JP5039810B2 - タイヤモールド及び空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤを加硫成型するためのタイヤモールドと、そのタイヤモールドを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

タイヤの加硫成型では、未加硫タイヤの外表面がタイヤモールドのタイヤ成型面に粘着しやすく、それに起因したゴム流れ不足により、図１１に示すような接着不良を生じることがある。この接着不良は、タイヤ外表面にて周方向に連続的に剥離又は陥没した領域として認められ、特にサイドウォール部での発生が顕著である。また、そのようなゴム流れ不足は、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間での空気の残留を助長し、加硫成型したタイヤの外表面にライトネス又はベアと呼ばれる凹み傷を生じる原因にもなる。

下記特許文献１には、カーカスプライのジョイント部による筋状の凹凸痕を目立ちにくくするために、サイドウォール部の外表面を円周方向に隣り合う複数の扇状領域に区画し、その隣り合う扇状領域の間で表面粗さの差を５０μｍ以上とした空気入りタイヤが記載されている。また、同文献には、そのようなタイヤを成型するために、タイヤモールドのタイヤ成型面の表面粗さを変化させることの記載があり、扇状領域に対応した表面粗さの粗い領域であれば、加硫成型時に未加硫タイヤの粘着を抑えてゴムの流動性を向上できると考えられる。

しかし、上記のタイヤモールドでは、円周方向に隣り合う扇状領域の間で表面粗さを変える必要があるため、タイヤ成型面に対して機械加工を施すことが煩雑且つ困難であり、実用上はサンドブラスト加工などが適用される。それ故、機械加工を施したタイヤ成型面に比べて凹凸の大きさや形成密度の精度が低くなり、使用するモールドが異なると、光沢などのタイヤ外観に差異を生じることがある。また、加硫成型時には、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間で空気がランダムな方向に流れるため、空気が行き詰まりを起こして残留する恐れがある。

特開平６−１０６９２１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着不良やライトネスといった加硫成型時のゴム流れ不足による不具合を抑制しつつ、タイヤ外観の均一性を確保できるタイヤモールドと空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るタイヤモールドは、タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に、周方向に沿った環状の粗面成型部を備え、前記粗面成型部には、５〜３００μｍの突出高さで周方向に沿って螺旋状に延びる突起が設けられ、前記粗面成型部の表面が、前記タイヤ成型面の一体的な内周面を機械加工して形成されているものである。

このタイヤモールドでは、サイドウォール部を成型する領域に備えた粗面成型部に、５〜３００μｍの突出高さを有する突起が設けられているため、粗面成型部が相応に粗く形成され、加硫成型時に未加硫タイヤの粘着を抑えてゴムの流動性を確保できる。また、突起が周方向に沿って螺旋状に延びるため、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間の空気が周方向に流れやすく、行き詰まりを抑えて空気の残留を低減できる。しかも、粗面成型部に対して機械加工の適用が容易であり、突起の大きさや形成密度を精度良く制御して、光沢などのタイヤ外観の均一性を確保できる。

本発明のタイヤモールドでは、前記粗面成型部が曲率を相違させた複数の曲面を含んでおり、タイヤ中心軸を含む平面で切断した断面にて、曲率半径の小さい曲面では曲率半径の大きい曲面よりも前記突起のピッチ又は突出高さが大きいものが好ましい。タイヤの加硫成型では、タイヤ成型面の曲率半径が小さい箇所にて、タイヤ外表面の接触圧力が弱くなりがちであり、そのために接着不良やライトネスを生じる恐れがある。これに対し、本発明の上記構成では、曲率半径の小さい箇所で突起のピッチ又は突出高さが相対的に大きいことから、タイヤ外表面の接触圧力を高めて、接着不良などを有効に抑えられる。

本発明のタイヤモールドでは、前記突起の延在方向に沿って前記突起の突出高さが変化するものが好ましい。この場合、タイヤを加硫成型する際に、未加硫タイヤの外表面が、突起の突出高さの大きい箇所に対して先に接触し、突起の突出高さの小さい箇所に対して遅れて接触することから、その突出高さの大きい箇所で接触圧力を高めて、接着不良の発生を有効に抑制できる。

本発明のタイヤモールドでは、前記突起のピッチが３０〜５００μｍであるものが好ましい。これによって粗面成型部がより適度に粗くなり、ゴムの流動抵抗を低減して未加硫タイヤの粘着を効果的に抑えることができる。かかる作用効果を高めるうえで、前記突起のピッチが前記突起の突出高さよりも大きいことが好ましい。

本発明のタイヤモールドでは、前記タイヤ成型面に、前記突起の突出高さよりも大きい溝深さを有して前記粗面成型部を縦断する径方向溝が設けられているものが好ましい。かかる構成によれば、タイヤ成型面とタイヤ外表面との間の空気が径方向溝を通じて流動できるため、突起間における空気の残留を低減して、ライトネスの発生を良好に防止できる。

また、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、上記した何れかのタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備えるものである。この方法では、上記の如き粗面成型部を備えたタイヤ成型面によって、ゴムの流動性を確保しながらも空気の残留を低減して、接着不良やライトネスといった加硫成型時のゴム流れ不足による不具合を抑制できる。それでいて、粗面成型部における突起の大きさや形成密度を精度良く制御して、光沢などのタイヤ外観の均一性を確保できる。

本発明の空気入りタイヤの製造方法では、前記タイヤを加硫成型する工程にて、タイヤのサイドウォール部におけるゴム界面の露出部位を前記粗面成型部に押し当てるものが好ましい。ゴム界面の露出部位では、異種ゴムによる流動性の違いに応じて接着不良やライトネスを生じやすい傾向にある。これに対し、本発明の上記方法によれば、そのような不具合を起こしがちな部位を粗面成型部に押し当てるため、接着不良やライトネスの発生を的確に抑えることができる。

本発明に係るタイヤモールドの一例を概略的に示す縦断面図 図１のＡ−Ａ矢視断面図 粗面成型部を概略的に示す平面図とその一部を示す断面斜視図 粗面成型部の要部を拡大して示す断面図 本発明の別実施形態における突起の側面図 径方向溝と周方向溝を設けた粗面成型部の（ａ）平面図と（ｂ）その一部を示す断面斜視図 本発明の別実施形態における粗面成型部の要部を拡大して示す断面図 タイヤモールドへの未加硫タイヤのセットを説明する断面図 成型した空気入りタイヤの一例を示す斜視図 ゴム界面の露出部位を説明するためのタイヤ子午線断面図 接着不良を説明するための空気入りタイヤの斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１には、タイヤ用加硫金型であるタイヤモールドＭ（以下、モールドＭ）の概略断面図を示す。加硫成型時には、未加硫タイヤがモールドＭにタイヤ軸方向を上下にしてセットされ、タイヤ成型面１０にタイヤ外表面が押し当てられる。モールドＭは、トレッド部を成型するトレッド型部Ｍ１と、サイドウォール部を成型するサイド型部Ｍ２，Ｍ３とを備え、各型部の内周面１１〜１３がタイヤ成型面１０を構成する。図示を省略しているが、トレッド型部Ｍ１の内周面１１には、トレッドパターンに対応した凹凸形状が形成されている。

このモールドＭは、タイヤ成型面１０のサイドウォール部を成型する領域に、周方向に沿った環状の粗面成型部を備える。本実施形態では、図２に示すように、タイヤ成型面１０の下側のサイドウォール部を成型する領域６に粗面成型部１が形成されている。この領域６は、トレッド型部Ｍ１の内周面１１の一部とサイド型部Ｍ３の内周面１３に亘り、タイヤのビードヒールからトレッド接地端に至る領域に相当する。粗面成型部１は、領域６の全域を占めてもよいが、一部であっても構わない。領域６には、ロゴ等の模様やサイドプロテクターが形成される場合があるが、それらにも任意に粗面成型部１を形成できる。

図３に示すように、粗面成型部１には、５〜３００μｍの突出高さＨで周方向ＣＤに沿って螺旋状に延びる突起５が設けられている。突出高さＨは、突起５の山頂から谷底までの高さであり、粗面成型部１における最大高さＲｚが５〜３００μｍとなる。最大高さＲｚは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される最大高さ粗さＲｚに該当し、当該規定に準拠する。また、評価の方式及び手順並びに測定機の特性は、ＪＩＳＢ０６３３：２００１及びＪＩＳＢ０６５１：２００１の規定に準拠する。

上記の最大高さＲｚは、径方向ＤＤに沿って五つの連続した基準長さごとに得られる測定データの平均値として求められる。基準長さと評価長さは、粗面成型部１の表面性状に応じて定められ、最大高さＲｚが１０μｍ以下の場合は基準長さが０．８ｍｍ、評価長さが４ｍｍであり、最大高さＲｚが１０μｍを超え且つ５０μｍ以下の場合は基準長さが２．５ｍｍ、評価長さが１２．５ｍｍであり、最大高さＲｚが５０μｍを超える場合は基準長さが８ｍｍ、評価長さが４０ｍｍである。

このモールドＭでは、粗面成型部１が突起５によって相応に粗く形成されており、加硫成型時には、後述するように未加硫タイヤの粘着を抑えてゴムの流動性を確保できる。また、突起５が周方向ＣＤに沿って螺旋状に延びるため、粗面成型部１とタイヤ外表面との間の空気が周方向に流れやすく、行き詰まりを抑えて空気の残留を低減できる。これにより、接着不良やライトネスといった加硫成型時のゴム流れ不足による不具合の発生を抑制することができる。

しかも、突起５が周方向ＣＤに沿って螺旋状に連続して延びる粗面成型部１に対しては、機械加工の適用が容易であり、突起の大きさや形成密度を精度良く制御することができる。その結果、使用するモールドが異なっても、光沢などのタイヤ外観を均一に確保して、外観品質を高めることができる。粗面成型部１は、安価な工作機械による機械加工が可能であり、加工の筋目が周方向ＣＤに沿って螺旋状に延びるように工具を移動させることで加工できる。

突起５の突出高さＨが５μｍ未満である場合には、粗面成型部１の粗さが十分でないために未加硫タイヤが粘着しがちであり、流動抵抗が高くなってゴム流れ不足を引き起こしやすい。粗面成型部１の粗さを十分に確保するうえで、突出高さＨは１０μｍ以上であることがより好ましい。また、突出高さＨが３００μｍを超える場合には、突起によってタイヤ外表面に深い微小凹部が形成され、その凹部の谷底に歪みが集中してクラックの起点になる恐れがある。

突起５は、本実施形態のように断面三角形状に設けられていることが好ましい。これにより、加硫成型時における未加硫タイヤの接触圧力を高めて、接着不良やライトネスを有効に抑制できる。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、突起の断面形状が台形状や頂部が崩れた山状などであっても構わない。

図４は、タイヤ中心軸を含む平面で切断した粗面成型部１の要部であり、図１の部分拡大図に相当する。図４（ａ）では、粗面成型部１が曲率を相違させた複数の曲面１ａ，１ｂを含んでおり、このうち曲率半径の小さい曲面１ｂでは曲率半径の大きい曲面１ａよりも突起５のピッチ及び突出高さを大きくしている。これにより、加硫成型時において、
曲面１ｂにおけるタイヤ外表面の接触圧力を相対的に高くし、接着不良などを有効に抑制することができる。

図４（ｂ）は、サイドプロテクターが形成される場合であって、粗面成型部１が、曲率を相違させた複数の曲面１ｃ〜１ｆを含んでいる。隣接する曲面１ｃと曲面１ｄのうち、曲率半径の小さい曲面１ｃでは曲率半径の大きい曲面１ｄよりも突起５のピッチ及び突出高さが大きく、上述のようにして接着不良などの抑制を図っている。隣接する曲面１ｄと曲面１ｅ、隣接する曲面１ｅと曲面１ｆとの関係においても同様である。図４の例では、ピッチと突出高さの両方を異ならせているが、ピッチ及び突出高さの一方を均一にして他方を異ならせてもよい。

本発明の好ましい実施形態として、図５に示すように、突起５の延在方向（図５の左右方向）に沿って突起５の突出高さＨが変化するものが挙げられる。この場合においても、突出高さＨは５〜３００μｍの範囲内で変化する。本実施形態では、突起５の山頂が波状となるように突出高さＨが周期的に変化しており、この周期は径方向に隣接する突起５間で異なっていても構わない。

このような突起５では、タイヤを加硫成型する際に、未加硫タイヤＴのサイドウォール部の外表面が、突出高さＨの大きい箇所Ｐ１，Ｐ３に対して先に接触し、突出高さＨの小さい箇所Ｐ２に対して遅れて接触するため、特に箇所Ｐ１，Ｐ３での接触圧力を高めて、接着不良の発生を有効に抑制できる。この場合、仮に接触圧力が相対的に低い箇所Ｐ２で剥離や陥没が生じたとしても、その両側に位置する箇所Ｐ１，Ｐ３では接触圧力が高いため、剥離や陥没が周方向に連続することを妨げて接着不良の発生を防止できる。

突起５のピッチＰは３０〜５００μｍであることが好ましく、これによって粗面成型部１が適度に粗くなり、ゴムの流動抵抗を低減して未加硫対してタイヤの粘着を効果的に抑制できる。かかる作用効果を高めるうえで、ピッチＰが突出高さＨよりも大きいことが好ましい。図３のようにピッチＰは径方向ＤＤに並んだ突起５の周期に相当し、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に規定される平均長さＲＳｍは３０〜５００μｍとなる。この平均長さＲＳｍに関し、評価の方式及び手順並びに測定機の特性、基準長さと評価長さは、最大高さＲｚに関して説明したものに準じる。

図６に示すように、タイヤ成型面１０には、突起５の突出高さよりも大きい溝深さＤ１を有して粗面成型部１を縦断する径方向溝１４が設けることができる。この場合、径方向溝１４を通じて空気が流動できるため、突起５間における空気の残留を低減してライトネスの発生を良好に防止できる。径方向溝１４の溝深さＤ１は、突起５の山頂から径方向溝１４の溝底までの深さであり、突起５の突出高さＨの５〜５０倍が好ましい。径方向溝１４は、周方向ＣＤに間隔を設けて、例えば放射状に６〜１０本が設けられる。

図６の例では、タイヤ成型面１０に、突起５の突出高さよりも大きい溝深さＤ２を有して径方向溝１４に直交する周方向溝１５を設けており、排気効率を更に高めるようにしている。周方向溝１５の溝深さＤ２は、突起５の山頂から周方向溝１５の溝底までの深さであり、突起５の突出高さＨの０．５〜２倍が好ましい。周方向溝１５は、周方向ＣＤに沿って環状に設けられ、同心円状に複数本を配置しても構わない。径方向溝１４と周方向溝１５は、粗面成型部１を機械加工で仕上げた後、同じく機械加工により設けることができる。

図４では、各突起５が、粗面成型部１を構成する曲面の法線方向に突出する例を示したが、図７に例示するように、突起５が一律にタイヤ軸方向ＡＤ（図１における上下方向）に突出するものでもよい。タイヤを加硫成型する際には、タイヤのサイドウォール部の外表面がタイヤ軸方向からタイヤ成型面１０に接近するため、かかる構成によってタイヤ外表面の接触圧力が高められる。また、成型後のタイヤにおいては、サイドウォール部の外表面で光が均一に反射するため、濃淡を抑えて外観品質を向上できる。

加硫成型時のゴム流れ不足は、タイヤの最大幅位置からリムラインに至る領域（図９の領域７に相当）で特に顕著であるため、タイヤ成型面１０の当該領域に粗面成型部１を形成することが望ましい。また、後述するように、タイヤのゴム界面の露出部位では、異種ゴムによる流動性の違いに応じて接着不良やライトネスを生じやすいため、当該部位を含む領域に粗面成型部１を形成することが望ましい。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法について説明するが、タイヤを加硫成型する工程以外は、従来のタイヤ製造工程と同様にして行うことができるため、加硫成型工程についてのみ説明する。この空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ成型面１０のサイドウォール部を成型する領域に上記の如き粗面成型部１を備えたモールドＭを用いて、タイヤを加硫成型する工程を有する。

加硫成型工程では、図８に示すように加硫成型前の未加硫タイヤＴをセットした後、モールドＭを図１のように型締めしてタイヤ成型面１０をタイヤ外表面に押し当て、タイヤＴへの加熱及び加圧を施す。このとき、粗面成型部１では、上述のようにゴムの流動性を確保しながら空気の残留を低減できるため、成型後のタイヤＴにおいて、接着不良などの不具合の発生が抑えられる。また、粗面成型部１における突起の大きさや形成密度を精度良く制御しうることにより、光沢などのタイヤ外観の均一性を確保できる。

図９は、このような加硫成型工程を経て製造された空気入りタイヤＴを示す。この空気入りタイヤＴは、リムに着座するビード部からタイヤ径方向外側に延びたサイドウォール部３と、そのサイドウォール部３の外端に連なって踏面を構成するトレッド部４とを備え、サイドウォール部３の外表面に、タイヤ周方向に沿った環状の粗面部２が形成されている。このタイヤＴは、粗面部２を備えること以外は、通常の空気入りタイヤと同等の構造であり、内部には不図示のカーカスやベルトが設けられる。

粗面部２は、粗面成型部１の転写により成型される部分である。粗面部２には、粗面成型部１の突起５に対応して、５〜３００μｍの溝深さで周方向に沿って螺旋状に延びる凹溝が設けられ、その表面性状は最大高さＲｚが５〜３００μｍとなる。このタイヤＴは、粗面部２において、接着不良やライトネスといった加硫成型時のゴム流れ不足による不具合が抑制され、タイヤ外観の均一性が確保されたものとなる。最大幅位置８からリムライン９に至る領域７ではゴム流れ不足が顕著であるため、少なくとも領域７の外表面に粗面部２を形成することが望ましい。

タイヤＴのサイドウォール部３の外表面には、図１０に示すようにゴム界面の露出部位１６，１７が存在する。即ち、カーカス１８の外周にはリムストリップゴム１９、サイドウォールゴム２０、トレッドゴム２１といった各部位に適した複数種のゴムが配されており、符号１６，１７は、それらのゴム界面の露出部位となる。この部位１６，１７では、異種ゴムによる流動性の違いに応じて接着不良やライトネスを生じやすい傾向にあるため、加硫成型時に、この露出部位１６，１７を粗面成型部１に押し当てて、接着不良やライトネスの発生を的確に抑制することが好ましい。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。前述の実施形態では、タイヤ成型面が三つの型部により構成された例を示したが、これに限られず、例えばトレッド部の中央で二分割された一対の型部で構成されるものでもよい。また、サイド型部のタイヤ径方向内側に、タイヤのビード部を嵌合するビードリングを別部材として具備しても構わない。

１ 粗面成型部
３ サイドウォール部
５ 突起
１０ タイヤ成型面
１４ 径方向溝
１５ 周方向溝
１６ 露出部位
１７ 露出部位
Ｈ 突起の突出高さ
Ｍ タイヤモールド
Ｐ 突起のピッチ
Ｔ タイヤ

Claims (7)

1. タイヤ成型面のサイドウォール部を成型する領域に、周方向に沿った環状の粗面成型部を備え、前記粗面成型部には、５〜３００μｍの突出高さで周方向に沿って螺旋状に延びる突起が設けられ、前記粗面成型部の表面が、前記タイヤ成型面の一体的な内周面を機械加工して形成されているタイヤモールド。
   
2. 前記粗面成型部が曲率を相違させた複数の曲面を含んでおり、タイヤ中心軸を含む平面で切断した断面にて、曲率半径の小さい曲面では曲率半径の大きい曲面よりも前記突起のピッチ又は突出高さが大きい請求項１に記載のタイヤモールド。
3. 前記突起の延在方向に沿って前記突起の突出高さが変化する請求項１又は２に記載のタイヤモールド。
4. 前記突起のピッチが３０〜５００μｍである請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤモールド。
5. 前記タイヤ成型面に、前記突起の突出高さよりも大きい溝深さを有して前記粗面成型部を縦断する径方向溝が設けられている請求項１〜４いずれか１項に記載のタイヤモールド。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載のタイヤモールドを用いてタイヤを加硫成型する工程を備える空気入りタイヤの製造方法。
7. 前記タイヤを加硫成型する工程にて、タイヤのサイドウォール部におけるゴム界面の露出部位を前記粗面成型部に押し当てる請求項６に記載の空気入りタイヤの製造方法。