JP2004017964A - 反射性を有するタイヤおよびタイヤ金型 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイヤ金型2は、トレッドと一対のサイドウォールとを形成する半径方向内側の面を有し、このサイドウォール形成面の少なくとも1つは、平均表面粗さが0.381ミクロン(15マイクロインチ)未満、好ましくは0.254ミクロン(10マイクロインチ)未満の部分を有する。この金型2を用いて製造されたタイヤの少なくとも1つのサイドウォールは、米国材料試験協会(American Society for Testing and Materials)の鏡面光沢度規定D523−89による60°光沢度を使用して計測したときの表面光沢度が10よりも大きい表面を備えている。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は概してタイヤに関する。本発明は、特に、タイヤの外表面に沿う、光反射面を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
タイヤは、スチール製の合成コードと、硫黄、カーボンブラック、シリカ、および種々の硬化剤と酸化防止剤等のその他の材料の混合物を有する種々の天然および合成のゴムとを含む種々の材料を使用して製造される。
【0003】
タイヤは、種々の技術を用いて組み立てられ、その結果「グリーンタイヤ」すなわち未硬化タイヤと一般に呼ばれる最終製品が得られる。
【0004】
このグリーン状態、すなわち未硬化である、タイヤ構成部材の組立体は、その後、金型内に配置され、一般に加硫と呼ばれる工程で加圧および高温のもとで硬化する。
【0005】
ゴムの構成部材は、硬化中に、不可逆的に硬化状態につながる結合物を分子レベルで形成し、最終的に、金型のキャビティによって決定された特定の形状に固められたゴムを有する製品を得る。
【0006】
金型のキャビティは、トレッドを形成する半径方向外側のクラウン部領域を有している。このクラウン部領域は、溝を形成する複数のリブおよびブレードを有している。タイヤのトレッド部材は、これらの溝を形成するリブの間に分散して形成される。
【0007】
トレッドを形成するクラウン部領域からタイヤのビードに向かって半径方向内側に延びるサイドウォール形成面が、金型のクラウン部領域の、横方向に延びる端部の両側に沿って存在している。金型のサイドウォール形成部に、タイヤのサイドウォールの外観を呈する装飾用のリングや隆起部だけでなく、マークや文字などの全てが形成される。
【0008】
製造者名や関連する商標がこれらのサイドウォール表面に表示される。
【0009】
しばしば、そして多くの場合、サイドウォールは単一の環状リングとしてタイヤの両側に形成される。
【0010】
製造者は、これらのサイドウォールを視覚的に目立つ外観とする、非常に極端なことをしている。
【0011】
輪郭線で描かれた白い文字の入った、有色または白色のサイドウォールリングを使用すると、視覚的に引き立つ。
【0012】
黒いサイドウォールのタイヤの、光の反射特性を変えるため、隆起部の形状を変えてもよい。ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニーのマイケル・クレメンツ(Michael Clements)は、観察者がタイヤのサイドウォールを観察するときの相対位置に応じて、光反射面と光吸収面からなる外観を形成するように、隆起部を並べる独自の方法の特許を得ている。この発明は米国特許第5303758号に記載されており、そうでなかったなら全て黒いタイヤ表面上に、視覚的に目立つコントラストを得る、比較的経済的な方法を提供している。
【0013】
【特許文献1】
米国特許第5303758号明細書
【特許文献2】
米国特許出願公開第20010051677号明細書
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
このような考え方の主たる限界は、人の視点がタイヤに対して変わるにつれて、外観が、明るい状態からくすんだ状態へ、すなわち反射する状態から光を吸収する状態へと変化することであった。これは、実際には、外観を目立たせるべき場合に、会社名または商標を、タイヤの周囲の約90°またはそれより狭い範囲にしか入れられないことを意味していた。実際、一様なコントラストを得るのは殆ど無理であり、真っ直ぐに、すなわち垂直に見た場合でも著しく小さい視覚的効果しか得られなかった。これは、観察者がサイドウォールに対してある角度で立っている場合にのみ、目立つ特徴が真に観察可能であることを意味していた。
【0015】
Francois Batailleらは、米国特許出願公開第20010051677号明細書において、光沢がつけられたフィルムを含むサイドウォールを有するタイヤを開示している。この特許は、独自のゴムをサイドウォール内に用いることによって、酸化防止剤やオゾン分解防止剤が拡散するという目に見える作用を遅らせている。この独自のゴム化合物は成形面に設けられた薄いフィルムである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、新規な方法でタイヤのサイドウォール上に、光の高反射面を得る。結果として得られるタイヤは、観察者の相対的位置にかかわらず明瞭に認識できる方法で得られた、光の高反射面を有する。
【0017】
本発明は、コスト効率のよい製造方法を用いて、黒いサイドウォールのタイヤまたは色付きの表面上に高反射面を実現する。
【0018】
本発明は、現在の製造工程の変更を必要とせず、現存の硬化処理と両立できる。
【0019】
結果として得られるタイヤは、緻密で平滑ないわゆるスキン状面を形成するように永久的に成形された、光沢のあるタイヤの外観を実現している。タイヤ上にすり込まれる市販の添加剤とは違って、本発明の光沢面は持続性がある。この目的を実現するために使用される潤滑剤は、ゴムに吸収されたり、洗い流されたりするのに数日間しかかからない。これらの潤滑剤は、実際には酸化防止剤のタイヤ表面への拡散を促進することによって、タイヤを劣化させることがある。長期の使用の結果、サイドウォールにひびが入る可能性がある。
【0020】
本発明は、内部にある保護用の化学薬品の拡散を実質的に遅らせ、その結果、ゴムを、タイヤのゴムの表面が有する、ひびに対する抵抗を向上させる、より新品に近く、よりしなやかな状態に実質的に維持できる。
【0021】
タイヤ金型は、トレッドと一対のサイドウォールとを形成する半径方向内側表面を有し、このタイヤ金型は、0.381ミクロン(15マイクロインチ)未満、好ましくは0.254ミクロン(10マイクロインチ)未満の平均表面粗さを有する少なくとも1つのサイドウォール形成面を有している。
【0022】
金型内で製造されるタイヤは、米国材料試験協会(American Society for Testing and Materials)の規定D523−89による60°光沢度を用いて計測したときに10よりも大きい表面光沢度を有している少なくとも1つのサイドウォールを有している。
【0023】
本発明のタイヤは、研磨またはその他の方法で平均表面粗さが0.6096ミクロン(24マイクロインチ)未満まで平滑化された金型によって形成された表面粗さを有する。タイヤの表面光沢度は、金型の成形面が0.381ミクロン(15マイクロインチ)未満のときに、10より大きくなる。結果として得られるタイヤの表面は光に対し高い反射性を有し、タイヤの硬化した表面は、酸化防止剤が内部から表面に拡散するのを遅らせる緻密で平滑ないわゆるスキン状の表面層を有する。一般に、タイヤは、酸化防止剤が表面に拡散できるようにする、開口した、すなわち多孔性の表面粗さを備えている。従来技術により得られたタイヤは、成形されたすぐあとの、くすんだ黒色で光を吸収する元来の色から、すぐに色が鈍り茶色がかる。
【0024】
本発明は、酸化防止剤の表面への拡散を遅らせるほど堅く、光が反射する表面仕上げを実現する。本発明のタイヤは、この独自の成形技術によって何ヶ月もの間、その外観が光沢のある黒色のまま持続する。
【0025】
[定義]
「入射角」とは、面に入射する光線からなる直線と、その面に垂直に入射位置から立ち上がる平面とによって形成される角度を意味する。
【0026】
「軸方向の」および「軸方向に」とは、タイヤの回転軸に平行な線または平行な方向を意味する。
【0027】
「円周方向の」とは、軸方向に垂直な、環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びている線または方向を意味する。
【0028】
「光の屈折」とは、光がある表面に当たったときに、その反射光が光源からの入射角に対してある角度に向けられ、入射角の概ね一直線上に位置する観察者にとっては光吸収特性があるように見えるようになることを意味する。
【0029】
「光の反射」とは、光がある物体にあたったときに、その反射光が入射角とほぼ一致し、入射角の概ね一直線上に位置する観察者にとっては輝く特性、すなわち反射特性があるように見えるようになることを意味する。
【0030】
「半径方向の」および「半径方向に」とは、タイヤの回転軸に半径方向に向かう、またはタイヤの回転軸から半径方向に離れる方向を意味する。
【0031】
「サイドウォール」とは、タイヤの、トレッドとビードとの間の部分を意味する。
【0032】
「トレッド」とは、タイヤの、標準の膨張および荷重下において道路と接触するようになる部分を意味する。
【0033】
【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て説明する。
【0034】
図1、2を参照すると、トレッドを形成するクラウン部4と一対の環状のサイドウォールリング6,8とを有するタイヤ金型2が示されている。金型2のこれらの部分は、図3に描かれているようなタイヤ20の、トレッド22および両タイヤサイドウォール24を形成する。
【0035】
図1を参照すると、本発明による、分割された金型2の断面を示す分解斜視図が示されている。金型2は、型開き状態のときに、下側の環状のサイドウォール形成リング6から間隔をおいて、半径方向外側に延びる分割部分4を有している。上側のサイドウォール形成リング8は、分割部分4から離れるように傾いている。硬化したタイヤ20は、この型開き状態で金型2から取り外すことができる。
【0036】
分割部分4は、グリーンタイヤ、すなわち未硬化のタイヤ20を硬化させるため、下側のサイドウォールリング6に突き当たりながら半径方向内側に動くことが好ましい。それから、グリーンタイヤ20は金型2内に置かれ、図示しない膨張可能な硬化袋がタイヤ20の空気室内に挿入される。
【0037】
上側のサイドウォールを形成する上側のリング8は、図2に示すように閉じて分割部分4に対して突き当たる。
【0038】
タイヤ20はその後、加熱され、金型2の内側に向けて加圧されることによって硬化する。硬化袋(不図示)は膨らんで膨張し、トレッドを形成する分割部分4とサイドウォール形成リング6,8とに対してタイヤ20をしっかりと押し付ける。
【0039】
上述した一連のステップはタイヤ成形技術の当業者によって広く理解されており、典型的な金型2の分割部分4および上下の環状のサイドウォール形成リング6,8は、典型的なタイヤ20の図面である図3、7、および8に示すように、タイヤ20の成形工程中に、トレッド22が、トラクション突起40の軸方向外側部42に対し円周方向にそろえられた相補的な突起延長部30を有するサイドウォール24とともに形成されるように、組み立てられる。
【0040】
図3、7、および8に示されているように、本発明の一実施形態のタイヤ20において、これらのサイドウォールの突起延長部30は、図示されているようなサイドウォールのマーク帯部50内に、半径方向内側に十分な距離だけ延びている。図5〜7に示されているように、マーク帯部50の半径方向外側部を形成する隆起部25は、金型2の環状のリング6,8の半径方向に最も外側の端において用いられてもよい。
【0041】
図6,7に示されているように、マーク帯部50の隆起部25は、半径方向の高さhと、隣接する表面間の角度θを有していてもよい。金型2のリング6,8は、サイドウォール形成面14上の相補的な隆起部52の帯を用いて、隆起部25を形成する。トレッド部材40は、分割部分4のトレッド形成部であるキャビティ11内で形成され、各キャビティ11は、トレッドの溝を形成するリブ9によって境界が定められている。
【0042】
図2を参照すると、典型的なタイヤにおいて突起延長部30を形成する複数の切込み部12が示されている。このような構造は主として軽いトラックのタイヤに使用される。サイドウォール形成面14は、マークや文字を有する平滑面であってもよいし、隆起部25の帯を含むものであってもよい。理想的には、隆起部25は、以下に述べるように、タイヤのサイドウォールの他の部分と同様によく磨かれていなければならない。
【0043】
例示されている金型2と、結果として得られるタイヤ20が、金型の閉じた状態で図4に示されている。これらの図面は例にすぎない。本発明の実施にあたっては任意のタイヤ硬化金型を使用することができることが理解されるであろう。
【0044】
一般に、このような金型2は、アルミニウムやスチールで作られた金型内に、前記した部分を有している。金型のベースの材料としては、任意の数の適切な材料が選択可能であるが、高反射性のタイヤ仕上げを形成するためには、表面が硬質であるか、または硬化されることが有効であると考えられている。試験によると、ロックウェル(C)表面硬さが64以上であると、タイヤ成形の厳しい条件に耐える十分な硬度であることが示されているが、それより低い硬度のものを使用してもよい。
【0045】
従来、タイヤは、平均表面粗さが0.6096ミクロン(24マイクロインチ)よりずっと大きい金型で成形されてきた。その結果として得られるタイヤは、無光沢の黒色で光を吸収する表面仕上げである。
【0046】
タイヤが一様に無光沢になる主な理由は、金型の汚れである。金型の汚れは、タイヤ成形表面上に組み立てられた表面の残りである。硫黄やその他の化学物質の残留物が成形表面に付着し、タイヤの表面仕上げは金型の綺麗な輪郭部に制限される。
【0047】
新しい金型により、ときどき光沢のあるタイヤが僅かに形成されることがあるが、少量のタイヤを形成した後には、タイヤ全体が一様に無光沢になる。新しい金型は一般に0.6096ミクロン(24マイクロインチ)より粗い平均表面粗さである。これは主として、金型製造における自動表面研磨技術および自動機械加工技術の限界に起因している。
【0048】
下の表1に示すように、各種市販タイヤの調査を実施した。
【表1】
表に示されているように、いずれのタイヤの表面光沢度も5.0未満である。ミシュラン パイロット(Michelin Pilot)は3.5の評価値に達している。この最高の評価値のタイヤは、より黒く、やや光沢があるように見えた。これらのタイヤはランダムに選択され、すなわち購入されたものであり、その結果、これらのタイヤの特有の特性を示すのみで統計的な意味のないごく少量のサンプルであることに注意することが重要である。
【0049】
発明者は、タイヤにどれくらいの光沢を出せるかを調べることにした。彼らは熟考して非常に光沢のあるタイヤを作り出すことを試みた。
【0050】
評価を有意義なものにするため、彼らは0.6096ミクロン(24マイクロインチ)に磨かれた、タイヤのサイドウォールプレートを作り上げた。結果として得られたタイヤは、光沢度は5.0未満で反射しない表面を有するものであり、上の表1のタイヤのうち最良のものに比べて格別に優れたものではなかった。
【0051】
その後、発明者は、試験用のサイドウォールリング上に優れた表面仕上げをするため、種々のメッキ技術の評価を進めた。
【0052】
興味深いことに、クロムメッキは非常に高い硬度を実現するが、単純に下層のサイドウォールプレートの輪郭にならうものであった。こうして0.6096ミクロン(24マイクロインチ)に仕上げられたスチール製のサイドウォールプレートは、0.6096ミクロン(24マイクロインチ)のクロム表面を生成するものであった。メッキは、適切な厚さにするために使用されるとき、真の利点は得られず、単に下層の表面をありのまま正確に反映した。クロム層を追加することは、剥げ落ちたり脆く破損するリスクを伴うため望ましくないと考えられた。
【0053】
発明者は、また、マグナプレート社のハイ・ミラー・フィニッシュ(HMF)(商標)、マグナプレート社のニダックスSF−2R(Nedox SF−2R)(商標)、ウィットフォード(Whitford)社のザイラン8840(Xylan8840)(商標)、およびテフロン(商標)によってメッキまたはコートされた0.6096ミクロン(24マイクロインチ)のサイドウォールも試験した。これらのうち、マグナプレート社のHMFは、0.6096ミクロン(24マイクロインチ)の下層の表面を0.381ミクロン(15マイクロインチ)未満の平均表面粗さまでよく磨いたように、実際に平滑化しているように見えた。
【0054】
別の試験では、スチール製のサイドウォールプレートを、平均表面粗さが0.2032ミクロン(8マイクロインチ)になるまで手動でぴかぴかに磨いた。
【0055】
上記両応用例において、結果として得られたタイヤの60°光沢度は10より大きく、手動で0.2032ミクロン(8マイクロインチ)まで磨かれたプレートは60°光沢度が15〜16と目覚しい値であり光沢のある、タイヤのサイドウォールを実現した。
【0056】
光沢面の光を反射する能力を評価するために、付属のフラッシュを用いた、室内でのタイヤの写真撮影が一般に行われている。フラッシュのほとんどは吸収され、すなわち反射しない。本発明のタイヤは、非常に高いレベルの反射特性を備えているので、写真は、明るいフラッシュ光を映してタイヤの像の輪郭が全くぼやける。この写真は、付属のフラッシュを用いて鏡の写真を撮る場合に似ている。タイヤの表面に対し90°の角度で当てたライトの反射は実質的に耐えられないものである。
【0057】
これらのタイヤは非常に平滑な表面で、光が単純に反射する。また、金型の仕上げ面が、酸化防止剤のような化学薬品に漬け込まれた非常に緻密なスキン層を形成するゴム表面を焼き付けるらしいということがすぐに明らかになった。結果として得られたタイヤは、周囲に露出させたときに、従来のタイヤのように酸化しなかった。このタイヤは光沢を有しており、外観が経時的にくすむこともなかった。発明者は、ゴムのひび割れや経時的劣化を防ぐためにゴム化合物に一般的に添加される防腐剤の効用がタイヤから早急には失われないという点で、この光沢面は非常に有益であることを知った。このことは、タイヤの寿命が長くなる、すなわち、有害な結果をともなうことなく添加剤の量を減らすことができることを意味する。
【0058】
非常に光沢のあるタイヤの利点が明らかになったので、汚染を遅らせるための特別に作られた化合物や、金型上に組み立てられた表面に結合される、このような添加剤の削減が全て可能になったと考えられる。
【0059】
興味深いことに、この光沢のあるタイヤの考え方は、前記した米国特許第5303758号においてマイケル・クレメンツが最初に試みたような、サイドウォールに関する、本発明と対比的な先行発明の効果を大きく改善する。
【0060】
金型表面を最も良く保護するために、出願人は、仕上げ面を全く傷つけないドライアイスクリーニングを実施できることに気がついた。耐久性の点で最良の結果を得るため、表面がロックウェル(C)硬さ64まで硬化させられていることがより有利であると考えられる。
【0061】
サンドブラストによる除去やその他のクリーニング技術は、好ましくは、金型の表面の磨耗を促進させないようにするべきである。
【0062】
本発明はいかなるタイヤにも直接的に適用でき、特別な材料や特別な化合物を必要としない。しかし、上述したように、改質した材料を使用することによって、金型の寿命を長くすることができ、また、タイヤ内のゴムを保護するために現在のところ必要とされている高コストの添加剤の量を減らすことができると予想される。
【0063】
外観のために、高反射面を使用することがサイドウォールのために最も有利であることに注意することが重要である。トレッド22が同様の高反射面として設けられていてもよいが、その有用性はタイヤが擦り減るにつれて急激になくなる。それでもやはり、タイヤの全体的な外観のために、タイヤ全体がこの反射仕上げを有することを求める者が売場に多いかもしれない。本発明の原理は、そうすることを望む者がいるならば、各タイヤに、全体的に反射する外観を持たせるという、この目的にも働く。
【0064】
以上の説明において、60°光沢度とは、米国材料試験協会(American Society for Testing and Materials)の鏡面光沢度の標準試験方法の規定D−523−89(再認可1999)を採用したものである。
【0065】
発明者は、この試験方法の簡単な概要を以下に示す。
【0066】
「3.専門用語
3.1 定義
3.1.1 相対的光反射係数(relative luminous reflectance factor)−同一の幾何条件下での、試料から反射した光束と、基準面から反射した光束との比率である。
【0067】
3.1.2 鏡面光沢度(specular gloss)−鏡の方向の、試料の相対的光反射係数である。
【0068】
4.試験方法の概要
4.1 計測は、は60°、20°、または85°の幾何配列(8,9)で行われる。以下に示す工程が行われるように、これらの角度および開口の幾何配列が選択される。
【0069】
4.1.1 60°の幾何配列は、多くの試料を相互比較するために、また20°の幾何的配列がより適していると思われるときに判断するために用いられる。
【0070】
4.1.2 20°の幾何配列は、60°光沢度が70より大きい試料を比較するのに有利である。
【0071】
4.1.3 85°の幾何配列は、光沢(sheen)または光沢に近い輝き(near−glazing shininess)の試料を比較するのに使用される。これは、試料の60°光沢度が10より小さいときに最もしばしば用いられる。
【0072】
5.意義と使用
5.1 光沢とは、表面が光を、他の方向に比べて、ある方向により多く反射する能力に関連する。通常、鏡面反射に関連した方向が最高の反射率を有する。この試験方法による計測は、ほぼ一致する角度をなすように形成された表面の光沢(shininess)の目視観察と相互に関連している。
【0073】
5.1.1 この試験方法によって計測される光沢度は、試料からの鏡面反射を、黒ガラス基準(black glass standard)からの鏡面反射と比較することによって得られる。鏡面反射は試料の表面反射指数にも依存するので、測定される光沢度は表面反射指数が変化すると変化する。また一方で、視覚的な光沢度を得る場合には、同等の表面反射指数を有している2つの試料の鏡面反射を比較するのが慣例である。器具による評価は、表面反射指数が変わることによって、目視による評価よりも影響を受けやすいため、反射指数の異なる高光沢の試料の表面を比較するときには、目視による光沢度の評価と器具による光沢度の評価の間に不一致が生じ得る。
【0074】
5.2 反射像の明確さ、反射のぼやけ、きめといった、表面外観のその他の視覚的な特長は、像の光沢の明確さと反射のぼやけの両方の計測技術を含んでいる光沢評価(assessment of gloss)(1)、(6)、(7)の試験方法E430にしばしば関連している。試験方法D4039は、反射のぼやけを計測するための代替工程を提供している。
【0075】
5.3 鏡面反射の、数値と知覚の相違の関係についての情報はほとんど発表されていない。しかし、多くの用途で、この試験方法の光沢度が、光沢(10)の視覚的区別によく一致する、被覆された試料間の区別を提供している。
【0076】
5.4 感知された光沢または色彩において、あるいはその両方において、大幅な相違がある試料を比較するときには、視覚的な光沢度の相違の評価と、器具による光沢度の相違との間の関係が、非線形的になることがある。」
【図面の簡単な説明】
【図1】トレッドを形成するクラウン部と一対の環状のサイドウォールプレートとを示す、本発明によるタイヤ金型の半分の部分分解図である。
【図2】本発明によって作られた環状のサイドウォールプレートを示す図である。
【図3】本発明によって作られたタイヤを示す斜視図である。
【図4】型閉じ状態における、図1の金型の一部と図3のタイヤとを示す図である。
【図5】サイドウォールが隆起部を備えている金型の一部を示す斜視図である。
【図6】その隆起部を示している、タイヤのサイドウォールの断面図である。
【図7】隆起部を有する、タイヤのサイドウォールを示す図である。
【図8】図3のタイヤの断面図である。
【符号の説明】
2 タイヤ金型
4 クラウン部
6,8 サイドウォール形成リング
9 リブ
11 キャビティ
12 切込み部
14 サイドウォール形成面
20 タイヤ
22 トレッド
24 サイドウォール
25,52 隆起部
30 突起延長部
40 トラクション突起
42 軸方向外側部
50 マーク帯部
Claims (3)
- トレッドと一対のサイドウォールとを形成する半径方向内側表面を有するタイヤ金型において、
少なくとも1つのサイドウォール形成面は、0.381ミクロン未満の平均表面粗さを有していることを特徴とするタイヤ金型。 - 少なくとも1つの前記サイドウォール形成面は、0.254ミクロン未満の平均表面粗さを有している、請求項1に記載のタイヤ金型。
- 金型内で硬化させられ、トレッドと一対のサイドウォールとを有するタイヤにおいて、
少なくとも1つの前記サイドウォールが、米国材料試験協会の規定D523−89による60°光沢度を用いて計測したときに10よりも大きい表面光沢度を有していることを特徴とするタイヤ。
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