(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ成形用の金型であって、
タイヤのトレッド部踏面を成形する踏面成形面を有し、
前記踏面成形面の少なくとも一部が、真球度が１５μｍ以下の球形の投射材を投射して衝突させることにより形成されたことを特徴とする、タイヤ成形用金型。
【請求項２】
トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部の踏面は、請求項１に記載のタイヤ成形用金型によって成形されたことを特徴とする、タイヤ。
【請求項３】
タイヤ成形用金型の踏面成形面の少なくとも一部を、真球度が１５μｍ以下の球形の投射材を投射して衝突させることにより形成する投射材投射工程と、
前記投射材投射工程により形成された踏面成形面を有するタイヤ成形用金型を用いてタイヤを成形する、タイヤ成形工程と、
を含む、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、タイヤ成形用金型、タイヤ、及びタイヤの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冬用のタイヤでは、氷上性能及び雪上性能の向上を図るため、様々な工夫がなされてきた。
例えば、特許文献１では、トレッド部に形成した各ブロックに複数のサイプを設けることにより、接地面内のエッジ成分を増大させると共に、雪噛み効果を向上させて、タイヤの氷雪路面（凍結路面や積雪路面）上での走行性能を向上させる技術が提案されている。
また、例えば、特許文献２では、キャップゴムとベースゴムとからなる、いわゆるキャップアンドベース構造のトレッドゴムを有するタイヤにおいて、キャップゴムとして発泡ゴムを用いることにより、除水性を大幅に向上させ、タイヤの氷上性能および雪上性能を向上させる技術が提案されている。
【０００３】
更に、例えば、特許文献３では、図１（ａ）に示すように、タイヤのトレッド部１の表面性状に関し、先端が尖った形状の突起部２をトレッド部の表面に設けることにより、表面粗さを増大させ、タイヤ表面と路面との間の摩擦力を増大させて、タイヤの氷上性能および雪上性能を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９２９１４号公報
【特許文献２】特開平１１−３０１２１７号公報
【特許文献３】特開２００９−６７３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の、ブロックにサイプを設ける技術には、サイプ数を増加しすぎると、ブロック剛性が低下してブロックの倒れこみが発生しやすくなるため、接地面積が減少し、却って氷上性能および雪上性能が低下するという問題があった。
また、特許文献２に記載の、キャップゴムに発泡ゴムを用いる技術では、発泡ゴムの使用によりブロック全体の剛性が低下する場合があり、タイヤの耐摩耗性が必ずしも十分ではなかった。
更に、特許文献３に記載の、先端が尖った突起部をトレッド部の表面に設ける技術では、突起部の剛性が低いため、特に車両のノーズダイブによる前輪への荷重増大時など、タイヤに大きな荷重が負荷された際に、突起部が潰れて所望の性能が得られなくなる場合があった。即ち、先端が尖った突起部をトレッド部の表面に設ける技術では、図１（ｂ）に示すように、路面Ｔとの接触により突起部２が潰れ、除水用の空隙３の体積が減少し、除水性が低下してしまう結果、所望の氷上性能および雪上性能が得られない場合があった。従って、特許文献３に記載の技術には、氷上性能および雪上性能をさらに向上させる余地があった。
更にまた、特許文献１〜３に記載の技術を採用したタイヤについて発明者が検討を重ねた結果、それらの従来のタイヤには、原因は明らかでないが、特に新品時に十分な氷上性能および雪上性能が得られないという問題点があることも分かった。そのため、特許文献１〜３に記載の技術には、特にタイヤ新品時の氷上性能および雪上性能を改善する余地があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、氷上性能及び雪上性能を向上させたタイヤ及び、該タイヤの製造（成形）に用いるタイヤ成形用金型、並びに該タイヤを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、ブロックの剛性を低下させずに、除水性を確保し得るトレッド表面性状を得ることのできるタイヤの製造方法に関する新規知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、以下の通りである。
本発明のタイヤ成形用金型は、タイヤのトレッド部踏面を成形する踏面成形面を有し、
前記踏面成形面の少なくとも一部が、真球度が１５μｍ以下の球形の投射材を投射し衝突させることにより形成されたものである。
これにより、タイヤの氷上性能及び雪上性能を向上させるための所望のトレッド表面性状を有するタイヤを成形することのできる金型を得ることができる。
【０００９】
ここで、「真球度」とは、ＳＥＭにより投射材の写真を撮影し、投射材を任意に１０個取り出し、それぞれの投射材に接する内接円と外接円との半径の差を求め、その差について当該１０個の投射材で平均した値をいうものとする。
【００１０】
また、本発明のタイヤは、トレッド部踏面が、上記のタイヤ成形用金型によって成形されたものである。
これにより、所望のトレッド表面性状を得ることができ、タイヤの氷上性能及び雪上性能を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明のタイヤの製造方法は、タイヤ成形用金型の踏面成形面の少なくとも一部を、真球度が１５μｍ以下の球形の投射材を投射して衝突させることにより形成する投射材投射工程と、
前記投射材投射工程により形成された踏面成形面を有するタイヤ成形用金型を用いてタイヤを成形する、タイヤ成形工程と、を含む。
これにより、氷上性能及び雪上性能に優れたタイヤを製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、氷上性能及び雪上性能を向上させたタイヤ及び該タイヤを成形するタイヤ成形用金型、並びに該タイヤの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）従来のタイヤのトレッド表面を示す概略断面図である。（ｂ）タイヤの負荷荷重時に、タイヤのトレッド表面と路面とが接触する様子を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図３】本発明のタイヤのトレッド踏面の一部を拡大して示した図である。
【図４】本発明のタイヤの成形に用いる金型の一部を示す概略部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態にかかるタイヤについて説明する。
図２は、本発明の一実施形態にかかるタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
図２に示すように、本実施形態のタイヤ２０は、一対のビード部４と、各ビード部４からそれぞれタイヤ径方向外方に延びる一対のサイドウォール部５と、該サイドウォール部５間に跨って延びるトレッド部６とを有している。
また、本実施形態のタイヤ２０は、一対のビード部４に埋設された一対のビードコア４ａ間にトロイダル状に跨るカーカス７と、該カーカス７のタイヤ径方向外側に配設された２層のベルト層８ａ、８ｂからなるベルト８とを有している。更に、ベルト８のタイヤ径方向外側には、非発泡ゴムよりなるトレッドゴムが配設されている。
【００１５】
図３は、本実施形態にかかるトレッド部踏面のＳＥＭ写真を示す図である。
図３に示すように、本実施形態にかかるタイヤは、トレッド踏面全体に、多数の半球状の突起部９を有している。
【００１６】
図４は、本発明のタイヤを成形するのに用いる金型の一部を示す概略部分斜視図である。
図４に示すように、この金型１０は、タイヤを加硫成形する成形面１１を有する。
この成形面１１は、トレッド部踏面を形成する踏面成形面１１ａを有し、図示例では、サイドウォール部の外表面を成形するサイドウォール成形面１１ｂ、及びビード部の外表面を成形するビード部成形面１１ｃも有する。
この成形面１１は、特には限定しないが、例えばアルミニウムで形成することができる。
本発明のタイヤの、図３に示すような突起部を有するトレッド踏面は、図４に示すような、半球状の突起部に対応する形状の多数の凹部（図示においてドットで模式的に示している）を有する踏面成形面１１ａを備えるタイヤ加硫金型１０によって形成することができる。すなわち、タイヤの加硫工程において、金型１０の踏面成形面１１ａの半球状の凹部形状が、タイヤのトレッド部踏面の突起部形状として転写される。
以下、金型１０の踏面成形面１１ａを形成する方法について説明する。
【００１７】
上記踏面成形面１１ａは、特定の形状の投射材を投射して衝突させる、投射材投射工程によって形成することができる。
この投射材投射工程において、上記踏面成形面１１ａ（全面又は一部）は、真球度１５μｍ以下の球形の投射材を投射して衝突させることにより形成することが肝要である。
なぜなら、投射材の真球度が１５μｍ超だと、金型の踏面成形面が半球状の凹部を有する形状になり難く、この金型を用いて成形するタイヤのトレッド踏面の所望の表面性状を得ることが難しくなるからである。
上記の投射材投射工程を経て得られるタイヤ成形用金型は、踏面成形面に多数の半球状の凹部を有するため、この金型を用いて加硫成形されるタイヤのトレッド踏面に、多数の半球状の突起部が形成される。
従って、この金型により成形されたタイヤによれば、大きな荷重が負荷された際にも、突起部が球形であり、突起部に力が均等に加わりやすく、このためつぶれにくい形状であることから、除水用の空隙の体積を大きく確保することができ、除水性が向上して、タイヤの氷上性能及び雪上性能が向上する。
【００１８】
また、投射材の真球度は、１０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。
これにより得られる踏面成形面を有する金型を用いて成形されるタイヤのトレッド踏面の表面性状がより一層向上し、タイヤの氷上性能及び雪上性能がさらに向上するからである。
【００１９】
ここで、投射材投射工程に用いる投射材の平均粒径は、１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
なぜなら、投射材の平均粒径を１０μｍ以上とすることにより、金型の踏面成形面の性状をより所望のものとすることができ、また、投射材投射工程において、高圧下での投射の際に、投射材が周囲に飛散するのを抑制することができ、一方で、投射材の平均粒径を１ｍｍ以下とすることにより、金型表面を早期に摩耗させるのを抑制することができるからである。
同様の理由により、投射材の平均粒径は、２０μｍ〜０．７ｍｍとするのがより好ましく、３０μｍ〜０．５ｍｍとするのがさらに好ましい。
ここで、「平均粒径」とは、ＳＥＭにより投射材の写真を撮影し、投射材を任意に１０個取り出し、それぞれの投射材に接する内接円の直径と外接円の直径との平均を求め、これらを当該１０個の投射材で平均した値をいうものとする。
なお、投射材投射工程において用いる投射材の粒径の分布を、５０μｍ以上２００μｍ未満の投射材を１０〜２０％、２００μｍ以上３００μｍ未満の投射材を５０〜６０％、３００μｍ以上４００μｍ以下の投射材を１０〜２０％とすることにより、上記の範囲の直径分布の凹部を有する踏面成形面を備えるタイヤ成形用金型を得ることができる。なお、投射材は、粒径が５０μｍ未満または４００μｍ超のものを含んでいても良い。
【００２０】
また、投射材のモース硬度は、２〜１０とするのが好ましい。
なぜなら、投射材のモース硬度を２以上とすることにより、金型が所望の表面性状を得やすくなり、一方で投射材のモース硬度を１０以下とすることにより、金型を早期に痛めるのを軽減することができるからである。
同様の理由により、投射材のモース硬度は、３．０〜９．０とするのがより好ましく、５．０〜９．０とするのがさらに好ましい。
また、タイヤ成形用金型のモース硬度は、２．０〜５．０であることが好ましく、タイヤ成形用金型と、投射材とのモース硬度の差は、３．０〜５．０であることが好ましい。
【００２１】
さらに、投射材の比重は、０．５〜２０とするのが好ましい。
なぜなら、投射材の比重を０．５以上とすることにより、踏面成形面に所望の性状を与えるための投射工程における投射材の飛散を抑制して作業性を向上させることができ、一方で、投射材の比重を２０以下とすることにより、投射材を加速するためのエネルギーを低減することができ、また、金型の早期の摩耗を抑制することができるからである。
同様の理由により、投射材の比重は、０．８〜１８とするのがより好ましく、１．２〜１５とするのがさらに好ましい。
【００２２】
ここで、投射材の材料は特には限定しないが、例えば、ジリコン、鉄、鋳鋼、セラミックス等を用いることが好ましい。
【００２３】
また、投射材投射工程においては、投射材を１００〜１０００ｋＰａの高圧空気で、上記金型の踏面成形面に、３０秒間〜１０分間投射するのが好ましい。
なぜなら、投射材を１００ｋＰａ以上で、３０秒以上投射することにより、踏面成形面を満遍なく所望の性状にすることができ、一方で、投射材を１０００ｋＰａ以下で、１０分以下投射することにより、踏面成形面を損傷させるのを抑制することができるからである。
なお、投射材の比重や投射圧力を調整して、投射材の投射速度を０．３〜１０（ｍ／ｓ）とするのが好ましく、０．５〜７（ｍ／ｓ）とするのがより好ましい。
このとき、投射材の投射用のノズルと、タイヤ成形用金型との距離を、５０〜２００（ｍｍ）とすることが好ましい。
ここで、上記投射材の投射時間とは、金型１個当たりの投射時間をいい、例えば金型９個でタイヤを成形する場合には、１個のタイヤを成形する金型９個の踏面成形面に、合計２７０秒間〜９０分間投射することが好ましい。
なお、金型１個の踏面成形面に投射材を投射するのは、作業者が投射する位置をずらしながら投射することにより、金型の形状等を考慮しながらより均一に投射することができる。
【実施例】
【００２４】
本発明の効果を確かめるため、発明例にかかるタイヤと、比較例にかかるタイヤを以下のように試作し、また、従来例にかかるタイヤを用意した。
各タイヤは、表１に示す諸元の投射材を用いた投射材投射工程により、アルミニウム製のタイヤ成形用金型の踏面成形部を形成し、この金型を用いてタイヤを成形した。
なお、表１において、「投射時間」とは、金型１個当たりの投射材の投射時間をいうものとする。作業者が１個の金型につき、位置をずらしながら上記投射時間の間、踏面成形面に投射したものである。また、各タイヤは、踏面成形面をこのようにして形成した、９個金型を用いて成形したものである。
【００２５】
【表１】
0005314122.tif 000002
【００２６】
タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６の上記各タイヤを適用リムに組み込み、規定内圧を充填し、氷上性能及び雪上性能を評価する試験を行った。
各評価方法は、以下の通りである。
＜氷上性能＞
氷上摩擦係数を測定した。試験条件としては、前輪１輪当たりの荷重４．３ｋＮ、速度５ｋｍ／ｈとした。結果は、従来例１を１００として表２に指数表示した。数値が大きいほど性能が優れていることを示す。
＜雪上性能＞
雪上摩擦係数を測定した。試験条件としては、前輪１輪当たりの荷重４．３ｋＮ、速度５ｋｍ／ｈとした。結果は、従来例１を１００として表２に指数表示した。数値が大きいほど性能が優れていることを示す。
これらの評価結果を以下の表２に示す。
【００２７】
【表２】
0005314122.tif 000003
【００２８】
表２に示すように、発明例にかかるタイヤは、比較例及び従来例１、２にかかるタイヤよりも氷上性能及び雪上性能に優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００２９】
１  トレッド部
２  突起部
３  空隙
４  ビード部
４ａ  ビードコア
５  サイドウォール部
６  トレッド部
７  カーカス
８  ベルト
８ａ、８ｂ  ベルト層
９  突起部
１０  金型
１１  成形面
１１ａ  踏面成形面
１１ｂ  サイドウォール部成形面
１１ｃ  ビード部成形面
２０  タイヤ
Ｔ  路面
【図１】
0005314122.tif 000004
【図２】
0005314122.tif 000005
【図４】
0005314122.tif 000006
【図３】
0005314122.tif 000007