生タイヤの成形ドラムとは？円筒からドーナツ形へ組み立てるしくみ

前の工程（ゴム練り・押出・コード被覆）で作られた10種類以上のシート状・帯状のパーツは、すべてこの「成形（タイヤビルディング）工程」へと集められます。
ここでは、「成形ドラム（タイヤ成形機）」と呼ばれる回転式の円筒ドラムを使って、平らなシート状の部品を内側から順番に巻き付け、ドーナツ形の「生（なま）タイヤ（グリーンタイヤ）」へと組み立てていきます。

図1：成形ドラムの上で「円筒形」から「ドーナツ形」へと組み立てられる3つのステップ

1. タイヤ成形機（成形ドラム）ってどんな機械？

タイヤは最初から丸いドーナツの形をしているわけではありません。材料となるインナーライナーやカーカス、ベルト、トレッドは、どれも「平らなシート」や「長い帯」の形をしています。

そこで活躍するのが「成形ドラム（Tire Building Drum）」です。成形ドラムは、太い金属製の筒（ドラム）が水平に取り付けられた機械で、くるくると回転しながら表面にシート状の部材を巻き付けることができます。さらにこのドラムには、「両端の間隔を狭めながら中央部分を風船のようにプクッと膨らませる（シェーピングする）」という驚きの変形機構が備わっています。

2. 図解で納得！成形ドラムでタイヤを組み立てる3ステップ

一般的なラジアルタイヤの成形工程は、「1次成形（内側の骨格づくり）」と「2次成形（外側のベルト・トレッド貼り合わせ）」に分かれています。具体的な3つのステップを順番に見てみましょう。

ステップ①：円筒ドラムに内側のパーツを巻き付ける（1次成形）

まず、平らな円筒状になった成形ドラムの上に、タイヤの最も内側になる空気漏れ防止シート「インナーライナー」を1周ぐるりと巻き付けます。その上から、タイヤの骨格となる繊維コードのシート「カーカスプライ」を巻き付けます。
次に、ドラムの左右両端の外側から、鋼鉄の輪っかである「ビードワイヤー」をセットし、カーカスプライの両端をビードワイヤーを包み込むように外側へクルッと折り返します（ターンアップ）。さらにその両端に「サイドウォールゴム」を貼り付けます。この時点では、まだ「土管」や「太い筒」のような円筒形をしています。

ステップ②：空気を入れて中央をドーナツ形に膨らませる（シェーピング）

ここからが成形ドラムの最もダイナミックな動きです。左右のビード部分をしっかりロックした状態で、ドラムの左右の幅をグッと内側へ寄せながら、筒の内部に圧縮空気を送り込みます。
すると、円筒形だったカーカスの中央部分が外に向かってぷくーっとドーナツ状（トロイダル形状）に膨らみます。繊維コードが放射状に張られたカーカスは、この動きによって普段目にする丸いタイヤの骨格形状になります。

ステップ③：外周に「スチールベルト」と「トレッド」を合体させる（2次成形）

別のドラム（ベルト・トレッドドラム）では、あらかじめ鋼鉄ワイヤー入りの「ベルト」2枚を角度が交差するように重ね、その上に最も外側の分厚いゴム「トレッド」を貼り合わせたリング状のパーツ（ベルト・トレッドバンド）を用意しておきます。
このリング状のベルト・トレッドを、先ほどステップ②で膨らませたカーカスの真上に移動させてピタッと重ね合わせ、上から「ステッチングローラー」と呼ばれる押さえローラーを当てて、隙間に入った空気を抜きながら強力に圧着します。

3. 完成した「生タイヤ（グリーンタイヤ）」の特徴とは？

成形ドラムから取り外されたばかりのタイヤは、まだ熱を加えて焼く前の状態であるため、日本語では「生（なま）タイヤ」、英語では未熟・未加工という意味を込めて「グリーンタイヤ（Green Tire）」と呼ばれます（色が緑色という意味ではなく、真っ黒です）。

図2：左が成形ドラムで作られた「生タイヤ（溝がなく柔らかい）」、右が次の加硫工程を経た完成タイヤ

4. 1ミリ以下のズレも許されない！自動制御と熟練の技

生タイヤの成形工程は、完成後のタイヤの「真円度（まん丸さ）」や「重量バランス」を決定づける極めて重要な工程です。もしシートを1周巻いてつなぎ合わせる部分（ジョイント部）が数ミリ重なりすぎたり、ベルトの中心がわずかでも左右にズレたりすると、高速道路を走ったときにハンドルがブルブル震える原因になってしまいます。

そのため最新のタイヤ製造工場では、レーザーセンサーやカメラで各部材の端の位置を0.1ミリ単位で測定しながら、ロボットと自動成形ドラムが正確に貼り合わせを行っています。

さて、形が組み上がった「生タイヤ」は、このままでは柔らかすぎて車に装着することはできません。次の「工程3：加硫成形（プレスモールド）」で、熱と圧力をかけて本物の強いタイヤへと焼き上げます！