特開 2023-91337 タイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091337

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】タイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/02 20060101AFI20230623BHJP

   B29D 30/06 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

B29C33/02

B29D30/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206023

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 有二

【テーマコード（参考）】

4F202

4F215

【Ｆターム（参考）】

4F202AA45

4F202AA46

4F202AH20

4F202CA21

4F202CU01

4F202CU07

4F202CU20

4F215AH20

4F215AM32

4F215VA01

4F215VD01

4F215VP37

(57)【要約】

【課題】 スピューによるベントホールの目詰まりを効果的に抑制することを可能にしたタイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法を提供する。
【解決手段】 タイヤ外表面を成形する成形面３１と、該成形面３１に開口するベントホール３２とを備えたタイヤ加硫金型１０において、ベントホール３２内に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材３３が配設され、成形面３１から堰き止め部材３３までの距離が６ｍｍ～１８ｍｍの範囲にある。このタイヤ加硫金型１０の内側に未加硫状態のタイヤＴを投入し、タイヤＴを内側から加圧しつつ加硫を行う。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤ外表面を成形する成形面と、該成形面に開口するベントホールとを備えたタイヤ加硫金型において、前記ベントホール内に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材が配設され、前記成形面から前記堰き止め部材までの距離が６ｍｍ～１８ｍｍの範囲にあることを特徴とするタイヤ加硫金型。

【請求項2】

前記ベントホールの少なくとも一部を包含すると共に前記金型の本体から分離可能であるベントピースを備えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫金型。

【請求項3】

前記堰き止め部材が前記ベントホールの軸方向と直交する方向に積層された複数枚のプレートで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型。

【請求項4】

前記堰き止め部材が連続気泡を有する多孔質材料で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型。

【請求項5】

前記堰き止め部材が前記ベントホールの軸方向に貫通する複数の通気孔を有する部材で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ加硫金型。

【請求項6】

前記堰き止め部材に離型処理が施されていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のタイヤ加硫金型。

【請求項7】

請求項１～６のいずれかに記載のタイヤ加硫金型の内側に未加硫状態のタイヤを投入し、前記タイヤを前記成形面に向かって加圧しながら該タイヤの加硫を行うことを特徴とするタイヤの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベントホールを備えたタイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、スピューによるベントホールの目詰まりを効果的に抑制することを可能にしたタイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

空気入りタイヤの製造工程においては、タイヤ加硫金型の内側に未加硫状態のタイヤを投入し、そのタイヤをブラダーにより内側から加圧しながら加熱することにより、タイヤの加硫を行っている。その際、タイヤ加硫金型の成形面と未加硫タイヤとの間にエアが残っていると、その残留エアに起因してタイヤ表面故障が発生する。このようなタイヤ表面故障を防止するために、タイヤ加硫金型には成形面に開口するエア抜き用の多数のベントホールが設けられている。

【0003】

しかしながら、加硫時にベントホール内に形成されたスピュー（髭状のゴム片）の少なくとも一部が離型時にベントホール内に残存し、ベントホールに目詰まりを生じると、次の加硫においてベントホールによるエア抜きを行うことができず、その部分にタイヤ表面故障が生じることになる。また、スピューによるベントホールの目詰まりが発生した場合、ベントホールを掃除するためにタイヤの生産を一時的に停止する必要があり、このことはタイヤの生産性を大幅に低下させる要因となる。

【0004】

そこで、ベントホールの目詰まりを防止するために、金型の外部に連通しない非貫通のベントホールを配置することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、非貫通のベントホールは本質的にエアを排出する機能を有していないので、残留エアに起因するタイヤ表面故障を防止する効果を十分に確保することができないという欠点がある。

【0005】

また、ベントホールの内部に通気孔を有するベントピースとその通気孔を弾性的に閉止する弾性部材を設置し、ベントピースと弾性部材とに隙間から空気を排出する一方で、弾性部材によりゴムを堰き止めるようにした構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。同様に、ベントホールの入り口付近に弁部材を設置し、この弁部材によりゴムの流出を阻止するようにした構造が提案されている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、いずれの場合も、スピューを短くするという目的のために弾性部材や弁部材をベントホールの入り口付近に設置する必要があり、そのような部位では加硫時にベントホール内に流入するゴムの圧力が高いため、弾性部材や弁部材の隙間にゴムが流入し易く、それによって弁機能が低下することがある。そのため、弾性部材や弁部材の清掃や交換を頻繁に行う必要があるという欠点がある。

【0006】

更に、ベントホールの内径を奥側で小さくした構造を採用することにより、スピューの中程での破断を防止することが提案されている（例えば、特許文献５参照）。しかしながら、この場合、ベントホールの奥側の小径部にもゴムが流入することなるため、スピューの先端部における破断が生じる恐れがあり、スピューの先端部が破断した場合には排気機能を維持することができないという欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９－９４８３０号公報

【特許文献2】特許第６４９５２３９号公報

【特許文献3】特許第５２２７２６６号公報

【特許文献4】特許第６８８０８１７号公報

【特許文献5】特開２０１９－８１２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、スピューによるベントホールの目詰まりを効果的に抑制することを可能にしたタイヤ加硫金型及びそれを用いたタイヤの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するための本発明のタイヤ加硫金型は、タイヤ外表面を成形する成形面と、該成形面に開口するベントホールとを備えたタイヤ加硫金型において、前記ベントホール内に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材が配設され、前記成形面から前記堰き止め部材までの距離が６ｍｍ～１８ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明のタイヤの製造方法は、上述のタイヤ加硫金型の内側に未加硫状態のタイヤを投入し、前記タイヤを前記成形面に向かって加圧しながら該タイヤの加硫を行うことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明者は、ベントホールを備えたタイヤ加硫金型について鋭意研究した結果、このようなタイヤ加硫金型を用いて加硫を繰り返し行う場合、ベントホール内に形成されるスピューの先端部付近に汚れが徐々に堆積し、その堆積物に起因してスピューの先端部が破断するという現象を認識した。また、スピューの物性について調査したところ、ベントホール内ではスピューの根元側から先端部側に向かって徐々に圧力が低下し、スピューの先端部は大気圧に近い状態で加熱されるため発泡が顕著に生じることを知見した。そして、スピューの先端部では、ゴムの密度が低下し、破断強度も低下し、このことが汚れの堆積やスピューの破断を生じ易くすることを知見した。本発明者は、このような状況に鑑みて、スピューの先端部におけるゴムの発泡を抑制することでベントホールの目詰まりを効果的に抑制可能であることを知見し、本発明に至ったのである。

【0012】

即ち、本発明では、タイヤ外表面を成形する成形面と、該成形面に開口するベントホールとを備えたタイヤ加硫金型において、ベントホール内に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材が配設されているので、加硫時にベントホール内でゴムを堰き止めることにより、スピューの先端部に圧力を発生させてゴムの発泡を抑制することができる。そのため、ベントホール内に形成されるスピューの先端部付近に汚れが堆積することを防止し、そのような堆積物に起因するスピューの先端部の破断を防止することができる。これにより、スピューによるベントホールの目詰まりを効果的に抑制することができる。その結果、残留エアに起因するタイヤ表面故障を防止すると共に、ベントホールの清掃頻度を低減してタイヤの生産性を改善するという優れた効果を得ることができる。

【0013】

本発明によれば、堰き止め部材は空気の通過を許容するものであるため、残留エアの排気性能を十分に確保することができる。更に、成形面から堰き止め部材までの距離が６ｍｍ～１８ｍｍの範囲にあり、成形面から十分に離れていることで加硫時に堰き止め部材で堰き止められるゴムに過剰な圧力が発生しないので、堰き止め部材の隙間にゴムが流入することはなく、その交換や清掃の頻度を低くすることができる。

【0014】

本発明において、ベントホールの少なくとも一部を包含すると共に金型の本体から分離可能であるベントピースを備えることが好ましい。金型の本体から分離可能であるベントピースを採用することにより、ベントホールに対して堰き止め部材を容易に配設することができる。

【0015】

堰き止め部材はベントホールの軸方向と直交する方向に積層された複数枚のプレートで構成されることができる。この場合、プレート間に形成される隙間が空気の流路となる。

【0016】

堰き止め部材は連続気泡を有する多孔質材料で構成されることができる。この場合、多孔質材料の連続気泡が空気の流路となる。

【0017】

堰き止め部材はベントホールの軸方向に貫通する複数の通気孔を有する部材で構成されることができる。この場合、複数の通気孔が空気の流路となる。

【0018】

堰き止め部材には離型処理が施されていることが好ましい。これにより、堰き止め部材に対するゴムの付着を防止し、ベントホールの目詰まりを効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示す子午線断面図である。

【図2】本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分を示す断面図である。

【図3】本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール内に形成されるスピューを示し、（ａ）～（ｂ）は各段階でのスピューの状態を示す断面図である。

【図4】本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の変形例を示す断面図である。

【図5】本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の他の変形例を示す断面図である。

【図6】本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の更に他の変形例を示す断面図である。

【図7】従来のベントホール内に形成されるスピューを示す断面図である。

【図8】従来のベントホールにおける目詰まりの発生メカニズムを示し、（ａ）～（ｃ）は各段階でのベントホールの状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示し、図２は本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分を示し、図３はそのベントホール部分をスピューと共に示すものである。

【0021】

図１に示すように、このタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤＴの外表面を成形するタイヤ加硫金型（以下、「金型」と称す）１０と、空気入りタイヤＴの内側に挿入される筒状のブラダー２０とを備えている。また、このタイヤ加硫装置は、該ブラダー２０の内側にスチーム等の加熱加圧媒体を供給するための加熱加圧媒体供給手段（不図示）や、金型１０を加熱するための加熱手段（不図示）を備えている。

【0022】

金型１０は、空気入りタイヤＴのサイドウォール部を成形するための下側サイドプレート１１及び上側サイドプレート１２と、空気入りタイヤＴのビード部を成形するための下側ビードリング１３及び上側ビードリング１４と、空気入りタイヤＴのトレッド部を成形するための複数のセクター１５とから構成され、その金型１０の内側で空気入りタイヤＴを加硫成形するようになっている。なお、金型１０の構造は特に限定されるものではなく、図示のようなセクショナルタイプのモールドのほか、二つ割りタイプのモールドを使用することも可能である。

【0023】

ブラダー２０は、その下端部が下側ビードリング１３と下側クランプリング２１との間に把持され、その上端部が上側クランプリング２２と補助リング２３との間に把持されている。図１に示すような加硫状態において、ブラダー２０は空気入りタイヤＴの径方向外側に向かって拡張した状態にあるが、加硫後に空気入りタイヤＴを金型１０内から取り出す際には上側クランプリング２２が上方に移動し、それに伴ってブラダー２０が空気入りタイヤＴの内側から抜き取られるようになっている。

【0024】

上述したタイヤ加硫装置において、図１及び図２に示すように、金型１０は、タイヤ外表面を成形する成形面３１と、該成形面３１に開口するベントホール３２とを備えている。ベントホール３２は、一端が成形面３１に開口する一方で、他端が金型１０の外部に連通している。図１においては、ベントホール３２が金型１０を構成するセクター１５に形成される構造を描写しているが、ベントホール３２は下側サイドプレート１１、上側サイドプレート１２、下側ビードリング１３又は上側ビードリング１４に形成することも可能であり、金型１０の全体において多数のベントホール３２を配設することが可能である。金型１０は、本体１０Ａと、ベントホール３２の少なくとも一部を包含すると共に金型１０の本体１０Ａから分離可能であるベントピース１０Ｂを備えている。ベントピース１０Ｂは金型１０の本体１０Ａに対して着脱自在に構成されている。

【0025】

金型１０において、図２に示すように、ベントホール３２内には空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材３３が配設されている。より具体的には、堰き止め部材３３は、ベントホール３２の軸方向に沿って延長すると共にベントホール３２の軸方向と直交する方向に積層された複数枚のプレート３４で構成されている。プレート３４の相互間には表面粗さに起因する微細な隙間が存在し、その隙間が空気の流路となる。そして、成形面３１から堰き止め部材３３までの距離Ｙは６ｍｍ～１８ｍｍの範囲に設定されている。

【0026】

上述したタイヤ加硫装置を用いて空気入りタイヤＴを加硫する場合、金型１０の内側に未加硫状態の空気入りタイヤＴを投入し、その空気入りタイヤＴの内側にブラダー２０を挿入し、ブラダー２０内に加熱加圧媒体を導入する一方で金型１０を外側から加熱することにより、空気入りタイヤＴを成形面３１に向かって加圧しながら該空気入りタイヤＴの加硫を行う。

【0027】

このような加硫工程において、金型１０の成形面３１と未加硫状態の空気入りタイヤＴとの間に残留するエアはベントホール３２を介して金型１０の外部に排出される。そして、図３（ａ）～（ｂ）に示すように、空気入りタイヤＴを構成する未加硫ゴムＧがベントホール３２内に侵入し、ベントホール３２内にスピューＳが形成される。加硫済の空気入りタイヤＴが金型１０から取り外される際に、スピューＳはベントホール３２から引き抜かれる。そして、スピューＳは必要に応じて切除される。

【0028】

ここで、図７及び図８（ａ）～（ｃ）を用いて、従来のベントホールにおける目詰まりの発生メカニズムについて詳しく説明する。本発明者の知見によれば、図７に示すように、従来のベントホール３２内では、スピューＳの根元側から先端部側に向かって徐々に圧力が低下し、スピューＳの先端部は大気圧に近い状態で加熱されるため発泡が顕著に生じる。このような発泡はゴムに含まれる発泡剤のみならず水分等にも起因する。その結果、スピューＳの先端部では、ゴムの密度が低下し、破断強度も低下し、このことが汚れの堆積やスピューＳの破断を生じ易くする要因となる。

【0029】

このような状況において加硫工程を繰り返し行うと、図８（ａ）に示すように、金型１０のベントホール３２内に形成されるスピューＳの先端部付近に汚れが堆積し、堆積物Ｘが徐々に成長する。次いで、図８（ｂ）に示すように、加硫時にベントホール３２内に未加硫ゴムＧが進入し、それが堆積物Ｘを越える位置まで到達する。そして、図８（ｃ）に示すように、加硫後にスピューＳが引き抜かれた際に、堆積物Ｘと一体化したスピューＳの先端部が千切れてベントホール３２を閉塞する。

【0030】

これに対して、上述した金型１０では、ベントホール３２内に空気の通過を許容する一方でゴムＧを堰き止める堰き止め部材３３が配設されているので、図３（ａ）に示すように、加硫時にベントホール３２内にゴムＧが流入すると、それに伴って堰き止め部材３３を通して残留エアが排出される。その後、図３（ｂ）に示すように、ベントホール３２内でゴムＧを堰き止めることにより、スピューＳの先端部に圧力を発生させてゴムＧの発泡を抑制することができる。このようにしてスピューＳの先端部におけるゴムＧの発泡を抑制することにより、ベントホール３２内に形成されるスピューＳの先端部付近に汚れが堆積することを防止し、その堆積物Ｘに起因するスピューＳの先端部の破断を防止することができる。これにより、スピューＳによるベントホール３２の目詰まりを効果的に抑制することができる。その結果、残留エアに起因するタイヤ表面故障を防止すると共に、ベントホール３２の清掃頻度を低減して空気入りタイヤＴの生産性を改善することができる。

【0031】

また、上述した金型１０によれば、堰き止め部材３３は空気の通過を許容するものであるため、残留エアの排気性能を十分に確保することができる。更に、堰き止め部材３３は成形面３１から十分に離れていることで加硫時に堰き止め部材３３で堰き止められるゴムＧに過剰な圧力が発生しないので、堰き止め部材３３の隙間にゴムＧが流入することはなく、その交換や清掃の頻度を低くすることができる。

【0032】

ここで、成形面３１から堰き止め部材３３までの距離Ｙは６ｍｍ～１８ｍｍの範囲にあることが必要である。距離Ｙが６ｍｍよりも小さいと加硫時に堰き止め部材３３で堰き止められるゴムＧに過剰な圧力が発生し、堰き止め部材３３の隙間にゴムＧが流入し易くなり、逆に１８ｍｍよりも大きいと堰き止め部材３３に対してゴムＧが接触し難くなり、ゴムＧの発泡を抑えることができなくなる。特に、成形面３１から堰き止め部材３３までの距離Ｙは１０ｍｍ～１４ｍｍの範囲にあることが望ましい。また、堰き止め部材３３は、加硫時にベントホール３２内に流入するゴムＧを堰き止めることを前提とするものであるので、加硫時にベントホール３２内に流入するゴムＧが堰き止め部材３３に接触する位置に配置される。成形面３１から堰き止め部材３３までの距離Ｙを決定する場合、堰き止め部材３３を外した状態での形成されるスピューＳの平均長さを求め、そのスピューＳの平均長さの例えば７０％～９０％の位置に堰き止め部材３３を配設すれば良い。スピューＳの平均長さは予備的な加硫試験を通じて求めても良く、或いは、ゴム特性（粘度と加硫速度）から見積もっても良い。

【0033】

上述した金型１０は、ベントホール３２の少なくとも一部を包含すると共に金型１０の本体１０Ａから分離可能であるベントピース１０Ｂを備えているので、ベントホール３２に対して堰き止め部材３３を容易に配設することができる。即ち、堰き止め部材３３はベントホール３２の奥側の部位に配置されるので、ベントピース１０Ｂの単体状態でベントホール３２内に堰き止め部材３３を挿入し、堰き止め部材３３を備えたベントピース１０Ｂを本体１０Ａに対して装着することができる。或いは、ベントピース１０Ｂを外した状態で、金型１０の本体１０Ａにおいてベントホール３２内に堰き止め部材３３を挿入し、堰き止め部材３３を備えた本体１０Ａに対してベントピース１０Ｂを装着するようにしても良い。

【0034】

図４は本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の変形例を示すものである。図４において、堰き止め部材３３は、連続気泡３５Ａを有する多孔質材料３５で構成されている。この場合、多孔質材料３５の連続気泡３５Ａが空気の流路となる。

【0035】

図５は本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の他の変形例を示すものである。図５において、堰き止め部材３３は、ベントホール３２の軸方向に貫通する複数の通気孔３６Ａを有する部材３６で構成されている。この場合、複数の通気孔３６Ａが空気の流路となる。ゴムＧの流入を回避するために、通気孔３６Ａの直径は０．１ｍｍ以下であると良い。

【0036】

図６は本発明に係るタイヤ加硫金型のベントホール部分の更に他の変形例を示すものである。図６において、堰き止め部材３３は、ベントホール３２内に挿入された弁３７で構成されている。弁３７は、ベントホール３２内に嵌め込まれていて成形面３１側に弁座を備える外筒体３７Ａと、該外筒体３７Ａの内側に挿入された弁体３７Ｂと、該弁体３７Ｂを外筒体３７Ａの弁座から離れる方向に付勢するバネ部材３７Ｃ（例えば、コイルバネ）とから構成されている。の軸方向に貫通する複数の通気孔３６Ａを有する部材３６で構成されている。弁３７はゴムＧが接触することで閉じるが、それまでの間は空気の通過を許容する。このような弁３７であっても、成形面３１から十分に離れた位置に配置することにより、弁３７の隙間へのゴムＧの流入を回避することができる。

【0037】

上述した金型１０において、堰き止め部材３３には離型処理が施されていると良い。これにより、堰き止め部材３３に対するゴムＧの付着を防止し、ベントホール３２の目詰まりを効果的に抑制することができる。離型処理としては、例えば、フッ素樹脂加工又はメッキ加工が挙げられる。

【実施例0038】

空気入りタイヤの加硫を行うにあたって、ベントホールの構造だけを異ならせたタイヤ加硫金型を用いた。

【0039】

従来例では、成形面に開口する多数のベントホールを備えたタイヤ加硫金型を使用した。比較例では、成形面に開口する多数のベントホールを備え、各ベントホールの入り口付近に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材が配設されたタイヤ加硫金型を使用した。実施例１～３では、成形面に開口する多数のベントホールを備え、各ベントホールの奥側に空気の通過を許容する一方でゴムを堰き止める堰き止め部材（図２、図４、図５）が配設されたタイヤ加硫金型を使用した。比較例及び実施例１～３において、成形面から堰き止め部材までの距離はそれぞれ表１のように設定した。

【0040】

上述したタイヤ加硫金型を用いて空気入りタイヤの加硫を繰り返し行い、ベントホール又は弁の目詰まりに起因して清掃作業が必要となるまでの加硫回数を調べ、その結果を表１に示した。加硫回数は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどベントホール及び弁の目詰まりが少ないことを意味する。

【0041】

【表1】

【0042】

表１から判るように、実施例１～３のタイヤ加硫金型を用いた場合、従来例との対比において、スピューによるベントホールの目詰まりを効果的に抑制することができたため、清掃作業が必要となるまでの加硫回数が増えていた。一方、比較例のタイヤ加硫金型を用いた場合、堰き止め部材の隙間にゴムが流入し、堰き止め部材の目詰まりが生じたため、その清掃作業が必要となった。

【符号の説明】

【0043】

１０ タイヤ加硫金型
１０Ａ 本体
１０Ｂ ベントピース
２０ ブラダー
３１ 成形面
３２ ベントホール
３３ 堰き止め部材
Ｔ 空気入りタイヤ
Ｓ スピュー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】