JP2020001336A - タイヤ加硫金型用ベントスリーブ及びタイヤ加硫金型 - Google Patents

Abstract

【課題】無機質配合剤を配合したタイヤの加硫成型においてベントスピューがアルミニウム製金型のベントホール内で切れて詰まるのを防止すること。【解決手段】無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型であって、金型がアルミニウムからなり、埋設されたベントスリーブがステンレスもしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属からなる金型。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ加硫金型用ベントスリーブ及びそれを用いたタイヤ加硫金型に関する。

タイヤの加硫工程で使用されるタイヤ加硫金型には、加硫成型時に金型の内面とグリーンタイヤとの間に溜まる空気を金型外部に排気するために、ベントホールとよばれる多数の細い排気孔が設けられている。この加硫工程では、高温の金型内でグリーンタイヤは熱せられ、低剛性のグリーンタイヤはブラダの加圧により金型内面に向けて膨張する。したがって、グリーンタイヤを加硫成型する際には、ベントホール内にも膨張したグリーンタイヤの一部が侵入する。このため、加硫成型後に金型から抜き取られたタイヤの表面にはベントスピューとよばれるひげ状の突起が形成される。このベントスピューは、後工程でタイヤの表面からトリミングされる。

近年、低燃費およびゴム層の強化を目的としてタイヤに無機質配合剤が配合されている。
しかしながら、一般的なアルミニウム製の加硫金型で無機質配合剤が配合されたグリーンタイヤを加硫する場合には、その加硫工程においてベントスピューがベントホール内で切れてそこに詰まるという現象が生じた。また、無機質配合剤を配合したグリーンタイヤの場合は比較的低い温度で加硫する必要があるため、グリーンタイヤの硬化が遅くなり、その結果として、グリーンタイヤがベントホールの深部まで侵入して、切れて詰まるという問題が生じた。
また、無機質配合剤を配合したタイヤの製造にアルミニウム製の加硫金型を用いる場合には、加硫ゴムが金型の内面に接着残存して、完全に洗浄することが困難という問題が生じた。
このようにベントホールにベントスピューが詰まったり、加硫ゴムの一部が金型内面に残存すると、次のタイヤの加硫工程で空気を金型外部に排気することが困難になり、タイヤ成型不良となる。また、金型内部の洗浄に時間がかかりタイヤの製造効率が低下するという問題があった。

本発明者らは、無機質配合剤を配合したタイヤの加硫成型においてベントスピューがアルミニウム製金型のベントホール内に詰まる、また、洗浄して金型から加硫ゴムを完全に除去することが困難という課題の下に鋭意検討した結果、無機質配合剤を配合したタイヤの製造に用いるアルミニウム製の加硫金型においてベントホールにステンレス製のスリーブを用いることにより、もしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属を用いることによりベントスピューがベントホール内で切れて詰まるという問題が解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
また、加硫工程後のアルミニウム製の金型内部は、メラミン樹脂ビーズで洗浄することにより加硫ゴムを除去することができ、再付着を抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、第１の態様において、本発明は、無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型であって、少なくとも金型の内面がアルミニウムからなり、ベントスリーブがステンレスもしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属からなることを特徴とする金型を提供する。
また、本発明は、第２の態様において、メラミン樹脂ビーズを用いることを含む、無機質配合タイヤの加硫成型金型の洗浄剤および洗浄方法を提供する。

本発明の金型によれば、低燃費でゴム層が強化された無機質配合タイヤの製造において、加硫時のベントスピュー切れが抑制され、タイヤを効率よく製造することができる。
また、加硫成型後の金型から残存するグリーンタイヤを容易に除去できるため、タイヤを効率よく製造することができる。

本発明の金型に用いる一実施形態のベントスリーブの上方斜視図である。 本発明の金型に用いる別の実施形態のベントスリーブの上方斜視図である。

本発明は、無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型であって、少なくとも金型の内面がアルミニウムからなり、金型に埋設されたベントスリーブの少なくとも通気部の内面がステンレスもしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属からなることを特徴とする金型を提供する。

本発明は、無機質配合剤を配合したタイヤを製造する際に特異的に生じるベントスピュー切れおよび金型内へのグリーンタイヤの残存という課題を、アルミニウム製の加硫成型金型とそれに埋設するステンレス製もしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属製のベントスリーブにより解決するものである。
本明細書において、無機質配合剤とは、シリカなどタイヤの性能向上を目的として配合される無機質の物質をいう。

・加硫金型
本発明の無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型は、タイヤの加硫工程に一般的に用いられているアルミニウム製の金型である。金型は少なくとも内面がアルミニウムからなるものであっても、金型全体がアルミニウムからなるものであってもよい。

・ベントスリーブ
本発明の金型に用いるベントスリーブを図１に参照して説明する。図１において、ベントスリーブ（１）の上面は金型に埋設した場合に金型内面と連続した内面を形成する。好ましい態様において、ベントスリーブは金型壁面に設けたベントへの内側からの埋設を容易ならしめるために先細りの円柱形をしている。ベントスリーブの中心には、金型内部から空気を排気するための通気部（１０）が設けられている。好ましい態様において、通気部の金型内面側は、排気を促進するために金型外側に向かって内径が小さくなるテーパー形状をしている。

ベントスリーブは、少なくともグリーンタイヤが接する部分、すなわち上面と通気部の内面がステンレス製であり、特にはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属製であり、ベントスリーブ全体がステンレス製もしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属製であってもよい。グリーンタイヤが接する部分をステンレスもしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属製とすることにより、加硫されたタイヤが金型から取り外される際に、通気部に侵入して硬化したタイヤのベントスピューが切れることなくタイヤと一緒に取り出され、通気部に残存して次のタイヤの加硫工程時の排気が妨げられることが回避される。タイヤと一体化して取り出されたベントスピューは後工程でタイヤの表面からトリミングされる。

金型またはベントスリーブ通気部の内面粗度（Ｒａ）は約０.５〜約５.０が好ましく、約０.５〜約３.０がより好ましく、最も好ましくは約２.０である。通気部の内面粗度（Ｒａ）が５.０を超えるとタイヤが金型から取り出される際にベントスピューとの摩擦が大きくなるためベントスピューが切れて通気部に詰まるおそれがある。一方、内面粗度（Ｒａ）が０.５未満の場合にも、加硫ゴムが内面に接着し易くなって摩擦が大きくなるためベントスピューが切れて通気部に詰まるおそれがある。

もう１つの実施形態において、本発明の金型に用いるベントスリーブは、図２に示すような大径部（１１）を有する段付のベントスリーブとすることができる。この形態のベントスリーブは大径部の外周で加硫金型にあけられた孔の内面と接して支持される。図１に示した実施形態のベントスリーブと比べて加硫金型と接する面積が小さいため、金型に圧入する際の抵抗が小さくなり、加工が容易となる。

ベントスリーブの通気部の内径（ａ）は、ベントスピューのトリミングが容易になることから１ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。通気部の内径が１ｍｍ未満ではベントスピューが細過ぎて加硫工程後のトリミングがしにくくなり、また、２ｍｍを超えるとタイヤブランクの加硫完了までの所要時間が長くなり、生成するベントスピューの長さが長くなり、金型からタイヤを取り出す際に通気部内部で切れて詰まるおそれがある。

ベントスリーブの全長（ｃ）は、生成するベントスピューの長さ以上である。生成するベントスピューの長さに対してベントスリーブの全長が短い場合は、ベントスピューの先端がベントスリーブの外側に位置することとなり、その位置ではベントスリーブ内面による寸法スピュー内圧保持が解かれる結果、ベントスピューの径が拡大する。また、微妙なベントスピュー内面の抵抗差やブラダから受ける内圧によってベントスリーブの外側に出たベントスピューの先端は螺旋形に変形し、加硫したタイヤを金型から離形する際にタイヤと連動してベントスリーブ内部を遡りきれず、ベントスピュー切れが発生する。また、ベントスリーブの強度を確保するため、ベントスリーブの全長（ｃ）は概ねベントスリーブ肉厚（（ｂ−ａ）／２）の４０倍以下とすることが好ましく、３０倍以下とすることがより好ましい。ベントスリーブの全長（ｃ）がベントスリーブ肉厚（（ｂ−ａ）／２）の４０倍を超えると、金型にあけた孔にベントスリーブを打ち込む際に座屈が発生する。

段付のベントスリーブにおける金型との実接触面長さ（ｅ）は、ベントスリーブ外径（ｂ）の約２倍以上、より好ましくは３倍以上である。これにより、ベントスリーブの埋設方向が安定し、所望の埋設角度と加工誤差を軽減することが可能となり、ベントスリーブ痕のタイヤへの転写を最小限に留めることが可能になる。

さらに、段付のベントスリーブにおいては、加硫金型からベントスリーブへの伝熱性の観点から、実接触面長さ（ｅ）は、経験的に得られた式：ａ×π×２０≦ｂ×π×ｅ（ベントスリーブの外周と内周の比）を満たすように設定される。これによりベントスピューへの授熱量が確保されベントスピューの長大化を抑制し得る。しかしながら、実接触面長さ（ｅ）を大きくするとベントスリーブを金型に圧入する際の抵抗も増大する。ベントスリーブは上面への打撃または押し込み力の付加により金型に埋設するが、圧入する際の抵抗が増大すると上面の変形（上面付近のみの局所的拡径）が発生する。上面が変形してしまうと、ベントスリーブを所望の深さまで埋設することが困難となり、また、金型の品質も悪化する。したがって、実接触面長さ（ｅ）は、ベントスリーブの全長（ｃ）の４０％以下が好ましく、かつ、ベントスリーブ肉厚（（ｂ−ａ）／２）の好ましくは１５倍以下であり、より好ましくは１０倍以下である。

これらの寸法条件を満たすものとして、例えば、ａ＝１.２、ｂ＝３.０、ｃ＝２５、ｄ＝２.８、ｅ＝９.０の比を有する段付のベントスリーブを挙げることができる。

このような寸法条件を満たす段付のベントスリーブを使用することによって、金型への施工性とベントスピュー切れの両方の課題が解決され、短尺のベントスピューが生成し、加硫工程後のタイヤのトレッド表面からのベントスピューのトリミングが容易となり得る。

本発明で使用するベントスリーブは、ステンレス鋼、好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼、もしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属からなるもので、スウェージング加工や引き抜き加工などの絞り加工によって製作することができる。引き抜き加工で製作したベントスリーブは、加工痕がベントスリーブの軸方向に延びるためタイヤ離型時の抵抗が少なく、またクロムの含有量が多いほどゴムとの密着性が低下し、よりベントスピュー切れが起こりにくいため好ましい。

また、本発明は別の態様において、無機配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型の洗浄剤を提供する。
本発明者らは、無機配合剤を配合したグリーンタイヤの加硫成型時のベントスピュー切れの課題を検討するうえで、ガラスビーズを用いて加硫成型金型の内部を洗浄しても一部の加硫ゴムが金型内面に残存する現象を見出した。
この課題に対して、本発明者らが種々の洗浄剤を試験した結果、ガラスビーズの代わりに樹脂ビーズを用いることにより金型内面部の加硫ゴムを除去し得ることを見出した。樹脂ビーズとしては、ビーズ全体が樹脂からなるものであっても、ビーズ表面が樹脂で被覆したものであってもよく、メラミン系樹脂からなるまたはそれで表面被覆されたビーズが好ましく、５０ミクロンメートルから７００ミクロンメートルの粒径の混合ビーズを使用、より好ましくは１００ミクロンメートルから５００ミクロンメートルの粒径の混合ビーズの使用により、細部の加硫ゴム除去と洗浄時間の両立が可能となる。

本発明は、この洗浄剤を用いる、無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型するアルミニウム製内面を有する金型の洗浄方法も提供する。

本発明のベントスリーブは無機配合剤を配合したタイヤの加硫金型のベントピースとして利用可能である。また、本発明の金型の洗浄剤は、無機配合剤を配合したタイヤの加硫金型の洗浄に利用可能である。

１ ：ベントスリーブ
１０：通気部
１１：大径部

Claims (12)

1. 無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型する金型であって、金型がアルミニウムからなり、埋設されたベントスリーブがステンレスもしくはクロムが１５質量パーセント以上含まれた金属からなることを特徴とする金型。
2. ベントスリーブの通気部の内面の粗度（Ｒａ）が０.５以上で５.０未満であることを特徴とする、請求項１記載の金型。
3. ベントスリーブの全長（ｃ）が通気部の径（ａ）の１０倍以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金型。
4. ベントスリーブの全長（ｃ）がベントスリーブの肉厚（（ｂ−ａ）／２）の２０倍〜４０倍であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金型。
5. ベントスリーブが金型外面側に向けて先細りの形状をしていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金型。
6. ベントスリーブが大径部を有する段付のベントスリーブであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金型。
7. 大径部でのベントスリーブの金型内面との実接触面長さ（ｅ）が、ベントスリーブ外径（ｂ）の約２倍以上であることを特徴とする、請求項６に記載の金型。
8. 大径部でのベントスリーブの金型内面との実接触面長さ（ｅ）が、ａ×π×２０≦ｂ×π×ｅ（ベントスリーブの外周と内周の比）を満たすことを特徴とする、請求項６または７に記載の金型。
9. ベントスリーブが絞り加工によって製作したベントスリーブである、請求項５に記載の金型。
10. 無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型するアルミニウム製内面を有する金型を洗浄するための洗浄剤であって、樹脂系ビーズである洗浄剤。
11. メラミン系樹脂からなるかまたはメラミン系樹脂で表面が被覆されたビーズであることを特徴とする、請求項１０記載の洗浄剤。
12. 請求項１０または１１に記載の洗浄剤を用いることを特徴とする、無機質配合剤を配合したタイヤを加硫成型するアルミニウム製内面を有する金型の洗浄方法。

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