JP6087237B2 - タイヤ加硫金型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの外表面に接する成形面の排気孔にベントプラグを装着したタイヤ加硫金型の製造方法に関する。

タイヤの加硫成形に用いられるタイヤ加硫金型では、タイヤの外表面に接する成形面に多数の排気孔が設けられ、タイヤと成形面との間の余分な空気を外部に排出するようにしている。また、スピューと呼ばれるゴム突起の形成を低減するために、排気孔に装着されるベントプラグが公知である。特許文献１〜３には、筒状のハウジングに挿入されたステムをスプリングが付勢することで開状態となり、そのステムをタイヤの外表面が押し下げることで閉状態となるベントプラグが開示されている。

通常、排気孔の孔径はハウジングの外径よりも僅かに小さく設定され、その排気孔にハウジングを圧入することによりベントプラグが成形面に固定される。このような締まり嵌めによる装着では、ハウジングを圧入した排気孔の孔径が塑性変形を伴って拡大する。このため、ベントプラグを交換する必要が生じた場合には、ハウジングを取り外した後の排気孔に同じサイズのハウジングを圧入し難く、その排気孔の補修が必要になるなど、施工が煩雑になる傾向にあった。

また、締まり嵌めによる装着では、排気孔の孔径が大きいと、ハウジングが排気孔から抜け出たり、ハウジングの外周に不要な空間を形成してゴムがはみ出たりすることがある。その一方で、排気孔の孔径が小さいと、ハウジングを圧入するときの抵抗が大きくなるために作業性が悪化したり、圧入に伴ってハウジングが変形したりすることがある。このため、締まり嵌めを利用してベントプラグを装着するうえでは、排気孔の孔径を高精度に加工する必要があった。

上述のような開閉式のベントプラグでは、圧入に伴ってハウジングが僅かでも変形すると、ステムが動作不良を引き起こして排気性能に支障を来たすことがあり、それ故、排気孔の孔径に要求される加工精度がシビアであった。例えば、外径が３．００ｍｍのハウジングを圧入する排気孔の孔径は２．９８ｍｍに設定され、その加工のレンジは０．０２ｍｍであった。かかる場合には、ドリル加工により設けた排気孔にリーマ通しを施して内面を鏡面に仕上げるなど、煩雑な施工が必要となる。

特開平２−２１４６１６号公報 特開平９−１４１６６０号公報 特開２０１１−１１６０１２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、開閉式のベントプラグの動作不良による排気性能の低下を防ぎつつ、排気孔の孔径に要求される加工精度を緩和し、しかもベントプラグの交換が簡便なタイヤ加硫金型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、本発明により製造されるタイヤ加硫金型は、キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する成形面と、前記成形面で開口する排気孔に装着されたベントプラグとを備えるタイヤ加硫金型において、前記ベントプラグが、排気路を内部に有する筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿入され、前記排気路を開閉する弁体となるステムと、前記排気路を開放するように前記ステムを前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、前記排気孔の孔径が前記ハウジングの外径よりも大きく、前記排気孔と前記ハウジングとの間の隙間に充填された接着剤によって前記ベントプラグが前記成形面に固定されているものである。

かかる構成によれば、上記の如く隙間嵌めを利用することによりハウジングの変形を生じることがなく、開閉式のベントプラグの動作不良による排気性能の低下を防止できる。また、排気孔とハウジングとの間の隙間に接着剤が充填されることから、排気孔の孔径が多少ばらついても大勢に影響がなく、排気孔の孔径に要求される加工精度を緩和できる。しかも、ベントプラグの装着によって排気孔の孔径が拡大するものではなく、ベントプラグの交換が簡便である。

前記ハウジングの下端部を支持する段部が前記排気孔に設けられているものが好ましい。このような段部を設けることにより、ベントプラグを排気孔に装着する際に、排気孔に隙間嵌めされたハウジングの脱落を防止できるとともに、そのハウジングの軸方向位置を定めることができる。したがって、隙間嵌めを利用してベントプラグを装着するうえで、非常に有用である。

前記接着剤が嫌気性接着剤であるものが好ましい。かかる構成によれば、排気孔とハウジングとの間の隙間に嫌気性接着剤を流し込むだけでよいため、施工性に優れる。

前記排気孔の孔径と前記ハウジングの外径との差が０．０４〜０．１ｍｍであるものが好ましい。これにより、排気孔とハウジングとの間の隙間に流し込んだ接着剤が毛細管現象によって周方向や軸方向に行き渡りやすくなるため、施工性が向上する。

前記接着剤に伝熱性付与材を混入してあるものが好ましい。これにより、ベントプラグとその周囲の成形面との温度差を低減し、ベントプラグの近傍での加硫ムラを防止できる。また、排気路に未加硫ゴムが流入した場合に、その未加硫ゴムに熱量を速やかに伝えて加硫を促し、ゴムバリの成長を抑制できる。

本発明に係るタイヤ加硫金型の製造方法は、キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する成形面に排気孔を設ける第１の工程と、前記排気孔にベントプラグを装着する第２の工程とを含むタイヤ加硫金型の製造方法において、前記ベントプラグが、排気路を内部に有する筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿入され、前記排気路を開閉する弁体となるステムと、前記排気路を開放するように前記ステムを前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、前記第１の工程では、前記ハウジングの外径よりも孔径が０．０４〜０．１ｍｍ大きく、且つ、その孔径を途中で小さくした段部が形成されている前記排気孔を設け、前記第２の工程では、前記排気孔に前記ベントプラグを挿入して前記段部により前記ハウジングの下端部を支持し、前記ハウジングと前記排気孔との間に、それらの径差に応じた隙間を形成した後、嫌気性接着剤を前記成形面側から前記隙間に垂らして注入し、毛細管現象により前記嫌気性接着剤を前記隙間内に行き渡らせて充填し、前記嫌気性接着剤の硬化により前記ベントプラグを前記成形面に固定するものである。

この製造方法によれば、上記の如く隙間嵌めを利用することによりハウジングの変形を生じることがなく、開閉式のベントプラグの動作不良による排気性能の低下を防止できる。また、排気孔とハウジングとの間の隙間に接着剤を充填するため、排気孔の孔径が多少ばらついても大勢に影響がなく、排気孔の孔径に要求される加工精度を緩和できる。しかも、ベントプラグの装着によって排気孔の孔径が拡大するものではなく、ベントプラグの交換が簡便である。

本発明により製造されるタイヤ加硫金型の一例を概略的に示す縦断面図 ベントプラグの断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、タイヤ子午線断面に沿ったタイヤ加硫金型１０の断面を示しており、図２は、その要部を拡大して示している。

図１に示すように、タイヤ加硫金型１０は、キャビティ１５にセットされたタイヤＴの外表面に接する成形面１を備える。成形面１には、加硫成形時にタイヤと成形面１との間の余分な空気を排出するために、金型１０の内部（キャビティ１５）と外部とを連通させる多数の排気孔１６が設けられている。図２に拡大して示すように、その成形面１で開口する排気孔１６にベントプラグ２が装着されている。

成形面１の素材としては、アルミニウム材が例示される。このアルミニウム材は、純アルミ系の素材のみならずアルミニウム合金を含む概念であり、例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系が挙げられる。後述するハウジング３とステム４は、それぞれステンレスやＳ４５Ｃに代表される鋼材からなることが好ましく、これらは同種金属でもよいが異種金属でも構わない。

本実施形態の金型１０は、タイヤのトレッド部を成形するトレッド型部１１と、タイヤのサイドウォール部を成形するサイド型部１２，１３と、タイヤのビード部が嵌合されるビードリング１４とを備える。図示を省略しているが、トレッド型部１１の内面には、タイヤのトレッド面に溝を形成するための凸状の骨部が設けられている。図１では、トレッド型部１１の内面で開口する１つの排気孔１６と、サイド型部１３の内面で開口する１つの排気孔１６を描いているが、実際には、トレッド型部１１やサイド型部１２，１３の内面で開口する多数の排気孔１６が設けられている。

図２に示すように、ベントプラグ２は、排気路２１を内部に有する筒状のハウジング３と、ハウジング３に挿入され、排気路２１を開閉する弁体となるステム４と、排気路２１を開放するようにステム４をキャビティ１５に向けて付勢する付勢部材５とを備える。ハウジング３の開口部３１の頂面３１ａは、キャビティ１５に面する。開口部３１の頂面３１ａと頭部４２の頂面４２ａとは、それぞれ平面により形成されている。排気孔１６の奥側に配置されるハウジング３の下端部３２には、貫通孔３２ａと、内鍔状の支持部３２ｂとが形成されている。

ステム４は、ハウジング３の軸方向に延びる柱状の胴部４１と、ハウジング３の開口部３１の内面に接することにより排気路２１を閉鎖する頭部４２とを有する。頭部４２は、胴部４１と一体的に設けられ、胴部４１のキャビティ１５側の先端を径方向に膨出させてなる。本実施形態では、ステム４の頭部４２が、キャビティ１５に向かって拡径する円錐台状に形成され、ハウジング３の開口部３１の内面が、キャビティ１５に向かって拡径するテーパ面で形成されている。

胴部４１の下端には、貫通孔３２ａより大径のストッパー４３が形成され、これによりステム４がハウジング３から抜け出ない。ストッパー４３は、スリット４４を閉じるように弾性変形させることで、貫通孔３２ａを通過できる。付勢部材５は、円柱状の胴部４１を取り囲み、頭部４２と支持部３２ｂとの間に介在してステム４を付勢する。本実施形態のベントプラグ２は、所謂スプリングベントであって、コイルバネにより構成された付勢部材５を備える。但し、これに限られるものではなく、例えば皿バネや板バネなどにより付勢部材５を構成しても構わない。

図２では排気路２１が開放されており、ベントプラグ２は開状態にある。ベントプラグ２が開状態にある間は、タイヤの外表面が成形面１に接近する動作に伴って、キャビティ１５内の空気が排気路２１を介して金型１０の外部へ排出される。排気路２１は、ハウジング３の開口部３１とステム４の頭部４２との間、付勢部材５が取り囲むステム４の胴部４１とハウジング３との間、ステム４の胴部４１と貫通孔３２ａとの間に形成される。成形面１に接するタイヤの外表面によりステム４が押し下げられると、排気路２１が閉鎖されてベントプラグ２が閉状態となる。

円孔である排気孔１６の孔径Ｄ１６は、円筒状をなすハウジング３の外径Ｄ３よりも大きく、排気孔１６とハウジング３との間には、それらの径差に応じた隙間６が形成される。図２の状態では、隙間６に接着剤７が充填されていて、それによりベントプラグ２が成形面１に固定されている。かかる金型１０は、成形面１に排気孔１６を設ける工程で、排気孔１６の孔径Ｄ１６をハウジング３の外径Ｄ３よりも大きく形成し、その後の排気孔１６にベントプラグ２を装着する工程で、排気孔１６とハウジング３との間の隙間６に接着剤７を充填して、ベントプラグ２を成形面１に固定することにより製造できる。

このようにハウジング３を排気孔１６に隙間嵌めしたうえで、それらを接着剤７で固定しているため、排気孔１６への挿入に起因したハウジング３の変形を生じることがなく、スプリングベントであるベントプラグ２の動作不良を防いで、排気性能を適切に確保できる。また、接着剤７が隙間６に充填されることで、孔径Ｄ１６が多少ばらついても大勢に影響がないため、孔径Ｄ１６に要求される加工精度は然程にシビアでない。したがって、ハンドドリルによる穿孔のように、加工精度が比較的ルーズな手段によって施工しても問題ない。

また、ドリル加工により設けた排気孔１６にベントプラグ２を挿入した後、排気孔１６に対するリーマ加工を省略し、隙間６に接着剤７を充填してベントプラグ２を固定しても構わない。かかる施工によれば、加工時間や加工コストを低減できて有益である。ドリル加工により設けた排気孔１６の内面は、例えば算術平均粗さＲａが０．８μｍ以上となる表面粗さを有する。算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定され、その評価の方式及び手順はＪＩＳ Ｂ０６３３：２００１の規定に準拠する。

タイヤの加硫成形を繰り返す過程では、ゴミの詰まりや加硫ガスの汚れにより排気性能が低下した場合など、諸般の事情によりベントプラグ２を交換する必要が生じる。ベントプラグ２は、図２の下方から棒状の治具で突き上げることにより排気孔１６から取り外すことができる。排気孔１６の孔径Ｄ１６はベントプラグ２の装着によって拡大するものではないため、ハウジング３を取り外した後の排気孔１６に同じサイズの新しいハウジングを挿入することに支障はなく、ベントプラグ２の交換は簡便である。

また、アルミニウム材などの軽金属からなる成形面にハウジングを圧入した場合には、加硫成形時の加熱状態（例えば１５０〜２００℃）において、熱膨張差による圧縮応力がハウジングに作用し、それに起因してベントプラグが動作不良を起こすことがあった。これに対し、本実施形態の金型１０では、そのような熱膨張差により隙間６の変化があれども、ハウジング３よりも軟質な接着剤７が隙間６に充填されていて、その接着剤７の充填部にて応力を緩和しうるため、ベントプラグ２の動作不良を防ぐことができる。

排気孔１６には、ハウジング３の下端部３２を支持する段部１７が設けられている。段部１７は、排気孔１６の孔径を途中で小さくすることにより形成され、下端部３２の底面を受け止め可能な段付き形状を有している。このような段部１７を設けることにより、ベントプラグ２を排気孔１６に装着する際に、排気孔１６に隙間嵌めされたハウジング３の脱落を防止できるとともに、ハウジング３の軸方向位置を定めることができる。

接着剤７は、隙間６に充填されてベントプラグ２を成形面１に固定しうる限り、特に限定されないものの、施工性を高めるうえで嫌気性接着剤であることが好ましい。ベントプラグ２を排気孔１６に装着する際において、成形面１側から隙間６に垂らして注入された嫌気性接着剤は、毛細管現象により隙間６内に行き渡るとともに、金属との接触によって硬化し、ベントプラグ２を成形面１に固定する。嫌気性接着剤は、低粘度であることが好ましく、例えば２５℃における粘度がＢ型粘度計で測定して３００ｍＰａ・s以下のものが好ましい。

加硫成形前の非加熱状態（例えば２５℃）において、孔径Ｄ１６と外径Ｄ３との差（Ｄ１６−Ｄ３）は、０．０４〜０．１ｍｍであることが好ましい。これにより、ベントプラグ２を排気孔１６に装着する際、隙間６に流し込んだ接着剤７が毛細管現象によって周方向や軸方向に行き渡りやすくなり、施工性が向上する。本実施形態では、排気孔１６に対してハウジング３が同心的に配置され、隙間６が環状に形成されているが、これに限定されず、排気孔１６の内面の一部にハウジング３が接触することで、環状でない隙間６が形成されても構わない。

また、上述した差（Ｄ１６−Ｄ３）が０．１ｍｍ以下であれば、金型１０の成形面１からベントプラグ２への熱伝導を確保しやすくなり、ベントプラグ２の周辺部分での加硫ムラの発生を良好に抑制できる。更に、この差（Ｄ１６−Ｄ３）が０．０４ｍｍ以上であれば、既述したような熱膨張差に起因してハウジング３に作用する圧縮応力が抑えられるため、ベントプラグ２の動作不良を良好に防止できる。

接着性を有する樹脂などは一般的に熱伝導率が低いため、接着剤７に伝熱性付与材を混入して熱伝導率を高めることが好ましい。これにより、ベントプラグ２とその周囲の成形面１との温度差を低減し、ベントプラグ２の近傍での加硫ムラを防止できる。また、排気路２１に未加硫ゴムが流入した場合に、その未加硫ゴムに熱量を速やかに伝えて加硫を促し、ゴムバリの成長を抑制できる。伝熱性付与材としては、銀、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属やカーボンの粉末が例示される。その他、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイトなどの熱伝導率の高いセラミックスの粉末でもよい。

この金型１０を用いたタイヤの製造方法は、金型１０のキャビティ１５に未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱加圧を施して加硫を行う工程を含む。タイヤは、ブラダーと呼ばれるゴムバッグの膨張によって拡張変形し、その外表面が成形面１に押し当たる。その過程で、タイヤと成形面１との間の空気は、ベントプラグ２の排気路２１を通じて外部に排出される。このとき、排気孔１６内の空間を吸引機により吸引し、排気性能を高めてもよい。

上述したタイヤ加硫金型は、成形面に対してベントプラグを上記の如く装着固定したこと以外は、通常のタイヤ加硫金型と同等であり、従来公知の形状や材質、機構などが何れも本発明に採用することができる。

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、トレッド型部と一対のサイド型部とを備えた金型構造であったが、本発明は、これに限定されず、例えばトレッド型部の中央部で上下に二分割された金型構造にも適用できる。

１ 成形面
２ ベントプラグ
３ ハウジング
４ ステム
５ 付勢部材
６ 隙間
７ 接着剤
１０ タイヤ加硫金型
１５ キャビティ
１６ 排気孔
１７ 段部
２１ 排気路

Claims (4)

1. キャビティにセットされたタイヤの外表面に接する成形面に排気孔を設ける第１の工程と、前記排気孔にベントプラグを装着する第２の工程とを含むタイヤ加硫金型の製造方法において、
   前記ベントプラグが、排気路を内部に有する筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿入され、前記排気路を開閉する弁体となるステムと、前記排気路を開放するように前記ステムを前記キャビティに向けて付勢する付勢部材とを備え、
   前記第１の工程では、前記ハウジングの外径よりも孔径が０．０４〜０．１ｍｍ大きく、且つ、その孔径を途中で小さくした段部が形成されている前記排気孔を設け、
   前記第２の工程では、前記排気孔に前記ベントプラグを挿入して前記段部により前記ハウジングの下端部を支持し、前記ハウジングと前記排気孔との間に、それらの径差に応じた隙間を形成した後、嫌気性接着剤を前記成形面側から前記隙間に垂らして注入し、毛細管現象により前記嫌気性接着剤を前記隙間内に行き渡らせて充填し、前記嫌気性接着剤の硬化により前記ベントプラグを前記成形面に固定することを特徴とするタイヤ加硫金型の製造方法。
2. 内面の算術平均粗さＲａが０．８μｍ以上である前記排気孔をドリル加工により設け、その後にリーマ加工を行わずに、前記嫌気性接着剤を前記隙間に充填する請求項１に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
3. 前記排気孔の内面の一部に前記ハウジングを接触させることで環状でない前記隙間を形成する請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
4. 前記接着剤に伝熱性付与材を混入してある請求項１〜３いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。
   

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