JP4653656B2 - タイヤ硬化金型用の生分解性ブレード - Google Patents

Description

本発明は、乗物のタイヤのトレッドにサイプを形成するのに硬化金型で用いられる分解性なサイプブレード、および分解性なサイプブレードを使用する方法に関する。

（定義）
「生分解性ポリマー」は、細菌、菌類、および藻類などの微生物、および／または自然環境因子によって分解される任意のポリマー物質を指す。

「フットプリント」は、零速度でかつ標準荷重および標準空気圧のときの平坦な表面とのタイヤトレッドの集合的な接地面または接触領域を意味する。

「溝」は、トレッドの周囲に周方向または横方向に、真っ直ぐ、曲線状、またはジグザグに延びることがある、トレッド内の細長い空隙領域を意味する。溝は通常、タイヤフットプリント内で開いたままであり、トレッド内に凹んだ面を形成する。周方向および横方向に延びる溝は、共通部分を有することもあり、「広い」溝または「狭い」溝に細分されてもよい。溝は、タイヤ内で様々な深さを有してよい。溝は、トレッド部材の境界または輪郭を定め、溝とトレッド部材は、まとめて「トレッドパターン」を形成する。

「接地面」は、トレッドのトレッド部材の頂面を意味する。

「加水分解性ポリマー」は、水と化学反応して２つまたは３つ以上の新しい物質を形成する任意のポリマー物質を指す。

「空気入りタイヤ」は、ビードとトレッドとを有し、ゴム、化学物質、織物およびスチール、またはその他の材料で作られる概ね環状（通常は開放された円環）の積層された機械的装置を意味する。自動車の車輪上に取り付けられたときに、タイヤはそのトレッドを介して静止摩擦をもたらし、自動車の荷重を支持する流体を含んでいる。

「ラジアル（半径方向）」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かうかまたは回転軸から離れる方向を意味する。

「サイプ」は、トレッドの隆起した特徴の中に成形された、トレッド面を細分しかつ静止摩擦を向上させる小さな細長い溝またはスリットを意味する。サイプは通常、１ｍｍ以下の幅を有し、タイヤフットプリント内で閉じられているか、また実質的に閉じられている。

「トレッド」は、タイヤケーシングに結合されるときに、タイヤが標準空気圧を有しかつ標準荷重を受ける際に道路に接触するタイヤの部分、すなわち、フットプリントを含む、成形されたゴム構成部材を意味する。トレッドのパターンは、溝とトレッド部材の組合せによって形成される。

「トレッド部材」は、溝によって形成されるトレッドの隆起した特徴を指す。トレッド部材は、たとえばトレッドブロックやリブやラグなど様々な名称で呼ばれることがある。トレッド部材の頂面は、接地面である。

「水溶性ポリマー」は、天然ポリマー、半合成ポリマー、および合成ポリマーを含む、常温で水に溶解する高分子量の任意のポリマー物質を指す。

用語「硬化」および「加硫」は、特にことわりのない限り、互いに交換可能な用語を意図している。

用語「グリーン」および「未硬化」は、特にことわりのない限り、互いに交換可能な用語を意図している。

タイヤ硬化金型用のサイプブレードは、タイヤ製造技術分野で公知である。このようなブレードは従来、スチール、ステンレススチール、または真鍮などの金属材料のストリップから作られている。材料のストリップは厚さが概ね１ｍｍである。

複数のブレードは、硬化金型でのグリーンタイヤの加硫ステップ中に、タイヤトレッドにサイプを形成する。サイプは一般に、タイヤのトレッド部材に成形された、トレッド面を細分しかつ牽引力を向上させる小さな細長い溝またはスリットを指すものと理解されている。サイプは、１ｍｍ以下程度と幅が小さく、タイヤのフットプリント内、すなわち零速度でかつ標準荷重および標準空気圧のときの平坦な表面とのタイヤトレッドの接触部分内、に配置されたときに閉じかまたは実質的に閉じる。サイプは、トレッドの周囲に周方向、横方向、または対角方向に、真っ直ぐ、曲線状、またはジグザグに延びていてもよく、溝を形成するトレッドブロックおよびリブと同じ深さを有してよい。サイプは、トレッド部材の互いに向かい合う側面の一方または両方を通過するかまたは横切っていてもよいし、または、トレッド部材の内部に閉じ込められていてもよい。サイプは、トレッド溝がタイヤのフットプリント内で閉じず、かつ幅が少なくとも概ね２ｍｍであるという点で、トレッド溝と区別される。

トレッド面上のサイプは、路面に対するスキージとして働き、それによって、特に滑りやすい道路や濡れた道路でのタイヤのより良好な静止擦を与える。これらサイプは、所望の効果が得られるようにサイズおよび構成が様々であってよい。しかし、複雑で精密な形状のサイプを形成するのは製造業者にとって困難である。

通常のタイヤ組立てプロセスでは、トレッドストリップが、製造される特定のタイヤ用の所望のトレッド溝／トレッド部材パターンに対応するパターンを有する金型表面に当たるように位置を定めて、タイヤアセンブリが金型に設置される。硬化ブラダが、タイヤアセンブリの内部に隣接して配置され、膨張させられてトレッドストリップを金型表面に押し付け、それによって、未硬化のトレッドストリップにトレッドパターンを形成する。トレッド部材にサイプを形成する際、トレッドストリップが金型表面に押し付けられるときにサイプブレードが未硬化のトレッドストリップに押し込まれるように、複数のサイプブレードが金型表面に取り付けられる。トレッドを形作った後、タイヤアセンブリが金型内で硬化、すなわち加硫され、トレッドパターンが永久的に固定される。

この全体的なプロセスを整形および硬化と呼ぶ。

硬化後、サイプブレードは硬化したタイヤから分離され、それによって、トレッド部材にサイプが形成されたままにしなければならない。サイプブレードの形状が複雑になればなるほど、硬化したタイヤからサイプブレードを取り外すのが困難になる。さらに、サイプブレードからの取外し時にトレッド部材が損傷することがあり、それによってタイヤトレッドの完全性が損なわれる。

したがって、サイプブレードが、硬化したタイヤから容易に取り外され、かつタイヤトレッドを損傷しない、タイヤトレッドにサイプを形成する方法を開発する必要がある。

硬化後、サイプブレードは硬化したタイヤから分離され、それによって、トレッド部材にサイプが形成されたままにしなければならない。サイプブレードの形状が複雑になればなるほど、硬化したタイヤからサイプブレードを取り外すのが困難になる。さらに、サイプブレードからの取り外し時にトレッド部材が損傷することがあり、それによってタイヤトレッドの完全性が損なわれる。
したがって、サイプブレードが、硬化したタイヤから容易に取り外され、かつタイヤトレッドを損傷しない、タイヤトレッドにサイプを形成する方法を開発する必要がある。

本発明は、タイヤトレッドにサイプを形成する分解性サイプブレードを提供する。サイプブレードは、水溶性ポリマー、加水分解型ポリマー、または生分解性ポリマー、あるいはそれらの組合せ、換言すれば、加硫温度でブレード形状を維持することができ、かつ水にさらすことによって、硬化したタイヤトレッドから取り外すことができる材料で作られている。本発明は、金型本体に形成されたトレッドパターンの雌形のくぼみ面に取り付けられた複数の分解性サイプブレードを有するタイヤ硬化装置をも提供する。

本発明はさらに、接地するように構成された頂面を含む隆起したトレッド部材の輪郭を定めているくぼみ状の溝のパターンを持つ加硫されたゴムで形成されたトレッドを有するタイヤを提供する。複数の分解性サイプブレードが、隆起したトレッド部材に、その頂面の近くに位置させられる。サイプブレードが分解した後、サイプブレードは、隆起したトレッド部材にサイプのパターンを残す。本発明は、硬化金型に分解性サイプブレードを取り付けることと、未硬化のトレッドストリップを金型に押し込み、それによってサイプブレードをトレッドストリップに押し込むことと、加硫温度を加えることによってトレッドストリップを硬化することと、サイプブレードを金型から取り外すことを含んで、硬化したトレッドを金型から取り外し、それによってサイプブレードをトレッドに埋め込まれたままにすることと、サイプブレードを水にさらしてサイプブレードを取り外し、それによってサイプのパターンをタイヤトレッドに残すことと、を含む、サイプを形成する方法をも提供する。

図１は、横方向に延びている溝１６および周方向に延びている溝１７によって形成された複数のトレッド部材１４を有するトレッド１２を持っている硬化したタイヤ１０の斜視図を示している。各トレッド部材１４は、接地頂面１８を含んでいる。複数のサイプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが、接地頂面１８からトレッド部材１４内に延びている。サイプ２０ａ〜２０ｄは、それぞれのトレッド部材１４内にトレッド部材１４の深さよりも浅い深さまで延びていてもよいし、または接地面１８からトレッド部材１４の全深さにわたって延びていてもよい。さらに、サイプは、トレッド部材の周方向全長または横方向全幅にわたって延びていてもよいし、または全長または全幅よりも短い距離にわたって延びていてもよい。たとえば、サイプ２０ａは、１つの横方向溝１６に開いているが、他の位置ではトレッド部材１４の内部に位置している、サイプ２０ｂおよび２０ｄは、それぞれのトレッド部材１４の周方向全長にわたって延び、横方向に延びる両方の溝１６に開いており、かつこれらのサイプは、接地頂面１８からトレッド部材１４の全深さにわたって延びている。サイプ２０ｂはさらに、トレッド部材１４を通って延びるジグザグ形状を有している。サイプ２０ｃは、周方向ではなく横方向に延びており、接地頂面１８ではトレッド部材１４の横方向全長にわたって延びていないが、トレッド部材１４内に下ったある深さにおいて、周方向に延びている溝１７に開くように横方向全長にわたって延びている。このように、図１に示されているように、サイプ２０ａ〜２０ｄは、どのような形状またはパターンでトレッド部材１４に形成されていてもよいし、トレッド部材１４の内部に位置しても、横方向または周方向に延びる１つまたは２つ以上の溝１６または１７に開いてもよいし、かつ接地頂面１８からトレッド部材１４の全深さにわたって延びていてもよいし、または接地頂面１８からトレッド部材１４の全深さよりも浅い深さで延びていてもよい。

本発明によれば、分解性サイプブレードを用いてタイヤトレッド１２にサイプ２０ａ〜２０ｄが形成される。分解性サイプブレードは、タイヤ硬化金型のトレッドパターン形成面に取り付けられる。具体的には、分解性サイプブレードは、硬化したタイヤ１０上のトレッドパターンの雄形でのトレッド部材１４の接地頂面１８を形成する金型のトレッドパターンの雌形のくぼみ面に取り付けられる。したがって、未硬化のトレッドストリップが硬化金型に押し込まれる際、トレッドストリップは、トレッド部材１４が形成されるときにサイプブレードを受け入れる。別の言い方をすれば、サイプブレードは、トレッドストリップが金型に押し込まれるときに、トレッドストリップに押し込まれる。分解性サイプブレードは、その形状を維持しつつ未硬化のトレッドストリップに進入するのに十分な強度を有していなければならず、かつ形状を失ったり、早すぎて溶解したりすることなく、タイヤ硬化金型およびその中のグリーンタイヤ化合物に加えられる加硫温度および圧力に耐えることができなければならない。硬化後、分解性サイプブレードは、硬化したタイヤが金型から取り外されるときに金型表面から外すことができ、それによって分解性サイプブレードは硬化したタイヤトレッドに残る。

図２を参照すると、タイヤ硬化金型３０の一部が断面図で示されている。タイヤの所望のトレッドパターン用のパターンの雌形がタイヤ硬化金型３０の表面３２（以下、金型表面３２ともいう）に形成されている。くぼみ３４は、タイヤトレッド１２に形成すべきトレッド部材１４の雌形を有する。雌形のくぼみ面３６は、タイヤ硬化金型３０で硬化されたタイヤトレッド１２上に形成されるべき接地頂面１８に対応する。非くぼみ部分３８は、タイヤトレッド１２に形成されるべき溝１６および１７の雌形を有している。サイプブレード４０ａは、タイヤ硬化金型３０にくぼみ面３６の所で取り付けられ、それぞれのくぼみ３４を通って、くぼみ３４の深さに対する所望の深さまで延びている。サイプブレード４０ａのフック状端部４２ａを受け入れてサイプブレード４０ａをタイヤ硬化金型３０に取り付けるための切欠き４４がタイヤ硬化金型のくぼみ面３６に設けられている。同様に、サイプブレード４０ｂは、ジグザグ形状を有し、フック状端部４２ｂが切欠き４４に固定された状態で他のくぼみ３４の所望の深さにわたって延びている。サイプブレード４０ｃは、全体的にくぼみ３４内に存在しており、くぼみ面３６内には延びていないように、他のくぼみ３４内に摩擦ばめによってタイヤ硬化金型３０に固定されている。サイプブレード４０ｄは、摩擦ばめによって、くぼみ面３６内の細長い溝４６内に延びている。このように、タイヤ製造業者の必要に応じて手動またはロボットにより、切欠きばめや摩擦ばめのような任意の所望の手段によって、本発明の分解性のサイプブレード４０ａ〜４０ｄを型表面に固定または取り付けることができることが理解されよう。あるいは、成形技術分野で公知の射出成形技術を用いて、射出成形されたサイプブレードを形成してもよい。サイプブレード４０ａ〜４０ｄをタイヤ硬化金型３０に取り付ける手段は、サイプブレード４０ａ〜４０ｄから形成されるサイプ２０ａ〜２０ｄを、硬化したタイヤ１０に対して適切な向きにするために、トレッドストリップがタイヤ硬化金型３０、特にくぼみ３４に押し込まれるときにブレードを所定の位置に保持するのに十分な手段であるべきである。

図３に断面図で示されているのは、トレッド部材１４’に位置する分解性のサイプブレード４０ａ〜４０ｄを有する硬化したタイヤトレッド１２’である。タイヤトレッド１２’が図２のタイヤ硬化金型３０内で硬化された後、硬化したタイヤをタイヤ硬化金型３０から取り外さなければならない。タイヤが取り外されると、分解性のサイプブレード４０ａ〜４０ｄは金型表面３２から取り外される。当業者に理解されるように、硬化したタイヤトレッド１２’とサイプブレード４０ａ〜４０ｄとの連結強度を、サイプブレード４０ａ〜４０ｄと金型表面３２との連結強度よりも高くすることができ、それによって、サイプブレード４０ａ〜４０ｄがトレッド部材１４’に埋め込まれたままになり、かつ金型表面３２から取り外される。

本発明によれば、サイプブレード４０ａ〜４０ｄは分解性である。したがって、図３に示されているように、分解性のサイプブレード４０ａ〜４０ｄを有する硬化したタイヤトレッド１２’がタイヤ硬化金型３０から取り外された後、サイプブレード４０ａ〜４０ｄは除去され、サイプ２０ａ〜２０ｄのパターンが形成された、硬化したタイヤ１０が得られる。トレッド部材１４を損傷することがあり、かつ非常に複雑なサイプパターンの場合に困難であることがあるサイプブレード４０ａ〜４０ｄを物理的に取り外す代わりに、サイプブレード４０ａ〜４０ｄは、材料を分解させる能動プロセスおよび／または長い年月の間に材料が分解する受動プロセスを伴うことがある化学的な分解によって除去される。特に、サイプブレード４０ａ〜４０ｄは、ブレード材料と化学反応するか、またはブレード材料を溶解する水にサイプブレード４０ａ〜４０ｄをさらすことによって除去される。水にさらすことは、タイヤの使用前に行なってもよいし、タイヤの使用中に環境中の水分によって行ってもよいし、またはこれらを組み合わせて行ってもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、サイプブレードは、水性溶媒との化学反応によってタイヤトレッド１２’から除去される加水分解性熱可塑性材料、または水性溶媒で溶解することによってタイヤトレッド１２’から除去される水溶性熱可塑性材料を含む。水性溶媒は、全体的に水であっても、水と酸または塩基との組合せであってもよい。加水分解性熱可塑性プラスチックまたは水溶性熱可塑性プラスチックの例には、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレン、ポリエステル、またはポリアミド、あるいはそれらの共重合体、あるいはそれらの組合せが含まれる。一実施形態では、熱可塑性材料は、ポリ酢酸ビニルやポリビニルアルコールなどのビニルポリマーである。他の実施形態では、熱可塑性材料は、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリヒドロキシブチラート（polyhydroxybutyrate）、またはポリヒドロキシバレレート（polyhydroxyvalerate）などの加水分解型ポリエステル、あるいはそれらの共重合体、あるいはそれらの組合せである。

非限定的な例として、水にさらすことは、タイヤトレッドに水性溶媒をスプレーすることによって行ってもよいし、タイヤトレッドを溶媒槽に浸漬させることによって行ってもよいし、または任意の他の公知の技術または今後開発される技術によって行ってもよい。このように、サイプブレード４０ａ〜４０ｄを分解する能動プロセスは、ブレード材料を化学反応または溶解させることを含む。タイヤを雨天または降雪時に使用することなど、濡れた環境でタイヤを使用する際にサイプブレードを通常通りに水にさらすことによって能動型分解を利用してもよい。さらに、能動分解と受動分解との組合せを利用してもよく、たとえば、サイプブレード４０ａ〜４０ｄの、タイヤ１０の接地頂面１８に最も近い部分を能動的に除去し、一方、トレッドに深く埋め込まれており、複雑なパターンであることがあるサイプブレード４０ａ〜４０ｄの残りの部分を、タイヤ１０の使用中に、トレッド１２が長い年月の間に摩耗し、それによってサイプブレード４０ａ〜４０ｄの残りの部分が徐々に露出するにつれて除去することができる。

水性溶媒に酸または塩基を添加して、水による分解を促進および／または加速してもよい。さらに、熱を用いて分解を促進および／または加速してもよい。たとえば、タイヤを、加熱した溶媒槽に浸漬することができる。さらに、化学線作用をもつ光にさらして分解を加速してもよい。しかし、サイプブレードの分解を促進／加速する補助は、それらを使用した結果としてタイヤトレッドが損傷する場合には使用すべきでないことが理解されよう。水はタイヤトレッドにも環境にも無害であり、したがって、犠牲ブレードを分解させることによってサイプを形成する最も安全でかつ環境に最も優しいものの代表である。

本発明の他の実施形態では、サイプブレードは、環境、特に湿気の多い環境にさらしたときに長い年月の間に徐々に受動的に分解させることのできる生分解性材料を有する。生分解性材料は、加水分解性であってもよいし、または水溶性であってもよい。たとえば、タイヤの耐用期間が経過するにつれて徐々になくなる生分解性のデンプン系材料またはセルロース系材料を用いることができる。でんぷん誘導体としてはたとえば、カルボキシメチルデンプン（carboxymethyl starch）、スルフォエチルデンプン（sulfoethyl starch）、またはヒドロキシプロピルデンプン（hydroxypropyl starch）、あるいはそれらの組合せが挙げられる。セルロース誘導体としてはたとえば、カルボキシメチルセルロース（carboxymethyl cellulose）、ヒドロキシエチルセルロース（hydroxyethyl cellulose）、メチルセルロース（methyl cellulose）、メチルヒドロキシエチルセルロース（methyl hydroxyethyl cellulose）、またはエチルヒドロキシエチルセルロース（ethyl hydroxyethyl cellulose）、あるいはそれらの組合せが挙げられる。

トレッド部材に形成された複数のサイプを有するタイヤの斜視図である。 トレッドパターンを形成し、かつ表面に取り付けられた分解性のサイプブレードを有するタイヤ成形面の断面図である。 生分解性サイプブレードを有する硬化したタイヤトレッドの断面図である。

符号の説明

１０ タイヤ
１２、１２’ トレッド
１４、１４’ トレッド部材
１６，１７ 溝
１８ 接地頂面
２０ａ〜２０ｄ サイプ
３０ タイヤ硬化金型
３２ 金型表面
３４ くぼみ
３６ くぼみ面
４０ａ〜４０ｄ サイプブレード
４２ａ フック状端部
４４ 切欠き
４６ 細長い溝

Claims (3)

1. タイヤ硬化金型の表面に取り付け可能でかつ前記表面から取り外し可能で、硬化したタイヤトレッドにサイプを形成する形状を有する分解性のサイプブレードであって、
   水溶性ポリマー、加水分解性ポリマー、または生分解性ポリマー、あるいはそれらの組合せであり、水にさらすことによって前記硬化したタイヤトレッドから除去することができ、かつ前記タイヤ硬化金型内でグリーンタイヤ化合物に埋め込まれている間に前記サイプブレードに加えられる加硫温度で前記形状を維持することができる材料を有するサイプブレード。
2. 加硫されたゴム化合物を有し、接地するように構成された頂面をそれぞれが有する隆起した複数のトレッド部材の輪郭を定めるくぼみ状の溝のパターンを持っているトレッドと、
   前記隆起したトレッド部材にそれぞれの前記頂面に隣接して位置し、かつ分解時に前記隆起したトレッド部材にサイプのパターンを残すように形作られた複数の分解性サイプブレードであって、水溶性ポリマー、加水分解性ポリマー、または生分解性ポリマー、あるいはそれらの組合せであり、水にさらすことによって前記トレッドから除去することのできる材料を含む複数の分解性サイプブレードと、
   を有するタイヤ。
3. タイヤ硬化金型に形成されたトレッドパターンの雌形のくぼみ面に分解性サイプブレードを取り付けることと、
   前記タイヤ硬化金型の前記トレッドパターンの前記雌形に未硬化のトレッドストリップを押し込み、それによって前記分解性サイプブレードを前記未硬化のトレッドストリップに押し込むことと、
   前記タイヤ硬化金型内の前記未硬化のタイヤストリップに加硫温度を加えて硬化したタイヤトレッドを形成することであって、前記分解性サイプブレードは前記加硫温度でその形状を維持できる材料を有していることと、
   前記タイヤ硬化金型から硬化したタイヤトレッドを取り外し、それによって、前記分解性サイプブレードが、前記硬化したタイヤトレッドに形成された前記トレッドパターンの雄形の隆起したトレッド部材に埋め込まれるように、前記くぼみ面から前記複数の分解性サイプブレードを取り外すことと、
   前記分解性サイプブレードを水にさらして前記分解性サイプブレードを除去し、前記隆起したトレッド部材に形成された複数のサイプを残すことと、
   を含む方法。

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