JP5441792B2 - タイヤの製造方法、及びタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、リムに装着するタイヤの製造方法、及びタイヤにかかり、特には、少なくとも一部が熱可塑性材料で形成されたタイヤの製造方法、及びタイヤに関する。

従来、乗用車等の車両には、ゴム、有機繊維材料、スチール部材等から構成された空気入りタイヤが用いられている。
しかしながら、使用後のゴムはリサイクルの用途に制限があり、焼却してサーマルリサイクルする、破砕して道路の舗装材料として用いる等して処分することが行われていた。

近年では、軽量化やリサイクルのし易さから、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等をタイヤ材料として用いることが求められている。
例えば、特許文献１には、熱可塑性の高分子材料を用いて成形された空気入りタイヤが開示されている。

特開０３−１４３７０１号公報

熱可塑性の高分子材料を用いたタイヤは、ゴム製の従来タイヤ対比で製造が容易で、低コストである。
ところで、タイヤを金型で成形するにあたり、中子でタイヤ内腔部を形成すると、成形後のタイヤから中子を取り出せなくなる問題がある。そのため、特許文献１では、タイヤを軸方向に分割した半環状のタイヤ片を成形し、２つのタイヤ片を互いに接合することで空気入りタイヤを得ている。

そして、タイヤ片の接合は、一方のタイヤ片と他方のタイヤ片の接合部分周辺を金型自身で加熱、あるいは高周波加熱機等により加熱し、タイヤ片を構成している熱可塑性の高分子材料を溶融、流動させることで行われている。
しかしながら、一度成形したタイヤ片を再び加熱して溶融させると、接合部分が長時間熱にさらされて、溶融して固化した部分の材料強度が熱劣化により他の部分に比較して低下する場合があり、接合部分の強度に懸念が残る。

また、金型で接合する前に、タイヤ片の端部同士を１周分精度良くオーバーラップさせて重ね合わせることが困難である。
また、接合部分周辺が溶融するため、接合金型によって接合部分を成形しなければならず、金型が増える問題がある。
また、ジョイント部の凹凸を抑制するために半環状のタイヤ片接合部を非対称形状としているため、金型の種類が増える問題がある（金型が２種類必要）。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、接合部分の強度を十分確保したタイヤを製造するためのタイヤの製造方法、及び接合部分の強度を十分確保したタイヤを提供することが目的である。

請求項１に記載の発明は、熱可塑性材料で形成される複数のタイヤ構成部材を互いに接合することで構成されるタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、加熱した押圧加熱部材を互いに接続を行う一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部に押付け、前記一方のタイヤ構成部材の端部と前記他方のタイヤ構成部材の端部を溶融させる溶融工程と、溶融された別体の熱可塑性材料を前記タイヤ構成部材の溶融された部分に補充し、溶融された前記別体の熱可塑性材料と溶融された前記熱可塑性材料とを溶着させた後、前記熱可塑性材料及び前記別体の熱可塑性材料を冷却固化させることで前記一方のタイヤ構成部材と前記他方のタイヤ構成部材とを接合する接合工程と、を有する。

請求項１に記載のタイヤの製造方法では、先ず、溶融工程において、加熱した押圧加熱部材が互いに接続を行う一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部に押付けられ、これにより、一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部とが溶融される。押圧加熱部材の加熱により溶融された部分は、押圧加熱部材により押圧されるので、溶融時に熱可塑性樹脂が不均一に膨張することなく、表面が均一に均される。
一方のタイヤ構成部材の端部の溶融部分と、他方のタイヤ構成部材の溶融部分とは境界無く完全に一体化する。

次の接合工程では、溶融された別体の熱可塑性材料がタイヤ構成部材の溶融された部分に補充される。そして、溶融された熱可塑性材料と溶融された別体の熱可塑性材料とが溶着された後、熱可塑性材料及び別体の熱可塑性材料が冷却固化され、一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とが強固に接合される。
また、タイヤ構成部材を溶融した部分に別体の熱可塑性材料を補充するので、補充しない場合に比較して接合部分の強度を向上することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤの製造方法において、前記溶融工程では、前記押圧加熱部材で前記端部を順次溶融し、前記接合工程では、前記溶融工程で溶着された部分に溶融された前記別体の熱可塑性材料を順次供給して前記別体の熱可塑性材料を順次ローラで押圧する。

請求項２に記載のタイヤの製造方法では、溶融工程において端部が押圧加熱部材で順次溶融され、接合工程において、溶融工程で溶着された部分に溶融された別体の熱可塑性材料が順次供給されて別体の熱可塑性材料が順次ローラで押圧されるので、効率的にタイヤ構成部材の溶着を行える。また、溶融された別体の熱可塑性材料が順次ローラで押圧されるので、溶融された別体の熱可塑性材料をタイヤ構成部材の溶融部分に確実に溶着させることが出来、別体の熱可塑性材料を平坦に均すことが出来る。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のタイヤの製造方法において、前記溶融工程では、溶融された前記一方のタイヤ構成部材の端部と前記他方のタイヤ構成部材の端部を溶着させる。

請求項３に記載のタイヤの製造方法では、加熱した押圧加熱部材を互いに接続を行う一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部に押付けて一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部を溶融させた後に、一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部を溶着させる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤの製造方法において、前記溶融工程では、前記端部に沿った環状溝が外周面に形成された内側支持部材で前記一方のタイヤ構成部材及び前記他方のタイヤ構成部材の内周面を内側から支持した状態で、前記押圧加熱部材の押圧力で前記溶融した部分を前記環状溝へ押し込み、前記接合工程では、溶融された前記別体の熱可塑性材料を前記押圧加熱部材の押圧により形成された凹部に補充する。

請求項４に記載のタイヤの製造方法では、溶融工程において、端部に沿った環状溝が外周面に形成された内側支持部材で一方のタイヤ構成部材及び他方のタイヤ構成部材の内周面が内側から支持され、この状態で、押圧加熱部材の押圧力で溶融した部分が環状溝へ押し込まれる。

タイヤ構成部材の溶融した部分が押圧加熱部材の押圧力で環状溝へ押し込まれることで、溶融した部分には凹部が形成されるが、接合工程において、溶融された他の熱可塑性材料が該凹部に補充され、凹部を消滅させることができる。
また、溶着部分において凹部を消滅させるので、溶着部分に薄くなる部分が形成されることが無くなる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のタイヤの製造方法において、前記接合工程では、溶着された部分の厚さが溶着前の前記端部の厚さよりも厚く形成されるように溶融された前記別体の熱可塑性材料が供給される。

請求項５に記載のタイヤの製造方法では、接合工程において、溶融された別体の熱可塑性材料が供給され、溶着部分の厚さが溶着前の端部の厚さよりも厚く形成される。これにより、溶着部分の接合強度が確実に向上される。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のタイヤの製造方法において、前記熱可塑性材料と前記別体の熱可塑性材料とは、同種の熱可塑性材料である。

請求項６に記載のタイヤの製造方法では、熱可塑性材料と別体の熱可塑性材料とが同種の熱可塑性材料とされているので、溶着部分において、タイヤ構成部材と別体の熱可塑性材料との相溶性が良好に発揮され、両者を完全に一体化することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のタイヤの製造方法において、前記接合工程の後に、溶着部分を強制冷却する強制冷却工程を有する。

請求項７に記載のタイヤの製造方法では、強制冷却工程において、溶着部分を強制冷却することで、溶融状態の熱可塑性材料（タイヤ構成部材）、及び別体の熱可塑性材料を迅速に固化させることができ、溶着部分の変形等を抑えることができる。

請求項８に記載のタイヤは、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のタイヤの製造方法によって製造されている。

次に、請求項８に記載のタイヤの作用を説明する。
熱可塑性材料からなるタイヤ構成部材の接合部分の強度を十分確保できる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のタイヤにおいて、タイヤ径方向内側にリムのビードシート、及びリムフランジに接触するビード部を備え、前記ビード部に環状のビードコアが埋設されている。

次に、請求項９に記載のタイヤの作用を説明する。
リムとの嵌合部位であるビード部に、環状のビードコアが埋設されているの、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リムに対してタイヤを強固に保持することが出来る。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載のタイヤにおいて、少なくとも前記ビード部からから外周部までが前記熱可塑性材料で形成されている。

次に、請求項１０に記載のタイヤの作用を説明する。
ビード部から外周部までを熱可塑性材料で形成する、即ち、一方のビード部から他方のビード部までを熱可塑性材料で形成することで、タイヤ全体に占める熱可塑性材料の割合が大きくなり、リサイクル性が向上する。

なお、外周部とは、一方のタイヤサイド部のタイヤ径方向外側端と、他方のタイヤサイド部のタイヤ径方向外側端とを連結する部分、即ち路面と接地するトレッド部に対応する部分を指す。

請求項１１に記載の発明は、請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載のタイヤにおいて、互いに接合される一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とがタイヤ幅方向中央部で接合されている。

次に、請求項１１に記載のタイヤの作用を説明する。
一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とをタイヤ幅方向中央部で接合する構成とすると、同一形状とされた２つのタイヤ構成部材を互いに向かい合わせて接合することとなり、タイヤ構成部材を成形するモールドも１種類で済み、一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とを別形状とした場合に比較して、効率的な製造が実現できる。

請求項１２に記載の発明は、請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載のタイヤにおいて、前記熱可塑性材料よりも剛性の高いコードを螺旋状に巻回することで形成された補強層が外周部に設けられている。

次に、請求項１２に記載のタイヤの作用を説明する。
熱可塑性材料よりも剛性の高いコードを螺旋状に巻回することで形成された補強層をタイヤ外周部に設けることで、タイヤの路面と接地する側が補強される。なお、この補強層は、ゴム製の空気入りタイヤのベルトに相当する役目をする。
したがって、タイヤの外周部に補強層を設けることで、補強層を設け無い場合に比較して耐パンク性、耐破壊性、周方向剛性、クリープ防止効果等が向上する。

請求項１３に記載の発明は、請求項８〜請求項１２の何れか１項に記載のタイヤにおいて、タイヤ内の空気が外部へ漏れないように、リムと接触する部分に、前記熱可塑性材料よりも軟質な材料からなるシール部が設けられている。

次に、請求項１２に記載のタイヤの作用を説明する。
リムと接触する部分に、熱可塑性材料よりも軟質な材料からなるシール部を設けることで、タイヤとリムとの間のシール性（気密性）が向上する。このため、リムと熱可塑性材料とでシールする場合に比較して、タイヤ内の空気の漏れをより一層抑えることができる。また、シール部を設けることで、リムフィット性も向上する。

請求項１４に記載の発明は、請求項８〜請求項１３の何れか１項に記載のタイヤにおいて、路面と接触する部分に、前記別体の熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層が設けられている。

次に、請求項１４に記載のタイヤの作用を説明する。
路面と接触する部分に、熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層を設けたことで、路面と接触する部分にゴムを設けない場合に比較して、耐摩耗性、耐破壊性等が向上する。

請求項１に記載のタイヤの製造方法によれば、熱可塑性材料からなるタイヤ構成部材の接合部分の強度を十分確保したタイヤを効率的に製造することができる。

請求項２に記載のタイヤの製造方法によれば、接合強度の高いタイヤを効率的に製造することができる。

請求項３に記載のタイヤの製造方法によれば、接合工程の前の溶融工程において、予め一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とを溶着させることができる。

請求項４に記載のタイヤの製造方法によれば、別体の熱可塑性材料を平坦に均すことができ、また、別体の熱可塑性材料をタイヤ構成部材の表面に確実に付着させることができる。

請求項５に記載のタイヤの製造方法によれば、接合強度を更に高めることができ、また、ユニフォミティ等のタイヤ性能を向上することができる。

請求項６に記載のタイヤの製造方法によれば、接合強度を更に高めることができる。

請求項７に記載のタイヤの製造方法によれば、別体の熱可塑性材料を迅速に固化し、別体の熱可塑性材料の浮き上がり、変形等を防止することができる。

請求項８に記載のタイヤは請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のタイヤの製造方法によって製造されているので、熱可塑性材料からなるタイヤ構成部材の接合部分の強度を十分確保できる、という優れた効果を有する。

請求項９に記載のタイヤは上記の構成としたので、リムに対してタイヤを強固に保持することが出来る。

請求項１０に記載のタイヤは上記の構成としたので、タイヤ全体に占める熱可塑性材料の割合が大きくなり、リサイクル性が向上する。

請求項１１に記載のタイヤは上記の構成としたので、効率的な製造が実現できる。

請求項１２に記載のタイヤは上記の構成としたので、補強層を設け無い場合に比較して耐パンク性、耐破壊性、周方向剛性、クリープ防止効果等を向上することができる。

請求項１３に記載のタイヤは上記の構成としたので、タイヤ内の空気の漏れをより一層抑えることができ、また、リムフィット性を向上することができる。

請求項１４に記載のタイヤは上記の構成としたので、耐摩耗性、耐破壊性を向上することができる。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係るタイヤの一部を断面にした斜視図であり、（Ｂ）は、リムに装着したビード部の断面図である。 成形機の斜視図である。 （Ａ）は最小径としたタイヤ支持部の斜視図であり、（Ｂ）は最大径としたタイヤ支持部の斜視図である。 成形機、及び押出機の斜視図である。 （Ａ）は熱鏝の斜視図であり、（Ｂ）は熱鏝、樹脂吐出用ノズル、及び均しローラの側面図である。 コード供給装置の要部を示す斜視図である。 タイヤ半体の接合部分の拡大断面図である。 タイヤ半体、及びタイヤ内面支持リングを支持したタイヤ支持部の斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、タイヤ半体の接合過程を示す接合部分周辺の断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は比較例に係るタイヤ半体の接合を示す断面図である。 他の実施形態に係るタイヤケースとトレッドゴム層との分解斜視図である。

以下に、図面にしたがって本発明のタイヤの一実施形態に係るタイヤを説明する。図１に示すように、本実施形態のタイヤ１０は、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと略同様の断面形状を呈している。
タイヤ１０は、リム２０のビードシート部２１、及びリムフランジ２２に接触する１対のビード部１２、ビード部１２からタイヤ径方向外側に延びるサイド部１４、一方のサイド部１４のタイヤ径方向外側端と他方のサイド部１４のタイヤ径方向外側端とを連結するクラウン部１６からなるタイヤケース（タイヤ骨格部材）１７を備えている。

本実施形態のタイヤケース１７は、第１の熱可塑性材料で形成されている。
本実施形態のタイヤケース１７は、一つのビード部１２、一つのサイド部１４、及び半幅のクラウン部１６が一体としてモールド等で成形された同一形状とされた円環状の、タイヤ構成部材としてのタイヤ半体１７Ａを互いに向かい合わせてタイヤ赤道面部分で接合することで形成されており、リムとの間で空気室を形成する。なお、タイヤケース１７は、２つの部材を接合して形成するものに限らず、例えば、一方のビード部１２とサイド部１４と一体とした第１の部材、トレッド部（タイヤ外周部）に対応する第２の部材、及び他方のビード部１２とサイド部１４とを一体とした第３の部材等、３以上の部材を接合して形成しても良く、１対のビード部１２、１対のサイド部１４、及びクラウン部１６を一体で成形したものであっても良い。

また、タイヤケース１７（例えば、ビード部１２、サイド部１４、クラウン部１６等）に、補強材（高分子材料や金属製の繊維、コード、不織布、織布等）を埋設配置し、補強材でタイヤケース１７を補強しても良い。

第１の熱可塑性材料としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等を用いることができるが、走行時に必要とされる弾性と製造時の成形性等を考慮すると熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ＪＩＳ Ｋ６４１８に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、若しくはその他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）等が挙げられる。特に、一部ゴム系の樹脂が混錬されているＴＰＶが好ましい。
また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が上げられる。

これらの熱可塑性材料としては、たとえば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭ Ｄ６４８に規定される荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８°Ｃ以上、ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張降伏伸びが１０％以上、同じくＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳ Ｋ７１１３）が５０％以上、ＪＩＳ Ｋ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０°Ｃ以上であるものを用いることができる。

第１の熱可塑性材料からなるタイヤ半体１７Ａは、例えば、真空成形、圧空成形、インジェクション成形、メルトキャスティング等で成形することができ、ゴムで成形（加硫）する場合に比較して、製造工程を大幅に簡略化でき、成形時間も短くて済む。

また、本実施形態では、タイヤ半体１７Ａは左右対称形状、即ち、一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａとが同一形状とされているので、タイヤ半体１７Ａを成形する金型が１種類で済むメリットがある。

本実施形態のビード部１２には、従来一般の空気入りタイヤと同様の、スチールコードからなる円環状のビードコア１８が埋設されているが、ビード部１２の剛性が確保され、リム２０との嵌合に問題なければビードコア１８は省略しても良い。なお、ビードコア１８は、有機繊維コード等、スチール以外のコードや材料で形成されていても良い。

本実施形態では、ビード部１２のリム２０との接触部分、少なくともリム２０のリムフランジ２２と接触する部分に、第１の熱可塑性樹脂よりも軟質な材料であるシール性（気密性）に優れたゴムからなる円環状のシール層２４が形成されている。このシール層２４はビードシートと接触する部分にも形成されていても良い。シール層２４を形成するゴムとしては、従来一般のゴム製の空気入りタイヤのビード部外面に用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。熱可塑性樹脂のみでリム２０との間のシール性（気密性）が確保できれば、ゴムのシール層２４は省略しても良く、サイド部１４を形成している第１の熱可塑性樹脂よりもシール性（気密性）に優れる他の種類の熱可塑性樹脂を用いても良い。

クラウン部１６には、螺旋状に巻回されたスチールの補強コード２６からなるクラウン部補強層２８が埋設されている。なお、補強コード２６は、全体がクラウン部１６に埋設されていても良く、一部分がクラウン部１６に埋設されていても良い。このクラウン部補強層２８は、従来のゴム製の空気入りタイヤのカーカスの外周面に配置されるベルトに相当するものである。
なお、補強コード２６を樹脂材料で被覆し、樹脂材料で被覆された補強コード２６をクラウン部１６に巻き付ける事でクラウン部補強層２８を形成することもできる。この場合
、補強コード２６を被覆する樹脂材料は、クラウン部１６との接触部位において、クラウン部１６と溶着または接着にて接合されている。

なお、補強コード２６の埋設量は、補強コード２６の直径の１／５以上であれば好ましく、１／２を超えることがさらに好ましい。そして、補強コード２６全体がクラウン部１６に埋設されることが最も好ましい。補強コード２６の埋設量が、補強コード２６の直径の１／２を超えると、補強コード２６が寸法上、表面から飛び出し難くなる。また、補強コード２６全体がクラウン部１６に埋設されると、表面がフラットになり、上に部材の載ってもエア入りし難くなる。

クラウン部補強層２８の外周側には、サイド部１４を形成している第１の熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層３０が配置されている。トレッドゴム層３０に用いるゴムは、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。なお、サイド部１４を形成している第１の熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れる他の種類の熱可塑性材料からなるトレッド層を外周部に設けても良い。

（タイヤの製造装置）
次に、本実施形態のタイヤ１０の製造装置を説明する。
図２には、タイヤ１０を形成する際に用いる成形機３２の要部が斜視図にて示されている。成形機３２は、床面に接地された台座３４の上部に、水平に配置された軸３６を回転させるギヤ付きモータ３７が取り付けられている。

軸３６の端部側には、タイヤ支持部４０が設けられている。タイヤ支持部４０は、軸３６に固定されたシリンダブロック３８を備え、シリンダブロック３８には径方向外側に延びる複数のシリンダロッド４１が周方向に等間隔に設けられている。
シリンダロッド４１の先端には、外面がタイヤ内面の曲率半径と略同等に設定された円弧曲面４２Ａを有するタイヤ支持片４２が設けられている。

図２、及び図３（Ａ）は、シリンダロッド４１の突出量が最も小さい状態（タイヤ支持部４０が最小径の状態）を示しており、図３（Ｂ）はシリンダロッド４１の突出量が最も大きい状態（タイヤ支持部４０が最大径の状態）を示している。
各シリンダロッド４１は連動して同一方向に同一量移動可能となっている。

図４に示すように、成形機３２の近傍には、溶着用熱可塑性材料（本発明の別体の熱可塑性材料）４３を押し出す押出機４４が配置されている。押出機４４は、溶融した溶着用熱可塑性材料４３を下方に向けて吐出する樹脂吐出用ノズル４６を備えている。

溶着用熱可塑性材料４３は、タイヤケース１７を構成している第１の熱可塑性材料と同種のものが好ましいが、溶着できれば異なる種類のものであっても良い。同種の材料とすれば、タイヤケース１７を全体として１種類の熱可塑性材料で構成できるので、低コストとなる。また、異種材料とすれば、タイヤ骨格部材用の第１の熱可塑性材料と接合用の溶着用熱可塑性材料４３との、それぞれに対して好ましい特性を有する材料とすることが可能である。

また、溶着用熱可塑性材料４３は、第１の熱可塑性材料に対して、ヤング率で０．１〜１０倍の範囲内が好ましい。なお、ヤング率で１０倍以下ではリム組み性に問題は無いが、１０倍を超えるとタイヤクラウン部が硬くなり過ぎて強引にリム組みすると、溶着部分が割れる虞がある。一方、ヤング率で０．１倍未満では、溶着用熱可塑性材料４３が軟らかすぎて、内圧充填時にタイヤに生ずるタイヤ幅方向の張力でセンター部のみがタイヤ幅方向に伸びてしまい、タイヤ１０が変形する虞がある。

樹脂吐出用ノズル４６の近傍には、タイヤケース１７の回転方向下流側（矢印Ａ方向側）に、タイヤ外面に付着させた溶着用熱可塑性材料４３を押圧して均しローラ４８、及び均しローラ４８を上下方向に移動するシリンダ装置５０が配置されている。シリンダ装置５０は、図示しないフレームを介して押出機４４の支柱５２に支持されている。

なお、本実施形態の均しローラ４８は、ローラ内部に冷却水が循環されており、冷却水によって水冷されている。均しローラ４８を水冷するには、均しローラ４８の内部及び軸を中空構造とし、軸の両端に回転継手を介して配管を接続し、一方の回転継手側から冷却水をローラ内部へ供給し、他方の回転継手側から使用後の冷却水を排出すれば良い。

均しローラ４８の タイヤ骨格部材回転方向下流側には、冷却用の空気を噴出する冷却エアー噴出ノズル４５が配置されている。

また、樹脂吐出用ノズル４６のタイヤケース回転方向側とは反対方向側（矢印Ａ方向とは反対方向側）には、熱鏝４７が配置されている。
図５に示すように、熱鏝４７は、金属材料から形成されており、内部には図示しない電気ヒータが内蔵されている。本実施形態の熱鏝４７は、全体が板形状を呈しており、下面には前述したドラム２２の外周面の接線方向と平行とされるリブ４７Ａが形成されている。なお、熱鏝４７は、熱可塑性材料の融点以上の温度に加熱することが出来る。

図４，５に示すように、熱鏝４７の上方には、熱鏝４７を上下方向に移動するシリンダ装置５１が配置されている。シリンダ装置５１は、図示しないフレームを介して押出機４４の支柱５２に支持されている。

なお、この押出機４４は、床面に配置されたガイドレール５４に沿って、成形機３２の軸３６と平行な方向に移動可能となっている。
ガイドレール５４には、図６に示すような、リール５８、コード加熱装置５９等を備えたコード供給装置５６が移動可能に搭載されている。

コード供給装置５６は、補強コード２６を巻き付けたリール５８、リール５８のコード搬送方向下流側に配置されたコード加熱装置５９、補強コード２６の搬送方向下流側に配置された第１のローラ６０、第１のローラ６０をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第１のシリンダ装置６２、第１のローラ６０の補強コード２６の搬送方向下流側に配置される第２のローラ６４、及び第２のローラ６４をタイヤ外周面に対して接離する方向に移動する第２のシリンダ装置６６を備えている。なお、コード供給装置５６は、第１のローラ６０、及び第２のローラ６４の何れか一方が設けられていれば良い。

また、コード加熱装置５９は、熱風を生成する図示しないヒーター、及びファンと、内部に熱風が供給され、内部空間を補強コード２６が通過する加熱ボックス６８と、加熱された補強コード２６を排出する排出部７０を備えている。

（タイヤの製造方法）
（１） 図２に示すように、先ず、径を縮小したタイヤ支持部４０の外周側に、互いに向かい合わせに２つのタイヤ半体１７Ａを配置すると共に、２つのタイヤ半体１７Ａの内部に、薄い金属板（例えば、厚さ０．５ｍｍの鋼板）からなる筒状のタイヤ内面支持リング７２を配置する（なお、図２では、内部を見せるために一方のタイヤ半体１７Ａを外して記載されている。）。

図７の断面図に示すように、本実施形態のタイヤ半体１７Ａは、タイヤ赤道面ＣＬ側の形状がテーパー形状となっている。本実施形態のタイヤ半体１７Ａは、内周面がタイヤ赤道面側において平坦（タイヤ回転軸に対して平行）であり、外周面にタイヤ赤道面ＣＬ側の端部に向かうにしたがってタイヤ径が小さくなる方向となる外側傾斜面１７Ａａが形成されている。

本実施形態では、互いに向かい合わせに２つのタイヤ半体１７Ａを配置する際に、一方のタイヤ半体１７Ａの端部と他方のタイヤ半体１７Ａの端部とを突き合わせて接触させているが、若干の隙間を開けても良い。

タイヤ内面支持リング７２の外径は、タイヤ半体１７Ａの外周部分の内径と略同一寸法に設定されており、タイヤ内面支持リング７２の外周面が、タイヤ半体１７Ａの外周部分の内周面に密着するようになっている。

図７、及び図８に示すように、タイヤ内面支持リング７２の外周面には、幅方向中央部に周方向に沿って連続して延びる環状溝７２Ａが形成されている。本実施形態の環状溝７２Ａは、断面形状が略半円形であるが、半円形状以外の形状であっても良い。

２つのタイヤ半体１７Ａの内部に、筒状のタイヤ内面支持リング７２を配置することで、タイヤ半体１７Ａ同士の接合部の内面側がタイヤ内面支持リング７２の外周面に密着し、タイヤ支持部４０のタイヤ支持片４２とタイヤ支持片４２との間の隙間（凹部）によりタイヤ支持部外周に生ずるタイヤ周方向の凹凸に起因する接合部分（後述）の凸凹（前記凹凸の逆形状）の発生を抑制することができ、タイヤケース１７自身のタイヤ周方向の凹凸も抑制できる。
なお、タイヤ内面支持リング７２は薄い金属板で形成されているため、曲げ変形させてタイヤ半体１７Ａの内部に容易に挿入可能である。

そして、図８に示すように、タイヤ支持部４０の径を拡大して、タイヤ内面支持リング７２の内周面に複数のタイヤ支持片４２を接触させて、複数のタイヤ支持片４２によってタイヤ内面支持リング７２を内側から保持する（図８では、内部を見せるために両方のタイヤ半体１７Ａを外して記載している。）。なお、タイヤ内面支持リング７２の内周面において、環状溝７２Ａの裏側が凸形状となる場合、この凸形状を逃げるようにタイヤ支持片４２の外周面に溝を形成すれば良い。

本実施形態では、タイヤ内面支持リング７２を曲げ変形させるために薄い金属板で形成したが、タイヤ内面支持リング７２は中空の剛体であっても良い。
このようにして２つのタイヤ半体１７Ａを互いに向かい合わせて支持するので、タイヤ半体１７Ａのタイヤ赤道面側の端部同士を１周分精度良く合わせることができる。

（２） 次に、押出機４４を移動して、図４に示すように、２つのタイヤ半体１７Ａの突き当て部分（タイヤケース１７のタイヤ赤道面ＣＬ）を、熱鏝４７、樹脂吐出用ノズル４６、均しローラ４８及び冷却エアー噴出ノズル４５の下方に配置する。

（３） 次に、熱鏝４７、及び均しローラ４８を下降させる。図９（Ａ）に示す状態から熱鏝４７を下降させ、図９（Ｂ）に示すように、熱鏝４７を２つのタイヤ半体１７Ａの突き当て部分外周に押付ける。

（４） タイヤ支持部４０で支持されたタイヤケース１７を矢印Ａ方向に回転させながら熱鏝４７で押付けた部分、即ち、一方のタイヤケース１７の端部と他方のタイヤケース１７の端部とは順次溶融され、端部同士は、境界を生ずることなく順次完全に溶着される（図９において、網点部分が溶融している箇所を示している。）。
なお、本実施形態では、下面にリブ４７Ａの形成された熱鏝４７を溶着部分に押圧しているので、溶融した部分が環状溝７２Ａに密着し、また、溶着部分表面には周方向に沿って凹部が形成される。

（５） タイヤ支持部４０の回転により、溶融された部分は回転方向下流側（矢印Ａ方向側）へ移動し、樹脂吐出用ノズル４６から押し出された溶融された溶着用熱可塑性材料４３が溶着部分に順次供給される。これにより、タイヤケース１７の溶融した部分と溶融された溶着用熱可塑性材料４３とは、境界を生ずることなく完全に溶着され、溶着部分においては凹部が完全に消滅すると共に、図９（Ｃ）に示すようになだらかな凸部が溶融された溶着用熱可塑性材料４３によって形成される。

（６） その後、溶融状態の溶着用熱可塑性材料４３は、図９（Ｄ）に示すように、均しローラ４８によって径方向外側から内側へ向けて順次押し付けられ、表面がほぼ平らに均される。
このように、本実施形態のタイヤの製造方法では、一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａとを完全に溶着させた後に、さらに、溶着部分に溶融状態の溶着用熱可塑性材料４３を供給し、溶着部分の厚みを増しているので、高い接合強度が得られており、特に曲げ変形、及び引っ張りに強くなっている。

なお、接着前のタイヤ半体１７Ａにおいて、接合部位は、アルコール等の溶剤で洗浄しておくことが好ましい。また、接着前のタイヤ半体１７Ａにおいて、溶着用熱可塑性材料４３が付着し易い様に、接合部位にコロナ処理や紫外線処理等を行っても良い。

その後、タイヤ半体１７Ａに付着した溶着用熱可塑性材料４３は固化し、一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａとが強固に接合され、２つのタイヤ半体１７Ａが完全に一体化したタイヤケース１７が得られる。

なお、本実施形態では、溶着部分に対して水冷した均しローラ４８を接触させ、かつ冷却エアー噴出ノズル４５から噴出する冷却用の空気を当てることで、溶着部分を迅速に冷却固化している。溶着部分は自然冷却により固化させることも可能であるが、固化するまでに長い時間がかかると、溶着部分が変形等する場合がある。

したがって、溶着した後の変形等を抑えるために、本実施形態では、水冷した均しローラ４８と、冷却エアー噴出ノズル４５から噴出する冷却用の空気とを用いて溶着部分の強制冷却を行っている。なお、冷却エアー噴出ノズル４５に代えて更に水冷した均しローラ４８を増設しても良い。

（７） 次に、押出機４４を退避させて、コード供給装置５６をタイヤ支持部４０の近傍に配置する。
図６に示すように、タイヤケース１７を矢印Ａ方向に回転させ、コード供給装置５６の排出部７０から排出された加熱された補強コード２６をタイヤケース１７の外周面に螺旋状に巻き付けてクラウン部補強層２８を形成する。補強コード２６をタイヤケース１７の外周面に螺旋状に巻き付けるには、タイヤケース１７を回転しながら、コード供給装置５６をタイヤケース１７の軸方向に移動させれば良い。

補強コード２６を第１の熱可塑性材料の融点よりも高温に加熱（例えば、補強コード２６の温度を１００〜２００°Ｃ程度に加熱）することで、補強コード２６が接触した部分の第１の熱可塑性材料が溶融し、タイヤケース１７の外周面に補強コード２６の一部または全体を埋設することができる。

本実施形態では、補強コード２６は、第１のローラ６０、及び第２のローラ６４に押圧されて第１の熱可塑性材料内部に埋設される。
補強コード２６の埋設量は、補強コード２６の温度、補強コード２６に作用させるテンション等によって調整することができる。なお、補強コード２６に作用させるテンションは、例えば、リール５８にブレーキを掛ける、補強コード２６の搬送経路途中にテンション調整用ローラを設ける等して調整可能である。

（８） 次に、タイヤケース１７の外周面に、加硫済みの帯状のトレッドゴム層３０を１周分巻き付けてタイヤケース１７の外周面にトレッドゴム層３０を接着剤や未加硫ゴム（未加硫ゴムを用いる場合、接着するための加硫は後工程で行う。）等を用いて接着する。なお、トレッドゴム層３０は、例えば、従来知られている更生タイヤに用いられるプレキュアトレッドを用いることができる。本工程は、更生タイヤの台タイヤの外周面にプレキュアトレッドを接着する工程と同様の工程である。

接着剤としては、トリアジンチオール系接着剤、塩化ゴム系接着剤、フェノール系樹脂接着剤、イソシアネート系接着剤、ハロゲン化ゴム系接着剤などを用いることができる。接着力を向上させるためには、接着剤を塗布した後に、ある程度乾燥させておくことが好ましい。このため、接着剤を塗布する際には、湿度７０％以下の雰囲気で行うことが好ましい。

また、トレッドゴム層３０を接着する部位は、予めバフして表面を粗し、アルコール等の溶剤で洗浄しておくことが好ましい。また、接着前のタイヤ半体１７Ａにおいて、溶着用熱可塑性材料４３が付着し易い様に、接合部位にコロナ処理や紫外線処理等を行っても良い。

（９） タイヤケース１７のビード部１２に、加硫済みのゴムからなるシール層２４を接着剤等を用いて接着すれば、図１に示すタイヤ１０の完成となる。
（１０） 最後に、タイヤ支持部４０の径を縮小し、完成したタイヤ１０をタイヤ支持部４０から取り外し、内部のタイヤ内面支持リング７２を曲げ変形させてタイヤ外へ取り外す。

（作用）
次に、本実施形態のタイヤ１０の作用を説明する。
本実施形態のタイヤ１０では、タイヤ半体１７Ａの接合部分において、一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａとを予め溶着させ、該溶着部分に更に溶着用熱可塑性材料４３を溶着させているので高い接合強度が得られている。

なお、溶融させた第１の熱可塑性材料に対して溶融させた溶着用熱可塑性材料４３を溶着させることで、第１の熱可塑性材料に対して溶着用熱可塑性材料４３との親和性（相溶性）が高まり、第１の熱可塑性材料を溶融しない場合に比較して、第１の熱可塑性材料と溶着用熱可塑性材料４３との間で高い接合強度が得られる。例えば、図１０（Ａ）に示すように、一方の部材１００の溶融していない端部と他方の部材１０２の溶融していない端部とを間隔を開けて配置し、図１０（Ｂ）に示すように、端部間、及び端部周囲に溶融させた熱可塑性材料１０４を付着させて固化させた場合、接合部分の内部に部材の端部の角部分が残っているため、大きな応力が作用した場合、角部分が破壊核となって角部分から破壊し易くなる。

なお、本実施形態では、タイヤ半体１７Ａの端部を溶融しているが、溶着用熱可塑性材料４３を付着させて直ちに冷却しているので、第１の熱可塑性材料の劣化は抑制されている。
本実施形態では、同一形状のタイヤ半体１７Ａを互いに向かい合わせてタイヤケース１７を形成しているため、タイヤ半体１７Ａの成形用の金型は１種類で済む。即ち、一方のタイヤ半体１７Ａと他方のタイヤ半体１７Ａで金型の形状を変えなくても左右対称のタイヤ１０を製造することができる。

本実施形態のタイヤ１０では、トレッド部を除く略全体を第１の熱可塑性材料で形成したので、真空成形、圧空成形、インジェクション成形等で成形することができ、ゴム製の空気入りタイヤに比較して、製造工程を大幅に簡略化できる。
本実施形態のタイヤ１０では、ビード部１２にビードコア１８を埋設しているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、リム２０に対する嵌合強度を確保できる。

本実施形態のタイヤ１０では、タイヤ構成材料の中で第１の熱可塑性材料の占める割合が大きいので、リサイクル性が良好である。

第１の熱可塑性材料よりも剛性の高い補強コード２６を螺旋状に巻回することで形成されたクラウン部補強層２８をクラウン部１６に設けることで、クラウン部１６が補強され、耐パンク性、耐破壊性、周方向剛性、クリープ防止効果等が向上する。
リム２０と接触する部分、特にはリムフランジ２２と接触する部分に、第１の熱可塑性材料よりもシール性（気密性）に優れたゴムからなるシール層２４を設けているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様のシール性が得られる。

本実施形態のタイヤ１０では、従来のゴム製の空気入りタイヤのトレッドに用いられているゴムと同種のゴムからなるトレッドゴム層３０を供えているので、従来のゴム製の空気入りタイヤと同等の耐摩耗性、グリップ等が得られる。
なお、本実施形態のタイヤケース１７は、２つのタイヤ半体１７Ａを接合して形成したが、３つの部材から構成する場合、タイヤケース１７は、一方のサイド部１４、他方のサイド部１４、及び略円筒状のクラウン部１６の３部材に分けることが出来る。これらを接合する際も、本実施形態と同様にして溶着することができる。なお、サイド部１４とクラウン部１６との接合部分は、路面と接地しない部位に配置することが好ましい。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、タイヤ半体１７Ａのタイヤ赤道面側の端部が鋭角形状であったが、該端部は溶着時に熱鏝４７によって溶融させてしまうので、他の形状であっても良い。
上記実施形態では、一方のタイヤ半体１７Ａの端部形状と他方のタイヤ半体１７Ａの端部形状とがタイヤ赤道面ＣＬを挟んで左右対称形状であったが、場合によっては非対称形状としても良い。

タイヤ半体１７Ａの端部は、上記実施形態で説明した形状に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態では、加硫済みの帯状のトレッドゴム層３０をタイヤケース１７の外周面に１周分巻き付けてトレッド部を形成したが、図１１に示すように、予め円環状に形成した加硫済みのトレッドゴム層３０を、タイヤケース１７の軸方向から挿入してタイヤケース１７と円環状に形成した加硫済みのトレッドゴム層３０とを接着剤等を用いて接着することも出来る。

上記実施形態では、補強コード２６の材質がスチールであったが、有機繊維等であっても良い。補強コード２６が有機繊維である場合、補強コード２６自身を加熱せず、又は加熱しつつタイヤケース１７の外周部の外表面を加熱して溶融させながら補強コード２６を巻き付けることが出来、外表面を加熱する方が接合の観点で好ましい。

また、この場合も、接合面を、接合前に加熱（熱風を当てたり、熱ロールを転がす等）することが好ましい。
なお、クラウン部補強層２８は、補強コード２６を螺旋状に巻回して形成することが製造上容易だが、タイヤ幅方向でコードを不連続としても良い。

タイヤ半体１７Ａの端部を溶融させるために、上記実施形態では図に示す形状の熱鏝４７を用いたが、タイヤ半体１７Ａの端部を溶融できれば熱鏝４７の形状は上記実施形態のものに限定されず、タイヤ半体１７Ａの端部を溶融できるものでれば熱鏝４７以外の別部材を用いても良い。

上記実施形態のタイヤの製造方法の（４）の工程（本発明の溶融工程）において、熱鏝４７で一方のタイヤケース１７の端部と他方のタイヤケース１７の端部とを順次溶融して一方のタイヤケース１７の端部と他方のタイヤケース１７の端部とを溶着したが、その後、タイヤケース１７の溶融部分に溶着用熱可塑性材料４３を供給するので、（４）の工程では、タイヤケース１７の端部を溶融するのみで、溶着はしなくても良い。一方のタイヤケース１７の端部と他方のタイヤケース１７の端部との間に隙間があったとしても、溶着用熱可塑性材料４３を供給することで該隙間は完全に埋められ、一方のタイヤケース１７の端部と他方のタイヤケース１７の端部とは問題無く溶着される。

１０ タイヤ
１２ ビード部
１４ サイド部（タイヤサイド部）
１６ クラウン部（外周部）
１７ タイヤケース
１７Ａ タイヤ半体（熱可塑性材料）
１７Ａａ 外側傾斜面（端部）
１８ ビードコア
２４ シール層（シール部）
２６ 補強コード（コード）
２８ クラウン部補強層（補強層）
３０ トレッドゴム層
４３ 溶着用熱可塑性材料（別体の熱可塑性材料）
４６ ノズル
４６ 樹脂吐出用ノズル
４７ 熱鏝（押圧加熱部材）
４８ ローラ
７２ タイヤ内面支持リング（内側支持部材）
７２Ａ 環状溝
８６ タイヤ
８８ チューブ
８８Ａ チューブ半体

Claims (14)

1. 熱可塑性材料で形成される複数のタイヤ構成部材を互いに接合することで構成されるタイヤを製造するタイヤの製造方法であって、
   加熱した押圧加熱部材を互いに接続を行う一方のタイヤ構成部材の端部と他方のタイヤ構成部材の端部に押付け、前記一方のタイヤ構成部材の端部と前記他方のタイヤ構成部材の端部を溶融させる溶融工程と、
   溶融された別体の熱可塑性材料を前記タイヤ構成部材の溶融された部分に補充し、溶融された前記別体の熱可塑性材料と溶融された前記熱可塑性材料とを溶着させた後、前記熱可塑性材料及び前記別体の熱可塑性材料を冷却固化させることで前記一方のタイヤ構成部材と前記他方のタイヤ構成部材とを接合する接合工程と、を有するタイヤの製造方法。
2. 前記溶融工程では、前記押圧加熱部材で前記端部を順次溶融し、
   前記接合工程では、前記溶融工程で溶着された部分に溶融された前記別体の熱可塑性材料を順次供給して前記別体の熱可塑性材料を順次ローラで押圧する、請求項１に記載のタイヤの製造方法。
3. 前記溶融工程では、溶融された前記一方のタイヤ構成部材の端部と前記他方のタイヤ構成部材の端部を溶着させる、請求項１または請求項２に記載のタイヤの製造方法。
4. 前記溶融工程では、前記端部に沿った環状溝が外周面に形成された内側支持部材で前記一方のタイヤ構成部材及び前記他方のタイヤ構成部材の内周面を内側から支持した状態で、前記押圧加熱部材の押圧力で前記溶融した部分を前記環状溝へ押し込み、
   前記接合工程では、溶融された前記別体の熱可塑性材料を前記押圧加熱部材の押圧により形成された凹部に補充する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤの製造方法。
5. 前記接合工程では、溶着された部分の厚さが溶着前の前記端部の厚さよりも厚く形成されるように溶融された前記別体の熱可塑性材料が供給される、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のタイヤの製造方法。
6. 前記熱可塑性材料と前記別体の熱可塑性材料とは、同種の熱可塑性材料である、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のタイヤの製造方法。
7. 前記接合工程の後に、溶着部分を強制冷却する強制冷却工程を有する、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のタイヤの製造方法。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のタイヤの製造方法によって製造されたタイヤ。
9. タイヤ径方向内側にリムのビードシート、及びリムフランジに接触するビード部を備え、前記ビード部に環状のビードコアが埋設されている、請求項８に記載のタイヤ。
10. 少なくとも前記ビード部からから外周部までが前記熱可塑性材料で形成されている、請求項８または請求項９に記載のタイヤ。
11. 互いに接合される一方のタイヤ構成部材と他方のタイヤ構成部材とがタイヤ幅方向中央部で接合されている、請求項８〜請求項１０の何れか１項に記載のタイヤ。
12. 前記第１の熱可塑性材料よりも剛性の高いコードを螺旋状に巻回することで形成された補強層が外周部に設けられている、請求項８〜請求項１１の何れか１項に記載のタイヤ。
13. タイヤ内の空気が外部へ漏れないように、リムと接触する部分に、前記熱可塑性材料よりもシール性に優れたゴムからなるシール部が設けられている、請求項８〜請求項１２の何れか１項に記載のタイヤ。
14. 路面と接触する部分に、前記熱可塑性材料よりも耐摩耗性に優れたゴムからなるトレッドゴム層が設けられている、請求項８〜請求項１３の何れか１項に記載のタイヤ。

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