JP7364878B2

JP7364878B2 - タイヤ製造用加硫金型及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法

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Publication number: JP7364878B2
Application number: JP2019179154A
Authority: JP
Inventors: 範好渡邉
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2023-10-19
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021053927A

Description

本発明は、タイヤ製造用加硫金型及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制することを可能にしたタイヤ製造用加硫金型及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。

空気入りタイヤを製造する場合、加硫金型内に未加硫状態の空気入りタイヤを投入し、その空気入りタイヤを内側からブラダーにより加圧した状態で該空気入りタイヤの加硫を行う。このような加硫工程において、空気入りタイヤと加硫金型との間にエアが残留すると外観不良が発生し、屑タイヤが発生したり、手直しが必要になったりするという問題がある。特に、タイヤ構成部材の端部位置（例えば、カーカス層の巻き上げ端部の位置やビードフィラーの上端部の位置）にはエアが残留し易く、外観不良が生じ易い。

その対策として、エア溜まりが発生し易い箇所にベントホールを追加することが行われているが（例えば、特許文献１～３参照）、その場合、ベントホールによって形成されるスピューの切断工数が増加し、或いは、スピューの増加に起因して製品タイヤの見た目が悪化するという不都合がある。そのため、ベントホールを増加させることなく、エア残りに起因する外観不良を抑制することが求められている。

特開平２－８８３１０号公報特開平８－２５３６４号公報特開平８－４７９２９号公報

本発明の目的は、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制することを可能にしたタイヤ製造用加硫金型及びそれを用いた空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ製造用加硫金型は、空気入りタイヤを製造するための加硫金型において、前記空気入りタイヤの外表面を成形するための成形面を有し、前記成形面は前記空気入りタイヤの構成部材の端部位置に対応する部位に配置された粗面領域と該粗面領域以外の部位に配置された平滑領域とを含み、前記粗面領域がタイヤ周方向に沿って環状に延在し、前記粗面領域のタイヤ径方向の幅が６ｍｍ～１０ｍｍの範囲にあり、前記粗面領域を前記平滑領域よりも粗くし、前記粗面領域の表面粗さが５μｍ～２５μｍの範囲にあることを特徴とするものである。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤの製造方法は、上述したタイヤ製造用加硫金型に未加硫状態の空気入りタイヤを投入し、該空気入りタイヤを内側からブラダーにより加圧した状態で該空気入りタイヤの加硫を行うことを特徴とするものである。

本発明に係るタイヤ製造用加硫金型では、成形面が空気入りタイヤの構成部材の端部位置に対応する部位に配置された粗面領域と該粗面領域以外の部位に配置された平滑領域とを含み、粗面領域を平滑領域よりも粗くしている。加硫時の未加硫ゴムの流動は、加硫金型の成形面が滑らかであると遅くなり、粗いと速くなる傾向がある。本発明では、この特性を利用し、外観不良が発生し易い部分（空気入りタイヤの構成部材の端部位置に対応する部位）では、加硫金型の成形面の表面粗さを局所的に粗くすることにより、当該部分のゴム流れを良化させ、エアの滞留を効果的に抑制することができる。また、表面粗さを局所的に粗くした部分では未加硫ゴムと加硫金型の成形面との間に隙間が形成され、その隙間をエアが通り易くなる。これにより、ベントホール等のエア排出部の設置数を最小限にしながら、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制することができる。

本発明において、粗面領域の表面粗さは平滑領域の表面粗さの１．２倍～５．０倍であることが好ましい。これにより、エアの滞留を効果的に抑制すると共に加硫後の製品タイヤの見た目が悪化するのを回避することができる。

粗面領域はタイヤ周方向に沿って環状に延在し、粗面領域のタイヤ径方向の幅が６ｍｍ～１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、エアの滞留を効果的に抑制することができる。

粗面領域の表面粗さは５μｍ～２５μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、エアの滞留を効果的に抑制すると共に加硫後の製品タイヤの見た目が悪化するのを回避することができる。

粗面領域は平滑領域に隣接する端部から中央部に向かうに連れて表面粗さが段階的に徐々に粗くなる複数の区域を有することが好ましい。これにより、円滑なゴム流れを生じさせることができる。この場合、複数の区域の表面粗さの変化割合が中央部に近づくに連れて大きくなることが好ましい。つまり、中央部に近づくほど表面粗さが加速度的に増加するような配置とすることにより、更に円滑なゴム流れを生じさせることができる。但し、複数の区域の隣り合う区域の表面粗さの変化割合が２倍未満であることが好ましい。複数の区域の表面粗さの変化割合が過大であると、区域の境界において円滑なゴム流れが阻害される恐れがある。

或いは、粗面領域は平滑領域に隣接する端部から中央部に向かうに連れて表面粗さが連続的に徐々に粗くなることが好ましい。これにより、円滑なゴム流れを生じさせることができる。

本発明によれば、上述したタイヤ製造用加硫金型に未加硫状態の空気入りタイヤを投入し、該空気入りタイヤを内側からブラダーにより加圧した状態で該空気入りタイヤの加硫を行うことにより、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制しながら、空気入りタイヤを製造することができる。

本発明において、表面粗さはＪＩＳ－Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚである。また、評価の方式及び手順並びに測定器の特性は、ＪＩＳ－Ｂ０６３３：２００１及びＪＩＳ－Ｂ０６５１：２００１の規定に準拠する。

本発明で使用されるタイヤ製造用加硫金型の一例を示す子午線断面図である。本発明で製造される空気入りタイヤの一例を示す子午線半断面図である。図１のタイヤ製造用加硫金型のサイドプレートを示す平面図である。図３における粗面領域の具体例を示す平面図である。図３における粗面領域の他の具体例を示す平面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明で使用されるタイヤ製造用加硫金型Ｍを示し、図２は本発明で製造される空気入りタイヤの一例を示し、図３はタイヤ製造用加硫金型Ｍのサイドプレートを示し、図４及び図５はそれぞれ粗面領域の具体例を示すものである。図２において、ＣＬはタイヤ中心線である。

図１に示すように、このタイヤ製造用加硫金型Ｍは、空気入りタイヤＴのサイドウォール部を成形する一対のサイドプレート１，１と、空気入りタイヤＴのビード部を成形する一対のビードリング２，２と、空気入りタイヤＴのトレッド部を成形する複数のセクター３から構成されている。これら一対のサイドプレート１，１と一対のビードリング２，２と複数のセクター３とが組み合わされた状態で、タイヤ製造用加硫金型Ｍは、空気入りタイヤＴのトレッド部、サイドウォール部及びビード部の外表面を成形するための成形面Ｓを形成するようになっている。

空気入りタイヤＴは、図２に示すように、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１１と、該トレッド部１１の両側に配置された一対のサイドウォール部１２，１２と、これらサイドウォール部１２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部１３，１３とを備えている。

一対のビード部１３，１３間にはカーカス層１４が装架されている。このカーカス層１４は、タイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含み、各ビード部１３に配置されたビードコア１５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。ビードコア１５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー１６が配置されている。一方、トレッド部１１におけるカーカス層１４の外周側には複数層のベルト層１７が埋設されている。これらベルト層１７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本のベルトコードを含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。

このような構成を有する空気入りタイヤＴは、加硫時において、タイヤ構成部材のタイヤ径方向の端部位置（例えば、カーカス層１４の巻き上げ端部１４ｅの位置やビードフィラー１６の上端部１６ｅの位置）にエアが残留し易く、その部位に外観不良が生じ易い。つまり、カーカス層１４の巻き上げ端部１４ｅの位置やビードフィラー１６の上端部１６ｅの位置では剛性差に起因して屈曲や皴が形成され易く、また、部材端部位置による段差が未加硫タイヤ表面にも現れ易く、その部分にエアが滞留し易いのである。なお、エアが残留し易いタイヤ構成部材の端部位置としては、ビード部補強層やサイド部補強層の端部位置やサイドウォールゴム層のスプライス位置等も挙げることができる。

このような状況に鑑みて、上述したタイヤ製造用加硫金型Ｍにおいては、図３に示すように、成形面Ｓにおけるタイヤ構成部材のタイヤ径方向の端部位置に対応する部位に粗面領域Ｘが形成されている。より具体的には、タイヤ構成部材の端部位置から成形面Ｓに向けた垂線が成形面Ｓと交差する位置をＡ部とした場合（図１参照）、Ａ部を含む部位に粗面領域Ｘが配置されることが望ましい。図３において、粗面領域Ｘはカーカス層１４の巻き上げ端部１４ｅの位置に対応する部位に形成されている。このような粗面領域Ｘはタイヤ周方向に沿って環状に延在している。粗面領域Ｘはタイヤ周方向に沿って連続することが好ましいが、タイヤ周方向に沿って断続的に形成されていても良い。成形面Ｓにおける粗面領域Ｘ以外の部位は平滑領域Ｙである。そして、粗面領域Ｘは平滑領域Ｙよりも粗くなっている。

上述したタイヤ製造用加硫金型Ｍでは、成形面Ｓにおけるタイヤ構成部材の端部位置に対応する部位に粗面領域Ｘが形成され、粗面領域Ｘ以外の部位に平滑領域Ｙが形成されると共に、粗面領域Ｘが平滑領域Ｙよりも粗くなっているので、外観不良が発生し易い部分（タイヤ構成部材の端部位置に対応する部位）におけるゴム流れを良化させ、エアの滞留を効果的に抑制することができる。また、表面粗さを局所的に粗くした粗面領域Ｘでは未加硫ゴムと加硫金型Ｍの成形面Ｓとの間に隙間が形成され、その隙間をエアが通り易くなる。これにより、ベントホール等のエア排出部の設置数を最小限にしながら、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制することができる。

上記タイヤ製造用加硫金型Ｍにおいて、粗面領域Ｘの表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）は平滑領域の表面粗さ（最大高さ粗さＲｚ）の１．２倍～５．０倍であると良い。これにより、エアの滞留を効果的に抑制すると共に加硫後の製品タイヤの見た目が悪化するのを回避することができる。この倍率が１．２倍未満であるとゴム流れの改善効果が低下し、逆に５．０倍超であると粗面領域Ｘと平滑領域Ｙとの差が大き過ぎて製品タイヤの見た目が悪くなる。

上記タイヤ製造用加硫金型Ｍにおいて、粗面領域Ｘはタイヤ周方向に沿って環状に延在し、粗面領域Ｘのタイヤ径方向の幅Ｗが６ｍｍ～１０ｍｍの範囲にあると良い。これにより、エアの滞留を効果的に抑制することができる。ここで、粗面領域Ｘの幅Ｗが６ｍｍも小さいと粗面領域Ｘがエアの滞留を生じ易い部分から外れることでゴム流れの改善効果が低下し、逆に１０ｍｍよりも大きいと特定部位のゴム流れを改善する効果が低下する。なお、タイヤ構成部材の端部位置から成形面Ｓに向けた垂線が成形面Ｓと交差する位置をＡ部とした場合、Ａ部を中心としてタイヤ径方向に±３ｍｍの範囲に粗面領域Ｘが配置されることが望ましい。

上記タイヤ製造用加硫金型Ｍにおいて、粗面領域Ｘの表面粗さは５μｍ～２５μｍの範囲にあると良い。これにより、エアの滞留を効果的に抑制すると共に加硫後の製品タイヤの見た目が悪化するのを回避することができる。ここで、粗面領域Ｘの表面粗さが５μｍ未満であるとゴム流れの改善効果が低下し、２５μｍ超であると加硫後の製品タイヤの外表面が粗くなり、見た目が悪くなる。なお、平角領域Ｙの表面粗さは１０μｍ以下であれば良い。

粗面領域Ｘは全域にわたって一様の表面粗さを有していても良いが、表面粗さに勾配を持たせることも可能である。図４において、粗面領域Ｘは平滑領域Ｙに隣接する端部から中央部（即ち、粗面領域Ｘの幅方向の中央部）に向かうに連れて表面粗さが段階的に徐々に粗くなる複数の区域Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を有している。この場合、円滑なゴム流れを生じさせることができる。特に、複数の区域Ｘ１～Ｘ３の表面粗さの変化割合が中央部に近づくに連れて大きくなっていると良い。つまり、隣り合う領域間の表面粗さの変化割合が中央部に近づくに連れて大きくなっていると良い。より具体的には、例えば、平滑領域Ｙの表面粗さをＲｚ（ａ）とし、粗面領域Ｘの区域Ｘ１の表面粗さをＲｚ（ｂ）とし、粗面領域Ｘの区域Ｘ２の表面粗さをＲｚ（ｃ）とし、粗面領域Ｘの区域Ｘ３の表面粗さをＲｚ（ｄ）としたとき、Ｒｚ（ｂ）／Ｒｚ（ａ）＜Ｒｚ（ｃ）／Ｒｚ（ｂ）＜Ｒｚ（ｄ）／Ｒｚ（ｃ）のような関係を満足することが望ましい。このように粗面領域Ｘの中央部に近づくほど表面粗さが加速度的に増加するような配置とすることにより、更に円滑なゴム流れを生じさせることができる。但し、複数の区域Ｘ１～Ｘ３の隣り合う区域の表面粗さの変化割合は２倍未満であると良い。つまり、Ｒｚ（ｂ）／Ｒｚ（ａ）＜Ｒｚ（ｃ）／Ｒｚ（ｂ）＜Ｒｚ（ｄ）／Ｒｚ（ｃ）＜２．０であると良い。複数の区域Ｘ１～Ｘ３の表面粗さの変化割合が過大であると、区域Ｘ１～Ｘ３の境界において円滑なゴム流れが阻害される恐れがある。

図５において、粗面領域Ｘは平滑領域Ｙに隣接する端部から中央部（即ち、粗面領域Ｘの幅方向の中央部）に向かうに連れて表面粗さが連続的に徐々に粗くなっている。この場合も、円滑なゴム流れを生じさせることができる。

上述のように構成されるタイヤ製造用加硫金型Ｍを用いて空気入りタイヤＴを製造する場合、加硫金型Ｍに未加硫状態の空気入りタイヤＴを投入する。次いで、空気入りタイヤＴを内側からブラダーＢにより加圧した状態で、空気入りタイヤＴをその内外から加熱することにより、空気入りタイヤＴの加硫を行う。その際、タイヤ製造用加硫金型Ｍの成形面Ｓの適所に粗面領域Ｘが配設されているので、エア残りに起因する外観不良を効果的に抑制しながら、空気入りタイヤＴを製造することができる。

上述した実施形態では、セクショナルタイプのタイヤ製造用加硫金型の例を示したが、本発明は２分割タイプを含む各種のタイヤ製造用加硫金型に適用可能である。

タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤを製造するにあたって、タイヤ製造用加硫金型の構造を種々異ならせた（従来例１，２及び実施例１～５）。即ち、従来例１，２及び実施例１～５においては、ビードフィラートップ位置から成形面Ｓに向けた垂線が成形面Ｓと交差する位置をＡ部とし、Ａ部を中心とする幅２ｍｍであって成形面Ｓにおいてタイヤ周方向に環状に延在する帯状領域ａと、その幅方向両外側に隣接する幅２ｍｍの帯状領域ｂと、その幅方向両外側に隣接する幅２ｍｍの帯状領域ｃとを規定したとき、これら帯状領域ａ～ｃの表面粗さＲｚ（ａ）～Ｒｚ（ｃ）を表１のように設定した。また、従来例２においてはビードフィラートップ位置に対応するＡ部に複数のベントホールを設置し、従来例１及び実施例１～５においてはビードフィラートップ位置に対応するＡ部にはベントホールを設置しなかった。

これら従来例１，２及び実施例１～５のタイヤ製造用加硫金型を用いて空気入りタイヤを加硫し、以下の評価方法により、外観不良の発生率及び見た目の奇麗さを評価し、その結果を表１に併せて示した。

外観不良の発生率：
各加硫金型によりそれぞれ２００本のタイヤを加硫し、得られたタイヤのトレッド部にエア残りに起因する外観不良が発生した本数を計測し、外観不良の発生率を求めた。

見た目の奇麗さ：
得られたタイヤのトレッド部の見た目の奇麗さについて、１０人のパネラーによる評価を行い、その評価点の合計値を求めた。評価結果は従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど見た目が奇麗であることを意味する。

表１から判るように、実施例１～５では、従来例１との対比において、外観不良の発生率が大幅に低減されていた。従来例２では、外観不良を抑制する効果が得られるものの、得られたタイヤの見た目の奇麗さが損なわれていた。

１サイドプレート
２ビードリング
３セクター
Ｍタイヤ製造用加硫金型
Ｓ成形面
Ｔ空気入りタイヤ
Ｘ粗面領域
Ｙ平滑領域

Claims

空気入りタイヤを製造するための加硫金型において、前記空気入りタイヤの外表面を成形するための成形面を有し、前記成形面は前記空気入りタイヤの構成部材の端部位置に対応する部位に配置された粗面領域と該粗面領域以外の部位に配置された平滑領域とを含み、前記粗面領域がタイヤ周方向に沿って環状に延在し、前記粗面領域のタイヤ径方向の幅が６ｍｍ～１０ｍｍの範囲にあり、前記粗面領域を前記平滑領域よりも粗くし、前記粗面領域の表面粗さが５μｍ～２５μｍの範囲にあることを特徴とするタイヤ製造用加硫金型。
前記粗面領域の表面粗さが前記平滑領域の表面粗さの１．２倍～５．０倍であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ製造用加硫金型。
前記粗面領域は前記平滑領域に隣接する端部から中央部に向かうに連れて表面粗さが段階的に徐々に粗くなる複数の区域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ製造用加硫金型。
前記複数の区域の表面粗さの変化割合が前記中央部に近づくに連れて大きくなることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ製造用加硫金型。
前記複数の区域の隣り合う区域の表面粗さの変化割合が２倍未満であることを特徴とする請求項３又は４に記載のタイヤ製造用加硫金型。
前記粗面領域は前記平滑領域に隣接する端部から中央部に向かうに連れて表面粗さが連続的に徐々に粗くなることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ製造用加硫金型。
請求項１～６のいずれかに記載のタイヤ製造用加硫金型に未加硫状態の空気入りタイヤを投入し、該空気入りタイヤを内側からブラダーにより加圧した状態で該空気入りタイヤの加硫を行うことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。