JP2018030274A

JP2018030274A - 空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: JP2018030274A
Application number: JP2016162903A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　元; Hajime Sato; 元佐藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: JP6855707B2

Abstract

【課題】ポストキュアインフレーション工程においてタイヤの冷却方法を工夫することで、タイヤの力学特性を悪化させることなく、操舵性を向上させることを可能にした空気入りタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】左右一対のビード部間に装架された有機繊維コードからなるカーカス層を備えたタイヤを製造する方法において、タイヤを加硫した後に、ポストキュアインフレーション工程に供し、ポストキュアインフレーション工程において、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が、有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を同期して通過するように、左右のサイドウォール部の除熱をそれぞれ独立に行う。【選択図】図４

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、ポストキュアインフレーション工程においてタイヤの冷却方法を工夫することで、タイヤの力学特性を悪化させることなく、操舵性を向上させることを可能にした空気入りタイヤの製造方法に関する。

一般に、カーカス層の補強材料として有機繊維コードが用いられている。しかしながら、タイヤ製造時において加硫モールドから取り出した加硫後のタイヤをそのまま自然冷却すると、有機繊維コードが過度に収縮して不適切なタイヤ形状に変形することがある。このような不具合を防止するために、加硫済みタイヤをインフレーションさせながら冷却するポストキュアインフレーション工程（以下、ＰＣＩ工程という）を行なうことがある。

このようなＰＣＩ工程では、サイドウォール部を選択的に早期に冷却することが好ましく、タイヤ性能と生産性とを両立するために、様々な冷却方法が提案されている。例えば、特許文献１，２では、冷却水を用いて加硫済みタイヤを冷却することが提案されている。

しかしながら、これら方法では冷却速度を充分に制御することが困難であるという問題がある。また、水蒸気の発生や温水の飛散による環境への影響が懸念される。更に、加硫終了直後のタイヤにおいて、横置き姿勢におけるタイヤの鉛直方向の部位ではタイヤ上側の温度が高くなり、上下温度差が生じることがあるため、このような上下温度差を考慮せずにタイヤ上側とタイヤ下側とを一様に冷却すると、左右のサイドウォール部（横置き姿勢のタイヤでは上下面）を構成するカーカスが固定するタイミングがずれ、わずかに遅れる方のカーカスが伸張又は収縮して固定する。ここで、カーカスを構成するナイロン等の熱可塑性樹脂からなる糸は張力を加えなければ収縮するため、それを防ぐためにＰＣＩ（post cure inflation）を行う。その一方で、未だ熱くて固定されていない糸は張力を与えられた状態で熱の作用により収縮しようする。このように、二つの作用は略拮抗しており、カーカスは伸張又は収縮している。遅く固定する面のカーカスは、早く固定した面のカーカスと比べて伸張又は収縮して固定し、結果として微妙な長さの違いが残ってしまう。また、長さの違いだけでなく、カーカスコードの引張強度や伸びや剛性にも微妙な違いが生じる。これらの違いは、タイヤの状態で力学特性の違いやユニフォーミティの違いとしては検出できないが、操舵性（操舵感）ともいうべき、訓練されたテストドライバーによる官能試験では明確に指摘されるものである。

特開２０１０‐２４１０１７号公報特開２０１２‐２１８２４３号公報

本発明の目的は、ＰＣＩ工程においてタイヤの冷却方法を工夫することで、タイヤの力学特性を悪化させることなく、操舵性を向上させることを可能にした空気入り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の本発明の空気入りタイヤの製造方法は、左右一対のビード部間に装架された有機繊維コードからなるカーカス層を備えたタイヤを製造する方法において、前記タイヤを加硫した後に、ＰＣＩ工程に供し、該ＰＣＩ工程において、前記タイヤの左右のサイドウォール部における前記有機繊維コードの温度変化曲線が、該有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を同期して通過するように、前記左右のサイドウォール部の除熱をそれぞれ独立に行うことを特徴とするものである。

本発明者は、ＰＣＩ工程における冷却方法ついて鋭意研究した結果、タイヤの操舵感を向上させるには、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が特定の温度範囲を同期して通過するように左右のサイドウォール部を除熱することが重要であることを知見し、本発明に至ったのである。

本発明では、タイヤを加硫した後に、ＰＣＩ工程に供し、該ＰＣＩ工程において、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が、該有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を同期して通過するように、左右のサイドウォール部の除熱をそれぞれ独立に行うことで、タイヤの力学特性を悪化させることなく、操舵性を向上させることが可能となる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法で用いるタイヤサイド用熱交換装置の断面図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法で用いるタイヤサイド用熱交換装置の主要部を示す斜視図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法で用いるタイヤサイド用熱交換装置の熱媒体層の構造を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法で用いるタイヤサイド用熱交換装置の断面図である。タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度と開型時からの経過時間の関係を示すグラフである。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１，２に示すように、本発明で使用されるタイヤサイド用熱交換装置１は、表皮層２と熱媒体層３とクッション層４とが積層されて構成される。空気入りタイヤのサイドウォール部Ｓに当接する側（図１の下側）を表面側、その逆側（図の上側）を背面側とすると、表皮層２の背面側に熱媒体層３が積層され、熱媒体層３の背面側にクッション層４が積層されている。なお、図１の態様では、クッション層４の背面側にタイヤサイド用熱交換装置１の土台となる基部５が積層されている。この基部５は必要に応じて任意に設けることができる。

タイヤサイド用熱交換装置１は、サイドウォール部Ｓの熱交換を行うための装置であるので、少なくともサイドウォール部Ｓを覆うように、例えば、図２に示すようにサイドウォール部Ｓに沿った環状を成す。なお、タイヤサイド用熱交換装置１は、サイドウォール部Ｓの全体を覆うことができ、後述のように熱媒体層３を構成する熱媒体経路３Ａが渦巻状に配されていれば、その全体の形状は図２の環状に限定されない。

また、タイヤサイド用熱交換装置１は、図２に示すようにサイドウォール部Ｓの熱交換を行う際に上下一対で使用される。即ち、タイヤサイド用熱交換装置１は、タイヤの横置き姿勢における鉛直方向の上側（図２の上側）のサイドウォール部Ｓに当接するタイヤサイド用熱交換装置１Ａと、鉛直方向の下側（図２の下側）のサイドウォール部Ｓに当接するタイヤサイド用熱交換装置１Ｂから構成される。これらタイヤサイド用熱交換装置１Ａ，１Ｂはそれぞれ別系統で制御され、２系統の制御機構を有する。そのため、タイヤの上側と下側のサイドウォール部Ｓにおいてそれぞれ独立した温度管理を行うことができる。

表皮層２は、サイドウォール部Ｓの表面と当接する層であり、この層を介してサイドウォール部Ｓと後述の熱媒体層３との間で熱交換が行われる。表皮層２は、熱交換時にサイドウォール部Ｓの表面に密着できるよう、可撓性を有する材料で構成される。そのような材料としては、例えば、シリコンゴムシート、フッ素樹脂フィルム等を例示することができる。更に、表皮層２を構成する材料は、加硫直後の高温のタイヤと接触しても劣化しないように耐熱性に優れることが好ましい。その一方で、サイドウォール部Ｓと後述の熱媒体層３との間の熱交換を阻害しないように高熱伝導性であることが好ましい。これに加えて、熱交換作業後にタイヤを容易に剥離可能であることが好ましい。これらの点から、前述の材料の中でもカーボンブラックで補強された布引のシリコンゴムシートが特に好ましい。表皮層２の厚さは特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍにすることができる。

熱媒体層３は、熱交換を行う際に熱媒体が循環する層であり、具体的には、熱媒体層３を構成する熱媒体経路３Ａ内を熱媒体が循環するようになっている。熱媒体経路３Ａは、表皮層２に沿うように設けられ、図３に示すように渦巻状に配されている。この熱媒体経路３Ａとしては、例えば銅、真鍮、ステンレス等の金属製細チューブを好適に用いることができる。また耐熱性（加硫直後のタイヤ温度で劣化しない特性）を有する材質であればポリマー系チューブを用いることもできる。熱媒体経路３Ａ（金属製細チューブ、ポリマー系チューブ）の径は特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍにすることができる。熱媒体経路３Ａ（金属製細チューブ、ポリマー系チューブ）の断面形状としては、円形、長円形、長方形、正方形等を採用することができるが、伝熱面積を広く取れることから長円形又は長方形が特に好ましい。熱媒体層３は、前述のように熱媒体経路３Ａが渦巻状に配置されているので、例えば、図４に示すように、熱媒体経路３Ａの周回部ごとに巻軸方向に変位可能であり、それによりサイドウォール部Ｓの形状に応じた表皮層２の変形に追従して変形可能になっている。熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしは接触していても離間していてもよいが、熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしの離間距離が小さいほど熱交換性能が高い一方で、離間距離が大きいほど熱媒体層３は変形し易くなる。そのため、熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしの離間距離は０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定することが好ましい。

クッション層４は、前述の表皮層２及び熱媒体層３を裏打ちする層である。表皮層２及び熱媒体層３の変形に追従して変形可能になるように弾性を有する材料で構成される。例えば、エアバッグフォーム質のクッション材、コイルスプリングを縦横に並べた構成体等を用いることができる。

熱媒体は、熱媒体経路３Ａ内を循環可能な材料であれば特に限定されるものではない。ＰＣＩ工程においてタイヤのサイドウォール部Ｓを除熱するにあたって、熱媒用オイルの中でも沸点が加硫直後のタイヤ温度よりも高いものを用いることが好ましい。

本発明ではタイヤを加硫した後にその加硫済みのタイヤをＰＣＩ工程に供する。そして、ＰＣＩ工程において、上述する上下一対のタイヤサイド用熱交換装置１Ａ，１Ｂを用いてタイヤの左右のサイドウォール部Ｓをそれぞれ独立した温度管理の下で除熱する。具体的には、先ず、除熱を開始する前にタイヤの左右のサイドウォール部Ｓにおけるカーカス層の温度を測定する。次いで、測定した温度データを利用して、タイヤの左右のサイドウォール部Ｓにおける有機繊維コードの温度Ｔをそれぞれ推定する。これら推定された温度Ｔの経過時間に対する変化曲線が、有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲ＴＲを同期して通過するようにしたシミュレーションを行う。このシミュレーション結果に沿って、実際にタイヤの左右のサイドウォール部Ｓにおいてそれぞれ独立した除熱を行う。そして、有機繊維コードの温度Ｔがそれぞれ特定の温度まで低下した時点で除熱を終了する。

図５はタイヤの左右のサイドウォール部Ｓにおける有機繊維コードの温度Ｔと開型時からの経過時間ｔとの関係を示すグラフである。縦軸は有機繊維コードの温度Ｔ（℃）、横軸は経過時間ｔ（分）を示す。ＰＣＩ工程において、横置き姿勢における鉛直方向の上側をタイヤ上側、鉛直方向の下側をタイヤ下側とすると、タイヤ上側のサイドウォール部Ｓにおける有機繊維コードの温度は温度Ｔ_A、タイヤ下側のサイドウォール部Ｓにおける有機繊維コードの温度は温度Ｔ_Bである。また、図５の斜線部は有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲ＴＲであり、温度Ｔ_Aと温度Ｔ_Bが温度範囲ＴＲの上限の温度Ｔ１に達する時点を時点ｔ１とし、温度範囲ＴＲの下限の温度Ｔ２に達する時点を時点ｔ２とする。

開型後（加硫終了直後）のタイヤは上下温度差が生じているため、タイヤ上側とタイヤ下側ではタイヤ上側の温度が高くなる。そのため、図５に示すように、加硫終了直後において、タイヤ上側の温度Ｔ_Aはタイヤ下側の温度Ｔ_Bより高くなっている。除熱を開始すると、タイヤ上側の温度変化曲線Ｃ_Aとタイヤ下側の温度変化曲線Ｃ_Bは緩やかに下降していき、有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲ＴＲを通過し、除熱が終了する温度まで下降する。

有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲ＴＲとは、カーカス層に張力を掛けた状態においてカーカス層を構成する有機繊維コードが熱可塑性を残した状態から固まって安定する状態に至るまでの温度範囲を意味する。この温度範囲ＴＲは、カーカス層を構成する有機繊維コードの種類に応じて決まるものである。例えば、ナイロン６６の場合には、温度範囲ＴＲの上限が１４０℃〜１８０℃、下限が１３０℃以下である。また、ナイロン６の場合には、温度範囲ＴＲの上限が１２０℃〜１６０℃、下限が１１０℃以下である。さらに、ポリエステル繊維の場合には、温度範囲ＴＲの上限が１６０℃〜２００℃、下限が１３０℃以下である。

上述するタイヤ上側とタイヤ下側における除熱速度の調整は、タイヤ上側の温度変化曲線Ｃ_Aとタイヤ下側の温度変化曲線Ｃ_Bが温度範囲ＴＲを同期して通過するように行われるが、温度範囲ＴＲを同期して通過するとは、タイヤ上側の温度Ｔ_Aとタイヤ下側の温度Ｔ_Bが同時点で温度範囲ＴＲ内にあることを意味する。

図５の例では、タイヤ上側の温度Ｔ_Aとタイヤ下側の温度Ｔ_Bが温度範囲ＴＲの上限の温度Ｔ１に同時に到達し、タイヤ上側の温度Ｔ_Aとタイヤ下側の温度Ｔ_Bが温度範囲ＴＲの下限の温度Ｔ２に同時に到達し、温度範囲ＴＲ内においてタイヤ上側の温度変化曲線Ｃ_Aとタイヤ下側の温度変化曲線Ｃ_Bの傾きが互いに完全に一致している場合を示している。その一方で、本発明では、タイヤ上側の温度変化曲線Ｃ_Aとタイヤ下側の温度変化曲線Ｃ_Bが温度範囲ＴＲ内で完全に一致せず、若干の時間差を有していても良い。この場合、温度Ｔ_A，Ｔ_Bが温度Ｔ１に達する時点における時間差と、温度Ｔ_A，Ｔ_Bが温度Ｔ２に達する時点における時間差がいずれも２０秒以下であることが好ましい。

従来のようにタイヤの左右のサイドウォール部を一様の温度で冷却すると、初期の上下温度差の影響を受けて、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を通過する時点が極端に異なる状態で冷却されるため、タイヤの左右のカーカスの張力に大きな差が生じることがある。これに対して、本発明の空気入りタイヤの製造方法では、ＰＣＩ工程において、温度変化曲線Ｃ_A，Ｃ_Bが温度範囲ＴＲを同期して通過するように左右のサイドウォール部Ｓを除熱することにより、タイヤの左右のサイドウォール部Ｓにおけるカーカスの長さの微妙な違いだけでなく、カーカスコードの引張強度や伸びや剛性等の微妙な違いを最小とすることができる。その結果、本発明の空気入りタイヤの製造方法では、タイヤの力学特性を悪化させることなく、操舵性を向上させることが可能となる。

なお、本発明では、タイヤを加硫した後に、該タイヤを再度加熱し、ＰＣＩ工程に供し、該ＰＣＩ工程において、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が、有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を同期して通過するように、左右のサイドウォール部の除熱をそれぞれ独立に行うこともできる。これにより、加硫済みのタイヤを再度加熱した後にＰＣＩ工程に供することにより、一旦加硫されて製造工程を終えたタイヤにおいても、タイヤの力学特性を悪化させることなく、更なる操舵性の向上を実現することが可能となる。

左右一対のビード部間に装架された有機繊維コードからなるカーカス層を備えたタイヤを製造する方法において、タイヤを加硫した後に、ＰＣＩ工程に供し、ＰＣＩ工程において、サイドウォール部の除熱方法を異ならせてタイヤサイズ２０５／５０Ｒ１６のタイヤを作製した（比較例１〜３、実施例１〜３）。

実施例１〜３、比較例１〜３において、カーカス層を構成する有機繊維コードの種類、左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させる温度範囲、上段の温度範囲を通過する最大時間、１３０℃を通過する際のタイミングのずれ、左右のサイドウォール部の除熱方法を表１のように設定した。

なお、実施例１及び比較例１のタイヤにおいて、有機繊維コードにはナイロン６６を使用し、ナイロンコードの力学特性が固定化する温度範囲は、上限が１５０℃、下限が９０℃である。実施例１では、このナイロンコードの力学特性が固定化する温度範囲に合わせて、左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させる温度範囲を設定して除熱を行った。また、比較例１では左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させていないため、タイヤ上側の温度変化曲線とタイヤ下側の温度変化曲線が１３０℃を通過する際のタイミングが９０秒ずれていた。

実施例２及び比較例２のタイヤにおいて、有機繊維コードにはナイロン６を使用し、ナイロンコードの力学特性が固定化する温度範囲は、上限が１３５℃、下限が７５℃である。実施例２では、このナイロンコードの力学特性が固定化する温度範囲に合わせて、左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させる温度範囲を設定して除熱を行った。また、比較例２では左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させていないため、タイヤ上側の温度変化曲線とタイヤ下側の温度変化曲線が１３０℃を通過する際のタイミングが９０秒ずれていた。

実施例３及び比較例３のタイヤにおいて、有機繊維コードにはポリエステルを使用し、ポリエステルコードの力学特性が固定化する温度範囲は、上限が１６０℃、下限が１１０℃である。実施例３では、このポリエステルコードの力学特性が固定化する温度範囲に合わせて、左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させる温度範囲を設定して除熱を行った。また、比較例３では左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線を同期させていないため、タイヤ上側の温度変化曲線とタイヤ下側の温度変化曲線が１３０℃を通過する際のタイミングが９０秒ずれていた。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により操舵性を評価し、その結果を表１に示した。

操舵性：
各試験タイヤをリムサイズ７Ｊのホイールに組み付けて排気量２０００ｃｃの車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件下で、操舵性についてパネラーによる官能評価を実施した。評価結果は基準点を３として５段階評価にて示した。この評価値が大きいほど操舵性が優れていることを意味する。

表１に示すように、実施例１のタイヤは、タイヤの左右のサイドウォール部における有機繊維コードの温度変化曲線が特定の温度範囲を同期して通過するように左右のサイドウォール部を除熱したことで、比較例１との対比において操舵性が向上していた。また、実施例２，３についても、比較例２，３との対比においてそれぞれ操舵性が向上していた。

Ｔ_A，Ｔ_B有機繊維コードの温度
ＴＲ有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲
Ｓサイドウォール部

Claims

左右一対のビード部間に装架された有機繊維コードからなるカーカス層を備えたタイヤを製造する方法において、
前記タイヤを加硫した後に、ポストキュアインフレーション工程に供し、該ポストキュアインフレーション工程において、前記タイヤの左右のサイドウォール部における前記有機繊維コードの温度変化曲線が、該有機繊維コードの力学特性が固定化する温度範囲を同期して通過するように、前記左右のサイドウォール部の除熱をそれぞれ独立に行うことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。