JP2017001271A - ゴム物品用モールド - Google Patents

Abstract

【課題】加硫成型後のタイヤの美観及び性能を損なうことなく、モールド生産及びタイヤ生産の効率を向上可能なタイヤモールドを提供する。【解決手段】ゴム物品を成型する成型面から背面に貫通する孔と、孔内に配置され、当該孔を形成する孔壁との間に孔の延在する方向に沿って延長する断面環状の排気流路を形成する芯部と、孔壁と芯部とを連結する連結部とを備えた。【選択図】図３

Description

本発明は、ゴム物品用モールドに関し、特に、ゴム物品の生産効率を向上させることが可能なゴム物品用モールドに関する。

従来、タイヤモールドには、加硫中のタイヤ表面とモールドの成型面との間から空気を排出するための複数の空気抜き孔が設けられている。空気抜き孔は、例えば直径０．６ｍｍ〜１．６ｍｍ程度の円孔を、ドリルによる孔加工や、モールドの製造時に予め設けた孔にベントピースとよばれる筒部材を別途打ち込むことにより形成される。この空気抜き孔には、加硫中のタイヤのゴムが進入し、加硫完了後のタイヤ表面に例えば１０ｍｍ以上の長さの針状のゴムばりであるスピューを形成する要因となることが知られている。スピューは、製品タイヤとしての美観上及び性能上の理由から加硫成型後に除去されるが、根本部分がタイヤ表面に残存するためタイヤ表面に凹凸が生じる結果、タイヤの接地面積を減少させる要因となり、タイヤの初期性能を低下させる。
これに対して特許文献１には、空気抜き孔内に、当該空気抜き孔内の空気の流通を遮断するプラグと、このプラグを成型面側に付勢するスプリングとを設けた構成が開示されている。当該構成によれば、成型中のタイヤ表面がプラグに接触する以前には、空気抜き孔の孔壁とプラグ外周との間で空気の流れが許容される。一方、タイヤ表面がプラグに接触し、スプリングの付勢力よりも大きな力でプラグを押圧したときには、プラグが空気抜き孔に押し付けられて空気抜き孔が閉塞され、空気抜き孔へのゴムの進入が阻害されるため、スピューの発生が抑制される。
また、特許文献２には、鋳造によりタイヤモールドを製造する際に、モールドを構成する素材とは膨張係数の異なる素材の薄板状のブレードを成型面から背面に貫通するように複数設けて鋳ぐるみとし、冷却後のブレードとモールド本体との収縮率の差からブレードとモールド本体との間に生じるスリット状の隙間を空気抜き孔として形成することにより、成型面側から背面側への空気の排出を可能にしつつ、スピューの形成を抑制する技術が開示されている。

特開２０１１−１１６０１２号公報 特開平１１−３００７４６号公報

しかしながら、上記特許文献１によれば、空気抜き孔内にプラグやスプリング等の部品を設ける必要があるため、モールド自体の生産効率が悪いという問題がある。即ち、タイヤを成型するモールドには、約１０００個程度の空気抜き孔を設ける必要があるため、個々の空気抜き孔にスプリングやプラグを設けるために多大な工数と時間を要し、効率が悪い。
また、特許文献２によれば、タイヤ表面に薄肉板状のスピューが形成されることになり、モールドからの脱型時に切れやすく、切れたゴムが空気抜き孔を塞いでしまい空気抜き孔としての機能が失われる。このため、隙間のゴム詰まりを除去するために、モールドを頻繁に清掃する必要があり、タイヤの生産効率が悪いという問題がある。
そこで、本発明では、加硫成型後のタイヤの美観及び性能を損なうことなく、タイヤ生産の効率を向上可能なタイヤモールドを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するためのゴム物品用モールドの構成として、ゴム物品を成型する成型面から背面に貫通する孔と、孔内に配置され、当該孔を形成する孔壁との間に孔の延在する方向に沿って延長する断面環状の排気流路を形成する芯部と、孔壁と芯部とを連結する連結部とを備える構成とした。
本構成によれば、孔を形成する孔壁に対して芯部が連結部によって連結されているため、孔に対して別途の加工を行う必要がない。また、加硫対象となるタイヤ表面のゴムが、孔壁と芯部との間において孔軸方向に沿って延長する断面環状の排気流路内に進入するため、加硫完了後のスピューの形状が環状となって脱型時に切断され難くなり、スピューが排気流路内に残留する可能性を低減させることができる。また、スピューが環状に形成されることにより、従来のスピューとの比較においてタイヤ表面からの突出高さが低減するとともに、肉厚が薄肉となるため、タイヤの美観及び性能に与える影響を限りなく低減させることができる。
したがって、加硫成型後のタイヤの美観及び性能を損なうことなく、タイヤ生産の効率を向上可能となる。
また、他の構成として、連結部が、孔壁と芯部とを背面側で連結し、断面環状の排気流路が成型面に臨む構成、或いは、連結部が、芯部における成型面側の端面に作用するタイヤの押圧力に対して、芯部を孔壁に対して不動に連結する構成を採用してもよい。
このような構成によっても、タイヤ表面に環状のスピューをより確実に形成することができる。
また、芯部における成型面側の端面は、成型面と面一であること、或いは、連結部は、孔壁から孔軸方向に向けて延長することが望ましい。
また、排気流路の寸法が０ｍｍより大きく０．５ｍｍより小さい場合、空気の排気を確保しつつ、厚さが薄肉な環状のスピューを形成することができる。また、排気流路により形成されるスピューは、場合によっては、消失するか、又は断続的に消失するため、スピューをカットする必要をなくすことができる。例えば、空気抜き孔の隙間寸法を、さらに０．０６ｍｍより小さくすることで、空気抜き孔へのゴムの侵入がほとんどなくなり、空気のみを排出することができる。したがって、例えば、ゴム物品の一つであるタイヤを成型した場合には、タイヤの外観性能、タイヤの運動性能を大幅に向上させることができる。
また、孔を形成する孔壁、芯部、及び連結部を積層造形法により造型すれば、形状精度の高い排気流路を効率的に形成することができる。
また、ゴム物品を成形する成型面から背面に貫通する環状の中空部を備え、中空部は、中空部を形成する外側部材と内側部材とで囲まれる空間から外側部材に内側部材を連結した連結部を除いて形成されるので、スピューが環状に形成されるため、従来のスピューとの比較においてタイヤ表面からの突出高さが低減するとともに、肉厚が薄肉となるため、タイヤの美観及び性能に与える影響を限りなく低減させることができる。したがって、加硫成型後のタイヤの美観及び性能を損なうことなく、タイヤ生産の効率を向上可能となる。
なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、特徴群を構成する個々の構成もまた発明となり得る。

加硫装置の要部を模式的に示す半断面図である。 トレッドモールドを示す図である。 トレッドモールドに設けられた排気手段の斜視透視図、断面図及び平面図である。 積層造形装置の一実施形態を示す図である。 トレッドモールドの断面図及び拡大断面図である。 排気手段におけるタイヤ加硫成型時の様子を示す模式図である。 排気手段の他の形態を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、加硫装置２の要部を模式的に示す半断面図である。本実施形態に係るモールドは、図１に示す加硫装置２内に設けられる。加硫装置２は、タイヤＴの外側表面のうちサイド部Ｔｓを成型する一対のサイド成型部３，３と、トレッド部Ｔｔを成型するトレッド成型部４と、タイヤの内側表面を成型するブラダー５とを備える。サイド成型部３，３は、上下に対向して配置され、タイヤＴのサイド部Ｔｓの円周方向に沿うように略円盤状に形成される。トレッド成型部４は、上下のサイド成型部３，３の間に設けられ、タイヤＴの円周方向に沿って環状に配置された複数のセクターピース６によって構成される。サイド成型部３，３は、ベース盤８と、サイドモールド９とを備える。ベース盤８は、サイドモールド９を固定するためのアタッチメントである。サイドモールド９は、未加硫のタイヤＴのサイド部Ｔｓの表面に型付けするための所定の成型パターンを備える。セクターピース６は、セクターセグメント１０と、トレッドモールド１１とを備える。セクターセグメント１０は、複数に分割されたトレッドモールド１１の分割ピースを固定するためのアタッチメントである。トレッドモールド１１は、未加硫のタイヤＴのトレッド部Ｔｔに所定の型付けを行うための成型パターンを備える。また、サイドモールド９及びトレッドモールド１１は、成型面と、タイヤ成型時のタイヤＴの外表面Ｔａとの間に介在する空気を背面側に排出するための排気手段１５を備える。

サイドモールド９は、ベース盤８とともに上下方向に移動可能とされ、トレッドモールド１１は、セクターセグメント１０とともに半径方向に移動可能に構成される。サイドモールド９，９及び複数のセクターピース６よりなるトレッドモールド１１を近接させることで未加硫のタイヤＴの全域を包囲する成型空間が形成される。成型空間内に未加硫のタイヤＴを収容した後に、タイヤＴの内面側に配置されたブラダー５を膨張させる。ブラダー５の膨張により、タイヤＴは、内面側からサイドモールド９，９及びトレッドモールド１１に向けて押圧され、タイヤＴの外表面Ｔａとサイドモールド９，９及びトレッドモールド１１表面との間に介在する空気を排気手段１５によりサイドモールド９，９及びトレッドモールド１１の成型面側から背面側に排出しつつ、サイドモールド９，９及びトレッドモールド１１に形成された成型パターンをタイヤＴの外面に転写する。そして、成型パターンの転写とともに、タイヤＴを所定の温度で加熱することで、タイヤＴの加硫成型がなされる。なお、加硫成型の完了後には、サイドモールド９，９及びトレッドモールド１１が、互いに離間する方向に移動して型開き状態とされ、加硫完了後のタイヤＴの取り出しが行われる。

本実施形態に係るサイドモールド９及びトレッドモールド１１は、積層造型法により製造される。積層造型法では、コンピュータによる設計、所謂ＣＡＤにより設計されたモールドのモデルデータを均一な厚さでスライスした層状の部分形状に分割して複数の部分形状データ（以下、スライスデータという）に変換し、部分形状の厚みに対応して堆積された金属粉末に対して、スライスデータに基づいてレーザを照射し、レーザの照射により焼結した金属粉末の焼結層を順次積層することにより立体的なモールドを製造する。

以下、タイヤＴの外面を型付けするサイドモールド９及びトレッドモールド１１について説明する。なお、説明の便宜上、以下、トレッドモールド１１を例として説明する。
図２は、トレッドモールド１１を示す図である。同図に示すように、トレッドモールド１１は、成型面１１ａにタイヤＴの外表面Ｔａの接地面を成型する接地面成型部１２及びトレッド部Ｔｔに型付けする複数の溝成型部１３と、加硫成型時にタイヤＴの外表面Ｔａと当該トレッドモールド１１の成型面１１ａとの間に介在する空気を排気するための複数の排気手段１５とを備える。接地面成型部１２は、トレッドモールド１１の成型面全域を１つの所定の曲面で形成された成型面１１ａにおける土台部分であって、タイヤにおける接地面を成型する。溝成型部１３は、成型面１１ａにおいて、接地面成型部１２の表面から所定高さで突出し、タイヤ円周方向及びタイヤ幅方向に延長して設けられ、タイヤにおけるリブ溝やラグ溝など接地面より窪む凹溝を成型する。排気手段１５は、トレッドモールド１１が加硫装置２において横向きに収容されたタイヤＴのトレッド部Ｔｔを成型するように取り付けられるため、例えば加硫時に空気溜まりが生じやすいタイヤＴのショルダー部Ｔｃに対応する位置にタイヤ円周方向に沿って複数設けられる（図１参照）。

図３（ａ）は、トレッドモールド１１の設計時に設けられた排気手段１５の斜視透視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）における排気手段１５の軸線を含む断面図、図３（ｃ），（ｄ）は、図３（ｂ）における排気手段１５の隙間ＦのＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
図３（ｂ）に特に示すように、排気手段１５は、トレッドモールド１１の成型面１１ａの接地面成型部１２から背面１１ｂに渡って貫通する孔２０と、当該孔２０内に配置され、孔２０を形成する孔壁２０ａとの間で孔軸ｍに沿った断面形状が概ね円環状となる隙間Ｆを形成する芯部３０と、孔壁２０ａと芯部３０の外周面３０ａとの間に渡って延長し、芯部３０を孔壁２０ａに対して不動となるように連結する連結部５０とにより構成される。図３（ａ）に示すように、孔壁２０ａと芯部３０の外周面３０ａとの間に形成される隙間Ｆは、孔２０の孔軸ｍに沿って延長し、成型面１１ａ側の空気を背面１１ｂ側へ排出する排気流路として構成される。
即ち、排気流路は、ゴム物品を成形する成型面１１ａから背面１１ｂに貫通する環状の隙間Ｆとして形成された中空部を備え、隙間Ｆとしての中空部が、該中空部を形成する外側部材として設けられたトレッドモールド１１の本体の孔２０と、孔２０に対する内側部材として設けられた芯部３０との間で囲まれる空間から、孔２０と芯部３０とを連結する連結部５０を除いて形成される。

図３（ｂ）に示すように、孔２０は、孔軸（軸線）ｍが、接地面成型部１２の法線方向に沿って延長する円孔として設けられる。孔２０は、成型面１１ａ側から背面１１ｂ側にかけて、一定の直径寸法Ｄ１を有して直線的に延長する。孔２０の直径寸法Ｄ１は、従来の円孔からなる空気抜き孔の直径０．６ｍｍ〜１．６ｍｍよりも大きくても同程度でもよく、例えば、２ｍｍ以上に設定される。

図３（ｂ）に示すように、連結部５０は、背面１１ｂ側において孔壁２０ａから芯部３０の外周面３０ａに向けて所定の突出寸法Ｈを有して形成される。連結部５０は、成型面１１ａ側の開口端から所定距離だけ背面１１ｂ側に位置する位置Ｘを起点として、背面１１ｂに到達するように孔軸ｍに沿って延長する。また、図３（ｃ）に示すように、連結部５０は、孔軸ｍを対称軸として、互いに正対するように芯部３０の軸回りに２か所設けられる。換言すれば、連結部５０は、孔軸ｍと直交する同一直線上において、孔壁２０ａから孔軸ｍの方向に向けて最短距離で突出し、孔壁２０ａに対して芯部３０を不動に連結する。連結部５０における孔２０の周方向に沿った長さ寸法Ｗは、成型面１１ａから背面１１ｂ側へ向かう空気の流通を妨げず、かつ、成型時に芯部３０がタイヤにより押圧されたときに、孔２０内における位置が変化しない強度を有するように設定される。

芯部３０は、孔２０の延在する方向に沿って延長し、孔２０内において上述の連結部５０を介して配置される軸体である。芯部３０の直径寸法Ｄ２は、孔２０の直径寸法Ｄ１よりも小径に設定されており、その外周面３０ａと孔壁２０ａとの間に、周方向に沿って均一な寸法（隙間幅Ｚ）を有する隙間Ｆが形成される。芯部３０の軸心は、孔２０の孔軸ｍと同心である。図３（ｂ）に示すように、芯部３０の成型面１１ａ側の端面３０ｔは、接地面成型部１２の曲率に倣う形状で面一となるように形成される。このような構成によれば、後述の円環状のスピューの内外に不要な凹凸が生じることを防止できる。また、芯部３０の背面１１ｂ側の端面３０ｓは、背面１１ｂから突出することなく、背面１１ｂと面一に形成される。即ち、芯部３０における孔軸ｍに沿う長さＬは、成型面１１ａから背面１１ｂまでの厚さＨと同一、又は厚さＨよりも短く設定される。

次に、上記孔２０の孔壁２０ａと芯部３０の外周面３０ａとにより構成される隙間Ｆにおける孔軸ｍに沿った断面形状の変化について説明する。図３（ｂ）に示すように、芯部３０は孔２０内において、位置Ｘを起点として背面１１ｂ側に延長する連結部５０によって連結されているため、図３（ｄ）に示す如く、成型面１１ａから位置Ｘの範囲においては連結部５０が存在しておらず、当該範囲における隙間Ｆの断面形状は円環状となり、当該円環状の隙間Ｆは成型面１１ａに臨む。そして、成型面１１ａに臨む円環状の隙間Ｆ内にゴムが進入した状態で加硫が完了した場合、スピューの形状も円環状となる。なお、以下の説明において、成型面１１ａから位置Ｘの範囲に渡る隙間Ｆを環状隙間Ｆ１という場合がある。

一方、図３（ｂ），（ｄ）に示すように、位置Ｘを起点として背面１１ｂ側に至るまでの隙間Ｆの断面形状は、連結部５０の存在によって周方向に分断された複数の弧状状を呈する。上記同様に、以下の説明において位置Ｘから背面１１ｂの範囲に渡る隙間Ｆを弧状隙間Ｆ２という場合がある。このように、隙間Ｆによって形成される排気流路全体の孔軸の方向に沿った断面形状は、成型面１１ａから背面１１ｂに至るまでの間に円環状から弧状となるように変化する。

図３（ｃ），（ｄ）に示すように、環状隙間Ｆ１及び弧状隙間Ｆ２の隙間幅Ｚは、例えば０ｍｍより大きく０．５ｍｍより小さい範囲で任意に設定される。より好ましくは、隙間幅Ｚを０ｍｍより大きく０．０６ｍｍより小さい範囲に設定することにより、成型面１１ａから背面１１ｂ側に流れる空気の流量を確保しつつ、成型面１１ａ側に形成された環状隙間Ｆ１内へのゴムの進入高さ（スピューのタイヤ表面からの突出高さ）及びスピューの肉厚を理想的な範囲とすることができる。
例えば、隙間幅Ｚを０．５ｍｍ以上に設定した場合、環状隙間Ｆ１の断面積の増大によってゴムの進入高さは低くなるものの、円環状のスピューの肉厚が厚くなり易く、タイヤの美観、及び使用時の初期性能を阻害する要因となり得る。また、隙間幅Ｚを０ｍｍに設定した場合、成型面１１ａ側の空気が抜けず成型後のタイヤ表面にベアーが発生する要因となり得る。

即ち、環状の中空部の隙間の隙間寸法を、０．５ｍｍより小さくすることで、形成されたスピューは、非常に厚みが薄く、且つ、高さも低いため、加硫成型後にスピューの除去をしなくても、タイヤを車両に装着し、乾燥路面で通常に走行しさえすれば、１００ｋｍ程度の走行ですぐに従来のスピュー痕が摩耗で除去された状態と同様になり、タイヤの外観性能、タイヤの運動性能及び摩耗性能が悪化することなくすべての性能で良好である。なお、従来の排気手段の空気抜き孔（断面が円形で、孔径が１ｍｍ〜２ｍｍの円形状）により形成されたスピューは、カッターで除去した残りのスピュー痕が走行による摩耗によってなくなるまでに、トレッドゴム弾性率の柔らかいウィンタータイヤで３００ｋｍ程度の初期走行が必要であり、トレッドゴム弾性率の硬い夏用の高性能乗用車タイヤで５００ｋｍから１０００ｋｍ程度の初期走行が必要である。さらに、環状の中空部の隙間寸法を、０．０６ｍｍよりも小さくすることで、形成されるスピューは、高さがさらに減少し、タイヤ表面の中空部の環状の延在方向に沿って断続的に形成される状態から消失してゆく。つまり、空気抜き孔の幅を０ｍｍより大きく、言い換えれば、空気抜き孔がなくならないように、空気抜き孔の幅を０．０６ｍｍより小さくしてゆくことで、空気抜き孔へのゴムの進入がほとんどなくなり、空気等のみを排出するできる。
なお、空気抜き孔の幅を０ｍｍ（空気抜き孔のない状態）とした場合には、空気等排気性能が０となり、タイヤ表面の傷、凹み、内部への空気入りが発生し、タイヤが製造できなくなってしまう。

そこで、隙間幅Ｚを上記範囲に設定することにより、成型面１１ａから背面１１ｂ側に流れる空気の流量を確保しつつ、タイヤ表面からの突出高さが低く抑制され、肉厚が薄肉とされた理想的な円環状のスピューを形成することができる。そして、上記隙間幅Ｚを有する環状隙間Ｆ１への進入によって形成された円環状のスピューは、従来の針状のスピューとの比較においてタイヤ表面からの突出高さが抑制され、薄肉の円環状であるため、スピューの除去工程を経ることなく製品タイヤとしてそのまま使用しても、路面との接地により容易に押し潰され、接地面積の減少を限りなく抑制することができる。また、当該円環状のスピューは、肉厚が薄いため路面との摩擦により容易に摩滅してタイヤ表面から消滅するので、タイヤ使用時の初期から安定した性能を発揮することができる。

なお、隙間幅Ｚの設定は、タイヤ種別に応じて異なるスピューの体積に基づいて行うことができる。具体的には、特定のタイヤに形成された針状のスピューの体積を、当該スピューの突出高さ、及び当該スピューを形成した従来の円孔の空気抜き孔の断面積により算出する。そして、算出した体積に相当するゴムが環状隙間Ｆ１に進入したと仮定して隙間幅Ｚを上記範囲から適宜設定し、新たなサイドモールド９及びトレッドモールド１１により、上記特定のタイヤと同種のタイヤを成型すれば、針状のスピューよりも突出高さが抑制され、薄肉な円環状のスピューを形成することができる。
また、隙間幅Ｚの設定により、環状隙間Ｆ１の断面積及び環状隙間Ｆ１へのゴムの進入高さが算出可能となるため、連結部５０の起点となる位置Ｘをゴムが到達しない
地点に設定することができる。

図４は、積層造型装置４０の一例を示す図である。積層造型装置４０は、所定距離離間して設けられた左右一対のステージ４１，４２と、左右のステージ４１，４２の間に昇降自在に配備されたワークテーブル４３とを備える。左右のステージ４１，４２は、互いの上面がひとつの平面上に位置するように、同一高さに設定される。ステージ４１，４２は、上下方向に延長する円筒状のシリンダ部４４，４５を有する。シリンダ部４４，４５は、ステージ４１，４２の上面４１ａ，４２ａ側に開口する。シリンダ部４４，４５の内部には、内周面に沿って摺動可能なピストン４６Ａ，４７Ａを有するフィーダ４６，４７が設けられる。フィーダ４６，４７は、図外の造型装置制御手段から出力される信号に基づいて駆動する図外の駆動機構の動作により、シリンダ部４４，４５の軸線方向に沿って昇降する。ピストン４６Ａ，４７Ａ上には、モールドを製造する素材となる金属粉末Ｓがステージ４１，４２の上面まで充填される。

ステージ４１，４２の上面４１ａ，４２ａには、当該上面４１ａ，４２ａに沿って移動するローラ４８が配置される。ローラ４８は、図外の駆動装置により左右のステージ４１，４２の上面４１ａ，４２ａに外周面を接触しながら転動し、左右のステージ４１，４２間を移動する。ワークテーブル４３の上方には、レーザＬａを照射するレーザガン５１と、レーザガン５１で発生したレーザＬａを金属粉末Ｓに向けて照射する照射ミラー５２とが設けられる。照射ミラー５２は、図外の造型装置制御手段から出力される制御信号に基づいて、ワークテーブル４３の上面に堆積した金属粉末Ｓを焼結して焼結層を形成する。照射ミラー５２は、図外の造型装置制御手段から出力されるスライスデータに基づいた図外の駆動手段の駆動により、ワークテーブル４３に設定された座標軸を走査方向として移動し、ワークテーブル４３の上面に堆積した金属粉末Ｓを順次焼結する。１のスライスデータに対応する焼結層が形成された後には、当該スライスデータの上位に設定されたスライスデータに基づく焼結が開始され、以後、各スライスデータに対応する焼結層が積層するように形成され、図２に示す形状のトレッドモールド１１が製造される。

以下、積層造型装置４０による排気手段１５の造型方法について説明する。上述のとおり、本実施形態に係る排気手段１５は、孔壁２０ａと芯部３０とを連結部５０により連結，支持することにより、成型面１１ａ側に臨む環状隙間Ｆ１を形成しており、連結部５０以外の範囲では、芯部３０と孔壁２０ａとが直接接続されていない。このため、上述の積層造型装置により排気手段１５をモールドに精度良く設けるには、モールドの設計時に、以下のような設定が必要となる。

すなわち、図４に示す積層造型装置４０では、下方から上方に向けてモールドの造形が進行する。このため、既に芯部３０の一部として形成された焼結層の上に新たな金属粉末Ｓを堆積させて芯部３０の他部を構成する新たな焼結層を積層することになる。
しかし、上述のとおり芯部３０は、連結部５０の範囲以外では孔壁２０ａとの接続がないため、連結部５０を造形する前に芯部３０の造型を開始した場合、既に焼結された芯部３０の一部を構成する焼結層の上に、新たな金属粉末Ｓを堆積するときに、既に焼結された焼結層を孔壁２０ａに対して位置ずれさせてしまう。芯部３０の位置が孔壁２０ａに対してずれてしまうと、孔２０と芯部３０との間に均等な隙間幅Ｚを形成できなくなるばかりか、芯部３０が孔壁２０ａと繋がった状態で造形されてしまうことになる。そこで、トレッドモールド１１を設計するときに、芯部３０の造形が開始される前に、連結部５０が造型されるように、連結部５０の位置が積層方向の下側となるように位置を設定しておく必要がある。

図５は、トレッドモールド１１をタイヤ幅方向に沿って切断した断面図及び拡大断面図を示す。なお、同図に示す斜線はハッチングを示すものではなく、積層造形装置４０によって造形された焼結層の縞模様を示している。同図に示すように、連結部５０は、積層方向の下側に位置するように設定されている。即ち、トレッドモールド１１をＣＡＤにより設計する際に、連結部５０が少なくとも芯部３０の一部の造型が開始される前に造形されるようにその積層方向が設定されている。また、トレッドモールド１１は、３次元の湾曲形状であるため、排気手段１５の設けられる位置によって、連結部５０の形成される位置が異なるため、排気手段１５の位置に応じて連結部５０が積層方向の下側に位置するように設けるようにすると良い。
これにより、排気手段１５はトレッドモールド１１の孔２０の孔壁２０ａの造形が開始された後に、孔壁２０ａと連結部５０との造形が開始され、次いで連結部５０と芯部３０との造型が開始されるので、芯部３０を孔壁２０ａに対して連結部５０を介して連結，支持した状態とすることができる。

図６は、排気手段１５を備えたトレッドモールド１１によるタイヤＴのタイヤ加硫成型時の様子を示す模式図である。図６（ａ）に示すように、加硫開始の直後においては、成型空間内に設けられた未加硫のタイヤＴの外表面Ｔａとトレッドモールド１１の成型面１１ａの接地面成型部１２との間に空気が介在した状態にある。この状態からタイヤＴの内表面Ｔｂ側に設けたブラダー５が膨張すると、タイヤＴはトレッドモールド１１の成型面１１ａ方向に押圧され、タイヤＴの外表面Ｔａと成型面１１ａとの間に介在する空気が排気手段１５の環状隙間Ｆ１及び弧状隙間Ｆ２からなる排気流路を通じて背面１１ｂ側に徐々に排出される。図６（ｂ）に示すように、ブラダー５の膨張が進行して、タイヤＴの外表面Ｔａと成型面１１ａとの間から、ほとんどの空気が背面１１ｂに排出されると、タイヤＴの外表面Ｔａが成型面１１ａ及び芯部３０の端面３０ｔに密着する。図６（ｃ）に示すように、ブラダー５の膨張が進行し、タイヤＴが成型面１１ａ側にさらに押し付けられると、タイヤＴの外表面Ｔａのゴムが環状隙間Ｆ１に対して、ゆっくりと背面１１ｂ側に進入する。そして、図６（ｄ）に示すように、環状隙間Ｆ１内のゴムは背面１１ｂ側にさらに進入し、連結部５０に到達する前に加硫成型が終了する。

加硫成型の完了後には、トレッドモールド１１を放射状にサイドモールド９，９を上下方向に離間させ、タイヤＴを脱型し、加硫済みのタイヤＴを取り出す。図６（ｅ）に示すように、モールドから取り出された加硫済みのタイヤＴのタイヤ表面には、従来のスピューの突出高さよりも低く、薄肉な円環状のスピューＪが形成される。
また、環状隙間Ｆ１によって形成されたスピューＪに対しては、孔壁２０ａと芯部３０の外周面３０ａとの間から引き抜かれる際に摩擦力が生じる。しかし、スピューＪは円環状に形成されているため、孔壁２０ａや外周面３０ａとの間に生じる摩擦力が分散される。よって、スピューＪの一部又は全体が、環状隙間Ｆ１内に残留したままちぎれることが抑制される。つまり、本構成からなる排気手段１５を有するモールドによれば、脱型時においてスピューが残留する可能性を大幅に低減できるため、環状隙間Ｆ１及び弧状隙間Ｆ２からなる排気流路の清掃回数を従来に比べて大幅に減らすことができる。よって、モールドを連続的に使用できる稼働時間が従来よりも長くなり、タイヤの生産性を向上させることができる。

また、排気手段１５は、積層造形法の採用によりトレッドモールドと同時に造型されるため、ドリル等を用いた穿孔工程や、スプリングやプラグを設けるための工程を省略でき、トレッドモールド自体の生産性を向上させることができる。

図７（ａ），（ｂ）は、排気手段１５の他の形態を示す図である。上述の実施形態では、孔壁２０ａ及び芯部３０により形成される環状隙間Ｆ１の断面形状を円環状として説明したが、断面形状はこれに限られるものではない。例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、孔２０及び芯部３０の断面形状を四角状として、環状隙間Ｆ１の断面形状を角環状としてもよい。またこの場合、連結部５０を互いに対向する面にそれぞれ配置し、芯部３０を孔壁２０ａに対して連結，支持すれば良い。このように環状隙間Ｆ１の断面形状は、円環状に限られず、三角環状、四角環状、或いは、これ以上の多角環状であってもよい。また、円環状については、真円環状の他、楕円環状であってもよい。また、上述の実施形態では、連結部５０を互いに正対するように配置したが、芯部３０を不動に連結，支持できる強度が得られる限り、その数は問わない。また、連結部５０を孔軸ｍに沿って複数配置してもよい。

なお、上記実施形態では、タイヤを加硫成型するモールドを用いて説明したが、タイヤ製造におけるモールドに限定されず、クローラーや防振ゴム等の他のゴム物品を成型する際のモールドであっても良い。

また、上記実施形態では、立体形状物であるモールドを形成する粉末の金属粉末にレーザ光を照射して焼結するとして説明したが、このような通常のレーザ光の他に、半導体レーザの半導体によるＬＥＤの光等の光を照射することも可能であり、焼結する粉体の性質に応じて粉体を焼結させるための光を含むエネルギー源を用いれば良い。

また、モールドを構成する素材は、上述のような金属粉末に限らず、合成樹脂等の樹脂粉末や、無機物の焼結体であるセラミックスやセラミックス粉末、樹脂粉末とセラミックス粉末と金属粉末との混合物を用いた複合材料粉末等であっても良い。

９ サイドモールド、１１ トレッドモールド、１１ａ 成型面、１１ｂ 背面、
１５ 排気手段、Ｆ１ 環状隙間、Ｆ２ 弧状隙間、Ｔ タイヤ、
Ｔｓ サイド部。

Claims (8)

1. ゴム物品を成型する成型面から背面に貫通する孔と、
   前記孔内に配置され、当該孔を形成する孔壁との間に前記孔の延在する方向に沿って延長する断面環状の排気流路を形成する芯部と、
   前記孔壁と前記芯部とを連結する連結部と、
   を備えたゴム物品用モールド。
2. 前記連結部が、前記孔壁と前記芯部とを前記背面側で連結し、
   前記断面環状の排気流路が前記成型面に臨む請求項１に記載のゴム物品用モールド。
3. 前記連結部が、前記芯部における前記成型面側の端面に作用するタイヤの押圧力に対して、前記芯部を前記孔壁に対して不動に連結する請求項１又は請求項２に記載のゴム物品用モールド。
4. 前記芯部における前記成型面側の端面が、前記成型面と面一である請求項１乃至請求項３いずれかに記載のゴム物品用モールド。
5. 前記連結部は、前記孔壁と前記芯部とを最短距離で連結する請求項１乃至請求項４いずれかに記載のゴム物品用モールド。
6. 前記排気流路の寸法が０ｍｍより大きく０．５ｍｍより小さい請求項１乃至請求項５いずれかに記載のゴム物品用モールド。
7. 前記孔壁、芯部、及び連結部が積層造形法により造型された請求項１乃至請求項６いずれかに記載のゴム物品用モールド。
8. ゴム物品を成形する成型面から背面に貫通する環状の中空部を備え、
   前記中空部は、
   該中空部を形成する外側部材と内側部材とで囲まれる空間から前記外側部材に内側部材を連結した連結部を除いて形成されるゴム物品用モールド。

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