JP2019010779A - タイヤ加硫方法及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 トレッド部における加硫度の偏りを矯正し、良好な転がり抵抗を実現することを可能にしたタイヤ加硫方法及びそれにより得られる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 トレッド部１に溝が形成されており、タイヤ赤道ＣＬを境にしてトレッド部１を第１踏面領域Ａ１と第２踏面領域Ａ２に区分したとき、第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積が第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤを加硫する方法であって、第１踏面領域Ａ１を成形する第１成形領域Ｂ１と第２踏面領域Ａ２を成形する第２成形領域Ｂ２とを備えた金型２０を第１成形領域Ｂ１が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型２０内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ加硫方法及びそれにより得られる空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、トレッド部における加硫度の偏りを矯正し、良好な転がり抵抗を実現することを可能にしたタイヤ加硫方法及び空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤを加硫する場合、金型内にセットされた未加硫タイヤの内側にブラダーを挿入し、そのブラダー内に加熱加圧媒体を導入すると共に金型を外部から加熱することで加硫を行うことが一般的である。

上述のような空気入りタイヤの加硫工程において、加熱加圧媒体としてブラダー内に注入された高温のスチームがブラダーの上方に滞留し、ブラダーの上下方向に温度差が生じることがある。このような温度差を生じると空気入りタイヤを均一に加硫することができない。そこで、ブラダー内の加熱加圧媒体を攪拌するための方法及び装置が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これら方法及び装置によれば、ブラダー内の加熱加圧媒体に生じる温度差を解消することが可能である。

一方、本発明者等の知見によれば、空気入りタイヤの加硫工程において、金型の成形面においても上下方向の温度差が生じている。つまり、上下方向に開閉するタイプの金型では、例えば１５０℃以上に熱せられた金型が開かれた際に空気の対流が発生し、金型の上側部分が高温の空気と接触するのに対して金型の下側部分が低温の空気と接触し、金型の成形面においても上下方向に約３〜５℃の温度差が生じるのである。このような温度差が金型のトレッド成形領域に生じると、得られた空気入りタイヤのトレッド部に加硫度の偏りを生じ、それが転がり抵抗を悪化させる要因となる。

なお、加硫工程においては金型の温度制御が行われているが、その熱源は金型の外部にあり、熱源から金型の成形面までの距離が長く、熱伝導の時定数が加硫サイクルと同等であるため、熱源の制御に基づいて金型の成形面の温度を微調整することは現実的に不可能である。

特開２０１２−９６４３７号公報 特開２０１２−２１８２９９号公報 特開２０１５−２３３７７７号公報

本発明の目的は、トレッド部における加硫度の偏りを矯正し、良好な転がり抵抗を実現することを可能にしたタイヤ加硫方法及び空気入りタイヤ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タイヤ加硫方法は、トレッド部に溝が形成されており、タイヤ赤道を境にして前記トレッド部を第１踏面領域と第２踏面領域に区分したとき、前記第１踏面領域の前記溝による空隙体積が前記第２踏面領域の前記溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤを加硫する方法であって、
前記第１踏面領域を成形する第１成形領域と前記第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を前記第１成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行うことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に溝が形成されており、タイヤ赤道を境にして前記トレッド部を第１踏面領域と第２踏面領域に区分したとき、前記第１踏面領域の前記溝による空隙体積が前記第２踏面領域の前記溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤであって、
前記第１踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度が前記第２踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明者は、金型の開放時に生じる成形面の温度差を熱源の制御に基づいて微調整することは困難であるという事実に鑑みて、そのような金型の成形面の温度差（即ち、供給可能な熱エネルギーの差）を加硫負荷（加硫すべきゴムの重量）と整合させることにより、均質な好ましい加硫状態が得られることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、第１踏面領域の溝による空隙体積が第２踏面領域の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤを加硫するにあたって、第１踏面領域を成形する第１成形領域と第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を第１成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行うことにより、金型の成形面の温度差を加硫負荷と整合させてトレッド部における加硫度の偏りを矯正し、良好な転がり抵抗を実現することができる。

本発明において、第１踏面領域の溝による空隙体積と第２踏面領域の溝による空隙体積との差に応じて、未加硫タイヤにおけるトレッドゴム重量を第２踏面領域よりも第１踏面領域で少なくなるように分配することが好ましい。これにより、金型の成形面の温度差に対して加硫負荷を適切に調整することが可能となり、転がり抵抗の低減を促進することができる。
本発明によれば、トレッド部における加硫度の偏りが矯正される一方で、ビード部及びサイドウォール部における加硫度の偏りが矯正されていない空気入りタイヤが得られる。即ち、第１踏面領域の溝による空隙体積が第２踏面領域の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えると共に、第１踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度が第２踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度よりも小さい空気入りタイヤが得られる。このような加硫状態を有する空気入りタイヤは、少なくともトレッド部における加硫度の偏りが第１踏面領域の溝による空隙体積と第２踏面領域の溝による空隙体積との差に基づいて矯正されているので、良好な転がり抵抗を呈するものとなる。

本発明において加硫される空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。 本発明のタイヤ加硫方法で使用されるタイヤ加硫装置を示す子午線半断面図である。 図３のタイヤ加硫装置の金型を示す子午線半断面図である。 本発明のタイヤ加硫方法で加硫される未加硫タイヤを構成するトレッドゴム部材の一例を示す断面図である。 本発明のタイヤ加硫方法で加硫される未加硫タイヤを構成するトレッドゴム部材の変形例を示す断面図である。

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及び図２は本発明において加硫される空気入りタイヤの一例を示すものである。図１に示すように、この空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５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５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６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

図２に示すように、トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝１１と、タイヤ幅方向に延びる複数本のラグ溝１２と、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプ１３とを含む種々の溝が形成されている。そして、上記空気入りタイヤは、タイヤ赤道ＣＬを境にしてトレッド部１を第１踏面領域Ａ１と第２踏面領域Ａ２に区分したとき、第１踏面領域Ａ１における溝（主溝１１、ラグ溝１２、サイプ１３を含む全ての溝成分）による空隙体積が第２踏面領域Ａ２における溝（主溝１１、ラグ溝１２、サイプ１３を含む全ての溝成分）による空隙体積よりも３％以上（好ましくは３％〜１０％）大きくなる非対称トレッドパターンを備えている。つまり、第１踏面領域Ａ１の空隙体積は第２踏面領域Ａ２の空隙体積の１０３％以上に設定されている。図２において、第１踏面領域Ａ１及び第２踏面領域Ａ２は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときに測定されるタイヤ軸方向の接地端Ｅと、タイヤ幅方向中央位置を通るタイヤ赤道ＣＬとの間に規定される領域であるが、タイヤ赤道ＣＬからトレッド部１のデザインエンドまでの領域としても良い。

図３は本発明のタイヤ加硫方法で使用されるタイヤ加硫装置を示し、図４はその金型を示すものである。図３に示すように、このタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤＴの外表面を成形する金型２０と、空気入りタイヤＴの内側に挿入される筒状のブラダー３０と、金型２０を外側から加熱する熱源４０とを備えている。

金型２０は、空気入りタイヤＴのサイドウォール部を成形するための下側サイドプレート２１及び上側サイドプレート２２と、空気入りタイヤＴのビード部を成形するための下側ビードリング２３及び上側ビードリング２４と、空気入りタイヤＴのトレッド部を成形するための複数のセクター２５とから構成され、その金型２０の内側で空気入りタイヤＴを加硫成形するようになっている。金型２０は、図４に示すように、空気入りタイヤＴの第１踏面領域Ａ１（図２参照）を成形するための第１成形領域Ｂ１と第２踏面領域Ａ２（図２参照）を成形するための第２成形領域Ｂ２とを備えている。なお、金型２０の構造は特に限定されるものではなく、図示のようなセクショナルタイプのモールドのほか、二つ割りタイプのモールドを使用することも可能である。
ブラダー３０は、その下端部が下側ビードリング２３と下側クランプリング３１との間に把持され、その上端部が上側クランプリング３２と補助リング３３との間に把持されている。図４に示すような加硫状態において、ブラダー３０は空気入りタイヤＴの径方向外側に向かって拡張した状態にあるが、加硫後に空気入りタイヤＴを金型２０内から取り出す際には上側クランプリング３２が上方に移動し、それに伴ってブラダー３０が空気入りタイヤＴの内側から抜き取られるようになっている。

熱源４０は金型２０を構成する下側サイドプレート２１、上側サイドプレート２２及びセクター２５に付設されていて、これら熱源４０により金型２０を加熱することにより、空気入りタイヤＴの加硫が行われるようになっている。熱源４０の配置及び構造は特に限定されるものではない。
次に、本発明のタイヤ加硫方法について説明する。第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積が第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤＴ（図１及び図２参照）を加硫する場合、図３及び図４に示すように、第１踏面領域Ａ１を成形する第１成形領域Ｂ１と第２踏面領域Ａ２を成形する第２成形領域Ｂ２とを備えた金型２０を第１成形領域Ｂ１が鉛直方向の下側となるように配置する。そして、金型２０内に未加硫状態の空気入りタイヤＴを挿入し、ブラダー３０の内側に加熱加圧媒体を導入すると共に、熱源４０により金型２０を加熱することにより、空気入りタイヤＴの加硫を行う。

加硫後、金型２０を開放して加硫済みの空気入りタイヤＴを取り出し、未加硫状態の空気入りタイヤＴを新たに投入して加硫を行う。このような加硫工程を繰り返すことにより、多数本の空気入りタイヤＴを連続的に生産することができる。空気入りタイヤＴの連続生産において、金型２０が開かれた際には空気の対流が発生し、金型２０の上側部分が高温の空気と接触するのに対して金型２０の下側部分が低温の空気と接触し、金型２０の成形面において上下方向に約３〜５℃の温度差が生じることになる。

上述したタイヤ加硫方法によれば、第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積が第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤＴを加硫するにあたって、第１踏面領域Ａ１を成形する第１成形領域Ｂ１と第２踏面領域Ａ２を成形する第２成形領域Ｂ２とを備えた金型２０を第１成形領域Ｂ１が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型２０内に未加硫状態の空気入りタイヤＴを挿入して加硫を行うことにより、金型２０の成形面の温度差を加硫負荷と整合させてトレッド部２０における加硫度のタイヤ幅方向に沿って均一にすることができる。その結果、空気入りタイヤＴの転がり抵抗を低減することができる。

上述したタイヤ加硫方法を実施するにあたって、第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積と第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積との差に応じて、未加硫状態の空気入りタイヤＴにおけるトレッドゴム重量を予め第２踏面領域Ａ２よりも第１踏面領域Ａ１で少なくなるように分配すると良い。

より具体的には、図５に示すように、タイヤ成形工程に供される帯状のトレッドゴム部材Ｒを押出成形する際に、トレッドゴム部材Ｒの第１踏面領域Ａ１に対応する部分の断面積を第２踏面領域Ａ２に対応する部分の断面積よりも小さくすることが可能である。或いは、図６に示すように、ストリップ材Ｓを巻回することで環状のトレッドゴム部材Ｒを成形する際に、トレッドゴム部材Ｒの第１踏面領域Ａ１に対応する部分でのストリップ材Ｓの巻回数を第２踏面領域Ａ２に対応する部分でのストリップ材Ｓの巻回数よりも少なくすることが可能である。これにより、空隙体積が相対的に大きい第１踏面領域Ａ１のゴムボリュームが相対的に少なくなり、空隙体積が小さい第２踏面領域Ａ２のゴムボリュームが相対的に多くなるので、金型２０の成形面の温度差に対して加硫負荷を適切に調整することが可能となり、転がり抵抗の低減を促進することができる。
上述したタイヤ加硫方法によれば、第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積が第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えると共に、第１踏面領域Ａ１に対応する側に位置するビード部３及びサイドウォール部２の加硫度が第２踏面領域Ａ２に対応する側に位置するビード３部及びサイドウォール部２の加硫度よりも小さい空気入りタイヤＴが得られる。このような加硫状態を有する空気入りタイヤＴは、少なくともトレッド部１における加硫度の偏りが第１踏面領域Ａ１の溝による空隙体積と第２踏面領域Ａ２の溝による空隙体積との差に基づいて矯正されているので、良好な転がり抵抗を呈するものとなる。

なお、第１踏面領域Ａ１に対応する側に位置するビード部３及びサイドウォール部２の加硫度と第２踏面領域Ａ２に対応する側に位置するビード３部及びサイドウォール部２の加硫度との大小関係の判定は、以下のようにして行うことが可能である。即ち、空気入りタイヤＴの両側のビード部３及びサイドウォール部２の対応する位置からそれぞれゴムサンプルを採取し、そのゴムサンプルの物性を比較する。金型２０の上下方向に温度差があると、加硫反応の進行度合いに応じてゴムの諸特性に違いが生じる。諸特性のいずれからも加硫度を判定することは可能であるが、特に膨潤度に基づいて加硫度の大小関係を対比することが望ましい。膨潤度の測定は例えばＪＩＳ−Ｋ６２５８（２０１６）に準拠して行うことができる。引張り特性に基づいて加硫度を判定する場合、大きなゴムサンプルが必要となり、硬度に基づいて加硫度を判定する場合、判定結果にばらつきが生じ易い。また、硫黄の架橋形態を詳細に化学分析した場合、手間は掛かるが正確な判定を行うことができる。

トレッド部に溝が形成されており、タイヤ赤道を境にしてトレッド部を第１踏面領域と第２踏面領域に区分したとき、第１踏面領域の溝による空隙体積が第２踏面領域の溝による空隙体積の１１０％である非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤを加硫するにあたって、その条件を種々異ならせて加硫（実施例１，２及び比較例）を行った。

実施例１：
第１踏面領域を成形する第１成形領域と第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を第１成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行った。その際、第１踏面領域の溝による空隙体積と第２踏面領域の溝による空隙体積との差に応じて、未加硫タイヤにおけるトレッドゴム重量を第２踏面領域よりも第１踏面領域で少なくした。

実施例２：
第１踏面領域を成形する第１成形領域と第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を第１成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行った。その際、未加硫タイヤにおけるトレッドゴム重量をタイヤ幅方向両側で均等に配分した。

比較例：
第１踏面領域を成形する第１成形領域と第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を第２成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行った。その際、未加硫タイヤにおけるトレッドゴム重量をタイヤ幅方向両側で均等に配分した。

上述した実施例１，２及び比較例に係るタイヤ加硫方法により得られた空気入りタイヤについて、所定の空気圧を充填すると共に所定の荷重を負荷した状態で転がり抵抗を測定し、その結果を表１に示した。評価結果は、比較例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。

表１から判るように、実施例１，２のタイヤ加硫方法により得られたタイヤは、トレッド部における加硫度の偏りが第１踏面領域の溝による空隙体積と第２踏面領域の溝による空隙体積との差に基づいて矯正されているため、比較例に比べて良好な転がり抵抗を呈するものであった。

また、実施例１，２及び比較例のタイヤ加硫方法により得られたタイヤについて、両側のビード部及びサイドウォール部から採取したゴムサンプルの膨潤度を測定したところ、加硫時に下側に配置された部位の加硫度が相対的に小さくなっていた。つまり、実施例１，２のタイヤでは、第１踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度が第２踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度よりも小さくなっていた。一方、比較例のタイヤでは、その逆の関係になっていた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
１１ 主溝
１２ ラグ溝
１３ サイプ
２０ 金型
３０ ブラダー
４０ 熱源
Ａ１ トレッド部の第１踏面領域
Ａ２ トレッド部の第２踏面領域
Ｂ１ 金型の第１成形領域
Ｂ２ 金型の第２成形領域
ＣＬ タイヤ赤道
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (3)

1. トレッド部に溝が形成されており、タイヤ赤道を境にして前記トレッド部を第１踏面領域と第２踏面領域に区分したとき、前記第１踏面領域の前記溝による空隙体積が前記第２踏面領域の前記溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤを加硫する方法であって、
   前記第１踏面領域を成形する第１成形領域と前記第２踏面領域を成形する第２成形領域とを備えた金型を前記第１成形領域が鉛直方向の下側となるように配置し、該金型内に未加硫タイヤを挿入して加硫を行うことを特徴とするタイヤ加硫方法。
2. 前記第１踏面領域の前記溝による空隙体積と前記第２踏面領域の前記溝による空隙体積との差に応じて、前記未加硫タイヤにおけるトレッドゴム重量を前記第２踏面領域よりも前記第１踏面領域で少なくなるように分配することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
3. トレッド部に溝が形成されており、タイヤ赤道を境にして前記トレッド部を第１踏面領域と第２踏面領域に区分したとき、前記第１踏面領域の前記溝による空隙体積が前記第２踏面領域の前記溝による空隙体積よりも３％以上大きくなる非対称トレッドパターンを備えた空気入りタイヤであって、
   前記第１踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度が前記第２踏面領域に対応する側に位置するビード部及びサイドウォール部の加硫度よりも小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。

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