JP2005246864A - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏摩耗が起こりにくく、かつトレッドゴムとの接着強度を向上したアースゴムを効率よく形成する空気入りタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】 未加硫の導電性ゴムからなるピン状ゴム２を冷却硬化させ、該ピン状ゴム２を未加硫の不良導電性ゴムからなるトレッドゴム１に表面から底部まで圧入し、該トレッドゴム１を未加硫のタイヤケーシングに巻き付けてグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気入りタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、偏摩耗が起こりにくく、かつトレッドゴムとの接着強度を向上したアースゴムを効率よく形成する空気入りタイヤの製造方法に関する。

近年、トレッドゴムに対するカーボンブラックの配合量を減らし、それに代わりシリカを多量に配合することによってタイヤの転がり抵抗を低減すると共に、湿潤路面での制駆動性を向上することが行なわれている。しかし、シリカは非導電性であるため、このような非導電性のシリカの配合量を増やしたことによりトレッドゴムの電気抵抗が増加し、車体に発生した静電気がタイヤを介して路面へ放電されにくくなる。その結果、車体に静電気が蓄積され、カーラジオのノイズ発生などの電気的障害が生ずるようになる。

このような電気的障害を解消するため、キャップトレッドゴムのクラウン部近傍に、カーボンブラックを高配合したアースゴムを薄肉状に厚さ方向に貫通させると共に、タイヤ周方向に延長させるようにする提案がなされている（特許文献１など）。しかし、このタイヤでは、薄肉状のアースゴムがトレッドパターンの溝を横断することにより、その部分に偏摩耗や剥離を生じてタイヤ外観を悪化したり、また剥離によりブロック剛性が低下するなどの問題を生じていた。

上記問題を解決する対策として、特許文献２はタイヤ成形時に未加硫のトレッドゴムに半加硫又は既加硫のピン状アースゴムをスポット状に埋め込む方法を提案している。アースゴムがピン状でスポット状に埋め込まれているため、偏摩耗や剥離を生じにくくするというものである。また、予め半加硫又は既加硫にして硬化したものを未加硫トレッドゴムに圧入するため、未加硫トレッドゴムに下孔を形成する作業なしに埋め込むことができ、生産性が向上するというものである。

しかしながら、この製造方法では、偏摩耗の問題は解決するが、半加硫又は既加硫のゴムを未加硫のトレッドゴムと同時加硫することになるため、加硫後の両ゴム間に加硫度の違いから十分な接着強度が得られず、過酷な走行を繰り返すとピン状アースゴムがトレッドゴムから剥離してしまうことがある。また、剥離を生ずると、トレッドのブロック剛性やリブ剛性が低下するため、操縦安定性が低下するという問題がある。
特開平９−７１１１２号公報 特開２００２−２１０８４３号公報

本発明の目的は、上述した問題を解消し、偏摩耗が起こりにくく、かつトレッドゴムとの接着強度を増大するようにアースゴムを効率よく形成できる空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、未加硫の導電性ゴムからなるピン状ゴムを冷却硬化させ、該ピン状ゴムを未加硫の不良導電性ゴムからなるトレッドゴムに表面から底部まで埋め込み、該トレッドゴムを未加硫のタイヤケーシングに巻き付けてグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫することを特徴とするものである。

本発明によれば、冷却硬化した未加硫のピン状ゴムをアースゴムとして未加硫のトレッドゴムに埋め込むため、その未加硫トレッドゴムに下孔を設けることなく効率的に埋め込み作業をすることができる。しかも、未加硫トレッドゴムに圧入後のピン状ゴムは未加硫であるため、タイヤ加硫成形時に共加硫されることによりピン状ゴムをトレッドゴムに強固に接着させることができる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、トレッドゴムに対するアースゴムの埋め込み工程以外は、従来のタイヤ成形工程と同じに行なうことができる。

未加硫トレッドゴムは、未加硫ゴムを押出機の口金から台形横断面の帯状材として押し出すように成形される。この帯状材をタイヤ外周長の長さに裁断し、それを別途成形されたタイヤケーシングの外周に巻き付けてグリーンタイヤを得る。次いで、グリーンタイヤを加硫用金型に挿入し、内側からブラダーを膨張させてグリーンタイヤを金型の内面に押し付け、その状態を保って加熱加硫を行なうことにより製品タイヤにする。

タイヤケーシングは、ラジアルタイヤであれば、断面がトロイダル状のカーカスの左右両側に、それぞれサイドウォール部とビード部を径方向に沿って配置し、かつ外周にベルト層を巻き付けるように形成されている。バイアスタイヤであれば、上記ベルト層がないか、或いはブレーカー層として設けられる。

トレッドゴムは、主要部がシリカを多量に配合した不良導電性ゴムで構成される。トレッドゴムの構造は、本体がキャップトレッドゴムとアンダートレッドゴムを上下に積層した積層体からなり、この積層体の幅方向両側にウィングチップゴムを配置するようにしたものが好ましいが、本体が単体ゴム層だけで構成されたものでもよい。本体が積層体の場合は、キャップトレッドゴムが不良導電性ゴムであり、アンダートレッドゴムは導電性ゴムからなる。また、本体が単体ゴム層の場合は、単体ゴム層自体が不良導電性ゴムからなる。ウィングチップゴムは、いずれの場合にも導電性ゴムからなる。

本発明において、導電性ゴムとは電気抵抗特性の体積抵抗率が１０⁸ Ω・ｃｍ以下のゴム組成物であり、好ましくは、１０⁶ Ω・ｃｍ以下のゴム組成物からなる。また、不良導電性ゴムとは、体積抵抗率が１０⁸ Ω・ｃｍより大きいゴム組成物からなる。

なお、本発明において体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ６２７１に規定の二重リング電極法に準じて測定されたものである。

導電性ゴムは、上記体積抵抗率を満たしており、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックを少なくとも３５重量部、好ましくは４０〜１００重量部を配合したものが好ましい。また、不良導電性ゴムは、シリカを多量に配合したゴム組成物であって、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが３５重量部以下であって、かつシリカが少なくとも４０重量部、好ましくは４５〜１００重量部を配合したものが好ましい。このようにシリカをリッチに配合したゴム組成物をトレッドゴムに使用することにより、タイヤの転がり抵抗を低減し、かつ湿潤路面での制駆動性を向上することができる。

本発明のタイヤ製造方法において、未加硫トレッドゴムは、押出成形工程において、上記のように主要部にシリカを多量に配合した不良導電性ゴムを有するように帯状に成形される。この未加硫トレッドゴムに、アースゴムとして未加硫の導電性ゴムをピン状に成形したものをスポット状に埋め込むようにする。この埋め込み処理は、未加硫のピン状ゴムを予め冷却処理して硬化させたものを圧入する。このようにピン状ゴムを硬化させてあるので、未加硫トレッドゴムに下孔を設けることなく直接圧入することができる。

ピン状ゴムの冷却処理は、未加硫ゴムの硬化を可能にする方法であれば特に限定されないが、好ましくは液体窒素に浸漬させる方法を採用するとよい。この液体窒素の浸漬処理方法によれば、ピン状ゴムを短時間に冷却硬化させるため生産性向上に有効である。

ピン状ゴムが圧入されたトレッドゴムを巻き付けたグリーンタイヤは、加硫金型に挿入する前にピン状ゴムを硬化状態から可塑状態に戻しておくことが好ましい。可塑状態へ戻す処理は、常温雰囲気中に一定時間放置するだけでもよいが、加温処理すれば短時間に可塑状態に戻すことができる。このようにして得たグリーンタイヤを金型で加硫することで製品タイヤが得られる。この加硫処理において、ピン状ゴムとトレッドゴムは共に未加硫の状態から共加硫されるため、ピン状ゴムをトレッドゴムに強固に接着させ、高い接着強度を得ることができる。

図１は、本発明において、冷却硬化したピン状ゴムを未加硫トレッドゴムに圧入する操作を例示したものである。また、図２は、ピン状ゴムの形状を例示したものである。

ピン状ゴムの形状は特に限定されないが、例えば、図２（Ａ）に例示するような円柱状、図２（Ｂ）に例示するような円錐台状、図２（Ｃ）に例示するような螺子状などにすることができる。特に、円錐台状のピン状ゴム２は、トレッドゴムに圧入するときの抵抗を少なくすることができ、また螺子状のピン状ゴム２は、トレッドゴムとの接触面積を大きくして接合強度を増大することができる。

ピン状ゴムの横断面形状は円形が好ましいが、楕円形、多角形、星形などの非円形であってもよい。ピン状ゴムの直径は、平均直径で２〜１０ｍｍの範囲が好ましい。ここで平均直径とは、真円の場合はそのままの直径を用いるが、非円形断面の場合には、その断面積と等しい断面積を有する真円に換算した等価直径を用いる。また、ピン状ゴムの直径が長手方向（軸方向）に変化している場合には、その最大直径と最小直径との和の平均値を用いる。

図１に例示した未加硫のトレッドゴム１は、不良導電性ゴムのキャップトレッドゴム１１と導電性ゴムのアンダートレッドゴム１２とが積層し、その積層体の両側に導電性ゴムのウィングチップゴム１３を配置して形成されている。このトレッドゴム１に、予め冷却硬化されたピン状ゴム２がタイヤ周方向に相当する長手方向にスポット状に順次圧入される。ピン状ゴム２は、上面のキャップトレッドゴム１１からアンダートレッドゴム１２に達するように圧入する。ただし、トレッドゴム１が単体ゴム層だけで形成されている場合は、ピン状ゴム２をトレッドゴム１の上面から底面まで貫通させるようにする。

図３は、このようにして得たトレッドゴムをグリーンタイヤにして加硫成形して得た加硫済みタイヤ（製品タイヤ）を例示する。

製品タイヤのトレッド１には主溝６が形成され、またピン状ゴム２がキャップトレッドゴム１１を貫通し、その先端がアンダートレッドゴム１２に接している。キャップトレッドゴム１１は不良導電性ゴムであるが、アンダートレッドゴム１２を含めた他の部分は導電性ゴムからなる。すなわち、ビード部３、サイドウォール部４の構成ゴム及びベルト層５とカーカス層７のコートゴムなどは導電性ゴムからなる。したがって、車体に蓄積された静電気は、車軸からビード部３、サイドウォール部４、カーカス層７などを介してベルト層５に至り、このベルト層５からアンダートレッドゴム１２とピン状ゴム２を経て路面に放電され、これによって電気的障害を防止することができる。

トレッドゴムの本体が単体ゴム層だけである場合は、上記のようにベルト層５に至った静電気が直接ピン状ゴム２を介して路面に放電されるので、同様に電気的障害を防止することができる。

本発明において、トレッドゴムに対するピン状ゴムの埋め込み位置としては、トレッド中央域であっても、ショルダー域であっても、或いはトレッド中央域とショルダー域の両領域のいずれであってもよく、タイヤ周方向に間欠的に配列すればよい。

また、近年のタイヤでは、車両装着時のタイヤ回転方向が指定されるものがある。このようなタイヤに対して特にショルダー域にピン状ゴムを埋め込む場合には、車両装着時における車両内側のショルダー域よりも車両外側のショルダー域の方にピン状ゴムの埋込み本数を多くするとよい。カーボンブラックを高配合したゴムは剛性が高いため、このような配置により操縦安定性を向上することができる。この場合、両ショルダー域におけるピン状ゴムの埋込み本数の差としては、車両外側のショルダー域の埋込み本数が車両内側のショルダー域の埋込み本数より２０〜３０％の割合で多くすることが好ましい。

タイヤサイズが２１５／６０Ｒ１６、タイヤ構造が図３、かつキャップトレッドゴムがゴム１００重量部にカーボンブラック２０重量部とシリカ６０重量部を配合し、体積抵抗率が１．３×１０¹³Ω・ｃｍであるゴム組成物、アンダートレッドゴムがゴム１００重量部にカーボンブラック６０重量部を配合し、体積抵抗率が２．５×１０⁶ Ω・ｃｍであるゴム組成物、及びアースゴムとしてのピン状ゴムがゴム１００重量部にカーボンブラック７０重量部を配合し、体積抵抗率が１．８×１０⁴ Ω・ｃｍであるゴム組成物であることを互いに共通条件にし、未加硫トレッドゴムにピン状ゴムを圧入する際の方法を、ピン状ゴムを予め液体窒素で冷却硬化して圧入した場合（実施例）と、予め加硫硬化させたものを圧入した場合（比較例）とに互いに異ならせた２種類の空気入りラジアルタイヤを製作した。

上記２種類のタイヤについて、下記試験方法によりタイヤの接地放電性、ピン状ゴムの耐剥離性及び操縦安定性を調べたところ、表１に記載する結果を得た。

〔接地放電性〕
試験タイヤを金属製の適用規格リムに装着して空気圧２００ｋＰａを充填し、この試験タイヤを、アースに対して電気抵抗１０¹²Ω以上となるように絶縁した金属板（電気抵抗が１０Ω以下）の上に載せて、適用規格最大負荷能力の８０％の荷重を負荷し、その状態で金属板とホイール（リム）との間の電気抵抗値を測定した。

〔ピン状ゴムの接着性〕
上記接地放電性に用意した試験タイヤを排気量２５００ｃｃの乗用車に取り付け、テストドライバーがサーキットコースを５周ラップした後、トレッドゴムから剥離しているピン状ゴムの本数を調べた。評価は剥離したピン状ゴムの本数の逆数をもって行い、比較例タイヤを１００とする指数で表示した。指数が大きいほどピン状ゴムの接着性が優れていることを意味する。

〔操縦安定性〕
上記ピン状ゴムの接着性を調べる走行試験において、路面に対する初期のグリップ性を維持できるラップ数（周回数）をテストドライバーのフィーリングにより測定した。ラップ数が多いほど操縦安定性が優れていることを意味する。

本発明の製造方法におけるピン状ゴムの圧入工程を例示する説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ本発明に使用するピン状ゴムを例示する正面図である。 本発明で製造された空気入りタイヤの断面図である。

符号の説明

１ トレッドゴム
２ ピン状ゴム
３ ビード部
４ サイドウォール部
５ ベルト層
１１ キャップトレッドゴム
１２ アンダートレッドゴム
１３ ウィングチップゴム

Claims (5)

1. 未加硫の導電性ゴムからなるピン状ゴムを冷却硬化させ、該ピン状ゴムを未加硫の不良導電性ゴムからなるトレッドゴムに表面から底部まで埋め込み、該トレッドゴムを未加硫のタイヤケーシングに巻き付けてグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記導電性ゴムがゴム１００重量部に対してカーボンブラックを少なくとも３５重量部配合したゴム組成物であり、前記不良導電性ゴムがゴム１００重量部に対してカーボンブラックを３０重量部以下かつシリカを少なくとも４０重量部配合したゴム組成物である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記ピン状ゴムを液体窒素で冷却硬化する請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記ピン状ゴムの形状が円錐台状または螺子状である請求項１〜３のいづれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記ピン状ゴムを前記トレッドゴムのショルダー域に埋め込み、かつ車両装着時における車両内側のショルダー域よりも車両外側のショルダー域の方に対する埋込み本数を多くした請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
   
   

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