JP5363897B2 - タイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの製造方法、特にタイヤの断面形状に関わらずに適切な加硫成型を行う、タイヤの製造方法に関する。

タイヤ製造における加硫工程では、生タイヤを加硫機の金型内に収容し、生タイヤの内側に膨張可能な弾性中空体からなるブラダーを配置し、その内部に高温かつ高圧の加硫媒体を供給して、生タイヤをその内側から金型内面に向けて押圧する。このとき、ブラダーから加わる熱と圧力とによって生タイヤのゴムの分子と硫黄の分子とが結合し、ゴムに弾力性及び耐久性が付与される。タイヤの最終的な形状及びトレッドパターンは、このときの生タイヤの金型への押し付けにより形成される。以上の加硫成形を経て、製品タイヤを製造するのが通例である。

このような、ブラダーによる押し付けを伴う加硫成型において、該ブラダーは、内圧が付与された際に等方的に膨張するため、生タイヤの内面にブラダーから均等に圧力を加えることは難しい。例えば特許文献１に示すように、平坦なトレッド部からショルダー部で強い曲率をもって曲がってサイド部に連なる、形状の場合には、特にショルダー部へのブラダーからの圧力が、その他の部分での圧力に比し小さくなることは不可避であり、加硫成型時に所定の断面形状に保持されない事態をまねくことがあった。その場合、ショルダー部の曲がりが不足し、設計通りの形状に作製することが難しくなる。これは、一般的なタイヤにおいても同様であり、ショルダー部の曲率が他の部分に比べて大きくなるのが通例である。

ここで、ブラダーを生タイヤの内面形状に合致させる試みとして、特許文献２には、複雑なサイド形状を実現するために、厚さに分布を持たせたブラダーについて提案がなされている。しかしながら、タイヤの仕様毎に専用のブラダーや金型を用意し変更しなくてはならない点、経済性に難を残していた。

特開2001−39112号公報 特開平８−216154号公報

そこで、本発明は、タイヤの加硫成型において生タイヤの内面にブラダーから均等に圧力を与えるための簡便な方途について提案することを目的とする。

発明者らは、在来のブラダーを用いて均等に押し付け圧力を付与するための方途を鋭意究明したところ、タイヤ内側の、ブラダー圧力の及び難い部分、特にショルダー部内側部分に中子を配置し、当該部分とブラダーとの間に中子を介在させてブラダーを膨張することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）生タイヤを成型金型内に配置し、該生タイヤの内側からタイヤ径方向外側へブラダーを押し付けて加硫成型を行うに当たり、前記生タイヤのショルダー部内側に中子を固定し、該中子を介してブラダーの押し付けを行うことを特徴とするタイヤの製造方法。

（２）前記中子は、前記生タイヤのベルトの幅方向端を中心とするタイヤ幅方向に100mmの範囲内に対応するショルダー部内側部分に固定する前記（１）に記載のタイヤの製造方法。

（３）前記中子は、前記ショルダー部内側に離型剤を介して固定する前記（１）または（２）に記載のタイヤの製造方法。

（４）前記中子は、生タイヤのトレッドゴムより硬質である前記（１）から（３）のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

（５）前記中子は、加硫成型時の伸びが30から70％である前記（１）から（４）のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

（６）前記中子は、ゴム、ウレタン樹脂またはシリコン樹脂からなる前記（１）から（５）のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

本発明によれば、生タイヤの内側にブラダーからの圧力が均等に付与されるから、所望の形状に従って正確に加硫成型することができる。かくして得られる製品タイヤは、設計形状が確実に反映される結果、その品質を向上することが可能となる。また、既存のブラダーを用いることができ、コスト的にも有利である。

本発明に従う加硫成型の手順を説明する図である。 本発明に従う加硫成型の手順を説明する図である。 本発明に従う加硫成型の手順を説明する図である。 従来の加硫成型を説明する図である。 加硫成型後のタイヤの断面図である。

次に、本発明のタイヤの製造方法について、図面を参照して詳しく説明する。
図１に、本発明に従う加硫成型工程について、平坦なトレッド部からショルダー部で強い曲率をもって曲がってサイド部に連なる形状のタイヤを製造する場合を例にして示す。ここで、図１には、タイヤ幅中心線Ｏの片側半部を示しているが、金型１および生タイヤ２はタイヤ幅中心線Ｏに関して対称の構造を有する。
図１に示すように、例えば中央部および両サイド部の３つ、あるいは多数のセグメントからなる分割式の金型１内に、まず、生タイヤ２を収容する。この金型１の内面は、押し付けられる生タイヤにトレッドパターン等を付与するための転写面となっている。

次いで、図２に示すように、生タイヤ２のショルダー部２ａ内側の部分に、中子３を配置する。図示例において、中子３は、ショルダー部２ａ内側部分と同じ曲率の外周面３ａと、この外周面より緩い曲率の内周面３ｂとからなるリング体であり、ショルダー部２ａ内側部分に外周面３ａを密着させて貼り付けておく。さらに、この外周面３ａには、加硫処理後に働く離型剤を介してショルダー部２ａ内側部分に固定することが好ましい。

前記中子３を配置したならば、図３に示すように、生タイヤ２の内側にブラダー４を配置し、該ブラダー４内に加圧流体を供給してブラダー４を膨張させ、ブラダー４にて生タイヤ２を金型１の内面に向けて適正な圧力で押し付ける。加圧流体としては、例えば１８０〜２００℃程度のスチーム及び窒素ガスの混合流体を用いる。

このブラダー４によって生タイヤに加熱並びに加圧を施して行う加硫工程において、ブラダー４は加圧流体が供給されると均等に膨張する。ここで、従来の加硫成型工程を図４に示すように、とりわけ曲率半径の小さい曲面で構成される、ショルダー部２ａ内側部分にブラダー４から加わる圧力が、他の部分に比べて小さくなる結果、当該部分がブラダー４側に流動（矢印参照）して加硫成型が進行してしまう。その結果、ショルダー部２ａの形状が所期した曲率（曲率半径）よりも緩やかに（大きく）なってしまい、トレッド部からショルダー部で強い曲率をもって曲がる、という所期した形状での成型が実現されないことになる。

この点、図３に示したように、ショルダー部２ａ内側部分は中子３を介してブラダー４からの押圧を受けるため、ブラダー４から加わる圧力の、ショルダー部２ａ内側部分と他の部分との差が抑制され、均等な圧力分布に近づけることができる。その結果、所期した形状のタイヤを加硫成型することが可能になる。そのためには、中子３の径方向断面における内周面３ｂの曲率半径を大きくすることが有利であり、平坦面とすることも可能である。

ここで、中子３を配置するショルダー部内側部分２ａは、図２に示すように、生タイヤ２のベルトの幅方向端を中心とするタイヤ幅方向に100mmの範囲Ｔ内に対応する部分であることが好ましい。ここで、ベルトの幅方向端とは、コードをタイヤ赤道面に対して斜めに配置した傾斜ベルト層の幅方向端部を指し、傾斜ベルト層が複数の場合は最も径方向外側のベルト層の端部を指すこととする。例えば、図示のタイヤは、一対のビードコア10間に跨るカーカス11のクラウン部の径方向外側に、傾斜ベルト層12ａ及び12ｂと周方向ベルト層13ａ及び13ｂとの４層構造のベルトを有し、その径方向外側にトレッド14を配置してなる。このタイヤにおいて、ベルトの幅方向端は傾斜ベルト層12ｂの端部Ｐになる。

中子３の配置領域を、生タイヤ２のベルトの幅方向端を中心とするタイヤ幅方向に100mmの範囲Ｔ内に対応する部分とするのは、ブラダーからの圧力をショルダー部内側と他の部分との間で均等にする効果が十分に得られ、また作業性も良好であるからである。より好ましくは、ベルトの幅方向端を中心とするタイヤ幅方向に30mmの範囲内に対応する部分である。

上記の範囲に固定する中子３は、その最大厚みｔ（図２参照）が1.5mm以下であることが好ましい。なぜなら、最大厚みｔが1.5mmを超えると、製造時にブラダーまたは中子とタイヤとの間にエアが入り易くなるため、製造不良の発生が懸念されるからである。

さらに、中子３は、生タイヤ２のトレッドゴムより硬質であることが好ましい。なぜなら、加硫成型時、生タイヤにブラダーからの押圧力を与えるには生タイヤより硬いことが必要であり、特にトレッドゴム部分を金型内面に押し付けなくてはならないから、トレッドゴムより硬質である必要がある。
具体的には、生タイヤのトレッドゴム対比で、モジュラスが３倍以上であることが望ましい。

同様に、中子は加硫成型時の伸びが30から70％であることが好ましい。なぜなら、通常、タイヤのベルト伸びと同程度の伸びが中子にないと、中子を介して所定の箇所にブラダー圧を及ぼすことが難しくなるからである。

以上のとおり、中子３を介してブラダー４による加圧下で加硫成型を行ったならば、金型１から加硫成型されたタイヤを抜き出し、製品タイヤが得られる。金型１からタイヤを抜き出すに当たり、製品タイヤの内側から中子３を剥がす必要があり、ここで中子３に離型剤を付着しておくことが、タイヤから中子３を容易に剥離するために有利である。
離型剤としては、ブチルセメントなどが適している。

以上の特性を満足する材料としては、ゴム、ウレタン樹脂またはシリコン樹脂を挙げることができ、中でも、ゴムを用いることが好ましい。

図５に示す断面形状を有する、サイズ225／45 Ｒ17のタイヤを製造するに際し、図１から図３に示した手順に従って、中子を介してブラダーによる加硫成型を行った。また、比較として、中子を用いない以外は同じ条件とする、図４に示した加硫成型も行った。用いた中子の仕様を表１に示す。

得られた製品タイヤについて、図５に示すＢＤの距離、すなわち傾斜ベルト層12ｂの幅方向中心部と同幅方向端部との径差ＢＤを測定した。
また、図５に示す断面形状を有するタイヤは、平坦なベルト形状が与えられるところから、転がり抵抗の低減が期待されるため、製品タイヤを7.5Ｊ×17のリムに装着し内圧を230kPaに調整したのち、鉄板表面を有する、直径1.7ｍのドラム試験機を用いて、時速80kmでの車軸の転がり抵抗力を測定した。この測定結果は、比較例での転がり抵抗力を100としたときの指数にて示した。この指数が小さいほど、転がり抵抗が小さいことを示している。これらの測定結果を、表２に示す。

１ 金型
２ 生タイヤ
２ａ ショルダー部
３ 中子
４ ブラダー
１０ ビードコア
１１ カーカス
１２ａ、１２ｂ 傾斜ベルト層
１３ａ、１３ｂ 周方向ベルト層
１４ トレッド

Claims (6)

1. 生タイヤを成型金型内に配置し、該生タイヤの内側からタイヤ径方向外側へブラダーを押し付けて加硫成型を行うに当たり、前記生タイヤのショルダー部内側に中子を固定し、該中子を介してブラダーの押し付けを行うことを特徴とするタイヤの製造方法。
2. 前記中子は、前記生タイヤのベルトの幅方向端を中心とするタイヤ幅方向に100mmの範囲内に対応するショルダー部内側部分に固定する請求項１に記載のタイヤの製造方法。
3. 前記中子は、前記ショルダー部内側に離型剤を介して固定する請求項１または２に記載のタイヤの製造方法。
4. 前記中子は、生タイヤのトレッドゴムより硬質である請求項１から３のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
5. 前記中子は、加硫成型時の伸びが30から70％である請求項１から４のいずれかに記載のタイヤの製造方法。
6. 前記中子は、ゴム、ウレタン樹脂またはシリコン樹脂からなる請求項１から５のいずれかに記載のタイヤの製造方法。

Images