JP5281709B1 - 空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加硫温度条件を最適化することにより、燃費性能とＷＥＴ制動性能とを両立した空気入りタイヤおよびその製造法を提供すること。
【解決手段】加硫工程におけるトレッド部の外表面の温度をＴｏ（℃）、サイドウォール部の外表面の温度をＳｏ（℃）としたとき、Ｔｏ／Ｓｏ＝１．００〜１．１０ （１）を満たすとともに、トレッド部の内表面の温度をＴｉ（℃）としたとき、Ｔｏ／Ｔｉ＝０．７０〜０．９０ （２）を満たす加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、一対のビード部と、ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部とを備えた未加硫の生タイヤを、金型内で加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法に関する。

近年、環境保護に対する意識の高まりもあって、低燃費タイヤに対する需要が増える傾向にあり、転がり抵抗を低減するための種々の手法が提案されている。特に、トレッドゴムをシリカ高配合としたものが周知であり、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し、延いては燃費性能を向上することができる。

また、空気入りタイヤの低燃費性能は、加硫時にトレッド表面に付与される熱量と相関があり、その熱量を抑制することで、低燃費性能が改善される。しかしながら、近年のタイヤ市場においては、低燃費性能に留まらず、ＷＥＴ制動性能との両立が要求されている。しかしながら、低燃費性能とＷＥＴ制動性能とは二律背反関係にあり、これらの両立は困難であるのが実情であった。

下記特許文献１では、金型内に装填した生タイヤのタイヤ内腔内に、高温の加熱媒体を充填して生タイヤをタイヤ内腔側から加熱する内側加熱と、金型を加熱して生タイヤをタイヤ外面側から加熱する外側加熱とからなる加熱工程を含み、該加熱工程中において、金型の温度を、１４０〜１６５℃の範囲に制御する金型温度制御を行う空気入りタイヤの製造方法により、転がり抵抗が低減された空気入りタイヤを製造する技術が記載されている。

また、下記特許文献２では、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ外面での加硫温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に設定し、未加硫タイヤのトレッド部のタイヤ内面での加硫温度をタイヤ外面での加硫温度の５５％〜９５％の範囲に設定した空気入りタイヤの製造方法が記載されている。かかる特許文献に記載の技術では、サイド剛性を高め、操縦安定性を向上することが要求されるレーシングタイヤにおける特有の課題、つまりサイド剛性を増大させる結果生ずる、トレッド部とサイドウォール部との境界に位置する領域内のカーカスコードの破断を防止して耐久性の向上を図っている。

また、下記特許文献３では、スチーム加硫方法などでは、加硫中に凝縮したスチームが液状のドレンとしてタイヤ下方側に溜まるなどして、タイヤの内面側において、上方側と下方側とで温度ムラが発生し、加硫の最適化を妨げるなどタイヤ性能の低下を助長していた点を改善すべく、タイヤ加硫時の内金型の内成形面部の温度を各区分において違えてタイヤを加硫する技術が記載されている。

また、下記特許文献４では、空気入りタイヤの各部位ごとに要求される性能を生産性良く引き出すことを目的として、加硫時のトレッドおよびサイドウォールなどの各部位の構成配合材料に対応する異なった加硫温度にて各々加硫する技術が記載されている。

特開２０１０−４２５６１号公報 特開２０１２−１５８２３２号公報 特開２０００−４３０４８号公報 特開平２−２２３４０９号公報

しかしながら、上記各先行技術には、次のような問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の技術では、ベルトコードのトッピングゴムの架橋密度の増加と均一化とを図るために加硫金型の温度、つまりタイヤ外表面の温度を調整するに過ぎず、タイヤ内表面温度やサイドウォール外表面温度などに着目するものではない。

また、特許文献２に記載の技術は、レーシングタイヤ特有の課題を解決するための技術であり、サイドウォールについては、カーカス層をバイアス構造とすることで剛性を高めており、サイドウォールの加硫温度などについては記載も示唆もされていない。

また、特許文献３に記載の技術では、タイヤ内表面の加硫温度とタイヤ外表面の加硫温度が略等しく設定されているため、サイドウォールでの加硫温度を抑えて過加硫の防止を図るものの、低燃費性能が向上しない。

さらに、特許文献４に記載の技術は、専ら加硫時のタイヤの外表面の温度調整のみに重点をおいた技術であるため、タイヤの内表面の加硫条件などについては記載も示唆もない。

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、加硫温度条件を最適化することにより、燃費性能とＷＥＴ制動性能とを両立した空気入りタイヤおよびその製造法を提供することにある。

空気入りタイヤの燃費性能とＷＥＴ制動性能とを両立するための加硫条件について、本発明者が鋭意検討したところ、（１）加硫工程におけるトレッド部の外表面の温度とサイドウォール部の外表面の温度とを特定の範囲内に設定し、かつ（２）トレッド部の外表面の温度とトレッド部の内表面の温度とを特定の範囲内に設定する、つまり加硫工程におけるトレッド部の外表面の温度、サイドウォール部の外表面の温度、およびトレッド部の内表面の温度の関係を一体不可分的に設定することで、低燃費性能とＷＥＴ制動性能とをバランス良く両立できることを見出した。本発明は上記発見に基づきなされたものであり、下記構成を備える。

即ち、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部とを備えた未加硫の生タイヤを、金型内で加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法であって、前記加硫工程における前記トレッド部の外表面の温度をＴｏ（℃）、前記サイドウォール部の外表面の温度をＳｏ（℃）としたとき、
Ｔｏ／Ｓｏ＝１．００〜１．１０ （１）
を満たすとともに、前記トレッド部の内表面の温度をＴｉ（℃）としたとき、
Ｔｏ／Ｔｉ＝０．７０〜０．９０ （２）
を満たすことを特徴とする。

本発明においては、加硫工程における、トレッド部の外表面の温度Ｔｏ（℃）、サイドウォール部の外表面の温度Ｓｏ（℃）、およびトレッド部の内表面の温度Ｔｉ（℃）が上記（１）、（２）の関係を満たすこと、つまり加硫工程にＴｏ、Ｓｏ、およびＴｉの関係を一体不可分的に設定することにより、低燃費性能とＷＥＴ制動性能とがバランス良く両立された空気入りタイヤを製造することができる。一方、（１）において、Ｔｏ／Ｓｏが１．００未満であると、加硫後のタイヤに加硫不足（アンダーキュア）が発生し、Ｔｏ／Ｓｏが１．１０を超えると、トレッド表面に付与される熱量が大きすぎることとなり、低燃費性能が悪化する。また、（２）において、Ｔｏ／Ｔｉが０．７０未満であると、加硫後のタイヤに加硫不足（アンダーキュア）が発生し、０．９０を超えると、Ｔｏの熱量が過多となり低燃費性能が発揮できない。

本発明において、温度Ｔｏを測定するトレッド部の外表面の位置として、トレッドのショルダー部分が挙げられる。また、温度Ｓｏを測定するサイドウォール部の外表面の位置として、金型に接するサイドウォールの最大幅部分が挙げられる。また、温度Ｔｉを測定するトレッド部の内表面の位置としては、Ｔｏの測定位置に対応するトレッドの内面部分が挙げられる。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記トレッド部の外表面の温度Ｔｏ（℃）が１６０℃以下であることが好ましい。かかる構成によれば、Ｔｏ（℃）が１６０℃を超えるとトレッド外表面の熱量が過多となるため、低燃費性能を発揮できない。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記トレッド部の内表面の温度Ｔｉ（℃）が１８５℃を超える温度であることが好ましい。かかる構成によれば、Ｔｉ（℃）が１８５℃未満であると、タイヤ内面側がアンダーキュアとなり、タイヤとならない。

本発明に係る空気入りタイヤは、前記いずれかに記載の製造方法により製造されたものであるため、燃費性能とＷＥＴ制動性能とがバランス良く両立されており、所謂グレーディングシステム（等級制度）において、燃費性能およびＷＥＴ制動性能の両面で優れた空気入りタイヤとなり得る。

本発明に係るタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 タイヤの加硫に用いる金型を概念的に示す断面図

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に示したタイヤ９は、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部３とを備えた空気入りタイヤである。ビード部１には、環状のビードコア１ａが配されている。

カーカス層４は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至り、その端部がビードコア１ａを介して折り返されている。カーカス層４は、少なくとも一枚のカーカスプライによって構成される。カーカスプライは、タイヤ周方向に対して略９０°の角度で延びるカーカスコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。

ベルト層５は、トレッド部３でカーカス層４の外側に貼り合わされ、トレッドゴム６により外側から覆われている。ベルト層５は、複数枚（本実施形態では二枚）のベルトプライによって構成される。各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコードをトッピングゴムで被覆して形成され、該ベルトコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように積層されている。

トレッドゴム６は、１層のみで構成しても良く、タイヤ径方向内側のベーストレッドと、その外周側に位置するキャップトレッドとを有する、所謂キャップベース構造で構成しても良い。

図１に示したタイヤ９は、未加硫状態の生タイヤであり、後述する加硫工程において、製品タイヤの形状にシェーピングされる（図２参照）とともに、そのトレッド表面には種々のトレッドパターンが形成される。

タイヤ９の加硫成形では、図２に示すような金型１０が用いられる。この金型１０には、タイヤ９が未加硫状態のままセットされ、その金型１０内のタイヤ９に加熱加圧を施すことで加硫が行われる。

金型１０は、タイヤ９の踏面に接するトレッド型部１１と、下方を向いたタイヤ外面に接する下型部１２と、上方を向いたタイヤ外面に接する上型部１３とを備える。これらは、周囲に設置された開閉機構（不図示）によって、型締め状態と金型開放状態との間で変位自在に構成され、かかる開閉機構の構造は周知である。また、金型１０には、電気ヒータや蒸気ジャケットなどの熱源を有するプラテン板（不図示）が設けられており、これによって各型部の加熱が行われる。

金型１０の中心部には、タイヤと同軸状に中心機構１４が設けられ、これの周囲にトレッド型部１１、下型部１２および上型部１３が設置されている。中心機構１４は、ゴム袋状のブラダー１５と、タイヤ軸方向に延びるセンターポスト１６とを有し、センターポスト１６には、ブラダー１５の端部を把持する上部クランプ１７と下部クランプ１８が設けられている。

中心機構１４には、ブラダー１５内への加熱媒体の供給を行うための媒体供給路２１が上下に延設され、その媒体供給路２１の上端に噴出し口２２が形成されている。媒体供給路２１には、加熱媒体供給源２３から供給された加熱媒体や、加圧媒体供給源２６から供給された加圧媒体が流れる供給配管２４が接続されている。加熱媒体は、バルブ２５の開閉操作に応じて供給され、加圧媒体は、バルブ２８の開閉操作に応じて供給される。

また、中心機構１４には、ブラダー１５内の加熱媒体と加圧媒体とが混合された高温高圧流体を排出するための媒体排出路３１が上下に延設され、その媒体排出路３１の上端に回収口３２が形成されている。媒体排出路３１には、高温高圧流体が流れる排出配管３４が接続され、その開閉を操作するブローバルブ３３を排出配管３４に設けている。ポンプ３５は、媒体排出路３１を通る高温高圧流体が媒体供給路２１を経由してブラダー１５の内部に再供給されるように、高温高圧流体を強制循環させる手法を用いても構わない。

以下、金型１０を用いてタイヤ９を加硫成形する手順について説明する。まず、図２のように金型１０内にタイヤ９をセットし、膨張させたブラダー１５によってタイヤ９を金型１０の内面形状近くまでシェーピングする。これにより、タイヤ９は、ブラダー１５によって保持され、トレッド型部１１、下型部１２および上型部１３の各々に宛がわれる。

続いて、金型１０を加熱してタイヤ９をタイヤ外面側から加熱する外側加熱と、金型１０内のブラダー１５に高温の加熱媒体を供給してタイヤ９をタイヤ内面側から加熱する内側加熱とからなる加熱工程を行う。

金型１０は、上記の蒸気ジャケットなどにより予め加熱されていて、これにより外側加熱が行われる。内側加熱は、タイヤ９のシェーピング後に、媒体供給路２１を通じてブラダー１５内に加熱媒体を供給することで行われる。加熱媒体を所定時間供給した後、引き続いてブラダー１５内に加圧媒体を供給し、タイヤ９を高圧で加圧する。加熱媒体としては、例えばスチームや高温水が使用され、加圧媒体としては、例えば窒素ガスなどの不活性ガスやスチームが使用される。

金型１０内のタイヤ９に加熱加圧を施すに際し、外側加熱に供されるトレッド型部１１の温度、および内側加熱の温度を、以下の（１）、（２）：
Ｔｏ／Ｓｏ＝１．００〜１．１０ （１）
Ｔｏ／Ｔｉ＝０．７０〜０．９０ （２）
（ただし、Ｔｏは、加硫工程におけるトレッド部の外表面の温度（℃）、Ｓｏは、サイドウォール部の外表面の温度（℃）、Ｔｉは、トレッド部の内表面の温度（℃））を同時に満たすように調整する。外側加熱に供されるトレッド型部１１の温度については、金型１０に設けた電気ヒータや蒸気ジャケットなどの熱源の温度を制御することにより行いうる。また、内側加熱の温度については、加熱媒体の供給時間を調整することにより行いうる。上記（１）、（２）を同時に満たすのに好適なＴｏ、ＳｏおよびＴｉの温度範囲としては、１４０℃≦Ｔｏ（℃）≦１６０℃、１３０℃≦Ｓｏ（℃）≦１６０℃、１８５℃≦Ｔｉ（℃）≦２０５℃が挙げられる。

本発明に係る空気入りタイヤは、上述の製造方法により製造されたものであるため、燃費性能とＷＥＴ制動性能とがバランス良く両立されている。特に本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部の加硫条件を最適化することにより燃費性能が向上され、サイドウォール部の加硫条件を最適化することにより、ＷＥＴ制動性能を向上しつつサイドウォール部の過加硫が抑制されている。本発明に係る製造方法は、種々のサイズ・形状を有する空気入りタイヤの製造方法に適用可能である。ただし、カーカス層をバイアス構造とするなどにより、剛性を高めたレーシングタイヤでは、加硫条件を最適化することによりサイドウォール部の剛性を高める必要が無いため、本発明に係る製造方法は、レーシングタイヤを除く空気入りタイヤの製造方法として特に有用である。

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。

実施例１〜５、比較例１〜６
本発明の構成と効果を具体的に示すため、図２に記載の加硫金型１０を用いて、乗用車用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５、１５×６ＪＪ）の加硫を実施した。各実施例および比較例において、金型１０内のタイヤ９に加熱加圧を施すに際し、外側加熱に供されるトレッド型部１１の温度、および内側加熱の温度を、表１に記載のＴｏ、ＳｏおよびＴｉとなるように調節した。

また、加硫済み新品タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５、１５×６ＪＪ）を対象にして、転がり抵抗の測定により燃費性能を評価した。転がり抵抗は、転がり抵抗測定ドラムを使用し、国際規格ＩＳＯ２８５８０（ＪＩＳＤ４２３４）に準じ、空気圧２１０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、試験温度２３℃、試験速度８０ｋｍ／ｈの条件で測定した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が小さいほど燃費性能に優れていることを示す。結果を表１に示す。

さらに、加硫済み新品タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５、１５×６ＪＪ）を対象にして、ＷＥＴ制動性能を評価した。評価は、実車（国産４ドア セダン）に新品タイヤを４本装着し、２〜３ｍｍの水深で水を撒いた路面上を走行させ、１００ｋｍ／ｈにて摩耗係数を測定し、ＷＥＴ制動性能を評価した。比較例１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほどＷＥＴ制動性能に優れていることを示す。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１〜５に係る製造方法により製造された空気入りタイヤは、比較例１〜６に係る製造方法により製造された空気入りタイヤに比して、燃費性能に優れ、かつＷＥＴ制動性能にも優れることがわかる。なお、比較例５−６で製造された空気入りタイヤはアンダーキュアであったため、転がり抵抗およびＷＥＴ制動性能が測定できなかった。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
６ トレッドゴム
７ キャップトレッド
８ ベーストレッド
９ タイヤ
１０ 金型

Claims (3)

1. 一対のビード部と、前記ビード部の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部とを備えた未加硫の生タイヤを、金型内で加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤ（ただし、サイドウォール部に配される断面略三日月状のサイド補強ゴム層を備えた空気入りタイヤを除く）の製造方法であって、
   前記加硫工程における前記トレッド部の外表面の温度をＴｏ（℃）、前記サイドウォール部の外表面の温度をＳｏ（℃）としたとき、
   Ｔｏ／Ｓｏ＝１．００〜１．１０ （１）
   を満たすとともに、前記トレッド部の内表面の温度をＴｉ（℃）としたとき、
   Ｔｏ／Ｔｉ＝０．７０〜０．９０ （２）
   （ただし、１４０℃≦Ｔｏ（℃）≦１６０℃、１３０℃≦Ｓｏ（℃）≦１６０℃、１８５℃≦Ｔｉ（℃）≦２０５℃）を満たすことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記トレッド部の外表面の温度Ｔｏ（℃）が１６０℃以下である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記トレッド部の内表面の温度Ｔｉ（℃）が１８５℃を超える温度である請求項１または２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
   

Images