WO2020250964A1

WO2020250964A1 - タイヤの洗浄方法およびタイヤの製造方法

Info

Publication number: WO2020250964A1
Application number: PCT/JP2020/022981
Authority: WO
Inventors: 隆裕岡松; 丈章齋木
Original assignee: 横浜ゴム株式会社
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2020-12-17
Also published as: EP3984729A1; CN113950405A; CN113950405B; EP3984729A4

Abstract

プラズマ処理を利用して、不要な付着物をタイヤ表面のゴムを損傷させずに確実に除去できる洗浄方法およびこれにより洗浄されたタイヤの製造方法を提供する。照射するプラズマＰによって、タイヤ表面の所定範囲１１Ａのゴムが損傷しないプラズマＰの照射条件を予め把握しておき、アーム５に保持された照射ヘッド３と回転機構７に保持されたタイヤ１０との少なくとも一方の動きを制御装置６により制御して連続的または断続的に移動させつつ、予め把握している照射条件で、プラズマＰを照射ヘッド３から、大気圧下のタイヤ１０の内面１１の所定範囲１１Ａに照射して、所定範囲１１Ａに付着している離型剤などの不要な付着物Ｘを除去する。

Description

タイヤの洗浄方法およびタイヤの製造方法

　本発明は、タイヤの洗浄方法およびタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、プラズマ処理を利用して、タイヤ表面の不要な付着物をタイヤ表面のゴムを損傷させることなく確実に除去できるタイヤの洗浄方法およびこの洗浄方法が適用されたタイヤの製造方法に関するものである。

　タイヤ表面には、製造工程で使用された離型剤が付着している。このような離型剤が付着したままでは、そのタイヤ表面に吸音材などを貼り付けることが難しいため、離型剤をタイヤ表面から除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法では、レーザ光をタイヤ表面に照射することで離型剤が除去される。

　しかしながら、レーザ光は出力エネルギが高いため、離型剤が付着していたタイヤ表面のゴムも離型剤とともに除去される（段落０００６等参照）。即ち、除去する必要がない健全なゴムが除去されて、タイヤ表面が損傷するという問題がある。タイヤ表面には離型剤以外にも不要な付着物が付着しているので、これらの付着物をタイヤ表面のゴムを損傷させることなく確実に除去するには改善の余地がある。

日本国特開２０１５－２１４０６５号公報

　本発明の目的は、プラズマ処理を利用して、タイヤ表面の不要な付着物をタイヤ表面のゴムを損傷させることなく確実に除去できるタイヤの洗浄方法およびこの洗浄方法が適用されたタイヤの製造方法を提供することにある。

　上記目的を達成するため本発明のタイヤの洗浄方法は、タイヤ表面の所定範囲に照射ヘッドからプラズマを照射することにより、前記所定範囲に付着している不要な付着物を除去するタイヤの洗浄方法であって、照射するプラズマによって前記所定範囲のタイヤ表面のゴムが損傷しないプラズマの照射条件を予め把握しておき、この予め把握している前記照射条件で、前記所定範囲に前記照射ヘッドからプラズマを照射して前記付着物を除去することを特徴とする

　本発明のタイヤの製造方法は、上記のタイヤの洗浄方法により洗浄された前記所定範囲に、所定の取付物を接着剤を介して接合することを特徴とする。

　本発明のタイヤの洗浄方法によれば、レーザ光よりも出力強度（出力エネルギ）が低くかつ格段に安全性が高いプラズマを利用する。しかも、プラズマ照射によってタイヤ表面のゴムが損傷しない予め把握している前記照射条件で、前記所定範囲に前記照射ヘッドからプラズマを照射する。これにより、タイヤ表面に付着している離型剤などの不要な付着物をタイヤ表面のゴムを損傷させることなく確実に除去することが可能になる。

　本発明のタイヤの製造方法によれば、上記のタイヤの洗浄方法によって洗浄されて、不要な付着物が除去された前記所定範囲に、所定の取付物を接着剤を介して接合する。そのため、接合した付着物を前記所定範囲に強固に長期間に渡って固定するには有利になる。これに伴い、固定した取付物がタイヤ表面から離脱する不具合を防止できる。

図１は取付物がタイヤの内面に接合されたタイヤを横断面視で例示する説明図である。図２は図１のタイヤの内面を平面視で例示する説明図である。図３は本発明に使用するタイヤの洗浄システムを例示する説明図である。図４はタイヤの内面の洗浄工程をタイヤの横断面視で例示する説明図である。図５は図４の洗浄工程を上面視で例示する説明図である。図６は照射ヘッドの動きをタイヤの内面の平面視で例示する説明図である。図７はタイヤの内面の洗浄工程の変形例をタイヤの横断面視で例示する説明図である。図８は洗浄されたタイヤの内面に取付物を接合する工程をタイヤの横断面視で例示する説明図である。

　本発明のタイヤの洗浄方法およびタイヤの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

　本発明のタイヤの製造方法では、図１、図２に例示するタイヤ１０が製造される。このタイヤ１０の内面１１の所定範囲１１Ａには、所定の取付物１２が接着剤１３を介して接合されている。この実施形態では、取付物１２としてタイヤ内圧を検知する圧力センサが接合されている。取付物１２としてはその他に温度センサ等のセンサ類や、スポンジ等の吸音材を例示できる。これら取付物１２の所定範囲１１Ａとの接着面は、所定範囲１１Ａのゴムとは異種材料である樹脂などで形成されている。尚、図面では内面１１に残存して付着している不要な付着物Ｘを斜線で模式的に示している。
　また、取付物１２として、タイヤ１０が釘を踏んだ場合などにタイヤ１０からの空気の漏洩を防止するためにタイヤ１０の内部に配置されるシーリング材を例示することができる。このようなパンク防止用のシーリング材には、それ自体に接着性（粘着性）を有しているものもある。

　本発明のタイヤの洗浄方法では、このような取付物１２を所定範囲１１Ａに接合するため、或いは、より強固に接合するために、この所定範囲１１Ａに付着している不要な付着物Ｘを除去する。付着物Ｘとしては、タイヤ１０の製造工程で使用されている離型剤や取付物１２の接合を阻害する油などを例示できる。

　このような付着物Ｘを除去するには、図３～図６に例示するタイヤの洗浄システム１が使用される。この洗浄システム１は、プラズマ源供給機２と、プラズマＰを照射する照射ヘッド３と、照射ヘッド３を保持するアーム５と、アーム５の動きを制御する制御装置６とを備えている。この実施形態では、さらに、タイヤ１０を回転移動させる回転機構７と、カメラ８と、温度センサ９とを備えている。

　洗浄対象となる所定範囲１１Ａは、タイヤ１０の内面１１や外面における所望の範囲である。この実施形態では所定範囲１１Ａが内面１１に存在する場合を例にして説明するが、例えばタイヤ１０の外面（タイヤサイド部など）に所定範囲１１Ａが存在する場合もある。或いは、タイヤ１０の内面１１の全面、トレッド部に対応する内面１１（周方向全周に連続する範囲）などの広い範囲が所定範囲１１Ａの場合もある。

　照射ヘッド３は、高周波電力が供給される誘導コイルを備えていて、設定された出力強度でプラズマＰを照射する。このプラズマＰはプラズマ源供給機２から供給された公知の反応ガスに電磁エネルギ（高周波電力）を付与することで発生する。付与する電磁エネルギの大きさ（高周波電力の周波数）を調整することで、プラズマＰの出力強度を所望の大きさに設定可能になっている。

　プラズマＰは、照射ヘッド３の先端の照射口３ａから、大気圧下で所定範囲１１Ａに照射される。照射口３ａは小径なので所定範囲１１Ａを洗浄するには、照射口３ａを所定範囲１１Ａの上方に移動させて配置する必要がある。即ち、照射ヘッド３とタイヤ１０を相対移動させる必要がある。

　そこで、この実施形態では照射ヘッド３が自在に移動するアーム５によって保持されている。アーム５は、アームベース４に回転自在に取り付けられていて、複数のアーム部５ａ、５ｂ、５ｃを回転自在に接続して構成されている。アーム５の先端部に照射ヘッド３が着脱自在に装着されている。したがって、アーム５の動きを制御装置６によって制御することにより、照射ヘッド３を３次元に自在移動させることができ、プラズマＰの照射方向を任意の向きにすることが可能になっている。

　この実施形態では、タイヤ１０が回転機構７によってタイヤ軸を中心にして回転可能に保持されている。回転機構７の動きは制御装置６によって制御されて、タイヤ１０を任意の回転方向へ任意の回転速度で任意の回転角度だけ移動させることができる。照射ヘッド３とタイヤ１０を相対移動させて、照射口３ａを所定範囲１１Ａを網羅するようにその上方で移動させることができればよいので、アーム５と回転機構７との少なくとも一方を備えていればよい。

　タイヤ１０の内面１１の画像データを取得するカメラ８には、デジタルビデオカメラなどが使用される。照射ヘッド３やアーム５の先端部にカメラ８を取り付けることにより、プラズマＰが照射されている所定範囲１１Ａの画像データを逐次取得することができる。取得された画像データは制御装置６に入力、記憶される。

　温度センサ９は、プラズマＰが照射されている所定範囲１１Ａの温度を逐次検知する。温度センサ９にはサーモグラフィなどの非接触タイプが使用される。この実施形態では、温度センサ９は照射ヘッド３に取付けられているがアーム５の先端部などに取り付けることもできる。温度センサ９によって検知された温度データは制御装置６に入力、記憶される。尚、カメラ８および温度センサ９は任意で設けることができる。

　次に、この洗浄システム１を用いてタイヤ１０の内面１１を洗浄する手順を説明する。

　まず、事前にプラズマＰの照射条件を設定する。そこで、洗浄対象のタイヤ１０と同仕様のタイヤまたはこれに類似するゴムサンプルを用いて、大気圧下でそのゴム表面に照射ヘッド３からプラズマＰを照射して、ゴム表面のゴムが損傷しない照射条件を予め把握する。

　具体的には、不要な付着物Ｘを除去するために必要なプラズマＰの出力強さがあるので、その必要な出力強さの範囲内でプラズマＰの出力強さを所定値に設定する。そして、プラズマＰの出力強さをこの所定値にして、照射口３ａと所定範囲１１Ａのゴム表面との離間間隔ｄおよびプラズマＰの照射時間ｔを異ならせて、照射ヘッド３とタイヤ１０を相対移動させずに、所定範囲１１ＡにピンポイントでプラズマＰを照射する。その後、プラズマＰを照射した所定範囲１１Ａを観察して、所定範囲１１Ａに付着していた付着物Ｘの除去具合および所定範囲１１Ａのゴム表面のゴムの損傷状態を観察する。

　付着物Ｘの除去具合は、例えばそのゴム表面の水接触角を測定して判断する。ゴム表面に離型剤などが付着している状態では、水接触角は１１０°以上１３０°以下程度であるが、このような付着物Ｘが除去されると水接触角が小さくなる。そこで例えば、水接触角が８０°以下、より好ましくは７５°以下の場合に付着物Ｘが完全に除去されたと判断する。

　ゴムの損傷状態は、顕微鏡等で観察してゴム表面の形状が、プラズマＰが照射されていない周辺部分のゴム表面の形状と比較して、差異があるか否かを確認する。両者の差異が確認できなければ、ゴムの損傷が生じていないと判断する。

　このようにして、ゴム表面のゴムを損傷させずに付着物Ｘを除去できるプラズマＰの照射条件（出力強さの所定値、離間間隔ｄ、照射時間ｔのそれぞれの許容範囲）を予め把握する。この出力強さの所定値は例えば、供給する高周波電力の周波数にすると２００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下程度である。離間距離ｄは例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度、照射時間ｔは例えば５秒以上６０秒以下程度である。

　この把握した照射条件の許容範囲で、洗浄システム１を稼働させるために必要なデータを制御装置６に入力する。この照射条件の許容範囲において、より短時間で所定範囲１１Ａの全体の洗浄が完了するように、照射ヘッド３とタイヤ１０の相対移動させる設定にするとよい。

　次いで、洗浄システム１では、洗浄対象のタイヤ１０と照射ヘッド３との少なくとも一方を連続的または断続的に移動させつつ、予め把握している上述の照射条件で、大気圧下で所定範囲１１Ａに照射ヘッド３からプラズマＰを照射する。この実施形態では、図４、図５に例示するように、タイヤ１０を横置きした状態で所定位置に維持したままにして回転させずに、アーム５の動きを制御して照射ヘッド３を内面１１に沿って移動させる。３次元に自在に移動できるアーム５を用いることで、照射ヘッド３を、タイヤ１０の内面１１の曲面形状に沿って精度よく移動させることができる。タイヤ１０は縦置きした状態にしてもよい。

　図６に例示するように照射ヘッド３を断続的または連続的に移動させつつ、照射ヘッド３からプラズマＰを所定範囲１１Ａに照射する。所定範囲１１Ａに付着している付着物Ｘは照射されたプラズマＰによって分解されて気化し、所定範囲１１Ａから除去される。これにより、所定範囲１１Ａは付着物Ｘが付着していない洗浄された状態になる。

　ここで、プラズマＰの照射ムラを抑えるために、照射口３ａと照射範囲１１Ａのタイヤ表面との離間間隔ｄを一定に維持するように、照射ヘッド３の移動方向およびプラズマＰの照射方向を制御するとよい。照射ヘッド３を断続的または連続的に移動させる際の移動速度はなるべく一定にして所定範囲１１Ａを網羅するように移動させるとよい。

　この実施形態では、プラズマＰを照射している所定範囲１１Ａの画像データを逐次取得し、この取得した画像データに基づいて付着物Ｘの除去状態を制御装置６によって把握することができる。付着物Ｘが付着している箇所は、付着物Ｘが付着していない箇所と比較すると、所定範囲１１Ａの表面の色に多少差異があるので、例えばこの表面の糸の差異を、画像データでの色（濃淡）で識別して付着物Ｘの除去状態を判断できる。付着物Ｘが透明色であっても、所定範囲１１Ａに光を照射することで、所定範囲１１Ａの表面の色の差異を明確にし易くなる。

　そこで、付着物Ｘが付着していない所定範囲１１Ａの表面の色（濃淡）の画像データでの許容範囲を予め設定しておく。そして、取得した画像データでの所定範囲１１Ａの表面の色（濃淡）が、この許容範囲である場合は、付着物Ｘが除去されていると判断し、許容範囲から外れる場合は、付着物Ｘが除去されていないと判断する。

　このようにして把握した付着物Ｘの除去状態に基づいて、照射ヘッド３とタイヤ１０の相対移動を制御する。この実施形態では、付着物Ｘが除去されていないと判断された箇所は、その箇所の座標データが制御装置６に記憶される。そして、その箇所に対して再度、照射ヘッド３を移動させてプラズマＰを照射する。

　また、この実施形態では、プラズマＰが照射されている所定範囲１１Ａの表面温度を温度センサ９によって逐次検知できる。制御装置６には許容温度が予め入力されている。この許容温度は、所定範囲１１Ａのゴム表面のゴムに即座に変形、変質が生じない所定温度（例えば７０℃以下）にする。

　温度センサ９によって検知された所定範囲１１Ａの表面温度が予め設定されている許容温度を超えた場合には、プラズマＰの照射を中断する。例えば、意図しない付着物Ｘが付着していて、プラズマＰが照射された際に激しく反応して想定以上に高温になる場合であっても、この構成によれば、照射するプラズマＰによって所定範囲１１Ａが過度に加熱されることがなくなる。即ち、所定範囲１１Ａのゴム表面がプラズマＰによって損傷する不具合を防止できる。

　図７に例示するように回転機構７を用いて、タイヤ１０を所定の位置で回転させながらプラズマＰを所定範囲１１Ａに照射することもできる。即ち、照射ヘッド３を移動させずに固定した状態にして、タイヤ１０を回転機構７により連続的または断続的に回転させて両者の相対位置の変化させることもできる。或いは、照射ヘッド３の移動およびタイヤ１０の回転を行って両者の相対位置を連続的または断続的に変化させることもできる。

　上述したタイヤの洗浄方法では、レーザ光よりも出力エネルギが低くかつ格段に安全性が高いプラズマＰを利用する。そのため、危険防止のための大掛かりな設備は不要になる。しかも、プラズマ照射Ｐによって所定範囲１１Ａのゴムが損傷しない照射条件を予め把握しておき、この照射条件で、タイヤ１０と照射ヘッド３との少なくとも一方を連続的または断続的に移動させつつ、大気圧下で所定範囲１１ＡにプラズマＰを照射する。

　そのため、所定範囲１１Ａのタイヤ表面に付着している離型剤などの不要な付着物Ｘをタイヤ表面のゴムを損傷させることなく確実に除去することができる。即ち、実質的に付着物Ｘだけを除去して、健全なタイヤ表面のゴムは変形、変質等を生じさせることなく、当初の状態に維持できる。プラズマＰを照射して付着物Ｘを除去する際には、煙、異臭が発生しないので、この観点からもレーザ光を使用する場合に比して設備を大幅に簡素化できる。

　このように所定範囲１１Ａを洗浄した後、図８に例示するように、所定範囲１１Ａには接着剤１３を介して所定の取付物１２を接合する。所定範囲１１Ａは不要な付着物Ｘが除去されるとともに水接触角が小さくなっている。即ち、所定範囲１１Ａは接着活性化されているので、接合した取付物１２を所定範囲１１Ａに強固に長期間に渡って固定することができる。これに伴い、固定した取付物１２がタイヤ１０の使用中に所定範囲１１Ａから離脱する不具合を防止するには有利になっている。

　また、付着物Ｘを除去した洗浄の直後であっても、所定範囲１１Ａに接着剤１３を塗布して取付物１２を所定範囲１１Ａに接合することができる。したがって、所定範囲１１Ａに取付物１２が接合されたタイヤ１０を、生産性よく製造することができる。付着物Ｘを除去した所定範囲１１Ａに気中に浮遊している埃等の付着を回避するために、所定範囲１１Ａの洗浄の直後に取付物１２を接合するとよい。取付物１２が、それ自体に接着性（粘着性）を有しているシーリング材などの場合は、接着剤１３を用いることなく、取付物１２を洗浄された所定範囲１１Ａに直接、接合する。

　一般的な乗用車用タイヤの内面のゴム表面に対して、プラズマ照射機器としてＰｌａｚｍａ　Ｔｒｅａｔ社製ＰＦＷ１０を使用して、下記の照射条件で、表１に記載のとおりプラズマの照射時間を７通りに異ならせて実験を行った（テストサンプル１～７）。プラズマを照射したタイヤの内面には離型剤が付着していた。プラズマ出力強度（高周波電力の周波数）を２３０ｋＨｚに設定し、プラズマを照射する照射ヘッドの照射口とゴム表面との離間間隔は約２０ｍｍに維持して所定箇所にプラズマを照射し続けた。

　プラズマ照射前（テストサンプル１）と照射後のゴム表面の水接触角を比較して、プラズマ照射後の付着物の除去状態を確認した。また、プラズマ照射前（テストサンプル１）と照射後のゴム表面を顕微鏡で観察してプラズマ照射後のゴム表面のゴムの損傷具合を確認した。これらの結果を表１に示す。

　水接触角は数値が小さい程、付着物がきれいに除去されていることを意味し、８０°以下であれば実用上、良好に洗浄されていると判断できる。ゴム表面のゴムの損傷具合は、照射前との差異が無しならば、ゴムは損傷していないと判断できる。

　表１の結果から、プラズマ照射の照射時間を適切に設定することで、ゴム表面の不要な付着物を、タイヤ表面のゴムを損傷させずに確実に除去できることが分かる。

１　洗浄システム
２　プラズマ源供給機
３　照射ヘッド
３ａ　照射口
４　アームベース
５　アーム
５ａ、５ｂ、５ｃ　アーム部
６　制御装置
７　回転機構
８　カメラ
９　温度センサ
１０　タイヤ
１１　内面
１１Ａ　所定範囲
１２　取付物
１３　接着剤
Ｐ　プラズマ
Ｘ　付着物

Claims

　タイヤ表面の所定範囲に照射ヘッドからプラズマを照射することにより、前記所定範囲に付着している不要な付着物を除去するタイヤの洗浄方法であって、
　照射するプラズマによって前記所定範囲のタイヤ表面のゴムが損傷しないプラズマの照射条件を予め把握しておき、この予め把握している前記照射条件で、前記所定範囲に前記照射ヘッドからプラズマを照射して前記付着物を除去することを特徴とするタイヤの洗浄方法。
　前記所定範囲が前記タイヤの内面である請求項１に記載のタイヤの洗浄方法。
　前記照射ヘッドの照射口と前記照射範囲のタイヤ表面との離間間隔を一定に維持するように、前記照射ヘッドと前記タイヤの相対移動を制御する請求項１または２に記載のタイヤの洗浄方法。
　プラズマを照射している前記所定範囲の画像データを逐次取得し、この取得した画像データに基づいて前記付着物の除去状態を把握して、この把握した結果に基づいて前記照射ヘッドと前記タイヤの相対移動を制御する請求項１～３のいずれかに記載のタイヤの洗浄方法。
　請求項１～４のいずれかに記載のタイヤの洗浄方法により洗浄された前記所定範囲に、所定の取付物を接着剤を介して接合することを特徴とするタイヤの製造方法。
　請求項１～４のいずれかに記載のタイヤの洗浄方法により洗浄された前記所定範囲に、接着性を有する所定の取付物を直接接合することを特徴とするタイヤの製造方法。