JP2017159487A - 空気入りタイヤの製造方法、ゴム材料および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】アウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造するに際して、アウターエイペックスとサイドウォールとの間に段差が生じることを防止し、製造後のタイヤにディフェクトが発生することを防止できる技術を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂を含有したアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールとの間に配置されたアウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造する空気入りタイヤの製造方法であって、アウターエイペックスとサイドウォールを同時に押出成形することによりアウターエイペックスとサイドウォールとが一体化したゴム材料を成形する空気入りタイヤの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明はアウターエイペックス構造の空気入りタイヤの製造方法、アウターエイペックス構造用のゴム材料および空気入りタイヤに関する。

近年、剛性や耐久性を低下させずに軽量化を実現できる構造の空気入りタイヤとして、アウターエイペックス構造の空気入りタイヤが提案されている。このアウターエイペックス構造のタイヤでは、熱硬化性樹脂を含有した高強度のゴム部材であるアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールの間に配置される（特許文献１）。

このアウターエイペックス構造のタイヤを成形する方法としては、押出成形されたアウターエイペックスとサイドウォールを予め接合した後に、巻き上げられたカーカスプライに貼り付ける方法や、巻き上げられたカーカスプライにアウターエイペックスとサイドウォールを順次貼り付ける方法などがある。一般には、成形工程のサイクルタイムを短縮するために、前者のアウターエイペックスとサイドウォールを予め接合する方法が主に採用されている。

特開２０１３−１２９３４６号公報

しかしながら、上記した何れの方法を用いた場合であっても、アウターエイペックスとサイドウォールなどのゴム部材同士の接合部分に段差が生じ、この段差にエアーが溜まることにより製造後のタイヤにディフェクトが発生する恐れがあった。

例えば、アウターエイペックスとサイドウォールを予め接合すると図３に示すようなゴム材料２０が得られるが、このときの貼付精度には±３ｍｍ程度のバラツキがあり、接合により得られたゴム材料２０のアウターエイペックス１とサイドウォール２との接合部分に段差が生じることがある。

なお、図３中の符号３はクリンチエイペックスであり、このような部材についても接合した場合には、この部材と他のゴム部材との間にも段差が生じる恐れがある。

そこで、本発明は、アウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造するに際して、アウターエイペックスとサイドウォールとの間、さらにクリンチエイペックスの間に段差が生じることを防止し、製造後のタイヤにディフェクトが発生することを防止できる技術を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
熱硬化性樹脂を含有したアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールとの間に配置されたアウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造する空気入りタイヤの製造方法であって、
前記アウターエイペックスと前記サイドウォールを同時に押出成形することにより、前記アウターエイペックスと前記サイドウォールとが一体化したゴム材料を成形することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、
前記アウターエイペックスと前記サイドウォールに加えて、クリンチエイペックスを同時に押出成形することにより、前記アウターエイペックスと前記サイドウォールと前記クリンチエイペックスとが一体化したゴム材料を成形することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法である。

請求項３に記載の発明は、
前記サイドウォールに対する前記アウターエイペックスの体積比率が１０〜１５体積％であり、
前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が、前記サイドウォールのデュロメーター硬度よりも２５〜３５高く、
前記アウターエイペックスのムーニー粘度が、前記サイドウォールのムーニー粘度よりも２０〜３０高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が７８〜８８であり、ムーニー粘度が５８〜６８であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤの製造方法である。

請求項５に記載の発明は、
アウターエイペックス構造の空気入りタイヤの製造に用いられるゴム材料であって、
サイドウォールとアウターエイペックスが一体化されていることを特徴とするゴム材料である。

請求項６に記載の発明は、
前記アウターエイペックスと前記サイドウォールに加えて、クリンチエイペックスが一体化されていることを特徴とする請求項５に記載のゴム材料である。

請求項７に記載の発明は、
前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が７８〜８８であり、ムーニー粘度が５８〜６８であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のゴム材料である。

請求項８に記載の発明は、
熱硬化性樹脂を含有したアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールとの間に配置されたアウターエイペックス構造を有する空気入りタイヤであって、
請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のゴム材料が、前記ビードエイペックスの外側に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明によれば、アウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造するに際して、アウターエイペックスとサイドウォールとの間、さらにクリンチエイペックスの間に段差が生じることを防止し、製造後のタイヤにディフェクトが発生することを防止できる技術を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法において得られるアウターエイペックス構造用のゴム材料の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法により製造された空気入りタイヤのビード部付近の断面図である。 従来の方法により得られたゴム材料の断面図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

１．第１の実施の形態
図１は第１の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法において得られるアウターエイペックス構造用のゴム材料の断面図である。

第１の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、アウターエイペックスとサイドウォールを同時に押出成形することにより、図１に示すようなアウターエイペックス１とサイドウォール２とが一体化したアウターエイペックス構造用のゴム材料（以下、単に「ゴム材料」ともいう）１０を成形することを特徴とする。

これにより、図３に示すような別々に押出成形されたアウターエイペックス１とサイドウォール２とを接合する従来の技術と異なり、成形後のゴム材料１０のアウターエイペックス１とサイドウォール２との間に段差が生じることがない。この結果、段差が生じた部分にエアーが溜まることによるディフェクトの発生を防止することができる。

以下、本実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法におけるアウターエイペックスとサイドウォールの押出成形を説明する。なお、本実施の形態においては、クリンチエイペックス３も同時に押出成形して、アウターエイペックス１とサイドウォール２とクリンチエイペックス３とが一体化したゴム材料１０を作成している。

図１に示すゴム材料１０の成形には、プリフォーマーを取り付けた多層押出機が用いられる。

具体的には、先ず、３つのゴム流路を有した多層押出機の各々のゴム流路に、アウターエイペックス１用の配合のゴムと、サイドウォール２用の配合のゴムと、クリンチエイペックス３用の配合のゴムを供給する。

各々のゴム流路に供給されたゴムは、多層押出機の先端に取り付けられたプリフォーマーに送られる。プリフォーマーは、多層押出機から送られてきた各々のゴムを、図１に示すような位置関係になるように誘導しながら吐出口まで供給する。

そして、吐出口において各々のゴムが統合されるように押出成形が行われることにより、アウターエイペックス１とサイドウォール２とクリンチエイペックス３が図１に示すような位置関係で一体化したアウターエイペックス構造用のゴム材料１０が得られる。

このように、多層押出機とプリフォーマーを用いて、アウターエイペックス１とサイドウォール２とクリンチエイペックス３が一体化したゴム材料１０を押出成形することにより、別々に押出成形されたゴム部材を接合する従来の技術（図３参照）と異なり、アウターエイペックス１、サイドウォール２、クリンチエイペックス３の各々の境界に段差を生じさせずに平坦にすることができる。

そして、このようなゴム材料１０を用いて空気入りタイヤを製造すると、図２に示すような空気入りタイヤを製造することができる。図２中の４はビードコア、５はビードエイペックス、６はカーカスプライ、７はインナーライナー、８はチェーファーである。

この空気入りタイヤは、上記した一体型の押出成形により得られたアウターエイペックス構造用のゴム材料を、ビードエイペックス５外側のカーカスプライ６に貼り付けた後、加硫成形を行うことにより製造される。

本実施の形態においては、上記したように、アウターエイペックス１、サイドウォール２、クリンチエイペックス３の境界における段差の発生が防止されているため、図３に示すような空気入りタイヤを製造した際に、アウターエイペックス１、サイドウォール２、クリンチエイペックス３に隣接した他のゴム部材との間にエアーが溜まることがなく、製造後のタイヤにディフェクトが発生することを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、アウターエイペックス１、サイドウォール２、クリンチエイペックス３の３種類のゴム部材を同時に押出成形した場合について説明したが、これに限定されず、４種類以上のゴム部材を同時に押出成形してもよい。このような場合であっても、各々のゴムの境界に段差が生じることを防止できるため、製造後のタイヤにエアー溜まりが生じることを防止できる。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、上記した第１の実施の形態のように、アウターエイペックス１とサイドウォール２とが一体化したアウターエイペックス構造用のゴム材料１０を成形するに際して、サイドウォール２に対するアウターエイペックス１の体積比率と、サイドウォール２とアウターエイペックス１との硬度差および粘度差が所定の値に調整されたアウターエイペックス１を用いることを特徴とする。

これにより、アウターエイペックス構造用のゴム材料１０の成形において寸法不足などの規格外品や生産残余が生じた場合に、アウターエイペックス構造用のゴム材料１０をサイドウォール２用のゴムの混合工程にそのままリユース（再利用）することができる。

以下、第２の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、ゴムのリユースに関して従来の技術が有していた問題点を説明した後に、本実施の形態を詳しく説明する。

一般的な空気入りタイヤの製造工程においては、成形後のサイドウォールに寸法不足などの規格外品や生産残余などが生じた場合、サイドウォール用のゴムを作成する混合工程に返却して、作成中のゴムに混ぜ合わせるリユースを行なうことにより仕損の増加を抑制している。

しかし、アウターエイペックス構造の空気入りタイヤの製造において、図３に示すように、サイドウォールにアウターエイペックスなどの他のゴム部材を予め接合させると、接合後のゴム材料をサイドウォール用のゴムの混合工程にそのまま返却することができなくなる。

例えば、アウターエイペックスには、強度向上のための熱硬化性樹脂が含まれており、このようなアウターエイペックスを、サイドウォール用のゴムに混ぜ合わせようとしても、ゴムが上手く混ざらないため分散不良になる。このような分散不良が生じたゴムを使用してタイヤを製造すると、分散していないゴム同士の界面に亀裂が入って耐久性が著しく低下するため廃棄タイヤとなってしまう。

このため、従来より、サイドウォールとアウターエイペックスとを予め接合したゴム材料をリユースする場合には、ナフサなどの有機溶剤を用いて手作業でサイドウォールとアウターエイペックスを分離する必要があり、生産性を阻害する要因となっていた。また、近年では、生産現場における有機溶剤の使用量を削減することが求められており、この観点からも問題がある。

このようなアウターエイペックス構造のタイヤの製造におけるリユースの問題は、上記した第１の実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法においても依然として発生し得る。このため、本発明者は、上記した実施の形態において得られたアウターエイペックス構造用のゴム材料を、そのままリユースできるような技術について種々の実験と検討を重ねて、本実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法を見出した。

即ち、本発明者は、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率と、サイドウォールとアウターエイペックスとの硬度差および粘度差を適切に調整することにより、サイドウォールとアウターエイペックスとが一体化されたゴム材料を、サイドウォール用のゴムの混合工程にそのままリユースできることを見出した。

具体的には、本実施の形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率を１０〜１５体積％にし、アウターエイペックスのデュロメーター硬度をサイドウォールのデュロメーター硬度よりも２５〜３５高くし、アウターエイペックスのムーニー粘度をサイドウォールのムーニー粘度よりも２０〜３０高くすることを特徴とする。

なお、本明細書において、デュロメーター硬度は、ゴムを１６５℃で加硫した後にデュロメータータイプＡを用いて測定した値であり、ムーニー粘度はＪＩＳ Ｋ ６３００−１に準じて測定した値である。

このような配合のアウターエイペックスを用いることにより、押出成形により一体化させた後のアウターエイペックス構造用のゴム材料を、サイドウォール用ゴムの混合工程にそのまま返却しても、分散不良が発生せずに適切にリユースできる。

なお、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率が１０〜１５体積％の範囲内にない場合には分散不良が発生する恐れが生じ、１０体積％未満であるとタイヤの剛性・耐久性が不十分となる恐れがあり、１５体積％を超えるとタイヤ重量が大きくなりすぎて転がり抵抗の悪化を招く可能性がある。

また、アウターエイペックスとサイドウォールとのデュロメーター硬度の差が、２５未満の場合にはタイヤの剛性・耐久性が不十分となる恐れがあり、３５を超えた場合には混合工程における分散不良が発生する恐れがある。

また、アウターエイペックスとサイドウォールとのムーニー粘度の差が２０未満の場合にもタイヤの剛性・耐久性が不十分となる恐れがあり、３０を超えた場合には混合工程における分散不良が発生する恐れがある。

なお、アウターエイペックスは、上記したサイドウォールとの差の条件を満たした上で、デュロメーター硬度が７８〜８８であり、ムーニー粘度が５８〜６８であることが好ましい。この場合、剛性・耐久性がより優れたタイヤを製造することができる。

以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。

１．試験例
（１）試験例１〜８
上記した第１の実施の形態のように、アウターエイペックスとサイドウォールを同時に押出成形し、図１に示すようなアウターエイペックス構造用のゴム材料を作成し、このゴム材料を用いて空気入りタイヤを作製した（試験例１〜８）。

また、試験例１〜８では、表１に示すように、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率、デュロメーター硬度、ムーニー粘度をそれぞれ異ならせた。なお、サイドウォールについては、試験例１〜８で同じ組成のゴム（デュロメーター硬度が５３、ムーニー粘度が３８）を使用した。

（２）試験例９
従来の方法のように、別体で押出成形したアウターエイペックスとサイドウォールと接合して図３に示すゴム材料を作成し、このゴム材料を用いて空気入りタイヤを作製した。なお、試験例９のサイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率、デュロメーター硬度、ムーニー粘度は試験例１と同じ条件に設定した。

２．評価
（１）エアー溜まりの発生
試験例１〜９により製造された空気入りタイヤのビード部付近の断面を目視で観察し、内部にエアー溜まりが発生しているか否かを評価した。結果を表１に示す。

（２）リユースの評価
試験例１〜９において得られた各々のゴム材料を、容量２７０Ｌのバンバリーミキサーに返却して、サイドウォール用のゴムと混ぜ合わせるリユースを行った。そして、得られたサイドウォール用ゴムを用いて空気入りタイヤを作製するに際して以下の項目を評価した。

（ａ）分散状態
リユースにより得られたサイドウォール用ゴムをシート化し、分散不良による焼けたようなゴムの塊が生じているか否かを目視で確認すると共に、ランダム１０点のサンプリングにおけるキュラストデータ（ＭＬ：最小トルク値、ＭＨ：最大トルク値、Ｔ１０：最大トルク値と最小トルク値の差（ＭＨ−ＭＬ）を１００％としたときにトルクがＭＬから１０％上昇するまでの時間、Ｔ９０：最大トルク値と最小トルク値の差（ＭＨ−ＭＬ）を１００％としたときにトルクがＭＬから９０％上昇するまでの時間）を測定し、測定結果がサイドウォール用のゴムの規格値の範囲内に収まるか否かを評価した。

そして、目視での確認とキュラストデータの評価結果の両方について良好な結果が得られた場合を「良」とし、何れか一方に問題が有った場合には「可」とし、両方に問題が合った場合を「不可」とした。

（ｂ）剛性・耐久性
製造後のタイヤについて、耐久性評価用のドラム試験機を用いてタイヤ一般耐久試験を行った。この試験は、規定の空気圧、荷重、速度の条件でタイヤをドラム走行させて、未損傷状態での走行距離を測定するものである。この測定結果に基づいて、各々のタイヤの剛性・耐久性を評価した。なお、表中の値は試験例１を１００とした値である。

（ｃ）タイヤ重量
製造後のタイヤの重量を測定して測定結果に基づいて、各々のタイヤの重量を評価した。なお、表中の値は試験例１を１００とした値である。

サイドウォールとアウターエイペックスとを同時に押し出して一体化させたゴム材料を使用した試験例１〜８においては、いずれの試験例においても、サイドウォールとアウターエイペックスとの間に段差によるエアー溜まりが生じておらず、ディフェクトの発生が適切に防止されていることが確認できた。

また、アウターエイペックスとサイドウォールとの硬度差および粘度差、そして、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率を適切な値に調整した試験例２〜８においては、サイドウォールとアウターエイペックスとを一体化させたゴム材料を、サイドウォールの混合工程に返却しても分散不良が発生せず、適切にリユースができることが分かった。

そして、アウターエイペックスとサイドウォールとの硬度差および粘度差、そして、サイドウォールに対するアウターエイペックスの体積比率を、試験例２〜４のような値に調整すると、タイヤの剛性・耐久性、重量の観点から好ましい空気入りタイヤを、リユース材料を使用して製造できることが分かった。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ アウターエイペックス
２ サイドウォール
３ クリンチエイペックス
４ ビードコア
５ ビードエイペックス
６ カーカスプライ
７ インナーライナー
８ チェーファー
１０、２０ ゴム材料

Claims (8)

1. 熱硬化性樹脂を含有したアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールとの間に配置されたアウターエイペックス構造の空気入りタイヤを製造する空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記アウターエイペックスと前記サイドウォールを同時に押出成形することにより、前記アウターエイペックスと前記サイドウォールとが一体化したゴム材料を成形することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記アウターエイペックスと前記サイドウォールに加えて、クリンチエイペックスを同時に押出成形することにより、前記アウターエイペックスと前記サイドウォールと前記クリンチエイペックスとが一体化したゴム材料を成形することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記サイドウォールに対する前記アウターエイペックスの体積比率が１０〜１５体積％であり、
   前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が、前記サイドウォールのデュロメーター硬度よりも２５〜３５高く、
   前記アウターエイペックスのムーニー粘度が、前記サイドウォールのムーニー粘度よりも２０〜３０高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が７８〜８８であり、ムーニー粘度が５８〜６８であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. アウターエイペックス構造の空気入りタイヤの製造に用いられるゴム材料であって、
   サイドウォールとアウターエイペックスが一体化されていることを特徴とするゴム材料。
6. 前記アウターエイペックスと前記サイドウォールに加えて、クリンチエイペックスが一体化されていることを特徴とする請求項５に記載のゴム材料。
7. 前記アウターエイペックスのデュロメーター硬度が７８〜８８であり、ムーニー粘度が５８〜６８であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のゴム材料。
8. 熱硬化性樹脂を含有したアウターエイペックスが、ビードエイペックスとサイドウォールとの間に配置されたアウターエイペックス構造を有する空気入りタイヤであって、
   請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載のゴム材料が、前記ビードエイペックスの外側に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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