JP7015689B2 - 空気入りタイヤの製造方法及びタイヤ加硫金型 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法と、それに用いうるタイヤ加硫金型に関する。

空気入りタイヤを加硫成形する際に、金型の内面とグリーンタイヤの外表面との間でエアが残留すると、その残留エアに起因して、ベアと呼ばれるゴム欠けなどの成形不良を生じることが知られている。このため、金型の内面には排気孔であるベントホールが設けられているが、そのベントホールにゴムが流入することにより、加硫済みタイヤの外表面にスピューと呼ばれるゴム突起が形成される。スピューのサイズが大きいと、スピューを切除しても、その切除痕が目立つために外観品質に影響を及ぼす恐れがある。

そこで、従来、ベントピースと呼ばれる筒状の部材を金型の内面に取り付けることで、具体的にはベントピースをベントホールに挿入することで、スピューのサイズを抑制している。スピューは、加硫時にベントピースの内部で成形され、脱型時にベントピースから引き抜かれる。金型の内面からタイヤの外表面が引き離される際にスピューがベントピースから円滑に抜けないときは、スピューが途中で切れてしまうことがある。このようなスピュー切れが発生すると、スピューの切断片がベントピースの内部に残って詰まりを起こし、以降の加硫成形での排気を阻害するなどの支障を来す。

特許文献１には、タイヤを加硫している最中に、タイヤ内面側から１０Ｈｚ～２０ｋＨｚの周波数帯域の音波を注入する手法が記載されている。しかし、この手法は、タイヤに埋設された補強線材とゴムとの界面に音波を作用させて、両者の接着性を向上することを目的としたものであり、上述のようなスピュー切れの問題に関して、その解決手段を示唆するものではない。

特許文献２には、加硫工程において、金型の内面に設けた振動部からグリーンタイヤに振動を与える手法が記載されている。しかし、この手法は、タイヤ内部でのエア溜まりの形成を抑えて、エア入りを防止することを目的としたものであり、やはり上述のようなスピュー切れの問題に関して、その解決手段を示唆するものではない。

特許文献３には、加硫成形後のタイヤを金型から取り出す際に、その金型に振動を与える手法が記載されている。しかし、この手法は、金型本体を振動させることにより、加硫済みタイヤの外表面と金型の内面との間にエアが入り込みやすくして、タイヤの離型を促すものに過ぎない。

特開２０１６－８３８５６号公報 特開２０１１－２５１４６９号公報 特開２００５－２９７４９６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、脱型時のスピュー切れを防止できるようにした空気入りタイヤの製造方法及びタイヤ加硫金型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、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、グリーンタイヤを金型に装着して、その金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させる装着工程と、前記グリーンタイヤを加熱して加硫成形を施す加硫工程と、前記金型から加硫済みタイヤを取り出す脱型工程とを備える空気入りタイヤの製造方法において、前記装着工程では、前記グリーンタイヤの外表面が前記金型の内面に押し当たる直前から音波を発して、前記金型の内面に取り付けられた前記ベントピースを振動させておき、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止することにより、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を押し当てる際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させるものである。この方法によれば、金型の内面にグリーンタイヤの外表面を押し当てる際にベントピースにゴムが流入しやすくなり、そのベントピースの内部にゴムを十分に充填して強靭なスピューを成形できる。その結果、脱型時のスピュー切れを防いで、以降の加硫成形においても排気性能を良好に発揮できる。

上記方法において、前記ベントピースに当てる音波は、周波数が３０ｋＨｚ～１ＭＨｚの超音波であることが好ましい。一般的なタイヤ加硫金型に使用されるベントピースを振動させるうえで、かかる周波数の超音波が有効である。

上記方法では、前記グリーンタイヤのサイドウォール部と接する前記金型の内面に取り付けられた前記ベントピースにタイヤ径方向から音波を当てることが好ましい。これにより、サイドウォール部と接する金型の内面に取り付けられたベントピースを的確に振動させて、所期の効果を好適に奏することができる。サイドウォール部では、トレッド部に比べてスピュー切れが発生しやすい傾向にあるため、スピュー切れ対策が特に望まれる。

所期の効果を奏するうえでは、金型の内面にグリーンタイヤの外表面が密着した後でベントピースを振動させる必要がないため、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止してもよい。

前記脱型工程では、前記金型の内面から前記加硫済みタイヤを引き離す際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させることが好ましい。これによってベントピースからスピューが抜けやすくなり、スピュー切れを防止する効果が高められる。

また、本発明に係るタイヤ加硫金型は、グリーンタイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫金型において、前記グリーンタイヤの外表面に密着する金型の内面に取り付けられたベントピースと、前記ベントピースに音波を当てて振動させる音波発生装置とを備え、前記音波発生装置は、前記グリーンタイヤの外表面が前記金型の内面に押し当たる直前から音波を発して前記ベントピースを振動させておくと共に、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止するように構成されているものである。この金型によれば、金型の内面にグリーンタイヤの外表面を押し当てる際にベントピースにゴムが流入しやすくなり、そのベントピースの内部にゴムを十分に充填して強靭なスピューを成形できる。その結果、脱型時のスピュー切れを防いで、以降の加硫成形においても排気性能を良好に発揮できる。

前記音波発生装置が前記ベントピースに当てる音波は、周波数が３０ｋＨｚ～１ＭＨｚの超音波であることが好ましい。一般的なタイヤ加硫金型に使用されるベントピースを振動させるうえで、かかる周波数の超音波が有効である。

上記金型では、前記ベントピースが、前記グリーンタイヤのサイドウォール部と接する前記金型の内面に取り付けられており、そのベントピースに前記音波発生装置がタイヤ径方向から音波を当てるように構成されていることが好ましい。これにより、サイドウォール部と接する金型の内面に取り付けられたベントピースを的確に振動させて、所期の効果を好適に奏することができる。サイドウォール部では、トレッド部に比べてスピュー切れが発生しやすい傾向にあるため、スピュー切れ対策が特に望まれる。

所期の効果を奏するうえでは、金型の内面にグリーンタイヤの外表面が密着した後でベントピースを振動させる必要がないため、前記音波発生装置は、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止するように構成されていてもよい。

前記音波発生装置は、前記金型の内面から前記加硫済みタイヤを引き離す際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させるように構成されていることが好ましい。これによってベントピースからスピューが抜けやすくなり、スピュー切れを防止する効果が高められる。

本発明に係るタイヤ加硫金型の一例を概略的に示す縦断面図 図１のタイヤ加硫金型の要部を拡大して示す断面図

図１は、グリーンタイヤＧＴを加硫成形するためのタイヤ加硫金型１０（以下、単に「金型１０」と称する場合がある）を示す縦断面である。グリーンタイヤＧＴは、タイヤ幅方向を上下に向けて金型１０にセットされる。図１において、左方向はタイヤ径方向内側、右方向はタイヤ径方向外側である。図２は、図１の枠Ｘで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図２では、ベントホール１の軸方向を上下に向けて描いている。

金型１０は、タイヤのトレッド部を成形するためのト
レッド型部１１と、タイヤのサイドウォール部を成形するための一対のサイド型部１２，１３と、タイヤのビード部を嵌合するための一対のビードリング１４，１５とを備える。トレッド型部１１は、タイヤ周方向に分割された複数の分割片が連なった環状体であり、その内面にはトレッドパターンに対応した凹凸形状が設けられている。

図１に示した型閉め状態から、トレッド型部１１をタイヤ径方向外側に移動させて拡径するとともに、トレッド型部１１、サイド型部１２及びビードリング１４を上昇させることにより、タイヤの出し入れが可能な型開き状態に移行する。このような金型１０の開閉動作は、金型１０の周囲に設けられた従来公知の開閉機構（図示せず）によって行われる。また、金型１０の内部には、ブラダーと呼ばれるゴムバッグ（図示せず）が設置されている。加硫成形時には、ブラダーを膨張させることにより、金型１０の内面にグリーンタイヤＧＴの外表面を強く押し当てて密着させることができる。

図１，２に示すように、グリーンタイヤＧＴの外表面に密着する金型１０の内面には、ベントピース２が取り付けられている。ベントピース２は、内部に排気路２０を有する筒状体により形成されている。ベントピース２は、金型１０の内面で開口するベントホール１に挿入されている。ベントホール１は、金型１０の内部（即ち、キャビティ１６）と外部とを連通させている。図１では、ベントホール１を上下に一本ずつ示しているが、実際には、金型１０の内面に多数のベントホール１が設けられ、その各々にベントピース２が装着されている。

ベントピース２は、ベントホール１が設けられた金型本体（即ち、トレッド型部１１やサイド型部１２，１３）とは異なる材料で形成されている。具体的には、金型本体がアルミニウム材で形成されているのに対し、ベントピース２はステンレスやＳ４５Ｃに代表される鋼材で形成されている。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。

上記のように、この金型１０は、グリーンタイヤＧＴの外表面に密着する金型１０の内面に取り付けられたベントピース２を備える。また、金型１０は、そのベントピース２に音波を当てて振動させる音波発生装置３を備える。音波発生装置３が作動するタイミングや作動時間は、図示しない制御装置により制御される。本実施形態では、音波発生装置３が金型１０の外面に設けられている。音波発生装置３は、タイヤ周方向の複数箇所に配置されている。加硫成形時の高温から保護するために、音波発生装置３の周囲に断熱材を設置したり冷却装置を設けたりすることが好ましい。

この金型１０を用いてグリーンタイヤＧＴを加硫成形する手順について説明する。まず、型開き状態にある金型１０にグリーンタイヤＧＴを装着し、金型１０を型閉め状態にして、その金型１０の内面にグリーンタイヤＧＴの外表面を密着させる（装着工程）。このとき、ブラダーへの給気を行い、膨張したブラダーによりグリーンタイヤＧＴを内側から押圧することで、そのグリーンタイヤＧＴの外表面を金型１０の内面に強く押し当てることができる。

金型１０の内面にグリーンタイヤＧＴの外表面が押し当たる過程で、それらの間に存在するエアがベントホール１を通じて金型１０の外部に排出される。そして、グリーンタイヤＧＴの表面のゴムがベントホール１に流入し、つまりはベントピース２の排気路２０に流入して、タイヤの外表面にスピューが成形される。このとき、ベントピース２にゴムが円滑に流入しないと、ベントピース２の内部にゴムが十分に充填されず、低密度で貧弱なスピューが成形されてしまう。かかるスピューは、後工程の脱型時においてスピュー切れを生じやすい。

そこで、この装着工程では、金型１０の内面にグリーンタイヤＧＴの外表面を押し当てる際に、金型１０の内面に取り付けられたベントピース２に音波を当てて振動させる。これによってベントピース２にゴムが流入しやすくなり、そのベントピース２の内部にゴムを十分に充填して強靭なスピューを成形し、脱型時のスピュー切れを防ぐことができる。その結果、スピュー切れによってベントピース２が詰まりを起こすことがなく、以降の加硫成形においても排気性能を良好に発揮できる。

この手法では、金型本体を振動させることは企図していない。寧ろ、金型本体は振動させずに、ベントピース２に的を絞って振動させることが企図されている。装着工程で金型本体を振動させると、グリーンタイヤＧＴが金型１０に対して微妙に位置ずれを起こし、トレッド面に形成される陸部のエッジ形成不良や、タイヤのユニフォミティの悪化などの不具合が懸念されるためである。かかる観点から、音波発生装置３がベントピース２に当てる音波の周波数帯域は、ベントピース２の振動を励起する共振周波数を含むことが好ましい。

より具体的に、ベントピース２に当てる音波は、周波数が３０ｋＨｚ～１ＭＨｚの超音波であることが好ましく、５０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの超音波であることがより好ましい。外径が２～３ｍｍ、長さが６～１０ｍｍのステンレス製ベントピースを用いて実験を行ったところ、かかる周波数帯域の超音波で共振することが確認されたためである。一般的なタイヤ加硫金型に使用されるベントピースのサイズや材質は、実験に供したベントピースと大きく変わるものではないため、上記周波数の超音波は、一般的なタイヤ加硫金型に使用されるベントピースを振動させるうえで有効と考えられる。

タイヤのサイドウォール部では、トレッド部に比べてスピュー切れが発生しやすい傾向にある。これは、トレッド部を形成するゴムとサイドウォール部を形成するゴムとの物性の違いに起因するものと考えられる。また、サイドウォール部では、特にサイドウォール部のバットレス領域では、金型１０の型開き動作に伴い、ベントピース２に対してスピューが斜めに引き抜かれる（トレッド型部１１は図２の矢印Ｄに沿って移動する）ため、スピュー切れの発生が促される。バットレス領域は、サイドウォール部のタイヤ径方向外側の領域であって、平坦な舗装路での通常走行時には接地しない部分である。よって、サイドウォール部では、スピュー切れ防止による改善効果が特に大きいと言える。

図１，２では、グリーンタイヤＧＴのサイドウォール部と接する金型１０の内面に取り付けられたベントピース２を図示している。金型１０は、そのベントピース２に音波発生装置３がタイヤ径方向から音波を当てるように構成されている。音波発生装置３は、金型１０のタイヤ径方向外側の外面に設けられ、そのタイヤ幅方向位置はベントピース２のタイヤ幅方向位置に合わせられている。このように、ベントピース２の軸方向に垂直かそれに近い方向から音波を当てることで、ベントピース２を的確に振動させて所期の効果を好適に奏することができる。

音波発生装置３は、グリーンタイヤＧＴの外表面が金型１０の内面に押し当たる直前から音波を発してベントピース２を振動させておくことが好ましい。また、金型１０の内面にグリーンタイヤＧＴの外表面を密着させたら、ベントピース２に音波を当てることを停止することが好ましい。所期の効果を奏するうえで、後述する加硫工程ではベントピース２を振動させる必要がないためである。この停止のタイミングは、例えば、金型１０の型閉め動作が完了して所定時間（例えば、１分未満）が経過したときである。

装着工程に続いて、グリーンタイヤＧＴを加熱して加硫成形を施す（加硫工程）。グリーンタイヤＧＴの加熱は、上述した開閉機構を構成する部材の内部を流動するスチームやガス、温水などの加熱流体により、更にはブラダーに供給されたスチームなどの高温ガスにより行われる。加硫工程では、グリーンタイヤＧＴに熱と圧力が加えられ、ゴムの分子と硫黄の分子とが結合して、ゴムに弾力性や耐久性が付与される。タイヤのトレッド面には、トレッドパターンが付与される。加硫工程に要する時間は、例えば１０～６０分程度である。

加硫工程を終えたら、ブラダーを萎ませつつ金型１０を型開き状態にして、金型１０から加硫済みタイヤを取り出す（脱型工程）。脱型工程では、金型１０の内面から加硫済みタイヤを引き離す際に、音波発生装置３によりベントピース２に音波を当てて振動させるようにしてもよい。これによってベントピース２からスピューが抜けやすくなり、スピュー切れを防止する効果が高められる。このとき、金型本体を振動させると、逆にスピュー切れを起こすことが懸念されるが、この金型１０では、上述のようにベントピース２に狙いを定めて振動させることから、そのような不都合はない。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、グリーンタイヤを上記の如く加硫成形する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造を行うことができる。また、本発明のタイヤ加硫金型は、上記の如くベントピースを振動させる構成を備えること以外は、通常のタイヤ加硫金型と同等であり、従来公知の材料、形状、構造などが何れも本発明に採用できる。

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。前述の実施形態におけるタイヤ加硫金型は、トレッド型部と一対のサイド型部とを備えた金型構造を有していたが、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 ベントホール
２ ベントピース
３ 音波発生装置
１０ タイヤ加硫金型
１１ トレッド型部
１２ サイド型部
１３ サイド型部
ＧＴ グリーンタイヤ

Claims (8)

1. グリーンタイヤを金型に装着して、その金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させる装着工程と、前記グリーンタイヤを加熱して加硫成形を施す加硫工程と、前記金型から加硫済みタイヤを取り出す脱型工程とを備える空気入りタイヤの製造方法において、
   前記装着工程では、
   前記グリーンタイヤの外表面が前記金型の内面に押し当たる直前から音波を発して、前記金型の内面に取り付けられた前記ベントピースを振動させておき、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止することにより、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を押し当てる際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 前記ベントピースに当てる音波は、周波数が３０ｋＨｚ～１ＭＨｚの超音波である請求項１に記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 前記グリーンタイヤのサイドウォール部と接する前記金型の内面に取り付けられた前記ベントピースにタイヤ径方向から音波を当てる請求項１または２に記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 前記脱型工程では、前記金型の内面から前記加硫済みタイヤを引き離す際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させる請求項１～３いずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法。
5. グリーンタイヤを加硫成形するためのタイヤ加硫金型において、
   前記グリーンタイヤの外表面に密着する金型の内面に取り付けられたベントピースと、前記ベントピースに音波を当てて振動させる音波発生装置とを備え、
   前記音波発生装置は、前記グリーンタイヤの外表面が前記金型の内面に押し当たる直前から音波を発して前記ベントピースを振動させておくと共に、前記金型の内面に前記グリーンタイヤの外表面を密着させたら、前記ベントピースに音波を当てることを停止するように構成されていることを特徴とするタイヤ加硫金型。
6. 前記音波発生装置が前記ベントピースに当てる音波は、周波数が３０ｋＨｚ～１ＭＨｚの超音波である請求項５に記載のタイヤ加硫金型。
7. 前記ベントピースが、前記グリーンタイヤのサイドウォール部と接する前記金型の内面に取り付けられており、そのベントピースに前記音波発生装置がタイヤ径方向から音波を当てるように構成されている請求項５または６に記載のタイヤ加硫金型。
8. 前記音波発生装置は、前記金型の内面から前記加硫済みタイヤを引き離す際に、前記ベントピースに音波を当てて振動させるように構成されている請求項５～７いずれか１項に記載のタイヤ加硫金型。
   

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