JP7251337B2 - シーラントタイヤの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、シーラントタイヤの製造装置とそれを用いたシーラントタイヤの製造方法とに関する。

シーラントタイヤでは、空気入りタイヤ本体の内周面にシーラント材が塗布されている。このタイヤのトレッドに貫通孔が形成されると、この貫通孔がシーラント材によって塞がれる。このタイヤでは、シーラント材よって空気が漏れることが抑制される。

特許文献１（特開２０１６－７８４５７号公報）には、シーラントタイヤの製造装置が開示されている。この製造装置では、主剤に、粉状の硬化剤及び液状ゴムが、ノズルで投入される。この主剤と硬化剤及び液状ゴムとが混練されて、シーラント材が調製される。このシーラント材がタイヤ本体の内周面に塗布される。

この製造装置では、この硬化剤と液状ゴムとによって、適正な粘度のシーラント材が得られる。この製造装置では、硬化剤の外側を液状ゴムで囲んだ状態で、硬化剤及び液状ゴムが主剤に投入される。液状ゴムで囲むことで、硬化剤の飛散が抑制される。

特開２０１６－７８４５７号公報

この製造装置では、硬化剤の吐出口の周りから液状ゴムが供給される。この吐出口に硬化剤が付着することがある。付着した硬化剤は、吐出口を狭める。更には吐出口を詰まらせる。この硬化剤の付着は、硬化剤の投入量にばらつきを生じさせる。この硬化剤の付着は、シーラント材の品質にばらつきを生じさせる。このばらつきは、シーラントタイヤの品質にばらつきを生じさせる。

本発明の目的は安定した品質のシーラントタイヤが得られる製造装置の提供にある。

本発明に係るシーラントタイヤの製造装置は、タイヤ本体に塗布されるシーラント材を調製する押出機と、前記押出機に粉体材料及び液状材料を投入するノズルとを備える。
前記ノズルは、前記粉体材料を前記押出機に供給する吐出口と前記吐出口に至る粉体材料供給路とが形成された粉体ノズルと、粉体ノズルの前記吐出口が形成された先端部の周りを囲む外環部材とを備える。前記粉体ノズルの前記先端部の外周面と前記外環部材の内周面との間に液状材料供給路が形成されている。前記粉体材料供給路に撥液層がコーティングされている。

好ましくは、前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面に親液層がコーティングされている。

好ましくは、前記吐出口が前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面の先端より凹んでいる。

好ましくは、前記吐出口と前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面との間に溝が形成されている。

好ましくは、前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面が前記外環部材の前記内周面より突出している。前記外周面がその先端に向かって内外方向内向きに傾斜している。

本発明に係るシーラントタイヤの製造方法は、
（Ａ）押出機内の主剤に粉体材料及び液状材料をノズルで投入する工程、
（Ｂ）前記主剤、前記粉体材料及び前記液状材料を混練しシーラント材を得る工程
及び
（Ｃ）前記シーラント材をタイヤ本体に塗布する工程
を含む。
前記ノズルは、前記粉体材料を前記押出機に供給する吐出口と前記吐出口に至る粉体材料供給路とが形成された粉体ノズルと、粉体ノズルの前記吐出口が形成された先端部の周りを囲む外環部材とを備える。前記粉体ノズルの前記先端部の外周面と前記外環部材の内周面との間に液状材料供給路が形成されている。前記粉体材料供給路に撥液層がコーティングされている。

好ましくは、前記工程（Ａ）において、前記ノズルから投入される前記液状材料の温度が５０℃以上１２０℃以下である。

本発明に係るシーラントタイヤの製造装置では、ノズルの粉体材料供給路に撥液層がコーティングされている。この粉体材料供給路に、液状材料が付着することが抑制される。液状材料の付着が抑制されることで、粉体材料の付着が抑制される。これにより、粉体材料供給路が粉体材料によって詰まることが抑制されている。この製造装置は、粉体材料を安定して供給できる。この製造装置は、シーラントタイヤの品質の安定に寄与する。

図１は、本発明の一実施形態に係るシーラントタイヤの製造装置が示された概念図である。 図２は、図１の製造装置のノズルの断面図である。 図３は、図２のノズルの底面図ある。 図４は、本発明の撥液性及び親液性の評価方法の説明図である。 図５は、図１の製造装置のノズルの使用状態が示された説明図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１には、シーラントタイヤの製造装置２が示されている。この製造装置２は、押出機４、タイヤ保持装置６及び材料供給装置８を備える。図１の左右方向が製造装置２の前後方向であり、紙面に垂直な方向が左右方向である。この製造装置２では、空気入りタイヤ本体１０の内周面１０ａにシーラント材が塗布され、シーラントタイヤが得られる。

押出機４は、シリンダ４ａと、押出ヘッド４ｂと、塗布ノズル４ｃと複数の投入口４ｄから４ｈとを備える。図示されないが、押出機４は、更に、スクリューを備える。スクリューはシリンダ４ａ内に回転可能に収容されている。

押出ヘッド４ｂは、シリンダ４ａの前端に取り付けられている。塗布ノズル４ｃは、押出ヘッド４ｂに取り付けられている。塗布ノズル４ｃは押出ヘッド４ｂからタイヤ保持装置６に延びている。図１では、塗布ノズル４ｃは、タイヤ本体１０の内周面１０ａに向かって延びている。

複数の投入口４ｄから４ｈのそれぞれは、シリンダ４ａに連通している。投入口４ｄ、４ｅ及び４ｆは、押出機４の後方に位置している。言い換えると、押出方向において、投入口４ｄ、４ｅ及び４ｆは、シリンダ４ａの上流側に位置している。投入口４ｇは、シリンダ４ａの中間に位置している。投入口４ｈは、シリンダ４ａの前方、言い換えると下流側に位置している。

タイヤ保持装置６は、基台６ａ、第一移動台６ｂ、第二移動台６ｃ、第三移動台６ｄ、及び保持具６ｅを備える。

第一移動台６ｂは、基台６ａに支持されている。第一移動台６ｂは、基台６ａに対して前後方向に移動可能である。図示されないが、タイヤ保持装置６は、第一移動台６ｂを前後方向に移動させる第一駆動装置を備える。

第二移動台６ｃは、第一移動台６ｂに支持されている。第二移動台６ｃは、第一移動台６ｂに対して左右方向に移動可能である。図示されないが、タイヤ保持装置６は、第二移動台６ｃを左右方向に移動させる第二駆動装置を備える。

第三移動台６ｄは、第二移動台６ｃに支持されている。第三移動台６ｄは、第二移動台６ｃに対して上下方向に移動可能である。図示されないが、タイヤ保持装置６は、第三移動台６ｄを上下方向に移動させる第三駆動装置を備える。

保持具６ｅは、第三移動台６ｄに支持されている。この保持具６ｅは、複数の保持ローラ６ｆを備える。例えば、保持具６ｅは、３本の保持ローラ６ｆを備える。それぞれの保持ローラ６ｆがタイヤ本体１０に当接して、タイヤ本体１０が保持される。保持具６ｅは、タイヤ本体１０の軸方向を前後方向にして、タイヤ本体１０を保持可能である。

それぞれの保持ローラ６ｆはそれぞれの軸線周りに回転可能である。これにより、タイヤ本体１０は保持具６ｅに保持された状態で回転可能である。図示されないが、保持具６ｅは、タイヤ本体１０を回転させる回転駆動装置を備える。

材料供給装置８は、複数の供給部１２ａから１２ｈと、複数の流量計１４ａから１４ｃと、ノズル１６とを備える。この材料供給装置８では、供給部１２ａが投入口４ｄに、供給部１２ｂ及び１２ｃが投入口４ｅに、供給部１２ｄが投入口４ｆに、供給部１２ｅが投入口４ｇに、供給部１２ｆが投入口４ｈに接続されている。供給部１２ｈ及び供給部１２ｇはノズル１６に接続されている。このノズル１６は、投入口４ｈの上方に配置され、投入口４ｈに向けられている。

この材料供給装置８では、流量計１４ａが供給部１２ｄに、流量計１４ｂが供給部１２ｅに、流量計１４ｃが供給部１２ｆに接続されている。流量計１４ａから１４ｃは例示であって、流量計は、供給部１２ａから１２ｃ、１２ｇ及び１２ｈの全部のそれぞれに、又はその一部に接続されていてもよい。

図２に示される様に、ノズル１６は、粉体ノズル１８を構成するノズル本体２０及び中環部材２２と、外環部材２４と、撥液層２６と、親液層２８とを備える。

粉体ノズル１８のノズル本体２０には、軸方向一方の端面２０ａに吐出口３２が形成されている。軸方向他方の端面２０ｂに供給口３４が形成されている。ノズル本体２０には、軸線に沿って貫通する粉体材料供給路３０が形成されている。この粉体材料供給路３０は、供給口３４から吐出口３２まで延びている。粉体材料供給路３０の開口断面積は、供給口３４から吐出口３２に向かって漸減している。また、ノズル本体２０の先端部では、ノズル本体２０の外径が先端に向かって漸減している。

中環部材２２には、軸方向一方の端面２２ａから他方の端面２２ｂまで、貫通する挿入孔３６が形成されている。中環部材２２の先端部２２ｃの外径は、端面２２ｂ側の後端部２２ｄの外径より小さい。この挿入孔３６の外径は、先端部２２ｃにおいて、端面２２ａに向かって、漸増している。

この中環部材２２の挿入孔３６に、ノズル本体２０が挿入されている。このノズル本体２０と中環部材２２とから粉体ノズル１８が構成されている。粉体ノズル１８の先端側では、ノズル本体２０と挿入孔３６との間に、溝３８が形成されている。図２に示される様に、ノズル本体２０の端面２０ａは、中環部材２２の端面２２ａより、後端側に凹んでいる。

外環部材２４には、軸方向一方の端面２４ａから他方の端面２４ｂに貫通する挿入孔４０が形成されている。外環部材２４には、複数の連通孔４２が形成されている。それぞれの連通孔４２は、外環部材２４の外周面２４ｃから挿入孔４０に貫通している。

粉体ノズル１８に、外環部材２４が取り付けられる。中環部材２２の先端部２２ｃが外環部材２４の挿入孔４０に挿入されている。先端部２２ｃの外周面２２ｅと挿入孔４０の内周面４０ａとの間に液状材料供給路４４が形成されている。中環部材２２の先端部２２ｃは、外環部材２４の端面２４ａより突出している。

粉体材料供給路３０に、液状材料Ｍ１で濡れ難い撥液層２６がコーティングされている。この撥液層２６は、シリコン系コーティングが例示される。中環部材２２の先端部２２ｃの外周面２２ｅに、液状材料Ｍ１で濡れ易い親液層２８がコーティングされている。この親液層２８は、例えば、Ｓｉ２系コーティングが例示される。

図３には、図２の矢印IIIの向きに見たノズル１６の底面が示されている。図３に示される様に、吐出口３２は、その周りを液状材料供給路４４に囲まれている。吐出口３２は、液状材料供給路４４の周囲開口４６に囲まれている。

ここで、図４を参照しつつ、撥液層２６の撥液性と、親液層２８の親液性とを評価方法が説明される。この評価方法では、評価対象のコーティング層の表面４８で、液状材料Ｍ１の接触角θが測定される。この接触角θとは、水平に保持された評価対象のコーティング層の表面４８に、液状材料Ｍ１をガラス細管等を用いて小粒状に滴下し、そのときの液滴の端部が表面４８となす角度をいう。接触角θが大きいほど撥液性が高いことを示し、接触角θが小さいほど親液性が高いことを示す。この接触角θは、接触角測定装置を用いて測定することができる。

図５には、ノズル１６から液状材料Ｍ１と粉体材料Ｍ２が投入される様子が示されている。ノズル１６の吐出口３２から粉体材料Ｍ２が吐出される。周囲開口４６から液状材料Ｍ１が吐出される。吐出された液状材料Ｍ１は、吐出された粉体材料Ｍ２の外側を囲んでいる。この液状材料Ｍ１と粉体材料Ｍ２との混合材料が押出機４に投入される。

ここで、この製造装置２を用いたシーラントタイヤの製造方法が説明される。用いられるシーラント材としては、粘着性を有するものあれば特に限定されず、空気入りタイヤのパンクシールに用いられる通常のゴム組成物を使用することができる。ここでは、シーラント材として、ゴム組成物を主成分とするゴム成分に、液状材料Ｍ１としての液状ポリマーと、粉体材料Ｍ２としての硬化剤とを配合したものを用いて、説明がされる。

このゴム成分として、例えば、ブチル系ゴムが用いられる。ブチル系ゴムとしては、ブチルゴム（ＩＩＲ）の他、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ－ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ－ＩＩＲ）などのハロゲン化ブチルゴム（Ｘ－ＩＩＲ）等も挙げられる。ゴム成分として、更に、天然ゴム（ＮＲ）等他の成分が含まれてもよい。

液状ポリマーとして、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα－オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα－オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。ここでは、粘着性付与等の観点から、液状ポリブテンが用いられる。

硬化剤は、特に限定されず、従来公知の化合物を使用できるが、硬化剤はとして有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物として、例えば、ジベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ－クロロベンゾイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド類、１－ブチルパーオキシアセテート、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ－ブチルパーオキシフタレートなどのパーオキシエステル類、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、ジ－ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、１，３－ビス（１－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのアルキルパーオキサイド類、ｔ－ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。ここでは、硬化剤として、ジベンゾイルパーオキサイドが用いられる。

更に、このシーラント材は、架橋助剤を含む。この架橋助剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオ尿素系、グアニジン系、ジチオカルバミン系、アルデヒド-アミン系、アルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、キサントゲン酸系、及びキノンジオキシム化合物（キノイド化合物）からなる群より選択される少なくとも１種を使用することができる。

このシーラントタイヤの製造方法では、タイヤ本体１０がタイヤ保持装置６に保持される（ＳＴＥＰ１）。このＳＴＥＰ１では、タイヤ本体１０は、所定の位置で保持され、その軸線周りに回転させられる。

押出機４で、シーラント材の材料が混練されて、シーラント材が得られる（ＳＴＥＰ２）。このＳＴＥＰ２では、押出機４の上流側の投入口４ｄ、４ｅ及び４ｆから、ブチル系ゴム等のゴム成分、無機充填剤及び架橋助剤が充填される。これらが混練されつつ、下流側に送られる。中間の投入口４ｇから液状ポリマーが投入される。上流側の投入口４ｄ、４ｅ及び４ｆから投入された材料と液状ポリマーとが混練されつつ、更に下流側に送られる。この混練で、シーラント材の主剤が得られる。

下流側の投入口４ｈから、液状ポリマー及び硬化剤が投入される。ここでは、この投入口４ｈから、更に可塑剤が投入される。図５に示される様に、この液状ポリマー及び硬化剤は、ノズル１６を用いて投入される。シーラント材の主剤に、液状ポリマー及び硬化剤が混練されて、シーラント材が得られる。このシーラント材は、押出ヘッド４ｂから押し出される。押し出されたシーラント材は、塗布ノズル４ｃによって、タイヤ本体１０の内周面１０ａに向かって送られる。

タイヤ本体１０の内周面１０ａにシーラント材が塗布される（ＳＴＥＰ３）。塗布ノズル４ｃから送り出されるシーラント材がタイヤ本体１０の内周面１０ａに塗布される。タイヤ保持装置６は、タイヤ本体１０を回転させつつ、軸方向に移動させる。これにより、内周面１０ａに所定の軸方向幅で、シーラント材が塗布される。このようにして、シーラントタイヤが得られる。

製造装置２のノズル１６では、吐出する粉体材料Ｍ２の周りを液状材料Ｍ１が覆っている。これにより、粉体材料Ｍ２の飛散が抑制される。この粉体材料Ｍ２は飛散すること無く、液状材料Ｍ１と共に、押出機４に投入される。

このノズル１６では、粉体材料供給路３０に撥液層２６がコーティングされている。これにより、粉体材料供給路３０に、液状材料Ｍ１が付着し難い。液状材料Ｍ１が付着し難いので、粉体材料Ｍ２が液状材料Ｍ１と共に付着することが抑制されている。この粉体材料供給路３０は、粉体材料Ｍ２の付着が抑制されている。この粉体材料供給路３０は、粉体材料Ｍ２の付着よって、流路断面積が小さくなることが抑制されている。この粉体材料供給路３０は、粉体材料Ｍ２の付着よって、詰まることが抑制されている。このノズル１６は、粉体材料Ｍ２を安定して供給できる。

液状材料Ｍ１の付着を抑制する観点から、撥液層２６の接触角θは、好ましくは９０°以上であり、更に好ましくは１００°以上である。接触角θの上限は特に限定されないが、例えば１２０°以下である。

このノズル１６では、液状材料供給路４４を形成する粉体ノズル１８の外周面２２ｅに親液層２８がコーティングされている。この外周面２２ｅに、液状材料Ｍ１とが付着し易い。液状材料Ｍ１は、この外周面２２ｅに沿って流れ易い。このノズル１６では、液状材料Ｍ１の飛散が抑制されている。

液状材料Ｍ１が付着し易い観点から、親液層２８の接触角θは、好ましくは３０°以下であり、更に好ましくは１５°以下である。接触角θの下限は特に限定されないが、例えば５°以上である。

このノズル１６では、ノズル本体２０の端面２０ａは、中環部材２２の端面２２ａより内側に位置している。従って、吐出口３２は、粉体ノズル１８の外周面２２ｅの先端より凹んでいる。外周面２２ｅに案内される液状材料Ｍ１が、吐出口３２に向かって飛ぶことが抑制されている。これにより、吐出口３２に液状材料Ｍ１が付着することが抑制されている。この端面２０ａと端面２２ａとの両方又はいずれかにも、撥液層２６が形成されてもよい。これにより、吐出口３２に液状材料Ｍ１が付着することが更に抑制されている。

このノズル１６では、吐出口３２と外周面２２ｅとの間に、溝３８が形成されている。この溝３８は、吐出口３２と外周面２２ｅとの間で、上方に向かって凹んでいる。外周面２２ｅに案内される液状材料Ｍ１が、吐出口３２に向かって流れることが抑制されている。これにより、吐出口３２に液状材料Ｍ１が付着することが抑制されている。更に、この溝３８を形成する、ノズル本体２０の外周面と中環部材２２の挿入孔３６の内周面とに、撥液層２６が形成されてもよい。これにより、吐出口３２に液状材料Ｍ１が付着することが更に抑制されている。

このノズル１６では、外周面２２ｅは外環部材２４の挿入孔４０の内周面４０ａより突出している。この外周面２２ｅは、液状材料Ｍ１を案内し易い。更に、外周面２２ｅは、その先端に向かって内外方向内向きに傾斜している。この外周面２２ｅは、吐出口３２から吐出する粉体材料Ｍ２の周りに向かって液状材料Ｍ１を案内し易い。更に、挿入孔４０の内周面４０ａに、撥液層２６が形成されてもよい。これにより、この外周面２２ｅは、更に、液状材料Ｍ１を案内し易い。

このシーラントタイヤの製造方法では、ノズル１６から吐出される液状材料Ｍ１は適度の温度に加温されることが好ましい。適度の温度の液状材料Ｍ１は、押出機４での混練を容易にする。この混練を容易にする観点から、液状材料Ｍ１の温度は、好ましくは５０℃以上である。同様の観点から、この温度は、好ましくは１２０℃以下である。この温度は、ノズル１６の吐出口３２で測定される。この液状材料Ｍ１の温度変化を抑制する観点から、粉体材料Ｍ２も、同様の温度に加温されることが好ましい。この温度は、ノズル１６から吐出された直後の粉体材料Ｍ２で測定される。

このノズル１６は、ノズル本体２０と中環部材２２と外環部材２４とから形成されている。ノズル本体２０の粉体材料供給路３０に撥液層２６がコーティングされている。中環部材２２の外周面２２ｅに親液層２８がコーティングされている。ノズル本体２０と中環部材２２とに分けることで、撥液層２６と親液層２８との別々のコーティングが容易できる。更に、中環部材２２と外環部材２４とに分かれることで、外周面２２ｅに親液層２８が容易にコーティングできる。

なお、このノズル１６は、ノズル本体２０と中環部材２２と外環部材２４とから組み立てられたが、これに限られない。ノズル本体２０と中環部材２２と外環部材２４とのいずれか２つが又は全部が一体で形成されてもよい。

以上説明された製造装置とこの製造装置を用いた製造方法は、シーラントタイヤの製造に広く適用されうる。

２・・・製造装置
４・・・押出機
１０・・・タイヤ本体
１０ａ・・・内周面
１６・・・ノズル
１８・・・粉体ノズル
２０・・・ノズル本体
２２・・・中環部材
２２ｅ・・・外周面
２４・・・外環部材
２６・・・撥液層
２８・・・親液層
３０・・・粉体供給路
３２・・・吐出口
３８・・・溝
４０・・・挿入孔
４０ａ・・・内周面
４４・・・液状材料供給路
４６・・・周囲開口

Claims (7)

1. タイヤ本体に塗布されるシーラント材を調製する押出機と、前記押出機に粉体材料及び液状材料を投入するノズルとを備え、
   前記ノズルが、前記粉体材料を前記押出機に供給する吐出口と前記吐出口に至る粉体材料供給路とが形成された粉体ノズルと、前記粉体ノズルの前記吐出口が形成された先端部の周りを囲む外環部材とを備え、
   前記粉体ノズルの前記先端部の外周面と前記外環部材の内周面との間に液状材料供給路が形成されており、
   前記粉体材料供給路に撥液層がコーティングされているシーラントタイヤの製造装置。
2. 前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面に親液層がコーティングされている、請求項１に記載のシーラントタイヤの製造装置。
3. 前記吐出口が前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面の先端より凹んでいる、請求項１又は２に記載のシーラントタイヤの製造装置。
4. 前記吐出口と前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面との間に溝が形成されている、請求項１から３のいずれかに記載のシーラントタイヤの製造装置。
5. 前記粉体ノズルの前記先端部の前記外周面が前記外環部材の前記内周面より突出しており、前記外周面がその先端に向かって内外方向内向きに傾斜している、請求項１から４のいずれかに記載のシーラントタイヤの製造装置。
6. （Ａ）押出機内の主剤に粉体材料及び液状材料をノズルで投入する工程、
   （Ｂ）前記主剤、前記粉体材料及び前記液状材料を混練しシーラント材を得る工程
   及び
   （Ｃ）前記シーラント材をタイヤ本体に塗布する工程
   を含み、
   前記ノズルが、前記粉体材料を前記押出機に供給する吐出口と前記吐出口に至る粉体材料供給路とが形成された粉体ノズルと、粉体ノズルの前記吐出口が形成された先端部の周りを囲む外環部材とを備え、前記粉体ノズルの前記先端部の外周面と前記外環部材の内周面との間に液状材料供給路が形成されており、前記粉体材料供給路に撥液層がコーティングされている、シーラントタイヤの製造方法。
7. 前記工程（Ａ）において、前記ノズルから投入される前記液状材料の温度が５０℃以上１２０℃以下である、請求項６に記載のシーラントタイヤの製造方法。

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