WO2004048062A1

WO2004048062A1 - タイヤ加硫金型の製造方法及びタイヤ加硫金型

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Publication number: WO2004048062A1
Application number: PCT/JP2003/014005
Authority: WO
Inventors: Gyouei Iwamoto; Takehiro Kata
Original assignee: Kabushiki Kaisha Bridgestone
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-06-10
Also published as: US20060257511A1; EP1557250A1; US7384252B2; CN1720127B; EP1557250A4; EP1557250B1; JP4382673B2; CN1720127A; ES2402660T3; JPWO2004048062A1

Abstract

タイヤ加硫金型の3DのソリッドモデルをCAD上に構築した後、このモデルから造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される所定の積層方向に分割して積層した積層モデルを作成して、上記セグメントの積層ピッチに相当する各層のスライスデータ群を作成し、このスライスデータ群に基づいて、上記粉体焼結法によりタイヤ加硫金型のセクターモールドを作製するとともに、粉体にレーザ光を照射する際に、レーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させたりして焼結体の密度を制御して、上記各層に対応する金型要素の平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせることにより、ハイブリット構造のタイヤ加硫金型を得るようにした。

Description

明細書夕ィャ加硫金型の製造方法及び夕ィャ加硫金型技術分野

本発明は、タイヤを加硫成形するためのタイャ加硫金型とその製造方法に関するものである。背景技術

タイヤを成形する際には、成型された生タイヤの内側に圧力をかけて上記生夕ィャ外表面を加熱された金型の内壁に圧着させ、生ゴムを熱と圧力とで加硫する加硫金型が用いられる。

上記加硫金型としては、タイヤー周分を一体にして鍊造したフルモールドや、第 1 1図（a ) , ( b ) に示すような、タイヤクラウン部の断面形状を有するクラウン部モールド 5 1とサイドモールド 5 2とをホルダー 5 3に取付けたセクタ —モールド 5 4を複数個環状に連結した割りモールド 5 0などがあるが、近年、第 1 2図（a) ， ( b ) に示すような、タイヤサイド部に接する上，下モールド 6 1 , 6 2と、ホルダー 6 3に固定された複数個のピース 6 4から成るセクタ一モールド 6 5をタイャ周方向に沿って複数個環状に配列したピース式タイャモールド 6 0が多く採用されてきている。上記ピース 6 4は、通常、トレッドパ夕一ンの 1ピッチ毎に、金属製の鏡型に熔湯を高温 ·高圧にて流し込んで錶造するダイカスト法にて銪造され、ビヅチバリエーションにしたがって組合わされ、上記ホルダー 6 3に取付けられる。

ところで、一般に、モールド内部の空気や加硫時において発生するガスをモ一ルド外部へ排出する方法としては、上記クラウン部モールド 5 1やピース 5 4にベントホールと呼ばれる空気抜き用の貫通孔を形成してエア抜きを行ったり、ガス抜きのための通気口や排気通路などの微小な径を有する穴部あるいは孔部を形成する方法が行われている。しかしながら、上記ベントホールにはタイヤ加硫成形時にゴム材料が流れ込んで、製品夕ィャ表面にスピューと呼ばれるゴムの突起物が残ってしまうため、成形後にこれらのスピューを除去する作業が必要であつた。

一方、通気口や排気通路を設ける方法では、上記通気口や排気通路の径が小さいだけでなく、その周囲には複雑な形状の表面突起があるため、所望の径の穴部あるいは孔部を形成するのが困難であった。例えば、フライス加工では、加工するスリツト幅が微小なため、カツ夕一強度や加工深さに限界があるだけでなく、加工時間が大幅にかかってしまうという問題点があった。また、放電加工は、電極作製が必要であるだけでなく、切粉の除去や電極曲がり等の限界のため、加工深さに限界があった。また、 C 0₂レーザ一、 YA Gレーザー等のレーザ一光を利用したレーザ一加工も考えられるが、レーザ一光の焦点距離の関係から、溝幅を 0 . 1 mm以下とした場合には、加工深さに限界があった。

このように、上記通気口や排気通路の大きさは、使用される工具の制限をうけるため微細な穴部や孔部を精度よく形成することができないため、タイャの成形時には、加硫熱により流体となったゴム材が上記穴部あるいは孔部に侵入してしまい、加硫されたタイヤの表面にスピュー多数形成されて、タイヤの外観を損ねたり、加硫金型側にはスピュー切れによる目詰まりが生じたりするなどの問題点があった。

そこで、工具を用いることなく、作製すべきタイヤの三次元画像を用いて、夕ィャ加硫金型を直接作製する方法が提案されている（例えば、特開平 1 0— 2 4 4 5 4 0号公報参照）。これは、金型の少なくとも一部または全部を、金属材料あるいはセラミヅク系材料から成る焼結可能な粉体を加熱手段で加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法を用いてタイヤ加硫金型を作製するもので、装置としては、例えば、第 1 3図に示すような、 E O S社または 3 D systems社（米国）から市販されている金型レーザー焼結装置 7 0が用いられる。この装置 7 0は、保持チヤンバ一 7 1内に平均粒子サイズが 3 0〜 1 0 0 mの粉体粒子 7 2を収納しておき、上記保持チャンバ一 7 1内の持ち上げ板 7 3を上方に所定量変位させて、厚さが 0 . 2〜0 . 5 mmの粉体層 7 2 Lを取出し、これを、分配ドクタープレ一ド 7 4により、保持チャンバ一 7 1に隣接して設けられた回収チャンバ一 7 5へ搬送し、上記回収チヤンバ一 7 5内の移送された粉体層 7 2 Lを局所加熱手段であるレーザ一装置 7 6からのレーザービーム 7 6 zにて加熱して焼結しながら積層し、積層焼結体を形成するものである。

このとき、電子制御装置 6 7により、レーザービーム 7 6 zの光路を制御するミラ一 7 8の向きを、予め記憶されたタイヤの C AD図面に基づいて制御して、上記レーザ一ビーム 7 6 zを走査し、上記粉体層 7 2 Lを所定の輪郭にて境が設定されたスペース内で焼結することにより、上記所定の輪郭形状を有する積層焼結体の各層を形成する。このような工程を繰り返すことにより、機械加工が困難であった微細な突起や通気口や排気通路などの微小な径を有する穴部あるいは孔部が形成された積層焼結体から成るタイャ加硫金型を作製することができる。ところで、タイヤ加硫金型は、複数のセクタ一モールドが成形時に高圧で緊密に係止されることから、上記加硫条件に耐え得る高い強度が要求されている。しかしながら、上記粉体焼結法を用いて作製したタイヤ加硫金型では、複雑な形状の部材を得ることはできるが、焼結部がポ一ラスであるため、従来のような錶造タイプの金型に比べて密度が低く、タイヤ加硫金型に要求される十分な強度が得られないといった問題点があった。

一方、上記タイヤ加硫金型を錡造ゃ機械加工、あるいは、鍊造と機械加工とを組合わせて作製する場合には、加工工数が多いだけでなく、一般に、同一の材料を使用しているため、第 1 4図（a) に示すように、タイヤ加硫金型 8 0のはその強度が一様であることから、所望の部分の強度のみをを高くするのが困難であつた。そのため、必要な強度を確保するためには、全体を強度アップせざるを得ず、無駄が多かった。

そこで、第 1 4図（b ) に示すように、タイヤ加硫金型 8 0の嵌合部 8 1には鉄等の強度の高い材料を使用し、そのタイヤクラウン部 8 2を含むその他の部分は重量 ·熱伝導性を考慮してアルミニウムを使用する、いわゆるハイプリット構造等を採用する方法も行われているが、これにより、加工工数が更に増加し、コストアヅプしてしまうといった問題点があった。本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、金型の内壁形状が複雑な部分や、通気口や排気通路などを精度良く形成することができるとともに、十分な強度と耐久性とを有するタイャ加硫金型を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の請求の範囲 1に記載の発明は、タイヤ加硫金型を製造する際に、タイャトレツド部に配置される金型要素の少なくとも一部を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される金型要素を上記焼結体よりも空孔の少ない部材か、あるいは、空孔のない部材から構成して、上記金型に粗密分布を付与したことを特徴とするもので、これにより、必要な強度を確保しながら金型の軽量化を容易に図ることが可能となる。

請求の範囲 2に記載の発明は、請求の範囲 1に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体に、例えば、レ —ザ装置やマイクロ波発振機などの局所的な加熱手段を用いて加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製するタイヤ加硫金型の製造方法において、造型時に、タイヤクラウン部の構造が複雑で、かつ、強度を要求されていない部分などについては焼結体の密度を低くし、タイヤクラウン部の突起部の少ない部分や金型の嵌合部等の強度を要求される部分などについては焼結体の密度を高くするなど、金型の一部または全部を構成する焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とするものでもので、これにより、その夕イベントホールを用いることなくエア抜きを行うことができるとともに、金型としての強度を十分に確保することが可能となる。

請求の範囲 3に記載の発明は、請求の範囲 2に記載のタイャ加硫金型の製造方法において、上記粉体にレーザ光を照射して加熱するとともに、上記レーザ光の出力を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする。

請求の範囲 4に記載の発明は、請求の範囲 2に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法において、上記粉体にレーザ光を照射して加熱するとともに、上記レーザ光の照射時間を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする。請求の範囲 5に記載の発明は、請求の範囲 2〜請求の範囲 4のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体を加熱 ·焼結する際に、上記粉体の粒度を変ィ匕させて空孔率を変化させたことを特徴とする。

請求の範囲 6に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法は、上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする。

請求の範囲 7に記載のタイヤ加硫金型の製造方法は、上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする。

また、請求の範囲 8に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 7のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレヅド形成部に接する側にトレヅドパ夕一ンを形成するための複数個のピ一スを配置して成るピース式夕ィャモールドとし、上記各ピースの一部または全部を上記粉体焼結法により作製するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 9に記載の発明は、請求の範囲 8に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法において、上記複数個のピースを上記粉体焼結法により一体に作製するとともに、上記ピース間に位置する所定の領域の粉体へのレ一ザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピースの境界にエア抜き用のスリヅトを形成するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 0に記載の発明は、請求の範囲 8に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記各ピースをそれそれ上記粉体焼結法により作製するとともに、上記ピースのピース分割面に接する少なくとも一部または全部の粉体へのレ一ザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ビース分割面にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 1に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 0のいずれかに記載のタイャ加硫金型の製造方法において、突起部周辺や突起部の交差する箇所などの、タイヤクラウン部のエア溜りができ易い箇所に配置される金型要素を上記粉体焼結法により作製し、この作製された焼結体から成る金型要素を、別途作製された金型本体またはピースと結合させるようにしたことを特徴とする。請求の範囲 1 2に記載の発明は、請求の範囲 1 1に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の製造方法は、上記金型要素を、予め上記金型本体または上記ピースを鎵造する錡型内に配置し、鎵造時に、上記金型要素と上記金型本体またはピースとを結合させるようにしたことを特徴とする。請求の範囲 1 3に記載の発明は、請求の範囲 1 1に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記金型要素を、別途錶造された金型本体またはピースに埋設するようにしたことを特徴とする。

また、請求の範囲 1 4に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 2のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、金型あるいはピースの少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤの 3次元 C ADを用いて上記夕ィャのモデルを作成した後、このモデルを所定の角度の互いに平行な複数の面で分割した積層モデルを作成し、このモデルに基づいて、上記分割された各層毎に上記粉体を加熱'焼結するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 5に記載の発明は、請求の範囲 1 4に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、タイヤ加硫金型の製造方法は、上記積層ピッチを 0 . 1〜0 . 5 mmとしたことを特徴とする。

また、請求の範囲 1 6に記載の発明は、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱 ·焼結して積層して成るタイヤ加硫金型であって、タイヤトレッド部に配置される部材を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される部材を、例えば、上記焼結体よりも密度が高くしたがって空孔率の低い焼結体から成る部材のように、空孔の少ない部材か、あるいは、金属あるいは合金を溶融して製造された部材のように、空孔のない部材から構成したことを特徴とするものである。

請求の範囲 1 7に記載の発明は、請求の範囲 1 6に記載のタイヤ加硫金型において、タイヤ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱'焼結して積層して成ることを特徴とするものである。

請求の範囲 1 8に記載の発明は、請求の範囲 1 7に記載のタイヤ加硫金型において、少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺に配置される金型要素を粉体焼結法により作製したことを特徴とする。

請求の範囲 1 9に記載の発明は、請求の範囲 1 7または請求の範囲 1 8に記載のタイヤ加硫金型において、上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレヅド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピ —ス式タイヤモ一ルドとしたものである。

また、請求の範囲 2 0に記載の発明は、タイヤ加硫金型を製造する際に、金型の少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたことを特徴とするものである。

請求の範囲 2 1に記載の発明は、請求の範囲 2 0に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記金属または合金の熔浸量を制御して上記金型の密度を制御することを特徴とする。

請求の範囲 2 2に記載の発明は、請求の範囲 2 0または請求の範囲 2 1に記載のタイャ加硫金型の製造方法において、上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする。

請求の範囲 2 3に記載の発明は、請求の範囲 2 2に記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする。

請求の範囲 2 4に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 3のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法において、上記熔浸させる金属または合金を、 ^1またはアルミニウム、もしくは、銅またはアルミニウムの合金としたことを特徴とする。

また、請求の範囲 2 5に記載の発明は、金型の少なくとも一部または全部が、焼結可能な粉体を加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製して成るタイヤ加硫金型であって、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とするものである。

請求の範囲 2 6に記載の発明は、請求の範囲 2 5に記載のタイヤ加硫金型において、上記粉体をアルミニウム粉体とするとともに、上記熔浸させる合金をアルミニゥム合金としたものである。

請求の範囲 2 7に記載の発明は、請求の範囲 2 5または請求の範囲 2 6に記載のタイヤ加硫金型において、上記金型の、タイヤのサイプを形成するためのブレ ―ド植え込み溝部を上記積層焼結体により構成したものである。

請求の範囲 2 8に記載の発明は、請求の範囲 2 5〜請求の範囲 2 7のいずれかに記載のタイヤ加硫金型において、タイヤのサイプを形成するためのプレードを上記積層焼結体により構成したものである。

請求の範囲 2 9に記載の発明は、請求の範囲 2 5〜請求の範囲 2 8のいずれかに記載のタイヤ加硫金型において、上記金型のエア排出用スリット溝部を上記積層焼結体により構成したものである。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の最良の形態 1に係る夕ィャ加硫金型の構成を示す模式図である。

第 2図は、本最良の形態 1に係る夕ィャ加硫金型の粗密分布を示す図ある。第 3図は、本最良の形態 1に係るタイヤ加硫金型の製造方法を示す図である。第 4図は、本発明による加硫金型の他の構成を示す図である。

第 5図は、本発明による加硫金型の他の構成を示す図である。

第 6図は、本最良の形態 2に係るタイヤ加硫金型の構成を示す模式図である。第 7図は、本最良の形態 2に係る加硫金型ピースのタイヤトレヅド形成面の概要を示す図である。

第 8図は、本発明の最良の形態 3に係る夕ィャ加硫金型の構成を示す模式図でめる。

第 9図は、本最良の形態 3に係わる加硫金型ピースの要部の拡大図である。第 1 0図は、熔浸装置の概要を示す模式図である。

第 1 1図は、従来の割りモールドのー構成例を示す図である。

第 1 2図は、従来のピース式タイヤモールドの一構成例を示す図である。第 1 3図は、金型レーザー焼結装置の一構成例を示す図である。

第 1 4図は、従来のハイプリット構造のタイヤ加硫金型を示す模式図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。

最良の形態 1 .

第 1図（a) ，（b) は、本最良の形態に係るタイヤ加硫金型 1 0の構成を示す図で、このタイヤ加硫金型 1 0は複数のセクタ一モールド 1 1 ( 1 1 A〜： L 1 J ) を複数個環状に連結した割りモールドである。本例では、上記セクタ一モ一ルド 1 1のタイヤ側（内側）にタイヤクラウン部の断面形状を有するクラウン部 1 2と、サイドトレヅド部に当接するサイド部 1 3とを、上記上述した粉体焼結法を用いて一体に造型するとともに、造型時には、第 2図（a) に示すように、構造が複雑ではあるが、強度を要求されていないクラウン部 1 2を含む部分は焼結体の密度の低い（したがって空孔が多い）粗部 1 1 aとし、サイド部 1 3の金型の嵌合部に相当する部分（以下、嵌合部という） 1 3 aのように、強度を要求される部分ついては密度の高い（したがって空孔が少ない）密部 1 l bとなるように、焼結される粉体の加熱 ·焼結条件を変更して上記粉体を焼結する。これにより、セクタ一モ一ルド 1 1を一工程で造型することができるので、上記第 1 3 図（b ) に示したようなハイブリット構造のタイヤ加硫金型 1 0を容易に得ることが可能となる。タイヤ加硫金型 1 0に粗密分布を付与する際に例えば、第 2 図（b ) に示すように、クラウン部 1 2と上言 3嵌合部 1 3 aとの間に、その密度がクラウン部 1 2に向かうにしたがって粗となる、すなわち、上記焼結体の空孔率が徐々に高くなるような変位部 1 1 cを設けてもよい。

次に、上記セクタ一モールド 1 1の製造方法について説明する。

まず、タイヤ加硫金型 1 0の 3 Dのゾリヅドモデルを CAD上に構築する。このとき、この周上約 1 0分割のコアを一体でモデリングし、その後上記コアを、第 3図（a ) に示すような、セクタ一モールド 1 1に対応するセグメント 1 1 M に分割する。そして、第 3図（b ) に示すように、各セグメント 1 1 Mについて積層方向を設定する。この積層方向は、加工時間、完成時の強度、上述した金型レーザー焼結装置 7 0内でのネスティング（粉体の収納状況）等を考慮して適宜決定されるもので、本例では、タイヤ内径側からタイヤ外径側に向かう方向としたが、これに限るものではない。また、上記積層方向は各セグメント 1 1 Mで同じ角度であってもよいし、セグメント 1 1 M毎に異なる角度としてもよい。次に、上記積層方向に垂直な面で積層ピヅチ Pを設定する。この積層ピッチ P は上記セグメント 1 1.Mの各層 1 l mの厚みに相当するもので、通常、 0 . 1〜 0 . 5 mm程度であるが、造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される。なお、構造が複雑なクラウン部 1 2 Mを含む層のピッチを細くし、サイド部 1 3 Mのピッチを荒くするようにすれば、層数を少なくすることができ、効率よく焼結を行うことができる。

そして、第 3図（c ) に示すような、各層 1 l mのデ一夕を示すスライスデ一夕群を作成する。このとき、各層 1 l mの積層順に、積層ピッチの各断面での平面形状と、上記各層 1 l mの平面内及び深さ方向の密度分布とを設定し、上記形状デ一夕と密度デ一夕とを金型レーザー焼結装置 5 0の電子制御装置 5 7の制御データとして出力する。

電子制御装置 5 7は、上記デ一夕に基づいて金型レーザ一焼結装置 7 0を制御し、粉体焼結法により、上記セグメント 1 1 Mに対応するセクタ一モールド 1 1 を、タイヤ内径側から順次造型する。具体的には、上記積層ピッチ Pに相当する厚みのアルミニウムやステンレス等の粉体層を形成し、上記スライスデータで表わされる各積層 1 l mのピッチ断面形状をなぞって、レ一ザ照射にて上記粉末同士を焼結 '固化する作業を繰り返し、上記セクタ一モールド 1 1のクラウン部 1 2とサイド部 1 3とを一体に造型する。上記セクタ一モールド 1 1をタイヤ内径側から順次造型する際に、本例では、第 3図（d) に示すように、各位置におけるレーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させて、上記セグメント 1 1 Mの各層 1 1 mに対応する金型要素 1 2 k〜 1 4 kの平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせる。具体的には、構造が複雑ではあるが、強度を要求されていないクラウン部 1 2を含む部分の金型要素 1 2 kは焼結体の密度が低くなるように、サイド部 1 3の金型の嵌合部 1 3 aに相当する部分のように、強度を要求される部分の金型要素 1 3 kについては密度を高くするように、レーザ光の出力または照射時間を増減させる。また、クラウン部 1 2と上記嵌合部 1 3 aとの間の金型要素 1 4 は、その密度がクラウン部 1 2に向かうにしたがって粗となるように、上記レ一ザ光の出力または照射時間を増減させることにより、上記第 2図（b ) に示すような、粗部 1 l a、密部 1 l b、及び、変位部 1 1 c を有するセクタ一モールド 1 1を造型することができる。

なお、上記のような粗密分布を付与する際には、レーザ光の出力または照射時間は所定の厚さ毎に増減させてもよいし、連続的に増減させてもよい。

これにより、上記タイヤ加硫金型 1 0の嵌合部 1 3 aは組成が密になり、したがって強度が高くなるとともに、クラウン部 1 2は組成が粗になり軽量となるので、一つの工程でハイプリヅト構造の金型を得ることができる。

また、上記クラウン部 1 2は密度が粗なポーラスな焼結体で構成されているので、ベントホールを用いることなく、加硫金型 1 0内部の空気やタイヤ加硫時に発生するガスを上言己金型 1 0外へ排出することができる。

このように、本最良の形態 1では、タイヤ加硫金型 1 0の 3 Dのソリッドモデルを C AD上に構築した後、このモデルから造型精度、加工時間を考慮して最適値が決定される所定の積層方向に分割して積層した積層モデル（セグメント 1 1 M) を作成して、上記セグメント 1 1 Mの積層ピッチに相当する各層 1 l mのスライスデ一夕群を作成し、このスライスデ一夕群に基づいて、上記粉体焼結法によりタイヤ加硫金型 1 0のセクタ一モ一ルド 1 1を作製するとともに、粉体にレ一ザ光を照射する際に、レーザ光の出力を増減させたり、上記レーザ光の照射時間を増減させたりして焼結体の密度を制御して、上記各層 1 l mに対応する金型要素の平面内及び深さ方向に粗密分布を持たせるようにしたので、ハイブリヅト構造のセクタ一モールド 1 1を容易にかつ一工程で製造することができる。また、クラウン部 1 2を構成する焼結体の密度を粗にしてタイヤトレツド形成面に連通する空孔を多くすることにより、ベントホールを用いることなく、上記タイヤ加硫金型 1 0内部の空気やタイヤ加硫時に発生するガスを上記金型 1 0外へ排出することができる。

なお、上記最良の形態 1では、割りモ一ルドタイプの加硫金型 1 0について説明したが、積層方向が各セグメント 1 1 Mで同じ角度であってもよい場合には、コア全体（タイヤ加硫金型 1 0 ) を一体に製造することも可能である。

また、本発明は、上記フルモールド夕ィプゃ割りモールド夕ィプの加硫金型に限るものではなく、ピース式タイヤモ一ルドについても適用可能であることはいうまでもない。具体的には、第 4図（a) , (b ) に示すように、各ピース 1 5 をそれそれ上記粉体焼結法により作製しこれを図示しないホルダーに組付ける。このとき、上記ビース 1 5のピース分割面 1 5 a , 1 5 bに接する位置する少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱くしたり省略するなどして、上記ピース分割面 1 5 a , 1 5 bにエア抜き用のスリット 1 6 a， 1 6 bを形成するようにすれば、ピース 1 5を構成する焼結体の焼結度を上げて密度を高くしてもエア抜きを十分に行うことができるので、加硫金型の耐久性を更に向上させることができる。

あるいは、第 5図（a) ， (b ) に示すように、複数個のピース 1 7を上記粉体焼結法により一体に作製して、ピース一体型のセクタ一モールドを作製するようにしてもよい。これにより、個々のピース 1 7を組付ける必要がないので、製造のリードタイムを大幅に短縮することができる。なお、この場合には、上記ピ —ス 1 7 , 1 7間に位置する所定の領域の少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱くしたり省略するなどして、上記ピース 1 7， 1 7の境界にエア抜き用のスリヅト 1 8 a , 1 8 bを形成することが好ましい。

また、上記例では、レーザ光の出力や照射時間などの力 D熱 '焼結条件を変ィ匕させて焼結体に粗密分布を付与する場合について説明したが、上記粉体の粒度を変化させてクラウン部 1 2を構成する焼結体の空孔率を高くし、嵌合部 1 3 aを構成する焼結体の空孔率を低くすることにより、焼結体に粗密分布を付与してもよい。また、加熱 .焼結条件と、粉体の粒度の両方を変化させてもよい。最良の形態 2 .

第 6図（a) , ( b) は、本最良の形態 2に係るタイヤ加硫金型 2 0の構成を示す図で、この金型 2 0は、タイヤサイド部に接する上，下モールド 2 1 , 2 2 と、ホルダー 2 3に固定された複数個の加硫金型ピース（以下、ビースという） 2 4とから成るセクタ一モールド 2 5をタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列して構成される。上記各ピース 2 4の凹部となるトレヅド型付け面（金型 2 0の内面に露出している部分） 2 4 aがタイヤ形成面、すなわち、加硫する生タイヤのゴムが密着する部分である。

各ピース 2 4のタイヤ形成面 2 4 aには、例えば、第 7図に示すように、タイャトレッドの縦溝のパターンに対応する突起部（以下、リブ部という） 2 4 Rや、横溝のパターン（ラグパターン）対応する突起部（以下、ラグ部という） 2 4 Lなどの突起部が設けられている。本例では、上記ビース 2 4のリブ部 2 4 Rとラグ部 2 4 Lとの交差部に配置される金型要素 2 4 mを、金属あるいは合金の粉末を上述した粉体焼結法を用いて焼結して成るポ一ラス状の部材により構成するとともに、上記金型要素 2 4 mが結合される上記ピース 2 4のピース本体 2 4 M に、上記ピース 2 4とホルダー 2 3との間に設けられた空隙 2 4 sを介して、ホルダ一 2 3の図示しない排気孔に連通する排気通路を設けるようにしている。上記金型要素 2 4 mは、具体的には、アルミニウム粉末、あるいは、ステンレス粉末を 0 . 1〜0 . 5 mm程度の層に敷き詰め、レ一ザにて所望の形状に焼結して固める作業を繰り返し、 C ADデ一夕から現物を直接作製する。そして、上記金型要素 2 4 mを、上記ピース 2 4を銪造する錡型内に配置し、錶造時に、上記金型要素 2 4 mと上記ピース本体 2 4 Mとを一体化する。なお、ピース本体 2 4 Mを別途錶造し、このピース本体 2 4 Mに上記金型要素 2 4 mを埋設するための穴を作って上記金型要素 2 4 mを埋設するなどして一体化してもよい。

上記交差部は、モールド内部の空気や力 Π硫時において発生するガスタイヤ加硫時に発生するガスが滞留しやすい、いわゆるエア溜りとなるので、上記交差部にポーラス状の部材から成る金型要素 2 4 mを配置することにより、ベントホールを用いることなく、上記空気やガスをタイヤ加硫金型 2 0外へ排出することができる。このとき、上記金型要素 2 4 mのピース本体 2 4 M近傍で、エア溜りとなり難い部分については、レーザ光の出力や照射時間などを増カ卩させて、当該箇所の焼結体の密度を高くしておくことが好ましい。

また、上記ピース 2 4のパターン形状や金型要素 2 4 mの配置される箇所によつて、上記焼結する粉体の粒度を変ィ匕させて空孔率を変ィ匕させることにより、ェァ抜きを更に効率的に行うことができる。

なお、上記金型要素 2 4 mは、夕ィャ加硫金型 2 0のタイヤクラウン部形成面側一部のみしか使用されていないので、金型 2 0の型締め時にはセクタ一モールド 2 5に圧力が作用しても、強度上問題になることはない。

このように、本最良の形態 2では、タイヤ加硫金型 2 0内部の空気や加硫時において発生するガスタイヤ加硫時に発生するガスが滞留しやすい、ピース 2 4の夕ィャ形成面 2 4 aに設けられたリブ部 2 4 Rとラグ部 2 4 Lとの交差部に、粉体焼結法を用いて焼結して成るポーラス状の部材から成る金型要素 2 4 mを配置するとともに、上記金型要素 2 4 mが結合される上記ピース 2 4のピース本体 2 4 Mに、上記金型 2 0の排気孔に連通する排気通路を設けるようにしたので、ぺントホールを用いることなく、上記空気やガスをタイヤ加硫金型 2 0外へ容易に排出することができる。また、上記金型要素 2 4 mを、タイヤ加硫金型 2 0の夕ィャクラウン部形成面側一部のみに使用しているので、ポーラスな部品を使用しても夕ィャ加硫金型 2 0の強度を十分に維持することができる。

なお、上記最良の形態 2では、ピース本体 2 4 Mに、金型 2 0の排気孔に連通する排気通路を設けたが、金型要素 2 4 mをピース分割面に接するような位置に配置するとか、ピース分割面と上記金型要素 2 4 mとに連通するスリヅトを設けるなどすれば、上記ピース本体 2 4 Mの排気通路は必ずしも必要ではない。また、上記例では、タイヤ加硫金型 2 0がピース式タイヤモ一ルドである場合について説明したが、本発明は、フルモールドや割りモールドなど、他のタイプの加硫金型についても適用可能であることはいうまでもない。最良の形態 3 .

第 8図（a) ， ( b ) は、本最良の形態に係るタイヤ加硫金型 3 0の構成を示す図で、この金型 3 0は、タイヤサイド部に接する上，下モールド 3 1， 3 2と、ホルダー 3 3に固定された複数個のピース 3 4から成るセクタ一モールド 3 5 をタイヤ周方向に沿って複数個環状に配列して構成される。上記各ピース 3 4の凹部となるトレヅド型付け面（金型 3 0の内面に露出している部分） 3 4 aが夕ィャ形成面、すなわち、加硫する生タイヤのゴムが密着する部分である。

上言 3各ピース 3 4には、第 9図にも示すように、タイヤのトレッド部 3 4 Tの溝部 3 6 Tに対応する、上記トレツド型付け面 3 4 aの表面に形成される突起部 3 6の近傍に、タイヤ加硫時に発生するガス等をモールド外部へ逃すための複数のスリヅト 3 7が設けられており、タイヤのトレヅド部 3 4 Tのブロック 3 8 T に対応する溝部 3 8には、サイプ 3 9 Tを形成するためのプレード 3 9が設けられている。

本例では、上記スリット 3 7やブレード 3 9が設けられているピース 3 4を、上述した粉体焼結法を用いて作製した後、上記ピース 3 4に金属または合金を熔浸させて上記ピ一ス 3 4の密度を制御することにより、金型 3 0の強度と空気透過性とを確保するようにしている。

次に、本発明によるピース 3 4の作製方法について説明する。

まず、上記金型レ一ザ一焼結装置と同様な構成の焼結装置を用い、平均粒径が 1 0〜8 0〃mの焼結可能な金属粉体（ここでは、 S U Sの粉体）を、予め設定したピース 3 4の C AD図面に基づき、局所加熱手段であるレ一ザ一ビームで加熱し、積層ピヅチ 0 . 0 2〜0 . 2 mmにて造型して、 3 0 0 0 ~ 5 0 0 0層の積層を行うことにより、上記各ピース 3 4の凹部となるトレヅド型付け面 3 4 a の表面に形成される突起部 3 6の近傍に、ホルダー 3 3に設けられた排気孔に連通する、溝幅が 0 . 1 mm以下の複数のスリット 3 7と、タイヤトレヅドのサイプを形成するためのプレード 3 9とを有するピース 3 4を作製する。なお、粉体焼結法の詳細については、上記従来例と同様であるので省略する。

本例では、上記作製されピース 3 4を、例えば、第 1 0図に示すような、熔浸装置 4 0の収納容器 4 1内に投入した後、上記ピース 3 4を構成する S U Sよりも融解温度の低い金属 T (ここでは、銅）の融点以上の温度まで加熱した後、熔浸金属供給装置 4 2内に収納された溶融した上記金属 Tをビストン 4 3により、上記収納容器 4 1の溶湯導入口 4 4に連通する溶湯通路 4 5に圧送して、上記収納容器 4 1内に導入し、上記ピース 3 4を構成する焼結体の気孔（空孔）内に上記金属 Tを熔浸させる。

なお、上記金属 Tを熔浸させる方法としては、予め溶解させた金属 Tが収納されている容器を準備し、この容器内に、所定の温度に予備加熱した上記ピース 3 4を浸潰させるようにしてもよい。

このとき、上記ピース 3 4の加熱温度や、上記金属 Tの溶湯の温度ゃ熔浸時間等を制御して上記金属 Tの熔浸量を制御することにより、上記ピース 3 4を構成する焼結体の密度を制御することができる。また、上記ピ一ス 3 4を構成する焼結体の気孔内への金属 Tの熔浸量により上記焼結体の気孔率も変ィ匕するので、上記熔浸量を変化させ、上記タイヤ加硫金型 3 0の空気透過性を制御することができる。したがって、上記金属 Tの種類ゃ熔浸条件等を適宜設定することにより、上記金型 3 0のの強度と空気透過性とを制御することが可能となる。

このように、本最良の形態 3では、タイヤ加硫金型 3 0の、微小なスリット 3 7及びブレード 3 9が設けられている加硫金型ピース 3 4を、粉体焼結法により作製した後、上記ピース 3 4を熔浸装置 4 0に投入して、上記ピース 3 4を構成する焼結体の気孔内に上記金属 Tを熔浸させるようにしたので、金型 3 0の内壁形状が複雑な部分や、微小なスリット 3 7及びブレード 3 9などを精度良く形成することができるとともに、金型 3 0の焼結部の密度を向上させることができるので、金型 3 0の強度を大幅に向上させることができる。

また、上記焼結体の気孔内に熔浸させる金属または合金の量を適宜制御することにより、金型 3 0の強度と空気透過性とを確保することができる。

なお、上記最良の形態 3では、 S U Sの粉体を用いてピース 3 4を作製した後、このピース 3 4に銅を含浸させた場合について説明したが、ピース 3 4を構成する材料はこれに限るものではなく、加硫金型に多く用いられるアルミニウム粉体などのような焼結可能な粉体であれば、他の金属粉体あるいは合金粉体を用いてもよい。また、嫁浸する金属あるいは合金は、上記銅に限るものではなく、ピ —ス 3 4を構成する粉体よりも融点が低いものであればよく、特に、アルミニゥム粉体を用いた場合には、熔浸する金属として、アルミニウム合金を用いることが好ましい。

また、上記例では、粉体焼結法により直接ブレード 3 9を形成したが、上記ブレード 3 9に代えて、ブレード植え込み溝部を形成し、このブレード植え込み溝部に別途作製したブレードを植え込むようにしてもよい。

<実施例 >

平均粒径が 2 0 //mの S U Sの粉体を用い、粉体焼結法により、積層ピッチ 0 . 0 5 mmで約 4 0 0 0回の積層を行って乗用車用タイヤの加硫金型ピースを作製した後、上記ピースに銅による熔浸を実施し、得られた加硫金型ピースの密度及び強度を測定した。また、比較のため、熔浸を行わない加硫金型ピースを作製してその密度と強度を測定した。

その結果、本発明による加硫金型ピースは、熔浸前には 6 0 %であった密度が 9 8 %となり、従来に比べて 3 5 %以上向上した。また、強度についても、熔浸前に 8 0 MP aであったものが 5 8 0 MP aとなり、従来に対して約 7倍向上しており、従来の錶造タイプの加硫金型ピースと比較しても、強度的に問題のないことが確認された。産業上の利用可能性

以上説明したように、タイャ加硫金型の一部または全部を焼結可能な粉体に、例えば、レーザ装置やマイクロ波発振機などの局所的な加熱手段を用いて加熱 · 焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤクラウン部の構造が複雑で、かつ、強度を要求されていない部分などについては焼結体の密度を低くし、タイヤクラウン部の突起部の少ない部分や金型の嵌合部等の強度を要求される部分などについては焼結体の密度を高くしたり、上記焼結部を除く部分を錶造にて作製してこれに上記焼結体を埋設するなどして、上記金型に粗密分布を付与するようにしたので、ハイブリツト構造のタイヤ加硫金型を容易に製造することができる。したがって、加工工数を低減して製造のリードタイムを大幅に短縮することができる。また、タイヤクラウン部のエア溜まりなどには密度が低い焼結体が配置されているので、夕イベントホ一ルを用いることなく、容易にエア抜きを行うことができる。

また、金型の少なくとも一部または全部を、粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたので、金型の内壁形状が複雑な部分や、通気口や排気通路などを精度良く形成することができるとともに、金型の焼結部の密度を向上させることができるので、金型の強度を大幅に向上させることができる。

Claims

請求の範囲

タイヤトレツド部に配置される金型要素の少なくとも一部を焼結体から成る部材で構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される金型要素を上記焼結体よりも空孔の少ない部材かあるいは空孔のない部材から構成して、上記金型に粗密分布を付与したことを特徴とするタイャ加硫金型の製造方法。

タイヤ加硫金型の一部または全部を、焼結可能な粉体に局所的な加熱手段を用いて加熱 '焼結して積層する粉体焼結法により作製するとともに、上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする請求の範囲 1に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法。

上記粉体にレ一ザ光を照射して上記粉体を加熱 '焼結する.とともに、上記レーザ光の出力を増減させて上記焼結体に粗密分布を付与したことを特徴とする請求の範囲 2に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

上記粉体にレーザ光を照射して上記粉体を加熱 '焼結するとともに、上記レーザ光の照射時間を増減させて上記焼結体に密度分布を付与したことを特徴とする請求の範囲 2に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

上記粉体を加熱 ·焼結する際に、上記粉体の粒度を変化させて空孔率を変化させたことを特徴とする請求の範囲 2〜請求の範囲 4のいずれかに記載のタイャ加硫金型の製造方法。

上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする請求の範囲 2〜請求の範囲 5のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする請求の範囲 6に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法。

上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレッド形成部に接する側にトレッドパ夕一ンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイヤモールドとし、上記各ピースの一部または全部を上記粉体焼結法により作製するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 7のいずれかに記載のタイャ加硫金型の製造方法。

上記複数個のビースを上記粉体焼結法により一体に作製するとともに、上記ピース間に位置する所定の領域の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ビースの境界にエア抜き用のスリツトを形成するようにしたことを特徴とする請求の範囲 8に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記各ピースをそれそれ上記粉体焼結法により作製するとともに、上記ピースのピース分割面に接する少なくとも一部または全部の粉体へのレーザ光の照射を弱めたりあるいは省略して、上記ピース分割面にエア抜き用のスリットを形成するようにしたことを特徴とする請求の範囲 8に記載の夕ィャ加硫金型の製造方法。

. 少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺配置される金型要素を上記粉体焼結法により作製し、この作製された焼結体から成る金型要素を、別途作製された金型本体またはピースと結合させるようにしたことを特徴とする請求の範囲 1に記載のタイャ加硫金型の製造方法。

. 上記金型要素を、予め上記金型本体または上記ビースを錶造する錶型内に配置し、鎳造時に、上記金型要素と上記金型本体またはピースとを結合させるようにしたことを特徴とする請求の範囲 1 1に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記金型要素を、別途錶造された金型本体またはピースに埋設するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1 1に記載のタイヤ加硫金型の製造方 . 金型あるいはピースの少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製する際に、タイヤの 3次元 C A Dを用いて上記タイヤのモデルを作成した後、このモデルを所定の角度の互いに平行な複数の面で分割した積層モデルを作成し、この積層モデルに基づいて、上記分割された各層毎に上記粉体を加熱 ·焼結するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 1 3のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記積層ピッチを 0 . ：!〜 0 . 5 mmとしたことを特徴とする請求の範囲 1 4に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. タイヤトレッド部に配置される部材を焼結体から構成するとともに、上記金型の嵌合部に配置される部材を、空孔の少ない部材か、あるいは、空孔のな、部材から構成したことを特徴とするタイャ加硫金型。

. タイヤ加硫金型の一部または全部が、焼結可能な粉体を局所的な加熱手段を用いて加熱 ·焼結して積層して成ることを特徴とする請求の範囲 1 6 に記載のタイヤ加硫金型。

. 少なくともタイヤクラウン部の突起部周辺に配置される金型要素を粉体焼結法により作製したことを特徴とする請求の範囲 1 7に記載のタイヤ加硫金型。

. 上記タイヤ加硫金型を、タイヤのトレヅド形成部に接する側にトレッドパターンを形成するための複数個のピースを配置して成るピース式タイャモールドとしたことを特徴とする請求の範囲 1 6〜請求の範囲 1 8のいずれかに記載の夕ィャ加硫金型。

. 金型の少なくとも一部または全部を、焼結可能な粉体を加熱 '焼結して積層する粉体焼結法により作製した後、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させるようにしたことを特徴とするタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記金属または合金の熔浸量を制御して上記金型の密度を制御することを特徴とする請求の範囲 2 0に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記粉体を金属または合金から成る粉体としたことを特徴とする請求の範囲 2 0または請求の範囲 2 1に記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 上記粉体をアルミニウム粉体としたことを特徴とする請求の範囲 2 2に記載のタイャ加硫金型の製造方法。

. 上記熔浸させる金属または合金を、銅またはアルミニウム、もしくは、銅またはアルミニウムの合金としたことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 3のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の製造方法。

. 金型の少なくとも一部または全部が、焼結可能な粉体を加熱 ·焼結して積層する粉体焼結法により作製して成るタイャ加硫金型であって、上記金型の上記積層焼結体の気孔内に金属または合金を熔浸させて成ることを特徴とするタイヤ加硫金型。

. 上記粉体をアルミニウム粉体とするとともに、上記熔浸させる合金をァルミニゥム合金としたことを特徴とする請求の範囲 2 5に記載のタイヤ加硫金型。

. 上記金型の、タイヤのサイプを形成するためのプレード植え込み溝部を上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲 2 5または請求の範囲 2 6に記載のタイヤ加硫金型。

. タイヤのサイプを形成するためのブレードを上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲 2 5〜請求の範囲 2 7のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。

. 上記金型のエア排出用スリヅト溝部を上記積層焼結体により構成したことを特徴とする請求の範囲 2 5〜請求の範囲 2 8のいずれかに記載のタイャ加硫金型。