JP2020019265A - タイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤサイド部の加硫故障をより確実に抑制できるタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】型閉めされた加硫用モールド１０の中でグリーンタイヤ１１の内部に配置した加硫用ブラダ８を膨張させて、グリーンタイヤ１１を所定の加熱温度範囲および所定の加圧圧力範囲に所定時間維持する維持工程を経て加硫する際に、維持工程での加硫用モールド１０によるグリーンタイヤ１１のタイヤサイド部１６に対する加熱温度Ｔと、加硫前のタイヤサイド部１６の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖとの関係が、ムーニー粘度Ｖ≦−０．２×加熱温度Ｔ＋８１を満たすようにする。【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、タイヤサイド部の加硫故障をより確実に抑制できるタイヤの製造方法に関するものである。

空気入りタイヤはグリーンタイヤを加硫することで製造される。この加硫工程では、一般的に加硫用モールドの中にグリーンタイヤを横倒し状態で配置して型閉めした後、グリーンタイヤの内部で加硫用ブラダを膨張させてグリーンタイヤを加熱および加圧する（例えば特許文献１参照）。タイヤサイズ、構造、ゴム種などのタイヤ仕様に応じて、加硫温度、加硫圧力、加硫時間などの適切な範囲が加硫条件として予め設定されていて、加硫工程では、設定された加硫条件によってグリーンタイヤが加硫される。

適切な加硫条件に基づいてグリーンタイヤを加硫することで、正常な空気入りタイヤが製造されるが、何等かの原因で加硫故障が発生することがある。例えば、グリーンタイヤを十分に加圧できないこと等に起因して、タイヤ表面に窪みが発生したり、意図した形状を確保できなという加硫故障が発生することがある（例えば特許文献１の段落０００２参照）。タイヤサイド部に加硫故障が発生すると外観品質に大きく影響する。一方、グリーンタイヤに対する加圧力が過大になると、加硫設備等が損耗し易くなるという問題が生じるため、タイヤサイド部の加硫故障を抑制するには依然として改善の余地がある。

特開２０１０−１０５３６０号公報

本発明の目的は、タイヤサイド部の加硫故障をより確実に抑制できる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本発明のタイヤの製造方法は、型閉めされた加硫用モールドの中でグリーンタイヤの内部に配置した加硫用ブラダを膨張させて、前記加硫用ブラダの内部圧力を所定範囲にするとともに前記グリーンタイヤを所定の温度範囲で加熱して所定時間維持する維持工程を経て加硫することによりタイヤを製造するタイヤの製造方法において、前記維持工程での前記加硫用モールドによる前記グリーンタイヤのタイヤサイド部に対する加熱温度Ｔと、加硫前の前記タイヤサイド部の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖとの関係が下記（１）式を満たすようにすることを特徴とするタイヤの製造方法。
ムーニー粘度Ｖ≦−０．２×加熱温度Ｔ＋８１・・・（１）

本発明によれば、前記維持工程において、グリーンタイヤのタイヤサイド部に対する加硫用モールドによる加熱温度Ｔと、グリーンタイヤの加硫前のタイヤサイド部の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖとの関係が、上記（１）式で特定される関係を満たすようにしたので、この未加硫ゴムが加硫用モールドの成形表面に沿って流動、変形して型付けされ易くなり、タイヤサイド部の加硫故障をより確実に抑制することが可能になる。

グリーンタイヤのタイヤ幅方向右側を横断面視で模式的に例示する説明図である。 図１のグリーンタイヤを加硫して製造されたタイヤを横断面視で模式的に例示する説明図である。 図１のグリーンタイヤを加硫している加硫装置を縦断面視で例示する説明図である。 図３のセクタモールドおよびセグメントを平面視で例示する説明図である。 グリーンタイヤを加硫する際のブラダの内部圧力の経時変化を例示するグラフ図である。 加硫中のグリーンタイヤのタイヤサイド部に対する加熱温度と加硫前のグリーンタイヤのタイヤサイド部の未加硫ゴムのムーニー粘度との関係を例示するグラフ図である。 製造されたタイヤのサイド部の厚さとブラダサイド部の厚さとの合計値と加硫中のブラダの内部圧力との関係を例示するグラフ図である。

以下、本発明のタイヤの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

本発明では、図１に例示するグリーンタイヤ１１を加硫することで、図２に例示する空気入りタイヤＴをする。図１のグリーンタイヤ１１は未加硫の状態であり、図２のタイヤＴは加硫された状態であるが、互いの対応する部材には同じ符号を付している。

図１のグリーンタイヤ１１は、最内周のインナーライナ１２の外周側にカーカス１３が積層されている。カーカス１３は左右一対のビード部１４の間に架装されている。カーカス１３の左右両端部はそれぞれのビード部１４のビードコア１４ａの周りでタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカス１３は、タイヤ半径方向に延在する多数の補強線材を有している。カーカス１３のタイヤ幅方向中央部には２層のベルト層１５が埋設されていて、その外周側にはトレッド部１８が積層されている。ベルト層１５の層数は適宜設定される。カーカス１３のタイヤ幅方向両側にはそれぞれ、タイヤサイド部１６が積層されている。トレッド部１８とそれぞれのタイヤサイド部１６の間のカーカス１３の外周側にはそれぞれ、ショルダ部１７が積層されている。上述した部材の他に、ベルト層１５の外周側に積層されてベルト層１５の両端部を覆うベルトカバー層など、必要な部材が適宜使用される。グリーンタイヤ１１を構成する部材は主に未加硫ゴムおよび補強材である。

図１のグリーンタイヤ１１は、図３、図４に例示するタイヤ加硫装置１（以下、加硫装置１という）を用いて加硫される。加硫装置１は、複数のセグメント５と、上部プレート２と、下部プレート４と、コンテナリング６と、コンテナリング６に接続されたボルスタープレート３と、下部プレート４の平面視の中心部に配置される中心機構７とを備えている。ボルスタープレート３は上部プレート２の上方に配置されて、油圧シリンダ等の加圧機構のシリンダロッドの上下方向の進退移動によって上下移動する。

この加硫装置１には、タイヤ加硫用モールド１０（以下、モールド１０という）が取り付けられている。モールド１０は、円環状の上側サイドモールド１０ａと円環状の下側サイドモールド１０ｂと複数のセクタモールド１０ｃとで構成されている。上部プレート２の下面に上側サイドモールド１０ａの上面が対向して取り付けられている。下部プレート４の上面に上側サイドモールド１０ｂの下面が対向して取り付けられている。下部プレート４は不動状態で地盤ベースに固定されている。図３、図４は、モールド１０が型閉めされた状態を例示していて、図４では、上部プレート２を破線で示し、上側サイドモールド１０ａを二点鎖線の細線で示している。

中心機構７を構成する中心ポスト７ａは、上側サイドモールド１０ａおよび下側サイドモールド１０ｂの円環状の中心ＣＬに配置されている。中心ポスト７ａには上下に間隔をあけて円盤状のクランプ部９が取り付けられている。それぞれのクランプ部９には、円筒状の加硫用ブラダ８（以下、ブラダ８という）の上端部、下端部が把持されている。

それぞれのセグメント５は中心機構７（中心ＣＬ）を中心にして環状に配置されている。それぞれのセグメント５の内周側にセクタモールド１０ｃの外周面が対向して取り付けられている。それぞれのセグメント５の外周面は、外周側から内周側に向かって上方に傾斜する傾斜を有している。

円環状のコンテナリング６は、中心機構７（中心ＣＬ）を中心にした環状体であり、環状に配置されているセグメント５の外周側で上下移動する。コンテナリング６が上下移動することにより、コンテナリング６の内周傾斜面とそれぞれのセグメント５の外周傾斜面とが摺動する。そして、それぞれのセグメント５が下部プレート４に載置された状態で、それぞれのセグメント５の外周面が下方移動するコンテナリング６の内周面によって押圧されることで、それぞれのセクタモールド１０ｃがセグメント５とともに環状の中心ＣＬに対して近接移動する。

次に、この加硫装置１を用いて、グリーンタイヤ１１を加硫して空気入りタイヤＴを製造する方法の一例を説明する。

グリーンタイヤ１１を加硫する際には、モールド１０を開型した状態で、横倒し状態のグリーンタイヤ１１を中心機構７に挿通させる。そして、シェーピング圧力で膨張させたブラダ８によって内側からグリーンタイヤ１１を保持する。このグリーンタイヤ１１を横倒し状態で下側サイドモールド１０ｂに載置する。

次いで、図３に例示するようにボルスタープレート３を下方移動させることで、コンテナリング６、上部プレート２、上側サイドモールド１０ａを下方移動させ、それぞれのセグメント５を下部プレート４に載置する。ボルスタープレート３をさらに下方移動させることで、コンテナリング６の内周傾斜面によってそれぞれのセグメント５の外周傾斜面を押圧して、それぞれのセグメント５とともにそれぞれのセクタモールド１０ｃを環状の中心ＣＬに向かって移動させる。これにより、上部プレート２と下部プレート４の上下間で、それぞれのセクタモールド１０ｃを環状に組み付ける。

また、ボルスタープレート３とともに、上部プレート２、上側サイドモールド１０ａが下方移動するので、環状に組み付けられたそれぞれのセクタモールド１０ｃが上側サイドモールド１０ａと下側サイドモールド１０ｂとにより上下に挟まれて、モールド１０はグリーンタイヤ１１を内部に閉じ込めて型閉めされた状態になる。

このようにモールド１０が型閉めされた状態で、ブラダ８の内部に例えばスチーム等の加熱媒体Ｓと窒素ガス等の加圧媒体Ｎを順次注入してブラダ８を加熱するとともにさらに膨張させる。これにより、グリーンタイヤ１１の内側は、主にブラダ８によって加熱される。モールド１０を加熱する方式は様々であるが、モールド１０の内部を流れる加熱媒体や加熱されたプラテン等によってモールド１０は直接的または間接的に加熱される。これにより、グリーンタイヤ１１の外側は、主にモールド１０によって加熱される。

上側サイドモールド１０ａは、横倒し状態のグリーンタイヤ１１の上側のタイヤサイド部１６を加硫成形し、下側サイドモールド１０ｂは下側のタイヤサイド部１６を加硫成形する。セクタモールド１０ｃは、グリーンタイヤ１０のトレッド部１８を加硫成形する。図５に例示するように、型閉めされたモールド１０の中で、ブラダ８の内部圧力Ｐを予め設定されている所定範囲にするとともにグリーンタイヤ１１を所定の温度範囲に加熱して所定時間維持する維持工程を経てグリーンタイヤ１１が加硫される。

本発明では、図６に例示するように維持工程でのモールド１０（上側サイドモールド１０ａおよび下側サイドモールド１０ｂ）によるグリーンタイヤ１１のタイヤサイド部１６に対する加熱温度Ｔと、加硫前のタイヤサイド部１６の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖとの関係が下記（１）式を満たすようにする。この（１）式は、様々な仕様のタイヤの加硫条件を検討し、実際に加硫をして分析を行って得られた成果である。
ムーニー粘度Ｖ≦−０．２×加熱温度Ｔ＋８１・・・（１）

ムーニー粘度Ｖは、ＪＩＳ ６３００−１：２０１３に規定されている「ムーニー粘度計による粘度及びスコーチタイムの求め方」に記載されている試験方法に準拠して取得する。試験温度は１００±０．５℃であり、ムーニー粘度計のロータのシャフトに作用するトルクが８．３０Ｎ・ｍのとき、ムーニー粘度Ｖは１００となる。

加硫前のタイヤサイド部１６の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖは予め測定することで、把握できる。そこで、グリーンタイヤ１１を加硫する際には、加熱温度Ｔを調整することにより、（１）式を満たすようにする。具体的にはモールド１０を直接的または間接的に加熱する加熱媒体の温度を調整する。尚、この加熱温度Ｔはタイヤサイド部１６に対する温度であるが、ショルダ部１７、トレッド部１８などの他の部位もモールド１０によってこの加熱温度Ｔに近い温度（例えば、加熱温度Ｔ±５℃）で加熱される。

加熱された未加硫ゴムは、加熱当初は流動性が高まるが、経時的に加硫反応が進むことによって硬度が高くなり加硫ゴムになる。そのため、グリーンタイヤ１１をモールド１０の成形表面どおりに型付けしたタイヤＴを製造するには、未加硫ゴムを加熱当初は適度に流動させることが望ましい。図６における（１）式を満たす領域は、加熱温度Ｔが高くなるに連れてムーニー粘度Ｖが低くなっている。したがって、ムーニー粘度Ｖが比較的高くても（未加硫ゴムの流動性が比較的低くても）、加熱温度Ｔが低いので加硫反応の進行が比較的遅くなる。そのため、未加硫ゴムを硬化する前にモールド１０の成形表面に沿って十分に流動させて変形させることができるので型付けし易くなる。換言すると、（１）式を満たす領域からは、加熱温度Ｔが高くてムーニー粘度Ｖが高い領域が排除されている。この排除されている領域は、ムーニー粘度Ｖが高い割に（未加硫ゴムの流動性が低い割に）加熱温度Ｔが高いので、未加硫ゴムの加熱当初の流動性が悪く、モールド１０の成形表面に沿って十分に変形する前に硬化する可能性が高くなる。それ故、（１）式を満たさない領域では、未加硫ゴムが十分に型付けされずに加硫故障が発生し易くなる。

図６のＰＣ、ＴＢ、ＯＲで示す範囲はそれぞれ、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、大型ダンプトラック等に装着される重荷重用タイヤに適した加熱温度Ｔの範囲を例示している。即ち、乗用車用タイヤでは加熱温度Ｔを概ね１２０℃〜１５５℃の範囲内で、（１）式を満たすようにする。同様に、トラック・バス用タイヤでは加熱温度Ｔを概ね１３０℃〜１６０℃の範囲内で、重荷重用タイヤでは概ね１５０℃〜１８０℃の範囲内で、（１）式を満たすようにする。尚、（１）式におけるムーニー粘度Ｖの下限値は、タイヤサイド部１６として使用され得る未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖの下限値となるが一般的には４０程度である。

このように維持工程において、上記（１）式で特定される関係を満たすようにすることで、タイヤサイド部１６の未加硫ゴムがモールド１０の成形表面に沿って流動、変形して型付けされ易くなる。その結果、タイヤサイド部１６の加硫故障をより確実に抑制することが可能になる。

さらに、維持工程でのブラダ８の内部圧力Ｐ（ＭＰａ）と、このグリーンタイヤ１１を加硫して製造されたタイヤＴの加硫後タイヤサイド部１６の厚さＧ１（ｍｍ）と、ブラダ８の非膨張状態でのタイヤサイド部１６に対応するブラダサイド部８ａの厚さＧ２（ｍｍ）との関係が下記（２）式を満たすようにするとよい。この（２）式も、様々な仕様のタイヤの加硫条件を検討し、実際に加硫をして分析を行って得られた成果である。
０．０２８×（Ｇ１＋Ｇ２）＋０．１４≦内部圧力Ｐ≦３．０・・・（２）

加硫後タイヤサイド部１６の厚さＧ１（ｍｍ）は、タイヤＴのリムチェックラインにおけるゲージ厚さにすればよい。非膨張状態のブラダ８とは、ブラダ８の内部が大気圧程度でブラダ８の筒状部が引張も圧縮もされていない状態である。

この厚さＧ１（ｍｍ）および厚さＧ２（ｍｍ）は、予め把握できるので、グリーンタイヤ１１を加硫する際には、内部圧力Ｐを調整することにより、（２）式を満たすようにする。具体的にはブラダ８に注入する加圧媒体の注入圧力を調整する。

この厚さＧ１（ｍｍ）と厚さＧ２（ｍｍ）との合計値が大きくなる程、グリーンタイヤ１１のタイヤサイド部１６の未加硫ゴムをモールド１０（上側サイドモールド１０ａおよび下側サイドモールド１０ｂ）の成形表面に沿って十分に流動させて変形させるにはより強く加圧する必要がある。そこで、０．０２８×（Ｇ１＋Ｇ２）＋０．１４≦内部圧力Ｐを満たすようにすることで、タイヤサイド部１６の未加硫ゴムをモールド１０の成形表面に沿って十分に流動、変形させて型付けするには有利になる。即ち、維持工程の全時間を通じて内部圧力Ｐを０．０２８×（Ｇ１＋Ｇ２）＋０．１４よりも小さくしないことが重要になる。一方、内部圧力Ｐが３．０ＭＰａ超になると加硫設備等に与える負荷が過大になって加硫設備等が損耗し易くなる。より好ましくは内部圧力Ｐは２．０ＭＰａ以下にする。

図７のＰＣ、ＴＢ、ＯＲで示す範囲はそれぞれ、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、大型ダンプトラック等に装着される重荷重用タイヤの加硫する場合の厚さＧ１（ｍｍ）と厚さＧ２（ｍｍ）との合計値の一般的な範囲を例示している。即ち、乗用車用タイヤでは厚さＧ１（ｍｍ）と厚さＧ２（ｍｍ）との合計値が概ね６ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内で、（２）式を満たすようにする。同様に、トラック・バス用タイヤでは厚さＧ１（ｍｍ）と厚さＧ２（ｍｍ）との合計値が概ね８ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内で、重荷重用タイヤでは概ね１７ｍｍ〜５５ｍｍの範囲内で、（２）式を満たすようにする。

本発明は、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、重荷重用タイヤなど様々なタイプのタイヤに適用できるが、多くの実績からは本発明はトラック・バス用タイヤに特に有効であった。即ち、厚さＧ１と厚さＧ２の合計厚さが８ｍｍ以上２５ｍｍ以下であると本発明の効果を得やすくなる。同様に、加熱温度Ｔが１３０℃以上１６０℃以下であること本発明の効果を得やすくなる。

トラック・バス用タイヤでは、一般的にカーカス材１３にスチールコードが使用されている。カーカス材１３としてスチールコードが使用されていると、樹脂コードが使用されている場合に比して、ブラダ８の内部圧力Ｐがより加硫状態に影響するので上記（２）を満たすようにする。もちろん、本発明はカーカス材１３としてナイロン等の樹脂コードが使用されている場合にも適用できる。

また、トラック・バス用タイヤを製造する際のグリーンタイヤ１１のタイヤサイド部１６の未加硫ゴムには一般的に、天然ゴムを３０〜８０重量部％、ブタジエンゴムを２０〜７０重量部％含むゴム成分１００重量部に対して、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦまたはＦＥＦのいずれかの１つのグレードのカーボンブラックが３５〜５０重量部配合されたゴム組成物が用いられている。そこで、このゴム組成物をタイヤサイド部１６に用いたグリーンタイヤ１１を加硫する際には、本発明の効果を得やすくなる。

タイヤサイズが１１Ｒ２２．５のトラック・バス用タイヤを表１に示す条件のみを異ならせた２０通り（実施例１〜１０、比較例１〜１０）の方法で、それぞれの方法で１０００本加硫した。加硫したタイヤのタイヤサイド部に加硫故障（いわゆるライト故障）が発生したタイヤ本数を確認し、その結果は表１に示すとおりであった。加硫したタイヤではカーカス材としてスチールコートが使用されていて、タイヤサイド部の未加硫ゴムは、天然ゴムを４０重量部％、ブタジエンゴムを６０重量部％含むゴム成分１００重量部に対して、ＨＡＦグレードのカーボンブラックが４０重量部配合されたゴム組成物であった。表１中の加熱温度Ｔ、ムーニー粘度Ｖ、厚さＧ１＋Ｇ２、内部圧力Ｐはそれぞれ上述したとおりである。また、いずれの条件においても同じ仕様のブラダを使用した。

表１の結果から、実施例１〜１０は比較例１〜１０に比して、加硫故障を抑制するには有効であることが分かる。

１ 加硫装置
２ 上部プレート
３ ボルスタープレート
４ 下部プレート
５ セグメント
６ コンテナリング
７ 中心機構
７ａ 中心ポスト
８ 加硫用ブラダ
８ａ ブラダサイド部
９ クランプ部
１０ モールド
１０ａ 上側サイドモールド
１０ｂ 下側サイドモールド
１０ｃ セクタモールド
１１ グリーンタイヤ
１２ インナーライナ
１３ カーカス
１４ ビード部
１４ａ ビードコア
１５ ベルト層
１６ タイヤサイド部
１７ ショルダ部
１８ トレッド部
Ｔ タイヤ（製造されたタイヤ）

Claims (6)

1. 型閉めされた加硫用モールドの中でグリーンタイヤの内部に配置した加硫用ブラダを膨張させて、前記加硫用ブラダの内部圧力を所定範囲にするとともに前記グリーンタイヤを所定の温度範囲で加熱して所定時間維持する維持工程を経て加硫することによりタイヤを製造するタイヤの製造方法において、
   前記維持工程での前記加硫用モールドによる前記グリーンタイヤのタイヤサイド部に対する加熱温度Ｔと、加硫前の前記タイヤサイド部の未加硫ゴムのムーニー粘度Ｖとの関係が下記（１）式を満たすようにすることを特徴とするタイヤの製造方法。
   ムーニー粘度Ｖ≦−０．２×加熱温度Ｔ＋８１・・・（１）
2. 前記維持工程での前記加硫用ブラダの内部圧力Ｐ（ＭＰａ）と、前記グリーンタイヤを加硫して製造されたタイヤの加硫後タイヤサイド部の厚さＧ１（ｍｍ）と、前記加硫用ブラダの非膨張状態での前記タイヤサイド部に対応するブラダサイド部の厚さＧ２（ｍｍ）との関係が下記（２）式を満たすようにする請求項１に記載のタイヤの製造方法。
   ０．０２８×（Ｇ１＋Ｇ２）＋０．１４≦内部圧力Ｐ≦３．０・・・（２）
3. 前記グリーンタイヤのカーカス材としてスチールコードが使用されている請求項１または２に記載のタイヤの製造方法。
4. 前記加硫後タイヤサイド部の厚さＧ１と前記ブラダサイド部の厚さＧ２の合計厚さが８ｍｍ以上２５ｍｍ以下である請求項１からのいずれかに記載のタイヤの製造方法。
5. 前記加熱温度Ｔが１３０℃以上１６０℃以下である請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
6. 前記グリーンタイヤの前記タイヤサイド部の未加硫ゴムが、天然ゴムを３０〜８０重量部％、ブタジエンゴムを２０〜７０重量部％含むゴム成分１００重量部に対して、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦまたはＦＥＦのいずれかの１つのグレードのカーボンブラックが３５〜５０重量部配合されたゴム組成物である請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

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