JP2007253470A - ビード部材の成形型及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形された未加硫のビードフィラーを有するビード部材を、成形型から円滑に取り出すことができるビード部材の成形型及び射出成形方法を提供すること。
【解決手段】環状のビードコア１ａが配設されるとともに、ビードフィラー１ｂを成形するための未加硫ゴム組成物が供給される環状凹溝９が形成された下型７と、下型７に対して開閉可能な上型８とを備えており、ビードコア１ａの周辺で下型７を構成するコア型部１７が、ビードコア１ａを支持した状態で、他の型部１５、１６から脱型方向Ｃに離間可能に構成されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、タイヤのビード部を構成するビード部材の成形型と射出成形方法とに関する。

空気入りタイヤは、図１０に示すようにサイドウォールゴム２やトレッドゴム３、インナーライナーゴム５など、複数のゴム部材を組み合わせて構成される。カーカスプライ４は、平行配列された複数本のカーカスコードがゴム被覆されてなり、一対の環状のビード部１に架け渡されるようにして配され、その幅方向端部がビード部材１０を挟み込むように巻き返されている。ビード部材１０は、図１１に示すように、径方向に延びる断面略三角形状の硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂと、ビードフィラー１ｂの内周に接着されたビードコア１ａとを有する。ビードコア１ａは、例えば鋼線の収束体により構成される。

かかるビード部材の成形には、一般に押出成形法が利用される。具体的には、押出機を用いて未加硫ゴム組成物を所定の断面形状で押し出し、そのゴム押出品を所定の長さで切断して端部同士を接合し、環状に成形するとともにビードコアの外周に接着する。しかしながら、かかる方法では、接合させる端部同士を密着させることにより局所的に肉厚となる部分が形成され、ユニフォミティが低下するという問題があった。また、ゴム押出品の切断や接合などの工程が必要となるため、工数が多くなるという問題もあった。

下記特許文献１には、線状ゴムを渦巻状に積層することでビード部材を成形する方法が開示されているが、かかる方法では、ビードフィラーの先端部が線状ゴムの厚みによって丸みを帯びてしまい、タイヤを成形する際にカーカスプライとの密着性が悪くなるため、部材間の剥離が生じる原因になりやすい。

これに対して、例えば下記特許文献２に開示されているように、射出成形法を利用してビード部材を成形することが考えられる。かかる場合、ビード部材は、押出機に類似の機構を利用して、加熱保持された成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入することにより成形され、ユニフォミティを良好に確保することができる。しかしながら、通常の射出成形方法によれば、成形型内のビードフィラーに熱と圧力が一定時間加えられ、加硫工程を経た後に脱型が行われるため、タイヤを成形する際に未加硫のカーカスプライとの接着性が良好ではなかった。

そこで、本発明者は、射出成形法を利用して、未加硫のビードフィラーを有するビード部材を成形することを想い到ったのであるが、かかる場合には、その剛性の低さに起因して成形型からの取り出しが困難になり、脱型性が著しく悪化するという問題があることが分かった。この問題は、成形型内でビードフィラーを十分に冷却して適度な剛性を持たせることにより改善されるものではあるが、その場合にはサイクルタイムが大幅に延びてしまうため実用的ではない。なお、下記特許文献３に開示されているように、イジェクトピンを利用した脱型方法が知られているが、未加硫のビードフィラーは上述のように低剛性であるため、ビード部材を局部的に突き上げて成形型から無理に引き離すと、ビードフィラーが形崩れを起こすおそれがあり好ましくない。
特開平１１−１０５１５５号公報 特開平５−６９５００号公報 特開平５−９６５８３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出成形された未加硫のビードフィラーを有するビード部材を、成形型から円滑に取り出すことができるビード部材の成形型及び射出成形方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るビード部材の成形型は、環状のビードコアが配設されるとともに、ビードフィラーを成形するための未加硫ゴム組成物が前記ビードコアの径方向外側に供給される環状凹溝が形成された第１の型と、前記環状凹溝を閉じてキャビティを形成する型締め位置と、前記環状凹溝を開放する型開き位置との間で、前記第１の型に対して相対変位可能に構成された第２の型とを備え、前記ビードコアの周辺で前記第１の型を構成するコア型部が、前記ビードコアを支持した状態で、前記第１の型を構成する他の型部から脱型方向に離間可能に構成されているものである。

上記構成の成形型によれば、次のようにしてビード部材を成形することができる。まず、第１の型に形成された環状凹溝に環状のビードコアを配設した後、第２の型を型締め位置に変位させて環状凹溝を閉じる。この状態において、ビードコアの径方向外側には、ビードフィラーを成形するためのキャビティが形成される。次に、そのキャビティに未加硫ゴム組成物を供給し、ビードコアとビードフィラーとが一体化されたビード部材を成形する。成形したビード部材を脱型するに際しては、第２の型を型開き位置に変位させた後、ビードコアの周辺で第１の型を構成するコア型部を、他の型部から脱型方向に離間させるようにする。このコア型部は、ビードコアを支持した状態で離間するため、剛性の高いビードコアを支持されたビード部材が成形型から円滑に取り出される。

上記において、前記コア型部が、前記環状凹溝を径方向内外に分割して、その内側となる型部であるものが好ましい。このコア型部を脱型方向に離間させることにより、ビードコアを周方向に均等に支持した状態で脱型することができる。未加硫のビードフィラーは粘着性が高く、成形型からの引き離しが困難になる傾向にあるが、このようにビードコアを周方向に均等に支持して脱型することにより、ビードフィラーを径方向内側から円滑に引き離すことができ、未加硫のビードフィラーが形崩れを起こすことなく、優れた脱型性を発揮することができる。

上記において、前記環状凹溝を径方向内外に分割して前記コア型部と他の型部とを区分する境界線が、前記環状凹溝のビードコアが配設される箇所に形成されていることが好ましい。これにより、コア型部を脱型方向に離間させた際に、ビード部材のビードコアだけがコア型部により支持された状態となり、粘着性が高い未加硫のビードフィラーはコア型部に接触しないことから、脱型したビード部材をコア型部から容易に取り外すことができる。

本発明の好ましい実施形態として、前記コア型部が、前記ビードコアの径方向内側に配される円板部と、前記円板部から径方向に張り出して前記ビードコアを支持する環状凸部とを有するものが挙げられる。かかるコア型部は構造がシンプルで使い勝手がよく、例えばその中心部分を支持して脱型方向に引き上げることにより、他の型部から容易に離間させることができる。

上記において、前記第１の型は、前記環状凹溝を径方向内外に分割して、その外側となるリング状型部が、前記第１の型を構成する他の型部から、前記コア型部と共に脱型方向に離間可能に構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、環状凹溝を形成するリング状型部とコア型部とを、第１の型から同時に且つ簡便に取り外すことができる。そのため、リング状型部又はコア型部を適宜に交換することにより、種々のサイズの環状凹溝を形成して、複数の異なるサイズのビード部材を効率的に成形することができる。

また、本発明のビード部材の射出成形方法は、成形型に環状のビードコアを配設し、そのビードコアの径方向外側に形成されたキャビティにビードフィラーとなる未加硫ゴム組成物を射出注入して、前記ビードコアとビードフィラーとが一体化したビード部材を成形する工程と、前記ビードフィラーが未加硫状態である間に、前記ビードコアの周辺で前記成形型を構成するコア型部により前記ビード部材を支持して脱型する工程と、を備えるものである。

本発明に係るビード部材の射出成形方法は、ビードフィラーが未加硫状態である間にビード部材を脱型して、未加硫のビードフィラーを有するビード部材を得るものである。この方法では、ビード部材を脱型するに際して、ビードコアの周辺で成形型を構成するコア型部によりビード部材を支持して脱型するようにする。そのため、剛性の高いビードコアを支持されたビード部材が成形型から円滑に取り出され、優れた脱型性を発揮することができる。

ここで、ビードフィラーに関しての「未加硫（状態）」とは、加硫が行われていない状態を指すが、加硫反応が全く進行していないものに限られず、いわゆる半加硫状態や、ＪＩＳＫ６２００で定義される加硫不足（最適加硫に到達していない加硫状態）に相当するものも含まれるとする。

上記においては、成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入した後、ビードフィラーを冷却する工程を経てから、ビード部材を脱型することが好ましい。これによりビードフィラーの加硫反応を進行させることなく、未加硫状態のビードフィラーをより確実に得ることができる。なお、この冷却工程では、ビードフィラーに適度の剛性を持たせるほどに冷却する必要はないため、サイクルタイムを悪化させることはない。

本発明により成形したビード部材は、押出成形法を利用して成形したものと比較してユニフォミティに優れたものとなり、またビードフィラーが未加硫であるため、タイヤ成形時にはカーカスプライとの接着性が良好となる。更に、ビード部材の成形時においては、ビードフィラーを加硫するための時間や、ビードフィラーに適度な剛性を持たせるために冷却を行う時間を確保する必要がないため、通常の射出成形に比べてサイクルタイムを大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る成形型の（ａ）型締め状態及び（ｂ）型開き状態を示す斜視図である。図２は、型締め状態における成形型の縦断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する。この成形型６は、図１１に示したビード部材１０を射出成形するのに用いられる。

成形型６は、上面に環状凹溝９が形成された下型７（前記第１の型に相当する。）と、下型７の上方に配された上型８（前記第２の型に相当する。）とを備える。上型８は、環状凹溝９を閉じて環状のキャビティ１１を形成する型締め位置（図１（ａ）及び図２参照）と、環状凹溝９を開放する型開き位置（図１（ｂ）参照）との間で、下型７に対して相対変位可能に構成されている。

上型８には、その上面の中心から下方に向かって延びるスプルー１２と、スプルー１２から幅方向両側に分岐して延びるランナー１３と、ランナー１３の端部から断面積を小さくしながら延びてキャビティ１１に連通するゲート１４とが形成されている。スプルー１２には、不図示の射出機構より未加硫ゴム組成物が供給され、供給された未加硫ゴム組成物は、ランナー１３及びゲート１４を介してキャビティ１１に射出注入される。

ここで、未加硫ゴム組成物とは、原料ゴムに加硫剤などの配合材料を常法にて配合し、加熱架橋を可能に調製したものをいう。原料ゴムとしては特に制限がなく、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。

環状凹溝９は、ビード部材１０に対応した断面形状を有しており、その径方向内側部分には、図３に拡大して示すように環状のビードコア１ａが配設される。配設されたビードコア１ａの径方向外側の空間は、環状凹溝９が上型８により閉じられた状態でキャビティ１１となり、後述するようにビードフィラー１ｂを成形するための未加硫ゴム組成物が供給される。

下型７は、本体型部１５、リング状型部１６及びコア型部１７を組み合わせて構成されている。リング状型部１６は、図４及び図５に示すようなリング状をなす型部であり、本体型部１５の上面に形成された円孔２０に収容可能に構成されている。リング状型部１６の径方向内側面は、上広がりのテーパ状に形成されており、キャビティ１１に接するテーパ面２１とコア型部１７に接するテーパ面２２とは、互いに異なる角度で傾斜している。

コア型部１７は、図６及び図７に示すような円板状をなす型部であり、リング状型部１６中央の空間部２３に収容可能に構成されている。コア型部１７は、ビードコア１ａの径方向内側に配される円板部２５と、円板部２５から径方向に張り出してビードコア１ａを下方から支持する環状凸部２６とを有し、環状凸部２６の径方向外側面は、リング状型部１６のテーパ面２２に沿って上広がりのテーパ状に形成されている。

本実施形態のコア型部１７には、その中心にねじ孔２７が形成されているとともに、その周囲に８つの貫通孔２８が互いに所定間隔を設けて形成されている。ねじ孔２７には、後述するように、成形したビード部材１０を脱型する際にねじピン１８が上方から螺合される。また、各貫通孔２８には、頭部が膨出形成された不図示の位置決めピンが挿通される。挿通された位置決めピンの先端は、コア型部１７を貫通して本体型部１５に形成された位置決め用孔に挿通され、その頭部は貫通孔２８内に収容される。

図２及び図３に示すように、リング状型部１６は、環状凹溝９を径方向内外に分割して、その外側となる型部であり、コア型部１７は、環状凹溝９を径方向内外に分割して、その内側となる型部である。そして、それらを区分する境界線３０は、環状凹溝９のビードコア１ａが配設される箇所に形成されており、環状凸部２６はビードコア１ａのみを支持する程度に張り出している。この環状凸部２６は、少なくともビードコア１ａの径方向内側半分を支持することが好ましい。

なお、図面には示していないが、成形型６には温調機構が設けられる。かかる温調機構は、例えば成形型６内に設けた流路に温水や冷水を供給する機能を備え、その温度や流量、供給のタイミングなどを制御可能に構成される。或いは、成形型６内にヒーターや冷却素子を埋設し、それらの温度制御を温度センサの検出結果に基づいて行うようにしてもよい。

成形型６の材質としては、特に限られるものではないが、鉄若しくは鉄を主成分とする鋼材からなる金型が好ましく用いられる。また、アルミニウムやアルミニウム合金、亜鉛合金など、射出成形に一般的に用いられる材質でもよい。

次に、ビード部材を成形する方法について説明する。図８は、ビード部材の成形手順を示す成形型の縦断面図である。まず、型開き状態において、図８（ａ）に示すように下型７の環状凹溝９にビードコア１ａが配設される。次に、上型８が型締め位置に変位して下型７に圧着し、型締めが行われる。これにより環状凹溝９が上型８により閉じられ、ゲート１４に連通するキャビティ１１が、下型７と上型８との界面に形成される。

型締め後、図８（ｂ）に示すように、未加硫ゴム組成物がキャビティ１１に射出注入される。かかる段階での成形型６は、未加硫ゴム組成物の流動性が確保される程度の温度に加熱保持されている。この温度は、加硫温度より低温であってもよく、または従来の射出成形と同様に加硫温度であっても構わない。射出注入された未加硫ゴム組成物はキャビティ１１に充填され、ビードコア１ａが内周に一体化された環状のビードフィラー１ｂ、即ちビード部材１０が成形される。

続いて、成形されたビードフィラー１ｂが未加硫状態である間に、図８（ｃ）に示すように上型８が型開き位置に変位し、ビード部材１０の脱型が行われる。なお、キャビティ１１に未加硫ゴム組成物を射出注入した後、ビードフィラー１ｂを冷却する工程を経てから脱型を行うことが好ましく、それによりビードフィラー１ｂを確実に未加硫状態で保持することができる。かかるビードフィラー１ｂの冷却は、上述した温調機構により行うことができる。本発明では、後述するようにビード部材１０の脱型性が確保されるため、ビードフィラー１ｂの剛性を高めるほどの十分な冷却を行う必要はない。

ビード部材１０を脱型するに際しては、コア型部１７を本体型部１５及びリング状型部１６から脱型方向Ｃに離間させるようにする。ビード部材１０は、剛性の高いビードコア１ａを周方向に均等に支持された状態で脱型され、未加硫で低剛性のビードフィラー１ｂが形崩れを起こすことなく円滑に取り出される。未加硫のビードフィラー１ｂは粘着性が高く、成形型からの引き離しが困難になる傾向にあるが、ビードコア１ａを周方向に均等に持ち上げることにより、ビードフィラー１ｂを径方向内側から円滑に引き離すことができる。なお、本実施形態では、コア型部１７のねじ孔２７にねじピン１８を上方から螺合し、それを上方に引き上げることによりコア型部１７が持ち上げられる。

脱型したビード部材１０は、成形型６外で十分に冷却させてからコア型部１７より取り外してもよいが、脱型直後に取り外しても構わない。本実施形態では、リング状型部１６とコア型部１７とを区分する境界線３０が、環状凹溝９のビードコア１ａが配設される箇所に形成されており、環状凸部２６がビードコア１ａだけを支持するものであるため、ビードフィラー１ｂとコア型部１７とが粘着することがない。そのため、コア型部１７を上下にひっくり返すだけでも、ビード部材１０をコア型部１７から容易に取り外すことができる。

成形されたビード部材１０は、図１０に例示するように、カーカスプライ４などの他の未加硫のゴム部材と組み合わされて空気入りタイヤを構成する。本発明により成形されたビード部材１０のビードフィラー１ｂは未加硫状態であり、加硫工程を経た場合に比べて、カーカスプライ４との接着性に優れたものとなる。ビードフィラー１ｂは、加硫が全く進行していないものに限られず、加硫不足に相当する状態であっても構わないが、サイクルタイムの短縮及びカーカスプライ４との接着性の観点から、未加硫ゴム組成物の射出注入後直ちに冷却を開始し、できる限り加硫を進行させないことが好ましい。

なお、異なるサイズのビード部材を成形する場合には、リング状型部１６又はコア型部１７を交換して、環状凹溝９のサイズを変更すればよい。本実施形態では、リング状型部１６を脱型方向Ｃに離間させると、図９に示すようにコア型部１７がテーパ面２２により支持されて、リング状型部１６と共に持ち上がる。その結果、リング状型部１６とコア型部１７とを同時に且つ簡便に取り外すことができ、複数の異なるサイズのビード部材を効率的に成形することができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば前述の実施形態では、ねじピンを利用してコア型部を脱型方向に離間させる例を示したが、これに代えてコア型部を吸引して引き上げたり、またはコア型部を下方から突き上げて持ち上げたりしても構わない。また、コア型部はリング状をなす型部であっても構わないが、脱型方向に離間させるときの作業性や使い勝手などを考慮すると、円板状をなすものが好ましい。

本発明に係る成形型の（ａ）型締め状態及び（ｂ）型開き状態を示す斜視図 型締め状態における成形型の縦断面図 キャビティ周辺を拡大して示す縦断面図 リング状型部の平面図 図４のＢ−Ｂ断面に相当するリング状型部の断面図 コア型部の平面図 コア型部の側面図 ビード部材の成形手順を示す成形型の縦断面図 リング状型部をコア型部と共に引き上げる様子を示す断面図 空気入りタイヤの一例を示す断面図 ビード部材を一部破断させて示した斜視図

符号の説明

１ａ ビードコア
１ｂ ビードフィラー
６ 成形型
７ 下型（第１の型）
８ 上型（第２の型）
９ 環状凹溝
１０ ビード部材
１１ キャビティ
１５ 本体型部
１６ リング状型部
１７ コア型部
２５ 円板部
２６ 環状凸部
３０ 境界線

Claims (6)

1. 環状のビードコアが配設されるとともに、ビードフィラーを成形するための未加硫ゴム組成物が前記ビードコアの径方向外側に供給される環状凹溝が形成された第１の型と、
   前記環状凹溝を閉じてキャビティを形成する型締め位置と、前記環状凹溝を開放する型開き位置との間で、前記第１の型に対して相対変位可能に構成された第２の型とを備え、
   前記ビードコアの周辺で前記第１の型を構成するコア型部が、前記ビードコアを支持した状態で、前記第１の型を構成する他の型部から脱型方向に離間可能に構成されているビード部材の成形型。
2. 前記コア型部が、前記環状凹溝を径方向内外に分割して、その内側となる型部である請求項１記載のビード部材の成形型。
3. 前記環状凹溝を径方向内外に分割して前記コア型部と他の型部とを区分する境界線が、前記環状凹溝のビードコアが配設される箇所に形成されている請求項２記載のビード部材の成形型。
4. 前記コア型部が、前記ビードコアの径方向内側に配される円板部と、前記円板部から径方向に張り出して前記ビードコアを支持する環状凸部とを有するものである請求項２又は３記載のビード部材の成形型。
5. 前記第１の型は、前記環状凹溝を径方向内外に分割して、その外側となるリング状型部が、前記第１の型を構成する他の型部から、前記コア型部と共に脱型方向に離間可能に構成されている請求項２〜４いずれか１項に記載のビード部材の成形型。
6. 成形型に環状のビードコアを配設し、そのビードコアの径方向外側に形成されたキャビティにビードフィラーとなる未加硫ゴム組成物を射出注入して、前記ビードコアとビードフィラーとが一体化したビード部材を成形する工程と、
   前記ビードフィラーが未加硫状態である間に、前記ビードコアの周辺で前記成形型を構成するコア型部により前記ビード部材を支持して脱型する工程と、を備えるビード部材の射出成形方法。

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