JP4297290B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、軽量かつ優れた空気透過防止性能を有するインナー層を有し、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤを効率よく製造することができる空気入りタイヤの製造方法に関するものである。
金属製の剛性内型の外周面にグリーンタイヤを成形し、成形したグリーンタイヤを剛性内型とともに、加硫金型の内部に配置して加硫を行なう空気入りタイヤの製造方法が種々提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。このような剛性内型を用いる製造方法によれば、従来使用していたゴム製のブラダーが不要になり、成形したグリーンタイヤを成形ドラムから取り外す等の工程を省略することができる。また、ブラダーを用いて製造した場合に比べて、加硫したタイヤ内周面を、精度よく所定形状に形成することが可能になるという利点がある。
しかながら、加硫中にグリーンタイヤは加硫金型によって外側から押圧されるだけとなるため、グリーンタイヤの内周面に作用する押圧力は小さくなる。そのため、例えば、タイヤ内周面にタイヤ構成部材のボリュームに偏りがあっても、この偏りを十分に是正することが難しく、加硫したタイヤのユニフォミティを向上させるには限界があった。
また、グリーンタイヤの内周面が剛性内型の外周面に押圧されると、加硫したタイヤの内周面に、剛性内型を構成する分割体と分割体とのすき間が跡になって残るため、外観品質を低下させるという問題があった。
また、グリーンタイヤのインナー層(最内周面)には、主にブチルゴムが用いられているが、このインナー層と剛性内型の外周面とを容易に剥離させるために剥離剤の塗布等の追加作業が必要であった。
さらには、ブチルゴムからなるインナー層では、十分な空気透過防止性能を確保するために、ある程度の厚みが必要になるためタイヤを軽量化するには不利であった。そのため、空気透過防止性能に優れるとともに軽量なインナー層が求められていた。
特開2001−88143号公報 特開2003−340824号公報
本発明の目的は、軽量かつ優れた空気透過防止性能を有するインナー層を有し、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤを効率よく製造することができる空気入り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空気入りタイヤの製造方法は、複数の分割体から構成される円筒状の剛性内型の外周面に配置した熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂にエラストマーをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルムの上に、タイヤ構成部材を積層してグリーンタイヤを成形し、このグリーンタイヤを剛性内型とともに加硫装置に設置された加硫金型の内部に配置した後、前記剛性内型および加硫金型を所定温度に加熱し、前記フィルムを内周側から与圧してインフレートさせてグリーンタイヤを加硫するとともに、このフィルムをタイヤ内周面に密着接合させ、次いで、加硫したタイヤを加硫装置から取り出し、この加硫したタイヤから剛性内型を取り外すことを特徴とするものである。
ここで、前記フィルムを予め筒状に成形しておき、この筒状のフィルムを前記剛性内型に外挿して、剛性内型の外周面に配置することもできる。また、前記加硫金型の内部から外部に空気を吸引しつつ、加硫金型の内部に配置したグリーンタイヤを加硫することもできる。前記剛性内型および加硫金型を、例えば、電熱体により所定温度に加熱する。
本発明の空気入りタイヤの製造方法によれば、複数の分割体から構成される円筒状の剛性内型の外周面に配置した熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルムの上に、タイヤ構成部材を積層してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを剛性内型とともに加硫装置に設置された加硫金型の内部に配置した後、前記剛性内型および加硫金型を所定温度に加熱し、前記フィルムを内周側から与圧してインフレートさせてグリーンタイヤを加硫するので、タイヤ構成部材の未加硫ゴムが加硫金型の内周面に向かって押圧されることにより周方向に流動し、タイヤ構成部材のボリュームに偏りがあってもその偏りが是正される。これにより、製造するタイヤのユニフォミティを向上させることが可能になる。
このようにフィルムを従来のブラダーとして機能させるとともに、グリーンタイヤの加硫の際には、フィルムをタイヤ内周面に密着接合させてタイヤのインナー層にする。このフィルムは熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物から形成されているので、ブチルゴムからなる従来のインナー層に比して軽量でガスバリア性が良く、製造したタイヤは、軽量でかつ優れた空気透過防止性能を得ることができる。
また、成形したグリーンタイヤを剛性内型とともに、加硫金型の内部に設置するので、従来のように、成形ドラムからグリーンタイヤを取り外す作業が不要になり、グリーンタイヤを加硫金型内部の所定の位置に配置することも容易になる。さらには、インナー層となるフィルムは、タイヤ内周面と剛性内型の外周面との剥離材としても機能するので、剥離剤の塗布等の追加作業も不要になる。このように作業工数を削減できるので生産性を向上させることが可能になる。
以下、本発明の空気入り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。なお、同一部材については、加硫前と加硫後とにおいて同一の符号を用いる。
図10に、本発明により製造された空気入りタイヤ11を例示する。この空気入りタイヤ11は、一対のビード部14の間にカーカス層13が架装され、カーカス層13は、ビードコア15の周りで内側から外側にビードフィラー16を挟んで折り返されている。カーカス層13の内周側には空気透過を防止するインナー層としてフィルム12が設けられている。カーカス層13の外周側にはサイドウォール部17を構成するゴム部材、トレッド部19を構成するゴム部材が設けられている。
トレッド部19のカーカス層13の外周側にはベルト層18がタイヤ周方向全周に渡って設けられている。ベルト層18を構成する補強コードはタイヤ周方向に対して傾斜して配置され、かつ積層された上下のベルト層18では、互いの補強コードが交差するように配置されている。本発明により製造される空気入りタイヤ1は、図10の構造に限定されるものではなく、他の構造の空気入りタイヤを製造する際にも適用することができる。
この空気入りタイヤ11は、インナー層を従来のブチルゴムからフィルム12に代替している点が構造上の大きな特徴となっている。フィルム12の厚さは例えば、0.005mm〜0.2mmである。
本発明で使用されるフィルム12は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂中にエラストマーをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物から構成されている。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えばナイロン6(N6)、ナイロン66(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン6/66共重合体(N6/66)、ナイロン6/66/610共重合体(N6/66/610)、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合体〕、ポリエステル系樹脂〔例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、ポリブチレンテレフタレート/テトラメチレングリコール共重合体、PET/PEI共重合体、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸/ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル〕、ポリニトリル系樹脂〔例えばポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS)、メタクリロニトリル/スチレン共重合体、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエン共重合体〕、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂〔例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル、エチレンエチルアクリレート共重合体(EEA)、エチレンアクリル酸共重合体(EAA)、エチレンメチルアクリレート樹脂(EMA)〕、ポリビニル系樹脂〔例えば酢酸ビニル(EVA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ビニルアルコール/エチレン共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/メチルアクリレート共重合体〕、セルロース系樹脂〔例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース〕、フッ素系樹脂〔例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロルフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフロロエチレン/エチレン共重合体(ETFE)〕、イミド系樹脂〔例えば芳香族ポリイミド(PI)〕などを挙げることができる。
エラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水素添加物〔例えばNR、IR、エポキシ化天然ゴム、SBR、BR(高シスBR及び低シスBR)、NBR、水素化NBR、水素化SBR〕、オレフィン系ゴム〔例えばエチレンプロピレンゴム(EPDM、EPM)、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム(M−EPM)〕、ブチルゴム(IIR)、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム(ACM)、アイオノマー、含ハロゲンゴム〔例えばBr−IIR、Cl−IIR、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物(Br−IPMS)、クロロプレンゴム(CR)、ヒドリンゴム(CHC,CHR)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、塩素化ポリエチレン(CM)、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン(M−CM)〕、シリコーンゴム(例えばメチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム)、含イオウゴム(例えばポリスルフィドゴム)、フッ素ゴム(例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム)、熱可塑性エラストマー(例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー)などを挙げることができる。
本発明で使用される熱可塑性エラストマー組成物において、熱可塑性樹脂成分(A)とエラストマー成分(B)との重量比は、フィルムの厚さや柔軟性のバランスで適宜決定される。例えば、熱可塑性樹脂成分(A)とエラストマー成分(B)との合計重量に対する熱可塑性樹脂成分(A)の重量割合は、10%〜90%が好ましく、20%〜85%が更に好ましい。
本発明に用いる熱可塑性エラストマー組成物には、上記必須成分(A)及び(B)に加えて第三成分として、相溶化剤などの他のポリマー及び配合剤を混合することができる。他のポリマーを混合する目的は、熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分との相溶性を改良するため、材料のフィルム成形加工性を良くするため、耐熱性向上のため、コストダウンのため等であり、これに用いられる材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS、SBS、ポリカーボネート等が挙げられる。
上記のような熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム12は、高分子鎖の面配向性に優れるため良好なガスバリア性を有している。このように、この空気入りタイヤ11では、ブチルゴムよりもガスバリア性に優れたフィルム12がインナー層になるので、従来の空気入りタイヤに比して優れた空気透過防止性能を得ることができる。
しかも、従来のブチルゴムからなるインナー層の厚さは、例えば、0.5mm〜5.0mmであるが、このフィルム12の厚さは0.005mm〜0.2mm程度となる。そのため、インナー層を大幅に軽量化することができ、空気入りタイヤ11の軽量化に大きく寄与する。
以下に、この空気入りタイヤ11の製造方法を説明する。本発明では、図1、図2に例示するような剛性内型1を用いる。この円筒状の剛性内型1は、周方向に複数に分割された分割体2から構成されている。分割体2は、更に円筒周面を幅方向に二分割するように構成されている。剛性内型1の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属を例示できる。
これら分割体2は、対向する円盤状の支持プレート5a、5bの周縁部に回転機構3を介して固定されて円筒状に形成されている。即ち、円筒周面を幅方向に二分割された一方側の分割体2は、対向する支持プレート5a、5bのうち、一方側の支持プレート5aの周縁部に沿って環状に配置され、円筒周面を幅方向に二分割された他方側の分割体2は、他方の支持プレート5bの周縁部に沿って環状に配置されている。
対向する支持プレート5a、5bの円中心位置には中心軸4が貫通するように固定されている。中心軸4と一対の支持プレート5a、5bとは、中心軸4の外周面に固定された支持リブ6を介して固定されている。
このように、円筒状に形成されている複数の分割体2からなる剛性内型1は、後述するように、それぞれの分割体2が回転機構3を回動中心として、拡径および縮径するように移動する。
この円筒状に形成された剛性内型1は、グリーンタイヤGを成形するために、中心軸4を軸支されて成形装置等に取付けられる。ここで、図3に例示するように、剛性内型1の外周面の全周を覆うようにフィルム12を配置する。例えば、帯状のフィルム12を剛性内型1の外周面に巻付けるようにして剛性内型1の外周面に配置する。或いは、フィルム12を予め筒状に成形しておき、この筒状のフィルム12を剛性内型1に外挿して剛性内型1の外周面に配置する。
次いで、図4に例示するように、フィルム12の上に、カーカス層13、ビードコア15、ビードフィラー16、サイドウォール部17のゴム部材、ベルト層18、トレッド部19のゴム部材等のタイヤ構成部材を積層してグリーンタイヤGを成形する。カーカス層13のビードコア15周りでの折り返し等、成形方法は従来と同様に行なう。グリーンタイヤG成形中に、加熱や冷却をしてフィルム12を適度に収縮させるようにしてもよい。
次いで、図5に例示するように、成形したグリーンタイヤGを剛性内型1とともに加硫装置7に設置された加硫金型の内部の所定位置に配置する。この加硫金型は、タイヤ周方向に分割された複数のセクター8aと、上下の環状のサイドプレート8b、8bとで構成されている。
各セクター8aを載置する下部ハウジング7bには、下側のサイドプレート8bが固定されており、セクター8aの背面には、傾斜面を有するバックセグメント9が取付けられている。上部ハウジング7aには、傾斜面を有するガイド部材10と上側のサイドプレート8bが固定されている。
グリーンタイヤGを保持した剛性内型1の中心軸4の下端部を、下部ハウジング7bの中心穴に挿入した後は、上部ハウジング7aを下方移動させる。この下方移動とともに下方移動するガイド部材10の傾斜面がバックセグメント9の傾斜面に当接し、ガイド部材10の下方移動に連れて、徐々にバックセグメント9とともにセクター8aが中心軸4に向かって移動する。即ち、拡径した状態にあった各セクター8aが縮径するように移動して環状に組み付けられる。そして、環状に組み付けられたセクター8aの上側の内周縁部には、下方移動してきた上側のサイドプレート8bが配置される。中心軸4の上端部は、上部ハウジング7aの中心穴に挿入された状態になる。
このように、成形したグリーンタイヤGを剛性内型1とともに、加硫金型の内部に設置するので、従来のように、成形ドラムからグリーンタイヤGを取り外す作業が不要になり、工程を省略することができる。また、上部ハウジング7a、下部ハウジング7bの中心穴は所定の精度で形成されているので、剛性内型1の中心軸4を挿入するだけで位置決めができ、グリーンタイヤGを成形金型内部の所定の位置に容易に精度よく配置することができる。これにより、生産性が向上し、効率よく空気入りタイヤ11を製造することができる。
次いで、図6に例示するように、剛性内型1および加硫金型を所定温度に加熱し、フィルム12の内周側からエアaを供給することにより与圧して、フィルム12をインフレートさせた状態にしてグリーンタイヤG加硫する。図7に例示するように、隣接する分割体2と分割体2との隙間から噴出するエアaが、分割体2の外周面とフィルム12の内周面との間に入り込む。
これにより、タイヤ構成部材の中の未加硫ゴムが、セクター(加硫金型)8aの内周面に向かって押圧され、これに伴ってセクター8aの周方向に流動する。したがって、グリーンタイヤGのタイヤ構成部材のボリュームに偏りがあってもその偏りが是正され、製造する空気入りタイヤ11のユニフォミティを向上させることが可能になる。
尚、フィルム12の内周側からエアaを供給することによる与圧は、各セクター8aおよび上下のサイドプレート8b、8bを組み付けた後にしてもよく、組み付ける前にある程度与圧してもよく、組み付けつつ与圧することもできる。
このように従来のブラダーとして機能するフィルム12は、グリーンタイヤGの加硫とともに、タイヤ内周面に密着接合して、フィルム12をインナー層にした空気入りタイヤ11が製造される。フィルム12とタイヤ内周面との接合力をより強固にするために、フィムル12の外周面に予め接着層を設けておくこともできる。本発明では、従来のブラダーを用いることがなく、ブラダーのメンテナンスが不要になるので、生産性を向上させるには有利になっている。
剛性内型1および加硫金型は、種々の熱源によって加熱することができるが、例えば、剛性内型1および加硫金型に埋設した電熱体を用いることができる。電熱体による加熱では、精密な温度コントロールを行なうことができる。また、剛性内型1には冷却装置を設けることもできる。
この加硫工程では、グリーンタイヤGの外周面はセクター8aによって所定形状に成形され、内周面はインフレートされたフィルム12によってフィルム12が密着して成形される。そのため、従来のゴム製のブラダーを使用した製造方法や、剛性内型の外周面にグリーンタイヤを押し付ける製造方法のように、加硫した空気入りタイヤの内周面に不要な跡が残ることが無く、滑らかな表面になるので外観品質も向上する。
また、加硫金型の内部から外部に強制的に空気を吸引しつつ、例えば、真空ポンプにより真空引きして負圧状態で、グリーンタイヤGを加硫することもできる。これによれば、積層したタイヤ構成部材間の空気やタイヤ構成部材(ゴム部材)中の空気を除去することができるので、製造した空気入りタイヤ11のエア入りに起因する不具合を防止でき、品質を向上させることができる。
次いで、加硫した空気入りタイヤ11を、剛性内型1とともに加硫装置7から取り出し、続いて、この加硫した空気入りタイヤ11から剛性内型1を取り外す。剛性内型1の取り外しは、まず、図8に例示するように、剛性内型1の幅方向両側からそれぞれの分割体2の回転機構3を保持して、それぞれの回転機構3と支持プレート5a、5bとの係合を解除する。この状態で、一方の支持プレート5aを中心軸4から取り外し、この一方の支持プレート5aと、回転軸4を固定した他方の支持プレート5bとを、加硫した空気入りタイヤ11の外側に移動させる。
次いで、図9に例示するように、幅方向一方側(図9では右側)の分割体2を、回転機構3を中心にして円筒状の剛性内型1を縮径するようにタイヤ内側に回動させる。その後、幅方向他方側(図9では左側)の分割体2を、回転機構3を中心にして円筒状の剛性内型1を縮径するようにタイヤ内側に回動させる。このように分割体2をタイヤ内側に回動させてから空気入りタイヤ11の外側に移動させて取り外す。
フィルム12は、分割体2から剥離し易いので、ブチルゴムをインナー層にした空気入りタイヤに比べて剛性内型1を円滑に取り外すことができる。このフィルム12の優れた剥離性によって、タイヤ内周面と剛性内型1(分割体2)との間に剥離剤を塗布する等の追加作業が不要になるので、生産性を向上させるには益々有利になっている。
尚、剛性内型1を円筒状に組み付けるには、図8、図9で例示した剛性内型1を分割する手順と逆の手順を行なえばよい。
上記説明したように、本発明では、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム12を巧みに利用して、ブラダー、タイヤのインナー層、剛性内型1(分割体2)との剥離材、として機能させている。これにより、軽量かつ優れた空気透過防止性能を有するインナー層を有し、ユニフォミティに優れた空気入りタイヤ11を効率よく製造することが可能になっている。
上記実施形態では、ラジアルタイヤを製造する場合を例にしているが、本発明はバイアスタイヤを製造する場合にも適用することができる。
本発明に用いる剛性内型の正面図である。 図1のA−A断面図である。 図1の剛性内型の外周面にフィルムを配置した状態を例示する上半分縦断面図である。 図1の剛性内型の外周面にグリーンタイヤを成形した状態を例示する上半分縦断面図である。 図4のグリーンタイヤを加硫している状態を例示する縦断面図である。 図5のB−B断面図である。 図6の一部拡大図である。 加硫したタイヤから剛性内型を取り外す工程を例示する上半分縦断面図である。 図8の次の工程を例示する上半分縦断面である。 本発明により製造された空気入りタイヤを例示する子午線半断面図である。
符号の説明
1 剛性内型
2 分割体
3 回動機構
4 中心軸
5a、5b 支持プレート
6 支持リブ
7 加硫装置
7a 上部ハウジング
7b 下部ハウジング
8a セクター
8b サイドプレート
9 バックセグメント
10 ガイド部材
11 空気入りタイヤ
12 フィルム
13 カーカス層
14 ビード部
15 ビードコア
16 ビードフィラー
17 サイドウォール部
18 ベルト層
19 トレッド部
G グリーンタイヤ

Claims (4)

  1. 複数の分割体から構成される円筒状の剛性内型の外周面に配置した熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂にエラストマーをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルムの上に、タイヤ構成部材を積層してグリーンタイヤを成形し、このグリーンタイヤを剛性内型とともに加硫装置に設置された加硫金型の内部に配置した後、前記剛性内型および加硫金型を所定温度に加熱し、前記フィルムを内周側から与圧してインフレートさせてグリーンタイヤを加硫するとともに、このフィルムをタイヤ内周面に密着接合させ、次いで、加硫したタイヤを加硫装置から取り出し、この加硫したタイヤから剛性内型を取り外すことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
  2. 前記フィルムを予め筒状に成形しておき、この筒状のフィルムを前記剛性内型に外挿して、剛性内型の外周面に配置する請求項1に記載の空気入りタイヤの製造方法。
  3. 前記加硫金型の内部から外部に空気を吸引しつつ、加硫金型の内部に配置したグリーンタイヤを加硫する請求項1または2に記載の空気入りタイヤの製造方法。
  4. 前記剛性内型および加硫金型を電熱体により所定温度に加熱する請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
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