JP2007038426A - タイヤ用モールド及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピュー及びベアーが抑制されたタイヤの提供。
【解決手段】セグメント４は、本体１８と、第一ブレード２０ａとを備えている。第一ブレード２０ａの一部は、本体１８のキャビティ面１０に露出している。本体１８と第一ブレード２０ａとの間には、微小な隙間が存在している。この隙間は、第一ブレード２０ａに沿って存在している。第一ブレード２０ａの一端は、分割面１４に至っている。換言すれば、第一ブレード２０ａと本体１８との隙間は、本体１８の外部と連通している。加硫工程において、第一ブレード２０ａの近傍のガスは、この第一ブレード２０ａと本体１８との隙間を通じて移動し、外部へと排出される。ブレード２０と外部との連通が、本体１８に埋設された他のブレード２０、本体１８に埋設されたワイヤー２４又は本体に穿設された通気孔２６、２８を介して達成されてもよい。
【選択図】図４

Description

本発明は、タイヤの成形・加硫工程に用いられるモールドに関する。

タイヤの加硫工程では、モールドが用いられている。オールドは、割モールドとツーピースモールドとに大別される。加硫工程では、予備成形されたグリーンタイヤが、モールドに投入される。このグリーンタイヤは、モールドとブラダーとによって形成されるキャビティにおいて、加圧されつつ加熱される。加圧と加熱とにより、グリーンタイヤのゴム組成物がキャビティ内を流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。加圧の際、モールドのキャビティ面とグリーンタイヤとの間にガスが残留すると、タイヤの表面にベアーが形成される。ベアーは、タイヤの品質を低下させる。

モールドには、ベントホールが設けられている。ベントホールは、キャビティと外気とを連通する。グリーンタイヤとキャビティ面との間に存在するガスは、ベントホールを通じて外気へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。

割モールドは、円弧状のトレッドセグメントを備えている。多数のトレッドセグメントが並べられることで、リング状のキャビティ面が形成される。トレッドセグメントの、隣接するトレッドセグメントとの境界は、「分割面」と称されている。ベントホールのみならず、この分割面を通じても、ガスが排出される。この排出により、ベアーが防止される。この割モールドでは、ベントホールの数が抑制されうる。分割面を通じてガスが排出されやすいモールドが、特開平１１−１９８１４５号公報に開示されている。
特開平１１−１９８１４５号公報

ガスが排出された後、ベントホールには多少のゴム組成物が入り込む。このゴム組成物は、タイヤの表面にスピューを形成する。ベントホールは多数設けられるので、スピューの数も多数である。このスピューは、タイヤの外観を低下させる。外観向上の目的でスピューは切削・除去されるが、この除去には手間がかかる。過誤により一部のスピューが残存する場合がある。

モールドが繰り返し使用されると、ベントホールに徐々にゴム組成物のカスが堆積し、キャビティと外気との連通が阻害される。カスの堆積は、ベアーの発生の原因となる。不良低減の観点から、ベントホールにカスが堆積した段階で、モールドが清浄される。ベントホールの内周径は小さいので、清浄には労力を要する。清浄の容易の目的でカートリッジ式のベントホールを備えたモールドも用いられているが、このモールドの構造は複雑である。

タイヤは、そのトレッド面に、多数の溝を備える。モールドのキャビティ面には、溝に対応するパターンが形成されている。このパターンに起因して、キャビティ面には、ガスが移動しやすい部位と、ガスが移動しにくい部位とが存在する。ガスが移動しにくい部位がベントホール又は分割面から離れていると、ガスの残留が生じやすい。

本発明の目的は、スピュー及びベアーが抑制されたタイヤの提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドは、本体と、この本体に埋設されその一部が本体のキャビティ面に露出するブレードとを備えている。この本体とブレードとの間には、微小な隙間が存在している。この隙間は、本体の外部と連通している。

好ましくは、本体はアルミニウム合金からなり、ブレードは鋼からなる。好ましくは、ブレードの表面に凹凸加工が施される。

好ましくは、隙間の連通は、このブレードの一端が本体の外面に至ることで達成される。隙間の連通が、本体に埋設された他のブレード、本体に埋設された金属製連結部材又は本体に穿設された通気孔を介して達成されてもよい。

本発明に係るタイヤ製造方法は、
本体とこの本体に埋設されその一部が本体のキャビティ面に露出するブレードとを備えており、この本体とブレードとの間に微小な隙間が存在しており、この隙間が本体の外部と連通しているモールドに、グリーンタイヤが投入される工程
及び
このグリーンタイヤのゴム組成物がモールド内での加圧及び加熱により流動し、グリーンタイヤとキャビティ面との間のガスが隙間を通じて排出される工程
を含む。

このモールドでは、本体とブレードとの間にある微小な隙間を通じ、ガスが移動する。このモールドでは、ガスが残留しにくい。このモールドでは、ベントホールの数が抑制されうる。このモールドにより、スピュー及びベアーが抑制されたタイヤが得られうる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ用モールド２の一部が示された平面図である。図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。このモールド２は、多数のトレッドセグメント４と、上下一対のサイドプレート６と、上下一対のビードリング８とを備えている。セグメント４の平面形状は、実質的に円弧状である。多数のセグメント４が、リング状に連結される。セグメント４の数は、通常３以上２０以下である。サイドプレート６及びビードリング８は、実質的にリング状である。このモールド２は、いわゆる「割モールド」である。

図３は、図１のセグメント４が示された斜視図である。このセグメント４は、キャビティ面１０、背面１２及び一対の分割面１４を備えている。

図４は、図３のセグメント４のキャビティ面１０が示された正面図である。このキャビティ面１０は、多数の筋山１６を備えている。この筋山１６は、タイヤのトレッドの溝に対応する。この筋山１６により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

このセグメント４は、本体１８と、多数のブレード２０とを備えている。これらブレード２０は、２つの第一ブレード２０ａと、２つの第二ブレード２０ｂと、２つの第三ブレード２０ｃと、２つの第四ブレード２０ｄとを含んでいる。本体１８の熱膨張係数は、ブレード２０の熱膨張係数とは異なる。本体１８はアルミニウム合金からなり、鋳造によって得られる。ブレード２０は、鋼からなる。具体的には、ブレード２０は、炭素鋼、ステンレス鋼又は合金鋼からなる。ブレード２０の厚みは、通常は０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。後に詳説されるように、ブレード２０の一部は本体１８のキャビティ面１０に露出している。

このセグメント４の製作では、まずブレード２０が鋳型に挿入される。次に、この鋳型に溶融アルミニウム合金が流し込まれる。鋼の融点はアルミニウム合金の融点よりも高いので、アルミニウム合金の流し込みによってもブレード２０は溶融しない。このアルミニウム合金が凝固し、本体１８が得られる。このセグメント４では、鋳ぐるみにより、ブレード２０が本体１８に埋設されている。

凝固及び冷却時の本体１８及びブレード２０の収縮により、本体１８とブレード２０との間には微小な隙間が生じる。常温（２０℃）におけるブレード２０の厚みが０．３０ｍｍ、鋳造時にブレード２０が到達する温度が５００℃、ブレード２０の熱膨張係数が１６．０×１０^−６と仮定された場合、鋳造時のブレード２０の厚みは、下記数式によって算出される。
0.30 * (500 - 20) * 16.0 * 10^-6 + 0.3 = 0.3023
算出されたブレード２０の厚みは、０．３０２３ｍｍである。本体１８の熱膨張係数が２３．４×１０^−６と仮定されたとき、７００℃から常温までの冷却時の収縮によって生じる本体１８とブレード２０との隙間は、下記数式によって算出される。
(0.3023 * (700 - 20) * 23.4 * 10^-6 + 0.3023 - 0.30) / 2 = 0.0036
算出された隙間の幅は、０．００３６ｍｍである。この隙間は、ブレード２０に沿って存在している。ブレード２０の一部は本体１８のキャビティ面１０に露出しているので、隙間はキャビティ面１０にも表れる。この隙間は微小なので、タイヤの表面の外観に悪影響を与えない。

このモールド２が用いられたタイヤ製造方法では、まず、予備成形工程によってグリーンタイヤが得られる。次に、モールド２が開いておりブラダーが収縮している状態で、グリーンタイヤがモールド２に投入される。この段階では、グリーンタイヤのゴム組成物は未架橋状態である。次に、モールド２が締められ、ブラダーが膨張する。グリーンタイヤはブラダーによってモールド２のキャビティ面１０に押しつけられ、加圧される。この状態のグリーンタイヤＧが、図２に示されている。同時にグリーンタイヤＧは、加熱される。加圧と加熱とによりゴム組成物が流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。グリーンタイヤＧが加圧及び加熱される工程は、加硫工程と称される。

図４から明らかなように、第一ブレード２０ａの一端は、分割面１４（すなわち本体１８の外面）に至っている。従って、第一ブレード２０ａと本体１８との隙間は、本体１８の外部と連通している。加硫工程において、第一ブレード２０ａの近傍のガスは、この第一ブレード２０ａと本体１８との隙間を通じて移動し、外部へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。ブレード２０の両端が、分割面１４に至ってもよい。ブレード２０が、本体１８の背面１２に至ってもよい。ブレード２０に、穴が形成されてもよい。穴により、ブレード２０の、一方の隙間から他方の隙間へのガスの移動が促進される。

図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。この図５には、本体１８、第一ブレード２０ａ、第二ブレード２０ｂ、第三ブレード２０ｃ及び第四ブレード２０ｄが示されている。ブレード２０の端面２２は、キャビティ面１０から突出している。換言すれば、ブレード２０の一部は本体１８のキャビティ面１０に露出している。

このセグメント４は、金属製連結部材としてのワイヤー２４を備えている。ワイヤー２４の、一端は第一ブレード２０ａと当接しており、他端は第二ブレード２０ｂと当接している。このワイヤー２４は、鋳ぐるみによって本体１８に埋設されている。鋳造時の収縮により、本体１８とワイヤー２４との間には微小な隙間が形成されている。この隙間は、ワイヤー２４に沿って存在している。加硫工程において、第二ブレード２０ｂの近傍のガスは、この第二ブレード２０ｂと本体１８との隙間を通じて移動し、さらにワイヤー２４と本体１８との隙間を通じて移動して、第一ブレード２０ａに至る。前述の通り、第一ブレード２０ａと本体１８との間にも隙間が存在するので、ガスはこの隙間を通じて外部へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。このセグメント４では、ワイヤー２４及び第一ブレード２０ａを介して、第二ブレード２０ｂと本体１８との隙間の、外部との連通が達成されている。ワイヤー２４は単線でも撚り線でもよい。ガスが容易に移動しうるとの観点から、撚り線が好ましい。ワイヤー２４に代えて、連結部材として、金属製のプレートが本体１８に埋設されてもよい。

図６は、図４のVI−VI線に沿った断面図である。この図６において符号２６で示されているのは、第一通気孔である。第一通気孔２６の、一端は第三ブレード２０ｃに至っており、他端は分割面１４に至っている。加硫工程において、第三ブレード２０ｃの近傍のガスは、この第三ブレード２０ｃと本体１８との隙間を通じて移動し、さらに第一通気孔２６を通じて移動して、外部へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。このセグメント４では、第一通気孔２６を介して、第三ブレード２０ｃと本体１８との隙間の、外部との連通が達成されている。

図５において符号２８で示されているのは、第二通気孔である。第二通気孔２８の、一端は第四ブレード２０ｄに至っており、他端は背面１２に至っている。加硫工程において、第四ブレード２０ｄの近傍のガスは、この第四ブレード２０ｄと本体１８との隙間を通じて移動し、さらに第二通気孔２８を通じて移動して、外部へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。このセグメント４では、第二通気孔２８を介して、第四ブレード２０ｄと本体１８との隙間の、外部との連通が達成されている。

このモールド２では、ブレード２０と本体１８との隙間を通じてエアーが排出されるので、ベントホールが形成される必要がない。このモールド２により得られたタイヤには、スピューが存在しない。もちろん、ブレード２０と共に、ベントホールが形成されてもよい。このモールド２では、前述のように、ブレード２０の端面がキャビティ面１０から突出しているので、ブレード２０によってタイヤのトレッド面にパターンが形成されうる。

ガスの排出の観点から、隙間の幅は０．００１ｍｍ以上が好ましく、０．００２ｍｍ以上がより好ましい。タイヤの外観の観点から、隙間の幅は０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０８ｍｍ以下がより好ましい。

モールド２が繰り返し用いられると、キャビティ面１０に堆積物が付着する。この堆積物は、タイヤの品質を損なう。堆積物は、除去される必要がある。除去には通常、ショットブラスト処理が採用される。ショットブラスト処理により、本体１８又はブレード２０が微小な塑性変形を起こす。この塑性変形により、ブレード２０と本体１８との隙間が消滅することがある。モールド２が高温（例えば４００℃以上）に昇温されれば、本体１８及びブレード２０が膨張する。その後にモールド２の温度が常温に降下すれば、隙間が再生される。このモールド２では、ベント効果の回復が容易である。

ブレード２０の表面に、凹凸加工が施されることが好ましい。凹凸加工が施されたブレード２０では、本体１８との間の隙間が確保されやすい。典型的な凹凸加工は、ローレット加工である。凹凸加工において、凹部と凸部との高さの差は、ベアー抑制の観点から０．００１ｍｍ以上が好ましく、０．００３ｍｍ以上がより好ましい。タイヤの外観の観点から、高さの差は０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０８ｍｍ以下がより好ましい。

ブレード２０の形状は、筋山１６のパターン、ガスが移動しにくい箇所の面積等が考慮されて、適宜決定される。図４から明らかなように、第一ブレード２０ａ及び第四ブレード２０ｄは直線状であり、第二ブレード２０ｂ及び第三ブレード２０ｃは円弧状である。円形、矩形、波形、「Ｌ」字状、「Ｃ」字状、「Ｙ」字状等のブレード２０が設けられてもよい。

２枚のブレード２０が重ねられて配置されてもよい。この場合、一方のブレード２０と他方のブレード２０との間の隙間も、ガスの移動に寄与する。

図７は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールド３０の一部が示された断面図である。この図７には、トレッドセグメント３２が示されている。このセグメント３２は、本体３４と、ブレード３６とを備えている。本体３４はアルミニウム合金からなり、鋳造によって得られる。ブレード３６は、鋼からなる。具体的には、ブレード３６は、炭素鋼、ステンレス鋼又は合金鋼からなる。ブレード３６は、鋳ぐるみによって本体３４に埋設されている。ブレード３６の厚みは、通常は０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体３４には、筋山３８が形成されている。

ブレード３６の端面４０は、キャビティ面４２と面一である。換言すれば、ブレード３６の一部は本体３４のキャビティ面４２に露出している。キャビティ面４２から突出したブレード３６の一部が削られることで、キャビティ面４２と面一なブレード３６が得られる。

鋳造後の収縮により、本体３４とブレード３６との間には、微小な隙間が形成されている。この隙間は、ブレード３６に沿って存在している。ブレード３６の一部は本体３４のキャビティ面４２に露出しているので、隙間はキャビティ面４２にも表れる。

本体３４には、通気孔４４が形成されている。この通気孔４４の、一端はブレード３６に至っており、他端は背面４６に至っている。加硫工程において、ブレード３６の近傍のガスは、このブレード３６と本体３４との隙間を通じて移動し、さらに通気孔４４を通じて移動して、外部へと排出される。この排出により、ベアーが防止される。このセグメント３２では、通気孔４４を介して、ブレード３６と本体３４との隙間の、外部との連通が達成されている。連通が、ワイヤー等の金属製連結部材によって達成されてもよい。連通が、他のブレードを介して達成されてもよい。連通が、ブレード３６の一端が本体３４の外面に至ることで達成されてもよい。

このモールド３０で得られたタイヤの表面には、ブレード３６の跡は表れない。このモールド３０では、タイヤのトレッドパターンの制約を受けることなく、ブレード３６が配置されうる。キャビティ面４２と面一なブレード３６と、キャビティ面４２から突出したブレードとが混在してもよい。

図８は、本発明のさらに他の実施形態に係るタイヤ用モールド４８の一部が示された正面図である。この図８には、トレッドセグメント５０のキャビティ面５２が示されている。図９は、図８のIX−IX線に沿った拡大断面図である。このセグメント５０は、本体５４と、ブレード５６とを備えている。本体５４はアルミニウム合金からなり、鋳造によって得られる。ブレード５６は、鋼からなる。具体的には、ブレード５６は、炭素鋼、ステンレス鋼又は合金鋼からなる。ブレード５６は、鋳ぐるみによって本体５４に埋設されている。ブレード５６の厚みは、通常は０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。本体５４には、筋山５８が形成されている。

ブレード５６の端面６０の一部は、筋山５８で覆われている。ブレード５６の端面６０の残余の部分は、キャビティ面５２に露出している。鋳造後の収縮により、本体５４とブレード５６との間には、微小な隙間が形成されている。この隙間は、ブレード５６に沿って存在している。隙間は、筋山５８で覆われた部位にも存在している。

本体５４には、通気孔６２が形成されている。この通気孔６２の、一端はブレード５６に至っており、他端は背面６４に至っている。加硫工程において、ブレード５６の近傍のガスは、このブレード５６と本体５４との隙間を通じて移動し、さらに通気孔６２を通じて移動して、外部へと排出される。一部のガスは、筋山５８をくぐり抜けて、通気孔６２を通じて排出される。この排出により、ベアーが防止される。このセグメント５０では、通気孔６２を介して、ブレード５６と本体５４との隙間の、外部との連通が達成されている。連通が、ワイヤー等の金属製連結部材によって達成されてもよい。連通が、他のブレードを介して達成されてもよい。連通が、ブレード５６の一端が本体５４の外面に至ることで達成されてもよい。

以上、割モールドが一例とされて本発明が説明されたが、外部と連通するブレードがツーピースモールドに設けられてもよい。ツーピースモールドの場合は、本体（すなわち上型又は下型）にブレードが埋設される。このブレードが、本体とビードリングとの境界面に至るか、上型と下型とのパーティング面に至ることにより、ガスが外部へと排出されうる。ブレードが、本体に埋設された他のブレード、本体に埋設された金属製連結部材又は本体に穿設された通気孔を介して、外部と連通してもよい。

［実施例１］
図１から図６に示されたモールドを用意した。サイドプレートの仕様は、以下の通りである。このモールドを用いて、そのサイズが「１９５／６５Ｒ１５」である乗用車用のタイヤを得た。

［実施例２］
図７に示されるような、キャビティ面と面一のブレードを備えたモールドを用いた他は実施例１と同様にして、タイヤを得た。

［比較例］
ブレードを備えていないモールドを用いた他は実施例１と同様にして、タイヤを得た。

得られたタイヤの外観を目視で観察し、ベアーの有無をチェックした。３０本のタイヤのうち、ベアーが存在するものの数は、下記の通りであった。
実施例１：１本
実施例２：３本
比較例：７本
この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るモールドは、種々のタイヤの製造に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ用モールドの一部が示された平面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。 図３は、図１のセグメントが示された斜視図である。 図４は、図３のセグメントのキャビティ面が示された正面図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。 図６は、図４のVI−VI線に沿った断面図である。 図７は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールドの一部が示された断面図である。 図８は、本発明のさらに他の実施形態に係るタイヤ用モールドの一部が示された正面図である。 図９は、図８のIX−IX線に沿った拡大断面図である。

符号の説明

２、３０、４８・・・タイヤ用モールド
４、３２、５０・・・トレッドセグメント
１０、４０、５２・・・キャビティ面
１２、４６、６４・・・背面
１４・・・分割面
１６、３８、５８・・・筋山
１８、３４、５４・・・本体
２０、３６、５６・・・ブレード
２０ａ・・・第一ブレード
２０ｂ・・・第二ブレード
２０ｃ・・・第三ブレード
２０ｄ・・・第四ブレード
２４・・・ワイヤー
２６・・・第一通気孔
２８・・・第二通気孔
４４、６２・・・通気孔

Claims (6)

1. 本体と、この本体に埋設されその一部が本体のキャビティ面に露出するブレードとを備えており、
   この本体とブレードとの間に微小な隙間が存在しており、
   この隙間が、本体の外部と連通しているタイヤ用モールド。
2. 上記本体がアルミニウム合金からなり、ブレードが鋼からなる請求項１に記載のモールド。
3. 上記ブレードの表面に凹凸加工が施されている請求項１又は２に記載のモールド。
4. 上記隙間の連通が、このブレードの一端が本体の外面に至ることで達成されている請求項１から３のいずれかに記載のモールド。
5. 上記隙間の連通が、本体に埋設された他のブレード、本体に埋設された金属製連結部材又は本体に穿設された通気孔を介して達成されている請求項１から３のいずれかに記載のモールド。
6. 本体とこの本体に埋設されその一部が本体のキャビティ面に露出するブレードとを備えており、この本体とブレードとの間に微小な隙間が存在しており、この隙間が本体の外部と連通しているモールドに、グリーンタイヤが投入される工程と、
   このグリーンタイヤのゴム組成物がモールド内での加圧及び加熱により流動し、グリーンタイヤとキャビティ面との間のガスが隙間を通じて排出される工程と
   を含むタイヤ製造方法。

Images