降低輪胎噪聲的裝置以及安裝有該裝置的充氣輪胎的製作方法

2023-07-16 04:33:01

專利名稱：降低輪胎噪聲的裝置以及安裝有該裝置的充氣輪胎的製作方法
技術領域：
本發明涉及降低輪胎噪聲的裝置以及安裝有該裝置的充氣輪胎，更詳 細地說，涉及在嚴寒環境下也能發揮其功能的、低溫性能優異的降低輪胎 噪聲的裝置，以及安裝有該裝置的充氣輪胎。
背景技術：
一直以來，為了降低在輪胎運行中輪胎空腔部內發出的空腔共振噪聲， 而在胎面部的內面配置由多孔材料形成的吸音體已經廣為人知。作為用於 將該吸音體固定在胎面部的內面的方法，有多種提案。其中，日本特開
2006-306285號公報所公開的降低輪胎噪聲的裝置，是將吸音體預先固定在 由熱塑性樹脂形成的帶狀帶式部件上，然後將該帶狀帶式部件彎曲成環狀， 並利用該帶式部件的彈性回復力將吸音部件壓附在胎面內面而成的裝置， 因而吸音部件的脫卸操作簡便。
但是，在嚴寒環境下使用該降低輪胎噪聲的裝置時，由熱塑性樹脂形 成的帶式部件由於低溫而脆性破壞，所以存在吸音體從胎面部的內面脫落 的問題。因此，該降低輪胎噪聲的裝置有在嚴寒環境下不能發揮本來作為 降低輪胎噪聲的裝置的功能等問題。

發明內容
本發明的目的是解除上述的現有問題，提供即使在嚴寒環境下使用時， 吸音體也不會從胎面部的內面脫落的、低溫性能優異的降低輪胎噪聲的裝 置，以及安裝有該裝置的充氣輪胎。
實現上述目的的本發明的降低輪胎噪聲的裝置，是具有由多孔材料形成的吸音體和用於保持該吸音體的帶式部件，並且利用將所述帶式部件彎 曲成環狀時的彈性回復力在輪胎內面安裝所述吸音體的降低輪胎噪聲的裝 置，其特徵在於，在該裝置中，所述帶式部件由在熱塑性樹脂中M有彈 性體的熱塑性彈性體組合物構成。
另外，在上述構成中，優選如以下(1)~(7)所述那樣地構成。
(1) 將所述帶式部件配置在所述吸音體的一面，同時在所述吸音體的 另一面與所述帶式部件的圃周方向對應地間斷配置卡止部件，使這些卡止 部件貫通所述吸音體，與所述帶式部件熱熔接。
(2) 由在熱塑性樹脂中分散有彈性體的熱塑性彈性體組合物構成所述 卡止部件。
(3) 由與所述帶式部件同種的熱塑性彈性體組合物構成所述卡止部件。
(4) 所述卡止部件與所述帶式部件的熔點之差為2ox:以內。
(5) 所述帶式部件的抗彎剛度為7.5 ~ 34.0 Nm2。
(6) 所述吸音體是由沿圓周方向一體地連續的環狀體形成的。
(7) 所述吸音體是由沿圓周方向被分割成數個的數個分割片構成的， 這些分割片沿所述帶式部件的圓周方向間斷配置。
另外，本發明的充氣輪胎的特徵在於，在胎面部的內面安裝有上述的 降低輪胎噪聲的裝置。
根據上述的本發明，因為用於固定在輪胎內面安裝的吸音體的環狀的 帶式部件由在熱塑性樹脂中a有彈性體的熱塑性彈性體組合物構成，且 該熱塑性彈性體組合物的玻璃化轉變溫度與熱塑性樹脂比較，是充分低的， 所以即使在嚴寒環境下使用時，也不會發生帶式部件脆性破壞。因此可以 防止吸音體從胎面部內面脫落，並發揮本來的降低噪聲的效果。


圖l是顯示充氣輪胎中安裝有本發明的實施方式的降低輪胎噪聲的裝 置的狀態的剖面圖。
圖2a是將本發明的其它實施方式的降低輪胎噪聲的裝置展開成平面圖2b是將本發明的其它實施方式的降低輪胎噪聲的裝置展開成平面 狀而顯示其一部分的平面圖。
圖3a 圖3c是顯示本發明的實施方式的卡止部件與帶式部件的熱熔 接中的一系列工序的部分剖面圖。
圖4a和圖4b是分別顯示本發明的實施方式的降低輪胎噪聲的裝置的 立體圖。
具體實施例方式
以下，對於本發明的實施方式參考附圖進行詳細說明。
圖l是顯示充氣輪胎中安裝有本發明的實施方式的降低輪胎噪聲的裝 置的狀態的剖面圖。如圖1所示，降低輪胎噪聲的裝置1包括由多孔材 料以沿輪胎圓周方向連續的環狀體的形式成形而成的吸音體2、沿外周面 粘結保持該吸音體2的帶式部件3。保持該吸音體2的帶狀部件3彎曲成 環狀，利用其彈性回復力而使吸音體2安裝在充氣輪胎4的胎面部5的內 面。圖中6顯示輪輞。
在本發明的降低輪胎噪聲的裝置1中，帶式部件3由熱塑性彈性體構 成。所謂熱塑性彈性體，是彈性體M在熱塑性樹脂中而成的。這樣，帶 式部件3的材料，作為其構成，通過用在熱塑性樹脂中^有彈性體的熱 塑性彈性體組合物代替現有的熱塑性樹脂，使得由於該熱塑性彈性體組合 物所具有的低溫性能，故而即使在嚴寒環境下使用時，帶式部件3也不會 脆性破壞。因此，可以防止吸音體2從胎面部5的內面脫落，並發揮本來 的降低噪聲的效果。
作為構成上述熱塑性彈性體組合物的熱塑性樹脂，優選使用例如，聚 醯胺系樹脂[例如，尼龍6(N6)、尼龍66(N66)、尼龍46(N46)、尼龍ll(Nll)、 尼龍12(N12)、尼龍610(N610)、尼龍612(N612)、尼龍6/66共聚物(N6/66)、 尼龍6/66/610共聚物(N6/66/610)、尼龍MXD6(MXD6)、尼龍6T、尼龍6/6T 共聚物、尼龍66/PP共聚物、尼龍66/PPS共聚物和它們的N-烷氧基烷基化物[例如，尼龍6的曱氧基甲基化物、尼龍6/610共聚物的曱氧基甲基化 物、尼龍612的曱氡基甲基化物、聚酯系樹脂[例如，聚對苯二甲酸丁二 醇酯(PBT)、聚對&曱酸乙二醇酯(PET)、聚間&曱酸乙二醇酯(PEI)、 PET/PEI共聚物、聚芳酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯、 聚氧亞烷基二醯亞胺二i^/聚對苯二曱酸丁二醇酯共聚物等芳香族聚酯]、 聚腈系樹脂[例如，聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯腈、丙烯腈/苯乙烯共聚物 (AS)、(曱基)丙烯腈/苯乙烯共聚物、(甲基)丙烯腈/苯乙烯/丁二烯共聚物、 聚甲基丙烯酸酯系樹脂例如，聚甲基丙烯酸曱酯(PMMA)、聚曱基丙烯酸 乙酯l、聚乙烯基系樹脂[例如，聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/ 乙烯共聚物(EVOH)、聚偏l，l-二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙 烯/偏l，l-二氯乙烯共聚物、偏l，l-二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、偏l，l-二 氯乙烯/丙烯腈共聚物、纖維素系樹脂[例如，乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維 素、氟系樹脂[例如，聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚三氟 氯乙烯(PCTFE)、四氟乙烯(ETFE)/乙烯共聚物，醯亞胺系樹脂[例如芳香 族聚醯亞胺(PI)]等。
另外，作為構成上述熱塑性彈性體組合物的彈性體，優選使用例如， 二烯系橡膠及其氫化物[例如，天然橡膠(NR)、異戊二烯橡膠(IR)、環氧化 天然橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、 丁二烯橡膠(BR，高順式BR和低順 式BR)、 丁腈橡膠(NBR)、氬化NBR、氬化SBR]、烯烴系橡膠[例如，乙 丙橡膠(EPDM, EPM)、馬來酸改性乙丙橡膠(M-EPM)、 丁基橡膠(IIR)、 異丁烯與芳香族乙烯基化合物或二烯系單體的共聚物、丙烯酸橡膠(ACM)、 離聚物l、含卣素橡膠[例如，Br-IIR、 C1-IIR、異丁烯-對甲基苯乙烯共聚 物的溴化物(Br-IPMS)、氯丁二烯橡膠(CR)、氯醚橡膠(CHR)、氯磺化聚 乙烯橡膠(CSM)、氯化聚乙烯橡膠(CM)、馬來酸改性氯化聚乙烯橡膠 (M-CM)]、矽橡膠[例如，曱基乙烯M橡膠、二曱絲橡膠、甲基苯基乙 烯M橡膠、含硫橡膠[例如聚硫醚橡膠、氟橡膠[例如，偏l，l-二氟乙烯 系橡膠、含氟乙烯基醚系橡膠、四氟乙烯-丙烯系橡膠、含氟珪系橡膠、含 氟磷腈系橡膠、熱塑性彈性體[例如，苯乙烯系彈性體、烯烴系彈性體、酯系彈性體、聚氨酯系彈性體、聚醯胺系彈性體]等。
在上述特定熱塑性樹脂與彈性體的相容性不同的情況下，可以使用適
當的相容劑作為第3成分來使兩者相容化。通過在熱塑性樹脂與彈性體的 混合體系中混合相容劑，從而使熱塑性樹脂與彈性體的表面張力降低。其 結果是，因為形成^:相的橡膠粒徑變得孩t細，所以兩成分的特性分別可 以更有效地發揮。作為這樣的相容劑， 一般可以採用具有熱塑性樹脂和彈 性體兩者或一者的結構的共聚物，或者具有可以與熱塑性樹脂或彈性體反 應的環氧基、羰基、滷素基團、氨基、噁唑啉基、羥基等的共聚物的結構 的物質。它們可以根據混合的熱塑性樹脂與彈性體的種類不同來選定。作 為該相容劑而通常使用的物質，可以列舉苯乙烯/乙烯-丁烯嵌段共聚物 (SEBS)及其馬來酸改性物、EPDM、 EPM、 EPDM/苯乙烯或EPDM/丙烯 腈接枝共聚物及其馬來酸改性物、苯乙烯/馬來酸共聚物、反應性四氯化碳 等。對該相容劑的配合量不特別限制。作為該相容劑的配合量，優選相對 於100重量份聚合物成分(熱塑性樹脂與彈性體總計)，相容劑為0.5 ~ 10重 量份。
對上述熱塑性樹脂與彈性體的組成比不特別限制。適當確定它們的組 成比，使得其形成彈性體作為不連續相而分歉在該熱塑性樹脂的基質中的 結構即可。熱塑性樹脂與彈性體的組成比優選為重量比90/10 ~ 30/70。
在本發明中，可以在上述熱塑性樹脂和熱塑性彈性體組合物中混合上 i^目容劑等其它聚合物。混合其它聚合物的目的是為了改良熱塑性樹脂與 彈性體的相容性、為了改進材料的成形加工性、為了提高耐熱性、為了降 低成本等。作為其中所使用的材料，可以例示例如，聚乙烯(PE)、聚丙烯 (PP)、聚苯乙烯(PS)、 ABS、 SBS、聚碳酸酯(PC)等。另外，只要不損害作 為帶式部件3的必要特性，還可以任意配合一般在聚合物配合物中配合的 填充劑(碳酸釣、氧化鈦、氧化鋁等)，炭黑、白炭黑等增強劑，軟化劑， 增塑劑，加工助劑，顏料，染料，抗老化劑等。
這樣得到的熱塑性彈性體組合物，具有下述結構，即，彈性體成分作 為不連續相而^t在熱塑性樹脂的基體中的結構。通過採取該結構，熱塑性彈性體組合物可以兼有充分的柔軟性和作為連續相的樹脂層的效果所產 生的充分剛性。進而在成形時，無論彈性體成分的多少，都可以獲得與熱 塑性樹脂同等的成形加工性。
另外，將上述彈性體與熱塑性樹脂混合時，可以進行動態硫化。對將 上述彈性體動態硫化時的硫化劑、硫化助劑、硫化條件(溫度、時間)等， 根據添加的彈性體的組成來適當確定即可，不特別限制。
作為硫化劑，可以使用一般的橡膠硫化劑(交聯劑)。具體地說，作為 硫系硫化劑，可以例示粉末硫、沉澱性硫、高介軟性硫、表面處理硫、不 溶性硫、二硫代二嗎啉、烷基苯酚二硫化物等。作為使用的硫化劑的分量，
例如，可以使用0.5 4phr左右。這裡，所謂"phr"是指相對於100重量 份彈性體成分的重量份。
另外，根據需要，還可以添加硫化促進劑。作為硫化促進劑，可以使 用醛氨系、胍系、噻唑系、次磺醯胺系、秋蘭姆系、二硫代M甲酸鹽系、 硫脲系等一般的硫化促進劑。作為使用的硫化促進劑的分量，例如，可以 使用0.5 2phr左右。
另外，作為硫化促進助劑，可以並用一般的橡膠用助劑，例如，可以 使用氧化鋅(5phr左右)，硬脂酸、油酸和它們的鋅鹽(2 4phr左右)等。
熱塑性彈性體組合物的製造方法是，預先將熱塑性樹脂與彈性體(橡膠 的情況下是未硫化物)用雙螺杆混煉擠出機等進行熔融混煉，使彈性體作為 ^L相(域，domain)^L在形成連續相(基質)的熱塑性樹脂中。在將彈性體 進行硫化時，可以在混煉下添加硫化劑，使彈性體動態硫化。另外，熱塑 性樹脂或彈性體中的各種配合劑(除硫化劑之外)可以在上述混煉中添加， 但優選在混煉之前預先混合。作為將熱塑性樹脂與彈性體進行混煉時所使 用的混煉機，不特別限制。例如，可以使用螺杆擠出機、捏合機、班伯裡 混煉機、雙螺杆混煉擠出機等。其中在將熱塑性樹脂與彈性體進行混煉和 將彈性體進行動態硫化時，優選使用雙螺杆混煉擠出機。進而可以使用2 種以上混煉機，依次進行混煉。作為熔融混煉的條件，只要溫度為熱塑性 樹脂熔融的溫度以上即可。另外，混煉時的剪切速度優選為1000 ~ 7500秒"。整個混煉的時間為30秒~10分鐘，另外在添加石危化劑的情況下， 添加後的硫化時間優選為15秒~5分鐘。上述方法所製作的聚合物組合物 可以通過注射成形、擠出成形等通常的熱塑性樹脂成形方法來製成所需的 形狀。
在本發明的降低輪胎噪聲的裝置1中，為了固定吸音體2和帶式部件 3，可以使用粘結劑、粘合帶等來固定。但是，有時構成吸音體2的多孔材 料與粘結劑、粘合帶所含有的成分進行反應而分解。優選如下所述那樣用 卡止部件來固定。
即，如圖1、圖2a和圖2b所示，在吸音體2的一面(在圖中是吸音體 的外周面)配置帶式部件3。然後，自吸音體2的另一面(在圖中是吸音體的 內周面)與帶式部件3的圓周方向對應地間斷配置卡止部件7，用該卡止部 件7貫通吸音體2來固定即可。然後，通過將卡止部件7與帶式部件3熱 熔接來進行該固定即可。
圖3a ~圖3c是顯示將圖2a的R部中的卡止部件7與帶式部件3進行 熱熔接的方法的一例的圖。首先，如圖3a所示，在吸音體2的內周面側配 置板狀的卡止部件7。接著，如圖3b所示，將超聲波熔接機的振動用焊頭 (horn)ll按壓在卡止部件7上，使卡止部件7呈彎曲狀態。然後，將該被 彎曲的前端部分進行局部加熱。這樣，如圖3c所示，卡止部件7貫通吸音 體2，與帶式部件3熱熔接。由此，得到圖4所示的形態的降低輪胎噪聲 的裝置l。
上述卡止部件7與帶式部件3同樣地，可以由在熱塑性樹脂中^t有 彈性體的熱塑性彈性體組合物構成。更優選卡止部件7與帶式部件3由同 種熱塑性彈性體組合物構成。由此，可以確保卡止部件7與帶式部件3的 一體性，從而提高降低輪胎噪聲的裝置l的耐久性。
在這種情況下，構成卡止部件7與帶式部件3的熱塑性彈性體組合物 的熔點之差為20"C以內即可。優選選定該熔點之差為IO"C以內的材料。由 此，可以確實地確保卡止部件7與帶式部件3的一體性。
在本發明中，將帶式部件3的抗彎剛度調整為7.5 34.0Nm2即可，優部件3彎曲成環狀，將 吸音體2保持在胎面部5的內面時的壓接力。因此，可以防止輪胎運行中 吸音體2在胎面部5的內面移動、從胎面部5的內面脫落。
上述帶式部件3的抗彎剛度，是用構成帶式部件3的熱塑性彈性體在 80X:的彈性模量(N/m2)、與由帶式部件3的剖面積計算出的剖面慣性矩 (second moment of area) (1114)的積表示的。此外，在本發明的降低輪胎 噪聲的裝置l中，帶式部件3的剖面形狀形成為長方形或梯形。
在上述實施方式中，顯示吸音體3是沿圓周方向連續的環狀體的情況。 但是，在本發明的降低輪胎噪聲的裝置l中，如圖4b所例示的那樣，也可 以是吸音體3由數個分割片的組合構成，沿帶式部件3的圓周方向間斷配 置那樣地固定這些分割片的情況。
在這種情況下，構成吸音體2的數個分割片可以在相互之間分別改變 圓周方向長度、厚度。由此，可以有效地降低輪胎空腔部內所產生的空腔 共振噪聲。
本發明的充氣輪胎4如圖1所例示的那樣，是將上述降低輪胎噪聲的 裝置1安裝在胎面部5的內面而構成的。這樣構成的充氣輪胎4即使在嚴 寒環境下使用時，也因為帶式部件3由熱塑性彈性體構成，故而不會脆性 破壞，所以可以防止吸音體2從胎面部5的內面脫落，從而可以發揮本來 的降低噪聲效果。
此外，在上述實施方式中，例示了對吸音體2在外周面側配置帶式部 件3、在內周面側配置卡止部件7的情況。但是，也可以與此相反地在吸 音體2的內周面側配置帶式部件3 ，在吸音體2的外周面側配置卡止部件7 。
如上所述，在本發明的降低輪胎噪聲的裝置1中，用於將吸音體2安 裝保持在輪胎內面的帶式部件3，是由在熱塑性樹脂中M有彈性體的熱 塑性彈性體組合物構成的。因為該熱塑性彈性體組合物的玻璃化轉變溫度 顯著低於熱塑性樹脂，故而即使在嚴寒狀態下也不會脆性破壞，所以由於 該熱塑性彈性體組合物的優異低溫性能，從而即使在嚴寒環境下使用輪胎， 也不會發生帶式部件3脆性破壞而引起吸音體2脫落。實施例
為了研究構成帶式部件的材料不同造成的低溫性能差異，製成200條 構成材料為熱塑性樹脂(聚丙烯)的現有例的帶式部件。另外，同樣地製成 200條構成材料為相對於100重量份該熱塑性樹脂(聚丙烯)分散了 20重量 份的彈性體(乙丙橡膠)的熱塑性彈性體的本發明的帶式部件。此外，在各 帶式部件中，帶式部件的剖面形狀為寬20mm、厚lmm的長方形。
從這2種帶式部件各200條中，分別任意選擇10條，對於這些各IO 條帶式部件，依據JIS K7216來測定"50%脆化溫度"。這裡所謂"50% 脆化溫度"，是指相當於帶式部件的半數的50%由於撞擊變形而斷裂的溫 度。計算這些測定值的平均值，其結果是，現有例的帶式部件的50%脆化 溫度為O"C。與此相對，本發明的帶式部件的50%脆化溫度為-39匸。
由該結果可以確認，使用熱塑性彈性體作為帶式部件的構成材料的本 發明的降低輪胎噪聲的裝置，比使用熱塑性樹脂作為帶式部件的構成材料 的現有的降低輪胎噪聲的裝置的低溫耐久性優異。
權利要求
1.一種降低輪胎噪聲的裝置，是具有由多孔材料形成的吸音體和用於保持該吸音體的帶式部件，並且利用將所述帶式部件彎曲成環狀時的彈性回復力在輪胎內面安裝所述吸音體的降低輪胎噪聲的裝置，在該裝置中，所述帶式部件由在熱塑性樹脂中分散有彈性體的熱塑性彈性體組合物構成。
2. 根據權利要求l所述的降低輪胎噪聲的裝置，構成為將所述帶式 部件配置在所述吸音體的一面，並且在所述吸音體的另一面與所述帶式部 件的圓周方向對應地間斷配置卡止部件，使這些卡止部件貫通所述吸音體， 與所述帶式部件熱熔接。
3. 根據權利要求2所述的降低輪胎噪聲的裝置，由在熱塑性樹脂中分 散有彈性體的熱塑性彈性體組合物構成所述卡止部件。
4. 根據權利要求3所述的降低輪胎噪聲的裝置，由與所述帶式部件同 種的熱塑性彈性體組合物構成所述卡止部件。
5. 根據權利要求2所述的降低輪胎噪聲的裝置，所述卡止部件與所述 帶式部件的熔點之差為20X:以內。
6. 根據權利要求l所述的降低輪胎噪聲的裝置，所述帶式部件的抗彎 剛度為7.5 ~ 34.0 Nm2。
7. 根據權利要求l所述的降低輪胎噪聲的裝置，所述吸音體由沿圓周 方向一體地連續的環狀體構成。
8. 根據權利要求l所述的降低輪胎噪聲的裝置，所述吸音體由沿圓周 方向被分割成數個的數個分割片構成，這些分割片沿所述帶式部件的圓周 方向間斷配置。
9. 一種充氣輪胎，在胎面部的內面安裝有權利要求1~8的任一項所 述的降低輪胎噪聲的裝置。
全文摘要
本發明提供一種降低輪胎噪聲的裝置，具有吸音體(2)和帶式部件(3)，其中，用於固定安裝在輪胎內面的吸音體(2)的環狀的帶式部件(3)，是由在熱塑性樹脂中分散有彈性體的熱塑性彈性體組合物構成的。這樣，即使在嚴寒環境下使用時，吸音體(2)也不會從胎面部(5)的內面脫落，因此可得到優異的低溫性能。
文檔編號B60C5/00GK101607513SQ20091014936
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月18日 優先權日2008年6月20日
發明者丹野篤, 倉森章 申請人:橫濱橡膠株式會社