(57)【要約】【課題】成形時間を長引かせることなくゴム成形体の残留応力を緩和して、そのゴム成形体の形状変形を防止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】上型８は、ランナー１３が設けられたランナー型部８ａと、ゴム溜め孔１５が設けられたゴム溜め型部８ｂとを備えて、型締め時にランナー１３がキャビティ１１とゴム溜め孔１５を挟んで連通するように構成されている。ビードフィラー１ｂを脱型する際には、ゴム溜め孔１５とキャビティ１１との連通状態を保持しながら、ゴム溜め型部８ｂをランナー型部８ａから分離し、キャビティ１１内のビードフィラー１ｂの残留応力をゴム溜め孔１５を通じて緩和させる。その後、ゴム溜め型部８ｂを下型７から分離し、ビードフィラー１ｂを脱型する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の型と第２の型とを型締めして両型の界面にキャビティを形成する型締め工程と、前記第１の型に設けられたランナーを通じて前記キャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入する注入工程と、前記キャビティ内に成形したゴム成形体を脱型する脱型工程と、を備えるゴム成形体の射出成形方法において、
前記第１の型が、前記ランナーが設けられたランナー型部と、ゴム溜め孔が設けられたゴム溜め型部とを備え、型締め時に前記ランナーが前記ゴム溜め孔を挟んで前記キャビティと連通するように構成されており、
前記脱型工程が、
前記ゴム溜め孔と前記キャビティとの連通状態を保持しながら、前記ゴム溜め型部を前記ランナー型部から分離し、前記キャビティ内のゴム成形体の残留応力を前記ゴム溜め孔を通じて緩和させる第１の工程と、
前記第１の工程後に前記ゴム溜め型部を前記第２の型から分離し、前記ゴム成形体を脱型する第２の工程と、を有することを特徴とするゴム成形体の射出成形方法。
【請求項２】
前記脱型工程が、未加硫状態にある前記ゴム成形体を脱型するものである請求項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】
第１の型と第２の型とを型締めすることで両型の界面にキャビティが形成され、前記第１の型に設けられたランナーを通じて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、
前記第１の型が、前記ランナーが設けられたランナー型部と、ゴム溜め孔が設けられたゴム溜め型部とを備え、型締め時に前記ランナーが前記ゴム溜め孔を挟んで前記キャビティと連通するように構成されており、
前記ゴム溜め型部が、前記ゴム溜め孔と前記キャビティとの連通状態を保持しながら、前記第２の型と共に前記ランナー型部から分離可能に構成されていることを特徴とするゴム成形体の射出成形型。
【請求項５】
前記ゴム溜め型部に、前記ゴム溜め孔よりも断面積が小さく、型締め時に前記ゴム溜め孔と前記キャビティとを連通するゲートが設けられた請求項４記載のゴム成形体の射出成形型。
【請求項６】
前記ゴム溜め孔が、前記キャビティに向かって窄まる円錐台状をなすとともに、その大径側に、型締め時に前記ランナー型部によって閉じられる開口部を有する請求項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６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７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８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）の残留応力（内部応力）が部分的に大きくなる傾向にある。そのため、成形型から取り出した後に、残留応力の大きい箇所が膨らんだり小さい箇所が収縮したりして、反り等の形状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）。
【０００５】
この問題に対しては、成形型を低圧型締めすることによりキャビティ容積を大きく確保し、そこに未加硫ゴム組成物を射出注入した後、ゴム成形体の残留応力が緩和したところで成形型を高圧型締めする、いわゆる射出圧縮成形法を利用することが考えられる。しかし、この方法では、低圧で型締めをしてゴムを射出注入した後、高圧で再び型締めをするために成形時間が長引くという問題や、高圧型締め時にバリが発生し易くなるためにバリ防止機構やバリ除去工程が必要になるという問題がある。また、射出圧縮成形法に依らず、ゴム成形体をキャビティ内に一定時間以上で保持し、それにより残留応力を緩和することも考えられるが、やはり成形時間が長引いてしまう。
【０００６】
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、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、成形型内で加硫工程を実施する場合には、ゴム成形体に熱と圧力を一定時間加えている間に残留応力が幾分か緩和されるのに対し、成形型内で加硫工程を実施しない場合には、上述したような応力分布状態が保持されることと、ゴム成形体の剛性が低く形崩れを起こし易いこととが相俟って、残留応力による形状変形の度合いが大きくなる傾向にある。
【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】
【０００７】
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、成形時間を長引かせることなくゴム成形体の残留応力を緩和し、そのゴム成形体の形状変形を防止す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】
【０００８】
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、第１の型と第２の型とを型締めして両型の界面にキャビティを形成する型締め工程と、前記第１の型に設けられたランナーを通じて前記キャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入する注入工程と、前記キャビティ内に成形したゴム成形体を脱型する脱型工程と、を備えるゴム成形体の射出成形方法において、前記第１の型が、前記ランナーが設けられたランナー型部と、ゴム溜め孔が設けられたゴム溜め型部とを備え、型締め時に前記ランナーが前記ゴム溜め孔を挟んで前記キャビティと連通するように構成されており、前記脱型工程が、前記ゴム溜め孔と前記キャビティとの連通状態を保持しながら、前記ゴム溜め型部を前記ランナー型部から分離し、前記キャビティ内のゴム成形体の残留応力を前記ゴム溜め孔を通じて緩和させる第１の工程と、前記第１の工程後に前記ゴム溜め型部を前記第２の型から分離し、前記ゴム成形体を脱型する第２の工程と、を有するものである。
【０００９】
本発明の射出成形方法によれば、脱型工程が上記の如き第１の工程を有することから、未加硫ゴム組成物の射出注入により生じたゴム成形体の残留応力を、そのゴム成形体をキャビティ内に保持した状態で緩和させることができる。これにより、残留応力による膨らみ等がゴム溜め孔内のゴムには生じるものの、キャビティ内にあるゴム成形体には生じない。ゴム成形体は、ゴム溜め型部を第２の型から分離することにより脱型できる状態となるが、この段階では既に残留応力が緩和されていることから、脱型後に反り等の形状変形を生じることがない。以上のように、本発明によれば、成形時間を長引かせずにゴム成形体の残留応力を緩和し、その形状変形を防止することができる。
【００１０】
本発明は、前記脱型工程にて、未加硫状態にあるゴム成形体を脱型する場合に特に有用となる。未加硫状態にあるゴム成形体では、加硫工程を経た場合に比べて応力分布が不均一になり易く、また低剛性により形崩れを起こし易い傾向にあり、残留応力による形状変形の度合いが大きいのに対し、本発明によれば、上述のようにしてゴム成形体の残留応力をキャビティ内に保持したまま緩和でき、その形状変形を効果的に防止することができる。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。
【００１１】
更に、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。このような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、また、その形状が一因となって応力分布が不均一（図８参照）になり易いのに対し、本発明によれば、上述のようにしてゴム成形体の残留応力をキャビティ内に保持したまま緩和でき、その形状変形を効果的に防止することができる。
【００１２】
また、本発明に係るゴム成形体の射出成形型は、第１の型と第２の型とを型締めすることで両型の界面にキャビティが形成され、前記第１の型に設けられたランナーを通じて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、前記第１の型が、前記ランナーが設けられたランナー型部と、ゴム溜め孔が設けられたゴム溜め型部とを備え、型締め時に前記ランナーが前記ゴム溜め孔を挟んで前記キャビティと連通するように構成されており、前記ゴム溜め型部が、前記ゴム溜め孔と前記キャビティとの連通状態を保持しながら、前記第２の型と共に前記ランナー型部から分離可能に構成されているものである。
【００１３】
本発明の射出成形型によれば、上記の如き第１の型を有することにより、キャビティへの未加硫ゴム組成物の射出注入が、第１の型に設けられたランナー及びゴム溜め孔を通じて行われる。更に、その第１の型が備えるゴム溜め型部が上記の如き構成であることにより、キャビティ内にゴム成形体を成形した後に、ゴム溜め孔とキャビティとの連通状態を保持しながらゴム溜め型部をランナー型部から分離することができる。これにより、ゴム成形体をキャビティ内に保持した状態で、そのキャビティに連通するゴム溜め孔をランナーから分離させ、未加硫ゴム組成物の射出注入により生じたゴム成形体の残留応力をゴム溜め孔を通じて緩和させることができるため、残留応力による膨らみ等がゴム溜め孔内のゴムには生じるものの、キャビティ内にあるゴム成形体には生じない。成形したゴム成形体は、第１の型と第２の型とを型開きすることで、つまりゴム溜め型部を第２の型から分離することで脱型できる状態となるが、この段階では既に残留応力が緩和されていることから、脱型後に反り等の形状変形を生じることがない。
【００１４】
上記において、前記ゴム溜め型部に、前記ゴム溜め孔よりも断面積が小さく、型締め時に前記ゴム溜め孔と前記キャビティとを連通するゲートが設けられたものが好ましい。かかる構成によれば、第１の型と第２の型とを型開きした際に、即ちゴム溜め型部を第２の型から分離した際に、ゴム溜め孔内のゴムをキャビティ内のゴム成形体から容易に切断することができ、作業性を高めることができる。
【００１５】
上記において、前記ゴム溜め孔が、前記キャビティに向かって窄まる円錐台状をなすとともに、その大径側に、型締め時に前記ランナー型部によって閉じられる開口部を有するものが好ましい。かかる構成によれば、ゴム溜め型部をランナー型部から分離した際に、開口部を開放してゴム溜め孔内のゴムの露出面積を確保できるため、ゴム成形体の残留応力をゴム溜め孔を通じて適切に緩和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本発明に係る射出成形型の型締め状態を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、ビードコア配設後に型締めしてキャビティを形成した状態を示している。図３は、その射出成形型の分解図である。
【００１７】
この射出成形型６（以下、単に成形型６と呼ぶ。）は、図７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１〜３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（前記第２の型に相当する。）と、下型７の上方に配された上型８（前記第１の型に相当する。）とを備える。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２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、下型７と上型８とを型締めして環状凹溝９を閉じた状態で、両型の界面に環状のキャビティ１１が形成される。
【００１８】
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とキャビティ１１との間に介在するゴム溜め孔１５とが形成されている。本実施形態では、ゴム溜め孔１５が、キャビティ１１に向かって窄まる円錐台状をなしつつ、ゴム溜め孔１５よりも断面積を小さくして延びるゲート１４を介してキャビティ１１に連通している。なお、ゴム溜め孔１５やゲート１４の大きさ及び形状は、後述する残留応力の緩和効果が適切に得られるものであれば特に限定されない。
【００１９】
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及びゴム溜め孔１５を通じてキャビティ１１に射出注入される。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。
【００２０】
なお、上記の射出機構としては、射出成形法の技術分野における公知の機構を限定なく使用することができ、例えば、ゴムを可塑化させながら搬送するスクリューと、そのスクリューにより供給された未加硫ゴム組成物を所要量だけ溜めた後に射出するプランジャーと、そのプランジャーを上型８の上面にタッチさせるためのノズルと、上記のスクリューやプランジャーを駆動するための油圧モーターと、を備えたものが使用される。
【００２１】
上型８は、ランナー１３が設けられたランナー型部８ａと、ゴム溜め孔１５が設けられたゴム溜め型部８ｂとを備えており、図２に示すように型締め時にランナー１３がゴム溜め孔１５を挟んでキャビティ１１と連通するように構成されている。ゴム溜め孔１５は、その大径側に、ゴム溜め型部８ｂの上面にて開口し、且つ型締め時にランナー型部８ａによって閉じられる開口部１５ａを有している。
【００２２】
本実施形態では、ランナー型部８ａが上記プランジャー等と共に固定された状態で設置されている。一方、下型７は、ランナー型部８ａとの間にゴム溜め型部８ｂを挟んで型締めする位置（図２参照）と、その型締め位置から図２下方に離れた位置（図４、５参照）との間で変位可能に構成されている。また、ゴム溜め型部８ｂは、ランナー型部８ａに密着した位置（図２、５参照）と、ランナー型部８ａから分離した位置（図４参照）との間で変位可能に構成されている。
【００２３】
下型７及びゴム溜め型部８ｂの変位は、例えば油圧モーターを備えた昇降機構（不図示）によって行われる。後述するように、型締め状態から型開き状態への移行は、まず、ゴム溜め孔１５とキャビティ１１との連通状態が保持されるように、即ち環状凹溝９を閉じた状態で、ゴム溜め型部８ｂが下型２と共に下方に変位してランナー型部８ａから分離し、次いでゴム溜め型部８ｂが上方に変位して下型７から分離することにより行われる。このような昇降機構の動作は、不図示の制御装置によって制御される。
【００２４】
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上記の制御装置によって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。
【００２５】
以下、上記の成形型６を用いて未加硫のビードフィラー１ｂを射出成形する方法について説明する。まず、環状凹溝９にビードコア１ａを配設した後、下型７を上昇させてゴム溜め型部８ｂに圧着し、下型７とランナー型部８ａとでゴム溜め型部８ｂを挟むようにする。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２に示すように下型７と上型８との界面にキャビティ１１が形成される（前記型締め工程に相当する。）。
【００２６】
次に、上記の射出機構より未加硫ゴム組成物をスプルー１２に供給し、ランナー１３等を通じてキャビティ１１に未加硫ゴム組成物を射出注入する（前記注入工程に相当する。）。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。
【００２７】
射出注入された未加硫ゴム組成物はキャビティ１１内に充填され、それによってビードフィラー１ｂが成形される。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。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８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の残留応力（内部応力）が部分的に大きくなった状態にある。
【００２８】
次に、成形したビードフィラー１ｂ、即ちビード部材１０を脱型する（前記脱型工程に相当する。）。本実施形態では、ビードフィラー１ｂが未加硫状態である間に、成形型６を型開きして取り出すようにする。このとき、ビードフィラー１ｂを確実に未加硫状態で保持する、或いはビードフィラー１ｂに適度な剛性を付与して脱型性を高めるなどの目的で、成形型６内に設けた流路に冷却水を供給するなどして、ビードフィラー１ｂを冷却しても構わない。
【００２９】
ビード部材１０を脱型するに際しては、まず、図４に示すように、ゴム溜め孔１５とキャビティ１１との連通状態を保持しながら、ゴム溜め型部８ｂを下型２と共に下方に変位させてランナー型部８ａから分離する（前記第１の工程に相当する。）。これにより、開口部１５ａが開放されてゴム溜め孔１５内のゴムが露出し、キャビティ１１内に成形したビードフィラー１ｂの残留応力がゴム溜め孔１５を通じて緩和される。このとき、残留応力による膨らみ等がゴム溜め孔１５内のゴムには生じるものの、キャビティ１１内で保持されているビードフィラー１ｂには生じない。なお、通常の空気入りタイヤに用いられるビードフィラーであれば、この状態にて数秒程度を保持すれば残留応力を適切に緩和できるため、残留応力を緩和させるための保持時間を長く確保する必要はない。
【００３０】
ビードフィラー１ｂの残留応力を緩和させた後は、図５に示すように、ゴム溜め型部８ｂを上方に変位して下型７から分離し、ビード部材１０を脱型する（前記第２の工程に相当する。）。本実施形態では、ゴム溜め孔１５とキャビティ１１とがゲート１４を介して連通しており、ゴム溜め孔１５内のゴムはビードフィラー１ｂから容易に切断される。なお、この工程では、ゴム溜め型部８ｂをランナー型部８ａに密着させる必要はなく、図３に示したような中間位置に配置してもよい。
【００３１】
ビードフィラー１ｂは、この段階で既に残留応力が緩和されていることから、脱型後に反り等の形状変形を引き起こすことがない。また、本実施形態では、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長く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。
【００３２】
成形した未加硫のビード部材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、できる限り加硫を進行させないことが好ましい。
【００３３】
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６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、それ以外の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緩和できるからである。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。
【００３４】
［他の実施形態］
（１）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。したがって、例えば、第１の型と第２の型との開閉が水平方向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。また、ゴム溜め孔及びゲートの個数は特に限られず、リング状に設けることも可能である。
【００３５】
（２）前述の実施形態では、ランナー型部を固定するとともに、第２の型（下型７）及びゴム溜め型部を可動に構成した例を示したが、本発明では、第１の型と第２の型とが開閉可能で、且つ、ゴム溜め型部がゴム溜め孔とキャビティとの連通状態を保持しながら第２の型と共にランナー型部から分離できるものであれば、これに限定されない。したがって、第２の型を固定してランナー型部及びゴム溜め型部を可動にしてもよく、或いはゴム溜め型部を固定してランナー型部及び第２の型を可動にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る射出成形型の型締め状態を示す斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図
【図３】その射出成形型の分解図
【図４】第１の工程における射出成形型の縦断面図
【図５】第２の工程における射出成形型の縦断面図
【図６】空気入りタイヤの一例を示す断面図
【図７】ビード部材を一部破断させて示した斜視図
【図８】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
【符号の説明】
【００３７】
１ａ    ビードコア
１ｂ    ビードフィラー（ゴム成形体の一例）
６      成形型
７      下型（第２の型）
８      上型（第１の型）
８ａ    ランナー型部
８ｂ    ゴム溜め型部
９      環状凹溝
１０    ビード部材
１１    キャビティ
１２    スプルー
１３    ランナー
１４    ゲート
１５    ゴム溜め孔
１５ａ  開口部
【図１】
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【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】
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【図８】
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