(57)【要約】【課題】ベース部とキャップ部の界面におけるセパレーションの発生を防止して耐久性を向上させたソリッドタイヤと、その製造方法および製造設備を提供すること。【解決手段】ゴム組成物に添加剤が配合された第１ゴム材料からなるベース部１と、前記添加剤が配合されていない第２ゴム材料からなるキャップ部２とを備えたソリッドタイヤであって、ベース部１は、前記第１ゴム材料からなる第１ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、キャップ部２は、前記第２ゴム材料からなる第２ゴムストリップを、ベース部２のタイヤ外周側に、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、前記第２ゴムストリップは前記第１ゴムストリップと同一の押出機３から連続して押し出されたことを特徴とするソリッドタイヤ。【選択図】        図１
2004359046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物に添加剤が配合された第１ゴム材料からなるベース部と、
前記第１ゴム材料よりも前記添加剤の配合量が少ない又は前記添加剤が配合されていない第２ゴム材料からなるキャップ部とを備えたソリッドタイヤであって、
前記ベース部は、前記第１ゴム材料からなる第１ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、
前記キャップ部は、前記第２ゴム材料からなる第２ゴムストリップを、前記ベース部のタイヤ外周側に、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、
前記第２ゴムストリップは前記第１ゴムストリップと同一の押出機から連続して押し出されたことを特徴とするソリッドタイヤ。
【請求項２】
前記ベース部は、前記添加剤として短繊維を配合することで強化された前記第１ゴム材料からなり、
前記キャップ部は、前記短繊維が配合されていない前記第２ゴム材料からなることを特徴とする請求項１記載のソリッドタイヤ。
【請求項３】
ゴム組成物に添加剤を配合して混練を行い、第１ゴム材料とする工程と、
前記第１ゴム材料を押出機により押し出して、第１ゴムストリップを成型する工程と、
前記第１ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることによりベース部を成形する工程と、
前記添加剤の配合量を下げて、又は前記添加剤の配合を停止して混練した第２ゴム材料を、前記第１ゴムストリップの押出成型工程に引き続き、前記押出機により押し出して第２ゴムストリップを成型する工程と、
前記第２ゴムストリップを、前記ベース部の成形工程に引き続き、前記ベース部のタイヤ外周側に積層するように、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより、キャップ部を成形する工程とを備えるソリッドタイヤの製造方法。
【請求項４】
前記添加剤に短繊維を使用し、前記第２ゴム材料には、前記短繊維を配合しないことを特徴とする請求項３記載のソリッドタイヤの製造方法。
【請求項５】
ゴム材料の混練を行うスクリューを有し、且つ添加剤の投入が可能な押出機、及び、この押出機から供給されるゴム材料を成型用口金へと送り出すギヤーポンプを備えたゴムストリップ押出装置と、
前記添加剤の投入前に、前記添加剤の配合量を計量する計量装置と、
前記計量装置によって計量された添加剤を、前記押出機に投入する投入装置と、
前記ゴムストリップ押出装置から吐出されるゴムストリップが巻き付けられる成形ドラムと、
前記ゴムストリップ押出装置を前記成形ドラムに対して移動させる第１駆動装置と、
前記成形ドラムを回転駆動する第２駆動装置と、
前記計量装置、前記投入装置、前記第１及び第２駆動装置の制御を行う制御装置とを備え、
前記成形ドラムを回転駆動しながら、前記ゴムストリップ押出装置の前記成形ドラムに対する移動制御を行うことで、前記成形ドラムに前記ゴムストリップを順次巻き付けると共に、
所定量の前記ゴムストリップを巻き付けた後に、前記添加剤の配合量を減少する又は前記添加剤の投入を停止することで、配合の異なるゴムストリップをそのまま連続して巻き付けることができるように構成したことを特徴とするソリッドタイヤの製造設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベース部とキャップ部の界面におけるセパレーションを防止するソリッドタイヤと、その製造方法及び製造設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、フォークリフト等重量物の運搬や、建築現場及び工場内等産業車両用タイヤとして、ソリッドタイヤが広く用いられている。ソリッドタイヤは、悪路や高負荷といった環境下で使用されることが多く、踏面側のキャップ部には耐摩耗性に優れたゴムが用いられている。一方、ホイールリムと接する側のベース部には、硬度や剛性を増大させることでリムスリップを防止したり、圧縮弾性率を高めてリムに対する締め付け力を向上させる目的で、主に短繊維を混入した補強ゴムが用いられている。
【０００３】
従来、そのようなソリッドタイヤの製造は、押出機より押し出したシートを貼り合わせて成形する、いわゆるシート貼り成形により行われていた。
【０００４】
また、ゴム材料をタイヤ周方向に沿って巻き付けて成形する、いわゆるストリップビルド方式による成形も行われている。（下記特許文献１、下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６１１７３号公報（第３頁）
【特許文献２】
特開平８−１５０８０８号公報（第２頁、図６、図１０）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シート貼り成形によって製造したソリッドタイヤでは、該シートを貼り合わせた界面に対して、走行によるひずみが長期間に亘って繰り返し作用し、セパレーション等の故障が発生し易くなる。そのため、耐久性が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
また、ストリップビルド方式によって製造したソリッドタイヤにおいては、通常、短繊維補強ゴムからなるベース部と、その上に積層するキャップ部とが連続的に成形されず、その界面においてセパレーションが発生し易くなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ベース部とキャップ部の界面におけるセパレーションの発生を防止して耐久性を向上させたソリッドタイヤと、その製造方法および製造設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明のソリッドタイヤは、ゴム組成物に添加剤が配合された第１ゴム材料からなるベース部と、前記第１ゴム材料よりも前記添加剤の配合量が少ない又は前記添加剤が配合されていない第２ゴム材料からなるキャップ部とを備えたソリッドタイヤであって、前記ベース部は、前記第１ゴム材料からなる第１ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、前記キャップ部は、前記第２ゴム材料からなる第２ゴムストリップを、前記ベース部のタイヤ外周側に、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより成形され、前記第２ゴムストリップは前記第１ゴムストリップと同一の押出機から連続して押し出されたことを特徴とする。
【０００９】
係るソリッドタイヤは、ゴムストリップがタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることで成形されるため、ベース部とキャップ部との間にシートを貼り合わせたような界面が形成されない。更に、第２ゴムストリップは第１ゴムストリップと同一の押出機から連続して押し出されるため、ベース部のタイヤ外周側へのキャップ部の積層を押出成型後の高い温度において行うことができ、ベース部とキャップ部との間に分明な界面が形成されない。以上により、ベース部とキャップ部の界面におけるセパレーションの発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態として、前記ベース部は、前記添加剤として短繊維を配合することで強化された前記第１ゴム材料からなり、前記キャップ部は、前記短繊維が配合されていない前記第２ゴム材料からなるものがあげられる。
【００１１】
係るソリッドタイヤによれば、短繊維の配合によって、硬度や剛性、圧縮弾性率等の所望の性能を有するベース部を簡便に得ることができる。また、ゴム組成物に予め所定の性能を有するものを選択することで、第２ゴム材料に短繊維を配合することなく、耐摩耗性等の所望の性能を有するキャップ部を簡便に得ることができる。
【００１２】
ここで短繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維などの有機短繊維や、ガラス繊維、炭素繊維などの無機短繊維が使用できる。
【００１３】
上記目的を解決するための本発明に係るソリッドタイヤの製造方法は、ゴム組成物に添加剤を配合して混練を行い、第１ゴム材料とする工程と、前記第１ゴム材料を押出機により押し出して、第１ゴムストリップを成型する工程と、前記第１ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることによりベース部を成形する工程と、前記添加剤の配合量を下げて、又は前記添加剤の配合を停止して混練した第２ゴム材料を、前記第１ゴムストリップの押出成型工程に引き続き、前記押出機により押し出して第２ゴムストリップを成型する工程と、前記第２ゴムストリップを、前記ベース部の成形工程に引き続き、前記ベース部のタイヤ外周側に積層するように、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けることにより、キャップ部を成形する工程とを備える。
【００１４】
係るソリッドタイヤの製造方法によれば、上述のように、ベース部とキャップ部との間にシートを貼り合わせたような界面を形成することがない。また、第１ゴムストリップから第２ゴムストリップに移行する際には、ゴム組成物への添加剤の配合量を下げるか、又は配合を停止することにより、押出機から押し出されていた第１ゴム材料が第２ゴム材料に移行するため、そのまま第２ゴムストリップを成型することができる。そして、その第２ゴムストリップは第１ゴムストリップと同一の押出機から連続して押し出されているため、押出成型後の高い温度において、キャップ部をベース部のタイヤ外周側に連続的に積層することができる。これにより、ベース部とキャップ部との間に分明な界面を形成させず、セパレーションの発生を防止して耐久性を向上させたソリッドタイヤを製造することができる。
【００１５】
本発明の好適な実施形態として、前記添加剤に短繊維を使用し、前記第２ゴム材料には、前記短繊維を配合しないものがあげられる。
【００１６】
係るソリッドタイヤの製造方法によれば、短繊維の配合によって、硬度や剛性、圧縮弾性率等の所望の性能を有するベース部を簡便に得ることができる。また、ゴム組成物に予め所定の性能を有するものを選択することで、第２ゴム材料に短繊維を配合することなく、耐摩耗性等の所望の性能を有するキャップ部を簡便に得ることができる。
【００１７】
上記目的を解決するための本発明に係るソリッドタイヤの製造設備は、ゴム材料の混練を行うスクリューを有し、且つ添加剤の投入が可能な押出機、及び、この押出機から供給されるゴム材料を成型用口金へと送り出すギヤーポンプを備えたゴムストリップ押出装置と、前記添加剤の投入前に、前記添加剤の配合量を計量する計量装置と、前記計量装置によって計量された添加剤を、前記押出機に投入する投入装置と、前記ゴムストリップ押出装置から吐出されるゴムストリップが巻き付けられる成形ドラムと、前記ゴムストリップ押出装置を前記成形ドラムに対して移動させる第１駆動装置と、前記成形ドラムを回転駆動する第２駆動装置と、前記計量装置、前記投入装置、前記第１及び第２駆動装置の制御を行う制御装置とを備え、前記成形ドラムを回転駆動しながら、前記ゴムストリップ押出装置の前記成形ドラムに対する移動制御を行うことで、前記成形ドラムに前記ゴムストリップを順次巻き付けると共に、所定量の前記ゴムストリップを巻き付けた後に、前記添加剤の配合量を減少する又は前記添加剤の投入を停止することで、配合の異なるゴムストリップをそのまま連続して巻き付けることができるように構成したことを特徴とする。
【００１８】
係るソリッドタイヤの製造設備によれば、ゴムストリップ押出装置において、ゴム材料への添加剤の配合と混練を行うことができる。そして、成型用口金から所定断面形状のゴムストリップを押出成型し、成形ドラム上にタイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けてベース部を成形する。次いで、キャップ部を成形する際は、押出機への添加剤の配合を下げるか又は投入を停止することで、押出機から押し出されていた第１ゴム材料を、配合の異なる第２ゴム材料に移行することができる。その結果、第１ゴムストリップに引き続いて第２ゴムストリップを押出成型することができ、ベース部とキャップ部を連続的に成形することができる。また、添加剤の配合量や、投入及び停止のタイミングを制御装置によって制御することにより、上述のソリッドタイヤを確実且つ容易に製造することができる。成形ドラムへの各ゴムストリップの巻き付けは、成形ドラムを回転駆動しながら、ゴムストリップ押出装置を成形ドラムに対して移動させることで行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るソリッドタイヤのトレッド部の断面を示す概念図である。
【００２０】
図１のソリッドタイヤは、ベース部１と、そのタイヤ外周側に配されたキャップ部２とを備える。ベース部１には、ホイールリムと接することを考慮して、短繊維（添加剤に相当する。）を配合し、硬度及び剛性を増大させることでリムスリップを防止している。また、圧縮弾性率を高めてリムに対する締め付け力を向上させる効果もある。一方、キャップ部２はゴム組成物のみからなり、短繊維は配合されていない。本発明に係るソリッドタイヤでは、ベース部１とキャップ部２との間に分明な界面が形成されておらず、これによりセパレーションの発生が防止され、耐久性を向上することができる。また、ベース部１及びキャップ部２は、ゴムストリップをタイヤ周方向に沿ってらせん状に順次重ねて巻き付けて成形されており、その製造方法及び製造設備については後述する。
【００２１】
次に、本発明に係るソリッドタイヤの製造方法及び製造設備について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２はゴムストリップ押出装置９の構造を示す概念図であり、図３は本発明に係るソリッドタイヤの製造設備における各装置の配置関係を示す図である。
【００２２】
図２において、ゴムストリップ押出装置９は、成型用口金４と、ギヤーポンプ６と、押出機３を備えている。成型用口金４は、所定の断面形状のゴムストリップを押し出しできる金型部分を有している。ギヤーポンプ６は、２枚のギヤ５を有し、成型用口金４へ向けて定量のゴムを供給する。押出機３は、スクリュー８を備え、ゴムの混練を行うことができる。押出機３の上部には、ホッパー１３ａ、１３ｂ（投入装置に相当する。）が付設されており、ホッパー１３ａ、１３ｂの下部には開閉式の口が設けられている。更に、ホッパー１３ａ、１３ｂと押出機３との間には計量装置１４ａ、１４ｂがそれぞれ設けられており、投入量を計量することができる。このような押出機３としては、ＢＵＳＳ社製「コニーダー」が好適な装置として例示できる。
【００２３】
図３において、ゴムストリップ押出装置９から押し出されたゴムストリップＳは、成形ドラム１０の外周上に順次巻き付けられていく。成形ドラム１０は第２サーボモータ１１（第２駆動装置に相当する。）によりＲ方向に回転駆動され、ギヤーポンプ６も第１サーボモータ７により回転駆動される。また、ゴムストリップ押出装置９を成形ドラム１０に対して移動させる第１駆動装置１５が設けられ、第２サーボモータ１１と共に、制御装置１２によって制御される。更に、ホッパー１３ａ、１３ｂ下部の口の開閉と計量装置１４ａ、１４ｂも、制御装置１２によって制御される。
【００２４】
以上の製造設備によれば、まず、所定量のゴム組成物がホッパー１３ａから押出機３内に投入される。同様に、所定量の短繊維がホッパー１３ｂから投入され、ゴム組成物に短繊維が配合される。その際、それぞれの投入量を予め制御装置１２に入力しておくことで、確実且つ容易に所望の配合量を得ることができる。
【００２５】
ゴム組成物のゴム成分としては、特に制限がなく、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。
【００２６】
短繊維の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、１〜５重量部であることが好ましい。この範囲で配合することにより、所望の剛性を有するベース部１が得られる共に、ベース部１とキャップ部２との間に分明な界面を形成することなく、セパレーションの発生を防止して、耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、短繊維の長さは、１〜１０ｍｍであることが好ましい。１ｍｍ未満であると、短繊維による補強効果が低減し、１０ｍｍを超えると、押出機３で混練して押出成型することが困難になる。更に、短繊維の直径は、１０〜１００μｍであることが好ましい。１００μｍを超えると、押出機３で混練して押出成型することが困難になる。
【００２８】
押出機３内のゴム組成物及び短繊維は、押出機３が備えるスクリュー８により混練され、第１ゴム材料となる。第１ゴム材料は、ギヤーポンプ６により成型用口金４へと送り出され、所定の断面形状を有する第１ゴムストリップが成型される。第１ゴムストリップは成形ドラム１０の外周上に、タイヤ周方向に沿ってらせん状に重ねて巻き付けられていく。成形ドラム１０は第２サーボモータ１１によって回転駆動され、ゴムストリップ押出装置９の移動と共に、制御装置１２によって制御される。それにより、ベース部１を所定の形状に成形することができる。
【００２９】
次に、押出機３への短繊維の投入が停止され、ゴム組成物のみを押出成型した第２ゴムストリップとなる。すなわち、第２ゴムストリップは第１ゴムストリップから連続して押出成型されることになる。したがって、押出成型後の高い温度において、キャップ部２をベース部１のタイヤ外周側に連続的に積層することができ、ベース部１とキャップ部２との間に分明な界面を形成することがない。
【００３０】
尚、短繊維の投入停止のタイミングを制御装置１２に予め入力しておくことにより、確実且つ容易に所望のベース部１及びキャップ部２を得ることができる。又は、タイヤの構造データを入力することにより、ゴムストリップ押出装置９の移動の制御や、短繊維の投入停止のタイミングを自動設定することができるようにしてもよい。
【００３１】
［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、添加剤として短繊維を配合する例を示したが、本発明では、ベース部１は、添加剤としてカーボンブラック又は白色充填材を配合することで強化された前記第１ゴム材料からなるものであってもよい。カーボンブラック又は白色充填材を配合することで、ベース部１の剛性を高めることができる。白色充填材には、シリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸系充填材、炭酸カルシウム、その他の白色充填材が含まれる。
【００３２】
カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、５０〜８０重量部であることが好ましく、白色充填材の配合量は、シリカの場合、ゴム成分１００重量部に対して、１０〜３０重量部であることが好ましい。この範囲で配合することにより、所望の剛性を有するベース部１を得ることができる。また、本発明によれば、ベース部１とキャップ部２との間に分明な界面を形成することなく、セパレーションの発生を防止して、耐久性を向上させることができる。
【００３３】
（２）前述の実施形態では、添加剤として短繊維を配合する例を示したが、本発明では、ベース部１は、添加剤として加硫剤を配合することで強化された前記第１ゴム材料からなるものであってもよい。加硫剤を配合することで、架橋密度が上がり、ベース部１の剛性を高めることができる。加硫剤の配合量は、硫黄の場合、ゴム成分１００重量部に対して、３〜６重量部であることが好ましい。この範囲で配合することにより、所望の剛性を有するベース部１を得ることができる。なお、加硫促進剤を配合することにより、ベース部１の剛性をより好適に高めることができる。本発明に係る製造方法及び製造設備によれば、ベース部１とキャップ部２との間に分明な界面を形成することなく、セパレーションの発生を防止して、耐久性を向上させることができる。
【００３４】
（３）前述の実施形態では、第２ゴム材料として、添加剤を全く配合しない例を示したが、本発明では、ベース部１だけでなくキャップ部２にも添加剤を配合したものであってもよい。添加剤の配合により、所望の性能を有するキャップ部２を得ることができる。
【００３５】
また、ベース部又はキャップ部を成形する途中で、添加剤の配合量を連続的又は段階的に変化させるものであってもよい。これにより、所望の性能を有するベース部及びキャップ部を得ることができる。
【００３６】
【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。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００３７】
耐久性能（外観故障発生時間）
ドラム径１．７ｍ、キャンバー角０°のドラムを用いて走行試験を行った。走行速度は１２ｋｍ／ｈとし、ソリッドタイヤにはベースバンド内径φ１９０、幅１２０、ゴム外径φ２５４のサイズを使用した。評価は、垂直荷重が１ｔ及び１．５ｔの場合において、セパレーションが発生する期間を測定することにより行った。
【００３８】
従来例
ベース部及びキャップ部の成形を、シート貼り成形により行った。ベース部には添加剤としてアラミド繊維を配合したものを使用した。アラミド繊維には、長さ１ｍｍ、直径５０μｍのものを使用し、配合量はゴム成分（天然ゴム）１００重量部に対して、３重量部とした。尚、図４に、従来例に係るソリッドタイヤのトレッド部の断面を示す概念図を示した。
【００３９】
実施例
ベース部及びキャップ部の成形を、ストリップビルド方式により行ったこと以外は、従来例と同じである。尚、図１に、実施例に係るソリッドタイヤの概念図を示した。
【００４０】
【表１】
2004359046.tif 000003
表１の結果が示すように、実施例におけるソリッドタイヤでは、耐久性が向上していることがわかる。尚、実施例において、垂直荷重を１ｔにした場合、３６ヶ月経過して時点でセパレーションが発生しなかったため、それ以上の測定は行っていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るソリッドタイヤのトレッド部の断面を示す概念図
【図２】ゴムストリップ押出装置の構造を示す概念図
【図３】本発明に係るソリッドタイヤの製造設備における各装置の配置関係を示す図
【図４】従来のソリッドタイヤのトレッド部の断面を示す概念図
【符号の説明】
１      ベース部
２      キャップ部
３      押出機
４      成型用口金
６      ギヤーポンプ
９      ゴムストリップ押出装置
１２    制御装置
Ｓ      ゴムストリップ
【図１】
2004359046.tif 000004
【図２】
2004359046.tif 000005
【図３】
2004359046.tif 000006
【図４】
2004359046.tif 000007