JP2015182294A - 乗用車用空気入タイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの転がり抵抗に大きく影響する部位を適切な加硫状態にして、転がり抵抗を効果的に低減させることができる乗用車用空気入タイヤの製造方法を提供する。【解決手段】加硫機１によりグリーンタイヤＧの加硫工程を行ない、次いで、加硫機１から取り出したタイヤＴのゴムの加硫反応を完了させるポスト加硫工程を終了した時に、トレッドゴム５、サイドゴム６およびベルト被覆ゴム１０ｂのそれぞれの等価加硫量を、それぞれの部位と同種のゴムコンパウンドについてＪＩＳ Ｋ６３００−２で規定されているレオメータによるトルク検出から得られた加硫曲線で、最大トルクＭHを超えて加硫時間ｔが経過しない範囲内で最大トルクＭHと最小トルクＭLとの差ＭEの９０％以上１００％以下のトルクとなる等価加硫量にする。【選択図】図４

Description

本発明は、乗用車用空気入タイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、タイヤの転がり抵抗に大きく影響する部位を適切な加硫状態にすることにより、転がり抵抗を効果的に低減させることができる乗用車用空気入タイヤの製造方法に関するものである。

タイヤを製造する際には、未加硫ゴムを用いて成形したグリーンタイヤを所定時間加硫する。グリーンタイヤは部位によって厚さや形状が異なるため、最適な加硫時間は部位によって異なる。実際のタイヤ生産では、加硫不足となる部位がないように加硫時間が設定されているため、最適な加硫状態よりも加硫が進行している部位が存在している。

ゴムコンパウンドは過加硫状態になる程、損失係数（ｔａｎδ）が増大し、損失係数の増大に伴ってタイヤの転がり抵抗が大きくなる傾向がある。地面と接するトレッドゴム、タイヤ走行に伴って繰り返し曲げ変形を受けるサイドゴムの損失係数の大きさはタイヤの転がり抵抗に大きく影響する。タイヤの転がり抵抗を十分に低減させるには、転がり抵抗に大きく影響するタイヤの部位の損失係数を低減させる必要がある。そして、本願発明の発明者は、トレッドゴム、サイドゴムに加えて、ベルト層のベルト被覆ゴムの損失係数が転がり抵抗に大きく影響することを見出した。

従来、例えば、タイヤの燃費性能とウエット制動性能とを両立させる空気入りタイヤの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。この提案の空気入りタイヤの製造方法では、グリーンタイヤを加硫する際のトレッド部の外表面、サイドウォール部の外表面およびトレッド部の内表面の温度を規定して加硫条件を最適化することを意図している。そして、規定した加硫条件によってグリーンタイヤを加硫することで、タイヤの転がり抵抗を低減させるとともに、ウエット時の摩擦係数を増大させることを目的としている。しかしながら、この方法では、ベルト被覆ゴムの加硫条件は何ら考慮されていないため、転がり抵抗を十分に低減させることができず、改善の余地があった。

特許第５２８１７０９号公報

本発明の目的は、タイヤの転がり抵抗に大きく影響する部位を適切な加硫状態にすることにより、転がり抵抗を効果的に低減させることができる乗用車用空気入タイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の乗用車用空気入りタイヤの製造方法は、グリーンタイヤを加硫機により加硫する加硫工程と、この加硫機から取り出したタイヤのゴムの加硫反応を完了させるポスト加硫工程とを有する乗用車用空気入りタイヤの製造方法において、前記ポスト加硫工程終了時に、タイヤを構成するトレッドゴム、サイドゴムおよびベルト層のベルト被覆ゴムのそれぞれの等価加硫量を、それぞれの部位と同種のゴムコンパウンドについてＪＩＳ Ｋ６３００−２で規定されているレオメータによるトルク検出から得られた加硫曲線で、最大トルクを超えて加硫時間が経過しない範囲内で最大トルクと最小トルクとの差の９０％以上１００％以下のトルクとなる等価加硫量にすることを特徴とする。

本発明によれば、タイヤの転がり抵抗に大きく影響する部位として、トレッドゴム、サイドゴムおよびベルト被覆ゴムを特定し、これら部位に対して等価加硫量を所定の範囲内に規定することによって適切な加硫状態にするので、これら部位の損失係数が小さくなり、転がり抵抗を効果的に低減させることができる。

本発明の加硫工程およびポスト加硫工程を例示する説明図である。 加硫工程で加硫機にセットされているタイヤを例示するタイヤの子午線半断面図である。 ベルト層を例示する断面図である。 ゴムの加硫曲線を例示する説明図である。

以下、本発明の乗用車用空気入りタイヤの製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示する加硫システムを用いて本発明の乗用車用空気入りタイヤの製造方法を実施する。この加硫システムは、制御装置４を備えた加硫機１とポストキュアインフレータ１１とを有している。加硫工程では加硫機１によりグリーンタイヤＧを加硫し、ポスト加硫工程では加硫工程を経たタイヤＴのゴムの加硫反応を完了させる。この実施形態では、ポスト加硫工程においてポストキュアインフレータ１１を用いている。

加硫機１の内側には加硫モールド２が取り付けられている。この実施形態の加硫モールド２は周方向に配置される複数のセクタ２ａと、対向する一対の環状プレート２ｂとで構成されている。この加硫モールド２の内部にグリーンタイヤＧが投入されてセットされる。ポストキュアインフレータ１１は、例えば、タイヤＴの内面を支持する支持部材を有していて、タイヤＴが所定温度に低下するまで支持した状態を維持する。

図２に例示するグリーンタイヤＧは、最外周にタイヤ周方向に延在する環状のトレッドゴム５と、トレッドゴム５のタイヤ幅方向両側に配置された一対のサイドゴム６と、これらサイドゴム６のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部９とを備えている。一対のビード部９の間にはカーカス層８が配置され、カーカス層８の内周側にはインナーライナ７が配置されている。カーカス層８は、タイヤ径方向に延びる多数本の補強コードを有し、それぞれのビード部９に配置されたビードコア９ａの廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア９ａの外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラーが配置されている。トレッドゴム５とカーカス層８との間には複数のベルト層１０が配置されている。

図３に例示するように、ベルト層１０はスチールワイヤ等の補強コード１０ａと、補強コード１０ａを被覆するベルト被覆ゴム１０ｂとで構成されている。補強コード１０ａはタイヤ周方向に対して傾斜して多数本が並んで配置されていて、かつ、隣接するベルト層１０どうしの補強コード１０ａは、互いに交差するように配置されている。上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

加硫工程では、グリーンタイヤＧを図２に例示するように型閉された加硫モールド２内で、膨張させた加硫ブラダ３によって加熱および加圧して加硫する。グリーンタイヤＧには加硫モールド２からも熱が付与される。グリーンタイヤＧに付与する熱量（加硫温度×加硫時間）および圧力は制御装置４によって制御される。次工程のポスト加硫工程では、加硫機１から取り出したタイヤＴを例えば常温まで低下させる。ゴムの加硫反応は、ゴムの温度が１００℃まで低下した時点で完了したとみなすことができる。

本発明では、グリーンタイヤＧ（タイヤＴ）を構成するトレッドゴム５、サイドゴム６およびベルト被覆ゴム１０ｂのそれぞれと同種のゴムコンパウンドについて、ＪＩＳ Ｋ６３００−２で規定されているレオメータによるトルク検出によって、図４に例示する加硫曲線を得ておく。図４の縦軸は所定の試験温度でレオメータにより検出されるトルクＭ、横軸は加硫時間ｔである。図４の加硫曲線はトルクＭの最小値がＭ_L、最大値がＭ_Hであり、最大トルクＭ_Hをピークとした山型形状になっていて、最大トルクＭ_H時の加硫時間はｔ１００である。Ｍ_Eは、最大値Ｍ_Hと最小値Ｍ_Lとの差（Ｍ_E＝Ｍ_H−Ｍ_L）である。尚、加硫曲線がピークを有していない形状の場合は、ＪＩＳ Ｋ６３００−２の規定に従って、例えば、特定時間を６０分に設定して最大トルクＭ_Hを決定する。

取得した加硫曲線で、最大トルクＭ_Hを超えて加硫時間ｔが経過しない範囲内で、Ｍ_Eの９０％以上１００％以下のトルクとなる等価加硫量を把握しておく。図４では、Ｍ_Eの９０％のトルクになる時の加硫時間をｔ９０で示している。即ち、加硫曲線において、加硫時間がｔ９０以上ｔ１００以下の場合の等価加硫量（以下、目標等価加硫量という）を把握しておく。

等価加硫量とは周知のとおり加硫反応量を意味する。加硫温度が異なれば加硫速度が変化するため、加硫温度毎の加硫速度を求めてこれに時間を乗じ、時間積分することで算出される。加硫速度を示す加硫反応速度定数Ｋは、以下の（１）式によって算出される。
Ｋ＝Ａ・ｅｘｐ｛−Ｅ／（Ｒ・Ｔ）｝・・・（１）
Ａはゴム特有の定数、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔは加硫温度である。

そして、加硫工程では、加硫機１での加硫温度および加硫時間をコントロールしてグリーンタイヤＧの加硫を行ない、次いで、ポスト加硫工程を行なう。ポスト加硫工程終了時に、トレッドゴム５、サイドゴム６およびベルト被覆ゴム１０ｂのそれぞれの等価加硫量が、予め把握している上述した目標等価加硫量になるようにする。トレッドゴム５の実質的全体、サイドゴム６の実質的全体、ベルト被覆ゴム１０ｂの実質的全体をそれぞれ、目標等価加硫量にする。尚、ポスト加硫工程での加硫進行具合は、蓄積されたデータに基づいて把握することができる。

本発明では、タイヤの転がり抵抗に大きく影響する部位として、トレッドゴム５、サイドゴム６およびベルト被覆ゴム１０ｂを特定している。トレッドゴム５はタイヤ走行時に直接路面に接触する部位であるため、サイドゴム６はタイヤ走行に伴って繰り返し屈曲変形する部位であるため、これら部位の物性は転がり抵抗に対して影響が大きくなる。また、ベルト被覆ゴム１０ｂはトレッドゴム５に近接して配置されているとともに、剛体であるベルトコード１０ａを被覆しているので、タイヤ走行時には比較的変動する部位となる。そのため、ベルト被覆ゴム１０ｂの物性も転がり抵抗に対して影響が大きくなる。

そして、転がり抵抗に対する影響が大きい部位に対して等価加硫量を所定の範囲内にすることで、一体的に適切な加硫状態にしている。それ故、即ち、これら部位の過加硫状態が回避されて損失係数（ｔａｎδ）が小さくなるので、タイヤＴの転がり抵抗を効果的に低減させることができる。

加硫工程おいて、加硫機１によるトレッドゴム５およびサイドゴム６の加硫温度は例えば１４０℃以上１６０℃以下、ベルト被覆ゴム１０ａの加硫温度は例えば１５０℃以上１６５℃以下にする。尚、本発明における加硫温度とは経時的に安定して概ね一定になる温度であり、加硫最高温度と近い値である。このような範囲に加硫温度を設定することで、加硫時間が過剰に増大することも回避される。インナーライナ７は、転がり抵抗には大きく影響しない部材であるが、加硫温度は例えば１７０℃程度である。

シリカの配合割合が多いゴムは、等価加硫量が小さくなると（加硫温度が低くなると）損失係数の低下割合が大きくなる傾向がある。それ故、例えば、トレッドゴム５に対するシリカの配合割合が２０ｐｈｒ以上１５０ｐｈｒ以下の場合に、本発明を適用すると顕著な効果を得やすくなる。

加硫ブラダ３は、温水のみ、窒素ガスのみ、スチームと温水を併用して、或いは、スチームと窒素ガスを併用して膨張させることができる。本発明ではできるだけ加硫温度を精密にコントロールする仕様が好ましいので、加硫ブラダ３に注入する加熱媒体としてスチームを使用し、加圧媒体として窒素ガスを使用するとよい。

本発明を適用する乗用車用空気入りタイヤのサイズは、例えば、タイヤ幅は１３５ｍｍ以上３１５ｍｍ以下であり、リムサイズは１２インチ以上２４インチ以下である。

表１に示すように、同一種類の乗用車用タイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を構成するトレッドゴムのシリカ配合割合と加硫条件（加硫温度およびポスト加硫工程終了時の等価加硫量）、サイドゴムおよびベルト被覆ゴムの加硫条件（加硫温度およびポスト加硫工程終了時の等価加硫量）を異ならせて９種類のタイヤ（実施例１〜５、比較例１〜４）を製造した。加硫する際の加熱媒体としてスチーム、加圧媒体として窒素ガスを使用した。尚、ＪＩＳ Ｋ６３００−２に基づいて得られた加硫曲線（加硫温度は１６０℃）でのトレッドゴムおよびサイドゴムのｔ９０は７分、ｔ１００は１３分、ベルト被覆ゴムのｔ９０は１０分、ｔ１００は２０分である。それぞれのタイヤの加硫時間、転がり抵抗は表１に示すとおりであった。転がり抵抗は、比較例１を基準の１００として指数評価し、数値が小さい程、転がり抵抗が小さいことを示している。

表１中の等価加硫量を示すｔ１００は、図４で示したｔ１００の場合の等価加硫量を意味している。ｔ９０、ｔ９８等も同様の趣旨である。また、ｔ１００−１は、加硫時間がｔ１００を超えて経過して、Ｍ_Eの９９％（Ｍ_Eから１％マイナス）のトルクになった時の等価加硫量を意味している。ｔ１００−２等も同様の趣旨である。

表１の結果から、実施例１〜５は、比較例１に比して転がり抵抗が小さいことが分かる。比較例２は、ベルト被覆ゴムの等価加硫量が過小であるためベルト層に接着不良が生じ、転がり抵抗を測定できなかった。また、実施例１、２、４、５は、比較例１に対して加硫時間の過剰な増大を回避できることが分かる。

１ 加硫機
２ 加硫モールド
２ａ セクタ
２ｂ 環状プレート
３ 加硫ブラダ
４ 制御装置
５ トレッドゴム
６ サイドゴム
７ インナーライナ
８ カーカス層
９ ビード部
９ａ ビードコア
１０ ベルト層
１０ａ ベルトコード
１０ｂ ベルト被覆ゴム
１１ ポストキュアインフレータ
Ｇ グリーンタイヤ
Ｔ 加硫したタイヤ

Claims (4)

1. グリーンタイヤを加硫機により加硫する加硫工程と、この加硫機から取り出したタイヤのゴムの加硫反応を完了させるポスト加硫工程とを有する乗用車用空気入りタイヤの製造方法において、前記ポスト加硫工程終了時に、タイヤを構成するトレッドゴム、サイドゴムおよびベルト層のベルト被覆ゴムのそれぞれの等価加硫量を、それぞれの部位と同種のゴムコンパウンドについてＪＩＳ Ｋ６３００−２で規定されているレオメータによるトルク検出から得られた加硫曲線で、最大トルクを超えて加硫時間が経過しない範囲内で最大トルクと最小トルクとの差の９０％以上１００％以下のトルクとなる等価加硫量にすることを特徴とする乗用車用空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記加硫工程での前記トレッドゴムおよび前記サイドゴムの加硫温度を１４０℃以上１６０℃以下、前記ベルト被覆ゴムの加硫温度を１５０℃以上１６５℃以下にする請求項１に記載の乗用車用空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記トレッドゴムに対するシリカの配合割合が２０ｐｈｒ以上１５０ｐｈｒ以下である請求項１または２に記載の乗用車用空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記加硫機の加硫ブラダに注入する加熱媒体としてスチームを使用し、加圧媒体として窒素ガスを使用する請求項１〜３のいずれかに記載の乗用車用空気入りタイヤの製造方法。

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