JP6567405B2 - タイヤ加硫成型金型及びタイヤ製造方法 - Google Patents

Description

本発明はタイヤ加硫成型金型及びタイヤ製造方法に関する。

空気入りタイヤのサイド部には文字、記号、図形等が表示されている。これらの文字、記号、図形等は、周囲よりも隆起した隆起部として形成されている。この隆起部を形成するために、空気入りタイヤの加硫成型に用いられるタイヤ加硫成型金型の内側には、凹部が設けられている（例えば特許文献１、２の実施形態や、特許文献３の背景技術参照）。加硫成型の際にこの凹部にゴムが侵入することにより隆起部が形成される。

また空気入りタイヤのサイド部には、サイドプロテクターやリムプロテクター等も隆起部として形成されている。これらの隆起部もタイヤ加硫成型金型の内側の凹部により形成される。

特開昭６３−１５１４１０号公報 特開２００７−２３０１６２号公報 特開２００８−２２１８９９号公報

しかし従来のタイヤ加硫成型金型では、加硫成型の際に、流動性のあるゴムと凹部の表面との間に引っ掛かりや抵抗が生じて、凹部の隅まではゴムが充填されにくかった。そのため隆起部の一部が欠損したいわゆるベアが発生し易かった。

そこで本発明は、加硫成型の際に金型内側の凹部の隅までゴムが充填され易いタイヤ加硫成型金型及びタイヤ製造方法を提供することを課題とする。

実施形態のタイヤ加硫成型金型は、タイヤサイド部に隆起部を形成するための凹部を備えたタイヤ加硫成型金型において、前記凹部がその金型内側への開口端から金型外側へ向かって延びる側壁面を有し、前記側壁面の前記開口端側の部分の表面粗さが、それより金型外側の部分の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。

また実施形態のタイヤ製造方法は、前記タイヤ加硫成型金型の内部に未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱及び加圧を施して加硫成型を行う工程を含むことを特徴とする。

本実施形態によれば、流動性のあるゴムが、側壁面の開口端側の部分でも金型外側の部分でも側壁面からの抵抗をほとんど受けずに進むことができるため、凹部の隅まで充填され易い。

タイヤ加硫成型金型１０で加硫成型される空気入りタイヤ２０の幅方向の半断面図。 実施形態のタイヤ加硫成型金型１０の軸方向の断面図。 図２の第１凹部３０の周辺の拡大断面図。 図２の第２凹部４０の周辺の拡大断面図。 図３の第１凹部３０にゴムＲが侵入する様子を表す図。 タイヤサイド部にアルファベットのＴを隆起部として形成するための凹部５０の斜視図。

本実施形態について図面に基づき説明する。なお図面は説明のために誇張されて描かれている場合がある。

まず、タイヤ加硫成型金型１０で加硫成型される空気入りタイヤ２０を図１に示す。なお図１には、タイヤ幅方向中央のタイヤ赤道ＣＬより右側の部分のみを示す。図１において、上側がタイヤ径方向外側、下側がタイヤ径方向内側、右側がタイヤ幅方向外側、タイヤ赤道ＣＬ側がタイヤ幅方向内側である。

空気入りタイヤ２０は、タイヤ幅方向両側のビード部と、これらのビード部間でタイヤ骨格を形成するカーカスと、カーカスよりタイヤ径方向外側に設けられたベルト層と、ベルト層よりタイヤ径方向外側に設けられたゴムからなるトレッド部と、カーカスよりタイヤ幅方向外側に設けられたサイド部とを備える。トレッド部のタイヤ径方向外側の表面は接地面２１である。空気入りタイヤ２０のサイド部には、周囲よりも隆起している隆起部が設けられている。この隆起部として、例えば、サイドプロテクター２２やリムプロテクター２６等が挙げられる。

ここで、サイドプロテクター２２とは、タイヤサイド部が路上の縁石や段差に接触したときに損傷するのを防ぐためのもので、タイヤサイド部のうち接地面２１に近い場所に設けられるものである。サイドプロテクター２２は、その周囲よりもタイヤ幅方向外側へ隆起した隆起部として形成されている。サイドプロテクター２２は、タイヤ幅方向外側の外側面２３と、サイドプロテクター２２の周囲から外側面２３に向かって隆起する隆起面２４とを有する。

またリムプロテクター２６とは空気入りタイヤ２０がリム組みされた際にリムフランジに接触する部分である。リムプロテクター２６は、そのタイヤ径方向両側よりもタイヤ幅方向外側へ隆起した隆起部として形成されている。リムプロテクター２６は、そのタイヤ径方向両側からリムプロテクター２６の頂部２７へ向かって隆起する２つの隆起面２８を有する。リムプロテクター２６はタイヤ周方向に１周にわたって設けられている。

次に、図２に本実施形態のタイヤ加硫成型金型１０を示す。タイヤ加硫成型金型１０は、周上に並べられた複数のセクター１２と、複数のセクター１２が形成する円周の軸方向両側に設けられた一対のサイドプレート１４と、図示しない一対のビードリングとを備える。加硫成型時には図中に破線で示すようにタイヤ加硫成型金型１０の内部に未加硫タイヤ２０ａがセットされる。セクター１２、サイドプレート１４、ビードリングは、空気入りタイヤ２０を成型する成型部材であり、これらの金型内側の面はタイヤ表面を成型する成型面１８である。複数のセクター１２は主にトレッド部を、一対のサイドプレート１４はタイヤサイド部を、一対のビードリングはビード部を、それぞれ成型する。セクター１２の材料は、限定されないが、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金（例えばＡｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｓｉ系の合金）である。またサイドプレート１４及びビードリングの材料は、限定されないが、例えば、一般構造用圧延鋼材（例えばＳＳ４００）等の鋼材である。サイドプレート１４の材料とビードリングの材料とは同じであっても良いし異なっても良い。

サイドプレート１４には金型内側から見て周囲よりも窪んでいる複数の凹部が設けられている。これらの凹部は、タイヤサイド部に上記の隆起部を形成するためのものである。この凹部として、例えば、サイドプロテクター２２を形成する第１凹部３０や、リムプロテクター２６を形成する第２凹部４０が挙げられる。

図３に示すように、サイドプロテクター２２を形成する第１凹部３０は底面３２と側壁面３４とを有する。側壁面３４はその金型内側への開口端３１から金型外側へ向かって延びる面であり、底面３２は側壁面３４の金型外側の端部同士を連結する面である。側壁面３４のうち金型内側への開口端３１側の部分はＲ面状の曲面となっている。この曲面を開口側曲面３５とする。一方、側壁面３４のうち開口側曲面３５より凹部奥側（金型外側）の部分は平面となっている。この平面を奥側壁面３６とする。開口側曲面３５と奥側壁面３６とは連続している。

この第１凹部３０において、開口側曲面３５の表面粗さが最も小さく、底面３２の表面粗さが次に小さく、奥側壁面３６の表面粗さが最も大きい。つまり、開口側曲面３５が最も滑らかで、底面３２が次に滑らかで、奥側壁面３６が最も粗い。ここで表面粗さには、算術平均粗さ、最大高さ、十点平均粗さ等の種類があるが、少なくともＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に定める算術平均粗さＲａにおいてこの関係が成立していれば良い。

算術平均粗さＲａの具体的な値は、限定されないが、例えば次の範囲内の値である。開口側曲面３５の算術平均粗さＲａは、１．１μｍ以上２．０μｍ未満で、好ましくは１．２μｍ以上１．５μｍ未満である。底面３２の算術平均粗さＲａは、１．１μｍ以上２．０μｍ未満で、好ましくは１．４μｍ以上１．８μｍ未満である。奥側壁面３６の算術平均粗さＲａは、１．１μｍ以上２．５μｍ未満で、好ましくは２．０μｍ以上２．５μｍ未満である。なお、成型面１８の算術平均粗さＲａは、限定されないが、例えば２．５μｍ以上４．５μｍ未満である。

また図４に示すように、リムプロテクター２６を形成する第２凹部４０は２つの側壁面４４を有する。２つの側壁面４４は底部４２で連結されている。２つの側壁面４４は金型内側に向かって第２凹部４０が拡大するように曲面となっている。側壁面４４は、金型内側への開口端４１側の曲面（この曲面を開口側曲面４５とする）と、開口側曲面４５より凹部奥側（金型外側）の曲面（この曲面を奥側壁面４６とする）とからなる。開口側曲面４５と奥側壁面４６とは連続して１つの曲面を形成している。

この第２凹部４０において、開口側曲面４５の表面粗さが、奥側壁面４６の表面粗さよりも小さい。つまり開口側曲面４５が奥側壁面４６よりも滑らかである。第１凹部３０の場合と同じく、少なくともＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に定める算術平均粗さＲａにおいてこの関係が成立していれば良い。

算術平均粗さＲａの具体的な値は、限定されないが、例えば次の範囲内の値である。開口側曲面４５の算術平均粗さＲａは、１．１μｍ以上２．０μｍ未満で、好ましくは１．２μｍ以上１．５μｍ未満である。奥側壁面４６の算術平均粗さＲａは、１．１μｍ以上２．５μｍ未満で、好ましくは２．０μｍ以上２．５μｍ未満である。

第１凹部３０や第２凹部４０には金型外部へ連通する図示しないベントホールが設けられている。加硫成型時にこれらの凹部に残った空気はベントホールを通って金型外部へ排出される。

タイヤ加硫成型金型１０で加硫成型が行われる際は、タイヤ加硫成型金型１０の内部に未加硫タイヤ２０ａがセットされる。なお、未加硫タイヤ２０ａとは、空気入りタイヤ２０の構成部材が成型ドラム上で所定の順番に貼り付けられて製造された加硫成型前のタイヤで、その詳細な製造方法は限定されない。未加硫タイヤ２０ａのセット後、未加硫タイヤ２０ａの内側に配置されている図示しないブラダーが膨張し、未加硫タイヤ２０ａの表面が成型面１８に押し当てられる。また金型内部が加硫成型温度（例えば１３０〜２００℃）に保持される。すると加硫成型温度に達して流動性を持った未加硫タイヤ２０ａのゴムがサイドプレート１４の凹部に侵入を始める。

第１凹部３０にゴムＲが侵入する様子を図５に示す。なお図中の矢印はゴムＲが進む方向を示している。まず図５（ａ）に示すように、ゴムＲは、第１凹部３０の開口側曲面３５の法線方向に対し斜め方向から進んで来て、そのまま開口側曲面３５に押し付けられる。開口側曲面３５に押し付けられたゴムＲは、開口側曲面３５に沿って底面３２に向かって進む。このとき、開口側曲面３５の表面粗さが小さく、開口側曲面３５に沿って進もうとするゴムＲが引っ掛かるほどの大きな凹凸が開口側曲面３５に無いため、ゴムＲは開口側曲面３５から大きな抵抗を受けることなく進む。

次に図５（ｂ）に示すように、奥側壁面３６に到達したゴムＲは、奥側壁面３６に接しながら、底面３２に向かって奥側壁面３６に平行に進む。ここで、奥側壁面３６の表面粗さが大きく、奥側壁面３６に比較的大きな凹凸があるため、ゴムＲはその凸の部分の上部のみに接しながら進むことになる。そのため、ゴムＲと奥側壁面３６との接触面積が小さくなり、ゴムＲは奥側壁面３６から接触による大きな抵抗を受けることなく進む。

次に図５（ｃ）に示すように、ゴムＲが底面３２の一部に到達する。このときゴムＲは、底面３２の法線方向又は法線方向に対して斜めの方向から進んで来て、そのまま底面３２に押し付けられる。底面３２に押し付けられたゴムＲは、底面３２に接しながら、第１凹部３０の隅に向かって底面３２に平行に進み始める。ここで、底面３２の表面粗さが、開口側曲面３５の表面粗さより大きく奥側壁面３６の表面粗さより小さい。そのため、底面３２には、底面３２に押し付けられさらに底面３２に沿って進み始めようとするゴムＲが引っ掛かるほどの大きな凹凸が少ない。そのため、底面３２に押し付けられたゴムＲは底面３２から大きな抵抗を受けることなく底面３２に沿って進み始める。ただし、底面３２にはある程度の凹凸があるため、ゴムＲが底面３２に接しながら底面３２に平行に進み続けるときは、ゴムＲはその凸の部分の上部に接しながら進み続けることになる。そのため、ゴムＲと底面３２との接触面積がある程度小さくなり、ゴムＲは底面３２から接触による大きな抵抗を受けることなく底面３２に沿って進み続ける。そして最終的に第１凹部３０の隅にまでゴムＲが充填される。

図示しないが、第２凹部４０にゴムＲが侵入する場合も、まずゴムＲは、開口側曲面４５の法線方向に対し斜め方向から進んで来て、開口側曲面４５に押し付けられる。開口側曲面４５に押し付けられたゴムＲは、開口側曲面４５に沿って底部４２に向かって進む。ここで、開口側曲面４５の表面粗さが小さいため、ゴムＲは開口側曲面４５から大きな抵抗を受けることなく進む。

次に、奥側壁面４６に到達したゴムＲは、奥側壁面４６に接しながら、底部４２に向かって奥側壁面４６に平行に進む。ここで、奥側壁面４６の表面粗さが大きいため、上記と同様にゴムＲと奥側壁面４６との接触面積が小さくなり、ゴムＲは奥側壁面４６から接触による大きな抵抗を受けることなく奥側壁面４６に沿って進む。そして最終的に第２凹部４０の隅である底部４２にまでゴムＲが充填される。

加硫成型が始まって所定時間経過すると、タイヤ加硫成型金型１０から空気入りタイヤ２０が取り出される。このときまでにゴムＲが第１凹部３０及び第２凹部４０の隅にまで充填されている。

以上のように、本実施形態のタイヤ加硫成型金型１０では、凹部が有する側壁面のうち凹部の金型内側への開口端側の部分（第１凹部３０の開口側曲面３５や、第２凹部４０の開口側曲面４５）の表面粗さが、それより金型外側の部分（第１凹部３０の奥側壁面３６や、第２凹部４０の奥側壁面４６）の表面粗さよりも小さい。そのため上記のように、ゴムＲが凹部内を進むにあたり、側壁面の開口端側の部分からも金型外側の部分からも大きな抵抗を受けることがない。そのため凹部の隅にまでゴムＲが充填され易い。

また第１凹部３０では、底面３２の表面粗さが奥側壁面３６の表面粗さよりも小さいため、底面３２に押し付けられたゴムＲが底面３２に沿って進み始めようとするときに、底面３２から大きな抵抗を受けることなく進み始めることができる。また底面３２の表面粗さが開口側曲面３５の表面粗さよりも大きいため、ゴムＲが底面３２に接しながら底面３２に平行に進み続けるときに、底面３２から大きな抵抗を受けることなく進み続けることができる。そのため第１凹部３０の隅にまでゴムＲが充填され易い。

ここで、第１凹部３０の開口側曲面３５及び第２凹部４０の開口側曲面４５が曲面であるため、ゴムＲがこれらの曲面の一部（具体的には、ゴムＲの曲面への押し付け方向と曲面の法線方向とが平行になるような部分）に強く押し付けられ易く、ゴムＲがこれらの曲面から抵抗を受け易い。そのためこれらの曲面の表面粗さが小さいことの効果が大きい。

以上の実施形態に対して、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変更、置換、省略等を行うことができる。

まず、タイヤ加硫成型金型１０の凹部は上記実施形態の第１凹部３０及び第２凹部４０に限定されない。例えば、空気入りタイヤ２０のサイド部には、文字（アルファベット、数字、仮名文字、その他の様々な文字で、装飾性のあるものを含む）、記号（標識、標章、絵等を含む広義の記号）、図形のうち少なくともいずれか１つが、隆起部として設けられている。そしてタイヤ加硫成型金型１０には、この文字、記号、図形のうち少なくともいずれか１つを形成するための凹部が設けられている。例として、アルファベットのＴを形成するための凹部５０を図６に示す。この凹部５０は第１凹部３０と同様に底面５２と側壁面５４とを有し、側壁面５４は開口端側の開口側曲面５５と金型外側の奥側壁面５６とを有する。これらの各面において、上記実施形態の第１凹部３０と同様に、表面粗さが定められている。

また、上記の第１凹部３０の側壁面３４では曲面である開口側曲面３５と平面である奥側壁面３６とで表面粗さが異なったが、必ずしもこのように、曲面である開口側曲面３５と平面である奥側壁面３６との境界が、表面粗さの小さい部分と表面粗さの大きい部分との境界となっていなくても良い。側壁面３４の開口端側の部分の表面粗さがそれより金型外側の部分の表面粗さよりも小さければ良く、表面粗さの小さい部分と表面粗さの大きい部分との境界が、開口側曲面３５のどこかにあっても良いし、奥側壁面３６のどこかにあっても良い。

また、凹部の側壁面は、上記の第１凹部３０の側壁面３４のように、曲面である開口側曲面３５と平面である奥側壁面３６とを有するものでなくても良く、曲面の部分が存在せず全体が１つの平面であっても良い。その場合も、側壁面の開口端側の部分と金型外側の部分とで表面粗さが異なり、側壁面の開口端側の部分の表面粗さが、側壁面の金型外側の部分の表面粗さよりも小さくなっている。この凹部にゴムが侵入するとき、まずゴムが側壁面の開口端側の部分に対し斜め方向に押し付けられる。ここで側壁面の開口端側の部分の表面粗さが小さいため、押し付けられたゴムは側壁面に引っ掛かりにくく、側壁面からほとんど抵抗を受けずに側壁面に沿って進み始める。次にゴムは側壁面の凹部奥側（金型外側）の部分に平行に進むが、側壁面の凹部奥側の部分の表面粗さが大きくゴムとの接触面積が小さいため、ゴムは側壁面からほとんど抵抗を受けずに進む。そのため凹部の隅にまでゴムが充填される。

表１に示す比較例１〜３及び実施例１〜３のタイヤ加硫成型金型を用いて空気入りタイヤの加硫成型を行い、加硫成型後の空気入りタイヤにおけるベアの有無を調べた。

いずれのタイヤ加硫成型金型にも、上記の第１凹部３０と同じく、底面と側壁面とを有する凹部が設けられていた。そして、側壁面は、金型内側への開口端側の曲面（開口側曲面）と、開口側曲面より金型外側（底面側）の平面（奥側壁面）とからなっていた。各タイヤ加硫成型金型における底面、開口側曲面、奥側壁面の表面粗さは表１の通りであった。なお表１の表面粗さはＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に定める算術平均粗さＲａで、単位はμｍである。

結果は表１の通りで、比較例１〜３ではベアが発生したのに対し、実施例１〜３ではベアが発生しなかった。このことから、開口側曲面の表面粗さが奥側壁面の表面粗さよりも小さい場合、凹部の隅にまでゴムが充填され易いことが確認できた。

１０…タイヤ加硫成型金型、１２…セクター、１４…サイドプレート、１８…成型面、２０…空気入りタイヤ、２０ａ…未加硫タイヤ、２１…接地面、２２…サイドプロテクター、２３…外側面、２４…隆起面、２６…リムプロテクター、２７…頂部、２８…隆起面、３０…第１凹部、３１…開口端、３２…底面、３４…側壁面、３５…開口側曲面、３６…奥側壁面、４０…第２凹部、４１…開口端、４２…底部、４４…側壁面、４５…開口側曲面、４６…奥側壁面、５０…凹部、５２…底面、５４…側壁面、５５…開口側曲面、５６…奥側壁面

Claims (6)

1. タイヤサイド部に隆起部を形成するための凹部を備えたタイヤ加硫成型金型において、
   前記凹部がその金型内側への開口端から金型外側へ向かって延びる側壁面を有し、
   前記側壁面の前記開口端側の部分の表面粗さが、それより金型外側の部分の表面粗さよりも小さい、タイヤ加硫成型金型。
2. 前記凹部が底面を有し、
   前記底面の表面粗さが、前記側壁面の前記開口端側の部分の表面粗さよりも大きく、前記側壁面の金型外側の部分の表面粗さよりも小さい、請求項１に記載のタイヤ加硫成型金型。
3. 前記側壁面の前記開口端側の部分が曲面である、請求項１又は２に記載のタイヤ加硫成型金型。
4. 前記隆起部が文字、記号、図形のうち少なくともいずれか１つを表示するものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ加硫成型金型。
5. 前記隆起部がサイドプロテクターである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ加硫成型金型。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫成型金型の内部に未加硫タイヤをセットし、その未加硫タイヤに加熱及び加圧を施して加硫成型を行う工程を含むタイヤ製造方法。

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