(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのトレッド面を形成するトレッド形成面を具えるトレッドゴム部材を製造するトレッドゴム部材の製造方法であって、
前記トレッド形成面を成形する第１の成形面が設けられかつトレッドゴム部材を成形しうるキャビティを有するゴム成形金型に、前記第１の成形面に対して直角にのびかつ一端を前記キャビティで開口する注入口とした複数本の注入用ランナを形成するとともに、
短繊維を配合した生ゴム材料を、前記注入用ランナを通して前記キャビティ内に注入することにより、前記短繊維を前記トレッド形成面に対して略直角に配向させたトレッドゴム部材を製造することを特徴とするトレッドゴム部材の製造方法。
【請求項２】
前記注入口は、隣り合う他の注入口との間隔を５０mm以下としたことを特徴とする請求項１記載のトレッドゴム部材の製造方法。
【請求項３】
前記生ゴム材料は、射出により前記キャビティに注入されかつ射出時の温度が８０〜１２５℃、かつ前記金型の温度を５０〜１００℃であってしかも前記生ゴム材料の温度よりも２０〜４０℃低くすることを特徴とする請求項１又は２記載のトレッドゴム部材の製造方法。
【請求項４】
前記トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつ複数個の帯状体を、長さ方向および巾方向に連ねる接合工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドゴム部材の製造方法。
【請求項５】
前記トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつこの帯状体を、短繊維を含まないゴムを用いて押出し成形された主トレッドゴムに形成した凹部に埋着する工程を含ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドゴム部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤのトレッド部に配されるトレッドゴム部材の製造方法に関し、より詳しくはトレッドゴム中に配合される短繊維を該トレッドゴム部材の接地面と略直角に配向させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤのトレッドゴムに有機又は無機の短繊維を配合することにより、例えば氷雪路での摩擦係数を高めることが行われている。トレッドゴムは、例えば押出機等により押出し成形され、これを所定の長さで切断して用いられるのが一般的である。しかしこの方法では、図８に示すように、トレッドゴムｇ中に配合された短繊維ｆは、その長手方向が押出し方向（この押出し方向は、タイヤの成形に際しては、通常、タイヤ周方向となる）とほぼ平行に配向されてしまう。
【０００３】
このようなトレッドゴムを用いてタイヤを製造しても、多くの短繊維は、その長手方向が接地面とほぼ平行になってしまい、とりわけ短繊維による路面引っ掻き効果などを十分に発揮させることができない。このため、トレッドゴムに配合された短繊維を、実質的に接地面と垂直に配向させる技術が例えば特開昭６２−１４３７０７号公報、特開平２−２７４６０２号公報などにおいて提案されている。
【０００４】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出なされたもので、上記の公報などとは異なる方法を用いることにより、短繊維をトレッドゴム部材の接地面と略直角方向に効率よく配向させうるトレッドゴム部材の製造方法及びそれをトレッド部に配した空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤのトレッド面を形成するトレッド形成面を具えるトレッドゴム部材を製造するトレッドゴム部材の製造方法であって、前記トレッド形成面を成形する第１の成形面が設けられかつトレッドゴム部材を成形しうるキャビティを有するゴム成形金型に、前記第１の成形面に対して直角にのびかつ一端を前記キャビティで開口する注入口とした複数本の注入用ランナを形成するとともに、短繊維を配合した生ゴム材料を、前記注入用ランナを通して前記キャビティ内に注入することにより、前記短繊維を前記トレッド形成面に対して略直角に配向させたトレッドゴム部材を製造することを特徴としている。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、前記注入口は、隣り合う他の注入口との間隔を５０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のトレッドゴム部材の製造方法である。
【０００７】
また請求項３記載の発明は、前記生ゴム材料は、射出により前記キャビティに注入されかつ射出時の温度が８０〜１２５℃、かつ前記金型の温度を５０〜１００℃であってしかも前記生ゴム材料の温度よりも２０〜４０℃低くすることを特徴とする請求項１又は２記載のトレッドゴム部材の製造方法である。
【０００８】
また請求項４記載の発明は、前記トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつ複数個の帯状体を、長さ方向および巾方向に連ねる接合工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドゴム部材の製造方法である。
【０００９】
また請求項５記載の発明は、前記トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつこの帯状体を、短繊維を含まないゴムを用いて押出し成形された主トレッドゴムに形成した凹部に埋着する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドゴム部材の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態のトレッドゴム部材１の製造方法に用いるゴム成形金型２の一部を切断した斜視図、図２はその縦断面図、図３はトレッドゴム部材１の斜視図をそれぞれ例示している。
【００１１】
本実施形態により製造されるトレッドゴム部材１は、タイヤのトレッド面を形成する２つのトレッド形成面１ａを具えるとともに、短繊維ｆ…を前記トレッド形成面１ａに対して略直角に配向させたものである。
【００１２】
本例のトレッドゴム部材１は、前記ゴム成形用金型（以下、単に「金型」ということがある）２を用いて製造される。前記金型２は、例えば接離可能な上型２ａと下型２ｂとを含む例えば分割型であって、この上型２ａと下型２ｂとを閉止することにより、前記トレッドゴム部材１を成形しうる空所をなすキャビティ３（図２に示す）が形成される。また、このキャビティ３は、トレッドゴム部材１の前記トレッド形成面１ａを成形する第１の成形面３ａを具えており、本例では、該キャビティ３の厚さ方向で向き合う二つの平面が前記第１の成形面３ａを構成するものを例示している。
【００１３】
また金型２には、本例では前記上型２ａに、第１の成形面３ａに対して直角にのびかつ一端を前記キャビティ３で開口する注入口４とした複数本の注入用ランナ５が形成されている。前記注入口４は、本例では前記一方の第１の成形面３ａにのみ形成されたものが例示される。また注入口４は、本例では前記トレッドゴム部材１の巾ａ方向及び長さｂ方向にほぼ等間隔を隔てて略格子状（グリッド状）に配されたものが例示される。
【００１４】
また前記注入用ランナ５は、本例では前記トレッドゴム部材１の巾ａの方向で整列する各３本を継ぐ第１の継ぎランナ６と、前記トレッドゴム部材１の長さｂの方向をのびて前記各第１の継ぎランナ６を相互に連結しうる１本の第２の継ぎランナ７とによって連通される。さらに前記上型２ａには、前記各注入用ランナ５に連なる本例では１本の材料供給路９が形成されており、該材料供給路９に生ゴム材料を例えば高圧、高速で注入することにより、前記各注入用ランナ５、注入口４を通してキャビティ３に生ゴム材料を充填しうる。
【００１５】
前記生ゴム材料は、例えばゴム基材１００重量部中に短繊維ｆを１〜３０重量部を配合することが好ましく、その他適宜必要な添加剤、加硫促進剤などが合わせて配合される。前記ゴム基材としては、ジエン系ゴムが好ましく、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの１種又は２種以上をブレンドして用いることができる。また前記短繊維ｆとしては、有機物又は無機物のいずれでも構わないが、例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すように、棒状をなすとともにその底面積Ａが０．０５〜１ｍｍ  ２、長さＢが０．１〜１５ｍｍ程度の短繊維を用いるのが好ましいが、とりわけカーボンファイバ、グラスファイバ等の非金属短繊維が好ましい。また、前記短繊維ｆの配合量は、ゴム基材１００重量部に対して３０重量部を超えるとゴムとの接着力が低下したり、またトレッドゴムが硬くなるなどの傾向があり、逆に１重量部未満ではトレッド形成面１ａに十分な路面引っ掻き効果を付与できなくなる。
【００１６】
前記生ゴム材料は、図示しない射出装置等を用いて前記材料供給路９に供給される。射出装置は、例えば筒体の内部にスクリュを配するとともに、このスクリュで材料を自動計量しかつ射出しうるスクリュ式、あるいはスクリュとプランジャとを併用したプリプラ式など公知のものが適宜採用できる。また前記生ゴム材料は、前記射出装置のスクリュ等で熱と圧力を加えられて予熱、可塑化、混練されるとともに、キャビティに充填される１回の注入量が自動計量されて前記材料供給路９に注入される。
【００１７】
このときの生ゴム材料の射出時の温度は、例えば８０〜１２５℃、より好ましくは９０〜１１０℃程度に設定するのが望ましい。前記生ゴム材料の射出時の温度が８０゜未満であると、ゴムの可塑化による流動性が相対的に低下する傾向があり、射出の圧力が高くなってキャビティ３への充填効率が低下する傾向があり、逆に１２５゜を超えると、この段階で生ゴム材料がスコーチ（早期加硫）を発生させることがあり品質上好ましくない。すなわち、本実施形態では、金型２のキャビティ３の内部では生ゴム材料を加硫させずに所定形状に形成するとともに、このトレッドゴム部材１を未加硫状態でキャビティ３から取り出すものを例示している。
【００１８】
また前記金型２の温度（キャビティ３の成形面の温度）は、例えば５０〜１００℃であってしかも前記生ゴム材料の温度よりも２０〜４０℃低くすることが望ましい。前記金型２の温度が５０゜未満であると、キャビティ３へ注入された生ゴム材料が成形面で冷却されるため生ゴム材料の充填効率が低下する傾向があり、逆に１００゜を超えるとスコーチを生じさせるおそれがある。
【００１９】
そして、前記注入用ランナ５を通して前記キャビティ３に前記生ゴム材料を高速、高圧で注入することにより、前記短繊維ｆを前記トレッド形成面１ａに対して略直角に配向させたトレッドゴム部材１を製造しうる。すなわち高速、高圧で注入される生ゴム材料の中では、実質的に殆どの短繊維ｆは、その長さＢの方向が注入方向、すなわち前記注入用ランナ５がのびる向きとほぼ平行に沿った状態になっており、かかる状態で前記キャビティ３へと流れ込むことによって、大部分（例えば９０％以上）の短繊維が前記トレッド形成面１ａ（第１の成形面３ａ）と略直角に配向されたトレッドゴム部材１を成形できる。なお短繊維ｆが前記トレッド形成面１ａと「略直角」に配向されているとは、前記トレッド形成面１ａと、短繊維ｆの長さＢの方向とがなす鋭角側の角度が４５〜９０゜であることをいう。
【００２０】
また短繊維ｆの前記配向をよりトレッドゴム形成面１ａに対して直角に近づけるためには、前記複数個の注入口４の間隔を可能な限り小さくすることが望ましいことが分かった。より具体的には前記注入口４は、例えば隣り合う他の注入口４との間隔（最大間隔）を５０ｍｍ以下、より好ましくは４０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０ｍｍ以下設定するのが望ましい。前記隣り合う注入口４、４の間隔が５０ｍｍを超えると、短繊維ｆの配向がばらつきやすくなる傾向がある。また注入口４の口径については、使用する生ゴム材料の流動性などに応じて種々変更しうるものであるが、一例では注入口４の直径を０．５〜５ｍｍ程度とするのが望ましい。なお材料供給路９についてはされよりも大径、具体的には１０〜３０ｍｍ程度に設定されうる。
【００２１】
また本実施形態では、前記下型２ｂに、前記キャビティ３内部を負圧としうるガス抜き手段を具えている。前記ガス抜き手段は、本実施形態では前記キャビティ３の両側でトレッドゴム部材１の長さｂの方向にのびる一対のバキューム主溝１０と、一端がこのバキューム主溝１０に連通しかつ他端が前記キャビティ３に連通しうる複数本のバキューム副溝１１とを設けたものを例示している。前記バキューム主溝１０には、一端に例えば適宜の配管、バルブ等を介して真空ポンプ（図示せず）が接続されている。そして、前記上型２ａ、下型２ｂが閉止した状態で、一定時間（例えば１０〜３０秒間）真空ポンプを駆動し、例えば５０〜３００ｍｍＨｇの負圧（絶対圧換算にて６１〜９５ｋＰａ）で吸引する。またこの吸引をかけた状態で前記生ゴム材料を射出することにより、前記キャビティ３内部のガス抜きをなしうるとともに、いわゆる真空引きによって該キャビティ３の内部の隅々までより確実に生ゴム材料の充填を可能としうる点で特に好ましい。なお図示していないが、上型２ａと下型２ｂの合わせ面などには適宜のパッキン等が設けられる。
【００２２】
前記バキューム主溝１０は、本例では５ｍｍ×５ｍｍの角溝状のものが例示されているが溝形状等は特に限定されない。また前記バキューム副溝１１は、キャビティ３からのゴムのはみ出しを防止する観点から、例えば深さを小深さ、より具体的には例えば０．１〜０．５ｍｍの浅溝とすることが望ましい。なおバキューム副溝１１の巾などは、適宜定めうるが例えば２〜１５ｍｍ、その配設ピッチは１０〜５０ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００２３】
このようにして生ゴム材料の注入を終えると、金型２を所定の温度まで冷却させるとともに、前記上型２ａと下型２ｂとを離間し、トレッドゴム部材１を金型２から脱型する。そして、このトレッドゴム部材１の前記トレッド形成面１ａをトレッド面（路面と接地する面）とするタイヤ生カバーを形成し、これをタイヤ成形用の金型（図示せず）に投入して加硫することにより、トレッドゴム部材１は加硫され、図５に示すように、多くの短繊維ｆがトレッド面１５と略直角に配向された空気入りタイヤＴをうることができる。このようなタイヤは、路面の掻き取り効果を高めうるため、氷雪路での走行性能を高めうる点で好ましい。
【００２４】
また、上述のトレッドゴム部材１は、生カバー成型用の最終的な未加硫の生トレッドゴムの全巾、全厚さ及び全長さ（タイヤ１周分）にほぼ等しい形状で形成されても良いが、この場合には注入用ランナ５の本数が著しく増すなどゴム成形用金型等の設備が比較的大がかりとなる傾向がある。このため、本実施形態のトレッドゴム部材１は、図３に示したように小巾かつ小厚さの帯状体Ｙとして形成される。この帯状体Ｙは、種々の寸法で形成できるが、例えば巾ａを１０〜５０ｍｍ、厚さｃを５〜３０ｍｍ、長さｂを１００〜５００ｍｍ程度としうる。
【００２５】
そして、これらの複数個の帯状体を、図６に示すようにその長さ方向および巾方向に連ねる接合工程を経てタイヤ１周分の生カバー成型用の最終的な未加硫の生トレッドゴムＴＧを作り出し、タイヤ生カバーの形成に用いることができる。なお帯状体Ｙの厚さｃをより小とした場合には、その厚さ方向にも積層することも勿論可能である。このように、トレッドゴム部材１を小巾かつ小厚さの帯状体Ｙとして形成することにより、例えばトラック用タイヤ用の大きな生トレッドゴムを必要とする場合であっても、小さな金型設備によって形成することができ、設備の小型化、低コスト化を有効に図りうる。
【００２６】
またトレッドゴム部材１をこのような小巾かつ小厚さの帯状体Ｙとして形成したときには、例えば図７に示すように、帯状体Ｙを、短繊維を含まない通常のゴムを用いて押出し成形された主トレッドゴム１６に形成した凹部１６ａに埋着することなどによって、特に摩擦係数を得たいトレッド領域、本例ではショルダ部だけに短繊維を含有するトレッドゴム部材１を配することが可能となる。この場合、トレッドゴムの低コスト化を効果的に図りうるほか、帯状体Ｙと主トレッドゴム１６との接着強度を向上できる。
【００２７】
なお帯状体Ｙとしてトレッドゴム部材１を形成する場合、例えば本例のように、横断面をＶベルトの如く台形状とすることが好ましい。この場合、図６に示した如く、トレッドゴム部材１の上下の向きを違えて交互に並べることにより、断面が略台形状をなす生トレッドゴムＴＧを歩留まり良く効率的に形成するのに役立つほか、接合を容易としうる。つまり、本実施形態ではではトレッドゴム部材１の上下の面がともにトレッド形成面１ａとなりうる。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、短繊維を配合した生ゴム材料を、トレッド形成面と略直角にのびる注入用ランナを通してキャビティ内に注入することにより、この短繊維をトレッド形成面に対して略直角に配向させたトレッドゴム部材を容易に製造でき生産性を高めうる。
【００２９】
また請求項２記載の発明では、前記注入用ランナのキャビティで開口する注入口は、隣り合う他の注入口との間隔を５０ｍｍ以下としていることにより、短繊維の配向のばらつきを減じ、短繊維をより直角に近づけて配向しうる。
【００３０】
また請求項３記載の発明では、前記生ゴム材料は、射出により前記キャビティに注入されかつ射出時の温度が８０〜１２５℃、かつ前記金型の温度を５０〜１００℃であってしかも前記生ゴム材料の温度よりも２０〜４０℃低くすることを特徴としており、生ゴム材料のキャビティ内への充填効率を高め、精度の良いトレッドゴム部材を形成しうる他、生ゴム材料のスコーチなども好適に抑制しうる。
【００３１】
また請求項４記載の発明では、トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつ複数個の帯状体を、長さ方向および巾方向に連ねる接合工程を含むことにより、金型設備などの大型化や多種化を招くことなしに小規模の簡単な設備にて各種のタイヤのトレッドゴムを製造することが可能になる。
【００３２】
また請求項５記載の発明では、トレッドゴム部材は、小巾かつ小厚さの帯状体からなり、かつこの帯状体を、短繊維を含まないゴムを用いて押出し成形された主トレッドゴムに形成した凹部に埋着する工程を含んで製造されることにより、必要な箇所に効率よく短繊維配合ゴムを配することができ、タイヤの低コスト化を図りつつ氷雪路での走行性能を向上させるのに役立つ。また、トレッドゴム部材が凹部に埋着されることにより、接合強度も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のゴム成形用金型の分解斜視図である。
【図２】その縦断面図である。
【図３】トレッドゴム部材の全体斜視図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は短繊維を拡大して例示する斜視図である。
【図５】トレッドゴム部材を用いて製造した空気入りタイヤの断面図である。
【図６】生トレッドゴムの斜視図である。
【図７】他の生トレッドゴムを例示する斜視図である。
【図８】トレッドゴムを押し出した際の短繊維の配向方向を説明する略図である。
【符号の説明】
１  トレッドゴム部材
２  ゴム成形用金型
２ａ  上型
２ｂ  下型
３  キャビティ
３ａ  第１の成形面
４  注入口
５  注入用ランナ
６  第１の継ぎランナ
７  第２の継ぎランナ
９  材料供給路
１ａ  トレッド形成面
【図１】
0003559481.tif 000002
【図２】
0003559481.tif 000003
【図３】
0003559481.tif 000004
【図４】
0003559481.tif 000005
【図５】
0003559481.tif 000006
【図６】
0003559481.tif 000007
【図７】
0003559481.tif 000008
【図８】
0003559481.tif 000009