JP2013240928A - 非空気圧タイヤの製造方法及び非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】トレッド部に設ける表示マークの外観不良を防ぎつつ、表示マークの耐久性を向上させた非空気圧タイヤの製造方法及び非空気圧タイヤを提供する。
【解決手段】略円環状の支持構造体ＳＳを成型する工程と、支持構造体ＳＳの外周側に位置するトレッド層６を成型する工程とを備える非空気圧タイヤＴの製造方法であって、第１キャビティＣ１に第１の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより支持構造体ＳＳを成型する支持構造体成型工程と、支持構造体成型工程の前又は後に、第１キャビティＣ１の外周に位置する第２キャビティＣ２に第２の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより、透明又は半透明なトレッド層６を成型するトレッド層成型工程と、支持構造体成型工程とトレッド層成型工程との間で、支持構造体ＳＳの外周面３ａ又はトレッド層６の内周面６ａのうち先に成型された面に、表示マーク７を付与する表示マーク付与工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、略円環状の支持構造体と、支持構造体の外周側に位置する透明又は半透明なトレッド層とを備える非空気圧タイヤの製造方法及びその非空気圧タイヤに関するものである。

一般的な空気入りタイヤにおいて、タイヤサイズ、製造ロット番号、メーカー名、ブランド名等を表示する文字、数字、記号又は図形等からなる表示マークはサイドウォール部に表示されている。

下記特許文献１では、タイヤの製造工程において、製造されるタイヤの品種、サイズ等が正確に見分けられるように、文字、数字、記号等から構成される識別マークを未加硫タイヤのトレッド表面に印刷している。しかし、未加硫タイヤは、加硫工程において高温高圧に晒され、未加硫ゴムの変形や流動が生じるため、完成したタイヤでは識別マークの歪み等の外観不良が生じる。また、トレッド表面に印刷された識別マークは、製造工程における識別を主目的としており、タイヤの使用により早期に識別不能となる可能性が高い。

また、下記特許文献２には、主にゴム層と繊維層とから構成され、超微粒子のシリコン化合物で構成された透明トレッドで上記ゴム層を被覆した空気入りタイヤが記載されている。この透明トレッドと上記ゴム層との間には、カラーゴム層を設けてタイヤに装飾を施すことが可能となっている。しかし、透明トレッドを構成する超微粒子のシリコン化合物は無機質であり、柔軟なゴム層の変形に追従できず、セパレーションや破砕等の不具合が発生する恐れがある。さらに、この空気入りタイヤにおいても、加硫工程での圧力によりカラーゴム層の歪み等の外観不良が生じる。

また、下記特許文献３には、外部からタイヤの内部構造を観察する目的で、透明度の高いタイヤ用ゴム組成物をトレッド部及びサイドウォール部の少なくとも何れかに用いた空気入りタイヤが開示されている。この空気入りタイヤにおいても、仮に表示マークを設ける場合、加硫工程での圧力による歪み等は避けられない。

特開２０１１−４６００１号公報 実用新案登録第３０７１４９０号公報 特開２０１１−２５２０９０号公報

そこで、本発明の目的は、トレッド部に設ける表示マークの外観不良を防ぎつつ、表示マークの耐久性を向上させた非空気圧タイヤの製造方法及び非空気圧タイヤ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できる。
即ち、本発明の非空気圧タイヤの製造方法は、略円環状の支持構造体を成型する工程と、前記支持構造体の外周側に位置するトレッド層を成型する工程とを備える非空気圧タイヤの製造方法であって、
第１のキャビティに第１の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより前記支持構造体を成型する支持構造体成型工程と、
前記支持構造体成型工程の前又は後に、前記第１のキャビティの外周に位置する第２のキャビティに第２の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより、透明又は半透明な前記トレッド層を成型するトレッド層成型工程と、
前記支持構造体成型工程と前記トレッド層成型工程との間で、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面のうち先に成型された面に、表示マークを付与する表示マーク付与工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤの製造方法では、支持構造体及びトレッド層の何れか一方を成型した後、支持構造体の外周面又はトレッド層の内周面のうち先に成型された面に表示マークを付与し、次いで、支持構造体及びトレッド層の何れか他方を成型する。これにより、トレッド部に表示マークを設けた非空気圧タイヤを製造することができる。この非空気圧タイヤは、トレッド層が透明又は半透明であるため、トレッド部に設けた表示マークを外部から視認することができるとともに、表示マークがトレッド層で覆われているため、耐久性が良好となる。また、本発明の製造方法によれば、加圧工程（圧縮法による成型）が不要なため、表示マークの歪み等の外観不良を防ぐことができる。さらに、支持構造体の外周面又はトレッド層の内周面のうち先に成型された面はすでに硬化されており、表示マークをこの面に確実に付与することで、後工程で支持構造体又はトレッド層を成型する際に表示マークが歪むことも少ない。

本発明に係る非空気圧タイヤの製造方法において、前記高分子材料は、樹脂又はエラストマーであり、かつ注型法又は射出法で成型が可能であることが好ましい。これにより支持構造体及びトレッド層を成型することで、加圧工程（圧縮法による成型）が不要なため、表示マークの外観不良を適切に防ぐことができる。

本発明に係る非空気圧タイヤの製造方法において、前記支持構造体成型工程の後に前記トレッド層成型工程を行うことが好ましい。支持構造体を先に成型することで、支持構造体の外周面に表示マークを付与するために表示マークの裏面側に接着部材等を設けた場合にも、表示マークの視認性を悪化させることがない。

本発明に係る非空気圧タイヤの製造方法において、前記表示マーク付与工程では、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面に、前記表示マークを印刷又は貼付により付与することが好ましい。この構成によれば、多様な形状、大きさを有する表示マークを容易にトレッド部に設けることができる。

一方、本発明の非空気圧タイヤは、第１の高分子材料からなる略円環状の支持構造体と、前記支持構造体の外周側に位置する透明又は半透明な第２の高分子材料からなるトレッド層と、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面に付与された表示マークとを備えるものである。

この非空気圧タイヤでは、トレッド部に表示マークが設けられており、表示マークは、支持構造体とトレッド層との界面に設けられている。この非空気圧タイヤは、トレッド層が透明又は半透明であるため、トレッド部に設けた表示マークを外部から視認することができるとともに、表示マークがトレッド層で覆われているため、耐久性が良好となる。また、支持構造体及びトレッド層をそれぞれの高分子材料で成型し、支持構造体の外周面又はトレッド層の内周面のうち先に成型された面に表示マークを付与することで、非空気圧タイヤを製造する際に加圧工程（圧縮法による成型）が不要となり、表示マークの歪み等の外観不良を防ぐことができる。

本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体が、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する連結部とから構成されていることが好ましい。非空気圧タイヤの支持構造体が、通常の空気入りタイヤのようなサイドウォール部を有しない構成の場合にも、本発明によれば、トレッド部に表示マークを容易に付与できるとともに、表示マークの視認性を向上させることができる。

本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図及び側面図 図１の非空気圧タイヤのＡ−Ａ断面図 非空気圧タイヤの製造工程を模式的に示す断面図 他の実施形態に係る非空気圧タイヤの製造工程を模式的に示す断面図

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。初めに、本発明の非空気圧タイヤの構成を説明する。図１は非空気圧タイヤの一例を示しており、正面図及び側面図である。ここで、Ｏは軸芯を示している。図２は、図１の非空気圧タイヤのＡ−Ａ断面図である。

非空気圧タイヤＴは、第１の高分子材料からなる略円環状の支持構造体ＳＳと、支持構造体ＳＳの外周側に位置する透明又は半透明な第２の高分子材料からなるトレッド層６とを備えている。支持構造体ＳＳは、車両からの荷重を支持する機能を有する。トレッド層６の外周面は、路面と接触する。

本発明の非空気圧タイヤＴは、支持構造体ＳＳの外周面又はトレッド層６の内周面に付与された表示マーク７を備える。ここでは、支持構造体ＳＳの外周面３ａに表示マーク７を付与している。本発明における表示マークは、タイヤサイズ、製造ロット番号、メーカー名、ブランド名等を表示する文字、数字、記号又は図形等のことであり、種々の情報を表示したり、装飾を施したりする目的で設けられる。この実施形態では表示マーク７としてメーカー名が用いられている例を示しているが、本発明ではこれ以外の文字、数字、記号又は図形等も採用可能である。

本実施形態では、表示マーク７をタイヤ軸方向の中央部に設けているが、表示マーク７を設ける位置はこれに限定されない。表示マーク７は、例えばタイヤ軸方向の端部に設けてもよい。なお、トレッド部に対して表示マーク７が占める領域の割合は、実際にはもっと小さく又は大きくなる場合がある。すなわち、例えば、トレッド部の全幅又は全周に亘って表示マーク７を設けるようにしてもよい。

表示マーク７は、支持構造体ＳＳの外周面又はトレッド層６の内周面に直接印刷したり、貼り付けたりすることができる。表示マーク７を貼り付ける場合、文字等を印刷した印刷紙をラミネート加工した表示マーク７を用いるのが好ましい。これにより、非空気圧タイヤＴを製造する際に、表示マーク７が歪むことを抑制できる。なお、表示マーク７は、紙等の薄いシート状である必要はなく、ある程度厚みのある形態であってもよい。厚みを有する表示マーク７の場合、従来のタイヤの製造工程では表示マーク７の周りにエア溜まり等の不具合が生じやすいが、本発明によれば、このような不具合は生じにくい。

表示マーク７は、支持構造体ＳＳとトレッド層６の界面に設けられているが、トレッド層６は透明又は半透明であるため、トレッド部に設けた表示マーク７を外部から視認することができる。また、表示マーク７がトレッド層６で覆われているため、耐久性が良好となる。

本実施形態の非空気圧タイヤＴは、図１の正面図に示すように、支持構造体ＳＳが、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結する内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結する外側連結部５とを備えている。この実施形態では、支持構造体ＳＳが中間環状部２を備えているが、中間環状部２は必ずしも必要ではなく、中間環状部２を設けず、内側連結部４と外側連結部５とが連続して１本の連結部を構成してもよい。また、この実施形態では、複数の内側連結部４と外側連結部５がタイヤ周方向に独立した構造となっているが、内側連結部４と外側連結部５は単一の構造であってもよい。

支持構造体ＳＳ及びトレッド層６を構成する高分子材料は、樹脂又はエラストマーであり、かつ注型法又は射出法で成型が可能であることが好ましい。このような樹脂又はエラストマーとしては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタール、フッ素樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。

上記の高分子材料のうち、成型・加工性や、材料設計の自由度の観点から、好ましくはポリウレタンが用いられる。なお、高分子材料としては、発泡材料を使用してもよく、上記の高分子材料を発泡させたものも使用可能である。

高分子材料で一体成型された支持構造体ＳＳは、内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５の全て又は一部が、補強繊維により補強されていることが好ましい。

補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維が挙げられるが、長繊維を使用する形態として、タイヤ軸方向に配列される繊維とタイヤ周方向に配列される繊維とから構成されるネット状繊維集合体を使用するのが好ましい。

補強繊維の種類としては、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルコード、アラミドコード、ガラス繊維コード、カーボンファイバー、スチールコード等が挙げられる。

トレッド層６は、支持構造体ＳＳの外周側に設けられている。本実施形態のトレッド層６は、図２に示されるように、タイヤ軸方向に曲率を有しているが、これに限定されるものではなく、装着する車両によっては、曲率を有していなくてもよい。キャンバーを付けてコーナリングするような車両においては、トレッド層６が曲率を有することで、直進走行時とコーナリング時との間の接地面積の変動が少なくなり、旋回性能を向上させることができる。

トレッド層６が曲率を有している場合、表示マーク７はタイヤ軸方向の端部に設けるのが好ましい。トレッド層６が曲率を有している場合、タイヤ軸方向の中央部が端部よりも接地する割合が多いため、トレッド層６の中央部が擦れて透明度が落ちやすい。そのため、表示マーク７をタイヤ軸方向の端部に設けることで、表示マーク７の視認性が長期間維持されやすい。

トレッド層６は、高分子材料で成型される。本発明の高分子材料としては、上述した、樹脂又はエラストマーであり、かつ注型法及び射出法で成型が可能であるものが挙げられる。上記の高分子材料のうち、成型・加工性、材料設計の自由度の観点から、好ましくはポリウレタンが用いられる。また、特にトレッド層６に用いられる高分子材料は、硬化後に透明度の高いものとする。

トレッド層６の外表面には、トレッドパターンとして、従来の空気入りタイヤと同様のパターンを設けることが可能である。

本発明の非空気圧タイヤＴは、あまり大きな荷重が加わらず、低速で走行する乗り物、例えばシニアカー、パーソナルモビリティロボット、自転車、車椅子等に使用するタイヤとして有用である。

次に、本発明の非空気圧タイヤＴの製造方法を説明する。図３は、非空気圧タイヤＴの製造工程の一例を示す断面図である。

本発明の非空気圧タイヤＴの製造方法は、第１のキャビティに第１の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより支持構造体ＳＳを成型する支持構造体成型工程と、支持構造体成型工程の前又は後に、第１のキャビティの外周に位置する第２のキャビティに第２の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより、透明又は半透明なトレッド層６を成型するトレッド層成型工程と、支持構造体成型工程とトレッド層成型工程との間で、支持構造体ＳＳの外周面又はトレッド層６の内周面のうち先に成型された面に、表示マーク７を付与する表示マーク付与工程と、を備えるものである。本発明に係る製造方法において、支持構造体成型工程の後にトレッド層成型工程を行うことが好ましく、ここでは、この順番で製造する例を示す。

まず、図３（ａ）のように、非空気圧タイヤＴの軸方向両端を成型する上型１１と下型１２の間に、内側環状部１の内周面を成型するための内側金型１３と、内側環状部１の外周面、中間環状部２の内外周面、外側環状部３の内周面、及び連結部４，５を成型するための複数の入子１４と、外側環状部３の外周面３ａを成型するための外側金型１５とを配置して型閉めし、支持構造体ＳＳを成型するための第１キャビティＣ１を形成する。第１キャビティＣ１は、内側環状部１を成型するためのキャビティ２１、中間環状部２を成型するためのキャビティ２２、外側環状部３を成型するためのキャビティ２３、連結部４，５を成型するためのキャビティ（不図示）で構成されている。

上型１１には、第１キャビティＣ１と外部を連通させる第１注入孔１１ａが設けられている。第１注入孔１１ａを介して第１キャビティＣ１に、支持構造体ＳＳを構成する第１の高分子材料の原料を供給することで、図３（ｂ）のように、第１キャビティＣ１に原料が充填され、この原料を硬化させることにより支持構造体ＳＳが成型される。なお、この図では、中間環状部２を成型するためのキャビティ２２に対向する位置に第１注入孔１１ａを設けているが、第１注入孔１１ａを設ける位置はこれに限定されない。

次いで、図３（ｃ）のように、上型１１と下型１２の間から外側金型１５を取り外して、支持構造体ＳＳの外周面３ａを露出させる。外側金型１５を外す方向は、上方でも側方でもよい。外側金型１５は、取り外しを容易にするために適宜分割されていてもよい。

露出させた支持構造体ＳＳの外周面３ａに表示マーク７を付与する。表示マーク７は、外周面３ａに直接印刷するか、もしくは貼り付ける等して付与する。表示マーク７の貼り付けには、両面テープや接着剤などの接着部材を用いることができる。

次いで、図３（ｄ）のように、上型１１と下型１２の間に、トレッド層６の外周面を成型するためのトレッド金型１６を配置して型閉めし、トレッド層６を成型するための第２キャビティＣ２を形成する。第２キャビティＣ２は、第１キャビティＣ１の外周に位置し、トレッド金型１６と既に成型された支持構造体ＳＳの外周面３ａとで囲まれた空間である。

上型１１には、第２キャビティＣ２と外部を連通させる第２注入孔１１ｂが設けられている。第２注入孔１１ｂを介して第２キャビティＣ２に、トレッド層６を構成する第２の高分子材料の原料を供給することで、図３（ｅ）のように、第２キャビティＣ２に原料が充填され、この原料を硬化させることにより支持構造体ＳＳと一体となったトレッド層６が成型される。最後に、支持構造体ＳＳとトレッド層６により構成された非空気圧タイヤＴが金型から外される。

支持構造体ＳＳ及びトレッド層６の成型方法としては、射出法又は注型法が挙げられる。

［他の実施形態］
前述の実施形態では、支持構造体成型工程の後にトレッド層成型工程を行う方法を示したが、トレッド層成型工程の後に支持構造体成型工程を行ってもよい。図４は、この順番で製造を行なう製造工程を示す断面図である。

まず、図４（ａ）のように、非空気圧タイヤＴの軸方向両端を成型する上型１１と下型１２の間に、トレッド層６の外周面を成型するためのトレッド金型１６、トレッド層６の内周面を成型するための内周側トレッド金型１７を配置して型閉めし、トレッド層６を成型するための第２キャビティＣ２を形成する。第２注入孔１１ｂを介して第２キャビティＣ２に、トレッド層６を構成する第２の高分子材料の原料を供給することで、図４（ｂ）のように、第２キャビティＣ２に原料が充填され、この原料を硬化させることによりトレッド層６が成型される。

次いで、図４（ｃ）のように、上型１１と下型１２の間から内周側トレッド金型１７を取り外して、トレッド層６の内周面６ａを露出させる。露出させたトレッド層６の内周面６ａに表示マーク７を付与する。

次いで、図４（ｄ）のように、上型１１と下型１２の間に、内側環状部１の内周面を成型するための内側金型１３と、内側環状部１の外周面、中間環状部２の内外周面、外側環状部３の内周面、及び連結部４，５を成型するための複数の入子１４とを配置して型閉めし、支持構造体ＳＳを成型するための第１キャビティＣ１を形成する。第１キャビティＣ１は、内側環状部１を成型するためのキャビティ２１、中間環状部２を成型するためのキャビティ２２、外側環状部３を成型するためのキャビティ２３、連結部４，５を成型するためのキャビティ（不図示）で構成されている。なお、キャビティ２３は、入子１４と既に成型されたトレッド層６の内周面６ａとで囲まれた空間である。

第１注入孔１１ａを介して第１キャビティＣ１に、支持構造体ＳＳを構成する第１の高分子材料の原料を供給することで、図４（ｅ）のように、第１キャビティＣ１に原料が充填され、この原料を硬化させることによりトレッド層６と一体となった支持構造体ＳＳが成型される。最後に、支持構造体ＳＳとトレッド層６により構成された非空気圧タイヤＴが金型から外される。

１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
３ａ 支持構造体の外周面
４ 内側連結部
５ 外側連結部
６ トレッド層
７ 表示マーク
Ｃ１ 第１のキャビティ
Ｃ２ 第２のキャビティ
ＳＳ 支持構造体
Ｔ 非空気圧タイヤ

Claims (6)

1. 略円環状の支持構造体を成型する工程と、前記支持構造体の外周側に位置するトレッド層を成型する工程とを備える非空気圧タイヤの製造方法であって、
   第１のキャビティに第１の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより前記支持構造体を成型する支持構造体成型工程と、
   前記支持構造体成型工程の前又は後に、前記第１のキャビティの外周に位置する第２のキャビティに第２の高分子材料の原料を供給して硬化させることにより、透明又は半透明な前記トレッド層を成型するトレッド層成型工程と、
   前記支持構造体成型工程と前記トレッド層成型工程との間で、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面のうち先に成型された面に、表示マークを付与する表示マーク付与工程と、を備えることを特徴とする非空気圧タイヤの製造方法。
2. 前記高分子材料は、樹脂又はエラストマーであり、かつ注型法又は射出法で成型が可能であることを特徴とする請求項１に記載の非空気圧タイヤの製造方法。
3. 前記支持構造体成型工程の後に前記トレッド層成型工程を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤの製造方法。
4. 前記表示マーク付与工程では、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面に、前記表示マークを印刷又は貼付により付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非空気圧タイヤの製造方法。
5. 第１の高分子材料からなる略円環状の支持構造体と、前記支持構造体の外周側に位置する透明又は半透明な第２の高分子材料からなるトレッド層と、前記支持構造体の外周面又は前記トレッド層の内周面に付与された表示マークとを備える非空気圧タイヤ。
6. 前記支持構造体が、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する連結部とから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の非空気圧タイヤ。

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