JP4814327B2 - 空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、除電機能を有する空気入りタイヤに関する。

一般に、タイヤは、複数のタイヤ用ゴム部材とコードを主材とする複数の補強部材を含んで構成されており、代表的には、図７に示すようにインナーライナー部５１、トレッド部５２、サイドウォール部５３、リムストリップ部５４等の各部が、各々要求される特性に応じたゴム部材により形成され、これらのゴム部材がコードを含む補強部材であるカーカス層５５、ベルト層５６やビード部５７などと組み合わされてタイヤＴ２を構成している。

これら各部を構成するゴム部材を成形するために、それぞれのゴム部材の断面形状に見合ったダイスを介して押出機から連続して押出し成形し、その後、定寸にカットすることにより目的とするゴム部材を得ていた。タイヤの成型においては、前記のゴム部材を成型用ドラム等の回転支持体上で順次貼り付けて成型していた。

また、近年、タイヤの転がり抵抗の低減化のためにカーボンブラックの代わりにシリカ等を補強剤としたトレッドゴムが開発されている。しかし、カーボンブラックのみを配合したトレッドゴムに比べて電気抵抗が高いために、車体から導電される静電気や、ゴム変形時の内部摩擦などで発生した電気を蓄積してしまうという問題があった。そこで、シリカ等を含む非導電性ゴムと、カーボンブラック等の配合による導電性ゴムとを併用して、車体に発生する電気をトレッド面上から路上に放出させる除電機能付き空気入りタイヤが提案されている。

例えば、非導電性ゴムストリップ材と高導電性ゴムストリップ材が交互に配置されるように両方のゴムストリップをそれぞれタイヤ周方向に沿ってらせん状に順次巻き付けてトレッド部を構成した除電機能付き空気入りタイヤが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、上記の空気入りタイヤにおいてトレッド部は、非導電性ゴムストリップ材と高導電性ゴムストリップ材との巻き付け位置を精度良く調整しなければ、非導電性ゴムストリップ材が高導電性ゴムストリップ材を被覆して除電機能を発揮しないおそれがある。しかも、ストリップ材をドラム等の回転支持体に巻き付けローラ等によって押さえつけることで形成する場合、この押さえつけ工程時にゴムストリップ材中の非導電性ゴムが押し延ばされて導電性ゴムを被覆してしまい除電機能を発揮しないおそれがあり、また、グリーンタイヤの加硫成型時においては、非導電性ゴムが流れて導電性ゴムを被覆してしまい、上記の押さえ付け工程と同様、除電機能を発揮しないおそれがある。
特開２００４−３３８６２１号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、除電機能を確実に発揮し、しかも容易に製造することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、導電層と非導電層とを交互にタイヤ周方向に一部を重ね巻き付けてトレッド部を成形する方法において、記トレッド部の幅方向中央部から幅方向一方端部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付け、前記トレッドの幅方向一方端部から幅方向他方端部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付け、前記トレッドの幅方向他方端部から幅方向中央部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付けて前記トレッド部を成型する方法であって、前記導電層が前記非導電層より幅広に設けられていることを特徴とする。

上記発明において、前記非導電層が非導電性ゴムからなるゴムストリップ材であってもよく、また、前記導電層が導電性ゴムからなるゴムストリップ材であってもよく、さらにまた、前記導電層及び前記非導電層は導電性ゴムからなる導電性ゴム層及び非導電性ゴムからなる非導電ゴム層からなり、前記導電性ゴム層及び前記非導電ゴム層は一体に積層されゴムストリップ材をなしてもよい。

上記した本発明によれば、トレッド部を構成する導電層及び非導電層は、導電層が非導電層より幅広に設けられているため、トレッド部の表面に導電層が配設されることとなり、確実に除電機能を発揮させることができる。また、導電層及び非導電層を折り返して積層してトレッド部を形成する場合にあっては、導電層を界面において交差した状態で確実に接触させることができ、確実に除電機能を発揮させることができる。

本発明によれば、隣接する導電層同士を確実に接触させることができるため、除電機能を発揮する空気入りタイヤを容易に製造することができる。

以下、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係る空気入りタイヤＴ１の一例を示す断面図であり、図２は同空気入りタイヤＴ１のトレッド部２を構成するゴムストリップ材１０の断面図である。

本実施形態に係る空気入りタイヤ（以下、タイヤという）Ｔ１は、例えば、図１に示すように、一対のビード部７と、ビード部７からそれぞれタイヤ径外方向に延びるリムストリップ部４及びサイドウォール部３と、サイドウォール部３の間に設けられたトレッド部２とを備えており、ビード部７間にはカーカスプライからなるカーカス層5により補強されている。カーカス層5の内周及び外周には、それぞれ空気圧保持のためのインナーライナー部１及びベルトプライを内外に２枚積層させたベルト層６が配されている。

トレッド部２はタイヤ幅方向両側に配されたショルダー部２ａ、２ａと両ショルダー部２ａ、２ａの間に配されたトレッド中央部２ｂからなり、ショルダー部２ａ及びトレッド中央部２ｂはゴムストリップ材１０が重ね巻き付けられることにより成形されている。

このゴムストリップ材１０は、主として幅方向中央部が最大の厚みで、この中央部から両側端に向かって漸次厚みが薄く扁平な断面形状、例えば、略三日月形状、扁平な略三角形状、あるいは扁平な略台形状等の断面形状のリボン状をなしている。

より詳細には、ショルダー部２ａ、２ａを形成するゴムストリップ材１０ａは、図２（ａ）に示すように、導電性ゴム材料からなる導電層１２ａと非導電性ゴム材料からなる非導電層１４ａが一体に積層されており、導電層１２ａの幅寸法Ｗ１が非導電層１４ａの幅寸法Ｗ２より幅広に設けられている。一方、トレッド中央部２ｂを形成するゴムストリップ材１０ｂは、図２（ｂ）非導電性ゴム材料からなる非導電性ゴム層１４ｂのみからなり、導電性ゴム材料からなる導電性ゴム層を有していない。

図２（ａ）を参照し本実施形態で使用されるゴムストリップ材１０の一例を挙げると、ゴムストリップ材１０の断面は、厚み寸法Ｔが０．５〜３０ｍｍの略三日月形状をなしており、ゴムストリップ材１０ａの導電層１２ａの幅寸法Ｗ１が５〜５０ｍｍ、厚み寸法Ｔ１が０．０５〜０．２ｍｍとなり、非導電層１４ａの幅寸法Ｗ２が４〜４５ｍｍとなる。なお、ゴムストリップの寸法及び形状は特に上記のものに限らないが、トレッド部の寸法精度やタイヤの重量バランス・均一性の観点から、断面形状は小さい方が好ましい。

ここで、導電性ゴム層を構成する導電性ゴム材料とは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ未満の導電性を示すゴム組成物を指し、例えば、補強剤としてカーボンブラックを多く含むゴム組成物が挙げられる。カーボンブラック以外にも、カーボンファイバーや、グラファイト等のカーボン系、及び金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を所定量配合することによって得ることができる。また、非導電性ゴム層を構成する非導電性ゴム材料とは、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上である非導電性又は絶縁性を示すゴム組成物を指し、例えば、補強剤としてカーボンブラックの代わりにシリカを高い比率で配合したゴム組成物が挙げられ、本実施形態の非導電性ゴムはシリカを重量比で４０〜１００％含有させたものである。

次に、タイヤＴのトレッド部２の成形方法について説明する。

図３は押出機１００により成形されるゴムストリップ材１０を巻き付けてトレッド部２を成形する方法を説明する図、図４は回転支持体１２０にゴムストリップ材１０を巻き付ける方法を説明するための模式図、図５ゴムストリップ材１０を用いてトレッド部２を成形する方法を示す断面図である。

タイヤＴの製造工程において、タイヤＴ１のトレッド部２は、図３に示すような押出機１００より押出し成形されるゴムストリップ材１０を成型用ドラム、あるいは、ビード部が支持されたグリ−ンタイヤ（図示せず）等の回転支持体１２０上に巻き付けることで形成される。

詳細には、ゴムストリップ材１０を成形する押出機１００は、図３に示すように、円筒状をなしゴム送り用のスクリュー軸１０７、１０９が内部に配設された一対の本体ケース１０２、１０３と、それぞれの本体ケース１０２、１０３の先端側に連設されたギアポンプを有する一対のヘッド部１０４、１０５と、これらヘッド部１０４，１０５の先端側に共通して設けられたゴム合体部１０６と、ゴム合体部１０６の先端に付設された成形用ダイス１０８とを備え、ホッパー１１０から本体ケース１０２内部に非導電性ゴム材料Ｑ２を供給し、ホッパー１１１から本体ケース１０３内部に導電性ゴム材料Ｑ１を供給するようになっている。本体ケース１０２、１０３に供給された両ゴム材料Ｑ2，Ｑ1は、スクリュー軸１０７，１０９の回転により前方に給送され、ヘッド部１０５、１０４のギアポンプによりそれぞれ所要流量になるようにゴム合体部１０６へ給送される。

ゴム合体部１０６では、導電層１２ａ及び非導電層１４ａに対応する形状にゴム材料Ｑ１及びゴム材料Ｑ２をそれぞれ成形しこれらを合体させ、吐出口１０８ａがゴムストリップ材１０の断面形状に対応した形状に形成された成形用ダイス１０８を介して、図２（ａ）に示すような、導電性ゴム層12a及び非導電層１４ａを一体に積層させたリボン状のゴムストリップ材１０ａが連続して押出成形されるようになっている。

このような押出機１００は、ゴムストリップ材１０ａの押出成形状態から導電性ゴム材料Ｑ１が供給される本体ケース１０３のスクリュー軸１０９及びギアポンプ１０５の動作を停止させるとともに、ゴム合体部１０６に給送されるゴム材料が所定流量になるように非導電性ゴム材料Ｑ２が供給される他方の本体ケース１０２のスクリュー軸１０７及びギアポンプ１０４を制御することで、押出機１００の運転を停止することなく押出機１００より非導電性ゴム層１４ｂのみからなるゴムストリップ材１０ｂを連続して押出成形する。一方、ゴムストリップ材１０ｂの押出成形状態から、押出機１００のうち回転を停止させた本体ケース１０３のスクリュー軸１０９及びギアポンプ１０５を所定速度で回転させるとともに、ゴム合体部１０６に給送されるゴム材料が所定流量になるように非導電性ゴム材料Ｑ２が供給される他方の本体ケース１０２のスクリュー軸１０７及びギアポンプ１０４を減速制御することで、押出機１００の運転を停止することなく断面が導電層１２ａ及び非導電層１４ａを一体に積層させたゴムストリップ材１０ａを連続して押出成形する。

このように、押出機１００は、ゴム合体部１０６に給送される導電性ゴム材料Ｑ１及び非導電性ゴム材料Ｑ２の流量を制御することで、押出機１００の運転を停止することなく２種類のゴムストリップ材１０ａ，１０ｂを任意のタイミングで切り替えて成形することができる。

上記のようにして押出成形されたゴムストリップ材１０ａ，１０ｂは、押出機１００から所定の断面形状のリボン状に押し出されるゴムストリップ材１０ａ，１０ｂの断面形状を整えつつ回転支持体１２０へ誘導するロール１１４を介して、押出機１００に対向配置された回転支持体１２０上に巻き付けられる。回転支持体１２０は軸１２０ａ回りに回転可能であり、該回転支持体１２０を図３のＫ方向に回転させながらゴムストリップ材１０ａ，１０ｂをタイヤ周方向に沿って巻き付ける。回転支持体１２０に巻き付けられたゴムストリップ材１０ａ，１０ｂは、ローラ１１６によって回転支持体１２０の巻きつけ面１２０ｂに押さえつける。

図４は成型ドラムの回転支持体１２０を上方から見た図であるが、矢印Ａはタイヤ周方向に相当し、矢印Ｂはタイヤ幅方向（軸方向）に相当する。ゴムストリップ材１０ａ，１０ｂをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻き付ける時には、前記回転支持体１２０を回転させるだけでなく、押出機１００か回転支持体１２０のいずれかをタイヤ幅方向に沿って移動させることで押出機１００をタイヤ幅方向Ｂに沿って相対的に移動させることで、隣接するゴムストリップ材１０ａ，１０ｂの一部を重ね巻き付ける。その際、図６に示すように、タイヤ幅方向Ｂの相対移動速度を制御することにより隣接するゴムストリップ材同士の重なり量Ｓを調整し、回転支持体１２０の巻きつめ面１２０ｂに対するゴムストリップ材１０ａ，１０ｂの傾き角度βが所定値になるように制御する。これらの押出機１００及び回転支持体１２０の作動制御は、制御装置１３０により行われる。

このような押出機１００を用いて回転支持体１２０の巻きつけ面１２０ｂ上に形成されたベルト部６上にトレッド部２を成形するには、まず、ゴム合体部１０６に給送されるゴム材料が所定流量になるように非導電性ゴム材料Ｑ２が供給される他方の本体ケース１０２のスクリュー軸１０７及びギアポンプ１０４を制御することで、図５に示すように、押出機１００よりゴムストリップ材１０ｂを成形し、これをトレッド部２の中央部と対応する回転支持体１２０の中央部の巻き付け開始位置Ｐ１からタイヤ幅方向の一方端部（例えば、右端部）に向かって移動させながら巻き付ける。

次いで、ゴムストリップ材１０ｂがショルダー部２ａに対応する位置Ｐ２に到達すると、ゴムストリップ材１０ｂの巻き付け途中から、押出機１００のうち導電性ゴム材料Ｑ１が供給される本体ケース１０３のスクリュー軸１０９及びギアポンプ１０５を所定速度で回転させるとともに、ゴム合体部１０６に給送されるゴム材料が所定流量になるように非導電性ゴム材料Ｑ２が供給される他方の本体ケース１０２のスクリュー軸１０７及びギアポンプ１０４を減速制御する。このように押出機１００を制御することで、途切れること無く押出機１００からゴムストリップ材１０ａを押し出し回転支持体１２０に供給し、ゴムストリップ材１０ａが右端まで行き着くとタイヤ外周側に折り返され、続いて右端からタイヤ幅方向の他方端部（左端部）に向かって移動しながら巻き付けられることでトレッド部２のショルダー部２ａを成形する。形成されたショルダー部２ａは、ゴムストリップ材１０ａの折り返しの前後で螺旋の向きが逆になっているため、ゴムストリップ材１０ａが交差する部分が生じる。この交差部分では、折り返し前後のそれぞれのゴムストリップ材１０ａの導電層１２ａが接触することで、トレッド部２の下部にあるベルト層６からトレッド表面へ除電するための導電路２ｃが形成される。

次いで、ゴムストリップ材１０ａがトレッド中央部２ｂに対応する位置Ｐ３に到達すると、ゴムストリップ材１０ａの巻き付け途中から、押出機１００のうち導電性ゴム材料Ｑ１が供給される本体ケース１０３のスクリュー軸１０９及びギアポンプ１０３の動作を停止させるとともに、ゴム合体部１０６に給送されるゴム材料が所定流量になるように非導電性ゴム材料Ｑ２が供給される他方の本体ケース１０２のスクリュー軸１０７及びギアポンプ１０４を制御する。このように押出機１００を制御することで、途切れること無く押出機１００からゴムストリップ材１０ｂを押し出し回転支持体１２０に供給し、左端部へ向かって左側へ移動させながら巻き付けることでトレッド部２のトレッド中央部２ｂを成形する。

次いで、ゴムストリップ材１０ｂがショルダー部２ａに対応する位置Ｐ４に到達すると、ゴムストリップ材１０ｂの巻き付け途中から、上記のようにスクリュー軸１０７，１０９及びギアポンプ１０４，１０５を所定速度で回転させてゴム合体部１０６に給送されるゴム材料Ｑ１，Ｑ２が所定流量になるように押出機１００を制御することで、押出機１００からゴムストリップ材１０ａを押し出し回転支持体１２０に供給し、右側から左側へ移動させながら巻き付ける。ゴムストリップ材１０ａが左端まで行き着くとタイヤ外周側に折り返され、続いて左側から右側へ移動しながら巻き付けられることでトレッド部２のショルダー部２ａを成形する。形成されたショルダー部２ａは、上記同様、ゴムストリップ材１０ａが交差する部分において、折り返し前後のそれぞれのゴムストリップ材１０ａの導電層１２ａが接触することで、トレッド部２の下部にあるベルト層６からトレッド表面へ除電するための導電路２ｃが形成される。

次いで、ゴムストリップ材１０ａがトレッド中央部２ｂに対応する位置Ｐ５に到達すると、ゴムストリップ材１０ａの巻き付け途中から、上記のように押出機１００を制御することで、押出機１００からゴムストリップ材１０ｂを押し出し回転支持体１２０に供給し、右側へ移動させながら巻き付けてトレッド部２のトレッド中央部２ｂを成形することで、導電性ゴム材料と非導電性ゴム材料からなり除電機能を付与したショルダー部２ａと、非導電性ゴム材料からなるトレッド中央部２ｂと、を備えるトレッド部２を形成することができる。

以上のように、ショルダー部２ａ，２ａを構成するゴムストリップ材１０ａは、導電層１２ａが非導電層１４ａより幅広に設けられているため、押出機１００からゴムストリップ材１０ａが押出成形される際に、流通するゴム材料の制御が困難である吐出口１０８ａの両側端部近傍に導電性ゴム材料Ｑ１を流通させることができ、ゴムストリップ材１０ａの両側端部には必ず導電性ゴムを配設することができる。

そのため、ゴムストリップ材１０ａを回転支持体１２０の巻き付け面１２０ｂに巻き付ける際にローラ１１６によって押さえ付けても両側端部にある導電性ゴムが押し延ばされることとなり、非導電性ゴムが導電性ゴムを被覆することがなく、また、グリーンタイヤの加硫成型時に非導電性ゴムが流れて導電性ゴムを被覆することもないため、除電機能を確実に発揮させることができる。

なお、本実施形態のタイヤＴ１では、トレッド部２のうちショルダー部２ａ，２ａを導電層１２ａ及び非導電層１４ａから構成されるゴムストリップ材１０ａで形成したが、本発明はこれに限定されず、トレッド部２の全域を導電層１２ａ及び非導電層１４ａから構成されるゴムストリップ材１０ａで形成してもよい。

また、本実施形態のタイヤＴ１では、導電性ゴム材料からなる導電層１２ａと非導電性ゴム材料からなる非導電層１４ａとが一体に形成されたゴムストリップ材１０ａを用いてトレッド部２を形成したが、導電性ゴム材料からなる導電性ゴムストリップ材と非導電性ゴム材料からなる非導電性ゴムストリップ材とを回転支持体１２０上で積層しながら巻きつけ面１２０ｂに巻き付けてもよい。

更にまた、非導電性ゴムストリップ材からな非導電層の表面に導電性液状物を塗布することで導電層を形成してもよい。すなわち、回転支持体１２０の巻きつけ面１２０ｂに巻き付けられた非導電層の表面に導電性液状物を刷毛やローラを用いて該非導電性ゴム層より幅広に塗布することで導電層を形成してもよく、また、導電性液状物を塗布し表面全体に導電層を形成した非導電性ゴムストリップ材を成型ドラムに巻き付けてもよい。

ここで、導電性液状物としては、ゴムとの接着性に優れ、加硫工程を経ても導電性が損なわれないものであれば特に限定なく使用することができ、例えば、カーボンブラックを高比率で配合したゴム組成物を混合したゴムのりやゴムセメント等が挙げられる。

このような導電性液状物は粘度を適宜調整して塗布することで非導電性ゴムストリップ材の表面に導電層を形成する場合であっても、非導電性ゴムストリップ材より幅広の導電層を容易に形成することができる。

なお、非導電性ゴムストリップ材の表面に導電層を形成する場合、導電性液状物の粘度を適宜調整して塗布することで、塗布した導電性液状物の少なくとも一部が非導電性ゴムストリップ材の表面に残留して非導電性ゴムストリップ材より幅広の導電層を容易に形成することができる。

このように導電性ゴムストリップ材と非導電性ゴムストリップ材を積層させる場合であっても導電性ゴムストリップ材を非導電性ゴムストリップ材より幅広に設けることで、両ゴムストリップ材の位置を精度良く調整することなく積層されたゴムストリップ材の表面に導電性ゴム材を確実に露出させることができ、除電機能を確実に発揮させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを示す断面図である。 本実施形態にかかる製造方法に用いられるゴムストリップ材の断面図である。 押出機により成形されるゴムストリップ材を巻き付けてトレッド部を成形する方法を説明する図である。 ゴムストリップ材の巻き付け方法を説明する平面図である。 ゴムストリップ材を用いてトレッド部を成形する方法を示す断面図である。 ゴムストリップ材の巻き付け方法を説明する断面図である。 従来の空気入りタイヤの一例を示す断面図である。

符号の説明

１…インナーライナーゴム部
２…トレッドゴム部
２ａ…ショルダー部
２ｂ…トレッド中央部
２ｃ…導電路
３…サイドウォールゴム部
４…リムストリップゴム部
５…カーカス層
６…ベルト層
７…ビード部
８…ベースゴム部
１０、１０ａ、１０ｂ、…ゴムストリップ材
１２ａ…導電層
１４ａ…非導電層
１４ｂ…非導電性ゴム層
１００…押出機

Claims (4)

1. 導電層と非導電層とを交互にタイヤ周方向に一部を重ね巻き付けてトレッド部を成形する空気入りタイヤの製造方法において、
   前記トレッド部の幅方向中央部から幅方向一方端部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付け、
   前記トレッドの幅方向一方端部から幅方向他方端部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付け、
   前記トレッドの幅方向他方端部から幅方向中央部まで導電層と非導電層とを移動させながら巻き付けて前記トレッド部を成型する空気入りタイヤの製造方法であって、
   前記導電層が前記非導電層より幅広に設けられていることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記非導電層が、非導電性ゴムからなるゴムストリップ材であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記導電層が、導電性ゴムからなるゴムストリップ材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記導電層及び前記非導電層は、導電性ゴムからなる導電性ゴム層及び非導電性ゴムからなる非導電ゴム層であり、導電性ゴム層及び非導電ゴム層は一体に積層され単一のゴムストリップ材をなしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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