(57)【要約】【課題】従来の石膏鋳型配合組成物に比し、強度を高め、または強度を損なうことなく熱伝導率を向上させ、鋳造指向性制御を可能にした無機物鋳型配合組成物および該無機物鋳型配合組成物を用いて高精度の鋳造を可能にしたタイヤ用モールドの製造方法を提供する。【解決手段】石膏を基材とする無機物鋳型配合組成物において、炭素系熱伝導性付与剤が配合されている。好ましくは、石膏１００重量部に対し、炭素繊維を加熱により酸化処理し繊維方向にグラファイト化した前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とが配合されている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏を基材とする無機物鋳型配合組成物において、炭素系熱伝導性付与剤が配合されていることを特徴とする無機物鋳型配合組成物。
【請求項２】
前記石膏１００重量部に対し、炭素繊維を加熱により酸化処理し繊維方向にグラファイト化した前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とが配合されている請求項１記載の無機物鋳型配合組成物。
【請求項３】
前記石膏１００重量部に対し、炭素微小球形態の前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とが配合されている請求項１記載の無機物鋳型配合組成物。
【請求項４】
前記石膏１００重量部に対し、粒状および／または粉状の活性炭である前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部が配合されている請求項１記載の無機物鋳型配合組成物。
【請求項５】
前記石膏１００重量部に対しステアリン酸、ロジン酸、スルホン酸塩およびリン酸塩からなる群から選択される１種以上を５〜２０重量部添加し加熱処理して疎水化した改質石膏１００重量部に対し、前記炭素系熱伝導性付与剤としてカーボンブラックが３０〜１００重量部混入されている請求項１記載の無機物鋳型配合組成物。
【請求項６】
前記石膏１００重量部に対し、前記炭素系熱伝導性付与剤としてイソプロピルステアロイルチタネート０．１〜１．０重量部と、ポリプロピレン１０〜１００重量部とを配合した後、２５０℃以上の温度で前記石膏を無水処理した請求項１記載の無機物鋳型配合組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項記載の無機物鋳型配合組成物を少なくとも１種用いてタイヤ用モールドを製造することを特徴とするタイヤ用モールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用モールドの型取りの際に好適に使用することができる無機物鋳型配合組成物およびこれを用いたタイヤ用モールドの製造方法に関し、詳しくは、強度を高め、または強度を損なうことなく熱伝導率を向上させ、鋳造指向性制御を可能にした無機物鋳型配合組成物およびこれを用いたタイヤ用モールドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤ用モールドの作製は、一般に次のようにして行われていた。まず、製造しようとするタイヤのトレッドパターンを木型（ウッドレジン）にて製造する。次いで、得られたウッドレジンのトレッドパターン上に液状ゴムを流し込み、加熱して加硫、硬化させ、トレッドパターンの型取りを行う。しかる後、型取りした加硫ゴム上に無機物鋳型配合組成物を流し込み、硬化させて上記トレッドパターンが転写された無機物鋳型を得る。このようにして作製した無機物鋳型にアルミニウム等の溶湯を流し込み、最終目的物であるタイヤ用モールドを作製する。
【０００３】
上述のタイヤ用モールドの製造工程において、従来より長年にわたり、その利便性等の観点から上記無機物鋳型として石膏鋳型が使用されてきた。タイヤ用モールドの型取りの際に使用する石膏鋳型についての改良技術としては、該石膏鋳型の乾燥工程中のクラックの発生を防止するために特定の可塑剤を石膏中に配合する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１１８４１０５号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤ用モールドの型取りの際に使用する無機物鋳型について、これまでその鋳造指向性については十分な検討がなされておらず、鋳造指向性を高めた無機物鋳型配合組成物については殆ど検討がなされていなかった。このため、従来の無機物鋳型を用いた場合、タイヤ用モールドの肉厚部とその他の部分において溶湯の冷却速度が異なる結果、タイヤ用モールド表面に巣状欠陥が発生することがあった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、従来の石膏鋳型配合組成物に比し、強度を高め、または強度を損なうことなく熱伝導率を向上させ、鋳造指向性制御を可能にした無機物鋳型配合組成物および該無機物鋳型配合組成物を用いて高精度の鋳造を可能にしたタイヤ用モールドの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の無機物鋳型配合組成物は、石膏を基材とする無機物鋳型配合組成物において、炭素系熱伝導性付与剤が配合されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の無機物鋳型配合組成物は、好適には以下の（１）〜（５）のタイプが挙げられる。
（１）前記石膏１００重量部に対し、炭素繊維を加熱により酸化処理し繊維方向にグラファイト化した前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とが配合されている無機物鋳型配合組成物である。
【００１０】
（２）前記石膏１００重量部に対し、炭素微小球形態の前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とが配合されている無機物鋳型配合組成物である。
【００１１】
（３）前記石膏１００重量部に対し、粒状および／または粉状の活性炭である前記炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部が配合されている無機物鋳型配合組成物である。
【００１２】
（４）前記石膏１００重量部に対しステアリン酸、ロジン酸、スルホン酸塩およびリン酸塩からなる群から選択される１種以上を５〜２０重量部添加し加熱処理して疎水化した改質石膏１００重量部に対し、前記炭素系熱伝導性付与剤としてカーボンブラックが３０〜１００重量部混入されている無機物鋳型配合組成物である。
【００１３】
（５）前記石膏１００重量部に対し、前記炭素系熱伝導性付与剤としてイソプロピルステアロイルチタネート（ＴＴＳ）０．１〜１．０重量部と、ポリプロピレン（ＰＰ）１０〜１００重量部とを配合した後、２５０℃以上の温度で前記石膏を無水処理した無機物鋳型配合組成物である。
【００１４】
また、本発明は、前記無機物鋳型配合組成物を少なくとも１種用いてタイヤ用モールドを製造することを特徴とするタイヤ用モールドの製造方法である。
【００１５】
本発明の無機物鋳型配合組成物は、少量の炭素系熱伝導性付与剤の添加により、得られる無機物鋳型の強度を高め、または強度を損なうことなく、熱伝導率を良好に高めることができる。この結果、この無機物鋳型を用いてタイヤ用モールドを製造した場合には、鋳造指向性が向上し、タイヤ用モールド表面に巣状欠陥が発生せず、精度の高い鋳造が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明では、無機物鋳型配合組成物に炭素系熱伝導性付与剤を配合したことにより、得られる無機物鋳型は無配合の場合の熱伝導率０．８〜２Ｗ／（ｍ・Κ）（２×１０−３〜５×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））に比し、大幅に熱伝導率が上昇する。かかる炭素系熱伝導性付与剤は金属系の熱伝導性付与剤に比べ比重が軽く、沈降してしまうことがない。よって、均質な無機物鋳型が得られる。また、金属系の熱伝導性付与剤は、石膏内において金属が異物として作用し、製品の割れの原因となるが、本発明における炭素系熱伝導性付与剤では逆に製品の強度を高める効果を有する。
【００１７】
本発明の第１好適例の無機物鋳型配合組成物においては、基材を石膏とし、該石膏１００重量部に対し、炭素繊維を高温で酸化処理し、繊維方向にグラファイト化した炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とを配合する。これにより、得られる石膏鋳型は強度が向上するとともに、熱伝導率は４．２〜１２６Ｗ／（ｍ・Κ）（１０×１０−３〜３００×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））となる。
【００１８】
かかる炭素系熱伝導性付与剤が１０重量部未満の場合には、熱伝導率上昇効果が十分ではなく、一方、３０重量部を超えて配合してももやはそれ以上の鋳造指向性制御の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。また、親水化処理剤が１重量部未満の場合には親水化効果が十分ではなく、強度の面で好ましくなく、一方、３重量部を超え配合してももはやそれ以上の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。
【００１９】
石膏は、従来より石膏型として使用されている半水石膏、特にはβ型半水石膏やα型半水石膏等を好適に使用することができる。これら半水石膏は結晶石膏を焼成することにより得ることができる。あるいはまた、結晶石膏（二水石膏）を使用し、組成物の調製後に加熱して半水石膏としてもよい。石膏については、以下の好適例においても同様である。
【００２０】
炭素繊維は、ＰＡＮ系であるとピッチ系であるとを問わず、通常の炭素繊維を用いることができる。かかる炭素繊維の酸化処理は、２０００〜３０００℃の高温で行うことが好ましい。
【００２１】
また、石膏内での炭素系熱伝導性付与剤の親和性を高めるために使用する親水化処理剤としては、イオンに解離しない親水基を持つノニオン系界面活性剤が好ましく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等を好適に使用することができる。
【００２２】
本発明の第２好適例の無機物鋳型配合組成物においては、基材を石膏とし、該石膏１００重量部に対し、炭素微小球形態の炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部と、親水化処理剤１〜３重量部とを配合する。これにより、得られる石膏鋳型は強度が向上するとともに、熱伝導率は８．４〜１６７Ｗ／（ｍ・Κ）（２０×１０−３〜４００×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））となる。
【００２３】
炭素系熱伝導性付与剤が１０重量部未満の場合には、熱伝導率上昇効果が十分ではなく、一方、３０重量部を超えて配合してももはやそれ以上の鋳造指向性制御の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。また、親水化処理剤が１重量部未満の場合には親水化効果が十分ではなく、強度の面で好ましくなく、一方、３重量部を超え配合してももはやそれ以上の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。
【００２４】
炭素微小球形態の炭素系熱伝導性付与剤は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）とポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）とを加圧下で加熱することにより得られる。ＰＥとＰＶＣとの重量比は、１００：１〜１００：１０の範囲内が好ましい。また、加圧時の圧力は、３０〜５０ＭＰａが好ましい。さらに、温度は６００〜８００℃が好ましく、また、加熱時間は、好ましくは１時間以上である。得られる炭素微小球形態の炭素系熱伝導性付与剤の粒径は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００２５】
この第２好適例においても、第１好適例の場合と同様に、石膏内での炭素系熱伝導性付与剤の親和性を高めるために親水化処理剤を配合するが、かかる親水化処理剤の種類も第１好適例の場合と同様である。
【００２６】
本発明の第３好適例の無機物鋳型配合組成物においては、基材を石膏とし、該石膏１００重量部に対し、粒状および／または粉状の活性炭である炭素系熱伝導性付与剤１０〜３０重量部を配合する。これにより、得られる石膏鋳型は強度が向上するとともに、熱伝導率は４．２〜４２Ｗ／（ｍ・Κ）（１０×１０−３〜１００×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））となる。
【００２７】
この炭素系熱伝導性付与剤が１０重量部未満の場合には、熱伝導率上昇効果が十分ではなく、一方、３０重量部を超えて配合してももはやそれ以上の鋳造指向性制御の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。
【００２８】
粒状または粉状の活性炭の種類は問わず、汎用のものを用いることができる。炭素系熱伝導性付与剤として活性炭を用いた場合には、石膏内での炭素系熱伝導性付与剤の親和性を高めるための親水化処理剤は不要である。なお、粒状の活性炭を用いるときは、その粒径は、好ましくは１０〜１００μｍである。
【００２９】
本発明の第４好適例の無機物鋳型配合組成物においては、まず、基材を石膏とし、該石膏１００重量部に対し、ステアリン酸、ロジン酸、スルホン酸塩及びリン酸塩からなる群から選択される１種以上を５〜２０重量部、好ましくは５〜１０重量部添加した後、加熱処理して疎水化する。次いで、この疎水化した改質石膏１００重量部に対し、炭素系熱伝導性付与剤としてカーボンブラックを３０〜１００重量部混入する。これにより、得られる石膏鋳型の強度が向上するとともに、熱伝導率が８．４〜８４Ｗ／（ｍ・Κ）（２０×１０−３〜２００×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））となる。
【００３０】
添加するステアリン酸等が５重量部未満の場合には、疎水化効果が十分ではなく、一方２０重量部を超えて配合してももはやそれ以上の疎水化効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。
【００３１】
また、炭素系熱伝導性付与剤として使用するカーボンブラックが１０重量部未満の場合には、熱伝導率上昇効果が十分ではなく、一方、３０重量部を超えて配合してももはやそれ以上の鋳造指向性制御の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。かかるカーボンブラックは、タイヤ等に使用される通常のカーボンブラックとすることができ、特に制限されるべきものではない。
【００３２】
本発明の第５好適例の無機物鋳型配合組成物においては、基材を石膏とし、該石膏１００重量部に対し、炭素系熱伝導性付与剤としてＴＴＳ０．１〜１．０重量部と、ＰＰ１０〜１００重量部とを配合する。
【００３３】
ＴＴＳおよびＰＰが夫々上記範囲未満の場合には、熱伝導率上昇効果が十分ではなく、一方、上記範囲を超えて配合してももはやそれ以上の鋳造指向性制御の改良効果は望めず、却って強度の面で好ましくない。
【００３４】
この無機物鋳型配合組成物の場合、石膏としては結晶石膏（半水石膏）を使用し、該石膏の無水処理温度を２５０℃以上、好ましくは２５０〜２８０℃の温度で行う。これにより、ポリプロピレンが炭化処理され、得られる石膏鋳型の強度が向上するとともに、熱伝導率が４．２〜１２６Ｗ／（ｍ・Κ）（１０×１０−３〜３００×１０−３ｃａｌ／（ｃｍ・ｓｅｃ・℃））となる。
【００３５】
本発明の前記無機物鋳型配合組成物には、必要に応じて、固化速度値遅緩剤として石灰水、有機酸類、三価金属の硫酸塩等を適宜添加することができる。
【００３６】
本発明の無機物鋳型配合組成物を少なくとも１種用いてタイヤ用モールドを製造した場合には、鋳造指向性が向上し、タイヤ用モールド表面に巣状欠陥のない、精度の高い鋳造を行うことができる。
【００３７】
本発明の無機物鋳型配合組成物を用いて無機物鋳型を製造する場合、２種以上の無機物鋳型配合組成物を用いて好適に無機物鋳型を製造することができる。例えば、製造すべきタイヤ用モールドの肉厚部分に接する無機物鋳型の部分には本発明の無機物鋳型配合組成物を用い、その部分の鋳造指向性を高め、その他の部分には従来までの石膏を使用する。このようにしても十分に所期の効果を得ることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
【００３９】
実施例１
炭素繊維（ＴＯＲＡＹ（株）製、商品名：トレカ）を１５００℃で１時間にわたり酸化処理し、繊維方向にグラファイト化した炭素系熱伝導性付与剤を得た。石膏１００重量部に対し、得られた炭素系熱伝導性付与剤２０重量部と、親水化処理剤としてのノニオン系界面活性剤（日本乳化剤（株）製、商品名：ニューコール）２重量部とを配合し、無機物鋳型配合組成物を調製した。この無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４０】
実施例２
ＰＥとＰＶＣ（重量比１００：５）を圧力３０ＭＰａにて温度７００℃で１時間加熱することにより、炭素微小球形態の炭素系熱伝導性付与剤を得た（平均粒径５０μｍ）。石膏１００重量部に対し、得られた炭素系熱伝導性付与剤２０重量部と、親水化処理剤としてのノニオン系界面活性剤（日本乳化剤（株）製、商品名：ニューコール）２重量部とを配合し、無機物鋳型配合組成物を調製した。この無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４１】
実施例３
石膏１００重量部に対し、平均粒径５０μｍの粒状活性炭（浦野（株）製、商品名：クラレコール）である炭素系熱伝導性付与剤２０重量部を配合し、無機物鋳型配合組成物を調製した。この無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４２】
実施例４
石膏１００重量部に対し、ステアリン酸５重量部およびロジン酸５重量部を添加した後、２５０℃で３時間加熱処理して疎水化した。次いで、この疎水化した改質石膏１００重量部に対し、人造黒鉛を２０重量部混入した。このようにして調製した無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４３】
実施例５
基材としての石膏として半水石膏を使用し、この半水石膏１００重量部に対し、ＴＴＳ０．３重量部と、ＰＰ１０重量部とを配合し、この無機物鋳型配合組成物中の石膏の無水処理を２５０℃で行った。このようにして調製した無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４４】
比較例１
石膏を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４５】
比較例２
石膏１００重量部に対し、アルミニウム金属粉を２０重量部混入した。このようにして調製した無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４６】
比較例３
石膏１００重量部に対し、鉄粉を２０重量部混入した。このようにして調製した無機物鋳型配合組成物を、秤量した水中に入れ（配合組成物：水（重量比）＝５０：５０）、タイヤ用モールドの無機物鋳型を製造した。
【００４７】
実施例１〜５および比較例１〜３で得られた無機物鋳型の熱膨張率と熱伝導率とを測定した結果を下記の表１に示す。
【００４８】
【表１】
2005000969.tif 000002
【００４９】
なお、比較例２および３では、製造された無機物鋳型に多数のひび割れが見られた。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、従来の石膏鋳型配合組成物に比し、強度を高め、または強度を損なうことなく熱伝導率を向上させ、鋳造指向性制御を可能にした無機物鋳型配合組成物が得られる。また、この無機物鋳型配合組成物を用いてタイヤ用モールドの製造を行う場合、高精度の鋳造が可能となる。