(57)【要約】【課題】竪型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、型開き時にゴム成形体が上型に貼り付くことを抑制しうるゴム成形体の射出成形方法を提供すること。【解決手段】下型７に対して上型８が上下方向に開閉するとともに、下型７のキャビティ面７ａが上型８のキャビティ面８ａよりも表面粗さが小さい成形型６を用いて、型締め状態の成形型６のキャビティ１１に未加硫ゴム組成物を射出注入し、その後、キャビティ１１内に成形されたゴム成形体が未加硫状態である間に成形型６を型開きして前記ゴム成形体を下型７に残置させてから、前記ゴム成形体を下型７より取り出すようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型に対して上型が上下方向に開閉するとともに、前記下型のキャビティ面が前記上型のキャビティ面よりも表面粗さが小さい成形型を用いて、型締め状態の前記成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入し、その後、前記キャビティ内に成形されたゴム成形体が未加硫状態である間に前記成形型を型開きして前記ゴム成形体を前記下型に残置させてから、未加硫状態の前記ゴム成形体を前記下型より取り出すゴム成形体の射出成形方法。
【請求項２】
前記下型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｌ）と前記上型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｕ）とが、０．４μｍ＜Ｒａ（Ｕ）−Ｒａ（Ｌ）＜６μｍを満たす請求項１に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、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に記載のゴム成形体の射出成形方法。
【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射出成形方法に関する。
【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５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、ゴム成形体からなる複数の部材が貼り合わされて構成されている。
【０００３】
カーカスプライ４は、平行配列された複数本のカーカスコードがゴム被覆されてなるゴム成形体であり、一対のビード部１に架け渡されるようにして配され、幅方向端部がビード部材１０を挟み込むように巻き返されている。ビード部材１０は、図６に示すように、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１ｂと、ビードフィラー１ｂの内周に配された環状のビードコア１ａとを有する。ビードコア１ａは、例えばゴム被覆された鋼線の収束体から構成される。
【０００４】
かかるビードフィラーは、押出成形により成形されるのが一般的である。詳しくは、所定の断面形状を有する口金を介して、押出機により未加硫ゴム組成物を押し出し、所定の長さで切断した後、押出品の端部同士を接合することにより環状に成形される。しかしながら、押出成形では、切断や接合などの工程が必要となり、工数が多くなるという問題があった。また、接合する端部同士を圧接することにより、局所的に肉厚となる部分が形成され、ユニフォミティが低下する傾向にあった。
【０００５】
一方、例えば下記特許文献１に記載されているように、ビードフィラーを射出成形により成形することも考えられる。かかる場合には、押出機に類似の機構を利用して、成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入することにより、ユニフォミティが良好なビードフィラーを成形することができる。しかしながら、通常の射出成形では、成形型内のゴム成形体に熱と圧力が一定時間加えられ、加硫工程を経た後に脱型が行われるため、得られるビードフィラーは加硫されたものとなる。このことから、タイヤを成形するに際して、未加硫のカーカスプライとの接着性が良好ではなかった。
【０００６】
これに対して、射出成形により未加硫のゴム成形体を成形する場合、その粘着性の高さに起因して、型開き後の成形型にゴム成形体が貼り付き易いという問題があった。特に、金型の開閉が上下方向に行われる竪型（縦型）射出成形においては、ゲートが設けられる上型に貼り付くことが多く、その度に高温のゴム成形体を上型から引き剥がすという煩雑な作業が強いられる。ましてや、装置の自動化を図るうえでは、型開き時にゴム成形体を安定して下型に残置させることが有用となる。
【０００７】
この問題に対しては、次の対策（ａ）〜（ｄ）が考えられる。
対策（ａ）：下型側に向かって出退可能なイジェクトピンを上型に設け、型開き時にイジェクトピンを突き出すことでゴム成形体を上型から離反させる。
対策（ｂ）：成形したビードフィラーを固定可能なアンダーカット部を下型に形成し、型開き時にゴム成形体を下型に固定する。
対策（ｃ）：キャビティ面で開口するエアー通路を上型に設け、型開き時にエアー通路にエアーを供給することでゴム成形体を上型から離反させる（下記特許文献２参照）。
対策（ｄ）：下型よりも上型が低温となるように温度制御して、型開き時にゴム成形体が下型に残置されるように粘着性に差を設ける。
【０００８】
しかしながら、ゴム成形体が未加硫であることにより剛性が低く形崩れを起こし易いことから、対策（ａ）及び（ｂ）はいずれも効果が小さく得策ではない。対策（ｃ）では、供給したエアーがキャビティ面の開口から短絡してキャビティ面全面に行き渡らない場合があり、その場合にはゴム成形体が上型から適切に離反しないため、かかる対策単独では効果的でない。また、キャビティに注入された未加硫ゴム組成物の流動性を確保しながら、上記のように下型と上型との温度差を設けることは困難であり、対策（ｄ）は実用的でない。
【特許文献１】特開平５−６９５００号公報
【特許文献２】特開平１１−５８４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、竪型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、型開き時にゴム成形体が上型に貼り付くことを抑制することができるゴム成形体の射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、下型に対して上型が上下方向に開閉するとともに、前記下型のキャビティ面が前記上型のキャビティ面よりも表面粗さが小さい成形型を用いて、型締め状態の前記成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物を射出注入し、その後、前記キャビティ内に成形されたゴム成形体が未加硫状態である間に前記成形型を型開きして前記ゴム成形体を前記下型に残置させてから、未加硫状態の前記ゴム成形体を前記下型より取り出すものである。
【００１１】
本発明に係るゴム成形体の射出成形方法の作用・効果について説明する。まず、本発明では、下型に対して上型が上下方向に開閉する成形型が用いられ、型締め状態の成形型のキャビティに未加硫ゴム組成物が射出注入される。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。
【００１２】
注入された未加硫ゴム組成物は、キャビティ内に充填されてゴム成形体として成形される。そして、通常のゴムの射出成形では成形型内で加硫した後に脱型が行われるが、本発明では、ゴム成形体が未加硫状態である間に成形型が型開きされる。しかも、下型のキャビティ面が上型のキャビティ面よりも表面粗さが小さいことにより、下型のキャビティ面と未加硫状態で軟質のゴム成形体との間での吸盤効果が高められ、下型に比較的強固に貼り付いたゴム成形体が下型に残置された状態となる。
【００１３】
これによって、ゴム成形体を上型から引き剥がすという煩雑な作業が不要になるとともに、型開き時にゴム成形体を安定して下型に残置させることができるため、装置の自動化に有用となる。成形されたゴム成形体は、型開き後の下型より未加硫状態で取り出される。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まれるとする。
【００１４】
上記において、前記下型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｌ）と前記上型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｕ）とが、０．４μｍ＜Ｒａ（Ｕ）−Ｒａ（Ｌ）＜６μｍを満たすものが好ましく、これにより下型のキャビティ面と上型のキャビティ面とにおける吸着作用に適度な差を生じさせることができ、型開き時にゴム成形体を下型に適切に残置させることができる。なお、この「表面粗さＲａ」は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に定義される算術平均粗さＲａとする。
【００１５】
本発明は、前記ゴム成形体が硬質ゴムからなる環状のビードフィラーの成形に特に有用である。かかる場合、タイヤ構成部材である環状のビードフィラーを良好なユニフォミティで精度良く成形することができるとともに、タイヤ成形時に未加硫のカーカスプライとの接着性が良好となる。また、硬質ゴムからなるビードフィラーにおいては、キャビティに注入された未加硫ゴム組成物の流動性の確保が重要となるところ、本発明では上述した作用効果によりゴム成形体が下型に残置されるため、下型と上型とに温度差を設ける必要がなく、上記流動性を容易に確保することができる。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。更に、本発明は竪型射出成形であるため、成形型へのビードコアのインサートが簡易であり、ビードフィラーをビードコアが一体的に成形されたビード部材として成形する場合にも有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。本実施形態では、ゴム成形体の一例としてビードフィラーを取り上げ、具体的には図６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、即ちビード部材１０の成形について説明する。
【００１７】
まず、ビード部材１０の成形に用いられる成形型について説明する。図１は、型締め状態における成形型の縦断面図である。図２は、下型の（ａ）平面図及び（ｂ）縦断面図である。成形型６は下型７と上型８とを備え、それらが密着した型締め状態において、ビード部材１０に対応した断面形状を有する環状のキャビティ１１が形成されている。キャビティ１１は、下型７の上面に形成された凹状のキャビティ面７ａと、上型８の下面の一部をなすキャビティ面８ａとの間に形成されている。
【００１８】
上型８は、その上面の中心から下面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の端部から比較的小さい断面で延びてキャビティ１１に連通するゲート１４とを備える。スプルー１２には、後述する射出機構２７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に注入される。
【００１９】
本実施形態では、キャビティ面８ａにて開口するエアー通路１８が上型８に設けられている。エアー通路１８には、後述するエアー供給機構２８よりエアーが供給され、供給されたエアーはキャビティ１１内に成形されたビードフィラーとキャビティ面８ａとの界面に注入される。また、ランナー１３の上方近傍には温水孔１５が設けられており、後述する温水供給機構３０より供給される温水を流水可能に構成されている。
【００２０】
下型７には温水孔２１が設けられており、後述する温水供給機構３０より供給される温水を流水可能に構成されている。キャビティ１１の周辺部分は、温水により所定の温度範囲内に保持される。かかる温度範囲は、キャビティ１１に注入された未加硫ゴム組成物の流動性が確保され、且つ、注入から脱型までの間にビードフィラーが加硫されない温度範囲である。なお、成形型６にヒーターを埋設し、上記の温度範囲となるように制御するものでも構わない。
【００２１】
各キャビティ面７ａ、８ａには、離型性を向上するコーティング処理又は鏡面加工処理が施されていることが好ましい。本実施形態でゴム成形体として成形されるビードフィラーは、タイヤ成形の際に他のゴム部材と貼り合わされるものであるため、キャビティ面に離型材を塗布することは好ましくない。コーティング処理としては、例えばフッ素コーティングやシリコンコーティングが挙げられる。本実施形態では、キャビティ面７ａ及びキャビティ面８ａにフッ素コーティングが施されており、ゴムの粘着を抑制して脱型性が高められている。
【００２２】
下型７のキャビティ面７ａは、上型８のキャビティ面８ａよりも小さい表面粗さで形成される。詳しくは、フッ素コーティングの前処理であるブラスト処理において、キャビティ面７ａの表面粗さがキャビティ面８ａよりも小さくなるように調整される。この表面粗さの調整は、フッ素コーティングに影響を与えない範囲内（例えば、表面粗さＲａが１．０〜１０μｍ）で行われる。これにより、後述するビードフィラーの成形工程において、未加硫状態で軟質のビードフィラーとキャビティ面７ａとの間での吸盤効果が高められ、キャビティ面７ａにおけるビードフィラーの吸着作用がキャビティ面８ａよりも大となる。その結果、型開き時に、ビードフィラーが下型７に貼り付いて残置された状態となる。
【００２３】
ここで、キャビティ面７ａの表面粗さＲａ（Ｌ）とキャビティ面８ａの表面粗さＲａ（Ｕ）とが、０．４μｍ＜Ｒａ（Ｕ）−Ｒａ（Ｌ）＜６μｍを満たすことが好ましく、１μｍ＜Ｒａ（Ｕ）−Ｒａ（Ｌ）＜５μｍを満たすことがより好ましい。これが０．４μｍ以下であると、キャビティ面７ａとキャビティ面８ａとにおける吸着作用の差が十分でない場合があり、上述した作用効果が小さくなる傾向にある。一方、６μｍ以上であると、キャビティ面８ａにおけるアンカー効果が大きくなり、上述した作用効果が小さくなる傾向にある。なお、上記の表面粗さＲａ（Ｌ）、Ｒａ（Ｕ）は、フッ素コーティング後に測定した表面粗さである。
【００２４】
成形型６の材質としては、特に限られるものではないが、鉄若しくは鉄を主成分とする鋼材からなる金型が好ましく用いられる。また、アルミニウムやアルミニウム合金、亜鉛合金など、射出成形に一般的に用いられる材質を適宜に使用することができる。
【００２５】
図３は、射出成形機の構成を概略的に示した概略構成図である。この射出成形機は、下型７に対して上型８が上下方向に開閉する竪型射出成形機であり、固定盤２４と可動盤２５とからなる一対のプレートを有し、固定盤２４に下型７が取り付けられているとともに、可動盤２５に上型８が取り付けられている。固定盤２４は、テーブル２３上に支持されつつ、不図示の搬送機構により作業者から見て手前側位置（図３の左側）と奥側位置（図３の右側）との間で往復動可能に構成されている。
【００２６】
また、可動盤２５は、例えば油圧シリンダにより駆動される昇降機構２６により、奥側位置の下型７に上型８が当接して型締め状態となる下降位置と、下型７から上型８が離反して型開き状態となる上昇位置との間で上下動可能に構成されている。作業者は、テーブル２３の手前側（図３の左側）にて、下型７にビードコアをインサートしたり、成形されたビードフィラーを取り出したりする。そのため、型開き時に、成形されたビードフィラーが下型７に安定して残置されることが求められる。
【００２７】
可動盤２５の上方に固定されている射出機構２７は、シリンダや材料供給装置を備えており、未加硫ゴム組成物を成形型６のキャビティ１１に射出注入する機能を有する。エアー供給機構２８は、エアー通路１８にエアーを供給する機能を有する。温水供給機構３０は、温水孔１５や温水孔２１に温水を供給する機能を有する。制御装置２９は、各機構の動作を制御する機能を有する。
【００２８】
次に、ビード部材１０を成形する方法について説明する。図４は、ビード部材の成形手順を示す成形型の縦断面図である。なお、図示の都合上、下型７の手前側位置と奥側位置との区別はしていない。まず、図４（ａ）に示すように、型開き状態の成形型６に対して、手前側位置にある下型７のキャビティ面７ａの内周側部分に、環状のビードコア１ａがインサートされる。そして、下型７が固定盤２４と共に奥側位置に移動し、上型８の下方に配置されると、可動盤２５が下降し、下型７に上型８が密着されて型締めが行われる。
【００２９】
型締め後、図４（ｂ）に示すように、射出機構２７により未加硫ゴム組成物Ｒがキャビティ１１に射出注入される。かかる時点において、成形型６は、未加硫ゴム組成物Ｒの流動性が確保される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、又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。射出注入された未加硫ゴム組成物Ｒはキャビティ１１内に充填され、ビードコア１ａが内周に一体化された環状のビードフィラー１ｂ、即ちビード部材１０が成形される。
【００３０】
成形されたビードフィラー１ｂに熱と圧力が一定時間加えられると加硫が行われるが、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可動盤２５が上昇し、図４（ｃ）に示すように型開きが行われる。なお、キャビティ１１の周辺に冷却水孔を設けておき、成形されたビードフィラー１ｂが未加硫状態である間に該冷却水孔に冷水を供給し、ビードフィラー１ｂを加硫温度より低温にすることで未加硫状態に保持するようにしてもよい。
【００３１】
また、成形された未加硫状態のビードフィラー１ｂが軟質であり、キャビティ面７ａがキャビティ面８ａよりも小さい表面粗さで形成されていることにより、ビードフィラー１ｂとキャビティ面７ａとの間での吸盤効果が高められ、キャビティ面７ａにおけるビードフィラー１ｂの吸着作用がキャビティ面８ａよりも大となるため、型開きの際には、図４（ｃ）に示すようにビードフィラー１ｂが下型７に貼り付いて残置された状態となる。
【００３２】
なお、かかる吸盤効果は、キャビティ面７ａとキャビティ面８ａとの両者で奏されるものであるが、吸着作用はキャビティ面７ａの方が大きく、表面粗さが比較的大きいキャビティ面８ａにおいては、型開きの際にゴムが変形して界面に隙間が生じ、その隙間に空気が侵入することにより吸着作用が解除されて、ビードフィラー１ｂが離反し易い。また、型開き前の状態では、ビードフィラー１ｂはゲート１４内のゴムと繋がっているが、型開きの際に、キャビティ面８ａ近傍の比較的断面が小さい箇所にてゴムが切断される。
【００３３】
本実施形態では、型開き時にエアー通路１８にエアーを供給し、ビードフィラー１ｂとキャビティ面８ａとの界面にエアーを注入することで、ビードフィラー１ｂをより確実に上型８から離反させることができる。なお、例えば窒素やアルゴンなどエアー以外の気体も適宜に使用することができる。このようなエアーの注入は、単独では効果的でない場合があるが、上記のキャビティ面の表面粗さの設定と併用することで大きな効果が得られる。
【００３４】
型開きした後、下型７は固定盤２４と共に手前側位置に移動し、成形された未加硫状態のビードフィラー１ｂ（ビード部材１０）が取り出される。このビード部材１０は、図５に例示するようにカーカスプライ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する。本発明により成形されたビードフィラー１ｂは未加硫状態であるため、加硫工程を経たビードフィラーを用いる場合に比べて、カーカスプライ４との接着性に優れたものとなる。
【００３５】
ここで、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。但し、サイクルタイムの短縮およびカーカスプライ４との接着性の観点から、未加硫ゴム組成物の射出注入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。
【００３６】
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、例えば図５に示したサイドウォールゴム２などのタイヤ構成部材や、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。
【００３７】
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る。したがって、例えば、前述の実施形態で用いられた上型に代えて、下面に凹状のキャビティ面が形成された上型を採用してもよく、成形するゴム成形体に応じて種々の形状の成形型を使用することができる。
【実施例】
【００３８】
本発明の構成と効果を具体的に示すため、実際にビードフィラーを成形し、成形型への貼り付き状態について調査したので説明する。なお、下型のキャビティ面及び上型のキャビティ面には、それぞれブラスト処理後にフッ素コーティングを施した。フッ素コーティング後、表面粗さ計にて測定した下型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｌ）と、上型のキャビティ面の表面粗さＲａ（Ｕ）の測定結果は、それぞれ表１に示したとおりである。
【００３９】
ビードフィラーの成形はそれぞれ３回ずつ行い、貼り付け状態を◎、○、△、×の４段階にて評価した。なお、型開き時においてビードフィラーが下型に残置された回数が、３回の場合を◎、２回の場合を○、１回の場合を△、０回の場合を×とした。即ち、ビードフィラーが上型に貼り付いた回数は、◎、○、△、×の順に、０、１、２、３回となる。
【００４０】
【表１】
2007136998.tif 000003
【００４１】
表１に示すように、各実施例では、比較例１〜４に比べてビードフィラーが下型に残置された回数が多く、上型のキャビティ面よりも下型のキャビティ面の表面粗さを小さくすることにより、型開き時にビードフィラーが上型に貼り付くことを抑制することができていることが分かる。中でも、０．４μｍ＜Ｒａ（Ｕ）−Ｒａ（Ｌ）＜６μｍを満たすことにより、ゴム成形体を下型に適切に残置させることができている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】型締め状態における成形型の縦断面図
【図２】下型の平面図及び縦断面図
【図３】射出成形機の構成を概略的に示した概略構成図
【図４】ビード部材の成形手順を示す成形型の縦断面図
【図５】空気入りタイヤの子午線断面図
【図６】ビード部材を一部破断させて示した斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１      ビード部
１ａ    ビードコア
１ｂ    ビードフィラー
６      成形型
７      下型
７ａ    キャビティ面
８      上型
８ａ    キャビティ面
１０    ビード部材
１１    キャビティ
１８    エアー通路
【図１】
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【図２】
2007136998.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007136998.tif 000007
【図５】
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【図６】
2007136998.tif 000009