JP4170652B2

JP4170652B2 - タイヤ加硫金型、及びタイヤ加硫金型の成形面処理方法

Info

Publication number: JP4170652B2
Application number: JP2002108325A
Authority: JP
Inventors: 和光岩村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: JP2003300214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外観を向上しうる空気入りタイヤの製造に役立つタイヤ加硫金型、及びタイヤ加硫金型の成形面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤは、通常、カーボンブラックなどの補強材が配合された黒色のゴムによって形成される。ところが、時間の経過とともにゴムに添加されたワックス等の油分や、老化防止剤などの添加剤がタイヤの外表面に移行して滲み出すことがある。このような油分等の滲み出しは、タイヤの外表面をぎらぎらして見せ外観を悪化させる。特にこのような滲み出しは、外部から視認されやすいサイドウォール部においてより顕著に現れる。
【０００３】
従来、このような問題を解決するために、タイヤに配合するワックスや老化防止剤などの量を減じ、前記滲みだし自体を少なくする試みがなされてはいる。しかしながら、ワックスや老化防止剤の配合量が低下すると、タイヤの耐久性や耐候性などが低下するという不具合を伴う。
【０００４】
発明者らは、このような実状に鑑み鋭意研究を重ねたところ、タイヤを加硫成形するタイヤ加硫金型の成形面の少なくとも一部を、一定の範囲に限定した表面粗さで形成することによって、タイヤ外表面に微細な凹凸を付与し、これによってタイヤ外表面に当たる光を乱反射させ該外表面をしっとりかつ黒っぽく見せるとともに、添加剤の滲みだし等が生じてもこれを目立ち難くして外観の悪化を抑制しうることを見出した。
【０００５】
以上のように、本発明は、タイヤ加硫金型の成形面の少なくとも一部に、表面粗さを規制した粗面部成形面を設けることを基本として、外観を向上しうる空気入りタイヤを製造するのに役立つタイヤ加硫金型を提供することを目的としている。また、請求項２に係る発明にあっては、このようなタイヤ加硫金型を製造するのに役立つタイヤ加硫金型の成型面処理方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤを加硫成形する成形面を有するタイヤ加硫金型であって、
前記成形面の少なくとも一部に、十点平均粗さＲｚが５〜１００μｍでありかつ局部山頂の平均間隔Ｓが２０〜１５０μｍの表面粗さを有する粗面部成形面を設けるとともに、
【０００７】
前記粗面部成形面は、タイヤのサイドウォール部を成形するサイドウォール成形面であることを特徴としている。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、タイヤを加硫成形する成形面の少なくとも一部に、砥粒材を噴射することにより前記成形面に、前記請求項１に係る微細な凹凸を形成するタイヤ加硫金型の成形面処理方法であって、
前記砥粒材は、平均粒子径が１０μｍ以上かつ１ mm 以下でしかも表面に稜線を多数有する砕石状の非球体からなる。
【０００９】
さらに請求項２の発明においては、この砥粒材を１００〜１０００ｋＰａの高圧空気で３０秒以上かつ１０分以下で噴射する。
【００１０】
しかも請求項２に係る発明は、前記砥粒材の噴射速度が０．３〜１０（ｍ／ｓ）であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すタイヤ加硫金型の断面図、図２はその部分斜視図、図３はそれによって成形された空気入りタイヤ１の部分斜視図を示している。先ず図３に示すように、空気入りタイヤ１０は、トレッド部１２と、その両端からタイヤ半径方向外側にのびるサイドウォール部１３と、このサイドウォール部１３の外端に連なりかつリムに着座するビード部１４とを具えるトロイド状で構成され、本例ではラジアル構造カーカス１６と、このカーカス１６をタガ締めするベルト層１７とを有する乗用車用のラジアルタイヤが例示される。
【００１２】
また図１、図２において、タイヤ加硫金型１は、この空気入りタイヤ１０の外表面を成形しうる成形面２を具える。該成形面２は、例えばトレッド部１２の外表面１２ａを成形するトレッド成形面２ａと、サイドウォール部１３の外表面１３ａを成形するサイドウォール成形面２ｂと、ビード部１４の外表面１４ａを成形するビード成形面２ｃとを含み、本例では熱伝導に優れかつ加工が比較的容易なアルミニウムないしアルミニウム合金から形成されたものを例示している。なお金型形状は、例示のものに限定されるものではなく、その割位置や形状などは種々変更できる。また図１中符号Ｂは、タイヤ内腔面を押圧するブラダーである。
【００１３】
またタイヤ加硫金型１は、成形面２の少なくとも一部に、十点平均粗さＲｚが５〜１００μｍでありかつ局部山頂の平均間隔Ｓが２０〜１５０μｍの表面粗さを有する粗面部成形面３が設けられ、該粗面部成形面３を前記サイドウォール成形面２ｂに設けたものを例示している。
【００１４】
発明者らの実験によると、この粗面部成形面３を有するタイヤ加硫金型１を用いてタイヤを加硫成形すると、空気入りタイヤ１の外表面（サイドウォール部１３の外表面１３ａ）に、この粗面部成形面３と実質的に同一の表面粗さをなす粗面部１５を形成しうることが分かった。そして、このような表面粗さを有する粗面部１５は、意外にも外部からの光を好ましい加減で乱反射し、タイヤ１の外観をしっとりとした色調で黒々と見せることが判明した。また曝露実験等を繰り返してタイヤ外表面に添加剤を故意に滲み出させても、この粗面部１５が油分等のぎらつきを殆ど目立たなくし、長期に亘ってタイヤの外観を向上維持しうることを見出した。
【００１５】
従って、このような粗面部１５を成形しうる粗面部成形面３をタイヤ加硫金型１のサイドウォール部成形面２ｂに設けることにより、タイヤ使用時に外部から最も視認されやすいサイドウォール部１３の外観を常に良好に保ちうる空気入りタイヤ１を製造しうるのに役立つ。なおサイドウォール部１３の外表面１３ａに標章等の模様１９が形成される場合があるが、この模様１９の表面も粗面部１５とし、このように、前記サイドウォール成形面２ｂには、サイドウォール部１３の外表面１３ａに形成される標章を含む模様１９を包含する。
【００１６】
ここで、「十点平均粗さＲｚ」は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１の規定に準拠して測定される。すなわち、タイヤ加硫金型１の成形面２を針触式の表面粗さ測定器で測定し、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートルで表したものを十点平均粗さＲｚとする。なお本例では基準長さＬを０．８mm、評価長さを４mmの条件とする。
【００１７】
また「局部山頂の平均間隔」は、ＪＩＳには規定がないがＩＳＯ等で定められており、例えば図４に示すように、前記成形面２の粗さ曲線Ｎからその平均線ｍの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分において隣り合う局部山頂間に対する平均線の長さ（局部山頂の間隔）Ｓ１、…Ｓｉ、…Ｓｎを求め、この多数の局部山頂の間隔の算術平均値で表される。なお本例では基準長さＬを０．８mm、評価長さを４mmの条件とする。
【００１８】
前記粗面部成形面３において、十点平均粗さＲｚが５μｍ未満であると、形成される粗面部１５において光がタイヤ表面で良い加減に乱反射せず、逆にタイヤが白っぽく見えてしまう傾向が強い。しかもタイヤ外表面に滲みだした油分などのぎらつきを目隠しする効果が少なくなる。種々調べたところ、従来のタイヤ加硫金型１では、成形面の十点平均粗さＲｚが２〜４μｍ程度のものが多いが、これでは成形されたタイヤの表面が金属のように「てかり」があるため、前記滲みだしが良く目立っていたと考えられる。また粗面部成形面３の十点平均粗さＲｚが１００μｍよりも大きくなると、成形されたタイヤ外表面がヤスリのようにザラザラとした質感となり、商品価値を損ね易いため好ましくない。より好ましくは、粗面部成形面３の十点平均粗さＲｚを８〜８０、さらに好ましくは１０〜５０、特に好ましくは１５〜３５とするのが望ましい。
【００１９】
また発明者らは、粗面部成形面３を、このような好ましい範囲の十点平均粗さＲｚに従って加工し、複数本のタイヤを加硫成形したところ、意外にも上述の十点平均粗さＲｚの範囲を満たす金型でありながらも、外観の向上がさほど期待できないタイヤが含まれていることに気付いた。そして、これらの全てのタイヤから粗さ曲線を採取して鋭意検討したところ、その主たる原因は、表面粗さの偏りにあるあることを突き止めた。
【００２０】
ここで、「表面粗さの偏り」とは、図５に示す如く、基準長さＬの粗さ曲線Ｎの中に、上述の十点平均粗さＲｚを満たしうる振幅の山や谷が含まれてはいるものの、これらの大部分が基準長さＬの一方側に偏って存在する現象を指す。このような粗さ曲線ｍの外表面を持つ成形面で加硫成形されたタイヤでは、部分的に反射ムラ等が生じてしまい、しっとりとした黒さを醸し出すことが困難となることが判明した。
【００２１】
そこで、本発明者らは、このような表面粗さの偏りのない粗面部成形面３について種々実験を繰り返したところ、前記十点平均粗さＲｚのパラメータに加え、局部山頂の平均間隔Ｓを２０〜１５０μｍに限定することが非常に有効であることを見出した。即ち、粗面部成形面３において、局部山頂の平均間隔Ｓが２０μｍよりも小であると、表面粗さの偏りが生じ易く、その結果、成形されたタイヤを効果的に黒々と見せることできないことが分かった。逆に、粗面部成形面３の局部山頂の平均間隔Ｓが１５０μｍよりも大きくなると、表面粗さの偏りは防止できるが、適度な粗さを維持するためには、十点平均粗さＲｚを大きくする必要があり、タイヤ表面がザラザラした感じとなり商品価値を損ね易い。このような観点より、特に好ましくは局部山頂の平均間隔Ｓを２５〜１２０μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍ、さらに好ましくは４０〜７０μｍとするのが望ましい。
【００２２】
なお前記十点平均粗さＲｚ、局部山頂の平均間隔Ｓは、いずれも粗さ曲線から抜き取る基準長さＬを０．８mm、評価長さを４mmとすることが前提となる。標準長さＬが０．８mmよりも小さいと、十点平均粗さＲｚを大きく見積もってしまい、平滑で白っぽい表面になる傾向があり、逆に０．８mmよりも大きいと、十点平均粗さを小さく見積もってしまい、荒れた表面になり易いなど商品価値を損ねる傾向がある。
【００２３】
本発明では、前記粗面部成形面３が、サイドウォール部１３の外表面１３ａを成形するサイドウォール成形面２ｂに設けられたものを示しているが、特にこの位置には限定されるわけではなく、種々の位置に設けることができる。
【００２４】
次に、このような粗面部成形面３を形成するためのタイヤ加硫金型の成形面処理方法について説明する。粗面部成形面３は、例えば削り出しにより得られたタイヤ加硫金型１の成形面２に、図６に拡大して示すような砥粒材Ｔを噴射しかつ衝突させることにより形成しうる。
【００２５】
前記砥粒材Ｔは、平均粒子径が１０μｍ以上かつ１mm以下、より好ましくは２０μｍ〜０．７mm、さらに好ましくは３０μｍ〜０．５mmで、しかも表面に稜線を多数有する砕石状の非球体からなる。砥粒材Ｔの材料は特に限定されないが、強度に優れた例えば鉄、鋳鋼、セラミックス等が好適である。砥粒材Ｔの平均粒子径が１０μｍ未満であると、高圧空気を用いて加速、噴射させる際に周囲に飛散し易く作業環境が悪化する傾向があり、しかも粗面部成形面３が上述の表面粗さにはなり難い。逆に砥粒材Ｔの平均粒子径が１mmを超える場合、砥粒材Ｔの表面が持つ稜線を転写しづらくし、しかも金型の成形面を早期に摩耗させる傾向があるため好ましくない。
【００２６】
また砥粒材Ｔが、図７に示すように、従来多用されているビースショットのような球体であると、粒子径を種々違えても上述の粗面部成形面３の表面粗さを得ることが難しい。従って、表面に鋭の稜線が多数形成された無秩序な非球体の砥粒材Ｔを用いるのが良い。
【００２７】
なお特に限定はされないが、より好適には、砥粒材Ｔの比重は５〜２０であるのが望ましい。砥粒材Ｔの比重が５未満であると、タイヤ加硫金型１０の成形面１１に微細な凹凸を付与するためには衝突速度を大幅に高めたり、或いは砥粒材Ｔを長時間噴射し続ける必要があるため、作業性に難がある。逆に砥粒材Ｔの比重が２０を超えると、砥粒Ｔを加速させるのにより多くのエネルギーが必要となるため生産コストを増大させるという欠点がある。
【００２８】
また、より好適には、砥粒材Ｔのモース硬度は２〜１０、さらに好ましくは２．５〜８、特に好ましくは３〜７であるのが望ましい。砥粒材Ｔのモース硬度が２未満であると、金型表面を適度に荒らす能力が低くなる傾向があり、逆に１０を超えると、金型の成形面を早期に摩耗させ易い。
【００２９】
本実施形態では、このような砥粒材Ｔを１００〜１０００ｋＰａの高圧空気によってアルミニウムからなるタイヤ加硫金型１の成形面に３０秒以上かつ１０分以下の時間で前記噴射して粗面部成形面３を形成する。砥粒材Ｔを噴射するための高圧空気が１００ｋＰａ未満又は噴射、衝突させる時間が３０秒未満であると、成形面２に満遍なく粗面部成形面３を形成するのが困難な傾向があり、逆に高圧空気が１０００ｋＰａを超える場合又は砥粒の噴射衝突時間が１０分を超える場合には、砥粒Ｔが衝突によって成形面２に突き刺さったり、あるいは成形面２を損傷させるおそれがある。より好ましくは、前記高圧空気を１５０〜８５０ｋＰａ、さらに好ましくは２００〜７００ｋＰａとするのが望ましい。
【００３０】
また砥粒材Ｔの比重、前記高圧空気の圧力などを調節し、砥粒の噴射速度（砥粒が噴射装置から噴射されるときの速度）が０．３〜１０（ｍ／ｓ）、より好適には０．４〜８．５（ｍ／ｓ）、さらに好適には０．５〜７．０（ｍ／ｓ）であることが望ましい。前記速度が０．３（ｍ／ｓ）未満であると、成形面２に所望の表面粗さを形成するのが困難となり、逆に１０（ｍ／ｓ）よりも大であると、金型を痛め易いばかりでなく、金型の成形面に砥粒材Ｔがめり込み取り出しできない傾向があり好ましくない。なお上記砥粒材Ｔの噴射圧力、衝突時間、噴射速度は、鉄又はアルミニウムの金型のいずれにも適用できる。
【００３１】
図８（Ａ）には、このような砥粒材Ｔを噴射、衝突させることにより形成した粗面形成部３の表面拡大写真を示している。噴射条件等は、次の通りとした。
砥粒材の材料：鉄
形状：非球形の砕石状（表面に多数の稜線あり）
平均粒子径：１００μｍ
比重：７
モース硬度：５
高圧空気：４００ｋＰａ
噴射速度：２ｍ／ｓ
衝突時間：５分
【００３２】
一方、図８（Ｂ）には、図７に示したビースショットを噴射、衝突させることにより形成した成形面３の表面拡大写真を示している。噴射条件等は、次の通りとした。
砥粒材の材料：ガラス
形状：球状（表面に稜線なし）
平均粒子径：２００μｍ
比重：２．５
モース硬度：３
高圧空気：４００ｋＰａ
噴射速度：３ｍ／ｓ
衝突時間：５分
【００３３】
本発明の粗面部成形面３となる図８（Ａ）のものは、十点平均粗さＲｚが３０μｍでありかつ局部山頂の平均間隔Ｓが５０μｍの表面粗さを有する。一方、図８（Ｂ）のものは、十点平均粗さＲｚが２μｍでありかつ局部山頂の平均間隔Ｓが２００μｍの表面粗さとなった。また図８（Ａ）の粗面形成部３は、図８（Ｂ）のものに比して表面が非常に細かくかつランダムな凹凸がきめ細かく形成されているのに対して、図８（Ｂ）のものは、表面が非常に滑らかでかつ鱗状のような周期的模様となっており、形状の相違が明瞭に生じていることが確認できる。
【００３４】
また本実施形態のタイヤ加硫金型表面処理用の砥粒材Ｔは、本発明のタイヤ加硫金型１を製造する際に用いられる場合の他、この金型の使用後のクリーニング材としても使用することができる。即ち、タイヤ加硫金型１を使用してタイヤを製造すると、成形面２はタイヤから発生するガス（ヒューム）によって汚損される。通常、５００〜２０００本程度の加硫によりクリーニングが行われるが、この際、前記砥粒材Ｔを成形面２に衝突させることにより、成形面に付着したヒュームなどを削り取って除去することができる。
【００３５】
【実施例】
サイドウォール成形面に粗面部成形面を設けたサイズ２３５／４５ＺＲ１７の乗用車用ラジアルタイヤ成形用の加硫金型を表１の仕様に基づき試作し、製造されたタイヤのサイドウォール部の外観を評価した。また比較のために、粗面部成形面を有しない同サイズのタイヤ加硫金型（比較例）についても併せて試作し、これにより成形されたタイヤの外観を比較した。タイヤの外観は、成形直後の新品状態及び一週間曝露（晴天日の日中のみタイヤ単体で影が当たらないように平置きした）を行った後の状態の双方で行い、５点法により評価した。数値が大きいほど良好である。テストの結果などを表１に示すが、実施例のものは、比較例に比べて外観を大幅に向上していることが確認できる。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【発明の効果】
上述したように、本発明のタイヤ加硫金型は、表面粗さを限定した粗面部成形面を有するため、外表面に該粗面部成形面と実質的に同一の表面粗さを有する粗面部を具えた空気入りタイヤを成形できる。そして、このような粗面部は、外部からの光を好ましい加減で乱反射できタイヤを黒々と見せることができる。
【００３８】
請求項１の発明は、これにより、添加剤の滲みだし等が目立ちにくくなり、長期に亘りタイヤの外観を向上しうる。とりわけ、請求項２記載の発明のように、外部から視認されやすいサイドウォール部を成形するサイドウォール成形面を粗面部成形面とすることにより、より効果的に外観に優れた空気入りタイヤを製造するのに役立つ。
【００３９】
また請求項２記載の発明のように、平均粒子径を一定範囲に限定ししかも表面に稜線を多数有する砕石状の非球体からなる砥粒材を一定の高圧空気かつ一定時間でタイヤ加硫金型の成形面に噴射することにより、上述の粗面部成形面を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すタイヤ加硫金型の断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すタイヤ加硫金型の部分斜視図である。
【図３】空気入りタイヤの断面図である。
【図４】局部山頂の平均間隔Ｓを説明するための粗さ曲線を示す線図である。
【図５】表面粗さの偏りを説明するための粗さ曲線を示す線図である。
【図６】本実施形態で用いた砥粒材の拡大図である。
【図７】従来のビースショットの拡大図である。
【図８】（Ａ）はタイヤ加硫金型の粗面成形部の拡大図、（Ｂ）はビーズショットを衝突させた金型の表面拡大図である。
【符号の説明】
１タイヤ加硫金型
２成形面
２ａトレッド成形面
２ｂサイドウォール成形面
２ｃビード成形面
３粗面部成形面
１０空気入りタイヤ
１２トレッド部
１３サイドウォール部
１３ａサイドウォール部の外面
１４ビード部
１５粗面部

Claims

タイヤを加硫成形する成形面を有するタイヤ加硫金型であって、
前記成形面の少なくとも一部に、十点平均粗さＲｚが５〜１００μｍでありかつ局部山頂の平均間隔Ｓが２０〜１５０μｍの表面粗さを有する粗面部成形面を設けるとともに、
前記粗面部成形面は、タイヤのサイドウォール部を成形するサイドウォール成形面であるとともに、
このサイドウォール成形面には、サイドウォール部の外表面に形成される標章を含む模様を包含することを特徴とするタイヤ加硫金型。
請求項１に係るタイヤ加硫金型を、砥粒材を噴射することにより形成するタイヤ加硫金型の成形面処理方法であって、
前記砥粒材は、平均粒子径が１０μｍ以上かつ１mm以下でしかも表面に稜線を多数有する砕石状の非球体からなるとともに、
この砥粒材を１００〜１０００ｋＰａの高圧空気で３０秒以上かつ１０分以下で噴射し、
かつ前記砥粒材の噴射速度が０．３〜１０（ｍ／ｓ）であることを特徴とするタイヤ加硫金型の成形面処理方法。