JP5910662B2 - 空気入りタイヤの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法および製造装置に関し、さらに詳しくは、台タイヤの熱劣化を抑制しつつ、寸法精度よくトレッド部を形成することができる空気入りタイヤの製造方法および製造装置に関するものである。

既存の空気入りタイヤのトレッド部のゴムを切削した台タイヤに、新たなトレッド部を形成する、いわゆる更生タイヤの製造方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている方法では既設の製造設備を使用し、台タイヤの内側に配置された加硫ブラダを膨張させた状態にして内圧を印加する。この状態で、台タイヤの周方向外側に配置されたタイヤモールドと台タイヤの周方向外側表面との間に形成された空間に未加硫ゴムを注入する。この注入した未加硫ゴムを加硫することによってトレッド部を形成しつつ、台タイヤの周方向外側表面に一体化させる。

この方法では、加硫ブラダに熱流体を供給して膨張させるので台タイヤは内側から加熱されることになる。即ち、台タイヤを形成している加硫ゴムはタイヤ内側から加硫ブラダによって加熱されるので熱劣化するという不具合がある。

また、射出される未加硫ゴムの射出圧力は、膨張している加硫ブラダの内圧（数ＭＰａ程度）比して大幅に高くなるのが一般的である。そのため、膨張させた加硫ブラダによって台タイヤの内側を押圧していても、未加硫ゴムの射出圧力によって台タイヤが内側に凹むように変形する。この変形の影響によって、形成されるトレッド部の寸法精度が低下するという問題がある。引用文献１では、トレッド成型空間内における未加硫ゴムの圧力Ｐ１が台タイヤに印加される内圧Ｐ２よりも僅かに高く設定される（段落００４０参照）。即ち、引用文献１に記載の発明では、未加硫ゴムの射出圧力を高く設定できないため、射出時間が長くなるデメリットや、未加硫ゴムをトレッド成型空間内に十分に行き渡らせ難いというデメリットが生じる。

特開２０１１−３１４５２号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤの製造方法および製造装置に関し、さらに詳しくは、台タイヤの熱劣化を抑制しつつ、寸法精度よくトレッド部を形成することができる空気入りタイヤの製造方法および製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤの製造方法は、拡縮可能な金属製の剛性内型を台タイヤの内側に配置し、この台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に前記剛性内型を当接させた状態にし、前記トレッド部に相当する前記台タイヤの外周面をトレッド用金型で覆い、次いで、冷却手段により冷却した前記剛性内型により前記台タイヤの内側を冷却しながら前記トレッド用金型のキャビティに未加硫ゴムを射出して、この未加硫ゴムを加硫させることにより前記台タイヤの外周面にトレッド部を形成するとともにこのトレッド部を前記外周面に一体化させることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの製造装置は、台タイヤの内側に配置される拡縮可能な金属製の剛性内型と、トレッド部に相当する前記台タイヤの外周面を覆って配置されるトレッド用金型と、このトレッド用金型のキャビティに未加硫ゴムを射出する射出機と、前記剛性内型を冷却する冷却手段とを備え、前記台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に前記剛性内型を当接させた状態にして、前記冷却手段により前記剛性内型を冷却して前記未加硫ゴムを射出する構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に金属製の剛性内型を当接させた状態にして台タイヤを内側から堅牢な剛性内型によって支える。この状態で、トレッド部に相当する台タイヤの外周面を覆うトレッド用金型のキャビティに未加硫ゴムを射出するので、未加硫ゴムの射出圧力によって台タイヤが内側に凹むという不具合を回避できる。また、台タイヤのタイヤ内面に当接させた剛性内型は金属製なので、台タイヤの熱を放出する冷却フィンとして機能する。そのため、未加硫ゴムが射出された台タイヤの温度上昇を抑えることができ、台タイヤの熱劣化を抑制するには有利になる。

台タイヤを内側から剛性内型によって支えるので、未加硫ゴムの射出圧力を高く設定することが可能になり、これに伴って、射出時間を短縮できるという利点、未加硫ゴムをキャビティに十分に行き渡らせ易くなるという利点もある。これら利点は寸法精度を向上させるにも有利である。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、前記剛性内型を通じて前記台タイヤの内側を冷却しながら前記未加硫のゴムを射出し、加硫させる。これにより、台タイヤの温度上昇を積極的に抑えることができるので、台タイヤの熱劣化を抑制するには益々有利になる。

前記剛性内型を周方向に分割された複数のセグメントにより構成し、これらセグメントを拡径した位置に配置して前記台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に当接させることもできる。これにより、台タイヤの内側に剛性内型を配置し易く、製造した空気入タイヤの外側に剛性内型を取り出し易くなる。

前記台タイヤとしては、例えば、既存の空気入りタイヤのトレッド部のゴムを切削して形成されたものを使用する。前記未加硫ゴムとして、スタッドレスタイヤ用のゴムコンパウンドを使用してスタッドレスタイヤを製造することもできる。前記既存の空気入タイヤがスタッドレスタイヤであり、前記未加硫ゴムとして、この既存のスタッドレスタイヤのトレッド部に使用されているゴムコンパウンドとは異なる種類のゴムコンパウンドを使用することもできる。前記既存のスタッドレスタイヤのトレッド部に使用されているゴムコンパウンドと前記台タイヤの外周面に形成されたトレッド部のゴムコンパウンドとは、同条件での硬度、比重、摩擦特性の少なくとも１つの特性が異なるようにすることもできる。

本発明の空気入りタイヤの製造装置では、前記剛性内型を冷却する冷却手段を備える。前記剛性内型は例えば周方向に分割された複数のセグメントにより構成される。

本発明の空気入りタイヤの製造装置を一部を断面視にして例示する全体概要図である。 図１の剛性内型およびトレッド用金型を平面視で例示する説明図である。 図２の剛性内型を平面視で例示する説明図である。 短セグメントを縮径位置に移動させた状態の剛性内型を平面視で例示する説明図である。 長セグメントも縮径位置に移動させて縮径した剛性内型を平面視で例示する説明図である。 セグメントの変形例を断面視で示す説明図である。 キャビティに未加硫ゴムを射出した状態を断面視で例示する説明図である。 参考形態の剛性内型を平面視で例示する説明図である。 図８のＡ−Ａ断面図である。 製造した空気入りタイヤから剛性内型を取り外す工程を例示する左半分縦断面図である。 図１０の次の工程を例示する剛性内型の左半分縦断面図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの製造方法および加硫装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示する本発明の空気入りタイヤの製造装置１は、台タイヤＢＴの内側に配置される拡縮可能な金属製の剛性内型２と、トレッド部ＴＲに相当する台タイヤＢＴの外周面を覆って配置されるトレッド用金型１０と、トレッド用金型１０のキャビティ１１に未加硫ゴムＲを射出する射出機１３とを備えている。この実施形態の製造装置１は、さらに、剛性内型２を冷却する冷却手段８、９を備えている。

台タイヤＢＴとは、通常の空気入りタイヤにおいてトレッド部ＴＲがない状態のタイヤをいう。台タイヤＢＴは、使用された既存の空気入りタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを切削して形成される。ゴム切削後にその表面はバフ処理される。或いは、通常の空気入りタイヤの製造工程において、トレッド部ＴＲだけを省略して製造することもできる。即ち、使用されていない新品の台タイヤＢＴを製造することもできる。本発明は、既存の空気入りタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを切削して形成された台タイヤＢＴおよび新品の台タイヤＢＴを用いることができる。

剛性内型２は周方向に分割された複数のセグメント３（３Ａ、３Ｂ）により構成されている。剛性内型２の材質としては、炭素鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属を例示できる。この実施形態では、周方向長さが相対的に大きい４つの長セグメント３Ａと、相対的に小さい４つの短セグメント３Ｂの２種類で構成されている。短セグメントの周方向両端面は拡縮方向と平行になっている。長セグメント３Ａと短セグメント３Ｂとは周方向に交互に配置されている。それぞれのセグメント３Ａ、３Ｂは中心軸５から放射状に延設されたシリンダ５ａに取り付けられている。

中心軸５を中心にして環状に配置されたセグメント３（３Ａ、３Ｂ）は、図４に例示するようにシリンダ５ａのロッドを後退させて短セグメント３Ｂを半径方向内側（縮径位置）に移動させた後に、図５に例示するようにシリンダ５ａのロッドを後退させて長セグメント３Ａを半径方向内側（縮径位置）に移動させることにより、剛性内型２が縮径することになる。例えば、短セグメント３Ｂを縮径位置に移動させた後にシリンダ５ａから取り外し、その後、長セグメント３Ａを縮径位置に移動させる。

縮径状態の剛性内型２は、シリンダ５ａのロッドを前進させて長セグメント３Ａを半径方向外側（拡径位置）に移動させた後に、シリンダ５ａのロッドを前進させて短セグメント３Ｂを半径方向外側（拡径位置）に移動させることにより、拡径することになる。拡径した剛性内型２では、それぞれのセグメント３Ａ、３Ｂの外側表面は環状に連続して台タイヤＢＴのトレッド部ＴＲに対応するタイヤ内面の範囲に当接する。

それぞれの短セグメント３Ｂはすべて同時に移動させることも、別々に移動させることもできる。それぞれの長セグメント３Ａもすべて同時に移動させることも、別々に移動させることもできる。

それぞれのセグメント３Ａ、３Ｂの幅寸法（図１では上下方向寸法）は、台タイヤＢＴの対向するビード部Ｔｂの間隔よりも僅かに小さく設定されている。そのため、それぞれのセグメント３Ａ、３Ｂを一対のビード部Ｔｂの間を通過させて円滑に拡縮移動させることができる。

図６に例示するように、セグメント３の両端部に補助プレート３ａを回動可能に設けることもできる。このセグメント３では、補助プレート３ａを折り畳んだ状態（セグメント３から実質的に上下に突出させない状態）で一対のビード部Ｔｂの間を拡縮移動させる。セグメント３が半径方向内側から外側に移動して、一対のビード部Ｔｂの間を通過した後に補助プレート３ａを展開させて台タイヤＢＴのタイヤ内面に当接させる。補助プレート３ａは展開させた位置でロックされて展開した状態を維持する。これにより、タイヤ内面の一段と広い範囲を剛性内型２により支えることができる。

冷却手段は例えば、冷却機９と冷却路８とで構成される。冷却路８は剛性内型２（セグメント３）に設けられる。冷却機９は水等の冷却媒体を冷却路８に供給する。この冷却手段によって剛性内型２（セグメント３）の温度は例えば、４０℃〜１２０℃に維持される。

トレッド用金型１０は、周方向に分割された複数の分割型１０ａで構成されているこの実施形態では、４つの分割型１０ａが環状に組み付けられている。それぞれの分割型１０ａには、キャビティ１１と、キャビティ１１に接続する注入路１２とが形成されている。キャビティ１１の表面は、製造する空気入りタイヤＴのトレッドパターンを形成する形状になっている。注入路１２の一端部は、射出機１３の射出口に接続される。

注入路１２の他端部は、例えば、製造する空気入りタイヤＴのトレッド陸部または周方向溝に相当するキャビティ１１の位置に接続される。注入路１２は、途中で複数本に分岐してキャビティ１１に接続されることが好ましい。

それぞれの分割型１０ａにはさらに、加熱機１５に接続される加熱路１４が形成されている。加熱機１５はスチーム等の加熱媒体を供給し、供給された加熱媒体が加熱路１４を流れて分割型１０ａが加熱される。

射出機１３は、未加硫ゴムＲを所定温度で加温しつつ収容するシリンダ１３ａと、シリンダ１３ａに収容されている未加硫ゴムＲを押出すプランジャ１３ｂと備えている。プランジャ１３ｂを前進させることにより、未加硫ゴムＲを所定の射出圧力で射出する。この射出圧力は例えば１０ＭＰａ〜５０ＭＰａである。

未加硫ゴムＲは射出できる流動特性を有し、加硫が可能な仕様であればよく、例えば、天然ゴム、ＩＲ、ＳＢＲ、ＢＲなどのジエン系ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ＥＰＤＭなどの非ジエン系ゴム、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤等の各種配合材料が適宜配合されている。

この製造装置１を用いた本発明の空気入りタイヤの製造方法の手順の一例を説明する。

台タイヤＢＴの内側に、順次、長セグメント３Ａ、短セグメント３Ｂを拡径位置に移動させて挿入する。挿入後に図３に例示するように剛性内型２を拡径した状態でロックして拡径状態を維持する。拡径した剛性内型２ではそれぞれのセグメント３が台タイヤＢＴのトレッド部ＴＲに対応するタイヤ内面の範囲に当接した状態になる。即ち、台タイヤＢＴのトレッド部ＴＲに対応するタイヤ内面は、環状に配置されたセグメント３によって強固に支えられることになる。

台タイヤＢＴの外周側にはトレッド用金型１０（分割型１０ａ）を配置して、トレッド部ＴＲに相当する台タイヤＢＴの外周面をトレッド用金型１０によって覆う。これにより、トレッド用金型１０のキャビティ１１が台タイヤＢＴの外周面に塞がれて閉空間となる。

次いで、図７に例示するようにトレッド用金型１０のキャビティ１１に射出機１３から未加硫ゴムＲを射出して、注入路１２を通じてキャビティ１１に未加硫ゴムＲを充填する。キャビティ１１に充填された未加硫ゴムＲはキャビティ１１によって所定形状に形成される。そして、加熱路１４を流れる加熱媒体によってトレッド用金型１０を加熱した状態にして未加硫ゴムＲを加硫させる。未加硫ゴムＲが加硫されると、台タイヤＢＴの外周面に、この加硫したゴムからなるトレッド部ＴＲが形成されるとともにこのトレッド部ＴＲが台タイヤＢＴの外周面に加硫接着して一体化する。これにより、空気入りタイヤＴが完成する。

その後、拡径している剛性内型２を縮径した状態にして、台タイヤＢＴ（製造した空気入りタイヤＴ）の内側から外側に取り出す。

上述したように本発明では、タイヤ内面に金属製の剛性内型２を当接させた状態にして台タイヤＢＴを内側から堅牢な剛性内型２によって支える。この状態でトレッド用金型１０のキャビティ１１に未加硫ゴムＲを射出するので、未加硫ゴムＲの射出圧力によって台タイヤＢＴが内側に凹むという不具合を回避できる。

また、台タイヤＢＴのタイヤ内面に当接させた剛性内型２は金属製なので、台タイヤＢＴの熱を放出する空冷の冷却フィンとして機能する。そのため、台タイヤＢＴの温度上昇を抑えることができ、台タイヤＢＴを形成している加硫ゴムの熱劣化を抑制するには有利になる。

本発明では、冷却手段８、９によって剛性内型２を通じて台タイヤＢＴの内側を冷却しながら未加硫ゴムＲを射出し、加硫させることができる。そのため、台タイヤＢＴの温度上昇を積極的に抑えることができるので、台タイヤＢＴの熱劣化を抑制するには益々有利になる。

台タイヤＢＴを内側から剛性内型２によって支えるので、加硫用ブラダによって台タイヤＢＴの内側を支える場合に比して、未加硫ゴムＲの射出圧力を高く設定することが可能になる。これに伴って、射出時間を短縮できるという利点があり、タイヤ生産性の向上に寄与する。また、未加硫ゴムＲをキャビティ１１の全範囲に十分に行き渡らせ易くなるという利点もある。したがって、複雑なトレッドパターンであっても成形するには有利になる。これら利点は寸法精度を向上させるにも有利である。

参考形態として図８、図９に例示する剛性内型２を用いることもできる。この円筒状の剛性内型２は、周方向に複数に分割されたセグメント３（長セグメント３Ａ、短セグメント３Ｂ）から構成されている。それぞれのセグメント３は、更に円筒周面を幅方向に二分割するように構成されている。

これらセグメント３は、対向する円盤状の支持プレート６ａ、６ｂの周縁部に回転機構４を介して固定されて円筒状に形成されている。即ち、円筒周面を幅方向に二分割された一方側のセグメント３は、対向する支持プレート６ａ、６ｂのうち、一方側の支持プレート６ａの周縁部に沿って環状に配置され、円筒周面を幅方向に二分割された他方側のセグメント３は、他方の支持プレート６ｂの周縁部に沿って環状に配置されている。

対向する支持プレート６ａ、６ｂの円中心位置には中心軸５が貫通するように固定されている。中心軸５と一対の支持プレート６ａ、６ｂとは、中心軸５の外周面に固定された支持リブ７を介して固定されている。

このように、円筒状に形成されている複数のセグメント３からなる剛性内型２は、後述するように、それぞれのセグメント３が回転機構４を回動中心として、拡径および縮径するように移動する。この剛性内型２は、中心軸５を軸支されて製造装置１の保持ベースに取付けられる。

製造した空気入りタイヤＴから剛性内型２を取り外すには、まず、図１０に例示するように、それぞれの回転機構４と支持プレート６ａ、６ｂとの係合を解除する。この状態で、一方の支持プレート６ａを中心軸５から取り外し、この一方の支持プレート６ａと、回転軸５を固定した他方の支持プレート６ｂとを、製造した空気入りタイヤＴの外側に移動させる。

次いで、図１１に例示するように、幅方向一方側（図１１では上側）のセグメント３を、回転機構４を中心にして剛性内型２を縮径するようにタイヤ内側に回動させる。その後、幅方向他方側（図１１では下側）のセグメント３を、回転機構４を中心にして剛性内型２縮径するようにタイヤ内側に回動させる。このようにセグメント３をタイヤ内側に回動させてから空気入りタイヤＴの外側に移動させて取り外す。剛性内型２を拡径して台タイヤＢＴの内側で円筒状に組み付けるには、図１０、図１１で例示した剛性内型２を分割する手順と逆の手順を行えばよい。このようにして、台タイヤＢＴの内側に剛性内型２を容易に配置でき、製造した空気入りタイヤＴの外側に剛性内型２を容易に取り出すことができる。

未加硫ゴムＲとして、スタッドレスタイヤ用のゴムコンパウンドを使用してスタッドレスタイヤを製造することもできる。スタッドレスタイヤは通常の空気入りタイヤに比してトレッド部ＴＲが摩耗し易いが、本発明を適用することにより、ユーザは新品のスタッドレスタイヤを購入することなく、新しいトレッド部ＴＲを備えたスタッドレスタイヤを得ることができる。この場合、台タイヤＢＴとして既存のスタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを削除したものだけでなく、通常の既存の空気入りタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを削除したものを用いることもできる。台タイヤＢＴを使用して新たなスタッドレスタイヤを製造するので、省資源、省エネルギーにも寄与する。また、従来のリトレッド技術よりも熱劣化を抑えられるので、長く使用可能である。

台タイヤＢＴとして、既存のスタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを切削して形成されたものを使用する場合、未加硫ゴムＲとして、この既存のスタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲに使用されているゴムコンパウンドとは異なる種類のゴムコンパウンドを使用することもできる。スタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲのゴムコンパウンドは年々改良されて新たなバージョンや新たなゴム種が開発されている。それ故、本発明を適用することにより、ユーザは、トレッド部ＴＲのゴムコンパウンドが改良された新品のスタッドレスタイヤを購入しなくても、トレッド部ＴＲに改良されたゴムコンパウンドを備えたスタッドレスタイヤを得ることができる。即ち、ユーザは毎年新品のスタッドレスタイヤを購入することなく、トレッド部ＴＲに最新開発のゴムコンパウンドを備えたスタッドレスタイヤを得ることができる。

スタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲのゴムコンパウンドは年々改良されて、例えば、同条件での硬度、比重、摩擦特性が改良される。そこで、台タイヤＢＴとして、既存のスタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲのゴムを切削して形成されたものを使用する場合、既存のスタッドレスタイヤのトレッド部ＴＲに使用されているゴムコンパウンドと台タイヤＢＴの外周面に形成されたトレッド部ＴＲのゴムコンパウンドとは、例えば、同条件での硬度、比重、摩擦特性の少なくとも１つの特性が異なるようにする。即ち、これら特性をスタッドレスタイヤの性能を改善させるように異ならせる。尚、これらの特性の複数、或いはすべてを異ならせるようにしてもよい。

１ 製造装置
２ 剛性内型
３ セグメント
３Ａ 長セグメント
３Ｂ 短セグメント
３ａ 補助プレート
４ 回動機構
５ 中心軸
５ａ シリンダ
６ａ、６ｂ 支持プレート
７ 支持リブ
８ 冷却路
９ 冷却機
１０ トレッド用金型
１０ａ 分割型
１１ キャビティ
１２ 注入路
１３ 射出機
１３ａ シリンダ
１３ｂ プランジャ
１４ 加熱路
１５ 加熱機
ＢＴ 台タイヤ
Ｔ 空気入りタイヤ
Ｔｂ ビード部
ＴＲ トレッド部
Ｒ 未加硫ゴム

Claims (8)

1. 拡縮可能な金属製の剛性内型を台タイヤの内側に配置し、この台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に前記剛性内型を当接させた状態にし、前記トレッド部に相当する前記台タイヤの外周面をトレッド用金型で覆い、次いで、冷却手段により冷却した前記剛性内型により前記台タイヤの内側を冷却しながら前記トレッド用金型のキャビティに未加硫ゴムを射出して、この未加硫ゴムを加硫させることにより前記台タイヤの外周面にトレッド部を形成するとともにこのトレッド部を前記外周面に一体化させることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記剛性内型を周方向に分割された複数のセグメントにより構成し、これらセグメントを拡径した位置に配置して前記台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に当接させる請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記台タイヤが既存の空気入りタイヤのトレッド部のゴムを切削して形成されたものである請求項１または２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記未加硫ゴムとして、スタッドレスタイヤ用のゴムコンパウンドを使用してスタッドレスタイヤを製造する請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. 前記既存の空気入タイヤがスタッドレスタイヤであり、前記未加硫ゴムとして、この既存のスタッドレスタイヤのトレッド部に使用されているゴムコンパウンドとは異なる種類のゴムコンパウンドを使用する請求項３を引用する請求項４に記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 前記既存のスタッドレスタイヤのトレッド部に使用されているゴムコンパウンドと前記台タイヤの外周面に形成されたトレッド部のゴムコンパウンドとは、同条件での硬度、比重、摩擦特性の少なくとも１つの特性が異なる請求項５に記載の空気入りタイヤの製造方法。
7. 台タイヤの内側に配置される拡縮可能な金属製の剛性内型と、トレッド部に相当する前記台タイヤの外周面を覆って配置されるトレッド用金型と、このトレッド用金型のキャビティに未加硫ゴムを射出する射出機と、前記剛性内型を冷却する冷却手段とを備え、前記台タイヤのトレッド部に対応するタイヤ内面の範囲に前記剛性内型を当接させた状態にして、前記冷却手段により前記剛性内型を冷却して前記未加硫ゴムを射出する構成にしたことを特徴とする空気入りタイヤの製造装置。
8. 前記剛性内型が周方向に分割された複数のセグメントにより構成される請求項７に記載の空気入りタイヤの製造装置。

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