JP5302987B2

JP5302987B2 - 空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: JP5302987B2
Application number: JP2011018745A
Authority: JP
Inventors: 徹福本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP2012158064A; EP2481560A1; EP2481560B1; US20120193010A1

Description

本発明は、製造コストの増大を抑制しつつ、タイヤの耐久性を向上しうるタイヤの製造方法に関する。

従来、タイヤの製造方法では、例えば、風船状の弾性体からなるブラダーを、生タイヤのタイヤ内腔面内で膨張させ、生タイヤの外面を加硫金型に押し付けることにより加硫工程が行なわれている。関連する技術としては次のものがある。

特開２００８−０７４０１３号公報

しかしながら、上記のようなタイヤの加硫工程では、ブラダーによるタイヤ内腔面への不均一な押圧、カーカスコードの熱収縮、及び／又はカーカスコードのトッピングゴムのゴム流れ等によって、タイヤ内腔面をなすインナーライナがカーカスコードの配列体の間に浸入してカーカスコードの糸目が表われる所謂オープンスレッドが発生しやすいという問題があった。このようなオープンスレッドは、走行中にタイヤにかかる歪み等により、カーカスコードに沿ってクラック等の損傷を生じさせやすく、耐久性を低下させるという問題があった。

また、加硫後のタイヤ内腔の形状と略同一に形成された中子を用いることにより、上記のようなブラダーを用いることなく加硫工程を行なう方法も考えられるが、カーカスコードの熱収縮や、未加硫の生トッピングゴムのゴム流れを防ぐことができず、オープンスレッドを十分に抑制できなかった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、環状をなす生タイヤ成形用の中子を用いて未加硫の生タイヤを形成する生タイヤ成形工程と、該生タイヤを中子とともに加硫する加硫工程とを含み、生カーカスプライのカーカスコードに、加硫工程前における１８０°Ｃでの乾熱収縮率が１〜３％であるポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートを用いるとともに、生トッピングゴムのムーニー粘度を３５〜７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）とすることを基本として、製造コストの増大を抑制しつつ、タイヤの耐久性を向上しうる空気入りタイヤの製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへて両側のビード部に至るとともに、カーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるカーカスを具えた空気入りタイヤの製造方法であって、環状をなす生タイヤ成形用の中子を用いて未加硫の生タイヤを形成する生タイヤ成形工程と、該生タイヤを中子とともに加硫する加硫工程とを含み、前記生タイヤ成形工程は、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる前記カーカスコードを未加硫の生トッピングゴムで被覆して生カーカスプライを形成する工程を含み、前記カーカスコードは、加硫工程前における１８０°Ｃでの乾熱収縮率が１．５〜２．５％であるとともに、前記生トッピングゴムのムーニー粘度が３５〜７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）であることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記生カーカスプライは、その生タイヤ半径方向の内端が、前記ビード部で巻き上げられることなく終端し、前記内端は、タイヤ軸方向の内側面に配される内側コアと、タイヤ軸方向の外側面に配される外側コアとからなるビードコアで狭持される請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法である。また、請求項３記載の発明は、前記内側コアの前記生カーカスプライに沿った長さは、８〜２５mmである請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法である。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、トレッド部からサイドウォール部をへて両側のビード部に至るとともに、カーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるカーカスを具えた空気入りタイヤが製造される。この製造方法では、環状をなす生タイヤ成形用の中子を用いて未加硫の生タイヤを形成する生タイヤ成形工程と、該生タイヤを中子とともに加硫する加硫工程とを含む。

生タイヤ成形工程は、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる前記カーカスコードを生トッピングゴムで被覆して生カーカスプライを形成する工程を含む。また、カーカスコードは、加硫工程前における１８０°Ｃでの乾熱収縮率が１〜３％であるとともに、生トッピングゴムのムーニー粘度が３５〜７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）である。

このような製造方法では、ブラダーを用いることがなく、かつ熱収縮の小さいカーカスコード、及びゴム流れの少ない生トッピングゴムを用いることにより、インナーライナがカーカスコードの配列体の間に浸入しするオープンスレッドを効果的に抑制でき、タイヤの耐久性を向上しうる。

しかも、本発明の製造方法では、カーカスコードに、比較的安価なポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートが用いられるとともに、生トッピングゴムにＥＢＲ照射をすることなくゴム流れを抑制できるので、製造コストの増大を抑制しうる。

本実施形態の製造方法によって製造される空気入りタイヤを示す断面図である。カーカスプライの断面図である。生タイヤ及び中子を示す断面図である。生カーカスプライを貼り付ける工程を説明する斜視図である。加硫工程を説明する断面図である。

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に示されるように、本実施形態の製造方法によって製造される空気入りタイヤ（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をへて両側のビード部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の内部に配されたベルト層７と、カーカス６の内側に添設されかつタイヤ内腔面１０をなすインナーライナ９とを具えた乗用車用のラジアルタイヤとして構成されている。

前記カーカス６は、カーカスコード１１（図２に示す）をタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａにより構成されている。

前記カーカスプライ６Ａは、トレッド部２から一対のサイドウォール部３、３を経てビード部４、４間をトロイド状に跨ってのびており、その両側のタイヤ半径方向内の内端６ｅが、ビード部４で巻き上げられることなく終端している。また、カーカスプライ６Ａは、図２に示されるように、カーカスコード１１の配列体１２と、該配列体１２の両面を被覆するトッピングゴム１３とを含んで構成される。

本実施形態のビードコア５は、カーカスプライ６Ａの内端６ｅ側のタイヤ軸方向の内側面６ｉに配される内側コア５Ａと、タイヤ軸方向の外側面６ｏに配される外側コア５Ｂとからなる。これらの内側コア５Ａ及び外側コア５Ｂは、１本のビードワイヤ５ｃをタイヤ周方向に渦巻状に巻き重ねて形成される。このようなビードコア５は、カーカスプライ６Ａの内端６ｅを狭持し、該カーカスプライ６Ａの所謂吹き抜け等を防止しうる。また、本実施形態のビードワイヤ５ｃには、大きな強度を有する複数のフィラメントを撚り合わせたスチールコードが用いられるのが好ましい。

前記ベルト層７は、図１、図２に示されるように、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０度の小角度で傾けて配列した少なくとも２枚、本実施形態ではタイヤ半径方向に内、外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重ね合わせて構成される。また、本実施形態のベルトコードには、スチールコードが採用されるが、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いることができる。

前記インナーライナ９は、ビード部４、４間をトロイド状に跨ってタイヤ内腔面１０の略全域に配置される。また、インナーライナ９は、例えば、ゴム中にハロゲン化ブチルを５０重量部以上含む空気非透過性の例えば、ブチル系ゴムからなり、タイヤ内圧を保持するのに役立つ。

また、ビード部４には、硬質のゴムからなるエーペックスゴム８、及びチェーファーゴム１４が配される。

前記エーペックスゴム８は、内側コア５Ａのタイヤ軸方向の内側面５Ａｉの内側に配される内のエーペックスゴム８ｉと、外側コア５Ｂのタイヤ軸方向の外側面５Ｂｏに配される外のエーペックスゴム８ｏとを含む。これらのエーペックスゴム８ｉ、８ｏは、タイヤ半径方外側へ先細状にのび、ビード部４の曲げ剛性を高めて、操縦安定性を向上するのに役立つ。

また、前記チェーファーゴム１４は、内側コア５Ａ及び外側コア５Ｂのタイヤ半径方向内側に配される基部１４ａと、外側コア５Ｂのタイヤ軸方向外側に配される副部１４ｂとを含む。このようなチェーファーゴム１４は、リムとの摩擦による損傷やリムずれ等の不具合を抑制しうる。

以上のようなタイヤ１の製造方法では、図３及び図５に示されるように、環状をなす生タイヤ成形用の中子１６を用いて未加硫の生タイヤ１Ｌを形成する生タイヤ成形工程と、該生タイヤ１Ｌを中子１６とともに、該生タイヤ１Ｌの外面を形成するキャビティ１７ｓを具えた加硫金型１７を用いて加硫する加硫工程とが含まれる。

本実施形態の中子１６は、例えば、タイヤ周方向で分割可能な複数の分割ピースによって形成され、これらの分割ピースを組み立てることにより、５％内圧充填時のタイヤの内面形状に近似した三次元の外周面１６ｓと、この外周面１６ｓのビード側の端部に連なりかつ軸方向の外側にそれぞれのびる一対のフランジ面１６ｆとを有する。この中子１６は、加硫時の熱及び圧力にも耐えうる例えばジュラルミン等の金属材料によって形成される。

前記「５％内圧充填時」とは、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態から内圧を、正規内圧の５％の内圧まで減圧した状態とする。

前記「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" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

前記「正規内圧」とは、前記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"を意味する。

一般に、この５％内圧充填状態のタイヤの断面形状は、加硫金型の中でのタイヤの断面形状に非常に似ている。しかも、この中子は、それ自体が膨張しないので、タイヤ内腔面１０への押圧が不均一となりやすいブラダーに比べて、該タイヤ内腔面１０を均一に押圧しうるとともに、加硫成形時の生タイヤ１Ｌの伸びであるストレッチを小さくできる。

従って、本実施形態の製造方法では、タイヤ内腔面１０をなすインナーライナ９が、カーカスコード１１の配列体１２の間に浸入するのを抑制でき、該カーカスコード１１の糸目が表われる所謂オープンスレッドを防ぎうる。このようなオープンスレッドは、走行中にタイヤ１にかかる歪み等により、カーカスコード１１に沿ってクラック等の損傷を生じさせる傾向があるため、本実施形態の製造方法により、タイヤの耐久性を向上しうる。

前記生タイヤ成形工程では、図２、図３に示されるように、カーカスコード１１を未加硫の生トッピングゴム１３Ｌで被覆して生カーカスプライ６Ｌを形成する工程（以下、「生カーカスプライ形成工程」という）と、中子１６の外周面１６ｓに、生カーカスプライ６Ｌを含む未加硫のタイヤ部材を貼り付ける工程（以下、「貼付工程」という）とを含む。ここで、「未加硫」とは、完全な加硫に至っていない全ての態様を含むもので、いわゆる半加硫の状態はこの「未加硫」に含まれる。

前記生カーカスプライ形成工程では、カーカスコード１１の配列体１２の両面を、シート状の生トッピングゴム１３Ｌ、１３Ｌで被覆することにより、生カーカスプライ６Ｌが形成される。これらの生トッピングゴム１３Ｌ、１３Ｌは、例えば二軸の押出しトッピング装置を用いることにより、前記配列体１２へ同時に付着させることができ、その境界面は、ほぼカーカスコード１１の配列体１２の中心線上に位置させることができる。

本実施形態のカーカスコード１１には、加硫工程前における乾熱収縮率が小さい１．５〜２．５％のポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートが用いられる。この乾熱収縮率は、例えば、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート自体の材質、コードの撚り構造、及びディップ処理時の条件などを適宜調整することによって、上記範囲に設定しうる。

前記乾熱収縮率は、ＪＩＳＬ１０１７に準拠し、コードを無負荷の状態かつ１８０℃の温度下で３０分間放置した時のコードの縮み量ｙと、放置前のカーカスコード１１の長さｘとの比（ｙ／ｘ）（％）で表される。

このようなカーカスコード１１は、加硫時における熱収縮によってインナーライナ９へめり込むのを抑制しうるので、上記のようなオープンスレッドを効果的に防ぎうる。さらに、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレートは、アラミド等に比べて安価であるため、製造コストの増大を好ましく抑制しうる。

なお、前記カーカスコード１１の前記乾熱収縮率が３％を越えると、加硫時のカーカスコード１１の収縮によってインナーライナ９にめり込むおそれがある。逆に、前記乾熱収縮率を１％未満にするには、特に、ポリエチレンテンフタレートからなるカーカスコード１１の場合、設備的に困難を伴うとともに、製造コストの増大を招くおそれがある。このような観点より、前記乾熱収縮率は、好ましくは２．５％以下、さらに好ましくは２．０％以下が望ましく、また、好ましくは１．５％以上が望ましい。

前記生トッピングゴム１３Ｌは、そのムーニー粘度が、従来の生トッピングゴムよりも大きい３５〜７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）に設定される。このムーニー粘度は、ゴムの練り回数や練り時間を調節したり、カーボンブラック等の添加剤の配合量を違えることにより、上記範囲に設定することができる。

前記「ムーニー粘度」は、ＪＩＳＫ６３００「未加硫ゴム物理試験方法」に記載のムーニー粘度試験に準拠して、ロータの形状をＬ形とするとともに、また１３０゜Ｃで１分間予熱し、ロータを４分回転させた後に測定した値である。

このムーニー粘度は、未加硫ゴムの加硫時のゴム流れ性を示す指標の一つであり、該ムーニー粘度が小さいほど加硫時のゴム流れが優れ、大きいほどゴム流れに劣ることを示す。

このような生トッピングゴム１３Ｌは、従来の生トッピングゴムに比べて、加硫時のゴム流れに劣るため、可塑化したインナーライナ９のカーカスコード１１への浸入を阻止できるので、オープンスレッドをさらに効果的に抑制しうる。しかも、生トッピングゴム１３Ｌは、ＥＢＲ照射をすることなくゴム流れを抑制できるので、製造設備の拡大や、製造コストの増大を抑制しうる。

なお、生トッピングゴム１３Ｌのムーニー粘度が３５（ＭＬ１＋４、１３０℃）未満であると、ゴム流れを十分に小さくすることができないおそれがある。逆に、前記ムーニー粘度が７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）を越えると、生トッピングゴム１３Ｌをカーカスコード１１に被覆する際に過度に発熱し、ゴム焼け等の不具合が発生するおそれがある。このような観点より、前記ムーニー粘度は、好ましくは３６（ＭＬ１＋４、１３０℃）以上、さらに好ましくは３７（ＭＬ１＋４、１３０℃）以上が望ましく、また、好ましくは７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）以下、さらに好ましくは６５（ＭＬ１＋４、１３０℃）以下が望ましい。

また、生トッピングゴム１３Ｌのカーカスコード１１からの最小厚さＷ１が小さすぎると、オープンスレッドを十分に抑制できないおそれがある。逆に、前記最小厚さＷ１が大きすぎても、ゴム流れが不十分になり、成形不良や製造コストの増大を招くおそれがある。このような観点より、前記最小厚さＷ１は、好ましくは０．１０mm以上、さらに好ましくは０．１３mm以上が望ましく、また、好ましくは０．３０mm以下、さらに好ましくは０．２５mm以下が望ましい。

前記貼付工程では、図３に示されるように、中子１６の外周面１６ｓに、チェーファーゴム１４、インナーライナ９、生カーカスプライ６Ｌ、ビードコア５、エーペックスゴム８、サイドウォールゴム３Ｇ、ベルト層７、及びトレッドゴム２Ｇが貼り付けられる。

本実施形態では、先ず、中子１６の外周面１６ｓに、チェーファーゴム１４の基部１４ａとインナーライナ９とが貼り付けられるとともに、これらのタイヤ軸方向外側に、内のエーペックスゴム８ｉが貼り付けられる。

前記チェーファーゴム１４の基部１４ａは、中子１６のフランジ面１６ｆに載置されてリング状に巻き付けられる。また、インナーライナ９は、例えば、幅が５〜３５mm程度、かつ厚さが０．５〜２．０mm程度の未加硫かつリボン状をなすゴムストリップ（図示省略）を、中子１６の外周面１６ｓに、その円周方向に沿って巻き付けることにより三次元曲面上に皺なく形成される。

次に、ビードコア５の内側コア５Ａが、内のエーペックスゴム８ｉのタイヤ軸方向外側に形成されるとともに、生カーカスプライ６Ｌが、内側コア５Ａ及びインナーライナ９の外側に貼り付けられる。

前記内側コア５Ａは、例えば連続して供給される１本のビードワイヤ５ｃをチェーファーゴム１４の基部１４ａの上端からタイヤ半径方向に積み重なるように渦巻状で複数周回させて形成される。

このような内側コア５Ａは、ビード部４において、インナーライナ９がカーカスコード１１の配列体１２の間に浸入するのを防ぐのに役立つ。

なお、前記内側コア５Ａの生カーカスプライ６Ｌに沿った長さＬ１が小さいと、上記のような作用を効果的に発揮することができないおそれがある。逆に、前記長さＬ１が大きくても、製造コストやタイヤ質量の増大を招くおそれがある。このような観点より、前記長さＬ１は、好ましくは８mm以上、さらに好ましくは１０mm以上が望ましく、また、好ましくは２５mm以下、さらに好ましくは２０mm以下が望ましい。

また、本実施形態の生カーカスプライ６Ｌは、例えば、図４に示されるように、タイヤ軸方向に対してタイヤ周方向の長さが小さい短冊状のプライ片６Ｐを、その側縁を突き合わせてタイヤ周方向に並べて中子１６上に貼り付けられる。

このプライ片６Ｐは、ビード部４側において、プライ片６Ｐ同士を重ねることにより、トレッド部２（図１に示す）とビード部４とのタイヤ周方向長さの差を吸収し、皺などを発生させることなくトロイド状の生カーカスプライ６Ｌを見映え良く形成できる。

図３に示されるように、生カーカスプライ６Ｌのタイヤ軸方向外側には、外側コア５Ｂ、外のエーペックスゴム８ｏ、及びチェーファーゴム１４の副部１４ｂが貼り付けられる。

前記外側コア５Ｂは、内側コア５Ａと同様に、１本のビードワイヤ５ｃをチェーファーゴム１４の基部１４ａからタイヤ半径方向に積み重なるように渦巻状で複数周回させて形成される。また、副部１４ｂは、基部１４ａとタイヤ半径方向内側で連なり、かつ外のエーペックスゴム８ｏのタイヤ軸方向外側に配される。

そして、サイドウォールゴム３Ｇ、ベルト層７、及びトレッドゴム２Ｇ等がそれぞれ貼り付けられることにより、中子１６に生タイヤ１Ｌが形成される。

前記加硫工程では、図５に示されるように、前記加硫金型１７を用いて、生タイヤ１Ｌを中子１６とともに加硫成形することにより、タイヤ１が製造される。
。

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。

図１に示す基本構造をなすタイヤを、本発明の製造方法に従い、表１に示される仕様で製造され、それらの性能が評価された。また、比較として、ブラダーを用いて加硫されたタイヤ（比較例６）についても同様にテストされた。なお、共通使用は次のとおりである。
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５
リムサイズ：１５×６ＪＪ
カーカスプライのプライ片：
タイヤ周方向の長さ：２０mm
カーカスコード打ち込み本数：２０本
カーカスコード：
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）：Peformance fiber Company Limited社製のＤＳＰ
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）：Peformance fiber Company Limited社製のＰｅｎＴｅｃ

また、生トッピングゴムの配合については、表２に示した。詳細は次のとおりである。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：昭和キャボット社製のカーボンブラックＮ３２６
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２
ステアリン酸：日本油脂（株）製の椿
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
テスト方法は、次のとおりである。

＜耐久性＞
各供試タイヤを上記リムにリム組みしかつ内圧２００ｋＰａを充填して、直径１．７ｍのドラム試験機上を、速度８０km／ｈ、荷重７ｋＮで３０００ｋｍ走行させ、タイヤ内腔面において、カーカスコードに沿ったクラックの個数を目視にて確認した。評価は、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。

＜製造コスト＞
タイヤ１本を製造するのに要した製造コストを比較例１を１００とする指数で表示している。数値が小さいほど製造コストが小さく良好である。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例の製造方法で製造されたタイヤは、製造コストの増大を抑制しつつ、タイヤの耐久性を向上しうることが確認できた。

１Ｌ生タイヤ
１１カーカスコード
１２配列体
１３トッピングゴム
１３Ｌ生トッピングゴム
１６中子

Claims

トレッド部からサイドウォール部をへて両側のビード部に至るとともに、カーカスコードの配列体をトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるカーカスを具えた空気入りタイヤの製造方法であって、
環状をなす生タイヤ成形用の中子を用いて未加硫の生タイヤを形成する生タイヤ成形工程と、
該生タイヤを中子とともに加硫する加硫工程とを含み、
前記生タイヤ成形工程は、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートからなる前記カーカスコードを未加硫の生トッピングゴムで被覆して生カーカスプライを形成する工程を含み、
前記カーカスコードは、加硫工程前における１８０°Ｃでの乾熱収縮率が１．５〜２．５％であるとともに、
前記生トッピングゴムのムーニー粘度が３５〜７０（ＭＬ１＋４、１３０℃）であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記生カーカスプライは、その生タイヤ半径方向の内端が、前記ビード部で巻き上げられることなく終端し、
前記内端は、タイヤ軸方向の内側面に配される内側コアと、タイヤ軸方向の外側面に配される外側コアとからなるビードコアで狭持される請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
前記内側コアの前記生カーカスプライに沿った長さは、８〜２５mmである請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法。