(57)【要約】【課題】射出成形により未加硫のゴム成形体を成形するにあたり、成形時間を長引かせることなく、ゴム成形体の形状の均一性を高めることができるゴム成形体の射出成形方法と射出成形型を提供すること。【解決手段】型締め状態にある成形型の内部に形成されたキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入して、ビードフィラー１ｂを成形した後、そのビードフィラー１ｂが未加硫状態である間にゲート連結部２０と相対向する対向部３０を押圧し、未加硫ゴム組成物の射出注入により発生する応力と対称的な圧縮応力をビードフィラー１ｂに作用させ、その後に未加硫状態にあるビードフィラー１ｂを成形型より取り出すようにする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締め状態にある成形型の内部に形成されたキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入して、ゴム成形体を成形する注入工程と、
前記ゴム成形体が未加硫状態である間に、前記ゴム成形体のゲート連結部と相対向する対向部を押圧する押圧工程と、
前記押圧工程の後、未加硫状態にある前記ゴム成形体を前記成形型より取り出す脱型工程と、を備えるゴム成形体の射出成形方法。
【請求項２】
前記注入工程では、前記対向部を形成するキャビティ面部分を窪ませることで前記対向部を突出形成し、前記押圧工程にて、前記キャビティ面部分の窪みを解消して前記対向部の突出を消滅せしめる請求項１記載のゴム成形体の射出成形方法。
【請求項３】
前記ゴム成形体が、径方向に縦長となる断面略三角形状の硬質ゴムからなる環状のビードフィラーである請求項１又は２記載のゴム成形体の射出成形方法。
【請求項４】
型締め状態にて内部にキャビティが形成され、前記キャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入することでゴム成形体を成形可能に構成したゴム成形体の射出成形型において、
前記未加硫ゴム組成物を射出注入するために前記キャビティに連結されるゲートと、前記キャビティ内に形成されたゴム成形体のゲート連結部と相対向する対向部を押圧する押圧装置と、を備えることを特徴とするゴム成形体の射出成形型。
【請求項５】
前記押圧装置が、前記対向部を形成するキャビティ面部分を窪ませて、前記キャビティに前記未加硫ゴム組成物が射出注入された際に前記対向部を突出形成できる待機状態と、前記キャビティ面部分の窪みを解消して前記対向部の突出を消滅せしめることができる押圧状態と、を選択的にそれぞれ採りうる請求項４記載のゴム成形体の射出成形型。
【請求項６】
前記押圧装置が、前記キャビティに対して進退可能なピストン部材を有する請求項４又は５記載のゴム成形体の射出成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビードフィラーなどのゴム成形体を成形するための射出成形方法と射出成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のゴム成形体を組み合わせたゴム複合体からなる製品としては従来種々知られているが、その代表的なものに空気入りタイヤが挙げられる。空気入りタイヤは、例えば図７に示すように、サイドウォールゴム２やトレッドゴム３、インナーライナーゴム５など複数のゴム成形体を貼り合わせて構成され、一対のビード部１の間には、幅方向端部を巻き返してビード部材１０を挟み込んだカーカスプライ４が配される。ビード部材１０は、図８に示すような硬質ゴムからなる環状のビードフィラー１ｂと、ビードフィラー１ｂの内周に一体化された環状のビードコア１ａとを有し、ビードコア１ａはゴム被覆された鋼線の収束体などから構成される。
【０００３】
ところで、ビードフィラー等のゴム成形体を押出成形により成形した場合、押出品の端部同士を密着させて接合することで局所的に厚肉となり、ユニフォミティが悪化するという問題がある。また、下記特許文献１に記載されたような渦巻状に積層した線状ゴムを加圧する方法では、工数が増えて成形時間が必要以上に長くなるという問題がある。これに対して、射出成形によれば、押出成形に比べてゴム成形体のユニフォミティを良好に確保でき、成形時間も必要以上に長くならない。
【０００４】
ところが、射出成形においては、成形型内のキャビティに未加硫ゴム組成物を充填した際に図９に示すような応力分布状態となり、ゴム成形体（図例ではビードフィラー１ｂ）のゲート連結部３５付近に大きな残留応力を生じて、脱型後に図１０に示すような隆起部３６の形成を伴った変形を引き起こすという問題がある（下記特許文献１、２参照）。かかる残留応力は、ゴム成形体を成形した後に型締め状態を一定時間以上で保持することにより緩和されるが、その場合には成形時間が長引いてしまう。
【０００５】
一方、下記特許文献３、４記載の発明のように、成形型内での加硫工程を実施せずに、ゴム成形体を未加硫状態で脱型することが提案されている。この方法によれば、ゴム成形体の接着性が向上し、例えばビードフィラーであればカーカスプライとの接着が良好になって剥離を効果的に防止できる。しかし、かかるゴム成形体は、加硫工程を経た場合に比べて剛性が低く形崩れを起こし易いことから、上述の残留応力による変形を生じた場合には、図１０に示すように形状が全体的に傾いて不均一に変形してしまい、ユニフォミティを大幅に悪化させてしまうことが判明した。
【特許文献１】特開昭６０−１５７８４０号公報
【特許文献２】特開平３−１６６９１６号公報
【特許文献３】特開２００６−２４８０３６号公報
【特許文献４】特開２００６−２４８０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出成形により未加硫のゴム成形体を成形するにあたり、成形時間を長引かせることなく、ゴム成形体の形状の均一性を高めることができるゴム成形体の射出成形方法と射出成形型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るゴム成形体の射出成形方法は、型締め状態にある成形型の内部に形成されたキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入して、ゴム成形体を成形する注入工程と、前記ゴム成形体が未加硫状態である間に、前記ゴム成形体のゲート連結部と相対向する対向部を押圧する押圧工程と、前記押圧工程の後、未加硫状態にある前記ゴム成形体を前記成形型より取り出す脱型工程と、を備えるものである。
【０００８】
上記方法によれば、注入工程後の未加硫状態にあるゴム成形体に対して、そのゲート連結部と相対向する対向部を押圧することにより、未加硫ゴム組成物の射出注入により発生する応力と対称的な圧縮応力をゴム成形体に作用させることができる。その結果、ゴム成形体の残留応力を低減して、ゴム成形体のゲート連結部付近が大きく隆起変形することを抑制でき、そのゴム成形体の形状が不均一に変形することを防止することができる。押圧工程の後は、未加硫状態にあるゴム成形体を成形型から取り出すことで、接着性に優れたゴム成形体が得られる。
【０００９】
以上のように、本発明では、成形型内での加硫工程を省略しており、更には残留応力を緩和させるための保持時間を確保する必要がないことから、成形時間を長引かせることなく、ゴム成形体の形状の均一性を高めてユニフォミティの悪化を抑制することができる。ここで、「未加硫状態」とは、加硫が行われていない状態を指すが、加硫反応が全く進行していないものに限られず、ＪＩＳＫ６２００で定義される加硫不足（最適加硫に到達していない加硫状態）に相当するものも含むものとする。
【００１０】
上記において、前記注入工程では、前記対向部を形成するキャビティ面部分を窪ませることで前記対向部を突出形成し、前記押圧工程にて、前記キャビティ面部分の窪みを解消して前記対向部の突出を消滅せしめることが好ましい。この方法によれば、注入工程にて対向部を突出形成した後、その突出を消滅せしめるように対向部を押圧することで、押圧工程により発生する圧縮応力を効率良く高めることができるため、ゴム成形体の残留応力を効果的に低減して脱型後の変形を良好に抑制することができる。
【００１１】
本発明は、ゴム成形体として、径方向に縦長となる断面略三角形状の硬質ゴムからなる環状のビードフィラーを成形する場合に特に有用である。即ち、かかるビードフィラーでは図１０のような不均一な変形を起こし易いのに対し、本発明によれば、そのような不均一な変形を上述のようにして抑制でき、また、未加硫のビードフィラーが得られることにより、タイヤ成形時にカーカスプライとの接着が良好となる。更に、硬質ゴムからなるビードフィラーでは、未加硫ゴム組成物の粘性が高く型流れが悪いため、高圧で且つオーバーショット気味に射出注入される傾向にあり、残留応力の発生が顕著であるのに対し、本発明によれば、上述のようにして残留応力を低減して脱型後の形状変形を抑制できる。
【００１２】
また、本発明に係るゴム成形体の射出成形型は、型締め状態にて内部にキャビティが形成され、前記キャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入することでゴム成形体を成形可能に構成したゴム成形体の射出成形型において、前記未加硫ゴム組成物を射出注入するために前記キャビティに連結されるゲートと、前記キャビティ内に形成されたゴム成形体のゲート連結部と相対向する対向部を押圧する押圧装置と、を備えるものである。
【００１３】
本発明の射出成形型によれば、キャビティ内に形成されたゴム成形体のゲート連結部と相対向する対向部を押圧する押圧装置を備えることにより、上述したように、未加硫ゴム組成物の射出注入により発生する応力と対称的な圧縮応力をキャビティ内のゴム成形体に作用させることができる。その結果、ゴム成形体の残留応力を低減して、ゴム成形体のゲート連結部付近が大きく隆起変形することを抑制でき、ゴム成形体の形状が不均一に変形することを防止することができる。
【００１４】
上記において、前記押圧装置が、前記対向部を形成するキャビティ面部分を窪ませて、前記キャビティに前記未加硫ゴム組成物が射出注入された際に前記対向部を突出形成できる待機状態と、前記キャビティ面部分の窪みを解消して前記対向部の突出を消滅せしめることができる押圧状態と、を選択的にそれぞれ採りうることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、未加硫ゴム組成物を射出注入する際に、押圧装置を待機状態にしておくことで対向部を突出形成でき、その後、押圧装置を押圧状態に移行させることで対向部を押圧することができる。このとき、対向部の突出を消滅せしめるように押圧することで、その押圧により発生する圧縮応力を効率良く高めることができ、ゴム成形体の残留応力を効果的に低減して脱型後の変形を良好に抑制することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態として、前記押圧装置が、前記キャビティに対して進退可能なピストン部材を有するものが挙げられる。これにより、押圧装置を簡易に構成でき、その取り扱いが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る成形型の（ａ）型締め状態および（ｂ）型開き状態を示す斜視図である。図２は、型締め状態における成形型の縦断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する。図３は、その成形型のキャビティ周辺を拡大して示す縦断面図であり、ビードコアを配設した状態を示している。
【００１８】
この射出成形型６（以下、単に成形型６と省略する。）は、図８に示すようなビードコア１ａが内周に一体化されたビードフィラー１ｂ（ゴム成形体の一例）、即ちビード部材１０を射出成形するのに用いられる。図１、２に示すように、成形型６は、上面に環状凹溝９が形成された下型７と、下型７の上方に配された上型８とを備える。上型８は、環状凹溝９を閉じて環状のキャビティ１１を形成する型締め位置（図１（ａ）及び図２参照）と、環状凹溝９を開放する型開き位置（図１（ｂ）参照）との間で、下型７に対して相対変位可能に構成されている。
【００１９】
上型８には、その上面の中心から下方に向かって延びるスプルー１２と、スプルー１２から幅方向両側に分岐して延びるランナー１３と、ランナー１３の端部から断面積を小さくしながら延びてキャビティ１１に連結されるゲート１４とが形成されている。ゲート１４は、ビードフィラー１ｂに対応してリング状に設けられている。スプルー１２には、不図示の射出機構より未加硫ゴム組成物が供給され、供給された未加硫ゴム組成物は、ランナー１３及びゲート１４を介してキャビティ１１に射出注入される。
【００２０】
ここで、未加硫ゴム組成物とは、原料ゴムに加硫剤などの配合材料を常法にて配合し、加熱架橋を可能に調製したものをいう。原料ゴムとしては特に制限がなく、天然ゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用のゴムを用いることができる。
【００２１】
環状凹溝９は、ビード部材１０に対応した断面形状を有しており、その径方向内側部分には、図３に示すように環状のビードコア１ａが配設される。ビードコア１ａの径方向外側には、環状凹溝９が上型８により閉じられた状態でキャビティ１１が形成され、上型８側のキャビティ面１１ａのビードコア１ａ近傍にゲート１４が連結された状態となる。
【００２２】
下型７は、本体型部１５と、その上面に載置されたリング状型部１６と、リング状型部１６に内接してビードコア１ａを下方から支持するコア型部１７と、を組み合わせて構成されている。リング状型部１６とコア型部１７との境界面１８は上広がりのテーパ状に形成されており、型開き状態であれば、コア型部１７を本体型部１５及びリング状型部１６から上方に離間させることができる。
【００２３】
下型７側のキャビティ面１１ｂのビードコア１ａ近傍には、ゲート連結部２０と相対向して押圧装置２１が設けられている。キャビティ１１に未加硫ゴム組成物が射出注入されると、図４に示すようなビードフィラー１ｂが成形されるが、押圧装置２１は、そのビードフィラー１ｂのゲート連結部２０に相対向する対向部３０を押圧する機能を有する。後述するように、この対向部３０を押圧することによって、未加硫ゴム組成物の射出注入により発生する応力と対称的な圧縮応力をビードフィラー１ｂに作用させることができる。
【００２４】
押圧装置２１は、ビードフィラー１ｂの対向部３０を押圧するためのリング状のピストン部材２２を有する。下型７には、ピストン部材２２を収容する収容孔２３と、その収容孔２３に連通するエア供給孔２４とが設けられていて、不図示のコンプレッサからエア供給孔２４に圧縮エアが供給されることにより、ピストン部材２２をキャビティ１１に対して進退させることができる。ピストン部材２２としては、例えば先端部の直径が２〜５ｍｍ、昇降ストロークが１〜１０ｍｍであるものが例示される。
【００２５】
本実施形態では、ゲート連結部２０に相対向して対向部３０を形成するキャビティ面部分１１ｃがリング状に窪み形成されており、下降したピストン部材２２の先端がキャビティ面部分１１ｃの底部に位置するように構成されている。これにより、キャビティ１１に未加硫ゴム組成物を射出注入した際には、キャビティ面１１ｂよりも下方に突出した対向部３０が形成される。また、ピストン部材２２を上昇させるとビードフィラー１ｂの対向部３０が押圧され、図５に示すようにキャビティ面部分１１ｃの窪みを解消して、対向部３０の突出を消滅せしめるように構成されている。
【００２６】
要するに、この押圧装置２１は、ピストン部材２２の昇降に応じて、対向部３０を形成するキャビティ面部分１１ｃを窪ませることで、キャビティ１１に未加硫ゴム組成物が射出注入された際に対向部３０を突出形成できる待機状態と、キャビティ面部分１１ｃの窪みを解消して対向部３０の突出を消滅せしめることができる押圧状態と、を選択的にそれぞれ採りうるように構成されている。
【００２７】
なお、図面には示していないが、成形型６には温調機構が設けられている。かかる温調機構は、例えば成形型６内に設けた流路に温水や冷水を供給する機能を備え、その温度や流量、供給のタイミングなどを制御可能に構成されている。或いは、成形型６内にヒーターや冷却素子を埋設し、それらの温度制御を温度センサの検出結果に基づいて行うようにしてもよい。
【００２８】
以下、上記の成形型６を用いてビードフィラー１ｂを射出成形する方法について説明する。まず、型開き状態にある下型７の環状凹溝９にビードコア１ａを配設し、続いて上型８を型締め位置に変位させて下型７に圧着する。これにより、環状凹溝９が上型８により閉じられて型締め状態となり、図３に示すように成形型６の内部にキャビティ１１が形成される。
【００２９】
次に、キャビティ１１に未加硫ゴム組成物を射出注入し、図４に示すようにビードフィラー１ｂを成形する（前記注入工程に相当する。）。このビードフィラー１ｂは、ビードコア１ａが内周に一体化されたビード部材１０として成形される。かかる工程における成形型６は、未加硫ゴム組成物の流動性が確保される程度の温度に加熱保持されている。この温度は、加硫温度より低温であってもよく、または従来の射出成形と同様に加硫温度であっても構わない。
【００３０】
本実施形態では、ゲート連結部２０とビードフィラー１ｂの厚み方向に相対向するキャビティ面部分１１ｃがリング状に窪み形成されていることから、ビードフィラー１ｂの対向部３０がキャビティ面１１ｂよりも下方に且つリング状に突出した状態で形成される。なお、この段階では、未加硫ゴム組成物の射出注入によって図９に示したような応力分布状態となっており、ビードフィラー１ｂのゲート連結部２０近傍に応力が集中した状態となっている。
【００３１】
そして、図５に示すように、エア供給孔２４に圧縮エアを供給し、押圧装置２１のピストン部材２２を上昇させる。これにより、待機状態にある押圧装置２１が押圧状態に移行し、ビードフィラー１ｂの対向部３０を押圧することができる（前記押圧工程に相当する。）。その結果、未加硫ゴム組成物の射出注入により発生する応力と対称的な圧縮応力を作用させて、ビードフィラー１ｂに残る残留応力を低減することができる。この圧縮応力の大きさは、ゲート連結部２０付近に残る残留応力に匹敵するレベルにあることが望ましく、そのような適切な大きさが得られるようピストン部材２２の直径や昇降ストロークが設定される。
【００３２】
本実施形態では、ビードフィラー１ｂの対向部３０が突出形成されており、ピストン部材２２を上昇させることで、その対向部３０の突出を消滅せしめるように押圧する。そのため、対向部３０の押圧により発生する圧縮応力を効率良く高めることができ、ビードフィラー１ｂの残留応力を効果的に低減することができる。なお、ビードフィラー１ｂが未加硫状態にあって剛性が低いことから、対向部３０はピストン部材２２の押圧によって比較的円滑に押し込まれる。
【００３３】
ピストン部材２２の先端は、押圧装置２１が押圧状態にあるときにキャビティ面１１ｂと同一面状に配置されることが好ましい。これにより、ビードフィラー１ｂの対向部３０に凹み跡を形成することがなく、外観への影響を抑えることができる。
【００３４】
続いて、成形されたビードフィラー１ｂが未加硫状態である間に成形型６を型開きし、ビード部材１０を脱型する（前記脱型工程に相当する。）。なお、ビードフィラー１ｂの対向部３０を押圧した後、ビードフィラー１ｂを冷却する工程を経てから脱型することが好ましく、それによって押圧による圧縮応力を作用させつつ、ビードフィラー１ｂを確実に未加硫状態で保持することができる。ビードフィラー１ｂの冷却は、上述した温調機構により行うことができる。
【００３５】
ビード部材１０を脱型するに際しては、コア型部１７を本体型部１５及びリング状型部１６から上方に離間させればよい。これにより、剛性の高いビードコア１ａが周方向に均等に支持された状態で脱型され、未加硫で低剛性のビードフィラー１ｂが形崩れを起こすことなく円滑に取り出される。未加硫のビードフィラー１ｂは粘着性が高く、成形型６からの引き離しが困難になる傾向にあるが、ビードコア１ａを周方向に均等に持ち上げることにより、ビードフィラー１ｂを円滑に引き離すことができる。
【００３６】
ビードフィラー１ｂにおける残留応力は、上述した対向部３０の押圧により低減されている。そのため、脱型したビードフィラー１ｂは、図６に示すようにゲート連結部２０付近が大きく隆起変形することがなく、形状が不均一に変形することを防止できる。特に本実施形態では、リング状のゲート１４を介して未加硫ゴム組成物の射出注入を行い、リング状に突出した状態で形成した対向部３０をリング状のピストン部材２２により押圧するため、図６に示すような断面形状がビードフィラー１ｂの全周で得られ、形状の均一性を周方向において良好に確保することができる。
【００３７】
また、成形型６内での加硫工程を省略しており、更には残留応力を緩和させるための保持時間を確保する必要がないことから、成形時間を長引かせることがない。成形したビード部材１０は、カーカスプライ４などの他の未加硫のゴム成形体と組み合わされて空気入りタイヤを構成し、加硫工程を経た場合に比べて接着性に優れたものとなる。ビードフィラー１ｂは、加硫が全く進行していないものに限られず、加硫不足に相当する状態であっても構わないが、成形時間の短縮及びカーカスプライ４との接着性の観点から、未加硫ゴム組成物を射出注入して対向部３０を押圧した後、直ちに冷却を開始し、できる限り加硫を進行させないことが好ましい。
【００３８】
本発明により成形されるゴム成形体は、ビードフィラー１ｂに限られるものではなく、図７に例示したサイドウォールゴム２等のタイヤを構成するゴム成形体や、タイヤ以外のゴム複合体を構成するゴム成形体であってもよい。但し、本発明は、ビードフィラーの射出成形に有用である。その理由は、硬質ゴムからなるビードフィラーでは、未加硫ゴム組成物の粘性が高いために型流れが悪く、高圧で且つオーバーショット気味に射出注入される傾向にあり、残留応力の発生が顕著であるところ、本発明によれば、上述のようにして残留応力を低減できるからである。ここで、硬質ゴムとは、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さが７０°以上のゴムを指す。
【００３９】
本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であり、成形型の構造などは適宜に変更することができる。例えば、成形型の開閉方向が水平となる横型射出成形を採用したり、エジェクタピンを用いてゴム成形体を脱型したりしてもよい。押圧装置の構造は、ゴム成形体の対向部を直接的又は間接的に押圧できるものであれば、前述の実施形態で示したものに特に限られない。したがって、例えば、対向部を形成するキャビティ面部分を分割して形成し、それをモータ駆動によりキャビティに対して進退させることで対向部を押圧してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る成形型の（ａ）型締め状態及び（ｂ）型開き状態を示す斜視図
【図２】型締め状態における成形型の縦断面図
【図３】成形型のキャビティ周辺を拡大して示す縦断面図
【図４】成形型のキャビティ周辺を拡大して示す縦断面図
【図５】成形型のキャビティ周辺を拡大して示す縦断面図
【図６】本発明により成形したビード部材の断面図
【図７】空気入りタイヤの一例を示す断面図
【図８】ビード部材を一部破断させて示した斜視図
【図９】未加硫ゴム組成物の射出注入により生じる応力分布を概念的に示す断面図
【図１０】従来方法により成形したビード部材の断面図
【符号の説明】
【００４１】
１ａ    ビードコア
１ｂ    ビードフィラー（ゴム成形体の一例）
４      カーカスプライ
６      成形型
７      下型
８      上型
９      環状凹溝
１０    ビード部材
１１    キャビティ
１１ｃ  キャビティ面部分
１４    ゲート
２０    ゲート連結部
２１    押圧装置
２２    ピストン部材
２３    収容孔
２４    エア供給孔
３０    対向部
【図１】
2008213365.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008213365.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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