JP5314214B1 - 重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫条件を最適化することにより、タイヤのトレッド部の耐久性を確保しつつ、ビード部の耐久性を高めた重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】少なくともトレッド部に対応する位置で金型を加熱する第１熱源と、サイドウォール部に対応する位置で金型を加熱する第２熱源と、ブラダー内に供給する媒体の供給条件とを調節することにより、以下の加硫条件を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
（１）前記トレッド部の加硫温度が１４０℃以下であること。
（２）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記ビード部に与えられる加硫熱量が２５〜４０分相当の熱量であること。
（３）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、前記ビード部に与えられる加硫熱量との比が０．６以上、１．０未満であること。
【選択図】 図２

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入れ、生タイヤの内側でブラダーを膨張させ、生タイヤを前記金型の内面に押圧しつつ、宛がいながら加熱加硫する加硫工程を含む重荷重用空気入りタイヤの製造方法に関する。

トラック、バス、建設車両などに用いる重荷重用空気入りタイヤにおいて、故障が発生する代表的な箇所として、トレッド部およびビード部が挙げられる。これらの箇所の耐久性を高める方法として、例えば所望の位置に補強部材を増設する方法や、形状の工夫を施す方法が挙げられるが、これらの方法では、望ましくない質量増やコスト増などを伴う場合がある。

下記特許文献１では、インナーライナー層やカーカス層を含むタイヤケーシング部の局部的な過加硫を防止し、タイヤの耐久性を向上することを目的として、加硫中のタイヤクラウン部の厚さ方向の各位置での最高到達温度の最大値と最小値との差を１０℃以下とし、かつタイヤクラウン部の厚さ方向の各位置での等価加硫度の最大値と最小値との比を１．６以下にする空気入りタイヤの製造方法が記載されている。

特許第４７８８２３０号公報

しかしながら、上記先行技術に記載の製造方法では、以下の問題点がある。すなわち、前記製造方法では、トレッドゴムなどでは耐久性の点で改善効果が見られるが、ビード部の耐久性に着目するものではないため、後述する実験結果が示すとおり、ビード部の耐久性が悪化する傾向があった。

上記のとおり、特に重荷重用空気入りタイヤにおいては、タイヤのトレッド部の耐久性を確保しつつ、ビード部の耐久性を高めることは困難であるのが実情であった。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、加硫条件を最適化することにより、タイヤのトレッド部の耐久性を確保しつつ、ビード部の耐久性を高めた重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法を提供することにある。

本発明者が鋭意検討した結果、（１）トレッド部の加硫温度と、（２）ビード部に与えられる加硫熱量と、（３）トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、ビード部に与えられる加硫熱量との比、をそれぞれ一体不可分的に調整することにより、上記課題を解決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。

すなわち、本発明に係る重荷重用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入れ、前記生タイヤの内側でブラダーを膨張させ、前記生タイヤを前記金型の内面に押圧しつつ、宛がいながら加熱加硫する加硫工程を含む重荷重用空気入りタイヤの製造方法であって、少なくとも前記トレッド部に対応する位置で金型を加熱する第１熱源と、前記サイドウォール部に対応する位置で金型を加熱する第２熱源と、前記ブラダー内に供給する媒体の供給条件とを調節することにより、以下の加硫条件を満たすことを特徴とする。
（１）前記トレッド部の加硫温度が１４０℃以下であること。
（２）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記ビード部に与えられる加硫熱量が２５〜４０分相当の熱量であること。
（３）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、前記ビード部に与えられる加硫熱量との比が０．６以上、１．０未満であること。

本発明においては、（１）トレッド部の加硫温度が１４０℃以下であることにより、トレッド部の過加硫を防止し、耐久性を確保することができる。また、（２）加硫温度１４０℃で換算したときに、ビード部に与えられる加硫熱量が２５〜４０分相当の熱量であることにより、ビード部の耐久性を向上することができる。なお、ある基準温度で換算したときの加硫熱量、つまり、ある基準温度で換算したときの任意の時間（分）相当の熱量は、下記に説明する等価加硫量の計算方法より導き出せる。

等価加硫量は、Ｖａｎ’ｔ Ｈｏｆｆの法則に基づく下記の加硫反応速度式から換算される加硫時間ｔ_０の積算値である。ここで、Ｔは実際の加硫温度（℃）、ｔは加硫温度Ｔでの加硫時間（分）、Ｔ_０は基準温度（℃）、ｔ_０は基準温度Ｔ_０での加硫時間（分）、αは加硫温度係数（加硫温度が１０℃変わるときの加硫の速さが変わる割合）である。基準温度Ｔ_０には１４０℃を採用し、加硫温度係数αには、２又はこれに近い値を任意に採用しうるが、簡便法としてα＝２を採用する。
ｔ_０＝ｔ×α^{（Ｔ−Ｔ０）／１０} （Ａ）

なお、上記式（Ａ）において、α^{（Ｔ−Ｔ０）／１０}は測定温度ｔにおける等価係数であり、実際の加硫温度Ｔにおける熱量に相当する。仮に、時間ｔ_１（分）における等価係数をｘ、時間ｔ_２（分）における等価係数をｙとすると、基準温度Ｔｏに換算したときにｔ_１〜ｔ_２間に与えられた加硫熱量ｚ（分）は、台形面積法に基づき、以下の計算式より導き出せる。
ｚ＝（ｘ＋ｙ）×（ｔ_２−ｔ_１）／２ （Ｂ）

上記（２）に関し、加硫温度１４０℃で換算したときに、ビード部に与えられる加硫熱量が２５分未満であると、ビード部が加硫不足（アンダーキュア）となり、配合ゴムの特性を十分に生かし切れない。一方、加硫温度１４０℃で換算したときに、ビード部に与えられる加硫熱量が４０分を超えると、ビード部の劣化を促進することになり、結果的にビード部の耐久性が悪化する。

本発明においては、上記（１）および（２）に加えて、さらに（３）をも同時に満たす点、つまり上記（１）〜（３）を一体不可分的に満たす点が特徴である。これにより、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの製造方法では、トレッド部とビード部とに与えられる熱量バランスが改善され、結果的にタイヤ全体の耐久性がバランス良く向上した重荷重用空気入りタイヤを製造することができる。トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、ビード部に与えられる加硫熱量との比が１．０以上であると、トレッド部に与えられる熱量が過多となり、トレッド部の耐久性が悪化する。一方、トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、ビード部に与えられる加硫熱量との比が０．６未満であると、ビード部に与えられる熱量が過多となり、ビード部の耐久性が悪化する。

上記重荷重用空気入りタイヤの製造方法において、前記加硫条件を達成するために、前記第１熱源の設定温度を１３０〜１４０℃、前記第２熱源の設定温度を１３０〜１４０℃に調整することが好ましく、１３０〜１３５℃に調整することがより好ましい。第１熱源および第２熱源の設定温度をかかる範囲内に設定することにより、効率良く、かつ確実に上記加硫条件（１）〜（３）を満たすことができる。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、前記いずれかの製造方法により製造されたものであるため、トレッド部の耐久性が確保されつつ、ビード部の耐久性に優れる。

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。ビードコア１ａのタイヤ径方向内側には、カーカス層４を介して、チェーファー４ａが配される。

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。本発明においては、トレッド部３に対応する位置に配設され、トレッド型部１１を加熱する第１熱源１１ａと、サイドウォール部２に対応する位置に配設され、上型部１３と下型部１２とをそれぞれ加熱する第２熱源１２ａ、１３ａとにより、金型１０を加熱することでタイヤ９を加熱加硫する。

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、少なくとも第１熱源および第２熱源を利用し、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。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの製造方法では、以下の加硫条件を満たすことが重要である。
（１）前記トレッド部の加硫温度が１４０℃以下であること。
（２）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記ビード部に与えられる加硫熱量が２５〜４０分相当の熱量であること。
（３）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、前記ビード部に与えられる加硫熱量との比が０．６以上、１．０未満であること。

上記加硫条件（１）〜（３）を効率良く、かつ確実に満たすためには、第１熱源の設定温度を１００〜１４０℃、第２熱源の設定温度を１２０〜１４０℃に調整することが好ましく、第１熱源の設定温度を１３０〜１４０℃、第２熱源の設定温度を１３０〜１４０℃に調整することがより好ましく、さらには第２熱源の設定温度を１３５℃〜１４０℃に調整することが好ましい。

また、上記加硫条件（１）〜（３）をさらに効率良く、かつより確実に満たすためには、ブラダー内に供給する媒体の供給条件を工夫しても良い。具体的には、例えばタイヤ９を金型１０内に入れた後、ブラダー１５内に圧力１．１〜１．６ＭＰａのスチーム（蒸気）を５〜１０分、好ましくは５〜８分導入し、次いで常温で圧力２．０〜２．４ＭＰａの不活性ガス（例えば窒素ガスなど）を３０〜６５分導入する。その結果、ブラダー１５内はスチームと不活性ガスとの混合気体となり、ブラダー１５内の温度は１４０〜１７５℃となる。あるいは、不活性ガスに代えて圧力１．８〜２．４ＭＰａの温水を３０〜６５分導入しても良い。

第１熱源および第２熱源の温度と、ブラダー内に供給する媒体の供給条件とを調節することにより、トレッド部の加硫温度を１４０℃以下とする。ビード部の温度は１４０℃以下とすることが好ましい。なお、加硫されるタイヤの品質安定性を考慮した場合、加硫中のトレッド部およびビード部の加硫温度の最高値を、第１熱源および第２熱源の設定値の±５℃以内とすることが好ましい。

本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、上記の如く加硫条件が最適化された状態で製造されるため、トレッド部の耐久性が確保されつつ、ビード部の耐久性に優れる。

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１〜７、比較例１〜３
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、重荷重用空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２７５／７０Ｒ２２．５）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、第１熱源および第２熱源の温度と、ブラダー内に供給する媒体の供給条件とを、表１に記載の加硫条件となるように調節した。

図１に記載のとおり、加硫熱量の測定に際し、トレッド部３およびビード部１の加硫温度を測定するために、タイヤ９のトレッド表面αとビード内部（チェーファー４ａ端部）βにサーモカップルワイヤーを埋設し、加硫温度を測定した。結果を表１に示す。なお、表１中、「熱量比」とは、「トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、ビード部に与えられる加硫熱量との比」を意味する。

耐久性評価のために、テストタイヤをリムサイズ２２．５×８．２５のホイールに組付け、空気圧を９００ｋＰａに調整し、ドラム（ドラム内径１７００ｍｍ）上を、速度４０ｋｍ／ｈ、荷重３１５０ｋｇの条件にて走行試験を実施し、タイヤが故障するまでの走行距離を測定した。数値が大きいほど、耐久性が優れる。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１〜７に係る製造方法により製造された空気入りタイヤは、トレッド部およびビード部のいずれにおいても耐久性が向上し、故障を防止できることがわかる。一方、比較例１〜３に係る製造方法により製造された空気入りタイヤでは、第１熱源および／または第２熱源の設定温度が高く、その結果、トレッド部の加硫温度が１４０℃を超える。その結果、空気入りタイヤの耐久性が悪化することがわかる。

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入れ、前記生タイヤの内側でブラダーを膨張させ、前記生タイヤを前記金型の内面に押圧しつつ、宛がいながら加熱加硫する加硫工程を含む重荷重用空気入りタイヤの製造方法であって、
   少なくとも前記トレッド部に対応する位置で金型を加熱する第１熱源と、前記サイドウォール部に対応する位置で金型を加熱する第２熱源と、前記ブラダー内に供給する媒体の供給条件とを調節することにより、以下の加硫条件を満たすことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
   （１）前記トレッド部の加硫温度が１４０℃以下であること。
   （２）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記ビード部に与えられる加硫熱量が２５〜４０分相当の熱量であること。
   （３）加硫温度１４０℃で換算したときに、前記トレッド部表面に与えられる加硫熱量と、前記ビード部に与えられる加硫熱量との比が０．６以上、１．０未満であること。
2. 前記加硫条件を達成するために、前記第１熱源の設定温度を１３０〜１４０℃、前記第２熱源の設定温度を１３０〜１４０℃に調整する請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の製造方法により製造された重荷重用空気入りタイヤ。

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