JP2006007661A - 生トレッドゴムの形成方法、及びそれにより形成される生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 キャップゴム層にＳＢＲ系ゴムを用いた生トレッドゴムにおいて、その連結部の口開きや亀裂を確実に防止しでき、歩留まりやタイヤ品質を向上しうる。
【解決手段】 ＮＲ系ゴムからなるベースゴム層Ｇ２と、ＳＢＲ系ゴムからなるキャップゴム層Ｇ１とからなる生トレッドゴムｔｇの形成方法であって、
前記ベースゴム層Ｇ２は、ゴム押出機ａから押し出されかつ定寸切りされたゴム押出体ｃ１を成形ドラムＤ上で一周巻きした環状体１０からなり、かつ前記キャップゴム層Ｇ１は、ゴム押出機ｍから押し出されたゴムストリップ１１を、前記環状体１０上で、周方向かつ螺旋状に重ねて連続的に巻き付けたストリップ積層体１２からなる。ベースゴム層Ｇ２のタイヤ赤道Ｃｏ上での厚さＴ２を、生トレッドゴムｔｇのタイヤ赤道Ｃｏ上での厚さＴ０の０．０５〜０．７倍とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、天然ゴム系ゴムからなるベースゴム層と、スチレン・ブタジエン系ゴムからなるキャップゴム層とからなる２層構造の生トレッドゴムを高品質で形成しうる生トレッドゴムの形成方法、及びそれにより形成される生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、耐久性、操縦安定性、グリップ性、低転がり抵抗性などのタイヤ性能を高めるべく、トレッドゴムを、内側のベースゴム層とその外側のキャップゴム層との２層構造とし、前記キャップゴム層に、耐老化性、耐熱性、耐摩耗性、ウエットスキッド抵抗などに優れるスチレン・ブタジエン系ゴムを採用するとともに、ベースゴム層に、反発弾性、低発熱性などに優れる天然ゴム系ゴムを採用することが行われている。

他方、このようなトレッドゴムを形成するための加硫成形前の生トレッドゴムは、従来、以下に示す方法で製造されている。即ち図５（Ａ）に概念的に示すように、ゴム押出機ａから連続的に押し出される２層構造の成形物ｃを、成形ドラムＤの周長に合わせて定寸切りし、切断された定寸のゴム押出体ｃ１を、いったん保管台車ｅに多段に積み上げて保管する。そしてタイヤ成形時、この保管台車ｅをタイヤ成形ラインまで搬送し、前記ゴム押出体ｃ１を成形ドラムＤに供給する。このときゴム押出体ｃ１は、成形ドラムＤ上で一周巻きされ、その周方向の端部ｆ、ｆ間を互いに突き合わせて連結することによって、生タイヤ形成用の生トレッドゴムｔが環状に形成される。なお図中の符号ｇは冷却ラインである。

しかしスチレン・ブタジエン系ゴムは、天然ゴム系ゴムに比して粘着性に劣るという欠点がある。

従って、前記端部ｆ、ｆを連結する際、スチレン・ブタジエン系ゴムからなるキャップゴム層ｔ１では、図５（Ｂ）に示すように、端部ｆ、ｆ間が充分に接着されず、タイヤ製造過程において連結部ｊが口開きを生じたり、又連結部ｊが弱所となって亀裂が生じるなどの恐れを招く。しかもスチレン・ブタジエン系ゴムは、縮みやすい性質を有するため、前記保管中におけるゴム押出体ｃ１の寸法変化（長さの減少）が大きく、このことが前記口開きや亀裂の発生を助長させる。特に前記口開きや亀裂の発生は、前記タイヤ性能をより向上させるべく、スチレン・ブタジエン系ゴムにおけるスチレン・ブタジエンゴムの配合量を８０質量部以上に高めた場合に顕著となる。

そこで本発明者は、ベースゴム層のみをゴム押出機からのゴム押出体によって形成し、粘着性に劣るキャップゴム層においては、テープ状のゴムストリップを、前記ベースゴム層上で周方向かつ螺旋状に重ねて連続的に巻き付ける、所謂ストリップワインド方式で形成することを提案した。

この方法によれば、スチレン・ブタジエンゴムを高配合とした場合にも、キャップゴム層での口開きや亀裂を確実に防止しでき、歩留まりやタイヤ品質を向上することが可能となる。又生トレッドゴムでは、タイヤ品種等に応じてキャップゴム層のゴム組成も変更される。従って、従来であれば、キャップゴム層とベースゴム層とが一体押出しされるため、その都度、ゴム替えして２層のゴム押出体ｃ１を新たに形成する必要があるなど、中間在庫の大巾な増加を招いている。しかし本発明者の方法によれば、キャップゴム層とベースゴム層とが別々に形成されるため、ベースゴム層をある程度、又は一部共通化でき、ゴムストリップのみのゴム替えですむなど中間在庫の量や品種を大巾に減じることも可能となる。

特開２００２−１２７７１８号公報

すなわち本発明は、キャップゴム層にスチレン・ブタジエン系ゴムを用いた生トレッドゴムにおいて、その口開きや亀裂を確実に防止しでき、歩留まりやタイヤ品質を向上しうるとともに、中間在庫の在庫量や品種の大巾な削減を可能とする生トレッドゴムの形成方法、及びそれにより形成される生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤ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、ゴム基材中に天然ゴムを５０質量部以上配合した天然ゴム系ゴムからなるベースゴム層と、ゴム基材中にスチレン・ブタジエンゴムを８０質量部以上配合したスチレン・ブタジエン系ゴムからなりかつ前記ベースゴム層の半径方向外側に隣接するとともに外面がトレッド面をなすキャップゴム層とからなる生トレッドゴムの形成方法であって、
前記ベースゴム層は、ゴム押出機により押し出されかつ定寸切りされた巾広帯状のゴム押出体を、成形ドラム上で一周巻きしかつ周方向の各端部を連結した環状体により形成され、
かつ前記キャップゴム層は、ゴム押出機により押し出された長尺な巾狭帯状のゴムストリップを、前記環状体上で、周方向かつ螺旋状に重ねて連続的に巻き付けたストリップ積層体により形成されるとともに、
前記ベースゴム層のタイヤ赤道上での厚さＴ２を、生トレッドゴムのタイヤ赤道上での厚さＴ０の０．０５〜０．７倍としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ゴムストリップは、ストリップ巾を５〜３０ｍｍかつストリップ厚さを０．５〜３．０ｍｍとしたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記スチレン・ブタジエン系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ１は５０〜８０°、かつ前記天然ゴム系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ２は、前記スチレン・ブタジエン系ゴムのゴム硬度Ｈｓ１よりも小、しかも差｜Ｈｓ１−Ｈｓ２｜を５°以上としたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記スチレン・ブタジエン系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* １は５．０〜８．０ＭＰａ、かつ前記天然ゴム系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* ２は前記スチレン・ブタジエン系ゴムの複素弾性率Ｅ* １よりも小、しかも差｜Ｅ* １−Ｅ* ２｜を２．０ＭＰａ以上としたことを特徴としている。

又請求項５の発明は、空気入りタイヤであって、請求項１〜４の何れかの方法で形成された生トレッドゴムを用いた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、キャップゴム層にスチレン・ブタジエン系ゴムを用いた生トレッドゴムにおいて、その口開きや亀裂を確実に防止しでき、歩留まりやタイヤ品質を向上しうる。又中間在庫の品種や在庫量の大巾な削減を可能とする。

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、本発明の形成方法により形成された生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤを示す断面図である。

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の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。

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７０〜９０°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からなり、カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードが好適に使用されるが、スチールなどの金属コードでもよい。又前記カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａ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るプライ折返し部６ｂを一連に具え、かつ該プライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８を配設している。

又前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜程度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、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。

又ベルト層７の半径方向外側には、主に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周知のバンド層（図示しない）を設けることができ、以下に、このバンド層と前記ベルト層７とを総称してトレッド補強コード層９という。

そしてこのトレッド補強コード層９の半径方向外側には、トレッド部２を構成するトレッドゴムＴＧが配されるとともに、該トレッドゴムＴＧを、トレッド補強コード層９に隣接するベースゴム層Ｇ２と、その半径方向外側に隣接するとともに外面がトレッド面２Ｓをなすキャップゴム層Ｇ１とからなる２層構造で構成している。

ここで前記キャップゴム層Ｇ１には、耐老化性、耐熱性、耐摩耗性、ウエットスキッド抵抗などに優れるスチレン・ブタジエン系ゴム（ＳＢＲ系ゴム）が採用される。該ＳＢＲ系ゴムは、ゴム基材１００質量部中に、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を８０質量部以上配合してなり、残部ゴムとしては天然ゴム（ＮＲ）やブタジエンゴム（ＢＲ）などが好適に採用される。このＳＢＲ系ゴムは、前記特性によりタイヤの耐久性、摩耗寿命、グリップ性などを向上させることができる。他方、前記ベースゴム層Ｇ２には、反発弾性、低発熱性、粘着性などに優れる天然ゴム系ゴム（ＮＲ系ゴム）が採用される。該ＮＲ系ゴムは、ゴム基材１００質量部中に、天然ゴム（ＮＲ）を５０質量部以上、好ましくは６０質量部以上、より好ましくは７０質量部以上配合してなり、残部ゴムとしてはＢＲが好適に採用できる。このＮＲ系ゴムは、前記特性により、操縦安定性、低転がり抵抗、高速耐久性を向上させるとともに、前記トレッド補強コード層９とのセパレーションを抑制する。

なお前記ＳＢＲ系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ１を５０〜８０°、かつ前記ＮＲ系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ２を、前記ＳＢＲ系ゴムのゴム硬度Ｈｓ１よりも小、しかも差｜Ｈｓ１−Ｈｓ２｜を５°以上とするのが、グリップ性と低ころがり抵抗の両立の観点から好ましい。

又前記ＳＢＲ系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* １を５．０〜８．０ＭＰａ、かつ前記ＮＲ系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* ２を、前記ＳＢＲ系ゴムの複素弾性率Ｅ* １よりも小、しかも差｜Ｅ* １−Ｅ* ２｜を２．０ＭＰａ以上とするのが耐久性と粘着性の両立の観点から好ましい。

又前記ＳＢＲ系ゴムの加硫後の正接損失 tanδ１は０．１０〜０．３０の範囲かつＮＲ系ゴムの加硫後の正接損失 tanδ２は、その６０％以下、さらには５０％以下、さらには４０％以下とするのが操縦安定性と低ころがり抵抗の両立の観点から好ましい。

しかしこのようなトレッドゴムＴＧを形成するための生トレッドゴムｔｇ（図２）を、前記「背景技術」の欄で記載した従来的な方法（図５（Ａ））で製造した場合には、ＳＢＲ系ゴムにおいて粘着性が劣るため、キャップゴム層Ｇ１の連結部ｊに口開きや亀裂が生じるなど歩留まりやタイヤ品質の低下を招く。

そこで本発明では、生トレッドゴムｔｇを以下の方法で形成する。
即ち、図３に概念的に示すように、ゴム押出機ａからＮＲ系ゴムからなる巾広帯状の一層構造の成形物ｃを連続的に押し出し、この成形物ｃを定寸切りしてなるゴム押出体ｃ１を、タイヤ成形ラインにおいて成形ドラムＤ上で一周巻きするとともに、その周方向の各端部ｆ、ｆ間を突き合わせて連結することにより、前記ベースゴム層Ｇ２を環状体１０として形成する。なお本例では、前述の如く、ゴム押出機ａからの成形物ｃをリールｒに巻き取っていったん保管し、又タイヤ成形時には、このロール状の成形物ｃを、タイヤ成形ラインに移送し、所定長さのゴム押出体ｃ１に定寸切りしながら成形ドラムＤに供給する場合を例示している。しかし前記ロール状での保管に代えて、ゴム押出機ａからの成形物ｃを、所定長さのゴム押出体ｃ１に定寸切りして、保管台車に多段に積み上げて保管させても良い。

又前記キャップゴム層Ｇ１は、ゴム押出機ｍにより押し出された長尺な巾狭帯状のゴムストリップ１１を、図２に示す如く、前記環状体１０上で、周方向かつ螺旋状に重ねて連続的に巻き付けたストリップ積層体１２により形成してる。

このようなストリップ積層体１２では、ゴムストリップ１１がタイヤ周方向に連続して巻回するため、キャップゴム層Ｇ１にはタイヤ軸方向に横切る向きの連結部が形成されず、従って、特にＳＢＲの配合量が８０質量部以上と高配合のＳＢＲ系ゴムをキャップゴム層Ｇ１に使用した場合にも、タイヤ成形中での連結部の口開きを抑制することができる。なおストリップ積層体１２では、タイヤ軸方向に隣り合うゴムストリップ１１、１１間に連結部（界面）ｋが形成されるが、トレッド部２では、タイヤ軸方向に作用する横力は、タイヤ周方向に作用する駆動・制動力等に比して小であるため特に問題なく、充分な強度を確保することができる。

なおゴムストリップ１１としては、図４にその断面を示すように、ストリップ巾Ｗｓを５〜３０ｍｍ、かつストリップ厚さＴｓを０．５〜３．０ｍｍとしたものが、所望の断面形状の生トレッドゴムｔｇを得る上で好ましく採用できる。

又前記生トレッドゴムｔｇにおいては、前記ベースゴム層Ｇ２のタイヤ赤道Ｃｏ上での厚さＴ２は、生トレッドゴムｔｇ全体のタイヤ赤道Ｃｏ上での厚さＴ０の０．０５〜０．７倍の範囲であることが必要である。０．７倍を越えると、摩耗中期にベースゴム層Ｇ２がトレッド面に露出するなどキャップゴム層Ｇ１による、路面グリップ性、耐摩耗性、耐久性等の向上効果が早期に喪失する傾向となる。又０．０５倍未満では、ベースゴム層Ｇ２による低転がり抵抗性や操縦安定性の向上効果が充分に発揮されなくなる。このような観点から前記厚さの比Ｔ２／Ｔ０の下限値は、０．１以上、さらには０．１５以上が好ましく、又その上限値は０．５以下、さらには０．３以下が好ましい。

又生トレッドゴムｔｇでは、前記厚さの比Ｔ２／Ｔ０を０．７以下とするなどゴム押出機ａからの成形物ｃを薄く成形しうるため、この成形物ｃを前記図３に示すように、リールｒに巻き取ったコンパクトなロール状態で保管することも可能となる。その結果、多段に積上げて保管する従来的な保管方式に比して、例えば２０〜３０％の保管スペースの削減が達成できるなど効率の良い保管が可能となる。又成形物ｃが薄くなるため冷却しやすくなり、冷却ラインｇのライン長さを、従来のライン長さの５０％以下に低減できる。

又前記ロール状の成形物ｃを、タイヤ成形ラインに発送し、所定長さのゴム押出体ｃ１に定寸切りしながら成形ドラムＤに供給しうる。そのため、ゴム押出体ｃ１に寸法変化が発生せず、前記環状体１０（ベースゴム層Ｂ２）を高精度で形成することができる。なお前記成形物ｃのロール状態での保管を容易とするために、前記厚さＴ２を６ｍｍ以下に規制するのも好ましい。

又生トレッドゴムでは、タイヤの品種等に応じてキャップゴム層Ｇ１のゴム組成を変更する場合があるが、このキャップゴム層Ｇ１をベースゴム層Ｇ２とは別個にストリップワインド方式で形成するため、ゴムストリップのみのゴム替えですむなど、成形物ｃの共通化を図ることができ、中間在庫の在庫量や品種を大巾に減じることが可能となる。このとき、前記ゴム押出体ｃ１のタイヤ軸方向の最大巾Ｗｃを、加硫成形された空気入りタイヤ１におけるトレッド巾ＴＷ０．６倍以上、好ましくは０．８倍以上、及び１．２倍以下、好ましくは１．１倍以下に規制するのが好ましい。これによりタイヤサイズに対しても、前記成形物ｃの共通化を図ることができ、中間在庫のさらなる削減が達成できる。

なお上記のように形成された生トレッドゴムｔｇは、従来周知の方法で生タイヤに組み付けられ、成形された生タイヤを加硫成形することにより図１に示す空気入りタイヤ１を得ることができる。なお生トレッドゴム以外の形成方法は従来と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

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。

本発明の形成方法により形成された生トレッドゴムを用いて、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５、及び２０５／６５Ｒ１５の２種類の空気入りタイヤを製造するとともに、前記製造に際してのトレッドゴムの口開きや亀裂等の発生の有無、試作タイヤの品質、及び生産性を比較例１、２と比較した。

又本発明の形成方法を実施しうる生トレッドゴム形成ライン（図３）を設置するために要する投資金額、設備スペース、中間在庫（保管）スペース、及び予想される中間在庫量を、比較例１、２の場合と比較した。

なお比較例１では、図５（Ａ）の如く、ゴム押出機ａからの２層構造の成形物ｃを定寸切りし、切断された定寸のゴム押出体ｃ１を中間在庫として、いったん保管台車ｅに多段に積み上げて保管する。そしてこの保管台車ｅをタイヤ成形ラインに搬送し、前記ゴム押出体ｃ１を成形ドラムＤ上で一周巻きして生トレッドゴムを環状に形成する。又比較例２では、ベースゴム層とキャップゴム層との双方を、ストリップワインド方式によるゴムストリップの積層体として形成している。

（１）口開き等の発生；
タイヤ製造に際してのトレッドゴムの口開きや亀裂等の発生割合を計算した。

（２）品質；
ユニフォミティー試験機を用いて、ＪＡＳＯ Ｃ６０７の自動車用タイヤのユニフォーミティ試験方法に準拠し試供タイヤのＲＦＶを測定し、その１００本の平均値の逆数を、比較例１を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。

（４）投資金額、設備スペース、中間在庫（保管）スペース、中間在庫量；
２種類のタイヤをそれぞれ１００本／１２時間の割合で生産する生トレッドゴム形成ラインを想定し、該形成ラインにおける投資金額、設備スペース、中間在庫（保管）スペース、中間在庫量を、比較例１を１００とする指数で表示した。それぞれ指数が小さい方が良好である。

本発明の形成方法で形成された生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 それに用いる生トレッドゴムを示す断面図である。 本発明の形成方法を概念的に示す線図である。 ゴムストリップの一例を示す断面図である。 （Ａ）は従来の生トレッドゴムの形成方法を説明する線図、（Ｂ）はそのときの問題点を説明する連結部の断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２Ｓ トレッド面
１０ 環状体
１１ ゴムストリップ
１２ ストリップ積層体
ａ、ｍ ゴム押出機
ｃ１ ゴム押出体
Ｄ 成形ドラム
Ｇ１ キャップゴム層
Ｇ２ ベースゴム層
ｔｇ 生トレッドゴム

Claims (5)

1. ゴム基材中に天然ゴムを５０質量部以上配合した天然ゴム系ゴムからなるベースゴム層と、ゴム基材中にスチレン・ブタジエンゴムを８０質量部以上配合したスチレン・ブタジエン系ゴムからなりかつ前記ベースゴム層の半径方向外側に隣接するとともに外面がトレッド面をなすキャップゴム層とからなる生トレッドゴムの形成方法であって、
   前記ベースゴム層は、ゴム押出機により押し出されかつ定寸切りされた巾広帯状のゴム押出体を、成形ドラム上で一周巻きしかつ周方向の各端部を連結した環状体により形成され、
   かつ前記キャップゴム層は、ゴム押出機により押し出された長尺な巾狭帯状のゴムストリップを、前記環状体上で、周方向かつ螺旋状に重ねて連続的に巻き付けたストリップ積層体により形成されるとともに、
   前記ベースゴム層のタイヤ赤道上での厚さＴ２を、生トレッドゴムのタイヤ赤道上での厚さＴ０の０．０５〜０．７倍としたことを特徴とする生トレッドゴムの形成方法。
2. 前記ゴムストリップは、ストリップ巾を５〜３０ｍｍかつストリップ厚さを０．５〜３．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の生トレッドゴムの形成方法。
3. 前記スチレン・ブタジエン系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ１は５０〜８０°、かつ前記天然ゴム系ゴムの加硫後のゴム硬度Ｈｓ２は、前記スチレン・ブタジエン系ゴムのゴム硬度Ｈｓ１よりも小、しかも差｜Ｈｓ１−Ｈｓ２｜を５°以上としたことを特徴とする請求項１又は２記載の生トレッドゴムの形成方法。
4. 前記スチレン・ブタジエン系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* １は５．０〜８．０ＭＰａ、かつ前記天然ゴム系ゴムの加硫後の複素弾性率Ｅ* ２は前記スチレン・ブタジエン系ゴムの複素弾性率Ｅ* １よりも小、しかも差｜Ｅ* １−Ｅ* ２｜を２．０ＭＰａ以上としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の生トレッドゴムの形成方法。
5. 請求項１〜４の何れかの方法で形成された生トレッドゴムを用いた空気入りタイヤ。

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