JP2007112014A - 帯状補強部材の製造方法、及び空気のう - Google Patents

Abstract

【課題】帯状補強部材１７自体の品質を向上させつつ、空気のう１の製品不良を極力少なくすること。
【解決手段】ゴムシート１９，２１と不織布シート２３を一体的に積層してなる帯状補強部材１７を連続的に成形して送り方向へ搬送する成形工程と、成形工程において成形された帯状補強部材１７を巻取り装置６１によって連続的に巻取る巻取り工程と、を具備し、巻取り工程おいて、巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、巻取り装置６１の巻取りトルクを制御すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気のうの構成要素である補強層の成型に用いられる帯状補強部材を連続的に製造するための帯状補強部材の製造方法、及び前記空気のうに関する。

近年、タイヤ業界においては、タイヤの内圧が急激に低下した際に前記タイヤに代わって車両荷重を支持する空気のうについて、種々の開発が行われている。また、前記空気のうは、作動気体としての空気を充填可能な中空円環状のチューブと、このチューブに設けられた補強層とを具備している。そして、前記補強層は、ゴムからなるゴムシートと不織布からなる不織布シートを一体的に積層してなる帯状補強部材（空気のう用帯状補強部材）によって成型されるものである（特許文献１参照）。
ＷＯ２００２／０９６６７８号公報

ところで、前記タイヤの内圧が急激に低下した際における前記空気のうの拡張機能を十分に発揮できるように、前述のように、前記空気のう用帯状補強部材は、不織布を構成材料としており、カーカス材、ベルト材等のタイヤ用帯状補強部材に比べて、極めて伸び易い性質を有している。一方、前記空気のう用帯状補強部材の製造段階、換言すれば、前記補強層を成型する前に、前記空気のう用帯状補強部材が大きく伸びてしまうと、前記空気のうの構成要素として使用することができず、製品不良になるという問題がある。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、前記帯状補強部材を用いて成型された前記補強層を前記空気のうの構成要素とした場合に、前記タイヤの内圧が急激に低下した際における前記空気のうの拡張機能を十分に発揮させることがきる、新規な構成の帯状補強部材の製造方法を第１の目的とし、更に、新規な構成の帯状補強部材の製造方法によって製造された帯状補強部材により成型された前記補強層を構成要素とする新規な構成の空気のうを提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、空気のうの構成要素である補強層の成型に用いられ、かつゴムからなるゴムシートと不織布からなる不織布シートを一体的に積層してなる帯状補強部材を連続的に製造するための帯状補強部材の製造方法であって、重合した前記ゴムシート及び前記不織布シートをカレンダーロール装置における一対のカレンダーロールによって上下から押圧しつつ、一対の前記カレンダーロールを同期して回転させることにより、前記ゴムシートと前記不織布シートを一体的に積層してなる前記帯状補強部材を連続的に成形して前記帯状補強部材を連続的に成形して送り方向へ搬送する成形工程と、前記成形工程において成形された前記帯状補強部材を、前記送り方向からみて前記カレンダーロール装置の下流側に配設された巻取り装置によって連続的に巻取る巻取り工程と、を具備し、前記巻取り工程おいて、前記巻取り装置によって巻取られる前記帯状補強部材の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、前記巻取り装置の巻取りトルクを制御することである。

前述のように、前記巻取り装置によって巻取られる前記帯状補強部材の単位幅当りの張力が８Ｎ／ｃｍ以下となるようにしたのは、８Ｎ／ｃｍを越える単位幅当りの張力で前記帯状補強部材を巻取ると、前記帯状補強部材用いて成型された前記補強層を前記空気のうの構成要素とした場合に、前記タイヤの内圧が急激に低下した際における前記空気のうの拡張機能を十分に発揮できないという、新規な知見に基づくものである。また、前記巻取り装置によって巻取られる前記帯状補強部材の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上となるようにしたのは、１Ｎ／ｃｍ未満の単位幅当りの張力で巻取られると、前記帯状補強部材にしわが発生し易いという、新規な知見に基づくものである。

なお、「前記ゴムシート」には、前記カレンダーロール装置と別のカレンダーロール装置等によって予め圧延成形されたゴムシートの他に、前記カレンダーロール装置によって混練したゴムから直接的に圧延成形されたゴムシートも含む意である。また、「重合した前記ゴムシート及び前記不織布シート」とは、前記不織布シートを間にして重合した一対の前記ゴムシート及び前記不織布シートの他に、単に重合した１つの前記ゴムシート及び前記不織布シートを含む意である。

第１の特徴によると、前記巻取り工程において前記巻取り装置によって巻取られる前記帯状補強部材の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、前記巻取り装置の巻取りトルクを制御するため、前記巻取り装置によって巻取られる際における前記帯状補強部材のしわの発生を抑えつつ、前記帯状補強部材を用いて成型された前記補強層を前記空気のうの構成要素とした場合に、前記タイヤの内圧が急激に低下した際における前記空気のうの拡張機能を十分に発揮させることがきる。

本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、前記成形工程中における一対の前記カレンダーロールによる押圧荷重が２Ｎ以上になるようにすることである。

前述のように、前記成形工程中における一対の前記カレンダーロールによる押圧荷重を２Ｎ以上としたのは、一対の前記カレンダーロールによる押圧荷重が２Ｎ未満であると、前記帯状補強部材中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができないからである。

第２の特徴によると、前記成形工程中における一対の前記カレンダーロールによる押圧荷重が２Ｎ以上になるようにするため、前記帯状補強部材中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができる。

本発明の第３の特徴（請求項３に記載の発明の特徴）は、第１の特徴又は第２の特徴に加えて、前記巻取り工程において前記巻取り装置によって前記帯状補強部材を巻取る前に、カッター装置によって前記帯状補強部材を所定幅に応じて連続的に裁断する裁断工程と、を具備したことである。

本発明の第４の特徴（請求項４に記載の発明の特徴）は、タイヤの内圧が急激に低下した際に、前記タイヤに代わって車両荷重を支持する空気のうであって、ゴムからなり、作動気体を充填可能な中空円環状のチューブと、前記チューブに設けられ、第１の手段から第３の手段のうちのいずれかの手段からなる帯状補強部材の製造方法によって製造した帯状補強部材を用いて成型された補強層と、を具備したことである。

なお、作動気体とは、主に空気のことをいうが、空気に限られるものではなく、窒素ガス等の空気以外の作動気体も含むものである。

第４の特徴によると、パンク等によって前記タイヤの内圧が急激に低下すると、前記空気のうが拡張して、前記タイヤの内周面に密着する。これによって、前記タイヤに代わって、前記空気のうにより車両荷重を支持することができる。

一方、通常の走行中においては、前記補強層によって前記チューブの剛性（換言すれば、前記空気のうの剛性）を高めつつ、遠心力による前記空気のうの拡張を抑えることができる。これによって、前記タイヤと前記空気のうとの擦り合いによる前記タイヤ及び前記空気のうの損傷をなくすことができる。

請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記巻取り装置によって巻取られる際における前記帯状補強部材のしわの発生を抑えつつ、前記帯状補強部材を用いて成型された前記補強層を前記空気のうの構成要素とした場合に、前記タイヤの内圧が急激に低下した際における前記空気のうの拡張機能を十分に発揮させることがきるため、前記帯状補強部材自体の品質を向上させつつ、前記帯状補強部材の製品不良を極力少なくすることができる。

請求項２から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記帯状補強部材中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができるため、前記帯状補強部材自体の品質を安定させることができる。

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

ここで、図１は、本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造方法を説明する模式的な図であって、図２は、本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造方法における送出工程の他の態様を説明する模式的な図であって、図３は、タイヤに収容された状態の本発明の実施形態に係わる空気のうの部分断面図である。なお、図中、「Ｆ」は、送り方向を指してあって、「Ｗ」は、ライン幅方向を指してあって、Ｌ「Ｕ」は、上方向を指してあって、「Ｄ」は、下方向を指している。

図３に示すように、本発明の実施形態に係わる空気のう１は、タイヤ３内に収容された状態でリム５に組付けられるものであって、パンク等によってタイヤ３の内圧が急激に低下した際にタイヤ３に代わって車両荷重を支持するものである。

空気のう１は、中空円環状のチューブ７を具備しており、このチューブ７は、天然ゴム，ブチルゴム等のゴムからなるものであって、作動気体としての空気を充填可能である。なお、チューブ７に充填された空気の圧力は、タイヤ３の内部に充填された空気の圧力以上になっており、空気のう１に充填される作動気体には、窒素ガス等の空気以外の作動気体も含まれる。

チューブ７には、補強体９が設けられており、この補強体９は、チューブ７全体を覆うように構成されている。また。補強体９は、チューブ７に設けられた補強層１１と、この補強層１１に一体に接合された外皮層１３と、補強層１１と外皮層１３との間に介在した一対の補強ビード１５とからなる。ここで、補強層１１の成型には、帯状補強部材１７が用いられ、この帯状補強部材１７は、例えば天然ゴム，ブチルゴム等のゴムからなる一対のゴムシート１９，２１（又はいずれかのゴムシート１９（２１））と、例えばポリアミド不織布，ポリエステル不織布，カーボン不織布，レーヨン不織布，ガラス不織布等の不織布からなる不織布シート２３を一体的に積層してなるものである（図１参照）。

従って、パンク等によってタイヤ３の内圧が急激に低下すると、空気のう１が拡張して、タイヤ３の内周面に密着する。これによって、タイヤ３に代わって、空気のう１により車両荷重を支持することができる。

一方、通常の走行中においては、補強体９によってチューブ７の剛性（換言すれば、空気のう１の剛性）を高めつつ、遠心力による空気のう１の拡張を抑えることができる。これによって、タイヤ３と空気のう１との擦り合いによるタイヤ３及び空気のう１の損傷をなくすことができる。

図１に示すように、本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造ライン２５は、帯状補強部材１７を連続的に製造するものであって、以下、帯状補強部材の製造ライン２５の詳細な構成について説明する。

即ち、帯状補強部材の製造ライン２５は、一対のゴムシート１９，２１及び不織布シート２３を一体的に積層してなる帯状補強部材１７を連続的に成形して送り方向Ｆへ搬送するカレンダーロール装置２７を主要な装置として具備している。

具体的には、カレンダーロール装置２７は、不織布シート２３を間にして重合した一対のゴムシート１９，２１及び不織布シート２３を上下から押圧する一対のカレンダーロール２９，３１を備えており、一対のカレンダーロール２９，３１は、カレンダーロール用モータ３３に連動連結されてあって、カレンダーロール用モータ３３の駆動によって同期して回転するものである。また、一対のカレンダーロール２９，３１による押圧荷重を調節できるように、一方のカレンダーロール２９は、押圧シリンダ３５の作動によって他方のカレンダーロール３１に対して接近離反する上下方向へ移動可能に構成されている。

送り方向Ｆからみてカレンダーロール装置２７の上流側には、一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって一対のゴムシート１９，２１及び不織布シート２３を連続的に送り出す送出装置３７が配設されている。

具体的には、送り方向Ｆからみてカレンダーロール装置２７の上流側には、上部送出ロール支持部材３９が設けられており、この上部送出ロール支持部材３９には、一方のゴムシート１９を一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって連続的に送り出す上部送出ロール４１が回転自在かつ着脱可能に設けられている。また、上部送出ロール支持部材３９の下方には、下部送出ロール支持部材４３が設けられており、この下部送出ロール支持部材４３には、他方のゴムシート２１を一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって連続的に送り出す下部送出ロール４５が回転自在かつ着脱可能に設けられている。更に、上部送出ロール支持部材３９と下部送出ロール支持部材４３の間には、中間送出ロール支持部材４７が設けられており、この中間送出ロール支持部材４７には、不織布シート２３を一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって連続的に送り出す中間送出ロール４９が回転自在かつ着脱可能に設けられている。なお、上部送出ロール支持部材３９の近傍には、一方のゴムシート１９の送り出しを補助する上部送出補助ロール（図示省略）が回転可能に設けられており、下部送出ロール支持部材４３の近傍には、他方のゴムシート２１の送り出しを補助する下部送出補助ロール（図示省略）が回転可能に設けられてあって、中間送出ロール支持部材４７の近傍には、不織布シート２３の送り出しを補助する中間送出補助ロール（図示省略）が回転可能に設けられている。

送り方向Ｆからみてカレンダーロール装置２７の下流側には、カレンダーロール装置２７によって成形された帯状補強部材１７を所定幅に裁断するカッター装置５１が配設されている。

具体的には、カッター装置５１は、帯状補強部材１７を上下から挟む円板状の第１カッター回転部材５３と円筒状の第２カッター回転部材５５を複数組（１組のみ図示）備えている。また、第１カッター回転部材５３は、外周側に、帯状補強部材１７に切込みを与える切り刃５３ａを有しており、第２カッター回転部材５５は、外周側に、切り刃５３ａを受ける刃受け部５５ａを有している。そして、第１カッター回転部材５３及び第２カッター回転部材５５が一対のカレンダーロール２９，３１の周速と同じ周速で同期して回転するようにするため、第２カッター回転部材５５は、カッター用モータ５７に連動連結されてあって、カッター用モータ５７の駆動によって一対のカレンダーロール２９，３１の周速と同じ周速で回転可能になっており、第１カッター回転部材５３は、押付けシリンダ５９の作動によって第２カッター回転部材５５側へ押付け可能になっている。なお、第１カッター回転部材５３がカッター用モータ５７に連動連結されるようにしても差し支えない。更に、各組の第１カッター回転部材５３及び第２カッター回転部材５５は、帯状補強部材１７の所定幅に応じて、ライン幅方向Ｗへ位置調節できるように構成されている。

送り方向Ｆからみてカッター装置５１の下流側には、所定幅に裁断された帯状補強部材１７を巻取る巻取り装置６１が配設されている。

具体的には、送り方向Ｆからみてカッター装置５１の下流側には、巻取りロール支持部材６３が設けられており、この巻取りロール支持部材６３には、巻取りロール６５が着脱可能に設けられている。また、巻取りロール６５は、巻取り用モータ６７に連動連結されており、巻取り用モータ６７の駆動によって回転するものである。

続いて、本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造方法について図１及び図２を参照して説明する。

帯状補強部材の製造方法は、帯状補強部材１７を製造するための方法であって、(i)送出工程、(ii)成形工程、(iii)裁断工程、(iv)巻取り工程を具備している。

(i) 送出工程
送出装置３７における上部送出ロール４１、下部送出ロール４５、及び中間送出ロール４９から一方のゴムシート１９、他方のゴムシート２１、及び不織布シート２３を一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって連続的に送り出す。なお、図２（ａ）に示すように、上部送出ロール４１及び中間送出ロール４９から一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって一方のゴムシート１９及び不織布シート２３のみを連続的に送り出すようにしてもよく、図２（ｂ）に示すように、下部送出ロール４５及び中間送出ロール４９から一対のカレンダーロール２９，３１の間隙へ向かって他方のゴムシート２１及び不織布シート２３のみを連続的に送り出すようにしてもよい。

(ii) 成形工程
不織布シート２３を間にして重合した一対のゴムシート１９，２１及び不織布シート２３を一対のカレンダーロール２９，３１によって上下から押圧しつつ、カレンダーロール用モータ３３の駆動によって一対のカレンダーロール２９，３１を同期して回転させる。これにより、前記(i)送出工程において送り出された一対のゴムシート１９，２１と不織布シート２３を一体的に積層してなる帯状補強部材１７を連続的に成形して送り方向Ｆへ搬送することができる。なお、図２（ａ）に示すように、一方のゴムシート１９及び不織布シート２３のみを送り出している場合には、一方のゴムシート１９と不織布シート２３を一体的に積層してなる帯状補強部材１７を成形することができ、図２（ｂ）に示すように、他方のゴムシート２１及び不織布シート２３のみを送り出している場合には、他方のゴムシート２１と不織布シート２３を一体的に積層してなる帯状補強部材１７を成形することができる。

ここで、前記(ii)成形工程中における一対のカレンダーロール２９，３１による押圧荷重が２Ｎ以上になるように、押圧シリンダ３５を制御している。つまり、前記(ii)成形工程中における一対のカレンダーロール２９，３１による押圧荷重を２Ｎ以上としたのは、一対のカレンダーロール２９，３１による押圧荷重が２Ｎ未満であると、帯状補強部材１７中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができないからである。

また、前記(ii)成形工程中における一対のカレンダーロール２９，３１の温度は、６０℃から７０℃に加温設定されている。

(iii) 裁断工程
カッター用モータ５７の駆動及び押付けシリンダ５９の作動によって第１カッター回転部材５３及び第２カッター回転部材５５を一対のカレンダーロール２９，３１の周速と同じ周速で同期して回転させつつ、前記(ii)成形工程において成形された帯状補強部材１７を第１カッター回転部材５３と第２カッター回転部材５５によって上下から挟む。これにより、前記(ii)成形工程において成形された帯状補強部材１７を所定幅に連続的に裁断することができる。

(iv) 巻取り工程
巻取り用モータ６７の駆動によって巻取りロール６５を回転させることにより、前記(iii)裁断工程において所定幅に裁断された帯状補強部材１７を巻取り装置６１によって連続的に巻取ることができる。なお、巻取り装置６１の巻取り速度は、一対のカレンダーロール２９，３１の周速と同じである。

ここで、巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、巻取り用モータ６７の巻取りトルク（換言すれば、巻取り装置６１の巻取りトルク）を制御している。つまり、巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が８Ｎ／ｃｍ以下となるようにしたのは、８Ｎ／ｃｍを越える単位幅当りの張力で巻取った帯状補強部材１７を用いて成型された補強層１１を空気のう１の構成要素とした場合に、タイヤ３の内圧が急激に低下した際における空気のう１の拡張機能を十分に発揮できないという、新規な知見に基づくものである。また、巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上となるようにしたのは、１Ｎ／ｃｍ未満の単位幅当りの張力で巻取られると、帯状補強部材１７にしわが発生し易いという、新規な知見に基づくものである（後述の実施例参照）。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

前記(iv)巻取り工程において巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、巻取り用モータ６７の巻取りトルクを制御するため、巻取り装置６１によって巻取られる際における帯状補強部材１７のしわの発生を抑えつつ、帯状補強部材１７を用いて成型された補強層１１を空気のう１の構成要素とした場合に、タイヤ３の内圧が急激に低下した際における空気のう１の拡張機能を十分に発揮させることがきる。

また、前記(ii)成形工程中における一対のカレンダーロール２９，３１による押圧荷重が２Ｎ以上になるようにするため、帯状補強部材１７中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができる。

以上の如き、本発明の実施形態によれば、巻取り装置６１によって巻取られる際における帯状補強部材１７のしわの発生を抑えつつ、帯状補強部材１７を用いて成型された補強層１１を空気のう１の構成要素とした場合に、タイヤ３の内圧が急激に低下した際における空気のう１の拡張機能を十分に発揮させることがきるため、帯状補強部材１７自体の品質を向上させつつ、帯状補強部材１７の製品不良を極力少なくすることができる。

また、帯状補強部材１７中における不織布に対してゴムを十分に浸透させることができるため、帯状補強部材１７自体の品質を安定させることができる。

なお、本発明は、前述の実施形態の他に、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。

本発明の実施例について簡単に説明する。

巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力と、帯状補強部材１７のしわの程度との関係をまとめると、表１に示すようになる。

ここで、実施例１における帯状補強部材１７のしわの程度を１とし、数値が大きくなるにしたがって帯状補強部材１７のしわが多いことを示している。

即ち、巻取り装置６１によって巻取られる帯状補強部材１７の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ未満であると、帯状補強部材１７にしわが多くなる。なお、比較例２の場合には、帯状補強部材１７のしわはほとんどないが、帯状補強部材１７の伸びが大きくなりすぎて、製品不良（ＮＧ）になる。

本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造方法を説明する模式的な図である。 本発明の実施形態に係わる帯状補強部材の製造方法における送出工程の他の態様を説明する模式的な図である。 タイヤに収容された状態の本発明の実施形態に係わる空気のうの部分断面図である。

符号の説明

１ 空気のう
３ タイヤ
１１ 補強層
１７ 帯状補強部材
１９ ゴムシート
２１ ゴムシート
２３ 不織布シート
２５ 帯状補強部材の製造ライン
２７ カレンダーロール装置
２９ カレンダーロール
３１ カレンダーロール
５１ カッター装置
６１ 巻取り装置

Claims (4)

1. 空気のうの構成要素である補強層の成型に用いられ、かつゴムからなるゴムシートと不織布からなる不織布シートを一体的に積層してなる帯状補強部材を連続的に製造するための帯状補強部材の製造方法であって、
   重合した前記ゴムシート及び前記不織布シートをカレンダーロール装置における一対のカレンダーロールによって上下から押圧しつつ、一対の前記カレンダーロールを同期して回転させることにより、前記ゴムシートと前記不織布シートを一体的に積層してなる前記帯状補強部材を連続的に成形して送り方向へ搬送する成形工程と、
   前記成形工程において成形された前記帯状補強部材を、前記送り方向からみて前記カレンダーロール装置の下流側に配設された巻取り装置によって連続的に巻取る巻取り工程と、
   を具備し、
   前記巻取り工程おいて、前記巻取り装置によって巻取られる前記帯状補強部材の単位幅当りの張力が１Ｎ／ｃｍ以上で８Ｎ／ｃｍ以下になるように、前記巻取り装置の巻取りトルクを制御することを特徴とする帯状補強部材の製造方法。
2. 前記成形工程中における一対の前記カレンダーロールによる押圧荷重が２Ｎ以上になるようにすることを特徴とする請求項１に記載の帯状補強部材の製造方法。
3. 前記巻取り工程において前記巻取り装置によって前記帯状補強部材を巻取る前に、カッター装置によって前記帯状補強部材を所定幅に応じて連続的に裁断する裁断工程と、
   を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯状補強部材の製造方法。
4. タイヤの内圧が急激に低下した際に、前記タイヤに代わって車両荷重を支持する空気のうであって、
   ゴムからなり、作動気体を充填可能な中空円環状のチューブと、
   前記チューブに設けられ、請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の帯状補強部材の製造方法によって製造した帯状補強部材を用いて成型された補強層と、を具備したことを特徴とする空気のう。

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