去処理時の照射エネルギーが小さいとシリコーン層が除去できなかった。
また、シリコーン除去処理時に照射エネルギーがＰ₁の高エネルギーを照射した場合には、シリコーン層は除去できるものの、接着性が向上しなかった。
これにより、ゴム層表面除去処理を行わない場合には、接着性が向上しないことが確認された。
また、高エネルギーのレーザー光でゴム層表面除去処理を行った場合も、接着性が向上しなかった。
これに対して、実施例１，２のように、高エネルギーのレーザー光でシリコーン除去処理時を行い、低エネルギーのレーザー光でゴム層表面除去処理を行った場合には、シリコーンを十分に除去できるだけでなく、処理後の接着性が向上していることが確認された。
また、実施例３〜５のように、ゴム層表面除去処理時の照射エネルギーＰ₂を、上記実施例１，２の０．６×Ｐ₀から０．４×Ｐ₀としても、インナーライナーのゴム部材の表面の状態を、シリコーン層を付着させる前のゴム部材とほぼ同じ、接着性が良好な状態とすることができることがわかった。
なお、実施例１，２、及び、実施例３〜５を比較してわかるように、ゴム層表面除去処理においては、照射回数を増加させるほど接着性が向上することから、Ｐ₁ゴム層表面除去処理で除去するゴムの厚さとしては、シリコーン除去処理時の印加総エネルギーの大きさにもよるが、６０μｍ程度とすることが好ましいことが分かった。

以上、本発明を実施の形態及び実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、シリコーン除去処理時のレーザー光の照射エネルギー及び照射回数をＰ₁＝０．８×Ｐ₀，ｎ₁＝３とし、ゴム表面除去処理時のレーザー光の照射エネルギー及び照射回数をＰ₂＝０．４×Ｐ₀，ｎ₂＝３としたが、Ｐ₁，Ｐ₂及びｎ₁，ｎ₂についてはこれに限るものではなく、Ｐ₁及びｎ₁は、シリコーン層１２を除去できる値であればよく、Ｐ₂はＰ₁よりも小さく設定すればよい。なお、Ｐ₂及びｎ₂は、Ｐ₂×ｎ₂＞Ｐ₁×ｎ₁であっても、シリコーン層１２を除去できない大きさとするのが好ましい。
また、Ｐ₀についも、タイヤ種等により、適宜決定すればよい。
また、前記実施の形態では、ゴム層表面除去処理された取付箇所Ａに接着剤を塗布した後に、ゴム台座２１をインナーライナー１１の表面に接着したが、ゴム台座２１の底面に接着剤を塗って、ゴム台座２１をインナーライナー１１に接着してもよい。
また、前記実施の形態では、ゴム台座として、図７（ａ）に示すような、センサモジュール３２とインナーライナー１１との間に配設されるゴム台座３１を用いたが、図７（ｂ）に示すような、センサモジュール４２を収納するゴム台座４１を用いてもよい。

１０ タイヤ、１１ インナーライナー、１２ シリコーン層、２０ レーザー装置、
３０ タイヤ情報取得装置、３１ ゴム台座、３２ センサモジュール。

Claims (5)

1. タイヤの内面にゴム部材を取付ける方法であって、
   前記ゴム部材の取付箇所を特定するステップ（ａ）と、
   前記取付箇所にレーザー光を照射して、前記取付箇所のインナーライナーを構成するゴム層の表面に形成されている離型剤塗布層を除去するステップ（ｂ）と、
   前記離型剤塗布層が除去された箇所に、前記ステップ（ｂ）のレーザー光よりも照射エネルギーの小さなレーザー光を照射して、前記取付箇所のゴム層の表面を除去するステップ（ｃ）と、
   前記取付箇所に前記ゴム部材を接着するステップ（ｄ）と、
   を備えることを特徴とするゴム部材の取付方法。
2. 前記ステップ（ｂ）におけるレーザー光の照射エネルギーをＰ₁、照射回数をｎ回とし、前記ステップ（ｃ）におけるレーザー光の照射エネルギーをＰ₂、照射回数をｍ回としたとき、
   前記Ｐ₂は、Ｐ₂×ｍ＞Ｐ₁×ｎであっても、前記離型剤塗布層の除去ができない大きさであることを特徴とする請求項１に記載のゴム部材の取付方法。
3. 前記ゴム部材が、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサモジュールが収納されたゴム台座であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム部材の取付方法。
4. 前記ゴム部材が、タイヤの情報を取得するセンサを備えたセンサモジュールと、前記インナーライナーとの間に配設されるゴム台座であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム部材の取付方法。
5. 内面にゴム部材が取り付られたタイヤの製造方法であって、
   前記ゴム部材の取付箇所を特定するステップ（ａ）と、
   前記取付箇所にレーザー光を照射して、前記取付箇所のインナーライナーを構成するゴム層の表面に形成されている離型剤塗布層を除去するステップ（ｂ）と、
   前記離型剤塗布層が除去された箇所に、前記ステップ（ｂ）のレーザー光よりも照射エネルギーの小さなレーザー光を照射して、前記取付箇所のゴム層の表面を除去するステップ（ｃ）と、
   前記取付箇所に前記ゴム部材を接着するステップ（ｄ）と、
   を備えることを特徴とするタイヤの製造方法。

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