JP2005305921A

JP2005305921A - 成形金型

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Publication number: JP2005305921A
Application number: JP2004128582A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakai; 美行中井
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04
Also published as: EP1588820A1; CN1689780A; US7252488B2; US20050238744A1

Abstract

【課題】スピューやバリ状のはみ出し部の発生を伴うことなく、排気不足による製品不良の発生をより確実に抑制する。
【解決手段】成形金型の成形面Ｓに、この成形面Ｓと空気吐出部６とで開口することにより、被成形物Ｊと前記成形面Ｓとの間の空気溜まりを前記空気吐出部６をへて排気でき、しかもワイヤＷを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベント９を含むベント手段を設ける。成形金型がゴムタイヤ加硫用及びゴムプレス用の場合には、前記ワイヤＷの直径を０．１ｍｍ以下とすることにより放電加工スリットベント９のスリット巾を０．１２ｍｍ以下に形成する。成形金型が射出成形用の場合には、前記ワイヤＷの直径を０．０５ｍｍ以下とすることによりスリット巾を０．０６ｍｍ以下に形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、被成形物と成形面との間の空気溜まりを、スピューやバリ状のはみ出し部の発生を伴うことなく効率よく排気しうる成形金型に関する。

ゴムタイヤ加硫用、ゴムプレス用、射出成形用などの成型金型では、被成形物と成形面との間に空気溜まりが発生することにより、製品表面にベア（凹み部分）が形成されて外形形状を損ねるなど製品不良を生じさせることが知られている。このことから従来より、前記空気溜まりを排気する種々なベント手段が採用されており、例えばゴムタイヤ加硫用、及びゴムプレス用の成型金型では、一般に、ベントホールタイプ、及びスリットベントタイプ（所謂ノンスピュータイプ）のものが使用されている。又射出成形用、特にゴルフボール用の射出成形金型では、環状のスリットベントタイプのものが使用されている。

なお前記ベントホールタイプは、成形面に直径１〜２ｍｍの小径なベントホールを設けるもので、構造簡易かつ形成容易であるため金型製造コストを安価とするが、その反面、排気に伴って被成形物であるゴムがベントホール中に流出するため、製品表面にスピュー（ひげ状の突起）が形成されるなど、外観を損ねる、或いはスピューを切除するための処理に労力を要するという問題がある。

又前記スリットベントタイプは、特許文献１などに示すように、成型金型を多数個のセグメントに分割し、このセグメント間に形成される細いスリット状の隙間（スリットベント）を利用して排気するものであり、スピューやバリ状のはみ出し部の発生がなく優れた外観を確保しうる。しかし、排気位置が金型の分割位置に限定されるため、タイヤなどトレッドパターンごとに空気溜まりが発生しやすくなる部位の位置が変化する場合に充分に対応することが難しく、前記部位での排気が不十分となったり、或いは前記部位にベントホールが別途必要になるなどスピュー等の発生を確実になくすことは困難であった。

又ゴルフボール用の射出成形金型などで採用する前記環状のスリットベントタイプでは、特許文献２などに示すように、金型にその成形面で開口する孔部を設け、この孔部に挿入するピンと孔部との間に形成される細いスリット状の環状の隙間（環状のスリットベント）を利用して排気している。しかしこの環状のスリットベントも、ディンプル間やディンプルの輪郭形状に沿って形成されるなど、その形成位置やサイズが制約されるため、スリットベントの長さを充分に確保することが難しく、排気不良の恐れを招いている。

又何れのスリットベントも部材間の隙間（セグメント間の隙間、及び孔部と挿入ピンとの隙間）によって形成されるため、双方の部材に高い寸法精度が要求されるため、その加工を難しいものとしていた。

特開２００３−３１１７４２号公報特開平１０−１７５２１９号公報

そこで本発明は、所定の直径の細いワイヤを用いたワイヤ放電加工によって、成形面にスリットベントを直接に形成することを基本として、スリットベントを所望の位置、所望の長さで自在にかつ容易に形成することができ、ベントホール等を併用することなく排気性能を充分に確保することが可能となり、スピューやバリ状のはみ出し部の発生を伴うことなく、排気不足による製品不良の発生をより確実に抑制しうる成形金型を提供することを目的としている。

本願請求項１の発明は、被成形物を成形面の形状に合わせて成形するゴムタイヤ加硫用の成形金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．１ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．１２ｍｍ以下としたことを特徴としている。

又請求項２の発明は、ゴムプレス用の成形金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．１ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．１２ｍｍ以下としたことを特徴としている。

又請求項３の発明は、射出成形用の成型金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．０５ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．０６ｍｍ以下としたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、スリットベントを所望の位置、所望の長さで自在にかつ容易に形成することができ、ベントホール等を併用することなく排気性能を充分に確保することが可能となり、スピューやバリ状のはみ出し部の発生を伴うことなく、排気不足による製品不良の発生をより確実に抑制できる。

以下、本発明がゴムタイヤ加硫用の成形金型（第１本実施形態）、ゴムプレス用の成形金型（第２本実施形態）、射出成形用の成型金型（第３本実施形態）である場合を、順を追って図示例とともに説明する。

第１本実施形態の成形金型は、図１に示すように、被成形物Ｊである生タイヤの未加硫ゴムを、成形面Ｓの形状に合わせて加硫成形することによりタイヤＴを形成するゴムタイヤ加硫用の成形金型１Ａ（以下タイヤ加硫成形金型１Ａという）であって、タイヤＴのトレッド面ｔａを成形するトレッド成形面Ｓａを有するトレッド金型２と、サイドウォール面ｔｂを成形するサイドウォール成形面Ｓｂを有する上下一対のサイドウォール金型３と、ビード面ｔｃを成形するビード成形面Ｓｃを有する上下一対のビード金型４とを具える周知構成をなす。そして各金型２，３，４が互いに接合する金型閉状態において、各成形面Ｓａ，Ｓｂ、Ｓｃが協働して閉じたタイヤ成形面を形成する。

又前記タイヤ加硫成形金型１Ａは、前記トレッド金型２がタイヤ周方向の複数個のセグメント５（図２に示す）に分割された所謂セクショナルモールド構造をなす。そして各セグメント５のトレッド成形面Ｓａには、このトレッド成形面Ｓａと空気吐出部６とで開口し、該トレッド成形面Ｓａと被成形物Ｊとの間の空気溜まりを空気吐出部６を経て外部に排気するベント手段７を設けている。

なおトレッド成形面Ｓａは、トレッドパターン形成用の突条部８を具え、本例では、該突条部８がタイヤ周方向にのびる例えば２本のリブ状の縦の突条部８ａと、この縦の突条部８ａからタイヤ軸方向外側にのびる横の突条部８ｂとからなる場合を例示している。

又前記ベント手段７は、ワイヤ放電加工により形成される放電加工スリットベント９を少なくとも含み、これによって本例では、従来的なベントホールを排除している。具体的には、前記放電加工スリットベント９は、図２に示すように、セグメント５のタイヤ周方向の端部５Ｅに形成される第１の放電加工スリットベント９ａと、前記端部５Ｅ、５Ｅ間をのびる浅い第２の放電加工スリットベント９ｂと、前記突条部８ａ、８ｂを横切る第３の放電加工スリットベント９ｃとを具える。本例では、各放電加工スリットベント９ａ〜９ｃは、トレッド成形面Ｓａ上を直線でのびる直線状の放電加工スリットベントとして形成される。

なお前記第１の放電加工スリットベント９ａは、トレッド成形面Ｓａからセグメント５の外面５Ｓまで貫通してのびる深いスリットベントであって、この場合、前記外面５Ｓが前記空気吐出部６を構成している。なお第１の放電加工スリットベント９ａは、図３（Ａ）に概念的に示すように、ワイヤ放電加工機の結線されたワイヤＷに対してトレッド成形面Ｓａを略直角に向けたセグメント５を、その端部５Ｅの側から送り込むことにより形成できる。

又第２の放電加工スリットベント９ｂは、前記端部５Ｅ、５Ｅ間の全巾に亘って形成される浅いスリットベントであって、本例では、前記外面５Ｓからのびる通気孔１０（図１に示す）に導通している。従って、第２の放電加工スリットベント９ｂでは、この通気孔１０が前記空気吐出部６を構成している。なお第２の放電加工スリットベント９ｂは、図３（Ｂ）に概念的に示すように、前記ワイヤＷに対して、トレッド成形面Ｓａを略平行に向け、セグメント５をトレッド成形面Ｓａの側から送り込むことにより形成できる。

又第３の放電加工スリットベント９ｃは、前記突条部８を横切るクロススリットベントであって、本例では、横の突条部８ｂを横切る第３の放電加工スリットベント９ｃ１は、この横の突条部８ｂを横切った後にトレッド成形面Ｓａ上をのびることから、第２の放電加工スリットベント９ｂを併設している。この第３の放電加工スリットベント９ｂも、図３（Ｃ）に概念的に示すように、前記ワイヤＷに対して、トレッド成形面Ｓａを略平行に向け、セグメント５をトレッド成形面Ｓａの側から送り込むことにより形成できる。

ここで、タイヤ加硫成形金型１Ａでは、図４に示すように、成型時、前記突条部８が先に被成形物Ｊに埋入する結果、突条部８に遮られて空気が移動できなくなり、空気溜まりが発生しやすくなる。しかし、第３の放電加工スリットベント９ｃ（クロススリットベント）を設けることにより、空気の移動が自在となる。又移動した空気は、第１、第２の放電加工スリットベント９ａ、９ｂから外部に排気されるが、このスリットベント９ａ、９ｂのスリット長さを長く確保しうること、及び前述の空気の移動が自在となることの相乗作用により、従来的なベントホールを用いることなく、優れた排気性能を発揮することが可能となる。

又各放電加工スリットベント９ａ〜９ｃは、ワイヤ放電加工によってセグメント５に直接形成するものであり、従来的なスリットベントの如く部材間の隙間によって形成するものでないため、高い加工精度が不要となるなど加工効率や加工コストなどを改善しうる。又自在な位置に形成しうるため自由度が高く、種々なトレッドパターンに対応しうる。

ここで、前記放電加工スリットベント９ａ〜９ｃでは、空気だけを通して被成形物Ｊである未加硫ゴムは通さないことが必要であり、そのために、そのスリット巾を、少なくとも０．１２ｍｍ以下、好ましくは０．０４ｍｍ以下に設定する。なおスリット巾の下限値は、特に規制しないが０．０１ｍｍ以上が排気効率の観点から好ましい。なおこのような細いスリット巾のスリットベントは、放電電極として直径０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下のワイヤＷを使用することにより形成できるが、この形成は、近年のワイヤ放電加工技術の進歩により可能となった。

次に、第２本実施形態の成形金型は、ゴムプレス用の成形金型１Ｂ（以下ゴムプレス成形金型１Ｂという）であって、図５、６には、プリキュア方式のタイヤ更生に際して使用される長尺帯状のプリキュアトレッドゴムＵをプレス成形する場合を例示している。

このゴムプレス成形金型１Ｂは、プリキュアトレッドゴムＵのトレッド面を成形するトレッド成形面Ｓｅを有する下金型２１と、プリキュアトレッドゴムＵのベース面を成形するベース成形面Ｓｄを有する上金型２２とからなる割金型であって、金型閉状態において前記成形面Ｓｄ、Ｓｅ間にプレス成形用のキャビティを形成している。

なお下金型２１の前記トレッド成形面Ｓｅには、前記第１本実施形態と同様、縦の突条部２３ａと、該縦の突条部２３ａからタイヤ軸方向外側にのびる横の突条部２３ｂとからなるトレッドパターン形成用の突条部２３を突設するとともに、このトレッド成形面Ｓｅと被成形物Ｊとの間の空気溜まりを排気するベント手段２４を設けている。このベント手段２４も前記ベント手段７と同様、ワイヤ放電加工により形成される放電加工スリットベント９を少なくとも含み、これによって本例では、従来的なベントホールを排除している。

なお本例では、前記放電加工スリットベント９は、図６に示すように、下金型２１の長手方向両端部２１Ｅ、２１Ｅ間の全巾に亘って形成される浅い第２の放電加工スリットベント９ｂと、前記突条部２３を横切るクロススリットベントである第３の放電加工スリットベント９ｃとで形成される。又この放電加工スリットベント９ｂ、９ｃも、放電電極として直径０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下のワイヤＷを使用することにより、そのスリット巾を、少なくとも０．１２ｍｍ以下、好ましくは０．０４ｍｍ以下として形成される。

次に、第３本実施形態の成形金型は、射出成形用の成型金型１Ｃ（以下射出成型金型１Ｃという）であって、本例では図７に示す如く、コアＢ１の周囲を、被成形物Ｊである例えばアイオノマー樹脂などの合成樹脂からなる外層Ｂ２で被覆したゴルフボールを射出成形にて形成する場合を例示している。

このゴルフボール用の射出成型金型１Ｃは、上金型３１と下金型３２とからなる割金型であって、接合面３３を合わせた金型閉状態において、ゴルフボール成形面Ｓｆで囲む中空球状のキャビティを形成する。なおゴルフボール成形面Ｓｆには、半球状の複数のディンプル形成用突起３９（図８に示す）を突出している。又前記接合面３３の部分には、被成形物Ｊをキャビティ内に注入する複数の小孔状のゲート３４が形成されるとともに、各ゲート３４は前記キャビティの廻りを周回する環状のランナー３５を介して射出装置（図示しない）に導通している。

又前記上下金型３１、３２には、キャビティ内でコアＢ１を同芯に支持するコア支持手段３６と、ベント手段３０とを設けている。

前記コア支持手段３６は、前記上下金型３１、３２の上下の極ＰＵ、ＰＬの周囲で夫々開口する複数のピン挿入孔３７と、このピン挿入孔３７に挿入されかつ先端でコアＢ１を支持するコア支持ピン３８とから形成される。なおゴルフボール成形面Ｓｆを接合面３３側から見た図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記ピン挿入孔３７は、ディンプルの位置でかつその輪郭形状に合わせて、即ち前記ディンプル形成用突起３９をその輪郭形状に合わせて刳り抜いて形成される。又前記コア支持ピン３８の先端は、ディンプル形成用突起３９と同形状の半球状をなす。

ここで、ゴルフボールを成形する場合には、コア支持ピン３８の先端間でコアＢ１を支持した状態（図７）でゲート３４から被成形物Ｊを注入する。そして射出完了直前、或いは射出完了直後に、コア支持ピン３８の先端がゴルフボール成形面Ｓｆと合う位置までコア支持ピン３８を後退させ、この状態で被成形物Ｊを固化させる。

又前記ベント手段３０は、放電加工スリットベント９を少なくとも含み、本例では、さらに前記コア支持手段３６によって形成される環状のスリットベント４０と、前記極ＰＵ、ＰＬの位置に形成される環状のスリットベント４１とを設けたものを例示している。

前記環状のスリットベント４０は、従来と同様、前記ピン挿入孔３７とコア支持ピン３８との間に形成される環状の隙間からなる。又前記環状のスリットベント４１は、各極ＰＵ、ＰＬの位置に穿設される排気孔４２と、この排気孔４２に挿入される排気ピン４３との間に形成される環状の隙間からなる。本例では、上の排気孔４２は、ディンプル形成用突起３９に囲まれた領域に形成される小孔をなし、又下の排気孔４２は、ディンプル形成用突起３９をその輪郭形状に合わせて刳り抜いた大径孔をなす場合を例示している。なお本明細書では、前記ピン挿入孔３７及び排気孔４２を総称するとき成形孔４４と呼び、又コア支持ピン３８及び排気ピン４３を総称するときピン４５と呼ぶ。

又前記放電加工スリットベント９は、前記成形孔４４を中心として放射状に直線でのびる複数本の直線状の放電加工スリットベントとして形成される。本例では、上金型３１には、前記排気孔４２を中心として例えば４本の放電加工スリットベント９が形成され、又下金型３２には、前記各ピン挿入孔３７を中心として例えば５本の放電加工スリットベント９が形成されるものを例示している。前記放電加工スリットベント９は、前記成形孔４４を下孔としてこの成形孔４４を通してワイヤＷを結線するとともに、該ワイヤＷを放射方向に相対移動させることにより形成できる。

なお射出成型金型１Ｃでは、被成形物Ｊが合成樹脂であることから、放電加工スリットベント９のスリット巾を、少なくとも０．０６ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以下に設定する。なおスリット巾の下限値は、特に規制しないが０．００５ｍｍ以上が排気効率の観点から好ましい。またこのスリット巾のスリットベントは、放電電極として直径０．０５ｍｍ以下、好ましくは０．０２ｍｍ以下のワイヤＷを使用することにより形成できる。なお環状のスリットベント４０、４１のスリット巾も前記放電加工スリットベント９に準じて設定される。

なお放電加工スリットベント９では、図９に示すように、予めワイヤ放電加工によって所望のスリット巾Ｋ１よりも大な巾Ｋで放電加工スリットベント９を形成し、その後、例えばハンマーによる直接の打撃や、硬質の投射材を高速で衝突させるショットブラストなどの衝撃処理Ｍを前記成形面Ｓに施し、この成形面Ｓにおける放電加工スリットベント９の開口部５０を狭く変形させることにより、該開口部５０のみを所望のスリット巾Ｋ１に形成しても良い。これは、現在の放電加工の技術では、放電加工スリットベント９の長さによっては、直径０．０３ｍｍ以下の細いワイヤで加工することが難しくなる場合があり、スリット巾Ｋが０．０４ｍｍ以下の放電加工スリットベント９を形成することに制限を受ける恐れがある。従って、放電加工スリットベント９が長い場合には、例えば、０．０５ｍｍのスリット巾Ｋの放電加工スリットベント９をワイヤ放電加工で形成し、しかる後ショットブラスト等により、その開口部５０のみを、例えば０．０１ｍｍ程度の巾まで減少させることが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の加硫金型の第１実施形態（ゴムタイヤ加硫用の加硫金型）を示す断面図である。それを構成するセグメントを、放電加工スリットベントとともに示す斜視図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、第１〜第３の放電加工スリットベントの形成方法を説明する概念図である。放電加工スリットベントの作用効果を説明する線図である。本発明の加硫金型の第２実施形態（ゴムプレス用の加硫金型）を示す断面図である。その下金型を、放電加工スリットベントとともに示す斜視図である。本発明の加硫金型の第３実施形態（射出成形用の加硫金型）を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は上金型、下金型の成形面を接合面側から見た線図である。放電加工スリットベントの形成方法の他の例を説明する線図である。

符号の説明

６空気吐出部
７、２４、３０ベント手段
８突条部
９放電加工スリットベント
１０通気孔
４１、４２環状のスリットベント
４３ピン
４４成形孔
Ｊ被成形物
Ｓ、Ｓａ、Ｓｅ、Ｓｆ成形面
Ｗワイヤ

Claims

被成形物を成形面の形状に合わせて成形する成形金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．１ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．１２ｍｍ以下としたことを特徴とするゴムタイヤ加硫用の成形金型。
被成形物を成形面の形状に合わせて成形する成形金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．１ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．１２ｍｍ以下としたことを特徴とするゴムプレス用の成形金型。
被成形物を成形面の形状に合わせて成形する成形金型であって、
前記成形面に、該成形面と空気吐出部とで開口し被成形物と前記成形面との間の空気溜まりを前記空気吐出部をへて排気でき、しかも直径が０．０５ｍｍ以下のワイヤを用いたワイヤ放電加工により形成した放電加工スリットベントを含むベント手段を有するとともに、前記放電加工スリットベントのスリット巾を０．０６ｍｍ以下としたことを特徴とする射出成形用の成型金型。
前記成形金型は、ゴルフボール用であることを特徴とする請求項３記載の射出成形用の成型金型。
前記ベント手段は、開口状態のベントホールを含むことなく、しかも前記成形面を直線でのびる直線状の放電加工スリットベントを具えるとともに、前記空気吐出部は、この成形金型の外面、又は外面と成形面との間で途切れる通気孔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成形金型。
前記ベント手段は、前記成形面が隆起する突条部を横切る直線状の放電加工クロススリットベントを具えることを特徴とする請求項１〜３、５のいずれかに記載の成形金型。
前記ベント手段は、前記成形面で開口する成形孔を中心として放射状に直線でのびる複数本の直線状の放電加工スリットベントを具えるとともに、前記成形孔にピンを挿入することにより該成形孔とピンとの間に形成されかつ前記放電加工スリットベントに連通する環状のスリットベントを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成形金型。
前記成形孔は、ゴルフボールのディンプルの位置でかつその輪郭形状に合わせて形成されたことを特徴とする請求項７記載のゴルフボール用の射出成形用の成型金型。