JP7371400B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ユニフォーミティを高めた空気入りタイヤの製造方法に関する。

乗用車用ラジアルタイヤのカーカスコードとして、ポリエステル繊維コードが主流になりつつある。これは、ポリエステル繊維コードが、レーヨン繊維コード、ナイロン繊維コードなどに比べ、高強度でしかも寸法安定性が高いことに起因している。

そして、近年のユーザーの高品質指向に応えるべく、タイヤ特性のさらなる向上が望まれている。そのため、例えば下記の特許文献１には、カーカスコードとして、中間伸度が３．０％以下、熱収縮率が３．０以下、及び中間伸度と熱収縮率との和を８％未満とした脂肪族ポリケトン繊維コードを用いることが提案されている。このような寸法安定性に優れるコードを用いることによりタイヤのユニフォーミティをさらに向上することが可能になる。

しかし、脂肪族ポリケトン繊維コードは、高価である点、及び非常に軟らかく、曲げや繊維軸方向に対する圧縮等の力が掛かると容易に変形してしまうという問題があり、カーカスコードへの実施には至っていない。

このような状況に鑑み、本発明者が研究した結果、タイヤを加硫成形する際、カーカスコードに機械的及び熱的なストレスが作用し、カーカスコードの中間伸度及び熱収縮率が、加硫の前後で変化することが判明した。そして、この変化が大きい場合、ストレスが大であり、タイヤ性能、特にユニフォーミティに悪影響を与えることを見出し得た。

特開２００１－３３４８０７号公報

そこで本発明は、加硫の前後におけるカーカスコードの中間伸度及び熱収縮率の変化を規制することを基本として、ポリエステル繊維コードを用いつつ、ユニフォーミティ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課題としている。

本発明は、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のカーカスコードとしてポリエステル繊維コードを用いた空気入りタイヤの製造方法であって、
ディップ処理されたカーカスコードを用いて生タイヤを形成する工程と、前記生タイヤを金型内で加硫成形する工程とを具えるとともに、
加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの中間伸度Ｅ１と、加硫前の前記ディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２が０．８０～１．１５であり、
かつ加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの熱収縮率ε１と、加硫前の前記ディップ処理されたカーカスコードの熱収縮率ε２との比ε１／ε２が０．９０～１．６０である。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法では、前記ディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２は２．３％～５．８％、かつ熱収縮率ε２は１．５％～５．０％であるのが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法では、前記ディップ処理されたカーカスコードの撚り数は３０～４０回／１０cmであるのが好ましい。

カーカスコードの中間伸度（％）は、「ＪＩＳ Ｌ１０１７」の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、室温（２５℃±２℃）の環境下で求めたコードの「荷重－伸び」曲線における０．０２０N/dtex 荷重時の伸度（％）を意味する。

又カーカスコードの熱収縮率（％）は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」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の長さｘとの比（ｙ／ｘ）（％）で表される。

本発明は叙上の如く、加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの中間伸度Ｅ１と、加硫前のディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２を０．８０～１．１５の範囲内、かつ加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの熱収縮率ε１と、加硫前のディップ処理されたカーカスコードの熱収縮率ε２との比ε１／ε２を０．９０～１．６０の範囲内に規制している。

即ち、加硫の前後における、カーカスコードの中間伸度の変化、及び熱収縮率の変化を小さく規定しているため、加硫成形時のカーカスコードの伸縮は小となる。そのため、タイヤ内における、カーカスコード間の寸法バラツキが小さくなり、タイヤのユニフォーミテを向上させることができる。

又カーカスコードの伸縮によるストレスが小さいため、耐久性の向上が期待できる。又この耐久性の向上分だけ、カーカスコードの撚り数を減じることも可能となり、この場合、耐久性を維持しながら操縦安定性の向上が期待できる。

本発明の製造方法によって製造された空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 ディップ処理を説明する概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ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を少なくとも具える。本例では、さらに、トレッド部２の内部かつカーカス６の外側に配されるベルト層７と、このベルト層７の外側に配されるバンド層９とを具える場合が示される。

カーカス６は、タイヤ周方向に対して例えば７５～９０゜の角度で配列するカーカスコードを有する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。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両側に、ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを具える。プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配置される。

カーカスコードとして、ポリエステル繊維コードが採用される。ポリエステル繊維コードの太さとしては、総繊度（dtex）が２２００～６６００dtexの範囲のものが好適に採用される。

ベルト層７は、タイヤ周方向に対して例えば１５～４０゜の角度で配列するベルトコードを有する２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差するように向きを違えて配置され、これによりベルト剛性を高めトレッド部２を強固に補強する。ベルトコードとして、例えばスチールコード等の金属コードが好適に採用される。

バンド層９は、タイヤ周方向に螺旋状に巻回するバンドコードを有する１枚以上、本例では１枚のバンドプライ９Ａから形成される。このバンド層９は、ベルト層７を拘束し、高速走行性能を高める。

次に、前記空気入りタイヤ１の製造方法を説明する。この製造方法は、生タイヤを形成する工程と、生タイヤを金型内で加硫成形する工程とを具える。

前記生タイヤを形成する工程では、図２に示すように、ディップ処理Ｋされたカーカスコードが用いられる。ディップ処理Ｋとしては、ディップ工程Ｋａと、乾燥工程Ｋｂと、ストレッチ工程Ｋｃと、リラックス工程Ｋｄとを含む公知のディップ処理方法が利用できる。

ディップ工程Ｋａでは、カーカスコードがディップ液に浸漬される。ディップ液は、ゴムとの接着性を高めるためにカーカスコードの表面に付着される接着用樹脂溶液である。ディップ液として、例えば、レゾルシン・ホルムアルデヒド・ラテックス（ＲＦＬ）などが好適に使用できる。しかし接着性をより高めるために、前記ＲＦＬ液に、例えばエポキシ化合物、イソシアネート化合物、尿素化合物などを接着剤として加えたものをディップ液として使用することも好ましい。或いは、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、尿素化合物などの接着剤を第１のディップ液とし、この第１のディップ液にカーカスコードを浸漬する第１浴と、その後、前記ＲＦＬ液である第２のディップ液に浸漬する第２浴とを行う二浴処理法などを採用することも好ましい。なお第２のディップ液として、前記ＲＦＬ液に、前記接着剤を加えたものを使用することもできる。

乾燥工程Ｋｂでは、カーカスコードに付着したディップ液が乾燥するまで、例えば０．１～１．５ｇ／dtexの張力を付加しながら、例えば乾燥温度１００～１６０℃、乾燥時間６０～３００秒の条件にて加熱乾燥を行う。

又ストレッチ工程Ｋｃでは、乾燥させたカーカスコードを、さらに高温度で加熱しながら張力を付加する。これによりコードの寸法安定性などが付与される。具体的には、ストレッチ工程Ｋｃでは、乾燥させたカーカスコードを、例えば加熱温度２１５～２５５℃、加熱時間３０～１２０秒の条件にて加熱しながら、例えば０．１～１．５ｇ／dtexの張力を加えてストレッチ（引き延ばし）を行う。

又リラックス工程Ｋｄでは、ストレッチ工程Ｋｃ後のカーカスコードに対して、冷却しながら張力を徐々に低減させる。これによりディップス処理されたカーカスが形成される。

そしてディップス処理されたカーカスを用いて生タイヤが形成される。この生タイヤを形成する工程、及び生タイヤを金型内で加硫成形する工程は、従来の工程が適宜採用される。

そして本発明では、加硫の前後における、カーカスコードの中間伸度の変化、及び熱収縮率の変化を小さく規定している。具体的には、加硫後のタイヤ（仕上がりタイヤ）から採取したカーカスコードの中間伸度Ｅ１と、加硫前のディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２を０．８０～１．１５の範囲、及び加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの熱収縮率ε１と、加硫前のディップ処理されたカーカスコードの熱収縮率ε２との比ε１／ε２を０．９０～１．６０の範囲に規制している。

加硫後のタイヤから採取したカーカスコードとしては、加硫後のタイヤを解体し、カーカスプライ６Ａから無差別に取り出されたカーカスコードが採用できる。特には、加硫後にポストキュアインフレート（ＰＣＩ）を行った後の仕上がりタイヤから採取したカーカスコードであるのが好ましい。なおポストキュアインフレートとは、加硫後のタイヤの内部に高圧空気を封入し、タイヤ形状を適正に保持したまま冷却する工程である。また加硫前のディップ処理されたカーカスコードとしては、生タイヤを解体して取り出したカーカスコード、生タイヤ形成前のシート状のカーカスプライ材料から取り出したカーカスコード、及びゴムトッピングを行う前のカーカスコードが採用できる。特にはゴムトッピングを行う前のカーカスコードであるのが好ましい。

このように中間伸度の比Ｅ１／Ｅ２が０．８０～１．１５の範囲、呼び熱収縮率の比ε１／ε２が０．９０～１．６０の範囲に規制されたタイヤ１は、加硫成形時におけるカーカスコードの伸縮が少ない。そのため、タイヤ内におけるカーカスコード間の寸法バラツキが小さくなり、タイヤのユニフォミテを向上させることができる。又カーカスコードの伸縮によるストレスが小さいため、耐久性の向上が期待できる。又この耐久性の向上分だけ、カーカスコードの撚り数を減じることも可能となり、この場合、耐久性を維持しながら操縦安定性の向上が期待できる。

なお中間伸度の比Ｅ１／Ｅ２、及び熱収縮率の比ε１／ε２が、それぞれ上記範囲を外れると、加硫成形時におけるカーカスコードの伸縮が大きく、寸法バラツキが大となってユニフォーミテの向上効果が十分達成できなくなる。そのために、比Ｅ１／Ｅ２の下限は０．８以上、上限は１．０８以下が好ましい。又比ε１／ε２の下限は０．９０以上、上限は１．５６以下が好ましい。特に好ましくは、中間伸度の比Ｅ１／Ｅ２は０．８９～１．０４の範囲であり、かつ熱収縮率の比ε１／ε２が０．９５～１．２２の範囲である。

なお加硫前のディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２、及び熱収縮率ε２は、ディップ処理Ｋの条件、特にはストレッチ工程Ｋｃにおける張力及び加熱温度などによってコントロールができる。

又加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの中間伸度Ｅ１、及び熱収縮率ε１は、加硫工程における加硫ストレッチ量、加硫温度、及びポストキュアインフレート（ＰＣＩ）における内圧などによってコントロールができる。

一例として、もし中間伸度の比Ｅ１／Ｅ２が前記範囲を下回る傾向にあるとき、加硫温度を下げることで、比Ｅ１／Ｅ２が前記範囲内となるようにコントロールする。逆に、中間伸度の比Ｅ１／Ｅ２が前記範囲を上回る傾向にあるとき、加硫温度を上げることで、比Ｅ１／Ｅ２が前記範囲内となるようにコントロールする。

一例として、もし熱収縮率の比ε１／ε２が前記範囲を下回る傾向にあるとき、加硫温度を下げることで、比比ε１／ε２が前記範囲内となるようにコントロールする。逆に、熱収縮率の比ε１／ε２が前記範囲を上回る傾向にあるとき、加硫温度を上げることで、比ε１／ε２が前記範囲内となるようにコントロールする。

ディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２は２．３％～５．８％、かつ熱収縮率ε２は１．５％～５．０％であるのが好ましい。

中間伸度Ｅ２が２．３％を下回ると、ディップス処理されたカーカスコードのモジュラスが高くなり、加硫時にゴムの吸い上がりが発生する不利がある。逆に中間伸度Ｅ２が５．８％を上回ると、狙いのタイヤ中間伸度にするために、加硫温度を低くしないといけない。そのため、加硫時間が長くしなければいけないことになる。又熱収縮率ε２が５．０％を上回ると、ディップス処理されたカーカスコードのモジュラスが高くなり、加硫時にゴムの吸い上がりが発生する不利がある。逆に熱収縮率ε２が１．５％を下回ると、狙いのタイヤ中間伸度にするために、加硫温度を低くしないといけない。そのため、加硫時間が長くしなければいけないことになる。

又ディップ処理されたカーカスコードの撚り数は３０～４０回／１０cmであるのが好ましい。上記範囲を下回ると、操縦安定性には有利であるものの、コードの耐疲労性が減じ、操縦安定性と耐久性との両立が難しくなる。逆に、上記範囲を超えると、コードの耐疲労には有利であるものの、操縦安定性が減じ、操縦安定性と耐久性との両立が難しくなる。

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。

図１に示す構造の乗用車用の空気入りタイヤ（２０５／５０Ｒ１６）を、本発明に基づき表１～表３の仕様で試作した。そして各試作タイヤのユニフォーミティ、耐久性、操縦安定性をテストし比較した。各タイヤとも、カーカスコードの中間伸度、熱収縮率、撚り数以外、同構成である。
カーカス
プライ数：１枚、
コード：１６８０dtex/2（ポリエステル繊維コード）、
コード角：９０度、
コード打込み本数：５０本／５ｃｍ、
ベルト層
プライ数：２枚、
コード：１×４×０．２７（スチール）、
コード角：＋２２度／－２２度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
バンド層
プライ数：１枚（フルバンド）、
コード：ナイロンコード
コード打込み数：４９本／５ｃｍ、

なおディップ処理されたカーカスコードの中間伸度、及び熱収縮率は、ディップ処理のストレッチ工程Ｋｃにおける張力及び加熱温度を違えることで変化させている。又加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの中間伸度、及び熱収縮率は、加硫温度、加硫時間もしくはカーカスのストレッチを違えることで変化させている。

＜ユニフォーミティ＞
各テストタイヤについて、ＪＡＳＯ Ｃ６０７：２０００のユニフォーミティ試験条件に準拠して、速度７km/h（６０rpm）におけるラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定した。評価は、各ＲＦＶを逆数化し、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。

＜耐久性＞
各テストタイヤを、下記の条件にてドラム上を走行させ、カーカスコードに起因する故障が発生したときの走行速度を、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。
リム：１６×６．５ＪＪ
内圧：３００ｋＰａ
荷重：３．９０ｋＮ
走行速度：８０km／ｈから２０分毎に走行速度を１０km／ｈづつステップアップ。

＜操縦安定性＞
各テストタイヤを、下記の条件にて、乗用車（２０００ccのFF車）の四輪に装着し、乾燥アスファルト路面のテストを走行したときの操縦安定性をドライバーの官能により比較例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。
リム：１６×６．５ＪＪ
内圧：２００ｋＰａ

表に示されるように、実施例のタイヤは、加硫の前後におけるカーカスコードの中間伸度及び熱収縮率の変化を規制することで、ポリエステル繊維コードを用いつつ、ユニフォーミティを向上しうるのが確認できる。

１空気入りタイヤ
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

Claims (5)

1. 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のカーカスコードとしてポリエステル繊維コードを用いた空気入りタイヤの製造方法であって、
   ディップ処理されたカーカスコードを用いて生タイヤを形成する工程と、
   前記生タイヤを金型内で加硫成形する工程とを具え、
   前記ディップ処理は、ディップ工程と、乾燥工程と、ストレッチ工程と、リラックス工程とを含み、
   前記ディップ工程では、前記カーカスコードがディップ液に浸漬され、
   前記乾燥工程では、前記カーカスコードに付着した前記ディップ液が乾燥するまで、０．１～１．５ｇ／dtexの張力を付加しながら、乾燥温度１００～１６０℃、かつ、乾燥時間６０～３００秒の条件にて加熱乾燥を行い、
   前記ストレッチ工程では、乾燥させた前記カーカスコードを、加熱温度２１５～２５５℃、かつ、加熱時間３０～１２０秒の条件で加熱しながら、０．１～１．５ｇ／dtexの張力を加えてストレッチを行い、
   前記リラックス工程では、前記ストレッチ工程後の前記カーカスコードに対して、冷却しながら張力を徐々に低減させるものであり、
   加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの中間伸度Ｅ１と、加硫前の前記ディップ処理されたカーカスコードの中間伸度Ｅ２との比Ｅ１／Ｅ２を０．８０～１．１５とし、
   加硫後のタイヤから採取したカーカスコードの熱収縮率ε１と、加硫前の前記ディップ処理されたカーカスコードの熱収縮率ε２との比ε１／ε２を０．９０～１．５６とし、
   前記カーカスコードの前記中間伸度Ｅ２を４．０％～５．８％とし、
   前記カーカスコードの前記熱収縮率ε２を１．５％～４．０％とする、
   空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記ディップ処理されたカーカスコードの撚り数は３０～４０回／１０cmである請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記比ε１／ε２が０．９５～１．５６である請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記比Ｅ１／Ｅ２が０．８０～１．０８である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記熱収縮率ε２は１．５％～３．５７％である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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