JP2009000907A

JP2009000907A - タイヤ用ゴム部材の製造方法

Info

Publication number: JP2009000907A
Application number: JP2007163904A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Nishitani; 和馬西谷
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: US20080314505A1; JP5114105B2

Abstract

【課題】ゴム層の薄肉化が可能で、かつタイヤ用ゴム部材の形成時間を短縮することでタイヤの生産性を向上しうるタイヤ用ゴム部材の製造方法を提供すること。
【解決手段】互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部１と第二ゴム部２とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボン３を、第一ゴム部１の外周側に第二ゴム部２が配されるようにタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けて、第一ゴム部１からなる第一ゴム層１Ｌのタイヤ外周側に、第二ゴム部２からなる第二ゴム層２Ｌが積層されたタイヤ用ゴム部材８を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることによりタイヤ用ゴム部材を形成するタイヤ用ゴム部材の製造方法に関する。

空気入りタイヤは、複数のゴム部材を貼り合わせて成形され、各ゴム部材からなる多数のゴム層が積層されて構成される。従来、タイヤ用ゴム部材を形成する方法としてリボン巻き工法が知られている。リボン巻き工法は、未加硫ゴム組成物からなる小幅かつ小厚さのゴムリボンを、タイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることによりゴム部材を形成する方法であり、ゴム押出品をカットして所望の断面形状を得る場合に比べて、ゴム部材を精度良く容易に形成することができる。

ところで、図８（ａ）に示すようなゴム層３１と、そのゴム層３１とは物性の異なるゴムで構成されたゴム層３２との積層構造を形成する場合、リボン巻き工法では、まず、図８（ｂ）に示すように、ゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付け、ゴム層３１を構成するゴム部材を形成し、続いて、ゴム層３１とは物性の異なるゴムで構成されたゴムリボンを前述のゴム部材の外周側に巻き付けて、ゴム層３２を構成するゴム部材を形成するようにする。

このように、従来のリボン巻き工法では、物性の異なるゴム層ごとに別のゴムリボンを巻き付ける必要があるため、貼り付けポジションがゴム層の数に応じて必要となり、ゴム部材の形成に時間がかかるという問題があった。また、ゴムリボンを押出成形するための口金のサイズを薄くするには、装置を大型化して押出圧力を高めなければならず、ゴムリボンの厚みには実質的な下限があるため、それにより形成されるゴム層の薄肉化が困難であった。

下記特許文献１には、物性の異なる複数種類のゴムリボンをそれぞれ複数回、別々にかつ同時に巻き付けることにより、複数のゴム層を有するトレッドゴムを形成する方法が記載されている。しかしながら、かかる方法によれば、種類の異なるゴム毎にゴムリボンを巻き付けるため、貼り付けポジションがゴム層の数に応じて必要となり、ゴム部材の形成に多くの時間を要するという問題がある。

下記特許文献２には、シリカ多量配合のゴムリボンの長手方向側面等に導電性のゴム部を設け、該ゴムリボンを巻き付けてトレッドゴムを形成する方法が記載されている。しかしながら、かかる方法は、シリカ多量配合のゴム層と、そのゴム層の内部であみだくじ状或いは網目状に存在する導電性ゴム層とを備えたゴム部材を形成するものであり、上記のような積層構造を形成するものではない。

下記特許文献３には、ゴムリボンを所定の小さな重なり幅を有して巻き付けしてなる表面層を形成した後、該表面層上にさらにゴムリボンを巻き付けることによりゴム部材を形成する方法が記載されている。

しかしながら、かかる方法によっても、ゴム部材の形成時にゴムリボンを複数回、別々に巻き付ける必要があるため、ゴム部材の形成に多くの時間を要する。加えて、ゴムリボンの薄肉化には実質的に限界があることからゴム部材の薄肉化は難しく、それにより形成されるゴム層の厚みもゴムリボンの厚みに依存したものとなるため、ゴム層の薄肉化は困難であった。
特開平１０−１９３４７５号公報特開平１１−２２７４１５号公報特開２００２−７９５９０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゴム層の薄肉化が可能で、かつタイヤ用ゴム部材の形成時間を短縮することでタイヤの生産性を向上しうるタイヤ用ゴム部材の製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るタイヤ用ゴム部材の製造方法は、互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部と第二ゴム部とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボンを、前記第一ゴム部の外周側に前記第二ゴム部が配されるようにタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けて、前記第一ゴム部からなる第一ゴム層のタイヤ外周側に、前記第二ゴム部からなる第二ゴム層が積層されたタイヤ用ゴム部材を形成するものである。

本発明に係るタイヤ用ゴム部材の製造方法によれば、互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部と第二ゴム部とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボンを、第一ゴム部の外周側に第二ゴム部が配されるようにタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることにより、積層された二つのゴム層を同時に形成できる。そのため、複数本のゴムリボンを別々に巻き付ける従来のゴム部材の製造方法に比べて、ゴム部材の形成時間を短縮することでタイヤの生産性を向上することができる。

さらに、本発明では互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部と第二ゴム部とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボンを使用することで、第一、第二ゴム部に応じた厚みのゴム層を形成できるため、従来の方法に比べてゴム層の薄肉化に有用である。

上記において、前記第一ゴム部を低空気透過性ゴムで構成し、前記第一ゴム層としてのインナーライナー層と、前記インナーライナー層とカーカス層との間に介在する前記第二ゴム層としての中間層とを有するタイヤ用ゴム部材を形成するものが好ましい。かかる方法によれば、第一ゴム部を低空気透過性ゴムで構成することで、インナーライナー層としての機能を確保しつつ、インナーライナー層と中間層とを有するタイヤ用ゴム部材を同時に形成することができる。また、インナーライナー層と中間層の両者を良好に薄肉化できるため、タイヤの軽量化に寄与できる。

上記において、前記第二ゴム部を前記第一ゴム部よりもオイル含有率の高いゴムで構成し、前記第一ゴム層としての低オイル含有層と、前記第二ゴム層としての高オイル含有層と、を有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材を形成するものが好ましい。かかる方法によれば、ベースゴムの内周側に低オイル含有層を配し、外周側に高オイル含有層を配することで、ベルト層に近いベースゴム内周側での耐ベルトセパレーション性を高め、溝部に近いベースゴム外周側での耐グルーブクラック性を高めることができる。また、本発明によれば、このような積層構造を有するベースゴムを比較的薄肉で形成することができる。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参照しながら説明する。本発明ではゴムリボンとして、図１に一例として示すように、互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部１と第二ゴム部２とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボン３を使用することを特徴とする。このゴムリボン３は断面台形状をなし、厚み方向に重なっていて界面が幅方向に延びる第一ゴム部１と第二ゴム部２とにより構成されている。ゴムリボン３は、例えば多層押出し成形により形成することができる。

本発明に係るタイヤ用ゴム部材の製造方法では、例えば図２に示す装置を用いてタイヤ用ゴム部材を形成することができる。成形ドラム４は、ドラム軸５を中心としてＲ方向に回転可能に構成されている。ゴムリボン供給装置６はゴムリボン３を供給する機能を有する。ゴムリボン供給装置６は、不図示の移動機構によりドラム軸方向に移動可能に構成されている。制御装置７は、成形ドラム４の回転およびゴムリボン供給装置６の移動を制御する機能を有する。

上記装置によれば、まず、成形ドラム４の外周面にゴムリボン３の巻き付け始端を固定し、成形ドラム４をＲ方向に回転させながらゴムリボン供給装置６をドラム軸方向に移動させる。成形ドラム４の回転速度およびゴムリボン供給装置６のドラム軸方向の移動速度は、制御装置７により適切に調節される。これにより、ゴムリボン３がタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けられ、所定の寸法及び断面形状を有するゴム部材が形成される。

図３に本実施形態により製造されたタイヤ用ゴム部材８の一例を示す。このゴム部材８は、インナーライナー層９と、そのインナーライナー層９とカーカス層１１との間に介在する中間層１０とを有する。

ここで、第一ゴム部１の外周側に第二ゴム部２が配されるようにゴムリボン３をタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることで、積層された第一ゴム層１Ｌ及び第二ゴム層２Ｌを同時に形成できる。また、第一ゴム部１、第二ゴム部２に応じた厚みの第一ゴム層１Ｌ、第二ゴム層２Ｌを形成できる。

かかる方法により形成されたタイヤ用ゴム部材８では、第一ゴム部１を低空気透過性ゴムで構成し、第一ゴム層１Ｌとしてのインナーライナー層９と、そのインナーライナー層９とカーカス層１１との間に介在する第二ゴム層２Ｌとしての中間層１０とを有する。かかる方法により、インナーライナー層９としての機能を確保しつつ、インナーライナー層９と中間層１０とを有するタイヤ用ゴム部材８を同時に形成することができる。

インナーライナー層９と中間層１０とを有するタイヤ用ゴム部材８を形成する際に使用するゴムリボン３としては、例えばゴムリボン幅が２０ｍｍを超え、かつ９５ｍｍ未満、ゴムリボン厚みが０．５ｍｍを超え、かつ２．０ｍｍ未満のものが挙げられる。また、ゴムリボン３の厚みに対する第一ゴム部１の厚みの比率としては、例えば０．２を超え、かつ０．８未満のものが挙げられる。また、ゴムリボン３における第一ゴム部１の幅に対する第二ゴム部２の幅の比率としては、例えば０．５を超え、かつ２．０未満のものが挙げられる。ゴムリボン３をタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付ける際の重なり幅としては、ゴムリボン３の幅に対して５％を超え、かつ６０％未満が挙げられる。

ここで、第一ゴム部を構成する低空気透過性ゴムとは、ブチルゴムに代表される空気を殆ど通さない性質を有するゴムであって、例えば、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとパラメチルスチレンとの共重合ゴム、ニトリルゴム等が挙げられる。かかる低空気透過性ゴムは単独で使用してもよく、二種以上を混合して使用してもよい。さらには、インナーライナー層の低空気透過性を損なわない範囲で、かかる低空気透過性ゴムに天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等を混合して使用してもよい。

図４に本発明の別実施形態により製造されたタイヤ用ゴム部材８の一例を示す。このタイヤ用ゴム部材８は、第二ゴム部２を第一ゴム部１よりもオイル含有率の高いゴムで構成し、第一ゴム層１Ｌとしての低オイル含有層１２と、第二ゴム層２Ｌとしての高オイル含有層１３と、を有するトレッドのベースゴムを構成する。

本実施形態においては、トレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材８の外周側にはトレッドパターンを構成する複数の溝部１６を備えたキャップゴム１４が配され、内周側にはベルト層１５が配されている。かかる方法により形成されたタイヤ用ゴム部材８では、ベースゴムの内周側層が低オイル含有層１２で構成され、外周側層が高オイル含有層１３で構成されている。

一般に、タイヤは古くなるにつれキャップゴム１４に形成された溝部１６の底に細く小さなクラックが発生する傾向にある。さらに、タイヤが古くなった場合、ベルト層１５とトレッドのベースゴムとの間にセパレーションが発生する恐れがある。しかし、かかる方法により、低オイル含有層１２と高オイル含有層１３とを有するベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材８を形成できるため、ベルト層１５に近いベースゴム内周側での耐ベルトセパレーション性を高め、溝部１６に近いベースゴム外周側での耐グルーブクラック性を高めることができる。

ここで、第一ゴム部１のオイル含有率が５〜１０重量％であると、第一ゴム部１からなる低オイル含有層１２での耐ベルトセパレーション性を効果的に高めることができるため好ましい。また、第二ゴム部２のオイル含有率が１２〜２２重量％であると、第二ゴム部２からなる高オイル含有層１３での耐グルーブクラック性を効果的に高めることができるため好ましい。ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）による第一ゴム部１の硬度（ＨＳ）としては、例えば５７のものが挙げられ、第二ゴム部２の硬度（ＨＳ）としては、例えば７２のものが挙げられる。

低オイル含有層１２と高オイル含有層１３とを有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材８を形成する際に使用するゴムリボン３としては、例えばゴムリボン幅が１０ｍｍを超え、かつ３０ｍｍ未満、ゴムリボン厚みが０．５ｍｍを超え、かつ３．０ｍｍ未満のものが挙げられる。また、ゴムリボン３の厚みに対する第一ゴム部１の厚みの比率としては、例えば０．３を超え、かつ０．７未満のものが挙げられる。また、ゴムリボン３における第一ゴム部１の幅に対する第二ゴム部２の幅の比率としては、例えば０．６７を超え、かつ１．５未満のものが挙げられる。ゴムリボン３をタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付ける際の重なり幅としては、ゴムリボン３の幅に対して１０％を超え、かつ８０％未満が挙げられる。

［他の実施形態］
ゴムリボンの断面形状としては、図１に示した台形状のものの他、図５に示すように長方形状（ａ）、偏平六角形状（ｂ）のもの等が挙げられる。また、ゴムリボンは図１〜２に示すように、厚み方向に重なっていて界面が幅方向に延びる第一ゴム部１と第二ゴム部２とにより構成されたものだけでなく、界面が厚み方向に延びる第一ゴム部１と第二ゴム部２とにより構成された、図６に示すゴムリボン３３であってもよい。

ゴムリボン３３を使用してインナーライナー層と中間層とを有するタイヤ用ゴム部材を形成した場合、図７に示すようなインナーライナー層９と、そのインナーライナー層９とカーカス層１１との間に介在する中間層１０とを有するタイヤ用ゴム部材８を形成することができる。この場合、効率良く確実に低空気透過性ゴムで構成された第一ゴム部１でインナーライナー層９を形成することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）タイヤ用ゴム部材の生産性
タイヤ成形に要した時間を計測し、比較例１を１００として指数評価した。数値が大きいほど成形時間が短い、即ち生産性に優れていることを示す。

（２）耐空気透過性
ＡＳＴＭＤ１４３４に準拠して行い、空気透過係数を算出して、比較例１を１００として指数評価した。数値が小さいほど、耐空気透過性に優れることを示す。

実施例１
本発明のタイヤ用ゴム部材の製造方法により、図３に示すインナーライナー層９と中間層１０とを有するタイヤ用ゴム部材８を形成した。ゴムリボンとして、第一ゴム部１と第二ゴム部２とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボン３を使用した。第一ゴム部１は従来からインナーライナー層として使用されているゴム配合からなり、第二ゴム部２は従来から中間層として使用されるゴム配合からなる。使用したゴムリボン３のゴムリボン幅は２８ｍｍ、ゴムリボン厚みは１．４ｍｍ、ゴムリボン３の厚みに対する第一ゴム部１の厚みの比率は０．４、ゴムリボン３における第一ゴム部１の幅に対する第二ゴム部２の幅の比率は０．６、ゴムリボン３をタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付ける際の重なり幅は６．０ｍｍである。

比較例１
実施例１で使用したものと同じ配合比で構成された第一ゴム部のみからなるゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けてインナーライナー層を形成した後、該インナーライナー層上にさらに実施例１で使用したものと同じ配合比で構成された第二ゴム部のみからなるゴムリボンを巻き付けて中間層を形成することにより、インナーライナー層と中間層とを有するタイヤ用ゴム部材を形成した。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１では積層された中間層とインナーライナー層とを同時に形成できるため、第一ゴム部のみからなるゴムリボンと第二ゴム部のみからなるゴムリボンとを別々に巻き付ける比較例１に比べて生産性が向上することがわかる。加えて、実施例１では、比較例１と同等の耐空気透過性を確保できることがわかる。

（３）耐グルーブクラック性
ＡＳＴＭＤ４４８２に準拠して行い、サンプルを７０℃×５日間、熱老化した後、モンサント型疲労試験機にて、試験温度２３℃、伸長率１００％、速度１００サイクル／分の条件で、疲労破壊迄の繰り返し回数を、比較例４を１００として指数評価した。数値が大きいほど、耐グルーブクラック性に優れていることを示す。

（４）耐ベルトセパレーション性
サンプルタイヤを７０℃×５６日間熱老化した後、ＪＩＳＤ４２３０に準拠した耐久性能試験を実施する。最終試験ステップを延長し、２００００ｋｍまで走行後、タイヤを解体し、そのベルトセパレーション量を比較例４を１００にして指数評価した。数値の大きいほど耐ベルトセパレーション性に優れていることを示す。

実施例２
本発明のタイヤ用ゴム部材の製造方法により、図４に示す第一ゴム層１Ｌとしての低オイル含有層１２と、第二ゴム層２Ｌとしての高オイル含有層１３と、を有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材８を形成した。ゴムリボンとして、表２上段に示す各配合比で構成された第一ゴム部１と第二ゴム部２とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボン３を使用した。使用したゴムリボン３のゴムリボン幅は２０ｍｍ、ゴムリボン厚みは１．５ｍｍ、ゴムリボン３の厚みに対する第一ゴム部１の厚みの比率は０．５、ゴムリボン３における第一ゴム部１の幅に対する第二ゴム部２の幅の比率は０．７、ゴムリボン３をタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付ける際の重なり幅は３．０ｍｍである。

比較例２
実施例２で使用したものと同じ配合比で構成された第一ゴム部１のみからなるゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることにより、トレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材を形成した。ベースゴムの厚み等、タイヤ用ゴム部材の形状は実施例２と同一となるように設定した。

比較例３
実施例２で使用したものと同じ配合比で構成された第二ゴム部２のみからなるゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けることにより、トレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材を形成した。ベースゴムの厚み等、タイヤ用ゴム部材の形状は実施例２と同一となるように設定した。

比較例４
実施例１で使用したものと同じ配合比で構成された第一ゴム部のみからなるゴムリボンをタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けて低オイル含有層を形成した後、該低オイル含有層上にさらに実施例２で使用したものと同じ配合比で構成された第二ゴム部のみからなるゴムリボンを巻き付けて高オイル含有層を形成することにより、低オイル含有層と高オイル含有層とを有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材を形成した。評価結果を表２下段に示す。なお、タイヤ用ゴム部材の生産性については、比較例４を１００として指数評価した。

表２に示すように、実施例２では積層された低オイル含有層と高オイル含有層を同時に形成できるため、第一ゴム部のみからなるゴムリボンと第二ゴム部のみからなるゴムリボンとを別々に巻き付ける比較例４に比べて生産性が向上できることがわかる。また、実施例２では低オイル含有層と高オイル含有層とを薄肉化することにより、低オイル含有層と高オイル含有層とを有するベースゴムが比較例２〜３と同じ厚みで形成できるため、比較例２〜３に比べて耐グルーブクラック性と耐ベルトセパレーション性がバランスよく向上したタイヤ用ゴム部材が形成できることがわかる。

本発明で用いられるゴムリボンの断面図の一例ゴムリボンの巻き付けを行う装置の構成を示す模式図インナーライナー層と中間層とを有するタイヤ用ゴム部材の断面図の一例低オイル含有層と高オイル含有層とを有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材の断面図の一例本発明で用いられるゴムリボンの断面図の他の例本発明で用いられるゴムリボンの断面図の他の例インナーライナー層と中間層とを有するタイヤ用ゴム部材の断面図の他の例従来のリボン巻き工法により積層構造を形成する方法を例示した図

符号の説明

１第一ゴム部
１Ｌ第一ゴム層
２第二ゴム部
２Ｌ第二ゴム層
３ゴムリボン
４成形ドラム
５ドラム軸
６ゴムリボン供給装置
７制御装置
８タイヤ用ゴム部材
９インナーライナー層
１０中間層
１１カーカス層
１２低オイル含有層
１３高オイル含有層
１４キャップゴム
１５ベルト層
１６溝部

Claims

互いに物性の異なるゴムで構成された第一ゴム部と第二ゴム部とを界面が長手方向に沿うように接合したゴムリボンを、前記第一ゴム部の外周側に前記第二ゴム部が配されるようにタイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けて、前記第一ゴム部からなる第一ゴム層のタイヤ外周側に、前記第二ゴム部からなる第二ゴム層が積層されたタイヤ用ゴム部材を形成するタイヤ用ゴム部材の製造方法。
前記第一ゴム部を低空気透過性ゴムで構成し、前記第一ゴム層としてのインナーライナー層と、前記インナーライナー層とカーカス層との間に介在する前記第二ゴム層としての中間層とを有するタイヤ用ゴム部材を形成する請求項１記載のタイヤ用ゴム部材の製造方法。
前記第二ゴム部を前記第一ゴム部よりもオイル含有率の高いゴムで構成し、前記第一ゴム層としての低オイル含有層と、前記第二ゴム層としての高オイル含有層と、を有するトレッドのベースゴムを構成するタイヤ用ゴム部材を形成する請求項１記載のタイヤ用ゴム部材の製造方法。