JP2014172379A - タイヤ加硫用金型、タイヤ加硫方法および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部に発泡ゴムを用いて軽量化した空気入りタイヤを製造する際に、パターンブロックの中心部における盛り上がりの発生を抑制することができるタイヤ加硫用金型とタイヤ加硫方法を提供すると共に、前記タイヤ加硫方法を用いて製造される空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤのトレッド部にパターンブロックを形成するための凹部が設けられたタイヤ加硫用金型であって、パターンブロックの接地面に対応して設けられた凹部の底面部が、タイヤの径方向の中心に向けて凸状に湾曲する湾曲面を有しており、トレッド部に発泡ゴムを用いたタイヤの加硫工程において用いられることを特徴とするタイヤ加硫用金型、前記タイヤ加硫用金型を用いたタイヤ加硫方法および前記タイヤ加硫方法により加硫された空気入りタイヤ。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ加硫用金型、前記タイヤ加硫用金型を用いたタイヤ加硫方法および前記タイヤ加硫方法を用いて製造された空気入りタイヤに関する。

現在、空気入りタイヤの分野においてトレッド部に発泡ゴムを用いた空気入りタイヤ（以下、「発泡ゴムタイヤ」ともいう。）が製造、市販されており、氷上性能に特化したスタッドレスタイヤに適用されている（特許文献１）。

一方、近年、自動車の低燃費化のために、タイヤ全般についてタイヤの軽量化を図ることが強く求められている。

そこで、通常のタイヤの製造において、上記に記載したスタッドレスタイヤのように、トレッド部に発泡ゴムを用いることにより、タイヤの軽量化を図ることが検討されている。

特開２０１２−３１２３１号公報

しかしながら、トレッド部に発泡ゴムを用いて通常の空気入りタイヤを製造した場合、トレッド部に形成されたパターンブロックの中心部ほど発泡倍率が高くなるため、パターンブロックの中心部が盛り上がり易い。

パターンブロックの中心部が盛り上がった場合、空気入りタイヤの接地形状や接地圧分布が安定せず、操縦安定性や耐摩耗性が低下する恐れがある。

そこで、本発明は、トレッド部に発泡ゴムを用いて軽量化した空気入りタイヤを製造する際に、パターンブロックの中心部における盛り上がりの発生を抑制することができるタイヤ加硫用金型とタイヤ加硫方法を提供すると共に、前記タイヤ加硫方法を用いて製造される空気入りタイヤを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
空気入りタイヤのトレッド部にパターンブロックを形成するための凹部が設けられたタイヤ加硫用金型であって、
前記パターンブロックの接地面に対応して設けられた前記凹部の底面部が、タイヤの径方向の中心に向けて凸状に湾曲する湾曲面を有しており、前記トレッド部に発泡ゴムを用いたタイヤの加硫工程において用いられる
ことを特徴とするタイヤ加硫用金型である。

請求項２に記載の発明は、
前記湾曲面の曲率半径が、１００〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫用金型である。

請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載のタイヤ加硫用金型を用いて、トレッド部に発泡ゴムを用いた空気入りタイヤの加硫を行うことを特徴とするタイヤ加硫方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記発泡ゴムが、発泡剤を用いて発泡させた発泡ゴムであることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項５に記載の発明は、
前記発泡剤が、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、および炭酸水素ナトリウムよりなる群から選ばれた一種以上であることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項６に記載の発明は、
前記発泡ゴムの発泡倍率が、１０〜５０％であることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項７に記載の発明は、
請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法を用いて製造されていることを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明によれば、トレッド部に発泡ゴムを用いて軽量化した空気入りタイヤを製造する際に、パターンブロックの中心部における盛り上がりの発生を抑制することができるタイヤ加硫用金型とタイヤ加硫方法を提供すると共に、前記タイヤ加硫方法を用いて製造される空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ加硫用金型を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係るタイヤ加硫用金型のトレッドセグメントの一部の断面形状を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

１．タイヤ加硫用金型
はじめに、本発明の一実施の形態に係るタイヤ加硫用金型について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るタイヤ加硫用金型を模式的に示す図であり、図２はタイヤ加硫用金型のトレッドセグメントの一部の断面形状を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るタイヤ加硫用金型１は、従来からタイヤの加硫に用いられている割り金型と同様に、タイヤＴのトレッド部にパターンブロックを形成するための凹部が複数設けられたトレッドセグメント１０と、タイヤＴの側面を形成する上下一対のモールド２０と、タイヤ加硫用金型１内に保持されたタイヤＴを内側から押圧する加硫ブラダー３０とを備えている。

図２に示すように、それぞれの凹部１１の底面部１１ａは、トレッド部Ｔａに形成されるパターンブロックの接地面に対応している。そして、本実施の形態に係るタイヤ加硫金型１は、従来の場合と異なり、底面部１１ａにタイヤＴの径方向の中心に向けて凸状に湾曲する湾曲面が形成されている。

２．タイヤ加硫方法
次に、上記のタイヤ加硫用金型を用いたタイヤ加硫方法について説明する。

本実施の形態に係るタイヤ加硫方法において、トレッドゴム組成物としては発泡ゴム組成物が用いられる。この発泡ゴム組成物は、通常のタイヤ用ゴム組成物に発泡剤を添加して、ニーダー、オープンロール等の混練装置を用いて混練することにより製造され、トレッド形状に成形された後、他のタイヤ部材と張り合わされることにより、未加硫タイヤとして作製される。

上記の発泡剤は、添加量を調整することにより適切な独立気泡を容易に形成することができる。

発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、炭酸水素ナトリウムを挙げることができ、これらの発泡剤を適切に使用することにより、より均質な独立気泡を容易に形成させることができる。なお、これらの発泡剤は、単独で使用することができるが、適宜組み合わせて併用することもできる。

これらの発泡剤は、発泡倍率が１０〜５０％となるように添加することが好ましく、このような発泡倍率に制御することにより、軽量化されたタイヤを得ることができると共に、所望する操縦安定性や耐摩耗性を十分確保することができる。

作製された未加硫のタイヤＴの加硫に際しては、まず、開状態のタイヤ加硫用金型１に装着した後に、図１に示すように、タイヤ加硫用金型１を閉状態にする。これにより、タイヤＴのトレッド部Ｔａがトレッドセグメント１０に接触し、両側面が上下一対のモールド２０に接触する。

次に、加硫ブラダー３０を膨張させて、未加硫のタイヤＴをトレッドセグメント１０、モールド２０に押し付け、加熱、加圧する。これにより、未加硫の発泡ゴムが発泡しつつ加硫されてタイヤＴのトレッド部Ｔａに、トレッドセグメント１０の凹部１１に対応したパターンブロックが形成される。なお、加熱、加圧の程度や時間などの条件は、タイヤサイズ等を考慮して、適宜設定される。

このとき、前記したように、この底面部１１ａには、タイヤＴの径方向の中心に向けて凸状に湾曲する湾曲面が設けられているため、タイヤ加硫金型１内ではパターンブロックがタイヤＴの径方向の中心に向かって凹みのある形状に成形される。

上記の加硫工程の終了後、加硫済のタイヤＴがタイヤ加硫用金型１から取り出されるが、発泡剤による発泡ゴムの膨張はその後も継続するため、発泡倍率が高いパターンブロックの中央部が盛り上がろうとする。しかし、本実施の形態においては、前記の通り、凹みのあるパターンブロックが成形されているため、この盛り上がりが抑制されて、接地面となるパターンブロックを略平坦な形状に留めることができる。

このため、発泡ゴムを用いているにもかかわらず、接地形状や接地圧分布が十分に安定して、所望する操縦安定性や耐摩耗性が確保された通常のタイヤを製造することができる。この結果、軽量化されながらも、操縦安定性や耐摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。

また、本実施の形態に係る加硫方法は、発泡ゴムタイヤをトレッド部に従来から用いているスタッドレスタイヤなどにも適宜適用することができる。

なお、底面部１１ａに形成される湾曲面の曲率半径としては、１００〜１５００ｍｍが好ましい。曲率半径が１００ｍｍ未満であると形成される凹みのサイズが大きすぎて、所望の操縦安定性や耐摩耗性を確保できない恐れがある。一方、１５００ｍｍを超えると、十分なサイズに凹みが形成されないため、パターンブロックの中心部において発泡により発生する膨張変形（盛り上がり）を十分に抑制することができず、所望の操縦安定性や耐摩耗性を確保できない恐れがある。１５０〜１３００ｍｍであると、より適切なサイズに凹みが形成されるため、より好ましい。

また、金型の材質としては、特に限定されないが、耐久性、耐熱性、寸法安定性などの面を考慮すると、アルミニウム、ステンレス、ジュラルミンなどの金属製であることが好ましい。

次に、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。

１． 空気入りタイヤの製造
タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを以下に記載する要領で製造した。

（１）未加硫ゴム組成物の製造
以下に記載の材料を所定量混練して、発泡倍率が３０％となる発泡ゴム組成物を製造した。

ＳＢＲ：日本ゼオン社製のＮｉｐｏｌ １５０２（スチレン量：２３．５質量％）
ＢＲ：宇部興産社製のハイシスＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：キャボットジャパン社製のショウブラックＮ２２０（チッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１２５ｍ^２／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（チッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１７５ｍ^２／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
老化防止剤：大内新興化学工業社製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日油社製のステアリン酸
オイル：出光興産社製のミネラルオイルＰＷ−３８０
酸化亜鉛：三井金属鉱業社製の亜鉛華１号
ワックス：大内新興化学工業社製のサンノックワックス
硫黄：鶴見化学工業社製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業社製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
発泡剤：永和化成工業社製のネオセルボン Ｎ＃１０００ＳＷ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、平均粒径１４μｍ）

（２）未加硫の発泡ゴムタイヤの製造
次に、上記組成の発泡ゴムをトレッド形状に成形した後、他のタイヤ部材と張り合わせて未加硫の発泡ゴムタイヤを製造した。

（３）加硫
表１に示す各曲率半径で湾曲面が設けられた加硫用金型を用いて、未加硫の発泡ゴムタイヤを１７０℃で１５分間加硫して実施例１〜３の空気入りの発泡ゴムタイヤを製造した。なお、比較例１は従来例であり、底面部に凸状の湾曲面が設けられていない。

２． 試験
（１）試験方法
ａ．タイヤブロックの曲率半径の測定
得られた空気入りの発泡ゴムタイヤの各々を１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、２１０ｋＰａの内圧を充填した後に、レーザー光にてプロファイル測定を行うことにより、パターンブロック（タイヤブロック）の曲率半径を求めた。結果を表１に示す。なお、表１では、タイヤ中心部と反対方向にタイヤブロックの湾曲面を有するもの（タイヤブロックが膨らんでいるもの）を負、タイヤ中心部方向に湾曲面を有するもの（タイヤブロックが凹んでいるもの）を正として表記した。

ｂ．操縦安定性
得られた空気入りの発泡ゴムタイヤの各々を１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、２１０ｋＰａの内圧（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着すると共に、テストコース内をドライバー１名が乗車して走行し、官能評価した。評価は実施例１を１００とする１００点法で行い、指数にて表示した。数値が大きいほど操縦安定性が良好であることを示す。結果を表１に示す。

ｃ．耐摩耗性
得られた空気入りの発泡ゴムタイヤの各々を１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、２１０ｋＰａの内圧（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪タクシーに装着し、６ヶ月後の残溝を計測した。評価は実施例１を１００とする１００点法で行い、指数にて表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。結果を表１に示す。

（２）試験結果
表１より、湾曲面を設けた実施例１〜３のいずれもが、湾曲面を設けなかった比較例１に比べて操縦安定性および耐摩耗性が向上していることが分かる。

そして、実施例１〜３の内でも、曲率半径が１５０ｍｍ以上１３００ｍｍの範囲内に設定された実施例１は、操縦安定性および耐摩耗性が特に優れていることが分かる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ タイヤ加硫用金型
１０ トレッドセグメント
１１ 凹部
１１ａ 底面部
２０ モールド
３０ 加硫ブラダー
Ｔ タイヤ
Ｔａ トレッド部

Claims (7)

1. 空気入りタイヤのトレッド部にパターンブロックを形成するための凹部が設けられたタイヤ加硫用金型であって、
   前記パターンブロックの接地面に対応して設けられた前記凹部の底面部が、タイヤの径方向の中心に向けて凸状に湾曲する湾曲面を有しており、前記トレッド部に発泡ゴムを用いたタイヤの加硫工程において用いられる
   ことを特徴とするタイヤ加硫用金型。
2. 前記湾曲面の曲率半径が、１００〜１５００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫用金型。
3. 請求項１または請求項２に記載のタイヤ加硫用金型を用いて、トレッド部に発泡ゴムを用いた空気入りタイヤの加硫を行うことを特徴とするタイヤ加硫方法。
4. 前記発泡ゴムが、発泡剤を用いて発泡させた発泡ゴムであることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ加硫方法。
5. 前記発泡剤が、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、および炭酸水素ナトリウムよりなる群から選ばれた一種以上であることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ加硫方法。
6. 前記発泡ゴムの発泡倍率が、１０〜５０％であることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法。
7. 請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法を用いて製造されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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