JP4537806B2 - 空気入りタイヤ、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、カーカスとインナーライナとの間に設けるバリアゴム層を、ゴムストリップを周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けたストリップ巻付体により形成した空気入りタイヤ、及びその製造方法に関する。
チューブレスの空気入りタイヤでは、内圧空気を気密に保持するため、カーカスの内側に、ブチル系の空気不透過性ゴムからなるインナーライナを形成している。しかし、このブチル系の空気不透過性ゴムは、汎用ゴム（ＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲ等）に比して接着性に劣るという特性を有するため、カーカスとの間にセパレーションを誘発しやすい傾向がある。そのため、カーカスとインナーライナとの間に、両者間の接着性を高めるバリアゴム層を設ける構造が一般に採用されている（例えば特許文献１、２など参照）。
なおインナーライナは、加硫成形時のゴム流れによってカーカスコードと接触し、カーカスコードルースを発生させる、及び前記ゴム流れによってカーカスコード間に進入して波状に変形し、クラック等を発生させる原因にもなるが、前記バリアゴム層は、これらを抑制する効果にも優れ、タイヤの耐久性を高く確保することができる。
他方、前記バリアゴム層は、従来、カレンダ等により圧延成形された長尺巾広のゴムシートから形成されている。詳しくは、カレンダ等による圧延成形により、タイヤのカテゴリ及びタイヤサイズ等に応じた巾、厚さでゴムシートを予め形成する。そして、この長尺なゴムシートを、一旦ロール状に巻き取って保管するとともに、この保管されたロール状体を生タイヤ形成工程に搬送し、タイヤ周長に応じた長さに切断しつつドラム上で一周巻きすることにより、バリアゴム層を円筒状に形成している。
しかし、このような従来の形成方法では、タイヤのカテゴリ及びタイヤサイズ等に応じて、巾及び厚さを違えたゴムシートを準備する必要が生じるため、中間在庫の大幅な増加を招き、生産効率を損ねるとともに、工場スペースの有効活用を妨げるという問題がある。
そこで本発明は、バリアゴム層を、バリア用ゴムストリップを周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けたストリップ巻付体により形成することを基本として、要求に応じた巾及び厚さでバリアゴム層を自在に形成でき、中間在庫の発生をなくし、生産効率を高めるとともに、工場スペースの有効活用を図りうる空気入りタイヤ、及びその製造方法を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカス本体部を有するカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面をなすインナーライナと、前記サイドウォール部に配されるサイドウォールゴムとを具える空気入りタイヤであって、前記カーカス本体部と前記インナーライナとの間に、カーカス本体部とインナーライナとの間の接着性を高めるバリアゴム層を設けるとともに、前記バリアゴム層は、長尺のバリア用ゴムストリップを、ドラムに巻装されたインナーライナの外周面に周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより形成され、前記バリアゴム層は、未加硫状態における最低トルクＭＬが、未加硫状態における前記サイドウォールゴムの最低トルクＭＬよりも大であることを特徴としている。
又請求項５の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカス本体部を有するカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面をなすインナーライナと、前記サイドウォール部に配されるサイドウォールゴムとを具える空気入りタイヤの製造方法であって、ドラム上で生のインナーライナを形成する生インナーライナ成形工程と、前記生のインナーライナの外周面上で、生のバリア用ゴムストリップを周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより生のバリアゴム層を形成する生バリアゴム成形工程と、前記生のバリアゴム層の外周面上で生のカーカスプライを巻回する生カーカス取付け工程を含み、前記バリアゴム層は未加硫状態における最低トルクＭＬが、未加硫状態の前記サイドウォールゴムにおける最低トルクＭＬよりも大であることを特徴としている。
本発明は叙上の如く構成しているため、要求に応じた巾及び厚さでバリアゴム層を自在に形成でき、中間在庫の発生をなくし、生産効率を高めるとともに、工場スペースの有効活用を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤが、乗用車用タイヤである場合の断面図である。
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面Ｔｓをなすインナーライナ８とを具える。
前記カーカス６は、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状のカーカス本体部６ａを少なくとも有し、本例では、その両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止されるカーカス折返し部６ｂを延設したものを例示している。なお前記カーカス本体部６ａとカーカス折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム９が設けられ、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強している。なお、サイドウォール部３には、サイドウォールゴム３Ｇが配されている。
又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５°〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスコードとして、本例ではポリエステルコードを採用しているが、これ以外にもナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードや必要によりスチールコードも用いうる。
次に、前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０°〜３５゜で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。ベルトコードとして、本例ではスチールコードを採用しているが、これ以外にもポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド等の高モジュラスの有機繊維コードも必要に応じて用いうる。
なおこのベルト層７の半径方向外側には、高速耐久性を高める目的で、例えばナイロン等の有機繊維のバンドコードを周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層１０を設けることができる。このバンド層１０として、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが適宜使用でき、本例では、バンド層１０が１枚のフルバンドプライからなるものを例示している。
次に、前記インナーライナ８は、カーカス本体部６ａの内側に配される空気不透過性ゴムからなり、本例では、略均一なゴム厚さを有してビード部４、４間を連続してのびる。前記空気不透過性ゴムとしては、ゴム基材１００重量部中にブチルゴム（又はその誘導体）を５０重量部以上含有するブチル系ゴムを用いるのが、耐エアリーク性の観点から好ましい。前記ブチルゴムの誘導体としては、例えば前記ブチルゴムに塩素、臭素等を反応させてなるハロゲン化ブチルゴムが用いられる。
このブチル系ゴムでは、ブチルゴム（又はその誘導体）以外のゴム基材として、即ちゴム成分の残部として、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のジエン系ゴムが用いられる。なおブチル系ゴムには、通常のタイヤゴムと同様、カーボンブラック等の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤などの充填剤を、前記ゴム成分に添加させることができる。又空気不透過性ゴムとしては、前記ブチルゴム（又はその誘導体）に代えて、イソブチレン・パラメチルスチレン共重合体のハロゲン化物を用いることもできる。このインナーライナ８では、耐エアリーク性とタイヤ重量との観点から、そのゴム厚さｔ１（図２に示す）を１．５〜２．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。
次に、前記インナーライナ８と前記カーカス本体部６ａとの間には、バリアゴム層１２を形成し、前記インナーライナ８とカーカス本体部６ａとの間の接着性を高めるとともに、加硫成形時のゴム流れに起因する、インナーライナ８とカーカスコードとの接触、並びにインナーライナ８自体の波打ち変形を抑制している。
そのために、前記バリアゴム層１２では接着性に優れることが必要であり、本例では、ゴム基材をジエン系ゴムのみで形成し、ブチルゴム（又はその誘導体）を排除したものを使用している。ゴム基材として、特に接着性に優れる天然ゴム（ＮＲ）のみで構成することが好ましいが、天然ゴム（ＮＲ）と他のジエン系ゴムとのブレンドゴムも使用でき、かかる場合、天然ゴムを４０重量部以上、さらには７０重量部以上でより多く配合するのが好ましい。
又接着性をさらに高めるために、好ましくは、ゴム基材１００重量部に対して、粘着付与剤を３．０〜４．０重量部添加するとともに軟化剤の使用を排除する。粘着付与剤としては、例えばクマロン樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、石油系炭化水素樹脂、ロジン誘導体などが好適に使用できる。又軟化剤としては、ミネラルオイル、アロマオイルなどの鉱物油系軟化剤、植物系軟化剤、フタル酸誘導体などが知られており、通常、ゴムの加工性や柔軟性の向上のために添加させるが、本例では、粘着性を減じる傾向があるため使用していない。
ここで、前記接着性の指標の一つとして、未加硫状態におけるゴム材料とゴム材料との間の付着力を挙げることができる。又この付着力の指標として、本例では、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、キュラストメーターを用いて測定した未加硫状態のゴムのトルクの最低値ＭＬを採用している。これは、付着力とトルクの最低値ＭＬとの間に、図３に概念的に示すごとき相関関係があるからであり、前記トルクの最低値ＭＬの上昇に伴い付着力が上昇する傾向がある。従って、接着性を高めるために、バリアゴム層１２の未加硫状態における最低トルクＭＬを０．２５〜０．４Ｎ・ｍの範囲と、サイドウォールゴム３Ｇにおける最低トルクＭＬよりも大に設定する。又この最低トルクＭＬの設定により、加硫成型時のインナーライナのゴム流れを抑えることができ、前記ゴム流れに起因する、インナーライナ８とカーカスコードとの接触、並びにインナーライナ８自体の波打ち変形を効果的に抑制することができる。なお最低トルクＭＬが０．４Ｎ・ｍを越えると、ゴム流動性が減じるため、バリアゴム層１２をストリップワインド方式により形成することが難しくなる。
又バリアゴム層１２では、インナーライナ８におけるクラックやセパレーションの発生をより効果的に抑えるために、加硫後の１００％モジュラスを２．７〜４．５Ｍｐａと、インナーライナ８における１００％モジュラスよりも大に設定している。なおインナーライナ８の１００％モジュラスは、通常０．５〜０．２Ｍｐａ程度であり、又サイドウォールゴムの１００％モジュラスは、通常１．０〜２．０Ｍｐａ程度である。
又前記バリアゴム層１２は、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端７ｅの位置Ｐ１からタイヤ最大幅点Ｍの位置Ｐ２までの領域Ｙに少なくとも形成することが必要である。これは走行時、タイヤ変形がこの領域Ｙにおいて最も大きくなり、インナーライナ８とカーカス６とのセパレーション、及びインナーライナ８自体の波打ち変形によるクラックの発生などが起こりやすいからである。
なお前記「ベルト層７のタイヤ軸方向外端７ｅの位置Ｐ１」とは、前記外端７ｅを通りかつ前記カーカス６と直交する直線の位置を意味する。又前記「タイヤ最大幅点Ｍの位置Ｐ２」とは、タイヤ最大幅点Ｍを通りかつ前記カーカス６と直交する直線の位置を意味する。
ここで、カーカスコードをスチールコードとした重荷重用タイヤ等では、カーカスコード間隔が広いため、加硫成形時にインナーライナ８がゴム流れし易く、即ちインナーライナ８がカーカスコードと接触し易く、又インナーライナ８自体の波打ち変形も大きい。しかも走行時の負荷荷重も高くなる。従って重荷重用タイヤ等では、前記バリアゴム層１２を、ビードコア５の高さ位置Ｐ４、Ｐ４間の全域に設けることが好ましい。しかし、カーカスコードを有機繊維コードとした乗用車用タイヤでは、カーカスコード間隔が狭いため、加硫成形時のインナーライナ８のゴム流れが小さく、かつ走行時の負荷荷重も相対的に低い。従って、乗用車用タイヤでは、少なくとも前記領域Ｙに配されていれば、前記バリアゴム層１２の半径方向外端部を、ベルト層７のタイヤ軸方向外端７ｅの位置Ｐ１とタイヤ赤道の位置Ｐ３との間で終端し、又半径方向内端部を、タイヤ最大幅点Ｍの位置Ｐ２とビードコア５の高さ位置Ｐ４との間で終端させても良い。これにより、重量軽減を図ることができる。
又バリアゴム層１２のゴム厚さｔ２（図２に示す）は、重荷重用タイヤでは厚く（例えば１．０〜２．０ｍｍ程度）、又乗用車用タイヤでは薄く（例えば０．５〜１．５ｍｍ程度）設定されるなど、タイヤのカテゴリ等に応じて設定される。
そのために本発明では、このバリアゴム層１２を、図６に示すように、長尺な生（未加硫）のバリア用ゴムストリップ２０を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けたストリップ巻付体１３を用いて形成している。即ちバリアゴム層１２は、前記ストリップ巻付体１３を用いた生タイヤを、加硫成形することによって形成される前記ストリップ巻付体１３の加硫成形体として形成される。バリア用ゴムストリップ２０としては、図４に示す如く、その巾Ｗｓを５〜５０mm、かつその厚さｔｓを０．３〜２．５mmとした断面矩形状の薄いテープ状のものが好ましく使用できる。
又前記空気入りタイヤ１の製造方法では、生タイヤの形成に際し、図５〜７に示すように、
（１） ドラムＤ上で生のインナーライナ８Ｎを形成する生インナーライナ成形工程Ｓ１（図５（Ａ）、（Ｂ））と；
（２） 前記生のインナーライナ８Ｎの外周面上で、生のバリア用ゴムストリップ２０を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより生のバリアゴム層１２Ｎを形成する生バリアゴム成形工程Ｓ２（図６）と；
（３） 前記生のバリアゴム層１２Ｎの外周面上で、生のカーカスプライ６Ｎを巻回する生カーカス取付け工程Ｓ３（図７）と；
を含み、この工程Ｓ１〜Ｓ３以外の工程、例えば生のカーカスプライ６Ｎ上にビードコア５を装着する工程、ビードコア５、５間で生のカーカスプライ６Ｎをトロイド状に膨張（シェーピング）させる工程、膨張した生のカーカスプライ６Ｎ上にトレッド部２をなすトレッドリングを貼着する工程などは、従来と同様の手法により行われる。従って、前記工程Ｓ１〜Ｓ３のみ以下に説明する。
（１） ドラムＤ上で生のインナーライナ８Ｎを形成する生インナーライナ成形工程Ｓ１（図５（Ａ）、（Ｂ））と；
（２） 前記生のインナーライナ８Ｎの外周面上で、生のバリア用ゴムストリップ２０を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより生のバリアゴム層１２Ｎを形成する生バリアゴム成形工程Ｓ２（図６）と；
（３） 前記生のバリアゴム層１２Ｎの外周面上で、生のカーカスプライ６Ｎを巻回する生カーカス取付け工程Ｓ３（図７）と；
を含み、この工程Ｓ１〜Ｓ３以外の工程、例えば生のカーカスプライ６Ｎ上にビードコア５を装着する工程、ビードコア５、５間で生のカーカスプライ６Ｎをトロイド状に膨張（シェーピング）させる工程、膨張した生のカーカスプライ６Ｎ上にトレッド部２をなすトレッドリングを貼着する工程などは、従来と同様の手法により行われる。従って、前記工程Ｓ１〜Ｓ３のみ以下に説明する。
前記生インナーライナ成形工程Ｓ１では、ドラムＤ上で生のインナーライナ８Ｎを形成する。この時、図５（Ａ）の如く、カレンダ処理された巾広の生のゴムシート２１を一周巻きし、その周方向の端部２１ｅ間を重ね継ぎすることにより生のインナーライナ８Ｎを形成する一般的な方式（便宜上、一周巻き方式という）、或いは図５（Ｂ）の如く、断面矩形状の長尺の生のインナーライナ用ゴムストリップ２２を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより、生のインナーライナ８Ｎを形成するストリップワインド方式を採用することができる。
又前記生バリアゴム成形工程Ｓ２では、図６に示すように、前記工程Ｓ１で形成された生のインナーライナ８Ｎの外周面上で、生のバリア用ゴムストリップ２０を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付け、これにより生のバリアゴム層１２Ｎを形成する。この時、生のバリア用ゴムストリップ２０の巻き付け回数、及び隣り合う生のバリア用ゴムストリップ２０、２０間の重なり巾Ｗｑを調整することにより、生のインナーライナ８Ｎを自在な巾Ｗ２及び厚さｔ２で形成することができる。
なお本例では、一本の生のバリア用ゴムストリップ２０を用い、生のインナーライナ８Ｎの一端から他端まで連続的に巻き付けたものを例示している。しかし、図８（Ａ）に示すように、二本の生のバリア用ゴムストリップ２０を用い、両端から中央に向かって、或いは中央から両端に向かって巻き付けることもできる。この時、同図のように、生のインナーライナ８Ｎをその中央で連続させても良く、又図８（Ｂ）の如く、生のインナーライナ８Ｎの中央に所望の巾Ｗ３の中抜き部分２３を形成しても良い。なお二本の生のバリア用ゴムストリップ２０を用いる場合には、巻き付け時間を半減でき、生産性を高めうる。
又前記生カーカス取付け工程Ｓ３では、図７に示すように、前記工程Ｓ２で形成された生のバリアゴム層１２Ｎの外周面上で、従来と同様に、巾広シート状の生のカーカスプライ６Ｎを一周巻きし、その周方向の端部間を重ね継ぎすることにより生のカーカスプライ６Ｎを円筒状に形成する。
このように、前記バリアゴム層１２として、生のバリア用ゴムストリップ２０を周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けたストリップ巻付体１３を用いて形成しているため、要求に応じた巾Ｗ２及び厚さｔ２でバリアゴム層１２を自在に形成できる。又従来の如き中間在庫の発生をなくすことができるため、生産効率を高めるとともに、工場スペースの有効活用を図ることが可能となる。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ カーカス本体部
７ ベルト層
８ インナーライナ
８Ｎ 生のインナーライナ
１２ バリアゴム層
１２Ｎ 生のバリアゴム層
２０ バリア用ゴムストリップ
２１ 生のゴムシート
２２ 生のインナーライナ用ゴムストリップ
Ｄ ドラム
Ｐ１ ベルト層のタイヤ軸方向外端の位置
Ｐ２ タイヤ最大幅点の位置
Ｓ１ 生インナーライナ成形工程
Ｓ２ 生バリアゴム成形工程
Ｓ３ 生カーカス取付け工程
Ｔｓ タイヤ内腔面
Ｙ 領域
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ カーカス本体部
７ ベルト層
８ インナーライナ
８Ｎ 生のインナーライナ
１２ バリアゴム層
１２Ｎ 生のバリアゴム層
２０ バリア用ゴムストリップ
２１ 生のゴムシート
２２ 生のインナーライナ用ゴムストリップ
Ｄ ドラム
Ｐ１ ベルト層のタイヤ軸方向外端の位置
Ｐ２ タイヤ最大幅点の位置
Ｓ１ 生インナーライナ成形工程
Ｓ２ 生バリアゴム成形工程
Ｓ３ 生カーカス取付け工程
Ｔｓ タイヤ内腔面
Ｙ 領域
Claims (7)
- トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカス本体部を有するカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面をなすインナーライナと、前記サイドウォール部に配されるサイドウォールゴムとを具える空気入りタイヤであって、
前記カーカス本体部と前記インナーライナとの間に、カーカス本体部とインナーライナとの間の接着性を高めるバリアゴム層を設けるとともに、
前記バリアゴム層は、長尺のバリア用ゴムストリップを、ドラムに巻装されたインナーライナの外周面に周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより形成され、
前記バリアゴム層は、未加硫状態における最低トルクＭＬが、未加硫状態における前記サイドウォールゴムの最低トルクＭＬよりも大であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記バリアゴム層は、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端の位置からタイヤ最大幅点の位置までの領域に少なくとも配されることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
- 前記バリアゴム層は、ゴム基材１００重量部に対して、粘着付与剤を３．０〜４．０重量部添加するとともに軟化剤を含まないことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記バリアゴム層は、前記最低トルクが０．２５〜０．４Ｎ・ｍである請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカス本体部を有するカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層と、空気不透過性ゴムからなりかつタイヤ内腔面をなすインナーライナと、前記サイドウォール部に配されるサイドウォールゴムとを具える空気入りタイヤの製造方法であって、
ドラム上で生のインナーライナを形成する生インナーライナ成形工程と、
前記生のインナーライナの外周面上で、生のバリア用ゴムストリップを周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより生のバリアゴム層を形成する生バリアゴム成形工程と、
前記生のバリアゴム層の外周面上で生のカーカスプライを巻回する生カーカス取付け工程を含み、
前記バリアゴム層は未加硫状態における最低トルクＭＬが、未加硫状態の前記サイドウォールゴムにおける最低トルクＭＬよりも大であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。 - 前記生インナーライナ成形工程は、巾広の生のゴムシートを一周巻きしてその周方向の端部間を重ね継ぎすることにより、前記生のインナーライナを形成することを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤの製造方法。
- 前記生インナーライナ成形工程は、長尺の生のインナーライナ用ゴムストリップを周方向かつ螺旋状に重ねて巻き付けることにより、前記生のインナーライナを形成することを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤの製造方法。
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