空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ
【課題】コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供する。また、タイヤとしての基本性能を満足しつつ、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、補強繊維を被覆するゴムとからなり、補強繊維の少なくとも一端が補強部材内で終端し、かつ、補強部材に対し垂直な方向に補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法である。生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、補強部材として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、サイドウォール部に貼付する。
【解決手段】サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、補強繊維を被覆するゴムとからなり、補強繊維の少なくとも一端が補強部材内で終端し、かつ、補強部材に対し垂直な方向に補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法である。生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、補強部材として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、サイドウォール部に貼付する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ（以下、単に「製造方法」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、材料段階における補強部材の構造の改良に係る空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤに関する。本発明は、乗用車用タイヤの他、トラック、バス等の重荷重用車両に用いられる重荷重用タイヤにおいても有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気入りタイヤにおいては、ビード部からトレッド部にわたる各部位について、有機繊維コードやスチールコードを一定方向に引き揃えてゴム引きしてなる補強部材を配置して、補強を図ることが行われている。例えば、特許文献１には、サイドウォールの、カーカス層とベルト層との間に、有機繊維コードにゴム成分が含浸されてなるサイド補強層を配置することが開示されている。
【０００３】
また、サイドウォール部の補強に係る改良技術としては、例えば、特許文献２に、モノフィラメント繊維から成る不織布をゴムで被覆した繊維補強部材を、カーカス層の近傍に設置した空気入りラジアルタイヤが開示されており、特許文献３には、ラジアルカーカスのタイヤ幅方向内外に、不織布をゴム被覆して形成してなる補強層をそれぞれ設けて、これら補強層によりラジアルカーカスを挟み込んでなる空気入りラジアルタイヤが開示されている。さらに、特許文献４，５には、ランフラット走行性能を向上するために、サイドウォール部にゴム−フィラメント繊維複合体を配設した空気入り安全タイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４２８７７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平８−４００２３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００２−３３１８０８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開平１１−１２９７１２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特開平１１−２４０３０７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来一般的に使用されている補強部材は、有機繊維やスチールの単線または撚りコードを一定方向に引き揃えてなるゴム複合材からなるので、製造上、撚り線工程や引き揃え圧延工程などに多大な工数がかかるという難点があった。また、上記補強部材の端部には、ゴムとの接着作用を有しないコード切断面が一定間隔で並ぶ状態となるので、この切断面がコードとゴムとの剥離の起点となって、悪路走行や重荷重走行により、補強層端部を起点とするセパレーションが発生するおそれが避けられないという問題もあった。
【０００６】
一方で、タイヤの製造過程においては、ベルトやカーカスなどの製造時に、有機繊維やスチールの単線または撚りコードの端部が半端な長さで残ることになるが、上記補強部材においては補強コードの規則的な配置が必須となるので、このような半端な長さの端材は使用できず、廃棄処分せざるを得なかった。
【０００７】
これに対し、本発明者らは、所定の条件を満足する長さの短い補強繊維を、ゴムにより被覆してなる補強部材を用いることで、上記のような問題なしで、タイヤとしての基本性能を満足しつつ所望の補強効果を実現した空気入りタイヤが得られることを見出した。ここで、かかる短い繊維を用いた補強材料としては、不織布が知られている。不織布の一般的な製造方法としては、開繊装置を用いる方法がある。開繊装置とは、針付ローラーの回転する中に、塊状の繊維を投入して、開繊し、シート状に散布するものである。シート状に散布された繊維は、最後に圧着ローラーで圧着されて、不織布の形態となる。このようにして作製される不織布は、製造上のばらつきはあるものの、全体として均一な密度を有する。
【０００８】
一方で、空気入りタイヤを製造する際には、通常、部材を組立てて生タイヤを成形する成形工程後に、生タイヤを製品タイヤの形状に拡張する拡張工程を行う。この拡張工程においては、生タイヤのトレッド部側とビード部側とで拡張率が異なり、ビード部側と比較して、トレッド部側は大きく拡張される。そのため、上記のようにして製造された均一な密度を有する材料を、例えばサイド部に用いた場合、最終的に得られる製品タイヤにおいては、トレッド部側とビード部側とで繊維の密度に２倍近い差が生じ、トラック・バス等に用いられる重荷重用タイヤにおいては、その差は２倍以上にもなる。すなわち、この場合、ビード部側の繊維密度が過剰になって、必要以上の繊維を利用することになるので、コスト面や重量面において不利となる。
【０００９】
よって、上記所定の条件を満足する補強部材を用いてタイヤの補強を行うにあたり、製品タイヤにおけるこのような補強繊維の密度の偏りを低減して、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることを可能とする技術の確立が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いてタイヤの補強を行うにあたり、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することにあり、これにより、タイヤとしての基本性能を満足しつつ、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意検討した結果、生タイヤの成形段階において、所定の条件を満足する補強繊維を用いた特定構造の補強部材として、補強繊維の目付け密度が、一方の端部で他方の端部に対して高くなるような密度勾配を有するものを用いることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムとからなり、該補強繊維の少なくとも一端が該補強部材内で終端し、かつ、該補強部材に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法であって、
生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、前記サイドウォール部に貼付することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の製造方法においては、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して１．５倍以上となる密度勾配を有するものを用いることが好ましい。また、前記補強部材として、該補強部材の幅方向中心より前記トレッド部側と、前記ビード部側とで、前記補強繊維の目付け密度が異なるものを用いることが好ましく、前記補強部材として、前記トレッド部側端部から前記ビード部側端部まで、前記補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いることも好ましい。
【００１４】
また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明の空気入りタイヤの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のタイヤにおいて、前記補強部材の目付け密度は、好適には５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下であり、前記補強繊維の長さは、好適には１５ｍｍ以上であり、前記補強繊維の径は、好適には０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍの範囲内である。本発明のタイヤにおいて、前記補強繊維としては、無機繊維を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記構成としたことにより、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することができ、これにより、タイヤとしての基本性能を満足しつつ、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。
【図２】本発明に係る補強部材の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に用いることが可能な材料段階での補強部材の一例を示す模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、タイヤサイド部に対する突起入力の状態を示す説明図である。
【図５】補強繊維の長さが短い場合（ａ）と長い場合（ｂ）との、突起入力に対する効果の違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示する空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス２を備えている。また、カーカス２のクラウン部タイヤ半径方向外側には、層間で互いに交錯するよう配置された２枚のベルト層３と、その全幅を覆うように配置されたベルト補強層４とが配置されている。さらに、ビードコア１のタイヤ半径方向外側には、ビードフィラー６が配置されている。
【００１９】
本発明のタイヤにおいては、サイドウォール部に、補強繊維と、これを被覆するゴムとからなる補強部材５が、タイヤ周方向に環状に配設されている。図２に、本発明に係る補強部材の一例の模式図を示す。この図は、補強部材の面に対し垂直な方向から見た際の、補強繊維の分散状態を示している。図示するように、本発明に係る補強部材は、めっきまたは接着剤処理された補強繊維２１と、ゴム２２とからなる。また、補強繊維２１は、図示するように、その少なくとも一端が補強部材内で終端しており、すなわち、補強部材の幅方向端部間で連続して延在しない長さの短い繊維からなる。さらに、補強繊維２１は、図示するように、補強部材に対し垂直な方向に補強繊維２１を投影した投影部が、少なくとも一部で交差するように、ゴム２２内に埋設されている。なお、本発明に係る補強部材は、厚みを有する平面状をなす。
【００２０】
このような構成としたことで、補強部材の補強繊維２１として、従来は廃棄物となっていた端材を利用することが可能となり、廃材の有効利用を図ることが可能となった。また、本発明に係る補強部材は、従来のコード補強層とは異なり、製造上、撚り線や引き揃え圧延などの工程を要しないので、製造が容易であって、この点でもコスト性に優れている。さらに、本発明に係る補強部材においては、その端部に補強繊維の断面が並ぶことがないので、補強部材端部を起点とするセパレーションの問題も有しない。
【００２１】
ここで、本発明の空気入りタイヤを製造するに際しては、貼付け前の材料段階での上記補強部材５として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなるような密度勾配を有するものを用いる点が重要である。すなわち、生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、補強繊維の目付け密度がトレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなるような密度勾配を有する補強部材５を、サイドウォール部１２に貼付する。好適には、補強部材５として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して１．５倍以上、特には２倍前後となる密度勾配を有するものを用いる。タイヤサイズが異なれば成形時の拡張率も異なるので、この補強繊維の目付け密度の密度勾配の好適条件はタイヤサイズにより異なり、具体的には例えば１．８〜２．３倍とする。
【００２２】
前述したように、空気入りタイヤを製造する際には、通常、部材を組立てて生タイヤを成形する成形工程後に、生タイヤを製品タイヤの形状に拡張する拡張工程を行うが、この拡張工程においては、生タイヤのトレッド部側とビード部側とで拡張率が異なるので、タイヤに貼り付ける前の材料段階において均一な密度を有する補強部材を用いると、拡張後には、トレッド部側とビード部側とで補強繊維の密度に２倍近い差が生ずることになる。本発明においては、成形工程においてサイドウォール部１２に、あらかじめトレッド部側とビード部側とで目付け密度に差を設けた補強部材５を貼り付けて生タイヤを成形するものとしたので、その後の拡張工程においてトレッド部側とビード部側とが異なる拡張率で拡張されることで、最終的に得られる製品タイヤにおいては、補強部材５のトレッド部側とビード部側とで、目付け密度を均一化することができる。これにより、最小限の量の補強繊維を用いて効率よく補強を行うことができ、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることが可能となった。
【００２３】
本発明において用いる材料段階での補強部材５としては、具体的には例えば、図３に示すような、補強部材５の幅方向中心よりトレッド部側とビード部側とで、補強繊維の目付け密度が異なるものを用いることができる。すなわち、目付け密度が相対的に高い領域と低い領域とを、トレッド部側とビード部側とで２分割にて設けた、２段階の密度勾配を有する補強部材５を用いる。この場合、目付け密度は２種類設定すればよい。また、図示はしないが、補強部材５として、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化する密度勾配を有するものを用いることもできる。この場合の連続的とは、一律に変化するものであってもよいし、拡張率に合わせて変化するものであってもよい。
【００２４】
上述のようにして得られる本発明の空気入りタイヤにおいては、補強部材５中の補強繊維の目付け密度の、ビード部側とトレッド部側との差を低減することができる。特に、補強部材５として、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化する密度勾配を有するものを用いた場合には、製造上のバラツキは含むものの、補強部材５中の補強繊維の目付け密度が、ビード部側からトレッド部側まで均一となる。
【００２５】
図１に示す空気入りタイヤにおいては、ベルト層３の端部からビードフィラー６の上端近傍までの領域に、補強部材５が配置されているが、本発明において、上記補強部材は、サイドウォール部の、カーカスプライの外側の少なくとも一部の領域に配置するものであればよい。具体的には、ベルト層３の端部からビードコア１の上端近傍までの領域のうちの少なくとも一部の領域に配置する。上記補強部材をサイドウォール部の少なくとも一部の領域に配置することで、耐サイドカット性を向上することができ、特に、タイヤ軽量化のためにプライ構造を簡素化した場合であっても、耐サイドカット性の著しい低下を抑制することができる。好適には、上記ベルト層３の端部からビードコア１の上端近傍までの領域の全体に配置することで、サイドウォール部全体の耐カット性を向上することができる。
【００２６】
すなわち、２枚のカーカスプライを１枚に削減したり、カーカスプライの巻上げ高さを低くしたりしてプライ構造を簡素化することで、タイヤ軽量化に加えて、直材費や成型工数などの面で絶大な効果が得られるが、この場合、一方で、プライの強度が不足する懸念がある。特に、突起入力に対し、カーカスプライは高い張力により抵抗するので、この強度が不足することで、サイド部におけるカット性能の大幅な低下が懸念される。図４に、タイヤサイド部に対する突起入力の状態を示す説明図を示す。図示するように、タイヤサイド部が路面や縁石から突起２０の入力を受けると、特に、先端のＲが２０ｍｍ以下であるような鋭利な突起により、カーカスプライが破断に至る故障の発生する場合が多い。その理由は、図４（ａ）に示すように、突起２０がタイヤ内に押し込まれるときに、カーカスプライに対し局所的に引っ張り応力が作用するためであり、この応力がプライコードの強力を超えると、カーカスプライは破断に至る。これに対し、図４（ｂ）に示すように、カーカスプライの外側に補強部材５を配置することで、突起２０の貫入時には、この補強部材５がカーカスプライに掛かる張力を効率良く分担するので、これにより、カーカスプライの破断を防止することが可能となる。よって、補強繊維は、カーカスプライと同程度の強力を持つことが好ましい。
【００２７】
また、補強繊維の長さは、１５ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、上限については、適用されるタイヤのサイドウォール部の高さまでであれば特に制限はないが、特に好ましくは２５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内とする。補強繊維５の長さが短すぎると、突起２０の入力の際に突起の貫入を包みきれず、局所的な引張りからカーカスプライ２を保護できずに、プライコードが破断してしまうおそれがあり、耐サイドカット性の向上効果が薄れてしまう（図５（ａ）参照）。一方、補強繊維の長さが１５ｍｍ以上であれば、鋭利な突起入力に対しても効果を発揮できる（図５（ｂ）参照）。なお、Ｒが２０ｍｍ以上の突起に対しては、カーカスプライに生ずる引っ張りは局所的ではなくなる。そのため、カーカスプライの破断の頻度が下がるので、ここでは、先端のＲが２０ｍｍ以下であるような突起の場合を想定している。
【００２８】
さらに、本発明においては、補強部材として、目付け密度が５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下、特には８０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下、さらには１００ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下のものを用いることが好ましい。目付け密度が５０ｇ／ｍ２未満では、補強部材の強度が不十分となるおそれがある。一方、目付け密度が１５００ｇ／ｍ２を超えると、拡張性、成形性が悪化する。ここで、本発明において、補強層３の目付け密度とは、１層の補強部材内における単位面積あたりの補強繊維の総重量を意味する。すなわち、単位面積（１ｍ２）内に含まれる、補強部材の１層あたりの補強繊維２１の総重量（ｇ）が、本発明における目付け密度である。
【００２９】
さらにまた、上記補強繊維としては、径が０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍ、特には０．１２ｍｍ〜０．３４ｍｍの範囲内のものを用いることが好ましい。補強繊維の径が小さすぎると、細い線径とするための伸線工程におけるコストが嵩むことに加え、散布する補強繊維の本数が増加するので、コスト高となる。一方、補強繊維の径が大きすぎると、曲げ疲労性が悪化して、低内圧走行時に圧縮変形により補強繊維が折れてしまうおそれが生ずる。
【００３０】
なお、本発明においては、補強部材に用いる全ての補強繊維が単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有する補強繊維を混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。特に、補強繊維の長さが長すぎると、補強部材の均一性が損われるので、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点から好ましくない。また、補強繊維の断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。
【００３１】
本発明において、上記補強繊維としては、いかなる材質のものを用いてもよく、通常、タイヤの補強部材に用いられている各種材料のうちから、適宜選択して用いることが可能である。具体的には例えば、無機繊維としては、スチールフィラメント等の金属繊維やガラス繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪酸ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゼンオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、炭素繊維などが挙げられる。本発明においては、短繊維として、上記のうちでも、無機繊維、特にはスチールフィラメントを用いることが好ましい。
【００３２】
上記無機繊維ないし有機繊維からなる補強繊維は、タイヤ補強用のコード製造過程において、めっき後伸線工程や撚り線工程等で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場のコード圧延工程で発生する端材などから製造することができる。本発明においては、このような従来は廃棄されていた端材を使用することができるため、従来に比して大幅なコストダウンを図ることができるとともに、廃棄物の削減にも寄与できるものである。
【００３３】
すなわち、スチールコード等の金属コードは、めっき処理されたフィラメントの単線が巻かれた複数のリールからフィラメントを巻き出して、張力を利用してフィラメント束を撚り合わせることにより製造される。また、有機繊維等からなる非金属コードは、撚ったフィラメント束に接着剤を塗布するディッピング処理を施すことにより、製造される。金属の撚りコードを製造する際には、各リールのいずれか一つが空となった時点で、他のリールにフィラメントが残っていたとしても、残ったフィラメントは廃棄される。また、調整などのために製造工程を停止した後、再開する際にも、コード端部の調整部分は廃棄される。さらに、金属コードおよび非金属コードのいずれも、張力を利用して補強部材を製造しているため、物理的に張力を確保できないコード端部についても廃棄される。本発明においては、このようなタイヤ製造における各プロセスで生ずるコードの端材を有効利用して、補強部材を形成することができるものである。
【００３４】
なお、短繊維として、長さ５．０ｍｍ以下程度、通常２ｍｍ〜３ｍｍの極めてミクロな繊維を、トレッドゴム中に含有させることで氷上性能を向上させる技術は、従来よりよく知られている。しかし、上記のように廃材を有効利用することを考慮した場合、コードの端材をミクロな短繊維に切断して用いると、製造工数およびコストの増加となる。また、本発明においては、使用する補強繊維がある程度の長さおよび目付け密度を有しないと、補強繊維同士が交差しないか、または、交差しても強度および剛性における補強効果が十分得られない。したがって、上記のような長さおよび目付け密度等を有する補強繊維を用いることが好適である。但し、長さの短い補強繊維のみ、または、長さの長い補強繊維のみを用いると、十分な補強効果が得られないか、または、耐久性に問題を生ずるおそれがある。
【００３５】
また、上記補強繊維は、ゴム中に埋設されて補強部材を形成するものであるため、ゴムとの接着性を確保するために、めっきまたは接着剤処理されていることが必要である。すなわち、本発明においては、補強繊維が金属繊維の場合はめっき処理されているもの、補強繊維が有機繊維の場合は接着剤処理されているものを用いる。スチールフィラメント等の金属繊維において、例えば、一般的なＣｕ＋Ｚｎめっきを施した場合には、めっき中のＣｕが、補強部材を形成する際にゴムと補強繊維とを接着する役割を担う。金属コード表面にめっき処理が施されていない場合、ゴムと補強繊維とが剥離しやすくなり、補強繊維に沿って剥離の進展が容易に発生してしまう懸念もある。したがって、本発明においては、補強繊維として金属繊維を用いる場合には、めっきされたものを用いることが必要であり、撚り線コードを原料とする場合も、単線がめっきされていることが必要である。なお、金属コードが銅線からなる場合は、銅線そのものが接着効果を持つため、めっき処理は要しない。また、有機繊維等からなる非金属コードの場合には、常法に従い接着剤のディッピング処理を施したものを用いることで、めっきされた金属コードと同様に、ゴムとの間の接着性を確保することが可能である。
【００３６】
ここで、補強繊維としての金属繊維表面に設けるめっきとしては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。特に、補強繊維として上記廃棄端材を用いる場合には、これらはすでにめっき処理されているため、さらにめっき処理を行うことなく、ゴムとの良好な接着性が得られるというメリットもある。
【００３７】
なお、上記補強部材に用いるゴムは、従来よりタイヤの補強部材用途等に使用されているゴム種のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、補強部材自体の厚みについては特に制限はなく、目的とする補強性能に応じて、適宜決定することができるが、例えば、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすることができる。これは、乗用車用タイヤに適用した場合に想定される最も薄い補強層３の厚みが０．５ｍｍである一方、重荷重用タイヤに適用した場合に想定される最も厚い補強層３の厚みが３．０ｍｍであることを意味している。
【００３８】
上記のような、目付け密度に差を設けた補強部材は、例えば、以下のようにして製造することができる。
すなわち、まず、所定厚みの未加硫ゴムのシートを作製し、所定の長さに切断した補強繊維の束を、単位時間に所定の量、所定の高さからこのゴムシート上に、全体が均一の密度になるよう落下させる。この際、ゴムシートの上方に、上下方向に開口し、ゴムシートの幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上端部からゴムシート側に向かい漸増する部分を有するガイド体を設けて、このガイド体の中を通じて、ゴムシート上に補強繊維を落下させる。これにより、補強繊維は、ゴムシート上に、その幅方向中心から両外側に向かって密度が低くなるように落下するので、これにより、幅方向において補強繊維の目付け密度に差を有する補強部材を得ることができる。よって、この補強部材を幅方向中心において裁断することで、本発明に適用可能な、幅方向の一方の端部側と他方の端部側とで異なる所定の目付け密度の勾配を有する補強部材が得られるものである。このガイド体は、弾き飛んだ補強繊維が必要以上に広く分散して密度が低下しないようにする効果も有し、下方に配置したゴムシートの幅に合わせて設計することができる。また、補強繊維の目付け密度の差は、ガイド体の寸法形状を所定に設定することにより、調整することが可能である。
【００３９】
次に、落下させた補強繊維の上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中に補強繊維が埋設された補強部材を製造することができる。この際、下方のゴムシートを一方向に所定の速度で移動させることで、上記補強繊維の落下量とこのゴムシートの移動速度との比によって、補強部材における補強繊維の密度を決定することができる。
【００４０】
ここで、上記所定量の補強繊維を落下させるための方法としては、あらかじめ切断した補強繊維の束をベルトコンベア等により搬送して、ゴムシート上の所定部位に落下させる方法の他、未切断の補強繊維を切断しながら落下させる方法を用いてもよい。後者の場合、補強繊維同士の絡み合いを解す作業や、補強繊維の束を一定時間に一定量にて供給する作業が不要となるので、より効率良く補強部材の製造を行うことが可能となる。
【００４１】
本発明に係る補強部材は、上記のようにして一工程で容易に製造することができるため、製造に多大な工数を要する従来の補強部材と比較して製造が容易であり、消費エネルギーも少なく、製造コスト的にも安価であるというメリットがある。
【００４２】
本発明のタイヤにおいては、上記補強部材を、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するよう配置した点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。
【００４３】
例えば、ベルト層３は、タイヤ周方向に対し所定の角度をもって平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなり、少なくとも１層にて設けることが必要であるが、通常は図示するように、２層にて交錯配置される。また、図示するように、カーカスはビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。さらに、ベルト補強層４は、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなり、図示例ではベルト層３の全幅以上にわたり１枚にて配置されているが、本発明においてはこれには限られず、ベルト層３の両端部を覆う領域に、一対にて配置するものであってもよい。また、これらを組み合わせて配置してもよく、各ベルト補強層の枚数についても、上記には制限されない。
【００４４】
さらにまた、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターン（図示せず）が形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３にて、サイドウォール部の、カーカスプライの外側に、ベルト層の端部からビードコアの上端近傍までの領域にて、下記表中に示す条件を満足する補強部材をタイヤ周方向に環状に配置して、各実施例および比較例の乗用車用空気入りタイヤを作製した。この補強部材は、常法に従いめっき処理を施したスチールフィラメントと、これを被覆するゴムとからなり、厚みは、１．０ｍｍであった。各実施例において、スチールフィラメントは、補強層の幅方向端部間で連続して延在せず、すなわち、その少なくとも一端が補強層内で終端しており、また、補強層に対し垂直な方向にスチールフィラメントを投影した投影部は、少なくとも一部で交差していた。
【００４６】
また、貼付け前の材料段階の補強部材として、補強繊維の目付け密度がトレッド部側端部とビード部側端部とで異なるものについては、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いた。カーカスプライ（コード材質：ＰＥＴ、コード構造：２本撚り）は１枚とした。また、ベルト層としては、補強コード（材質：スチールコード（φ０．３０ｍｍ），構造：１×３）を、打込み数３０本／５０ｍｍで、タイヤ周方向に対し２２°の角度で配置したものを、２層にて交錯させた。
【００４７】
また、従来例１，２としては、補強部材を配置しないタイヤを作製した。ここで、従来例２においては、従来例１よりもサイド部のゴム量が削減されており、サイド部の厚みは、従来例１が厚く、従来例２と各実施例および比較例は同等であった。
得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。
【００４８】
＜補強部材の重量指数＞
各供試タイヤにつき、使用した補強部材の重量を計測した。ここで、各実施例および比較例では約１１００ｍｍ×約９０ｍｍのシート状の材料を用いており、補強部材の重量は、その重量を示している。また、従来例１，２については、サイド部に貼り付けるゴムの重量を計測した。結果は、従来例１の重量を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど軽量であって良好である。
【００４９】
＜タイヤの重量指数＞
各供試タイヤの重量を計測して、従来例１の重量を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど軽量であって良好である。
【００５０】
＜操縦安定性＞
各供試タイヤを４輪に装着した車両にて、直線、レーンチェンジおよびコーナリング走行を行って、操縦安定性を総合的に評価した。結果は、テストドライバー２名の平均値を求めて、コントロールタイヤ（従来例１）のレベルを１００とする指数値にて示した。計算上、小数点以下は四捨五入した。また、このとき、補強部材を有しない従来例１のタイヤと従来例２のタイヤとの差を１５とした。数値が大なるほど結果は良好である。
【００５１】
＜耐カット性＞
一片が８ｃｍの金属製の四角柱を路面に配置し、各供試タイヤをテスト車両の前輪に装着して内圧を１００ｋＰａに調整し、平均荷重を３００ｋｇとした状態で、約３０度の角度でこの四角柱に乗り上げる試験を行った。速度３０ｋｍ／ｈから開始して５ｋｍ／ｈずつ試験速度を上げていき、サイド部のプライコード切れが発生した速度をそのタイヤのカット速度とし、従来例１を１００とする指数にて表示した。この値が大きいほど耐カット性に優れ、良好である。
【００５２】
＜ビード部耐久性試験（ＢＦ（Ｂｅａｄ Ｆａｔｉｇｕｅ）ドラムテスト）＞
各供試タイヤを２５±２℃の室内で内圧３．０ｋｇ／ｃｍ２に調整した後、２４時間放置した。その後、空気圧の再調整を行い、ＪＩＳ荷重の２倍荷重をタイヤに負荷して、直径約３ｍのドラム上で速度６０ｋｍ／ｈで２万ｋｍ走行させた。
【００５３】
【表１】
＊１）ビード部側端部の目付け密度に対するトレッド部側端部の目付け密度の比率を示す。
【００５４】
上記表中の結果より、従来例１の通常タイヤからサイド部のゴム量を削減して厚みを薄くしたのみの従来例２では耐カット性および操縦安定性が著しく低下したのに対し、本発明に係る補強部材を配置することで、これらの性能が補完できることが確かめられた。また、トレッド部側端部の目付け密度がビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有する補強部材を用いて作製された各実施例のタイヤにおいては、ビード部側を必要以上に高密度にしてビード部耐久性を低下させることなく、耐カット性能を高めることができた。
【符号の説明】
【００５５】
１ ビードコア
２ カーカス
３ ベルト層
４ ベルト補強層
５ 補強部材
６ ビードフィラー
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部
２０ 突起
２１ 補強繊維
２２ ゴム
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤ（以下、単に「製造方法」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、材料段階における補強部材の構造の改良に係る空気入りタイヤの製造方法および空気入りタイヤに関する。本発明は、乗用車用タイヤの他、トラック、バス等の重荷重用車両に用いられる重荷重用タイヤにおいても有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気入りタイヤにおいては、ビード部からトレッド部にわたる各部位について、有機繊維コードやスチールコードを一定方向に引き揃えてゴム引きしてなる補強部材を配置して、補強を図ることが行われている。例えば、特許文献１には、サイドウォールの、カーカス層とベルト層との間に、有機繊維コードにゴム成分が含浸されてなるサイド補強層を配置することが開示されている。
【０００３】
また、サイドウォール部の補強に係る改良技術としては、例えば、特許文献２に、モノフィラメント繊維から成る不織布をゴムで被覆した繊維補強部材を、カーカス層の近傍に設置した空気入りラジアルタイヤが開示されており、特許文献３には、ラジアルカーカスのタイヤ幅方向内外に、不織布をゴム被覆して形成してなる補強層をそれぞれ設けて、これら補強層によりラジアルカーカスを挟み込んでなる空気入りラジアルタイヤが開示されている。さらに、特許文献４，５には、ランフラット走行性能を向上するために、サイドウォール部にゴム−フィラメント繊維複合体を配設した空気入り安全タイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４２８７７号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平８−４００２３号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００２−３３１８０８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献４】特開平１１−１２９７１２号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献５】特開平１１−２４０３０７号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来一般的に使用されている補強部材は、有機繊維やスチールの単線または撚りコードを一定方向に引き揃えてなるゴム複合材からなるので、製造上、撚り線工程や引き揃え圧延工程などに多大な工数がかかるという難点があった。また、上記補強部材の端部には、ゴムとの接着作用を有しないコード切断面が一定間隔で並ぶ状態となるので、この切断面がコードとゴムとの剥離の起点となって、悪路走行や重荷重走行により、補強層端部を起点とするセパレーションが発生するおそれが避けられないという問題もあった。
【０００６】
一方で、タイヤの製造過程においては、ベルトやカーカスなどの製造時に、有機繊維やスチールの単線または撚りコードの端部が半端な長さで残ることになるが、上記補強部材においては補強コードの規則的な配置が必須となるので、このような半端な長さの端材は使用できず、廃棄処分せざるを得なかった。
【０００７】
これに対し、本発明者らは、所定の条件を満足する長さの短い補強繊維を、ゴムにより被覆してなる補強部材を用いることで、上記のような問題なしで、タイヤとしての基本性能を満足しつつ所望の補強効果を実現した空気入りタイヤが得られることを見出した。ここで、かかる短い繊維を用いた補強材料としては、不織布が知られている。不織布の一般的な製造方法としては、開繊装置を用いる方法がある。開繊装置とは、針付ローラーの回転する中に、塊状の繊維を投入して、開繊し、シート状に散布するものである。シート状に散布された繊維は、最後に圧着ローラーで圧着されて、不織布の形態となる。このようにして作製される不織布は、製造上のばらつきはあるものの、全体として均一な密度を有する。
【０００８】
一方で、空気入りタイヤを製造する際には、通常、部材を組立てて生タイヤを成形する成形工程後に、生タイヤを製品タイヤの形状に拡張する拡張工程を行う。この拡張工程においては、生タイヤのトレッド部側とビード部側とで拡張率が異なり、ビード部側と比較して、トレッド部側は大きく拡張される。そのため、上記のようにして製造された均一な密度を有する材料を、例えばサイド部に用いた場合、最終的に得られる製品タイヤにおいては、トレッド部側とビード部側とで繊維の密度に２倍近い差が生じ、トラック・バス等に用いられる重荷重用タイヤにおいては、その差は２倍以上にもなる。すなわち、この場合、ビード部側の繊維密度が過剰になって、必要以上の繊維を利用することになるので、コスト面や重量面において不利となる。
【０００９】
よって、上記所定の条件を満足する補強部材を用いてタイヤの補強を行うにあたり、製品タイヤにおけるこのような補強繊維の密度の偏りを低減して、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることを可能とする技術の確立が望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、安価にかつ容易に製造することができるとともに、従来は廃棄していた端材を活用することが可能な補強部材を用いてタイヤの補強を行うにあたり、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することにあり、これにより、タイヤとしての基本性能を満足しつつ、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意検討した結果、生タイヤの成形段階において、所定の条件を満足する補強繊維を用いた特定構造の補強部材として、補強繊維の目付け密度が、一方の端部で他方の端部に対して高くなるような密度勾配を有するものを用いることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムとからなり、該補強繊維の少なくとも一端が該補強部材内で終端し、かつ、該補強部材に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法であって、
生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、前記サイドウォール部に貼付することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の製造方法においては、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して１．５倍以上となる密度勾配を有するものを用いることが好ましい。また、前記補強部材として、該補強部材の幅方向中心より前記トレッド部側と、前記ビード部側とで、前記補強繊維の目付け密度が異なるものを用いることが好ましく、前記補強部材として、前記トレッド部側端部から前記ビード部側端部まで、前記補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いることも好ましい。
【００１４】
また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明の空気入りタイヤの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のタイヤにおいて、前記補強部材の目付け密度は、好適には５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下であり、前記補強繊維の長さは、好適には１５ｍｍ以上であり、前記補強繊維の径は、好適には０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍの範囲内である。本発明のタイヤにおいて、前記補強繊維としては、無機繊維を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記構成としたことにより、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることができる空気入りタイヤの製造方法を提供することができ、これにより、タイヤとしての基本性能を満足しつつ、所望の補強効果を実現した空気入りタイヤを得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。
【図２】本発明に係る補強部材の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に用いることが可能な材料段階での補強部材の一例を示す模式図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、タイヤサイド部に対する突起入力の状態を示す説明図である。
【図５】補強繊維の長さが短い場合（ａ）と長い場合（ｂ）との、突起入力に対する効果の違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例の幅方向断面図を示す。図示する空気入りタイヤは、一対のビード部１１と、それに連なる一対のサイドウォール部１２と、両サイドウォール部１２間に跨るトレッド部１３とからなり、これら各部をビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１相互間にわたって補強する少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカス２を備えている。また、カーカス２のクラウン部タイヤ半径方向外側には、層間で互いに交錯するよう配置された２枚のベルト層３と、その全幅を覆うように配置されたベルト補強層４とが配置されている。さらに、ビードコア１のタイヤ半径方向外側には、ビードフィラー６が配置されている。
【００１９】
本発明のタイヤにおいては、サイドウォール部に、補強繊維と、これを被覆するゴムとからなる補強部材５が、タイヤ周方向に環状に配設されている。図２に、本発明に係る補強部材の一例の模式図を示す。この図は、補強部材の面に対し垂直な方向から見た際の、補強繊維の分散状態を示している。図示するように、本発明に係る補強部材は、めっきまたは接着剤処理された補強繊維２１と、ゴム２２とからなる。また、補強繊維２１は、図示するように、その少なくとも一端が補強部材内で終端しており、すなわち、補強部材の幅方向端部間で連続して延在しない長さの短い繊維からなる。さらに、補強繊維２１は、図示するように、補強部材に対し垂直な方向に補強繊維２１を投影した投影部が、少なくとも一部で交差するように、ゴム２２内に埋設されている。なお、本発明に係る補強部材は、厚みを有する平面状をなす。
【００２０】
このような構成としたことで、補強部材の補強繊維２１として、従来は廃棄物となっていた端材を利用することが可能となり、廃材の有効利用を図ることが可能となった。また、本発明に係る補強部材は、従来のコード補強層とは異なり、製造上、撚り線や引き揃え圧延などの工程を要しないので、製造が容易であって、この点でもコスト性に優れている。さらに、本発明に係る補強部材においては、その端部に補強繊維の断面が並ぶことがないので、補強部材端部を起点とするセパレーションの問題も有しない。
【００２１】
ここで、本発明の空気入りタイヤを製造するに際しては、貼付け前の材料段階での上記補強部材５として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなるような密度勾配を有するものを用いる点が重要である。すなわち、生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、補強繊維の目付け密度がトレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなるような密度勾配を有する補強部材５を、サイドウォール部１２に貼付する。好適には、補強部材５として、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して１．５倍以上、特には２倍前後となる密度勾配を有するものを用いる。タイヤサイズが異なれば成形時の拡張率も異なるので、この補強繊維の目付け密度の密度勾配の好適条件はタイヤサイズにより異なり、具体的には例えば１．８〜２．３倍とする。
【００２２】
前述したように、空気入りタイヤを製造する際には、通常、部材を組立てて生タイヤを成形する成形工程後に、生タイヤを製品タイヤの形状に拡張する拡張工程を行うが、この拡張工程においては、生タイヤのトレッド部側とビード部側とで拡張率が異なるので、タイヤに貼り付ける前の材料段階において均一な密度を有する補強部材を用いると、拡張後には、トレッド部側とビード部側とで補強繊維の密度に２倍近い差が生ずることになる。本発明においては、成形工程においてサイドウォール部１２に、あらかじめトレッド部側とビード部側とで目付け密度に差を設けた補強部材５を貼り付けて生タイヤを成形するものとしたので、その後の拡張工程においてトレッド部側とビード部側とが異なる拡張率で拡張されることで、最終的に得られる製品タイヤにおいては、補強部材５のトレッド部側とビード部側とで、目付け密度を均一化することができる。これにより、最小限の量の補強繊維を用いて効率よく補強を行うことができ、コスト面や重量面においてより効率よく補強効果を得ることが可能となった。
【００２３】
本発明において用いる材料段階での補強部材５としては、具体的には例えば、図３に示すような、補強部材５の幅方向中心よりトレッド部側とビード部側とで、補強繊維の目付け密度が異なるものを用いることができる。すなわち、目付け密度が相対的に高い領域と低い領域とを、トレッド部側とビード部側とで２分割にて設けた、２段階の密度勾配を有する補強部材５を用いる。この場合、目付け密度は２種類設定すればよい。また、図示はしないが、補強部材５として、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化する密度勾配を有するものを用いることもできる。この場合の連続的とは、一律に変化するものであってもよいし、拡張率に合わせて変化するものであってもよい。
【００２４】
上述のようにして得られる本発明の空気入りタイヤにおいては、補強部材５中の補強繊維の目付け密度の、ビード部側とトレッド部側との差を低減することができる。特に、補強部材５として、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化する密度勾配を有するものを用いた場合には、製造上のバラツキは含むものの、補強部材５中の補強繊維の目付け密度が、ビード部側からトレッド部側まで均一となる。
【００２５】
図１に示す空気入りタイヤにおいては、ベルト層３の端部からビードフィラー６の上端近傍までの領域に、補強部材５が配置されているが、本発明において、上記補強部材は、サイドウォール部の、カーカスプライの外側の少なくとも一部の領域に配置するものであればよい。具体的には、ベルト層３の端部からビードコア１の上端近傍までの領域のうちの少なくとも一部の領域に配置する。上記補強部材をサイドウォール部の少なくとも一部の領域に配置することで、耐サイドカット性を向上することができ、特に、タイヤ軽量化のためにプライ構造を簡素化した場合であっても、耐サイドカット性の著しい低下を抑制することができる。好適には、上記ベルト層３の端部からビードコア１の上端近傍までの領域の全体に配置することで、サイドウォール部全体の耐カット性を向上することができる。
【００２６】
すなわち、２枚のカーカスプライを１枚に削減したり、カーカスプライの巻上げ高さを低くしたりしてプライ構造を簡素化することで、タイヤ軽量化に加えて、直材費や成型工数などの面で絶大な効果が得られるが、この場合、一方で、プライの強度が不足する懸念がある。特に、突起入力に対し、カーカスプライは高い張力により抵抗するので、この強度が不足することで、サイド部におけるカット性能の大幅な低下が懸念される。図４に、タイヤサイド部に対する突起入力の状態を示す説明図を示す。図示するように、タイヤサイド部が路面や縁石から突起２０の入力を受けると、特に、先端のＲが２０ｍｍ以下であるような鋭利な突起により、カーカスプライが破断に至る故障の発生する場合が多い。その理由は、図４（ａ）に示すように、突起２０がタイヤ内に押し込まれるときに、カーカスプライに対し局所的に引っ張り応力が作用するためであり、この応力がプライコードの強力を超えると、カーカスプライは破断に至る。これに対し、図４（ｂ）に示すように、カーカスプライの外側に補強部材５を配置することで、突起２０の貫入時には、この補強部材５がカーカスプライに掛かる張力を効率良く分担するので、これにより、カーカスプライの破断を防止することが可能となる。よって、補強繊維は、カーカスプライと同程度の強力を持つことが好ましい。
【００２７】
また、補強繊維の長さは、１５ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、上限については、適用されるタイヤのサイドウォール部の高さまでであれば特に制限はないが、特に好ましくは２５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内とする。補強繊維５の長さが短すぎると、突起２０の入力の際に突起の貫入を包みきれず、局所的な引張りからカーカスプライ２を保護できずに、プライコードが破断してしまうおそれがあり、耐サイドカット性の向上効果が薄れてしまう（図５（ａ）参照）。一方、補強繊維の長さが１５ｍｍ以上であれば、鋭利な突起入力に対しても効果を発揮できる（図５（ｂ）参照）。なお、Ｒが２０ｍｍ以上の突起に対しては、カーカスプライに生ずる引っ張りは局所的ではなくなる。そのため、カーカスプライの破断の頻度が下がるので、ここでは、先端のＲが２０ｍｍ以下であるような突起の場合を想定している。
【００２８】
さらに、本発明においては、補強部材として、目付け密度が５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下、特には８０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下、さらには１００ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下のものを用いることが好ましい。目付け密度が５０ｇ／ｍ２未満では、補強部材の強度が不十分となるおそれがある。一方、目付け密度が１５００ｇ／ｍ２を超えると、拡張性、成形性が悪化する。ここで、本発明において、補強層３の目付け密度とは、１層の補強部材内における単位面積あたりの補強繊維の総重量を意味する。すなわち、単位面積（１ｍ２）内に含まれる、補強部材の１層あたりの補強繊維２１の総重量（ｇ）が、本発明における目付け密度である。
【００２９】
さらにまた、上記補強繊維としては、径が０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍ、特には０．１２ｍｍ〜０．３４ｍｍの範囲内のものを用いることが好ましい。補強繊維の径が小さすぎると、細い線径とするための伸線工程におけるコストが嵩むことに加え、散布する補強繊維の本数が増加するので、コスト高となる。一方、補強繊維の径が大きすぎると、曲げ疲労性が悪化して、低内圧走行時に圧縮変形により補強繊維が折れてしまうおそれが生ずる。
【００３０】
なお、本発明においては、補強部材に用いる全ての補強繊維が単一長さおよび径である必要はなく、複数種の長さおよび径を有する補強繊維を混合して使用してもよいが、上記範囲内の長さおよび径のものを用いることが好適である。特に、補強繊維の長さが長すぎると、補強部材の均一性が損われるので、ユニフォミティを決定する成分である、タイヤ形状やタイヤ剛性の周方向均一性が低下するという点から好ましくない。また、補強繊維の断面形状は、基本的に円形であるが、楕円または三角形などの多角形状のものを用いてもよい。
【００３１】
本発明において、上記補強繊維としては、いかなる材質のものを用いてもよく、通常、タイヤの補強部材に用いられている各種材料のうちから、適宜選択して用いることが可能である。具体的には例えば、無機繊維としては、スチールフィラメント等の金属繊維やガラス繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪酸ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゼンオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール系合成繊維、炭素繊維などが挙げられる。本発明においては、短繊維として、上記のうちでも、無機繊維、特にはスチールフィラメントを用いることが好ましい。
【００３２】
上記無機繊維ないし有機繊維からなる補強繊維は、タイヤ補強用のコード製造過程において、めっき後伸線工程や撚り線工程等で発生する端材（残糸からなる廃棄物）や、タイヤ製造工場のコード圧延工程で発生する端材などから製造することができる。本発明においては、このような従来は廃棄されていた端材を使用することができるため、従来に比して大幅なコストダウンを図ることができるとともに、廃棄物の削減にも寄与できるものである。
【００３３】
すなわち、スチールコード等の金属コードは、めっき処理されたフィラメントの単線が巻かれた複数のリールからフィラメントを巻き出して、張力を利用してフィラメント束を撚り合わせることにより製造される。また、有機繊維等からなる非金属コードは、撚ったフィラメント束に接着剤を塗布するディッピング処理を施すことにより、製造される。金属の撚りコードを製造する際には、各リールのいずれか一つが空となった時点で、他のリールにフィラメントが残っていたとしても、残ったフィラメントは廃棄される。また、調整などのために製造工程を停止した後、再開する際にも、コード端部の調整部分は廃棄される。さらに、金属コードおよび非金属コードのいずれも、張力を利用して補強部材を製造しているため、物理的に張力を確保できないコード端部についても廃棄される。本発明においては、このようなタイヤ製造における各プロセスで生ずるコードの端材を有効利用して、補強部材を形成することができるものである。
【００３４】
なお、短繊維として、長さ５．０ｍｍ以下程度、通常２ｍｍ〜３ｍｍの極めてミクロな繊維を、トレッドゴム中に含有させることで氷上性能を向上させる技術は、従来よりよく知られている。しかし、上記のように廃材を有効利用することを考慮した場合、コードの端材をミクロな短繊維に切断して用いると、製造工数およびコストの増加となる。また、本発明においては、使用する補強繊維がある程度の長さおよび目付け密度を有しないと、補強繊維同士が交差しないか、または、交差しても強度および剛性における補強効果が十分得られない。したがって、上記のような長さおよび目付け密度等を有する補強繊維を用いることが好適である。但し、長さの短い補強繊維のみ、または、長さの長い補強繊維のみを用いると、十分な補強効果が得られないか、または、耐久性に問題を生ずるおそれがある。
【００３５】
また、上記補強繊維は、ゴム中に埋設されて補強部材を形成するものであるため、ゴムとの接着性を確保するために、めっきまたは接着剤処理されていることが必要である。すなわち、本発明においては、補強繊維が金属繊維の場合はめっき処理されているもの、補強繊維が有機繊維の場合は接着剤処理されているものを用いる。スチールフィラメント等の金属繊維において、例えば、一般的なＣｕ＋Ｚｎめっきを施した場合には、めっき中のＣｕが、補強部材を形成する際にゴムと補強繊維とを接着する役割を担う。金属コード表面にめっき処理が施されていない場合、ゴムと補強繊維とが剥離しやすくなり、補強繊維に沿って剥離の進展が容易に発生してしまう懸念もある。したがって、本発明においては、補強繊維として金属繊維を用いる場合には、めっきされたものを用いることが必要であり、撚り線コードを原料とする場合も、単線がめっきされていることが必要である。なお、金属コードが銅線からなる場合は、銅線そのものが接着効果を持つため、めっき処理は要しない。また、有機繊維等からなる非金属コードの場合には、常法に従い接着剤のディッピング処理を施したものを用いることで、めっきされた金属コードと同様に、ゴムとの間の接着性を確保することが可能である。
【００３６】
ここで、補強繊維としての金属繊維表面に設けるめっきとしては、特に制限はなく、ブラスやブロンズ、Ｃｕ，Ｚｎめっきなどでもよい。特に、補強繊維として上記廃棄端材を用いる場合には、これらはすでにめっき処理されているため、さらにめっき処理を行うことなく、ゴムとの良好な接着性が得られるというメリットもある。
【００３７】
なお、上記補強部材に用いるゴムは、従来よりタイヤの補強部材用途等に使用されているゴム種のうちから適宜選択して用いることができ、特に制限されるものではない。また、補強部材自体の厚みについては特に制限はなく、目的とする補強性能に応じて、適宜決定することができるが、例えば、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすることができる。これは、乗用車用タイヤに適用した場合に想定される最も薄い補強層３の厚みが０．５ｍｍである一方、重荷重用タイヤに適用した場合に想定される最も厚い補強層３の厚みが３．０ｍｍであることを意味している。
【００３８】
上記のような、目付け密度に差を設けた補強部材は、例えば、以下のようにして製造することができる。
すなわち、まず、所定厚みの未加硫ゴムのシートを作製し、所定の長さに切断した補強繊維の束を、単位時間に所定の量、所定の高さからこのゴムシート上に、全体が均一の密度になるよう落下させる。この際、ゴムシートの上方に、上下方向に開口し、ゴムシートの幅方向に沿う幅が、上端部より下端部で広く、かつ、上端部からゴムシート側に向かい漸増する部分を有するガイド体を設けて、このガイド体の中を通じて、ゴムシート上に補強繊維を落下させる。これにより、補強繊維は、ゴムシート上に、その幅方向中心から両外側に向かって密度が低くなるように落下するので、これにより、幅方向において補強繊維の目付け密度に差を有する補強部材を得ることができる。よって、この補強部材を幅方向中心において裁断することで、本発明に適用可能な、幅方向の一方の端部側と他方の端部側とで異なる所定の目付け密度の勾配を有する補強部材が得られるものである。このガイド体は、弾き飛んだ補強繊維が必要以上に広く分散して密度が低下しないようにする効果も有し、下方に配置したゴムシートの幅に合わせて設計することができる。また、補強繊維の目付け密度の差は、ガイド体の寸法形状を所定に設定することにより、調整することが可能である。
【００３９】
次に、落下させた補強繊維の上から未加硫ゴムシートを被せることにより、ゴム中に補強繊維が埋設された補強部材を製造することができる。この際、下方のゴムシートを一方向に所定の速度で移動させることで、上記補強繊維の落下量とこのゴムシートの移動速度との比によって、補強部材における補強繊維の密度を決定することができる。
【００４０】
ここで、上記所定量の補強繊維を落下させるための方法としては、あらかじめ切断した補強繊維の束をベルトコンベア等により搬送して、ゴムシート上の所定部位に落下させる方法の他、未切断の補強繊維を切断しながら落下させる方法を用いてもよい。後者の場合、補強繊維同士の絡み合いを解す作業や、補強繊維の束を一定時間に一定量にて供給する作業が不要となるので、より効率良く補強部材の製造を行うことが可能となる。
【００４１】
本発明に係る補強部材は、上記のようにして一工程で容易に製造することができるため、製造に多大な工数を要する従来の補強部材と比較して製造が容易であり、消費エネルギーも少なく、製造コスト的にも安価であるというメリットがある。
【００４２】
本発明のタイヤにおいては、上記補強部材を、補強繊維の目付け密度が、トレッド部側端部でビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するよう配置した点のみが重要であり、それ以外のタイヤ構造の詳細や各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。
【００４３】
例えば、ベルト層３は、タイヤ周方向に対し所定の角度をもって平行に配列されたスチールコードをゴム引きしてなり、少なくとも１層にて設けることが必要であるが、通常は図示するように、２層にて交錯配置される。また、図示するように、カーカスはビードコア１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されている。さらに、ベルト補強層４は、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列された補強コードのゴム引き層からなり、図示例ではベルト層３の全幅以上にわたり１枚にて配置されているが、本発明においてはこれには限られず、ベルト層３の両端部を覆う領域に、一対にて配置するものであってもよい。また、これらを組み合わせて配置してもよく、各ベルト補強層の枚数についても、上記には制限されない。
【００４４】
さらにまた、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターン（図示せず）が形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。さらにまた、本発明のタイヤにおいて、タイヤ内に充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
タイヤサイズ１５５／６５Ｒ１３にて、サイドウォール部の、カーカスプライの外側に、ベルト層の端部からビードコアの上端近傍までの領域にて、下記表中に示す条件を満足する補強部材をタイヤ周方向に環状に配置して、各実施例および比較例の乗用車用空気入りタイヤを作製した。この補強部材は、常法に従いめっき処理を施したスチールフィラメントと、これを被覆するゴムとからなり、厚みは、１．０ｍｍであった。各実施例において、スチールフィラメントは、補強層の幅方向端部間で連続して延在せず、すなわち、その少なくとも一端が補強層内で終端しており、また、補強層に対し垂直な方向にスチールフィラメントを投影した投影部は、少なくとも一部で交差していた。
【００４６】
また、貼付け前の材料段階の補強部材として、補強繊維の目付け密度がトレッド部側端部とビード部側端部とで異なるものについては、トレッド部側端部からビード部側端部まで、補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いた。カーカスプライ（コード材質：ＰＥＴ、コード構造：２本撚り）は１枚とした。また、ベルト層としては、補強コード（材質：スチールコード（φ０．３０ｍｍ），構造：１×３）を、打込み数３０本／５０ｍｍで、タイヤ周方向に対し２２°の角度で配置したものを、２層にて交錯させた。
【００４７】
また、従来例１，２としては、補強部材を配置しないタイヤを作製した。ここで、従来例２においては、従来例１よりもサイド部のゴム量が削減されており、サイド部の厚みは、従来例１が厚く、従来例２と各実施例および比較例は同等であった。
得られた各供試タイヤにつき、下記に従い評価を行った。その結果を、下記の表中に併せて示す。
【００４８】
＜補強部材の重量指数＞
各供試タイヤにつき、使用した補強部材の重量を計測した。ここで、各実施例および比較例では約１１００ｍｍ×約９０ｍｍのシート状の材料を用いており、補強部材の重量は、その重量を示している。また、従来例１，２については、サイド部に貼り付けるゴムの重量を計測した。結果は、従来例１の重量を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど軽量であって良好である。
【００４９】
＜タイヤの重量指数＞
各供試タイヤの重量を計測して、従来例１の重量を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど軽量であって良好である。
【００５０】
＜操縦安定性＞
各供試タイヤを４輪に装着した車両にて、直線、レーンチェンジおよびコーナリング走行を行って、操縦安定性を総合的に評価した。結果は、テストドライバー２名の平均値を求めて、コントロールタイヤ（従来例１）のレベルを１００とする指数値にて示した。計算上、小数点以下は四捨五入した。また、このとき、補強部材を有しない従来例１のタイヤと従来例２のタイヤとの差を１５とした。数値が大なるほど結果は良好である。
【００５１】
＜耐カット性＞
一片が８ｃｍの金属製の四角柱を路面に配置し、各供試タイヤをテスト車両の前輪に装着して内圧を１００ｋＰａに調整し、平均荷重を３００ｋｇとした状態で、約３０度の角度でこの四角柱に乗り上げる試験を行った。速度３０ｋｍ／ｈから開始して５ｋｍ／ｈずつ試験速度を上げていき、サイド部のプライコード切れが発生した速度をそのタイヤのカット速度とし、従来例１を１００とする指数にて表示した。この値が大きいほど耐カット性に優れ、良好である。
【００５２】
＜ビード部耐久性試験（ＢＦ（Ｂｅａｄ Ｆａｔｉｇｕｅ）ドラムテスト）＞
各供試タイヤを２５±２℃の室内で内圧３．０ｋｇ／ｃｍ２に調整した後、２４時間放置した。その後、空気圧の再調整を行い、ＪＩＳ荷重の２倍荷重をタイヤに負荷して、直径約３ｍのドラム上で速度６０ｋｍ／ｈで２万ｋｍ走行させた。
【００５３】
【表１】
＊１）ビード部側端部の目付け密度に対するトレッド部側端部の目付け密度の比率を示す。
【００５４】
上記表中の結果より、従来例１の通常タイヤからサイド部のゴム量を削減して厚みを薄くしたのみの従来例２では耐カット性および操縦安定性が著しく低下したのに対し、本発明に係る補強部材を配置することで、これらの性能が補完できることが確かめられた。また、トレッド部側端部の目付け密度がビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有する補強部材を用いて作製された各実施例のタイヤにおいては、ビード部側を必要以上に高密度にしてビード部耐久性を低下させることなく、耐カット性能を高めることができた。
【符号の説明】
【００５５】
１ ビードコア
２ カーカス
３ ベルト層
４ ベルト補強層
５ 補強部材
６ ビードフィラー
１１ ビード部
１２ サイドウォール部
１３ トレッド部
２０ 突起
２１ 補強繊維
２２ ゴム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムとからなり、該補強繊維の少なくとも一端が該補強部材内で終端し、かつ、該補強部材に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法であって、
生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、前記サイドウォール部に貼付することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して１．５倍以上となる密度勾配を有するものを用いる請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項３】
前記補強部材として、該補強部材の幅方向中心より前記トレッド部側と、前記ビード部側とで、前記補強繊維の目付け密度が異なるものを用いる請求項１または２記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項４】
前記補強部材として、前記トレッド部側端部から前記ビード部側端部まで、前記補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いる請求項１または２記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤの製造方法により製造されたことを特徴とする記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記補強部材の目付け密度が、５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下である請求項５記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記補強繊維の長さが、１５ｍｍ以上である請求項５または６記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記補強繊維の径が、０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍの範囲内である請求項５〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記補強繊維が無機繊維である請求項５〜８のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項１】
左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部間に連なるトレッド部とを有し、該サイドウォール部に、めっきまたは接着剤処理された補強繊維と、該補強繊維を被覆するゴムとからなり、該補強繊維の少なくとも一端が該補強部材内で終端し、かつ、該補強部材に対し垂直な方向に該補強繊維を投影した投影部が少なくとも一部で交差している補強部材が、タイヤ周方向に環状に配設されている空気入りタイヤの製造方法であって、
生タイヤ作製時の、拡張工程前のタイヤ成型工程において、前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して高くなる密度勾配を有するものを、前記サイドウォール部に貼付することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項２】
前記補強部材として、前記補強繊維の目付け密度が、前記トレッド部側端部で前記ビード部側端部に対して１．５倍以上となる密度勾配を有するものを用いる請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項３】
前記補強部材として、該補強部材の幅方向中心より前記トレッド部側と、前記ビード部側とで、前記補強繊維の目付け密度が異なるものを用いる請求項１または２記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項４】
前記補強部材として、前記トレッド部側端部から前記ビード部側端部まで、前記補強繊維の目付け密度が連続的に変化しているものを用いる請求項１または２記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤの製造方法により製造されたことを特徴とする記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記補強部材の目付け密度が、５０ｇ／ｍ２以上１５００ｇ／ｍ２以下である請求項５記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記補強繊維の長さが、１５ｍｍ以上である請求項５または６記載の空気入りタイヤ。
【請求項８】
前記補強繊維の径が、０．０７ｍｍ〜０．６０ｍｍの範囲内である請求項５〜７のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項９】
前記補強繊維が無機繊維である請求項５〜８のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２４５６５５（Ｐ２０１２−２４５６５５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７４７７（Ｐ２０１１−１１７４７７）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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