JP2007260963A - タイヤ成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成型工程に要する時間を短縮化すると共に、厚みの大きなタイヤ構成部材であっても加硫をよりいっそう均一化することが可能なタイヤ成形方法を提供する。
【解決手段】複数の押出機３を用いて積層構造のタイヤ構成部材を押し出し成型するタイヤ成形方法であって、押し出し成型されるゴム部材を未加硫もしくは半加硫に設定であり、かつ、その加硫度を押出機３ごとに設定可能に構成し、タイヤ表面から深い層であるほど加硫度を進ませた状態となるように、複数層を有するタイヤ構成部材を押し出し成型可能にした。好ましくは、各押出機３における設定温度を異ならせることで加硫度を異ならせること。好ましくは、各押出機３において使用する加硫促進剤の量を変えることで加硫度を異ならせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の押出機を用いて積層構造のタイヤ構成部材を押し出し成型するタイヤ成形方法に関するものである。

一般的に、空気入りタイヤを製造する場合には、インナーライナー、サイドウォール、トレッドなどの各タイヤ構成部材を未加硫の状態で貼り合わせてグリーンタイヤを成形し、これを金型に入れて加硫成形することで製造するようにしている。しかし、タイヤは構成部材ごとに形状や厚みが異なるため、加硫工程において各部材を均一に加硫することが難しい。すなわち、トレッド部のように厚みの大きな部材は、その内部まで加硫を行うためには加硫時間を長くする必要がある。従って、加硫に時間のかかる部分に合わせて加硫時間を決めると、厚みの薄い部材については、過加硫となってしまう可能性がある。そこで、加硫の均一化を図る公知技術として、下記特許文献１，２が知られている。

特許文献１に開示されるタイヤの製造方法は、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、このカーカス層の外周にベルト層を配置した未加硫のタイヤケーシングを成形する一方、このタイヤケーシングとは別個に円筒体の周囲にストリップ状の未加硫ゴムを複数回巻き付けて無端環状の積層ゴムを形成し、この積層ゴムから外周にトレッドパターンを型付けした加硫済みまたは半加硫の無端環状のプレキュアトレッドを成形し、この環状のプレキュアトレッドをタイヤケーシングの外周面に嵌合してグリーンタイヤを成形し、このグリーンタイヤを加硫するものである。

特許文献２に開示されるタイヤの製造方法は、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、このカーカス層の外周にベルト層を配置した加硫済みまたは半加硫のタイヤケーシングを予め成形する一方、外周面にトレッドパターンを型付けした加硫済み又は半加硫の無端円環状のトレッドを予め成形し、タイヤケーシングの外周面にストリップ状の未加硫ゴムを複数周巻き付けて接着層を形成すると共に、その上に無端円環状のトレッドを嵌め込んで嵌合体を形成し、ついで嵌合体の未加硫部を加硫するようにしている。

特開平１０−１９３４７１号公報 特開平１０−１９３４７２号公報

しかしながら、これら特許文献１，２に開示されるタイヤの製造方法には、次のような課題がある。特許文献１では、タイヤケーシングとは別の工程で予めトレッドパターンを型付けしたプレキュアトレッドを作製しておく必要があり、工程が複雑化するという問題がある。また、タイヤケーシングは未加硫であり、タイヤ全体を均一に加硫するという点では不十分である。特許文献２でも、同じく、別の工程で予めトレッドパターンを型付けしたプレキュアトレッドを作製しておく必要があり、工程が複雑化するという問題がある。タイヤケーシングは加硫済み又は半加硫であるが、タイヤケーシングの全体を加硫成形するようにしており、やはりタイヤ全体を均一に加硫するという点では不十分である。特に、トレッド部のように厚みの大きなタイヤ構成部材については、タイヤ表面に近い位置と深い位置では熱履歴に大きな差が生じやすいため、通常の方法では加硫の均一化を行なうことが困難である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、成型工程に要する時間を短縮化すると共に、厚みの大きなタイヤ構成部材であっても加硫をよりいっそう均一化することが可能なタイヤ成形方法を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係るタイヤ成形方法は、
複数の押出機を用いて積層構造のタイヤ構成部材を押し出し成型するタイヤ成形方法であって、
押し出し成型されるゴム部材を未加硫もしくは半加硫に設定であり、かつ、その加硫度を押出機ごとに設定可能に構成し、タイヤ表面から深い層であるほど加硫度を進ませた状態となるように、複数層を有するタイヤ構成部材を押し出し成型可能にしたことを特徴とするものである。

かかる構成によるタイヤ成形方法の作用・効果を説明する。このタイヤ成形方法は、複数の押出機を用いて積層構造のタイヤ構成部材を押し出し成型することができる。この場合、押し出し成型されるゴム部材は、未加硫もしくは半加硫の状態で押し出すことができる。複数の押出機の夫々について、未加硫とするか半加硫とするかを設定することができる。例えば、２台の押出機を用いて２層構造のタイヤ構成部材を成型する場合、２層のうちの１層をもう一方の１層よりも加硫度が進んだ状態で成型することができる。従って、タイヤ表面から深い位置にある層について、加硫度が進んだ状態でタイヤ構成部材を成型することができる。従って、かかるタイヤ構成部材によりグリーンタイヤを成形し、その後の加硫工程を経ると、タイヤ全体としては均一な加硫状態とすることができる。その結果、成型工程に要する時間を短縮化すると共に、厚みの大きなタイヤ構成部材であっても加硫をよりいっそう均一化することが可能なタイヤ成形方法を提供することができる。

本発明において、各押出機における設定温度を異ならせることで加硫度を異ならせることが好ましい。

各押出機において設定温度を変えることで、成型されるゴム部材の加硫度を変えることができる。温度調整機構の設定を変えるだけで、各押出機により成型されるゴム部材の加硫度を設定することができる。すなわち、加硫工程の前に予め内部（表面から深い位置）のゴムにある程度の熱履歴を加えて半加硫状態とし、加硫遅れをカバーするものである。

本発明において、各押出機において使用する加硫促進剤の量を変えることで加硫度を異ならせることが好ましい。

ゴム部材を押し出し成型する際には、加硫促進剤が使用されるが、この加硫促進剤の量を成型機ごとに変えることで、成型用口金から吐出されるストリップゴムの加硫度を変えることができる。かかる方法によっても、内部のゴムにある程度の熱履歴を加えて半加硫状態とすることができる。

本発明において、各押出機において使用する加硫促進剤の量を変えることで加硫速度を異ならせることが好ましい。

また、加硫促進剤の量を押出機ごとに変えることで、加硫速度の異なる未加硫状態のストリップゴムを各押出成形装置から吐出させることができる。この方法によれば、内部のゴムにより加硫速度の速い配合を用いることで、加硫開始の遅れを取り戻すことが可能になり、タイヤ全体で均一な加硫状態とすることができる。

本発明に係るタイヤ構成部材はトレッド部であることが好ましい。トレッド部は、タイヤ構成部材の中でも特に厚みが大きいため、本発明による成形方法を用いることが特に効果的である。

本発明において、前記押出機に代えて射出成型装置を用いてタイヤ構成部材を射出成型することが好ましい。

押し出し成形ではなく、射出成型でストリップゴムを射出成型する場合にも、本発明の上記構成を採用することができる。

本発明に係るタイヤ成形方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、空気入りタイヤの構造の一例を示す断面図である。図２は、本発明に係るタイヤ成形方法を実施するために用いられる押出成型装置を含む設備全体の構成を示す模式図である。図３は、押出成型装置の内部構造を示す断面図である。

＜タイヤの構成＞
図１は、空気入りタイヤの典型的な構成を示す断面図である。タイヤは、インナーライナー１１、ビードワイヤ１２、ビードフィラー１３、サイドウォール部１４、ショルダー部１５、トレッド部１６などのタイヤ構成部材により形成されている。インナーライナー１１は、タイヤの内側に形成される薄いゴム層である。ビードワイヤ１２は、タイヤをリムに固定する機能を有する。ビードフィラー１３は、ビード部の剛性を高める。サイドウォール部１４は、タイヤの側面部の大半を占めており、カーカス１７を保護する機能も有する。ショルダー部１５は、トレッド部１６とサイドウォール部１４の間に位置しており、比較的厚みの大きなゴム層を形成している。トレッド部１６は、ベルト層１８の外側に位置しており、カーカスを保護すると共に、表面には種々のトレッドパターンが形成される。

＜設備全体の構成図＞
図２に示すように、この設備は２台の押出成型装置Ａ，Ｂが使用されており、基本的な構造は同じである。成形用ダイ１は、２つの押出成型装置Ａ，Ｂにおいて、共通に使用され、この成形用ダイ１に、ギアポンプ２を介して接続される押出機３を備えている。また、２つの押出成型装置Ａ，Ｂの制御を行う制御装置５と、押し出し成型されたタイヤ構成部材を引き取るための引き取りコンベア４が設けられている。成形用ダイ１からは、第１の押出成型装置Ａと第２の押出成型装置Ｂにより成型されたゴム部材が積層された２層構造のタイヤ構成部材が押し出し成型される。２つの押出成型装置Ａ，Ｂの構造は同じであるため、第１の押出成型装置Ａのみを説明することとする。

押出機３は、ゴム組成物を混練して押し出すスクリュー３ａと、スクリュー３ａを回転駆動させる駆動装置３ｂと、ゴム組成物が投入されるホッパー３ｃとを備えている。ホッパー３ｃに投入されたゴム組成物は、スクリュー３ａにより混練されながら先端側に送り出され、ギアポンプ２に供給される。スクリュー３ａの回転数は、制御装置５により制御される。ここで、ゴム組成物は、ゴム材料ならびにその配合材料を通常の方法にて混練して調製したものであり、ゴム材料としては特に制限がなく、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。

スクリュー３ａは、押出機３の外形を構成するバレル３ｄ内に設けられており、その内部には、スクリュー軸線に沿って温調機構３ｅが設けられている。また、バレル３ｄの内部にも温調機構３ｆが埋め込まれている。これら温調機構３ｅ，３ｆは、水もしくは温水（水に代えて油でもよい）を循環させるためのパイプを備えており、循環させる液体の温度により押出機３の内部を温調する。これら温調機構３ｅ，３ｆは、制御装置５によって制御される。

ギアポンプ２は、一対のギア２ａを有しており、成形用ダイ１のゴム供給口１ａに向けて定量のゴム組成物を供給する機能を有する。一対のギア２ａは、夫々サーボモータ６により回転駆動され、その回転数は制御装置５により制御される。なお、図示の都合上、一対のギア２ａは図２の上下方向に並べられて配置されているが、平面方向（ギア２ａの回転軸が図２の上下方向）に配置されていても問題はない。

図２に示すように、２つの押出成型装置Ａ，Ｂは、そのスクリュー３ａの軸線が互いに直交するように配置されている。図４は成形用ダイ１の部分を拡大した図である。成形用ダイ１には、第１の押出成型装置Ａからのゴム組成物が供給される第１ゴム供給口１ａと、第２の押出成型装置Ｂからのゴム組成物が供給される第２ゴム供給口１ｂとを備えている。なお、図では押出成型装置は互いに直交するように配置されているが、設備のスペース上、例えば、並行に配置しても何ら問題はない。

第１ゴム供給口１ａからのゴム組成物は、そのまま同じ方向に第１通路１ｃに沿って移動し、第２ゴム供給口１ｂからのゴム組成物は、Ｌ字形の第２通路１ｄに沿って移動し、合流点１ｆにおいて合流する。なお、第２の押出成型装置Ｂのギアポンプ２から排出されるゴム組成物は、連通路２ｂにより第２ゴム供給口１ｂへ供給される。また、第１通路１ｃと第２通路１ｄとは、仕切り１ｅにおいて仕切られており、合流点１ｆにおいては、第２ゴム供給口１ｂから供給されるゴム組成物の流れ方向は、第１ゴム供給口１ａから供給されるゴム組成物の流れ方向と同じになる。ゴム吐出口１ｇから、第１の押出成型装置Ａからのゴム組成物により形成される第１層と、第２の押出成型装置Ｂからのゴム組成物により形成される第２層とが積層された２層構造のタイヤ構成部材が押し出し成型される。

図５は、成形用ダイ１から押し出し成型されるタイヤ構成部材の断面形状を示すものであり、具体的にはトレッド部を構成する部材である。第１層Ｇ１は、第１の押出成型装置Ａにより形成され、第２層Ｇ２は、第２の押出成型装置Ｂにより形成される。ここで、第１層Ｇ１はタイヤ表面にあり、第２層Ｇ２はタイヤ表面よりも深い位置にある。そこで、第１層Ｇ１は未加硫の状態で押し出すようにし、第２層Ｇ２は半加硫の状態で押し出す。かかる状態で成型することで、グリーンタイヤとしてタイヤ全体を成型した後、加硫工程を経ることで、タイヤ構成部材の全体で均一な加硫状態を形成することができる。

なお、図５では、幅広のトレッドゴムを一体押し出しするような形態になっているが、例えば、幅の狭いストリップ状の積層ゴムを互いに重なり合わないように、らせん状に成形ドラム上に巻き付けてトレッド部を成形しても問題はない。

本発明においては、上記のごとく、層の位置で加硫度を異ならせるために、制御装置５による制御により各押出機３ごとに温調の設定を変えている。これにより、押出機３ごとに加硫度の異なるゴム組成物を供給することができる。例えば、第１の押出成型装置Ａの押出機３の温調は８０℃、第２の押出成型装置Ｂの押出機３は１００℃となるように設定する。

なお、本発明においてゴム組成物を予め加硫する状態は、半加硫の状態であるが、この半加硫の程度については、ゴムが完全加硫するまでに受けた熱履歴をＸ₁₀₀とし、押し出されたゴムの受けた熱履歴（余熱も含む）をＸ_αとした場合、（Ｘ_α／Ｘ₁₀₀）×１００（％）で定義することができる。上記において、例えば、第１の押出成型装置Ａにおいては１０％の加硫度（あるいは未加硫）、第２の押出成型装置Ｂにおいては３０％の加硫度となるように設定される。ただし、半加硫の定義については、これに限定されるものではなく、その他の定義を用いることもできる。

＜別実施形態＞
本実施形態では温調機構により未加硫及び半加硫の制御を行っているが、ゴム材料と共に投入される加硫促進剤の量を各押出機３で異ならせるようにしてもよい。また、スクリューやギアポンプの回転数の設定を各押出機３で変えることで加硫度の調整を行うようにしてもよい。

本実施形態において、トレッド部１６を例にあげて説明したが、例えば、サイドウォール部を成形する場合についても本発明の構成を採用することができる。

また、層の数については２層以上であれば、本発明の構成を適用することができる。例えば、３層構造とする場合は、３台の押出成型装置を使用する。また、本実施形態においてはギアポンプを成型機に接続した押出成型装置を使用しているが、他の公知の押出成型装置、例えば、ギアポンプを備えていないスクリュー押出成型装置、更には射出成型装置を用いてもよい。

本実施形態において、加硫度を異ならせて各押出成型装置からストリップゴムを吐出成型することを説明したが、加硫促進剤の量を各押出成型装置で異ならせるようにし、加硫速度が互いに異なる未加硫状態のストリップゴムを各押出成型装置から吐出させるようにしてもよい。加硫速度を異ならせることで、結果的にタイヤ全体で均一な加硫状態とすることができる。

空気入りタイヤの典型的な構成を示す断面図 押出成型装置を含む設備全体の構成を示す模式図 押出成型装置の内部構造を示す断面図 成形用ダイの構成を示す部分拡大図 押し出し成型されるタイヤ構成部材の構成例を示す図

符号の説明

１ 成形用ダイ
１ａ 第１ゴム供給口
１ｂ 第２ゴム供給口
１ｃ 第１通路
１ｄ 第２通路
１ｅ 仕切り
１ｆ 合流点
１ｇ 吐出口
２ ギアポンプ
２ａ ギア
３ 押出機
３ａ スクリュー
３ｅ 温調機構
３ｆ 温調機構
４ 引き取りコンベア
５ 制御装置
Ｇ１ 第１層
Ｇ２ 第２層

Claims (6)

1. 複数の押出機を用いて積層構造のタイヤ構成部材を押し出し成型するタイヤ成形方法であって、
   押し出し成型されるゴム部材を未加硫もしくは半加硫に設定であり、かつ、その加硫度を押出機ごとに設定可能に構成し、タイヤ表面から深い層であるほど加硫度を進ませた状態となるように、複数層を有するタイヤ構成部材を押し出し成型可能にしたことを特徴とするタイヤ成形方法。
2. 各押出機における設定温度を異ならせることで加硫度を異ならせることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成形方法。
3. 各押出機において使用する加硫促進剤の量を変えることで加硫度を異ならせることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ成形方法。
4. 各押出機において使用する加硫促進剤の量を変えることで加硫速度を異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ成形方法。
5. 前記タイヤ構成部材はトレッド部であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ成形方法。
6. 前記押出機に代えて射出成型装置を用いてタイヤ構成部材を射出成型することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ成形方法。

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