JP2018111231A - 空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】サイドウォール部におけるクラックが抑制された空気入りタイヤと、そのような空気入りタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】空気入りタイヤの製造方法は、幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状を有する芯材１１ａの少なくとも一つの鋭角部１１ｃに被覆材１１ｂが被覆されたリボン状のストリップゴム１１を準備し、ストリップゴム１１を部分的に重複させながら螺旋状に巻き付けてサイドウォール部９を形成することを含み、被覆材１１ｂはストリップゴム１１の重複部において外表面側に位置しており、被覆材１１ｂのＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、芯材の同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合である。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤの製造方法として、ドラムに対してリボン状のストリップゴムを螺旋状に巻回して環状のゴム材料を形成するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

特許文献１および特許文献２では、空気入りタイヤのトレッド部を形成する際にリボン巻き工法が採用されている。さらに、リボン巻き工法で使用されるゴムリボンに対し、空気入りタイヤの通電性能を良好に確保するために、ゴムリボンを被覆する導電性ゴムの形状が工夫されている。

特開２０１４−４３１３８号公報 特開２０１３−１１１７８８号公報

しかし、特許文献１または特許文献２に開示されたリボン工法をサイドウォール部に適用すると、タイヤのサイドウォール部においてリボン状のストリップゴム（ゴムリボン）の端部がタイヤの外表面に露出するため、露出した端部を起点にしてクラックが発生するおそれがある。特に、タイヤ幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状の空気入りタイヤの場合、サイドウォール部のタイヤ最大幅付近において応力が集中し易いため、そのようなクラックが顕著に発生するおそれがある。

本発明は、サイドウォール部におけるクラックが抑制された空気入りタイヤと、そのような空気入りタイヤの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、
幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状を有する芯材の少なくとも一つの鋭角部に被覆材が被覆されたリボン状のストリップゴムを準備し、
前記ストリップゴムを部分的に重複させながら螺旋状に巻き付けてサイドウォール部を形成する
ことを含み、
前記被覆材は前記ストリップゴムの重複部において外表面側に位置しており、
前記被覆材のＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、前記芯材の同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合である。

この方法によれば、芯材の鋭角部が被覆材によって被覆された状態のストリップゴムを使用してサイドウォール部を形成する。このとき、被覆材がストリップゴムの重複部において外表面側に位置するようにストリップゴムを巻き付けるため、クラックの起点となる芯材の端部（鋭角部）はタイヤの外表面に露出せず、被覆材によって被覆されている。この被覆材としてクラックに強い性質を有するものを使用することで、クラックを抑制できる。また、ストリップゴムが巻き付けられた状態では、被覆材によってストリップゴム同士の密着性が向上しているため、クラックをさらに抑制できる。また、被覆材の材質が芯材の材質と上記のような類似関係にあるため、被覆材を芯材に被覆してもサイドウォール部の剛性のようなタイヤ性能が変化し難く、即ちタイヤ性能の低下を抑制できる。さらに言えば、芯材と被覆材の材質の関係性を上記のように規定しているため、貼り付け安定性を確保すると共にクラックを抑制できる。詳細には、仮に、Ｓ３００値の上記割合が０．７０倍より小さい場合、クラックには強いが、リボン形状が安定せず、即ち寸法安定性に影響があるため、貼付けが困難となる。また、仮に、Ｓ３００値の上記割合が０．９０倍より大きい場合、両材質の剛性差が無くなり、クラックに弱くなるため、クラックを抑制し難くなる。従って、Ｓ３００値の上記割合の範囲が適正範囲となる。

前記ストリップゴムの幅は、タイヤ高さの３０％以下であってもよい。

この方法によれば、ストリップゴムの幅を上記のように規定しているため、タイヤ高さに応じて適切にサイドウォール部の形状を形成できる。仮に、ストリップゴムの幅が上記の規定値を超える場合、特にタイヤ高さの低いタイヤではサイドウォール部の細かな形状を正確に形成し難い。ここで、ストリップゴムの幅とは、巻き付けの際の貼付面の幅のことをいう。

前記ストリップゴムにおいて、前記被覆材は前記芯材の少なくとも一つの前記鋭角部のみを被覆してもよい。

この方法によれば、被覆材が芯材の全周ではなく鋭角部のみを被覆していることで、ストリップゴムの全体としての物性値が大きく変化しない。従って、被覆材を芯材に被覆してもタイヤ性能が大きく変化せず、即ちタイヤ性能の低下を抑制できる。

前記被覆材は前記芯材の一つの前記鋭角部のみを被覆してもよい。

この方法によれば、被覆材を被覆する箇所を一か所とすることで被覆量を低減できるため、被覆材を芯材に被覆してもサイドウォール部の剛性などのタイヤ性能が低下する可能性を低減できる。また、通常、ストリップゴムは部分的に重ね合わせて巻きつけられるため、ストリップゴムの片方の端部のみが外表面に露出する。従って、ストリップゴムの露出端のみを被覆材で被覆することで、上記のようにしてクラック抑制効果を得ることができる。

前記被覆材は、前記芯材の二つの前記鋭角部を被覆しており、
前記被覆材の被覆範囲は、前記芯材の底辺部において、前記芯材の底辺長の５％以上かつ隣接する前記ストリップゴムの前記被覆材と重複しない範囲であってもよい。

この方法によれば、芯材の二つの鋭角部が被覆材によって被覆された状態のストリップゴムを巻きつけるため、ストリップゴムの両端部における密着性が向上し、クラックを抑制できる。また、被覆材による被覆範囲が芯材の底辺長の５％以上であることで、クラック抑制効果を発揮できる。さらに、被覆範囲が隣接するストリップゴムの被覆材と重複しない範囲であることで、被覆材同士が干渉することによるタイヤ性能の低下を抑制できる。

本発明の空気入りタイヤは、
幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状を有する芯材の少なくとも一つの鋭角部に被覆材が被覆されたリボン状のストリップゴムをサイドウォール部において備え、
前記ストリップゴムは、部分的に重複して螺旋状に巻き付けられており、
前記被覆材は、前記ストリップゴムの重複部において外表面側に位置しており、
前記被覆材のＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、前記芯材の同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合である。

この構成によれば、空気入りタイヤにおいて、前述のようにサイドウォール部のクラックを抑制できる。

本発明によれば、空気入りタイヤおよびその製造方法において、芯材の鋭角部が被覆材によって被覆された状態のストリップゴムを使用してサイドウォール部を形成するため、サイドウォール部におけるクラックを抑制できる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法によって製造される空気入りタイヤの概略子午線半断面図。 サイドウォール部のストリップゴムの巻回状態を示す模式的な側面図。 図２のIII-III線に沿ったストリップゴムの模式的な断面図。 ストリップゴムの巻回状態を示す模式的な断面図。 図３のストリップゴムの変形例を示す模式的な断面図。 図５のストリップゴムによって形成される空気入りタイヤの概略子午線半断面図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る製造方法によって製造される空気入りタイヤＡＴの概略子午線半断面図を示す。なお、図示を明瞭にするため、断面であることを示すハッチングは省略されている。空気入りタイヤＡＴは、タイヤ径方向の内径側に位置するインナーライナー１からタイヤ外径側に向かって、カーカスプライ２、ベルト層３、および補強層４が設けられている。カーカスプライ２は、その両端部がビードコア５へと延び、ビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側へと折り返されている。また、空気入りタイヤＡＴは、表面において、トレッド部７、ショルダー部８、サイドウォール部９、およびビード部１０で構成されている。

トレッド部７およびショルダー部８では、ベルト層３は、タイヤ径方向の内側に配置される第１ベルト部１２と、外側に配置される第２ベルト部１３とで構成されている。第１ベルト部１２は、タイヤ幅方向のショルダー部８の途中まで延びている。ショルダー部８には、タイヤ幅方向に延びるショルダー横溝１４が形成されている。第２ベルト部１３は、第１ベルト部１２よりもタイヤ幅方向内側に位置している。

補強層４は、樹脂材料（例えば、ナイロン６６）の繊維コードを所定間隔で複数列に配置し、ゴム材料で被覆したものである。補強層４は、ベルト層３を覆うように螺旋状に巻回されている。

サイドウォール部９は、後述する所定の形状および材質のサイドウォールゴムがストリップゴム１１としてショルダー部８の側面から螺旋状に巻回されることで形成されている。

上記構成の空気入りタイヤＡＴは、リボン工法によって形成されるグリーンタイヤＧＴを加硫成形することにより得られる。即ち、グリーンタイヤＧＴは加硫成形前の生タイヤのことを示し、空気入りタイヤＡＴは加硫成形後の製品としてのタイヤのことを示す。ここで、トレッド部７、ショルダー部８、およびビード部１０については、通常のリボン工法で形成されるため、説明を省略する。以降、サイドウォール部９の形成工程について詳細に説明する。

図２は、サイドウォール部９のストリップゴム１１の巻回状態を示す模式的な側面図である。巻回装置１５は、回転駆動するドラム１６と、このドラム１６に対してストリップゴム１１を供給する押出機１７と、ドラム１６に対してストリップゴム１１を押し付ける圧着ローラ１９とを備える。

図３は、図２のIII-III線に沿ったストリップゴム１１の断面図である。ストリップゴム１１は、芯材１１ａと、被覆材１１ｂとからなり、共にリボン状に延びている。本実施形態の芯材１１ａの断面は、底辺部１１ｄの長さＬに比べて厚みＴが小さい扁平な形状であり、二つの鋭角部１１ｃを有する二等辺三角形状である（図３参照）。被覆材１１ｂは、芯材１１ａの二つの鋭角部１１ｃを被覆している。換言すると、芯材１１ａの全周は被覆されておらず、二つの鋭角部１１ｃのみが被覆材１１ｂによって被覆されている。

本実施形態では、ストリップゴム１１の底辺部１１ｄ（図において下方の貼付面を構成する辺部）において、被覆材１１ｂの被覆範囲は、芯材１１ａの底辺部１１ｄの長さＬの２０％程度である。即ち、底辺部１１ｄにおける被覆材１１ｂのそれぞれの長さｄ１，ｄ２の合計Ｄ（＝ｄ１＋ｄ２）が芯材１１ａの底辺部１１ｄの長さＬの２０％（Ｄ／Ｌ＝０．２）程度である。このとき、好ましくは、被覆材１１ｂの被覆範囲は、ストリップゴム１１の底辺部１１ｄにおいて、芯材１１ａの底辺部１１ｄの長さＬの５％以上である（Ｄ／Ｌ≧０．０５）。また、ストリップゴム１１の断面形状の厚みＴは、幅Ｗに比べて小さく、ストリップゴム１１の断面形状は扁平な形状である。例えば、本実施形態のストリップゴム１１の断面形状の厚みＴは２ｍｍ程度、幅Ｗは３０ｍｍ程度である。特に幅Ｗは、タイヤ高さＨ（図１参照）の３０％以下であることが好ましい。ここで、ストリップゴムの幅Ｗとは、巻き付けの際の貼付面の幅のことをいう。

図４に示すように、被覆材１１ｂの被覆範囲は、巻き付けた際に隣接するストリップゴム１１の被覆材１１ｂと重複しない範囲であることが好ましい。即ち、隣接するストリップゴム１１の被覆材１１ｂの間に隙間Ｓが存在することが好ましい。また、芯材１１ａと被覆材１１ｂは類似の材質である。具体的には、被覆材１１ｂのＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、芯材１１ａの同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合であることが好ましく、例えば本実施形態のこの割合は０．８０倍である。

図２に戻って、ドラム１６は、概ね円柱状であり、表面でのストリップゴム１１の貼付速度が例えば４０〜１００（ｍ／ｒｐｍ）となるように回転駆動される。

押出機１７は、口金１８を通じて加熱したストリップゴム１１を押し出すように構成されている。ここでは、加熱温度を、ストリップゴム１１が加硫されて物性が変化しない１２０℃以下の値としている。口金１８の押出口は、ストリップゴム１１の横断面形状（図３に示す三角形状）に合わせて三角形状に形成されている。

圧着ローラ１９は、シリンダ２０から伸縮可能に突出するロッド２１の先端部分に回転可能に取り付けられている。そのため、圧着ローラ１９は、ドラム１６またはグリーンタイヤＧＴに対して接離し、ストリップゴム１１を巻きつけと同時に圧着する。

巻回装置１５自体は、ドラム１６に対してその回転軸に沿って往復移動可能である。ここでは、巻回装置１５の移動速度は、ドラム１６に巻き付けるストリップゴム１１の送りピッチが、その幅寸法Ｗ（図３参照）の例えば５０％程度となるように設定されている。

上記構成の巻回装置１５によるサイドウォール部９のストリップゴム１１の巻回方法は以下の通りである。

まず、インナーライナー１およびカーカスプライ２など、一部が既に形成されたグリーンタイヤＧＴをドラム１６に固定した状態で、押出機１７から口金１８を通じてストリップゴム１１を押し出す。口金１８を通じて押し出される際、被覆材１１ｂは前述のように芯材１１ａの鋭角部１１ｃを被覆する（図３参照）。このとき、ストリップゴム１１は押出機１７内で加熱されて柔らかくなっている。但し、本実施形態では、厚みが２ｍｍ程度であるため、必ずしも加熱を要せず、また加熱した場合でも冷却後の熱収縮を抑制できる。

続いて、ドラム１６を回転し、圧着ローラ１９によってストリップゴム１１をグリーンタイヤＧＴに押し付ける。巻回装置１５は、ドラム１６に沿って一定速度で移動させる。ストリップゴム１１は、部分的に重複されながら、詳細にはその幅寸法の約半分の送りピッチ（半ピッチ）で送られながらドラム１６に螺旋状に巻回される。このとき、ストリップゴム１１の重複部において、被覆材１１ｂがタイヤの外表面側に位置するように巻きつけられる。ただし、本実施形態のように、二つの鋭角部１１ｃの両方が被覆材１１ｂによって被覆されている場合、一方の鋭角部１１ｃの被覆材１１ｂはタイヤの外表面側に必然的に位置することになる。このようにストリップゴム１１が巻き付けられることで、サイドウォール部９が形成される。

以上のようにして形成したサイドウォール部９を有するグリーンタイヤＧＴを例えば１６０℃で３０分程度加硫成形することにより図１に示す空気入りタイヤＡＴが完成される。そのような空気入りタイヤＡＴは、以下のような効果を有する。

本実施形態によれば、芯材１１ａの鋭角部１１ｃが被覆材１１ｂによって被覆された状態のストリップゴム１１を使用してサイドウォール部９を形成する。このとき、被覆材１１ｂがストリップゴム１１の重複部において外表面側に位置するようにストリップゴム１１を巻き付けるため、クラックの起点となる芯材１１ａの端部（鋭角部１１ｃ）はタイヤの外表面に露出せず、被覆材１１ｂによって被覆されている。この被覆材１１ｂとしてクラックに強い性質を有するものを使用することで、クラックを抑制できる。また、ストリップゴム１１が巻き付けられた状態では、被覆材１１ｂによってストリップゴム１１同士の密着性が向上しているため、クラックをさらに抑制できる。また、被覆材１１ｂの材質が芯材１１ａの材質と前述のような類似関係にあるため、被覆材１１ｂを芯材１１ａに被覆してもサイドウォール部９の剛性のようなタイヤ性能が変化し難く、即ちタイヤ性能の低下を抑制できる。さらに言えば、芯材１１ａと被覆材１１ｂの材質の関係性を前述のように規定しているため、貼り付け安定性を確保すると共にクラックを抑制できる。詳細には、仮に、Ｓ３００値の前述の割合が０．７０倍より小さい場合、クラックには強いが、ストリップゴム１１のリボン形状が安定せず、即ち寸法安定性に影響があるため、貼付けが困難となる。また、仮に、Ｓ３００値の前述の割合が０．９０倍より大きい場合、両材質の剛性差が無くなり、クラックに弱くなるため、クラックを抑制し難くなる。従って、Ｓ３００値の割合の範囲は、０．７０倍以上かつ０．９０倍以下が適正範囲となる。

また、ストリップゴム１１の幅Ｗ（図３参照）を上記のように好ましい範囲内に規定しているため、タイヤ高さＨ（図１参照）に応じて適切にサイドウォール部９の形状を形成できる。仮に、ストリップゴムの幅Ｗが上記の規定値（３０％）を超える場合、特にタイヤ高さＨの低いタイヤではサイドウォール部９の細かな形状を正確に形成し難い。

また、被覆材１１ｂが芯材１１ａの全周ではなく鋭角部１１ｃのみを被覆していることで、ストリップゴム１１の全体としての物性値が大きく変化しない。従って、被覆材１１ｂを芯材１１ａに被覆してもタイヤ性能が大きく変化せず、即ちタイヤ性能の低下を抑制できる。

また、芯材１１ａの二つの鋭角部１１ｃが被覆材１１ｂによって被覆された状態のストリップゴム１１を巻きつけるため、ストリップゴム１１の両端部における密着性が向上し、クラックを抑制できる。また、被覆材１１ｂによる被覆範囲が芯材の底辺長Ｌの５％以上であることで、クラック抑制効果を発揮できる。さらに、被覆範囲が隣接するストリップゴム１１の被覆材１１ｂと重複しない範囲であることで、被覆材１１ｂ同士が干渉することによるタイヤ性能の低下を抑制できる。

以上のように、本実施形態の製造方法によって製造された空気入りタイヤＡＴでは、上記のようにしてサイドウォール部９のクラックを抑制され得る。

図５は、図３のストリップゴム１１の変形例を示す模式的な断面図である。本実施形態の変形例として、サイドウォール部９を構成するストリップゴム１１の被覆材１１ｂは芯材１１ａの一つの鋭角部１１ｃのみを被覆している。そのようなストリップゴム１１によってサイドウォール部９が形成された空気入りタイヤＡＴを図６に示す。本変形例では、ストリップゴム１１の重複部において被覆材１１ｂが外表面側に位置するように、ストリップゴム１１が巻き付けられている。

本変形によれば、被覆材１１ｂを被覆する箇所を一か所とすることで被覆量を低減できるため、被覆材１１ｂを芯材１１ａに被覆してもサイドウォール部９のタイヤ性能が低下する可能性を低減できる。また、通常、ストリップゴム１１は部分的に重ね合わせて巻きつけられるため、ストリップゴム１１の片方の端部（芯材１１ａの鋭角部１１ｃ）のみが外表面に露出する。従って、ストリップゴム１１の露出端のみを被覆材１１ｂで被覆することで、上記のようにしてクラック抑制効果を得ることができる。

本実施形態では、ストリップゴム１１の断面形状は三角形状であるが、ストリップゴム１１の断面形状はこれに限定されず、鋭角部を有していればよく、例えば台形状または蒲鉾形状（概ね半円形状）などであり得る。ただし、ストリップゴム１１の断面形状が三角形状であれば任意の形状を形成し易いため、好ましくは三角形状である。

ＡＴ…空気入りタイヤ
ＧＴ…グリーンタイヤ
１…インナーライナー
２…カーカスプライ
３…ベルト層
４…補強層
５…ビードコア
６…ビードフィラー
７…トレッド部
８…ショルダー部
９…サイドウォール部
１０…ビード部
１１…ストリップゴム
１１ａ…芯材
１１ｂ…被覆材
１１ｃ…鋭角部
１１ｄ…底辺部
１２…第１ベルト部
１３…第２ベルト部
１４…ショルダー横溝
１５…巻回装置
１６…ドラム
１７…押出機
１８…口金
１９…圧着ローラ
２０…シリンダ
２１…ロッド

Claims (6)

1. 幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状を有する芯材の少なくとも一つの鋭角部に被覆材が被覆されたリボン状のストリップゴムを準備し、
   前記ストリップゴムを部分的に重複させながら螺旋状に巻き付けてサイドウォール部を形成する
   ことを含む空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記被覆材は前記ストリップゴムの重複部において外表面側に位置しており、
   前記被覆材のＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、前記芯材の同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合である空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記ストリップゴムの幅は、タイヤ高さの３０％以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記ストリップゴムにおいて、前記被覆材は前記芯材の少なくとも一つの前記鋭角部のみを被覆している、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. 前記被覆材は前記芯材の一つの前記鋭角部のみを被覆している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記被覆材は、前記芯材の二つの前記鋭角部を被覆しており、
   前記被覆材の被覆範囲は、前記芯材の底辺部において、前記芯材の底辺長の５％以上かつ隣接する前記ストリップゴムの前記被覆材と重複しない範囲である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 幅に比べて厚みが小さい扁平な断面形状を有する芯材の少なくとも一つの鋭角部に被覆材が被覆されたリボン状のストリップゴムをサイドウォール部において備え、
   前記ストリップゴムは、部分的に重複して螺旋状に巻き付けられており、
   前記被覆材は、前記ストリップゴムの重複部において外表面側に位置しており、
   前記被覆材のＪＩＳ−Ｋ６２５１に規定する所定延び引張応力Ｓ３００値が、前記芯材の同値に対して０．７０倍以上かつ０．９０倍以下の割合である、空気入りタイヤ。

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