JP3982832B2 - タイヤトレッド用などのハードグラニュールを混合する方法および装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ハードグラニュール（堅い微粒）をタイヤトレッドボディ中、さらに様々なゴムストリップおよびトレッドストック中に混合する方法及び装置であって、それによりゴムストックが押出されて、適切な形状のトレッドバンドとなり、これがサーキュラプロセス中で、制御下に、適切な厚さおよび層数で、後でパターン形成し、硬化させる前処理したタイヤまたは他の材料（物体）上に巻き付けられる方法および装置に関する。
車両タイヤは、大ざっぱに言えば、タイヤの内部層を形成する（ワイヤまたはロープで縛られた）ファイバ強化カーカス、および硬質ゴムまたは相当する材料から製造され、強化タイヤカーカス上でパターンに成形される外部摩耗層から構成される。
タイヤは、上記に従って製造されるが、タイヤの再生もよく知られたプロセスである。摩耗表面のパターン（トレッド）がその役目を果たさなくなるほど摩耗した場合、摩耗表面の残部を研磨し、新しいトレッドをファイバ強化カーカス上に配置する。これを行う一つの方法は、タイヤカーカスのサーキュラプロセスを適切な厚さの押出されたゴムトレッドバンドで覆い、次いでこれを新しいパターンに成形し、硬化させることである。
タイヤの外部層の役目は、車両がその上を走る表面に対して抵抗力のある摩耗表面を形成することである。タイヤ抵抗力を高め、氷や雪など滑りやすい表面上での車両のスリップを少なくする多数の方法が知られている。従来の製造後のタイヤに打ち込まれるスパイク、およびスノーチェーンに特に言及すべきである。
背景
ここ数年および数十年、様々なタイプの材料をタイヤの摩耗表面の中または上に混合および／または固定する考えが提案されている。
滑りやすい表面、特に雪および氷上の抵抗力を高めるために硬質粒子をタイヤのトレッドボディ中に混合する方法が知られている。１９４８年からの米国特許出願第２６７２９１０号には、コーティングした硬質粒子とタイヤを製造するために使用される生ゴムとを混合するタイヤの製造方法が記載されている。粒子をコーティングすることによって、ゴムボディに対して改善された結合が得られる。
さらに、タイヤ再生の方法が開発されている。摩耗したタイヤを前処理（研磨）して、その上で新しいトレッドボディを圧延する準備をする。新しいゴムの層をタイヤのサーキュラプロセスのまわりに巻き付け、次いでパターンに成形する。例えば、使用済みタイヤの一般的な再生に関するドイツ特許出願第ＤＥ４０２５４５９Ａ１号。
欧州特許出願第ＥＰ０４５４０２５Ａ１号およびＥＰ４４２１５５Ａ１号にはさらに、押出しおよび前処理したタイヤに圧延する前にコーティングした硬質粒子を生ゴム中に混合するタイヤの製造および／またはタイヤ再生の方法が記載されている。
上述の特許出願には、トレッドおよびタイヤの製造の方法および装置が記載されている。それらの特許出願には、走行表面に対するタイヤの抵抗力を高め、かつ氷や雪の上での車両の滑動を少なくするために硬質粒子をタイヤのトレッドボディ中に混合する方法が記載されている。
上述の硬質粒子を混合する方法または装置のいずれも、製造プロセスにおけるこれらの方法の欠点のために一般的に容認されていない。
これらの方法の欠点は、装置のかなりの摩耗および引裂きを含む理由で、押出しの前に硬質粒子をゴムボディ中に混合することに関連するコストである。
硬質粒子を材料ボディ全体に混合する場合、硬質粒子の所要量は過大であると考えなければならない。また、タイヤの摩耗表面中の硬質粒子の最終位置を制御できることは分かっておらず、これも欠点であると考えなければならない。
他の欠点は、粒子がカーカスと摩耗表面との結合を損ねる傾向を示すので、ファイバ強化カーカスと粒子入りトレッドボディとの間で得られる結合が不十分なことである。さらに、粒子をゴムボディ全体中に混合することは、タイヤカーカスのフレキシビリティを下げると考えられる。
発明の開示
本発明の目的は、使用および製造の際に同時に簡単であり、操作が経済的であり、またタイヤの摩耗表面中で硬質粒子の混合および位置に対して制御を維持することができる方法および装置を提供することである。本発明が適用される方法の主要な利点の一つは、タイヤの再生に余分の労力を必要としないことである。
硬質粒子の混合物を使用して、タイヤおよび他のトレッドを製造することによって、以下の目的が達成される。
・滑りやすい表面に対する車両抵抗力が高くなる。
・スパイク付きタイヤの使用と比較して道路摩耗が少ない。
・スパイク付きタイヤまたはスノーチェーンの使用と比較して一般的な走行特性が向上する。
これらの特性は、スウェーデンのＶＴＩ

によるテストで確認されている。
これらの目的は、粒子が成形および硬化の後でタイヤのパターン形成した摩耗表面中に混合されるように、専用装置を使用して、次の層がサーキュラプロセス中で前処理したタイヤ上に巻き付けられる前に、押出されたゴムトレッドバンドの表面の少なくとも一部上に硬質粒子を所定の構成に従って分配する本発明の明確な特徴によって達成される。
本発明の他の明確な特徴は、押出されたゴムトレッドバンドの表面の少なくとも一部上に硬質粒子を所定の構成に従って分配し、それによりトレッドバンドが硬質粒子で覆われる範囲を制御することができ、同様に粒子をパターン形成され、硬化したタイヤの所定の部分に分配することである。
本発明の他の明確な特徴は、硬質粒子で覆われるゴムトレッドバンドの各平方センチメートル上に０．０１〜０．１グラムの硬質粒子を分配することである。各粒子の直径範囲は、１〜３ｍｍ、特に１．５〜２．０ｍｍである。
さらに、本発明の他の明確な特徴は、押出されたゴムトレッドバンドの表面の一部上に硬質粒子を所定の構成に従って分配し、これが前処理したタイヤカーカス表面上に圧延された後で、硬化し、パターン形成されたタイヤの外部表面を形成し、かつ粒子分配装置を製造プロセス中の押出し機の後および押出されたゴムトレッドバンドの上にかつタイヤの前に配置し、タイヤ上に巻き付けられる前に粒子をゴムトレッドバンド上に分配することである。
この装置は、硬質粒子が分配の前にその中に供給されるファンネル、およびゴムトレッドバンド上への粒子の送達を制御するために適切な量の粒子をファンネルからトラック上に供給するフィーダ（回転ゴムクラッドシリンダ）から構成され、また粒子が押出されたゴムトレッドバンド上に送達される方向および速度を制御し、かつバンド自体の方向および速度にできるだけ厳密に一致させるために分配装置（トラック）を調整することができ、ファンネルから供給され、分配される粒子の量をフィーダドアおよびシリンダの速度によって制御し、それにより粒子が適切な密度でトレッドバンド上に配置されることを制御する限り独特である。
上記の新しい方法を使用して製造したタイヤの特性の多くの研究が行われた。ドイツのＢＡＳＴによる非常に完全なテストでは、混合した硬質粒子を有するタイヤによって生じる道路摩耗は、「ウィンタータイヤ」によって生じる道路摩耗よりも大きいが、九つのタイプのスパイクタイヤによって生じる平均的な道路摩耗よりもかなり小さいことが確実に証明された。ＢＡＳＴのテストでは、基準点１００％での釘付きタイヤによって生じる道路摩耗を設定すると、上述の硬質粒子タイヤによって生じる摩耗は７％になり、ウィンタータイヤによって生じる摩耗は２％になることが明らかになった。
Ｌｉｎｋ ｐｉｎｇのＳｗｅｄｉｓｈ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒｏａｄｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎが行ったテストでは、硬質粒子タイヤは、滑りやすい条件下で、硬質粒子のない同じタイプのタイヤよりもはるかによい道路保持特性をはっきりと示すことが分かった。このテストではまた、硬質粒子タイヤは、一般に道路表面に沿って転がるときにスパイクタイヤよりもよい道路保持特性を示すことが分かった。これは、例えば、曲がる場合、およびアンチブレーキシステムが車輪が完全にロックするのを防ぐ場合、特に有利である。
多分、多数のタイプの硬質粒子が混合に使用できる。行ったテストでは、ＳｉＣ（炭化ケイ素、「カーボランダム」）およびＡｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）の粒子を、よく知られた結合材料および／または接着剤でコーティングしたものを使用した。
【図面の簡単な説明】
本発明について、添付の図面に関して、以下でより詳細に説明する。
第１図は、タイヤを再生し、硬質粒子をトレッド中に混合する装置を示す側面図である。
第２図は、タイヤを再生し、硬質粒子をトレッド中に混合する装置を示す正面図である。
第３図は、硬質粒子をトレッド中に混合し、分配する装置の詳細を示す図である。
第４ａ図は、硬質粒子のゴムトレッドバンド上への送達を制御するトラックの詳細を示す図である。
第４ｂ図は、硬質粒子のゴムトレッドバンド上への送達を制御するトラックの詳細を示す図である。
第５図は、トレッドの最外層中に混合した硬質粒子を有するタイヤの断面図である。
第６図は、第５図によるタイヤパターンを示す正面図である。
第７図は、タイヤトレッド形成プロセスのもとでゴムトレッドバンドを巻き付ける方法の詳細を示す図である。
第８図は、タイヤトレッド形成プロセスのもとでゴムトレッドバンド（６）を巻き付ける方法、および硬質粒子（２５）とゴムトレッドバンドの層との間の位置の詳細を示す図である。
第１図および第２図は、タイヤのトレッド形成用に使用される従来の装置を示す。第１図はこの装置の側面図であり、第２図は正面図である。この装置は、硬質粒子をトレッドボディ中に混合する装置を追加することによって補足されている。この装置は、ゴムストック（５）から細いエラストマゴムバンド（６）をつくり出す押出し機（２）から構成される。ゴムストックは、太いバンド（４）の形で引き出されて、押出し機（２）中に入り、そこで加工され、成形ヘッド（３）を介して比較的細い押出されたゴムトレッドバンド（６）の形で押し出される。トレッドバンドは、制御ホイール（１６）の上および下で前方へ引き出され、再び制御ホイール（１５）の第２の対の上および下で前方へ引き出されて、ついには前処理したタイヤ（９、１７）上に巻き付けられる。制御ホイール構成（１５）の一部は、ゴムトレッドバンド（６）をタイヤ上に押し付ける圧力ローラ（８）のように、多数のより薄いディスクからアセンブリされる。タイヤは、一方では、トレッドバンドをサーキュラプロセス中でタイヤ上に巻き付けるのと同時にタイヤをその軸（１１）のまわりで回転させ、他方では、垂直軸のまわりでわずかに回転し、圧延装置（１３）に対する前処理したタイヤの位置合わせをシフトする装置に取り付けられる。したがって、例えばタイヤ全体（１８）のサーキュラプロセス中でゴムトレッドバンド（６）を重なる層で巻き付けることができる。押出し機（２）とタイヤ（９）の間には、硬質粒子を混合し、かつ／あるいはそれらをトレッドバンドに適用するための装置（１）が取り付けられる。この装置（１）は、同じ押出し機（２）から延び制御ホイール（１５）および圧力ローラ（８）の一部を保持するアーム（１４）に取り付けられている。もちろん、この装置はスタンドアロンでもよい。その役目は、トレッドバンドがタイヤ上に巻き付けられるか、あるいは任意の段階でトレッドバンドの次の層がその上面上で巻き付けられる（第７図および第８図参照）前に、硬質粒子をトレッドバンド上に分配することである。
第３図は、その役目が硬質粒子をゴムトレッドバンド（６）中または上に適用または混合することである装置（１）を示す。この装置は、硬質粒子が分配の前にその中に供給されるファンネル（２０）、および制御された量の硬質粒子をファンネルから供給するフィーダ（２１、２２）から構成される。その最も簡単な形では、フィーダは、ファンネル（２０）の真下に配置され、かつ最も下にある粒子をファンネルからドア（２１）の下に引き出す回転シリンダ（２２）であるか、あるいはそこから供給される量を制御する同様の装置である。シリンダは、粒子がトレッドバンド（６）の方向に曲がる制御トラック（７）中に落ちるまでそれらを輸送し、次いでトラックの端部にあり、トレッドバンドへの硬質粒子の適用を制御する分配ヘッド（２３）に輸送する。
第４ａ図および第４ｂ図は、硬質粒子をトレッドバンドに適用する方法の詳細を示す。トレッドバンド（６）は、長手方向（３６）に移動し、同時に粒子（２５）は、ゴムトレッドバンド（６）の速度にできるだけ厳密に同期した速度で、トラック（７）の分配ヘッド（２３）から送出される。分配ヘッド（２３）のサイズ（幅）および正確な位置は、粒子の適用を制御し、それにより粒子は、図示のようにトレッドバンドのセクション（３７）またはそのすべてに適用される。
第５図は、硬化し、パターン形成したタイヤ（３５）の断面およびトレッド（２７）中の硬質粒子（２５）の位置を示す。粒子は、ゴム上張りの最外部分（２８）中に埋め込まれる。
第６図は、粒子（２５）がタイヤ（３５）のパターン（２８）中でどのように位置するかを示す。
第７図は、サーキュラゴムトレッドバンド（１８）がどのように層（６’、６”、６’”）中および前処理したタイヤカーカス（２６）上で巻き付けられるかを示す。各層は、トレッドバンドがタイヤのサーキュラプロセス上で巻き付けられる形に応じて、次の層と部分的に重なる。
第８図は、各層が次の層（６’、６”、６’”、６””）と部分的に重なるゴムトレッドバンド（１８）の巻き付けの詳細、さらにトレッドバンド（２５’、２５”…）の各層間での硬質粒子の適用を示す。
上述の本発明は、記載の詳細に正確に限定されるものではなく、中心概念から逸脱することなく多数の方法で改善を加えることができる。

Claims (15)

1. タイヤトレッドボディ中および様々なゴムストリップおよびトレッド中に硬質粒子を混合する方法であって、該方法によれば、ゴムストックが押出されて、適切な形状のトレッドバンド（６）となり、これがサーキュラプロセス中で、制御下に、適切な厚さおよび層数で、後でパターン形成し、硬化させる前処理したタイヤ（９）または他の材料上に巻き付けられる方法において、硬質粒子（２５）が成形および硬化の後でタイヤのパターン形成された磨耗表面（３５）中に混合されるように、専用装置（１）を使用して、トレッドバンドの次の層が、前処理したタイヤ（９）上に巻き付けられる前に、押出されたゴムトレッドバンド（６）の表面上に硬質粒子（２５）が適切な密度で配置されるように分配することを特徴とする、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する方法。
2. 押出し加工したゴムトレッドバンド（６）の表面（３７）の少なくとも一部上に硬質粒子（２５）が適切な密度で配置されるように分配し、それによりトレッドバンドが硬質粒子で覆われる範囲を制御することができ、同様にパターン形成され、硬化したタイヤの磨耗表面の最外部分への硬質粒子の分配を制御することを特徴とする、請求の範囲第１項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する方法。
3. 硬質粒子で覆われるゴムトレッドバンド１平方センチメートルあたり０．０１〜０．１グラムの硬質粒子を分配することを特徴とする、請求の範囲第１項または第２項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する方法。
4. 各硬質粒子の直径範囲が、１〜３ｍｍであることを特徴とする、請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する方法。
5. 各硬質粒子の直径範囲が、１．５〜２，０ｍｍであることを特徴とする、請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子が混合する方法。
6. 押出されたゴムトレッドバンド（６）の表面の一部上に硬質粒子が適切な密度で配置されるように分配し、これが前処理したタイヤカーカス表面上に巻き付けられた後で、パターン形成され、硬化したタイヤの最外層（２８）を形成することを特徴とする、請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する方法。
7. タイヤトレッドボディ中、さらに様々なゴムストリップおよびトレッド中に硬質粒子を混合する装置であって、該装置により、ゴムストック（４）が押出し機（２）内で混合され、成形されて、トレッドバンド（６）となり、サーキュラプロセス中で、制御下に、適切な厚さ、形および層数で、後でパターン形成し、硬化させる前処理したタイヤ（９）または他の材料上に巻き付けられ、それによりタイヤが回転しているときにトレッドバンドがタイヤカーカス上に巻き付けられる装置において、製造プロセス中の押出し機（２）の後およびそれから押し出されるゴムトレッドバンド（６）の上に硬質粒子を混合する装置（１）を配置することを特徴とする、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する装置。
8. 装置（１）を製造プロセス中の押出し機（２）の後およびタイヤ（９）の前およびゴムトレッドバンドがタイヤ上に巻き付けられる前に配置することを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する装置。
9. 装置（１）が、硬質粒子（２５）が分配の前にその中に供給されるじょうご（２０）、およびゴムトレッド（６）上への硬質粒子の適用を制御するために適切な量の硬質粒子をじょうごから経路（７、２３）上に回転シリンダおよびドアからなる供給するフィーダ（２１、２２）から構成されることを特徴とする、請求の範囲第７項または第８項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する装置。
10. 硬質粒子がゴムトレッドバンド上に配置される方向および速度をトレッドバンド自体の方向および速度にできるだけ厳密に一致させるために分配装置（経路）（７、２３）を調整することができ、それによりトレッドバンド（６）上への硬質粒子（２５）の分配を制御することを特徴とする、請求の範囲第７項から第９項のいずれか一項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する装置。
11. 硬質粒子をじょうご（２０）からドア（２１）の下に供給し且つ分配するためのゴム表面を有するクラッドである、回転シリンダ（２２）を特徴とする、請求の範囲第７項から第１０項のいずれか一項に記載の、タイヤトレッドボディ中に硬質粒子を混合する装置。
12. 請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の方法によって製造された硬質粒子を有するタイヤの使用。
13. 請求の範囲第７項から第１１項のいずれか一項に記載の装置によって製造された硬質粒子を有するタイヤの使用。
14. 請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の方法によって製造された硬質粒子を有するタイヤ。
15. 請求の範囲第７項から第１１項のいずれか一項に記載の装置によって製造された硬質粒子を有するタイヤ。

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