JP7058179B2

JP7058179B2 - タイヤの製造方法

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Publication number: JP7058179B2
Application number: JP2018104844A
Authority: JP
Inventors: 真一喜多
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: JP2019209505A

Description

本発明は、タイヤの製造方法に関する。

従来より、タイヤ内面に機能部品（例えば、センサやトランスポンダなど）を設置する技術が知られている（特許文献１）。タイヤ内面に機能部品を設置する場合、離型剤の除去が必要となる。離型剤は、加硫工程において、ブラダーとタイヤとの離型を容易にするためにタイヤ内面に塗布されるものであり、離型後にタイヤ内面に残る。この離型剤により、機能部品とタイヤ内面との接着強度が低下する。そこで、特許文献１に係る発明は、レーザーをタイヤ内面に照射し、離型剤を除去している。

特開２００５－３５００５７号公報

機能部品にも離型剤が付着している場合がある。しかしながら、特許文献１に係る発明は、タイヤ内面に付着している離型剤にしか言及していない。機能部品に離型剤が付着している場合も、機能部品とタイヤ内面との接着強度が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、機能部品に付着している離型剤を除去でき、機能部品とタイヤ内面との接着強度を向上させることができるタイヤの製造方法を提供することである。

本発明に係るタイヤの製造方法は、機能部品の接着面にレーザーを照射した後に機能部品をタイヤ内面に取り付ける。接着面は加硫ゴム部材によって形成されている。レーザーを照射する前に接着面に１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長を有する赤外線の反射率が３０％以下である赤外線吸収物質を付加する。赤外線吸収物質が付加された接着面にレーザーを照射する。

本発明によれば、機能部品に付着している離型剤を除去でき、機能部品とタイヤ内面との接着強度を向上させることができる

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る機能部品及び機能部品取付台座の斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る機能部品及び機能部品取付台座の側面図である。図４は、本発明の実施形態に係る機能部品及び機能部品取付台座の側面図である。図５は、本発明の実施形態に係る機能部品及び機能部品取付台座の側面図である。図６Ａは、機能部品、離型剤、及びタイヤ内面の位置関係を説明する図である。図６Ｂは、機能部品、離型剤、及びタイヤ内面の位置関係を説明する図である。図６Ｃは、機能部品、離型剤、及びタイヤ内面の位置関係を説明する図である。図７は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

（空気入りタイヤの構成）
図１を参照して、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０の構成を説明する。

図１に示すように、空気入りタイヤ１０は、リムホール５０に組み付けられて使用される。リムホール５０に組み付けられた空気入りタイヤ１０の内側空間には、空気などの気体が充填される。

路面と接するトレッド２０の裏側には、機能部品２００が取り付けられる。機能部品２００としては、温度、内圧、加速度などを測定するセンサなどが挙げられる。また、機能部品２００は、センサに限定されず、スポンジ、シーラント、無線通信デバイス（無線機）などであってもよい。

機能部品２００は、機能部品取付台座１００を介して、空気入りタイヤ１０の内側の表面、具体的には、タイヤ内面３０に取り付けられる。つまり、機能部品取付台座１００は、機能部品２００をタイヤ内面３０に取り付けるための台座である。なお、本実施形態では、機能部品２００と機能部品取付台座１００とを区別して説明するが、機能部品２００と機能部品取付台座１００との両方を含めて機能部品と表現されてもよい。

なお、空気入りタイヤ１０の種類は特に限定されないが、本実施形態では、主に通常の舗装路（一般道及び高速道）を走行する乗用自動車、トラック、バスなどの自動車に装着されることを前提とする。

（機能部品及び機能部品取付台座の構造）
次に、図２を参照して機能部品２００及び機能部品取付台座１００の構造について説明する。

図２に示すように、機能部品２００は、例えば、ある程度の厚みがあるボタン電池と同様の形状である。また、図２に示すように、機能部品取付台座１００は、包囲壁部１１０、天井部１３０及びベース部１２０を有する。また、ベース部１２０の裏側は、タイヤ内面３０と接着する接着面１４０である。

接着面１４０は、加硫ゴムやプラスチックなどの金型成型部材で形成されてもよく、金属部材で形成されてもよい。接着面１４０が金属部材で形成されるとは、接着面１４０にプリント基板の一部が露出していたり、加硫ゴム部材の表面に金属部材の配線端子が露出していることをいう。なお、金属部材の配線端子とは、例えば、アルミニウム、銅、金などである。

図３に示すように、接着面１４０は、接着剤によってタイヤ内面３０に固定される。しかし、図３に示すように、接着面１４０に物質（離型剤７０、老化防止剤など）が付着していると、離型剤７０によって接着剤の接着強度が低下するおそれがある。これにより、接着面１４０とタイヤ内面３０との接着強度が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態では、赤外線レーザーを用いて接着面１４０に付着している離型剤７０を適切に除去する。図４を参照して、この点について説明する。

図４に示すように、赤外線レーザーを照射する前に、接着面１４０には赤外線吸収物質１５０が付加される。本実施形態における赤外線吸収物質１５０は、例えば、カーボンであり、波長が１０００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲の赤外線を吸収する。また、赤外線吸収物質１５０は、赤外線レーザーの反射率が低くなる物質を含有する。赤外線吸収物質１５０が反射する赤外線レーザーの反射率は、７０％以下であればよく、特に限定されない。赤外線吸収物質１５０が反射する赤外線レーザーの反射率は、３０％以下であってもよい。

赤外線吸収物質１５０の付加は特に限定されない。接着面１４０が、加硫ゴム部材で形成されている場合、接着面１４０に赤外線吸収物質１５０を偏在化させればよい。赤外線吸収物質１５０の偏在化とは、赤外線吸収物質１５０を接着面１４０に塗布したり、付着させたりすることをいう。また、成型時に接着面１４０へブリードしてもよく、離型剤７０に赤外線吸収物質１５０を含ませてもよい。接着面１４０が、金属部材で形成されている場合、赤外線吸収物質１５０を接着面１４０に塗布したり、付着させたりすればよい。

赤外線吸収物質１５０に赤外線レーザーが照射されると、赤外線吸収物質１５０に吸収された赤外線レーザーは、熱に変換される。この熱エネルギーが、離型剤７０を蒸発させる。これにより、離型剤７０は除去され、図５に示すように、接着面１４０とタイヤ内面３０との接着強度は向上する。

なお、赤外線吸収物質１５０が反射する赤外線レーザーの反射率は、７０％以下であればよいと説明したが、その理由は、反射率が７０％より大きい場合、反射した赤外線レーザーが、レーザー照射装置にハイパワーで戻ってしまうからである。これにより、レーザー照射装置の照射部が故障しやすくなり、量産時におけるメンテナンス頻度が増えて効率が低くなってしまう。例えば、反射率が１０００ｎｍ近傍で７０％より大きい金属部材に赤外線レーザーを照射した場合、１０００回～２０００回に一回の割合で、レーザー照射装置を修理する必要があった。反射率が７０％以下であれば、レーザー照射装置の修理回数は減り、生産性は向上する。

上記の例では接着面１４０に付着している離型剤７０について説明したが、離型剤が付着するのは接着面１４０に限定されない。図６Ａに示すように、タイヤ内面３０に離型剤７１が付着している場合もある。離型剤７１は、加硫工程において内面に塗布され、加硫後にタイヤ内面３０に残る。加硫工程では、ブラダーを膨張させ、未加硫タイヤの内面を押圧する。加硫が終了した際に、ブラダーとタイヤの内面とが密着しないように、未加硫タイヤの内面には離型剤７１が塗布される。そして、図６Ａに示すように、離型剤７１は、加硫後にタイヤ内面３０に残る。なお、離型剤７１は、例えばシリコンである。離型剤７１によって機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が低下するおそれがある。

図６Ａに示すように、機能部品２００が設置される設置領域８０に離型剤７１が付着している場合、赤外線レーザーをタイヤ内面３０に照射して離型剤７１を除去する。詳しくは、タイヤ内面３０からタイヤ径方向外側に向かって形成される領域８１に赤外線レーザーを照射する。この領域８１は、機能部品２００が設置される設置領域８０に含まれる領域である。また、領域８１は、赤外線吸収物質を含む。

図６Ａに示すように、赤外線吸収物質１６０を含む領域８１に赤外線レーザーが照射されると、赤外線レーザーはタイヤ内面３０（領域８１）に吸収される。タイヤ内面３０（領域８１）に吸収された赤外線レーザーは、熱に変換される。この熱エネルギーにより離型剤７１が除去される。これにより、図６Ｂに示すように、離型剤７１が除去された凹部９０が形成される。その後、図６Ｃに示すように、凹部９０に機能部品２００が設置される。このように、離型剤７１が除去された凹部９０に機能部品２００が設置されることにより、機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が向上する。

赤外線吸収物質１６０は、例えば、カーボンであり、波長が１０００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲の赤外線を吸収する。また、赤外線吸収物質１６０は、赤外線レーザーの反射率が低くなる物質を含有する。赤外線吸収物質１６０が反射する赤外線レーザーの反射率は、３０％以下であればよい。反射率が３０％より大きい場合、反射された赤外線レーザーが、離型剤７１を除去する領域以外の領域に照射される。これにより、離型剤７１を除去する領域以外の領域が熱によってダメージを受けてしまい、内面部材の耐久性の低下を引き起こすおそれがある。また、赤外線レーザーが反射されると、吸収される赤外線レーザーは、相対的に少なくなる。吸収される赤外線レーザーが相対的に少なくなると、熱エネルギーが不十分となる。これにより、離型剤７１が十分に除去されず、機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が低下するおそれがある。以上の理由により、反射率は、３０％以下であればよい。なお、離型剤７１が、赤外線吸収物質を含んでもよい。

また、接着面１４０と、タイヤ内面３０の両方に赤外線レーザーを照射してもよい。これにより、接着面１４０に付着している離型剤７０、及びタイヤ内面３０に付着している離型剤７１が除去され、機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が向上する。

（実験結果）
次に、赤外線レーザーの反射率に関する実験結果について説明する。

実験では、赤外線吸収物質１６０を含まない離型剤（比較例）と、赤外線吸収物質１６０を含む離型剤７１（実施例）を用いた。発明者は、この２つの離型剤に赤外線レーザーを照射し、赤外線レーザーの反射率の測定を行った。なお、この実験において、発明者は、日本分光株式会社製の紫外可視赤外分光光度計ＭＶ－３３００に１ｍｍ集光タイプの反射測定ユニットをつけて、赤外線レーザーの反射率の測定を行った。

（比較例）
比較例の離型剤として、赤外線吸収物質を含まないマイカを用いた。発明者は、離型剤を５０μｍ以上の厚膜で内面に塗布しタイヤを加硫した。加硫後にタイヤに残った離型剤に対し、発明者は、赤外線レーザーを照射し、レーザ光の反射率を測定した。１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長の反射率は、３２～３５％であった。

発明者が、１０９０ｎｍの波長を有する赤外線レーザーを離型剤に照射したところ、反射された赤外線レーザーの一部が、ビード部分に当たり、タイヤドラム耐久性が低下した。また、比較例のタイヤ３０本に機能部品を設置して、６か月間、室温で放置したところ、１本のタイヤにおいて機能部品が剥がれた。このように、機能部品の接着強度は、不十分であった。

（実施例）
実施例の離型剤７１として、赤外線吸収物質１６０であるカーボンを１０％含有した黒マイカを用いた。発明者は、離型剤７１を５０μｍ以上の厚膜で内面に塗布しタイヤを加硫した。加硫後にタイヤに残った離型剤７１に対し、発明者は、赤外線レーザーを照射し、赤外線レーザーの反射率を測定した。１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長の反射率は、２０～２５％であった。

発明者が、１０９０ｎｍの波長を有する赤外線レーザーを離型剤７１に照射したところ、タイヤドラム耐久性の低下は確認されなかった。また、実施例のタイヤ３０本に機能部品を設置して、６か月間、室温で放置したところ、機能部品が剥がれたタイヤは確認されなかった。

以上の実験結果により、赤外線吸収物質１６０が反射する赤外線レーザーの反射率が、３０％以下であれば、タイヤドラム耐久性は低下せず、かつ、離型剤７１を適切に除去でき、機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が向上することがわかる。

次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０の製造方法を説明する。

未加硫タイヤ準備工程Ｓ１０において、未加硫タイヤを準備する。

次に、加硫工程Ｓ２０において、未加硫タイヤの内面に離型剤７１を塗布する。この離型剤７１は、赤外線吸収物質１６０を含んでいてもよい。また、離型剤７１が赤外線吸収物質１６０を含まない場合、未加硫タイヤにおいて、内面からタイヤ径方向外側に向かって赤外線吸収物質１６０を含む領域８１が形成されてもよい。ブラダーを膨張させ、未加硫タイヤの内面を押圧する。その後、加硫金型によって未加硫タイヤが加硫される。加硫後に、タイヤ内面３０に離型剤７１が残る。

次に、赤外線吸収物質付加工程Ｓ３０において、機能部品２００の接着面１４０に赤外線吸収物質１５０が付加される。

次に、照射工程Ｓ４０（第１工程）において、接着面１４０に赤外線レーザーが照射される。赤外線吸収物質１５０に吸収された赤外線レーザーは熱に変換され、この熱エネルギーにより、離型剤７０が除去される。また、機能部品２００が設置される設置領域８０に対し、赤外線レーザーが照射される。赤外線吸収物質１６０に吸収された赤外線レーザーは熱に変換され、この熱エネルギーにより離型剤７１が除去される。

次に、設置工程Ｓ５０（第２工程）において、離型剤７１が除去された領域に、機能部品２００が設置される。このとき、機能部品２００の接着面１４０に付着していた離型剤７０も除去されている。これにより、機能部品２００とタイヤ内面３０との接着強度が向上する。

（作用効果）
本実施形態に係る空気入りタイヤ１０において、タイヤ内面３０に機能部品２００を備えることが可能である。機能部品２００は、タイヤ内面３０と接着する接着面１４０を有する。接着面１４０に赤外線吸収物質１５０が付加され、その後、接着面１４０に赤外線レーザーが照射される。赤外線吸収物質１５０に吸収された赤外線レーザーは、熱に変換され、この熱エネルギーが接着面１４０に付着している物質（離型剤７０、老化防止剤など）を蒸発させる。これにより、離型剤７０は除去され、接着面１４０とタイヤ内面３０との接着強度は向上する。また、赤外線吸収物質１５０の特性として、１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長を有する赤外線の反射率が３０％以下である。これにより、反射した赤外線レーザーがレーザー照射装置にハイパワーで戻ることが少なくなる。これにより、レーザー照射装置の修理回数は減り、生産性は向上する。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、タイヤ内面３０にインナーライナーが設けられている場合、このインナーライナーが赤外線吸収物質を含んでもよい。

１０空気入りタイヤ
２０トレッド
３０タイヤ内面
５０リムホール
７０、７１離型剤
８０設置領域
８１領域
９０凹部
１００機能部品取付台座
１１０包囲壁部
１２０ベース部
１３０天井部
１４０接着面
１５０、１６０赤外線吸収物質
２００機能部品

Claims

タイヤ内面に機能部品を備えることが可能なタイヤの製造方法であって、
前記機能部品は、前記タイヤ内面と接着する接着面を有し、
前記接着面にレーザーを照射する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記機能部品を前記タイヤ内面に取り付ける第２工程を有し、
前記接着面は、加硫ゴム部材によって形成されており、
前記第１工程の前に、前記接着面に、１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長を有する赤外線の反射率が３０％以下である赤外線吸収物質を付加する工程をさらに有し、
前記第１工程において、前記赤外線吸収物質が付加された前記接着面に前記レーザーを照射する
ことを特徴とするタイヤの製造方法。
タイヤ内面に機能部品を備えることが可能なタイヤの製造方法であって、
前記機能部品は、前記タイヤ内面と接着する接着面を有し、
前記接着面にレーザーを照射する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記機能部品を前記タイヤ内面に取り付ける第２工程を有し、
前記接着面は、金属部材によって形成されており、
前記第１工程の前に、前記接着面に、１０００ｎｍ～１１００ｎｍの波長を有する赤外線の反射率が３０％以下である赤外線吸収物質を付加する工程をさらに有し、
前記第１工程において、前記赤外線吸収物質が付加された前記接着面に前記レーザーを照射する
ことを特徴とするタイヤの製造方法。