JP4920760B2 - 空気入りタイヤ、タイヤモールド及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤと、そのタイヤを加硫成型するためのタイヤモールドと、空気入りタイヤの製造方法とに関する。

タイヤの加硫成型では、未加硫タイヤの外表面がタイヤモールドのタイヤ成型面に粘着しやすく、それに起因したゴム流れ不足により、図８に示すような接着不良を生じることがある。この接着不良は、タイヤ外表面にて周方向に連続的に剥離又は陥没した領域として認められ、特にサイドウォール部での発生が顕著である。また、そのようなゴム流れ不足は、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間での空気の残留を助長し、加硫成型したタイヤの外表面にライトネス又はベアと呼ばれる凹み傷を生じる原因にもなる。

下記特許文献１には、カーカスプライのジョイント部による筋状の凹凸痕を目立ちにくくするために、サイドウォール部の外表面を円周方向に隣り合う複数の扇状領域に区画し、その隣り合う扇状領域の間で表面粗さの差を５０μｍ以上とした空気入りタイヤが記載されている。また、同文献には、そのようなタイヤを成型するために、タイヤモールドのタイヤ成型面の表面粗さを変化させることの記載があり、扇状領域に対応した表面粗さの粗い領域であれば、加硫成型時に未加硫タイヤの粘着を抑えてゴムの流動性を向上できると考えられる。

しかし、上記のタイヤモールドでは、表面粗さの粗い領域に含まれる微小凸部がタイヤ側に深く鋭い微小凹部を形成するため、その箇所に歪みが集中しやすくなり、タイヤ外表面でのクラックの起点になるという問題がある。そうかと言って、その領域の表面粗さを低減すると、クラックの防止には効果があるものの、タイヤ成型面に対する未加硫ゴムの流動抵抗が増すため、加硫成型時にゴム流れ不足を起こして接着不良などの外観不具合を生じてしまう。このように、タイヤ成型面の表面粗さに関し、ゴムの流動性の確保とタイヤ外表面でのクラックの防止とは両立が困難であった。

下記特許文献２には、タイヤのトレッド部の外表面に、平均粗さＲａが６〜５０μｍで、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となる凹凸部を形成してなる空気入りタイヤが記載されている。しかし、かかる構成では、タイヤ外表面に鋭い微小凹部が形成されるため、やはりクラックの起点になる恐れがある。もとより、このタイヤは、ウェットブレーキ性能の向上を企図するものであり、サイドウォール部に生じる接着不良などの外観不具合に関して、その解決手段を示唆するものではない。

また、同文献には、平均粗さＲａが６〜５０μｍで、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となる凹凸部を形成したタイヤモールドを使用することにより、上記の空気入りタイヤを製造できる旨の記載がある。しかし、タイヤ側の凹凸部がモールド側の凹凸部の転写により形成される実情からすると、このモールド側の凹凸部では、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となるのが正解であると考えられる。

特開平６−１０６９２１号公報 特開２００９−１９０５２６号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイドウォール部におけるゴムの流動性を確保しながら、そのタイヤ外表面でのクラックを防止できる空気入りタイヤ、タイヤモールド及び空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究を重ねたところ、空気入りタイヤのサイドウォール部の外表面に、最大高さＲｚとスキューネスＲｓｋが特定範囲となる粗面部を備えることにより、ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを有効に防止できることを見出した。本発明は、かかる技術的知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成するものである。

即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、サイドウォール部の外表面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり且つスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となる粗面部を備えたものである。この空気入りタイヤでは、サイドウォール部の外表面の粗面部にて最大高さＲｚが４μｍ以上であるため、その粗面部が相応に粗く形成され、加硫成形時に未加硫ゴムの粘着を抑えてゴムの流動性を確保できる。それでいて、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となることから、粗面部に含まれる微小凹部の尖り具合が抑えられ、その箇所での歪みの集中を抑制してクラックの発生を有効に防止できる。サイドウォール部ではゴム流れ不足に起因する外観不具合が顕著であるものの、上記の如き粗面部により外観不具合を効果的に防止できる。

本発明における最大高さＲｚ、スキューネスＲｓｋは、それぞれＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される最大高さ粗さＲｚ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋに該当し、当該規定に準拠する。また、評価の方式及び手順並びに測定機の特性は、ＪＩＳＢ０６３３：２００１及びＪＩＳＢ０６５１：２００１の規定に準拠する。基準長さと評価長さは、粗面部の表面性状に応じて定められ、最大高さＲｚが１０μｍ以下の場合は基準長さが０．８ｍｍ、評価長さが４ｍｍであり、最大高さＲｚが１０μｍを超え且つ５０μｍ以下の場合は基準長さが２．５ｍｍ、評価長さが１２．５ｍｍであり、最大高さＲｚが５０μｍを超える場合は基準長さが８ｍｍ、評価長さが４０ｍｍである。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記粗面部は、突出谷部深さＲｖｋがＲｖｋ＜３μｍであるものが好ましい。かかる構成によれば、粗面部に含まれる微小凹部がより浅く緩やかになるため、タイヤ外表面でのクラックを一層確実に防止することができる。

本発明における突出谷部深さＲｖｋ、後述する突出山部高さＲｐｋは、それぞれＪＩＳＢ０６７１−２：２００２に規定される突出谷部深さＲｖｋ、突出山部高さＲｐｋに該当し、当該規定に準拠する。また、測定機の特性や測定条件等は、ＪＩＳＢ０６５１：２００１及びＪＩＳＢ０６７１−１：２００２の規定に準拠し、カットオフ値λｃは０．８ｍｍ、評価長さは４ｍｍである。

また、本発明に係るタイヤモールドは、タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり且つスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となる粗面成型部を備えたものである。このタイヤモールドでは、サイドウォール部を成型する領域に形成された粗面成型部にて最大高さＲｚが４μｍ以上であるため、その粗面成型部が相応に粗く形成され、加硫成形時に未加硫ゴムの粘着を抑えてゴムの流動性を確保できる。それでいて、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となることから、その粗面成型部に含まれる微小凸部の尖り具合が抑えられ、タイヤ外表面に形成される微小凹部を緩やかにして、クラックの発生を有効に防止できる。

本発明のタイヤモールドにおいて、前記粗面成型部は、突出山部高さＲｐｋがＲｐｋ＜３μｍであるものが好ましい。かかる構成によれば、粗面成型部に含まれる微小凸部がより低く緩やかになるため、タイヤ外表面に形成される微小凹部をより浅く緩やかにして、タイヤ外表面でのクラックを一層確実に防止できる。

また、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、上記した何れかのタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備えるものである。この方法では、上記の如き粗面成型部を備えたタイヤ成型面によって、ゴム流れ不足による接着不良などの外観不具合の発生を抑えることができる。しかも、その粗面成型部に含まれる微小凸部の尖り具合を抑えて、タイヤ側に形成される微小凹部を緩やかにし、タイヤ外表面でのクラックを有効に防止できる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す斜視図 最大高さＲｚを説明するための粗さ曲線を示す線図 スキューネスＲｓｋを説明するための粗さ曲線を示す線図 突出谷部深さＲｖｋと突出山部高さＲｐｋを説明するための粗さ曲線を示す線図 本発明に係るタイヤモールドの一例を概略的に示す縦断面図 図５のＡ−Ａ矢視断面図 タイヤモールドへの未加硫タイヤのセットを説明する断面図 接着不良を説明するための空気入りタイヤの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す。空気入りタイヤＴは、リムに着座するビード部からタイヤ径方向外側に延びたサイドウォール部３と、そのサイドウォール部３の外端に連なって踏面を構成するトレッド部４とを備える。本発明の空気入りタイヤは、以下に述べる粗面部２を備えること以外は、通常の空気入りタイヤと同等に構成でき、内部には不図示のカーカスやベルトが設けられる。

このタイヤＴは、サイドウォール部３の外表面に、最大高さＲｚとスキューネスＲｓｋを特定範囲に設定した粗面部２を備える。粗面部２は、サイドウォール部３の外表面の少なくとも一部に備えられ、好ましくはタイヤ周方向に沿った環状の領域に形成される。本実施形態では、後述するタイヤ成型面１０の領域６（図６参照）に対応した領域に粗面部２が形成されている。当該領域には、ロゴ等の模様やサイドプロテクターが形成される場合があるが、それらにも任意に粗面部２を形成できる。

粗面部２は、最大高さＲｚが４μｍ以上であり、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となる。図２に示すように、最大高さＲｚは、粗さ曲線Ｒの山高さの最大値と谷深さの最大値との和であり、五つの連続した基準長さｌｒごとに得られる測定データの平均値として求められる。また、図３に示すように、スキューネスＲｓｋは偏り度（高さ方向の確率密度関数の非対称性の尺度）を表し、スキューネスＲｓｋが正値（Ｒｓｋ＞０）となる粗面部２では、粗さ曲線の谷が比較的緩やかに形成される。尚、図３は概略的に表現してあり、実際の粗さ曲線は図２のように高さが不揃いで不均一な形状になる。

粗面部２では、最大高さＲｚが４μｍ以上であるため、表面性状が相応に粗くなる。その結果、加硫成型時には、未加硫ゴムのタイヤ成型面に対する流動抵抗が小さくなり、ゴムの流動性を確保することができる。これに対し、最大高さＲｚが４μｍ未満である場合には、加硫成型時にサイドウォール部３の外表面がタイヤ成型面に粘着してゴム流れ不足を引き起こしやすくなり、成型後のタイヤ外表面に外観不具合を生じる恐れがある。

それでいて、この粗面部２では、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０であるため、図３（ａ）に示すように粗面部２に含まれる微小凹部の尖り具合が抑えられ、クラックの発生を有効に防止することができる。これに対し、粗面部のスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０であると、図３（ｂ）に示すように粗さ曲線の谷が先細りし、歪みが集中しがちな鋭い微小凹部が形成される。それ故、例えばオゾン雰囲気中で歪みが繰り返し作用すると、その箇所を起点にクラックが発生してタイヤ外表面に顕在化することが懸念される。

粗面部２の最大高さＲｚは、表面性状を適度に粗くするうえで４〜３０μｍ、更には４〜１５μｍが好ましく、粗面部２を成型するためのモールド加工性を考慮すると７〜３０μｍがより好ましく、１０〜２５μｍが特に好ましい。また、粗面部２のスキューネスＲｓｋは、タイヤ外表面でのクラックを確実に防止するとともに、粗面部２を成型するためのモールド加工性を考慮すると０．３〜１．２が好ましく、０．８〜１．２がより好ましい。

加硫成型時のゴム流れ不足はサイドウォール部３において顕著であるため、そのサイドウォール部３の外表面に粗面部２を形成することで、ゴムの流動性を的確に確保し、接着不良の発生をより確実に防止できる。かかるゴム流れ不足は、タイヤの最大幅位置８からリムライン９に至る領域７で特に顕著であり、少なくとも当該領域７には粗面部２を形成することが望ましい。無論、トレッド部４など他部位の外表面に粗面部２を形成することは任意であり、タイヤ外表面の全体に粗面部２を形成しても構わない。

粗面部２は、突出谷部深さＲｖｋがＲｖｋ＜３μｍであることが好ましい。図４に示した粗さ曲線Ｒ´において、Ｌ１はコア部２１の上側レベル、Ｌ２はコア部２１の下側レベル、ｌｎは評価長さであり、突出谷部深さＲｖｋはコア部２１の下にある突出谷部２２の平均深さとなる。したがって、突出谷部深さＲｖｋがＲｖｋ＜３μｍであることにより、粗さ曲線Ｒ´の突出谷部２２は浅く規制され、粗面部２に含まれる微小凹部がより浅く緩やかとなり、歪みの集中を抑えてクラックを確実に防止することができる。

次に、空気入りタイヤＴを製造する方法について説明する。本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、タイヤを加硫成型する工程以外は、従来のタイヤ製造工程と同様にして行うことができるため、加硫成型工程を中心に説明する。この空気入りタイヤの製造方法は、図５に示したタイヤ用加硫金型であるタイヤモールドＭ（以下、モールドＭ）を用いて、タイヤを加硫成型する工程を有する。

加硫成型時には、未加硫タイヤがモールドＭにタイヤ軸方向を上下にしてセットされ、タイヤ成型面１０にタイヤ外表面が押し当てられる。モールドＭは、トレッド部を成型するトレッド型部Ｍ１と、サイドウォール部を成型するサイド型部Ｍ２，Ｍ３とを備え、各型部の内周面１１〜１３がタイヤ成型面１０を構成する。図示を省略しているが、トレッド型部Ｍ１の内周面１１には、トレッドパターンに対応した凹凸形状が形成されている。

このモールドＭは、タイヤ成型面１０に、最大高さＲｚとスキューネスＲｓｋを特定範囲に設定した粗面成型部を備える。本実施形態では、図６に示すように、タイヤ成型面１０の下側のサイドウォール部（図１のサイドウォール部３に相当）を成型する領域６に粗面成型部１が形成されており、この領域６はトレッド型部Ｍ１の内周面１１の一部とサイド型部Ｍ３の内周面１３に亘る。粗面成型部１は、最大高さＲｚが４μｍ以上であり且つスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となる。このようにスキューネスＲｓｋが負値（Ｒｓｋ＜０）となる粗面成型部１では、図３にように粗さ曲線の山が比較的緩やかとなる。

加硫成型工程では、図７に示すように加硫成形前の未加硫タイヤＴをセットした後、モールドＭを図５のように型締めしてタイヤ成型面１０をタイヤ外表面に押し当て、タイヤＴへの加熱及び加圧を施す。このとき、粗面成型部１では、最大高さＲｚが４μｍ以上であるためにゴムの流動性が確保され、ゴム流れ不足による接着不良などの外観不具合の発生を抑えられる。また、タイヤＴの外表面には、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０である粗面成型部１が転写して、微小凹部が比較的緩やかとなる粗面部２が形成され、クラックの発生を有効に防止できる。

このような加硫成型工程を経て製造された空気入りタイヤＴは、図１に示すようにサイドウォール部３の外表面に粗面部２が成型される。粗面部２は粗面成型部１の転写により成型されるため、その表面性状は最大高さＲｚが４μｍ以上、スキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となる。

本実施形態では、図６のようにタイヤ成型面１０のサイドウォール部を成型する領域に粗面成型部１が形成されているため、ゴム流れ不足を起こしやすいサイドウォール部３において、接着不良などの外観不具合を的確に防止できる。既述の理由から、粗面成型部１は、タイヤ成型面１０の少なくともタイヤの最大幅位置からリムラインに至る領域（図１の領域７に相当）に形成することが望ましい。

粗面成型部１は、突出山部高さＲｐｋがＲｐｋ＜３μｍであることが好ましい。図４に示すように、突出山部高さＲｐｋは粗さ曲線Ｒ´のコア部２１の上にある突出山部２３の平均高さを表し、これがＲｐｋ＜３μｍであることにより、粗さ曲線Ｒ´の突出山部２３が低く規制される。これによって、成型したタイヤＴの粗面部２に含まれる微小凹部がより浅く緩やかになり、歪みの集中を抑えてタイヤ外表面でのクラックを確実に防止することができる。

粗面成型部１は、上述した表面性状が得られるものであれば、その加工方法や加工条件は特に限られない。粗面成型部１の加工方法としては、砂や研磨材を吹き付けるサンドブラスト加工や、ＦｅＣｌ３溶液を主成分とするエッチング液などを吹きかけるエッチング加工が例示され、それらの加工後にサンドペーパーなどで軽く研磨することも有用である。

図６では、粗面成型部１をタイヤ周方向に均一に形成した例を示すが、これを不均一に形成しても構わない。但し、上記特許文献１に記載のモールドのように粗面成型部を不均一に形成すると、最大高さＲｚなどの表面性状に係るパラメータを制御し難くなり、また、タイヤ外表面に光沢の差異を生じて外観に違和感を与え得ることから、均一に形成する方が好ましい。

粗面成型部１をタイヤ周方向に均一に形成する際には、その粗面成型部１における加工の筋目をタイヤ周方向に沿ってスパイラル状に延在させることが好ましい。これにより、粗面成型部１の微小凹凸がタイヤ周方向に沿ったスパイラル状に延在するため、加硫成型時に空気を効率的に排出して、タイヤ外表面でのライトネスの発生を防止しやすくできる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。前述の実施形態では、タイヤ成型面が三つの型部により構成された例を示したが、これに限られず、例えばトレッド部の中央で二分割された一対の型部で構成されるものでもよい。また、サイド型部のタイヤ径方向内側に、タイヤのビード部を嵌合するビードリングを別部材として具備しても構わない。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、サイドウォール部の外表面に種々の表面性状を持つ粗面部を備えた空気入りタイヤ（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を加硫成型し、外観不具合とクラックの発生状況を評価した。

外観不具合に対する評価として、加硫成型後のタイヤを１０本ずつを観察し、ゴム流れ不足による接着不良（ゴム界面）又はライトネスの発生の有無を調査した。尚、評価においては、発生の程度と発生本数に着目し、接着不良による陥没傷の発生又は外観不良が認められた本数が３本（３０％）以上である場合を×、比較的浅い筋状の傷が認められた発生本数が３本（３０％）未満の場合を△、全く問題のない場合を○とした。

また、加硫成型後のタイヤを３本ずつ用いてクラック試験を行った。クラック試験では、当該タイヤが適用される規格（ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ等）に記載の標準内圧の７０％を充填し、標準荷重の１２０％の負荷をかけたタイヤを、オゾン濃度４０ｐｐｈｍの雰囲気中で速度４０ｋｍ／ｈにてドラム上で回転させ、４００時間走行後にクラックの長さを測定した。評価例２の結果を１００としたときの指数で示し、この数値が小さいほど優れていることを示す。

表１に示すように、最大高さＲｚが４μｍ未満であると、ゴム流れ不足を引き起こして外観不具合を生じやすい（評価例１）。また、粗面部のスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０であると、クラックを十分に防止できていない（評価例４、７）。これに対し、最大高さＲｚとスキューネスＲｓｋを特定範囲に設定すると、ゴムの流動性を確保しながら、タイヤ外表面でのクラックを有効に防止できている（評価例５、６、８）。特に突出谷部深さＲｖｋをも特定範囲に設定した場合には、クラックを効果的に防止できる（評価例６）。

１ 粗面成型部
２ 粗面部
３ サイドウォール部
１０ タイヤ成型面
Ｍ タイヤモールド
Ｔ タイヤ

Claims (5)

1. サイドウォール部の外表面に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり且つスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＞０となる粗面部を備えた空気入りタイヤ。
2. 前記粗面部は、突出谷部深さＲｖｋがＲｖｋ＜３μｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に、最大高さＲｚが４μｍ以上であり且つスキューネスＲｓｋがＲｓｋ＜０となる粗面成型部を備えたタイヤモールド。
4. 前記粗面成型部は、突出山部高さＲｐｋがＲｐｋ＜３μｍである請求項３に記載のタイヤモールド。
5. 請求項３又は４に記載のタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備える空気入りタイヤの製造方法。

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