JP6920183B2

JP6920183B2 - 未加硫タイヤ及びタイヤ

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Publication number: JP6920183B2
Application number: JP2017239940A
Authority: JP
Inventors: 立野　邦幸; 邦幸立野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: JP2019104211A

Description

本発明は、カーカス部材とインナーライナーを備えた未加硫タイヤ（グリーンタイヤ）及びタイヤに関する。

未加硫タイヤは、タイヤの最内層に配置され、タイヤ内部に充填される空気等の透過を防止するインナーライナーと、インナーライナーのタイヤ外面側に配置され、タイヤの骨格部材になるカーカス部材と、カーカス部材のタイヤ外面側に配置されたベルト部材と、タイヤ外周面を構成するトレッドゴムを備えている。
未加硫タイヤの成型の工程では、タイヤ成型ドラムの外周に、インナーライナーを貼り付け、続いて、カーカス部材を貼り付ける。次いで、インナーライナー及びカーカス部材をタイヤ半径方向外側に膨張させるとともに、カーカス部材のタイヤ外面側にベルト部材及びトレッドゴムを貼り付ける。これにより、未加硫タイヤが得られる。また、従来、カーカスシート（カーカス部材）の端部同士を重ね合わせて、接合部（ジョイント部）を形成する空気入りタイヤの製造方法が知られている（特許文献１参照）。

図７は、従来のカーカス部材のジョイント部の例を示す断面図である。
従来、未加硫タイヤの成型時において、図示のように、カーカス部材５２（ここでは、カーカスプライのみを有する）は、インナーライナー５１のタイヤ外面側に貼り付けられ、タイヤ周方向における一方の端部５２ａの上側に他方の端部５２ｂを重ねている。カーカス部材５２は、タイヤ周方向に間隔を開けて並列する複数のコード５３を有する。このカーカス部材５２の重なる場所をジョイント部５５という。また、上側に重ねるカーカス部材５２のジョイント部５５に隣接する場所を境界部５６といい、境界部５６では、カーカス部材５２とインナーライナー５１の間に空隙が形成される。図７において、左右方向は、カーカス部材５２の長さ方向である。カーカス部材５２の長さ方向は、タイヤ周方向に相当する。

また、未加硫タイヤの成型では、タイヤ成型ドラムの外周に貼り付けたインナーライナー５１及びカーカス部材５２をタイヤ半径方向外側に膨張させる。その際、インナーライナー５１及びカーカス部材５２は、引き伸ばされて、その厚さは薄くなる。

一方、タイヤ転がり抵抗の低減による低燃費化を図るために、タイヤの軽量化が進められている。タイヤの軽量化のためには、インナーライナー５１の厚さを薄くすることが求められている。

カーカス部材５２のジョイント部５５では、タイヤ周方向における一方の端部５２ａの上に他方の端部５２ｂを重ねるため、そこに段差が生じる。未加硫タイヤを成型するときは、インナーライナー５１において、タイヤ半径方向外側に膨張することにより、インナーライナー５１が引き伸ばされる。これとともに、カーカス部材５２の境界部５６において生じる段差によっても、インナーライナー５１が引き伸ばされる。即ち、カーカス部材５２の境界部５６でのインナーライナー５１が他の場所と比べて大きく引き伸ばされる。そのため、インナーライナー５１の厚さを薄くした場合には、カーカス部材５２の境界部５６においてインナーライナー５１に割れが発生するおそれがあり、インナーライナー５１の薄ゲージ化が難しかった。

特開２０１７−１２１７４８号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、インナーライナーの厚さを薄くした場合でも、未加硫タイヤの成型時にインナーライナーに割れが発生するのを防止して、インナーライナーの薄ゲージ化を実現することである。

本発明者らは、未加硫タイヤの成型時にインナーライナーに割れが発生するという問題を解決するために、インナーライナーに発生する割れの周辺での割れの発生に至るまでのインナーライナー及びカーカス部材の変化を詳細に観察し、インナーライナーの割れの原因を突き止め、本発明の未加硫タイヤ及びタイヤを完成させるに至った。
即ち、本発明は、タイヤ周方向に間隔を開けて並列する複数のコードを有するカーカス部材と、カーカス部材のタイヤ内面側に配置されるインナーライナーを備える未加硫タイヤであって、カーカス部材は、タイヤ周方向における一方の端部と他方の端部とが重なるジョイント部と、ジョイント部以外でインナーライナーに密着する本体部と、ジョイント部と本体部の境の境界部とを有し、カーカス部材のジョイント部の厚さをｔ、インナーライナーの厚さをＴとしたときに、０．８５＜（ｔ／２）／Ｔ＜２．０であり、カーカス部材の本体部でのコード間隔をＤ、カーカス部材の境界部でのコード間隔の最大値をｄとしたときに、１．０≦ｄ／Ｄ＜１．８であり、（（ｔ／２）／Ｔ）^２＋（ｄ／Ｄ）^２＝Ｌ^２としたときに、１．２５＜Ｌ＜１．７５であることを特徴とする。
また、本発明は、加硫された未加硫タイヤからなるタイヤである。

本発明によれば、未加硫タイヤの成型時にインナーライナーに割れが発生するのを防止でき、インナーライナーの薄ゲージ化を実現することができる。

成型時における未加硫タイヤの断面図である。未加硫タイヤのカーカス部材の概略断面図を示す。タイヤ成型ドラムにインナーライナー及びカーカス部材を貼り付けた状態の概略断面図である。タイヤ成型ドラムからインナーライナー及びカーカス部材を取り外した状態の概略断面図である。インナーライナー及びカーカス部材を膨張させた状態の概略断面図である。実施例２のインナーライナー及びカーカス部材の概略断面図である。従来のカーカス部材のジョイント部の例を示す断面図である。

本発明の未加硫タイヤ及びタイヤの一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態のタイヤは、空気を充填した空気入りタイヤである。ただし、空気入りタイヤに限らず、窒素やヘリウム等を充填したタイヤでもよい。
図１に示すように、未加硫タイヤ１０の成型の工程では、回転する円筒状のタイヤ成型ドラム（図示せず）の外周に、インナーライナー１を貼り付け、続いて、カーカス部材２を貼り付ける。一対のビードコア３を配置して、ビードコア３の周りにカーカス部材２を折り返し、一対のビード部４を形成する。次いで、サイドウォールゴム５を貼り付け、筒状のグリーンケース６を得る。

次に、一対のビード部４をそれぞれクランプする装置（図示せず）を図中に示す断面中央Ｃに向けて接近して、一対のビード部４の相互間隔を狭める。同時に、グリーンケース６内部に空気を充填して、グリーンケース６をタイヤ半径方向外側に膨張させる。また、膨張したカーカス部材２のタイヤ外面側に、ベルト部材７及びトレッドゴム８を貼り付ける。その後、必要に応じてトレッドゴム８の側部をグリーンケース６に貼り付ける。これにより、未加硫タイヤ１０が得られる。

上記工程により得られる未加硫タイヤ１０は、タイヤの内面に配置されるインナーライナー１と、インナーライナー１のタイヤ外面側に配置されるカーカス部材２と、カーカス部材２のタイヤ外面側に配置されるベルト部材７及びタイヤ外周面を構成するトレッドゴム８を備える。
インナーライナー１は、タイヤ内部に充填される空気等の気体の透過を防止する機能を有する。インナーライナー１の厚さは、好ましくは、０．７ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．７ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下である。これにより、インナーライナー１の薄ゲージ化を実現しつつ、インナーライナー１の割れの発生をより確実に防止できる。インナーライナー１には、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴム等を主原料とするゴム組成物を使用する。ただし、これに限定されず、インナーライナー１は、樹脂フィルムなどでもよい。

カーカス部材２は、タイヤの骨格部材であり、図２に示すように、少なくともカーカスプライ２０を有する。ここでは、カーカス部材２は、４層構造に形成されており、下層側（タイヤ内面側）から上層側（タイヤ外面側）に向かって順に配置されたスキージゴム２１、カーカスプライ２０、スキージゴム２２、ベルト下貼りゴム２３を有する。ただし、これに限定されず、カーカス部材２は、例えば、スキージゴム２１、カーカスプライ２０、ベルト下貼りゴム２３の３層構造、あるいはカーカスプライ２０のみの１層構造等でもよい。カーカスプライ２０は、タイヤ周方向に間隔を開けて並列する複数のコード２４を有し、コード２４は、タイヤ周方向に対して直交する方向に沿って配置される。コード２４は、例えば、有機繊維コードやスチールワイヤである。

カーカス部材２は、未加硫タイヤ１０の成型時において、タイヤ成型ドラムの外周に貼り付けたインナーライナー１のタイヤ外面側に貼り付ける。このとき、図３に示すように、カーカス部材２のタイヤ周方向における一方の端部２ａを下側（タイヤ内面側）に配置し、その上側（タイヤ外面側）に、カーカス部材２のタイヤ周方向における他方の端部２ｂを重ねて配置する。この一方の端部２ａと他方の端部２ｂとが重なる部分がジョイント部３１である。図３において、左右方向は、カーカス部材２の長さ方向である。カーカス部材２の長さ方向は、タイヤ周方向に相当する。
また、カーカス部材２において、ジョイント部３１以外でインナーライナー１に密着する部分が本体部３２である。本体部３２は、ジョイント部３１と後述する境界部３３を除いたカーカス部材２の全周に存在する。
また、ジョイント部３１と本体部３２の境の部分が境界部３３である。なお、境界部３３では、カーカス部材２とインナーライナー１の間に空隙が形成される。また、境界部３３は、ジョイント部３１と本体部３２の間に位置しており、例えば、ジョイント部３１の幅と同じ幅の部分である。

次に、未加硫タイヤ１０の成型時に生じるカーカス部材２のジョイント部３１及び境界部３３でのインナーライナー１及びカーカス部材２の変位及び変位の抑制について説明する。
タイヤ成型ドラム（図示せず）にインナーライナー１及びカーカス部材２を貼り付けた状態（図３参照）からインナーライナー１及びカーカス部材２を取り外したときは、図４に示すように、カーカス部材２は、ジョイント部３１において、タイヤ半径方向内側に変位（図中に示す矢印Ａ）する。カーカス部材２の変位量は、最小で、１枚のカーカス部材２におけるカーカスプライ２０の厚さであり、最大で、１枚のカーカス部材２の厚さである。なお、ここでは、カーカス部材２の変位量は、１枚のカーカス部材２（スキージゴム２１、カーカスプライ２０、スキージゴム２２、ベルト下貼りゴム２３）の厚さの約半分である。
それにより、カーカス部材２のタイヤ内面側に配置されるインナーライナー１も、タイヤ半径方向内側に変位する。

次いで、ベルト部材７及びトレッドゴム８を貼り付けるため、インナーライナー１及びカーカス部材２をタイヤ半径方向外側に膨張させるときは、図５に示すように、インナーライナー１及びカーカス部材２が引き伸ばされる。その際、境界部３３でのインナーライナー１及びカーカス部材２の伸びが本体部３２及びジョイント部３１での伸びと比べて大きくなる。ここでの伸びの方向は、インナーライナー１及びカーカス部材２の長さ方向（タイヤ周方向に相当）である。
即ち、カーカス部材２の境界部３３では、インナーライナー１及びカーカス部材２のタイヤ半径方向外側への膨張によって、インナーライナー１及びカーカス部材２が伸びる。このとき、ジョイント部３１ではカーカス部材２が重なることで、ジョイント部３１での伸びが規制され、その分、境界部３３での伸びが大きくなる。これとともに、インナーライナー１及びカーカス部材２でのタイヤ半径方向内側への変位によってもインナーライナー１及びカーカス部材２が伸びる。この２つの要因によって、カーカス部材２の境界部３３では、本体部３２及びジョイント部３１での伸びと比べてインナーライナー１及びカーカス部材２が大きく伸びる（図５中に示す矢印Ｂ）。これにより、カーカス部材２の境界部３３において、インナーライナー１の割れが発生するおそれがでてくる。

そこで、インナーライナー１及びカーカス部材２を、次の３つの条件を満たすようにすることにより、境界部３３でのインナーライナー１の伸びを、インナーライナー１の材料の伸びの限界を超えないようにし、未加硫タイヤ１０の成型時にインナーライナー１に割れが発生するのを防止する。

（第１の条件）
カーカス部材２とインナーライナー１の厚さにおいて、カーカス部材２のジョイント部３１の厚さをｔ、インナーライナー１の厚さをＴとしたときに（図３参照）、（ｔ／２）／Ｔを０．８５＜（ｔ／２）／Ｔ＜２．０にする。
カーカス部材２のジョイント部３１の厚さｔは、カーカス部材２の一方の端部２ａと他方の端部２ｂとを重ねた部分の厚さであり、１枚のカーカス部材２の厚さの２倍である。
（ｔ／２）／Ｔが０．８５以下であると、カーカス部材２の厚さに対するインナーライナー１の厚さの比率が高くなるため、インナーライナー１の薄ゲージ化が難しくなる。
また、（ｔ／２）／Ｔが２．０以上であると、カーカス部材２のジョイント部３１での厚さが厚くなる。このことから、タイヤ成型ドラムからインナーライナー１及びカーカス部材２を取り外したときのインナーライナー１及びカーカス部材２のタイヤ半径方向内側への変位量、及び、境界部３３でのインナーライナー１の伸びが大きくなるおそれがある。
これに対し、（ｔ／２）／Ｔが０．８５＜（ｔ／２）／Ｔ＜２．０の条件を満たすときには、カーカス部材２の厚さに対するインナーライナー１の厚さの比率が高くなるのを抑えることができ、インナーライナー１の薄ゲージ化を実現することができる。また、タイヤ成型ドラムからインナーライナー１及びカーカス部材２を取り外したときのインナーライナー１及びカーカス部材２のタイヤ半径方向内側への変位量も小さくすることができる。その結果、境界部３３でインナーライナー１の伸びが大きくなるのを抑えることができる。

（第２の条件）
カーカス部材２（カーカスプライ２０）の複数のコード２４において、カーカス部材２の本体部３２でのコード間隔をＤ、カーカス部材２の境界部３３でのコード間隔の最大値をｄとしたときに（図５参照）、ｄ／Ｄを１．０≦ｄ／Ｄ＜１．８にする。
コード間隔とは、並列した複数のコード２４において隣接するコード２４の間隔である。カーカス部材２の境界部３３でのコード間隔の最大値とは、成型時においてカーカス部材２が伸びたとき、境界部３３で一番大きく伸びたところのコード間隔である。
未加硫タイヤ１０の成型において、ｄ／Ｄは必ず１以上になり、一般的な未加硫タイヤ１０の成型工程で、ｄ／Ｄを１．０よりも小さいくするのは困難である。
また、ｄ／Ｄが１．８以上であると、境界部３３でのコード間隔が本体部３２でのコード間隔に対して広くなり、境界部３３でのインナーライナー１の割れを抑制する効果に影響が生じるおそれがある。
これに対し、ｄ／Ｄが１．０≦ｄ／Ｄ＜１．８の条件を満たすときには、一般的な成型工程で、未加硫タイヤ１０を容易に成型することができる。また、境界部３３でのインナーライナー１の割れを抑制する効果を高くすることができる。

（第３の条件）
インナーライナー１及びカーカス部材２の厚さとカーカス部材２のコード間隔との関係において、（（ｔ／２）／Ｔ）^２＋（ｄ／Ｄ）^２＝Ｌ^２としたときに、Ｌを１．２５＜Ｌ＜１．７５にする。
一般的な未加硫タイヤ１０の成型工程で、Ｌを１．２５以下にするのは困難である。
また、Ｌが１．７５以上であると、境界部３３でのインナーライナー１の伸びが大きくなるおそれがある。
これに対し、Ｌが１．２５＜Ｌ＜１．７５の条件を満たすときには、一般的な成型工程で、未加硫タイヤ１０を容易に成型することができる。また、境界部３３でのインナーライナー１の伸びが大きくなるのを抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の未加硫タイヤ１０では、（ｔ／２）／Ｔ、ｄ／Ｄ、及び、Ｌに関する３つの条件を満たすことで、インナーライナー１の厚さを薄くした場合でも、インナーライナー１の伸びを、その材料の伸びの限界を超えないようにすることができる。そのため、未加硫タイヤ１０の成型時にインナーライナー１に割れが発生するのを防止でき、インナーライナー１の薄ゲージ化を実現することができる。

上記の３つの条件を満たすようにして未加硫タイヤ１０を成型した後、未加硫タイヤ１０を、タイヤ製造における次工程の加硫処理工程において公知の加硫条件にて加硫する。この加硫条件としては、例えば、１００℃以上、２００℃以下の温度で加硫処理が行われる。また、タイヤモールドにより、未加硫タイヤ１０を加硫しつつ成型する。これにより、所定形状の空気入りタイヤ（タイヤ）が得られる。このように、本発明は、未加硫タイヤ１０を加硫してタイヤを製造するタイヤの製造方法として実施できる。

（未加硫タイヤ１０の成型試験）
本発明の未加硫タイヤ１０の効果を確認するため、上記の３つの条件を満たす実施例１、２と、比較例１、２、３を用いて試験を行った。
試験を行う未加硫タイヤ１０は、乗用車用ラジアルタイヤ（１９５／７０Ｒ１４）用である。インナーライナー１の材料は、ブロムブチルゴムであり、その厚さは、１．０ｍｍと０．９ｍｍである。カーカス部材２は、スキージゴム２１、カーカスプライ２０、ベルト下貼りゴム２３の３層構造である。スキージゴム２１の厚さは０．３ｍｍ、カーカスプライ２０の厚さは０．８ｍｍ、ベルト下貼りゴム２３の厚さは１．５ｍｍである。従って、カーカス部材２の厚さは２．６ｍｍである。

実施例１では、厚さが１．０ｍｍのインナーライナー１を使用した。また、カーカス部材２のジョイント部３１において、一方の端部２ａと他方の端部２ｂとを重ねて、ジョイント部３１をしっかり押さえた。これにより、ジョイント部３１に弾力性を持たせて、ジョイント部３１を伸びやすくし、ジョイント部３１に隣接する境界部３３での伸びを抑えるようにした。その結果、（ｔ／２）／Ｔが１．３０、ｄ／Ｄが１．００、Ｌが１．６４となった。（ｔ／２）／Ｔ、ｄ／Ｄ、及び、Ｌは、上記の３つの条件を満たしている。

実施例２では、厚さが０．９ｍｍのインナーライナー１を使用した。また、図６に示すように、カーカス部材２の一方の端部２ａの上部を斜めにカットして第１斜面部２５を形成するとともに、端面も斜めにカットして第２斜面部２６を形成して、カーカス部材２のジョイント部３１の厚さｔを小さくした。なお、ここでは、カーカス部材２の一方の端部２ａに第１斜面部２５と第２斜面部２６を形成したことから、ジョイント部３１の位置によって厚さが変化する。そのため、厚さｔは、ジョイント部３１の厚さの平均値である。第１斜面部２５と第２斜面部２６の形成により、インナーライナー１及びカーカス部材２を、境界部３３において、ジョイント部３１から本体部３２に向かって緩やかな傾斜でつながるようにして、境界部３３での伸びを抑えるようにした。これにより、（ｔ／２）／Ｔが１．３９、ｄ／Ｄが１．００、Ｌが１．７１となった。（ｔ／２）／Ｔ、ｄ／Ｄ、及び、Ｌは、上記の３つの条件を満たしている。

比較例１では、厚さが１．０ｍｍのインナーライナー１を使用した。また、カーカス部材２のジョイント部３１において、一方の端部２ａと他方の端部２ｂとを押さえることなく重ねただけにした。これにより、（ｔ／２）／Ｔが、１．３０、ｄ／Ｄが１．２０、Ｌが１．７７となった。Ｌの値は、上記のＬの条件を満たしていない。

比較例２では、厚さが０．９ｍｍのインナーライナー１を使用した。また、インナーライナー１及びカーカス部材２の温度による影響をみるために、成型時にカーカス部材２のジョイント部３１を加熱手段（赤外線ヒーター、温風、埋め込み式電熱ヒーター等）により１５℃より高い温度に加熱した。これにより、（ｔ／２）／Ｔが１．４４、ｄ／Ｄが１．００、Ｌが１．７５となった。Ｌの値は、上記のＬの条件を満たしていない。

比較例３では、厚さが０．９ｍｍのインナーライナー１を使用した。また、インナーライナー１及びカーカス部材２の温度による影響をみるために、成型時にカーカス部材２のジョイント部３１を１５℃より低い温度に冷却した。これにより、（ｔ／２）／Ｔが１．４４、ｄ／Ｄが１．０５、Ｌが１．７８となった。Ｌの値は、上記のＬの条件を満たしていない。

試験の結果を、以下の表１に示す。

実施例１、２では、インナーライナー１の割れの発生は、０％であった。比較例１、２、３では、インナーライナー１の割れの発生は、１２％、８％、１５％であった。即ち、実施例１、２に示す未加硫タイヤ１０は、成型時にインナーライナー１の割れの発生を防止することができた。

１・・・インナーライナー、２・・・カーカス部材、３・・・ビードコア、４・・・ビード部、５・・・サイドウォールゴム、６・・・グリーンケース、７・・・ベルト部材、８・・・トレッドゴム、１０・・・未加硫タイヤ、２０・・・カーカスプライ、２１・・・スキージゴム、２２・・・スキージゴム、２３・・・ベルト下貼りゴム、２４・・・コード、２５・・・第１斜面部、２６・・・第２斜面部、３１・・・ジョイント部、３２・・・本体部、３３・・・境界部。

Claims

タイヤ周方向に間隔を開けて並列する複数のコードを有するカーカス部材と、カーカス部材のタイヤ内面側に配置されるインナーライナーを備える未加硫タイヤであって、
カーカス部材は、タイヤ周方向における一方の端部と他方の端部とが重なるジョイント部と、ジョイント部以外でインナーライナーに密着する本体部と、ジョイント部と本体部の境の境界部とを有し、
カーカス部材のジョイント部の厚さをｔ、インナーライナーの厚さをＴとしたときに、
０．８５＜（ｔ／２）／Ｔ＜２．０であり、
カーカス部材の本体部でのコード間隔をＤ、カーカス部材の境界部でのコード間隔の最大値をｄとしたときに、
１．０≦ｄ／Ｄ＜１．８であり、
（（ｔ／２）／Ｔ）^２＋（ｄ／Ｄ）^２＝Ｌ^２としたときに、
１．２５＜Ｌ＜１．７５である、ことを特徴とする未加硫タイヤ。
請求項１に記載された未加硫タイヤにおいて、
インナーライナーの厚さは、０．７ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下であることを特徴とする未加硫タイヤ。
加硫された請求項１又は２に記載された未加硫タイヤからなるタイヤ。