JP2008044247A - ランフラットタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドウォール部に断面三日月状のゴム補強層を内挿したランフラットタイヤにおいて、その耐久性を向上するようにしたランフラットタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】断面三日月形のゴム補強層７，８がサイドウォール部２に内挿された未加硫タイヤＴを、タイヤ軸Ｏ方向を鉛直にセットした加硫金型１１に挿入し、未加硫タイヤＴの内側に加熱流体を圧入して加硫成形するサイド補強型のランフラットタイヤの製造方法において、未加硫タイヤＴのゴム補強層を、加硫金型に挿入したときの上部側と下部側とで加硫速度の異なるゴム組成物で構成し、上部側ゴム補強層７を下部側ゴム補強層８よりも加硫速度の遅いゴム組成物にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランフラットタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、サイドウォール部に断面三日月状のゴム補強層を有し、耐久性を向上させたランフラットタイヤの製造方法に関する。

一般に、空気入りタイヤの加硫成形は、タイヤ軸を鉛直方向にした加硫金型に未加硫タイヤをセットし、その内側からブラダーをスチームなどの加熱媒体を供給することにより膨径させて金型内面に押し付け、内外から加熱することにより行われている。この加硫成形において、未加硫タイヤの内側に注入した加熱媒体は、タイヤとの熱交換により冷却されたものが下側へ移動するため、下部側の温度が上部側に比べ低くなる傾向がある。

一方、ランフラットタイヤには、サイドウォール部にモジュラスが高い断面三日月状の厚肉のゴム補強層を内挿し、このゴム補強層の剛性に基づいてタイヤパンク時の車重を支持するようにしたものが知られている。このようにゴム厚の大きい補強層をもつランフラットタイヤの加硫成形では、その最も厚いゴム層に応じて加硫時間が決められるため、上述した加硫成形方法で加硫するときは、加硫時間を下部側ゴム補強層の加硫度に合わせて設定するため、図４に示すように、温度が高い加熱媒体と接する上部側ゴム補強層の加硫が速く進み、加硫度が適正範囲を超えて過加硫になるという問題が生じる。このため、上部側ゴム補強層が過加硫によるモジュラス低下などにより下部側ゴム補強層よりも耐久性能が低下するという問題があった。

上述した問題の対策として、特許文献１は、ブラダーに供給する加熱媒体にスチームと不活性ガスとを併用するように加硫金型の構造を改造し、それぞれの吹き込みと排出のタイミングを制御するようにした加硫方法を提案している。しかし、この加硫方法は、金型等の設備変更に膨大なコストが必要になるばかりでなく制御が非常に難しいため、必ずしも十分な効果が得られるとはいえなかった。
特開平８−８０５３０号公報

本発明の目的は、サイドウォール部に断面三日月状のゴム補強層を内挿したランフラットタイヤにおいて、その耐久性を向上するようにしたランフラットタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のランフラットタイヤの製造方法は、断面三日月形のゴム補強層がサイドウォール部に内挿された未加硫タイヤを、タイヤ軸方向を鉛直にセットした加硫金型に挿入し、該未加硫タイヤの内側に加熱流体を圧入して加硫成形するサイド補強型のランフラットタイヤの製造方法において、前記未加硫タイヤのゴム補強層を、前記加硫金型に挿入したときの上部側と下部側とで加硫速度の異なるゴム組成物で構成し、上部側ゴム補強層を下部側ゴム補強層よりも加硫速度の遅いゴム組成物にしたことを特徴とする。

上述した本発明によれば、サイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を持つランフラットタイヤの加硫成形において、加硫金型に挿入したときの上部側ゴム補強層のゴム組成物の加硫速度を下部側ゴム補強層よりも遅くしたので、加硫時間が加硫温度の低い下部側のゴム組成物に合わせて設定されても、上部側のゴム組成物が過加硫になるのを防止し、下部側の加硫度とほぼ同一にし、タイヤ耐久性を向上することができる。

図１は、本発明のランフラットタイヤの製造方法を実施する場合に、未加硫タイヤを加硫金型にセットした状態を要部のみ示した概略断面図である。

図１において、加硫金型１１は、図示の例ではセクショナル型金型であり、タイヤ軸Ｏが鉛直方向にセットされ、未加硫タイヤＴのサイド部を成形する上型１３及び下型１４を上下に配置し、その径方向外周側にトレッド部１を成形するセクター１２を周方向に複数に分割して配置している。さらに、金型の内側にゴム袋状のブラダー１５が加熱流体の供給により膨張・収縮するように配置されている。加硫金型としては、上型と下型だけの２分割型金型であってもよく、またブラダー１５は必ずしも設けられるわけではなく、ブラダーレスであってもよい。

未加硫タイヤＴは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス５が左右一対のビードコア４，４間に装架され、トレッド部１のカーカス５の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層６がタイヤ１周にわたって配置されたラジアル構造になっている。また、左右のサイドウォール部２，２には、それぞれカーカス５の内側に断面三日月状の上部側ゴム補強層7及び下部側ゴム補強層８が内挿されている。なお、断面三日月状のゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス５の間に内挿するものであってもよい。

タイヤの加硫は、上記のように、加硫金型に挿入された未加硫タイヤＴの内側からブラダー１５を加熱流体の圧入により膨張させて行う。未加硫タイヤの内側に注入された加熱流体は、タイヤとの熱交換により冷却したものが下側へ移動するため、ブラダー内部の下部側では温度が低く、上部側では温度が相対的に高くなり、上部側と下部側とで加硫温度に差が生ずることになる。

本発明の製造方法では、上述のように上下に温度差を有する条件下で加硫成形するとき、未加硫タイヤの上部側ゴム補強層７と下部側ゴム補強層８を加硫速度の異なるゴム組成物で構成し、上部側に下部側よりも加硫速度が遅いゴム組成物を使用する。好ましくは、上部側ゴム補強層７のゴム組成物の加硫速度を下部側ゴム補強層８のゴム組成物に対して、加硫時間Ｔ９５の対比で５〜５０％、より好ましくは１０〜２０％遅くする。上部側ゴム補強層のゴム組成物の加硫速度を、下部側ゴム補強層に対して５％未満遅くしたのでは、加硫終了時に上部側ゴム補強層のゴム組成物が過加硫の状態になり、５０％を超えて遅くしたのでは、上部側ゴム補強層のゴム組成物が加硫不足の状態になり好ましくない。

上部側ゴム補強層７のゴム組成物の加硫速度を、下部側ゴム補強層８よりも遅くすることにより、加硫時間を下部側ゴム補強層の加硫度が適正領域になるように設定して加硫を行った場合、図３に示すように、加硫温度が高温の上部側のゴム組成物を低温の下部側のゴム組成物と略同一の時間で加硫が完成するブローポイントに達するようにするため上部側のゴム組成物が過加硫になるのを防止することができる。すなわち、上部側ゴム補強層７を下部側ゴム補強層８の加硫度とほぼ均一にするため、従来のランフラットタイヤにおける上部側ゴム補強層７の過加硫に起因するモジュラスや硬度の低下を防止し、タイヤ耐久性を向上することができる。

本発明において、上部側ゴム補強層を構成するゴム組成物の加硫速度の下部側ゴム補強層に対する関係は、加硫時間Ｔ９５によって規定するのがよい。その理由は、耐久性に関わるモジュラス、硬度等の最大物性値を発現するのが加硫時間Ｔ９５付近だからである。加硫時間Ｔ９５は、ＪＩＳ Ｋ６３００−２に準拠し、ロータレス加硫試験機を使用し、試験温度１６０℃において得られるトルクと加硫時間との加硫曲線から求めた加硫特性値であり、次のようにして得られる値である。このように定義される加硫時間Ｔ９５の対比で、前述したように上部側ゴム補強層の加硫速度は、下部側ゴム補強層の加硫速度に対して５〜５０％、好ましくは１０〜２０％遅くするのがよい。

図２において、加硫曲線の縦軸をトルクとし、その最小値をＭ_Ｌ、最大値をＭ_Ｈとし、Ｍ_ＬとＭ_Ｈの差をＭ_Ｅとする。なお、Ｍ_Ｈは、加硫曲線の最大値が平たんなもの又は極大値をもつものであるときはその最大値をＭ_Ｈとし、加硫曲線が上昇し続けて実測できない場合は、傾きが安定した領域での特性時間６０分における値をＭ_Ｈとする。加硫時間Ｔ９５は、トルクの値が、Ｍ_Ｌ＋９５％Ｍ_Ｅとなるのに要した加硫開始からの時間である。

断面三日月状のゴム補強層を構成するゴム組成物の加硫速度は、加硫促進剤や硫黄の種類のほか、それらの配合量によって調製することができる。例えば、加硫促進剤を下部側ゴム補強層のゴム組成物よりも、上部側ゴム補強層のゴム組成物への配合量を少なくすることにより、上部側のゴム組成物の加硫速度を遅くすることができる。逆に、下部側ゴム補強層のゴム組成物への加硫促進剤の配合量を多くして加硫速度を速くすることにより、上部側のゴム組成物の加硫速度を相対的に遅くしてもよい。本発明の製造方法では、上部側ゴム補強層のゴム組成物に配合する加硫促進剤の量を、対応する下部側ゴム補強層のゴム組成物の配合量よりも少なくすることが好ましい。

加硫促進剤としては、従来から公知のものがいずれも使用可能であり、例えば、大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ、ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＰＥＲＫＡＣＩＴ ＤＰＧＧＲＳ、ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＣＺを例示することができる。

これら加硫促進剤の配合量は、それぞれのゴム組成物におけるゴム組成及び各種配合剤の種類により異なるが、ゴム成分１００重量部に対し、好ましくは１〜５重量部、より好ましくは２〜３．５重量部程度にするとよい。上部側のゴム組成物に対する配合量を上記範囲内で下部側よりも少なくすることにより、上部側のゴム組成物の加硫速度を所定の割合で遅くし加硫度を均一にして、加硫成形後の上部側及び下部側のゴム補強層の物性を均一にすることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。

タイヤサイズ２２５／３５Ｒ１９でタイヤ構造が図１中に示す構造のランフラットタイヤを製造するため、断面三日月状のゴム補強層のゴム組成物を、加硫金型に挿入したときに上部側ゴム補強層を表１に示す組成Ａで、下部側ゴム補強層を組成Ｂで構成する未加硫タイヤ（実施例）と上部側ゴム補強層及び下部側ゴム補強層とも組成Ｂで構成した未加硫タイヤ（従来例）とを成形した。表１の各ゴム組成物の原材料は下記に示したものを用いた。なお、ゴム組成物の加硫速度は、組成Ａと組成Ｂとの１６０℃の加硫時間Ｔ９５の比が組成Ａ：組成Ｂ＝１１５：１００であり、組成Ａの加硫速度が１５％遅くなるように設計した。得られた２種類の未加硫タイヤを、それぞれ加硫金型に所定の向きに挿入し、金型温度を１８０℃、ブラダー内部に加圧加熱流体として、２００℃のスチーム（飽和）を５分、次いで常温、２．０ＭＰａの窒素ガスを１０分圧入して加硫成形した。
・天然ゴム；ＳＴＲ２０
・ポリブタジエンゴム；日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ１２２０
・カーボンブラック；昭和キャボット社製ショウブラックＮ３３０Ｔ
・ステアリン酸；日本油脂社製ビーズステアリン酸ＹＲ
・酸化亜鉛；正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤；ランクセス社製ＶＵＬＫＡＮＯＸ ＨＳ／ＬＧ
・不溶性硫黄；四国化成工業社製ミュークロンＯＴ−２０Ｆ
・加硫促進剤；大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ
上記により得られた２種類のランフラットタイヤからそれぞれ上部側と下部側のゴム補強層を切り出し下記の測定方法に示す加硫度、貯蔵弾性率Ｅ′と硬度ＨＳを測定し、またそれぞれのタイヤの耐久性を下記の測定方法により測定した。得られた結果を表２に示す。

〔加硫度〕
上部側と下部側の加硫条件に基いて、下記式（１）のアレニウス式より加硫度ｔ^*を算出した。

ただし、Ｅ：活性化エネルギー（２００００ｃａｌ／ｍｏｌ）
Ｒ：気体定数（１．９９ｃａｌ／Ｋ・ｍｏｌ）
Ｔ_０：標準温度（４３３Ｋ）
Ｔ：加硫温度
ｔ：加硫時間
従来例の下部側ゴム補強層の値を１００とする指数で表した。この数値が高いほど加硫が進行することを示す。

〔貯蔵弾性率〕
東洋精機製粘弾性スペクトロメータを用い、静歪みとして１０％の伸長歪みを与えた状態で±２．０％の動歪みを周波数２０Ｈｚで与えた。測定は、２０℃から５℃／分の昇温速度で６０℃まで昇温させたときの６０℃における貯蔵弾性率Ｅ′を測定し、その結果を、従来例の下部側ゴム補強層の値を１００とする指数で表した。この数値が高いほど貯蔵弾性率が優れることを示す。

〔硬度〕
ＪＩＳ Ｋ−６２５３（タイプＡデュロメータ）に準拠し、２５℃でゴム硬度ＨＳを測定し、その結果を、従来例の下部側ゴム補強層の値を１００とする指数で表した。この数値が高いほどゴム硬度が優れることを示す。

〔耐久性〕
得られたランフラットタイヤを１９×８Ｊのリムにリム組みし、バルブコアを取り除き、空気圧を完全に抜いた状態で、荷重を最大荷重の６５％に設定し、走行速度８１ｋｍ／ｈでドラム耐久試験を行い、ランフラットタイヤに故障が発生するまでの走行時間を測定し、その結果を、従来例のランフラットタイヤの値を１００とする指数で表した。この数値が高いほど耐久性が優れることを示す。なお、ランフラットタイヤの故障は、試験前後のたわみ断面高さが２０％以上変形したときを故障と判断した。

表２の結果から明らかなように、実施例のランフラットタイヤは、上部側ゴム補強層の加硫速度を遅くすることにより、上部側ゴム補強層及び下部側ゴム補強層の物性を均一化し耐久性を向上することが認められた。

本発明のランフラットタイヤの製造方法において、未加硫タイヤを加硫金型にセットした一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。 本発明のランフラットタイヤの製造方法における加硫曲線の解析方法を模式的に示す説明図である。 本発明のランフラットタイヤの製造方法における上部側及び下部側ゴム補強層の加硫度を模式的に示す説明図である。 従来のランフラットタイヤの製造方法における上部側及び下部側ゴム補強層の加硫度を模式的に示す説明図である。

符号の説明

２ サイドウォール部
７ 上部側ゴム補強層
８ 下部側ゴム補強層
１１ 加硫金型
Ｏ タイヤ軸
Ｔ 未加硫タイヤ

Claims (3)

1. 断面三日月形のゴム補強層がサイドウォール部に内挿された未加硫タイヤを、タイヤ軸方向を鉛直にセットした加硫金型に挿入し、該未加硫タイヤの内側に加熱流体を圧入して加硫成形するサイド補強型のランフラットタイヤの製造方法において、
   前記未加硫タイヤのゴム補強層を、前記加硫金型に挿入したときの上部側と下部側とで加硫速度の異なるゴム組成物で構成し、上部側ゴム補強層を下部側ゴム補強層よりも加硫速度の遅いゴム組成物にしたランフラットタイヤの製造方法。
2. 前記上部側ゴム補強層のゴム組成物の加硫速度を下部側ゴム補強層のゴム組成物の加硫速度に対して、ＪＩＳ Ｋ６３００−２に準拠し、温度１６０℃において求めた最大トルクの９５％迄の加硫時間Ｔ９５で５〜５０％遅くした請求項１に記載のランフラットタイヤの製造方法。
3. 前記上部側ゴム補強層のゴム組成物に配合する加硫促進剤の量を、前記下部側ゴム補強層のゴム組成物に対する配合量よりも少なくした請求項１又は２に記載のランフラットタイヤの製造方法。
   
   

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