JPH02214619A - ゴムタイヤの成型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はさまざまなゴム物品の成型を目的とする型の製
造に関する。本発明は特釦ゴムタイヤ成型操作に利用す
ることを目的とするアルミニウムの型の保護コーティン
グに関する。

〔発明の背景〕

ゴム化合物は一般に、さまざまな製造物品を形成するた
めに、代表的には金属成型表面の、適切な型の中で加熱
加圧条件のもとに成型される。たとえば、さまざまな構
造のゴムタイヤは、ベルト、ホース、シール、バンパー
、据付物及び隔壁のようなさまざまな工業的製品も同様
であるが、上記方法で製造することができる。

さまざまの構造の型がそのために利用することができる
が、アルミニウム合金の型が型自身の重量を減少させる
ために１また製造の容易さのために一般に使用される。

成型操作の間じゆうに、−般にさまざまな汚染物質が型
表面に蓄積してゴムが成型された後ゴム製品を解き放す
ための型の能力の低下によって成型操作を低下させる傾
向があり、更に型表面自身の損傷によってその結果とし
て生じる成型物品の表面が低下させられる結果を生じる
。

一般に成型表面はショツトブラストによっていくぶん修
復可能であるが、たとえばその後の成型物品の表面に首
尾一貫しない外観を生じる。このよ５に、頻繁な型の洗
浄は不利になる傾向がある。

残留物を除去し続いて型表面を修復することによって前
記汚染表面を洗浄することは費用がかかりまた時間がか
かる。

型表面自身にさまざまな被覆組成物を適用することを含
み、さまざまな方法が型表面の前記劣化を減少させるた
めに過去において利用されてきた。

しかしながら、依然としてゴム製品を成型することを意
図するアルミニウムの型の表面を処理する適切な方法を
提供することが望まれ続けている。

〔本発明の開示及び実施〕 本発明によれば、アルミニウム製型の成型表面は（ａ）
窒化チタン、（ｂ）炭化チタン、（Ｃ）硬質クロム板及
び（ｄ）硬質コーティングを生成するためのプラズマ重
合したオルガノボリシロキサンの少なくとも一つによっ
て処理される。

本発明に従って、型は（Ａ）ニッケル被覆したアルミニ
ウム基体上に付着した窒化チタンコーティング、ＣＢ）
金属被覆したアルミニウム基体上に付着した炭化チタン
、（Ｃ）アルミニウム基体上に付着したクロム及び（Ｄ
）少なくとも一つのオルガノポリシロキサンの高周波プ
ラズマ重合の適用によりアルミニウム基体上に付着した
オルガノポリシロキサンプラズマ重合体の少なくとも一
つより成る成型表面を有するアルミニウム基体からなる
。

更に本発明に従って、アルミニウム型の基体にトップコ
ート成型表面を与える方法は、（Ａ）　　前記アルミニ
ウム基体が超高合金の中間被覆で前もって被覆されてい
る場合に窒素ガス環境中金属チタンの反応性ガススパッ
タリングによる窒化チタンの施工、（Ｂ）　　前記アル
ミニウム表面が超硬合金の中間被覆で前もって被覆され
ている場合にメタンガスプラズマ環境中金属チタンの反
応性ガススパッタリングによる窒化チタンの適用又は（
Ｃ）クロムの電解析出による前記表面へのクロムの施工
又はＣＤ）オルガノポリシロキサン高周波プラズマ環境
からの前記表面へのオルガノポリシロキサンプラズマ重
合体の付着のすくなくとも一つを含む方法を与えられる
。

本発明は更に前記の方法の少なくとも一つによって作ら
れたトップコート成型表面を有するアルミニウムの型に
向けられる。

本発明はその上に少なくとも一つの前記の成型表面を有
する型内で加熱加圧の条件のもとにゴムを成型又は加硫
することからなるゴム物品を成型する方法に向けられる
。

本発明はまた前記成型表面の少なくとも一つを有するア
ルミニウムの型内で加熱加圧の条件のもとでゴムタイヤ
を成型する方法に向けられる。それゆえ、本発明は入り
組んだ輪郭をもつ一般にドーナツ型の形状を有する前記
物品の解き放しを可能にするために特に有用と考えられ
る。

本発明の実施において、アルミニウムの表面が化学的洗
浄溶液による洗浄及び金属サブコート、たとえばニッケ
ルサブコートの前適用によって前もって調製された後窒
素ガスプラズマ環境で金属チタンの反応性ガススパッタ
リングによって炭化チタンがアルミニウムの型に適用さ
れる。金属サブコートは金属蒸発、スパッタ析出、無電
解析出、電気メツキなどのような方法によって適用され
る。

前記析出法及び金属中間被覆の利用は該技術に精通して
いる者にはよく知られている。しばしば中間金属被覆は
本発明の適用されたトップコートに対する接着を増強す
る。

このようにして、窒化チタン処理は基体、好ましくはニ
ッケル被覆したアルミニウム基体上に窒素プラズマで金
属チタンをスパッタすることによって成し遂げられ、基
体上に窒化チタンのトップコートを形成する。

アルミニウムの表面が前もってきれいにされて上記のよ
うに金属中間被覆で処理された後メタンガスプラズマ環
境中、金属チタンの反応性ガススパッタリングによって
炭化チタン処理がアルミニウムの表面に適用され適当な
トップコートをアルミニウム表面上に形成する。

ときどき中間被覆又はサブコートと言われる中間金属は
、アルミニウムの型と言及したトップコートの間に位置
する一つ又はそれ以上の金属に適用することが意図され
る。それは慣例的に１硬質”金属である。術語１硬質”
はアルミニウムの型基体より大きい硬度を有する金属に
適用することが意図される。前記の考えられる金属の代
表は、たとえばニッケル、クロム、モリブデン及びタン
グステンであるが、これに限定されるものではない。

もし１種以上の金属が使用されるならば、通常金属は硬
度の増大に関して連続的に適用される。ニッケルは好ま
しい中間被覆である。

アルミニウムは普通慣例的な合金として利用される。

一般的１には所有者は自然にであるが、条件によって、
アニオン、カチオン及び／又は材料の選択が適切に選択
される前記技術に精通している者にはよく知られている
、電解方法によって成し遂げられる電解手段によって、
普通はアルミニウムの表面が上記のようＫきれいにされ
た後、クロム処理がアルミニウム表面に適用される。

プラズマ重合したオルガノシロキサンは、シロキサン、
たとえば高周波プラズマ環境からヘキサメチルジシロキ
サンプラズマを析出させることによって適切に適用する
ことができる。これは真空室内に基体（アルミニウム）
を置いて約り５０℃〜約２５０℃の範囲の基体温度でオ
ルガノポリシロキサン蒸気中でプラズマを励起するよう
に高周波放電を使用することによって成し遂げることが
できる。およそ室温（２５℃）の基体温度で同じシロキ
サンの反応によって生成される多くの軟質重合体とは著
しく違ってシロキサンの非常に硬質の重合体がアルミニ
ウムの表面上に生成されることが観察される。

このように、本発明の目的のために、前記の析出はオル
ガノポリシロキサンからトップコートとして型の表面上
にプラズマ重合したオルガノポリシロキサンフィルムを
形成することに関係している。

プラズマは少なくとも約１０　ＫＨｚ　　又はそれ以上
約３　ＧＨｚまでの周波数を有する電気エネルギーによ
る比較的低ガス圧（典型的には大気圧より低い）で生成
された中性物、すなわち非イオン化粒子、電子、ラジカ
ル、準安定物及び放射性の元素からなる部分的にイオン
化したガスとして記述することができる。有機材料から
生成された有機型のプラズマは再配列及び析出、しばし
ば実質的に同時に析出することによって基体表面上に重
合体のフィルムをそれのコーティングを生成するように
反応することができる。このコーティングは析出される
ときに高度に橋かけできるから典型的かつ標準的に類似
の又は従来の重合体から生成したコーティングとは著し
く相違している。重合体のコーティングは硬い、順応す
る、よく接着して比較的不活性なコーティングを生成す
るように変更される以外は出発ガスの元素を含むことが
できる。前記プラズマコーティングの特性及び方法は前
記技術に精通している者にはよ（知られている。

本発明のプラズマコーティングに使用されたオルガノポ
リシロキサンは一般に低圧で揮発性であることが特徴で
ある。それらはまた一般に下式を有することが特徴であ
る。

式中Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、Ｒ１は任意に水素又はハロ
ゲン、好ましくは塩素、オルガノポリシロキサンが約２
５℃でＩＱｓｔｍＨｇの圧力で揮発性である（かくして
指し示した１０！Ｉｉ＋Ｈｇ圧、たとえば少なくとも約
ｌｌｌｌＨｇ圧で意味のある蒸気圧を有する）ことでｆ
！＃１９づけられるという制限をもつ基であるという条
件づきで、個々にメチル、エチル、メトキシ、エトキシ
、ヒドロキシル及びビニル基から選ばれる。また本発明
のこの目的のために有用なものは３個又はそれ以上のシ
ロキサン単位を有する環形の前記オルガノポリシロキサ
ン、たとえば前記揮発特性を有するヘキサメチルシクロ
トリシロキサンである。

三つのこれらの型のコーティング（窒化チタン、クロム
及びプラズマ重合したオルガノポリシロキサン）はゴム
タイヤの製造に使用されたアルミニウムのタイヤ型の表
面をいちじるしく高めることが観察された。炭化窒素コ
ーティングは型の表面物性を同様に高めることが考えら
れた。高められた意味のある観察された性質は、（ａ）
このように型表面の汚染の蓄積を減少し、それによって
周期的に型表面自身をきれいにする能力を高めるように
成型されるゴム組成物に対する改善された化学的不活性
、（ｂ）それによって型の寿命を伸ばし良好な外観をも
つタイヤを製造するように型クリーニング操作に対し改
善された抵抗を付与する型表面の硬度、及び（ｃ）連続
的に成型されたゴム製品の一致する表面外観であった。

以下の実施例は本発明を更に記述するために提供するも
のであって本発明はこれに限定されるものではない。特
に述べない限り部長パーセントは重量表示による。

実施例１ 平らなゴム断片を成型するために適したアルミニウムク
ーポン（約１インチ×２インチＸ厚さ１／４インチの寸
法がある長方形のアルミニウム断片）を得て本発明に従
って処理し処理されていない比較対照のアルミニウムク
ーポンと比較した。

代表的クーポンを対照Ａ（処理されてない）、窒化チタ
ンスどくツタ処理（ＴｉＮ）に対する実験Ｂ１炭化チタ
ンスパッタ処理（Ｔｉｃ）に対する実験Ｃ１硬質クロム
メツキ処理に対する実験Ｄ１低い基体温度（２５℃）で
生成したプラズマオルガノポリシロキサン重合体コーテ
ィング処理に対する実験Ｅ１及び高い基体温度（１５０
℃〜２５０℃）で生成したプラズマシロキサン重合体コ
ーティング処理に対して実験Ｆとして認定する。さまざ
まの試験を以下の表１に示すように処理クーポンについ
て行なった。

表　　　１ 物理的試験の相対的な結果ｌ） 比較対照Ａ４） 実験Ｂ　５）（ＴｉＮ） 実験Ｃ６）（Ｔｉｃ） １）結果は１００の値が割り当られる対照Ａの結果に標
準化統一させられている。

２）摩耗試験はアルミニウムクーポンに対してＴａｂｅ
ｒ　Ａｂｒａａｅｒ及び改良した試料ホルダーを使用し
て修正したＡＳＴＭＤ４０６０手順によって行なった。

試験は荷重をかけた研磨用ホイールのもとでサイクル数
のｉ数として試料の重量損失を監視することによって行
なった。５０サイクル後の重量損失に基づいて試料間の
比較を行なった。この試験のもとでは、低い値は摩耗が
少ないことであり、かくして本発明の目的に対しては比
較対照試料の１００という値より良いと考えられる。

３）加硫した化合物の型はなれ性は型の中にクーポンを
置き、型を満たすように未加硫ゴムで覆い、最後に一番
上にゴム被覆織物の小片を使用することによって測定し
た。マイラーフィルムのスターター小片を試験片の一端
上に置き全品目を加圧して加硫した。測定は一方向のｔ
−剥離型の幾何学を使用してインストロン試験機でクー
ポンから加硫ゴムを剥離することによって行なった。試
料を取り除くために必要な力はインストロンの出力から
決定し、未変性比較対照と試料を比較するために使用し
た。この試験のもとでは、低い値は型はなれがよいこと
を示し、かくして本発明の目的に関しては比較対照試料
のｌＯＯという値よりも良いと考えられる。

４）本実施例のアルミニウムクーポンはａもって鋳造し
たグレード３５６のアルミニウム合金の型から製造した
。表面仕上げはその後の研磨なしに・工場のフライス盤
の鋼製工具の先端部分で摩砕することによって得られた
ものであった。

成型表面は鋼製工具の先端部分によって残されたままの
比較的繊細な肌目をもち円滑であった。

クーポンは残留油を除去するため忙きれにされまた比較
対照Ａは別のやり方で後で処理されることはなかった。

５）ＴｉＮは最初の化学的洗浄及びニッケル層の無電解
析出後窒素ガスプラズマ中のチタンの反応性スパッタリ
ングによってアルミニウムクーポンの表面に適用された
。

ｇ）Ｔｉｃは最初の化学的洗浄及びニッケル層の無電解
析出後メタンガスプラズマ中のチタンの反応性スパッタ
リングによってアルミニウムクーポンの表面上に適用さ
れた。

７）クロム層は電析によってアルミニウムクーポンの表
面上に適用された。

８）プラズマ重合したオルガノポリシロキサンは真空室
（１ｗＨｇより低い）で発生した１３．６ＭＨｚの高周
波のへキサメチルジシロキサン蒸気のプラズマを使用し
て、室温（約２５℃）でアルミニウムクーポンの表面上
にプラズマ重合するヘキサメチレンジシロキサンによっ
て適用された。

９）プラズマ重合したオルガノポリシロキサンは約２０
０℃のアルミニウム基体温度で、上記（８）におけるよ
うに適用された。

実施例２ ゴムの断片に模様をつけて（突出部と溝の深さがおおよ
そ１／４インチの溝の鋳型で模様をつけられた）成型す
るために適した約３インチ×６インチ×１／２インチの
アルミニウムクーポンを本発明に従って製造、処理し、
同じ方法で製造されたが処理されてない比較対照のアル
ミニウムクーポンと比較した。代表的なり−ポンは比較
対照Ａ（無処理）、窒化チタン（ＴｉＮ）スパッタに対
し実験Ｂ１そして硬質クロムに対し実験Ｃと認定する。

型はなれ試験は表１に記述した手順に従って処理した試
験片について行なった。成型して加硫したゴムをその特
有のクーポンから剥離した。結果を表２に示す。

表　　　２ 物理的試験の相対的な結果１） 比較対照Ａ３）　　　　　　　　１００実験Ｂ　４）（
ＴｉＮ）　　　　　　　４０実験Ｃ３）（クロム）９５ １）結果は１００という値が割り当てられる比較対照Ａ
に標準化統一される。

２〜４）情報は表１に言及された通りである。

５）クロム層は、電析によって、比較対照と同様に予備
調装されたアルミニウムクーポンの表面上に施工された
。

実施例３ ８分割アルミニウムタイヤのトレッドの型の切片を以下
のように処理した。

トラックタイヤ（寸法１１Ｒ２２，５）成型に適する型
のさまざまな切片を本発明に従って製造、処理して同じ
方法で製造したが無処理の比較対照のアルミニウム切片
と比較した。切片はプラスター型内でアルミニウムを鋳
造し続いて八つの分かれた切片からなる連続トレッド環
を形成するように機械加工及び仕上げをすることによっ
て製造した。切片の２個は比較対照と考え残りの６切片
はさまざまな処理を受け、次いでタイヤ加硫型用トレッ
ド環を形成するように組み立てた。代表的な切片は比較
対照Ａ及びＢ１スパッタした窒化チタンに対し実験Ｃ１
硬質クロムに対し実験りそしてプラズマ重合したシロキ
サンに対して実験Ｅとして認定した。

側壁部分を構成するタイヤ加硫型及び８個の型切片から
なるトレッド環を含むタイヤ加硫プレス中のタイヤの連
続的加硫の６週間の正常運転後、型をプラスチックフラ
グメント洗浄媒質を使用して手動送風室中で洗浄するた
めに解体した。プラスチックフラグメントによるショッ
トブラスティングによる成型されたゴム製品の表面の外
観の一貫性を回復するための各型の切片をきれいにする
ための時間を表３に示す。有機被覆、すなわちプラズマ
重合したシロキサンは前記の洗浄手順によって＃１んと
５に除去された。

表　　　３ 相対的洗浄時間１） 処　　理　　　　　　　　相対的洗浄時間比較対照Ａ２
）　　　　　　　　１０５比敦対照Ｂ２）　　　　　　
　　　９５実験Ｃ３）（ＴｉＮ）　　　　　　　　　４
３実験Ｄ４）（クロム）３５ 実験Ｅ５）（シロキサン）６２ 皇）結果は、手動ビーズブラスティング機及びプラスチ
ックビーズを使用して、１００という値が割り当てられ
る比較対照Ａ及びＢをきれいにするための平均時間に標
準化統一されている。

２〜５）知らせることは表２及び３に言及した通りであ
る。

このように、本発明の実施は型の洗浄時間を短縮するこ
とができる。

実施例４ ２個のＰ１６５　Ｒ１３乗用車タイヤの加硫の型を製造
し【その内部成型空洞の表面を本発明に従って処理し同
一の無処理比較対照の型と比較した。

型はせつこう型内でアルミニウム合金を鋳造することに
よって続いて２個（上部及び下部）のタイヤ加硫型を形
成するために機械加工及び仕上げ加工をすることによっ
て製造した。これらの型はこの実施例の目的のために無
処理の型に対し比較対照Ａ１窒化チタンスパッタ処理し
た型に対し実験Ｂ１そして硬質クロム処理した型に対し
て実験Ｃとして認定した。型は同じ時間運転状態に置い
て通例の方法で加硫する間監視した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム型の基本のためのトップコート成型表
   面を与える方法であつて、その方法が（Ａ）前記アルミ
   ニウム基体が少なくとも一つの超硬合金の中間被覆で前
   もつて被覆されている場合に窒素ガス環境中での金属チ
   タンの反応性ガススパッタリングによる窒化チタンの適
   用、（Ｂ）前記アルミニウム表面が少なくとも一つの超
   硬合金の中間被覆で前もつて被覆されている場合にメタ
   ンガスプラズマ環境中での金属チタンの反応性ガススパ
   ッタリングによる炭化チタンの適用又は（Ｃ）クロムの
   電着による前記表面へのクロムの適用又は（Ｄ）１５０
   ℃〜約２５０℃の範囲の基体表面温度でのオルガノポリ
   シロキサン高周波プラズマ環境からの前記表面上へのプ
   ラズマ重合したオルガノポリシロキサン重合体の付着の
   少なくとも一つからなることを特徴とするトップコート
   成型表面を与える方法。 ２、（Ａ）及び（Ｂ）の前記金属中間被覆がニッケルで
   ある請求項１記載の方法。 ３、（Ｄ）のオルガノポリシロキサンが２５℃、圧力１
   ０ｍｍＨｇで揮発性である請求項１記載の方法。 ４、（Ｄ）のオルガノポリシロキサンが一般に式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２及びＲ＿３は、Ｒ＿１が任意に
   水素又はハロゲン基であるという条件でメチル、エチル
   、エトキシ、メトキシ、ヒドロキシル及びビニル基の少
   なくとも一つから選ばれる）を有するものであるか、又
   は３個又はそれ以上のシロキサン単位を有する環状形の
   前記オルガノポリシロキサンである請求項３記載の方法
   。 ５、請求項１（Ａ）記載の方法によつて調製された窒化
   チタントップコート成型表面を有するアルミニウムの型
   。 ６、請求項１（Ｂ）記載の方法によつて調製された炭化
   チタントップコート成型表面を有するアルミニウムの型
   。 ７、請求項１（Ｃ）記載の方法によつて調製されたクロ
   ムトップコート成型表面を有するアルミニウムの型。 ８、請求項１（Ｄ）記載の方法によつて調製されたオル
   ガノポリシロキサン重合体トップコート成型表面を有す
   るアルミニウムの型。 ９、請求項５記載の少なくとも一つの成型表面を有する
   型内で加熱、加圧条件のもとでゴムを成型及び加硫する
   ことを特徴とするゴム物品の成型法。 １０、請求項６記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   る型内で加熱、加圧条件のもとでゴムを成型及び加硫す
   ることを特徴とするゴム物品の成型法。 １１、請求項７記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   る型内で加熱、加圧条件のもとでゴムを成型及び加硫す
   ることを特徴とするゴム物品の成型法。 １２、請求項８記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   る型内で加熱、加圧条件のもとでゴムを成型及び加硫す
   ることを特徴とするゴム物品の成型法。 １３、請求項５記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   るアルミニウムの型内で加熱、加圧条件のもとでゴムタ
   イヤを成型する方法。 １４、請求項６記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   るアルミニウムの型内で加熱、加圧条件のもとでゴムタ
   イヤを成型する方法。 １５、請求項７記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   るアルミニウムの型内で加熱、加圧条件のもとでゴムタ
   イヤを成型する方法。 １６、請求項８記載の少なくとも一つの成型表面を有す
   るアルミニウムの型内で加熱、加圧条件のもとでゴムタ
   イヤを成型する方法。