KR20210138778A

KR20210138778A - 타이어 가황용 몰드 및 타이어의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210138778A
Application number: KR1020217035580A
Authority: KR
Inventors: 츠바사 키타하라; 요시아키 마츠모토; 미카 나가시마; 미츠오 츠지; 요시노리 이즈미; 린코 쿠시다; 코이치로 미요시
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2021-11-19
Also published as: WO2021002378A1; US20220305750A1; US11931979B2; CN114025948A; JP2021011027A; EP3995303A1; KR102356690B1; EP3995303A4; JP6915649B2; CN114025948B

Abstract

장기에 걸쳐, 타이어에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하면서, 양호한 타이어 성능을 확보할 수 있는 타이어 가황용 몰드 및 이 몰드를 채용한 타이어의 제조 방법을 제공한다. 트레드 성형면(3)의 홈 성형부(4)의 표면 거칠기(Ra)를 육부 성형부(5)의 표면 거칠기(Ra)보다도 작게 하고, 홈 성형부(4)에서는, 적어도 주 홈 성형부(4a)를 포함하는 범위의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 하여 가장 작게 하고, 육부 성형부(5)의 표면 거칠기(Ra)를 3.2 ㎛ 이상으로 하여, 이 타이어 가황용 몰드(1)를 사용하여 그린 타이어(TG)를 제조하고, 트레드 성형면(3)을 세정할 때는, 레이저 광(L)을 트레드 성형면(3)에 조사하여 트레드 성형면(3)에 부착되어 있는 오물(X)을 제거한다.

Description

타이어 가황용 몰드 및 타이어의 제조 방법

본 발명은 타이어 가황용 몰드 및 타이어의 제조 방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 장기간에 걸쳐 타이어에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하면서, 양호한 타이어 성능을 확보할 수 있는 타이어 가황용 몰드 및 이 타이어 가황용 몰드를 사용한 타이어의 제조 방법에 관한 것이다.

타이어 가황용 몰드의 성형면에는, 가황할 때마다 근소하지만 고무 성분이나 배합제에 유래하는 오물이 부착된다. 몰드의 반복 사용에 의해, 이 오물이 서서히 누적되기 때문에, 그대로 오물을 방치하면, 가황한 타이어의 품질에 악영향이 발생한다. 그 때문에 적절히 성형면을 세정하여 오물을 제거할 필요가 있다. 몰드를 세정하는 방법으로서는, 숏 블라스트(shot blast) 세정 방법, 플라즈마 세정 방법, 레이저 광 세정 방법 등이 알려져 있다.

숏 블라스트 세정 방법에서는, 성형면이 손상되기 쉽기 때문에, 세정에 의한 성형면의 손상을 방지하기 위해서는, 발생시킨 플라즈마에 의해 오물을 화학 반응시켜서 제거하는 플라즈마 세정 방법이나 레이저 광을 성형면에 조사하여 그의 충격파에 의해 오물을 제거하는 레이저 광 세정 방법이 바람직하다. 단, 플라즈마 세정 방법은 단위시간에 세정할 수 있는 면적이 작고 유지보수 작업에도 시간을 필요로 하기 때문에, 효율성을 고려하면 레이저 광 세정 방법이 보다 바람직하다.

그러나 레이저 광에 의해 세정한 몰드를 이용하여 가황을 행하면, 가황 고무를 이형(離型)했을 때에 몰드의 트레드 성형면에 가황 고무가 부착 잔존하여, 제조한 타이어에 고무 결손이 발생한다고 하는 문제가 있다(특허문헌 1 참조). 이 문제에 대하여 특허문헌 1에서는, 성형면을 원하는 올록볼록 상태로 하도록 레이저 광을 조사하는 것이 제안되어 있다. 그런데 성형면을 특허문헌 1에서 제안되어 있는 원하는 올록볼록(concave/convex) 상태(인접하는 2개의 볼록 부분의 사이의 평균 간격이 4.7 ㎛ 이하)로 되어 있는지 아닌지를 확인하는 것 자체가 곤란하다.

일본 공개특허공보 제2016-34707호

본 발명의 목적은 장기간에 걸쳐 타이어에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하면서, 양호한 타이어 성능을 확보할 수 있는 타이어 가황용 몰드 및 이 타이어 가황용 몰드를 사용한 타이어의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 타이어 가황용 몰드는, 홈 성형부(groove molding part)와 육부 성형부(land part molding part)를 갖는 트레드 성형면을 구비한 타이어 가황용 몰드에 있어서, 상기 홈 성형부의 표면 거칠기(Ra)가 상기 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)보다도 작고, 상기 홈 성형부에서는, 적어도 주 홈 성형부를 포함하는 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하로 가장 작게 되어 있고, 상기 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)가 3.2 ㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 타이어 제조 방법은 상기의 타이어 가황용 몰드를 사용하여 그린 타이어(green tire)를 가황하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 홈 성형부의 표면 거칠기(Ra)가 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)보다도 작고, 홈 성형부에서는, 적어도 주 홈 성형부를 포함하는 범위의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 하여 가장 작게 함으로써, 그린 타이어를 가황 했을 때에, 강고하게 밀착하기 쉬운 주 홈 성형부와 가황 고무와의 이형이 원활하게 된다. 이에 따라, 트레드 성형면에 가황 고무가 부착 잔존하여 타이어에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피할 수 있다. 그리고 주 홈 성형부의 표면 거칠기(Ra)를 이와 같이 작게 함으로써, 트레드 성형면의 세정 시에, 레이저 광을 조사해도 그 조사 범위에 초미세한 돌기가 발생되는 것이 억제된다. 그 때문에, 몰드가 신품일 때뿐만 아니라, 반복 사용하여 세정한 후라도, 주 홈 성형부와 가황 고무와의 이형이 원활하게 되어, 타이어에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하는 것이 가능해진다.

또한, 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)를 3.2 ㎛ 이상으로 함으로써, 제조된 타이어의 트레드 육부가 과잉으로 평활하게 되는 것을 회피할 수 있다. 이에 따라, 타이어의 빙상 주행 성능 등이 저하되는 경우가 없고, 양호한 타이어 성능을 확보할 수 있다.

도 1은 타이어 가황용 몰드의 일부를 단면시(cross-sectional view)로 예시하는 설명도이다.
도 2는 타이어 가황용 몰드를 평면시(plane view)로 예시하는 설명도이다.
도 3은 도 1의 트레드 성형면을 평면시로 예시하는 설명도이다.
도 4는 제조된 타이어의 일부를 단면시로 예시하는 설명도이다.
도 5는 도 4의 타이어(트레드)를 정면시(front view)로 예시하는 설명도이다.
도 6은 몰드를 폐형(閉型)하여 그린 타이어를 가황하고 있는 가황 장치의 좌반분(left half)을 단면시로 예시하는 설명도이다.
도 7은 몰드를 개형(開型)하여 가황된 타이어를 이형시킨 상태의 가황 장치의 좌반분을 단면시로 예시하는 설명도이다.
도 8은 몰드의 세정 장치를 평면시로 예시하는 설명도이다.
도 9는 섹터 몰드를 세정하고 있는 상태를 측면시(side view)로 예시하는 설명도이다.
도 10은 섹터 몰드를 세정하고 있는 상태를 정면시로 예시하는 설명도이다.
도 11은 조사 범위 및 그 주변 범위와 커버로 둘러싼 공간에 불활성 가스를 충전하여 세정하고 있는 상태를 정면시로 예시하는 설명도이다.
도 12는 도 11의 커버와 섹터 몰드를 평면시로 예시하는 설명도이다.
도 13은 다른 세정 장치에 의해 섹터 몰드를 세정하고 있는 상태를 단면시로 예시하는 설명도이다.
도 14는 도 13의 커버 내부를 평면시로 예시하는 설명도이다.

본 발명의 가황용 몰드 및 타이어의 제조 방법을 도면에 나타낸 실시형태에 기초하여 설명한다.

도 1 내지 도 3에 예시하는 본 발명의 타이어 가황용 몰드(1)(이하, 몰드(1)라고 말한다)는, 트레드 성형면(3)을 갖는 섹터 몰드(1A)와, 사이드 성형면(6)을 갖는 사이드 몰드(1B)를 구비하고 있다. 복수의 원호상 섹터 몰드(1A)가 조립됨으로써 원통상으로 된다. 2개의 원환상 사이드 몰드(1B)는 원통상으로 조립된 섹터 몰드(1A)의 양단에 조립된다. 도면 중에 기재되어 있는 C 화살표, R 화살표, W 화살표의 방향은 각각 몰드(1) 중에 배치되어 가황되는 그린 타이어의 원주 방향, 반경 방향, 폭 방향을 나타내고 있다.

트레드 성형면(3)은 볼록상 홈 성형부(4)와, 육부 성형부(5)를 갖고 있다. 홈 성형부(4)는 주 홈 성형부(4a) 및 부 홈 성형부(4b)를 갖고 있다. 이 실시형태에서는, 홈 성형부(4)는 추가로 사이프(sipe) 성형부(4c)를 갖고 있다. 사이프 성형부(4c)는 필수적이지 않다.

주 홈 성형부(4a), 부 홈 성형부(4b), 육부 성형부(5)는 몰드(1)의 모재와 일체적으로 주조된 것이며, 사이프 성형부(4c)는 몰드(1)의 모재와는 별개로서 트레드 성형면(3)에 취부된 것이다. 몰드(1)의 모재의 재질은 주로 알루미늄, 사이프 성형부(4c)의 재질은 강 등이다. 사이프 성형부(4c)의 두께는 0.4 ㎜ 이상 1.2 ㎜ 이하 정도이다.

몰드(1)의 성형면(2)(트레드 성형면(3) 및 사이드 성형면(6))에는, 그린 타이어(TG)의 외표면이 압압된다. 이에 따라, 그린 타이어(TG)는 도 4, 도 5에 예시하는 바와 같이, 성형면(2)의 형상이 전사되도록 소정 형상으로 성형된 타이어(T)로 된다.

즉, 트레드 성형면(3), 사이드 성형면(6)에 의해 각각 타이어(T)의 트레드(TR), 사이드(TS)가 가황 성형된다. 또한, 이 도면에서는 트레드(TR)에 타이어 숄더(tire shoulder)도 포함되어 있다. 트레드 성형면(3)에서는, 주 홈 성형부(4a), 부 홈 성형부(4b), 사이프 성형부(4c)에 의해 각각 타이어(T)의 주홈(main groove)(Tgm), 부홈(sub groove)(Tgs), 사이프(Tgp)가 가황 성형되고, 육부 성형부(5)에 의해 타이어(T)의 육부(Th)가 가황 성형된다.

주홈(Tgm)이란, JATMA에 규정되어 있는 웨어 인디케이터(wear indicator)의 표시 의무를 갖는 홈이며, 일반적으로 홈폭 5.0 ㎜ 이상이고 홈 깊이 6.5 ㎜ 이상을 갖는 홈이다. 주홈(Tgm)은 타이어 주 방향으로 연재할 뿐만 아니라, 타이어 폭 방향으로 연재하는 경우도, 타이어 폭 방향에 대해 경사지는 방향으로 연재하는 경우도 있다. 부홈(Tgs)은 주홈(Tgm)보다도 홈폭이 작은, 및/또는 주홈(Tgm)보다도 홈 깊이가 작은 홈이다(단, 사이프(Tgp)를 제외한다).

본 발명에서는 성형면(2)의 표면 거칠기(Ra)에 대해 특별한 연구를 하고 있다. 이 표면 거칠기(Ra)는 JIS B0601:2001에 규정되어 있는 산술평균 거칠기이다.

홈 성형부(4)의 표면 거칠기(Ra)는 육부 성형부(5)의 표면 거칠기(Ra)보다도 작게 되어 있다. 또한, 홈 성형부(4)에서는, 적어도 주 홈 성형부(4a)를 포함하는 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하로 가장 작게 되어 있다. 보다 바람직하게는, 이 범위의 표면 거칠기(Ra)를 0.10 ㎛ 이하로 한다.

이 실시형태에서는, 부 홈 성형부(4b) 및 사이프 성형부(4c)의 표면 거칠기(Ra)도 0.12 ㎛ 이하로 되고 있고, 홈 성형부(4)의 모든 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하로 되어 있다. 홈 성형부(4)에서는, 사이프 성형부(4c)를 제외한 모든 범위의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 할 수도 있다. 또는, 주 홈 성형부(4a)의 표면 거칠기(Ra)만을 0.12 ㎛ 이하로 할 수도 있다.

표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하라는 것은, 이른바 경면 마무리 가공의 수준이며, 일반적인 타이어 가황용 몰드의 성형면에 비해 현저히 평활성이 높은 상태로 되어 있다. 이 표면 거칠기(Ra)로 마무리 가공하기 위해서는, 예를 들어 특수한 고분자 재료로 이루어지는 코어의 주위에 지립(砥粒)을 담지시킨 미디어 코어를 대상 부분에 분사하여 표면처리를 행하는 공지의 방법을 이용한다.

육부 성형부(5)의 표면 거칠기(Ra)는 3.2 ㎛ 이상으로 되어 있다. 이 표면 거칠기(Ra)의 상한은, 예를 들어 10 ㎛이다. 사이드 성형면(6)의 표면 거칠기(Ra)는 육부 성형부(5)와 마찬가지로 하면 좋다.

본 발명은, 이 실시형태와 같이, 이른바 섹셔널 타입(sectional type)의 몰드(1)에 한정하지 않고, 2분할 타입의 몰드(1)에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.

이 몰드(1)를 사용하여 타이어(T)를 제조하기 위해서는, 도 6에 예시하는 바와 같이 가황 장치(17)에 설치한 몰드(1)(1A, 1B) 중에 그린 타이어(TG)를 배치한다. 그 후, 몰드(1)를 폐형하고, 그린 타이어(TG)의 내측에서 가황 블래더(18)를 팽창시켜서 그린 타이어(TG)를 가황한다. 이 가황 공정에서는, 그린 타이어(TG)의 외표면은 성형면(2)(3, 6)에 압압되어, 성형면(2)의 형상이 전사되도록 성형된다. 소정의 가황 시간 경과 후에, 도 7에 예시하는 바와 같이 몰드(1)를 개형하고, 가황 블래더(18)를 수축시켜서, 가황 완료의 타이어(T)를 몰드(1)로부터 이형시킨다.

타이어(T)의 외표면의 표면 거칠기(Ra)는 대응하는 성형면(2)의 표면 거칠기(Ra)보다도 커지지만(거칠어지지만), 성형면(2)의 표면 거칠기(Ra)의 정도에 대체로 비례한다. 즉, 성형면(2)의 표면 거칠기(Ra)가 작을수록, 그 성형면(2)에 대응하는 타이어(T)의 부위의 표면 거칠기(Ra)는 작아진다. 따라서 트레드(TR)에서는, 주홈(Tgm)의 표면 거칠기(Ra)가 가장 작아진다. 이 실시형태에서는, 부홈(Tgs) 및 사이프(Tgp)의 표면 거칠기(Ra)는 주홈(Tgm)과 동등해진다. 육부(Th)의 표면 거칠기(Ra)는 주홈(Tgm)보다도 커진다. 이 실시형태에서는, 사이드(TS)의 표면 거칠기(Ra)는 육부(Th)와 동등하게 된다.

본 발명에서는, 가황한 고무와 강고하게 밀착하기 쉬운 주 홈 성형부(4a)의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 하고 있다. 즉, 주 홈 성형부(4a)의 표면적이 최소한으로 되어 있기 때문에, 가황 고무(타이어(T))와 몰드(1)를 원활히 이형시킬 수 있다. 이에 따라, 이형 시에 트레드 성형면(3)에 가황 고무가 부착 잔존하여 타이어(T)에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하는 것이 가능해진다.

이 실시형태에서는, 홈 성형부(4)의 모든 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하로 되어 있기 때문에, 타이어(T)의 이형이 한층 더 원활해지고, 타이어(T)에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하기에는 점점 유리해지고 있다. 이 불량을 회피하기에는, 홈 성형부(4)의 보다 많은 부위의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 하면 좋고, 또는 표면 거칠기(Ra)를 보다 작게 하면 좋다.

한편, 육부 성형부(5)의 표면 거칠기(Ra)를 3.2 ㎛ 이상으로 하고 있기 때문에, 타이어(T)의 육부(Th)가 과잉으로 평활하게 되는 것을 회피할 수 있다. 이에 따라, 타이어(T)의 빙상 주행 성능 등이 저하되는 경우가 없고, 양호한 타이어 성능을 확보할 수 있다. 이 실시형태에서는, 사이드(TS)도 과잉으로 평활하게 되는 경우가 없다. 사이드(TS)가 과잉으로 평활하다면, 표면의 올록볼록 불균일 등이 눈에 띄게 되어 외관 품질에 영향이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 타이어(T)의 외관 품질의 향상에도 유리해진다.

이 몰드(1)를 사용하여 다수의 그린 타이어(TG)를 가황하여 타이어(T)를 제조한다. 이에 따라, 성형면(2)에 오물(X)이 부착된다. 따라서 도 8에 예시하는 세정 장치(7)를 이용하여, 성형면(2)(트레드 성형면(3))에 대해 레이저 광(L)을 조사함으로써 오물(X)을 제거한다. 그리고 오물(X)을 제거한 세정 후의 몰드(1)를 이용하여 그린 타이어(TG)를 가황하여 타이어(T)를 제조한다.

이 세정 장치(7)는 레이저 발진기(8)와, 레이저 헤드(9)와, 불활성 가스(G)를 공급하는 가스 공급부(13)를 구비하고 있다. 레이저 발진기(8)와 레이저 헤드(9)는 광케이블(8a)에 의해 접속되어 있다. 가스 공급부(13)는 불활성 가스(G)가 수용되어 있는 탱크(14)와, 호스를 통해 탱크(14)에 접속되어 있는 공급 노즐(15)을 갖고 있다. 또한, 불활성 가스(G)를 공급하는 기구(가스 공급부(13), 탱크(14) 및 공급 노즐(15))는 임의로 설치할 수 있다.

이 세정 장치(7)는 추가로 레이저 헤드(9)가 취부되는 아암(11)과, 아암(11)이나 레이저 헤드(9)의 움직임을 제어하는 제어부(12)를 구비하고 있다. 아암(11)은 아암 베이스(10)에 회전 자유자재로 취부되어 있어서, 복수의 아암부(11a, 11b)를 회전 자유자재로 접속하여 구성되어 있다. 아암(11)의 선단부에 레이저 헤드(9)가 착탈 자유자재로 장착된다.

아암(11)의 움직임을 제어함으로써, 레이저 헤드(9)를 3차원의 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 아암(11)의 선단부에 공급 노즐(15)도 장착되어 있기 때문에, 공급 노즐(15)의 선단을 항상 레이저 광(L)의 조사 방향으로 향하게 할 수 있다.

레이저 발진기(8)에 의해 공급된 레이저 광(L)은 광케이블(8a)을 통해 레이저 헤드(9)에 보내진다. 레이저 광(L)은 레이저 헤드(9)로부터 몰드(1)의 세정 대상부가 되는 트레드 성형면(3)에 조사된다.

가스 공급부(13)는 탱크(14)에 수용되어 있는 불활성 가스(G)를, 공급 노즐(15)로부터, 레이저 광(L)이 조사되어 있는 트레드 성형면(3)의 조사 범위 또는 그 주변을 향해 공급한다. 이에 따라, 조사 범위를 불활성 가스(G)의 분위기 하로 한다.

레이저 광(L)에는, 몰드(1)의 세정에 종래 사용되고 있는 레이저 광(L)을 이용할 수 있다. 조사하는 레이저 광(L)의 구체적인 사양은, 예를 들어 이하와 같다. 레이저 광(L)의 종류는, 특히 지정은 없지만, Yb-YAG 레이저 광(파장 1030 ㎚), Nd-YAG 레이저 광(파장 1064 ㎚)이 바람직하다. 레이저 광(L)의 광원 출력은 1 W 이상 5 kW 이하, 펄스 폭은 1 ns 이상 500 ns 이하, 펄스 에너지는 1 mJ 이상 0.1 J 이하, 펄스 주파수는 1 ㎑ 이상 100 ㎑ 이하, 플루언스(fluence)는 0.5 J/m² 이상 4.0 J/m² 이하, 비임 직경은 0.1 ㎜ 이상 3 ㎜ 이하, 펄스 오버랩은 0% 이상 100% 이하, 라인 오버랩은 0% 이상 100% 이하이다.

이 실시형태에서는, 핀포인트(pinpoint)에서 레이저 광(L)을 조사하는 레이저 헤드(9)를 구비하고 있지만, 레이저 헤드(9)는 이 타입에 제한되지 않는다.

예를 들어, 갈바노 미러(Galvano mirror)를 내장하고 있어서 레이저 광(L)을 폭 방향으로 스캔하여 광폭으로 조사할 수 있는 타입의 레이저 헤드(9)를 채용할 수도 있다. 레이저 헤드(9)는 하나로 한정되지 않고, 복수개를 갖는 사양으로 할 수도 있다. 동일한 타입의 레이저 헤드(9)를 복수개 갖는 것도, 다른 타입의 레이저 헤드(9)를 조합하여 갖는 사양으로 할 수도 있다.

사이프 성형부(4c)나 두께가 얇은 홈 성형부(4)의 표면 및 근원 부분은, 몰드(1)의 세정 시에는 오물(X)을 제거하기 어려운 부분으로 된다. 섹터 몰드(1A)를 세정하기 위해서는, 폐공간으로 되는 세정 부스에서 행한다. 또한, 사이드 몰드(1B)는 섹터 몰드(1A)와 마찬가지로 레이저 광(L)을 조사하여 세정할 수도 있지만, 공지의 다른 방법으로 세정할 수도 있다.

섹터 몰드(1A)를 하나씩 세정하는 경우는, 하나의 섹터 몰드(1A)를 소정의 위치에 설치한다. 그 후, 아암(11)의 움직임을 제어하고, 도 9, 도 10에 예시하는 바와 같이 레이저 헤드(9)를 세정하는 트레드 성형면(3)을 따라 이동시킨다. 이와 같이 레이저 헤드(9)를 이동시키면서, 레이저 발진기(8)로부터 공급된 레이저 광(L)을 트레드 성형면(3)에 조사한다.

필요에 따라 레이저 광(L)이 조사되어 있는 조사 범위를 향해, 공급 노즐(15)로부터 불활성 가스(G)를 공급하고, 조사 범위를 불활성 가스(G)의 분위기 하로 한다. 불활성 가스(G)로서는, 질소 가스, 아르곤 가스 등을 사용할 수 있다. 입수하기 쉽고, 비용이나 취급성 등의 관점에서, 불활성 가스(G)로서 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

조사한 레이저 광(L)에 의해 트레드 성형면(3)에 부착되어 있었던 오물(X)은 제거되어 세정된다. 세정 대상부로 되는 트레드 성형면(3)의 범위를 망라하도록 레이저 헤드(9)를 이동시키면서, 불활성 가스(G)의 분위기 하에서 레이저 광(L)을 조사하여 세정을 행한다.

세정하는 트레드 성형면(3)의 표면 거칠기(Ra)가 종래와 같이 3.2 ㎛ 이상의 수준인 경우, 대기 하에서 레이저 광(L)을 트레드 성형면(3)에 조사하여 오물(X)을 제거하고, 그 세정한 트레드 성형면(3)을 확대하여 관찰하면, 기타의 세정 방법에서는 발생되지 않는 초미세한 돌기가 형성되어 있는 것을 본원 발명자들은 확인했다. 이 초미세한 돌기의 높이는 ㎚의 수준(1 ㎚ 이상 수 백 ㎚ 이하 정도)이다.

한편, 트레드 성형면(3)의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 한 상태에서, 레이저 광(L)을 조사하여 트레드 성형면(3)을 세정하면, 세정한 트레드 성형면(3)에는 상술한 초미세한 돌기의 발생을 억제할 수 있다는 것을 본원 발명자들은 확인했다. 레이저 광(L)을 조사하여 세정한 트레드 성형면(3)에 형성되는 이 초미세한 돌기가, 가황 공정에 있어서 가황 고무를 이형시킬 때에, 세정한 트레드 성형면(3)에 가황 고무를 부착 잔존시키는 하나의 요인으로 추정된다.

그 때문에, 적어도 주 홈 성형부(4a)의 표면 거칠기(Ra)를 0.12 ㎛ 이하로 하고 있으면, 레이저 광(L)을 조사해도 주 홈 성형부(4a)에 초미세한 돌기가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 레이저 광(L)을 조사하여 트레드 성형면(3)을 세정한 후에, 이 몰드(1)를 사용하여 그린 타이어(TG)를 가황해도, 트레드 성형면(3)에 가황 고무가 부착 잔존하여 타이어(T)에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하는 것이 가능해진다.

즉, 몰드(1)가 신품일 때뿐만 아니라, 몰드(1)를 반복 사용하여 레이저 광(L)으로 세정한 후라도, 트레드 성형면(3)에 가황 고무가 부착 잔존하여 타이어(T)에 고무 결손이 발생되는 불량을 회피하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 장기간에 걸쳐, 타이어(T)에 고무 결손이 발생되는 것을 방지하면서 타이어(T)를 제조할 수 있다.

또한, 본원 발명자들은 불활성 가스(G)의 분위기 하에서 레이저 광(L)을 조사하여 트레드 성형면(3)을 세정하면, 세정한 트레드 성형면(3)에는 상술한 초미세한 돌기의 발생을 억제할 수 있다는 것도 확인했다. 레이저 광(L)의 조사가 공기(통상의 대기 성분)가 배제된 분위기 하에서 행해짐으로써, 레이저 광(L)으로 세정한 트레드 성형면(3)에 초미세한 돌기가 형성되는 것이 억제되는 것으로 생각된다. 그 때문에, 트레드 성형면(3)에 레이저 광(L)을 조사하여 세정할 때는, 조사 범위를 반드시 불활성 가스(G)의 분위기 하에 하는 것이 보다 바람직하다.

이 세정 장치(7)에서는, 불활성 가스(G)를 레이저 광(L)의 조사 범위 또는 그 주변 범위를 향해 공급하면서 레이저 광(L)을 조사하고 있다. 이에 따라, 조사 범위의 불활성 가스(G)의 농도를 높게 유지하면서, 불활성 가스(G)의 사용량을 억제하는데도 유리하게 되어 있다.

불활성 가스(G)는 대기 하에서는 하방향에 머물기 쉽기 때문에, 도 11, 도 12에 예시하는 바와 같이, 조사 범위 및 그 주변 범위를 덮는 공간(S)을 불활성 가스(G)가 충전된 상태로 하여, 레이저 광(L)을 조사할 수도 있다. 이 실시형태에서는, 조사 범위 및 그 주변 범위로 공간(S)을 둘러싸는 커버(16)를 설치하고, 공간(S)에 불활성 가스(G)를 공급하여 충전한 상태로 하고 있다.

이 커버(16)는 상면에 타이어 폭 방향으로 연재하는 개구부(16a)를 갖고 있다. 레이저 헤드(9)는 개구부(16a)의 연재 방향을 따라 이동하면서 레이저 광(L)을 조사하여 성형면(2)을 세정한다. 이 커버(16)는 몰드(1)에 대해 이동 가능하게 되어 있기 때문에, 레이저 헤드(9)의 타이어 주 방향으로의 이동에 따라, 커버(16)를 이동시킴으로써 성형면(2)의 전체를 세정하는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같은 커버(16)를 설치함으로써, 불활성 가스(G)의 확산을 방지하여 공간(S)의 불활성 가스(G)의 농도를 높게 유지하기 쉬워진다. 단, 불활성 가스(G)는 대기 하에서는 급격하게 확산하는 것은 아니기 때문에, 이 커버(16)를 생략하고, 단순히 공간(S)에 불활성 가스(G)를 공급하여 공간(S)을 불활성 가스(G)가 충전된 상태로 할 수도 있다.

레이저 광(L)의 조사 범위의 불활성 가스(G)의 농도는 적절한 범위를 설정하고, 설정한 적절한 농도 범위로 되도록, 가스 공급부(13)로부터의 불활성 가스(G)의 공급량을 제어한다. 불활성 가스(G)의 적절한 농도 범위는, 예를 들어 불활성 가스(G)의 농도를 복수 수준으로 다르게 한 분위기 하에서 레이저 광(L)을 소정의 조사 조건으로 하여 트레드 성형면(3)을 세정한다. 각각의 농도 수준의 분위기 하에서 세정한 트레드 성형면(3)에 대해, 이형 시에 가황 고무가 부착 잔존하는 정도를 파악한다. 그리고 트레드 성형면(3)에 가황 고무가 부착 잔존하지 않았을 경우의 불활성 가스(G)의 농도를, 레이저 광(L)의 그 소정의 조사 조건에 있어서의 불활성 가스(G)가 적절한 농도 범위로 설정하면 좋다.

또한, 불활성 가스(G)를 공급하는 주 목적은, 레이저 광(L)을 조사하여 오물(X)을 제거한 성형면(2)에, 상술한 초미세한 돌기를 형성시키지 않는 것이다. 그 때문에, 제거한 오물(X)을, 공급 노즐(15)로부터 공급한 불활성 가스(G)의 분류(噴流)에 의해 날려버릴 필요는 없다. 따라서 레이저 광(L)의 조사에 의해 제거된 오물(X)을, 불활성 가스(G)의 분류로 날려버리지 않도록 불활성 가스(G)를 공급하고, 레이저 광(L)이 조사되어 있는 조사 범위를 불활성 가스(G)의 분위기 하로 하면 충분하다.

도 13, 도 14에 예시하는 세정 장치(7)에서는, 복수의 섹터 몰드(1A)를 한 번에 세정한다. 즉, 하나의 그린 타이어(TG)를 가황하기 위해 필요한 수의 섹터 몰드(1A)가 트레드 성형면(3)을 내측으로 하여 환상으로 배치되어 있다. 각각의 섹터 몰드(1A)는 수취대(16b)에 재치되어 있다. 각각의 섹터 몰드(1A)는 상면에 개구부(16a)를 갖는 커버(16)에 의해 덮여 있다.

상하 이동 가능한 아암(11)은 개구부(16a)를 삽입 통과하여, 환상으로 배치된 몰드(1)의 환상 중심부에서 상하로 연재하고 있다. 아암(11)의 선단부에는 레이저 헤드(9)가 취부되어 있다. 공급 노즐(15)은 커버(16)의 상면에 취부되어 있다. 아암(11)은 그 상하 축심(軸心)을 중심으로 하여 회전 가능하게 되어 있어서, 레이저 헤드(9)도 아암(11)과 함께 회전한다. 이 레이저 헤드(9)는 상하로 흔들흔들 가능하게 되어 있다.

각각의 몰드(1)의 트레드 성형면(3)을 세정할 때는, 아암(11)을 회전시키면서 레이저 헤드(9)로부터 레이저 광(L)을 조사한다. 또한, 적절히 아암(11)의 상하 이동과 레이저 헤드(9)의 상하 흔들흔들함을 행하고, 레이저 헤드(9)를 트레드 성형면(3)의 필요 범위로 이동시켜서 레이저 광(L)에 의한 세정을 행한다.

필요에 따라, 커버(16)의 내부에는 공급 노즐(15)로부터 불활성 가스(G)를 공급하고, 트레드 성형면(3)의 레이저 광(L)이 조사되어 있는 조사 범위 및 그 주변 범위를 덮는 공간(S)을 불활성 가스(G)가 충전된 상태로 한다. 이와 같이 하여, 레이저 광(L)의 조사 범위를 불활성 가스(G)의 분위기 하로 하여 세정을 행한다.

이 세정 장치(7)에서는, 한 번에 다수의 몰드(1)를 세정할 수 있는 메리트가 있다. 아암(11)을 그 상하 축심을 중심으로 회전시키는 구조가 아니라, 수취대(16b)를 아암(11)의 상하 축심을 중심으로 회전시키는 구조로 할 수도 있다. 또한, 이 세정 장치(7)에서는, 환상으로 배치된 각각의 몰드(1)가, 공간(S)에 공급된 불활성 가스(G)가 확산하는 것을 방지한다. 즉, 각각의 몰드(1)가 커버(16)로서도 기능하기 때문에 커버(16)를 생략해도, 공간(S)에 불활성 가스(G)를 충전한 상태를 비교적 장시간 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 성형면(2)에 레이저 광(L)을 조사하여 세정할 때는, 조사 범위를 반드시 불활성 가스(G)의 분위기 하로 함으로써, 나노 수준의 초미세한 돌기가 성형면(2)에 발생되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이 불활성 가스(G)를 사용할 뿐만 아니라, 레이저 광(L)을 조사할 때는 반드시 조사 범위를 포함하는 대상 영역의 단위부피당 산소량을, 미리 설정된 기준값(0.3 ㎏/㎥ 정도) 이하로 하여 이 대상 영역을 저 산소 상태로 하면, 마찬가지로 나노 수준의 초미세한 돌기의 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어, 이 대상 영역의 산소 농도를 대기압 하에서 5% 이하로 유지하면, 이 기준값 이하의 저 산소 상태로 할 수 있다. 즉, 상술한 불활성 가스(G)를 이용하는 세정 방법에서는, 조사 범위를 불활성 가스(G)의 분위기 하에 함으로써, 조사 범위를 포함하는 대상 영역의 단위부피당 산소량이 미리 설정된 기준값 이하로 되어 있다.

[실시예]

몰드의 성형면의 상태를 표 1에 나타내는 바와 같이 4가지(케이스 1 ~ 4)로 다르게 하여, 일반적인 승용차용 타이어의 트레드에 사용되는 미가황 고무를 가황하고, 가황한 고무를 몰드의 성형면으로부터 박리시키기 위해 요하는 박리력(밀착력)을 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 박리력은 지수로 표시하고, 지수의 수치가 클수록, 박리력이 큰 것을 의미한다. 레이저 조사(Yb-YAG 레이저 광)는 대기 하에서 행하고, 타이어 가황용 몰드의 세정에 사용되고 있는 일반적인 조사 조건으로 설정했다.

표 1의 결과로부터, 몰드의 성형면의 표면 거칠기(Ra)가 작을수록, 박리력이 작게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 이 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛이면, 몰드의 성형면에 레이저 조사해도 박리력이 증대하지 않는다는 것을 알 수 있다.

1: 타이어 가황용 몰드
1A: 섹터 몰드
1B: 사이드 몰드
2: 성형면
3: 트레드 성형면
4: 홈 성형부
4a: 주 홈 성형부
4b: 부 홈 성형부
4c: 사이프 성형부
5: 육부 성형부
6: 사이드 성형면
7: 세정 장치
8: 레이저 발진기
8a: 광 케이블
9: 레이저 헤드
10: 아암 베이스
11: 아암
11a, 11b: 아암부
12: 제어부
13: 가스 공급부
14: 탱크
15: 공급 노즐
16: 커버
16a: 개구부
16b: 수취대
17: 가황 장치
18: 가황 블래더
TG: 그린 타이어
T: 가황된 타이어
TR: 트레드
TS: 사이드
Tgm: 주홈
Tgs: 부홈
Tgp: 사이프
Th: 육부
L: 레이저 광
S: 공간
X: 오물

Claims

홈 성형부와 육부 성형부를 갖는 트레드 성형면을 구비한 타이어 가황용 몰드에 있어서, 상기 홈 성형부의 표면 거칠기(Ra)가 상기 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)보다도 작고, 상기 홈 성형부에서는, 적어도 주 홈 성형부를 포함하는 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하로 가장 작게 되어 있고, 상기 육부 성형부의 표면 거칠기(Ra)가 3.2 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 타이어 가황용 몰드.
제1항에 있어서,
상기 홈 성형부에서는, 사이프 성형부를 제외한 모든 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하인 타이어 가황용 몰드.
제1항에 있어서,
상기 홈 성형부의 모든 범위의 표면 거칠기(Ra)가 0.12 ㎛ 이하인 타이어 가황용 몰드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 타이어 가황용 몰드를 사용하여 그린 타이어를 가황하는 타이어의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 트레드 성형면을 세정할 때에, 레이저 광을 상기 트레드 성형면에 조사하여 상기 트레드 성형면에 부착되어 있는 오물을 제거하는 타이어의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 레이저 광을 조사할 때는 반드시, 상기 트레드 성형면의 상기 레이저 광이 조사되는 조사 범위를 포함하는 대상 영역의 단위부피당 산소량을, 미리 설정된 기준값 이하로 하여 상기 대상 영역을 저 산소 상태로 하는 타이어의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 대상 영역을 향해 불활성 가스를 공급함으로써, 상기 대상 영역의 단위부피당 산소량을, 상기 기준값 이하로 하는 타이어의 제조 방법.