JP2007203982A

JP2007203982A - タイヤ構成用ゴムシートおよび同ゴムシートを用いたタイヤ

Info

Publication number: JP2007203982A
Application number: JP2006027899A
Authority: JP
Inventors: Shigetada Tamai; 重忠玉井; Kazuki Matsumoto; 和樹松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】タイヤのショルダー部やプライのターンアップエンド部でのゴムの剥離問題を解決したタイヤ構成材として使用するスチールコードを挟み込んだゴムシートを提供する。
【解決手段】ゴムシートＣ_１、Ｃ_２の内部に配設されているスチールコードａ_１、ａ_２を連続した構成とすることにより、ゴムシートＣ_１、Ｃ_２内でスチールコードａ_１、ａ_２には切断箇所がなくなる。このことにより、このゴムシートＣ_１、Ｃ_２を構成材として製造されたタイヤは、ショルダー部やプライのターンアップエンド部で鉄地が露出する虞がなく、これらの箇所でゴム剥離が発生する事態を防止できることになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ構成材として使用するスチールコードを挟みこんだゴムシートに関する。

一般に、ラジアルタイヤは、長尺（数百メートル乃至数万メートル）の撚り合わされたスチールコードあるいは単線のフィラメント（以下「コード」と呼ぶ）を平行状に複数本（数百本）配列し、これを上下のシート状ゴム体に挟み込んで構成したカレンダーシートを、タイヤに貼り合わせる幅とバイアス角で裁断して短冊体を形成し、それらを貼り合わせてタイヤ原型をつくり、これを金型に入れて高温、高圧で加硫して製造される。

上述の通り、従来のラジアルタイヤは長尺のカレンダーシートを必要な長さ、幅に裁断して形成された短冊体を貼り合わせてタイヤ原型をつくる製造方式であるため次のような課題がある。

すなわち、従来の製造方法により製造されたカレンダーシートは、メッキを施した素線（鋼線）からなるコードで構成されているが、カレンダーシートを所定の長さに切断すると、その切断端部では素線の鉄地が露出してしまう。この切断端部はメッキがないのでゴムとの接着が成されないという問題が発生する。

タイヤには自動車の走行中、自動車の重量による歪みが負荷され、さらにコーナリング時にはタイヤのショルダー部やプライ層のターンアップエンド部に最大の負荷が作用するが、タイヤはこの部分に上記切断部分が位置する構造になっている。
しかも、近年タイヤの偏平化が進みタイヤ幅が広くなってきているが、タイヤ幅が広くなる程ショルダ部の歪みが大きくなり、上記未接着部分の存在がさらに問題視されるようになってきた。

また、コードは走行時のタイヤの変形を抑える補強材としてタイヤに埋め込まれるものであるが、コードが切断されているため、補強材保有の剛性の効果が充分発揮されず、タイヤのコーナリングフォースを低下させるばかりか、変形によるトレッドの摩耗でタイヤの寿命を低下させる原因にもなっていた。

本発明は、このような課題を解決したタイヤ構成用として使用するスチールコードを挟みこんだゴムシートおよびそのゴムシートを用いて製造したタイヤを提供しようとするものである。

本発明は、１本のコードを一平面上で、たとえばジグザグ状に、あるいはコ字状に折り曲げて平面状のコード体を形成し、このコード体を上下からシート状ゴム体で挟み込んでタイヤ構成用ゴムシートとして課題解決の手段とする。

さらにまた、上記のタイヤ構成用ゴムシートを用いてタイヤを製造することで課題解決の手段とする。

従来のタイヤは長尺のカレンダーシートを必要な長さ、幅に裁断して形成された短冊体を貼り合わせてタイヤ原型をつくり製造されるが、本発明のタイヤ構成用ゴムシートは、それ自体が短冊体であって、裁断することなくそのまま貼り合わせてタイヤ原型をつくる。
本発明のゴムシートに埋め込まれるコードの間隔やコードのバイアス角度、あるいはコード体の幅はタイヤの仕様によって決められるものである。

本発明のタイヤ構成用ゴムシート（以下、「ゴムシート」という）は、１本のコードを一平面上で所定の幅で、たとえばジグザグ状あるいはコ字状に折り曲げて平面状のコード体を形成し、これを上下のシート状ゴム体で挟み込んだ構成で、ゴムシート内でコードは連続していて切断されている箇所がない。よって、このゴムシートを貼り合わせてタイヤ原型をつくり、これを金型に入れて高温、高圧で加硫して製造されたタイヤは、ショルダー部やプライのターンアップ部で鉄地が露出することがなく、これらの箇所でのゴム未接着が防止できる。
また、タイヤの内部においてコードは連続しているから補強材保有の剛性の効果を充分発揮することができ、変形に対する耐力が大きくなって、タイヤのコーナリングフォースの低下が防止できるととともに、トレッドの摩耗が防止できてタイヤの寿命を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態の一例を仮想的に示す図で、（ａ）に示すゴムシートＣ_１は折り曲げ部が鋭角なジグザグ状のコード体ａ_１を一対のシート状ゴム体Ｃ_０で挟み込んだ構成で、（ｂ）に示すゴムシートＣ_２は折り曲げ部がコ字状のコード体ａ_２を一対のシート状ゴム体Ｃ_０で挟み込んだ構成である。
図１に示すゴムシートＣ_１、Ｃ_２は、挟み込まれるコードの間隔やコードのバイアス角度、あるいはコード体の幅はタイヤの仕様にあわせて製作され、これらをそのまま貼り合わせてタイヤ原型をつくり、これを金型に入れて高温、高圧で加硫してタイヤが製造される。

本発明のゴムシートは、図２に平面図を、図３にその側面図を示すコード折り曲げ装置Ａと、図４に平面図を、図５にその側面図を示すゴムシート製造装置Ｂによって製造することができる。

すなわち、リール１０から一対の送り出しローラ１で引き出されたコードａ_０を、ダンサーローラ５で張力を一定に保ちながら折り曲げ装置２、３に送り込み、折り曲げ装置２、３に設けた図６に示す型付けローラ２０の凹部２４と型付けローラ３０の凸部３４とで挟み込むことにより折り曲げ加工をする。図中の６は、グリップ部で折り曲げ加工を行う際コードに捩れが入るのを防止するためのものである。
折り曲げ装置２と折り曲げ装置３の型付けローラ２０と型付けローラ３０は、凹部２４と凸部３４とが互いに対向する側に設けられているので、折り曲げられる方向は逆になり、全体として一平面上で山・谷の連続した、いわゆるジグザグ形状に形成された平面状のコード体ａ（図３参照）に形成される。

図７は、型付けローラ３０の凸部３４の断面形状例を示しており、図７（ａ）に示す凸部３４により折り曲げ加工を施すとコードは図８（ａ）に示す鋭角形状に、図７（ｂ）に示す凸部３４により折り曲げ加工を施すとコードは図８（ｂ）に示す段付き折り曲げ形状に折り曲げられる。図７（ｃ）のような対称形状突起の場合には、折り曲がり部はゆるやかな形状となる。

上記の製造方法でコード折り曲げ装置Ａでジグザグ状に折り曲げられたコード体ａは、図４及び図５に示すゴムシート製造装置Ｂによって一対のシート状ゴム体７２ａ、７２ｂで挟みこまれてゴムシートＣが形成される。

図２及び図３に示すコード折り曲げ装置Ａでジグザグ状に折り曲げられたコード体ａが、図４及び図５に示すゴムシート製造装置Ｂの上流側（図４、図５における左側）に設けた送り出し装置４により固定水平盤５１上に送られる。

固定水平盤５１の両側に近設した一組みのコンベアベルト５２、５２は、送り出し部４によって固定水平盤５１上に送り出されてきたコード体ａが重なってしまうのを防止するため、コンベアベルト５２、５２上のピン５３によってコード体ａの折り曲げ部Ｐを引っ掛け、順次下流側（図矢印Ｙ方向）にコードを移送する。

コード型付け部６０に送られてきたコード体ａは、コンベアベルト６２ａ、６２ｂ上に立設されたコマ６３にコード体ａの折り曲げり部Ｐが引っ掛けられ下流側に移動される。

コンベアベルト６２ａ、６２ｂは速度差を有するのでコード体の移動方向に対してコードの角度が徐々に変化し、コードの埋め込み用の角度が形成される。このようにして、埋め込み角を得た状態でコードに張力を負荷することで、ゴム埋め込み前のコードの引き揃えが行われる。

所望の埋め込み角度をもって引き揃えられたコード体ａに、１対のシート状ゴム体７２ａ、７２ｂでコード体ａを挟み込み、コードの並びの乱れを防止するため圧延ローラ７１ａ、７１ｂの下流側に設けたコード固定ローラ７３ａ、７３ｂでゴムシートＣ₀を再度押さえつけることによって、ゴムシートＣが得られる。

上記ゴムシートＣは両側にコード体ａの折り返し部Ｐが露出しているが、シート状ゴム体７２ａ、７２ｂのうち片方の幅をコード体ａの幅よりも広くし、余剰分でゴムシートｃ₀の両端を巻き込むようにして露出部分が被覆された構造である。

本発明のゴムシートはタイヤの仕様によって決められるもので、所望のコード体幅はコード折り曲げ装置Ａにおける折り曲げ装置２、３の距離を変えるか、コードの送りスピードを変えることで得ることができる。また、所望のコード体間隔はゴムシート製造装置Ｂにおけるコンベアベルト６２ａ、６２ｂのスピードを調整することで得ることができ、また所望のコードバイアス角度はコンベアベルト６２ａ、６２ｂの速度差を調整することで得られる。

本発明のゴムシートと、カレンダーシートから裁断して得られる従来の短冊体に相当するコードが連続していない短冊体を作成し、それぞれ各種性能試験をおこなって両者を比較した。その試験結果を以下に示す。

（性能試験１）
図９（ａ）に示すように、コード１０１をコ字状に折り曲げ加工したコード体１０２を、一対のシート状ゴム体１０３で挟み込んだ本発明に係るゴムシート１００ａと、同（ｂ）に示す、切断されたコード１０１をシート状ゴム体１０３に挟み込んだ従来例に係る短冊体１００ｂを作成した。
コード１０１は、径が０．２８ｍｍの素線を３本撚り合わせた１×３構造の撚り線で、シート状ゴム体１０３の厚さ（１枚の厚さ）は、０．８mmと２．０ｍｍの２種類とした。
コード１０１の埋め込み角度はシード状ゴム体１０３の長手方向に対して両者とも９０°とし、隣り合うコード１０１の間隔Ｌは２ｍｍである。また、コード体１０２の巾ｈ１（短冊体１００ｂにおいてはコードの長さ）は４０ｍｍで、このコード体（コード）を、幅ｈ２が１０ｍｍの耳部１０４を有するように幅Ｈが６０ｍｍのシート状ゴム体１０３で挟み込んだ。この耳部１０４は引張りテストにおけるチャックの掴み部となる。

上記ゴムシートおよび短冊体の４種類を加硫温度１５０℃、加硫時間３０分で加硫してコード体とシード状ゴム体とが一体となった複合体シートを作成し、それぞれの複合体シートで曲げ剛性、せん断耐力、引張り耐力を比較した。
その結果を表１に示す。

曲げ剛性は、図１０（ａ）にその概略を示す３点曲げ試験機による結果で、上記ゴムシート１００ａ又は短冊体１００ｂを加硫して作成した複合体シート２００にコードの並び方向と直角方向にピン２０１を押し付け、複合体シート２００が１０ｍｍ撓んだとき（ピン２０１を１０ｍｍ下降させたとき）の荷重で比較したもので、従来例を１００として指数で表示した。数値が大きい程曲げ剛性が高く優れていることを示す。複合体シート２００を支える支点間距離Ｐは４５ｍｍで、点線は複合体シートに埋め込まれたコード体を示す。

せん断耐力は、図１０（ｂ）にその概略を示すように、１辺が６０ｍｍである正方形状の上記ゴムシート１００ａ又は短冊体１００ｂを加硫して作成した複合体シート３００の四辺を支え、その中央部に直径１０ｍｍの先端が平坦な断面丸形状のピン３０１を押し付け、複合体シート３００が１０ｍｍ撓んだとき（ピン３０１を１０ｍｍ下降させたとき）の荷重で比較したもので、従来例を１００として指数で表示した。数値が大きい程せん断力に対する耐力が高く優れていることを意味する。

引張耐力は上記ゴムシート１００ａ又は短冊体１００ｂを加硫して作成した複合体シート４００に引張り荷重を負荷し、１０ｍｍ伸ばしたとき（引張試験機のチャック間距離を１０ｍｍ広げたとき）の荷重で比較した。引張り荷重の方向は、図１１（ａ）に矢印で示す、埋め込んだコード４０１の並びと同一方向、同（ｂ）に矢印で示す、埋め込んだコード４０１の並びに直角の方向、同（ｃ）に矢印で示す、埋め込んだコード４０１の並びに対して斜め４５°方向、の３種で比較した。上記いずれの引張試験でも、従来例を１００として指数で表示した。数値が大きい程引張りに対する耐力が高く優れていることを意味する。

（性能試験２）
次に、上記ゴムシート２枚１００ａと１００ａ、又は上記短冊体2枚１００ｂと１００ｂ）をコード５０１ａ、５０１ｂの並びが直角になるように貼りあわせた状態（図１２参照）で、加硫温度１５０℃、加硫時間３０分で加硫してコード体とシード状ゴム体とが一体となった複合体シート５００を作成し、作成した複合体シート５００を図１２に示す方向に引張って性能試験１と同様に引張耐力を比較した。
その結果を表２に示す。

（性能試験３）
次に、厚さ２ｍｍ、巾１５ｍｍ、長さが６００ｍｍのシート状ゴム体に巾１２ｍｍで隣り合うコード間隔が２ｍｍのコード体を挟み込んでゴムシートを形成し、これを上記加硫条件で加硫して複合体シートを作成した。また、長さ１２ｍｍで切断したコードを間隔２ｍｍで挟み込んだ複合体シートも従来例として同時に作成した。
次に上記２種類の複合体シートを温度９０℃、湿度９８％の恒温恒湿槽内で１４４時間保持し後、一般的な３点プーリ式疲労試験機にて上記複合体シートを繰り返し屈曲させた。
そして、上記繰り返し屈曲させた複合体シートのゴムを剥離して、そのときの剥離力を比較した。その結果を表３に示す。
なお、３点曲げ疲労試験機のプーリ径は１００ｍｍで、繰り返し屈曲回数は１０^６回とした。

剥離力の測定方法を以下に説明する。
２枚のシート状ゴム体にコード体あるいは切断したコードを挟み込んで短冊体を作成してこれを加硫してコードとゴムとが一体となった複合体シートを作成し、次に図１３に示すようにシート状ゴム体６００を引張り試験機（図省略）によって引き剥がして、そのときの引き剥がし力を測定した。図１３の６０１は埋め込まれたコード体（コード）で、６０２ａ、６０２ｂは引張り試験機のチャックである。
引き剥がし力の最大値を剥離力とし、従来例の剥離力を１００として指数表示した。剥離力の大小は耐腐食疲労性を意味し、数値が大きいほうが耐腐食疲労性に優れていることを意味する。
なお、引き剥がし時、引張り試験機のチャックで挟む部分が必要であるが、チャックで挟む部分に予め、図１４に示すようにセロハン紙Ｓを挟んで２枚のシート状ゴム体を貼り合わせて、そのまま加硫した。セロハン紙を挟んだ部分は加硫しても接合しない。

表１乃至表３から、本発明の短冊体を加硫した複合体シートは、切断したコードを挟み込んだ短冊体を加硫した従来の複合体シートに比べて、曲げ剛性、せん断耐力、引張り耐力に優れ、かつ耐腐食疲労性にも優れていることがわかる

本発明のゴムシートは、１本のコードを一平面上で所定の巾、たとえばジグザグ状あるいはコ字状に折り返えして平面状のコード体を形成し、これを上下のシート状ゴム体で挟み込んだ構成で、ゴムシート内でコードは連続していて切断されている箇所がない。よって、このゴムシートを貼り合わせてタイヤ原型をつくり、これを金型に入れて高温、高圧で加硫して製造されたタイヤは、ショルダー部やプライのターンアップ部で鉄地が露出することがなく、これらの箇所でのゴム未接着が防止できる。
また、タイヤの内部においてコードは連続しているから補強材保有の剛性の効果を充分発揮することができ、変形に対する耐力が大きくなって、タイヤのコーナリングフォースの低下が防止できるととともに、トレッドの摩耗が防止できてタイヤの寿命を向上させることができる。

は本発明の実施の形態の一例を仮想的に示す図である。はコード折り曲げ装置の概略平面図である。は図２のＺ部の概略側面図である。はゴムシート製造装置の概略平面図である。は図４の概略側面図である。（ａ）、（ｃ）はコード折り曲げ装置に取り付けるローラの平面断面図、（ｂ）、（ｄ）はその側面断面図である。は折り曲げ装置の突起を拡大した側面図である。は折り曲げ装置により折り曲げられたコードの折り曲げ部の平面図である。（ａ）本発明のゴムシートの一例を仮想的に示す図で、（ｂ）は従来例に相当する短冊体を仮想的に示す図である。（ａ）は３点曲げ試験を説明するための概略図で、（ｂ）はせん断耐力試験を説明するための概略図である。は引張り試験の引張り方向を説明するための概略図である。は２枚のゴムシート（短冊体）を貼り合わせて引張りテストをするときの概略図である。はゴムシート（短冊体）の剥離力を試験するときの引張り試験を説明するための概略図である。は剥離力を試験するときのゴムシート（短冊体）にセロハン紙を挟んだ状態の概略図である。

符号の説明

Ｃ、Ｃ_１、Ｃ_２ゴムシート
ａ、ａ_１、ａ_２コード体

Claims

予め撚り合わされたスチ−ルコ−ドあるいは単線のフィラメントの１本が一平面上で折り返されて平面状のコ−ド体に形成され、同コ−ド体が上下のシ−ト状ゴム体に挟み込まれて構成されたことを特徴とするタイヤ構成用ゴムシート。
上記コ−ド体が、上記１本のスチ−ルコ−ドあるいは単線のフィラメントをジグザグ状に折り返えして形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構成用ゴムシート。
上記コ−ド体が、上記１本のスチ−ルコ−ドあるいは単線のフィラメントをコ字状に折り返えして形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構成用ゴムシート。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ構成用ゴムシートを用いたタイヤ。