JP4219153B2

JP4219153B2 - ソリッドタイヤ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4219153B2
Application number: JP2002326324A
Authority: JP
Inventors: 宏佳松浦; 和成千藤; 孝弘中井; 志津雄横堀
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP2004161042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソリッドタイヤ及びその製造方法に関し、より具体的には、外面が円筒状の金属芯体の外周に弾性体層が形成された構造を有する、いわゆるリーチ式フォークリフトやパレットリフト用のソリッドタイヤ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを搭載したフォークリフトやトレーラーに使用するソリッドタイヤとしては、従来の空気入りタイヤとほぼ同じ形状を有し、リム側に繊維補強ゴム層を設け、その外側のトレッド部にゴム層を設けたソリッドタイヤが公知である（例えば特許文献１、２等）。
【０００３】
これに対して、いわゆるリーチ式バッテリーフォークリフトやパレットリフトには、車高等の関係で上記のソリッドタイヤは使用できず、外面が円筒状の金属芯体の外周に弾性体層が形成された、いわばゴムローラーのようなソリッドタイヤが使用されている。係るソリッドタイヤにおいては、弾性体層は、多くは２液硬化のキャスティングタイプのポリウレタンが使用されている（非特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１７２１０３号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−１５０８０８号公報（第６頁、第１図）
【非特許文献１】
岩田敬治著「ポリウレタン樹脂ハンドブック」日刊工業新聞社、昭和６２年９月２５日（ｐ３５５−３５６）
【発明が解決しようとする課題】
リーチ式フォークリフトやパレットリフトは、通常、平坦な工場内の走行を目的としており、構造上サスペンション機構は設けられておらず、フォークリフトに使用するような大きなタイヤを使用することができない。その一方で、大きな荷重の運搬が要求されるため、使用される金属芯体の外周に弾性体層が形成されたソリッドタイヤにおいては、弾性体層の厚さが制限される上にその構成材料であるポリウレタンは硬度の高いものが使用される。そのため、工場内は平坦であるとはいえ、微小な凹凸は存在するので走行時の振動が直接伝わり、運転者にとって乗り心地が悪く、改善が求められる。
【０００５】
クッション性を改善するために加硫ゴムを弾性体層構成材料としたソリッドタイヤも知られている。
【０００６】
しかし、ポリウレタンを弾性体層構成材料としたタイヤも、加硫ゴムを弾性体層構成材料としたソリッドタイヤも、いずれも特に高速走行を繰り返すと走行中に弾性体の一部がブロック状で剥落し、その衝撃や車体の傾斜によって搬送中の荷物が落下するという問題を有している。また特許文献１、２に記載されたように、芯体側に繊維補強層を設け、接地部に比較的柔軟なゴム層を設けたタイヤの経方向の積層構成を有するタイヤとすると、使用中に該積層部において層間剥離を起こす場合があるという問題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、厚さ方向の小変形における圧縮弾性率が低くてクッション性に優れ、走行中に弾性体の一部がブロック状で剥落することのないソリッドタイヤ並びにその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のソリッドタイヤは、外面が円筒状の金属芯体の外周に単一の弾性体層を有するタイヤであり、
前記弾性体層は、厚さがｔの加硫ゴムで構成されており、前記金属芯体側から０．２ｔ〜０．４ｔの位置に連続コード層が少なくとも１層設けられていることを特徴とする。
【０００９】
係る構成を有するソリッドタイヤとすることにより、厚さ方向の小変形における圧縮弾性率が低くてクッション性に優れ、走行中に弾性体の一部がブロック状で剥落することのないソリッドタイヤが得られた。
【００１０】
弾性体層を構成する加硫ゴムの硬度は、ショアＡ硬度にて４０〜８０であることが好ましく、４５〜７５であることがより好ましい。
【００１１】
上記の構成とすることによりソリッドタイヤの弾性体層のブロック状の剥落が防止される理由は明らかではないが、ソリッドタイヤにおいては、金属芯体と弾性体層は強く接着されており、この界面近傍では弾性体の変形は強く拘束されている。その一方で外周側ほど走行時の駆動による周方向の変形が大きく起こる。このため、ソリッドタイヤの金属芯体側から弾性体層の厚さの２０〜４０％の範囲において歪が局部的に大きくなり、かつ弾性体が走行において受ける動的圧縮変形による発熱との双方の影響による疲労によって破壊し、ブロック状での剥落が発生するものと考えられる。本発明においては、金属芯体側から弾性体層の厚さの２０〜４０％の範囲において発生する局部的な歪が解消されたものと推定される。
【００１２】
連続コード層とは、そのコード層においては、コードが連続してコイル状に層形成されている意味であり、コード層の数は、１〜５であることが好ましい。コード層が多すぎるとクッション性が低下する。連続コード層は１層であっても十分な効果が得られる。
【００１３】
別の本発明は、外面が円筒状の金属芯体の外周に弾性体層を有するソリッドタイヤの製造方法であって、
前記弾性体層は、厚さがｔの加硫ゴムで構成されており、前記金属芯体側から０．２ｔ〜０．４ｔの位置に連続コード層が少なくとも１層設けられており、
未加硫ゴム組成物と前記連続コードを押出機に供給して連続コードを含む連続板状体に押し出し、矩形断面を有する前記連続板状体の短辺側端部を前記金属芯体の外周に当接させつつ、長辺側端部が重なるように、らせん状に巻回、積層して未加硫成形体とし、前記未加硫成形体を金型内で加熱加硫して前記弾性体層を形成することを特徴とする。
【００１４】
係る製造方法により、金属芯体側から０．２ｔ〜０．４ｔ（弾性体層の厚さの２０〜４０％）の位置に連続コード層が少なくとも１層設けられ、かつ厚さ方向に積層構造を有しないソリッドタイヤを容易に得ることができる。
【００１５】
上述のソリッドタイヤの製造方法においては、前記連続コードを押出機のスクリュー方向に対して側方から供給して連続コードを含む前記連続板状体とし、前記連続板状体を押出機のスクリュー方向に対して連続コードの供給方向の反対側側方に押し出すことが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のソリッドタイヤの構造を例示したものであり、図１（ａ）は一部切欠き断面を示した斜視図である。また図１（ｂ）は断面図である。ソリッドタイヤ１０は、円筒状の金属芯体１２の外周に連続コード層１６を１層含む加硫ゴムからなる弾性体層１４が形成されている。連続コード層１６は、弾性体層１４の厚さｔに対して金属芯体１２の表面から０．２ｔ〜０．４ｔの範囲に１端から他端まで連続コイル状に層状に配設されている。弾性体層１４の端面は、ゴム層を設けてコードの露出を防止することが好ましい。弾性体層１４の厚さは、特に限定されるものではないが、通常１５〜５０ｍｍである。
【００１７】
図２は、ソリッドタイヤ１０の周方向の部分断面図である。金属芯体１２の外周に連続コード層１６を含む弾性体層１４が設けられており、弾性体層１４の厚さｔに対して連続コード層１６は、金属芯体１２の表面からｄの位置に形成されており、０．２ｔ≦ｄ≦０．４ｔである。
【００１８】
図３には連続コードを含む未加硫ゴム組成物を押出機にて連続板状体に押し出し、該連続板状体の１側端部を前記金属芯体の外周に当接させつつ、らせん状に幅方向に巻回積層して未加硫成形体を製造する工程の例を示した。
【００１９】
金属芯体１２の１端部に側板２２が配設され、該側板２２を基板として未加硫ゴム組成物の連続板状体２０が、その側端部を金属芯体１２の外周面に当接させつつ金属芯体１２の幅方向にらせん状に巻回して積層され、加硫後に弾性体層１４となる未加硫ゴム層２３を有する未加硫積層体が形成される。未加硫ゴム組成物の連続板状体２０は押出機から供給され、金属芯体１２は軸芯回りに回転される。
【００２０】
図４（ａ）には、未加硫成形体の製造工程の上面図を概略図にて示した。金属芯体１２は回転軸２４に固定されて、駆動部により回転可能に構成されている。未加硫ゴム組成物の連続板状体（以下、単に板状体とも称する。）２０は、押出機のスクリュー部３０の先端部に装着されたダイ３３から押し出されて供給され、金属芯体１２の回転により金属芯体１２の幅方向に積層される。未加硫ゴム組成物の連続板状体２０の積層は、先ず側板２２面に押し当てて積層することから開始される。
【００２１】
図４（ｂ）は押出機のダイス３４を例示した断面図である。ダイス３４は、先端部に側方に吐出口５３を有し、吐出口５３の反対側側面にはコード１６を送入するコード通過孔を有するガイド５１が設けられている。吐出口５３の形状は、ほぼ未加硫ゴム組成物の板状体２０の断面形状に近い形状である。ガイド５１は、使用するコードの太さに応じて交換可能に形成されている。未加硫ゴム組成物は、Ａ方向から送り込まれ、コード１６はリール５５から巻き戻して供給され、ダイス３４の先端部で複合化されて板状体２０としてコード１６の送入方向とは反対側方向に吐出される。板状体２０の吐出方向は、押出機のスクリュー方向に対して必ずしも直角でなくてもよい。
【００２２】
図４（ｃ）は、ダイス３４を、板状体２０の押し出し方向からみた側面図である。
【００２３】
図５には、未加硫ゴム組成物の板状体２０の断面形状を例示した。（ａ）はコードを１本含む例であり、（ｂ）は２本含む例である。板状体２０は、側端面Ｅを金属芯体１２に接着させるように巻回、積層される。板状体２０におけるコードの位置は、最終の加硫成形体として所定位置になれば、限定されるものではないが、加圧加硫時に未加硫ゴム組成物が大きく流動するとコード位置が安定しないので、板状体２０におけるコードの位置も、端面Ｅから板状体２０の幅の２０〜４０％であることが好ましい。
【００２４】
図６は、円筒状の金属芯体を固定して回転させる装置の例を示した断面図である。金属芯体１２の回転装置は、駆動部（図示せず。）と回転部とを有し、回転部は回転軸２４とその端部に金属芯体１２の固定部が設けられている。金属芯体１２の固定部は、回転軸２４に立設されていて、金属芯体１２を嵌着可能な外筒部３６を固定するリム部３７から構成される。外筒部３６には段差２５が形成されており、外筒部３６には、側板２２と金属芯体１２とを挿通した後に押え板３５をリム部３７にボルトにより固定することにより、嵌着された側板２２と金属芯体１２とが段差２５と押え板３５により挟持・固定される。
【００２５】
未加硫ゴム組成物の連続板状体２０の形状は特に限定されるものではないが、幅はソリッドタイヤの弾性体層の厚さとほぼ同じかやや大きく設定することが好ましい。厚さは幅より小さく設定するが、少なくとも５ｍｍ以上である。
【００２６】
未加硫成形体の未加硫ゴム層の大きさは、成形後の弾性体層と同じか、やや大きめに形成する。未加硫ゴム層の大きさが大きすぎると金型内での圧縮加硫に際してはみだしが多く発生し、そのはみだしにより短繊維の配向が乱されるという問題が生じる。未加硫成形体の未加硫ゴム層は、弾性体層より０〜５％過剰であることが好ましい。
【００２７】
図７は、回転装置に固定された金属芯体１２の外周面に未加硫ゴム組成物の連続板状体２０を巻回、積層する際に、未加硫ゴム組成物の連続板状体２０を空気溜まりが形成されないように積層する圧接装置を例示した概略斜視図である。この例では、圧接装置は２本の平行に配設されたローラー４０、４１からなり、未加硫ゴム組成物の連続板状体２０を既に巻回されて形成された未加硫ゴム層２３の上にできるだけ空気溜まりが形成されないように圧着積層する。ローラー４０、４１の間には、所定の圧接力が作用するように構成されることが好ましい。この例においては、ローラー４１を固定し、ローラー４０を積層により形成される未加硫ゴム層２３の厚さの増加に伴って一定の押圧力を維持しながら移動可能に構成されていることが好ましい。このような構成にすれば、側板２２はなくても成形は可能である。
【００２８】
本発明のソリッドタイヤの弾性体層を構成するゴム材料としては、公知のゴム材料を限定なく使用することができる。具体的には、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＥＰＤＭ、ブチルゴム等が例示され適宜選択して使用される。これらの中でも、耐摩耗性、機械的強度等に優れたＳＢＲ，ＮＲ，ＢＲの使用が好ましい。
【００２９】
ゴム材料には公知の加工助剤、シリカ、カーボンブラック等補強性の充填剤、可塑剤ないしプロセスオイル、安定剤、老化防止剤、オゾン劣化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、架橋密度調整剤等が公知の混練方法により添加、混合される。
【００３０】
コード層を構成する繊維材料は、ゴム補強用に使用されるコード構成繊維と同じ繊維材料が限定なく使用可能であり、具体的にはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、スチール繊維、カーボン繊維、ガラス繊維等が例示される。コードとゴムとの接着力を高めるためにプライマー処理、シランカップリング材処理等のカップリング処理等を行うことは、好適な態様である。
【００３１】
金属芯体を構成する金属材料は、特に限定されるものではないが、鉄、ステンレススチールが強度の観点より好ましい。短繊維を含有する加硫ゴム弾性体層を積層する金属芯体外表面は、接着性を強化するための表面処理、具体的にはプラズマ処理、ショットブラスト処理、接着剤処理等を行うことは好適な態様である。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００３３】
（実施例１）
加硫後のショアＡ硬度が６０である公知の天然ゴム、カーボンブラック、プロセスオイル、イオウ、加硫促進剤を含む未加硫ゴム組成物を常法により調製した。コードとしては６３０ｄのナイロンコードを接着処理し、リールに巻き取ったものを準備した。
図４に示した装置を使用してナイロンコードを含む厚さ６ｍｍ，幅２２ｍｍの未加硫ゴム組成物の連続板状体を押出機により押し出し、幅１２０ｍｍ、外径が１９０ｍｍの鋼鉄製芯体の周囲に図４に示した方法により巻回、積層して厚さが約２２ｍｍの未加硫ゴム層を形成し、金型内で加熱、加圧して弾性体層の厚さが２２ｍｍのソリッドタイヤを作製した。
【００３４】
（実施例２）
加硫後のショアＡ硬度が７０である公知の天然ゴム、カーボンブラック、プロセスオイル、イオウ、加硫促進剤を含む未加硫ゴム組成物を使用した以外は実施例１と同様にして、弾性体層の厚さが２２ｍｍのソリッドタイヤを作製した。
【００３５】
（比較例）
コードを供給することなく実施例１と同様にして弾性体層の厚さが２２ｍｍのソリッドタイヤを作製した。
【００３６】
（評価）
実施例１、２及び比較例のソリッドローラーをリーチ式バッテリーフォーク（自重１トン）に装着し、積載荷重１トン、１．５トンにて走行させ、弾性体層が破損するまでの期間を測定した。併せて乗り心地も評価した。結果は、表１に示した。
【００３７】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のソリッドタイヤの構造を例示した斜視図及び断面図
【図２】ソリッドタイヤの連続コード層の位置を示した断面図
【図３】連続板状体の１側端部を金属芯体の外周に当接させつつ、らせん状に幅方向に巻回積層して未加硫成形体を製造する工程の例を示した図
【図４】連続板状体を押出機にて押し出しつつ金属芯体の外周にた巻回積層する工程並びにダイスの形状を示した図
【図５】未加硫成形体の製造工程の上面図並びにダイスの形状を示した図
【図６】円筒状の金属芯体を固定して回転させる装置の例を示した断面図
【図７】金属芯体の外周面に未加硫ゴム組成物の連続板状体を空気溜まりが形成されないように積層する圧接装置を例示した概略斜視図
【符号の説明】
１０ソリッドタイヤ
１２金属芯体
１４弾性体層
１６連続コード

Claims

外面が円筒状の金属芯体の外周に単一の弾性体層を有するソリッドタイヤであって、
前記弾性体層は、厚さがｔの加硫ゴムで構成されており、前記金属芯体側から０．２ｔ〜０．４ｔの位置に連続コード層が少なくとも１層設けられていることを特徴とするソリッドタイヤ。
外面が円筒状の金属芯体の外周に弾性体層を有するソリッドタイヤの製造方法であって、
前記弾性体層は、厚さがｔの加硫ゴムで構成されており、前記金属芯体側から０．２ｔ〜０．４ｔの位置に連続コード層が少なくとも１層設けられており、
未加硫ゴム組成物と前記連続コードを押出機に供給して連続コードを含む連続板状体に押し出し、矩形断面を有する前記連続板状体の短辺側端部を前記金属芯体の外周に当接させつつ、長辺側端部が重なるように、らせん状に巻回、積層して未加硫成形体とし、前記未加硫成形体を金型内で加熱、加硫して前記弾性体層を形成することを特徴とするソリッドタイヤの製造方法。
前記連続コードを押出機のスクリュー方向に対して側方から供給して連続コードを含む前記連続板状体とし、前記連続板状体を押出機のスクリュー方向に対して連続コードの供給方向の反対側側方に押し出すことを特徴とする請求項２に記載のソリッドタイヤの製造方法。