JP6852290B2 - ランフラットタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ランフラットタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、特定のランフラットタイヤ構造を備えることにより、ポストキュアインフレーターの使用をなくすことができ、ランフラットタイヤの製造コストを低減すると共に、加硫後の過加硫の発生を抑制することを可能にしたランフラットタイヤを製造する方法に関する。

パンク状態での走行を可能にするランフラットタイヤとして、サイドウォール部の内側に断面三日月状のサイド補強層を配置すると共に、カーカス層の補強材料として有機繊維コードが用いられたサイド補強型のランフラットタイヤが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、カーカス層の補強材料として有機繊維コードが用いられているため、タイヤ製造時において、加硫モールドから取り出した加硫後のランフラットタイヤをそのまま自然冷却すると、有機繊維コードが過度に収縮して不適切なタイヤ形状に変形することがある。

このような不具合を防止するために、加硫直後のタイヤをポストキュアインフレーター（以下、ＰＣＩという）に装着し、加硫後のタイヤをインフレーションさせながら冷却するポストキュアインフレーション工程を行なうことがある（例えば、特許文献３，４参照）。しかしながら、ＰＣＩを使用することで、多大な設備費用、保全費用及びエネルギー費用がかかるという欠点がある。

また、従来のようなＰＣＩを使用した場合、タイヤ内部が密閉空間になるため冷却効率が低くなる。その結果、強制的な冷却を行わなければ、タイヤが冷えず、過加硫になるという問題がある。

特開平７−３０４３１２号公報 特開２００９−６１８６６号公報 特開２００７−１９０８０８号公報 特開２００１−３１５１２９号公報

本発明の目的は、特定のランフラットタイヤ構造を備えることにより、ポストキュアインフレーターの使用をなくすことができ、ランフラットタイヤの製造コストを低減すると共に、加硫後の過加硫の発生を抑制することを可能にしたランフラットタイヤを製造する方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のランフラットタイヤの製造方法は、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に最厚部の厚さが５．０ｍｍ以上である断面三日月状のサイド補強ゴム層を配置したランフラットタイヤを製造する方法において、前記サイド補強ゴム層を６０℃での貯蔵弾性率が７ＭＰａ〜１７ＭＰａであり、かつ２０℃での１００％伸長時のモジュラスが５ＭＰａ〜１５ＭＰａであるゴム組成物から構成し、前記カーカス層を１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が０．３％〜２．０％である繊維コードから構成し、これらサイド補強ゴム層及びカーカス層を備えたランフラットタイヤを加硫後の搬送過程において無加圧状態で冷却する際に前記ランフラットタイヤをタイヤ上方から冷却することを特徴とするものである。

本発明者は、サイド補強型のランフラットタイヤの加硫工程について鋭意研究した結果、サイド補強ゴム層に貯蔵弾性率が比較的高く１００％伸長時のモジュラスが比較的高いゴム組成物を使用すると共に、カーカス層に乾熱処理時の熱収縮率が比較的小さい繊維コードを使用した場合、加硫後におけるカーカス層の補強コードの熱収縮を抑制可能であることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、サイド補強ゴム層を６０℃での貯蔵弾性率が７ＭＰａ〜１７ＭＰａであり、かつ２０℃での１００％伸長時のモジュラスが５ＭＰａ〜１５ＭＰａであるゴム組成物から構成し、カーカス層を１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が０．３％〜２．０％である繊維コードから構成するという条件下で、これらサイド補強ゴム層及びカーカス層を備えたランフラットタイヤを加硫後に無加圧状態で冷却することにより、加硫後の熱収縮によるタイヤの変形を抑制することができる。そのため、従来のようなＰＣＩを不要にし、ランフラットタイヤの製造コストを低減することが可能となる。しかも、本発明ではＰＣＩを使用する必要がなくなるので、タイヤ内部を外気に開放し、効率的な冷却が可能になる。その結果、ランフラットタイヤの過加硫を防止し、耐久性の高いランフラットタイヤを製造することが可能となる。

本発明では、ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がるように強制冷却を行い、その強制冷却時において下記式（１）で表される冷却傾きＸが−５０（℃／分）〜−３（℃／分）であることが好ましい。このように強制冷却を行うことで、過加硫を防止することができると共に、タイヤの冷却速度をコントロールすることができるため、冷却速度のバラツキを抑えることが可能となる。その結果、ランフラットタイヤの耐久性を効果的に向上させることが可能となる。
Ｘ＝（１００−Ｔ１）／（ｔ２−ｔ１）・・・（１）
但し、Ｔ１：加硫終了時のキャップトレッドの表面温度
ｔ１：加硫終了時の時間
ｔ２：キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がった時の時間

本発明では、ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、ランフラットタイヤを間隔の空いた金属ローラ上で冷却することが好ましい。このようにランフラットタイヤを冷却することで、通気性が良くなるため、冷却を効率的に促進することが可能となる。

本発明では、ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、ランフラットタイヤをベルトコンベア上で冷却することが好ましい。このようにランフラットタイヤを冷却することで、加硫後のランフラットタイヤの上下の温度差を縮小することが可能となる。

本発明では、ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、ランフラットタイヤをタイヤ上方から冷却することが好ましい。このようにランフラットタイヤを冷却することで、加硫後のランフラットタイヤの上下の温度差を効果的に縮小することが可能となる。

なお、貯蔵弾性率は、粘弾性スペクトロメーターを用いて、周波数２０Ｈｚ、初期歪み５％、動歪み±１％、温度６０℃の条件にて測定されるものである。一方、１００％伸長時のモジュラスは、温度２０℃の条件で、ＪＩＳ Ｋ６２５１に規定される「所定伸び引張応力」の測定方法（３号ダンベル使用）に準拠して測定されるものである。

本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを冷却する際に該ランフラットタイヤにおけるキャップトレッドの温度と時間の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを冷却する際に該ランフラットタイヤを金属ローラ上で冷却している状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを冷却する際に該ランフラットタイヤをベルトコンベア上で冷却している状態を示す斜視図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを示すものである。なお、図１において、ＣＬはタイヤ中心線である。

図１に示すように、本実施形態のランフラットタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。

一対のビード部３，３間には少なくとも１層（図１では２層）のカーカス層４が装架されている。このカーカス層４はタイヤ径方向に配向する複数本のカーカスコードを含んでいる。カーカス層４は各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。カーカス層４のカーカスコードとしては、後述する有機繊維コードが使用される。各ビードコア５のタイヤ外周側には断面三角形状のビードフィラー６が配置されている。また、各ビード部３にはビードコア５を包み込むようにチェーファー７が配置されている。そして、タイヤ内表面における一対のビード部３，３間の領域にはインナーライナー層８が配置されている。なお、２層構造のカーカス層４のうち、タイヤ外周側に配置されるカーカス層はビードフィラー６の中腹で終端し、タイヤ内周側に配置されるカーカス層はビードフィラー６を包み込み、更にトレッド部１のショルダー部近傍まで延びて終端している。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４のタイヤ外周側には複数層のベルト層９が埋設されている。これらベルト層９はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層９において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層９の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層９のタイヤ外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層１０が配置されている。ベルトカバー層１０は少なくとも１本の補強コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に連続的に巻回したジョイントレス構造とすることが望ましい。また、ベルトカバー層１０はベルト層９の幅方向の全域を覆うように配置しても良く、或いは、ベルト層９の幅方向外側のエッジ部のみを覆うように配置しても良い。ベルトカバー層１０の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

更に、トレッド部１におけるベルト層９及びベルトカバー層１０の外側にはトレッドゴム層１１が配置されている。サイドウォール部２におけるカーカス層４とインナーライナー層８との間にはランフラット走行を可能にするための断面三日月状のサイド補強ゴム層１２が配置されている。サイドウォール部２におけるカーカス層４の外側にはサイドウォールゴム層１３が配置されている。ビード部３におけるカーカス層４の外側にはリムクッションゴム層１４が配置されている。

図１に示すように、サイド補強ゴム層１２において、その厚さが最も厚い部分を最厚部とする。そのサイド補強ゴム層１２の最厚部における厚さＬは５ｍｍ以上となっている。ここで、最厚部の厚さＬは、サイド補強ゴム層１２の内面の法線に沿って測定される長さであってサイド補強ゴム層１２のタイヤ内周側からタイヤ外周側までの長さである。

また、サイド補強ゴム層１２は、６０℃での貯蔵弾性率が７ＭＰａ〜１７ＭＰａであり、かつ２０℃での１００％伸長時のモジュラスが５ＭＰａ〜１５ＭＰａであるゴム組成物から構成されている。一方、カーカス層４は、１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が０．３％〜２．０％である繊維コードから構成されている。カーカス層４を構成する繊維コードは、１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が１．１％〜１．４％であることが好ましく、特に、耐久性の観点からレーヨンが好ましく使用される。

上記ランフラットタイヤにおいて、これら条件を満たすサイド補強ゴム層１２とカーカス層４を採用することで、加硫後の熱収縮によるタイヤの変形を抑制することができる。その結果、加硫後に無加圧状態での冷却、即ち、ＰＣＩを用いない冷却を実現することが可能となる。そのため、従来のようなＰＣＩを不要にし、ランフラットタイヤの製造コストを低減することが可能となる。しかも、本発明ではＰＣＩを使用する必要がなくなるので、タイヤ内部を外気に開放し、効率的な冷却が可能になる。その結果、ランフラットタイヤの過加硫を防止し、耐久性の高いランフラットタイヤを製造することが可能となる。

特に、ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がるように強制冷却を行い、その強制冷却時において下記式（１）で表される冷却傾きＸが−５０（℃／分）〜−３（℃／分）であることが好ましい。
Ｘ＝（１００−Ｔ１）／（ｔ２−ｔ１）・・・（１）
但し、Ｔ１：加硫終了時のキャップトレッドの表面温度
ｔ１：加硫終了時の時間
ｔ２：キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がった時の時間

図２は、本発明の実施形態からなるランフラットタイヤを冷却する際に、ランフラットタイヤにおけるキャップトレッドの温度と時間の関係を示し、縦軸は温度Ｔ（℃）、横軸は時間ｔ（分）を示している。例えば、図２に示すように、加硫終了時のキャップトレッドの表面温度Ｔ１が１７０℃、加硫終了時の時間ｔ１が１８．６分、キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がった時の時間ｔ２が３２．６分の場合、冷却傾きＸは上記式（１）で計算され、−５（℃／分）となる。

一般に、ランフラットタイヤを自然冷却すると、タイヤが冷えにくく過加硫となると共に、外気温により冷却スピードのバラツキが生じることがある。これに対して、本発明では上述するような強制冷却を行うことで過加硫を防止することができると共に、タイヤの冷却速度もコントロールきるため、冷却速度のバラツキを抑えることが可能となる。その結果、ランフラットタイヤの耐久性を効果的に向上させることが可能となる。

図３，４は、ランフラットタイヤを冷却する際にランフラットタイヤを金属ローラ２０上或いはベルトコンベア３０上で冷却している状態を示している。

図３に示すように、複数本の金属ローラ２０は、所定の間隔を空けてランフラットタイヤの搬送方向Ｒと直交する方向に並行に設けられている。ランフラットタイヤは、各金属ローラ２０を所定の速度で同じ向きに回転させることで搬送方向Ｒに搬送されている。また、ランフラットタイヤは金属ローラ２０上により搬送される過程で冷却される。このようにランフラットタイヤを冷却することで、金属ローラ２０の隙間から通気性を確保できるため、ランフラットタイヤの冷却を効率的に促進することが可能となる。

図４に示すように、ベルトコンベア３０はランフラットタイヤの搬送方向Ｒと同方向に設けられている。ランフラットタイヤは、ベルトコンベア３０を所定の速度で回転させることで搬送方向Ｒに搬送されている。また、ランフラットタイヤはベルトコンベア３０により搬送される過程で冷却される。従来のタイヤ加硫方法において、例えば、蒸気による加硫ではブラダーの底部に溜まるドレンによる低温化が生じて加硫後のタイヤにおける上下の温度差が生じ、ガスによる加硫では蒸気による加硫以上に加硫後のタイヤにおける上下の温度差が生じる。そのため、このようにランフラットタイヤを冷却することで、タイヤの下側が冷えにくくし、加硫後のランフラットタイヤの上下の温度差を縮小することが可能となる。

図３及び図４の態様では、金属ローラ２０及びベルトコンベア３０の上方に送風装置４０が設置されている。ランフラットタイヤは、金属ローラ２０又はベルトコンベア３０により搬送される過程で、送風装置４０から冷却エアーがランフラットタイヤに吹き付けられて急速に冷却される。このようにランフラットタイヤを冷却することで、加硫後のランフラットタイヤの上下の温度差を効果的に縮小することが可能となる。

タイヤサイズが２２５／４０ＲＦ１８であって、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に最厚部の厚さが６．０ｍｍである断面三日月状のサイド補強ゴム層を配置したランフラットタイヤを製造する方法において、サイド補強ゴム層を６０℃での貯蔵弾性率が１２ＭＰａであり、かつ２０℃での１００％伸長時のモジュラスが９ＭＰａであるゴム組成物から構成し、カーカス層を１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が１．２％である繊維コード（レーヨン）から構成し、ＰＣＩ適用の有無、冷却方法（冷却傾き（℃／分））及び加硫終了後の稼働装置を表１のように設定した従来例１，２及び実施例１，２のタイヤを製作した。

なお、表１に示すＰＣＩ適用の有無において、「有り」の場合はＰＣＩの圧力を２００ｋＰａに設定してポストキュアインフレーション工程を行った。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、耐久性に関する評価を実施し、その結果を表１に併せて示した。

耐久性：
各試験タイヤをそれぞれホイールに組み付け、バルブコアを取り除いて空気圧を完全に抜いた状態で、荷重は最大負荷能力×６５％とし、速度８１ｋｍ／ｈとしてドラム試験機を用いて耐久性を測定した。評価結果は、従来例１，２を１００とする指数により示した。その際、実施例１は従来例１に対しての指数、実施例２は従来例２に対しての指数を示す。この指数値が大きいほど耐久性が大きいことを意味する。

表１に示すように、実施例１のタイヤは、従来例１との対比において、耐久性が向上していた。また、実施例２のタイヤは、従来例２との対比において、耐久性が向上していた。

次に、タイヤサイズが２２５／４０ＲＦ１８であって、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月状のサイド補強ゴム層を配置したランフラットタイヤを製造する方法において、サイド補強ゴム層の最厚部の厚さ（ｍｍ）、サイド補強ゴム層の６０℃での貯蔵弾性率（ＭＰａ）、サイド補強ゴム層の２０℃での１００％伸長時におけるモジュラス（ＭＰａ）、カーカス層の繊維コード（熱収縮率）、ＰＣＩ適用の有無及び冷却方法（冷却傾き（℃／分））を表２のように設定した比較例１〜６及び実施例３，４のタイヤを製作した。

なお、表２に示すカーカス層の繊維コード（熱収縮率）において、「ＰＥＴ」はポリエチレンテレフタレートを示す。

上記方法により作製した比較例１〜６及び実施例３，４のタイヤについて、各試験タイヤの変形の有無を目視により確認し、その結果を表２に示した。

表２に示すように、実施例３，４のタイヤにおいては、ＰＣＩを用いずに、変形のないタイヤを得ることができた。一方、ＰＣＩを用いずに作製した比較例１，３，５のタイヤにおいてはタイヤの変形が生じた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ チェーファー
８ インナーライナー層
９ ベルト層
１０ ベルトカバー層
１２ サイド補強ゴム層

Claims (4)

1. 一対のビード部間に装架されたカーカス層を備えると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に最厚部の厚さが５．０ｍｍ以上である断面三日月状のサイド補強ゴム層を配置したランフラットタイヤを製造する方法において、
   前記サイド補強ゴム層を６０℃での貯蔵弾性率が７ＭＰａ〜１７ＭＰａであり、かつ２０℃での１００％伸長時のモジュラスが５ＭＰａ〜１５ＭＰａであるゴム組成物から構成し、前記カーカス層を１５０℃×３０分の乾熱処理時の熱収縮率が０．３％〜２．０％である繊維コードから構成し、これらサイド補強ゴム層及びカーカス層を備えたランフラットタイヤを加硫後の搬送過程において無加圧状態で冷却する際に前記ランフラットタイヤをタイヤ上方から冷却することを特徴とするランフラットタイヤの製造方法。
2. 前記ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がるように強制冷却を行い、その強制冷却時において下記式（１）で表される冷却傾きＸが−５０（℃／分）〜−３（℃／分）であることを特徴とする請求項１に記載のランフラットタイヤの製造方法。
   Ｘ＝（１００−Ｔ１）／（ｔ２−ｔ１）・・・（１）
   但し、Ｔ１：加硫終了時のキャップトレッドの表面温度
   ｔ１：加硫終了時の時間
   ｔ２：キャップトレッドの表面温度が１００℃まで下がった時の時間
3. 前記ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、前記ランフラットタイヤを間隔の空いた金属ローラ上で冷却することを特徴とする請求項１又は２に記載のランフラットタイヤの製造方法。
4. 前記ランフラットタイヤを無加圧状態で冷却する際に、前記ランフラットタイヤをベルトコンベア上で冷却することを特徴とする請求項１又は２に記載のランフラットタイヤの製造方法。

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