JP2019001415A

JP2019001415A - ビードコアの製造方法

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Publication number: JP2019001415A
Application number: JP2017119967A
Authority: JP
Inventors: 誓志今; Seiji Kon; 好秀河野; Yoshihide Kono
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: EP3643489B1; WO2018235505A1; EP3643489A1; CN110770014A; JP6873837B2; EP3643489A4; US20200369096A1; US20210370725A1

Abstract

【課題】本発明は、耐久性の高いビードコアを得ることのできる、ビードコアの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のビードコアの製造方法は、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して環状体を形成する、環状体形成工程と、前記環状体形成工程において形成した前記環状体を樹脂で被覆する、樹脂被覆工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビードコアの製造方法に関するものである。

従来、空気入りタイヤの部材を軽量化する等の目的により、被覆樹脂で被覆したビードワイヤからなるビードコアが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなビードコアにおいては、当該ビードワイヤの巻回数を少なくして生産性を高めるために、１本以上のビードワイヤを熱可塑性樹脂等の被覆樹脂で被覆したストリップ部材を段方向にのみ巻回して段積みした環状部材としたものも提案されている。かかるビードコアにおいては、隣接する段の被覆樹脂同士は、例えば溶着や接着により接合させることができる。

特開２０１１−２０７１５７号公報

しかしながら、上記の技術では、特に段積みした環状部材とした場合、タイヤに大きな横力等の力が作用した際に、隣接する段の被覆樹脂の界面が剥離する場合があった。このため、被覆樹脂で被覆したストリップ部材を段方向に巻回して段積みしたビードコアの耐久性を向上させる余地があった。

そこで、本発明は、耐久性の高いビードコアを得ることのできる、ビードコアの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のビードコアの製造方法は、１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して環状体を形成する、環状体形成工程と、
前記環状体形成工程において形成した前記環状体を樹脂で被覆する、樹脂被覆工程と、を含むことを特徴とする。
本発明のビードコアの製造方法によれば、耐久性の高いビードコアを得ることができる。

本発明のビードコアの製造方法では、前記樹脂被覆工程は、ビードコア成形用射出成形金型のキャビティに、前記環状体形成工程において形成した前記環状体を配置し、溶融した射出樹脂を前記キャビティに射出する、射出工程を含むことが好ましい。
この方法によれば、簡易な手法により、耐久性の高いビードコアを得ることができる。

本発明のビードコアの製造方法では、前記射出工程において、
前記環状体の全体が前記キャビティ内に位置するように配置し、前記射出樹脂を前記環状体の全周囲に射出することが好ましい。
この方法によれば、より耐久性の高いビードコアを得ることができる。

本発明のビードコアの製造方法では、前記樹脂は、前記被覆樹脂と同じ樹脂であることが好ましい。
この方法によれば、より簡易に耐久性の高いビードコアを得ることができる。

本発明のビードコアの製造方法では、前記樹脂は、前記被覆樹脂と異なる樹脂であることが好ましい。
この方法によれば、ビードコアの硬度をより調整しやすくなる。

本発明のビードコアの製造方法によれば、耐久性の高いビードコアを得ることができる。

本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、環状体形成工程によって形成される環状体の一例を示す、軸方向断面図である。本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、環状体形成工程によって形成される環状体の一例を示す、概略側面図である。本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、射出工程に用いる射出成形機の一例を示す、概略断面図である。本発明の一実施形態にかかるビードコアの製造方法により製造したビードコアの、軸方向概略断面図である。本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアのタイヤ径方向外側に、ビードフィラが配置された構造の一例を示す、概略断面図である。本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアのタイヤ径方向外側に、ビードフィラが配置された構造の他の例を示す、概略断面図である。本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアをビード部に有する空気入りタイヤの一例のタイヤ幅方向半部を示す、タイヤ幅方向断面図である。本発明の他の実施形態にかかるビードコアの製造方法により製造したビードコアの、軸方向概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。

図１は、本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、環状体形成工程によって形成される環状体の一例を示す、軸方向断面図である。本実施形態では、１本以上のビードワイヤ２を被覆樹脂３で被覆してなるストリップ部材４を巻回して環状体１を形成する（環状体形成工程）。図１に示す環状体１は、１本以上（図示例では４本）のビードワイヤ２を被覆樹脂３で被覆してなるストリップ部材４を巻回されてなり、この断面で略長方形のストリップ部材４が３段積層されている。この例では、環状体１の軸方向に並ぶビードワイヤ２は４本であるが、本発明は、この場合に特に限定されることなく、ビードワイヤ２の本数は、１本以上であればよい。

ビードワイヤ２は、任意の既知の材料を用いることができ、例えばスチールコードを用いることができる。スチールコードは、例えば、スチールのモノフィラメント又は撚り線からなるものとすることができる。また、ビードワイヤ２は、有機繊維やカーボン繊維等を用いることもできる。

また、被覆樹脂３は、例えば、熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂を用いることができ、また、熱や電子線によって架橋が生じる樹脂や、熱転位によって硬化する樹脂を用いることもできる。熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。さらに、熱可塑性樹脂としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭＤ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８°Ｃ以上、かつ、ＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、かつ、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳＫ７１１３）が５０％以上、かつ、ＪＩＳＫ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０°Ｃ以上であるものを用いることができる。ビードワイヤ２を被覆する被覆樹脂３の引張弾性率（ＪＩＳＫ７１１３：１９９５に規定される）は、５０ＭＰａ以上が好ましい。また、ワイヤ２を被覆する被覆樹脂３の引張弾性率は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、ここでいう被覆樹脂３には、ゴム（常温でゴム弾性を示す有機高分子物質）は含まれないものとする。

本実施形態では、溶融状態の被覆樹脂３をビードワイヤ２の外周側に被覆し、冷却により固化させることによって、ストリップ部材４を形成する。ストリップ部材４の断面形状（ビードワイヤ２の延在方向に直交する断面の形状）は、本実施形態では、略長方形であるが、この例に限られず、例えば、略平行四辺形等の様々な形状とすることができる。ストリップ部材４の断面形状は、例えば押し出し機を用いて所期した形状に成形することができる。そして、環状体１は、ストリップ部材４を巻回して段積みすることにより形成することができ、段同士の接合は、例えば、熱板溶着等で被覆樹脂３を溶融させながらストリップ部材４を巻回して、溶融した被覆樹脂３を固化することにより行うことができる。あるいは、段同士を接着剤等により接着することにより接合することもできる。

図２は、例えば図１に示すような、本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、環状体形成工程によって形成される環状体の一例を示す、概略側面図である。図２では、簡単のため、ビードワイヤ２のみを図示し（図２においてはビードワイヤ２の中心線を示している）、被覆樹脂３は図示を省略している。図２に示すように、ビードワイヤ２は、巻き始端Ｅ１からこの断面視で渦巻状に巻回されている。Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は周回位置であり、この例では、巻き終端Ｅ２は、少なくとも点Ｆ３より延びている。従って、任意の径方向位置で見てビードワイヤ２がこの例では３段以上段積みされている。最も巻き終端Ｅ２側に位置する周回位置（この例では点Ｆ３）から巻き終端（この例では点Ｅ２）までのビードワイヤの長さ（オーバーラップ長さ）は、特には限定しないが、例えば、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／２００〜１９９／２００とすることができる。該周回距離の１／２００以上とすることにより、径方向（段方向）に隣接するビードワイヤ２間で被覆樹脂同士が接する面積を大きくして、例えば接着力や溶着力を高めることができ、張力負担も低減することができ、一方で、該周回距離の１９９／２００以下とすることにより、ビードコアを軽量化することができるからである。同様の理由により、オーバーラップ長さは、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／１００〜２／３とすることが好ましく、点Ｆ２から点Ｆ３までの周回距離の１／５０〜１／３とすることがより好ましい。

本実施形態では、上記環状体形成工程に次いで、上記環状体形成工程において形成した環状体を樹脂で被覆する（樹脂被覆工程）。具体的には、ビードコア成形用射出成形金型のキャビティに、上記環状体形成工程において形成した環状体を配置し、溶融した射出樹脂をキャビティに射出する（射出工程）。

図３は、本発明の一実施形態のビードコアの製造方法における、射出工程に用いる射出成形機の一例を示す、概略断面図である。本発明の一実施形態の射出工程には、既知の様々な射出成形機を用いることができ、以下に一例を示す。図３に示すように、この射出成形機５は、射出部６とビードコア成形用射出成形金型７とを備えている。射出部６は、ホッパー８と、モータ９と、シリンダ１０とを有している。シリンダ１０の先端には、射出樹脂１１（図３には示していない）をビードコア成形用射出成形金型７へ射出するための孔１０ａが設けられている。ホッパー８に投入された射出樹脂１１は、モータ９によって駆動されるスクリュー（図示せず）の回転によりシリンダ１０の後部から前部（ビードコア成形用射出成形金型７の側）へと送り込まれる。この間、射出樹脂１１は、シリンダ１０の周囲に設置したヒータ（図示せず）によって加熱溶融される。そして、シリンダ１０の前部に溶融した射出樹脂１１が送られ、ビードコア成形用射出成形金型７へと射出される。

図３に示すように、このビードコア成形用射出成形金型７は、２分割された、第１の金型７ａ及び第２の金型７ｂの２つの部分からなる。第１の金型７ａは、射出部６から溶融樹脂１１が送り込まれるように、ゲート７ａ１を有しており、また、内壁が凹部を区画している。さらに、第２の金型７ｂも内壁により凹部を区画しており、これにより、第１の金型７ａと第２の金型７ｂとが接触して、ビードコア成形用射出成形金型７が閉止状態（図３では、この閉止状態を示している）になった際に、金型７に２つの凹部（が合わさった凹部）に対応する形状のキャビティ７ｃが区画形成される。図示例ではキャビティ７ｃは断面略正方形である。

第１の金型７ａと第２の金型７ｂとは、図示しない型締め機構によって開閉することができる。本実施形態では、ビードコア成形用射出成形金型７を開放状態にして、上記環状体形成工程において形成した環状体１を第１の金型７ａと第２の金型７ｂとの間に配置する。そして、ビードコア成形用射出成形金型７を閉止状態にすることにより、ビードコア成形用射出成形金型７のキャビティ７ｃに環状体１を配置する。なお、環状体１は、治具等により固定し、ビードコア成形用射出成形金型７が閉止状態になった際に、環状体１の全体がキャビティ７ｃ内（特にキャビティ７ｃの中央）に位置するように配置することが好ましい。

本実施形態では、例えば上述のような射出成形機５を用いて、上記の射出工程を行う。本実施形態では、射出工程に次いで、射出した射出樹脂１１を冷却により固化させる（冷却工程）。冷却は、樹脂融点より低い温度で温調された金型７内で冷却・固化させることができる。

図４は、本発明の一実施形態にかかるビードコアの製造方法により製造したビードコアの、軸方向概略断面図である。上記冷却工程後、ビードコア成形用射出成形金型７を開放状態にして、完成したビードコア１２をビードコア成形用射出成形金型７から取り出す。ビードコア１２は、環状体１が、該環状体１の周囲（図示例では全周囲）が固化した射出樹脂１１により覆われた構成となっている。

本実施形態のビードコアの製造方法によれば、段積みした環状体１が、上記冷却工程において、その周囲に射出された射出樹脂１１による熱収縮の力を受ける。これにより、周囲の射出樹脂１１によって環状体１を締め付けることができる。そして、ビードコア１２は、環状体１の周囲（本実施形態では全周）を、固化した射出樹脂１１で覆った構成となっている。このため、タイヤの横力等の外力に対して、周囲の固化した射出樹脂１１が環状体１を保護することができるのに加え、周囲の固化した射出樹脂１１で締め付けて環状体１の形状の崩れを抑制することができる。以上のように、本発明のビードコアの製造方法によれば、耐久性の高いビードコア１２を得ることができる。

図５は、本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアのタイヤ径方向外側に、ビードフィラが配置された構造の他の例を示す、概略断面図である。図５に示すように、ビードコア１２のタイヤ径方向外側にはビードフィラ１３を配置することができる。図５に示す場合、ビードフィラ１３は、樹脂で形成してもよいし、ゴムで形成してもよい。

ビードフィラ１３を樹脂で形成する場合、かかる樹脂は、射出樹脂１１と同じ樹脂とすることもでき、あるいは、射出樹脂１１とは異なる樹脂とすることもできる。また、ビードフィラ１３を樹脂で形成する場合、ビードフィラ１３の硬度は、射出樹脂１１の硬度より大きくしてもよいし、同じとしてもよいし、小さくしてもよい。また、ビードフィラ１３をゴムで形成する場合、ビードフィラ１３の硬度は、一般的には、射出樹脂１１の硬度より小さくなるが、一方で、大きくしてもよいし、同じとしてもよい。

図６は、本実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアのタイヤ径方向外側に、ビードフィラが配置された構造の一例を示す概略断面図である。この例では、ビードフィラ１３は、径方向内側部分１４と径方向外側部分１５とからなる。この場合も、ビードフィラ１３は、樹脂で形成してもよいし、ゴムで形成してもよい。径方向内側部分１４と径方向外側部分１５との両方を樹脂で形成する、あるいは、ゴムで形成することができ、あるいは、一方を樹脂で形成し、他方をゴムで形成することもできる。

ビードコア１２、ビードフィラ１３の径方向内側部分１４、及びビードフィラ１３の径方向外側部分１５の硬度は、その大小関係を任意に設定することができるが、径方向外側部分１５の硬度を径方向内側部分１４の硬度より小さくすることが好ましい。サイドウォール部との剛性差を緩和することができるからである。なお、径方向内側部分１４と径方向外側部分１５とを樹脂で形成する場合には、径方向内側部分１４と径方向外側部分１５とを溶着により接着することができる。ビードコア１２とビードフィラ１３の径方向内側部分１４とが共に樹脂からなる場合には、例えば溶着又は接着剤等による接着により、これらを接合することができる。ビードコア１２及びビードフィラ１３の径方向内側部分１４のうち、少なくともいずれかがゴムである場合には、例えば接着剤等による接着により、これらを接合することができる。

図５、図６に示す構造は、一対のビード部を有する空気入りタイヤの該ビード部に適用することができる。図７は、本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコアをビード部に有する空気入りタイヤの一例のタイヤ幅方向半部を示す、タイヤ幅方向断面図である。図７においては、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするタイヤ幅方向半部のみを示しているが、図示しない他方の半部についても同様の構成である。一例としては、図７に示すように、一対のビード部に本発明の一実施形態のビードコアの製造方法で製造されたビードコア１２を埋設し、該ビードコア１２にトロイダル状に跨るカーカス１６のタイヤ径方向外側に、図示例で２層のベルト層からなるベルトを有している。

本発明では、上記の実施形態のように、射出工程において、環状体１の全体がキャビティ７ｃ内に位置するように配置し、射出樹脂１１を環状体１の全周囲に射出することが好ましい。熱収縮により環状体１を締め付ける効果をより高めて、より耐久性の高いビードコアを得ることができるからである。一方で、本発明では、射出工程において、環状体１の一部がキャビティ７ｃ内に位置するように配置し、射出樹脂１１を環状体１の一部の周囲に射出することもできる。

本発明では、より簡易に、耐久性の高いビードコア１２を得る観点からは、射出樹脂１１は、被覆樹脂３と同じ樹脂であることが好ましい。射出樹脂１１と被覆樹脂３とを溶着又は接着し易いからである。

本発明では、ビードコア１２の硬度を調整しやすくする観点からは、射出樹脂１１は、被覆樹脂３と異なる樹脂であることが好ましい。ここで、一般的には、樹脂はゴムより硬度が大きい。このため、ビードコア１２と周囲のゴムとの剛性差を緩和するためには、ゴムと直接隣接する射出樹脂１１は、被覆樹脂３より硬度が小さい（ゴムの硬度に近い）ことが好ましい。一方で、熱収縮の効果をより一層得るためには、射出樹脂１１は、被覆樹脂３より硬度が大きいことが好ましい。

あるいは、射出樹脂１１は、ゴムとの接着性の高い樹脂を用いることが好ましい。

図８は、本発明の他の実施形態にかかるビードコアの製造方法により製造したビードコアの、軸方向概略断面図である。この実施形態においては、樹脂被覆工程は、環状体形成工程により形成された環状体１に、３次元ラミネートにより、樹脂からなる第１のフィルム１８と第２のフィルム１９とを順番に堆積させ、第１のフィルム１８と第２のフィルムとで、環状体１の周囲（この例では全周囲）を覆っている。なお、３次元ラミネートは、公知の手法を用いることができる。また、第１のフィルム１８及び第２のフィルム１９は、それぞれ単層であっても多層であってもよい。また、第１のフィルム１８と第２のフィルム１９とは、同じ材料（同じ樹脂）を用いてもよいし、異なる材料（異なる樹脂）を用いてもよい。なお、図８に示す実施形態では、第１及び第２の２つのフィルムを堆積させているが、３つ以上のフィルムを堆積させてもよい。
図８に示す実施形態においても、フィルム加熱後の冷却により、環状体１が第１のフィルム１８と第２のフィルム１９とによる熱収縮の力を受け、また、第１のフィルム１８と第２のフィルム１９とにより、外力等から環状体１が保護される。
従って、図８に示す実施形態のビードコアの製造方法によっても、耐久性の高いビードコア１２を得ることができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は、上記の実施形態や実施例に何ら限定されるものではない。例えば、図１、図４に示す例では、環状体１は、この断面で３段段積みされているが、例えば４段以上段積みしてもよい。

１：環状体、２：ビードワイヤ、３：被覆樹脂、４：ストリップ部材、
５：射出成形機、６：射出部、７：ビードコア成形用射出成形金型、
７ａ：第１の金型、７ａ１：ゲート、７ｂ：第２の金型、７ｃ：キャビティ、
８：ホッパー、９：モータ、１０：シリンダ、１０ａ：孔、
１１：射出樹脂、１２：ビードコア、１３：ビードフィラ
１４：径方向内側部分、１５：径方向外側部分、１６：カーカス、１７：ベルト、
１８：第１のフィルム、１９：第２のフィルム、ＣＬ：タイヤ赤道面

Claims

１本以上のビードワイヤを被覆樹脂で被覆してなるストリップ部材を巻回して環状体を形成する、環状体形成工程と、
前記環状体形成工程において形成した前記環状体を樹脂で被覆する、樹脂被覆工程と、を含むことを特徴とする、ビードコアの製造方法。
前記樹脂被覆工程は、ビードコア成形用射出成形金型のキャビティに、前記環状体形成工程において形成した前記環状体を配置し、溶融した射出樹脂を前記キャビティに射出する、射出工程を含む、請求項１に記載のビードコアの製造方法。
前記射出工程において、
前記環状体の全体が前記キャビティ内に位置するように配置し、前記射出樹脂を前記環状体の全周囲に射出する、請求項２に記載のビードコアの製造方法。
前記樹脂は、前記被覆樹脂と同じ樹脂である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のビードコアの製造方法。
前記樹脂は、前記被覆樹脂と異なる樹脂である、請求項１〜３にいずれか一項に記載のビードコアの製造方法。