JP4545148B2

JP4545148B2 - タイヤの製造方法及びこれに用いる装置

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Publication number: JP4545148B2
Application number: JP2006514421A
Authority: JP
Inventors: 裕一郎小川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: EP1754592B1; WO2005120813A1; MXPA06014049A; EP1754592A1; EP1754592A4; US20080011409A1; ES2367271T3; JPWO2005120813A1

Description

この発明は、剛体コア又は成型ドラム等の成型台上に、直接又は間接的に、リボン状のゴムストリップをオーバーラップさせながららせん巻回して貼り付け、所定のタイヤ構成部材を形成する工程を有するタイヤの製造方法、及びこれに用いる装置に関し、特に製品タイヤの耐久性低下を招く、サイドウォール部におけるゴムストリップ相互のはく離を防止する。

近年、タイヤ成型工程での作業工数の低減及び作業時間の短縮とともに、タイヤ構成部材の製造装置を不要にして製造ユニットの小型化を図るため、インナーライナー、ビードフィラ、サイドゴムおよびトレッドゴム等のタイヤ構成部材を個別に準備することなく、剛体コア又は成型ドラム等の成型台上に、リボン状のゴムストリップをオーバーラップさせながららせん巻回して貼り付け、所定のグリーンタイヤを形成し、このグリーンタイヤを加硫成型することによって所定の製品タイヤを製造する方法が提案されている（例えば特開２０００−２８９１２２号公報参照）。

かかる方法では、タイヤ構成部材の外表面に露出するオーバーラップ部に、ゴムストリップの厚さに相当する段差が生じるが、この段差は、特にサイドウォール部において、加硫成型時に十分に型付けがされないため、製品タイヤにおいてベアーやフロークラックが発生し、製品タイヤの耐久性を低下させるおそれがある。

また、オーバーラップ部の段差とタイヤ加硫金型との間に閉塞されたエアも、加硫時のゴム流れによって巻き込まれてタイヤ構成部材の内部に残留しやすくなることから、製品タイヤとして使用する際に、このエアの残留部に応力が集中して亀裂が生じやすく、やはり製品タイヤの耐久性を低下させるおそれがある。

かかる段差を無くして、製品タイヤでのエアの残留、ベアーやフロークラック等の発生を抑制するため、国際公開第０２／０７８９３９号パンフレットには、オーバーラップ部に形成された段差をローラー等により磨り潰してタイヤ構成部材の外表面を滑らかにする方法が記載されている。しかし、ゴムストリップは常温においては可塑性が低く、段差を十分に磨り潰すためには、ローラーに適用する押圧力が過大となったり、ローラーによる押圧時間を長くする必要があったりするため製造効率の向上が困難であり、また、押圧後にゴムの弾性により形状が復元し、所期したような耐久性を得られない場合もあった。

したがって、この発明の目的は、タイヤ構成部材のオーバーラップ部に形成された段差を磨り潰してオーバーラップ部の断面形状の適正化を図ることにより、製品タイヤの耐久性低下を招く、エアの残留、ベアー、及びフロークラック等の発生を抑制することのできるタイヤの製造方法及びこれに用いる装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明に従うタイヤの製造方法は、剛体コア又は成型ドラム等の成型台上に、直接又は間接的に、リボン状のゴムストリップをオーバーラップさせながららせん巻回して貼り付け、所定のタイヤ構成部材を形成する工程を有するタイヤの製造方法において、前記タイヤ構成部材の外表面に露出する前記オーバーラップ部の段差を、貼り付けられた前記ゴムストリップの延在方向に対して所定のスリップ角で成型台に対向して配置され、かつ可塑化温度領域の温度に加温した押圧ローラーを用いて磨り潰して前記タイヤ外表面を平滑化することを特徴とするタイヤの製造方法である。

また、成型台の回転速度と前記押圧ローラーの回転速度との速度差を、成型台の回転速度の０〜３０％とすることが好ましい。

さらに、スリップ角が３０°以下であることが好ましい。

さらにまた、押圧ローラーを１００〜１３０℃に加温することが好ましい。

加えて、成型台に対する押圧ローラーの押圧力を２００〜１０００ｋＰａとして、オーバーラップ部の段差を磨り潰すことが好ましい。

ここで、作業時間の短縮が重視される場合には、成型台上へのゴムストリップのらせん巻回による貼り付け工程と、押圧ローラーによる磨潰し工程とを、所定の時差をおいて同時に行うことが好ましい。

確実な磨り潰しが重視される場合には、成型台上へのゴムストリップのらせん巻回による貼り付け工程終了後に、押圧ローラーによる磨潰し工程を行うことが好ましく、この場合には、押圧ローラーをストリップ貼り付け工程とは逆方向に移動させて、前記段差を磨り潰すことがより好適である。

また、タイヤ表面に立てた法線に対して、前記押圧ローラーを、その移動方向に向かって傾斜させてキャンバー角を付与することが好ましい。

そして、この発明に従うタイヤの製造装置は、剛体コア又は成型ドラム等の成型台と、該成型台の外面に沿って移動可能であり、直接又は間接的に、オーバーラップさせながららせん巻回して成型台上に貼り付けられ、所定のタイヤ構成部材を形成するリボン状のゴムストリップを押し出すゴムストリップ押出機と、貼り付けられた前記ゴムストリップの延在方向に対して所定のスリップ角で成型台に対向して配置され、前記タイヤ構成部材の外表面に露出する前記オーバーラップ部の段差を磨り潰す押圧ローラーと、該ローラーの表面を加温するヒーターと、該ヒーターに接続され、ローラーを所定の温度に保つ温度コントローラとを具えることを特徴とするタイヤの製造装置である。

また、ローラーは、その表面にローレット加工を施してなることが好ましい。

この発明に従う代表的なタイヤの製造装置の概略図である。図１に示す製造装置の側面図である。この発明に従いタイヤ構成部材を形成する手順を説明するための図である。押圧ローラーの上面図である。この発明に従い形成されたタイヤ構成部材の断面図である。この発明に従いオーバーラップ部の段差を磨り潰す手順の一例である。（ａ）及び（ｂ）は、タイヤ構成部材の外表面の粗さを表す図である。（ａ）及び（ｂ）は、この発明に従いオーバーラップ部の段差を磨り潰す手順の他の例である。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的なタイヤの製造装置の概略図であり、図２は図１に示す製造装置の側面図である。

図１及び２に示す製造装置１は、剛体コア又は成型ドラム等である成型台２と、ゴムストリップ押出機３と、押圧ローラー４とを具える。ここで、成型台２は回転軸線Ａを中心として回転することができるように取り付けられている。また、ゴムストリップ押出機３は、所定幅のリボン状のゴムストリップ５を、例えば巻付け装置６を介して連続的に成型台２に供給するものであり、ゴムストリップ押出機３及び巻付け装置６は、図中の矢印ｘ、ｙ、θの各方向に移動して、成型台２の貼り付け面に対して常に一定の位置及び角度を維持することができる。所定のタイヤ構成部材を形成するに当たっては、成型台２を回転軸線Ａを中心として回転させながら、ゴムストリップ押出機３から押し出されたゴムストリップ５を、好適にはゴムストリップ５の幅の５〜９０％の範囲の幅だけオーバーラップさせながららせん巻回して成型台２上に貼り付ける。この際、ゴムストリップ５は成型台２上に直接貼り付けてもよいが、必要に応じて、予めインナーライナー等の他の構成部材を成型台２上に貼り付けておき、その上に間接的に貼り付けてもよい。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、図３に示すように、タイヤ構成部材の外表面に露出するオーバーラップ部７の段差を、図４に示すように、貼り付けられたゴムストリップ５の延在方向に対して所定のスリップ角αで成型台２に対向して配置され、かつ可塑化温度領域の温度に加温した押圧ローラー４を用いて磨り潰してタイヤ外表面を平滑化することにある。

以下、この発明が上記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。
前述のように、成型台上にゴムストリップを貼り付けてタイヤ構成部材を形成すると、その外表面に露出するオーバーラップ部に、ゴムストリップの厚さに相当する段差が生じる。図７（ａ）は、このような状態のタイヤ構成部材の外周面の粗さを表すグラフである。このように段差が存在すると外周面の凹凸が大きくなり、タイヤ加硫金型とタイヤ構成部材との密着が妨げられ、加硫成型時の型付けが不十分になったり、段差とタイヤ加硫金型との間に閉塞されたエアが加硫時のゴム流れによって巻き込まれてタイヤ構成部材の内部に残留したりするため、かかる段差からベアーやフロークラックが発生したり、エアの残留部に応力が集中して亀裂がしたりして、製品タイヤの耐久性を低下させるおそれがある。

かかる段差を無くすために、オーバーラップ部に形成された段差をローラー等により磨り潰してタイヤ構成部材の外表面を滑らかにする方法が提案されているが、常温領域においては、ゴムストリップの変形は塑性変形よりも弾性変形が支配的であるため、タイヤ加硫金型とタイヤ構成部材とが密着可能となる程度にまで段差を磨り潰すためには、ローラーに適用する押圧力が過大となったり、ローラーによる押圧時間を長くする必要があったりするため製造効率の向上が困難であり、また、押圧後加硫までの間にゴムの弾性により形状が復元し、所期したような耐久性を得られない場合もあった。

そこで発明者は、ローラーを、ゴムストリップの変形が弾性変形よりも塑性変形が支配的となる可塑化温度領域に加温すれば、比較的小さな押圧力を適用して、比較的短い押圧時間で段差の磨り潰しを行っても、熱によりゴムストリップが容易に変形するため、図７（ｂ）に示すように、タイヤ構成部材の外表面が十分に平滑になる上、押圧後の弾性による形状の復元量も減少する結果、ベアーやフロークラックの発生、及び段差部へのエアの残留を防止でき、製品タイヤの耐久性を向上させることができることを見出し、この発明を完成させるに至ったのである。

また、押圧ローラー４をベアリング等により回転自在に支承し、押圧ローラー４の回転速度を成型台２の回転速度と一致させてもよいが、押圧ローラー４を回転駆動し、成型台２に対して回転速度差を持たせてもよい。かかる状態で磨り潰しを行うと、成型台２の回転方向にせん断応力が発生し、磨り潰し効果が一層向上するからである。この場合には、回転速度差を成型台２の回転速度の３０％以下とすることが好ましい。回転速度差が３０％を超えると、せん断力が過大となり、ゴムストリップ５の外表面に損傷を与えるおそれがあるからである。

さらに、押圧ローラー４のスリップ角αが３０°以下であることが好ましい。押圧ローラー４にスリップ角αを付与することにより、成型台２の回転方向にせん断応力が発生し、磨り潰し効果が一層向上するからであり、スリップ角αを３０°以下とするのは、これを超えると、せん断力が過大となり、ゴムストリップ５の外表面に損傷を与えるおそれがあるからである。なお、前記ストリップ角は、０〜１０°とすることがより好適である。

さらにまた、押圧ローラー４を１００〜１３０℃に加温することが好ましい。１００℃未満の場合には、十分な磨り潰しに必要となる押圧力及び／又は押圧時間が大きくなり、製造効率が低下するからであり、１３０℃を超える場合には、ゴムストリップ５の流動が生じやすくなり、その結果、押圧力の調整を精度よく行わないと押圧ローラー４で押圧した部分が凹部になったり、押圧ローラー４にゴムストリップが付着したり、ゴム表面に焦げが発生したりするおそれがあるからである。

図５は、図３に示すタイヤ構成部材のオーバーラップ部７を磨り潰した後の状態を示す。成型台２に対する押圧ローラー４の押圧力を２００〜１０００ｋＰａとして、オーバーラップ部７の段差８を磨り潰すことが好ましい。押圧ローラー４の押圧力が２００ｋＰａ未満の場合には、十分な磨り潰し効果が得られないおそれがあるからであり、１０００ｋＰａを超える場合には、押圧ローラー４で押圧した部分が凹部になるおそれがあるからである。なお、押圧ローラー４の押圧力は、図６に示すように、磨り潰し後のオーバーラップ部７の段差８の高さｈがゴムストリップ５の厚さＨの４０〜９０％となるように選択することがより好適である。

ここで、作業時間の短縮が重視される場合には、図２に示すように、成型台２上へのゴムストリップ５のらせん巻回による貼り付け工程と、押圧ローラー４による磨潰し工程とを、所定の時差、好適には１秒以内の時差をおいて同時に行うことが好ましい。この場合には、押圧ローラー４の移動方向が不可避的にストリップ貼り付け方向と同じになるため、隣接してオーバーラップ部７を形成するゴムストリップ５間をはく離しようとする力が加わる。しかし、押圧ローラー４にはスリップ角が付与されており、これによって生じるせん断力が前記のはく離力を大きく上回るため、全体としては有効にオーバーラップ部７を磨り潰すことができる。

また、より安定した磨り潰しが必要とされる場合には、図３及び図６に示すように、成型台２上へのゴムストリップ５のらせん巻回による貼り付け工程終了後に、押圧ローラー４による磨潰し工程を行うことが好ましい。このようにすれば、前記段差８の磨り潰しだけを別として、成型台２や押圧ローラー４の回転や位置決めの適正化を図ればよく、加えて、押圧ローラー４をストリップ貼り付け工程とは逆方向に移動させることも可能であり、この場合には、段差８を効率よく磨り潰すことができるので、前記のはく離力が生じることがなく、オーバーラップ部７の磨り潰しがより一層確実となるからである。

押圧ローラー４の表面は、ヒーターと温度コントローラとによって所定の温度に保たれている。ヒーターは、押圧ローラー４に内蔵してもよく、外部に設置して輻射熱により押圧ローラー４を加温してもよく、また、押圧ローラー４自体を発熱体で構成してもよい。

また、押圧ローラー４は、図４に示すように、その表面にローレット加工を施してなることが好ましい。ローレット加工により表面に凹凸が形成されるので、押圧ローラー４とゴムストリップ５との間の摩擦力が増す結果、オーバーラップ部７の磨り潰しが一層確実となるからである。安定した磨り潰しを行う観点から、押圧ローラー４の幅は、ゴムストリップ５の幅の２５〜１００％とすることがより好適であり、ローレット加工は、押圧ローラー４の幅の２５〜１００％の範囲に施すことがより好適であり、ローレット加工の凹凸の深さは、ゴムストリップ５の厚さＨの５〜５０％とすることがより好適である。

図８（ａ）は、トレッド部側からビード部側に向かって、矢印ｅで示す向きに押圧ローラー４を移動して磨潰し工程を行う場合を示しており、図８（ｂ）は、ビード部側からトレッド部側に向かって、矢印ｅで示す向きに押圧ローラー４を移動して磨潰し工程を行う場合を示している。これらの図に示したように、タイヤ表面に立てた法線ｎに対して、押圧ローラー４を、その移動方向ｅに向かってキャンバー角βだけ傾斜させることが好ましい。このように押圧ローラー４にキャンバー角βを付与し、押圧方向をタイヤ表面に立てた法線ｎに対して傾斜させることにより、ゴムストリップ５の幅方向に展進、圧延、押し潰し効果を発揮することができるからである。キャンバー角βは、ゴムストリップ５の崩れを防止する観点からは１５°以下の範囲とすることが好ましく、押圧ローラー４の進行速度が速い場合にはキャンバー角βを大きく、押圧ローラー４の進行速度が遅い場合にはキャンバー角βを小さくすることがさらに好ましく、押圧ローラー４の進行速度に応じてキャンバー角βを制御することがさらに好ましい。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、図１では１個の押圧ローラーで全体のオーバーラップ部を磨り潰す例を示したが、成型台の左右に各１個の押圧ローラーを配設して、左右各半部のオーバーラップ部を同時に磨り潰してもよい。

次に、この発明に従う方法によりタイヤを試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例のタイヤは、成型台上に、幅が１５ｍｍ、厚さが１．０ｍｍのリボン状のゴムストリップを、５ｍｍのオーバーラップ部を形成させながららせん巻回して貼り付け、このオーバーラップ部の段差を、１１０℃に加温した押圧ローラーで磨り潰して形成したものである。なおここでは、成型台の回転速度と押圧ローラーの回転速度との速度差を、成型台の回転速度の５％とし、貼り付けられたゴムストリップの延在方向に対するスリップ角が２°であり、押圧ローラーの押圧力を５００ｋＰａとし、ゴムストリップの貼り付け工程と、押圧ローラーによる磨潰し工程とを、所定の時差をおいて同時に行い、押圧ローラーに５°のキャンバー角を付与した態様を採用した。

比較のため、押圧ローラーを用いないことを除き実施例タイヤと同一の方法で形成されたタイヤ（従来例タイヤ）、及び加温していない押圧ローラー（表面温度が２０℃）を用いたことを除き実施例タイヤと同一の構造を有するタイヤ（比較例タイヤ）についても併せて試作した。

（段差）
前記各供試タイヤのオーバーラップ部に形成された段差を、グリーンタイヤの成型直後及び後述の加硫の直前に測定した。この測定値を表１に示す。

（耐久性）
段差を測定した後、各供試タイヤをタイヤ加硫金型に入れて加硫し、タイヤサイズが２１５／４５Ｒ１７のタイヤを得た。これを標準リム（７ＪＪ）に取り付けてタイヤ車輪とし、これらタイヤ車輪に空気圧：２００ｋＰａ（相対圧）を適用し、走行速度：２１０ｋｍ／ｈ、タイヤ負荷荷重５ｋＮの条件下で、タイヤに故障が発生するか、又は走行距離が１０，０００ｋｍに達するまでドラム試験機上を走行させ、この走行距離により耐久性を評価した。各供試タイヤの走行距離を表１に示す。

表１に示すように、従来例及び比較例のタイヤは、１０，０００ｋｍを完走する前に故障が発生した。故障の発生部位の目視観察を行ったところ、いずれのタイヤにおいても、サイドウォール部の外表面の段差からタイヤ内部に向かって亀裂が延びていた。一方、実施例のタイヤは、１０，０００ｋｍを完走した後にサイドウォール部を目視観察しても、亀裂は全く確認されなかった。したがって、実施例のタイヤは、従来例及び比較例のタイヤに比べて耐久性に優れていることが分かる。

この発明により、タイヤ構成部材のオーバーラップ部に形成された段差を磨り潰してオーバーラップ部の断面形状の適正化を図って、製品タイヤの耐久性低下を招く、エアの残留、ベアー、及びフロークラック等の発生を抑制することのできるタイヤの製造方法及びこれに用いる装置を提供することが可能となった。

Claims

剛体コア又は成型ドラム等の成型台上に、直接又は間接的に、リボン状のゴムストリップをオーバーラップさせながららせん巻回して貼り付け、所定のタイヤ構成部材を形成する工程を有するタイヤの製造方法において、
前記タイヤ構成部材の外表面に露出する前記オーバーラップ部の段差を、貼り付けられた前記ゴムストリップの延在方向に対して所定のスリップ角で成型台に対向して配置され、かつ可塑化温度領域の温度に加温した押圧ローラーを用いて磨り潰して前記タイヤ外表面を平滑化することを特徴とするタイヤの製造方法。
成型台の回転速度と前記押圧ローラーの回転速度との速度差を、成型台の回転速度の０〜３０％とする請求項１記載のタイヤの製造方法。
前記スリップ角が３０°以下である請求項１又は２に記載のタイヤの製造方法。
前記押圧ローラーを１００〜１３０℃に加温する請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイヤの製造方法。
前記成型台に対する押圧ローラーの押圧力を２００〜１０００ｋＰａとして、前記オーバーラップ部の段差を磨り潰す請求項１〜４のいずれか一項に記載のタイヤの製造方法。
成型台上へのゴムストリップのらせん巻回による貼り付け工程と、押圧ローラーによる磨潰し工程とを、所定の時差をおいて同時に行う請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤの製造方法。
成型台上へのゴムストリップのらせん巻回による貼り付け工程終了後に、押圧ローラーによる磨潰し工程を行う請求項１〜６のいずれか一項に記載のタイヤの製造方法。
前記押圧ローラーをストリップ貼り付け工程とは逆方向に移動させて、前記段差を磨り潰す請求項７に記載のタイヤの製造方法。
タイヤ表面に立てた法線に対して、前記押圧ローラーを、その移動方向に向かって傾斜させてキャンバー角を付与する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイヤ製造方法。
剛体コア又は成型ドラム等の成型台と、該成型台の外面に沿って移動可能であり、直接又は間接的に、オーバーラップさせながららせん巻回して成型台上に貼り付けられ、所定のタイヤ構成部材を形成するリボン状のゴムストリップを押し出すゴムストリップ押出機と、貼り付けられた前記ゴムストリップの延在方向に対して所定のスリップ角で成型台に対向して配置され、前記タイヤ構成部材の外表面に露出する前記オーバーラップ部の段差を磨り潰す押圧ローラーと、該ローラーの表面を加温するヒーターと、該ヒーターに接続され、ローラーを所定の温度に保つ温度コントローラとを具えることを特徴とするタイヤの製造装置。
前記ローラーは、その表面にローレット加工を施してなる請求項１０に記載の装置。