JP2015180532A - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】導電層が非導電層で挟まれた構造を持つ円環状のサイドウォールゴム部材を容易かつ安定的に製造し、導電性を確保する。
【解決手段】押出機74の口金72からゴム材料を支持面78に対して押し出しながら、支持面と口金とを複数周回にわたって相対的に回転移動させて、押し出されたゴム材料を順次積層することにより、支持面上に円環状のサイドウォールゴム部材50を成型する工程を含み、1周目には非導電層52の1層構造で口金72から押し出し、2周目以降の少なくとも1周では非導電層52と導電層54との2層構造で口金72から押し出すことにより、導電層54が非導電層52,52で挟まれた構造を持つサイドウォールゴム部材50を成型する。
【選択図】図4

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関する。
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することを目的として、トレッドゴムやサイドウォールゴムなどのゴム部材を、高比率でシリカを配合した非導電性ゴム材料で形成することが知られている。このような非導電性ゴムからなるタイヤはラジオノイズなどの不具合を生じやすいので、導電性を確保する必要がある。
タイヤの導電性を確保する技術として、特許文献1には、サイドウォールゴムを内層ゴムと外層ゴムとの2層構造とし、これら内層ゴムと外層ゴムのいずれか一方を導電性ゴムで形成することにより、サイドウォール部における通電経路を確保することが提案されている。しかしながら、2層構造の場合、例えば内層ゴムが導電性ゴムであると、一般にカーカスとの接着性に劣るなどの問題がある。また、一般に転がり抵抗を低減するためには導電層の厚みが極力小さいことが好ましいが、外層ゴムを導電性ゴムとして薄肉にすると、使用時における外傷により通電経路が損傷し導電性が損なわれるおそれがある。
かかる問題を解決するため、本発明者は、サイドウォールゴムを3層以上の構造とし、非導電層間に導電層を挟み込んだ構成とすることが有効であると考えた。サイドウォールゴムを3層構造とすることについては、例えば特許文献2にも開示されているが、上記課題を解決するために導電層を非導電層間に挟み込んだ構成については開示されていない。
ところで、空気入りタイヤのサイドウォールゴム部材を成型する方法として、特許文献3には、押出機の口金からゴム材料を支持面に対して押し出しながら、該支持面と口金とを相対的に回転移動させることで、薄板円環状のサイドウォールゴム部材を成型する方法が開示されている。この技術を用いて、上記3層構造のサイドウォールゴム部材を成型する場合、非導電層間に導電層を挟み込んだ3層構造のゴム材料を、口金からそのまま押し出して円環状に形成することが考えられる。しかしながら、このような3層構造での押し出しは、各層の体積をコントロールすることが難しく、導電層を安定的に押し出すのは困難である。
国際公開第2008/038462号 特開平11−198615号公報 特開2013−107370号公報
本発明は、以上の点に鑑み、導電層が非導電層で挟まれた構造を持つ円環状のサイドウォールゴム部材を容易かつ安定的に製造することができ、導電性を確保することができる空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、押出機の口金からゴム材料を支持面に対して押し出しながら、前記支持面と前記口金とを複数周回にわたって相対的に回転移動させて、押し出されたゴム材料を順次積層することにより、前記支持面上に円環状のサイドウォールゴム部材を成型する工程を含む、空気入りタイヤの製造方法であって、1周目には非導電性ゴム材料からなる非導電層の1層構造で前記口金から押し出し、2周目以降の少なくとも1周では非導電性ゴム材料からなる非導電層と導電性ゴム材料からなる導電層との2層構造で前記口金から押し出すことにより、導電層が非導電層で挟まれた構造を持つ前記サイドウォールゴム部材を成型するものである。
本発明によれば、口金からゴム材料を1層又は2層構造で押し出しながら順次円環状に積層することにより、導電層が非導電層で挟まれた構造を持つ円環状のサイドウォールゴム部材を容易かつ安定的に製造することができ、該導電層によりタイヤの導電性を確保することができる。
一実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図 サイドウォールゴム部材を製造する状態を示す斜視図 サイドウォールゴム部材の斜視図 (a)口金の開口形状を示す図、(b)サイドウォールゴム部材の断面図 (a)サイドウォールゴム部材をタイヤ中間体に貼り付けた状態を示す拡大断面図、(b)貼り付け後に押圧した状態を示す拡大断面図 他の実施形態に係るサイドウォールゴム部材の断面図 (a)更に他の実施形態に係る口金の開口形状を示す図、(b)サイドウォールゴム部材の断面図 (a)更に他の実施形態に係る口金の開口形状を示す図、(b)サイドウォールゴム部材の断面図 (a)更に他の実施形態に係る口金の開口形状を示す図、(b)サイドウォールゴム部材の断面図 (a)更に他の実施形態に係る口金の開口形状を示す図、(b)サイドウォールゴム部材の断面図
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ10は、一対のビード部12と、各ビード部12からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部14と、両サイドウォール部14の径方向外方端同士を連結するように両サイドウォール部14間に設けられたトレッド部16とを備える。
タイヤの内部には、一対のビード部12間にまたがって延びるトロイド状のカーカス18が埋設されている。カーカス18は、少なくとも1枚のカーカスプライにより構成され、その両端部がビード部12において係止されている。カーカスプライは、タイヤ周方向に対して略直交する方向に配列したコードを、非導電性ゴムからなるトッピングゴムで被覆してなる。カーカス18の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナー20が配置されている。
ビード部12には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビードコア22と、その径方向外側に配置された硬質ゴムからなるビードフィラー24が埋設されている。ビード部12は、ホイールのリムフランジに接触するリムストリップゴム26を備え、リムストリップゴム26は、導電性ゴムで形成されている。
トレッド部16には、カーカス18の外周側に、カーカス18を補強するためのベルト28が埋設されている。ベルト28の外周に、踏面部を構成するトレッドゴム30が設けられており、トレッドゴム30は非導電性ゴムで形成されている。トレッドゴム30には、通電経路を形成するためにトレッド導電部32が埋設されている。トレッド導電部32は接地面からタイヤ幅方向外側に延びており、トレッドゴム30の幅方向外側の端面に到達している。
サイドウォール部14には、カーカス18の外側に、タイヤ10の外壁面を構成するサイドウォールゴム34が設けられている。サイドウォールゴム34は、タイヤ径方向外側端部がトレッドゴム30のタイヤ幅方向端部に接触するとともに、タイヤ径方向内側端部がリムストリップゴム26に接触している。この例では、サイドウォールゴム34をトレッドゴム30の両側端部に載せてなるサイドウォールオントレッド(SWOT)構造が採用されている。
サイドウォールゴム34は、非導電性ゴムで形成された内側ゴム34A及び外側ゴム34Bと、これら内側ゴム34A及び外側ゴム34Bでタイヤ幅方向両側から挟まれた中間ゴム34Cとの3層構造をなしており、中間ゴム34Cが導電性ゴムで形成されている。中間ゴム34Cは、タイヤ径方向に延在するゴム層であり、そのタイヤ径方向外側端部がトレッドゴム30に埋設されたトレッド導電部32に接触して電気的に接続されるとともに、タイヤ径方向内側端部が導電性のリムストリップゴム26に接触して電気的に接続されている。これにより、リムフランジに接触するリムストリップゴム26から中間ゴム34Cを経てトレッド導電部32から接地面に至るタイヤ10の通電経路が確保されている。このタイヤ10における路面への通電経路はこれのみであり、その他のゴム部材は全て非導電性ゴムで形成され、これにより転がり抵抗の低減による低燃費性を向上している。
ここで、導電性ゴムは、体積抵抗率が108Ω・cm未満のゴムが例示され、例えば、原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックを高比率で配合することにより作製される。また、非導電性ゴムは、体積抵抗率が108Ω・cm以上のゴムが例示され、例えば、原料ゴムに補強剤としてシリカを高比率で配合したものが例示される。該シリカは、例えば原料ゴム成分100質量部に対して30〜100質量部で配合される。なお、体積抵抗率は、JIS K6911に準じて測定される(印加電圧:1000V、気温:25℃、湿度:50%)。
かかる3層構造のサイドウォールゴム34を有する本実施形態に係る空気入りタイヤ10の製造方法について説明する。実施形態に係る製造方法は、サイドウォールゴム34を構成するサイドウォールゴム部材の製造工程及び該サイドウォールゴム部材を未加硫のタイヤ中間体に貼り付ける工程に特徴があり、それ以外の工程については、公知の製造方法を適用することができる。
本実施形態に係るサイドウォールゴム部材は、押出機の口金からゴム材料を支持面に対して押し出しながら、該支持面と口金とを複数周回にわたって相対的に回転移動させて、押し出されたゴム材料を順次積層することにより、支持面上に円環状に成型される。
図2は、同工程に用いる成型装置70の一例を示したものである。成型装置70は、先端に口金72を備えた押出機74と、支持部材76とを備え、押出機74で混練したゴム材料を口金72から押し出して、図3に例示する薄板円環状のサイドウォールゴム部材50を支持部材76の支持面78上に成型する装置である。
押出機74は、非導電性ゴム材料からなる非導電層の一層構造での押し出しと、非導電性ゴム材料からなる非導電層と導電性ゴム材料からなる導電層との2層構造での押し出しが可能である。そのために、押出機74は、図示しないが、ゴム材料を送り出すスクリューと、口金72への送り出し量を制御するギアポンプとが、非導電性ゴム材料と導電性ゴム材料のそれぞれについて設けられている。導電性ゴム材料のギアポンプを止めて非導電性ゴム材料のギアポンプのみを駆動させることにより、上記一層構造での押し出しがなされ、両方のギアポンプを駆動させて送り出されたゴム材料を合流させてから口金72から吐出されることにより、上記2層構造での押し出しがなされる。
支持部材76は、円板状の支持具80と、支持具80を回転させる回転駆動装置82とを備える。支持具80の一方の板面が口金72と対向する支持面78を構成する。回転駆動装置82の駆動によって支持具80が回転Rすることにより、支持面78と口金72とが相対的に回転移動する。
成型装置70を用いてサイドウォールゴム部材50を成型する際、本実施形態では、支持面78と口金72とを複数周回にわたって相対的に回転移動させて、スリット状の開口形状を持つ口金72から押し出されたゴム材料を支持面78上で順次積層する。その際、1周目の回転では、非導電性ゴム材料からなる非導電層の1層構造で口金72から押し出し、2周目以降の少なくとも1周の回転では、非導電層と導電層との2層構造で口金72から押し出す。
図4(a)は、第1実施形態に係る口金72の開口形状を示した正面図であり、口金形状は扁平な台形状である。第1実施形態では、この口金72を用いて図4(b)に示す断面形状のサイドウォールゴム部材50を得る。
詳細には、1周目に非導電層52のみを押し出す(符号E1が1周目で押し出された部分である)。そして、支持面78が1回転してサイドウォールゴム部材50の始端位置Es(図2,3参照)に達すると、支持面78の回転を続けながら、口金72が支持面78から口金72の開口高さ分(即ち、1周目の押出部分E1の厚み分)だけ離間方向に移動して、2周目の押し出しに移行する。
2周目には非導電層52と導電層54との2層構造で押し出す(符号E2が2周目で押し出された部分である)。図4(b)に示すように、2層構造で押し出す際には、口金72の台形状の開口形状において当該台形の互いに平行な2辺72A,72Bのうちの幅広の下底72B側が導電層54となるように口金72から押し出す。これにより、2周目の押出部分E2は、下側、即ち1周目の押出部分E1に接着される支持面78側が薄肉の導電層54となり、上側、即ち口金72側が導電層54よりも厚肉の非導電層52となる。また、上記台形状に起因して、導電層54は、非導電層52よりも幅広であり、例えば、両端部でそれぞれ1mm程度ずつ非導電層52よりもはみ出した形状となるように幅が広く形成される。このような2層構造は、押出機74のギアポンプで非導電性ゴム材料と導電性ゴム材料の送り出し量を調整しつつ、上記台形の下底72B側から導電性ゴム材料を供給することにより、形成することができる。その場合、送り出し量の調整には若干時間がかかるので、1層構造から所定の2層構造に切り替わるまでの間に導電層54の厚みが徐々に変化する徐変区間があってもよい。後述する2層構造から1層構造への切り替えについても同様である。
そして、2周目の押し出しにおいて、口金72が再び上記始端位置Esに到達すると、支持面78の回転を停止するとともに、押出機74による押し出しを停止することで、図3に示す円環状のサイドウォールゴム部材50が得られる。符号Eeが終端位置である。該サイドウォールゴム部材50は、図4(b)に示すように、導電層54の表裏両側が非導電層52,52で挟まれた3層構造をなしている。
このようにして得られたサイドウォールゴム部材50は、図5(a)及び(b)に示すように、トロイド状にシェーピングされた未加硫のタイヤ中間体90のサイドウォール部に貼り付けられて、グリーンタイヤ(未加硫タイヤ)が成型される。
詳細には、この例では、図5(a)に示すように、タイヤ中間体90にはトレッドゴム部材94が先に貼り付けられており、このタイヤ中間体90のサイドウォール部に上記サイドウォールゴム部材50を貼り付ける。サイドウォールゴム部材50は、上記1周目の押出部分E1が内側で2周目の押出部分E2がタイヤ外面側となるように貼り付ける。なお、2周目の押出部分E2が内側となるように貼り付けてもよい。
そして、トレッドゴム部材94の幅方向端部にサイドウォールゴム部材50の外周端部を載せるようにして、押圧装置(押圧ローラ)としてのステッチャー92で当該外周端部を押圧する。ステッチャー92は径方向外方に向けて押圧する。押圧によりサイドウォールゴム部材50の外周端部を引き伸ばすように変形させて、サイドウォールゴム部材50の導電層54を、トレッドゴム部材94、より詳細にはトレッドゴム部材94に埋設されたトレッド導電部32に接触させることができる。なお、図示しないが、サイドウォールゴム部材50の内周端部についても、ステッチャーを用いて、導電層54がリムストリップ26に接触するように押圧する。
このようにしてグリーンタイヤを成型した後、得られたグリーンタイヤを、加硫成形型であるモールドにセットし、加硫成型することにより空気入りタイヤ10が得られる。得られたタイヤ10において、サイドウォールゴム34の非導電性の内側ゴム34Aは上記1周目の押出部分E1からなり、非導電性の外側ゴム34Bは上記2周目の押出部分E2の非導電層52からなり、導電性の中間ゴム34Cは2周目の押出部分E2の導電層54からなる。
以上よりなる本実施形態であると、円環状のサイドウォールゴム部材50を、1周目は非導電層52を一層構造で押し出し、2周目は下側の導電層54と上側の非導電層52との2層構造で押し出しながら、順次積層して製造する。そのため、導電層54の厚みを全周にわたって安定的に確保しながら、導電層54が非導電層52で挟まれた3層構造の円環状のサイドウォールゴム部材50を容易かつ早く成型することができる。
また、得られた空気入りタイヤ10のサイドウォールゴム34は、非導電性の内側ゴム34Aと外側ゴム34Bとの間に導電性の中間ゴム34Cを設けた3層構造であることから、カーカス18との接着性に優れ、かつ、使用時における外傷による通電経路の損傷を防止しながら、中間ゴム34Cにより導電性を確保することができる。
本実施形態によれば、また、押出機74の口金72の開口形状が台形状であり、2層構造で押し出す際に、導電層54が非導電層52よりも幅広とされ、すなわち幅方向外方に突出した形状に形成されるようにしたので、タイヤ中間体90に貼り付けてステッチャー92で押圧するときに、導電層54がトレッドゴム部材94のトレッド導電部32やリムストリップ26に接触した状態に成型しやすく、容易かつ安定的に通電経路を確保することができる。
また、本実施形態では、SWOT構造を採用し、サイドウォールゴム部材50の外周端部を押圧ロール92で押圧することでトレッドゴム部材94の端部に被せるようにしたので、該押圧時に導電層54をトレッドゴム部材94の表面に接触させやすく、通電経路を確保しやすい。このように本実施形態ではSWOT構造を採用しているが、これに限定されず、トレッドゴムの端部をサイドウォールゴムの外周端部に載せてなるトレッドオンサイド(TOS)構造を採用することも可能である。
本実施形態では、サイドウォールゴム部材50を2周の押し出しで成型する場合について説明したが、周回数は2回に限定されず、3回以上であってもよい。図6は、3周の押し出しで成型したサイドウォールゴム部材50Aの一例を示したものである。この例では、図4(b)に示す例と同様、1周目に非導電層52の1層構造(E1)で押し出し、2周目に非導電層52と導電層54との2層構造(E2)で押し出した後、3周目に2周目と同じ2層構造(E3)で押し出している。3周目は非導電層52の1層構造で押し出してもよく、また、2周目を非導電層52の1層構造で押し出し、3周目を非導電層52と導電層54との2層構造で押し出してもよい。好ましくは、2周目を2層構造とし、3周目以降を1層構造又は2層構造とすることである。周回数の上限は特に限定されないが、通常は5回以下である。
このように押出成形の周回数を変えることにより、サイドウォールゴム部材50の厚みを容易に制御することができる。口金72の開口形状の高さH(図4(a)参照)は、周回数に応じて、サイドウォールゴム部材50の全体を一回で押し出す場合の開口形状の高さに対して、例えば20〜50%に設定することができる。開口形状の高さHを調整することで、サイドウォールゴム部材50の厚みを調整することができる。
サイドウォールゴム部材50における導電層54の断面積(サイドウォールゴム34における導電層(図1の例では中間ゴム34C)の断面積と同じ)は、低燃費性の点から、サイドウォールゴム部材50全体の断面積の20%未満であることが好ましい。導電層54の断面積は、重視する性能に応じて設定することができ、操縦安定性や低燃費性、乗り心地などの性能のチューニングが可能である。例えば、導電層54の断面積は、操縦安定性を重視する場合にはサイドウォールゴム部材50全体の断面積の15〜20%であることが好ましく、また、低燃費性を重視する場合には2〜5%であることが好ましい。
上記実施形態では、図4(a)に示すように下底72Bが幅広の台形状をなす開口形状の口金72を用いたが、口金72の開口形状はこれに限定されるものではない。
例えば、図7(a)に示すように、上下反転させて、上底72Aが幅広の台形状をなす開口形状の口金72Xを用いてもよい。図7(b)は、この口金72Xを用いて成型したサイドウォールゴム部材50Xの一例を示す断面図である。この例では、1周目に非導電層52の1層構造で押し出し、2周目に、厚肉の非導電層52と、非導電層52よりも薄肉の導電層54との2層構造で押し出し、3周目に非導電層52の1層構造で押し出すことで成型されている。2周目では、上底72A側が導電層54となるように押し出しており、これにより、2周目の押出部分E2の導電層54が、1周目及び2周目の押出部分E1及びE2の非導電層52と3周目の押出部分E2の非導電層52との間で挟まれた構造に形成されている。また、幅広の上底72A側を導電層54としているので、当該押出部分E2において導電層54は非導電層52よりも幅広であり、通電経路を確保しやすくなっている。
また、図8(a)に示すように、幅方向両端が半円形状に丸められた形状の開口形状を持つ口金72Yを用いてもよく、図8(b)はこの口金72Yを用いて成型したサイドウォールゴム部材50Yの一例を示す断面図である。図9(a)に示すように、幅方向両端が三角形状をなし、全体として扁平な六角形状をなす開口形状の口金72Zを用いてもよく、図9(b)はこの口金72Zを用いて成型したサイドウォールゴム部材50Zの一例を示す断面図である。図10(a)に示すように、扁平な矩形状をなす開口形状の口金72Wを用いてもよく、図10(b)はこの口金72Wを用いて成型したサイドウォールゴム部材50Wの一例を示す断面図である。
これら図8〜図10の例では、1周目に非導電層52の1層構造(E1)で押し出し、2周目に、厚肉の非導電層52と、非導電層52よりも薄肉の導電層54との2層構造(E2)で押し出すことで、各サイドウォールゴム部材50Y,50Z,50Wが成型されている。このように様々な口金形状が可能であるが、図8(a)の開口形状では、2層構造で押し出す際に導電層54が幅方向端部から表面側に回り込みやすく、導電層54がタイヤ外面に露出しやすい。図9(a)の開口形状では、幅方向端部における上下の押出部分E1,E2間の隙間56が大きくなり、ステッチャーで押圧する際に所定の形状に成型しにくい。図10(a)の開口形状では、図10(b)に示すように導電層54が非導電層52よりも幅広でないと、ステッチャーで押圧する際に導電層54をトレッドゴム部材94の導電部やリムストリップ26に接触させにくい。これらの事情に鑑みると、上記実施形態のように台形状の開口形状を持つことが好ましい。
以上の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
10…空気入りタイヤ、14…サイドウォール部、34…サイドウォールゴム、34A…内側ゴム、34B…外側ゴム、34C…中間ゴム、50,50A,50X,50Y,50Z,50W…サイドウォールゴム部材、52…非導電層、54…導電層、70…成型装置、72,72X,72Y,72Z,72W…口金、74…押出機、78…支持面、90…タイヤ中間体、92…ステッチャー(押圧装置)、94…トレッドゴム部材、E1…1周目の押出部分、E2…2周目の押出部分、E3…3周目の押出部分

Claims (4)

  1. 押出機の口金からゴム材料を支持面に対して押し出しながら、前記支持面と前記口金とを複数周回にわたって相対的に回転移動させて、押し出されたゴム材料を順次積層することにより、前記支持面上に円環状のサイドウォールゴム部材を成型する工程を含む、空気入りタイヤの製造方法であって、
    1周目には非導電性ゴム材料からなる非導電層の1層構造で前記口金から押し出し、2周目以降の少なくとも1周では非導電性ゴム材料からなる非導電層と導電性ゴム材料からなる導電層との2層構造で前記口金から押し出すことにより、導電層が非導電層で挟まれた構造を持つ前記サイドウォールゴム部材を成型する
    ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
  2. 前記2層構造で押し出す際に、前記導電層が前記非導電層よりも幅広になるように前記口金から押し出す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. 前記口金の開口形状が台形状であり、前記2層構造で押し出す際に前記台形の互いに平行な2辺のうちの幅広の辺側が前記導電層となるように前記口金から押し出す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。
  4. 円環状の前記サイドウォールゴム部材をシェーピングされた未加硫のタイヤ中間体のサイドウォール部に貼り付け、トレッドゴム部材の端部に前記サイドウォールゴム部材の外周端部を載せるようにして押圧装置で当該外周端部を押圧することにより、前記サイドウォールゴム部材の前記導電層を前記トレッドゴム部材に接触させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
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