JP2023033959A - タイヤの製造方法およびタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加硫されたタイヤを非インフレーション状態で長期間保管した場合でも、トレッドに形成されている溝の底部にオゾンクラックが発生することを防止できるタイヤの製造方法およびタイヤを提供する。【解決手段】加硫されたタイヤ１のトレッド２に形成されている周方向溝３ａの底部４ａに対して、スプレーノズル１２ａからシリコーン液Ｆを供給し、このシリコーン液Ｆによって、底部４ａに膜厚が１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜Ｓを形成する。【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤの製造方法およびタイヤに関し、さらに詳しくは、加硫されたタイヤを非インフレート状態で長期間保管しても、トレッドの溝の底部にオゾンクラックが発生することを抑制できるタイヤの製造方法およびタイヤに関するものである。

タイヤには大気中のオゾンによって、いわゆるオゾンクラックが発生する。そこで、タイヤを形成している加硫ゴムには、オゾンクラックの発生を抑制する成分（ワックスや老化防止剤など）を含有されている。この成分がタイヤの表面にブルームして保護層を形成する。この保護層が、タイヤ表面のゴムにオゾンが直接接触することを防止するためオゾンクラックの発生が抑制される。しかしながら、この保護層によって耐オゾン性を十分に維持できないことがある。

従来、オゾンクラックの発生を抑制してタイヤの外観品質を向上させるために、タイヤの表面にシリコーンオイルなどを塗布することが提案されている（特許文献１、２参照）。これらの提案では、タイヤ外観として目立ち易い部分（主にサイド部）がシリコーンオイルなどを塗布する対象領域になっている。

特開昭６０－３８２０５号公報 特開２００６－２８９９１２号公報

本願発明者の種々の分析、検討の結果、加硫されたタイヤを例えば、非インフレート状態（タイヤ内部に充填した空気などで膨張させていない状態）で長期間保管した場合に、トレッドの溝の底部では局所的に大きな応力が発生し易く、ワックスや老化防止剤などがタイヤ表面にブルームして形成された保護層がこの応力に起因して損傷することが判明した。そのため、この溝の底部では、オゾンクラックの発生を十分に抑制することができないことがある。

本発明の目的は、加硫されたタイヤを非インフレート状態で長期間保管しても、トレッドの溝の底部にオゾンクラックが発生することを抑制できるタイヤの製造方法およびタイヤ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、加硫されたタイヤのトレッド溝の底部の表面にシリコーンを供給し、このシリコーンにより前記底部に膜厚が１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜を形成することを特徴とする。

本発明のタイヤは、加硫されたトレッドの溝の底部に、膜厚が１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、加硫されたタイヤのトレッドの溝の底部に形成されたシリコーン被膜の膜厚を１５０ｎｍ以上にすることにより、シリコーン被膜による良好な耐オゾン性を確保することができ、かつ、シリコーン被膜が損傷し難くなる。これに伴って、この溝の底部の表面ゴムをシリコーン被膜によってオゾンから長期に渡って保護するには有利になる。それ故、タイヤを非インフレート状態で長期間保管した場合でも、この溝の底部にオゾンクラックが発生することを抑制することが可能になる。

本発明の実施形態のタイヤのトレッドを平面視で例示する説明図である。 図１のタイヤの右半分を横断面視で例示する説明図である。 図２の一部拡大図である。 被膜形成装置を平面視で例示する説明図である。 図４の被膜形成装置の一部を拡大して側面視で例示する説明図である。 シリコーン被膜を形成する工程をタイヤの横断面視で例示する説明図である。 図６のシリコーン液の供給先端部の変形例を示す説明図である。 図６のシリコーン液の供給先端部の別の変形例を示す説明図である。

本発明のタイヤの製造方法およびタイヤを、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示するタイヤ１の実施形態は、加硫された空気入りタイヤであり、最外周に配置されているトレッド２に様々な溝３（３ａ、３ｂ）を有している。例えば、タイヤ周方向に延在する周方向溝３ａ、タイヤ幅方向に延在する横溝３ｂがトレッド２に形成されている。尚、タイヤ周方向に対して傾斜して延在する傾斜溝も横溝３ｂとして、周方向溝３ａ、横溝３ｂを総称して溝３という。溝３は、両側の側部４ｂと、側部４ｂどうしの間の底部４ａと、で形成されている。尚、図中の一点鎖線ＣＬはタイヤ幅方向中心を示していて、矢印Ｗ、Ｒ、Ｃの方向はそれぞれタイヤ幅方向、半径方向、周方向を示している。

このタイヤ１のトレッド２には多数の溝３によって多数のブロック５が形成されている。それぞれのブロック５にはサイプ５ａが形成されていて、したがって、このタイヤ１は所謂スタッドレスタイヤである。尚、本発明はスタッドレスタイヤに限らず、サマータイヤなど種々のタイヤに適用できる。

このタイヤ１の構造を詳述すると、図２に例示するように、最内周にインナーライナ１０が配置されていて、その外周側にカーカス９ｂが積層されている。カーカス９ｂは、左右一対のビード部８の間に架装されている。カーカス９ｂの左右両端部はそれぞれのビード部８のビードコア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９ｂのタイヤ幅方向中央部の外周側にはベルト層９ａが埋設されていて、その外周側にトレッド２が積層されている。ベルト層９ａの層数は適宜設定される。カーカス９ｂのタイヤ幅方向両側の外側にはサイド部７が積層されている。トレッド２とそれぞれのサイド部７の間のカーカス９ｂの外側にはショルダ部６が積層されている。タイヤ１は、この構造に限定されることはなく、例えば上述した部材の他に、ベルト層９ａの外周側に積層されてベルト層９ａの両端部を覆うベルトカバー層などが備わることもある。

所定の溝３の底部４ａには１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜Ｓが形成されている。この実施形態では所定の溝３が周方向溝３ａになっている。シリコーン被膜Ｓは、すべての溝３の底部４ａに形成することもできるが、シリコーン被膜Ｓを形成する領域が広くなると、シリコーン被膜Ｓを形成するために要するコストや時間が過剰になる。そのため、すべての溝３のうち、底部４ａにオゾンクラックが発生し易い所定の溝３を特定して、その所定の溝３の底部４ａを対象にしてシリコーン被膜Ｓを形成することが望ましい。尚、図面ではシリコーン被膜Ｓは誇張して厚く記載されている。

底部４ａに作用する引張力が大きくなると、底部４ａにはオゾンクラックが発生し易くなる（オゾンクラックがより早期に発生する）。そこで、すべての溝３のうち、底部４ａに作用する引張力がより大きい所定の溝３を特定して、その所定の溝３の底部４ａを対象にしてシリコーン被膜Ｓを形成するとよい。

例えば、タイヤ１を非インフレート状態で、そのまま横倒し状態で保管する場合は、周方向溝３ａの底部４ａには、より大きな引張力が作用して局部的に大きな応力が生じ易くなる。横倒し状態で複数本のタイヤ１を積み上げて保管する場合は、より下側に位置するタイヤ１には上側に積み上げられたタイヤ１の質量が作用してトレッド２がより大きく変形して、周方向溝３ａの底部４ａには、一段と大きな引張力が作用する（応力集中が生じる）。それ故、周方向溝３ａの底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成するとよい。

尚、保管されているタイヤ１では、通常は、底部４ａに比して側部４ｂに作用する引張力は小さいため、側部４ｂにはオゾンクラックが発生し難い（オゾンクラックがより遅く発生する）。したがって、底部４ａに加えて側部４ｂにもシリコーン被膜Ｓを形成することもできるが、少なくとも底部４ａにシリコーン被膜Ｓに形成する。即ち、側部４ｂには任意でシリコーン被膜Ｓを形成することができる。トレッド２の表面の溝部３以外の部分（即ち、タイヤ接地面）には、シリコーン被膜Ｓを極力形成しない。

また、底部４ａの面積が広くなるとオゾンとの接触面積も広くなるのでオゾンクラックが生じ易くなる。そこで、底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する溝３は、例えば少なくとも主溝にすることもできる。主溝とは、ＪＡＴＭＡに規定されているウェアインジケータの表示義務を有する溝であり、一般に溝幅５．０ｍｍ以上で溝深さ６．５ｍｍ以上である。主溝は、タイヤ周方向に延在する周方向溝３ａに限らず、タイヤ幅方向に延在する場合もタイヤ幅方向に対して傾斜する方向に延在することもあるので横溝３ｂの場合もある。

トレッド２を形成している加硫ゴムのゴム種（含有成分）に起因して、底部４ａでのオゾンクラックの発生し易さも異なる。したがって、耐オゾン性に劣るゴム種（含有成分）によってトレッド２の表面が形成されている場合には、溝３の底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成することが特に好ましい。

この実施形態では、図３に例示するように、トレッド２が異なる種類の加硫ゴムの積層構造になっていて、トレッド２の表面を形成している加硫ゴムのゴム種には吸水剤または発泡剤の少なくとも一方が含まれている。即ち、トレッド２の表面側を形成している加硫ゴムと、トレッド２の内部側を形成している加硫ゴムとではゴム種（含有成分）が異なっている。吸収剤としては具体的には吸水性樹脂やその架橋体などを例示できる。発泡剤としては具体的には膨張性マイクロカプセルなどを例示できる。

この吸水成分や発泡成分が含まれていると、タイヤ１の雪上・氷上性能が向上するので、スタッドレスタイヤのトレッド２の表面を形成する加硫ゴムにはこれらの成分が含まれていることがある。一方で、これらの成分が含まれていると耐オゾン性が低下するので、オゾンクラックが発生し易くなる（オゾンクラックがより早期に発生する）。そのため、吸水剤または発泡剤の少なくとも一方の成分を含む加硫ゴムによって形成されている底部４ａには、シリコーン被膜Ｓを形成するとよい。

シリコーン被膜Ｓの膜厚は１５０ｎｍ未満であると、オゾンクラックの発生を長期間十分に抑制することが難しいので、１５０ｎｍ以上に設定されている。シリコーン被膜Ｓの膜厚が小さいと、底部４ａが変形した場合に損傷し易くなり、十分な耐久性を確保できないのでその膜厚は３５０ｎｍ以上であることがより好ましい。一方、シリコーン被膜Ｓの膜厚が過大になると、シリコーン被膜Ｓを形成するために要するコストや時間が過剰になる。したがって、この膜厚は例えば２０μｍ以下にするとよく、１０μｍ以下がより好ましい。

以下、本発明のタイヤの製造方法により、このタイヤ１を製造する手順の一例を説明する。

このタイヤ１を製造するには図４～図５に例示する被膜形成装置１１を用いる。公知の方法で加硫された加硫済みタイヤ１に対して、被膜形成装置１１を用いて所定の溝３の底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する。シリコーン被膜Ｓの原料として使用するシリコーンは、液体（シリコーン液Ｆ）でも半固体状（グリース状のシリコーン）でもよい。以下では主にシリコーン液Ｆを使用する場合を例にして説明するが、グリース状のシリコーンを使用する場合もシリコーン被膜Ｓを形成する手順は実質的に同じである。シリコーン液Ｆは、狭い底部４ａや複雑に入り組んだ形状の溝３の底部４ａにより供給し易いという利点があり、グリース状のシリコーンは底部４ａにより定着させ易いという利点がある。

被膜形成装置１１は、シリコーン液Ｆの供給手段１２と、タイヤ回転機１７とを備えている。供給手段１２は、スプレーノズル１２ａとアーム１３と貯留タンク１５と制御部１６とを有している。

アーム１３はベース１４に回転自在に取り付けられていて、複数のアーム部１３ａ、１３ｂを回転自在に接続して構成されている。アーム１３としては例えば３次元に自在に動くロボットアームを使用するとよい。アーム１３の先端部にはスプレーノズル１２ａが供給先端部として着脱自在に装着されている。貯留タンク１５にはシリコーン液Ｆが貯留されていて、貯留タンク１５とスプレーノズル１２ａとはホースを介して接続されている。

制御部１６は、アーム１３やスプレーノズル１２ａの動作を制御し、また、貯留タンク１５に貯留されているシリコーン液Ｆをスプレーノズル１２ａに送るポンプを制御する。制御部１６としてはコンピュータが使用される。

タイヤ回転機１７は、モータ等によって回転する回転軸１７ａと、回転軸１７ａに取り付けられているタイヤ保持部１７ｂとを備えている。タイヤ保持部１７ｂは、ホイールのようにそれぞれのビード部８が係合されてタイヤ１を保持する。回転軸１７ａの回転動作は制御部１６によって制御される。この実施形態では、タイヤ１はタイヤ保持部１７ｂに横倒し状態で保持されているが、立てた状態で保持されてもよい。尚、タイヤ回転機１７は任意で設けることができ、タイヤ１を回転させずに保持する構成にすることもできる。

アーム１３の動きを制御することにより、スプレーノズル１２ａを三次元の所望の位置に移動させることができる。そのため、貯留タンク１５からスプレーノズル１２ａに送られたシリコーン液Ｆを所望の位置に供給することができる。

シリコーン液Ｆは、シリコーン被膜Ｓを形成するための原料である。シリコーン液Ｆは主成分がシリコーンオイルであり、タイヤ表面の艶出し、タイヤモールドの離型助剤などに使用されている公知の種々の仕様（市販品）を使用することができる。シリコーンオイルの具体例としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチル水素シリコーンオイルなどが挙げられる。トレッド２を形成する加硫ゴムの試験サンプルにシリコーン液Ｆを塗布して耐オゾン性試験を予め行って、その加硫ゴムを損傷させることがなく、実用上十分な耐オゾン性を発揮するシリコーン液Ｆを採用すればよい。例えば、シロキサンのみを重合して製造されているシリコーンオイルを含有する公知のシリコーン液Ｆを使用する。

シリコーン液Ｆの粘度が低すぎると、十分な膜厚のシリコーン被膜Ｓを形成することが難しくなる。そして、シリコーン液Ｆの流動性が高過ぎても低過ぎても、膜厚を均一化して効率的にシリコーン被膜Ｓを形成することが難しくなる。それ故、シリコーン液Ｆの２５℃における動粘度は、１０ｃＳｔ以上２００００ｃＳｔ以下が好ましく、１００ｃＳｔ以上１０００ｃＳｔ以下がより好ましい。この動粘度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０３に準拠して測定される。シリコーン液Ｌではなくグリース状のシリコーンを使用する場合は、そのグリース状のシリコーンのちょう度（混和ちょう度）は１００以上５００以下が好ましい。このちょう度はＪＩＳ Ｋ ２２２０に準拠して測定される。

タイヤ加硫用モールドから脱型された加硫済みタイヤ１を、タイヤ保持部１７ｂにより保持してタイヤ回転機１７に設置する。設置したタイヤ１のタイヤ軸芯は、回転軸１７ａと同軸上に設定される。次いで、回転軸１７ａを回転させることで、回転軸１７ａを中心にしてタイヤ１を回転させる。

制御部１６は、アーム１３の動きを制御してスプレーノズル１２ａの先端を、周方向溝３ａの開口付近に位置決めする。詳述すると、タイヤ保持部１７ｂによって保持されているタイヤ１での溝３の底部４ａの三次元の位置データが予め把握されていて、制御部１６に記憶されている。制御部１６は記憶されている底部４ａの位置データに基づいてスプレーノズル１２ａを、シリコーン被膜Ｓを形成する底部４ａに近接移動させてその先端を位置決めする。

位置決めされたスプレーノズル１２ａからシリコーン液Ｆを周方向溝３ａの底部４ａに向かって噴射する。これにより、底部４ａは供給されたシリコーン液Ｆに被覆される。１本の周方向溝３ａの底部４ａのタイヤ周方向全周に渡ってシリコーン液Ｆを供給した後は、スプレーノズル１２ａを別の周方向溝３ａの開口付近に移動させて同様にその周方向溝３ａの底部４ａにシリコーン液Ｆを供給する。このようにスプレーノズル１２ａを適宜移動させて、対象にする所定の溝３の底部４ａにシリコーン液Ｆを供給する。

トレッド２の表面の溝部３以外の部分はタイヤ接地面になるので、シリコーン液Ｆが付着していると、タイヤ１と路面との間の摩擦が低減する。これにより、タイヤ１の走行性能に影響が生じるため、タイヤ接地面にはシリコーン被膜Ｓを極力形成しないことが望ましい。したがって、別の溝３にスプレーノズル１２ａを移動させる際には、トレッド２のタイヤ接地面にシリコーン液Ｆが付着することを防止するために、スプレーノズル１２ａからのシリコーン液Ｆの噴射を一時的に中断するとよい。

底部４ａに供給されたシリコーン液Ｆが乾燥することで底部４ａの表面に定着してシリコーン被膜Ｓが形成される。底部４ａに供給したシリコーン液Ｆは自然乾燥させればよい。

この実施形態ではタイヤ１を周方向に回転させつつ、周方向溝３ａの底部４ａにシリコーン液Ｆを供給するので、より迅速にこの底部４ａのタイヤ周方向全周に渡ってシリコーン被膜Ｓを形成するには有利になっている。また、スプレーノズル１２ａは底部４ａと接触することがなく、比較的広い範囲に均等な膜厚のシリコーン被膜Ｓを形成し易い。

横溝３ｂの底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する場合は、回転軸１７ａを回転させずにタイヤ１を非回転状態に維持する。このタイヤ１に対して、制御部１６は記憶されている位置データに基づいてスプレーノズル１２ａを、シリコーン被膜Ｓを形成する底部４ａに近接移動させてその先端を位置決めする。位置決めされたスプレーノズル１２ａからシリコーン液Ｆを対象となる横溝３ｂの底部４ａに向かって噴射することで、その底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する。

底部４ａにシリコーン液Ｆを供給するには、スプレーノズル１２ａに限らず、様々な供給先端部を用いることができる。図７に例示する被膜形成装置１１では、供給先端部として、多数の繊維を束ねて構成されたブラシ状体１２ｂがアーム１３の先端部に装着されている。このブラシ状体１２ｂに貯留タンク１５に貯留されているシリコーン液Ｆが送られる。制御部１６は記憶されている底部４ａの位置データに基づいてブラシ状体１２ｂを、シリコーン被膜Ｓを形成する底部４ａに近接移動させて位置決めして、ブラシ状体１２ｂの先端をその底部４ａに当接させる。

このブラシ状体１２ｂからシリコーン液Ｆが対象になる溝３の底部４ａに塗布されて、その底部４ａにシリコーン被膜Ｓが形成される。ブラシ状体１２ｂを用いると、シリコーン液Ｆが周囲に浮遊して拡散する不具合を防止するには有利になる。

図８に例示する被膜形成装置１１では、供給先端部として、吸水性材料（例えばスポンジなどの多孔質材料）で形成された円盤状体１２ｃが、アーム１３の先端部に回転可能に装着されている。この円盤状体１２ｃに貯留タンク１５に貯留されているシリコーン液Ｆが送られる。制御部１６は記憶されている底部４ａの位置データに基づいて円盤状体１２ｃを、シリコーン被膜Ｓを形成する周方向溝３ａの底部４ａに近接移動させて位置決めして、円盤状体１２ｃの外周端をその底部４ａに当接させる。

円盤状体１２ｃは回転するタイヤ１によって回転駆動されて、この円盤状体１２ｃからシリコーン液Ｆが対象になる周方向溝３ａの底部４ａに塗布されて、その底部４ａにシリコーン被膜Ｓが形成される。円盤状体１２ｃを用いると、シリコーン液Ｆが周囲に浮遊して拡散する不具合を防止しつつ、周方向溝３ａの底部４ａに対して効率的にシリコーン液Ｆを供給するには有利になる。

この被膜形成装置１１は、アーム１３の先端部に、異なるタイプの供給先端部１２ａ～１２ｃが着脱可能になっている。そのため、シリコーン被膜Ｓを形成する溝３に応じた適切な供給先端部１２ａ～１２ｃを選択して用いることで、対象になる底部４ａにシリコーン液Ｆをより円滑に供給することができる。

本発明によれば、溝３の底部４ａに形成されたシリコーン被膜Ｓの膜厚を１５０ｎｍ以上にしているので、シリコーン被膜Ｓによる良好な耐オゾン性を確保することができ、また、トレッド２が変形して大きな引張力が作用して局部的に大きな応力が生じてもシリコーン被膜Ｓが損傷し難くなる。これに伴って、この溝３の底部４ａの表面ゴムを、シリコーン被膜Ｓによって大気中のオゾンから長期に渡って保護するには有利になる。それ故、タイヤ１を非インフレート状態で長期間保管した場合でも、シリコーン被膜Ｓが形成されている溝３の底部４ａにオゾンクラックが発生することを抑制することができる。

タイヤ回転機１７は、タイヤ１のユニフォミティを測定する検査工程に設けられている。そこで、この検査工程において、上述したシリコーン被膜Ｓを形成する工程を同時に行うと、シリコーン被膜Ｓを形成することに起因するタイヤ１の生産効率の低下を回避するには有利になる。

底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する工程は、タイヤ１を加硫してからタイヤ１の検査工程の間に行うだけでなく、検査工程を終えて未使用の状態で保管されているタイヤ１に対して行うこともできる。したがって、タイヤ生産工場に限らず、加硫されたタイヤ１が未使用の状態で保管されている保管倉庫などにおいて、保管されているタイヤ１の底部４ａにシリコーン被膜Ｓを形成する工程を行うことができる。

本発明は、空気入りタイヤに限らず、トレッド２に溝３を有している種々のタイプのタイヤに対して適用できる。

１ 加硫されたタイヤ
２ トレッド
３ 溝
３ａ 周方向溝
３ｂ 横溝（傾斜溝）
４ａ 底部
４ｂ 側部
５ ブロック
５ａ サイプ
６ ショルダ部
７ サイド部
８ ビード部
９ａ ベルト層
９ｂ カーカス
１０ インナーライナ
１１ 被膜形成装置
１２ 供給手段
１２ａ スプレーノズル（供給先端部）
１２ｂ ブラシ状体（供給先端部）
１２ｃ 円盤状体（供給先端部）
１３ アーム
１３ａ、１３ｂ アーム部
１４ ベース
１５ 貯留タンク
１６ 制御部
１７ タイヤ回転機
１７ａ 回転軸
１７ｂ タイヤ保持部
Ｃ シリコーン被膜
Ｆ シリコーン液

Claims (6)

1. 加硫されたタイヤのトレッドの溝の底部の表面にシリコーンを供給し、このシリコーンにより前記底部に膜厚が１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜を形成するタイヤの製造方法。
2. 前記底部が、吸水成分または発泡成分の少なくとも一方を含む加硫ゴムにより形成されている請求項１に記載のタイヤの製造方法。
3. 前記溝が、タイヤ周方向に延在する周方向溝である請求項１または２に記載のタイヤの製造方法。
4. 前記シリコーンとしてシリコーン液を使用する場合はそのシリコーン液の２５℃における動粘度が１０ｃＳｔ以上２００００ｃＳｔ以下であり、前記シリコーンとしてグリース状のシリコーンを使用する場合はそのグリース状のシリコーンの２５℃におけるちょう度が１００以上５００以下である請求項１～３のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
5. 前記タイヤでの前記底部の位置データを予め把握しておき、制御部により前記位置データに基づいて移動させた供給手段から前記シリコーンを前記底部の表面に供給する請求項１～４のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
6. 加硫されたトレッドの溝の底部に、膜厚が１５０ｎｍ以上のシリコーン被膜が形成されているタイヤ。

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