JP2007237708A - タイヤ用モールドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤにベアーが生じにくくかつ形状自由度の高いモールドが、簡便に得られる製造方法の提供。
【解決手段】モールドのピース１２は、キャビティ面１４、２つの分割面１６及び背面１８を備えている。このキャビティ面１４は、凸部２０と凹部２２とを備えている。ピース１２は、ベース２４、第一金属片２６及び第二金属片２８からなる。第一金属片２６と第二金属片２８との間には、スリット３０が形成されている。このピース１２の製作では、その表面に皮膜を備えた複数の第一金属片２６が所定の間隔を隔てて配置される。この第一金属片２６同士の間隙に、溶融金属が鋳込まれる。この溶融金属が凝固して第二金属片２８が形成され、ブロックが得られる。皮膜が除去されることにより、スリット３０が形成される。このブロックの表面が切削され、凸部２０及び凹部２２が形成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、タイヤの成形・加硫工程に用いられるモールドの製造方法に関する。

タイヤの成形・加硫工程では、モールドが用いられている。モールドは、割モールドとツーピースモールドとに大別される。成形・加硫工程では、予備成形されたグリーンタイヤが、モールドに投入される。このグリーンタイヤは、モールドとブラダーとによって形成されるキャビティにおいて、加圧されつつ加熱される。加圧と加熱とにより、グリーンタイヤのゴム組成物がキャビティ内を流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。加圧の際、モールドのキャビティ面とグリーンタイヤとの間にエアーが残留すると、タイヤの表面にベアーが形成される。ベアーは、タイヤの品質を低下させる。

割モールドは、円弧状のトレッドセグメントを備えている。多数のセグメントが並べられることで、リング状のキャビティ面が形成される。セグメントは、鋳型が用いられた重力鋳造又は低圧鋳造によって得られる。金属製鋳型が用いられた精密鋳造（いわゆるダイキャスト）により、セグメントが得られることもある。

セグメントの、隣接するセグメントに当接する面は、「分割面」と称されている。分割面とこの分割面に隣接する他の分割面との間には、微小な間隙が生じる。この間隙を通じて、エアーが排出される。この排出により、ベアーが防止される。

特開平１１−１９８１４５号公報には、セグメントが多数のピースを備えたモールドが開示されている。このモールドでは、多数のピースが並べられることで、円弧状のキャビティ面が形成される。ピースの、隣接するピースに当接する面も、「分割面」と称されている。分割面とこの分割面に隣接する他の分割面との間には、微小な間隙が生じる。この間隙を通じても、エアーが排出される。

分割面同士の間隙を通じてエアーが排出されるモールドでは、分割面の近傍のエアーは十分に排出される。しかし、分割面から遠い箇所では、エアーの残留が原因でベアーが発生しやすい。

セグメントが母材とこの母材に埋設されたコアとからなるモールドも、提案されている。コアは、鋳ぐるみによって母材に埋設される。コアの材質は、母材の材質とは異なる。母材とコアとの間には、微小なスリットが生じている。このモールドでは、分割面の間隙のみならず、スリットからもエアーが排出される。このモールドでは、分割面から遠い箇所でのベアーも抑制される。
特開平１１−１９８１４５号公報

異種材料間のスリットを備えたセグメントの重力鋳造及び低圧鋳造には、極めて手間がかかる。しかも、このセグメントでは、凹凸模様の寸法精度が不十分である。精密鋳造（ダイキャスト）によれば、スリットを備えたセグメントが、簡便にかつ精度良く得られうる。しかし、精密鋳造では、金属製鋳型が破壊されることなくセグメントが取り出される必要がある。精密鋳造では、脱型容易な形状の凹凸模様を備えたセグメントのみが製作されうる。精密鋳造では、セグメントの形状が制約される。

本発明の目的は、タイヤにベアーが生じにくくかつ形状自由度の高いモールドが、簡便に得られる製造方法の提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドの製造方法は、
（１）その表面に皮膜を備えた複数の第一金属片が、互いに間隔を隔てて配置される工程、
（２）この第一金属片同士の間に溶融金属が充填される工程、
（３）この溶融金属が凝固して第二金属片が形成される工程、
（４）この第一金属片の表面から皮膜が除去されて、第一金属片と第二金属片との間にス リットが形成される工程
及び
（５）この第一金属片及び第二金属片が切削されて、凹凸模様が形成される工程
を含む。好ましくは、皮膜は石膏からなる。

この製造方法では、切削により凹凸模様が形成されるので、この凹凸模様の形状自由度は高い。この製造方法では、モールドが簡便に得られる。このモールドでは、スリットの幅は十分に大きい。このモールドでは、スリットを通じてエアーが排出される。この排出により、ベアーが抑制される。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ用モールド２の一部が示された平面図である。図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。このモールド２は、多数のトレッドセグメント４と、上下一対のサイドプレート６と、上下一対のビードリング８とを備えている。セグメント４の平面形状は、実質的に円弧状である。多数のセグメント４が、リング状に連結される。セグメント４の数は、通常３以上２０以下である。サイドプレート６及びビードリング８は、実質的にリング状である。このモールド２は、いわゆる「割モールド」である。

図３は、図１のモールド２のセグメント４が示された斜視図である。このセグメント４は、ホルダー１０と多数のピース１２とからなる。ピース１２は、ホルダー１０に固定されている。この例では、１つのホルダー１０に４つのピース１２が固定されている。

図４は、図３のセグメント４のピース１２が示された斜視図である。この図４において上下方向は、モールド２の軸方向である。ピース１２は、キャビティ面１４、２つの分割面１６及び背面１８を備えてる。このキャビティ面１４は、凸部２０と凹部２２とを備えている。凸部２０は、筋山状である。この凸部２０は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部２２は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部２０及び凹部２２により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

ピース１２は、ベース２４、第一金属片２６及び第二金属片２８からなる。第一金属片２６と第二金属片２８とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片２６と第二金属片２８との間には、スリット３０が形成されている。スリット３０の幅は、１μｍから５００μｍ程度である。スリット３０は、一方の分割面１６から他方の分割面１６にまで至っている。スリット３０はまた、キャビティ面１４に露出している。

このモールド２が用いられたタイヤ製造方法では、まず、予備成形工程によってグリーンタイヤが得られる。次に、モールド２が開いておりブラダーが収縮している状態で、グリーンタイヤがモールド２に投入される。この段階では、グリーンタイヤのゴム組成物は未架橋状態である。次に、モールド２が締められ、ブラダーが膨張する。グリーンタイヤはブラダーによってモールド２のキャビティ面１４に押しつけられ、加圧される。この状態のグリーンタイヤＧが、図２に示されている。同時にグリーンタイヤＧは、加熱される。加圧と加熱とによりゴム組成物が流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。グリーンタイヤＧが加圧及び加熱される工程は、成形・加硫工程と称される。

前述の通り、スリット３０はキャビティ面１４に露出している。成形・加硫工程において、グリーンタイヤＧとキャビティ面１４との間のエアーは、スリット３０を通じて分割面１６へと移動する。エアーはさらに、分割面１６を通じて排出される。この排出により、ベアーが防止される。

このピース１２の製作では、まずベース２４が準備される。図５に示されるように、ベース２４には溝３２が形成されている。この溝３２に、板状の第一金属片２６が差し込まれる。差し込みにより、第一金属片２６がベース２４に固定される。図５の例では、４つの第一金属片２６がベース２４に固定されている。これら第一金属片２６は、所定の間隔を隔てて配置されている。これら第一金属片２６の上面は、面一とされている。図５（ｂ）から明らかなように、第一金属片２６は、貫通孔３４を備えている。第一金属片２６は、その表面に皮膜３６を備えている。ベース２４も、その表面の一部に皮膜３６を備えている。皮膜３６は、石膏からなる。石膏が水と混合され、この液が第一金属片２６及びベース２４に塗布され、さらにこの液が乾燥することで、皮膜３６が得られる。図５では模式的に皮膜３６が厚く画かれているが、実際の皮膜３６は薄い。

このベース２４及び第一金属片２６からなる部品が、ダイキャスト用金型に挿入される。そして、第一金属片２６同士の間隙及びベース２４と第一金属片２６との間隙に、溶融金属が鋳込まれる。この鋳込みは、ダイキャストと称される。図６に示されるように、溶融金属は、第一金属片２６同士の間隙に充填される。溶融金属は、ベース２４と第一金属片２６との間隙にも充填される。溶融金属は、貫通孔３４に流入する。溶融金属は、皮膜３６と接している。前述の通り皮膜３６は石膏からなり、耐熱性を備えているので、溶融金属の充填によっても皮膜３６は破壊されない。この溶融金属が凝固し、ブロック３８が得られる。このブロック３８は、第一金属片２６と共に、第二金属片２８を備える。この第二金属片２８は、溶融金属が凝固することで形成されている。重力鋳造又は低圧鋳造により、溶融金属が鋳込まれてもよい。

このブロック３８から、皮膜３６が除去される。前述の通り皮膜３６は石膏からなるので、水洗によって容易に皮膜３６が除去されうる。皮膜３６の除去により、第一金属片２６と第二金属片２８との間にスリット３０が形成される。ベース２４と第二金属片２８との間にも、同様にスリット３０が形成される。

このブロック３８の上面に、切削加工が施される。切削加工により、図７に示されるように、ブロック３８の表面に凹凸模様を備えたキャビティ面１４が形成される。この製造方法では、凹凸模様が直彫りされる。典型的な切削加工は、工具による切削である。切削加工が、高エネルギー密度加工によってなされてもよい。高エネルギー密度加工の具体例としては、電解加工、放電加工、ワイヤーカット放電加工、レーザ加工及び電子ビーム加工が挙げられる。凹凸模様が直彫りされるので、この凹凸模様の形状の自由度は高い。この凹凸模様では、寸法精度が高い。図７では模式的にスリット３０が広く画かれているが、実際のスリット３０は狭い。

切削加工が行われた後に、皮膜３６が除去されてもよい。この場合、切削加工に悪影響を与えない材質が、皮膜３６に採用される。

ベース２４の材質としては、鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。強度の観点からは、鋼が好ましい。軽量の観点からは、アルミニウム合金が好ましい。

第一金属片２６及び第二金属片２８の材質としては、鋼、アルミニウム合金等が挙げられる。凹凸模様の加工容易の観点から、アルミニウム合金が好ましい。第一金属片２６の材質と第二金属片２８の材質とが同一であってもよく、異なっていてもよい。凹凸模様の加工容易の観点からは、両者が同一であることが好ましい。溶融金属の鋳込みによっても第一金属片２６が溶融しないとの観点からは、両者が異なることが好ましい。具体的には、第一金属片２６の融点が第二金属片２８の融点よりも高いことが好ましい。融点の異なる場合の典型的な組み合わせは、鋼の第一金属片２６とアルミニウム合金の第二金属片２８との組み合わせである。

ベース２４と第一金属片２６とが、一体的に成形されてもよい。一体的に成形される場合の好ましい手段は、ダイキャストである。

スリット３０の幅は、皮膜３６の厚み依存する。皮膜３６の厚みが調整されることで、スリット３０の幅が調整されうる。石膏からなる皮膜３６では、塗布される液の濃度の調整により、皮膜３６の厚みが調整されうる。石膏の濃度が大きい液が第一金属片２６に塗布されれば、厚い皮膜３６が得られる。石膏の濃度が小さい液が第一金属片２６に塗布されれば、薄い皮膜３６が得られる。皮膜によって得られるスリット３０は、金属の熱収縮及び凝固収縮によって得られるスリットに比べて広い。広いスリット３０により、エアーが十分に排出される。

石膏以外の材質から、皮膜３６が形成されてもよい。溶融金属によって破壊されない耐熱性を備え、水洗等の容易な手段で除去されうる種々の材質が、皮膜３６に採用されうる。石膏以外の材質としては、カルシウムシリコン、フェロシリコン、粉末セラミック及びカーボンが例示される。

第一金属片２６の表面の一部に皮膜３６が形成されてもよい。この場合、皮膜３６に対応する広いスリット３０が、局部的に形成される。他の領域では、スリット３０が形成されないか、又は金属の凝固収縮及び熱収縮が原因である狭いスリット３０が形成される。キャビティ面１４のうちでエアーが残留しやすい箇所に広いスリット３０が形成されることが好ましい。エアーの残留が生じにくい箇所に広いスリット３０が形成されないことにより、外観に優れたタイヤが得られうる。

図８は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールドのセグメント４０が示された斜視図である。図１に示されたモールド２と同様、多数のセグメント４０がリング状に連結される。このセグメント４０は、ピース１２（図３参照）に分割されていない。このセグメント４０は、キャビティ面４２、２つの分割面４４及び背面４６を備えている。このキャビティ面４２は、凸部４８と凹部５０とを備えている。凸部４８は、筋山状である。この凸部４８は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部５０は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部４８及び凹部５０により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

このセグメント４０は、ベース５２、第一金属片５４及び第二金属片５６からなる。第一金属片５４と第二金属片５６とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片５４と第二金属片５６との間には、スリット５８が形成されている。スリット５８の幅は、１μｍから５００μｍ程度である。スリット５８は、一方の分割面４４から他方の分割面４４にまで至っている。スリット５８はまた、キャビティ面４２に露出している。このセグメント４０においても、キャビティ面４２とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット５８を通じて排出される。

このセグメント４０の製作では、その表面に皮膜を備えた複数の第一金属片５４が所定の間隔を隔てて配置され、この第一金属片５４同士の間隙に溶融金属が充填される。この溶融金属が凝固して第二金属片５６が形成されることで、ブロックが得られる。このブロックから皮膜が除去されて、スリット５８が形成される。図４に示されたピース１２と同様の方法でこのブロックが切削され、セグメント４０が得られる。切削により、キャビティ面４２に凹凸模様が形成される。このセグメント４０の製作は、容易である。このセグメント４０においても、凹凸模様が直彫りされるので、形状の自由度が高い。このセグメント４０では、スリット５８が広いので、エアーが十分に排出される。排出により、ベアーが防止される。

図９は、本発明のさらに他の実施形態に係るタイヤ用モールド６０が示された平面図である。このモールド６０は、ツーピースモールドである。このモールド６０は、下型６２と上型とを備えている。図９には、下型６２のみが示されている。このモールド６０は、ピース６４とシェル６６とを備えている。ピース６４は、シェル６６に固定されている。ピース６４は、円弧状である。多数のピース６４がリング状に連結されている。

図１０は、図９のモールド６０のピース６４が示された拡大斜視図である。ピース６４は、キャビティ面６８を備えてる。このキャビティ面６８は、凸部７０と凹部７２とを備えている。凸部７０は、筋山状である。この凸部７０は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部７２は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部７０及び凹部７２により、タイヤにトレッドパターンが形成される。

このピース６４は、ベース７４、第一金属片７６及び第二金属片７８からなる。第一金属片７６と第二金属片７８とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片７６と第二金属片７８との間には、スリット８０が形成されている。スリット８０の幅は、１μｍから５００μｍ程度である。スリット８０は、キャビティ面６８に露出している。このピース６４においても、キャビティ面６８とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット８０を通じて排出される。

このピース６４の製作では、その表面に皮膜を備えた複数の第一金属片７６が所定の間隔を隔てて配置され、この第一金属片７６同士の間隙に溶融金属が充填される。この溶融金属が凝固して第二金属片７８が形成されることで、ブロックが得られる。このブロックから皮膜が除去されて、スリット８０が形成される。図４に示されたピース１２と同様の方法でこのブロックが切削され、ピース６４が得られる。切削により、キャビティ面６８に凹凸模様が形成される。このピース６４の製作は、容易である。このピース６４においても、凹凸模様が直彫りされるので、形状の自由度が高い。このピース６４では、スリット８０が広いので、エアーが十分に排出される。排出により、ベアーが防止される。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
石膏と水とを１：１の比で混合し、混合液を得た。この混合液を、アルミニウム合金からなる第一金属片の表面に塗布し、乾燥させて皮膜を得た。図５に示されるように、４つの第一金属片を、アルミニウム合金からなるベースに固定した。このベース及び第一金属片を、ダイキャスト用金型に挿入した。第一金属片同士の間隙及びベースと第一金属片との間隙に、溶融したアルミニウム合金を充填した。このアルミニウム合金が凝固し、第二金属片が形成された。こうして、図６に示されるブロックが得られた。このブロックを水洗し、皮膜を除去した。除去により、スリットが形成された。さらに、このブロックの上面に、切削加工により凹凸模様を形成し、ピースを得た。スリットの幅は、０．１１２ｍｍであった。

［実施例２］
石膏と水との混合比が３：７である混合液を用いた他は実施例１と同様にして、ピースを得た。スリットの幅は、０．０５７ｍｍであった。

［実施例３］
石膏と水との混合比が２：１である混合液を用いた他は実施例１と同様にして、ピースを得た。スリットの幅は、０．２５２ｍｍであった。

実施例１から３の対比より、混合比の変更によってスリットの幅が調整されうることは明らかである。

本発明に係るモールドは、種々のタイヤの製造に適している。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ用モールドの一部が示された平面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。 図３は、図１のモールドのセグメントが示された斜視図である。 図４は、図３のセグメントのピースが示された正面図である。 図５（ａ）は図４のピースのためのベース及び第一金属片が示された平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図６は、図４のピースのためのブロックが示された断面図である。 図７は、図４のピースが示された断面図である。 図８は、本発明の他の実施形態に係るタイヤ用モールドの一部が示された正面図である。 図９は、本発明のさらに他の実施形態に係るタイヤ用モールドが示された平面図である。 図１０は、図９のモールドのピースが示された拡大斜視図である。

符号の説明

２、６０・・・モールド
４、４０・・・トレッドセグメント
６・・・サイドプレート
８・・・ビードリング
１０・・・ホルダー
１２、６４・・・ピース
１４、４２、６８・・・キャビティ面
１６、５２・・・分割面
２０、４８、７０・・・凸部
２２、５０、７２・・・凹部
２４、５２、７４・・・ベース
２６、５４、７６・・・第一金属片
２８、５６、７８・・・第二金属片
３０、５８、８０・・・スリット
３６・・・皮膜
３８・・・ブロック
６２・・・下型
６６・・・シェル
Ｇ・・・グリーンタイヤ

Claims (2)

1. その表面に皮膜を備えた複数の第一金属片が、互いに間隔を隔てて配置される工程と、
   この第一金属片同士の間に溶融金属が充填される工程と、
   この溶融金属が凝固して第二金属片が形成される工程と、
   この第一金属片の表面から皮膜が除去されて、第一金属片と第二金属片との間にスリットが形成される工程と、
   この第一金属片及び第二金属片が切削されて、凹凸模様が形成される工程と
   を含むタイヤ用モールドの製造方法。
2. 上記皮膜が石膏からなる請求項１に記載の製造方法。

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