(57)【要約】【課題】厚さ方向の小変形時の圧縮弾性率が低くてクッション性に優れ、大きな変形において補強されて強度が高いソリッドタイヤ並びにその製造方法を提供する。【解決手段】外面が円筒状の金属芯体１２の外周に弾性体層１４を有し、弾性体層１４は、短繊維１６を含み、短繊維１６が周方向に配向された加硫ゴムであるソリッドタイヤ１０とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
前記弾性体層は、短繊維を含み、前記短繊維が周方向に配向された加硫ゴムであることを特徴とするソリッドタイヤ。
【請求項２】
前記短繊維の含有率が、前記加硫ゴムを構成するゴム原料１００重量部に対して０．５〜１０重量部であることを特徴とする請求項１に記載のソリッドタイヤ。
【請求項３】
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、
短繊維を含有する未加硫ゴム組成物を押出機にて連続板状体に押し出し、前記連続板状体の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とし、前記未加硫成形体を金型内で加熱加硫することを特徴とするソリッドタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。また、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も有している。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積層構成のタイヤとすると、使用中に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。
【０００５】
クッション性を改善するために柔軟なポリウレタンや加硫ゴムを使用すると、クッション性は改善されるが、弾性体層の強度が全体として低下して好ましいものではない。
【０００６】
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、大きな変形に対しては補強されて強度が高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。
【０００７】
【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弾性体層を有し、
前記弾性体層は、短繊維を含み、前記短繊維が周方向に配向された加硫ゴムであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成を有するソリッドタイヤは、厚さ方向の圧縮弾性率が低くてクッション性に優れ、周方向の強度が補強されて高いものであり、弾性体層がブロック状にて部分剥落することがないものである。
【０００９】
短繊維の周方向への配向は、１００％完全に配向していることを要するものではなく、平均的に配向している短繊維が多く、小変形における厚さ方向の圧縮弾性率が小さく、大きな変形に対しては補強されて高強度となっていればよいことを意味する。
【００１０】
本発明のソリッドタイヤを構成する弾性体層の厚さ方向の硬度は、ショアＡ硬度にて４０〜８０であり、好ましくは４５〜７５である。
【００１１】
弾性体層の厚さ方向の圧縮弾性率を模式的に図６に示した。変位の増加による短繊維補強ゴムの荷重の増加は、短繊維の添加量などにより変化する。短繊維を添加しない未補強ゴムの変位の増加による荷重の増加は、上記の硬度を有する一般的なゴムの応力−歪曲線に相当する。本発明のソリッドタイヤの弾性体層を構成する材料は、初期の小変形部Ｐにおいては未補強ゴムと大きな差はないが、それ以上の変位において補強効果が明確に発現されている。
【００１２】
本発明のソリッドタイヤにおいては、前記短繊維の含有率が、前記加硫ゴムを構成するゴム原料１００重量部に対して０．５〜１０重量部であることが好ましい。
【００１３】
弾性体層を構成する加硫ゴム中の短繊維含有率が、ゴム原料１００重量部に対して０．５重量部未満では補強効果が小さくなって、ソリッドタイヤの耐久性が低下し、１０重量部を超えると厚さ方向の硬度も高くなってクッション性が低下して乗り心地が悪くなる。短繊維含有率は、１〜５重量部であることがより好ましい。
【００１４】
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、
短繊維を含有する未加硫ゴム組成物を押出機にて連続板状体に押し出し、前記連続板状体の１側端部を前記金属芯体の外周に当接させつつ、前記金属芯体の幅方向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することを特徴とする。
【００１５】
係る製造方法により、短繊維を含み、前記短繊維が周方向に配向された加硫ゴムで構成された弾性体層を有するソリッドタイヤを容易に製造することができる。理由は明らかではないが、短繊維を添加した未加硫ゴム組成物を押出機でベルト状に押し出すと、押出方向に短繊維が配向することによる。本発明の製造方法により製造されたソリッドタイヤは、厚さ方向に積層された構造を有しないために、高速走行を行っても層間剥離を起こさない。
【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）は子午線方法の断面図である。ソリッドタイヤ１０は、円筒状の金属芯体１２の外周に短繊維１６を含む加硫ゴムからなる弾性体層１４が形成されている。短繊維１６は、ほぼ周方向に配向している。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には短繊維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。
【００１８】
金属芯体１２の１端部に側板２２が配設され、該側板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を有するの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。
【００１９】
図３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２０は、押出機３０のスクリュー部３１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。
【００２０】
図３においては、連続板状体２０は押出機のスクリュー方向に押し出された例が示されているが、スクリュー軸の方向から横方向や直交方向へ押し出すようにダイスを構成してもよい。
【００２１】
図４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。
【００２２】
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。
【００２３】
未加硫成形体の未加硫ゴム層２３の形状は、成形後の弾性体層１４と同じか、やや大きめに形成する。未加硫ゴム層２３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、体積ないし寸法が弾性体層１４より０〜５％程度過剰であることが好ましい。
【００２４】
図５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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、未加硫ゴム組成物とされる。
【００２７】
短繊維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。短繊維は、繊維の直径（Ｄ）が０．２〜２０μｍ、繊維長さ（Ｌ）が５０μｍ〜１０ｍｍ、Ｌ／Ｄが１０以上であることが好ましい。短繊維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。
【００２８】
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。
【００２９】
【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。
【００３０】
（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に対して、直径０．５μｍ、長さ０．６ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝１２００）のナイロン６，６繊維を天然ゴム１００重量部に対して２重量部添加して、短繊維含有未加硫ゴム組成物とした。　幅１２０ｍｍ、外径が２１０ｍｍの鋼鉄製芯体の周囲に図３に示した方法により短繊維含有未加硫ゴム組成物を押出機より押し出して厚さが約２３ｍｍ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。
【００３１】
（実施例２）
加硫後のショアＡ硬度が５０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に対して、直径３μｍ、長さ３ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝１０００）のアラミド繊維を天然ゴム１００重量部に対して３重量部添加して、短繊維含有未加硫ゴム組成物とした。
この短繊維含有未加硫ゴム組成物を使用して実施例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。
【００３２】
（評価）
実施例１、２のソリッドローラーをリーチ式バッテリーフォークに装着し、従来のポリウレタンソリッドタイヤと実走して評価した。
結果は、本発明のソリッドタイヤの方が乗り心地がよく、車体自重と積載荷重による圧縮変形歪が小さく、長期間高速走行しても弾性体層がブロック上で欠落することはなく、耐久性も優れたものであった。
【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】押出機にて押し出した連続板状体の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３】未加硫成形体の製造工程の上面図を示した概略図
【図４】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５】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
【図６】加硫ゴムと該加硫ゴムに短繊維を添加した場合の荷重−変位曲線を示したグラフ
【符号の説明】
１０　　ソリッドタイヤ
１２　　金属芯体
１４　　弾性体層
１６　　短繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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