JP2005178383A - 金型ベント - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング時の不具合を防止しつつ、バルブが開いたときの空気の排出を効果的に行う。
【解決手段】ベントアセンブリ１０は、金型キャビティを有する金型に用いられ、ベント本体１２と、ベント本体１２内に配置されたバルブ部材１４とを有する。バルブ部材１４は、バルブ部材１４をベント本体１２に対して閉じ位置から開き位置へ動かす、ベント本体１２内の膨張材料の膨張によって、動かされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して成形品を形成するのに用いられる金型のベントに関し、特に、限定されるものではないがタイヤ金型用のベントに関する。

タイヤのようなゴム製品を成型する際、ゴムが熱い金型と接触してタイヤ表面の初期の加熱が起り、その結果、内部成型圧の影響を受けて局所的なゴムの流れが生じる。硬化中のタイヤ表面の全ての部分が金型と接触し、したがって、金型の細部を完全に転写してタイヤが硬化されるように、未加硫のタイヤカーカスと熱い金型との間に閉じ込められるかもしれない空気のポケットが逃げるのを可能とするために通気が必要である。

したがって、上述の目的を達成する様々に構成された金型ベントが提案され、かつ用いられている。一つのアプローチは、金型の壁をその内面に垂直に貫通して開けられた小さな直径の穴を用いることにある。もう一つの共通のアプローチは、金型の壁を貫通して入れられた小さな口径の管を有する「インサート・ベント」を用いることである。一旦、閉じ込められた空気が穴を通って排気されると、ゴムはベントを通って流れ始める。しかし、小さな直径の穴は、ゴムが迅速に硬化し、したがって、ベント穴を塞ぎ、金型を確実に密封する。タイヤの硬化プロセスの終了後、タイヤの表面にまだ付着しているこれらのゴムの栓は、タイヤが金型から取り出されるときにベント穴の外へ引き抜かれる。

ゴムのそのような栓は、成形されたタイヤの外観の魅力を減少させ、通常はトリミングによって除去される。しかし、トリミング処理は、時間がかかり、完成したタイヤのコストを望ましくなく増大させる。

よくある他の問題は、そのようなゴムの栓は、タイヤが金型から取り出されるときに折れるかもしれず、したがって、ベント穴を塞ぐということである。塞がれたベント穴は、すぐに分からず、次の成形が低品質になる原因となることがある。

上述した問題を解決するために、閉じ込められた空気を逃がすのを可能とするが、閉じてゴムの流れを防止する「スプルーレス（sprueless）」ベントが提案されている。特許文献１および特許文献２には、そのような「スプルーレス」ベントの例が開示されている。これらの公知のベントは、コイルばねによって通常は開いており、空気を通過させるバルブを有する。バルブは、ばねの張力に逆らってバルブヘッド部を弁座に密着させるゴムの流れによって閉じられる。

うまく作動するが、そのような現存のベント構造によって解決されないある問題が残る。現存のベント構造に再発生する一つの問題は、ベントスリーブは、時間が経過すると、それが取り付けられている金型の壁から外れ易いということである。他の例では、ベントのような金型の構成要素がクリーニングされたときに、問題が存在する。クリーニングは、一般に、金型表面を、樹脂製の砂（grit）のような、優しく研摩する材料でブラストすることによって行われる。しかし、従来のベントは、クリーニング処理中に開いているので、クリーニング媒体がベントに入って詰まる可能性がある。

特許文献３は、クリーニング媒体がベント内に入り込むときに生じる問題を解決しようとする公知のベントの他の例を開示している。この文献は、第１の閉鎖手段（付勢ばね）が第２の閉鎖手段と組み合わせられて用いられて、ベントが冷たいときにベントを閉じるベント構造を開示している。この機械的な閉鎖システムは、従来技術を改善するものであるが、比較的高価であり、製造が複雑である。さらに、ベントの構造は、ベントスリーブが時間の経過によって金型の壁から外れることを防止しない。
米国特許第4,492,554号明細書 米国特許第4,347,212号明細書 英国特許公開第2,339,163号公報

したがって、当業界は、開いたときに空気を効果的に排出することができるが、クリーニング処理をするときにベントが詰まるのを回避するベントプラグシステムを依然として必要としている。さらに、適切なベントシステムは、比較的単純で、かつ製造し、組み込み、および金型内で利用し、さらに必要な場合に交換するのに安価であろう。

本発明の一つの態様によれば、ベント本体と、ベント本体内に配置されたベントバルブ部材であって、ベントバルブ部材をベント本体に関して閉じ位置から開き位置へ動かす、ベント本体内の粘性材料の膨張によって動かされるベントバルブ部材と、を有する、金型キャビティを有する金型用のベントが提供される。本発明の他の態様は、シリコーン製の膨張する粘性材料を有する。

本発明の他の態様によれば、金型壁によって区画された金型キャビティと、金型壁内に受け入れられたベント本体と、ベント本体の一部内に入れられた粘性材料と、ベント本体内に配置されたベントバルブ部材であって、ベントバルブ部材をベント本体に関して閉じ位置から開き位置へ動かす、ベント本体内の粘性材料の膨張によって動かされるベントバルブ部材と、を有する、改良されたベントを持つ金型が提供される。粘性材料の膨張は、ベント本体とそれが取り付けられる金型壁との締まりばめを固くする。

まず、図１および２を参照すると、金型壁部内に配置される金型のベントアセンブリ１０を有する本発明の一実施形態が示される。ベントアセンブリ（ベントプラグ）１０は、ベント本体（スリーブ）１２と、ベント閉鎖部材１４（ここでは「バルブ部材」ともいう）とを含む。ベント本体１２は、両端が開口してベント本体１２の内部を通るエア流出路を有する、概ね筒状構造、すなわちスリーブである。ベント本体１２の、成型面に位置する端部をなす上端１６には、内側円錐台座（弁座）１８がある。相補的な外側円錐形のベント閉鎖面２０が、バルブ部材１４の上に設けられている。バルブは、バルブ本体１２内でバルブ部材１４が下向きに動くことによって、閉鎖面２０の相補的な外側円錐形表面と弁座１８とが合わせられると閉じる。円錐形の台座が好ましいが、当該技術で公知の、他の台座の変形例が、本発明の範囲内にあると意図される。

軸方向の通し穴２１が、スリーブ１２を通じて延びている。スリーブ１２の外形は、第２の環状のショルダー２４の傍で、環状の凹部、すなわち溝２６によって隔てられた、上端１６での環状のショルダー２２を与えるように形成されている。溝２６は、穴の中でスリーブのショルダー２２，２４を締め付けることによって押し戻された余剰の部分を受け入れる働きをすることが分かるであろう。一連の３つのオリフィス２８，３０，３２が、ベント本体１２に沿って間隔をあけて設けられ、ベント本体１２の側面を貫通して延びて、内部の通し穴２１と連通している。横の逆穴（counter-bore）３４が、オリフィス３２からベント本体１２を通じて延びている。通し穴２１は、逆穴３４から後方に貯蔵部３６を形成し、下端開口３８が、ベント本体１２の下端４０を通って、貯蔵部３６から通し穴２１へ延びる。貯蔵部３６および逆穴３４は、熱エネルギー源にさらされたときに体積が膨張する特徴を有する本発明に従って、膨張剤４２で満たされる。そのような膨張剤の一つはシリコーンであるが、当該技術で公知の他の膨張剤を、本発明に従って用いてもよい。

バルブ部材１４は、比較的大きな直径のバルブヘッド４４を有する、概ね管状の構造である。円錐弁座（ヘッド閉鎖面）２０は、バルブヘッド４４の裏面、後ろ向きの面をなしている。バルブヘッド４４の後部には、バルブステム部４８まで半径方向内側に円錐環状ショルダー５０に沿って段が付けられた筒状の弁体４６が延びている。ステム部４８は概ね筒状であり、バルブ部材１４の後端で、円盤フランジ（端フランジ）５２へ、外側に飛び出している。ベント本体１２およびバルブ部材１４は、限定はされないが、鉄のような任意の適切な硬い材料で構成される。

バルブ部材１４は、ベント本体１２の通し穴２１内に、軸方向に入れられる。図２および３に最もよく示されるように、完全に挿入されると、通し穴２１を規定する内側面とバルブ部材１４との間にギャップ５４が存在する。バルブ部材１４は、バルブヘッド４４がベント本体１２の上端１６に対して完全に据えられたときに、端フランジ５２が貯蔵部３６の中に延びるのに十分な軸方向長さを有している。組み立てられたベントプラグ（ベントアセンブリ）の直径は、２ｍｍから３ｍｍの範囲内であることが好ましいが、用途に応じて変更してもよい。通し穴２１の後部が、シリコーンのような膨張剤で満たされることが分かるであろう。シリコーン充填物は、下端開口３８から前方へ延び、貯蔵部３６および逆穴３４を満たす。シリコーンは、図示のようにギャップ５４の後部を満たし、余分なシリコーン材料は、中央のオリフィス３０を通って排出させることができる。

ベントプラグ１０の実現および動作を、図４，５および６に示す。ベントプラグ１０は、金型の部分５６内の受け穴５８の中に挿入される。挿入は、マレットのような、適切な道具を用いて行ってもよい。ベントプラグ１０は、上端１６が金型の内面と同一面になるまで、受け穴５８の中に打ち込まれる。溝２６は、受け穴５８の中でのスリーブ１２のショルダー２２，２４が締め付けられることによって押し戻されたどんな余剰な部分も受け入れる。溝２６は、ベントプラグ１０を取付けるのに必要な力を減らすことによって、受け穴５８内でのベントプラグ１０の位置の保持を改善する。溝２６によってもたらされる力の減少は、ベントプラグ１０の上端１６およびバルブヘッド４４の損傷も防止する。最小の挿入力でのスリーブ１２と受け穴５８との間のぴったりとした嵌め合いが、これによって達成される。スリーブ１２の存在は、取付けを簡単にし、ベントプラグ１０が硬化表面と同一面に至ることをより容易にする。さらに、スリーブ１２は、取付ける際に円錐弁座面をより保護する。受け穴５８は通常、最小の干渉でベントプラグ１０を受け入れる大きさとなっている。ベントプラグ１０が完全に挿入された状態を図５に示す。図示した位置では、環状フランジすなわちショルダー２２，２４は、摩擦ばめによって受け穴５８の内壁に接している。ベント本体１２の直径は、ベント本体１２と受け穴５８の側壁との間にギャップが形成されるように、受け穴５８の直径に対して僅かに小さい大きさとなっている。図示した状態では、バルブ部材１４のバルブヘッド４４は、ベント本体１２に据えられており、それらの間を空気が流れるのを妨げる。

ベントプラグ１０の寸法を、空気の通過を可能とするコイルばねを用いる従来のベントプラグより小さくできることが理解されるであろう。ショルダー２２，２４の直径が２ｍｍのベントプラグが可能である。本発明の使用によって可能な、より小さな寸法は、少ない面積でより良好な、空気の排出を可能とする。

金型内で硬化温度まで温度が上昇すると、バルブは図６に示す位置へ開く。金型の加熱は、バルブ部材１４に逆らってシリコーン４２を膨張させる。円錐環状ショルダー５０に逆らうシリコーンの膨張は、バルブ部材１４を押して軸方向に離し、弁座面１８，２０を起点として、バルブ部材１４とベント本体１２との間の空気通路６０を開く。動作中のバルブ部材１４の軸方向の動きは、約０．０５ｍｍに一致する。空気通路６０は、オリフィス２８に至るまで、バルブ部材１４の外側に沿って進む。それから、空気は、オリフィス２８を通って逃げ、バルブ部材１４とスリーブ１２との間のギャップ５４に沿って後側へ進む。ベントプラグ１０の下端４０に達すると、空気は金型の受け穴５８の中へ流れ、排出される。

スリーブ１２内でのシリコーンの膨張はさらに、金型の受け穴５８の側壁に対してスリーブ１２を相補的な半径方向外側へ締め付けさせる。その結果、ベントプラグ１０の嵌め合いは固く、加熱および冷却サイクルの間の、金型壁からのベントプラグ１０の意図しない引き抜きが防止される。ゴムタイヤ成型時のベントの動作において、閉じ込められた空気は、ゴムがバルブヘッド４４に当たり、バルブ部材１４をベント本体１２内に押し込み、円錐面１８，２０間の逃げ通路６０を閉じるように両者を固定して密着させるまで、開いたベントを通って逃げる。ベントプラグ１０が閉じられると、バルブ部材１４およびスリーブ１２の円錐面１８，２０は、シリコーンの弾性が、シリコーンの膨張による約０．０５ｍｍの、バルブ部材１４の限られた動きを可能とするので、ぴったりと合う。この限られた動きは、有益であり、バルブが閉じるときの円錐面１８，２０の調整に好都合である。シリコーン材料４２は、その後、室温まで冷却され、金型内面は、研摩クリーニングのような従来の手段で清掃され、以上のサイクルが繰り返される。

本発明のベントプラグは、部品点数が比較的少ないアセンブリを提供することによって、上述した目的を達成することに気が付くであろう。バルブ部材を開かせるための複雑で高価な手段は使われない。シリコーンまたは他の適切な膨張剤の使用は、繰り返される熱サイクルを通じて予想通りに作用する。加えて、シリコーンの膨張は、バルブを開かせるだけでなく、スリーブを金型の側壁内に固定する。さらに、金型内でのゴムの流れがバルブヘッド４４にぶつかり、バルブ部材１４をベント本体１２と強制的に据え付けて密着させるときに、バルブが閉じるということが分かるであろう。室温では、バルブは、図２および３に示す閉じ位置にあり、金型の側壁内で同一平面のベントプラグを持った金型内面のサンドブラストを可能にさせる。さらに、本発明のベントバルブは、金型の内壁と同一面で搭載され、バルブは金型面と同一面で据えられる。従って、バルブ内への材料の移動は殆どなく、タイヤのようなスプルーの無い完成品が得られる。スプルーの排除は、成型後に除去するコストを回避し、最終製品の外観を高める。

本発明によるベントアセンブリの拡大斜視図である。 閉じた状態を示す、組み立てられたベントを通る縦断面図である。 図４に示す位置から９０度回転させた、組み立てられたベントを通る縦断面図である。 金型の壁部に部分的に挿入された、組み立てられたベントの側面図である。 金型の壁部に完全に挿入された、組み立てられたベントの、部分的に断面で示す側面図である。 金型の壁部に完全に挿入され、ベントバルブが完全に開いた位置にある、組み立てられたベントの、部分的に断面で示す側面図である。

符号の説明

１０ ベントアセンブリ（ベントプラグ）
１２ ベント本体（スリーブ）
１４ ベント閉鎖部材（バルブ部材）
２１ 通し穴
２２，２４ ショルダー
２６ 溝
２８，３０，３２ オリフィス
３６ 貯蔵部
４２ 膨張剤（シリコーン）
４４ バルブヘッド
４６ 弁体
４８ ステム部
５４ ギャップ
５８ 受け穴
６０ 空気通路

Claims (3)

1. 金型キャビティを有する金型用のベントにおいて、
   ベント本体と、
   前記ベント本体内に配置されたバルブ部材であって、前記バルブ部材を前記ベント本体に関して閉じ位置から開き位置へ動かす前記ベント本体内の粘性を有する膨張材料の膨張によって動かされるベントバルブ部材と、
   を有することを特徴とするベント。
2. 前記ベント本体は、前記膨張材料を含む細長いスリーブを有しており、前記ベント本体は、その中に延びて、前記開き位置にあるときに前記バルブ部材の周囲に空気が逃げるのを可能とする少なくとも一つの通気穴を含む、請求項１に記載のベント。
3. 前記バルブ部材は、前記閉じ位置と開き位置との間を交互に動き、前記膨張材料は、体積が膨張して前記バルブ部材を前記開き位置へ動かし、前記バルブ部材が前記閉じ位置に戻るように体積が収縮する、請求項１に記載のベント。

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