JP5355293B2 - ビード部材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのビードコアとゴムとの複合部材であるビード部材の製造方法及び製造装置に関するものである。

従来、タイヤのビードコアとゴムとから成るビード部材を、プライコード等の他の部材との間隔を確保し、他の部材によるビードコアの耐久性等への悪影響を防止するため、そのコードの束で構成されたビードコアの周辺をゴム部材で囲む構造にしたものが知られている（特許文献１参照）。

ところで、このビード部材の製造方法について、特許文献１にはとくに記載されていないが、ビードコアの周りにゴム部材を接合するための方法は従来から幾つか知られている。
その一方法（第１の方法）として、例えば、上金型と下金型間で形成される環状のキャビティ中にビードコアを配置し、その上下金型をビードフィラー構成用の硬質ゴム（ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さが７０°以上のゴム）の流動性が確保できるように加熱し、射出機構によりキャビティ内に上記硬質ゴムを充填してビード部材を形成し、その後上下金型を冷却して成型された未加硫状態のビード部材を取り出す方法が知られている（特許文献２参照）。

また、第２の方法として、分割可能な押出ダイにリング状線材からなるケーブルビードをセットし、ケーブルビードの周面にゴムを押し出しつつケーブルビードを自転移動させ、ケーブルビードの周面に均一なゴムを被覆する、押出機によりケーブルビードを被覆する方法が知られている（特許文献３参照）。

さらに、特許文献に記載されたものではないが、第３の方法として、ビードコアの周囲にシート状のゴムを例えば螺旋状に巻き付け重ねて所望の断面形状を形成するものも知られている。
この方法では、シート状のゴムを未加硫状態で成型に使用する場合と、半加硫して成型に使用する場合があるが、加硫する場合は綿やナイロンの布を捲き加硫缶（加圧、加熱容器）に入れて、半加硫して形状を形成している。

しかしながら、上記第１及び第２の方法を実施する場合、ビードコア周辺に硬質のゴムを配設するために高圧条件が必要であることから、装置が大型化して複雑になっており、その改良が求められている。
また、上記第３の方法では、高圧条件は必要ではないが、ビードコアの周囲にシート状のゴムを巻き付け重ね、それによって所望の断面形状を形成するため、積層間にエア入りの可能性があり、また、任意の形状（曲面形状）を作るのが困難であるなどの問題がある。

特表２００２−５００１２３号公報 特開２００６−２４８０３６号公報 特開２００９−２９０４９号公報

本発明は、従来方法による上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、上記従来の問題を解決しつつ、しかも、ビードコアの周りに適当なゴム肉厚を確保して耐久性能を付与し、かつカーカスプライなどの他の部材に対して適切な位置決めを行うことができるビード部材を得ることである。

（１）ビードコアの周りをゴム層で被覆したビード部材を、金型を用いて製造するビード部材の製造方法であって、成型用の一対の金型のうち少なくとも一方の金型の成型溝内において、前記成型溝に沿って間隔を置いて配置され、ビードコアを前記成型溝から距離を置いて支持する板体からなる複数の支持手段で支持し、かつ前記少なくとも一方の金型の溝壁から離間させて配置する工程と、前記一対の金型の前記成型溝で形成される金型キャビティ内におけるビード部材の成型に要する原料ゴム量よりも多い量の原料ゴムを、前記ビードコアの周りに配置する工程と、前記一対の金型の型締め時に発生する余分な量の原料ゴムを逃がし溝に逃がす工程と、を有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（２）他の発明は、上記（１）に記載されたビード部材の製造方法において、前記原料ゴムは前記成型溝内に並んで配置される複数のゴムシート部材からなることを特徴とするビード部材の製造方法である。
（３）他の発明は、上記（１）又は（２）に記載されたビード部材の製造方法において、前記金型キャビティ内のビード部材と前記逃がし溝に溜まったゴムとの間をつなぐ前記余分なゴムで形成されたフィルム状のゴム片を形成する工程を更に有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（４）他の発明は、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、前記ビード部材の成型と加硫を同じ金型で行う工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法である。
（５）他の発明は、ビードコアの周りをゴム層で被覆したビード部材を、金型を用いて製造するビード部材の製造装置であって、成型用の一対の金型に、それぞれ同心状に配置された、ビード部材を成型するための成型溝と、前記成型溝に沿って間隔を置いて配置され、ビードコアを前記成型溝から距離を置いて支持する板体からなる複数の支持手段と、前記成型溝の内周側又は外周側に間隔をおいて設けた一対の金型の型締め時に発生する余分な原料ゴムを逃がす逃がし溝と、金型を加圧する手段と、を有することを特徴とするビード部材の製造装置である。
（６）他の発明は、上記（５）に記載されたビード部材の製造装置において、前記原料ゴムは前記成型溝内に並んで配置される複数のゴムシート部材からなることを特徴とするビード部材の製造装置である。
（７）他の発明は、上記（５）又は（６）に記載されたビード部材の製造装置において、請求項５又は６に記載されたビード部材の製造装置において、さらに金型を加熱する手段を有し、前記ビード部材の成型と加硫を同じ金型で行うことを特徴とするビード部材の製造装置である。

本発明によれば、ビードの周りをゴム層で被覆したビード部材の製造を、簡易な装置で成型を行い、かつ、均一な厚さで継ぎ目のないゴム被覆層を備えたビード部材を容易に得ることができる。

本発明の金型の下金型の正面図である。 図２Ａは図１の線Ａ−Ａ断面図であり、図２Ｂは線Ｂ−Ｂ断面図である。 ビード部材の成型工程を説明するための断面図であり、図３Ａと３Ｃは成型前におけるビードコアと原料ゴムの異なる配置態様を示し、図３Ｂは、成型時（型締め時）におけるビードコアと原料ゴムを示す。

本発明の実施形態に係るビード部材の製造方法について図面を参照して説明する。
本発明は、上記従来のように、射出機構によりキャビティ内に硬質ゴムを充填してビード部材を形成したり、押出機によりケーブルビードの周面に均一なゴムを被覆したり、或いはビードコアの周りにシート状のゴムを、例えば螺旋状に巻き付け重ねて所望の断面形状のビード部材を形成する方法に依らず、金型にビードコアとゴム材料（原料ゴム）を配置してする成型、好ましくはコンプレッション成型（金型を例えば熱板間にはさみ、加圧しながらゴムを加硫して成形する方法）により、ビード部材を形成するビード部材の製造方法及び同装置に関するものである。

図１は、本発明のビード部材をコンプレッション成型で形成するための下金型の平面図であり、図２Ａは、図１の線Ａ−Ａに沿った断面図、図２Ｂは同線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
１０ｂは、本実施形態に係るコンプレッション成型用の一対の金型のうち一方の金型、ここでは下金型であって、それぞれ円環状の成型溝１２ｂ、とその内外周側に成型溝１２ｂから所定距離離間して逃がし溝１２（１）ｂ、１２（２）ｂが同心状に設けられている。なお、上記逃がし溝１２（１）ｂ、１２（２）ｂは、内外周側両方に設けられていることが好ましいがその一方だけであってもよく、また、上記構成は、上金型１０ａ（図３Ｂ）についても同様である（上金型は下金型の符号ｂの代わりにａを付して表す）。

下金型１０ｂの成型溝１２ｂには、タイヤのビードコア、例えばワイヤーを複数列及び複数段に整列させた任意の断面形状、図示例では六角形のビードコア２０を配置する。他方逃がし溝１２（１）ｂ、１２（２）ｂ（上金型については１２（１）ａ、１２（２）ａ）は、型締め時に上金型及び下金型の成型溝１２ａ、１２ｂで形成されるキャビティからはみ出した原料ゴムＧを収容するためのキャビティを形成する溝である。なお、成型溝は、一対の金型である上金型、下金型の両方にも設けられていることが好ましいが、片方でも構わない。

図１は、下金型１０ｂの成型溝１２ｂ内に被成型体であるビードコア２０が配置された状態を示している。ビードコア２０は、複数のビードコア支持手段であるビードコア支持具２２、図示例では９０°毎に設けられかつビードコアの断面形状と成形溝１２ｂの断面形状に合わせた内外面を備えた、例えば半円形の鉄製のサポート板からなる４個のビードコア支持具２２（４〜８個であればよい）によって、図示のように下金型１０ｂ内で成型溝１２ｂの壁面から適当な距離を置いてその中央部に位置決め支持されている。
なお、図示例では、ビードコア支持具２２は下金型１０ｂに設けられビードコア２０を下側から支えているが、下金型のみに限らず上金型のみ或いはその両方に設けてもよい。また、ビードコア支持具２２に磁性を持たせ、他方ビードコア２０を磁力で吸引される金属製のものにすれば、ビードコア支持具２２の配置位置に関わりなく、ビードコア支持具２２とビードコア２０との位置決め及び支持が確実に行われる。
本実施形態で使用する上記上下の金型１０ａ、１０ｂは、図示しないコンプレッション成型で用いる温度調節可能な任意の加熱装置によって、例えば１００〜１７０°Ｃ（温度は原料ゴムＧや配合剤等により調節する）に加熱する。具体的には図示しない加熱手段で加熱される上下の熱板の間で上下の金型１０ａ、１０ｂを挟み、その状態で図示しないコンプレッション成型で用いる加圧手段である油圧（油圧プレス）や真空（真空プレス）で加圧して成型する。上記加熱手段及び加圧手段はいずれも周知のものである。

図３は、コンプレッション成型により行うビード部材の成型工程を示す断面図である。
下金型１０ｂの成型溝１２ｂ内に配置されたビードコア２０（図２Ａ、Ｂ参照）に対して、図３Ａに示すように、複数枚（図示例では２枚の）原料ゴムＧ（その断面形状などの形状は任意であるが、図示例では略半円形断面に成形されている）を、ドーナツ状にビードコア２０の周り（図中その左右側）に、つまりビードコアに並んで、つまりそれに沿って配置する。原料ゴムＧは、一体リング状であっても、或いは成型溝１２ｂ内に配置されるビードコア支持具２２の数に応じて、周方向に分割したものであってもよい。つまり、原料ゴムＧはビードコア支持具２２が配置されている下側ではその数に応じて分割したものが用いられる。例えば、図３Ａの図示例では原料ゴムＧは図示左右に分けて配置されているため、それぞれ周方向に４分割されている。しかし、原料ゴムＧを、図３Ｃに示すように上側と下側に分けて配置すれば、上側の原料ゴムＧは、ビードコア支持具２２の数に関係なく一体リング状のものを用いることができる、この場合、原料ゴムの製造工程は分割工程がないため工程数を低減でき有利である。
本実施形態では、原料ゴムＧをビードコアに沿って配置する際に、ビードコア＋原料ゴムＧの容積が、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに上下の成型溝１２ａ、１２ｂで形成されるキャビティ容積よりもわずかに（例えば１〜５％）大きくなるように、投入する原料ゴムＧの容量を決める。つまり、上下の金型１０ａ、１０ｂを締めたときに原料ゴムＧが上記キャビティからはみ出すようにしている。
なお、原料ゴムＧは、図３Ａの断面でみて左右に２枚配置されているが、これに限らない、しかし、１枚配置だとビードコア２０に巻き付けるのに手間が掛かり、或いは成型溝１２ｂ内への配置が困難でビードコア２０を十分に囲うことが困難である。そのため２枚配置以上が好ましい。

次に、油圧又は真空プレスにより、固定した下金型１０ｂに対して上金型を下降させて上下の金型１０ａ、１０ｂを閉じて加圧し、かつ同時に上下の金型１０ａ、１０ｂを原料ゴムＧや配合剤などを考慮して１００〜１７０°Ｃ間の温度で加熱する。つまり、加熱により軟化した原料ゴムＧを加圧により金型キャビティ（１２ａ、１２ｂ）からはみ出させ、はみ出した部分は金型キャビティ（１２ａ、１２ｂ）から間隔を置いて同心状に形成された逃がし溝１２（１）ａ、１２（２）ａ、１２（１）ｂ、１２（２）ｂ内に受け入れる。

図３Ｂは、このように逃がし溝１２（１）ａ、１２（２）ａ、１２（１）ｂ、１２（２）ｂ内にはみ出したゴムを受けた状態を示す。この状態では、金型キャビティ（１２ａ、１２ｂ）内では、ビードコア２０の周りを被覆する被覆層Ｇ１が形成され、他方、逃がし溝１２（１）ａ、１２（２）ａ、１２（１）ｂ、１２（２）ｂで形成されたキャビティ内には、金型キャビティ（１２ａ、１２ｂ）からはみ出したゴムＧ２が溜まり、上記ゴムの被覆層Ｇ１と溜まったゴムＧ２の間はフィルム状のゴム片Ｇ３でつながっている。
このフィルム状のゴム片Ｇ３は、被覆層Ｇ１から上記はみ出して溜まったゴムＧ２を例えば手でちぎって除去する際の切り離し部となる。

上下の金型１０ａ、１０ｂにより成型されたビード部材は加熱手段で加熱して半加硫した後、上下の金型１０ａ、１０ｂを開き、成型されたビード部材を取り出す。ビード部材の被覆層Ｇ１は半加硫の状態であるため、ビード部材と他のゴム部材との接着性が良好である。そのため例えば未加硫のカーカスプライヤなどの他のゴム部材と容易に接着することができる。なお、ここで半加硫の状態とは、製品タイヤにおける最終加硫度に至る前の加硫状態をいう。

本実施形態によれば、その構成が簡易であることに加え、以下の作用効果を得ることができる。即ち、
（１）ビード部材の成型時に金型キャビティ（１２ａ、１２ｂ）から意図的に原料ゴムＧをはみ出させることで、例えば上記第３の方法による場合のように、成形されたビード部材のエア入りが発生するのを確実に防止することができる。
（２）上記従来の第１〜第３の方法は、いずれも成形と加硫工程とは別工程として行われるため、成形に時間が掛かるという問題があるが、本実施形態では、ビード部材の成型と加硫とを同じ金型で行うため、上記第１〜３の方法と比して、ビード部材の製造時間を短縮することができる。
（３）成型されたビード部材は、上述のようにフィルム状のゴム片Ｇ３を手で千切って容易に除去することができる。
（４）ビードコアを被覆する被覆層の合わせ目が連続した状態のビード部材を得ることができる。
（５）成型溝の断面形状を変更するだけで、ビードコアを被覆する被覆層の断面形状を容易に変更可能である。例えば、上記第２の方法のように、押出機の口金を換える場合に比して、変更に要する時間やコストを低減することができる。

１０ａ、１０ｂ・・・（上下の）金型、１２ａ、１２ｂ・・・（上下の金型の）成型溝、１２（１）a、１２（２）ａ、１２（１）ｂ、１２（２）ｂ・・・（上・下の）逃がし溝、２０・・・ビードコア、２２・・・ビードコア支持具、Ｇ・・・原料ゴム、Ｇ１・・・被覆層、Ｇ２・・・逃がし溝に溜まったゴム、Ｇ３・・・フィルム状のゴム片。

Claims (7)

1. ビードコアの周りをゴム層で被覆したビード部材を、金型を用いて製造するビード部材の製造方法であって、
   成型用の一対の金型のうち少なくとも一方の金型の成型溝内において、前記成型溝に沿って間隔を置いて配置され、ビードコアを前記成型溝から距離を置いて支持する板体からなる複数の支持手段で支持し、かつ前記少なくとも一方の金型の溝壁から離間させて配置する工程と、
   前記一対の金型の前記成型溝で形成される金型キャビティ内におけるビード部材の成型に要する原料ゴム量よりも多い量の原料ゴムを、前記ビードコアの周りに配置する工程と、
   前記一対の金型の型締め時に発生する余分な量の原料ゴムを逃がし溝に逃がす工程と、を有することを特徴とするビード部材の製造方法。
2. 請求項１に記載されたビード部材の製造方法において、
   前記原料ゴムは前記成型溝内に並んで配置される複数のゴムシート部材からなることを特徴とするビード部材の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載されたビード部材の製造方法において、
   前記金型キャビティ内のビード部材と前記逃がし溝に溜まったゴムとの間をつなぐ前記余分なゴムで形成されたフィルム状のゴム片を形成する工程を更に有することを特徴とするビード部材の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたビード部材の製造方法において、
   前記ビード部材の成型と加硫を同じ金型で行う工程を有することを特徴とするビード部材の製造方法。
5. ビードコアの周りをゴム層で被覆したビード部材を、金型を用いて製造するビード部材の製造装置であって、
   成型用の一対の金型に、それぞれ同心状に配置された、ビード部材を成型するための成型溝と、
   前記成型溝に沿って間隔を置いて配置され、ビードコアを前記成型溝から距離を置いて支持する板体からなる複数の支持手段と、
   前記成型溝の内周側又は外周側に間隔をおいて設けた一対の金型の型締め時に発生する余分な原料ゴムを逃がす逃がし溝と、
   金型を加圧する手段と、を有することを特徴とするビード部材の製造装置。
6. 請求項５に記載されたビード部材の製造装置において、
   前記原料ゴムは前記成型溝内に並んで配置される複数のゴムシート部材からなることを特徴とするビード部材の製造装置。
7. 請求項５又は６に記載されたビード部材の製造装置において、
   さらに金型を加熱する手段を有し、
   前記ビード部材の成型と加硫を同じ金型で行うことを特徴とするビード部材の製造装置。

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