特許 7321040 空気入りタイヤの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-27

(45)【発行日】2023-08-04

(54)【発明の名称】空気入りタイヤの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/02 20060101AFI20230728BHJP

   B29C 35/02 20060101ALI20230728BHJP

   B29L 30/00 20060101ALN20230728BHJP

【ＦＩ】

B29C33/02

B29C35/02

B29L30:00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019168450

(22)【出願日】2019-09-17

(65)【公開番号】P2021045858

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-07-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】戸堀 博行

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２７１５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０７７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６２１４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／０２

Ｂ２９Ｃ ３５／０２

Ｂ２９Ｌ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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温度測定プローブを埋設する第１段階と、前記温度測定プローブにより、前記加硫最遅部の加硫温度の経時変化を示すデータを取得する第２段階と、前記データに基づき前記加硫最遅部での積算等価加硫量を計算する第３段階と、前記積算等価加硫量が１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）となった時点で前記加硫工程を終了する第４段階とを備え、
前記温度測定プローブが、プラチナ測温抵抗体であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２１１４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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温度測定プローブを埋設する第１段階と、前記温度測定プローブにより、前記加硫最遅部の加硫温度の経時変化を示すデータを取得する第２段階と、前記データに基づき前記加硫最遅部での積算等価加硫量を計算する第３段階と、前記積算等価加硫量が１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）となった時点で前記加硫工程を終了する第４段階とを備え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。

【0008】

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４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、温度測定プローブを埋設し（第１段階）、該温度測定プローブにより、加硫最遅部の加硫温度の経時変化を示すデータを取得する（第２段階）。次いで、第２工程で取得したデータに基づき加硫最遅部での積算等価加硫量を計算する（第３段階）。そして、計算した積算等価加硫量が１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）となった時点で加硫工程を終了する（第４段階）。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、余分な余裕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。加えて、空気入りタイヤ１本毎に加硫反応が確実に終了していることが確認できるため、品質保証体制を確立することができる。

【0009】

上記空気入りタイヤの製造方法において、前記温度測定プローブが、プラチナ測温抵抗体であることが好ましい。温度測定プローブの感度が悪い場合、加硫最遅部の加硫温度の経時変化を示すデータの正確性が低下するため、加硫終点の見極めの確度が低下する場合がある。一方、プラチナ測温抵抗体は温度変化に対する感度が非常に高いため、確実に加硫終点を見極めることが可能となるため、空気入りタイヤの生産性をさらに高めることができる。

【0010】

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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係るタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図

【図2】タイヤの加硫に用いる金型を概念的に示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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の加硫最遅部に温度測定プローブを埋設する（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。いずれにせよ、本発明においては、加硫最遅部における加硫温度を測定するため、温度測定プローブを生タイヤ９の加硫最遅部に埋設する。埋設方法としては、例えば温度測定プローブをトレッド型部１１のショルダー部に対応する位置に配設し、トレッド型部１１が生タイヤ９の径方向に移動して生タイヤ９が宛がわれる際、温度測定プローブが生タイヤ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内に埋設された温度測定プローブにより、加硫工程時には生タイヤの温度を測定し、加硫工程終了時にはトレッド型部１１を含む金型１０からタイヤを脱型する際に加硫最遅部から温度測定プローブを同時に抜き取れば良い。

【0024】

本発明において、加硫温度を測定する際に使用する温度測定プローブとして、金属の電気抵抗が温度変化に対して変化する性質を利用した測温抵抗体を使用することができる。かかる金属としては、プラチナ、ニッケル、および銅などが例示可能であるが、本発明においては、温度変化に対する抵抗値変化（感度）が大きく、その結果、温度変化に対する感度が非常に高いプラチナ測温抵抗体を特に好適に使用することができる。

【0025】

続いて、金型１０を加熱して生タイヤ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生タイヤ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。

【0026】

加硫工程において、外側加熱時の金型１０の温度は１２５～１６５℃に設定することが好ましく、内側加熱時のブラダー１５の温度も１２５～１６５℃に設定することが好ましい。さらに、未加硫の生タイヤ９を金型１０内で加熱加硫する際、外側加熱時の金型１０の温度Ｔｍと内側加熱時のブラダー１５の温度Ｔｂとの比（Ｔｍ／Ｔｂ）を０．７５～１に設定することが好ましく、０．８～０．９８に設定することがより好ましい。

【0027】

第２段階では、温度測定プローブにより、加硫最遅部の温度の経時変化を示すデータを取得する。例えば、金型１０内に生タイヤ９がセットされた時点から所定の時間間隔で加硫最遅部の温度を測定する。温度を測定する時間間隔としては３０秒以下の時間間隔が好ましく、１０秒以下の時間間隔がより好ましい。

【0028】

第３段階では、第２工程で取得したデータに基づき加硫最遅部での積算等価加硫量を計算する。積算等価加硫量は、Ｖａｎ’ｔＨｏｆｆの法則に基づく下記の加硫反応速度式から換算される加硫時間ｔ_０の積算値であり、単位は（分）である。ここで、Ｔは実際の加硫温度（℃）、ｔは加硫温度Ｔでの加硫時間（分）、Ｔ_０は基準温度（℃）、ｔ_０は基準温度Ｔ_０での加硫時間（分）、αは加硫温度係数（加硫温度が１０℃変わるときの加硫の速さが変わる割合）である。基準温度Ｔ_０には１４０℃を採用し、加硫温度係数αには、２またはこれに近い値を任意に採用しうるが、簡便法としてα＝２を採用する。
ｔ_０＝ｔ×α^{（Ｔ－Ｔ０）／１０}

【0029】

第４段階では、計算した積算等価加硫量が１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）となった時点で加硫工程を終了する。「１４０℃換算レオメータ加硫速度」とは、ＪＩＳ Ｋ６３００－２：２０１３に準拠した加硫速度（ｔ５０）であり、ｔ５０は、レオメータによる未加硫ゴム組成物の加硫挙動測定試験において、トルクの最大値をＭＨ、最小値をＭＬとしたときにトルクが（ＭＨ－ＭＬ）の５０％になるまでの測定開始からの時間（分）である。１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）は、生タイヤの加硫最遅部のゴム配合に基づき、予め測定しておくことが可能である。加硫最遅部のゴム配合の加硫速度は、例えば、加硫促進剤の添加量によって調整できる。金型１０内に生タイヤ９がセットされた時点から加硫を開始し、第３段階で計算する積算等価加硫量（分）がｔ５０（分）となった時点で、加硫工程を終了する。

【0030】

加硫工程終了後は、金型１０を解放状態としつつ、金型１０内に配設した温度測定プローブ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。

【0031】

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】

【0032】

実施例１～３、比較例１～２
サンプルタイヤ（タイヤサイズ：２７５／７０Ｒ２２．５）を製造するための生タイヤとしては、ショルダー部（加硫最遅部）のゴム配合が、１４０℃換算レオメータ加硫速度（ｔ５０）で１６（分）、（ｔ７０）で１８（分）、（ｔ９０）で２２（分）となるものを使用した。

【0033】

図２に記載の加硫金型１０を用いて、サンプルタイヤの加硫を実施した。その際、高精度デジタルデータロガー（Ｆｌｕｋｅ社製、商品名「１５８６Ａ」）に接続されたプラチナ測温抵抗体（山里産業社製 「細管型測温抵抗体」）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。

【0034】

各実施例および比較例に係る製造方法を実施した際の外側加熱時の金型１０の温度および内側加熱時のブラダー１５の温度を表１に示す。

【0035】

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。実施例１～３については、金型１０内に生タイヤ９がセットされた時点から加硫を開始し、第３段階で計算する積算等価加硫量（分）がｔ５０（分）となった時点で、加硫工程を終了した。比較例２については、金型１０内に生タイヤ９がセットされた時点から加硫を開始し、第３段階で計算する積算等価加硫量（分）がｔ９０（分）となった時点で、金型１０を開放し、加硫工程を終了した。

【0036】

前記サンプルタイヤの生産性（加硫生産性）については、以下の基準で評価した。

【0037】

［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。

【0038】

製造したサンプルタイヤのタイヤ転がり抵抗を測定し、以下の基準で評価した。

【0039】

［タイヤ転がり抵抗］
タイヤ転がり抵抗は、製造したサンプルタイヤを標準リムに空気圧２００ｋＰａでリム組みし、転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機を使用し、負荷荷重３．９２ｋＮ、時速６０ｋｍでの転がり抵抗を測定した。比較例１を１００とする指数で表し、数値が小さいほど転がり抵抗が低く燃費性能に優れることを示す。結果を表１に示す。

【0040】

【表1】

【0041】

表１の結果から、従来公知の製造方法に比して、実施例１～３の製造方法では、加硫時間を大幅に短縮しつつ、タイヤ転がり抵抗の悪化が抑制された空気入りタイヤを製造できることがわかる。一方、積算等価加硫量（分）がｔ９０（分）となった時点で、加硫工程を終了した比較例２では、加硫生産性は向上するものの、空気入りタイヤのタイヤ転がり抵抗が悪化することがわかる。

【符号の説明】

【0042】

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
６ トレッドゴム
９ 生タイヤ
１０ 金型
１５ ブラダー

【図1】

【図2】