JP2014226801A - タイヤ成型用金型の製造方法及びタイヤ成型用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ成型用金型の鋳造時に、鋳型内に配置した線材の撓み変形を抑制して、金型のベントホールを精度よく形成する。【解決手段】予め実験により求めた、鋳造空間１４内の線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、溶湯３に対する線材２０の接触角度θ、鋳造による線材２０の撓み量Ｗの関係を示す関係式を使用し、実際の線材２０の長さＬと直径Ｄの条件から、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になる線材２０の接触角度θを算出する。算出した線材２０の接触角度θに基づいて、鋳造空間１４内に線材２０を配置する。線材２０を配置した鋳造空間１４に溶湯３を注入し、鋳造空間１４内で線材２０を鋳包んだ鋳物２を鋳造する。線材２０を鋳物２から引き抜いてベントホール４を形成する。【選択図】 図２

Description

本発明は、ベントホールを有するタイヤ成型用金型の製造方法とタイヤ成型用金型に関する。

タイヤ成型用金型は、一般に、石膏鋳型を使用した鋳造により製造され、加硫工程でタイヤの成型に用いられる。このタイヤの成型時には、タイヤのゴムを金型の隅々まで行き渡らせるため、金型とタイヤの間の空気溜まりをなくす必要がある。そのため、ベントホール（空気抜き孔）を金型に形成して、金型とタイヤの間の空気をベントホールから排出する。また、空気の排出を確実に行うため、ベントホールは、例えば、０．６〜１．６ｍｍの直径で、一組の金型の数百〜数千箇所に形成される。

ベントホールは、通常、ドリル加工や放電加工により金型に形成される。そのため、多数のベントホールの形成には多大な手間がかかるとともに、形成可能なベントホールの直径と長さに限界がある。これに対し、従来、金型の鋳物に鋳包んだ線材により、金型にベントホールを容易に形成するベントホールの形成方法が知られている（特許文献１参照）。

この従来の方法では、線材を配置した鋳型内で鋳物を鋳造した後、鋳物から線材を引き抜くことでベントホールを形成する。ところが、線材は、溶湯から受ける圧力により撓み変形した状態で、鋳物内に固定されることがある。この場合には、ベントホールも曲がるため、金型に形成されたベントホールの精度が低下する。また、ベントホールに詰まりが生じると、細長い工具（錐等）によりベントホールの詰まりを解消する。その際、工具がベントホールの途中で止まり、又は、ベントホールへの挿入中に工具が折れることがある。

特開平１０−３４６５８号公報

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、タイヤ成型用金型の鋳造時に、鋳型内に配置した線材の撓み変形を抑制して、金型のベントホールを精度よく形成することである。

本発明は、線材を配置した鋳型の鋳造空間に溶湯を注入する工程と、鋳造空間内で線材を鋳包んだタイヤ成型用金型の鋳物を鋳造する工程と、線材を鋳物から引き抜いてベントホールを形成する工程と、を有するタイヤ成型用金型の製造方法であって、予め実験により求めた、鋳造空間内の線材の長さ、線材の直径、溶湯に対する線材の接触角度、鋳造による線材の撓み量の関係を示す関係式を使用し、実際の線材の長さと直径の条件から、線材の撓み量が許容範囲内になる線材の接触角度を算出する工程と、算出した線材の接触角度に基づいて、鋳造空間内に線材を配置する工程と、を有するタイヤ成型用金型の製造方法である。
また、本発明は、本発明のタイヤ成型用金型の製造方法により製造したタイヤ成型用金型である。

本発明によれば、タイヤ成型用金型の鋳造時に、鋳型内に配置した線材の撓み変形を抑制して、金型のベントホールを精度よく形成することができる。

第１実施形態のタイヤ成型用金型の製造手順を示す断面図である。 線材によるベントホールの形成過程を示す断面図である。 金型に用いた合金の組成を示す表である。 第１実施形態における金型の鋳造実験の結果を示す表である。 撓み量の実測値と予測値を対比したグラフである。 第２実施形態における線材の配置の仕方を示す図である。 線材の引き抜きについて説明するための図である。 第３実施形態における線材の引き抜き実験の結果を示す表である。 Ｔ／（Ｄ×Ｌ）と引き抜き成功率を対比したグラフである。 水素ガス欠陥の発生について説明するための図である。 第４実施形態における鋳造実験の結果を示す表である。

本発明のタイヤ成型用金型（以下、単に金型という）の製造方法と、この製造方法により製造した金型の一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下説明する各実施形態の金型は、タイヤの加硫時にタイヤの成型に使用され、少なくともタイヤのトレッド部を成型する。また、金型は、成型するタイヤのタイヤ周方向に複数に分割された分割金型であり、タイヤの軸線（回転軸）を中心に所定の分割角度で分割されている。加硫機内で、複数の金型がタイヤ（未加硫タイヤ）を囲んで環状に配置され、複数の金型により、タイヤのトレッド部が所定形状に成型される。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の金型１の製造手順を示す断面図であり、図１Ａは、側方からみた鋳型１０を示している。また、図１Ｂは図１ＡのＸ１方向からみた鋳型１０の断面図、図１Ｃと図１Ｄは図１Ａに対応する金型１（鋳物２）の断面図である。図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃでは、金型１の製品になる部分（製品部）を二点鎖線で示す。図１Ａに示す矢印Ｍは、鋳型１０内における溶湯３の表面（模式的に点線で示す）の移動方向である。

鋳型１０は、図示のように、金型１の鋳物２を成型する主型１１と、主型１１を収容する鋳枠１２と、溶湯３を溜めるストーク１３を備えている。主型１１は、鋳物２の側方に、直立するように配置される。主型１１と鋳枠１２により、鋳物２を鋳造するための鋳造空間１４が鋳型１０内に形成され、直線状の線材２０が鋳造空間１４内に配置されている。

主型１１は、鋳物２の成型面１１Ａを有し、石膏により形成されている。線材２０は、金型１にベントホール４を形成するための線状の部材（例えば、バネ鋼線）であり、ベントホール４の位置に対応して、鋳造空間１４内の複数箇所に配置される。鋳型１０の組立前に（図１Ａ、図１Ｂ参照）、線材２０の基端部を主型１１に形成された孔に挿入して、複数の線材２０を成型面１１Ａから突出するように主型１１に取り付ける。その状態で、鋳型１０を組み立てて、金型１の鋳物２を鋳造する。

金型１（鋳物２）の鋳造時には、合金を溶融し、合金の溶湯３を鋳型１０（鋳造空間１４）内に鋳込む。これにより、溶湯３を、線材２０を配置した鋳型１０の鋳造空間１４に注入する。続いて、鋳造空間１４内で、溶湯３を凝固させて、線材２０を鋳包んだ金型１の鋳物２（合金鋳物）を鋳造する。鋳型１０により鋳物２を鋳造した後（図１Ｃ参照）、鋳物２を鋳型１０から取り出し、複数の線材２０を鋳物２から引き抜いて、複数のベントホール４を鋳物２に形成する。その後、鋳物２を加工して、タイヤの成型に使用する金型１を製造する（図１Ｄ参照）。ベントホール４は、金型１のタイヤを成型する面から金型１の背面まで形成され、金型１を貫通する。

図２は、線材２０によるベントホール４の形成過程を示す断面図である。
図示のように、線材２０の基端部２１が鋳型１０（主型１１）に固定されて、線材２０が鋳型１０に取り付けられる（図２Ａ参照）。これにより、線材２０が、片持ち梁と同様の状態で鋳型１０により支持される。また、線材２０は、溶湯３の温度よりも融点が高い材料からなり、表面に塗布された離型剤２２を有する。離型剤２２は、線材２０を鋳物２から抜き易くするための薬剤であり、鋳造時に鋳物２と線材２０の接合を防止する。線材２０の断面形状は円形状をなし、離型剤２２は線材２０の全体に均一に塗布されている。

ここで、金型１の鋳造時には、溶湯３から受ける圧力Ｐ（図２Ｂ参照）により、線材２０が撓んで、撓み変形が線材２０に発生することがある（図２Ｃ参照）。この圧力Ｐは、溶湯３の界面張力、及び、溶湯３に形成される表面膜（酸化膜等）に起因し、溶湯３と線材２０の接触に伴い線材２０に作用する。また、溶湯３の表面の移動に伴い、線材２０が圧力Ｐにより撓み、線材２０が変形した状態で、溶湯３が凝固する。この場合には、線材２０を鋳物２から引き抜くことで、曲がったベントホール４が形成される（図２Ｄ参照）。

線材２０の撓み量Ｗ（図２Ｃ参照）は、片持ち梁の撓み式と同様に、鋳造空間１４内の線材２０の長さＬ（図２Ａ参照）と、鋳造空間１４内の線材２０の直径Ｄの関数となる。また、撓み量Ｗは、溶湯３に対する線材２０の接触角度θと、線材２０の長さＬの関数となり、かつ、溶湯３の性状（界面張力、表面膜の強度等）にも依存する。第１実施形態では、実験により、これら複数の変数の関係を示す式を求めて、線材２０の撓み量Ｗを定量的に予測等する。その結果に基づき、撓み変形を抑制可能な線材２０の条件を設定する。

なお、線材２０の撓み量Ｗは、線材２０の先端部２３における撓みであり、鋳物２の鋳造による先端部２３の変位距離に対応する。即ち、撓み量Ｗは、溶湯３の注入前の先端部２３を基準にして、鋳物２の鋳造後に先端部２３が変位した距離である。また、線材２０の接触角度θ（図２Ａ参照）は、溶湯３が線材２０に接触するときの溶湯３の表面と線材２０とのなす角度である。即ち、接触角度θは、線材２０が溶湯３に入る前（線材２０が撓む前）に、溶湯３の表面と線材２０とのなす角度である。

実験では、合金（溶湯３）の種類、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、線材２０の接触角度θのみを変化させて、金型１の鋳物２を鋳造する。線材２０は、日本工業規格（ＪＩＳ規格）に定められたバネ鋼線（ＳＵＰ−３）からなる。線材２０の離型剤２２は、アクリル樹脂とボロンナイトライド（ＢＮ）（平均粒径１０μｍの粉末）の混合品（アクリル樹脂：２９％、ＢＮ：７１％）であり、線材２０に所定厚みで塗布した。主型１１は、非発泡石膏（株式会社ノリタケカンパニーリミテッド製、品名Ｇ−６）により作製した。

合金は、ＪＩＳ規格に定められた３種類の鋳造用アルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）である。鋳造時には、上記した線材２０に関する３つの条件（Ｌ、Ｄ、θ）の組み合わせを種々変化させ、その他の鋳造条件は同一にした。各合金により金型１の鋳物２を鋳造した後、金型１（鋳物２）の鋳造による線材２０の撓み量Ｗを測定した。

図３は、金型１に用いた合金の組成を示す表であり、線材２０等の材料も示している。
図４は、第１実施形態における金型１（鋳物２）の鋳造実験の結果を示す表であり、合金毎に実験結果を示している。また、図４は、実験の条件（Ｄ、Ｌ、θ）、線材２０の撓み量（実測値）Ｗ、線材２０の撓み量（予測値）Ｗを並べた表である。

第１実施形態では、図４に示すように、鋳造実験により、合金毎に、線材２０に関する４つの値（Ｄ、Ｌ、θ、Ｗ）の関係を示すデータを取得する。次に、取得したデータに基づき、合金毎に、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、線材２０の接触角度θ、線材２０の撓み量Ｗの関係式を構築する。関係式は、例えば、線材２０の撓み量Ｗを目的変数とし、長さＬ、直径Ｄ、接触角度θを説明変数として、多変量解析（重回帰分析）により求める。ここでは、直径Ｄの二乗と長さＬの積を説明変数として、関係式を作成した。
３つの合金（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）の関係式は、次の式Ａ〜式Ｃである。

これら関係式は、実験により求めた複数の変数（Ｗ、Ｄ、Ｌ、θ）の関係を示す実験式であり、かつ、線材２０の撓み量Ｗを予測する予測式である。金型１の合金に対応する関係式に基づき、長さＬ、直径Ｄ、接触角度θから、撓み量Ｗを算出することで、鋳造時に発生する撓み量Ｗが予測される。図４に示す撓み量（予測値）Ｗは、式Ａ〜式Ｃにより算出した値である。

図５は、撓み量Ｗの実測値（横軸）と予測値（縦軸）を対比したグラフであり、合金毎の実測値と予測値の相関を示している。
図示のように、予測値は実測値とよく一致しており、線材２０の撓み量Ｗは関係式により精度よく予測できる。
金型１を鋳造する段階では、例えば、予め実験により求めた関係式に基づき、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になる線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、線材２０の接触角度θの条件を算出（取得）する。或いは、関係式に基づき、金型１の鋳造に実際に用いる線材２０の長さＬと直径Ｄから、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になる線材２０の接触角度θの条件を算出する。その後、算出した線材２０の条件に合わせて、その条件を満たすように、線材２０（図２参照）を鋳造空間１４内に配置する。

ここでは、予め実験により求めた関係式を使用し、実際の線材２０の長さＬと直径Ｄの条件から、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になる線材２０の接触角度θを算出する。また、算出した線材２０の接触角度θに基づいて、鋳造空間１４内に線材２０を配置する。具体的には、関係式、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、及び、撓み量Ｗの許容範囲に基づき、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になる線材２０の接触角度θを算出する。撓み量Ｗの許容範囲は、ベントホール４に要求される条件に対応して予め定められる。許容範囲に対応して、関係式、長さＬ、及び、直径Ｄから、接触角度θ（接触角度θの条件）が算出される。次に、直径Ｄの線材２０を、長さＬの状態で鋳型１０（主型１１）に取り付ける。その際、線材２０を、算出した線材２０の接触角度θに合わせて、接触角度θの条件を満たすように、鋳造空間１４内に配置する。これにより、設定された条件で線材２０を配置し、鋳型１０を組み立てて、関係式の合金により金型１の鋳物２を鋳造する。その後、線材２０を鋳物２から引き抜くことでベントホール４を形成し、ベントホール４を有する金型１を製造する。

以上のように線材２０を鋳型１０内に配置することで、線材２０の撓み量Ｗが許容範囲内になるため、ベントホール４の曲がりが抑制される。従って、金型１（鋳物２）の鋳造時に線材２０の撓み変形を抑制して、金型１のベントホール４を精度よく形成することができる。また、ベントホール４を真っ直ぐな形状に近づけられるため、細長い工具により、ベントホール４の詰まりを容易に解消できる。

（第２実施形態）
上記した関係式（式Ａ〜式Ｃ）には、ｓｉｎ（９０−θ）の項が含まれている。そのため、線材２０の接触角度θが９０°のときには、線材２０の長さＬと直径Ｄの条件に関わらず、線材２０の撓み量Ｗが零になる。この特性に着目して、第２実施形態では、線材２０の接触角度θを９０°にして、鋳造空間１４内に線材２０を配置する。
図６は、第２実施形態における線材２０の配置の仕方を示す図であり、鋳型１０の断面を示している。また、図６Ｂは、図６ＡのＸ２方向からみた鋳型１０の断面図である。図６では、金型１の製品になる部分（製品部）を二点鎖線で示す。図６に示す矢印Ｍは、鋳型１０内における溶湯３の表面（模式的に点線で示す）の移動方向である。

第２実施形態では、主型１１を、鋳物２の下方において、水平方向に配置する。溶湯３の表面は、鋳造空間１４内で、主型１１から上方に向かって移動する。複数の線材２０を主型１１から上方に突出するように配置することで、線材２０の接触角度θを９０°にする。これにより、線材２０が溶湯３の圧力Ｐの方向に沿って配置されるため、圧力Ｐにより線材２０が撓み難くなり、線材２０の撓み変形が抑制される。その結果、線材２０の撓み量Ｗがより小さくなるため、ベントホール４の曲がりを確実に抑制できる。また、ベントホール４の精度をより向上でき、ベントホール４を従来よりも細くすることもできる。

このように、接触角度θを９０°に設定できる場合には、接触角度θを９０°にして線材２０を鋳造空間１４内に配置するのが望ましい。なお、線材２０の接触角度θに関して、９０°とは、線材２０の撓み変形を抑制可能な、９０°を中心にした所定の角度範囲のことをいう。即ち、線材２０は、接触角度θを略９０°（θ≒９０°）にした状態で、鋳造空間１４内に配置される。ここでは、接触角度θは、８０〜１００°の範囲内の角度である。ただし、線材２０の撓み変形をより確実に抑制するため、接触角度θは、８５〜９５°の範囲内の角度にするのが望ましい。

上記したように、金型１は、タイヤ周方向に複数に分割された分割金型であり、ベントホール４は、金型１の複数箇所に形成される。第２実施形態では、線材２０を金型１の中心線ＣＬ（図６Ｂ参照）に沿って配置することで、複数のベントホール４が中心線ＣＬに沿って形成される。金型１の中心線ＣＬは、金型１のタイヤ周方向の中心位置における中心線であり、中心線ＣＬにより、金型１は、分割面の間において半分に分割される。金型１内の全てのベントホール４が中心線ＣＬに沿って形成されており、線材２０を中心線ＣＬに平行に配置することで、全てのベントホール４が中心線ＣＬに平行に形成される。

（第３実施形態）
第３実施形態では、以上の各実施形態に加えて、線材２０を鋳物２から引き抜くために必要な離型剤２２の厚みを予測して、離型剤２２の厚みの条件を設定する。これにより、線材２０の撓み変形を抑制しつつ、線材２０を鋳物２から確実に引き抜く。
図７は、線材２０の引き抜きについて説明するための図である。

図示のように、鋳型１０内で、溶湯３が凝固により収縮した後、鋳物２が冷却により収縮する（図７Ａ〜図７Ｃ参照）。これら収縮に伴い、線材２０に圧力Ｒ（図７Ｃ参照）が加わり、線材２０と鋳物２の間の摩擦力が大きくなる。線材２０を鋳物２から引き抜くときには（図７Ｄ参照）、圧力Ｒと摩擦力により、引き抜き抵抗力Ｊが線材２０に加わる。その際、引き抜き抵抗力Ｊが線材２０の強度（破断強度×断面積）よりも小さいときには、線材２０が鋳物２から引き抜かれる。これに対し、引き抜き抵抗力Ｊが線材２０の強度以上であるときには、線材２０が破断して鋳物２内に残る。

ここで、線材２０が受ける圧力Ｒは、線材２０の直径Ｄ、離型剤２２の厚みＴ、合金の凝固・冷却収縮率（合金の特性値）に比例する。また、引き抜き抵抗力Ｊは、圧力Ｒ、線材２０の外周の面積（直径Ｄ×長さＬに比例）、線材２０と鋳物２の間の摩擦係数（線材２０と合金の特性値）に比例する。線材２０の強度は、線材２０の断面積（直径Ｄの二乗に比例）、線材２０の破断強度（線材２０の特性値）に比例する。従って、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、離型剤２２の厚みＴ、線材特性、合金特性から、線材２０を鋳物２から引き抜けるか否かが推定される。

第３実施形態では、実験により、複数の変数の関係を示す式を求めて、線材２０を引き抜き可能な離型剤２２の厚みＴを定量的に予測する。その結果に基づき、離型剤２２の厚みＴの条件を設定する。実験では、合金の種類、線材２０の直径Ｄ、離型剤２２の厚みＴ、線材２０の長さＬのみを変化させて、その他の鋳造条件は同一にした。また、合金、線材２０、離型剤２２、及び、主型１１は、第１実施形態（図３参照）と同様の材料からなる。３種類の合金（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）により、様々な条件で鋳造を行った後、鋳物２から線材２０を引き抜く実験を行った。また、各条件において、複数の線材２０を鋳物２から引き抜いて、引き抜き成功率を求めた。

図８は、第３実施形態における線材２０の引き抜き実験の結果を示す表であり、合金毎に実験結果を示している。また、図８は、実験の条件（Ｄ、Ｔ、Ｌ）、Ｔ／（Ｄ×Ｌ）、引き抜き成功率を並べた表である。
図９は、Ｔ／（Ｄ×Ｌ）（横軸）と引き抜き成功率（縦軸）を対比したグラフである。

第３実施形態では、図８に示すように、実験により、合金毎に、３つの値（Ｄ、Ｔ、Ｌ）と引き抜き成功率の関係を示すデータを取得する。次に、取得したデータに基づき、合金毎に、鋳物２から線材２０を引き抜き可能な条件を規定する、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、線材２０に塗布された離型剤２２の厚みＴの関係式（条件式）を構築する。ここでは、取得したデータから、Ｔ／（Ｄ×Ｌ）の値を算出し、引き抜き成功率が１００％になるＴ／（Ｄ×Ｌ）の下限値Ｆ（定数）を取得する。

これより、関係式（式Ｄ）として、（Ｔ≧Ｆ×（Ｄ×Ｌ））を得る。図８、図９に示す例では、下限値Ｆは、０．０００２４５（ＡＣ４Ｃ）、０．０００３２１（ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）である。この関係式は、実験により求めた複数の変数（Ｔ、Ｄ、Ｌ）の関係を示す実験式であり、かつ、線材２０を鋳物２から引き抜き可能な離型剤２２の厚みＴを予測する予測式である。金型１の合金に対応する関係式に基づき、線材２０の長さＬと直径Ｄから離型剤２２の厚みＴを算出することで、必要な厚みＴ（厚みＴの下限値）が予測される。

金型１を鋳造する段階では、予め実験により求めた関係式を使用し、実際の線材２０の長さＬと線材２０の直径Ｄの条件から、線材２０を引き抜き可能な離型剤２２の厚みＴの条件を算出（取得）する。また、算出した離型剤２２の厚みＴの条件に合わせて、その条件を満たす線材２０を鋳造空間１４内に配置する。例えば、厚みＴが所定値以上であるときには、その条件を満たす離型剤２２を有する線材２０を配置する。このようにすることで、鋳物２から線材２０を確実に引き抜くことができる。なお、離型剤２２や線材２０の材料を変更したときには、上記と同様に関係式を作成して、離型剤２２の厚みＴの条件を算出する。

（第４実施形態）
第４実施形態では、以上の各実施形態に加えて、離型剤２２の有機物量と溶湯３の初期水素量から、水素ガス欠陥（以下、ガス欠陥という）が金型１（鋳物２）に発生するか否かを予測する。その結果に基づき、ガス欠陥の発生を防止できる条件を設定する。
図１０は、ガス欠陥Ｋの発生について説明するための図である。

離型剤２２は、一般に、有機物を含有する。図示のように、離型剤２２の有機物が鋳造時の熱で燃焼及び分解するのに伴い、ガスＧが溶湯３中に発生する（図１０Ｂ参照）。ガスＧ中の酸素は溶湯３の金属や炭素と結び付き易いため、酸素は酸化物やガス（一酸化炭素、二酸化炭素）として溶湯３から分離して浮上する（図１０Ｃ参照）。これに対し、ガスＧ中の水素は、溶湯３に吸収され易く、所定の溶解度まで溶湯３に溶け込む。溶湯３の凝固時には、溶解度の急低下に伴い水素ガスが溶湯３中に発生して、ガス欠陥Ｋが鋳物２に発生することがある（図１０Ｄ、図１０Ｅ参照）。ガス欠陥Ｋが金型１の表面やベントホール４の内面に現れると、ガス欠陥Ｋが鋳造欠陥になる（図１０Ｆ参照）。

ここで、鋳造空間１４への注入時における溶湯３の水素含有量（初期水素量）をＨｍ、離型剤２０により溶湯３中に増加する水素増加量をＨｐとする。ＨｍとＨｐの単位は、（ｃｃ／合金の単位重量）（ここでは、ｃｃ／１００ｇ）である。ＨｍとＨｐの和（水素総量Ｈｓ）が合金特有の閾値以上の場合に、ガス欠陥Ｋが発生する。注入前の溶湯３に脱ガス処理を施した後、溶湯３から採取したサンプルを分析することで、Ｈｍが取得される。また、実際の鋳造実験により、Ｈｐと鋳物２の水素総量Ｈｓが取得される。

第４実施形態では、実験により、様々な条件で金型１（鋳物２）を鋳造して、Ｈｍ、Ｈｓ、Ｈｐのデータを取得するとともに、鋳物２のガス欠陥Ｋの有無を調査する。実験では、合金の種類、線材２０の直径Ｄ、離型剤２２の厚みＴ、線材２０の長さＬを変化させた。また、合金、線材２０、離型剤２２、及び、主型１１は、第１実施形態（図３参照）と同様の材料からなる。所定数（ここでは１本）の線材２０を鋳造空間１４内に配置し、３種類の合金（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）により、鋳物２（長さ１２０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚み２０ｍｍ）を鋳造した。

図１１は、第４実施形態における鋳造実験の結果を示す表であり、合金毎に実験結果を示している。また、図１１は、実験の条件（Ｄ、Ｔ、Ｌ）、離型剤２２の容積Ｖ、水素の量（Ｈｍ、Ｈｓ、Ｈｐ、Ｈｎ）、ガス欠陥Ｋの有無を並べた表である。
離型剤２２の容積Ｖは、１本の線材２０に塗布された離型剤２２の容積であり、線材２０の直径Ｄ、離型剤２２の厚みＴ、線材２０の長さＬから算出される。水素吸収量Ｈｎは、離型剤２２の単位容積（ここでは、１ｍｍ^３）当たりの鋳物２の水素吸収量であり、水素増加量Ｈｐ、鋳物２の重量Ｑ、離型剤２２の容積Ｖ、鋳造空間１４内に配置する線材２０の数Ｎ（総数）から算出される。

図１１に示すように、水素吸収量Ｈｎは、合金により変化して、水素吸収量Ｈｎの平均は、０．１４２９（ＡＣ４Ｃ）、０．２７９５（ＡＣ７Ａ）、０．１７２９（ＡＣ２Ｂ）である。また、ガス欠陥Ｋが発生する水素総量Ｈｓの閾値は、ほぼ一定値になり、０．４（ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ２Ｂ）である。従って、水素総量Ｈｓが０．４よりも小さいときには、ガス欠陥Ｋが鋳物２に発生しないと予測される。一方、水素総量Ｈｓが０．４以上のときには、ガス欠陥Ｋが鋳物２に発生すると予測される。第４実施形態では、鋳物２の水素総量Ｈｓと閾値（０．４）に基づき、ガス欠陥Ｋの発生に関する関係式（式Ｅ）を求めて、ガス欠陥Ｋが発生するか否かを予測する。

水素総量Ｈｓは、溶湯３の水素含有量Ｈｍと水素増加量Ｈｐの和である。また、関係式に示すように、水素増加量Ｈｐは、線材２０の長さＬ、離型剤２２の厚みＴ、線材２０の直径Ｄ、線材２０の数Ｎ、合金毎の定数（Ｈｎの平均に相当）、鋳物２の重量Ｑ（ｋｇ）から算出される。この関係式は、実験により求めた複数の変数（Ｈｍ、Ｌ、Ｔ、Ｄ、Ｎ、Ｑ）の関係を示す実験式であり、かつ、ガス欠陥Ｋの発生の有無を予測する予測式である。金型１の合金に対応する関係式に基づき、複数の変数により算出した水素総量Ｈｓと閾値（０．４）を比較することで、ガス欠陥Ｋの発生の有無が予測される。

このように、第４実施形態では、実験により、合金毎に、４つの値（Ｈｍ、Ｌ、Ｔ、Ｄ、Ｎ、Ｑ）とガス欠陥Ｋの有無の関係を示すデータを取得する。次に、取得したデータに基づき、関係式に関連するデータを取得する。また、取得したデータに基づき、合金毎に、ガス欠陥Ｋの発生を防止可能な条件を規定する、水素含有量Ｈｍ、鋳物の重量Ｑ、離型剤２２の厚みＴ、線材２０の長さＬ、線材２０の直径Ｄ、線材２０の数Ｎの関係式（条件式）を構築する。

金型１を鋳造する段階では、予め実験により求めた関係式を使用し、実際の水素含有量Ｈｍ、重量Ｑ、直径Ｄ、厚みＴの条件から、ガス欠陥Ｋの発生を防止可能な線材２０の長さＬと線材２０の数Ｎの条件を算出（取得）する。また、算出した線材２０の長さＬと数Ｎの条件に基づいて、その条件を満たすように、線材２０を鋳造空間１４内に配置する。例えば、（Ｌ×Ｎ）が所定値よりも小さいときには、その条件を満たすように、長さＬと数Ｎを決定する。このようにすることで、ガス欠陥Ｋの発生を抑制できる。なお、合金や離型剤２２の材料を変更したときには、上記と同様に関係式を作成して、ガス欠陥Ｋの発生を予測する。

（金型１の製造試験）
本発明の効果を確認するため、以上説明した製造方法により金型１を製造する試験を行った。試験条件を以下に示す。
鋳物２：リング形状（内径（φ６００ｍｍ）、外径（φ７５０ｍｍ）、高さ（３００ｍｍ）、重量（３５０ｋｇ））
合金：ＡＣ４Ｃ、水素含有量Ｈｍ（０．２ｃｃ／１００ｇ）
線材２０：直径Ｄ（１．２ｍｍ）、長さＬ（６５ｍｍ）、数Ｎ（１２００）
離型剤２２：アクリル樹脂とＢＮの混合品（図３参照）
線材２０の接触角度θ：０〜３０°

関係式（式Ａ）に基づき、線材２０の撓み量Ｗは、許容範囲内の０．３９〜０．４５ｍｍと算出される。上記した条件で線材２０を配置した鋳物２では、線材２０の撓み量Ｗ（実測値）が許容範囲内になり、線材２０の撓み変形を抑制できた。
また、関係式（式Ｄ）に基づき、線材２０を引き抜き可能な離型剤２２の厚みＴは、０．０１９ｍｍ以上である。この条件を満たすため、離型剤２２の厚みＴを０．０２ｍｍにした。その結果、線材２０の引き抜き成功率が１００％になった。
厚みＴが０．０２ｍｍのときには、関係式（式Ｅ）に基づき、ガス欠陥Ｋの発生を防止可能な線材２０の数Ｎは、１９８２未満である。実際に、１２００箇所の全てで、ガス欠陥Ｋの発生を抑制できた。

次に、以下に示す試験条件で金型１を製造した。
鋳物２：上記したリング形状を分割角度４５°で分割した扇形状（重量（８０ｋｇ））
合金：ＡＣ７Ａ、水素含有量Ｈｍ（０．１５ｃｃ／１００ｇ）
線材２０：直径Ｄ（０．６ｍｍ）、長さＬ（６５ｍｍ）、数Ｎ（１３０）
離型剤２２：アクリル樹脂とＢＮの混合品（図３参照）、厚みＴ（０．０１５ｍｍ）

比較例では、線材２０の接触角度θが３０°であり、線材２０の撓み量Ｗが１０〜１２ｍｍになった。これに対し、実施例では、線材２０の接触角度θを８５°にした。その結果、線材２０の撓み量Ｗが０〜１ｍｍとなり、撓み量Ｗが大幅に小さくなった。なお、比較例と実施例では、線材２０の引き抜き成功率が１００％であり、ガス欠陥Ｋの発生が抑制できた。

１・・・金型、２・・・鋳物、３・・・溶湯、４・・・ベントホール、１０・・・鋳型、１１・・・主型、１２・・・鋳枠、１３・・・ストーク、１４・・・鋳造空間、２０・・・線材、２１・・・基端部、２２・・・離型剤、２３・・・先端部。

Claims (6)

1. 線材を配置した鋳型の鋳造空間に溶湯を注入する工程と、鋳造空間内で線材を鋳包んだタイヤ成型用金型の鋳物を鋳造する工程と、線材を鋳物から引き抜いてベントホールを形成する工程と、を有するタイヤ成型用金型の製造方法であって、
   予め実験により求めた、鋳造空間内の線材の長さ、線材の直径、溶湯に対する線材の接触角度、鋳造による線材の撓み量の関係を示す関係式を使用し、実際の線材の長さと直径の条件から、線材の撓み量が許容範囲内になる線材の接触角度を算出する工程と、
   算出した線材の接触角度に基づいて、鋳造空間内に線材を配置する工程と、
   を有するタイヤ成型用金型の製造方法。
2. 請求項１に記載されたタイヤ成型用金型の製造方法において、
   前記線材を配置する工程が、線材の接触角度を９０°にして鋳造空間内に線材を配置する工程を有するタイヤ成型用金型の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載されたタイヤ成型用金型の製造方法において、
   予め実験により求めた、鋳物から線材を引き抜き可能な条件を規定する、鋳造空間内の線材の長さ、線材の直径、線材に塗布された離型剤の厚みの関係を示す関係式を使用し、実際の線材の長さと直径の条件から、線材を引き抜き可能な離型剤の厚みの条件を算出する工程を有し、
   前記線材を配置する工程が、算出した離型剤の厚みの条件を満たす線材を鋳造空間内に配置する工程を有するタイヤ成型用金型の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたタイヤ成型用金型の製造方法において、
   予め実験により求めた、水素ガス欠陥の発生を防止可能な条件を規定する、溶湯の水素含有量、鋳物の重量、線材に塗布された離型剤の厚み、鋳造空間内の線材の長さ、線材の直径、鋳造空間内に配置する線材の数の関係を示す関係式を使用し、実際の溶湯の水素含有量、鋳物の重量、線材の直径、離型剤の厚みの条件から、水素ガス欠陥の発生を防止可能な線材の長さと数の条件を算出する工程を有し、
   前記線材を配置する工程が、算出した線材の長さと数の条件に基づいて、鋳造空間内に線材を配置する工程を有するタイヤ成型用金型の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されたタイヤ成型用金型の製造方法により製造したタイヤ成型用金型。
6. 請求項５に記載されたタイヤ成型用金型において、
   金型が、タイヤのトレッド部を成型するとともに、タイヤ周方向に複数に分割された分割金型であり、
   複数のベントホールが、分割金型のタイヤ周方向の中心位置における中心線に沿って形成されたタイヤ成型用金型。

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