JP5642795B2 - 高コントラストタイヤパターン及びその製作方法 - Google Patents

Description

本発明は、非常にコントラストの高い印を備えた車両用タイヤの技術分野に関し、特に、かかるタイヤを成型して加硫するようになったモールドを製作する方法に関する。

特定形式のコントラストの高い印又はマークを記載している国際公開第２００７／０４５４２号パンフレットに記載された発明の改良に関する。

タイヤの表面は、一方においてタイヤの品質に関する法上の技術的情報を提供し、他方、ユーザが製品のブランド及び出所を識別することができるようにするようになった多くの印又はマークを有している。

一般に、これら印は、タイヤの表面に施された隆起パターンによって得られ、成形表面上に作られた沈んだ状態の又はネガの特徴部に相当している。通常、加硫用モールドは、表面仕上げの面で極めて良好な外観を備えた金属で作られる。しかしながら、その結果得られる滑らかな黒いタイヤの外面は、光を散乱させる作用効果を有する。

上述の国際公開パンフレットに記載されたコントラスト効果は、パターン全体にわたって分布して配置された複数本のタフトを提供することにより得られ、各タフトは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの直径を備えた平均断面を有し、タフトの高さは、少なくとも０．１ｍｍに等しく、タフトは、パターンの表面全体にわたって、１ｍｍ²当たり少なくとも５本の密度、好ましくは１ｍｍ²当たり１５本を超える密度で分布して配置されている。

注目されるべきこととして、同じコントラスト効果は、タフトに代えて、パターンの表面全体が０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの平均幅を有する互いに平行なブレードを備える場合に得られ、ブレードの高さは、少なくとも０．１ｍｍに等しく、これらブレードは、せいぜい０．５ｍｍのピッチで配置されている。

上述のタフト又はブレードの作用効果は、パターンの表面への入射光を捕らえ、光吸収により、黒の艶消外観を製作されるようになったパターンに与えることにある。

国際公開第２００７／０４５４２号パンフレット

本発明の目的は、タフト又はブレードを有するパターンのコントラスト効果を高めることができるこれらタフト又はブレードの特定の表面仕上げを提供すると共に加硫ステップ中、かかるパターンを備えたタイヤの可視圧痕（インプリント）を形成するようになったモールドを製作することができる方法を提供することにある。

したがって、本発明は、可視面を有するタイヤであって、可視面は、この可視面とコントラストをなすパターンを有し、パターンは、このパターンの表面全体にわたって１ｍｍ²当たり少なくとも５本の密度状態で分布した複数本のタフト又は互いに実質的に平行であり且つ０．５ｍｍ未満のピッチで配置された複数個のブレードを有し、各タフトは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの直径（ｄ）を有する平均断面を有し又は各ブレードは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの平均幅（ｄ）を有するタイヤに関する。

本発明によれば、タフト又はブレードは、これらの面積の少なくとも１／４にわたり、５μｍ〜３０μｍの平均粗さＲｚを有する。

これは、タフト又はブレードの表面が平均表面と比較してこれらが提供する入射角が多数であるために光をランダムな方向に反射することができる凹凸を有している場合にタフト又はブレードの表面上で多数の反射光によって言わば捕捉されるということが実証されたからである。この結果、一層艶消の視覚的印象が得られ、タイヤ上に作られるパターンの場合、より濃い黒色がタイヤの表面の残部と良好なコントラストをなす。

コントラストは、パターンの表面が光沢のある表面に隣接して位置する場合により高い。

コントラスト効果は、タフト又はブレードの表面の少なくとも四分の一が粗さの小さい表面を有している場合、この粗さの小さな表面を有するタフトを比較して目立ち始める。

同様に、後で理解されるように、この最小粗さを有する表面の比率を増大させることにより又はより粗い表面をタフト又はブレードの先端部寄り又は足部寄りに位置決めすることによりコントラストの強さを変えることができる。

本発明は又、本発明のタイヤを成型して加硫するようになっていて、表面に高いコントラストを生じさせるパターンを備えた金属モールドを製作する方法に関する。

この方法によれば、モールドの構成金属を昇華させるのに十分なエネルギーの光ビームを発生させるレーザを用いて作られ、パターンは、レーザ源から出た光ビームを１回又は２回以上の連続パスでモールドの表面に当てることによって、その表面全体にわたって、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの直径（ｄ）を備えた平均断面及び１ミリメートル当たり少なくとも５つの密度のキャビティ又は互いに平行であり且つ０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの所与の平均幅（ｄ）を有し、０．５ｍｍ未満のピッチで隔てられた溝を有し、パスの各々は、金属を所与の面積及び所与の深さにわたって腐食する作用効果を有する。この方法は、パスの際、光ビームによる金属の溶解及び昇華が液体金属を飛ばすと共に先のパス中に得られたキャビティの壁に金属蒸気を凝縮付着させる作用効果を有することを特徴とする。

レーザ源により提供されるエネルギーによる金属の温度のほぼ瞬時の上昇により、金属が溶融するが、更に激しいガス発生という形態で昇華し、このことは、先のパス中に生じたキャビティ又は溝の壁に材料のノジュール（こぶ状生成物）をはねかけるという作用効果を有する。凝固の際、これらノジュールは、表面の凸凹を作り、この特性は、本発明の要旨をなすタフト又はブレードを成形する所望の粗さに正確に一致する。

金属の昇華に起因して生じるガスは、キャビティの壁上で凝縮し、不規則性（凸凹の度合い）を増す。

したがって、金属の溶融及び昇華は、この「爆発的」現象を生じさせるよう極めて短時間で生じることが重要である。

さらに、はねかけられた液体及び蒸気がこれらよりも温度の低い壁上での各パス相互間で凝固し又は再凝縮することができるよう連続したパスが実施されるべきである。

好ましくは、パスは、１回のパス中に腐食された表面の断面が先のパス中に腐食された断面よりも大きいように配される。

変形例として、パスは、１回のパス中に腐食された表面の断面が先のパス中に腐食された断面よりも小さいように配される。

変形例として、パスの中には、１回のパス中に腐食された表面の断面が先のパス中に腐食された断面よりも大きいように配されるものがあれば、１回のパス中に腐食された表面の断面が先のパス中に腐食された断面よりも小さいように配されるものもある。

好ましくは、光ビームを金属表面に当てることにより生じた金属蒸気は、適当な吸引手段中に吸引除去される。

以下の説明は、図１〜図９の記載によって裏付けされる。

タフトを有するパターンの表面の略図である。 ブレードを有するパターンの表面の略図である。 表面の平均粗さを計算する手法を示す図である。 タフトを有するパターンの電子顕微鏡写真図である。 本発明の方法を用いて作られたキャビティの上方部分の電子顕微鏡写真図である。 本発明の方法を用いて作られたキャビティの下方部分の電子顕微鏡写真図である。 比較的強いコントラスト効果を得るためにパスを互いに配する仕方を示す略図である。 比較的強いコントラスト効果を得るためにパスを互いに配する仕方を示す略図である。 比較的強いコントラスト効果を得るためにパスを互いに配する仕方を示す略図である。

図１は、タイヤ部分１を示し、その可視表面１１は、パターン２を備えている。このパターンは、高さｈの多数のタフト２１から成り、タフトの平均断面は、直径ｄを有している。国際公開第２００６／００９９８０号パンフレットで説明されているように知覚可能なコントラスト効果を得るためには、タフトの平均断面の直径ｄは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍでなければならず、タフトの密度は、１ｍｍ²当たり５本を超え、好ましくは、１ｍｍ²当たり１５本を超えなければならない。

好ましくは、高さｈは、０．１ｍｍを超える。タフトの高さは、タイヤの表面１１と接触状態にあるタフトの足部とタフトの先端部との間で測定される。しかしながら、注目されるべきこととして、タフトの高さと平均断面の直径の比ｈ／ｄが小さすぎる場合、タフトの上方部分は、曲がって被さる傾向があり、これは、所望のコントラスト効果を減少させる結果をもたらす。したがって、比ｈ／ｄとして１．２〜６、好ましくは２〜４が選択される。

タフトの全体形状が円錐形なので、タフトの断面は、足部から先端部に向かうに連れて減少する。したがって、「平均断面」という表現は、タフトの足部から先端部までの一定間隔で測定された断面の平均として理解される。

図２に示されているパターン２は、高さｈ及び平均幅ｄの複数個のブレード２２を有している。上述した内容と同様、所望のコントラスト効果は、対応の寸法で、即ち、少なくとも０．１ｍｍの平均幅ｄ及び０．５ｍｍ未満でなければならず、好ましくは０．２ｍｍ未満の密度（この場合、ピッチｐで説明される）で得られる。

タフトの場合と同様な理由で、比ｈ／ｄは、１．２〜６、好ましくは２〜４であるように定められる。

本発明によれば、タフト又はブレードの外面、即ち、タフト２１又はブレード２２の足部から先端部までに位置する表面の少なくとも四分の一は、５μｍ〜３０μｍの平均粗さＲｚにより定められる表面粗さを有するべきである。

表面の平均粗さＲｚを計算するため、評価長さＬｎと呼ばれる評価されるべき表面の所与の長さを図３に示されているように同一長さのｎ個の基本長さＬｚに切り分ける。個々の輪郭高さＲｚ_iを基本長さの各々について求め、この高さは、投影高さのうちの最も高い高さ寸法と基本長さＬｚ_i内の表面の輪郭の凹みの最も大きな深さ寸法の合計である。平均高さＲｚは、問題の基本長さ全体に関する個々の値Ｒｚ_iの算術平均であり（ＤＩＮ４７６８（１９９０）規格）、以下の公式で表される。

５μｍ及び３０μｍの限度が実験的に定められた限度であり、これよりも小さな値は、タフト又はブレードの表面が「滑らか」になり、かくして入射光を反射すると考えられる上限の値であり、従って、かかる入射光は、タフトにより形成されたネットワークにはもはや捕捉されない。

上限は、目安として与えられており、この上限は、タフトの寸法を考慮すると、タフトが成形中に引きちぎれるのを阻止する許容可能な限度に相当している。この値が増大すると、単位面積当たりのタフトの密度が減少し、従ってコントラスト比が減少するという作用効果が生じるということに注目すると、光捕捉現象の最大有効性に相当するこの上限値は、望ましくは、タフトの平均断面又はブレードの幅を増大させた場合に得られるのが良い。

図４は、タフト２１を有するパターンを備えたタイヤの表面の電子顕微鏡写真図である。理解できるように、タフト２１０の足部は、高い粗さを有し、上方部分２２１は、これよりも滑らかである。

また、この電子顕微鏡写真図で注目されるべきこととして、比ｈ／ｄが推奨上限に近いので曲がって被さった先端部を有するタフトが存在している。

複数本のタフトを有するパターンは、コントラストを増大させるようになったパターンが見える硬化用モールドを成形する（この目的のために提供する）ことにより得られる。

本発明の方法は、レーザ光源を用い、その出力は、金型の構成金属を液化して昇華させるのに十分である。一例を挙げると、エッチングレーザ型の出力が５０ワットのＩＰＧブランドのパルス方式レーザが首尾良く本願の図４，図５及び図６に提供されている実験結果をもたらした。１００ＫＨｚのオーダのパルスの周波数及び上述の出力は、各パルスでモールドの表面に伝達されたエネルギーの量を変化させるように設定可能である。

上述したように、レーザ源から出た光ビームは、連続パルス状態でモールドの表面に当てられ、パスの各々は、所与の面積及び所与の深さにわたり金属を腐食させる作用効果を有する。

１回のパス中、単位面積当たり所与の量の熱エネルギーが十分に短い時間で金属に与えられ、その結果、光ビームによる金属の溶融及び昇華が液体金属をはねかけ、そして先のパス中に得られたキャビティの壁に金属蒸気を凝縮させるという作用効果を有するようになる。

これを行うため、光ビームの幅及び走査速度を変化させる。

かくして、５０ワットレーザの場合、光ビームの幅は、約７０μｍである。しかしながら、エネルギーの７０％以上をビームの中央部分に集中させ、光ビームをモールドの表面上の選択された衝突箇所に案内するために用いられる戻し光学系の調節に従ってこの値を最適化することができることは注目されよう。その結果、光ビームの有効面積は、実質的に０．００１ｍｍ²〜０．０１ｍｍ²である。

衝撃の頻度は、１００ＫＨｚであり、即ち、１０μｓ毎に１つのパルスである。パルスの持続時間自体は、パルスレーザの形式、例えば、レーザエッチング又は切断業界で通常用いられているレーザに応じて更に短い場合がある。

除去される金属の量に相当する各パス後に得られるキャビティの深さの増大分は、比較的僅かであり、０．１ｍｍ〜０．２０ｍｍのままである。というのは、材料の除去が、本質的に、生じる蒸気を排出することによって起こるからである。

したがって、作業環境の汚染を回避するよう蒸気吸引手段を提供する必要がある。

しかしながら、吸引力は、生じる蒸気の全てを強制換気によって取り出すことがないようこの種の設備について許容最大値に設定されるべきではなく、もしそのようにした場合、キャビティの壁上で再凝縮する金属蒸気の所望の現象の程度を減少させるという作用効果が生じる。局所強制換気が衝突箇所のすぐ近くに配置されていない状態で実施された実験は、工業環境に課された健康及び安全上の規格に適合していないが、それにもかかわらず、満足の行く結果をもたらした。

図５及び図６は、タフト２１を成形するようになったキャビティ３の電子顕微鏡写真図である。図５で理解できるように、このキャビティの出現しつつある部分（タフト２１の足部２１０を成形するようになっている）の近くに配置されたキャビティの壁３１０は、高い粗さを有している。図６及び挿入図としての拡大図は、タフトの先端部２２０を成形するようになったキャビティ３の底部３２０を示している。この領域では、キャビティ壁の表面は、極めて滑らかである。これは、最後に作られたキャビティの部分がノジュールのはねかけ及び先の連続して行われたパス中に作られた蒸気の凝縮にさらされた度合いが少なく、従って、所要の粗さを備えていないということにより説明できる。

したがって、図７、図８及び図９に概略的に示されているように各パスで腐食される表面の断面を変化させることによりタフト又はブレードの表面に所望の粗さを有するゾーンの分布状態を変化させるためにこの現象から恩恵を受けることが可能である。

図７は、第１のパス（Ａ）中、パターンの表面がタフトの足部の断面に実質的に相当するその最も広い断面にわたり腐食される場合を示しており、これは、切欠き（白色で表されている）によって示されている。次のパス（Ｂ）中、キャビティは、最後のパス（Ｅ）がタフトの先端部を成形するようになったキャビティの部分に実質的に対応した最も狭い断面にわたり起こるということを考慮して、小さな断面（ライトグレーで表されている）にわたりえぐられることなどが生じる。

図８は、最初のパス（Ａ）が最も小さな断面にわたって起こり、第２のパス（Ｂ）が各パス時に、キャビティの断面がその深さ全体にわたって増大するよう大きな断面に対応している逆の場合を示している。

図９は、中程度の断面の第１のパス（Ａ）で始まって上述の２つの動作モードを組み合わせた状況を示している。第２のパス（Ｂ）及び第３のパス（Ｃ）は、先のパスの断面が拡大された状態で起こり、最後の２回のパス（Ｄ及びＥ）は、材料の連続的に小さくなった断面にわたり除去された状態で起こっている。

これら互いに異なる動作モードの作用効果は、一方において、所望の範囲内にある粗さを備えた表面を有する選択的なゾーンを変化させ、他方、この粗さの大きさを変化させることにある。

図７に示されている場合では、相当大きな粗さが足部領域で得られる。好ましくは、この形態は、光の最大捕捉状態に対応し、従って最大黒度に対応していることが判明した。また、好ましくは、タフトの高さの下四分の一の表面が所望の粗さを有するようにする構成が取られる。

図８に示された場合では、タフトの表面全体にわたって分布して設けられた中程度の又は低い粗さが得られる。最後に、図９に示された場合では、タフトの表面全体にわたって分布して設けられているが、足部側で顕著な粗さが得られる。

この動作モードは、必要な変更を加えると共に同じ作用効果が得られるようブレードを製作するのに利用できる。

多パス法が所望の効果を得る上で好ましいと思われるが、工業的に妥当なコストで得ることができるレーザの出力の増大を考慮すると共に工業用光学系の技術進歩に起因した光ビームの集中度の増大を考慮すると、レーザビームの単一のパスでキャビティを製作することが近い将来において可能であると考えることが無理であるということはない。本明細書の教示は、同様に当てはまる。

最後に、結論としてタフト又はブレード足部のところに高い粗さが存在することは、タフトの成形時にキャビティ内の取り込み空気を除去するという望ましい作用効果をもたらすということが実証された。

Claims (7)

1. 可視面（１１）を有するタイヤ（１）であって、前記可視面は、該可視面とコントラストをなすパターン（２）を有し、前記パターンは、該パターンの前記表面全体にわたって１ｍｍ²当たり少なくとも５本の密度状態で分布した複数本のタフト（２１）又は互いに実質的に平行であり且つ０．５ｍｍ未満のピッチ（ｐ）で配置された複数個のブレード（２２）を有し、各タフトは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの直径（ｄ）を有する平均断面を備え又は各ブレードは、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの平均幅（ｄ）を有する、タイヤにおいて、前記タフト（２１）又は前記ブレード（２２）の壁は、その面積の少なくとも１／４にわたり、５μｍ〜３０μｍの平均粗さＲｚを有し、この平均粗さを有する前記タフトの前記壁は、前記タフトの高さの下四分の一に位置している、タイヤ。
2. 前記タフト（２１）又は前記ブレード（２２）は、少なくとも０．１ｍｍの平均高さを有する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記タフト（２１）又は前記ブレード（２２）は、前記タフト又は前記ブレードのベースから前記タフト又は前記ブレードの端に向かって減少した断面を有する、請求項１記載のタイヤ。
4. 前記タフト（２１）又は前記ブレード（２２）の高さ（ｈ）と前記タフト（２１）の平均断面の直径（ｄ）又は前記ブレード（２２）の前記平均幅（ｄ）の比は、１．２〜６である、請求項１記載のタイヤ。
5. 前記タフト（２１）又は前記ブレード（２２）の高さ（ｈ）と前記タフト（２１）の平均断面の直径（ｄ）又は前記ブレード（２２）の前記平均幅（ｄ）の比は、２〜４である、請求項１記載のタイヤ。
6. 前記タフトの密度は、１ｍｍ²当たり１５本未満のタフトである、請求項１記載のタイヤ。
7. 前記ブレードのピッチ（ｐ）は、０．２ｍｍ未満である、請求項１記載のタイヤ。

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