JP2015000541A - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーライナとチェーファとを複合した複合シートの波打ち変形を抑制する。【解決手段】複合シート形成工程は、第１ゴム圧延ステップによる第１ゴムシート１１ａＮと、第２ゴム圧延ステップによる第２ゴムシート１１ｂＮとを重ね合わせたシート状インナーライナ１１Ｎの両側縁部に、シート状チェーファの内側縁部を重ね継ぎして複合シートを形成する継ぎステップを具える。前記複合シート形成工程は、前記第２ゴム圧延ステップに先駆け、第２ゴムの応力緩和試験のＭＳＲを測定し、ＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ前記第２ゴム圧延ステップに投入するＭＳＲ判定ステップを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、シート状インナーライナとシート状チェーファとを複合した複合シートの波打ち変形を抑制し、製造ロスの発生を抑えうる空気入りタイヤの製造方法に関する。

一般的な空気入りタイヤの製造方法では、円筒状の成型ドラムの外周面上で、シート状インナーライナとシート状チェーファとを複合した複合シート、及びシート状カーカスプライを順次巻き付けて円筒状のカーカス積層体を形成する工程、その外周面上かつ両端部側にビードコアをセットする工程、並びに前記カーカス積層体を前記ビードコア間でトロイド状にシェーピングさせる工程などが含まれる。

図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記複合シートａは、ブチルゴム系の第１ゴムｂ１を圧延して形成した第１ゴムシートｂと、ＮＲ系の第２ゴムｃ１を圧延して形成した第２ゴムシートｃとを重ね合わせてシート状インナーライナｄを形成する重ね合わせステップ、及び前記シート状インナーライナｄのタイヤ軸方向両側縁部に、シート状チェーファｅの内側縁部を重ね継ぎする継ぎステップとをへて形成される。

前記継ぎステップ時においては、シート状インナーライナｄと、シート状チェーファｅとは同長さで重ね継ぎされる。しかし継ぎステップ後は、シート状インナーライナｄには、シート状チェーファｅに比して大きなシュリンク（縮み）が時間経過とともに発生する。これに対して、シート状チェーファｅには、ゴム中に、リムズレ防止のための繊維材（例えばキャンパス布など）が埋設されているため、シュリンクは実質的に発生しない。

その結果、図１０（Ｃ）に示されるように、複合シートａに波打ち変形ｆが発生する。この波打ち変形ｆが大きい複合シートａの場合には、タイヤ品質の観点からその使用ができなくなってしまい、製造ロスを招くこととなる。

そこで下記の特許文献１には、シート状インナーライナｄの製造ラインにおいて、各部におけるロールの回転数に工夫を加え、重ね継ぎ前に強制的にシュリンクさせることにより、波打ち変形ｆを抑制することが提案されている。しかし、十分に満足しうる効果を得るには至っていない。

特開２０１０−１７３２２３号公報

本発明は、シュリンクのパラメータとしてゴムの応力緩和試験のＭＳＲを採用し、圧延に先駆けて第２ゴムのＭＳＲの判定を行うことを基本として、複合シートにおける波打ち変形の発生を抑制でき、タイヤの生産効率を向上させうる空気入りタイヤの製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、前記カーカスの半径方向内側に配される空気非透過性のインナーライナと、ビード底面に沿ってのびるリムズレ防止用のチェーファとを具える空気入りタイヤの製造方法であって、
未加硫のシート状インナーライナとシート状チェーファとを複合した複合シートを形成する複合シート形成工程を含み、
しかもこの複合シート形成工程は、
ブチルゴム系の第１ゴムを圧延して第１ゴムシートを形成する第１ゴム圧延ステップ、
ＮＲ系の第２ゴムを圧延して第２ゴムシートを形成する第２ゴム圧延ステップ、
前記第１ゴムシートと第２ゴムシートとを重ね合わせて前記シート状インナーライナを形成する重ね合わせステップ、
及び前記シート状インナーライナのタイヤ軸方向両側縁部に、前記シート状チェーファの内側縁部を重ね継ぎして前記複合シートを形成する継ぎステップを具えるとともに、
前記複合シート形成工程は、前記第２ゴム圧延ステップに先駆け、前記第２ゴムの応力緩和試験のＭＳＲ（Mooney stress-relaxation rate）を測定し、測定したＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ前記第２ゴム圧延ステップに投入するＭＳＲ判定ステップを含むことを特徴としている。

本発明に係る前記空気入りタイヤの製造方法では、前記基準値は０．４５以上であることが好ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤの製造方法では、前記複合シート形成工程は、ＭＳＲ値が基準値未満の場合、前記第２ゴムを練り直すことによってそのＭＳＲ値を下げる練り直しステップを具えることが好ましい。

前記「応力緩和試験のＭＳＲ（Mooney stress-relaxation rate）」は、ＩＳＯ ２８９−４：２００３に準拠して測定した１３０℃における値である。

未加硫ゴムのシュリンクの発生メカニズムは以下の通りである。図６に概念的に示すように、熱入れ状態Ｊ１において、ゴム分子ｇは丸まっており安定状態となっている。しかし圧延直後の状態Ｊ２においては、ゴム分子ｇはカレンダロール等によって圧延方向に伸ばされるため、不安定な状態となる。そして圧延後の時間経過状態Ｊ３においては、ゴム分子ｇは分子運動により、伸びた部分が次第に丸まって安定状態に戻っていく。このように圧延によってシート状に伸ばされた不安定状態のゴム分子ｇは、分子運動によって安定状態へと徐々に戻っていき、その過程がゴムのシュリンクとして観測される。

このような現象はゴムの緩和現象の一つとして知られており、以下の式（１）で表すことができる。
シュリンク量の時間的変化Ａ＝Ａ_０ × exp（−ｔ／Ｂ）−−−式（１）
式中の「Ａ_０」は、ゴムがどれだけシュリンクするかの値であって、ゴムの種類、種類が異なるゴムの配合比率、及びゴムの分子量等に影響する。又「Ｂ」はシュリンクの速度であって、ゴムの温度、ゴムの分子量等に影響する。「ｔ」は時間である。

上記の式（１）から解るように、ゴムのシュリンクはゴムの分子量と関係があり、またゴムの分子量と関連がある指標としてＭＳＲがある。このＭＳＲは、ゴムの応力緩和の速さの指標であり、図７に概念的に示すように、まずゴムＧに力Ｆを加えて変形させ、その変形を維持する場合、変形の維持に必要な力Ｆは、徐々に小さくなっていく。この力Ｆが小さくなる速さの指標が「ＭＳＲ」であり、ＭＳＲが大きいほど、力Ｆが小さくなる速さが速くなる。

ここで、ゴムはその分子量が大きいと、分子鎖が長くなる。そのためゴムの伸長量と収縮量（シュリンク量）とは、ともに大きくなると考えられる。このことは、図８（Ａ）に示す本発明者の実験結果によっても確認される。即ち、バンバリーミキサーを用い、練り時間を違えることにより分子量を違えた複数の未加硫ゴム（本例ではＮＲを使用。）を形成し、それらのシュリンク量（割合）をそれぞれ測定した。その結果、分子量とシュリンク量（割合）との間には、強い相関関係があることが確認された。又、分子量を違えた前記複数の未加硫ゴムのＭＳＲを測定し、このＭＳＲとシュリンク量（割合）との関係を調査した。その結果、図８（Ｂ）に示すように、ＭＳＲとシュリンク量（割合）との間にも、強い相関関係があり、このＭＳＲをパラメータとすることで、シュリンク量（割合）を掌握しうることが究明された。

他方、図９に、本発明者が実験によって得た第１ゴムシート、第２ゴムシート、及びシート状インナーライナにおけるシュリンク量の経過時間による変化の一例が示される。同図に示されるように、ＮＲ系の第２ゴムの方が、ブチルゴム系の第１ゴムよりもシュリンク量が大である。従って、この第２ゴムのシュリンク量を低く抑えることで、シート状インナーライナにおけるシュリンク量を減じることが可能となる。

そのため本発明では、第２ゴム圧延ステップに先駆けて、第２ゴムのＭＳＲを測定し、そのＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ第２ゴム圧延ステップに投入している。これにより、シート状インナーライナにおけるシュリンク量を低く抑えることができ、複合シートにおける波打ち変形の発生を抑制することが可能となる。

本発明の製造方法によって形成された空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 （Ａ）は複合シートの巻き付け工程を説明する断面図である。 複合シート形成工程における第１ゴム圧延ステップ、第２ゴム圧延ステップ、及び重ね合わせステップを概念的に示す側面図である。 複合シート形成工程における継ぎステップを概念的に示す斜視図である。 波打変形の発生状況を示すグラフである。 シュリンクの発生メカニズムを説明する概念図である。 ＭＳＲをイメージで捉える概念図である。 （Ａ）はゴムの分子量とシュリンク量（割合）との関係を示すグラフ、（Ｂ）はＭＳＲ値とシュリンク量（割合）との関係を示すグラフである。 第１ゴムシート、第２ゴムシート、及びシート状インナーライナにおけるシュリンク量の経過時間による変化を示すグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）は、従来のシート状インナーライナ、及び複合シートを示す断面図、（Ｃ）は複合シートにおける波打ち変形を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法によって形成された空気入りタイヤ１の一実施例を示す断面図である。

図１に示すように、前記空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、前記カーカス６の半径方向内側に配される空気非透過性のインナーライナ１１と、ビード底面４Ｓに沿ってのびるリムズレ防止用のチェーファ１２とを具える。本例では、前記空気入りタイヤ１が、例えば乗用車用タイヤである場合が示されるが、これに限定されるものではなく、例えば自動二輪車用タイヤなど他のカテゴリの種々なタイヤに適用しうる。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば８０〜９０度の角度で配列させた１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａにより構成される。前記カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るに至るプライ本体部６ａと、このプライ本体部６ａからのびて前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返部６ｂとを有する。プライ本体部６ａとプライ折返部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側にのびる断面三角形状の硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配される。

前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部には、トレッド補強層７が配される。このトレッド補強層７は、ベルト層９及び／又はバンド層１０を具え、本例ではベルト層９とバンド層１０との双方を具える場合が示される。

前記ベルト層９は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して、例えば１０〜３５度の角度で配列させた１枚上、本例では２枚のベルトプライ９Ａ、９Ｂからなる。ベルト層９はベルトコードがプライ間相互で互いに交差することにより、ベルト剛性が高められトレッド部２を強固に補強する。

前記バンド層１０は、バンドコードを、タイヤ周方向に螺旋状に巻回させた１枚上のバンドプライから形成される。バンドプライとして、ベルト層９のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層９の略全巾を覆うフルバンドプライが適宜使用でき、本例では１枚のフルバンドプライ１０Ａからなる場合が示される。なおカーカスコード、ベルトコード、バンドコードとしては、従来と同様の周知のタイヤコードが適宜採用される。

前記インナーライナ１１は、タイヤ内腔面ＴＳに沿う内層部１１ａと、その外側に配される外層部１１ｂとの２層構造をなす。このうち内層部１１ａは、空気非透過性のブチルゴム系の第１ゴムＧ１から形成される。このブチルゴム系の第１ゴムＧ１として、ブチルゴム、その誘導体であるハロゲン化ブチルゴム、及びゴム成分中に前記ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムを６０質量％以上含むブレンドゴムが採用される。ブレンドゴムの場合、残部ゴムとして、ＮＲ（天然ゴム）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレインゴム）等のジエン系ゴムが好適に採用される。

又外層部１１ｂは、接着性に優れるＮＲ系の第２ゴムＧ２から形成され、前記内層部１１ａとカーカス６との間の接着強度を高める。このＮＲ系の第２ゴムＧ２は、ＮＲ（天然ゴム）、及びゴム成分中に前記ＮＲを６０質量％以上含むブレンドゴムが採用される。なおブレンドゴムの場合、残部ゴムとして、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレインゴム）等のジエン系ゴムが好適に使用できる。

前記チェーファ１２は、ビード底面４Ｓに沿ってのびる基部１２Ａを少なくとも有する。本例のチェーファ１２は、前記基部１２Ａのタイヤ軸方向内端で折れ曲がりタイヤ内腔面ＴＳに沿って立ち上がる内の立上部１２ｉと、基部１２Ａのタイヤ軸方向外端で折れ曲がりプライ折返部６ｂの外面に沿って立ち上がる外の立上部１２ｏとを具える。

前記チェーファ１２は、リムズレ防止のために繊維材によって補強されたゴムシート状をなす。本例では、チェーファ１２として、有機繊維からなるキャンバス布をゴム被覆した所謂キャンバスチェーファからなる場合が示されるが、コード配列体をゴム被覆したものなど繊維材で補強された種々のものが採用しうる。前記繊維材には、アラミド、ナイロン、レーヨン等の有機繊維が好適に採用される。本例のチェーファ１２では、前記内の立上部１２ｉの上端は、インナーライナ１１の前記内層部１１ａの下端と突き合わされて終端している。又、内の立上部１２ｉ及び基部１２Ａと、カーカスプライ６Ａとの間にはインナーライナ１１の外層部１１ｂが介在し、この間の接着強度を高めている。

次に、上記空気入りタイヤ１の製造方法について説明する。
この製造方法は、複合シート形成工程ＳＡを少なくとも含み、本例では、その後行われる複合シート巻付け工程ＳＢ、カーカスプライ巻付け工程ＳＣ、ビードコア装着工程ＳＤ、及びシェーピング工程ＳＥをさらに具える。

前記複合シート形成工程ＳＡは、未加硫のシート状インナーライナ１１Ｎとシート状チェーファ１２Ｎとを複合した複合シート１３Ｎ（図３（B）に示す。）を形成する工程である。この複合シート形成工程ＳＡは、第１ゴム圧延ステップＳＡ１と、第２ゴム圧延ステップＳＡ２と、重ね合わせステップＳＡ３と、継ぎステップＳＡ４とを具える。

図２（Ａ）に示すように、第１ゴム圧延ステップＳＡ１では、周知のカレンダー装置２０を用い、前記第１ゴムＧ１を圧延して第１ゴムシート１１ａＮを形成する。又第２ゴム圧延ステップＳＡ２では、周知のカレンダー装置２０を用い、前記第２ゴムＧ２を圧延して第２ゴムシート１１ｂＮを形成する。又重ね合わせステップＳＡ３では、前記第１ゴムシート１１ａＮと第２ゴムシート１１ｂＮとを重ね合わせてシート状インナーライナ１１Ｎを形成する。

図中の符号２１は、複数の冷却ドラム２１Ａが配列する冷却領域であって、前記シート状インナーライナ１１Ｎは、複数の冷却ドラム２１A間を通ることにより冷却される。図２（Ｂ）に示すように、第２ゴムシート１１ｂＮは第１ゴムシート１１ａＮよりも巾広であり、シート状インナーライナ１１Ｎの両側部には、第２ゴムシート１１ｂＮが第１ゴムシート１１ａＮからはみ出すはみ出し部１４が形成される。

なお冷却されたシート状インナーライナ１１Ｎは、本例では、いったんロール状に巻き取られた後、次の継ぎステップＳＡ４に送られるが、シート状のまま継ぎステップＳＡ４に搬送することもできる。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、継ぎステップＳＡ４では、例えば圧着ローラ２４を用い、シート状インナーライナ１１Ｎのタイヤ軸方向両側縁部、厳密には前記み出し部１４に、前記シート状チェーファ１２Ｎの内側縁部を重ね継ぎし、これによって複合シート１３Ｎを形成する

図４（Ａ）に示すように、複合シート巻付け工程ＳＢでは、前記複合シート１３Ｎを周知構造の成型ドラム２５の外周面上に巻き付ける。又図４（Ｂ）に示すように、前記カーカスプライ巻付け工程ＳＣでは、前記複合シート１３Ｎのさらに外側にシート状のカーカスプライ６ＡＮを巻き付けて円筒状のカーカス積層体１５を形成する。又前記ビードコア装着工程ＳＤでは、カーカス積層体１５の外周面上かつ両端部側にビードコア５をセットする。本例のビードコア５には、その半径方向外周面に予めビードエーペックス８が接合されている。

又図４（Ｃ）に示すように、シェーピング工程ＳＥでは、ビードコア５、５間を近づけながら、このビードコア５、５間で前記カーカス積層体１５をトロイド状にシェーピングさせる。これにより、カーカス積層体１５の膨張部分と、予め半径方向外側で待機させたトレッド形成用のトレッドリング１６とが接合され、未加硫の生タイヤ１Ｎが形成される。なお前記複合シート巻付け工程ＳＢ、カーカスプライ巻付け工程ＳＣ、ビードコア装着工程ＳＤ、及びシェーピング工程ＳＥとしては、従来的な種々の方法が採用しうる。

そして本発明では、前記複合シート形成工程ＳＡは、前記第２ゴム圧延ステップＳＡ２に先駆け、前記第２ゴムＧ２の応力緩和試験のＭＳＲを測定し、測定したＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ第２ゴムＧ２を第２ゴム圧延ステップＳＡ２に投入するＭＳＲ判定ステップ（図示しない）を含む。

前述したように、未加硫ゴムのＭＳＲ値とシュリンク量との間には、前記図８（B）に示されるような強い相関関係があり、このＭＳＲをパラメータとすることでシュリンク量（割合）を掌握しうることが、発明者の研究の結果判明した。

従って、ＭＳＲ判定ステップにより、シート状インナーライナ１１Ｎのシュリンク量への影響が大きい第２ゴムのＭＳＲを測定し、そのＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ第２ゴム圧延ステップＳＡ２に投入することで、シート状インナーライナ１１Ｎにおけるシュリンク量を低く抑えることができ、複合シート１３Ｎにおける波打ち変形を抑制することが可能となる。

前記基準値としては、０．４５以上か好ましく、これを下回ると波打ち変形の抑制が十分に行えない傾向となる。なお基準値の上限は特に規制されない。

前述した如く、ＭＳＲ値はゴム分子量、即ち分子鎖の長さに関係があり、例えばゴムの練り時間を多くしてゴムの分子鎖を短く切断することで、ＭＳＲ値を高めることができる。従って、本例の複合シート形成工程ＳＡでは、ＭＳＲ値が基準値未満の第２ゴムＧ２に対しては、第２ゴムを練り直すことによってそのＭＳＲ値を下げる練り直しステップを具えることが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認するため、ＭＳＲ値を違えた複数の第２ゴムＧ２を準備するとともに、各第２ゴムＧ２を用いて図３（Ｂ）に示す構造の複合シートを試作し、その波打ち変形の発生状況を調査した。波打ち変形の発生状況は、前記複合シートをロール状に巻き取って保管し（保管時間３〜５時間）、その後この複合シートを、タイヤの製造ラインで使用する際に、複合シートが波打ち変形のために使用できなかったロールの発生率にて比較した。その結果を図５に示す。

なお第２ゴムＧ２のＭＳＲ値は、ゴム練り機（バンバリーミキサー）によるゴム練りの時間によって調整したものであり、ゴム組成は同一である。本例では、第１ゴムはブチルゴム１００重量％からなり、第２ゴムはＮＲ７０重量％、ＳＢＲ３０重量％のブレンドゴムからなる。それぞれ、加硫剤、加硫促進剤、カーボンブラック等の周知の添加剤が、従来と同様に配合されている。又チェーファとしては、ナイロン製のキャンバス布をゴム被覆したキャンバスチェーファが用いられる。

ＭＳＲ値は、ＩＳＯ ２８９−４：２００３に準拠し、ゴム練り機（バンバリーミキサー）にて混練りした第２ゴムＧ２を、ムーニービスコメータ（島津製作所製のＳＭＶ−３００ＲＴ）にて、温度１３０℃におけるＭＳＲを測定した。

図５に示すように、ＭＳＲ値の高い第２ゴムを使用することで、波打ち変形により使用できない複合シートの発生件数を減じうるのが確認できる、特にＭＳＲ値を０．４５以上とすることで、その効果が高く発揮されるのが確認される。

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
４Ｓ ビード底面
５ ビードコア
６ カーカス
１１ インナーライナ
１１Ｎ シート状インナーライナ
１１ａＮ 第１ゴムシート
１１ｂＮ 第２ゴムシート
１２ チェーファ
１２Ｎ シート状チェーファ
１３Ｎ 複合シート
２５ 成型ドラム
Ｇ１ 第１ゴム
Ｇ２ 第２ゴム
ＳＡ 複合シート形成工程
ＳＡ１ 第１ゴム圧延ステップ
ＳＡ２ 第２ゴム圧延ステップ
ＳＡ３ 重ね合わせステップ
ＳＡ４ 継ぎステップ
ＳＢ 複合シート巻付け工程

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、前記カーカスの半径方向内側に配される空気非透過性のインナーライナと、ビード底面に沿ってのびるリムズレ防止用のチェーファとを具える空気入りタイヤの製造方法であって、
   未加硫のシート状インナーライナとシート状チェーファとを複合した複合シートを形成する複合シート形成工程を含み、
   しかもこの複合シート形成工程は、
   ブチルゴム系の第１ゴムを圧延して第１ゴムシートを形成する第１ゴム圧延ステップ、
   ＮＲ系の第２ゴムを圧延して第２ゴムシートを形成する第２ゴム圧延ステップ、
   前記第１ゴムシートと第２ゴムシートとを重ね合わせて前記シート状インナーライナを形成する重ね合わせステップ、
   及び前記シート状インナーライナのタイヤ軸方向両側縁部に、前記シート状チェーファの内側縁部を重ね継ぎして前記複合シートを形成する継ぎステップを具えるとともに、
   前記複合シート形成工程は、前記第２ゴム圧延ステップに先駆け、前記第２ゴムの応力緩和試験のＭＳＲ（Mooney stress-relaxation rate）を測定し、測定したＭＳＲ値が基準値以上の場合のみ前記第２ゴム圧延ステップに投入するＭＳＲ判定ステップを含むことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記基準値は０．４５以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記複合シート形成工程は、ＭＳＲ値が基準値未満の場合、前記第２ゴムを練り直すことによってそのＭＳＲ値を下げる練り直しステップを具えることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤの製造方法。
   

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