JP6457880B2 - 空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ - Google Patents

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、および該製造方法により製造された空気入りタイヤに関する。

ゴム製品である空気入りタイヤを製造する場合、その加硫工程はもっとも時間を要する工程となるため、加硫工程の時間短縮の努力が現在でも行われている。その一方で、加硫工程においてゴム部の加硫が不十分であると、ゴムの加硫反応により発生したエアが加硫ゴム内に残存し、かかる残存エアは製品段階でのタイヤ故障の原因となる場合がある。したがって、通常のタイヤ生産の現場では、季節要因などにより、例えば原料である未加硫の生タイヤの温度、金型内温度、雰囲気温度などがばらつく点を考慮し、加硫工程での全ばらつきを加味した安全時間（余裕時間）を加算して加硫工程に要する時間を設定している。

しかしながら、安全時間の設定はタイヤの生産性向上の観点からは好ましくなく、タイヤ毎に加硫終了時を決定し、効率良く加硫工程を実行することが望まれていた。

下記特許文献１には、加硫工程が進行している間に加硫試料のインピーダンスを測定し、加硫試料の高分子抵抗値Ｒｐの増加速度が急激に緩慢になる時点を最適の加硫停止時間とする、加硫試料の実時間加硫調節方法が記載されている。しかしながら、この方法では、加硫試料に対するインピーダンス測定を、２個の電極の間に加硫試料を挟んで測定する必要があり、しかもタイヤは通常、複合材料の積層体であるため、この方法をタイヤ加硫時のタイヤに応用することは困難である。

特開２００３−２１１４５９号公報

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、タイヤ毎に加硫工程の終了時点を確実に決定することにより、加硫時間を短縮し、生産性を著しく向上した空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち本発明は、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、前記加硫工程が、前記生タイヤの加硫最遅部にひずみゲージを埋設する第１段階と、加硫中の前記生タイヤのひずみ量を前記ひずみゲージにより測定する第２段階と、得られた測定値に基づき、前記生タイヤのひずみ量と加硫時間との関係を示す加硫ひずみ曲線を求めることにより、前記加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）を算出する第３段階とを少なくとも有し、前記加硫工程開始後に前記ひずみ量が極大値を経由して極小値となった後、（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５以内となった時点で前記加硫工程を終了することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法、に関する。

本発明は、空気入りタイヤの加硫工程に特徴があり、第１〜第３段階を少なくとも有する。まず、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の加硫最遅部に、ひずみゲージを埋設し（第１段階）、タイヤ加硫中、加硫最遅部におけるひずみ量をひずみゲージにより測定する（第２段階）。次いで、得られた測定値に基づき、生タイヤのひずみ量と加硫時間との関係を示す加硫ひずみ曲線を求めることにより、加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）を算出する（第３段階）。そして、算出した加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）は、加硫時間経過とともに、極大値を経由して極小値を示した後、加硫進行に伴いゼロに収束する傾向があるため、（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５以内となった時点で加硫工程を終了する。これにより、空気入りタイヤの加硫工程において、容易に加硫終点を見極めることができる。その結果、余分な安全時間の設定が不要となり、空気入りタイヤの生産性を高めることができる。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記加硫最遅部が、前記トレッド部のショルダー部であることが好ましい。これにより、空気入りタイヤの加硫終点をより確実に見極めることが可能となり、空気入りタイヤの生産性をさらに高めることができる。

また、本発明は、前記記載の製造方法により製造された空気入りタイヤに関する。

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 本発明の一実施形態における加硫ひずみ曲線を示すグラフの一例

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に示した生タイヤ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に示した生タイヤ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。

生タイヤ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、生タイヤ９が未加硫状態のままセットされ、その金型１０内の生タイヤ９に加熱加圧を施すことで加硫工程が行われる。

金型１０は、生タイヤ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、本発明の製造方法における加硫工程について具体的に説明する。

まず、図２のように金型１０内に生タイヤ９をセットし、膨張させたブラダー１５によって生タイヤ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、生タイヤ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。この時点で、生タイヤ９の加硫最遅部にひずみゲージを埋設する（第１段階）。加硫最遅部とは、タイヤの加硫が最も進行し難い部位を意味し、通常はトレッド部３のショルダー部を意味する。特にショルダー部の中でも、加硫後のトレッド部３の内表面の法線に沿って測定される、トレッド部３の厚みが最大になる位置を加硫最遅部とすることが好ましい。加硫最遅部は、ショルダー部以外に、例えばビード部１となるよう設計することも可能である。いずれにせよ、本発明においては、加硫最遅部におけるひずみ量を測定するため、ひずみゲージを生タイヤ９の加硫最遅部に埋設する。埋設方法としては、例えばひずみゲージを金型１０のショルダー部に対応する位置に配設し、金型１０に生タイヤ９が宛がわれる際、ひずみゲージが生タイヤ９内に押し込まれつつ埋設されるように設計することが考えられる。このように生タイヤ９内に埋設されたひずみゲージにより、加硫工程時にはひずみ量を測定し、加硫工程終了時には金型１０からタイヤを脱型する際に加硫最遅部からひずみゲージを同時に抜き取れば良い。

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を行い、生タイヤ９の加硫を実行する。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。この加硫中の生タイヤ９のひずみ量をひずみゲージにより測定する（第２段階）。後述のとおり、測定値は例えば横軸を加硫時間、縦軸をひずみ量としてプロットすることが可能で、タイヤ毎に容易に加硫状態を確認することができる。

得られた測定値に基づき、生タイヤ９のひずみ量と加硫時間との関係を示す加硫ひずみ曲線を求めることにより、加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）を算出する（第３段階）。図３は横軸ｘを加硫時間（分）、縦軸ｙをひずみゲージで測定したひずみ量（μＳＴ）としたときの加硫ひずみ曲線Ａを示す。なお、グラフ中、曲線Ｂはひずみ量測定時のタイヤ最遅部のタイヤ内部温度を示す。加硫ひずみ曲線Ａは、初期段階、特に金型１０の型締めが完了した時点（生タイヤ９が配置され、完全に金型１０が閉じた時点）近辺で極大値を示す（グラフ中”ｍａ”）。そして、加硫工程中、金型１０およびブラダー１５により加熱され、タイヤ最遅部のタイヤ内部温度が徐々に上昇することで加硫が進行するに伴い、タイヤ最遅部におけるひずみ量が徐々に低下し、極小値を示す（グラフ中”ｍｉ”）。

加硫工程開始後にひずみ量が極大値を経由して極小値となった後、算出した加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）は加硫時間経過とともに（加硫進行に伴い）、ゼロに収束する傾向があるため、（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５以内となった時点で加硫工程を終了することにより、容易に加硫終点を見極めることができる。その結果、余分な安全時間の設定が不要となり、空気入りタイヤの生産性を高めることができる。

加硫工程終了後は、金型１０を解放状態としつつ、金型１０内に配設したひずみゲージを加硫済タイヤから抜き取る。その結果、タイヤ毎に加硫終点を見極め、加硫時間を短縮しつつ空気入りタイヤを製造することができる。

なお、金型１０の型締め完了時点までは、ひずみゲージで測定したひずみ量が不安定となり、ノイズに似た極大値および極小値が発生することがある。しかしながら、本発明においては、金型１０の型締めが完了した時点近辺で示す極大値に着目し、この極大値の後に検出される極小値を検出後に、加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５となる時点を加硫工程の終点とするものとする。

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、比較例１〜２
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、サンプルタイヤ（タイヤサイズ：２７５／７０Ｒ２２．５）の加硫を実施した。その際、外部計測器に接続されたひずみゲージを金型１０内であって、空気入りタイヤのショルダー部に対応する位置に配設した。空気入りタイヤのショルダー部を含むトレッド部には、当業者に公知のゴム配合のものを使用した。比較例１では、従来の製造方法に従い、加硫工程での全ばらつきを加味した安全時間を１０分間設定して空気入りタイヤを製造した。比較例２では、加硫工程において前記第１〜第３段階を実施しつつも、ひずみ量が極小値を示した直後であって、（ｄｙ／ｄｘ）が０．７となった時点で加硫を終了した。一方、実施例１では、ひずみ量が極大値を経由して極小値となった後、（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５以内となった時点で加硫工程を終了した。

比較例１の加硫時間を１００としたときの加硫時間を表１に示す。指数が小さいほど、空気入りタイヤの生産性に優れることを意味する。また、比較例１〜２および実施例１で製造された空気入りタイヤの加硫最遅部を切断し、エアの有無を評価した。エアが残存する場合、加硫が不十分で製品不良に相当する。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１の空気入りタイヤは加硫時間が短縮されながらも、残存エアが無く、加硫が最適に行われていることが分かる。一方、比較例２の空気入りタイヤはタイヤ内にエアが残存するため、加硫が不十分であることが分かる。

Claims (2)

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の製造方法であって、
   前記加硫工程が、前記生タイヤの加硫最遅部にひずみゲージを埋設する第１段階と、加硫中の前記生タイヤのひずみ量を前記ひずみゲージにより測定する第２段階と、得られた測定値に基づき、前記生タイヤのひずみ量と加硫時間との関係を示す加硫ひずみ曲線を求めることにより、前記加硫ひずみ曲線の勾配（ｄｙ／ｄｘ）を算出する第３段階とを少なくとも有し、
   前記加硫工程開始後に前記ひずみ量が極大値を経由して極小値となった後、（ｄｙ／ｄｘ）が±０．５以内となった時点で前記加硫工程を終了することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記加硫最遅部が、前記トレッド部のショルダー部である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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