JP2011251471A

JP2011251471A - タイヤモールド、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2011251471A
Application number: JP2010126975A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Obara; 将明小原
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: JP5461310B2; US20110297288A1; US8585386B2

Abstract

【課題】ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを防止できるタイヤモールド、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤを加硫成型するためのタイヤモールドＭにおいて、タイヤ外表面に押し当たるタイヤ成型面１０に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が３．５％以上かつ最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が２５％以下である粗面成型部１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤを加硫成型するためのタイヤモールドと、そのタイヤモールドを用いた空気入りタイヤの製造方法と、空気入りタイヤとに関する。

タイヤの加硫成型では、未加硫タイヤの外表面がタイヤモールドのタイヤ成型面に粘着しやすく、それに起因したゴム流れ不足により、図６に示すような接着不良を生じることがある。この接着不良は、タイヤ外表面にて周方向に連続的に剥離又は陥没した領域として認められ、特にサイドウォール部での発生が顕著である。また、そのようなゴム流れ不足は、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間での空気の残留を助長し、加硫成型したタイヤの外表面にライトネス又はベアと呼ばれる凹み傷を生じる原因にもなる。

下記特許文献１には、カーカスプライのジョイント部による筋状の凹凸痕を目立ちにくくするために、サイドウォール部の外表面を円周方向に隣り合う複数の扇状領域に区画し、その隣り合う扇状領域の間で表面粗さの差を５０μｍ以上とした空気入りタイヤが記載されている。また、同文献には、そのようなタイヤを成型するために、タイヤモールドのタイヤ成型面の表面粗さを変化させることの記載があり、扇状領域に対応した表面粗さの粗い領域であれば、加硫成型時に未加硫タイヤの粘着を抑えて、ゴムの流動性を向上できると考えられる。

しかし、上記のタイヤモールドでは、表面粗さの粗い領域に含まれる微小凸部がタイヤ側に深く鋭い微小凹部を形成するため、その箇所に歪みが集中しやすくなり、タイヤ外表面でのクラックの起点になるという問題がある。そうかと言って、その領域の表面粗さを低減すると、クラックの防止には効果があるものの、タイヤ成型面に対する未加硫ゴムの流動抵抗が増すため、加硫成型時にゴム流れ不足を起こして接着不良などの外観不具合を生じてしまう。このように、タイヤ成型面の表面粗さに関し、ゴムの流動性の確保とタイヤ外表面でのクラックの防止とは両立が困難であった。

特開平６−１０６９２１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、ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを防止できるタイヤモールド、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を重ねたところ、タイヤモールドのタイヤ成型面に最大高さＲｚと負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が特定範囲となる粗面成型部を備えることにより、ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを有効に防止できることを見出した。本発明は、かかる技術的知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成するものである。

即ち、本発明に係るタイヤモールドは、タイヤ成型面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が３．５％以上かつ最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が２５％以下である粗面成型部を備えたものである。

このタイヤモールドでは、タイヤ成型面の粗面成型部にて、最大高さＲｚが４μｍ以上、最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）（以下、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％））が２５％以下であるため、粗面成型部が相応に粗く形成され、未加硫ゴムの粘着を抑えてゴムの流動性を確保できる。それでいて、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）（以下、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％））が３．５％以上であるため、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下であることと相俟って、粗面成型部に含まれる微小凸部の尖り具合が抑えられる。その結果、タイヤ側に形成される微小凹部が緩やかになり、タイヤ外表面でのクラックの発生を有効に防止できる。

本発明における最大高さＲｚ、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）は、それぞれＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される最大高さ粗さＲｚ、粗さ曲線の負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）に該当し、当該規定に準拠する。また、評価の方式及び手順並びに測定機の特性は、ＪＩＳＢ０６３３：２００１及びＪＩＳＢ０６５１：２００１の規定に準拠する。基準長さと評価長さは、粗面成型部の表面性状に応じて定められ、最大高さＲｚが１０μｍ以下の場合は基準長さが０．８ｍｍ、評価長さが４ｍｍであり、最大高さＲｚが１０μｍを超え且つ５０μｍ以下の場合は基準長さが２．５ｍｍ、評価長さが１２．５ｍｍであり、最大高さＲｚが５０μｍを超える場合は基準長さが８ｍｍ、評価長さが４０ｍｍである。

本発明のタイヤモールドでは、前記タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に前記粗面成型部が形成されているものが好ましい。タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域ではゴム流れ不足を起こしやすいことから、当該領域に粗面成型部を形成することにより、接着不良の発生を効果的に防止できて実用的になる。

また、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、上記した何れかのタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備えるものである。この方法では、上記の如き粗面成型部を備えたタイヤ成型面によって、ゴム流れ不足による接着不良などの外観不具合の発生を抑えることができる。しかも、その粗面成型部に含まれる微小凸部の尖り具合を抑えて、タイヤ側には緩やかな微小凹部が形成されるため、タイヤ外表面でのクラックの発生を有効に防止できる。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、外表面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、正負逆転した粗さ曲線に関して、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が３．５％以上かつ最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が２５％以下である粗面部を備えたものである。

この空気入りタイヤでは、外表面の粗面部にて、最大高さＲｚが４μｍ以上、正負逆転した粗さ曲線における負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下であるため、加硫成型時にゴムの流動性を確保して、接着不良などの外観不具合が防止されたものとなる。それでいて、正負逆転した粗さ曲線における負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％以上であるため、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下であることと相俟って、タイヤ外表面での微小凹部の尖り具合が緩やかになり、クラックの発生を有効に防止できる。

正負逆転した粗さ曲線とは、タイヤ外表面における粗さ曲線を粗さ平均線（Ｘ軸）にて反転させて、正負を逆転した粗さ曲線を指す。したがって、正負逆転した粗さ曲線に関するＲｍｒ（ｃ）は、タイヤ外表面における微小凸部が微小凹部となり、微小凹部が微小凸部となるように、実体側を反対にした粗さ曲線に基づいて評価される。

本発明のタイヤモールドでは、サイドウォール部の外表面に前記粗面部が形成されているものが好ましい。サイドウォール部の外表面では、ゴム流れ不足による接着不良の発生が顕著であることから、当該部位に粗面部を形成することにより接着不良の発生を効果的に防止することができる。

本発明に係るタイヤモールドの一例を概略的に示す縦断面図図１のＡ−Ａ矢視断面図最大高さＲｚと負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を説明するための粗さ曲線を示す線図タイヤモールドへの未加硫タイヤのセットを説明する断面図本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す斜視図接着不良を説明するための空気入りタイヤの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には、タイヤ用加硫金型であるタイヤモールドＭ（以下、モールドＭ）の概略断面図を示す。加硫成型時には、未加硫タイヤがモールドＭにタイヤ軸方向を上下にしてセットされ、タイヤ成型面１０にタイヤ外表面が押し当てられる。モールドＭは、トレッド部を成型するトレッド型部Ｍ１と、サイドウォール部を成型するサイド型部Ｍ２，Ｍ３とを備え、各型部の内周面１１〜１３がタイヤ成型面１０を構成する。図示を省略しているが、トレッド型部Ｍ１の内周面１１には、トレッドパターンに対応した凹凸形状が形成されている。

このモールドＭは、タイヤ成型面１０に、最大高さＲｚと負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を特定範囲に設定した粗面成型部を備える。粗面成型部は、タイヤ成型面１０の少なくとも一部に備えられ、好ましくはタイヤ周方向に沿った環状の領域に形成される。本実施形態では、図２に示すように、タイヤ成型面１０の下側のサイドウォール部を成型する領域６に粗面成型部１が形成されており、この領域６はトレッド型部Ｍ１の内周面１１の一部とサイド型部Ｍ３の内周面１３に亘る。かかる領域６には、ロゴ等の模様やサイドプロテクターが形成される場合があるが、それらにも任意に粗面成型部１を形成できる。

粗面成型部１は、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％以上かつ負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下である。なお、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）とは、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を意味し、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）とは、最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を意味する。

図３に示すように、最大高さＲｚは、粗さ曲線Ｒの山高さの最大値と谷深さの最大値との和であり、五つの連続した基準長さｌｒごとに得られる測定データの平均値として求められる。負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）は、切断レベルｃにおける粗さ曲線要素の負荷長さＭｌ（ｃ）の評価長さｌｎに対する比であり、Ｒｍｒ（ｃ）＝負荷長さＭｌ（ｃ）／評価長さｌｎの式により求められる。負荷長さＭｌ（ｃ）は、評価長さｌｎにおける最高の山頂の位置を基準とする切断レベルｃの直線Ｌで切断された粗さ曲線要素の実体側の長さの和（Ｍｌ_１＋Ｍｌ_２＋・・・）である。

本発明は、粗面成型部１に対し、最大高さＲｚと併せて、切断レベルｃが異なる二つの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を特定するものである。その一つが負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）、もう一つが負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）であり、どちらも粗さ曲線の山の先端側の太さ（Ｘ軸方向長さ）に関連する。本発明者は、最大高さＲｚと、これらの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が特定範囲となる粗面成型部１を形成することで、加硫成型時のゴムの流動性を確保しながら、加硫成型後のタイヤ外表面でのクラックを有効に防止できることを見出した。

即ち、最大高さＲｚが４μｍ以上、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下である粗面成型部１では、表面性状が相応に粗くなり、その粗さ曲線の山の先端側が適度に細くなる。それ故、加硫成型時には未加硫ゴムの流動抵抗が小さくなり、ゴムの流動性を確保することができる。これに対し、最大高さＲｚが４μｍ未満であったり、Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％を超えていたりすると、粗面成型部が平滑化されて未加硫ゴムの流動抵抗が増すため、加硫成型時にゴム流れ不足を引き起こしてタイヤ外表面に外観不具合を生じる恐れがある。

それでいて、この粗面成型部１では、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％以上であるため、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下であることと相俟って、粗面成型部１に含まれる微小凸部の尖り具合を抑えられる。つまり、これらの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）の相対関係に基づき、粗面成型部１の粗さを確保しながらも、その粗さ曲線の山の先細りを緩和して、その先端を幾分か緩やかに形成できるのである。これに対し、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％未満であると、粗さ曲線の山が先細りして鋭くなり、粗面成型部の微小凸部によりタイヤ側に深く鋭い微小凹部が形成されて、歪みが集中しやすくなる。それ故、例えばオゾン雰囲気中で歪みが繰り返し作用すると、その箇所を起点にクラックが発生してタイヤ外表面に顕在化することが懸念される。

粗面成型部１の最大高さＲｚは、粗面成型部１を粗く形成するうえで４〜３０μｍが好ましく、８〜２０μｍがより好ましく、１０〜１５μｍが特に好ましい。負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）は、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）を下回り、タイヤ外表面でのクラックを確実に防止するうえで７％以上が好ましい。負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）は、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）を上回り、ゴムの流動性を効果的に確保するうえで２０％以下が好ましい。

サイドウォール部を成型する領域はゴム流れ不足を起こしやすいため、本実施形態のように当該領域に粗面成型部１を形成することにより、ゴムの流動性を的確に確保して、接着不良の発生をより確実に防止できる。ゴム流れ不足は、タイヤの最大幅位置からリムラインに至る領域（図５の領域７に相当）で特に顕著であるため、少なくともタイヤ成型面１０の当該領域に粗面成型部１を形成することが望ましい。無論、サイド型部Ｍ２の内周面１２や、トレッド型部Ｍ１の内周面１１の全部に粗面成型部１を形成することも有効であり、タイヤ成型面１０全体に粗面成型部１を形成しても構わない。

粗面成型部１は、上述した表面性状が得られるものであれば、その加工方法や加工条件は特に限られない。粗面成型部１の加工方法としては、砂や研磨材を吹き付けるサンドブラスト加工や、ＦｅＣｌ３溶液を主成分とするエッチング液などを吹きかけるエッチング加工が例示され、それらの加工後にサンドペーパーなどで軽く研磨することも有用である。

図２では、粗面成型部１をタイヤ周方向に均一に形成した例を示すが、これを不均一に形成しても構わない。但し、上記特許文献１に記載のモールドのように粗面成型部を不均一に形成すると、最大高さＲｚなどの表面性状に係るパラメータを制御し難くなり、また、タイヤ外表面に光沢の差異を生じて外観に違和感を与え得ることから、均一に形成する方が好ましい。

粗面成型部１をタイヤ周方向に均一に形成する際には、タイヤ周方向に工具を移動させながら加工するなどして、その粗面成型部１における加工の筋目をタイヤ周方向に沿ってスパイラル状に延在させることが好ましい。それにより、粗面成型部１の微小凹凸がタイヤ周方向に沿ったスパイラル状に延在するため、加硫成型時に空気を効率的に排出して、タイヤ外表面でのライトネスの発生を防止しやすくできる。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法について説明するが、タイヤを加硫成型する工程以外は、従来のタイヤ製造工程と同様にして行うことができるため、加硫成型工程についてのみ説明する。この空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ成型面１０に上記の如き粗面成型部１を備えたモールドＭを用いて、タイヤを加硫成型する工程を有する。

加硫成型工程では、図４に示すように加硫成形前の未加硫タイヤＴをセットした後、モールドＭを図１のように型締めしてタイヤ成型面１０をタイヤ外表面に押し当て、タイヤＴへの加熱及び加圧を施す。このとき、粗面成型部１では上述のようにゴムの流動性が確保されるため、成型後のタイヤＴにおいて、ゴム流れ不足による接着不良などの外観不具合の発生が抑えられる。また、タイヤＴの外表面には、粗面成型部１が転写して、微小凹部が比較的緩やかとなる粗面部が形成されるため、タイヤ外表面でのクラックの発生を有効に防止できる。

このような加硫成型工程を経て製造された空気入りタイヤＴは、図５に示すように外表面に粗面部２を備える。粗面部２は粗面成型部１の転写により成型されているため、その表面性状は、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、正負逆転した粗さ曲線に関して、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％以上かつ負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％以下である。

双方の負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を正負逆転した粗さ曲線により規定しているのは、粗面成型部１と粗面部２とでは粗さ曲線の実体側が反対になるためである。即ち、モールドＭの粗面成型部１において図３の粗さ曲線Ｒが得られる場合、この粗面成型部１により成型された粗面部２では、図３上方が実体側となる粗さ曲線が得られることになるため、粗さ平均線（Ｘ軸）にて反転させた粗さ曲線で負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）を定めているのである。

この空気入りタイヤＴでは、上記の如き表面性状を有する粗面部２を外表面に備えるため、加硫成型時には粗面部２にてゴムの流動性が確保され、接着不良などの外観不具合が防止されたものとなる。それでいて、タイヤ外表面での微小凹部の尖り具合が緩やかであるため、クラックの発生を有効に防止できる。タイヤＴは、リムに着座するビード部からタイヤ径方向外側に延びたサイドウォール部３と、そのサイドウォール部３の外端に連なって踏面を構成するトレッド部４とを備える。当該タイヤは、粗面部２を備えること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、内部には不図示のカーカスやベルトが設けられる。

本実施形態では、図５のようにサイドウォール部３の外表面に粗面部２が形成されているため、接着不良の発生が顕著な部位にてゴム流れ不足を的確に解消し、外観不具合の発生を効果的に防止することができる。かかるゴム流れ不足は、タイヤＴの最大幅位置８からリムライン９の領域７において特に顕著であるため、少なくとも領域７の外表面に粗面部２を形成することが望ましい。無論、トレッド部４など他部位の外表面に粗面部２を形成しても構わない。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。前述の実施形態では、タイヤ成型面が三つの型部により構成された例を示したが、これに限られず、例えばトレッド部の中央で二分割された一対の型部で構成されるものでもよい。また、サイド型部のタイヤ径方向内側に、タイヤのビード部を嵌合するビードリングを別部材として具備しても構わない。

本発明の構成と効果を具体的に示すために、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５のモールドを用いて加硫成型を行い、外観不具合とクラックの発生状況を評価した。使用したモールドには、図２に示すようにサイドウォール部を成型する領域に粗面成型部を形成し、その表面性状を種々に変化させた。

外観不具合に対する評価として、加硫成型後のタイヤを２０本ずつを観察し、ゴム流れ不足による接着不良（ゴム界面）又はライトネスの発生の有無を調査した。評価においては、明らかに凹部が形成されている状態を×、タイヤ外表面を引っ掻くことにより接着不良が無いことが確認されるが、筋状のゴム界面が認識可能である状態を△、ゴム界面の認識が不可で特に問題のない状態を○とした。

また、加硫成型後のタイヤを３本ずつ用いてクラック試験を行った。クラック試験では、当該タイヤが適用される規格（ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ等）に記載の標準内圧の７０％を充填し、標準荷重の１２０％の負荷をかけたタイヤを、オゾン濃度４０ｐｐｈｍの雰囲気中で速度４０ｋｍ／ｈにてドラム上で回転させ、４００時間走行後にクラックの長さを測定した。評価においては、ビード部からタイヤ最大断面幅位置までの領域において発現したクラック・皺の個々の周方向長さに着目し、その長さが１０ｍｍ以上である状態を×、２ｍｍを超えて１０ｍｍ未満である状態を△、２ｍｍ以下である状態を○とした。

表１に示すように、最大高さＲｚが４μｍ未満であると、ゴム流れ不足を引き起こして外観不具合を生じやすい（評価例１）。また、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）が３．５％未満であると、タイヤ外表面でのクラックを生じやすい（評価例３、５、７、１１）。Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）が２５％を超える場合にも、ゴム流れ不足を引き起こして外観不具合を生じやすい（評価例２、３、６、１０、１１）。これに対し、最大高さＲｚ、負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ２０％）及び負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ：Ｒｚ３０％）を特定範囲に設定すると、ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを有効に防止できる（評価例４、８、９）。

１粗面成型部
２粗面部
３サイドウォール部
１０タイヤ成型面
Ｍタイヤモールド
Ｔタイヤ

Claims

タイヤ成型面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が３．５％以上かつ最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が２５％以下である粗面成型部を備えたタイヤモールド。
前記タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に前記粗面成型部が形成されている請求項１に記載のタイヤモールド。
請求項１又は２に記載のタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備える空気入りタイヤの製造方法。
外表面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、正負逆転した粗さ曲線に関して、最大高さＲｚの２０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が３．５％以上かつ最大高さＲｚの３０％を切断レベルｃとしたときの負荷長さ率Ｒｍｒ（ｃ）が２５％以下である粗面部を備えた空気入りタイヤ。
サイドウォール部の外表面に前記粗面部が形成されている請求項４に記載の空気入りタイヤ。