JP2023032212A - タイヤ加硫金型、タイヤの製造方法及びタイヤ - Google Patents

タイヤ加硫金型、タイヤの製造方法及びタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】成形面に配された凹部に汚れが堆積しにくいタイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】タイヤ加硫金型１である。加硫成形時にタイヤを成形するための成形面１０を含み、成形面１０は、タイヤ表面に複数の突起を形成するための複数の凹部１３が設けられた第１領域１１を含む。第１領域１１には、１mm2当たり凹部１３が２個以上配置されている。凹部１３のそれぞれは、側壁面１５と、底面２０と、凹部１３の深さ方向に延びる仮想の凹部中心軸線１３ｃとを含む。凹部中心軸線１３ｃを含む凹部１３の断面視において、底面２０は、深さ方向の外方に凸となる底部突起２５を含む。側壁面１５は、底面に滑らかに連なる円弧面１６を含む。【選択図】図４

Description

本開示は、タイヤ加硫金型、タイヤの製造方法及びタイヤに関する。
下記特許文献１には、外面の一部に装飾部を有するタイヤであって、前記装飾部に複数の微小突起が配置されたタイヤが記載されている。前記装飾部は、前記微小突起によって光の反射を低減でき、前記装飾部の黒色度を高くすることができる。したがって、前記装飾部とそれに隣接する非装飾部との間で、明暗のコントラストを高めることができる。これにより、タイヤの外面の視認性が向上する。
特開２０２０－２９２０９号公報
前記装飾部を成形するためのタイヤ加硫金型は、前記微小突起に対応した複数の微細な凹部を含んでいる。このようなタイヤ加硫金型は、タイヤを繰り返し成形するにつれ、前記凹部内に微細なゴムや粉塵等が堆積し易い。したがって、前記装飾部の黒色度を維持して成形するためには、前記金型のクリーニング頻度を増やす必要があった。
本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、成形面に配された凹部に汚れが堆積しにくいタイヤ加硫金型及びタイヤの製造方法を提供することを主たる課題としている。
本開示は、タイヤ加硫金型であって、加硫成形時にタイヤを成形するための成形面を含み、前記成形面は、タイヤ表面に複数の突起を形成するための複数の凹部が設けられた第１領域を含み、前記第１領域には、１mm2当たり前記凹部が２個以上配置されており、前記凹部のそれぞれは、側壁面と、底面と、前記凹部の深さ方向に延びる仮想の凹部中心軸線とを含み、前記凹部中心軸線を含む前記凹部の断面視において、前記底面は、前記深さ方向の外方に凸となる底部突起を含み、前記側壁面は、前記底面に滑らかに連なる円弧面を含む、タイヤ加硫金型である。
本開示のタイヤ加硫金型は、上記の構成を採用することで、凹部に汚れが堆積しにくい。したがって、金型のクリーニング頻度の増加を抑制することができる。
本実施形態のタイヤ加硫金型の断面図である。 本開示のタイヤ加硫金型で加硫成形されるタイヤの一例を示す部分斜視図である。 図１のタイヤ加硫金型の成形面の拡大斜視図である。 図３の凹部の断面図である。 本開示の他の実施形態の凹部の断面図である。 本開示の他の実施形態の凹部の断面図である。 加硫金型の成形面に凹部が形成されるときの断面図である。 加硫金型の成形面に凹部が形成されるときの断面図である。 本開示のタイヤ加硫金型の凹部で成形される微小突起の拡大斜視図である。 比較例のタイヤ加硫金型の凹部の断面図である。 比較例及び実施例１～３のタイヤ生産本数Ｎと黒色度Ｌ＊との関係を示すグラフである。
以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき説明される。 図１には、本実施形態のタイヤ加硫金型１（以下、単に「金型」という場合がある。）の断面図が示されている。図１に示されるように、本実施形態のタイヤ加硫金型１は、その内側に、未加硫の生タイヤ２の外面を成形する成形面を具えている。生タイヤ２は、タイヤ加硫金型１内で加熱されるとともに、内側から、膨張したブラダー３によってタイヤ加硫金型１の成形面側に押圧される。これにより、生タイヤ２が加硫成形され、タイヤが得られる。
図２は、本開示のタイヤ加硫金型１で加硫成形されるタイヤ５の一例を示す斜視図である。図２で示されるタイヤ５は、乗用車用であるが、本開示のタイヤ加硫金型１は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、自動二輪車用や重荷重用のタイヤの加硫成形に用いられても良い。
図２に示されるように、このタイヤ５は、視認可能な外面５ｓを具えている。視認可能な外面５ｓとは、タイヤ５がリム（図示省略）に装着されたときに、外部から目視できる面である。タイヤ５は、外面５ｓの一部に装飾領域６（図２ではドットが施されてる。）を有している。装飾領域６は、複数の微小突起が配された領域である。本実施形態の装飾領域６には、例えば、１mm2当り２個以上、具体的には２～１０個の微小突起が配置されている。このような微小突起は、装飾領域６における光の反射を低減して装飾領域６の黒色度を高くすることができ、タイヤ５の外観性能を高めるのに役立つ。本実施形態の装飾領域６は、例えば、サイドウォール部７に設けられている。
図１に示されるように、本実施形態のタイヤ加硫金型１は、トレッドセグメント１Ａ、サイドウォールセグメント１Ｂ及びビードリング１Ｃを含んでいる。本実施形態では、サイドウォールセグメント１Ｂの成形面によって、タイヤ５のサイドウォール部７に設けられた装飾領域６を形成することができる。
図３には、タイヤ加硫金型１の成形面１０の拡大斜視図が示されている。タイヤ加硫金型１の成形面１０は、タイヤ表面に複数の突起（微小突起）を形成するための複数の凹部１３が設けられた第１領域１１を含む。このような成形面１０を有するタイヤ加硫金型１で加硫成形されたタイヤ５の外面には、凹部１３の反転形状となる複数の微小突起が構成され、上述の装飾領域６（図２で示す）が得られる。
装飾領域６の光の反射を確実に低減させるためには、装飾領域６に形成される微小突起が十分に小さいものであるのが望ましい。このため、成形面１０の第１領域１１には、１mm2当たり凹部１３が２個以上配置されている。具体的には、第１領域１１には、１mm2当たり凹部１３が２～１０個配置されているのが望ましい。なお、１mm2当たりの凹部１３の個数は、例えば、５mm四方の平面内に完全に含まれる凹部１３の個数を２５で除して求めることができる。
凹部１３を確定する端縁１４は、例えば、円形状であるのが望ましい。但し、このような態様に限定されるものではなく、凹部１３の端縁１４は、楕円形状、矩形状、多角形状等、種々の形状が採用され得る。
図４には、凹部１３の断面図が示されている。図４に示されるように、凹部１３のそれぞれは、側壁面１５と、底面２０と、凹部１３の深さ方向に延びる仮想の凹部中心軸線１３ｃとを含む。凹部中心軸線１３ｃは、凹部１３の端縁１４で囲まれる平面の図心を通って凹部１３の深さ方向に延びる仮想線を意味する。本実施形態では、凹部１３の端縁１４で囲まれる平面が円形であり、凹部中心軸線１３ｃは、この円の中心を通る。
凹部中心軸線１３ｃを含む凹部１３の断面視において、底面２０は、前記深さ方向の外方に凸となる底部突起２５を含む。また、側壁面１５は、底面２０に滑らかに連なる円弧面１６を含む。本開示のタイヤ加硫金型１は、上述の構成により、凹部１３に汚れが堆積しにくい。したがって、金型のクリーニング頻度の増加を抑制することができる。その理由としては、以下のメカニズムが推察される。
従来のタイヤ加硫金型の凹部は、その内面が比較的フラットに構成されており、かつ、底面と側壁面とが稜線を構成する様に連なっている。このため、加硫成形時、凹部の内面からゴムが剥離し難く、凹部内に微細なゴム片や粉塵、ゴムが析出する油分等が堆積し易い。
これに対し、本開示では、上述の通り、凹部１３の底面２０に底部突起２５が構成されており、かつ、側壁面１５が円弧面１６を含んでいる。このため、タイヤから金型が離れるとき、底部突起２５がゴムの剥離の起点となり、底部突起２５から側壁面１５に沿ってゴムが順次剥離していくことができる。とりわけ、側壁面１５が円弧面１６を含んでいるため、ゴムが順次剥離していく途中でゴムが千切れるのを効果的に抑制できる。このようなメカニズムにより、凹部に汚れが蓄積するのを抑制できると推察される。
以下、本実施形態のさらに詳細な構成が説明される。なお、以下で説明される各構成は、本実施形態の具体的態様を示すものである。したがって、本開示は、以下で説明される構成を具えないものであっても、上述の効果を発揮し得るのは言うまでもない。また、上述の特徴を具えた本開示のタイヤ加硫金型に、以下で説明される各構成のいずれか１つが単独で適用されても、各構成に応じた性能の向上は期待できる。さらに、以下で説明される各構成のいくつかが複合して適用された場合、各構成に応じた複合的な性能の向上が期待できる。
凹部１３の開口幅Ｗ１は、例えば、０．５mm以下であり、望ましくは０．２５～０．３５mmである。また、凹部１３の最大の深さｄ１は、例えば、０．５mm以下であり、０．２５～０．３５mmである。但し、凹部１３の寸法は、このような態様に限定されるものではない。なお、凹部１３の各部の寸法は、特に断りのない限り、タイヤ加硫金型１が常温に冷却された状態で測定されたものである。
本実施形態では、底面２０に底部突起２５が構成されていることにより、凹部１３の最も深い部分（以下、最深部２６という場合がある）が底部突起２５の周囲に構成されている。凹部１３の平面視（図示省略）において、最深部２６は環状となり、底面２０は、この環状の最深部２６で囲まれる領域に相当する。図４に示される凹部１３の断面図において、最深部２６は実質的に点で示されており、底面２０が底部突起２５の外面で構成されている。また、最深部２６には、円弧面１６が連通している、別の態様では、最深部２６は、平坦部を含んでもよい。すなわち、側壁面１５と底部突起２５との間で、平坦部からなる最深部２６が構成されても良い。この場合、底部突起２５の外面及び最深部２６を構成する平坦部が、底面２０とされる。
側壁面１５は、例えば、凹部１３の端縁１４から傾斜して延びている。凹部１３の深さ方向に対する側壁面１５の角度θ１は、例えば、５～３５°であり、望ましくは１０～２０°である。これにより、成形される装飾領域６の光の反射がさらに抑制される。
凹部１３で成形される微小突起のボリュームを確保しつつ、上述の効果を発揮させる観点から、側壁面１５の円弧面１６の曲率半径ｒ１は、０．０７０mm以上、より望ましくは０．０８５mm以上であり、望ましくは０．１３０mm以下、より望ましくは０．１１５mm以下である。
前記断面視において、底部突起２５は、凹部１３の深さ方向で最も外側に位置する頂部２５ｔと、頂部２５ｔから凹部１３の深さ方向の内側に延びる底部突起側壁面２７とを含む。本実施形態の頂部２５ｔは、例えば、凹部中心軸線１３ｃ上に配されている。本実施形態の頂部２５ｔは、実質的に平面を持たない尖端状である。但し、頂部２５ｔは、小さな平面を含むものでも良い。
底部突起側壁面２７は、凹部中心軸線１３ｃに向かって凸の円弧状曲線であるのが望ましい。前記円弧状曲線の曲率半径ｒ２は、０．０７０mm以上、より望ましくは０．０８５mm以上であり、望ましくは０．１３０mm以下、より望ましくは０．１１５mm以下である。より望ましい態様では、前記曲率半径ｒ２は、側壁面１５の円弧面１６の曲率半径ｒ１に等しい。これにより、前記断面視において、側壁面１５の円弧面１６及び底部突起２５の外面のプロファイルが単一の円弧を構成しているのが望ましい。このような底部突起側壁面２７は、凹部１３に汚れが堆積するのを効果的に抑制することができる。
底部突起２５が小さいと、上述の効果が十分に得られないおそれがある。一方、底部突起２５が大きいと、底部突起２５自体の欠損を招くおそれがある。このような観点から、底部突起２５の高さｈ１は、例えば、凹部１３の深さｄ１の１０％以下であり、望ましくは１％～５％である。具体的には、底部突起２５の高さｈ１は、望ましくは０．０５０mm以上、より望ましくは０．０１０mm以上であり、望ましくは０．２００mm以下、より望ましくは０．０１５mm以下である。
同様の観点から、底部突起２５の幅Ｗ２は、凹部１３の開口幅Ｗ１の望ましくは１５％以上、より望ましくは２０％以上であり、望ましくは３５％以下、より望ましくは３０％以下である。
より望ましい態様では、凹部１３のそれぞれは、上述の構成を具えることにより、凹部中心軸線１３ｃ回りに対象形状を有するのが望ましい。これにより、凹部１３に汚れが堆積するのをさらに抑制することができる。
図５及び図６には、本開示の別の実施形態の凹部１３の断面図が示されている。図５及び図６に示される実施形態は、図４で示される実施形態よりも凹部１３の側壁面１５の角度θ１が大きく設定されている。図５では、前記角度θ１が２２．５°であり、前記断面視における２つの側壁面１５の間の角度が４５°である実施形態が示されている。また、図６では、前記角度θ１が３０°であり、前記断面視における２つの側壁面１５の間の角度が６０°である実施形態が示されている。このような実施態様でも、凹部１３に汚れが堆積するのを効果的に抑制することができる。
図７には、成形面１０に凹部１３が形成されるときの断面図が示されている。図７に示されるように、本開示の凹部１３は、例えば、ラジアルボール盤に取り付けられた微細ドリル３０によって形成することができる。具体的には、凹部１３の側壁面１５に対応した先端面３０ｓを有する微細ドリル３０を、底部突起２５の頂部２５ｔを中心として公転運動させて凹部１３を形成することで、上述の底部突起２５を含む凹部１３が得られる。
図８には、図７とは別の態様における、成形面１０に凹部１３が形成されるときの断面図が示されている。図８では、微細ドリル３０の先端部３１の断面形状が示されている。図８に示されるように、この態様では、微細ドリル３０の先端部３１の外面３１ｓに、底部突起２５に対応した窪み部分が設けられている。本開示の凹部１３は、タイヤ加硫金型１の成形面１０をこのような微細ドリル３０で加工することにより得ることも可能である。
本開示のタイヤ加硫金型１は、公知のタイヤの製造方法に適用される。本開示のタイヤ加硫金型１を用いてタイヤを加硫成形する工程を含むタイヤの製造方法は、タイヤ加硫金型１に設けられた凹部１３に汚れが堆積し難いため、金型のクリーニング頻度の増加を抑制することができる。
本開示のタイヤ加硫金型１で加硫成形されたタイヤは、図２に示されるように、装飾領域６に上述の凹部１３の反転形状となる複数の微小突起が形成される。図９には、タイヤの外面に配された微小突起３３の１つの拡大斜視図が示されている。図９に示されるように、この微小突起３３は、側面３５と、突起頂部４０と、仮想の微小突起中心軸線３３ｃとを含む。微小突起３３の側面３５は、前記凹部１３の側壁面１５と対応した形状を有する。微小突起３３の突起頂部４０は、凹部１３の底面２０と対応した形状を有する。
微小突起中心軸線３３ｃを含む前記微小突起の断面視において、突起頂部４０は、微小突起３３の高さ方向の内方に凹む頂部内凹部４５を含む。また、微小突起３３の側面３５は、突起頂部４０に滑らかに連なる円弧面３６を含む。このような微小突起３３は、光の反射をさらに抑制することができ、タイヤの外観性能の向上に役立つ。
以上、本開示の一実施形態が詳細に説明されたが、本開示は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
本開示の効果を確認するため、実施例として、図４～６に示される凹部を有するタイヤ加硫金型を用いてタイヤが生産された。比較例として、図１０に示される凹部ａを有するタイヤ加硫金型を用いてタイヤが製造された。比較例の凹部ａは、側壁面ｂと底面ｃとが稜線ｄを介して連なっている。比較例及び各実施例の凹部の寸法は、下記の通りである。
比較例
凹部の断面図：図１０
凹部の開口幅Ｗ１＝０．３０mm
凹部の深さｄ１＝０．３０mm
凹部の側壁面の角度θ１＝１５°
実施例１
凹部の断面図：図４
凹部の開口幅Ｗ１＝０．３０mm
凹部の深さｄ１＝０．３０mm
凹部の側壁面の角度θ１＝１５°
底部突起の高さｈ１＝０．０１３mm
側壁面の円弧面の曲率半径ｒ１＝０．０１０mm
底部突起側壁面の円弧状曲線の曲率半径ｒ２＝０．０１０mm
実施例２
凹部の断面図：図５
凹部の開口幅Ｗ１＝０．３５mm
凹部の側壁面の角度θ１＝２２．５°
実施例３
凹部の断面図：図６
凹部の開口幅Ｗ１＝０．４０mm
凹部の側壁面の角度θ１＝３０°
なお、実施例２及び３の上記以外の寸法は、実施例１と同じである。
比較例及び実施例１～３のタイヤ加硫金型を用い、途中で金型清掃を実施することなく複数のタイヤを生産し、各タイヤの装飾領域の黒色度Ｌ＊が色差計を用いて測定された。黒色度Ｌ＊は、ＪＩＳ Ｚ８７２１の明度に準拠して測定されるものである。黒色度Ｌ＊は、数値が小さい程、明度が低い黒であり、タイヤの装飾領域として望ましい。
図１１には、比較例及び実施例１～３におけるタイヤ生産本数Ｎと黒色度Ｌ＊との関係が示されている。図１１のグラフｇ１～ｇ３は、実施例１～３に該当し、グラフｇ４は、比較例に該当する。
図１１に示されるように、比較例及び実施例１～３は、タイヤ生産本数Ｎが増加するにつれて黒色度Ｌ＊が悪化している（数値が大きくなっている）。これは、加硫金型の凹部に汚れが堆積することが原因である。一方、実施例１～３は、比較例と比べると、黒色度Ｌ＊の悪化の割合が顕著に小さいことが理解できる。例えば、黒色度Ｌ＊の許容値を１４と設定した場合、比較例では８００本程度のタイヤしか生産できないところ、実施例１～３は、比較例の３倍以上の本数のタイヤが生産できることが確認できた。すなわち、本開示のタイヤ加硫金型は、凹部に汚れが堆積するのを有意に抑制していることが確認できた。
［付記］
本開示は以下の態様を含む。
［本開示１］
タイヤ加硫金型であって、
加硫成形時にタイヤを成形するための成形面を含み、
前記成形面は、タイヤ表面に複数の突起を形成するための複数の凹部が設けられた第１領域を含み、
前記第１領域には、１mm2当たり前記凹部が２個以上配置されており、
前記凹部のそれぞれは、側壁面と、底面と、前記凹部の深さ方向に延びる仮想の凹部中心軸線とを含み、
前記凹部中心軸線を含む前記凹部の断面視において、
前記底面は、前記深さ方向の外方に凸となる底部突起を含み、
前記側壁面は、前記底面に滑らかに連なる円弧面を含む、
タイヤ加硫金型。
［本開示２］
前記断面視において、前記底部突起は、前記凹部の深さ方向で最も外側に位置する頂部と、前記頂部から前記凹部の深さ方向の内側に延びる底部突起側壁面とを含み、
前記底部突起側壁面は、前記凹部中心軸線に向かって凸の円弧状曲線である、本開示１に記載のタイヤ加硫金型。
［本開示３］
前記円弧状曲線の曲率半径は、前記円弧面の曲率半径に等しい、本開示２に記載のタイヤ加硫金型。
［本開示４］
前記凹部のそれぞれは、前記凹部中心軸線回りに対称形状を有する、本開示１ないし３のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
［本開示５］
前記底面は、前記凹部の深さ方向の最も深い部分で囲まれる領域であり、
前記円弧面は、前記最も深い部分に連通している、本開示１ないし４のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
［本開示６］
前記底面は、前記底部突起からなる、本開示１ないし５のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
［本開示７］
前記底部突起の高さは、０．０５０～０．２００mmである、本開示１ないし６のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
［本開示８］
前記円弧面の曲率半径は、０．０８５～０．１１５mmである、本開示１ないし７のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。
［本開示９］
本開示１ないし８のいずれかに記載のタイヤ加硫金型を用いてタイヤを加硫成形する工程を含む、タイヤの製造方法。
［本開示１０］
本開示１ないし８のいずれかに記載のタイヤ加硫金型で加硫成形されたタイヤ。
［本開示１１］
タイヤであって、
前記タイヤの外面は、複数の微小突起が配された装飾領域を含み、
前記微小突起のそれぞれは、側面と、突起頂部と、仮想の微小突起中心軸線とを含み、
前記微小突起中心軸線を含む前記微小突起の断面視において、
前記突起頂部は、前記微小突起の高さ方向の内方に凹む頂部内凹部を含み、
前記側面は、前記突起頂部に滑らかに連なる円弧面を含む、
タイヤ。
１ タイヤ加硫金型
１０ 成形面
１１ 第１領域
１３ 凹部
１３ｃ 凹部中心軸線
１５ 側壁面
１６ 円弧面
２０ 底面

Claims (11)

  1. タイヤ加硫金型であって、
    加硫成形時にタイヤを成形するための成形面を含み、
    前記成形面は、タイヤ表面に複数の突起を形成するための複数の凹部が設けられた第１領域を含み、
    前記第１領域には、１mm2当たり前記凹部が２個以上配置されており、
    前記凹部のそれぞれは、側壁面と、底面と、前記凹部の深さ方向に延びる仮想の凹部中心軸線とを含み、
    前記凹部中心軸線を含む前記凹部の断面視において、
    前記底面は、前記深さ方向の外方に凸となる底部突起を含み、
    前記側壁面は、前記底面に滑らかに連なる円弧面を含む、
    タイヤ加硫金型。
  2. 前記断面視において、前記底部突起は、前記凹部の深さ方向で最も外側に位置する頂部と、前記頂部から前記凹部の深さ方向の内側に延びる底部突起側壁面とを含み、
    前記底部突起側壁面は、前記凹部中心軸線に向かって凸の円弧状曲線である、請求項１に記載のタイヤ加硫金型。
  3. 前記円弧状曲線の曲率半径は、前記円弧面の曲率半径に等しい、請求項２に記載のタイヤ加硫金型。
  4. 前記凹部のそれぞれは、前記凹部中心軸線回りに対称形状を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
  5. 前記底面は、前記凹部の深さ方向の最も深い部分で囲まれる領域であり、
    前記円弧面は、前記最も深い部分に連通している、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
  6. 前記底面は、前記底部突起からなる、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
  7. 前記底部突起の高さは、０．０５０～０．２００mmである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
  8. 前記円弧面の曲率半径は、０．０８５～０．１１５mmである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型を用いてタイヤを加硫成形する工程を含む、タイヤの製造方法。
  10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタイヤ加硫金型で加硫成形されたタイヤ。
  11. タイヤであって、
    前記タイヤの外面は、複数の微小突起が配された装飾領域を含み、
    前記微小突起のそれぞれは、側面と、突起頂部と、仮想の微小突起中心軸線とを含み、
    前記微小突起中心軸線を含む前記微小突起の断面視において、
    前記突起頂部は、前記微小突起の高さ方向の内方に凹む頂部内凹部を含み、
    前記側面は、前記突起頂部に滑らかに連なる円弧面を含む、
    タイヤ。
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