JP2019018800A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パンク穴への充填効果を高めて、パンクシール性能を容易に向上させることができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤ1は、内腔面にシーラント層11が配されている。シーラント層11は、粘着性と流動性とを有する粘着材12と、繊維状又は棒状に形成された充填材13とを含む。充填材13は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmである。【選択図】図1
Description
本発明は、内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤに関する。
従来、特許文献1に示されるように、内腔面に自己シール層及び粘着防止層が配された空気入りタイヤが知られている。粘着防止層は、形状係数が5を超える粒子によって構成されている。
しかしながら、上記粒子の長さが小さい場合、パンク穴への充填効果が十分に得られないおそれがある。特に、釘等の異物がトレッド部に刺さった状態で走行すると、パンク穴が拡張されるため、十分なパンクシール性能が得られないおそれがある。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、パンク穴のシール性能を容易に向上させることができる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明は、内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤであって、前記シーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、繊維状又は棒状に形成された充填材とを含み、前記充填材は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmであることを特徴とする。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記充填材は、長さが10〜15mmであることが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記充填材は、樹脂を含むことが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記シーラント層は、前記充填材と前記粘着材とが混合されてなる混合層を含むことが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記シーラント層は、前記充填材を含む第1層と、前記粘着材のみからなる第2層とを有することが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第1層は、第2層よりもタイヤ半径方向の内側に配されていることが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第1層よりもタイヤ半径方向の内側に、前記粘着材のみからなる第3層が配されていることが望ましい。
本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第1層は、前記粘着材を含まないことが望ましい。
本発明は、前記空気入りタイヤを製造する方法であって、生タイヤを加硫成形する工程と、前記充填材を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程と、加硫成形された前記タイヤの内腔面に、押し出された前記シーラント材を螺旋状に巻き付けて、前記シーラント層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤでは、内腔面に配されたシーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、繊維状又は棒状に形成された充填材とを含む。空気入りタイヤを貫通した釘等の異物が空気入りタイヤから除去されたとき、粘着材が充填材と共にパンク穴(貫通穴)に流れ込んでパンク穴を埋め、空気入りタイヤの内圧を維持する。パンク穴に流れ込んだ充填材は、粘着材を補強して、パンクシール性能を高める。
充填材は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmである。このような充填材がシーラント層に配されることにより、粘着材のパンク穴への流動を阻害することなく、充填材の充填効果を高めることができる。特に、釘等の異物がトレッド部に刺さった状態で走行し、パンク穴が拡張された場合であっても、上記寸法の充填材がパンク穴に充填されることにより、パンク穴からの粘着材の流出を抑制し、十分なパンクシール性能が得られる。また、内腔面に露出する充填材によって、保管中の空気入りタイヤの内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤの商品価値が低下することを抑制できる。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の空気入りタイヤ1の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リム(図示省略)にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。
図1は、本実施形態の空気入りタイヤ1の正規状態におけるタイヤ回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。ここで、正規状態とは、タイヤを正規リム(図示省略)にリム組みし、かつ、正規内圧を充填した無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤの各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。
「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" である。
「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" である。
図1に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある)1は、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に至るカーカス6と、このカーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2の内方に配されるベルト層7とを具え、本実施形態では乗用車用のものが示されている。
カーカス6は、例えば、1枚又は2枚のカーカスプライ6A、6Bにより構成されている。このカーカスプライは、一対のビードコア5間を跨る本体部の両端に、ビードコア5の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されることによりビードコア5に係止される折返し部を一連に具えている。カーカスプライ6A、6Bには、例えば、芳香族ポリアミド、レーヨンなどの有機繊維コードがカーカスコードとして採用されている。カーカスコードは、タイヤ赤道Cに対して、例えば、70〜90°の角度で配列されている。本体部と折返し部との間には、ビードコア5からタイヤ半径方向外方に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム8が配されている。
ベルト層7は、本実施形態では、ベルトコードがタイヤ赤道Cに対して、例えば、15〜45゜の角度で傾斜して配列された2枚のベルトプライ7A、7Bを、ベルトコードが互いに交差する向きにタイヤ半径方向で重ね合わされてなる。このベルトコードには、例えば、アラミド又はレーヨンの他スチール等が好適に採用されている。
本実施形態の空気入りタイヤ1では、ベルト層7のタイヤ半径方向の外側に、少なくとも1層のベルト補強層9が設けられている。ベルト補強層9は、例えば、有機繊維コードで形成されている。有機繊維コードのタイヤ周方向に対する角度は、0度〜5度が望ましい。なお、ベルト補強層9は省略されていてもよい。
また、カーカスプライ6Aの内周には、インナーライナー層10が設けられている。インナーライナー層10は、一対のビードコア5間をトロイド状に跨ってほぼ全域に配置される。また、インナーライナー層10は、空気非透過性に優れたゴム、例えば、ゴム中にハロゲン化ブチルを50重量部以上含むブチル系ゴムからなり、空気入りタイヤ1の内圧を保持するのに役立つ。
空気入りタイヤ1では、トレッド部2の内腔面にシーラント層11が配されている。シーラント層11は、インナーライナー層10の内周、すなわちタイヤ半径方向の内側に設けられている。
シーラント層11は、粘着性と流動性とを有する粘着材12と、繊維状又は棒状に形成された充填材13とを含んでいる。
粘着材12は、パンク時の孔を埋めるための流動性と粘着性を有したゴムからなる。このような粘着材12は、例えば、走行中の釘踏み等によって、トレッド部2にパンク穴が形成された場合、その穴を閉じるように変形して空気の漏出を抑制する。
充填材13は、樹脂を含んでいる。樹脂製の充填材13は、柔軟性に富むため、パンク穴に容易に侵入する。また、樹脂を用いることにより、形状が揃った充填材13を安価に提供できる。空気入りタイヤ1の使用形態によっては、トレッド部2の内部温度は、100℃に達することがあるため、上記樹脂は、上記温度で耐熱性を有する熱硬化性樹脂が望ましい。
図2は、シーラント層11及びその周辺の状態を示す略図である。同図において、(a)はパンク前の通常時、(b)はトレッド部2を貫通する釘によるパンク時、(c)は釘を除去した後、シーラント層11によってパンク穴がシール(自己補修)された状態を示している(以下、図5乃至図7においても同様である)。なお、図2においては、トレッド部2のカーカス6、ベルト層7及びベルト補強層9は、省略されている(以下、図5乃至図7においても同様である)。
空気入りタイヤ1を貫通した釘等の異物100が空気入りタイヤ1から除去されたとき、粘着材12が充填材13と共にパンク穴20(貫通穴)に流れ込んでパンク穴20を埋め、空気入りタイヤ1の内圧を維持する。特に、異物100がトレッド部2に刺さった状態で走行し、パンク穴20が拡張された場合であっても、充填材13がパンク穴20に充填されることにより、パンク穴20からの粘着材12の流出を抑制し、十分なパンクシール性能が得られる。また、パンク穴20に流れ込んだ充填材13は、粘着材12を補強して、パンクシール効果を高める。
本実施形態の充填材13は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmである。このような充填材13がシーラント層11に配されることにより、粘着材12のパンク穴20への流動を阻害することなく、充填材13の充填効果を高めることができる。また、内腔面に露出する充填材13によって、保管中の空気入りタイヤ1の内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤ1の商品価値が低下することを抑制できる。
充填材13は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmである。
充填材13の長さが5mm以下の場合、釘踏み状態での高速走行により拡張されたパンク穴20への充填効果が十分に得られず、パンク穴20からの粘着材12の流出を十分に抑制できないおそれがある。一方、充填材13の長さが30mmを超える場合、粘着材12のパンク穴20への流動を阻害するおそれがある。特に充填材13がパンク穴20を跨いで存在する場合、パンク穴20への充填材13の侵入が阻害されるおそれがある。従って、上記と同様に、拡張されたパンク穴20への充填効果が十分に得られないおそれがある。
上記観点から、より好ましい充填材13の長さは、10〜15mmである。
また、充填材13の外径が0.2mm未満の場合、パンク穴20への充填効果が十分に得られないおそれがある。従って、上記と同様に、拡張されたパンク穴20への充填効果が十分に得られず、パンク穴20からの粘着材12の流出を十分に抑制できないおそれがある。充填材13の外径が1.0mmを超える場合、例えば、内径が1.0mm以下のパンク穴20に充填材13が充填されないおそれがある。
充填材13は、一定の外径を有する形態の他、繊維状であったりよじれによって一定の外径を有さない形態であってもよい。
図3は、外径が変化する充填材13の外径を測定する方法を示している。すなわち、本例では、充填材13の複数箇所(図3では2箇所)の外径D1、D2が測定され、その平均値が充填材13の外径として計算される。外径の測定箇所は、例えば、充填材13の外径が最大値及び最小値となる箇所とすることができる。
シーラント層11は、粘着材12と充填材13とが混合されてなる混合層14を有している。このようなシーラント層11は、粘着材12中に充填材13が分散して配され易く、充填材13がパンク穴20に充填されやすくなる。
粘着材12を構成する材料は、例えば、ブチルゴム、液状ゴム、無機添加剤、架橋剤、及び、架橋助剤を含んだ組成物の架橋材が望ましい。このような粘着材12によって、走行時の遠心力による、インナーライナー層10の内周面のプロファイルに沿った流動が抑制される。
上記液状ゴムは、ポリブテンを含むものが好ましい。ポリブテンは、イソブテンとノルマルブテンのカチオン重合により得られる粘稠性の液状ポリマーであって、優れた粘着性を有する。また、ポリブテンは、粘着性や粘度の経年劣化や加熱・加圧による劣化が小さく、固化乾燥することがない。このため、粘着材12のゴム材にポリブテンを含ませると、粘着性やシール性能がさらに向上する。なお、上記ポリブテンの好ましい平均分子量は、1000〜4000である。
上記無機添加剤は、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、及び、マイカの少なくとも1種を含むことが望ましい。
架橋剤としては、耐熱性能を向上させるため、例えば、有機過酸化物であるパーオキサイドが望ましい。また、過酸化物の架橋剤は、加工が容易である。
シーラント層11は、例えば、ブチルゴム100質量部に対して、液状ゴム100〜400質量部、無機添加剤1〜30質量部、架橋剤1〜15質量部、架橋助剤1〜15質量部を含有するのが望ましい。
優れたパンクシール性能を発揮しつつ、空気入りタイヤ1の質量増加を抑制するために、シーラント層11の厚さは、好ましくは、1〜10mm、より好ましくは、1.5〜5.0mmである。
既に述べたように、充填材13には柔軟性に富んだ材料が適用される。より具体的には、図4に示されるように、一端が固定された長さ10mmの充填材13の他端に5gの荷重をかけた場合の撓みdが3mm以上であることが望ましい。上記撓みdが3mm未満の場合、充填材13の柔軟性が不足して、パンク穴20への充填材13の侵入が阻害されるおそれがある。
図5は、シーラント層11の変形例であるシーラント層11A及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層11Aのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層11の構成が採用されうる。
シーラント層11Aは、充填材13を含む第1層31と、粘着材12のみからなる第2層32とを有する。すなわち、シーラント層11Aは、2層以上に積層されている点でシーラント層11とは異なる。
シーラント層11Aの第1層31は、粘着材12及び充填材13を含む混合層14であり、第2層32よりもタイヤ半径方向の内側に配されている。これにより、シーラント層11と同様に、内腔面に露出する充填材13によって、保管中の空気入りタイヤ1の内腔面に昆虫等の異物が付着することが抑制され、空気入りタイヤ1の商品価値が低下することを抑制できる。
一方、インナーライナー層10の内周面に塗布されている第2層32は、粘着材12のみからなるので、異物100を除去したとき、第2層32の粘着材12の流動が充填材13によって阻害されにくくなる。すなわち第2層32を構成する粘着材12の初期流動性に優れ、パンク穴20の補修が短時間に完了し、内圧の低下を抑制する。
図6は、シーラント層11の別の変形例であるシーラント層11B及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層11Bのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層11又は11Aの構成が採用されうる。
シーラント層11Bは、充填材13を含む第1層31と、粘着材12のみからなる第2層32及び第3層33とを有する。すなわち、シーラント層11Bは、3層以上に積層されている点でシーラント層11とは異なる。また、シーラント層11Bは、空気入りタイヤ1の内腔面に粘着材12のみからなる第3層33が配されている点でシーラント層11Aとは異なる。
シーラント層11Bでは、トレッド部2のタイヤ半径方向で最も内側に粘着材12のみからなる第3層33が配されているので、優れたシール性能が得られる。
図7は、シーラント層11のさらに別の変形例であるシーラント層11C及びその周辺の状態を示す略図である。シーラント層11Cのうち、以下で説明されてない部分については、上述したシーラント層11又は11Aの構成が採用されうる。
シーラント層11Cは、第1層31が粘着材12を含まない点でシーラント層11Aとは異なる。すなわち、充填材13は、粘着材12のみからなる第2層32の内側表面に付着されている。シーラント層11Cでは、第2層32を構成する粘着材12が充填材13に覆われて空気入りタイヤ1の内腔面に露出しないので、保管中の空気入りタイヤ1の内腔面に昆虫等の異物が付着することがより一層抑制され、空気入りタイヤ1の商品価値が低下することをより一層抑制できる。
図8は、図1、2に示される空気入りタイヤ1の製造方法の各工程を示すフローチャートである。空気入りタイヤ1の製造方法は、生タイヤを加硫成形する工程S1と、充填材13を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程S2と、加硫成形されたタイヤの内腔面に、押し出されたシーラント材を螺旋状に巻き付けて、シーラント層11(混合層14)を形成する工程S3とを含む。
工程S1では、通常の空気入りタイヤと同じ要領で、生タイヤが加硫成形される。
工程S2では、粘着材12と充填材13が混合されたシーラント材15(図2参照)が、リボン状に成形され押し出される。シーラント材15は、例えば、二軸混練押し出し機を用いて押し出される。すなわち、粘着材12及び充填材13を構成する材料が二軸混練押し出し機に投入され、リボン状のシーラント材15が押し出される。
工程S3では、例えば、特開2016−78822号公報で開示されている公知のシーラントタイヤの製造方法と同じ要領で、シーラント材15を螺旋状に巻き付けることにより、シーラント層11が形成される。
図5に示される空気入りタイヤ1の製造方法では、上記工程S2の前に、粘着材12が、リボン状に成形され押し出される工程と、加硫成形されたタイヤの内腔面に、押し出された粘着材12を螺旋状に巻き付けて、第2層32が形成される工程が追加される。そして、上記工程S2、S3によって、粘着材12の内周にシーラント材15が巻き付けられ、第1層31が形成される。
図6に示される空気入りタイヤ1の製造方法では、上記工程S3の後に、粘着材12が、リボン状に成形され押し出される工程と、シーラント材15の内周に、押し出された粘着材12を螺旋状に巻き付けて、第3層33が形成される工程が追加される。
上記工程S2では、リボン状に成形され押し出されたシーラント材15が弛まないように、シーラント材15に張力が付与される。シーラント材15に付与される張力を調整することにより、充填材13の向きをシーラント材15の押し出し方向に沿うように揃えることが可能となる。これにより、隣接する充填材13が絡み合うことが回避され、パンク穴20への充填材13の移動が円滑となり、パンク穴20の補修が短時間に完了する。
図1に示される基本構造を有するサイズ215/55R17の空気入りタイヤが表1の使用に基づいて試作され、パンクシール性能及び異物非粘着性能がテストされた。各仕様の空気入りタイヤにおいて、シーラント層11の厚さは3.0mmであり、幅は178mmである。テスト方法は、以下の通りである。
<パンクシール性能(試験1)>
各試供タイヤが、リム17×7.00に装着され、内圧250kPaで、釘JIS N150をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。作業者は、各供試タイヤを25℃の気温下で1時間にわたって放置した後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシール(補修)が成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。なお、各釘の長さは、50mmに加工されている(以下、試験2においても同様とする)。
各試供タイヤが、リム17×7.00に装着され、内圧250kPaで、釘JIS N150をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。作業者は、各供試タイヤを25℃の気温下で1時間にわたって放置した後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシール(補修)が成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。なお、各釘の長さは、50mmに加工されている(以下、試験2においても同様とする)。
<パンクシール性能(試験2)>
各試供タイヤが、リム17×7.00に装着され、内圧250kPaで、上記と同等の釘をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。各供試タイヤを25℃の気温下で4.2kNの荷重を負荷し、150km/hの速度で750kmの距離を走行させた後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシールが成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。
各試供タイヤが、リム17×7.00に装着され、内圧250kPaで、上記と同等の釘をトレッド部のブロック部に打ち込み、人工的にパンク穴を形成した。各供試タイヤを25℃の気温下で4.2kNの荷重を負荷し、150km/hの速度で750kmの距離を走行させた後、釘を除去した。その後、石鹸水を用いて、エアー漏れの有無が作業者の目視によって確認され、エアーシールが成功していると認められるパンク穴の個数が計数された。数値が大きいほど、パンクシール性能に優れる。
<異物非粘着性能(試験3)>
内腔に10個の卓球用の球体が投入された各試供タイヤがタイヤ軸方向の回りに3回転され、その後、各試供タイヤが振動されることにより、球体が取り出された。そして、内腔に残った球体が作業者の目視によって計数された。数値が小さいほど、異物非粘着性能に優れる。
内腔に10個の卓球用の球体が投入された各試供タイヤがタイヤ軸方向の回りに3回転され、その後、各試供タイヤが振動されることにより、球体が取り出された。そして、内腔に残った球体が作業者の目視によって計数された。数値が小さいほど、異物非粘着性能に優れる。
表1から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べてパンクシール性能及び異物非粘着性能が有意に向上していることが確認できた。
1 :空気入りタイヤ
11 :シーラント層
11A :シーラント層
11B :シーラント層
11C :シーラント層
12 :粘着材
13 :充填材
14 :混合層
15 :シーラント材
20 :パンク穴
31 :第1層
32 :第2層
33 :第3層
11 :シーラント層
11A :シーラント層
11B :シーラント層
11C :シーラント層
12 :粘着材
13 :充填材
14 :混合層
15 :シーラント材
20 :パンク穴
31 :第1層
32 :第2層
33 :第3層
Claims (10)
- 内腔面にシーラント層が配された空気入りタイヤであって、
前記シーラント層は、粘着性と流動性とを有する粘着材と、
繊維状又は棒状に形成された充填材とを含み、
前記充填材は、長さが5mmを超え30mm以下であり、外径が0.2〜1.0mmである、
空気入りタイヤ。 - 前記充填材は、長さが10〜15mmである請求項1記載の空気入りタイヤ。
- 前記充填材は、樹脂を含む請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記樹脂は、熱硬化性樹脂である請求項3記載の空気入りタイヤ。
- 前記シーラント層は、前記充填材と前記粘着材とが混合されてなる混合層を含む請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記シーラント層は、前記充填材を含む第1層と、前記粘着材のみからなる第2層とを有する請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記第1層は、第2層よりもタイヤ半径方向の内側に配されている請求項6記載の空気入りタイヤ。
- 前記第1層よりもタイヤ半径方向の内側に、前記粘着材のみからなる第3層が配されている請求項7記載の空気入りタイヤ。
- 前記第1層は、前記粘着材を含まない請求項7記載の空気入りタイヤ。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、
生タイヤを加硫成形する工程と、
前記充填材を含むシーラント材をリボン状に成形し押し出す工程と、
加硫成形された前記タイヤの内腔面に、押し出された前記シーラント材を螺旋状に巻き付けて、前記シーラント層を形成する工程とを含む、
空気入りタイヤの製造方法。
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