JP7102764B2 - タイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの製造方法に関し、さらに詳しくは、予め設定された所定の加硫条件下で、グリーンタイヤの所定領域における位置に起因する加硫度のばらつきを精度よく抑制できるタイヤの製造方法をに関するものである。

空気入りタイヤはグリーンタイヤを加硫することで製造される。この加硫工程は、一般的に加硫用モールドの中にグリーンタイヤを横倒し状態で配置して型閉め後、グリーンタイヤの内部で加硫用ブラダを膨張させることにより行われる。膨張している加硫用ブラダ内部では、加熱媒体であるスチームが冷却されて水となって下方に流下することなどに起因して、ブラダ下側はブラダ上側に比して低温になる。即ち、グリーンタイヤを加硫する際の加硫用ブラダの温度には上下方向で差異があるため、横倒し状態のタイヤの下側が加硫不足にならないように加硫条件が設定されることが一般的である。したがって、横倒し状態で加硫されたタイヤでは上側が相対的に過加硫の状態になる。また、タイヤ表面から深い位置に対してタイヤ表面は過加硫の状態になり易い。

過加硫の状態になるとリバージョンが発生し、ゴム物性が低下してタイヤ品質に影響が生じることがある。リバージョンとはいわゆる加硫戻りといわれる現象であり、一旦形成された硫黄架橋が切断されて硫黄が一方のポリマー鎖にペンダント状にぶら下がる現象、または、ポリマー自体の分子鎖が切断される現象である。

横倒し状態で加硫するグリーンタイヤにおいて、上部側のベルトエッジクッションの過加硫を防止するため、上部側のベルトエッジクッションを構成するゴム組成物の加硫速度を、下部側のベルトエッジクッションを構成するゴム組成物の加硫速度よりも遅くする方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法により、横倒し状態で加硫されたタイヤでの上部側と下部側のベルトエッジクッションにおける加硫度の差異が是正されるのでタイヤ品質の向上につながる。しかしながら、横倒し状態のグリーンタイヤを加硫する際に、上部側と下部側のベルトエッジクッションを構成するゴム組成物に設定する加硫速度の差異の適正範囲は、グリーンタイヤの仕様や加硫条件によって異なる。そのため、上部側と下部側のベルトエッジクッションに対して、一律的な数値範囲によって加硫速度の差異を設定する特許文献１の提案の方法では、加硫度のばらつきを精度よく抑制するには改善の余地がある。

特開２００８－２３８２９号公報

本発明の目的は、予め設定された所定の加硫条件下で、グリーンタイヤの所定領域における位置に起因する加硫度のばらつきを精度よく抑制できるタイヤの製造方法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タイヤの製造方法は、グリーンタイヤを所定の加硫条件に設定された加硫機を用いて加硫することによりタイヤを製造するタイヤの製造方法において、前記グリーンタイヤの予め設定された領域について、前記所定の加硫条件で前記グリーンタイヤを加硫した場合の熱履歴を予め把握しておき、把握した前記熱履歴の大きさの前記領域における位置によるばらつきに基づいて、前記加硫条件における前記領域での加硫度のばらつきを小さくするように、前記領域における位置に応じて配合するリバージョン防止剤の量を異ならせることにより、前記領域における位置に応じて耐リバージョン性能を異ならせた前記グリーンタイヤを成形することを特徴とする。

本発明によれば、グリーンタイヤの予め設定された領域について、所定条件でグリーンタイヤを加硫した場合の熱履歴を予め把握しておき、この把握した熱履歴のデータに基づいて、グリーンタイヤの加硫工程が終了した際に前記領域での加硫度のばらつきを小さくするように、前記領域における位置に応じて耐リバージョン性能を異ならせたグリーンタイヤを成形する。そのため、このグリーンタイヤと同じ仕様のグリーンタイヤをこの所定条件で加硫して製造されたタイヤでは、予め設定された領域での加硫度のばらつきを精度よく抑制することができる。

グリーンタイヤを横断面視で模式的に例示する説明図である。 図１のグリーンタイヤを加硫している状態を断面視で例示する説明図である。 図２のグリーンタイヤの所定領域（サイド部）において熱履歴を測定した位置を例示する説明図である。 図３の所定領域での熱履歴の分布を例示するグラフ図である。 熱履歴と加硫度との関係を例示するグラフ図である。 図３の所定領域での熱履歴と加硫度との関係を例示するグラフ図である。 グリーンタイヤの各部位を構成する部材を断面視で模式的に例示する説明図である。 耐リバージョン性能の調整例を示すグラフ図である。 加硫されたタイヤを横断面視で模式的に例示する説明図である。

以下、本発明のタイヤの製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するグリーンタイヤＧは、最内周のインナーライナ１の外周側にカーカス２が積層されている。カーカス２は左右一対のビード部３Ａ、３Ｂの間に架装されている。カーカス２の両端部はそれぞれのビード部３Ａ、３Ｂのビードコア３ｃの周りでタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカス２のタイヤ幅方向中央部には２層のベルト層７が埋設されていて、その外周側にはトレッド部６が積層されている。ベルト層７の層数は適宜設定される。カーカス２のタイヤ幅方向両側（左右外側）にはそれぞれ、サイド部４Ａ、４Ｂが積層されている。トレッド部６とそれぞれのサイド部４Ａ、４Ｂの間のカーカス２の外側にはそれぞれ、ショルダ部５Ａ、５Ｂが積層されている。グリーンタイヤＧを構成する部材は主に未加硫ゴムおよび補強材であり、上述した部材の他に必要な部材が適宜使用されてグリーンタイヤＧは形成される。

図２に例示するように、グリーンタイヤＧは加硫機８に取り付けられた加硫用モールド９の中に横倒し状態で配置される。このグリーンタイヤＧは、加硫用モールド９を型閉めした後、グリーンタイヤＧの内側の加硫用ブラダ１０を膨張させた状態にして加硫される。この実施形態では加硫用モールド９は、円環状に配置された多数のセクタモールド９ａと、円環状の上側サイドモールド９ｂと、円環状の下側サイドモールド９ｃとで構成されている。

加硫用ブラダ１０は、内部に例えばスチーム（加熱媒体）と窒素ガス（加圧媒体）が注入されて膨張する。したがって、グリーンタイヤＧの内側は、主にスチームによって加熱された加硫用ブラダ１０によって加熱される。加硫用モールド９は内部を流通する加熱媒体によって加熱される。したがって、グリーンタイヤＧの外側は、主に加熱された加硫用モールド９によって加熱される。

本発明では、グリーンタイヤＧを所定の加硫条件（加硫温度条件、加圧条件や加硫時間条件など）に設定された加硫機８を用いて加硫して図８のタイヤＴを製造する際に、グリーンタイヤＧの予め設定された領域について、この所定の加硫条件でグリーンタイヤＧを加硫した場合の熱履歴（加硫開始から加硫終了までに受ける熱エネルギの総量）を予め把握する。この熱履歴を把握するには、このグリーンタイヤＧと同仕様のグリーンタイヤＧに熱電対などの温度センサを設置して、図２に例示するように、グリーンタイヤＧを実際に所定の加硫条件で加硫することにより、熱履歴のデータを取得して把握する。或いは、このグリーンタイヤＧと同仕様のグリーンタイヤＧの解析モデルを用いてコンピュータシミュレーションを行うことにより熱履歴のデータを取得して把握することもできる。

グリーンタイヤＧの上述した予め設定された領域としては例えば、横倒し状態のグリーンタイヤＧにおける下側サイド部４Ａ、上側サイド部４Ｂ、下側ショルダ部５Ａ、上側ショルダ部５Ｂ、トレッド部６、下側ビード部３Ａ、上側ビード部３Ｂなど、グリーンタイヤＧを構成する特定の同一部位が選択される。

図３に例示するように予め設定された領域が下側サイド部４Ａおよび上側サイド部４Ｂである場合には、それぞれのサイド部４Ａ、４Ｂの厚さ方向（図３では上下方向）に位置を異ならせたＰａ～Ｐｈのそれぞれにおける熱履歴を取得する。位置Ｐａは下側サイド部４Ａとカーカス２との境界位置であり、位置Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄはそれぞれ所定間隔で下方に位置している。位置Ｐｅは上側サイド部４Ｂとカーカス２との境界位置であり、位置Ｐｆ、Ｐｇ、Ｐｈはそれぞれ所定間隔で上方に位置している。

位置Ｐａ～Ｐｈで把握したそれぞれの熱履歴が図４では白丸で例示されている。図４の白丸がそれぞれの位置Ｐａ～Ｐｈでの熱履歴データである。位置Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの間の位置の熱履歴、位置Ｐｅ、Ｐｆ、Ｐｇの間の位置の熱履歴は測定したそれぞれの位置での熱履歴を結んだ線分によって近似することができる。横倒し状態のグリーンタイヤＧで位置Ｐｄよりも下方の位置の熱履歴は、位置Ｐｃと位置Ｐｄでの熱履歴を結ぶ線分を延長した線分によって近似することができる。横倒し状態のグリーンタイヤＧで位置Ｐｈよりも上方の位置の熱履歴は、位置Ｐｇと位置Ｐｈでの熱履歴を結ぶ線分を延長した線分によって近似することができる。

図４では、位置Ｐａでの熱履歴の大きさを基準（１００）にして、それぞれの位置での熱履歴を指数で表示している。熱履歴が大きくなるに連れて加硫反応は進み、同じ仕様のゴム部材であれば加硫反応の進み具合は同じである。したがって、サイド部４Ａ，４Ｂがすべて同じ仕様のゴム部材で形成されている場合は、図４に例示する熱履歴の大きさは加硫度（加硫の進行度合い）のばらつきを示していることになる。

加硫用ブラダ１０の内部ではスチームの熱が奪われて水となり、この水が流下して溜まる加硫用ブラダ１０の下側は冷却される。そのため、下側サイド部４Ａに比して上側サイド部４Ｂでの熱履歴が大きくなる。また、それぞれのサイド部４Ａ、４Ｂにおいてタイヤ内側に比してタイヤ外側の熱履歴が大きくなる。即ち、グリーンタイヤＧの加硫工程が終了した際には予め設定された領域（サイド部Ａ、Ｂ）で位置によって加硫度にばらつき生じる。

未加硫ゴムは一般的に、図５に例示するように熱履歴が所定の大きさ（図５では指数１００で示している）で加硫度がピーク（図５では指数１００で示している）になる。加硫度としては、ロータレス加硫試験機で測定されるトルクの大きさを用いることができる。その後、熱履歴が大きくなると過加硫の状態になり、リバージョン（いわゆる加硫戻り）が生じて加硫度は低下する。そこで例えば、熱履歴が所定の大きさ以上になって加硫度がピーク（指数１００）またはピークになる若干前から、そのピークよりも所定値だけ小さい値（指数Ｋ）になるまで範囲が、加硫度の適正範囲として設定される。

図４の熱履歴が指数１００～１２０の範囲において、加硫度が適正範囲であるとすると、それぞれのサイド部４Ａ、４Ｂの熱履歴と加硫度との関係は図６の実線で例示できる。下側サイド部４Ａの加硫度は適正範囲（指数１００～Ｋ）になるが、上側サイド部４Ｂの加硫度は適正範囲外となる。そこで、把握した熱履歴の大きさのこの領域（サイド部Ａ、Ｂ）における位置Ｐａ～Ｐｈによるばらつきに基づいて、グリーンタイヤＧの加硫工程が終了した際にこの領域での加硫度のばらつきを小さくするように、この領域における位置Ｐａ～Ｐｈに応じて耐リバージョン性能を異ならせたグリーンタイヤＧを成形する。即ち、熱履歴が過大になってもリバージョンが生じ難くする（リバージョンの程度を小さくする）。

例えば図６に示すように、グリーンタイヤＧの加硫終了時に上側サイド部４Ｂの加硫度が適正範囲（指数１００～Ｋ）に入るように調整して、できるだけ指数１００に近づける（実線から破線へ変化させる）。そこで、図７に例示するように、サイド部Ｂを４層のサイドゴム部材４ｅ～４ｈで形成する。それぞれのサイドゴム部材４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈは、位置Ｐｅ、Ｐｆ、Ｐｇ、Ｐｈに対応する部材である。サイドゴム部材４ｅは位置Ｐｅと同等の熱履歴を受け、その他のそれぞれの部材４ｆ、４ｇ、４ｈも対応するそれぞれの位置Ｐｆ、Ｐｇ、Ｐｈと同等の熱履歴を受ける。

熱履歴が同じであっても未加硫ゴムの耐リバージョン性能が異なればグリーンタイヤＧの加硫終了時の加硫度は異なる。即ち、未加硫ゴムの耐リバージョン性能が高ければ（優れていれば）リバージョンは発生し難くなり（リバージョンの程度は小さくなり）、耐リバージョン性能が低ければ（劣っていれば）リバージョンは発生し易くなる（リバージョンの程度が大きくなる）。そこで、サイド部４Ｂでは、熱履歴がより大きくなる部材は耐リバージョン性能をより高くするように設定し、サイドゴム部材４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの順で徐々に耐リバージョン性能を高くして、サイドゴム部材４ｈの耐リバージョン性能を最も高くする。

耐リバージョン性能を異ならせるには、サイド部４Ｂにおけるそれぞれのサイドゴム部材４ｅ～４ｈの位置に応じて、それぞれのサイドゴム部材４ｅ～４ｈに配合する配合剤の量を異ならせればよい。図８に例示するように、配合するリバージョン防止剤の量が多くなるに連れて、熱履歴と加硫度との関係を示す曲線の加硫度ピーク後の低減具合が小さくなる(破線から実線に変化する)。この実施形態では、サイドゴム部材４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの順で配合するリバージョン防止剤の量を徐々に多くする。

或いは、配合する加硫促進剤の量が徐々に多くなるに連れて、熱履歴と加硫度との関係を示す曲線の加硫度ピーク後の低減具合が小さくなる。そこで、この実施形態では、サイドゴム部材４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの順で配合する加硫促進剤の量を徐々に多くするとともに、必要に応じて硫黄の量を徐々に少なくすることもできる。このように耐リバージョン性能を異ならせたそれぞれのサイドゴム部材４ｅ～４ｈを積層してサイド部４Ｂを形成する。尚、それぞれのサイドゴム部材４ｅ～４ｈのゴム種を異ならせることで、それぞれの耐リバージョン性能を異ならせることもできる。また、未加硫ゴムを細長のストリップ材にして、このストリップ材を巻き付けてサイド部４Ｂなどを形成する場合にも本発明は適用することができる。

図６ではサイド部４Ａについては加硫度が適正範囲（指数１００～Ｋ）内に入っているので、それぞれの位置Ｐａ～Ｐｄに応じて耐リバージョン性能を異ならせた部材で形成せずに、同一の仕様の未加硫ゴム部材（１種類の未加硫ゴム部材）で形成することもできる。或いは、上述したサイド部４Ｂと同様にサイド部４Ａについても、位置Ｐａ～Ｐｄに応じて耐リバージョン性能を異ならせた部材で形成することもできる。

上述した手法で成形したグリーンタイヤＧを図２に例示するように所定条件で加硫することで図９に例示するタイヤＴが製造される。本発明では、グリーンタイヤＧの予め設定された領域の加硫度を均一化するために、予め設定された所定の加硫条件を変化させるのではなく、予め設定された所定の加硫条件に対応させてグリーンタイヤＧを成形する。

即ち、グリーンタイヤＧの予め設定された領域について、所定条件でグリーンタイヤＧを加硫した場合の熱履歴のデータを予め把握している。そして、この把握している熱履歴に基づいて、製造されたタイヤＴのこの領域での加硫度のばらつきを小さくするように、この領域における位置に応じて耐リバージョン性能を異ならせたグリーンタイヤＧを成形する。これにより、製造されたタイヤＴの予め設定された領域では、加硫度のばらつきを精度よく抑制することができる。

上述した実施形態では、予め設定された領域がサイド部４Ａ、４Ｂの場合を例示したが、下側ショルダ部５Ａ、上側ショルダ部５Ｂ、トレッド部６など他の部位の場合もある。この場合も上述したサイド部４Ａ、４Ｂと同様にそれぞれの部位の熱履歴を把握し、把握した熱履歴に基づいてショルダ部５Ａ、５Ｂ、トレッド部６などを形成する。

図７に例示するように、トレッド部６は複数のトレッドゴム部材６ａ～６ｉを積層して形成し、ショルダ部５Ａ、５Ｂはそれぞれ、複数のショルダゴム部材５ａ～５ｄ、５ｅ～５ｈを積層して形成する。そして、同一部位の中で部材の耐リバージョン性能を異ならせてグリーンタイヤＧを成形する。

耐リバージョン性能を異ならせる予め設定された領域には、加硫度のばらつきが大きくなり易い領域が選択され、少なくとも一方のサイド部、少なくとも一方のショルダ部、トレッド部のうちのいずれか１つの領域が含まれるようにするとよい。また、耐リバージョン性能を異ならせる予め設定された領域は、下側サイド部４Ａなどの同一部位に限定されず、下側サイド部４Ａと上側サイド部４Ｂ、下側サイド部４Ａと下側ショルダ部５Ａなど、複数の異なる部位を含む領域にすることもできる。

１ インナーライナ
２ カーカス
３Ａ、３Ｂ ビード部
３ｃ ビードコア
４Ａ、４Ｂ サイド部
４ａ～４ｈ サイドゴム部材
５Ａ、５Ｂ ショルダ部
５ａ～５ｈ ショルダゴム部材
６ トレッド部
６ａ～６ｉ トレッドゴム部材
７ ベルト層
８ 加硫機
９ 加硫用モールド
９ａ セクターモールド
９ｂ 上側サイドモールド
９ｃ 下側サイドモールド
１０ 加硫用ブラダ
Ｇ グリーンタイヤ
Ｔ 完成タイヤ

Claims (2)

1. グリーンタイヤを所定の加硫条件に設定された加硫機を用いて加硫することによりタイヤを製造するタイヤの製造方法において、
   前記グリーンタイヤの予め設定された領域について、前記所定の加硫条件で前記グリーンタイヤを加硫した場合の熱履歴を予め把握しておき、
   把握した前記熱履歴の大きさの前記領域における位置によるばらつきに基づいて、前記加硫条件における前記領域での加硫度のばらつきを小さくするように、前記領域における位置に応じて配合するリバージョン防止剤の量を異ならせることにより、前記領域における位置に応じて耐リバージョン性能を異ならせた前記グリーンタイヤを成形することを特徴とするタイヤの製造方法。
2. 前記領域に少なくとも一方のサイド部、少なくとも一方のショルダ部、トレッド部のうちのいずれか１つの領域が含まれる請求項１に記載のタイヤの製造方法。

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