JP4796459B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法に関し、特に、生タイヤ製造時の未加硫のカーカスプライの折返工程において、このカーカスプライの端部に亀裂が生じるのを抑制する空気入りタイヤの製造方法に関する。

生タイヤは、大きく分けて、ドラム上に未加硫のインナーライナーを貼り付け、このインナーライナーの上に未加硫のカーカスプライを貼り付ける工程と、このカーカスプライの端部側に未加硫のビードコア及びビードフィラー等を配置し、これらを包み込むようにカーカスプライの端部を内側に折り返す工程と、このカーカスプライの折返し部に未加硫のサイドウォールを巻き付け、カーカスプライの幅方向中央部分を拡径し、未加硫のベルト及びトレッドゴム等の各種タイヤ構成部材を貼り付ける工程とを経て形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２５６５４号公報

ところで、前述したカーカスプライの端部を内側に折り返す際には、カーカスプライの端部の周長が拡径されるが、カーカスプライは未加硫ゴムと複数本のコードとから構成されているため、コード間の未加硫ゴムが拡張して、カーカスプライの端部に亀裂を生じさせることなく折り返すことができる。
しかしながら、気温の低い冬場においては、カーカスプライの温度が低くいため未加硫ゴムが拡張し難く、カーカスプライの端部を折り返した際に、この端部のコード間の未加硫ゴムに亀裂が生じることが頻繁にある。この亀裂が生じたカーカスプライが加硫タイヤになるときには、亀裂はさらに進展し、完成品検査においてプライ端オープン（コード間の未加硫ゴムが破けた状態）と診断され、格落（手直しできない程の重不良で、廃棄以外に選択肢がない状態）となる。
また、予めカーカスプライの端部にエンドゴムを巻き付けておくことで、カーカスプライの端部に亀裂が生じるのを抑制することもできるが、エンドゴムを巻き付ける分の工数が増加してしまう。

本発明の目的は、上記事実を考慮して、カーカスプライの折返工程において、カーカスプライの温度が低い場合に端部に生じる亀裂の発生を抑制する空気入りタイヤの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の請求項１に係る空気入りタイヤの製造方法は、ドラムの外周面に帯状の未加硫カーカスプライを巻き付ける巻付工程と、前記巻付工程の後で前記未加硫カーカスプライの端部を内側に折り返す折返工程とを備えた空気入りタイヤの製造方法であって、前記未加硫カーカスプライは、互いに平行に並べられた複数本のコードを未加硫ゴムで被覆して形成され、前記折返工程で前記未加硫カーカスプライの端部を折り返す際に、前記未加硫カーカスプライの端部に亀裂が生じないような温度に前記未加硫カーカスプライの端部を加温する加温工程が、前記折返工程の前に配置されることを特徴としている。

次に請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
例えば、気温が低い冬場などで未加硫カーカスプライの温度が低い場合には、未加硫カーカスプライのコード間の未加硫ゴムが拡張し難くい状態になる。ここで、加温工程を用いて未加硫カーカスプライの端部を折返工程で該端部に亀裂が生じないような温度に加温することで、未加硫カーカスプライのコード間の未加硫ゴムの拡張が確保されて、カーカスプライの端部に亀裂が生じるのが抑制される。従って、カーカスプライの折返工程において、カーカスプライの温度が低い場合に端部に生じる亀裂の発生が抑制されるため、未加硫カーカスプライの端部の拡張が均等となり、プライ端オープンの発生が防止される。

また、未加硫カーカスプライ全体を加温すると未加硫カーカスプライのゲージに影響が出てしまい制御し難くなる虞があるが、加温するのを未加硫カーカスプライの端部のみとしたため、未加硫カーカスプライに余計な条件変動が生じるのを回避することができる。
さらに、未加硫カーカスプライの端部を加温することでプライ端オープンの発生を抑制できるため、未加硫カーカスプライの端部にエンドゴムを貼り付ける工程を設ける必要がなくなる。

本発明の請求項２に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法において、前記加温工程は、前記未加硫カーカスプライの端部に温風を当てることを特徴としている。

次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
通常タイヤ成型工程では揮発性の高い溶剤（例えばガソリン等）を使用するため、赤熱する赤外線ヒーターの類で未加硫カーカスプライの端部を直接加温すると、引火する可能性があり赤熱する赤外線ヒーターの類は使用できない。しかし、未加硫カーカスプライの端部に温風を当てて加温する場合には、該端部と熱源との距離が確保できるため引火の可能性を限りなく低くできる。
また、例えば、加温工程に用いられる温風を生成する装置を市販の温風装置とすれば、その温風装置の温風供給口から該端部までダクトを配設する作業だけで済むのでコストが抑えられる。また、前述した市販の温風装置とダクトとで加温設備が構築できるので、設備そのものが単純な構造で済み、ドラムに近づけるのはダクト先だけで良いため軽量となり、嵩張る温風装置本体の設置場所も自由度が高くなる。

本発明の請求項３に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤの製造方法において、前記加温工程は、前記ドラムを回転させながら、前記ドラムの外周に巻き付けた前記未加硫カーカスプライの端部を加温することを特徴としている。

次に、請求項３に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
加温工程では、ドラムを回転させながら、ドラムの外周に巻き付けた未加硫カーカスプライの端部を加温するため、工程時間の増加が抑制される。

本発明の請求項４に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法において、前記未加硫カーカスプライの端部の温度は、前記加温工程によって２０〜７０度の範囲に加温されることを特徴としている。

次に、請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
カーカスプライの端部の温度が２０度未満であれば、冬場の環境下と同じ状態のためカーカスプライの端部が十分な拡張を得られず、カーカスプライの端部に亀裂が生じるのを抑制する効果が少なく、カーカスプライの端部の温度が７０度を超える場合には、カーカスプライのコードのメッキが腐食し、加硫後のタイヤのゴムとコードとの接着性の低下が懸念される。また、更に高温になった場合には、ゴム中の水分率が低下しゴム同士の接着性の低下が予想される。従って、カーカスプライの端部の温度は、２０〜７０度に加温されることが好ましい。

本発明の請求項５に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法において、前記未加硫カーカスプライの端部の温度は、前記加温工程によって３０〜５０度の範囲に加温されることを特徴としている。

次に、請求項５に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
カーカスプライの端部の温度が３０度以上であれば、カーカスプライの端部が十分に拡張するためカーカスプライの端部に亀裂が生じるのがさらに抑制され、カーカスプライの端部の温度が５０度以下であれば、カーカスプライのコードのメッキが腐食されることもなく、加硫後のタイヤのゴムとコードとの接着性の低下が防止される。従って、カーカスプライの端部の温度は、３０〜５０度に加温されることがさらに好ましい。

本発明の請求項６に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法において、拡張率２５０％以上の空気入りタイヤに適用することを特徴としている。

次に、請求項６に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
ここで言う拡張率とは、ドラムに巻き付ける前の帯状のカーカスプライの端部におけるコード間の距離Ｘ１と、加硫後のタイヤ（加硫タイヤ）のカーカスプライの端部におけるコード間の距離Ｘ２との比率（Ｘ２／Ｘ１×１００％）を示している。
拡張率が大きいタイヤは、折返工程の際にカーカスプライの端部に亀裂が生じる可能性が高いため、本発明の効果がさらに効果的に発揮される。

本発明の請求項７に係る空気入りタイヤの製造方法は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法において、建設車両用の空気入りタイヤに用いられることを特徴としている。

次に、請求項７に記載の空気入りタイヤの製造方法の作用について説明する。
通常、建設車両用の空気入りタイヤはシングル成型で成型されることが多く、シングル成型は従来成型よりも未加硫カーカスプライの端部の拡張率が高い傾向にあるため、本発明の効果がさらに効果的に発揮される。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、カーカスプライの折返工程において、カーカスプライの温度が低い場合に端部に生じる亀裂の発生を抑制できる。

［第１の実施形態］
（構成）図１乃至図６にしたがって、本発明の空気入りタイヤの製造方法の一実施形態を説明する。なお、タイヤ構成部材の圧延、裁断工程等は、一般的な空気入りタイヤの製造方法と同様のためその説明を省略する。また、図中の矢印Ｒはバンドドラムの回転方向を示し、矢印Ｓはダクトの収縮方向を示し、矢印Ｌはダクトの伸長方向を示し、矢印Ｗはビードコアの搬送方向を示している。

まず、図示しないサービサーより供給された図示しない帯状の未加硫のインナーライナーが、円柱状のバンドドラム１２の外周面に巻き付けられる。次いで、このインナーライナーの幅方向端部付近に帯状の未加硫のナイロンチェーファー及び帯状の未加硫のワイヤーチェーファーが巻き付けられる。なお、本実施形態では、インナーライナーの幅方向端部付近にナイロンチェーファー及びワイヤーチェーファーを巻き付ける構成としたが、ナイロンチェーファー及びワイヤーチェーファー以外のタイヤ構成部材（例えば未加硫のゴムチェーファー、未加硫のキャンバスチェーファー等）を巻き付けても良く、これらのタイヤ構成部材の選定は空気入りタイヤの種類に応じて適宜行うものとする。

（巻付工程）
次に、図１に示すように、前述したインナーライナーの上に帯状の未加硫のカーカスプライ１４が巻き付けられる。これにより、バンドドラム１２の外周面に円筒状のカーカスバンド１６が形成される。なお、未加硫のカーカスプライ１４は、図５に示すように、互いに平行に並べられた複数本のコード（本実施形態ではスチールコード）１８を未加硫ゴム２０でコーティングして帯状としたものである。

（加温工程）
次に、図２に示すように、バンドドラム１２に巻き付けられたカーカスバンド１６の両端部の温度を夫々の温度センサー３４（本実施形態では非接触型の温度センサー）で計測する。この計測値が、所定の設定温度（本実施形態では３０度）以下であれば、加温装置３０に接続された２本の伸縮自在のダクト３２が図示しないシリンダーによって押出されてカーカスバンド１６の両端部へと夫々伸びる。そして、ダクト３２の排出口３２Ａがカーカスバンド１６の両端部付近の所定の位置に配置された後で、加温装置３０によって生成された温風Ｈがダクト３２内を通ってカーカスバンド１６の両端部へ吹き当てられる。なお、本実施形態ではダクト３２を図１乃至図３に示すように円筒状としているが、ダクト３２は筒状であれば何でも良く、例えば、断面形状が多角形状又は楕円形状等が挙げられる。また本実施形態のダクト３２は、図１乃至図３に示すような内筒と外筒とを備えこれらがシリンダーによってスライドさせられて伸縮する構成であるが、ダクト３２が伸縮自在な蛇腹とされてシリンダーによって伸縮させられる構成であっても良いものとする。

この温風Ｈは、カーカスバンド１６の両端部の温度が夫々所定の設定温度を超えるまで生成されて該端部に吹き当てられ、カーカスバンド１６の両端部の温度が夫々の所定の設定温度を超えると、加温装置３０の温風Ｈの生成が停止される。そして、図３に示されるようにダクト３２がシリンダーによって引戻されてダクト３２が収縮する。

ここで、バンドドラム１２は、インナーライナーの巻き付け時から温風による加温時まで回転状態を維持している。なお、本実施形態では、バンドドラム１２の下側に加温装置３０を設け、カーカスバンド１６の両端部の下側から温風Ｈを吹き当てる構成とするが、この構成に限定される必要は無く、加温装置３０は、バンドドラム１２から離間した位置に設けられ、ダクト３２のみが伸長してカーカスバンド１６の両端部に温風Ｈを吹き当てる構成であっても良く、バンドドラム１２は回転状態が維持されていることから、カーカスバンド１６の両端部へ温風Ｈを吹き当てるのは、下側以外であっても良いものとする。
なお、カーカスバンド１６の端部の温度は、２０〜７０度の範囲に加温されることが好ましく、さらに好ましい加温範囲は、３０〜５０度である。

（折返工程）
そして、ダクト３２が収縮した後で、図示しないビードキャリアによって円環状のビードコア４０がカーカスバンド１６の両端部付近に夫々配置され、図示しない未加硫のビードフィラーがカーカスバンド１６の両端部付近に夫々配置される。なお、本実施形態では、ビードコア４０とビードフィラーとを別体としたが、フィラー付きビード（ビードコアとビードフィラーとの複合体）を用いても良く、タイヤの種類によっては未加硫のスティフナー等を用いる構成であっても良いものとする。前述したように、これらのタイヤ構成部材の選定は空気入りタイヤの種類に応じて適宜行えば良いものとする。

次に、カーカスバンド１６の両端部が図示しない折り返しブラダー又はプッシュキャン等によってビードコア４０及びビードフィラーを包み込むように内側に折り返され、折り返し部付近に図示しない未加硫のサイドトレッドが巻き付けられて図示しない円筒状の生ケースが形成される。

そして、生ケースの軸方向中央部分が拡径されると共に生ケースの両端部が互いに接近させられ、この拡径された中央部分に図示しない未加硫のベルト及び未加硫のトップトレッド等のタイヤ構成部材が巻き付けられて図示しない生タイヤが形成される。この生タイヤは、その後、従来通りに図示しないモールドに装填され、加硫されて加硫タイヤとなる。

なお、本実施形態では、一つの成型ドラム上でインナーライナーの貼付けから、生タイヤの形成までを実施するシングルステージ成型方式を用いて生タイヤを製造する構成とするが、この構成に限定される必要は無く、生ケースと、ベルトトレッドバンド（ベルトとトップトレッドとを積層した円筒状のバンド）とを別々に製造してからベルトトレッドバンドに生ケースを挿入し、生ケースの外面をベルトトレッドバンドの内面に圧着させて生タイヤを形成する構成であっても良いものとする。

（作用）本実施形態の空気入りタイヤの製造方法によれば、気温が低い冬場などでカーカスバンド１６の温度が低い場合であっても、折返工程でカーカスバンド１６の端部に亀裂が発生しないような所定の設定温度にカーカスバンド１６の端部を加温工程で加温するため、カーカスバンド１６のコード１８間の未加硫ゴム２０の拡張が確保されて、カーカスバンド１６の端部に亀裂が発生するのが抑制される。従って、カーカスバンド１６の端部に亀裂が発生するのが抑制されるため、カーカスバンド１６の端部の拡張が均等となり、プライ端オープンの発生が防止される。

また、バンドドラム１２上のカーカスバンド１６の全体を加温するとカーカスバンド１６のゲージに影響が出て制御し難くなる虞があるが、加温するのをカーカスバンド１６の端部のみとしたため、カーカスバンド１６に余計な条件変動が生じるのを回避することができる。
さらに、カーカスバンド１６の端部を加温することでプライ端オープンの発生を抑制できるため、カーカスバンド１６の端部にエンドゴム等を貼り付ける工程を設ける必要がなくなる。

通常タイヤ成型工程では揮発性の高い溶剤（例えばガソリン等）を使用するため、赤熱する赤外線ヒーターの類でカーカスバンド１６の端部を直接加温すると、カーカスバンド１６に引火する可能性があり赤熱する赤外線ヒーターの類は使用できない。しかし、カーカスバンド１６の端部に温風Ｈを当てて加温する場合には、該端部と熱源との距離が確保できるため引火の可能性を限りなく低くできる。

カーカスバンド１６の端部の温度が２０度未満であれば、冬場の環境下と同じ状態のためカーカスバンド１６の端部が十分な拡張を得られず、カーカスバンド１６の端部に亀裂が生じるのを抑制する効果が少なく、カーカスバンド１６の端部の温度が７０度を超える場合には、カーカスプライ１４のコード１８のメッキが腐食し、加硫後のタイヤのゴムとコードとの接着性が低下する可能性がある。従って、カーカスバンド１６の端部の温度は、２０〜７０度に加温することが好ましい。
また、カーカスバンド１６の端部の温度が３０度以上であれば、亀裂の発生がさらに抑制され、カーカスバンド１６の端部の温度が５０度以下であれば、カーカスプライ１４のコード１８のメッキが腐食することもなく、またカーカスバンド１６の端部が十分な拡張を得られる。従って、カーカスバンド１６の端部の温度は、３０〜５０度に加温することが好ましい。

さらにまた、本実施形態の空気入りタイヤの製造方法を適用して製造される空気入りタイヤが、拡張率２５０％以上の空気入りタイヤであれば、本発明の空気入りタイヤの製造方法の効果がさらに効果的に発揮される。なお、ここで言う拡張率とは、図５に示すように、バンドドラム１２上に巻き付ける前の帯状のカーカスプライ１４の端部におけるコード１８間の距離Ｘ１と、図６に示すように、加硫タイヤとなった状態でのカーカスプライ４４の端部におけるコード１８間の距離Ｘ２との比率（Ｘ２／Ｘ１×１００％）を示している。また、このコード１８の符号４８Ａは折返工程によって折り返された折り返し部分を示し、符号４８Ｂは、折り返し部４８Ａ以外の本体部分を示し、符号４８Ｃは折り返し部４８Ａの端部を示している。

そして、本実施形態の空気入りタイヤの製造方法を適用して製造される空気入りタイヤが、建設車両用の空気入りタイヤの場合にはシングル成型で成型されることが多い傾向にある。このシングル成型での拡張率は概ね１８０％、従来成型では拡張率は概ね１４０％であり、カーカスバンド１６の端部は折り返す際に完全に均一な拡張をすることは難しく、局部的に拡張率が高くなることが多く、シングル成型においては拡張率２５０％以上となることもある。このため、建設車両用の空気入りタイヤに本発明の空気入りタイヤの製造方法を適用すれば、前述した本発明の効果がさらに効果的に発揮される。

[その他の実施形態]
第１の実施形態では、温度センサー３４を用いて、自動にてカーカスバンド１６の両端部を加温する構成としたが、この構成に限定される必要は無く、図４に示すように加温装置５０に蛇腹状の伸縮自在のダクト５２を設けて、手動にてダクト５２の排出口５２Ａをカーカスバンド１６の両端部付近まで引き伸ばし、この端部が所定の設定温度となるように温風を吹き当てた後で、手動にてダクト５２を押し縮める構成であっても良いものとする。

また、第１の実施形態では、バンドドラム１２にカーカスプライ１４を巻き付けた後で、カーカスプライ１４の両端部を加温する構成としたが、この構成に限定される必要は無く、バンドドラム１２にカーカスプライ１４を巻き付ける前にカーカスプライ１４の両端部を加温する構成であっても良いものとする。
さらに、第１の実施形態では、カーカスバンド１６の端部を折り返した後でタイヤ構成部材（例えば、未加硫のベルト及び未加硫のトップトレッド等）を巻き付ける構成としたが、この構成に限定される必要は無く、カーカスバンド１６の端部を折り返す前にタイヤ構成部材を巻き付ける構成としても良く、この場合にはタイヤ構成部材を巻き付ける工程と加温工程とが同時進行で行われるため、別途工程時間が延びることがない。

[試験例]
本発明の空気入りタイヤの製造方法による改善効果を確認するために、本発明の第１の実施形態を適用してカーカスバンドの両端部を所定の温度に加温したカーカスバンドと、加温しなかったカーカスバンドとを用意し、これらのカーカスバンドの端部を拡張して端部から亀裂が生じた時の拡張率（亀裂開始拡張率）を計測した。
なお、亀裂開始拡張率の計測値は、所定の温度（表１に記載）で３回試験した値の平均値である。また、計測部位としてカーカスバンドのジョイント部は除外している。さらに、供試カーカスバンドのカーカスプライの端部にはエンドゴムが巻き付けられていないものとした。

表１の結果から、本発明の空気入りタイヤの製造方法を用いてカーカスバンドの端部を加温することで、端部からの亀裂開始拡張率が向上していることが分かる。

第１の実施形態に係るバンドドラムにカーカスプライが巻き付けられる巻付工程を斜視した概略斜視図である。 第１の実施形態に係るバンドドラムに巻き付けられたカーカスバンドの両端部に温風を当てる加温工程を斜視した概略斜視図である。 第１の実施形態に係るカーカスバンドの端部にビードコアが搬送される状態を斜視した概略斜視図である。 その他の実施形態に係る加温装置を斜視した概略斜視図である。 第１の実施形態に係るバンドドラムに巻きつけられる前の帯状のカーカスプライを斜視した部分斜視断面図である。 第１の実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法によって製造された加硫後のタイヤのカーカスプライのコードをタイヤ軸方向から見た概略部分断面図である。

符号の説明

１２ バンドドラム（ドラム）
１４ カーカスプライ（未加硫のカーカスプライ）
１８ コード
２０ 未加硫ゴム
４０ ビードコア
Ｈ 温風

Claims (7)

1. ドラムの外周面に帯状の未加硫カーカスプライを巻き付ける巻付工程と、前記巻付工程の後で前記未加硫カーカスプライの端部を内側に折り返す折返工程とを備えた空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記未加硫カーカスプライは、互いに平行に並べられた複数本のコードを未加硫ゴムで被覆して形成され、
   前記折返工程で前記未加硫カーカスプライの端部を折り返す際に、前記未加硫カーカスプライの端部に亀裂が生じないような温度に前記未加硫カーカスプライの端部を加温する加温工程が、前記折返工程の前に配置されることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記加温工程は、前記未加硫カーカスプライの端部に温風を当てることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記加温工程は、前記ドラムを回転させながら、前記ドラムの外周に巻き付けた前記未加硫カーカスプライの端部を加温することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記未加硫カーカスプライの端部の温度は、前記加温工程によって２０〜７０度の範囲に加温されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記未加硫カーカスプライの端部の温度は、前記加温工程によって３０〜５０度の範囲に加温されることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 拡張率２５０％以上の空気入りタイヤに適用することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 建設車両用の空気入りタイヤに用いられることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
   

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