WO2014064896A1

WO2014064896A1 - 空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: WO2014064896A1
Application number: PCT/JP2013/006027
Authority: WO
Inventors: 渡辺　敏幸; 充幸和氣; 大雅石原; 横田　英俊; 清二石川; 家朋松永; 亜希夫草野; 敬士 ▲高▼田; 茜三好
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2014-05-01
Also published as: JP2014084007A

Abstract

　タイヤ内表面の平坦部に対して突出する凸部が形成されたタイヤの内表面の少なくとも一部に、複数の短繊維が接着剤により固着された空気入りタイヤであって、前記凸部と前記平坦部の境を形成する基底部を備えるとともに、該基底部の外表面が滑らかに形成され、該基底部の外表面の曲率半径が０．２５ｍｍ以上である。

Description

空気入りタイヤ及び空気入りタイヤの製造方法

　この発明は、タイヤ内表面の平坦部に対して突出する凸部が形成されたタイヤの内表面の少なくとも一部に、複数の短繊維が接着剤により固着された空気入りタイヤ及びそのような空気入りタイヤの製造方法に関するものである。

　空気入りタイヤは、その構造上、タイヤ内部の円管長さに起因する空洞共鳴現象を発生することが知られており、この空洞共鳴音は不快な車室内騒音の一因となっている。そして、このような空洞共鳴音を低減することを目的として、特許文献１のように、内表面に多数の短繊維を接着剤で固着したタイヤが知られている。

特開２００４－８２３８７号公報

　しかしながら、上述したような、内表面に多数の短繊維を接着剤で固着したタイヤは、使用時に一部の短繊維が剥離し、その結果吸音効果が損なわれる場合があるということが判明した。

　この発明は、内表面の少なくとも一部に短繊維が固着された空気入りタイヤに生じる、上述した課題を有効に解決するものであり、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤ、及び、そのような空気入りタイヤを容易に得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的とするものである。

　本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意研究を進めた。そして以下の知見を得た。
　タイヤの加硫成形工程では一般に、成形された生タイヤを加硫機に取り付けられたモールド内に入れて、生タイヤの内側でブラダーを膨張させ、該ブラダーで生タイヤの内表面を押圧することで、生タイヤの外表面をモールドの内表面に押し付けながら生タイヤを加熱する方法が採用されている。
　この加硫成形工程で生タイヤを構成するゴムの内部、及びブラダーと生タイヤとの間に存在する空気を効率的に排出するために、外表面に細長い矩形の条溝（凹部）を形成したブラダーが広く用いられている。そして、このようなブラダーを用いてタイヤを製造すると、製造されたタイヤの内表面には細長い矩形の突条（凸部）が形成される。

　上述したような、内表面に凸部が形成され、内表面に多数の短繊維を接着剤で固着したタイヤにおいて、該凸部の基底部には接着剤が含浸しにくい。さらに、タイヤの走行時には繰り返し大変形がおこり、変形時に該基底部付近には歪みが集中する。
　また、走行時の発熱やタイヤ内部の水分によって、接着剤が劣化することがある。
　これらのことから、タイヤの使用時に、タイヤの内表面の前記凸部の基底部付近で接着剤が剥離し易いため、短繊維が剥離する場合があるということがわかった。

　以上の知見に基づきなされたこの発明の空気入りタイヤは、タイヤ内表面の平坦部に対して突出する凸部が形成されたタイヤの内表面の少なくとも一部に、複数の短繊維が接着剤により固着された空気入りタイヤであって、前記凸部と前記平坦部の境を形成する基底部を備えるとともに、該基底部の外表面が滑らかに形成され、該基底部の外表面の曲率半径が０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする。
　この発明の空気入りタイヤでは、前記凸部は、外表面に凹部が形成され前記凹部の底部の上縁部が滑らかに形成されたブラダーを、前記タイヤの内表面に押圧することで形成されたものであってよい。
　ここにおいて、この発明の空気入りタイヤでは、前記凸部は突条であり、前記凸部の延在方向とタイヤ幅方向とがなす角度が３０°以下であることが好ましい。なお、「凸部の延在方向」とは、突条のトレッド部の内周面における幅方向両端を結んだ直線が延びる方向をいうものとする。

　次に、この発明の空気入りタイヤの製造方法は、外表面に凹部が形成され前記凹部の上縁部が滑らかに形成され、該上縁部の曲率半径を０．２５ｍｍ以上としたブラダーで、生タイヤの内表面を押圧しながら生タイヤを加硫してタイヤに成形する加硫成形工程と、前記タイヤの内表面の少なくとも一部に、接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記タイヤの内表面の前記接着剤を塗布した部分に、複数の短繊維を付着させる短繊維付着工程と、を含むことを特徴とする。
　なお、ここでいう「接着剤を塗布する」とは、接着剤を散布等することも含むものとする。

　この明細書及び特許請求の範囲において、空気入りタイヤの形状の測定は、特に断りのない限りタイヤを適用リムに装着して所定内圧を充填した無負荷の状態で行うものとし、ブラダーの形状は、タイヤ加硫時のものをいうこととする。
　ここで「適用リム」とは、タイヤが生産され、または使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）　ＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｔｙｒｅ　ａｎｄ　Ｒｉｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳ　ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ　ＴＩＲＥ　ａｎｄ　ＲＩＭ　ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ　ＩＮＣ．）のＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ等に規定された、適用サイズにおける標準リムを指す。
　また、「所定内圧」とは、上記ＪＡＴＭＡ等の規格で、タイヤサイズに応じて規定される、タイヤの最大負荷能力に対応する充填空気圧（最高空気圧）をいう。
　なお、ここでいう空気は、窒素ガスその他の不活性ガスに置換することもできる。

　この発明の空気入りタイヤによれば、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させることができる。そして、この発明の空気入りタイヤの製造方法によれば、タイヤの内表面に固着された短繊維の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤを容易に得ることができる。

この発明の一実施形態の空気入りタイヤを、適用リムに組み付けて所定内圧を充填した無負荷の状態の空気入りタイヤについて示すタイヤ幅方向断面図である。図１に示す一実施形態の空気入りタイヤの内表面を、短繊維が付着される前の状態で示す部分展開図である。図１のＡ部の拡大図であり、図２に示す突条の延在方向に直交する平面による断面図である。図１に示す一実施形態の空気入りタイヤの加硫成形工程で用いられるブラダーの正面図である。この発明の空気入りタイヤの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。

　以下に、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を例示説明する。
　なお、タイヤの各部の構成は、下記の説明に限定されるものではない。
　図１に例示する、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも言う）１は、一対のビード部７間に跨ってラジアル方向に配置したコードによる、一枚以上のカーカスプライにて形成されたカーカス２と、カーカス２のクラウン域の外周側に配設されて、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる金属コードからなるベルトプライで構成される、ここでは二層の傾斜ベルト層３と、傾斜ベルト層３の外周側に配設されて、タイヤ周方向に向けて延びる有機繊維コードからなる補強層で構成される、ここでは一層のベルト補強層４と、ベルト補強層４の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッド５と、ビード部７からタイヤ半径方向外側に伸びる一対のサイドウォール部６とを具える。

　図２に示すように、ここで示す実施形態の空気入りタイヤ１の内表面８には、タイヤ内表面の平坦部に対して突出し、タイヤ幅方向に対して角度θだけ傾斜して延びる突条（凸部）１３が形成されている。この突条（凸部）１３は、この例では、外表面に凹部が形成され前記凹部の上縁部が滑らかに形成されたブラダーを、タイヤ１の内表面に押圧することで形成されたものであり、ブラダーリッジと呼ばれるものである。このようなブラダーを用いることで、従来のタイヤの加硫成形工程と同様の工程で、この実施形態のタイヤ１を製造することができる。
　また、傾斜角度θを３０°以下とすることが、後述するタイヤの内表面８の突条１３の基底部１３ａの外表面付近に、タイヤの変形時に大きな歪みが発生することを抑制して、接着剤１２の耐剥離性を向上させ、ひいては短繊維の耐剥離性を向上させる点で好ましい。すなわち、θを３０°よりも大きくした場合には、タイヤの転動時に突条で生じる歪みが大きくなり、短繊維が剥離しやすくなるおそれがある。
　なお、凹部の上縁部が滑らかに形成されていないブラダーを使用した場合でも、成形されたタイヤの内表面の突条の基底部の外表面をヤスリ掛け等して、滑らかに形成することができる。そして、空気入りタイヤ１の内表面８はインナーライナーゴムで構成することが一般的であるが、少なくとも一部を他の部材で構成することもできる。また図示はしないが、複数の方向に延在する凸部を形成して、凸部を網目状とすることもできる。

　図３は、図１中の点線Ａで囲まれた部分の拡大図である。同図では、タイヤの内表面８より上側がタイヤの肉部、内表面８より下側がタイヤの空気室となっている。タイヤの内表面８には、多数の短繊維１１が、例えばウレタン系の接着剤１２によって固着されている。この短繊維１１により、空気入りタイヤ１が発生する空洞共鳴音を低減することができる。
　なお、接着剤としてはその他市販のものや粘着剤を用いることもできる。

　この発明では、タイヤの内表面８の突条１３の基底部１３ａの外表面付近で接着剤１２が剥離することを防止するために、基底部１３ａの外表面は滑らかに形成されている。このことで、基底部１３ａに接着剤１２を含浸し易くするとともに、タイヤ変形時に基底部１３ａ付近に歪みが集中することを抑制して、接着剤１２の耐剥離性を向上させ、ひいては、タイヤの内表面８に固着された短繊維の耐剥離性を向上させることができる。
　なお、ここでいう「基底部１３ａ」とは、図３に示すタイヤの内表面８の平坦部８ａと、凸部１３の境となる部分のことをいうものとする。また、この明細書及び特許請求の範囲において「滑らか」とは、角部（一定の断面において、曲率半径が０となる部分）が存在しないことをいうものとする。

　ここで、基底部１３ａの外表面の曲率半径Ｒは、０．２５ｍｍ以上とする。すなわち、Ｒが０．２５ｍｍ未満の場合には、基底部１３ａの外表面が十分滑らかとならず、接着剤１２、ひいては短繊維１１の耐剥離性を十分有効に向上させることができないおそれがあるからである。また、曲率半径Ｒは１．５０ｍｍ以下とすることが好ましい。Ｒが１．５０ｍｍを超える場合には、加硫時に空気を十分に排出することができず、タイヤを構成するゴムの中に空気が取り込まれたままとなる（閉じ込められる）おそれがあるからである。より好ましくは、基底部１３ａの外表面の曲率半径Ｒを０．２５ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下とする。

　なおここでは、基底部１３ａの外表面の曲率半径Ｒを、突条１３の延在方向に直交する断面で計測しているが、タイヤの内表面８に形成された凸部が突条以外のものとして形成されている場合には、タイヤの内表面８に直交するすべての断面で計測した基底部１３ａの外表面の曲率半径のうち、最小曲率半径Ｒを上記の範囲内とすることが好ましい。

　なお、短繊維１１は、平均直径Ｄが１μｍ以上５００μｍ、平均長さＬが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の短繊維を用いることが好ましい。また短繊維の平均長さＬと平均直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を５以上２０００以下とすることが好ましい。すなわち、Ｌが０．５ｍｍ未満またはＬ／Ｄが５未満の場合には、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなるおそれがあり、Ｌが１０ｍｍを超える場合またはＬ／Ｄが２０００を超える場合には、短繊維同士が絡み合ってダマ（塊）ができ、短繊維が吸音効果を十分に発揮できないおそれがある。そしてＤを１μｍ未満とすると、短繊維の製造工程で糸切れが多発して生産性が低下する。一方Ｄが５００μｍを超えると、タイヤの重量増加によって転がり抵抗が大きくなり、タイヤを装着した車両の燃費が悪化するおそれがある。

　また、短繊維１１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。
　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の繊維を、再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等を、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。

　そして、図１に示すタイヤでは、ビードトウ７ａからタイヤ径方向に一定の距離をおいて、ビードフィラー９の上端（タイヤ径方向外端）９ａよりもタイヤ径方向内側を、短繊維１１の固着領域の境界１１ａとして、タイヤの内表面８にわたって短繊維１１を固着させている。また、短繊維１１をタイヤ赤道面ＣＬ付近以外、特にサイドウォール部６の内周面のみに設けることで、パンク修理液の使用を妨げるおそれを減らすことができる。また、短繊維を互いに離れた複数の領域に固着させる（例えば、短繊維を縞状に設ける）ことで、接着剤がタイヤの内表面８から剥離した場合でも、当該短繊維ひいては短繊維の剥離が広がらず、短繊維による吸音効果を維持することができる。
　ここで、タイヤに発生する空洞共鳴音を有効に低減する観点から、タイヤの内表面８の全表面積の２５％以上の部分に短繊維を固着させることが好ましく、タイヤの内表面８の短繊維１１が設けられる部分には１平方センチメートル当り１００本以上の平均密度で短繊維を設けることが好ましい。

　なお、この実施形態では、凸部（突条）が、加硫時に空気を効率的に排出するために凹部が形成されたブラダーによって形成された、ブラダーリッジである場合を説明したが、本発明は、その他の形状及び／または目的で形成されたものである場合、例えば空冷を目的として凸部を形成した場合にも適用可能である。

　次に、本発明の、空気入りタイヤの製造方法について説明する。本発明の、空気入りタイヤの製造方法は、図１に示す本発明の空気入りタイヤを製造するのに好適である。
　図４に、本発明に係る、空気入りタイヤの製造方法において、タイヤ加硫時に用いられるブラダー２１を示す。加硫時に空気を効率的に排出するために、ブラダー２１の外表面には細長い矩形の条溝（凹部）２２が複数形成されている。条溝２２の上縁部は、図２及び図３に示すタイヤの内表面８の突条１３の基底部１３ａの外表面に対応するように滑らかに形成されており、該上縁部の曲率半径を０．２５ｍｍ以上とするとともに、好ましくは１．５０ｍｍ以下とする。なお、ブラダー２１の条溝２２を、タイヤ内表面に押圧した際に、条溝２２がタイヤ幅方向に対して傾斜するように形成することで、図１のタイヤのように、タイヤの内表面８の突条１３をタイヤ幅方向に対して傾斜させることができる。
　図４に示すブラダー２１によって形成されたブラダーリッジは一般に、タイヤ内周面のトレッド部中央近傍を始端としてビードトウまで延びる。そしてトレッド部中央（タイヤ赤道面）近傍のタイヤ内周面にはブラダーリッジの設けられていない領域がタイヤ周方向に伸びている。

　次に、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、図５に示すように、加硫成形工程と、該加硫成形工程後に行われる接着剤塗布工程と、該接着剤塗布工程後に行われる短繊維付着工程とを含む。
　加硫成形工程では、成形された生タイヤを加硫機に取り付けられたモールド内に入れる。そして、生タイヤの内側で、外表面に凹部が形成され前記凹部の上縁部が滑らかに（角部を持たずに）形成されたブラダーを膨張させて、生タイヤの内表面を押圧しながら生タイヤの外表面をモールドの内表面に押し付けた状態で、生タイヤを加熱することで生タイヤを加硫する（ステップＳ１）。ブラダー２１には条溝２２が形成されているため、この加硫成形工程で、生タイヤ内部、及びブラダー２１と生タイヤとの間に存在する空気をモールド外部に効率的に排出することができる。

　以上のようにして、図１～３に示すような、内表面に突条が形成され、該突条の基底部の外表面が滑らかに形成された空気入りタイヤを成形することができる。このような空気入りタイヤは、変形時に基底部付近に歪みが集中しにくく、後の工程で設けられる短繊維の耐剥離性を向上させることができる。

　接着剤塗布工程では、短繊維を固着するために、加硫済みのタイヤの少なくとも一部に接着剤等を塗布する（ステップＳ２）。これにより接着剤等を付着させた部分に短繊維が固着されることとなる。ここで、タイヤの内表面の突条は滑らかに形成されているため、接着剤等が含浸し易くなり、その結果接着剤等の耐剥離性を向上させることができ、ひいては短繊維の耐剥離性を向上させることができる。
　その後、短繊維付着工程では、タイヤの内表面の前記接着剤等を塗布した部分に、多数の短繊維を付着させる（ステップＳ３）。短繊維の付着は種々の方法で行うことができ、例えば静電植毛を利用することができる。静電植毛とは、短繊維を帯電させて、静電気力によって付着対象の表面上に短繊維を垂直に植毛する技術であり、この技術を用いることで、多数の短繊維をタイヤの内面に立設させることが容易にでき、曲面であるタイヤの内面にも確実に短繊維を植毛することができる。

　以下に示す仕様の下、タイヤをサイズ２７５／７０Ｒ１６で試作し、各試作タイヤについてタイヤ内のエア入りを評価するとともに、短繊維の耐剥離性を評価するための試験を行ったので以下に説明する。
　実施例タイヤ１～６及び比較例タイヤ１～３は、図１～３に示すように、突条が形成されたタイヤの内表面に太さ２０デニール（直径５０μｍ）、長さ４．０ｍｍのナイロン製短繊維を接着剤により固着したものである。各実施例タイヤ及び各比較例タイヤにおける、突条の延在方向とタイヤ幅方向とがなす角度（以下、「突条の延在角度」という）は、表１の通りである。この突条の基底部の外表面の曲率半径Ｒを変えて各種評価を行った。

＜タイヤ内のエア入りの評価＞
　試作タイヤのそれぞれについてシアロ試験（シアログラフィ）を行った。具体的には、タイヤを気密室に入れて、空気を抜き入れしながらレーザで撮影した。撮影された画像を確認することで、タイヤを構成するゴムの中に空気が閉じ込められているか、評価を行った。その結果を表１に示す。

＜耐剥離性の評価＞
　この試作タイヤを８Ｊ－１６のリムに組み付けて、所定内圧を充填した無負荷の状態で６０℃の環境に１ヶ月放置してタイヤを劣化させる。その後、タイヤの内圧を所定内圧の５０％として、４輪を車両に装着し、ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷荷重（タイヤに負荷することが許される最大の質量）を負荷して１万ｋｍ走行した。
　そして走行後に、走行前から短繊維が剥離した部分の面積を確認し、(i)短繊維が剥離していない場合、(ii)短繊維がわずかに剥離している場合（短繊維が剥離した部分の面積が、走行前に接着剤で短繊維が固着されていた部分の面積の１０％未満である場合）、(iii)短繊維が大きく剥離している場合（短繊維が剥離した部分の面積が、走行前に接着剤で短繊維が固着されていた部分の面積の１０％以上である場合）、のいずれに該当しているかを確認した。なお、突条に角部が存在する従来例タイヤで同様の試験を行ったところ、試験後短繊維は大きく剥離していた。　

　試験結果から、凸部の基底部の外表面を滑らかに形成し、かつ、該基底部の外表面の曲率半径Ｒを０．２５ｍｍ以上とした実施例タイヤ１～６はいずれも、比較例タイヤ１～３よりも短繊維の耐剥離性が向上していることが明らかとなった。特に、突条の延在角度を３０°以下とした実施例タイヤ１～５では、耐剥離性が大きく向上していることが明らかとなった。
　また、凸部の基底部の外表面の曲率半径Ｒを１．５０ｍｍ以下とすることで、タイヤ内のエア入りを抑制できることが明らかとなった。

　１：空気入りタイヤ、２：カーカス、３：傾斜ベルト層、４：ベルト補強層、５：トレッド、６：サイドウォール部、７：ビード部、７ａ：ビードトウ、８：タイヤの内表面、９：ビードフィラー、９ａ：ビードフィラーの上端（タイヤ径方向外端）、１１：短繊維、１１ａ：短繊維の固着領域の境界、１２：接着剤、１３：凸部（突条）、１３ａ：基底部、２１：ブラダー、２２：凹部（条溝）

Claims

　タイヤ内表面の平坦部に対して突出する凸部が形成されたタイヤの内表面の少なくとも一部に、複数の短繊維が接着剤により固着された空気入りタイヤであって、
　前記凸部と前記平坦部の境を形成する基底部を備えるとともに、該基底部の外表面が滑らかに形成され、該基底部の外表面の曲率半径が０．２５ｍｍ以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
　前記凸部は、外表面に凹部が形成され前記凹部の上縁部が滑らかに形成されたブラダーを、前記タイヤの内表面に押圧することで形成されたものである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記凸部は突条であり、前記凸部の延在方向とタイヤ幅方向とがなす角度が３０°以下である、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
　外表面に凹部が形成され前記凹部の上縁部が滑らかに形成され、該上縁部の曲率半径を０．２５ｍｍ以上としたブラダーで、生タイヤの内表面を押圧しながら生タイヤを加硫してタイヤに成形する加硫成形工程と、
　前記タイヤの内表面の少なくとも一部に、接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
　前記タイヤの内表面の前記接着剤を塗布した部分に、複数の短繊維を付着させる短繊維付着工程と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。