JP2009023231A - タイヤ用モールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤにベアーが生じにくいモールドの提供。
【解決手段】モールドのトレッドセグメントは、ブロック１２を備えている。ブロック１２は、キャビティ面１４及び背面２０を備えている。キャビティ面１４は、直彫りによって形成されている。ブロック１２は、多数のピース２８及び多数のシム３４を備えている。多数のピース２８が、軸方向に並列されている。ピース２８は、孔３６を備えている。この孔３６に、ボルト３０が貫通している。シム３４は、隣接する２つのピース２８に挟まれている。このシム３４により、隣接する２つのピース２８の間にスリット３８が形成されている。スリット３８は、キャビティ面１４にまで至っている。シム３４は、背面２０の近傍に位置している。シム３４の厚みは、０．１０ｍｍ以下である。
【選択図】図６

Description

本発明は、タイヤの加硫工程に用いられるモールドの製造方法に関する。

タイヤの加硫工程では、モールドが用いられている。モールドは、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囲まれた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エアーが残留すると、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。一般的なモールドは、ベントホールを有している。このベントホールを通じて、エアーが排出される。

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。セグメントは、鋳型が用いられた重力鋳造又は低圧鋳造によって得られる。金属製鋳型が用いられた精密鋳造（いわゆるダイキャスト）により、セグメントが得られることもある。

セグメントの、隣接するセグメントに当接する面は、「分割面」と称されている。分割面とこの分割面に隣接する他の分割面との間には、微小な間隙が生じる。この間隙を通じて、エアーが排出される。この排出により、ベアーが防止される。分割面からのエアーの排出が考慮されたモールドが、特開平１１−１９８１４５号公報に開示されている。

セグメントが母材とこの母材に埋設されたコアとからなるモールドも、提案されている。コアは、鋳ぐるみによって母材に埋設される。母材とコアとの間には、微小なスリットが生じている。このモールドでは、分割面と他の分割面との間の間隙のみならず、スリットからもエアーが排出される。
特開平１１−１９８１４５号公報

ベントホールを有するモールドでは、このベントホールにゴム組成物が流入し、スピューが生じる。スピューは、タイヤの外観を損なう。スピューは切削によって除去されうるが、この切削には手間がかかる。架橋反応を起こしたゴム組成物が、ベントホールに残存することもある。残存によりエアーの排出が阻害され、ベアーが生じる。ベアー抑制の目的で、ベントホールのクリーニングがなされる。このクリーニングには、手間がかかる。

分割面同士の間隙を通じてエアーが排出されるモールドでは、分割面の近傍のエアーは十分に排出される。しかし、分割面から遠い箇所では、エアーの残留が原因でベアーが発生しやすい。

母材とコアとの間にスリットを備えたセグメントの重力鋳造及び低圧鋳造には、極めて手間がかかる。しかも、このセグメントでは、凹凸模様の寸法精度が不十分である。精密鋳造（ダイキャスト）によれば、スリットを備えたセグメントが、精度良く得られうる。しかし、精密鋳造では金属製鋳型が破壊されることなくセグメントが取り出される必要があるので、脱型容易な形状の凹凸模様を備えたセグメントのみが製作されうる。精密鋳造によって得られるモールドでは、タイヤのトレッドパターンが制約される。

本発明の目的は、タイヤにベアーが生じにくいモールドの提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドは、その内面がキャビティ面を形成するブロックを備える。このブロックは、並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含む。このシムは、背面の近傍に位置する。このシムの厚みは、０．１０ｍｍ以下である。このシムによって、隣接する２つのピースの間にスリットが形成される。このモールド内でグリーンタイヤが加圧及び加熱され、タイヤが得られる。

好ましくは、キャビティ面におけるスリットの幅は、０．０７ｍｍ以下である。

ピースのそれぞれが孔を備えており、この孔を貫通するボルトによって複数のピースが結束されてもよい。好ましくは、シムは孔を避けて配置される。

好ましくは、シムの平面形状は、実質的に矩形である。

本発明に係るモールドでは、スリットを通じてエアーが排出される。この排出により、ベアーが抑制される。

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２」である。

図３は、図１のモールド２のセグメント４が示された斜視図である。図３において、Ｘ方向は半径方向であり、Ｙ方向は軸方向である。周方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交している。このセグメント４は、ホルダー１０とブロック１２とからなる。ホルダー１０は、鋼又はアルミニウム合金からなる。ブロック１２は、ホルダー１０に装着されてる。ホルダー１０に、周方向に並列された複数のブロック１２が装着されてもよい。

ブロック１２は、キャビティ面１４を備えている。このキャビティ面１４は、凸部１６と凹部１８とを備えている。凸部１６は、筋山状である。この凸部１６は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部１８は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部１６及び凹部１８により、タイヤにトレッドパターンが形成される。凸部１６及び凹部１８の形状は、トレッドパターンに応じて、適宜決定される。なお図２では、凸部１６及び凹部１８の図示が省略されている。

図４（ａ）は図３のセグメント４のブロック１２が示された平面図であり、図４（ｂ）はその正面図であり、図４（ｃ）はその右側面図である。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線に沿った拡大断面図である。ブロック１２は、背面２０及び２つの分割面２２を備えている。背面２０は、キャビティ面１４と対向している。背面２０には、６個のボルト穴２４が形成されている。このボルト穴２４には、雌ネジが螺刻されている。この穴２４にボルト（図示されず）が螺入されることにより、ブロック１２がホルダー１０に固定される。さらに背面２０には、２個のピン穴２６が形成されている。このピン穴２６には、アンカーピン（図示されず）が挿入される。このアンカーピンにより、ホルダー１０に対するブロック１２の位置が決められる。

ブロック１２は、多数のピース２８、ボルト３０、ナット３２及び多数のシム３４（図５参照）を備えている。ピース２８は、板状である。ピース２８は、アルミニウム合金からなる。多数のピース２８が、軸方向に並列されている。この実施形態では、ブロック１２は、１３枚のピース２８を備えている。それぞれのピース２８は、孔３６を備えている。この孔３６に、ボルト３０が貫通している。この実施形態では、ブロック１２は、３本のボルト３０を備えている。図示されていないが、ボルト３０の上端近傍及び下端近傍には、雄ネジが螺刻されている。この雄ネジが、ナット３２に螺入している。ナット３２が締められることにより、１３枚のピース２８が結束されている。

図５から明らかなように、シム３４は、隣接する２つのピース２８に挟まれている。ナット３２が締められることにより、ピース２８がシム３４を押圧している。このシム３４により、隣接する２つのピース２８の間にスリット３８が形成されている。スリット３８は、半径方向及び周方向に延在している。スリット３８は、キャビティ面１４にまで至っている。この実施形態では、ブロック１２は、１２枚のシム３４を備えている。

図７は、図５のブロック１２のシム３４が示された斜視図である。シム３４は、ステンレス鋼のような金属からなる。シム３４は、薄い板状である。シム３４の平面形状は、実質的に矩形である。矩形であるシム３４は、容易に製作されうる。図７において矢印Ｔで示されているのは、シム３４の厚みである。

図８は、図５のブロック１２の一部が示された拡大断面図である。図８において、矢印Ｌ１で示されているのはシム３４の内端４０から背面２０までの距離であり、矢印Ｌ２で示されているのはキャビティ面１４から背面２０までの距離である。距離Ｌ１は、距離Ｌ２に比べて十分に小さい。図８において、矢印Ｐで示されているのはキャビティ面１４におけるスリット３８の幅であり、矢印Ｗで示されているのはピース２８の幅である。

図９は、図５のIX−IX線に沿った拡大断面図である。図９には、ピース２８、ボルト３０及び２枚のシム３４が示されている。シム３４は、孔３６を避けて配置されている。換言すれば、ボルト３０はシム３４を貫通していない。シム３４がボルト３０のための孔を備える必要がないので、このシム３４は容易に製作されうる。

このブロック１２の製作では、ピース２８の母材４２が準備される。この母材４２は板状であり、その平面形状は矩形である。図６において、母材４２の輪郭が二点鎖線で示されている。多数の母材４２と多数のシム３４とが、交互に積層される。これら母材４２及びシム３４は、ボルト３０及びナット３２によって一体化される。この母材４２の表面に切削加工が施され、ブロック１２が得られる。切削加工により、凹凸模様を備えたキャビティ面１４が形成される。この方法では、凹凸模様が直彫りされる。典型的な切削加工は、工具による切削である。切削加工が、高エネルギー密度加工によってなされてもよい。高エネルギー密度加工の具体例としては、電解加工、放電加工、ワイヤーカット放電加工、レーザ加工及び電子ビーム加工が挙げられる。凹凸模様が直彫りされるので、この凹凸模様の形状の自由度は高い。この凹凸模様では、寸法精度が高い。このブロック１２がホルダー１０に装着されて、セグメント４が得られる。

このモールド２が用いられたタイヤ製造方法では、予備成形によってグリーンタイヤが得られる。このグリーンタイヤが、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、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。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１４に押しつけられ、加圧される。この状態のグリーンタイヤが、図２に示されている。同時にグリーンタイヤは、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。グリーンタイヤが加圧及び加熱される工程は、加硫工程と称される。

前述の通り、スリット３８はキャビティ面１４に露出しているので、加硫工程において、グリーンタイヤとキャビティ面１４との間のエアーはスリット３８を通じて移動する。エアーは分割面２２に至り、排出される。分割面２２から離れた領域のエアーでも、スリット３８を通じて分割面２２に移動しうる。スリット３８及び孔３６を通じても、エアーが排出されうる。エアーの移動と排出とにより、ベアーが防止される。このモールド２では、ベントホールが設けられなくても、十分にエアーが排出されうる。ベントホールを有さないモールド２により、スピューがないタイヤが得られる。このタイヤは、外観及び初期グリップ性能に優れる。スリット３８と共に、少数のベントホールが設けられてもよい。

キャビティ面１４に凹凸模様が形成されなくてもよい。凹凸模様を有さないモールド２により、スリックタイヤ及びプレーンタイヤが得られうる。このスリックタイヤ及びプレーンタイヤでも、スピューが抑制される。このプレーンタイヤの表面がカットされて、凹凸模様が形成される。スピューが少ないので、このプレーンタイヤのカットは容易である。

前述の通り、距離Ｌ１（図８参照）は距離Ｌ２に比べて十分に小さい。換言すれば、シム３４は背面２０の近傍に位置しており、キャビティ面１４とシム３４の内端４０とは離れている。このシム３４は、スリット３８を通じてのエアーの移動を阻害しない。エアーの移動の観点から、比（Ｌ１／Ｌ２）は０．５以下が好ましく、０．３以下がより好ましい。

本発明では、スリット３８の数は５以上が好ましい。５以上のスリット３８を備えたセグメント４では、エアーが十分に排出されうる。この観点から、スリット３８の数は、１０以上がより好ましい。セグメント４の製作容易の観点から、スリット３８の数は４０以下が好ましく、３０以下がより好ましい。図３に示されたセグメント４は、前述の通り、１３枚のピース２８と１２枚のシム３４とを備えている。従って、スリット３８の数は１２である。

キャビティ面１４におけるスリット３８の幅Ｐ（図８参照）は、０．０１ｍｍ以上が好ましい。幅Ｐが０．０１ｍｍ以上であるスリット３８により、エアーが十分に排出される。この観点から、幅Ｐは０．０２ｍｍ以上がより好ましい。幅Ｐは、０．０９ｍｍ以下が好ましい。幅Ｐが０．０９ｍｍ以下であるスリット３８には、ゴム組成物が流入しにくい。従って、外観に優れたタイヤが得られる。この観点から、幅Ｐは０．０７ｍｍ以下がより好ましく、０．０５ｍｍ以下が特に好ましい。

ナット３２が締められることにより、ピース２８又はシム３４が多少変形する。この変形により、幅Ｐがシム３４の厚みＴ（図７参照）よりも小さくなる傾向がある。さらに、シム３４が背面２０の近傍に位置していることに起因しても、幅Ｐが厚みＴよりも小さくなる傾向がある。適正な幅Ｐが達成されるには、厚みＴは０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０３ｍｍ以上がより好ましい。厚みＴは０．１０ｍｍ以下が好ましく、０．０８ｍｍ以下がより好ましく、０．０６ｍｍ以下が特に好ましい。

モールド２が繰り返し用いられると、キャビティ面１４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、ピース２８のコーナーが微小な塑性変形を起こす。この塑性変形によりバリが発生し、スリット３８に目詰まりが生じることがある。モールド２が昇温されてピース２８が膨張すれば、バリが潰されてスリット３８が再生される。ピース２８が十分に膨張してスリット３８が再生されうるとの観点から、ピース２８の幅Ｗ（図８参照）は５ｍｍ以上が好ましい。ブロック１２が、幅Ｗが互いに異なる複数のピース２８を備えてもよく、幅Ｗが互いに同一である複数のピース２８を備えてもよい。

図１０は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールド５２が示された平面図である。このモールド５２は、いわゆる「ツーピースモールド」である。このモールド５２は、下型５４と上型とを備えている。図１０には、下型５４のみが示されている。上型は、下型５４の形状が反転した形状を有する。このモールド５２は、多数のユニット５６とシェル５８とを備えている。ユニット５６は、シェル５８に固定されている。ユニット５６は、円弧状である。多数のユニット５６がリング状に連結されている。

図１１は、図１０のモールド５２のユニット５６が示された拡大斜視図である。ユニット５６は、ホルダー５８とブロック６０とからなる。ブロック６０は、キャビティ面６２を備えてる。このキャビティ面６２は、凸部６４と凹部６６とを備えている。凸部６４は、筋山状である。この凸部６４は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部６６は、タイヤのトレッドのブロック６０に対応する。この凸部６４及び凹部６６により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

図１２は、図１１のユニット５６のブロック６０が示された拡大断面図である。このブロック６０は、背面６８を備えている。背面６８は、キャビティ面６２と対向している。このブロック６０は、多数のピース７０及び多数のシム７２を備えている。ピース７０は、板状である。ピース７０は、アルミニウム合金からなる。多数のピース７０が、軸方向に並列されている。シム７２は、隣接する２つのピース７０に挟まれている。このシム７２により、隣接する２つのピース７０の間にスリット７４が形成されている。スリット７４は、半径方向及び周方向に延在している。スリット７４は、キャビティ面６２にまで至っている。

図１２において、矢印Ｌ１で示されているのはシム７２の内端７６から背面６８までの距離であり、矢印Ｌ２で示されているのはキャビティ面６２から背面６８までの距離である。距離Ｌ１は、距離Ｌ２に比べて十分に小さい。換言すれば、シム７２は背面６８の近傍に位置しており、キャビティ面６２とシム７２の内端とは離れている。比（Ｌ１／Ｌ２）は０．５以下が好ましく、０．３以下がより好ましい。

このブロック６０の製作でも、多数の母材７８と多数のシム７２とが交互に積層される。この母材７８の表面に切削加工が施される。切削加工により、凹凸模様を備えたキャビティ面６２が形成される。

このブロック６０においても、キャビティ面６２とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット７４を通じて分割面へと移動し、排出される。排出により、ベアーが防止される。

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のモールドのセグメントが示された斜視図である。 図４（ａ）は図３のセグメントのブロックが示された平面図であり、図４（ｂ）はその正面図であり、図４（ｃ）はその右側面図である。 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線に沿った拡大断面図である。 図７は、図５のブロックのシムが示された斜視図である。 図８は、図５のブロック１２の一部が示された拡大断面図である。 図９は、図５のIX−IX線に沿った拡大断面図である。 図１０は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールドが示された平面図である。 図１１は、図１０のモールドのユニットが示された拡大斜視図である。 図１２は、図１１のユニットのブロックが示された拡大断面図である。

符号の説明

２、５２・・・タイヤ用モールド
４・・・トレッドセグメント
１０、５８・・・ホルダー
１２、６０・・・ブロック
１４、６２・・・キャビティ面
２０、６８・・・背面
２２・・・分割面
２８、７０・・・ピース
３０・・・ボルト
３２・・・ナット
３４、７２・・・シム
３８、７４・・・スリット
４２、７８・・・母材
５６・・・ユニット
５８・・・シェル

Claims (5)

1. その内面がキャビティ面を形成するブロックを備えており、
   このブロックが、並列された複数の板状ピースと、隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含んでおり、
   このシムが、上記キャビティ面とは対向する面である背面の近傍に位置しており、
   このシムの厚みが０．１０ｍｍ以下であり、
   このシムによって隣接する２つのピースの間にスリットが形成されているタイヤ用モールド。
2. 上記キャビティ面におけるスリットの幅が０．０９ｍｍ以下である請求項１に記載のモールド。
3. 上記ピースのそれぞれが孔を備えており、この孔を貫通するボルトによって複数のピースが結束されており、上記シムがこの孔を避けて配置されている請求項１又は２に記載のモールド。
4. 上記シムの平面形状が実質的に矩形である請求項１から３のいずれかに記載のモールド。
5. 予備成形によってグリーンタイヤが得られる工程、
   その内面がキャビティ面を形成するブロックを備えており、このブロックが並列された複数の板状ピースと隣接する２つのピースに挟まれたシムとを含んでおり、このシムが上記キャビティ面とは対向する面である背面の近傍に位置しており、このシムの厚みが０．１０ｍｍ以下であり、このシムによって隣接する２つのピースの間にスリットが形成されているモールドに、上記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がモールド内で加圧及び加熱される工程
   を含むタイヤ製造方法。

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