JP2007144997A - 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。このピース１２の製作では、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。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。一般的なモールドは、ベントホールを備えている。このベントホールを通じて、エアーが排出される。

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。多数のトレッド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ので、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、かつ簡便に得られるモールドの提供にある。

本発明に係るタイヤ用モールドの製造方法は、
（１）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）第一金属片同士の間に第二金属片が配置されてブロックが得られる工程
及び
（３）この第一金属片及び第二金属片が切削されて、ブロックの表面にキャビティ面が形 成される工程
を含む。キャビティ面が凹凸模様を有してもよい。

好ましくは、第二金属片の配置は、第一金属片同士の間に充填された溶融金属が凝固することで達成される。

好ましくは、第二金属片の材質は、第一金属片の材質とは異なる。第二金属片の材質が第一金属片の材質と同一であってもよい。

この製造方法で得られたモールドでは、第一金属片と第二金属片との間の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。このモールドの製造は、容易である。

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２」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３０μｍ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が、図２に示されている。同時にグリーンタイヤは、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に露出しているので、成形・加硫工程において、グリーンタイヤとキャビティ面１４との間のエアーはスリット３０を通じて排出される。この排出により、ベアーが防止される。このモールド２では、ベントホールが設けられなくても、エアーが排出されうる。ベントホールを有さないモールド２により、スピューがないタイヤが得られる。このタイヤは、外観及び初期グリップ性能に優れる。スリット３０と共に、少数のベントホールが設けられてもよい。

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２５が形成されている。この溝２５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３２を備えている。

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、図６に示されるように、ベース２４と第一金属片２６との間隙及び第一金属片２６同士の間隙に、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。溶融金属は、第一金属片２６同士の間隙に充填される。溶融金属はまた、貫通孔３２にも充填される。この溶融金属が凝固し、ブロック３４が得られる。このブロック３４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。凝固及び冷却時の収縮により、第一金属片２６と第二金属片２８との間にはスリット３０が形成される。このスリット３０の形成は容易である。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。

次に、このブロック３４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３４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。

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。ベース２４が金型に挿入され、１回目のダイキャストで第一金属片２６が成形され、２回目のダイキャストで第二金属片２８が成形されてもよい。第一金属片２６同士の間隙に、板状の第二金属片２８が挿入され、ブロック３４が形成されてもよい。

ブロック３４の切削加工により、凹凸模様を有さないキャビティ面が形成されてもよい。このキャビティ面を有するモールドにより、スリックタイヤが得られる。このスリックタイヤの成形・加硫工程でも、スリットを通じてエアーが排出される。このモールドでも、ベントホールの数が抑制されうる。このモールドにより、スピューの少ないスリックタイヤが得られる。このスリックタイヤは、初期グリップ性能に優れる。

凹凸模様を有さないモールドにより、プレーンタイヤが得られてもよい。このプレーンタイヤでも、スピューが抑制される。このプレーンタイヤの表面がカットされて、凹凸模様が形成される。スピューが少ないので、このプレーンタイヤのカットは容易である。

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セグメント３６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３６がリング状に連結される。このセグメント３６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３６は、キャビティ面３８、２つの分割面４０及び背面４２を備えている。このキャビティ面３８は、凸部４４と凹部４６とを備えている。凸部４４は、筋山状である。この凸部４４は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部４６は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部４４及び凹部４６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３６は、ベース４８、第一金属片５０及び第二金属片５２からなる。第一金属片５０と第二金属片５２とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片５０と第二金属片５２との間には、スリット５４が形成されている。スリット５４の幅は、１μｍから３０μｍ程度である。スリット５４は、一方の分割面４０から他方の分割面４０にまで至っている。スリット５４はまた、キャビティ面３８に露出している。このセグメント３６においても、キャビティ面３８とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット５４を通じて排出される。排出により、ベアーが防止される。

このセグメント３６の製作では、複数の第一金属片５０が所定の間隔を隔てて配置され、この第一金属片５０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５２が形成されることで、ブロックが得られる。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３６が得られる。切削により、キャビティ面３８に凹凸模様が形成される。このセグメント３６の製作は、容易である。このセグメント３６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。

ブロックの切削により、凹凸模様を有さないキャビティ面が形成されてもよい。このキャビティ面を有するモールドにより、スリックタイヤ又はプレーンタイヤが得られる。

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５６が示された平面図である。このモールド５６は、ツーピースモールドである。このモールド５６は、下型５８と上型とを備えている。図９には、下型５８のみが示されている。このモールド５６は、ピース６０とシェル６１とを備えている。ピース６０は、シェル６１に固定されている。ピース６０は、円弧状である。多数のピース６０がリング状に連結されている。

図１０は、図９のモールド５６のピース６０が示された拡大斜視図である。ピース６０は、キャビティ面６２を備えてる。このキャビティ面６２は、凸部６４と凹部６６とを備えている。凸部６４は、筋山状である。この凸部６４は、タイヤのトレッドの溝に対応する。凹部６６は、タイヤのトレッドのブロックに対応する。この凸部６４及び凹部６６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６０は、ベース６８、第一金属片７０及び第二金属片７２からなる。第一金属片７０と第二金属片７２とは、軸方向において交互に配置されている。第一金属片７０と第二金属片７２との間には、スリット７４が形成されている。スリット７４の幅は、１μｍから３０μｍ程度である。スリット７４は、キャビティ面６２に露出している。このピース６０においても、キャビティ面６２とグリーンタイヤとの間に存在するエアーが、スリット７４を通じて排出される。排出により、ベアーが防止される。

このピース６０の製作では、複数の第一金属片７０が所定の間隔を隔てて配置され、この第一金属片７０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７２が形成されることで、ブロックが得られる。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６０が得られる。切削により、キャビティ面６２に凹凸模様が形成される。このピース６０の製作は、容易である。このピース６０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。

ブロックの切削により、凸部６４及び凹部６６を有さないキャビティ面が形成されてもよい。このキャビティ面を有するモールドにより、スリックタイヤ又はプレーンタイヤが得られる。

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、５６・・・モールド
４、３６・・・トレッドセグメント
１０・・・ホルダー
１２、６０・・・ピース
１４、３８、６２・・・キャビティ面
１６、４０・・・分割面
２０、４４、６４・・・凸部
２２、４６、６６・・・凹部
２４、４８、６８・・・ベース
２６、５０、７０・・・第一金属片
２８、５２、７２・・・第二金属片
３０、５４、７４・・・スリット
３２・・・貫通孔
３４・・・ブロック
５８・・・下型
６１・・・シェル

Claims (5)

1. 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、
   第一金属片同士の間に第二金属片が配置されてブロックが得られる工程と、
   この第一金属片及び第二金属片が切削されて、ブロックの表面にキャビティ面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. 上記キャビティ面が凹凸模様を有する請求項１に記載の製造方法。
3. 上記第二金属片の配置が、第一金属片同士の間に充填された溶融金属が凝固することで達成される請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 上記第二金属片の材質が第一金属片の材質と異なる請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
5. 上記第二金属片の材質が第一金属片の材質と同一である請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。

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