JP7579699B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、未加硫の生タイヤをタイヤ成型用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、余裕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。

例えば下記特許文献１には、加硫工程において、生タイヤのトレッド部のショルダー部などに誘電率測定プローブを埋設する段階を少なくとも備える空気入りタイヤの製造方法が記載されている。

特開２０１６－２０３５５５号公報

本発明者らが鋭意検討した結果、前記特許文献１に記載の方法では、加硫工程後に得られた空気入りタイヤに、誘電率測定プローブの埋設部位に対応する埋設痕が残るため、タイヤ走行時、該埋設痕に例えば小石などの異物が噛み込むと、これが原因となり空気入りタイヤのトレッド踏面にクラックが発生し、故障の原因となる懸念が存在することが判明した。

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、加硫工程時にタイヤ毎の正確な加硫温度を測定することにより、加硫時間の最適化を図りつつ、耐クラック性に優れ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、未加硫の生タイヤをタイヤ成型用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、前記タイヤ成型用金型は、未加硫の生タイヤのトレッド部に圧接可能なトレッド型部を少なくとも備えるものであり、前記トレッド型部は、周方向に分割されて、前記生タイヤの径方向に移動可能な複数のセグメントを有し、前記セグメントの少なくとも一つは、生タイヤのトレッド部に溝部を形成するための突出部と、前記加硫工程時に前記トレッド部の温度を計測する温度センサとを備え、前記温度センサは、前記突出部内の径方向外側から内側に向けて配設されており、少なくとも先端の一部が前記突出部の先端より径方向内側に突出しており、前記加硫工程は、前記突出部の先端から突出した前記温度センサを前記トレッド部に埋設することにより、前記トレッド部の温度を測定しつつ実施され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。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記突出部の先端から突出した前記温度センサの突出高さが０ｍｍを超えて２０ｍｍ以下であることが好ましい。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記突出部の高さが５ｍｍ以上であることが好ましい。

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記温度センサが、プラチナ測温抵抗体であることが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法で使用するタイヤ成型用金型は、生タイヤのトレッド部に溝部を形成するための突出部と、加硫工程時にトレッド部の温度を計測する温度センサとを備える。さらに、温度センサは、突出部内の径方向外側から内側に向けて配設されており、少なくとも先端の一部が突出部の先端より径方向内側に突出している。本発明で使用するタイヤ成型用金型がかかる構成を備えるものであるため、加硫工程後に製造される空気入りタイヤでは、温度センサに起因した埋設痕が溝部の底面近傍に形成される。つまり、空気入りタイヤのトレッド部の踏面に、大きな埋設痕が残らないため、埋設痕に小石などの異物が噛み込むことを効果的に防止することができる。

本発明において加熱加硫する未加硫の生タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 本発明において使用するタイヤ成型用金型を概念的に示す断面図 本発明において使用するタイヤ成型用金型が備える突出部と温度センサとの状態を概念的に示す断面図

以下に、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。本発明において加熱加硫する未加硫の生タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図を図１に示す。ここで示した生タイヤ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、タイヤ成型用金型（以下、単に「金型」ともいう）が使用される。図２にタイヤ成型用金型を概念的に表した断面図を示す。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のトレッド部３に圧接可能なトレッド型部１１を少なくとも備える。本実施形態では、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。トレッド型部１１はさらに周方向に複数個のセグメントに分割されており、金型１０内に配設される生タイヤ９の径方向に移動可能となっている。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。

図３に、本発明において使用するタイヤ成型用金型が備える突出部と温度センサとの状態を概念的に示す断面図を示す。図３に示す通り、金型１０を構成するセグメントＳｇの少なくとも一つは、生タイヤのトレッド部３に溝部を形成するための突出部Ｐと、加硫工程時にトレッド部３の温度を計測する温度センサＳとを備える。温度センサＳは、突出部Ｐ内の径方向外側から内側に向けて配設されている。なお、トレッド部３に溝部を形成するための突出部Ｐは、通常、金型１０に２以上配設されるところ、温度センサＳは複数の突出部Ｐの一つのみに配設してもよく、２以上の突出部Ｐに配設してもよい。温度センサＳは、例えばセグメントＳｇの有する固定手段（不図示）により固定され、内周面側に向かって生タイヤのタイヤ径方向に延びるように設置可能である。なお、「内周面側」とは生タイヤ９が金型１０にセットされる際、生タイヤ９の中心側を意味する。温度センサＳを固定する固定手段は、例えば外周面側をダブルナットなどで構成し、内周面側をネジ構造で構成してもよい。

図３に示す通り、温度センサＳの少なくとも先端の一部は、突出部Ｐの先端より径方向内側に突出している。温度センサＳの先端には測温抵抗体が配設されており、かかる先端部分でトレッド部３の温度を測定することができる。測温抵抗体としては、感度が優れることから、プラチナ測温抵抗体を使用することが好ましい。測温抵抗体には、リード線が繋がれ、図示しないレコーダに電圧情報（温度情報）を伝達する。

加硫工程時、トレッド部３に温度センサＳを埋設（挿入）する方法としては、例えばセグメントＳｇの少なくとも一つに、温度センサＳの軸方向と生タイヤ９の径方向とが一致するように、突出部Ｐおよび温度センサＳを配設し、加硫工程時、セグメントＳｇがタイヤ径方向に移動するのと同時に、温度センサＳが生タイヤ９のトレッド部３に挿入されるように設計してもよい。トレッド部に温度センサが埋設される際、通常であれば温度センサにかなりの負荷が掛かり、場合によっては温度センサの破損に繋がる懸念がある。しかしながら、図３に示す通り、本発明においては、温度センサＳは、その先端のみが突出部Ｐから突出しているに過ぎず、先端以外は突出部Ｐ内に配設されており、保護されている。したがって、繰り返しトレッド部３に温度センサＳを埋設（挿入）しても、温度センサＳの破損などの発生リスクを著しく低減することが可能となる。温度センサＳの最大幅Ｗ_ｓとしては、例えば２～１０ｍｍ程度が例示可能である。

突出部Ｐの先端から突出した温度センサＳの先端の突出高さＨ_ＳＴは、トレッド部３の温度を測定するために０ｍｍを超えて設計されることが好ましく、５ｍｍを超えて設計されることがより好ましい。また、Ｈ_ＳＴが長すぎると、温度センサＳの埋設部分に対応する穴がトレッド部３の溝底に形成されるため、タイヤ走行時、該埋設痕に例えば小石などの異物が噛み込む危険性が高まる。したがって、Ｈ_ＳＴは２０ｍｍ以下に設計されることが好ましく、１５ｍｍ以下に設計されることがより好ましい。

加硫工程後に得られる空気入りタイヤでは、温度センサＳが配設される突出部Ｐに対応する溝部がトレッド部３に形成されるところ、溝部の溝幅が広ければ広いほど、溝部の溝底に形成される温度センサの埋設痕が目立ちにくくなる。したがって、突出部Ｐは、トレッド部３に形成される幅の広い溝、例えば主溝形成用の突出部であることが好ましい。突出部Ｐの最大幅Ｗ_ｐとしては、例えば５～２０ｍｍ程度が例示可能である。同様に、トレッド部の踏面に形成される溝部の溝深さが深ければ深いほど、溝部の溝底に形成される温度センサの埋設痕が目立ちにくくなる。トレッド部の踏面に形成される溝部の深さに対応する、突出部Ｐの高さＨ_Ｐは、例えば５～２５ｍｍ程度が例示可能である。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法により、トレッド部の温度を正確に測定しつつ、未加硫の生タイヤを加熱加硫することができるため、余分な安全時間を設定することなく、タイヤ毎に加硫工程の終了時点を確実に決定することができる。加えて、製造タイヤの温度センサの埋設部分に対応する埋設痕を非常に小さく設計することが可能であり、かつ空気入りタイヤのトレッド部の踏面に大きな埋設痕が残らないため、小石などの異物が噛み込み、これが原因となり空気入りタイヤのトレッド表面にクラックが発生する可能性を著しく低減することができる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

実施例１
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、高精度デジタルデータロガーに接続された温度センサＳ（プラチナ測温抵抗体）を図３に示す通り、主溝形成用の突出部Ｐ内に配設し、トレッド部３の温度を測定しつつ加硫工程を実施した。突出部Ｐの先端から突出した温度センサＳの先端の突出高さＨ_ＳＴは１５ｍｍ、温度センサＳの最大幅Ｗ_ｓは、５ｍｍ、突出部Ｐの高さＨ_Ｐは２５ｍｍ、突出部の最大幅Ｗ_ｐは２０ｍｍに設計した。その後、加硫金型１０を使用し、加硫工程を実施することにより、空気入りタイヤを製造した。

比較例１
温度センサを配設しない（加硫工程時にトレッド部の温度を測定しない）こと以外は、実施例１と同様の方法により空気入りタイヤを製造した。なお、比較例１は、従来公知の製造方法に対応し、加硫工程での全ばらつきを加味した余裕時間を加算して加硫工程を実施した。

比較例２
温度センサを突出部内に配設するのではなく、トレッド部の踏面に埋設されるように温度センサを設計し、トレッド部の温度を測定しつつ加硫工程を実施したこと以外は、実施例１と同様の方法により空気入りタイヤを製造した。温度センサのトレッド部内へ埋設された部分の長さは１５ｍｍであり、この部分に相当する埋設痕（穴）がトレッド部の踏面に形成された。

［加硫生産性］
金型１０内に生タイヤ９がセットされた時点から、金型１０を開放状態し、加硫工程を終了した時点までを加硫時間と定義し、比較例１での加硫時間を１００とする指数で表した。数値が低いほど加硫生産性に優れることを意味する。結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１の製造方法では加硫時間の最適化を図りつつ、耐クラック性に優れた空気入りタイヤが製造可能であることが分かる。一方、比較例２の製造方法では、トレッド部の踏面に温度センサの埋設痕が形成されてしまうため、埋設痕に例えば小石などの異物が噛み込むことで、耐クラック性が悪化することが容易に理解できる。

Ｓ 温度センサ
Ｐ 突出部

Claims (2)

1. 未加硫の生タイヤをタイヤ成型用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、
   前記タイヤ成型用金型は、未加硫の生タイヤのトレッド部に圧接可能なトレッド型部を少なくとも備えるものであり、
   前記トレッド型部は、周方向に分割されて、前記生タイヤの径方向に移動可能な複数のセグメントを有し、
   前記セグメントの少なくとも一つは、生タイヤのトレッド部に主溝を形成するための主溝形成用突出部と、前記加硫工程時に前記トレッド部の温度を計測する温度センサとを備え、
   前記温度センサは、前記主溝形成用突出部内の径方向外側から内側に向けて配設されており、少なくとも先端の一部が前記主溝形成用突出部の先端より径方向内側に突出しており、
   前記主溝形成用突出部の最大幅が５～２０ｍｍであり、前記主溝形成用突出部の高さが５～２５ｍｍであり、
   前記加硫工程は、前記主溝形成用突出部の先端から突出した前記温度センサを前記トレッド部に埋設することにより、前記トレッド部の温度を測定しつつ実施されることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記温度センサが、プラチナ測温抵抗体である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。