JP2004160677A - トレッドゴム部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム押出機本体からの順次の押出しによって、短繊維が厚さ方向に近い向きで配向するトレッドゴム部材を自動的に形成できる。
【解決手段】ゴム押出機本体２から押出される短繊維入りゴムＧを、下流側に向かって、横断面における向き合う２辺ｘの長さが増すことにより前記２辺ｘと平行なゴム流れを生じさせる複数の配向流路６に流すことにより、短繊維ｆが前記２辺ｘと平行に近づく配向をなす複数の一次配向ゴムＧ１を形成する。又各配向流路６からの一次配向ゴムＧ１を、重ね流路８に通すことにより、２辺ｘ側の面で重なるトレッドゴム部材Ｔを集合出口７から吐出させる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短繊維をトレッド面への法線に対して４５°以下の角度で配向する断面横長矩形状のトレッドゴム部材を効率よく形成しうるトレッドゴム部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタッドレスタイヤでは、氷上性能を向上させるために、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させる必要があり、従来から、トレッドゴムの氷路面に対する摩擦係数を上げる種々の研究が試みられている。その一つとして、トレッドゴム中に短繊維を配合することが提案されており、特に短繊維を、トレッド面への法線に対して４５°以下とした厚さ方向に近い向きに配向させることにより、路面掘り起こし能力が高まり、より高い摩擦力が得られることが知られている。
【０００３】
ところで、トレッドゴムは、通常、図９（Ａ）に示すように、カレンダーロールやゴム押出機によって連続的に押出し成形される帯状のゴム部材ｇ１により形成されるが、このときゴム中の短繊維ｆは、ゴム流れによって押出し方向に配向する。従って、このゴム部材ｇ１をそのままトレッドゴムＴｇに使用した場合には、短繊維ｆはタイヤ周方向に近い向きに配向してしまい、優れた摩擦力が得られなくなる。
【０００４】
そこで、短繊維を厚さ方向に近い向きに配向させるため、図９（Ｂ）の如く、押出し成形される薄いゴム部材ｇ２を、トレッドゴムＴｇの厚さｔに相当する振幅でジグザグ状に折り畳む手法（特許文献１）、及び図９（Ｃ）の如く、薄いゴム部材ｇ２をトレッドゴムＴｇの厚さｔに相当する巾で切断し、得られた切断片ｇ２ａを並び替えて重ね合わせる手法（特許文献２）などが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−３１０３９６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１０８４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれら手法は、押出し成形以後の作業に多くの時間と労力が必要となり、量産化を難しいものとしている。
【０００７】
そこで本発明は、ゴム押出機本体からの順次の押出しによって、短繊維が厚さ方向に近い向きで配向するトレッドゴム部材を自動的に形成することができ、生産性を高めその量産化に大きく貢献しうるトレッドゴム部材の製造方法の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、断面横長矩形状をなし、かつ短繊維がその長辺側の表面への法線に対して４５°以下の角度で配向するトレッドゴム部材の製造方法であって、
短繊維入りゴムを押出すゴム押出機本体の吐出口から、
入口から下流側に向かって、横断面における向き合う２辺の長さが増すことにより前記２辺と平行なゴム流れを生じさせる複数の配向流路に流すことにより、短繊維が前記２辺と平行に近づく配向をなす複数の一次配向ゴムを形成するとともに、
各配向流路の出口からの前記一次配向ゴムを、前記２辺で重ねる重ね流路を通し、前記２辺側の面で重なるトレッドゴム部材を集合出口から吐出することを特徴としている。
【０００９】
又請求項２の発明では、前記配向流路は、前記吐出口に接続されかつ高さＤ０かつ上下で向き合う前記２辺の長さ方向の巾Ｈ０の矩形状の第１の流入口から、高さＤ１かつ上下で向き合う２辺の長さが増した巾Ｈ１の横長矩形状の第１の流出口までのびる第１の配向ゴム流路と、
この第１のゴム流路に連なるとともに、前記第１の流出口と断面同形状をなしかつこの第１の流出口に接続される第２の流入口から、この第２の流入口とは縦横９０゜の角度を向き変えした縦長矩形状をなす第２の流出口まで同一断面同形状を有して捻れ状にのびる第２の配向ゴム流路とからなり、
かつ前記第１の流入口の断面積Ｓ０（＝Ｄ０×Ｈ０）と、前記第１の流出口の断面積Ｓ１（＝Ｄ１×Ｈ１）との比Ｓ１／Ｓ０は０．９〜１．１、かつ巾Ｈ０と巾Ｈ１との比Ｈ１／Ｈ０を２．０〜４．０としたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項３の発明では、前記集合出口の巾Ｌは、前記第２の流出口の巾Ｄ１の総和ΣＤ１の０．９６以上かつ１．０倍未満、かつ前記集合出口の高さＭは、前記第２の流出口の高さＨ１の０．９６以上かつ１．０倍未満としたことを特徴としている。
【００１１】
又請求項４の発明では、前記第１の配向ゴム流路は、押出方向の流路長さＬＡを２５ｍｍ以上かつ、前記高さＤ１を５ｍｍ以下としたことを特徴としている。
【００１２】
又請求項５の発明では、前記短繊維は、直径０．０３〜０．１５ｍｍ、長さ０．０５〜１．０ｍｍかつゴム基材１００重量部に対して３〜２０重量部配合することを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、本発明のトレッドゴム部材Ｔの製造方法を実施しうるゴム押出し装置１の一部を概念的に示す側面図、図２は短繊維入りゴムＧが通るゴムの流路を略示する斜視図である。
【００１４】
図１において、ゴム押出し装置１は、短繊維入りゴムＧを吐出口２Ａから押出すゴム押出機本体２の前端に、口金３を有する押出しヘッド４を具える。
そして、この口金３には、図２に略示する如く、
・ 下流側に向かって、横断面における向き合う２辺ｘ、ｘの長さが増すことにより、この２辺ｘ、ｘと平行なゴム流れを生じさせる複数の配向流路６と、
・ 各配向流路６からの一次配向ゴムＧ１を、前記２辺ｘ、ｘで重ね合わせて一体化させるとともに、この一体化したトレッドゴム部材Ｔを先端の集合出口７から吐出させる重ね流路８とを設けている。
【００１５】
これにより、図７の如く、断面横長矩形状をなしかつその長辺側の表面ｙｓへの法線Ｎに対して、短繊維ｆが４５°以下の角度θで配向するトレッドゴム部材Ｔ、言い換えると、トレッド面Ｔｓへの法線Ｎに対する角度θを４５°以下とした厚さ方向に近い向きに短繊維ｆを配向させたトレッドゴム部材Ｔを、ゴム押出機本体２からの順次の押出しによって自動的に形成できる。なお角度θは、法線Ｎと短繊維ｆとを含む一つの平面Ｓ内で測定した、法線Ｎと短繊維ｆとの間の角度を意味する。
【００１６】
又前記ゴム押出機本体２（図１に示す）としては、シリンダ９内に、スクリュー軸１０を収納した周知構造のものが使用でき、該スクリュー軸１０を駆動させることにより、短繊維入りゴムＧを混練しながら押進し、その前端の吐出口２Ａから押出す。
【００１７】
次に、前記口金３に設ける複数の配向流路６は、互いに間隔を有して横並びで配列するとともに、各配向流路６は、本例では、前記吐出口２Ａに接続される上流側の第１の配向ゴム流路１１と、これに連なる下流側の第２の配向ゴム流路１２とから構成される。
【００１８】
前記第１の配向ゴム流路１１は、図３に拡大して示すように、高さをＤ０かつ上下で向き合う２辺ｘ、ｘの長さ方向の巾をＨ０とした矩形状の第１の流入口１１ａから、高さＤ１かつ上下で向き合う２辺ｘ、ｘの長さが増すことにより巾Ｈ１を前記巾Ｈ０よりも大とした横長矩形状の第１の流出口１１ｂまで直線状に延在している。なお本例では、前記高さ及び巾は、夫々下流側に向かって一定の割合で変化している。
【００１９】
従って、前記第１の配向ゴム流路１１は、その横断面における向き合う２辺ｘ、ｘの長さが下流側に向かって順次増加し、これによって前記２辺ｘ、ｘと平行なｘ方向のゴム流れを生じさせる。その結果、図４に概念的に示すように、短繊維入りゴムＧが流過する過程で、短繊維ｆにはｘ方向に向くモーメントが終始作用することとなり、前記第１の流出口１１ｂから、短繊維ｆがｘ方向に近づく配向をなす一次配向ゴムＧ１を吐出させることができる。
【００２０】
このとき、前記第１の流入口１１ａの断面積Ｓ０（＝Ｄ０×Ｈ０）と、第１の流出口１１ｂの断面積Ｓ１（＝Ｄ１×Ｈ１）との比Ｓ１／Ｓ０を、０．９〜１．１の範囲に、かつ巾Ｈ０と巾Ｈ１との比Ｈ１／Ｈ０を、２．０〜４．０の範囲に設定するのが好ましい。
【００２１】
前記比Ｓ１／Ｓ０が前記範囲を越えると、流速及び圧力の変化が過大となってゴム流れが不均一となり、又比Ｈ１／Ｈ０が２．０未満では、短繊維ｆに作用するモーメント自体が過小となって、それぞれ配向の度合いを充分に高めることができなくなる。又比Ｈ１／Ｈ０が４．０を越えると、断面形状の変化が大きくなるため、押出し圧力を高く設定することが必要となり、装置の耐久性などに不利を招く。
【００２２】
又この第１の配向ゴム流路１１では、押出方向の流路長さＬＡを２５ｍｍ以上かつ、前記高さＤ１を５ｍｍ以下とするのも好ましい。前記高さＤ１が５ｍｍを越えると、厚さの中央側で短繊維ｆが配向し難くなり、又前記流路長さＬＡが２５ｍｍ未満になると、短繊維ｆに前記モーメントが作用する時間が短くなり、夫々配向の度合いを損ねる傾向となる。
【００２３】
次に、前記第２の配向ゴム流路１２は、前記第１の流出口１１ｂとは断面同形状をなしかつこの第１の流出口１１ｂに接続される横長矩形状の第２の流入口１２ａから、この第２の流入口１２ａとは縦横９０゜の角度を向き変えした縦長矩形状をなす第２の流出口１２ｂまで、同一断面同形状を有して捻れ状に延在する。即ち、第２の流出口１２ｂは、その高さがＨ１かつ巾がＤ１となり、又前記２辺ｘ、ｘは縦向きとなって左右両側で対向する。
【００２４】
このように、前記第２の配向ゴム流路１２では、全長に亘って同一断面同形状を有するため、前記一次配向ゴムＧ１を、その短繊維ｆの配向状態（ｘ方向への配向状態）を維持したまま第２の流出口１２ｂから押出すことができる。しかし、第２の流入口１２ａと流出口１２ｂとは縦横９０゜で向き変えしているため、第２の流入口１２ａで横向きであった短繊維の配向は、流出口１２ｂと同様に縦向きに向き変えすることとなる。
【００２５】
なお前記配向流路６として、図５に示す如く、第の流出口１１ｂを、前記２辺ｘ、ｘを縦向きとした縦長矩形状とし、前記第２の配向ゴム流路１２を用いて向き変えすることなく、短繊維ｆを直接に縦向き配向させることも可能である。しかし、かかる場合には、重力の関係で、前記出口１１ｂの上端部までゴム流れを安定化させることが難しく、又非常に高い押出し圧力も必要となる。
【００２６】
そこで本例では、第１の配向ゴム流路１１を用いて、短繊維ｆをいったん横向きに配向させ、しかる後、第２の配向ゴム流路１２を用いて縦向き配向に向き変えさせているのである。これにより、低い押出し圧力で、配向の度合いが高い一次配向ゴムＧ１を高品質で形成することができる。
【００２７】
次に、前記重ね流路８は、図２の如く、各配向流路６の第２の流出口１２ｂに流入口１３ａが接続する複数の枝流路１３と、各枝流路１３の流出口１３ｂが集合する一つの集合出口７とから構成される。このとき、互いに隣り合う流出口１３ｂが間隔を有することなく横並びすることにより、各配向流路６からの一次配向ゴムＧ１は、その２辺ｘ、ｘ側の側面で重なり合って接合され、一体化したトレッドゴム部材Ｔとなって集合出口７から吐出される。なお前記枝流路１３の流入口１３ａは、前記第２の流出口１２ｂと断面同形状をなす。
【００２８】
ここで、本例では、前記集合出口７の巾Ｌを、前記第２の流出口１２ｂの巾Ｄ１の総和ΣＤ１の０．９６以上かつ１．０倍未満、かつ前記集合出口の高さＭを、前記第２の流出口１２ｂの高さＨ１の０．９６以上かつ１．０倍未満に設定している。これによって、各一次配向ゴムＧ１を、前記集合出口７において互いに圧接させることができ、その接合強度を高め、以後の工程（例えば生タイヤ成形工程など）において、一次配向ゴムＧ１が剥離するのを防止している。なお比Ｌ／ΣＤ１、及び比Ｍ／Ｈ１が０．９６より小さいと、短繊維ｆの配向を乱す恐れが生じる。
【００２９】
又本例では、前記重ね流路８において、図６に示す如く、枝流路１３の流出口１３ｂにおける流路巾ｗ（枝流路の長さ方向と直角な向きの巾）を、前記集合出口７の中心線Ｊに最も近い最内の枝流路１３ｉから最外の枝流路１３ｏに向かって、順次増加させている。これは、外側の枝流路ほど流路長さが長くなってゴム流れの抵抗が増大するからであり、従って、前記流路巾ｗを流路長さに応じて増加させることにより抵抗が均一化し、枝流路１３間でのゴム流れの変動を抑えることができる。なお本例では、前記流入口１３ａの巾Ｄ１の０．８倍とした最内の枝流路１３ｉの巾ｗｉから、前記巾Ｄ１の１．２倍とした最外の枝流路１３ｏの巾ｗｏまで、巾ｗを一定の比率で増加させている。
【００３０】
このように、ゴム押出機本体２の吐出口２Ａから押出される短繊維入りゴムＧを、複数の前記配向流路６に通すことにより、短繊維ｆが縦向き配向する複数の一次配向ゴムＧ１を形成する。そして、この一次配向ゴムＧ１を前記重ね流路８に通過せしめ、一次配向ゴムＧ１の各側面を互いに重ね合わせて接合することにより、トレッド面Ｔｓへの法線Ｎに対し短繊維ｆが４５°以下の角度θで配向するトレッドゴム部材Ｔを、前記集合出口７から連続的にかつ安定して吐出させることが可能となる。
【００３１】
なお短繊維入りゴムＧとして、直径０．０３〜０．１５ｍｍ、長さ０．０５〜１．０ｍｍの例えばカーボンファイバ、グラスファイバ等の短繊維ｆを、ゴム基材１００重量部に対して３〜２０重量部配合させたものが好適に使用できる。
【００３２】
又図８に、本発明の製造方法によって製造されたトレッドゴム部材Ｔをトレッド部に用いたスタッドレスタイヤの一例を示す。このような短繊維配合のトレッドゴム部材Ｔを用いる場合には、トレッドゴム部材Ｔのトレッド面における巾ＴＴを、タイヤ断面巾ＴＷの０．６〜０．９倍の範囲とするのが好ましい。
【００３３】
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。
【００３４】
【実施例】
図２に示す本発明の製造方法によって製造されたトレッドゴム部材を用い、図８に示すスタッドレスタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を表１の仕様に基づき試作するとともに、各タイヤの氷上性能（操縦安定性、制動性）及び、耐摩耗性能を、比較例１と比較しその結果を表１に記載した。
【００３５】
なお比較例１は、図９（Ａ）の如く、ゴム押出機により短繊維を押出し方向（タイヤ周方向）に配向させたトレッドゴムを使用している。又短繊維入りゴムは、実施例、比較例ともに、直径０．０５〜０．１０ｍｍ、長さ０．１０〜０．４０ｍｍのグラスファイバーの短繊維を、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１０重量部配合したものを使用している。
【００３６】
（１）氷上性能（操縦安定性）；
試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて乗用車（２５００ｃｃ、後輪駆動）の全輪に装着し、氷盤状のテストコース（気温−４℃）を走行したときの操縦安定性を、ドライバーの官能評価により、比較例１を１００とした指数で評価した。数値が大きいほど優れている。
【００３７】
（２）氷上性能（制動性）；
前記車両を用い、氷盤状のテストコースで、速度４０ｋｍ／ｈから急制動をかけ、停止するまでの距離の逆数を比較例１を１００とした指数で評価した。数値が大きいほど優れている。
【００３８】
（３）耐摩耗性能；
前記車両を用い、市街地を通常走行し、１５０００ｋｍ走行後の偏摩耗量を測定し、その逆数を比較例１を１００とした指数で評価した。数値が大きいほど優れている。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、ゴム押出機本体からの順次の押出しによって、短繊維が厚さ方向に近い向きで配向するトレッドゴム部材を自動的に形成することができ、生産性を高めその量産化に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトレッドゴム部材の製造方法を実施しうるゴム押出し装置の一部を概念的に示す側面図である。
【図２】短繊維入りゴムが通るゴムの流路を略示する斜視図である。
【図３】配向流路を拡大して示す斜視図である。
【図４】配向流路による短繊維の配向を説明する線図である。
【図５】配向流路の他の実施例を示す斜視図である。
【図６】重ね流路を示す平面図である。
【図７】トレッドゴム部材の短繊維の配向を説明する斜視図である。
【図８】トレッドゴム部材を用いたタイヤの一例を示す断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術の問題点を説明する線図である。
【符号の説明】
２ ゴム押出機本体
２Ａ 吐出口
６ 配向流路
７ 集合出口
８ 重ね流路
１１ 第１の配向ゴム流路
１１ａ 第１の流入口
１１ｂ 第１の流出口
１２ 第２の配向ゴム流路
１２ａ 第２の流入口
１２ｂ 第２の流出口
ｆ 短繊維
Ｇ 短繊維入りゴム
Ｇ１ 一次配向ゴム
Ｎ 法線
Ｔ トレッドゴム部材
ｘ ２辺

Claims (5)

1. 断面横長矩形状をなし、かつ短繊維がその長辺側の表面への法線に対して４５°以下の角度で配向するトレッドゴム部材の製造方法であって、
   短繊維入りゴムを押出すゴム押出機本体の吐出口から、
   入口から下流側に向かって、横断面における向き合う２辺の長さが増すことにより前記２辺と平行なゴム流れを生じさせる複数の配向流路に流すことにより、短繊維が前記２辺と平行に近づく配向をなす複数の一次配向ゴムを形成するとともに、
   各配向流路の出口からの前記一次配向ゴムを、前記２辺で重ねる重ね流路を通し、前記２辺側の面で重なるトレッドゴム部材を集合出口から吐出することを特徴とするトレッドゴム部材の製造方法。
2. 前記配向流路は、前記吐出口に接続されかつ高さＤ０かつ上下で向き合う前記２辺の長さ方向の巾Ｈ０の矩形状の第１の流入口から、高さＤ１かつ上下で向き合う２辺の長さが増した巾Ｈ１の横長矩形状の第１の流出口までのびる第１の配向ゴム流路と、
   この第１のゴム流路に連なるとともに、前記第１の流出口と断面同形状をなしかつこの第１の流出口に接続される第２の流入口から、この第２の流入口とは縦横９０゜の角度を向き変えした縦長矩形状をなす第２の流出口まで同一断面同形状を有して捻れ状にのびる第２の配向ゴム流路とからなり、
   かつ前記第１の流入口の断面積Ｓ０（＝Ｄ０×Ｈ０）と、前記第１の流出口の断面積Ｓ１（＝Ｄ１×Ｈ１）との比Ｓ１／Ｓ０は０．９〜１．１、かつ巾Ｈ０と巾Ｈ１との比Ｈ１／Ｈ０を２．０〜４．０としたことを特徴とする請求項１記載のトレッドゴム部材の製造方法。
3. 前記集合出口の巾Ｌは、前記第２の流出口の巾Ｄ１の総和ΣＤ１の０．９６以上かつ１．０倍未満、かつ前記集合出口の高さＭは、前記第２の流出口の高さＨ１の０．９６以上かつ１．０倍未満としたことを特徴とする請求項２記載のトレッドゴム部材の製造方法。
4. 前記第１の配向ゴム流路は、押出方向の流路長さＬＡを２５ｍｍ以上かつ、前記高さＤ１を５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項２又は３記載のトレッドゴム部材の製造方法。
5. 前記短繊維は、直径０．０３〜０．１５ｍｍ、長さ０．０５〜１．０ｍｍかつゴム基材１００重量部に対して３〜２０重量部配合することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のトレッドゴム部材の製造方法。

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