JPH1148264A - 加硫ゴム及びその製造方法、トレッド及びその製造方法、並びに、タイヤ - Google Patents
加硫ゴム及びその製造方法、トレッド及びその製造方法、並びに、タイヤInfo
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- JPH1148264A JPH1148264A JP9207751A JP20775197A JPH1148264A JP H1148264 A JPH1148264 A JP H1148264A JP 9207751 A JP9207751 A JP 9207751A JP 20775197 A JP20775197 A JP 20775197A JP H1148264 A JPH1148264 A JP H1148264A
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Abstract
イヤのトレッドに好適な加硫ゴムの製造方法の提供。 【解決手段】 ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有す
るゴム組成物の表面に、該ゴム組成物の加硫時に該ゴム
組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に該ゴム
組成物よりも粘度が低くなる有機繊維を付着させた後、
加硫することを特徴とする加硫ゴムの製造方法である。
有機繊維が結晶性高分子を含んでなり、その融点が加硫
最高温度よりも低い態様、有機繊維が短繊維又は長繊維
である態様が好ましい。
Description
た前記氷上性能を発揮し得るタイヤ、発泡率に富む表面
層を有し、該タイヤのトレッド等に好適なトレッド及び
加硫ゴム、並びに、該トレッド及び加硫ゴムの効率的な
製造方法に関する。
路面上でのタイヤの制動・駆動性能(氷上性能)を向上
させるため、特にタイヤのトレッドについての研究が盛
んに行われてきている。前記氷雪路面においては、該氷
雪路面と前記タイヤとの摩擦熱等により水膜が発生し易
く、該水膜が、タイヤと氷雪路面との間の摩擦係数を低
下させる原因になっている。このため、前記タイヤのト
レッドの水膜除去能やエッヂ効果が、前記氷上性能に大
きく影響する。したがって、タイヤにおける前記氷上性
能を向上させるためには、前記トレッドの水膜除去能や
エッヂ効果を改良することが必要である。
効果を改良する手段として、該トレッドに発泡ゴムを用
いることが提案されている。例えば、特許第25685
02号には、前記トレッドに発泡ゴムを用い、該発泡ゴ
ム中の気泡による微細な凹凸により、前記水膜除去能や
エッヂ効果を改良する技術が提案されている。
製造時においては該発泡ゴムの内部よりも表面の方が加
硫進行が速いため、発泡により生じたガスは、相対的に
粘度が低くなっている該発泡ゴムの内部側に多く移動す
る結果、該発泡ゴムの表面には、通常、未発泡の乃至は
発泡率の極めて低いスキン層が形成されてしまう。この
ため、該発泡ゴムをトレッドに用いても、摩耗により前
記スキン層が消失するまでは、該トレッドの前記水膜除
去能やエッヂ効果は十分に発揮されないという問題があ
る。即ち、前記トレッドに発泡ゴムを単に用いても、該
トレッドの使用初期における前記氷上性能が十分でない
という問題がある。
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、使用初期から、氷雪路面上
に生じた水膜の除去能力に優れ、該氷雪路面との間の摩
擦係数が大きく、氷上性能、特にブレーキ性能に優れる
タイヤを提供することを目的とする。また、本発明は、
発泡率に富む表面層を有し、タイヤのトレッド等に好適
なトレッド及び加硫ゴムを提供することを目的とする。
更に、本発明は、前記トレッド及び前記加硫ゴムを効率
よく製造することができる方法を提供することを目的と
する。
の手段は、以下の通りである。即ち、 <1> ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有するゴム
組成物の表面に、該ゴム組成物の加硫時に該ゴム組成物
の温度が加硫最高温度に達するまでの間に該ゴム組成物
よりも粘度が低くなる有機繊維を付着させた後、加硫す
ることを特徴とする加硫ゴムの製造方法である。 <2> 有機繊維が結晶性高分子を含んでなり、その融
点が加硫最高温度よりも低い前記<1>に記載の加硫ゴ
ムの製造方法である。 <3> 有機繊維が短繊維である前記<1>又は<2>
に記載の加硫ゴムの製造方法である。 <4> 有機繊維が長繊維である前記<1>又は<2>
に記載の加硫ゴムの製造方法である。
に記載の加硫ゴムの製造方法により得られ、表面に長尺
状気泡を有することを特徴とする加硫ゴムである。
含有する未加硫のトレッドの表面に、該ゴム組成物の加
硫時に該ゴム組成物の温度が加硫最高温度に達するまで
の間に該ゴム組成物よりも粘度が低くなる有機短繊維を
タイヤの周方向に配向させた状態で付着させた後、モー
ルド加硫することを特徴とするトレッドの製造方法であ
る。 <7> ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有する未加
硫のトレッドの表面に、該ゴム組成物の加硫時に該ゴム
組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に該ゴム
組成物よりも粘度が低くなる有機長繊維をタイヤの周方
向に対して0〜30°の角度で巻き付けた後、モールド
加硫することを特徴とするトレッドの製造方法である。
レッドの製造方法により得られ、表面に長尺状気泡を有
することを特徴とするトレッドである。
ロイド状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウ
ン部をたが締めするベルト及びトレッドを有するタイヤ
であって、該トレッドが前記<8>に記載のトレッドを
含んでなることを特徴とするタイヤである。 <10> 長尺状気泡が、タイヤの周方向に沿って配向
された前記<9>に記載のタイヤである。
の製造方法、トレッド及びその製造方法、並びに、タイ
ヤについて以下に詳細に説明する。まず、本発明の加硫
ゴムの製造方法及びトレッドの製造方法を説明すると共
に、該説明を通じて本発明の加硫ゴム及びトレッドの内
容を明らかにする。
レッド及びその製造方法)本発明の加硫ゴムの製造方法
においては、ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有する
ゴム組成物の表面に、該ゴム組成物の加硫時に該ゴム組
成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に該ゴム組
成物よりも粘度が低くなる有機繊維を付着させた後、加
硫を行う。
明の加硫ゴムの製造方法における、前記樹脂が有機短繊
維であり、該有機短繊維をタイヤの周方向に配向させた
状態で前記ゴム組成物の表面に付着させ、かつモールド
加硫を行い、得られる加硫ゴムがトレッドである点で、
又は、前記樹脂が有機長繊維であり、該有機長繊維をタ
イヤの周方向に対して0〜30°の角度で巻き付け、か
つモールド加硫を行い、得られる加硫ゴムがトレッドで
ある点で、前記本発明の加硫ゴムの製造方法と相違す
る。
点を除けば、前記本発明の加硫ゴムの製造方法と同様の
内容、作用乃至効果を示すので、以下の説明において
「ゴム組成物」を「未加硫のトレッド」と、「加硫ゴ
ム」を「トレッド」とみなして把握することができ、更
に前記本発明の加硫ゴムの製造方法との上記相違点につ
いては以下に説明を補充したので、該相違点を考慮して
把握することができる。
に達するまでの間に溶融(軟化を含む)する熱特性を有
していること、換言すれば、ゴム組成物の加硫時に該ゴ
ム組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に前記
有機繊維の粘度が該ゴム組成物の粘度(ただし、該ゴム
組成物中に前記有機繊維を添加する場には、該有機繊維
を除く成分からなるゴムマトリックスの粘度)よりも低
くなる熱特性を有していることが特に好ましい。
加硫時における該ゴム組成物が達する最高温度を意味す
る。例えば、モールド加硫の場合には、該ゴム組成物が
モールド内に入ってからモールドを出て冷却されるまで
に該ゴム組成物が達する最高温度を意味する。前記加硫
最高温度は、例えば、前記ゴム組成物中に熱電対を埋め
込むこと等により測定することができる。
を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリー
レオメーター等を用いて測定することができる。前記有
機繊維の粘度は、溶融粘度を意味し、例えば、コーンレ
オメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定
することができる。
を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選
択することができる。前記熱特性を有する有機繊維とし
ては、例えば、その融点が前記加硫最高温度よりも低い
結晶性高分子からなる繊維などが好適に挙げられる。
明すると、該有機繊維の融点と、前記ゴム組成物の前記
加硫最高温度との差が大きくなる程、該ゴム組成物の加
硫中に速やかに該有機繊維が溶融するため、該有機繊維
の粘度が前記ゴム組成物の粘度よりも低くなる時期が早
くなる。このため、該有機繊維が溶融すると、該ゴム組
成物中に含まれる発泡剤から発生したガスは、前記ゴム
組成物よりも低粘度である該有機繊維の内部に移動し、
滞留する。
れた加硫ゴムの表面には、該有機繊維の素材により被覆
されたカプセル状の長尺状気泡が、潰れのない状態でか
つ高い割合で存在する発泡層が形成され、未発泡の乃至
は発泡率の極めて低いスキン層は存在していない。前記
発泡層におけるカプセル状の長尺状気泡は、前記ミクロ
な排水溝として機能し得るため、該加硫ゴムは、使用初
期における前記氷上性能に優れる。
成物の前記加硫最高温度に近くなり過ぎると、加硫初期
に速やかに該有機繊維が溶融せず、加硫終期に該有機繊
維が溶融する。加硫終期では、該ゴム組成物に含まれる
前記発泡剤から発生したガスの一部が加硫ゴム中に取り
込まれており、溶融した該有機繊維の内部に移動・滞留
しない。その結果、該加硫ゴムの表面の気泡体積を大き
くすることができず、該加硫ゴムの表面の発泡率を上げ
られないことがある。
制限はないものの、以上の点を考慮して選択するのが好
ましく、一般的には、前記ゴム組成物の前記加硫最高温
度よりも、10℃以上低いのが好ましく、20℃以上低
いのがより好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度
は、一般的には最高で約190℃程度であるが、例え
ば、加硫最高温度がこの190℃に設定されている場合
には、前記有機繊維の融点としては、通常190℃以下
の範囲で選択され、180℃以下が好ましく、170℃
以下がより好ましい。
知の融点測定装置等を用いて測定することができ、例え
ば、DSC測定装置を用いて測定した融解ピーク温度を
前記融点とすることができる。
れていてもよいし、非結晶性高分子から形成されていて
もよいし、結晶性高分子と非結晶性高分子とから形成さ
れていてもよいが、本発明においては、相転移があるた
めに粘度変化がある温度で急激に起こり、粘度制御が容
易な点で結晶性高分子を含む有機素材から形成されてい
るのが好ましく、結晶性高分子のみから形成されるのが
より好ましい。前記好ましい場合乃至より好ましい場
合、前記加硫ゴムの表面の発泡率を容易に高めることが
できる点で有利である。
ば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、
ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレ
ンサクシネート、シンジオタクティック−1,2−ポリ
ブタジエン(SPB)、ポリビニルアルコール(PV
A)、ポリ塩化ビニル(PVC)等の単一組成重合物
や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に制御
したものも使用でき、更にこれらに添加剤を加えたもの
も使用できる。これらは、1種単独で使用してもよい
し、2種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子
の中でも、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体が
好ましく、汎用で入手し易い点でポリエチレン(P
E)、ポリプロピレン(PP)がより好ましく、融点が
低く、取扱いが容易な点でポリエチレン(PE)が特に
好ましい。
リメチルメタクリレート(PMMA)、アクリロニトリ
ルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリスチレ
ン(PS)、ポリアクリロニトリル、これらの共重合
体、これらのブレンド物等が挙げられる。これらは、1
種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよ
い。
い範囲において、必要に応じて公知の添加剤が添加され
ていてもよい。
素材の化学組成、分子鎖の分岐の状態等によって異なり
一概に規定することはできないが、一般に、該有機繊維
は、同じ素材で形成されていてもその分子量が高い程、
ある一定の温度における粘度(溶融粘度)は高くなる。
本発明においては、前記有機繊維における素材の分子量
は、前記ゴム組成物の加硫最高温度における粘度(流動
粘度)よりも該有機繊維の粘度(溶融粘度)が高くなら
ないような範囲で選択するのが好ましい。
〜2×105 程度の重量平均分子量のポリエチレンの場
合の方が、7×105 以上の重量平均分子量のポリエチ
レンの場合よりも、前記ゴム組成物の加硫後において、
該ゴム組成物中に含まれる発泡剤から発生したガスが、
該有機繊維の内部に多量に取り込まれていた。この相違
は、該有機繊維の素材であるポリエチレンの分子量の違
いに起因する粘度(溶融粘度)の差に基づくものと推測
される。
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、タイ
ヤのトレッドを製造する場合には短繊維及び長繊維の少
なくともいずれかを用いるのが特に好ましい。前記短繊
維及び長繊維は、いずれかを単独で用いてもよいし、両
者を併用してもよい。
限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、
加硫ゴム乃至トレッドの前記氷上性能を向上させる観点
からは、0.1〜1000デニールが好ましく、2〜8
00がより好ましい。前記デニールが、0.1未満であ
ると、形成される長尺状気泡の径が小さくなり、前記氷
上性能が十分に向上しないことがあり、、1000を越
えると、形成される気泡が大きくなり過ぎ、該長尺状気
泡の平均長さ(L)と平均径(D)との比(L/D)が
小さくなり、前記氷上性能が十分に向上しないことがあ
る。
平均長さ(L)としては、特に制限はなく、目的に応じ
て適宜選択することができるが、加硫ゴム乃至トレッド
の前記氷上性能を向上させる観点からは、1〜20mm
が好ましく、2〜15mmがより好ましい。また、本発
明においては、前記平均長さ(L)として、前記数値範
囲のいずれかの上限値若しくは下限値又は後述の実施例
で採用した前記平均長さ(L)の値を下限とし、前記数
値範囲のいずれかの上限値若しくは下限値又は後述の実
施例で採用した前記平均長さ(L)の値を上限とする数
値範囲も好ましい。前記平均長さ(L)が1mm未満で
あると、前記氷上性能が十分に向上しないことがあり、
20mmを越えると、該短繊維の配向を揃えるのが困難
になることがある。
着乃至巻き付ける場合、該有機繊維の付着量としては、
特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ
るが、該加硫ゴムの表面部と内部とにおける発泡率が同
程度以上となるような量が好ましい。
着させる場合、該有機繊維の配向としては、特に制限は
ないが、例えばタイヤのトレッドを製造する場合には、
該有機繊維を該トレッドにおける接触面と平行な方向、
特にタイヤの周方向に配向させるのが好ましい。このよ
うに前記有機繊維を配向させておくと、該タイヤの使用
初期における前記氷上性能を効果的に向上させることが
できる点で有利である。
き付ける場合、該有機繊維の巻き付け角度としては、特
に制限はないが、例えばタイヤのトレッドを製造する場
合、該タイヤの走行方向の排水性、前記氷上性能の向上
等の観点からは、タイヤの周方向に対して0〜30°の
角度が好ましく、0.5〜25°の角度がより好まし
く、1〜20°の角度が特に好ましい。また、本発明に
おいては、前記巻き付け角度として、前記数値範囲のい
ずれかの下限値若しくは上限値又は後述の実施例におい
て採用した該巻き付け角度を下限とし、前記数値範囲の
いずれかの下限値若しくは上限値又は後述の実施例にお
いて採用した該巻き付け角度の値を上限とする数値範囲
も好ましい。
着させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができ、例えば、ゴムを溶解させた溶
液中に前記有機繊維を分散させてなるゴム成分溶解液
を、カーテン塗布、刷毛等を用いた塗布等の公知の塗布
方法に従って前記ゴム組成物の表面に塗布し乾燥する方
法、該ゴム成分溶解液中に前記ゴム組成物を浸漬乃至通
過させ、これを真上に引き上げて重力により該ゴム成分
溶解液が下方に流れることを利用し、前記有機繊維を配
向させた後で一定時間乾燥させる方法、などが挙げられ
る。これらの中でも後者の場合は、前記有機繊維の配向
の制御が容易な点で有利である。これらの方法は単独で
採用してもよいし、2以上を併用してもよい。
き付ける方法としては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができ、例えば、機械による巻き付
け、専用治具等を用いた手作業による巻き付け、などが
挙げられる。前記ゴム組成物の表面に前記有機繊維を巻
き付ける場合、該有機繊維同士が互いに重ならず等間隔
に巻き付けられるのが好ましい。この場合、安定した前
記氷上性能を発揮し得る点で有利である。
ゴム組成物の表面に巻き付けてもよいし、その複数本を
予め引き揃えた状態で前記ゴム組成物の表面に巻き付け
てもよい。後者の場合は、生産性の点で有利である。な
お、後者の例として、例えばタイヤ乃至トレッドを製造
する場合においては、該タイヤの幅の分だけ前記有機繊
維を予め引き揃えておき、これを該タイヤの表面に少な
くとも1周巻き付ける場合などが挙げられる。
前記ゴム組成物を成形した未加硫品に対して行われ、前
記タイヤのトレッドを製造する場合には、未加硫のトレ
ッドに対して行われる。
ことができる組成を有していればよく、具体的には、ゴ
ム成分と発泡剤とを少なくとも含有し、更に発泡助剤等
のその他の成分を含有する。本発明においては、前記そ
の他の成分として前記有機繊維を含有するのも好まし
い。
ばれた少なくとも1種からなる。
はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択する
ことができるが、例えば、スチレン−ブタジエン共重合
体(SBR)、ポリイソプレン(IR)、ポリブタジエ
ン(BR)などが挙げられる。これらのジエン系合成ゴ
ムの中でも、ガラス転移温度が低く、氷上性能の効果が
大きい点で、シス−1,4−ポリブタジエンが好まし
く、シス含有率が90%以上のものが特に好ましい。こ
れらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用
してもよい。
いる場合、前記ゴム成分としては、−60℃以下のガラ
ス転移温度を有するものが好ましい。このようなガラス
転移温度を有するゴム成分を用いると、該トレッド等
は、低温域においても十分なゴム弾性を維持し、良好な
前記氷上性能を示す点で有利である。
ンテトラアミン(DPT)、アゾジカルボンアミド(A
DCA)、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベン
ゼンスルフォニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼ
ンスルフォニルヒドラジド(OBSH)、二酸化炭素を
発生する重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸
アンモニウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ
化合物、N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソフ
タルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、P−トル
エンスルホニルセミカルバジド、P,P’−オキシービ
ス(ベンゼンスルホニルセミカルバジド)等が挙げられ
る。
慮すると、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン(D
PT)、アゾジカルボンアミド(ADCA)が好まし
く、特にアゾジカルボンアミド(ADCA)が好まし
い。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上
を併用してもよい。前記発泡剤の作用により、得られた
前記加硫ゴムは発泡率に富む発泡ゴムとなる。
量としては、加硫ゴム乃至トレッド等に含まれる各成分
の種類や量、また所望する発泡率等により異なり、一概
に規定することはできず、目的に応じて適宜決定すれば
よいが、一般には前記ゴム成分100重量部に対して1
〜10重量部程度が好ましい。
囲で用いることができ、例えば、硫黄等の加硫剤、ジベ
ンゾチアジルジスルフィド等の加硫促進剤、加硫助剤、
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル−スルフェン
アミド、N−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スル
フェンアミド等の老化防止剤、オゾン劣化防止剤、着色
剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤、
カーボンブラックやシリカ等の無機充填材等の他、通常
ゴム業界で用いる各種配合剤などを目的に応じて適宜選
択して使用することができる。これらは1種単独で使用
してもよいし、2種以上を併用してもよく、市販品を使
用してもよい。
点から、前記その他の成分として発泡助剤を用い、前記
発泡剤と併用するのが好ましい。前記発泡助剤として
は、例えば、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフ
ィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常、発泡製品の製造に用る助
剤等が挙げられる。これらの中でも、尿素、ステアリン
酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛等が好ましい。これ
らは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用し
てもよい。
至トレッドの摩耗後における氷上での排水性を向上させ
る観点から、前記その他の成分として上述の有機繊維
(好ましくは短繊維)を用いるのが好ましい。この場
合、該加硫ゴム乃至トレッドの表面から内部に至るまで
連続的に長尺状気泡を形成することができ、該加硫ゴム
乃至トレッドの使用初期から継続して良好な前記氷上性
能を維持できる点で好ましい。
該加硫ゴムの接触面に平行な方向、特にトレッドを製造
する場合にはタイヤの周方向に配向させるのが好まし
い。このように前記有機繊維を配向させておくと、該加
硫ゴム乃至トレッドの前記氷上性能を効果的に向上させ
ることができる点で有利である。
以外のゴム配合有機繊維の前記ゴム組成物における含有
量としては、該有機繊維の種類にもよるが、ゴム成分1
00重量部に対して、0.5〜30重量部が好ましく、
1〜20重量部がより好ましい。前記含有量が、0.5
重量部未満であると、前記有機繊維中に取り込まれるガ
スの量が少なく、前記氷上性能の向上が十分でないこと
があり、30重量部を越えると、前記有機繊維の前記ゴ
ム組成物中での分散性が悪化する、前記ゴム組成物の押
出時の作業性が悪化する、得られる加硫ゴム乃至トレッ
ドにクラック等が発生する、等の不都合が生ずることが
ある。
手法にて混練り、熱入れ、押出等することにより調製さ
れる。
ローターの回転速度、ラム圧等、混練り温度、混練り時
間、混練り装置等の諸条件について特に制限はなく、目
的に応じて適宜選択することができる。前記混練り装置
としては、市販品を好適に使用することができる。
間、熱入れ又は押出装置等の諸条件について特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができる。前記熱
入れ又は押出装置としては、市販品を好適に使用するこ
とができる。ただし、熱入れ又は押出温度は、前記発泡
剤が発泡を起こさないような範囲で適宜選択される。な
お、前記押出温度は、一般的には90〜110℃程度で
ある。
た場合、前記押出等により該有機繊維は押出方向に配向
するが、この配向を効果的に行うには、限られた温度範
囲の中で前記ゴム組成物の流動性を制御すればよく、具
体的には、前記ゴム組成物中に、アロマ系オイル、ナフ
テン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系オイル
等の可塑剤、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジ
エンゴム等の液状ポリマーなどの加工性改良剤を適宜添
加して該ゴム組成物の粘度を低下させ、その流動性を高
めることが好ましい。この場合、前記押出を良好に行う
ことができ、かつ理想的に前記有機繊維を押出方向に配
向させることができる。
で含む未加硫のトレッドを加硫してトレッドを製造する
場合、該有機繊維を、該トレッドにおける接地面に平行
な方向に配向させるのが好ましく、タイヤの周方向に配
向させるのがより好ましい。これらの場合、該タイヤの
走行方向の排水性を高めることができ、前記氷上性能を
効果的に向上させることができる点で有利である。
は、例えば、図1に示すように、有機繊維15を含むゴ
ム組成物16を、流路断面積が出口に向かって減少する
押出機の口金17から押し出すことにより、該有機繊維
15を一定の方向に配向させればよい。なお、この場
合、押し出される前のゴム組成物16中の有機繊維15
は、口金17へ押し出されていく過程でその長手方向が
押出方向(矢印A方向)に沿って除々に揃うようにな
り、口金17から押し出されるときには、その長手方向
が押出方向(矢印A方向)にほぼ完全に配向させること
ができる。この場合における有機繊維15のゴム組成物
16中での配向の程度は、流路断面積の減少程度、押出
速度、ゴム組成物16の粘度等によって変化する。
維を付着乃至巻き付けた後、これを加硫する。
に制限はなく、前記ゴム成分の種類等に応じて適宜選択
することができるが、前記トレッドを製造する場合には
モールド加硫が特に好ましい。前記加硫の温度として
は、一般に前記加硫中の前記ゴム組成物の加硫最高温度
が前記有機繊維の融点以上になるように選択される。前
記加硫最高温度が前記有機繊維の融点未満であると、前
記有機繊維が溶融せず、発泡により生じたガスを該有機
繊維中に保持させることができず、加硫ゴムの表面に長
尺状気泡を効率良く形成することができない。なお、前
記加硫を行う装置としては、特に制限はなく、市販品を
好適に使用することができる。
は、該ゴム組成物よりも前記有機繊維の方が粘度が高
い。該ゴム組成物の加硫開始後であって該ゴム組成物が
加硫最高温度に達するまでの間に、該ゴム組成物は加硫
によりその粘度が上昇していき、前記有機繊維は溶融し
て粘度が大幅に低下していく。そして、加硫途中におい
て、前記ゴム組成物よりも該有機繊維の方が粘度が低く
なる。即ち、加硫前の前記ゴム組成物と該有機繊維との
間における粘度の関係が、加硫途中の段階で逆転する現
象が生ずる。
発泡反応を起こし、ガスを生ずる。このガスは、加硫反
応が進行して粘度が高くなっていく前記ゴム組成物に比
べ、溶融して相対的に粘度が低下した前記有機樹脂の内
部に移動し、滞留する。その結果、該ゴム組成物を加硫
して得られた加硫ゴムの表面においては、前記有機繊維
が存在していた場所に長尺状気泡が高い割合で存在し、
発泡率に富む発泡層が形成されている。前記発泡層にお
ける長尺状気泡は、その周囲(壁)が前記有機繊維の素
材によって被覆され、カプセル状になっている。なお、
前記有機繊維の素材をポリエチレン、ポリプロピレン等
とした場合、前記加硫ゴムと該有機繊維の素材とは強固
に接着しているが、該接着の力が十分でない場合には、
該接着力を向上させる成分を添加させることができる。
は、長尺状気泡が多く存在し、発泡率に富む発泡層が表
面に形成されており、未発泡の乃至は発泡率の極めて低
いスキン層は表面に存在していない。
は、前記発泡層における長尺状気泡による凹部が、効率
的な排水を行う排水路として機能する。なお、該凹部の
表面は前記保護層で形成されているため、該凹部は、耐
剥離性、水路形状保持性、水路エッジ部摩耗性、荷重入
力時の水路保持性等に優れる。このため、本発明の加硫
ゴム乃至トレッドにおいては、使用初期から前記凹部に
よる諸機能が発揮され、使用初期から前記氷上性能に優
れる。なお、前記保護層の厚みとしては、0.5〜50
μmが好ましい。
は、平均発泡率Vsが、3〜40%であるのが好まし
く、5〜35%であるのがより好ましい。また、本発明
においては、前記平均発泡率Vsとして、前記数値範囲
のいずれかの下限値若しくは上限値又は後述の実施例に
おける平均発泡率Vsの値を下限とし、前記数値範囲の
いずれかの下限値若しくは上限値又は後述の実施例にお
ける平均発泡率Vsの値を上限とする数値範囲も好まし
い。なお、前記平均発泡率Vsは、前記発泡剤の種類、
量、併用する前記発泡助剤の種類、量、樹脂の配合量等
により適宜変化させることができる。
ける全発泡率を意味し、次式により算出できる。 Vs=(ρ0 /ρ1 −1)×100(%) ここで、ρ1 は、加硫ゴム(発泡ゴム)の密度(g/c
m3 )を表す。ρ0 は、加硫ゴム(発泡ゴム)における
固相部の密度(g/cm3 )を表す。なお、前記加硫ゴ
ム(発泡ゴム)の密度及び前記加硫ゴム(発泡ゴム)に
おける固相部の密度は、例えば、エタノール中の重量と
空気中の重量を測定し、これから算出した。
と、前記加硫ゴムにおける前記凹部の体積が絶対的に不
足し、前記氷上性能を十分に向上させることができない
ことがあり、一方、40%を越えると、前記加硫ゴムに
おける前記氷上性能は十分であるものの、該加硫ゴムに
おける気泡が多くなり過ぎて破壊限界が大幅に低下し、
耐久性の点で好ましくない。
径Dは、10〜500μm程度であるのが好ましい。前
記平均径Dが、10μm未満であると、該加硫ゴムの水
排除性能が低下することがあり、500μmを越える
と、該加硫ゴムの耐カット性、ブロック欠けが悪化し、
また、乾燥路面での耐摩耗性が悪化することがある。
の1個当たりの平均長さLと、前記平均径Dとの比(L
/D)としては、3以上が好ましい。前記比(L/D)
が3以上であると、加硫ゴムの表面に現れる溝としての
長尺状気泡の長さを長くすることができ、また容積を大
きくすることができるため、該加硫ゴムの水排除性能を
向上させることができる。
適に使用することができるが、氷雪路面上でのスリップ
を抑えることが必要な構造物に好適に使用でき、タイヤ
のトレッドとして特に好適に使用することができる。前
記氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物として
は、例えば、更生タイヤの貼り替え用のトレッド、中実
タイヤ、氷雪路走行に用いるゴム製タイヤチェーンの接
地部分、雪上車のクローラー、靴底等が挙げられる。
トレッドを有してなり、少なくとも該トレッドが前記本
発明の加硫ゴム又はトレッドを含む限り、他の構成とし
ては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することが
できる。即ち、前記本発明の加硫ゴム又はトレッドを、
前記トレッドとして用いたタイヤが本発明のタイヤであ
る。
すると以下の通りである。図2に示すように、本発明の
タイヤ4は、一対のビード部1と、該一対のビード部1
にトロイド状をなして連なるカーカス2と、該カーカス
2のクラウン部をたが締めするベルト3と、トレッド5
とを順次配置したラジアル構造を有する。なお、トレッ
ド5以外の内部構造は、一般のラジアルタイヤの構造と
変わりないので説明は省略する。
本の周方向溝8及びこの周方向溝8と交差する複数本の
横溝9とによって複数のブロック10が形成されてい
る。また、ブロック10には、氷上でのブレーキ性能及
びトラクション性能を向上させるために、タイヤの幅方
向(B方向)に沿って延びるサイプ11が形成されてい
る。
面に接地する上層のキャップ部6と、このキャップ部6
のタイヤの内側に隣接して配置される下層のベース部7
とから構成されており、いわゆるキャップ・ベース構造
を有する。
ムであり(ただし、ここでは、未加硫のトレッドに前記
有機繊維(短繊維)をタイヤの周方向に配向させた状態
で添加しておいたため、加硫ゴム6A中に長尺状気泡1
2を無数に含んでいる)、また、図4に示すように、そ
の表面には長尺状気泡が多く存在する、有機繊維を付着
させた表面発泡層20が形成されている。一方、ベース
部7には通常のゴム(未発泡)が使用されている。
制限はないが、例えば、以下のようにして製造すること
ができる。即ち、まず、前述の手法にて前記有機繊維を
表面に付着乃至巻き付けたゴム組成物を調製し、これ
を、生タイヤケースのクラウン部に予め貼り付けられた
未加硫のベース部の上に、該有機繊維が表面に露出する
ようにして貼り付ける。そして、所定のモールドで所定
温度、所定圧力の下で加硫成形する。その結果、前記ゴ
ム組成物(未加硫のトレッド)が加硫されてなる本発明
の加硫ゴム(トレッド)で形成された、キャップ・ベー
ス構造のトレッド5を有するタイヤ4が得られる。
モールド内で加熱されると、該キャップ部6内で発泡剤
による発泡が生じ、ガスが生ずる。一方、該キャップ部
6の表面に付着乃至巻き付けられた有機繊維は溶融(又
は軟化)し、その粘度(溶融粘度)が該キャップ部6の
粘度(流動粘度)よりも低下することにより、前記ガス
は、溶融して相対的に粘度が低下した該有機繊維の内部
に移動し、滞留する。その結果、図4に示すように、冷
却後のキャップ部6の表面には、実質的にタイヤの周方
向に配向した長尺状気泡が多数存在する、有機繊維を付
着させた表面発泡層20が存在し、極めて発泡率に富む
状態になっている。
ン層が存在せず、長尺状気泡が多数存在し、発泡率に富
む、有機繊維を付着させた表面発泡層20が初めから接
地面に露出しているため、使用初期における前記氷上性
能に特に優れる。更に、タイヤ4のキャップ部6を前記
有機繊維を配合してゴム組成物を用いて形成した場合に
は、該キャップ部6が、図5に示すように長尺状気泡1
2及び球状の気泡18を有し、該キャップ部6の表面
に、長尺状気泡12による凹部13及び球状の気泡18
による凹部19が露出しているため、前記有機繊維を付
着させた表面発泡層20が摩耗により消失しても、該凹
部13及び凹部19により引き続き高い前記氷上性能を
維持することができる。
ならず、トラック・バス用等の各種の乗物に好適に適用
できる。
明は、これの実施例に何ら限定されるものではない。
組成のゴム組成物を調製した。実施例1において前記ゴ
ム組成物の表面に付着させた有機繊維(短繊維:平均長
さ(L)=2mm、平均径(D)=23μm)、及び実
施例2において前記ゴム組成物の表面に巻き付けた有機
繊維(長繊維:平均径(D)=23μm)は、ポリエチ
レン(HDPE、重量平均分子量(Mw)1.8×10
5 、Dupont社製DSCにより、昇温速度10℃/
分、サンプル重量約5mgの条件にて測定した融点ピー
ク温度(融点)=135℃)を溶融紡糸法により紡糸し
て得たものである。
加硫最高温度は、該ゴム組成物中に熱電対を埋め込んで
測定したところ175℃であった。前記有機繊維の融点
は、前記ゴム組成物の加硫時における加硫最高温度より
も低いため、前記ゴム組成物の加硫時において、該ゴム
組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に、前記
有機繊維の粘度は、前記ゴム組成物の粘度よりも低くな
った。
おける粘度(溶融粘度)は、コーンレオメーターを用い
て測定(ゴムのトルクがMaxをむかえたら終了とし、
トルクをゴム粘度として、トルクの変化と発泡圧力の変
化を測定)したところ、6であった。一方、前記ゴム組
成物の前記加硫最高温度における粘度(流動粘度)は、
モンサント社製コーンレオメーター型式1−C型を使用
し、温度を変化させながら100サイクル/分の一定振
幅入力を与えて経時的にトルクを測定し、その際の最小
トルク値を粘度としたところ(ドーム圧力0.59MP
a、ホールディング圧力0.78MPa、クロージング
圧力0.78MPa、振り角±5°)、11であった。
前記ゴム組成物を、前記有機繊維(短繊維)をトルエン
に分散させたゴム溶解液中に浸漬し、これを上方へ引き
上げ、重力により該ゴム溶解液が流れ落ちるのを利用し
て前記短繊維を前記ゴム組成物の表面に配向させたもの
(実施例1)、前記ゴム組成物の表面に、前記有機繊維
(長繊維)20本をタイヤの周方向に対して2°の角度
で互いに重ならないようにかつ平行に、0.5mm間隔
で螺旋状に巻き付けてたもの(実施例2)、をそれぞれ
通常のタイヤ製造条件にてモールド加硫することにより
タイヤを製造した。
あり、そのタイヤサイズは185/70R13であり、
その構造は図2に示す通りである。即ち、一対のビード
部1と、該一対のビード部1にトロイド状をなして連な
るカーカス2と、該カーカス2のクラウン部をたが締め
するベルト3と、トレッド5とを順次配置したラジアル
構造を有する。
ヤの周方向に対し90°の角度で配置され、コードの打
ち込み数は、50本/5cmである。ベルト3は、1×
5×0.23構造のスチールベルトコードにより構成さ
れており、打ち込み角度は、タイヤの周方向に対し25
°であり、打ち込み数は40本/5cmである。タイヤ
4のトレッド5には、図3に示す通り、タイヤ幅方向に
4個のブロック10が配列されている。ブロック10の
サイズは、タイヤの周方向の寸法が35mmであり、タ
イヤの幅方向の寸法が30mmである。また、ブロック
10に形成されているサイプ11は、幅が0.4mmで
あり、タイヤ周方向の間隔が約7mmになっている。
を評価し、その結果を表1に示した。 <氷上性能>各タイヤを国産1600CCクラスの乗用
車に装着し、該乗用車を、一般アスファルト路上に50
km走行させた後、氷上平坦路を走行させ、時速20k
m/hの時点でブレーキを踏んでタイヤをロックさせ、
停止するまでの距離を測定した。結果は、距離の逆数を
比較例1のタイヤを100として指数表示した。なお、
数値が大きいほど氷上性能が良いことを示す。なお、ト
レッド5における発泡ゴムについての発泡率は、既述の
計算式より算出(測定)した。
る。即ち、ゴム組成物(未加硫のトレッド)の表面に有
機繊維を付着乃至巻き付けてから、具体的には短繊維を
付着(実施例1)あるいは長繊維を巻き付けて(実施例
2)から、モールド加硫して得たトレッドを有するタイ
ヤは、ゴム組成物(未加硫のトレッド)の表面に有機繊
維を付着乃至巻き付けを行わずにモールド加硫して得た
タイヤ(比較例1)に比べて、使用初期から氷上性能に
優れることが明らかである。換言すれば、本発明の加硫
ゴムの製造方法又はトレッドの製造方法によると、得ら
れる加硫ゴム又はトレッドの使用初期における氷上性能
を顕著に向上させることができる。
題を解決することができる。また、本発明によると、使
用初期から、氷雪路面上に生じた水膜の除去能力に優
れ、該氷雪路面との間の摩擦係数が大きく、氷上性能、
特にブレーキ性能に優れるタイヤを提供することができ
る。また、本発明によると、発泡率に富む表面層を有
し、タイヤのトレッド等に好適なトレッド及び加硫ゴム
を提供することができる。更に、前記トレッド及び前記
加硫ゴムを効率よく製造することができる方法を提供す
ることができる。
る説明図である。
である。
図である。
概略説明図である。
図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有す
るゴム組成物の表面に、該ゴム組成物の加硫時に該ゴム
組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に該ゴム
組成物よりも粘度が低くなる有機繊維を付着させた後、
加硫することを特徴とする加硫ゴムの製造方法。 - 【請求項2】 有機繊維が結晶性高分子を含んでなり、
その融点が加硫最高温度よりも低い請求項1に記載の加
硫ゴムの製造方法。 - 【請求項3】 有機繊維が短繊維である請求項1又は2
に記載の加硫ゴムの製造方法。 - 【請求項4】 有機繊維が長繊維である請求項1又は2
に記載の加硫ゴムの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の加硫
ゴムの製造方法により得られ、表面に長尺状気泡を有す
ることを特徴とする加硫ゴム。 - 【請求項6】 ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有す
る未加硫のトレッドの表面に、該ゴム組成物の加硫時に
該ゴム組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に
該ゴム組成物よりも粘度が低くなる有機短繊維をタイヤ
の周方向に配向させた状態で付着させた後、モールド加
硫することを特徴とするトレッドの製造方法。 - 【請求項7】 ゴム成分と発泡剤とを少なくとも含有す
る未加硫のトレッドの表面に、該ゴム組成物の加硫時に
該ゴム組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間に
該ゴム組成物よりも粘度が低くなる有機長繊維をタイヤ
の周方向に対して0〜30°の角度で巻き付けた後、モ
ールド加硫することを特徴とするトレッドの製造方法。 - 【請求項8】 請求項6又は7に記載のトレッドの製造
方法により得られ、表面に長尺状気泡を有することを特
徴とするトレッド。 - 【請求項9】 1対のビード部、該ビード部にトロイド
状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウン部を
たが締めするベルト及びトレッドを有するタイヤであっ
て、該トレッドが請求項8に記載のトレッドを含んでな
ることを特徴とするタイヤ。 - 【請求項10】 長尺状気泡が、タイヤの周方向に沿っ
て配向された請求項9に記載のタイヤ。
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1997
- 1997-08-01 JP JP20775197A patent/JP4008537B2/ja not_active Expired - Fee Related
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