ソリッドタイヤの製造方法
【課題】複数の弾性部を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易なソリッドタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】ソリッドタイヤにおいて、ホイールと走行面を有する第１弾性部との間には、第２弾性部が設けられている。このソリッドタイヤの製造方法は、第１弾性部を成形する第１成形工程と、第２弾性部を成形する第２成形工程とを含む。第１成形工程では、第１弾性部の原料２１を注入した円筒状をなす金型３１をその周方向へ回転させる。この第１成形工程における金型は、その回転軸線Ｃの方向を水平方向に沿うようにして回転される。第２成形工程では、第１弾性部を成形した金型内に、ホイールを配置するとともに第２弾性部の原料を注入して第２弾性部を成形する。
【解決手段】ソリッドタイヤにおいて、ホイールと走行面を有する第１弾性部との間には、第２弾性部が設けられている。このソリッドタイヤの製造方法は、第１弾性部を成形する第１成形工程と、第２弾性部を成形する第２成形工程とを含む。第１成形工程では、第１弾性部の原料２１を注入した円筒状をなす金型３１をその周方向へ回転させる。この第１成形工程における金型は、その回転軸線Ｃの方向を水平方向に沿うようにして回転される。第２成形工程では、第１弾性部を成形した金型内に、ホイールを配置するとともに第２弾性部の原料を注入して第２弾性部を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば搬送用車輪等のソリッドタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソリッドタイヤは、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、各種製造設備等に備えられる搬送用車輪、ジェットコースター、観覧車等の遊戯装置等に備えられる車輪等として利用されている（特許文献１参照）。こうしたソリッドタイヤは、ホイールとそのホイールの外周面を被覆する弾性部とを備えており、その弾性部はソリッドタイヤの耐久性、耐衝撃性等の性能に大きく寄与する重要な部位である。こうした弾性部の性能を高めるために、その弾性部を高硬度弾性層及び低硬度弾性層の二層から構成したソリッドタイヤが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２のソリッドタイヤは、弾性部の原料を注入した金型を縦型遠心成形機に固定し、その金型の回転に伴う遠心力によって弾性部を成形している。
【特許文献１】特開２００４−１６１０４２号公報
【特許文献２】特開平０８−４０００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献２においてはソリッドタイヤの弾性部を成形するに際して、金型はその回転軸線の方向を鉛直方向に沿うようにして回転されている。このとき、弾性部の原料は、金型の回転に伴う遠心力によって、金型の底面上に沿って流動した後に、金型の内周壁に沿って上方に流動する。こうした原料の流動は、金型内の底面上に原料が付着して残留し易い。そして、金型の底壁上に残留した原料は、金型内において不要物を生成してしまう。このように、複数の弾性部を有するソリッドタイヤは、性能を高めることができるものの、原料から不要物が生成し易い。このため、金型等から不要物を取り除く作業に手間を要する結果、ソリッドタイヤの生産効率の低下を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の弾性部を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易なソリッドタイヤの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のソリッドタイヤの製造方法は、ホイールと走行面を有する第１弾性部との間に第２弾性部が設けられたソリッドタイヤの製造方法において、前記第１弾性部の原料を注入した円筒状をなす金型をその周方向へ回転させることにより、前記第１弾性部を成形する第１成形工程と、前記第１弾性部を成形した金型内に、前記ホイールを配置するとともに前記第２弾性部の原料を注入して前記第２弾性部を成形する第２成形工程とを含み、前記第１成形工程における前記金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されることを要旨とする。
【０００６】
この方法によれば、第１成形工程における金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されるため、第１弾性部の原料は、円筒状をなす金型の内周壁に沿って流動する。このため、金型内の内周壁以外の部位に対して、第１弾性部の原料が付着し難い。よって、金型内において第１弾性部の原料から不要物が生成されることを抑制することができる結果、そうした不要物を取り除く作業の手間を軽減することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソリッドタイヤの製造方法において、前記第１成形工程は、前記金型を駆動ローラに接触させて、同駆動ローラの回転駆動により、前記金型を回転させる工程であることを要旨とする。
【０００８】
この方法によれば、金型は、それに接触する駆動ローラによって回転されるため、金型を回転駆動させるに際して、金型に駆動軸を連結するといった手間を省略することができる。このため、第１成形工程を簡略化することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のソリッドタイヤの製造方法において、前記第１成形工程は、前記駆動ローラと同駆動ローラに並設されたローラとに前記金型を載置して同金型を回転させる工程であることを要旨とする。
【００１０】
この方法によれば、駆動ローラの回転駆動により回転される金型は、回転するローラによっても支持される。このため、更に安定した状態で金型を回転させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の弾性部を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のソリッドタイヤの製造方法を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ソリッドタイヤは、円筒状のホイール１１と、そのホイール１１の外周に設けられるトレッド部１２とから構成されている。トレッド部１２は、円環状をなすとともに走行面を有する第１弾性部１３と、第１弾性部１３よりも縮径した円環状をなすとともにホイール１１と第１弾性部１３との間に設けられた第２弾性部１４とを備えている。このソリッドタイヤは、トレッド部１２を第１弾性部１３及び第２弾性部１４から構成して、それぞれ異なる物性を発揮させることで、単一の弾性部から構成したソリッドタイヤよりも各種性能が高められている。本実施形態の第２弾性部１４は、第１弾性部１３よりも硬く形成されている。こうした第１弾性部１３及び第２弾性部１４では、硬さの度合いに応じて、異なる性能が発揮され易くなる。すなわち、第１弾性部１３は、トレッド部１２の緩衝性、グリップ性等の性能を高める一方で、第２弾性部１４は、トレッド部１２の耐久性、耐荷重性等の性能を高めるように構成されている。
【００１３】
第１弾性部１３及び第２弾性部１４は、各種エラストマーから構成することができる。エラストマーとしては、ウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、天然ゴム等が挙げられる。各種エラストマーは、単独であってもよいし、複数種を組み合わせてもよい。各種エラストマーの中でも、第１弾性部１３及び第２弾性部１４の物性を調整し易く、トレッド部１２の性能を高めることが容易であるという観点から、ウレタン系エラストマーが好適である。
【００１４】
次に、ソリッドタイヤの製造方法について詳細に説明する。ソリッドタイヤの製造方法は、第１弾性部１３を成形する第１成形工程と、第２弾性部１４を成形する第２成形工程とを含む。
【００１５】
第１弾性部１３及び第２弾性部１４の原料は、流動性を有する状態からエラストマーへ変化する原料を適宜選択することができる。具体的には、硬化性樹脂、硬化性ゴム等が挙げられ、上述した理由から、ウレタン系エラストマーの原料であるポリウレタンプレポリマーを含むことが好適である。ポリウレタンプレポリマーは、ポリオールとイソシアネートとの重合反応を所定の段階まで進行させたポリマーである。こうしたポリウレタンプレポリマーは、重合反応の進行に伴って硬化されることにより、ポリウレタン系エラストマーの成形体を得ることができる。
【００１６】
ポリウレタンプレポリマーを構成するポリオールとしては、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等のエーテル系ポリオール、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等のエステル系ポリオール等が挙げられる。ポリウレタンプレポリマーを構成するイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）等が挙げられる。これらポリオール及びイソシアネートから構成されるポリウレタンプレポリマーは、単独種を使用してもよく、複数種のポリウレタンプレポリマーをブレンドして使用してもよい。
【００１７】
ポリウレタンプレポリマーには、その硬化反応を促進するとともに、第１弾性部１３及び第２弾性部１４の物性を制御するために、鎖延長剤（硬化剤）を配合することが好適である。鎖延長剤としては、例えば３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）等のジアミン類、１，４−ブタンジオール（１，４ＢＤ）、ハイドロキノンジオキシエチルエーテル（ＨＱＥＥ）等のジオール類等が挙げられる。
【００１８】
第１成形工程においては、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される円筒状の金型３１を用いて第１弾性部１３を成形する。本実施形態の金型３１は、円筒状をなす本体部３２と、円板状をなし、同本体部３２の開口を閉塞する一対の閉塞部３３とを備え、その本体部３２及び一対の閉塞部３３に囲まれる領域がキャビティとして構成されている。図２（ｂ）に示すように、そのキャビティ内には、第１弾性部１３の原料２１が注入されている。この金型３１は図示しない締結部材を用いて、閉塞部３３が本体部３２に固定されるように構成されている。具体的には、閉塞部３３の略中央には貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に挿入された図示しないボルトをナットに螺合することで、閉塞部３３が本体部３２に締着されている。なお、第１弾性部１３の原料２１を注入するに際しては、本体部３２の内周壁以外の部位に原料２１ができるだけ付着しないようにすることが好ましい。原料２１は、例えば前記貫通孔から注入してもよいし、本体部３２の中央付近に注入孔を貫設してその注入孔から注入してもよい。
【００１９】
第１成形工程においては、第１弾性部１３の原料２１を注入した金型３１が、その周方向へ回転されることにより、第１弾性部１３が成形される。この金型３１の回転は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される回転軸線Ｃの方向を、水平方向に沿うようにして実施される。こうした金型３１の回転に伴って、第１弾性部１３の原料２１は、本体部３２の内周壁に沿って流動する。このため、本体部３２の内周壁以外の金型３１内に、第１弾性部１３の原料２１が付着し難い。そして、金型３１の回転に伴う遠心力によって原料が円環状をなすことで、第１弾性部１３が成形される。なお、本実施形態では、回転軸線Ｃが水平方向に一致させて、金型３１を回転させている。重力方向と直交する水平面に対する回転軸線の角度は、例えば１０度以内に設定することが好適である。
【００２０】
第１弾性部１３を成形するに際しては、第１弾性部１３の原料２１を、必要に応じて金型３１内にて加熱又は冷却してもよい。こうした加熱又は冷却は、金型３１の熱伝導を利用して行うことができる。例えば、第１弾性部１３の原料２１として、熱硬化性の原料を用いた場合には、金型３１を図示しないヒータ等の加熱手段を用いて加熱することにより、その硬化反応を開始及び促進させることができる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、第１成形工程における金型３１は、回転駆動する駆動ローラ３４に接触されており、この駆動ローラ３４の回転駆動により回転される。本実施形態の駆動ローラ３４は、金型３１の回転軸線Ｃの方向に沿って延びる長尺状をなし、一対の閉塞部３３の外周壁に当接するように構成されている。また、この駆動ローラ３４は、金属材料からなる軸部を弾性材料からなる外周部により被覆されて構成されている（図示省略）。こうした弾性材料からなる外周部によって、駆動ローラ３４に接触される金型３１の滑りが抑制されている。このように構成された駆動ローラ３４は、その駆動力が金型３１に伝達され易く、金型３１の回転数を高めることが容易である。従って、金型３１の回転によって働く遠心力を高めることが可能となる結果、第１弾性部１３の偏肉を抑制することができる。なお、駆動ローラ３４は、図示しないモータに連結され、そのモータによって回転駆動されるように構成されている。
【００２２】
本実施形態の駆動ローラ３４の側方には、従動ローラ３５が並設されている。そして、駆動ローラ３４及び従動ローラ３５に金型３１を載置して金型３１を回転している。このように従動ローラ３５を用いて金型３１を回転させることにより、例えば従動ローラ３５以外の支持具により金型３１を支持させた場合よりも、金型３１の回転に伴う抵抗が低減され、より安定した状態で回転されるようになる。なお、本実施形態の従動ローラ３５は、前記駆動ローラ３４と同様に、金型３１の回転軸線Ｃの方向に沿って延びる長尺状をなし、弾性材料からなる外周部によって被覆されている。
【００２３】
図３に示すように、駆動ローラ３４の回転駆動を利用して金型３１を回転させる方法によれば、金型３１を駆動ローラ３４の長さ方向に沿って複数配置して、それら複数の金型３１を同時に回転させることができる。一般にソリッドタイヤは、複数が１セットとして使用されるため、第１成形工程において複数の第１弾性部１３を同時に実施できることは、品質の安定化という観点から極めて有効である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、第１成形工程が完了した金型３１内には、内周壁に密着した状態で第１弾性部１３が成形されている。なお、本実施形態の第１成形工程では、第１弾性部１３を完全に硬化させずに、半硬化の状態で完了させている。
【００２５】
第２成形工程では、図４（ｂ）に示すように第１弾性部１３を成形した金型３１を、第１成形工程における回転軸線Ｃが鉛直方向に沿うように静置して、その金型３１内の中央部位にホイール１１を配置する。このホイール１１の外周面には、第２弾性部１４との接合力を確保するという観点から、接着剤を塗布しておくことが好ましい。次いで、金型３１内における第１弾性部１３とホイール１１との間に、第２弾性部１４の原料を注入して第２弾性部１４を成形する。すなわち、第２弾性部１４は、第１弾性部１３、ホイール１１、及び閉塞部３３により囲まれた領域に、第２弾性部１４の原料を充填することにより成形される。なお、第２弾性部１４を成形するに際して、上述した第１成形工程と同様に、第２弾性部１４の原料を必要に応じて加熱又は冷却してもよい。また、第２弾性部１４を成形するに際して、第２弾性部１４の原料を上記領域に均等に充填するという観点から、第１成形工程と同様にして金型３１を回転させてもよい。金型３１を回転させる際には、ホイール１１と第１弾性部１３との間隔を一定に維持するために、例えば閉塞部３３を固定する締結部材等を利用して金型３１をキャビティの中央部位に固定する。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、第２弾性部１４が成形された金型３１内では、ホイール１１及び第１弾性部１３が第２弾性部１４を介して一体化されることで、上述したソリッドタイヤが製造される。なお、第２成形工程では、第１成形工程において半硬化状態の第１弾性部１３も完全に硬化させる。このとき、第２弾性部１４の原料と第１弾性部１３の原料２１とがそれらの界面部位で反応することで、第２弾性部１４と第１弾性部１３との接合力を確保することができる。
【００２７】
次いで、金型３１からソリッドタイヤを脱型することで、ソリッドタイヤが得られる一方で、その金型３１は、新たなソリッドタイヤの製造に供される。また、各成形工程において原料から生成した不要物がソリッドタイヤの外面、及び金型３１の内部に付着している場合には、その不要物を取り除く作業を実施する。このとき、第１成形工程では、本体部３２の内周壁以外の金型３１内に対して、第１弾性部１３の原料２１の付着が抑制されるため、その原料２１からの不要物の発生が抑制される結果、例えば閉塞部３３からそうした不要物を取り除く作業の手間が軽減される。
【００２８】
得られたソリッドタイヤは、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、各種製造設備等に備えられる搬送用車輪、ジェットコースター、観覧車等の遊戯装置等に備えられる車輪等として利用される。このように製造されたソリッドタイヤは、第２弾性部１４及び第１弾性部１３に基づく異なる性能を発揮させることが容易であるため、設計の自由度を高めることができる。従って、ソリッドタイヤの用途、使用環境等に適した性能を付与することが容易である。
【００２９】
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１） 例えば、回転軸線Ｃの方向を鉛直方向に沿うようにして金型３１を回転させた場合には、閉塞部３３の内壁上に存在する原料がその内壁上に沿って流動した後に、重力に抗して本体部３２の内周壁へ流動することになる。こうした原料の流動では、閉塞部３３の内壁に原料が付着して残留し易い。本実施形態の第１成形工程における金型３１は、その回転軸線Ｃの方向を水平方向に沿うようにして回転されるため、第１弾性部１３の原料２１は本体部３２の内周壁に沿って流動する。このため、金型３１内において本体部３２の内周壁以外の部分に第１弾性部１３の原料２１が付着し難い。よって、金型３１内において第１弾性部１３の原料２１から不要物が生成されることを抑制することができる。この結果、そうした不要物を金型３１又はソリッドタイヤから取り除く作業の手間を軽減することができる。従って、第２弾性部１４及び第１弾性部１３を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易となる。また、不要物の生成が抑制されることにより、原料のロスを極力減らすことが可能であるため、歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
（２） 本実施形態の金型３１は、それに接触する駆動ローラ３４によって回転される。このため、金型３１を回転駆動させるに際して、駆動軸を金型３１に連結するといった手間を省略することができる。このため、第１成形工程を簡略化することができる結果、上述したソリッドタイヤを製造することが更に容易である。また例えば、金型３１に駆動軸を連結して回転させる場合には、金型３１に駆動軸を連結する連結構造を設ける必要がある。この方法によれば、そうした駆動軸の連結構造を省略することができるため、金型３１自体の構造を簡素化することができる。また、図３に示すように、駆動ローラ３４の回転駆動を利用して金型３１を回転させる方法によれば、複数の金型３１を同時に回転させることが容易である結果、第１成形工程を効率的に実施することができるとともに品質の安定化を図ることができる。
【００３１】
（３） 第１成形工程では、駆動ローラ３４と駆動ローラ３４に並設された従動ローラ３５とに金型３１を載置して回転させている。この方法によれば、駆動ローラ３４の回転駆動により回転される金型３１は、回転する従動ローラ３５によって安定した状態で回転されるようになる。このため、金型３１の回転数を高めることができる結果、第１弾性部１３の偏肉を抑制することができる。従って、ソリッドタイヤの品質を向上させることができる。
【００３２】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・ 前記駆動ローラ３４を閉塞部３３に加えて本体部３２に接触させて金型３１を回転させてもよい。また、前記駆動ローラ３４を本体部３２のみに接触させて金型３１を回転させてもよい。
【００３３】
・ 前記駆動ローラ３４を複数並設して、これら複数の駆動ローラ３４によって金型３１を回転させてもよい。
・ 前記従動ローラ３５を複数併設して、これら複数の従動ローラ３５によって金型３１を支持させてもよい。
【００３４】
・ 前記従動ローラ３５を用いずに、金型３１に接触して支持する支持具を用いてもよい。この場合、例えば円柱状、三角柱状の支持具を金型３１に当接させることにより、金型３１を支持した状態であっても、駆動ロールの回転駆動により金型３１を回転させることができる。
【００３５】
・ 前記駆動ローラ３４又は前記従動ローラ３５の外周部を弾性材料から構成せずに、前記金型３１の外周面に弾性部材を周設して、駆動ローラ３４又は従動ローラ３５に対する金型３１の滑りを抑制してもよい。
【００３６】
・ 前記駆動ローラ３４を用いずに、回転駆動する駆動軸を例えば閉塞部３３の中央に連結して、金型３１を回転させてもよい。
・ 前記第１成形工程では、半硬化状態の第１弾性部１３を成形しているが、第１成形工程において、完全に硬化した状態の第１弾性部１３を成形してもよい。この場合、第１弾性部１３の内周面に接着剤を塗布する塗布工程を実施した後に、前記第２成形工程を実施することにより、第１弾性部１３と第２弾性部１４との接合力を確保することができる。
【００３７】
・ 前記第１成形工程と第２成形工程との間において、成形工程を実施することで、第２弾性部１４と第１弾性部１３との間に、第３弾性部を更に設けることもできる。なお、第３弾性部を成形する成形工程は、前記第１成形工程と同様にして実施することが好ましい。
【００３８】
・ 前記実施形態のソリッドタイヤにおける第１弾性部１３を、第２弾性部１４よりも硬く形成することにより、第１弾性部１３の耐久性等を高める一方で、第２弾性部１４の緩衝性を高めるように構成してもよい。なお、硬さの基準としては、デュロメータにより測定される硬度が挙げられる。
【００３９】
・ 第１弾性部１３及び第２弾性部１４について、硬さ以外の物性が異なるように構成してもよい。硬さ以外の物性としては、動的粘弾性、表面摩擦係数等が挙げられる。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４０】
・ 前記駆動ローラは弾性材料からなる外周部により被覆されてなり、その外周部を前記金型に接触させて前記金型を回転させるソリッドタイヤの製造方法。
・ 前記ソリッドタイヤは、前記第１弾性部の硬さと前記第２弾性部の硬さとが異なるものであるソリッドタイヤの製造方法。
【００４１】
・ 前記第２弾性部の原料及び前記第１弾性部の原料は、ポリウレタンプレポリマーを含み、前記ソリッドタイヤにおける前記第２弾性部及び前記第１弾性部をポリウレタンエラストマーから構成するソリッドタイヤの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、本実施形態のソリッドタイヤを示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の１ｂ−１ｂ線断面図。
【図２】（ａ）は、第１成形工程を説明するための概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）の２ｂ−２ｂ線断面図。
【図３】第１成形工程を説明するための概略斜視図。
【図４】（ａ）は、第１成形工程を説明するための断面図、（ｂ）は、第２成形工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１１…ホイール、１３…第１弾性部、１４…第２弾性部、２１…原料、３１…金型、３４…駆動ローラ、３５…従動ローラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば搬送用車輪等のソリッドタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソリッドタイヤは、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、各種製造設備等に備えられる搬送用車輪、ジェットコースター、観覧車等の遊戯装置等に備えられる車輪等として利用されている（特許文献１参照）。こうしたソリッドタイヤは、ホイールとそのホイールの外周面を被覆する弾性部とを備えており、その弾性部はソリッドタイヤの耐久性、耐衝撃性等の性能に大きく寄与する重要な部位である。こうした弾性部の性能を高めるために、その弾性部を高硬度弾性層及び低硬度弾性層の二層から構成したソリッドタイヤが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２のソリッドタイヤは、弾性部の原料を注入した金型を縦型遠心成形機に固定し、その金型の回転に伴う遠心力によって弾性部を成形している。
【特許文献１】特開２００４−１６１０４２号公報
【特許文献２】特開平０８−４０００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献２においてはソリッドタイヤの弾性部を成形するに際して、金型はその回転軸線の方向を鉛直方向に沿うようにして回転されている。このとき、弾性部の原料は、金型の回転に伴う遠心力によって、金型の底面上に沿って流動した後に、金型の内周壁に沿って上方に流動する。こうした原料の流動は、金型内の底面上に原料が付着して残留し易い。そして、金型の底壁上に残留した原料は、金型内において不要物を生成してしまう。このように、複数の弾性部を有するソリッドタイヤは、性能を高めることができるものの、原料から不要物が生成し易い。このため、金型等から不要物を取り除く作業に手間を要する結果、ソリッドタイヤの生産効率の低下を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の弾性部を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易なソリッドタイヤの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のソリッドタイヤの製造方法は、ホイールと走行面を有する第１弾性部との間に第２弾性部が設けられたソリッドタイヤの製造方法において、前記第１弾性部の原料を注入した円筒状をなす金型をその周方向へ回転させることにより、前記第１弾性部を成形する第１成形工程と、前記第１弾性部を成形した金型内に、前記ホイールを配置するとともに前記第２弾性部の原料を注入して前記第２弾性部を成形する第２成形工程とを含み、前記第１成形工程における前記金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されることを要旨とする。
【０００６】
この方法によれば、第１成形工程における金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されるため、第１弾性部の原料は、円筒状をなす金型の内周壁に沿って流動する。このため、金型内の内周壁以外の部位に対して、第１弾性部の原料が付着し難い。よって、金型内において第１弾性部の原料から不要物が生成されることを抑制することができる結果、そうした不要物を取り除く作業の手間を軽減することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソリッドタイヤの製造方法において、前記第１成形工程は、前記金型を駆動ローラに接触させて、同駆動ローラの回転駆動により、前記金型を回転させる工程であることを要旨とする。
【０００８】
この方法によれば、金型は、それに接触する駆動ローラによって回転されるため、金型を回転駆動させるに際して、金型に駆動軸を連結するといった手間を省略することができる。このため、第１成形工程を簡略化することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のソリッドタイヤの製造方法において、前記第１成形工程は、前記駆動ローラと同駆動ローラに並設されたローラとに前記金型を載置して同金型を回転させる工程であることを要旨とする。
【００１０】
この方法によれば、駆動ローラの回転駆動により回転される金型は、回転するローラによっても支持される。このため、更に安定した状態で金型を回転させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の弾性部を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のソリッドタイヤの製造方法を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ソリッドタイヤは、円筒状のホイール１１と、そのホイール１１の外周に設けられるトレッド部１２とから構成されている。トレッド部１２は、円環状をなすとともに走行面を有する第１弾性部１３と、第１弾性部１３よりも縮径した円環状をなすとともにホイール１１と第１弾性部１３との間に設けられた第２弾性部１４とを備えている。このソリッドタイヤは、トレッド部１２を第１弾性部１３及び第２弾性部１４から構成して、それぞれ異なる物性を発揮させることで、単一の弾性部から構成したソリッドタイヤよりも各種性能が高められている。本実施形態の第２弾性部１４は、第１弾性部１３よりも硬く形成されている。こうした第１弾性部１３及び第２弾性部１４では、硬さの度合いに応じて、異なる性能が発揮され易くなる。すなわち、第１弾性部１３は、トレッド部１２の緩衝性、グリップ性等の性能を高める一方で、第２弾性部１４は、トレッド部１２の耐久性、耐荷重性等の性能を高めるように構成されている。
【００１３】
第１弾性部１３及び第２弾性部１４は、各種エラストマーから構成することができる。エラストマーとしては、ウレタン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、天然ゴム等が挙げられる。各種エラストマーは、単独であってもよいし、複数種を組み合わせてもよい。各種エラストマーの中でも、第１弾性部１３及び第２弾性部１４の物性を調整し易く、トレッド部１２の性能を高めることが容易であるという観点から、ウレタン系エラストマーが好適である。
【００１４】
次に、ソリッドタイヤの製造方法について詳細に説明する。ソリッドタイヤの製造方法は、第１弾性部１３を成形する第１成形工程と、第２弾性部１４を成形する第２成形工程とを含む。
【００１５】
第１弾性部１３及び第２弾性部１４の原料は、流動性を有する状態からエラストマーへ変化する原料を適宜選択することができる。具体的には、硬化性樹脂、硬化性ゴム等が挙げられ、上述した理由から、ウレタン系エラストマーの原料であるポリウレタンプレポリマーを含むことが好適である。ポリウレタンプレポリマーは、ポリオールとイソシアネートとの重合反応を所定の段階まで進行させたポリマーである。こうしたポリウレタンプレポリマーは、重合反応の進行に伴って硬化されることにより、ポリウレタン系エラストマーの成形体を得ることができる。
【００１６】
ポリウレタンプレポリマーを構成するポリオールとしては、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等のエーテル系ポリオール、アジペート系ポリオール、ポリカプロラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等のエステル系ポリオール等が挙げられる。ポリウレタンプレポリマーを構成するイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）等が挙げられる。これらポリオール及びイソシアネートから構成されるポリウレタンプレポリマーは、単独種を使用してもよく、複数種のポリウレタンプレポリマーをブレンドして使用してもよい。
【００１７】
ポリウレタンプレポリマーには、その硬化反応を促進するとともに、第１弾性部１３及び第２弾性部１４の物性を制御するために、鎖延長剤（硬化剤）を配合することが好適である。鎖延長剤としては、例えば３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）等のジアミン類、１，４−ブタンジオール（１，４ＢＤ）、ハイドロキノンジオキシエチルエーテル（ＨＱＥＥ）等のジオール類等が挙げられる。
【００１８】
第１成形工程においては、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される円筒状の金型３１を用いて第１弾性部１３を成形する。本実施形態の金型３１は、円筒状をなす本体部３２と、円板状をなし、同本体部３２の開口を閉塞する一対の閉塞部３３とを備え、その本体部３２及び一対の閉塞部３３に囲まれる領域がキャビティとして構成されている。図２（ｂ）に示すように、そのキャビティ内には、第１弾性部１３の原料２１が注入されている。この金型３１は図示しない締結部材を用いて、閉塞部３３が本体部３２に固定されるように構成されている。具体的には、閉塞部３３の略中央には貫通孔が設けられるとともに、その貫通孔に挿入された図示しないボルトをナットに螺合することで、閉塞部３３が本体部３２に締着されている。なお、第１弾性部１３の原料２１を注入するに際しては、本体部３２の内周壁以外の部位に原料２１ができるだけ付着しないようにすることが好ましい。原料２１は、例えば前記貫通孔から注入してもよいし、本体部３２の中央付近に注入孔を貫設してその注入孔から注入してもよい。
【００１９】
第１成形工程においては、第１弾性部１３の原料２１を注入した金型３１が、その周方向へ回転されることにより、第１弾性部１３が成形される。この金型３１の回転は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される回転軸線Ｃの方向を、水平方向に沿うようにして実施される。こうした金型３１の回転に伴って、第１弾性部１３の原料２１は、本体部３２の内周壁に沿って流動する。このため、本体部３２の内周壁以外の金型３１内に、第１弾性部１３の原料２１が付着し難い。そして、金型３１の回転に伴う遠心力によって原料が円環状をなすことで、第１弾性部１３が成形される。なお、本実施形態では、回転軸線Ｃが水平方向に一致させて、金型３１を回転させている。重力方向と直交する水平面に対する回転軸線の角度は、例えば１０度以内に設定することが好適である。
【００２０】
第１弾性部１３を成形するに際しては、第１弾性部１３の原料２１を、必要に応じて金型３１内にて加熱又は冷却してもよい。こうした加熱又は冷却は、金型３１の熱伝導を利用して行うことができる。例えば、第１弾性部１３の原料２１として、熱硬化性の原料を用いた場合には、金型３１を図示しないヒータ等の加熱手段を用いて加熱することにより、その硬化反応を開始及び促進させることができる。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、第１成形工程における金型３１は、回転駆動する駆動ローラ３４に接触されており、この駆動ローラ３４の回転駆動により回転される。本実施形態の駆動ローラ３４は、金型３１の回転軸線Ｃの方向に沿って延びる長尺状をなし、一対の閉塞部３３の外周壁に当接するように構成されている。また、この駆動ローラ３４は、金属材料からなる軸部を弾性材料からなる外周部により被覆されて構成されている（図示省略）。こうした弾性材料からなる外周部によって、駆動ローラ３４に接触される金型３１の滑りが抑制されている。このように構成された駆動ローラ３４は、その駆動力が金型３１に伝達され易く、金型３１の回転数を高めることが容易である。従って、金型３１の回転によって働く遠心力を高めることが可能となる結果、第１弾性部１３の偏肉を抑制することができる。なお、駆動ローラ３４は、図示しないモータに連結され、そのモータによって回転駆動されるように構成されている。
【００２２】
本実施形態の駆動ローラ３４の側方には、従動ローラ３５が並設されている。そして、駆動ローラ３４及び従動ローラ３５に金型３１を載置して金型３１を回転している。このように従動ローラ３５を用いて金型３１を回転させることにより、例えば従動ローラ３５以外の支持具により金型３１を支持させた場合よりも、金型３１の回転に伴う抵抗が低減され、より安定した状態で回転されるようになる。なお、本実施形態の従動ローラ３５は、前記駆動ローラ３４と同様に、金型３１の回転軸線Ｃの方向に沿って延びる長尺状をなし、弾性材料からなる外周部によって被覆されている。
【００２３】
図３に示すように、駆動ローラ３４の回転駆動を利用して金型３１を回転させる方法によれば、金型３１を駆動ローラ３４の長さ方向に沿って複数配置して、それら複数の金型３１を同時に回転させることができる。一般にソリッドタイヤは、複数が１セットとして使用されるため、第１成形工程において複数の第１弾性部１３を同時に実施できることは、品質の安定化という観点から極めて有効である。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、第１成形工程が完了した金型３１内には、内周壁に密着した状態で第１弾性部１３が成形されている。なお、本実施形態の第１成形工程では、第１弾性部１３を完全に硬化させずに、半硬化の状態で完了させている。
【００２５】
第２成形工程では、図４（ｂ）に示すように第１弾性部１３を成形した金型３１を、第１成形工程における回転軸線Ｃが鉛直方向に沿うように静置して、その金型３１内の中央部位にホイール１１を配置する。このホイール１１の外周面には、第２弾性部１４との接合力を確保するという観点から、接着剤を塗布しておくことが好ましい。次いで、金型３１内における第１弾性部１３とホイール１１との間に、第２弾性部１４の原料を注入して第２弾性部１４を成形する。すなわち、第２弾性部１４は、第１弾性部１３、ホイール１１、及び閉塞部３３により囲まれた領域に、第２弾性部１４の原料を充填することにより成形される。なお、第２弾性部１４を成形するに際して、上述した第１成形工程と同様に、第２弾性部１４の原料を必要に応じて加熱又は冷却してもよい。また、第２弾性部１４を成形するに際して、第２弾性部１４の原料を上記領域に均等に充填するという観点から、第１成形工程と同様にして金型３１を回転させてもよい。金型３１を回転させる際には、ホイール１１と第１弾性部１３との間隔を一定に維持するために、例えば閉塞部３３を固定する締結部材等を利用して金型３１をキャビティの中央部位に固定する。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、第２弾性部１４が成形された金型３１内では、ホイール１１及び第１弾性部１３が第２弾性部１４を介して一体化されることで、上述したソリッドタイヤが製造される。なお、第２成形工程では、第１成形工程において半硬化状態の第１弾性部１３も完全に硬化させる。このとき、第２弾性部１４の原料と第１弾性部１３の原料２１とがそれらの界面部位で反応することで、第２弾性部１４と第１弾性部１３との接合力を確保することができる。
【００２７】
次いで、金型３１からソリッドタイヤを脱型することで、ソリッドタイヤが得られる一方で、その金型３１は、新たなソリッドタイヤの製造に供される。また、各成形工程において原料から生成した不要物がソリッドタイヤの外面、及び金型３１の内部に付着している場合には、その不要物を取り除く作業を実施する。このとき、第１成形工程では、本体部３２の内周壁以外の金型３１内に対して、第１弾性部１３の原料２１の付着が抑制されるため、その原料２１からの不要物の発生が抑制される結果、例えば閉塞部３３からそうした不要物を取り除く作業の手間が軽減される。
【００２８】
得られたソリッドタイヤは、無人搬送車、フォークリフト等の産業車両の車輪、自動倉庫、立体駐車場、各種製造設備等に備えられる搬送用車輪、ジェットコースター、観覧車等の遊戯装置等に備えられる車輪等として利用される。このように製造されたソリッドタイヤは、第２弾性部１４及び第１弾性部１３に基づく異なる性能を発揮させることが容易であるため、設計の自由度を高めることができる。従って、ソリッドタイヤの用途、使用環境等に適した性能を付与することが容易である。
【００２９】
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１） 例えば、回転軸線Ｃの方向を鉛直方向に沿うようにして金型３１を回転させた場合には、閉塞部３３の内壁上に存在する原料がその内壁上に沿って流動した後に、重力に抗して本体部３２の内周壁へ流動することになる。こうした原料の流動では、閉塞部３３の内壁に原料が付着して残留し易い。本実施形態の第１成形工程における金型３１は、その回転軸線Ｃの方向を水平方向に沿うようにして回転されるため、第１弾性部１３の原料２１は本体部３２の内周壁に沿って流動する。このため、金型３１内において本体部３２の内周壁以外の部分に第１弾性部１３の原料２１が付着し難い。よって、金型３１内において第１弾性部１３の原料２１から不要物が生成されることを抑制することができる。この結果、そうした不要物を金型３１又はソリッドタイヤから取り除く作業の手間を軽減することができる。従って、第２弾性部１４及び第１弾性部１３を有するソリッドタイヤの生産効率を高めることが容易となる。また、不要物の生成が抑制されることにより、原料のロスを極力減らすことが可能であるため、歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
（２） 本実施形態の金型３１は、それに接触する駆動ローラ３４によって回転される。このため、金型３１を回転駆動させるに際して、駆動軸を金型３１に連結するといった手間を省略することができる。このため、第１成形工程を簡略化することができる結果、上述したソリッドタイヤを製造することが更に容易である。また例えば、金型３１に駆動軸を連結して回転させる場合には、金型３１に駆動軸を連結する連結構造を設ける必要がある。この方法によれば、そうした駆動軸の連結構造を省略することができるため、金型３１自体の構造を簡素化することができる。また、図３に示すように、駆動ローラ３４の回転駆動を利用して金型３１を回転させる方法によれば、複数の金型３１を同時に回転させることが容易である結果、第１成形工程を効率的に実施することができるとともに品質の安定化を図ることができる。
【００３１】
（３） 第１成形工程では、駆動ローラ３４と駆動ローラ３４に並設された従動ローラ３５とに金型３１を載置して回転させている。この方法によれば、駆動ローラ３４の回転駆動により回転される金型３１は、回転する従動ローラ３５によって安定した状態で回転されるようになる。このため、金型３１の回転数を高めることができる結果、第１弾性部１３の偏肉を抑制することができる。従って、ソリッドタイヤの品質を向上させることができる。
【００３２】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・ 前記駆動ローラ３４を閉塞部３３に加えて本体部３２に接触させて金型３１を回転させてもよい。また、前記駆動ローラ３４を本体部３２のみに接触させて金型３１を回転させてもよい。
【００３３】
・ 前記駆動ローラ３４を複数並設して、これら複数の駆動ローラ３４によって金型３１を回転させてもよい。
・ 前記従動ローラ３５を複数併設して、これら複数の従動ローラ３５によって金型３１を支持させてもよい。
【００３４】
・ 前記従動ローラ３５を用いずに、金型３１に接触して支持する支持具を用いてもよい。この場合、例えば円柱状、三角柱状の支持具を金型３１に当接させることにより、金型３１を支持した状態であっても、駆動ロールの回転駆動により金型３１を回転させることができる。
【００３５】
・ 前記駆動ローラ３４又は前記従動ローラ３５の外周部を弾性材料から構成せずに、前記金型３１の外周面に弾性部材を周設して、駆動ローラ３４又は従動ローラ３５に対する金型３１の滑りを抑制してもよい。
【００３６】
・ 前記駆動ローラ３４を用いずに、回転駆動する駆動軸を例えば閉塞部３３の中央に連結して、金型３１を回転させてもよい。
・ 前記第１成形工程では、半硬化状態の第１弾性部１３を成形しているが、第１成形工程において、完全に硬化した状態の第１弾性部１３を成形してもよい。この場合、第１弾性部１３の内周面に接着剤を塗布する塗布工程を実施した後に、前記第２成形工程を実施することにより、第１弾性部１３と第２弾性部１４との接合力を確保することができる。
【００３７】
・ 前記第１成形工程と第２成形工程との間において、成形工程を実施することで、第２弾性部１４と第１弾性部１３との間に、第３弾性部を更に設けることもできる。なお、第３弾性部を成形する成形工程は、前記第１成形工程と同様にして実施することが好ましい。
【００３８】
・ 前記実施形態のソリッドタイヤにおける第１弾性部１３を、第２弾性部１４よりも硬く形成することにより、第１弾性部１３の耐久性等を高める一方で、第２弾性部１４の緩衝性を高めるように構成してもよい。なお、硬さの基準としては、デュロメータにより測定される硬度が挙げられる。
【００３９】
・ 第１弾性部１３及び第２弾性部１４について、硬さ以外の物性が異なるように構成してもよい。硬さ以外の物性としては、動的粘弾性、表面摩擦係数等が挙げられる。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４０】
・ 前記駆動ローラは弾性材料からなる外周部により被覆されてなり、その外周部を前記金型に接触させて前記金型を回転させるソリッドタイヤの製造方法。
・ 前記ソリッドタイヤは、前記第１弾性部の硬さと前記第２弾性部の硬さとが異なるものであるソリッドタイヤの製造方法。
【００４１】
・ 前記第２弾性部の原料及び前記第１弾性部の原料は、ポリウレタンプレポリマーを含み、前記ソリッドタイヤにおける前記第２弾性部及び前記第１弾性部をポリウレタンエラストマーから構成するソリッドタイヤの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、本実施形態のソリッドタイヤを示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の１ｂ−１ｂ線断面図。
【図２】（ａ）は、第１成形工程を説明するための概略斜視図、（ｂ）は、（ａ）の２ｂ−２ｂ線断面図。
【図３】第１成形工程を説明するための概略斜視図。
【図４】（ａ）は、第１成形工程を説明するための断面図、（ｂ）は、第２成形工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１１…ホイール、１３…第１弾性部、１４…第２弾性部、２１…原料、３１…金型、３４…駆動ローラ、３５…従動ローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールと走行面を有する第１弾性部との間に第２弾性部が設けられたソリッドタイヤの製造方法において、
前記第１弾性部の原料を注入した円筒状をなす金型をその周方向へ回転させることにより、前記第１弾性部を成形する第１成形工程と、
前記第１弾性部を成形した金型内に、前記ホイールを配置するとともに前記第２弾性部の原料を注入して前記第２弾性部を成形する第２成形工程とを含み、
前記第１成形工程における前記金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されることを特徴とするソリッドタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記第１成形工程は、
前記金型を駆動ローラに接触させて、同駆動ローラの回転駆動により、前記金型を回転させる工程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の製造方法。
【請求項３】
前記第１成形工程は、
前記駆動ローラと同駆動ローラに並設されたローラとに前記金型を載置して同金型を回転させる工程であることを特徴とする請求項２に記載のソリッドタイヤの製造方法。
【請求項１】
ホイールと走行面を有する第１弾性部との間に第２弾性部が設けられたソリッドタイヤの製造方法において、
前記第１弾性部の原料を注入した円筒状をなす金型をその周方向へ回転させることにより、前記第１弾性部を成形する第１成形工程と、
前記第１弾性部を成形した金型内に、前記ホイールを配置するとともに前記第２弾性部の原料を注入して前記第２弾性部を成形する第２成形工程とを含み、
前記第１成形工程における前記金型は、その回転軸線の方向を水平方向に沿うようにして回転されることを特徴とするソリッドタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記第１成形工程は、
前記金型を駆動ローラに接触させて、同駆動ローラの回転駆動により、前記金型を回転させる工程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の製造方法。
【請求項３】
前記第１成形工程は、
前記駆動ローラと同駆動ローラに並設されたローラとに前記金型を載置して同金型を回転させる工程であることを特徴とする請求項２に記載のソリッドタイヤの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２１３４０７（Ｐ２００８−２１３４０７Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５７２７６（Ｐ２００７−５７２７６）
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００１０６７７１）シーシーアイ株式会社 (245)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月７日（２００７．３．７）
【出願人】（０００１０６７７１）シーシーアイ株式会社 (245)
【Ｆターム（参考）】
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