CN106029321A - 轮胎形成用的刚性型芯及使用该刚性型芯的轮胎制造方法 - Google Patents

轮胎形成用的刚性型芯及使用该刚性型芯的轮胎制造方法 Download PDF

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Abstract

在型芯加工法中，抑制型芯段之间的橡胶啮合，并且抑制由热膨胀引起的产生型芯段之间的半径方向的阶梯差。型芯主体(2)被分割为第1型芯段(5A)、第2型芯段(5B)以及配置于其间的对接部件(6)，其中，该第1型芯段(5A)的周向两端面(5As)朝向半径方向内侧而向周向宽度增加的方向倾斜，该第2型芯段(5B)的周向两端面(5Bs)朝向半径方向内侧而向周向宽度减小的方向倾斜，且与所述型芯段(5A)交替配置。对接部件(6)的杨氏模量(Ea)比第1、第2型芯段(5A、5B)的杨氏模量(Eb)小。

Description

轮胎形成用的刚性型芯及使用该刚性型芯的轮胎制造方法
技术领域
本发明涉及在型芯加工法中能够抑制在型芯段之间的橡胶啮合并且能够抑制由热膨胀引起的产生型芯段之间的半径方向的阶梯差的轮胎形成用的刚性型芯以及使用该刚性型芯的轮胎制造方法。
背景技术
近年来，为了提高轮胎的形成精度，而提出了使用刚性型芯的轮胎制造方法(以下有时称为“型芯加工法”。)的方案(例如参照专利文献1、2。)。该刚性型芯具有型芯主体，该型芯主体具有与已完成硫化的轮胎的轮胎内腔面的形状对应的外形形状，通过在该型芯主体上依次粘贴轮胎结构部件而形成生胎。并且通过将该生胎与刚性型芯一起放入到硫化模具内，从而夹持于作为内模的型芯主体与作为外模的硫化模具之间，从而对生胎进行硫化成型。
如图8(A)所示，在所述型芯加工法中，为了从硫化成型后的轮胎中取出型芯主体a，所述型芯主体a被分割成周向的多个型芯段c。
所述型芯段c由将周向两端面作为第1配合面sc1的周向宽度较小的第1型芯段c1和将周向两端面作为第2配合面sc2的周向宽度较大的第2型芯段c2构成。并且通过使在周向上相邻的第1、第2配合面sc1、sc2彼此相互对接，从而所述型芯主体a形成为环状。
所述第1配合面sc1形成为外倾斜面，第2配合面sc2形成为内倾斜面，其中，该外倾斜面朝向半径方向内侧而向周向宽度增加的方向倾斜，该内倾斜面朝向半径方向内侧而向周向宽度减小的方向倾斜。由此，能够从第1型芯段c1起逐一向半径方向内侧移动来取出。即，能够分解型芯主体a而从轮胎取出。
但是在所述型芯主体a中，温度从生胎形成时的常温状态(约为15℃～50℃)上升到硫化成型时的高温状态(100℃以上)。因此，当进行硫化成型时，由于热膨胀而在周向上相邻的型芯段c1、c2间产生挤压力。此时如图8(B)所示，配合面sc1为外倾斜面的第1型芯段c1被向半径方向内侧挤出，另外配合面sc2为内倾斜面的第2型芯段c2被向半径方向外侧挤出。其结果为，在第1、第2型芯段c1、c2的外周面之间产生半径方向的阶梯差d，产生降低轮胎的均匀性的问题。
为了减小所述阶梯差d，提出增加常温状态下的配合面sc1、sc2之间的间隙量来减小硫化成型时的挤压力的方案。但是在这种情况下，在硫化过程中橡胶流入到所述间隙内而产生橡胶啮合等导致轮胎品质的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-161896号公报
专利文献2：日本特开2011-167979号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于提供一种抑制橡胶啮合并且能够抑制产生第1、第2型芯段之间的半径方向的阶梯差从而能够提高轮胎的均匀性的轮胎形成用的刚性型芯以及使用该刚性型芯的轮胎制造方法。
用于解决课题的手段
本发明为一种刚性型芯，其具有环状的型芯主体，该环状的型芯主体在外表面具有形成生胎的轮胎成型面，并且，通过将所述刚性型芯与生胎一起放入到硫化模具内，由此在该硫化模具与型芯主体之间对所述生胎进行硫化成型，其特征在于，
所述型芯主体被分割为多个第1型芯段、第2型芯段以及配置于所述第1、第2型芯段之间的对接部件，其中，该第1型芯段的周向两端面朝向半径方向内侧而向周向宽度增加的方向倾斜，该第2型芯段的周向两端面朝向半径方向内侧而向周向宽度减小的方向倾斜，且与所述第1型芯段在周向上交替配置，
并且，所述对接部件被固定于相邻的第1型芯段和第2型芯段中的一方的型芯段的周向端面，并且，
所述对接部件的杨氏模量Ea比所述第1型芯段和第2型芯段的杨氏模量Eb小。
发明效果
如在本发明中所说明的那样，使对接部件介于第1型芯段和第2型芯段之间。该对接部件的杨氏模量Ea设定为比第1型芯段和第2型芯段的杨氏模量Eb小。因而，能够通过所述对接部件压缩变形来吸收缓和由硫化时的热膨胀产生的型芯段之间的挤压力。因而，能够降低在第1、第2型芯段之间产生的半径方向的阶梯差，能够提高轮胎的均匀性。
另外，所述对接部件固定于第1型芯段和第2型芯段中的一方的型芯段。因此，能够将型芯主体的分解操作性维持成与以往相同水平。另外，不需要扩大对接部件与另一方的型芯段之间的间隙，因此能够抑制产生橡胶啮合。
附图说明
图1是示出本发明的轮胎的制造方法中的硫化工序的剖视图。
图2的(A)、(B)是型芯主体的立体图以及放大了其一部分的局部侧视图。
图3的(A)、(B)是示出对接部件与一个型芯段的固定状态的立体图和侧视图。
图4是说明型芯主体的分解的侧视图。
图5是型芯段的周向端面上的挤压力的分布图。
图6是说明由对接部件引起在硫化轮胎的内表面产生的凸状痕的剖视图。
图7的(A)是示出对接部件的固定的其它例的侧视图，图7的(B)是示出型芯段的其它例的侧视图。
图8的(A)是以往的型芯主体的侧视图，图8的(B)是示出放大阶梯差的产生状态的侧视图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细地说明。
如图1所示，本实施方式的轮胎形成用的刚性型芯1具有环状的型芯主体2，该型芯主体2在外表面具有轮胎成型面S。通过在该轮胎成型面S上依次粘贴胎体帘布层、带束帘布层、胎侧橡胶、胎面橡胶等轮胎结构部件，从而形成与成品轮胎大致相同形状的生胎T。另外，通过将所述生胎T与刚性型芯1一起放入到硫化模具B内，从而在作为内模的型芯主体2与作为外模的硫化模具B之间对所述生胎T进行硫化成型。所述轮胎成型面S形成为与成品轮胎的内表面形状大致相同的形状。
所述刚性型芯1构成为包含环状的所述型芯主体2和内插于其中心孔2H的圆筒状的铁芯3。除了所述型芯主体2以外，能够采用以往的公知结构。因而，在本说明书中，以下仅说明所述型芯主体2。
本例的型芯主体2在其内部形成为具有例如在周向上连续延伸的内腔部4的中空状，在所述内腔部4内配置有对所述生胎T进行内侧加热的例如电加热器等加热单元(未图示)。
如图2(A)、(B)所示，所述型芯主体2被分割成在周向上交替配置的多个第1、第2型芯段5A、5B以及在其间配置的对接部件6。所述第1型芯段5A的周向两端面5As朝向半径方向内侧而向周向宽度增加的方向倾斜(有时称为“外倾斜”)。与此相对，第2型芯段5B的周向两端面5Bs朝向半径方向内侧而向周向宽度减小的方向倾斜(有时称为“内倾斜”)。另外，所述对接部件6的周向两端面6s相互平行，即成为周向厚度t大致固定的板状。
所述对接部件6固定于相邻的第1、第2型芯段5A、5B中的一方的型芯段的周向端面。在本例中如图3(A)、(B)所示，各对接部件6使用例如小螺钉8等能够更换地固定于第1型芯段5A的周向端面5As。即在本例中，第1型芯段5A形成为与对接部件6、6一体接合的复合型芯段9。
因而如图4所示，在本例中，通过使复合型芯段9的周向端面9s与第2型芯段5B的周向端面5Bs相互对接，而能够将型芯主体2组合成环状。另外，在组合好的型芯主体2上，能够从所述复合型芯段9起依次向半径方向内侧移动。即，硫化成型后，能够从复合型芯段9起依次从硫化轮胎的胎圈孔中逐个分解而取出。此外所述铁芯3阻止各型芯段5A、5B向半径方向内侧的移动，将组合好的型芯主体2保持成环状。
接着，所述对接部件6的杨氏模量Ea设定为比所述第1、第2型芯段5A、5B的杨氏模量Eb小。
在此，如以下那样产生由热膨胀造成的第1、第2型芯段5A、5B之间的半径方向的阶梯差d(图8(B)所示)。由于硫化成型时的硫化热，在型芯主体2上，不仅是在半径方向上而且在周向上也产生热膨胀。并且，由于该周向的热膨胀，向第1、第2型芯段5A、5B的周向端面5As、5Bs作用有周向的挤压力。此时，周向端面5As、5Bs分别为外倾斜和内倾斜。其结果为，外倾斜的第1型芯段5A向半径方向内侧挤出而错位，内倾斜的第2型芯段5B向半径方向外侧挤出而错位。由于该错位而产生所述阶梯差d。另外，周向的挤压力越高则所述阶梯差d越大。
在本发明中，杨氏模量Ea较小的对接部件6介于第1、第2型芯段5A、5B之间。因而，能够通过所述对接部件6压缩变形来吸收缓和由周向的热膨胀产生的对型芯段5A、5B的挤压力。
另一方面，所述型芯主体2形成为与成品轮胎的内表面形状大致相同的形状，因此进行复杂地热膨胀。即，当制作型芯段5A、5B时，即使在常温状态下将各周向端面5As、5Bs加工成平面的情况下，在硫化温度状态下，周向端面5As、5Bs也变形成曲面状，挤压力的分布不均匀。图5示出未设置对接部件6的情况下的挤压力的分布的一例。该图是在常温状态(20℃)时使周向端面5As、5Bs为平面且端面5As、5Bs的间隔为0.07mm(固定)的铝制的型芯主体2(未形成内腔部4)上升到硫化温度(150℃)时的端面5As、5Bs之间的挤压力的分布。示出随着颜色变深而压力增大。
像这样挤压力的分布不均匀，因此在夹着对接部件6的情况下，对接部件6的压缩变形的分布也不均匀。因而，在对接部件6的周向厚度t过薄的情况下，压缩变形相对于厚度t的比例过大，具有在对接部件6上造成损伤的趋势。从这样的观点出发，优选所述厚度t是1.0mm以上，更优选是4.0mm以上。另外，在对接部件6的厚度t过厚的情况下，如图6所示，对接部件6的半径方向外端面被硫化过程中的橡胶G的压力按压而比轮胎成型面S向半径方向内侧凹陷。其结果为，在硫化轮胎T的内表面产生凸状痕20，导致降低轮胎品质的趋势。从这样的观点出发，优选所述厚度t是10.0mm以下，更优选是6.0mm以下。
另外，所述对接部件6的杨氏模量Ea优选是所述第1、第2型芯段5A、5B的杨氏模量Eb的10％以下。如果所述杨氏模量Ea超过杨氏模量Eb的10％，则对接部件6对挤压力的吸收缓和效果变小，难以充分抑制第1、第2型芯段5A、5B之间的阶梯差d。
从阶梯差d的抑制效果的观点出发，优选杨氏模量Ea与杨氏模量Eb之比Ea/Eb越小越好。但是，如果杨氏模量Ea自身过小，则对接部件6被硫化过程中的橡胶G的压力按压而凹陷成凹状，具有在硫化轮胎T的内表面导致所述凸状痕20的趋势。相反，即使杨氏模量Ea自身过大，也难以压缩变形，降低阶梯差d的抑制效果。从这样的观点出发，杨氏模量Ea的下限优选是0.1GPa以上，更优选是0.4GPa以上，上限优选是2.0GPa以下，更优选是1.0GPa以下。
作为以往的型芯主体的材料，从耐久强度、操作性、能量效率等观点出发一般使用例如铝或其合金(铝合金)等轻质金属材料。在本发明的型芯主体2中也从同样的观点出发，作为第1、第2型芯段5A、5B的材料，能够优选采用例如铝或其合金(铝合金)等轻质金属材料。
与此相对，作为对接部件6，优选耐热性的合成树脂材料，例如能够举出硅树脂(硅橡胶)、烯丙树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、氟树脂、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)等。在表1中示出其杨氏模量的一例。如表所示，作为杨氏模量Ea在0.1GPa～2.0GPa的范围的材料能够举出氟树脂、烯丙树脂。
表1
在本例中示出了将对接部件6固定于第1型芯段5A的周向两端面5As的情况。但是，也能够将对接部件6固定于第2型芯段5B的周向两端面5Bs。另外，如图7(A)所示，也能够将对接部件6分别固定于第1型芯段5A的周向一方侧(在图中是右侧)的端面5As和第2型芯段5A的周向一方侧(在图中是右侧)的端面5Bs。
另外，在所述型芯主体2中，所述内腔部4在周向上不连续，如图7(B)中以第1型芯段5A为代表而示出那样，也能够在型芯段5A、5B的内部封闭地形成，即内腔部4不在周向端面5As、5Bs以及内周面上开口。在这种情况下，作为所述加热单元能够采用水蒸气等加热流体，该加热流体流入到各内腔部4。
接着，轮胎的制造方法具有生胎形成工序和硫化工序。在生胎形成工序中，通过在所述刚性型芯1的轮胎成型面S上依次粘贴例如胎体帘布层、带束帘布层、胎侧橡胶、胎面橡胶等轮胎结构部件，从而形成生胎T。另外，在硫化工序中，如图1所示，将通过所述生胎形成工序获得的生胎T与刚性型芯1一起放入到硫化模具B内进行硫化成型。
以上，对本发明的特别优选的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于图示的实施方式，能够变形成各种方式进行实施。
实施例
为了确认本发明的效果，按照图2的结构且表2的规格试制了轮胎尺寸为195/65R15的充气轮胎形成用的型芯主体2。并且，对当使用该型芯主体2形成充气轮胎时的型芯段5A、5B之间的半径方向的阶梯差d(如图8(B)所示)的产生状况、对接位置上的凸状痕20(如图6所示)的产生状况、对接位置上的橡胶啮合的产生状况以及维护性进行了评价。
使用铝(杨氏模量Ea＝71GPa、热膨胀率＝2.38×10－5/度)作为第1、第2型芯段5A、5B。另外，使用表1记载的耐热性的合成树脂材料作为对接部件6。生胎形成时的型芯主体2的温度是20℃，硫化时的型芯主体2的温度是150℃。另外，20℃下的对接面之间的间隙是0.15mm。另外，除了表2记载的以外，实质上为相同规格。
(1)阶梯差的产生状况：
用刻度式指示表测定当将型芯主体加热到150℃时的轮胎赤道面上的第1、第2型芯段之间的半径方向的阶梯差，并且用指数评价了测定值。数值越小阶梯差越小就越好。
(2)凸状痕的产生状况：
观察硫化成型后的轮胎的内表面，使对接位置上的凸状痕的宽度与高度之积数值化，并用指数进行了评价。数值越小凸状痕越小就越好。此外评价是在初期(第1个轮胎)进行的。
(3)橡胶啮合的产生状况：
观察硫化成型后的轮胎的内表面，使对接位置上的橡胶啮合的数量数值化，并用指数进行了评价。数值越小橡胶啮合越少就越好。此外在评价是在初期(第1个轮胎)进行的。
(4)维护性：
使用各型芯主体以1天150个的工作进度形成了100天(15000个)的轮胎。将此时的对接部件的损伤造成的更换次数数值化，并用指数进行了评价。数值越小更换次数越少就越好。
表2
如表所示，在实施例中，能够确认：能够抑制橡胶啮合并且能够抑制第1、第2型芯段之间的半径方向上产生阶梯差。
标号说明
1：刚性型芯；2：型芯主体；5A：第1型芯段；5B：第2型芯段；6：对接部件；B：硫化模具；S：轮胎成型面；T：生胎。

Claims (5)

1.一种轮胎形成用的刚性型芯，其具有环状的型芯主体，该型芯主体在外表面具有形成生胎的轮胎成型面，并且，通过将所述刚性型芯与生胎一起放入到硫化模具内，由此在该硫化模具与型芯主体之间对所述生胎进行硫化成型，其特征在于，
所述型芯主体被分割为多个第1型芯段、第2型芯段以及配置于所述第1型芯段和第2型芯段之间的对接部件，其中，该第1型芯段的周向两端面朝向半径方向内侧而向周向宽度增加的方向倾斜，该第2型芯段的周向两端面朝向半径方向内侧而向周向宽度减小的方向倾斜，且与所述第1型芯段在周向上交替配置，
并且，所述对接部件被固定于相邻的第1型芯段和第2型芯段中的一方的型芯段的周向端面，并且，
所述对接部件的杨氏模量Ea比所述第1型芯段和第2型芯段的杨氏模量Eb小。
2.根据权利要求1所述的轮胎形成用的刚性型芯，其特征在于，
所述对接部件的周向厚度t在1.0mm～10.0mm的范围。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎形成用的刚性型芯，其特征在于，
所述对接部件的杨氏模量Ea为所述第1型芯段和第2型芯段的杨氏模量Eb的10％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的轮胎形成用的刚性型芯，其特征在于，
所述对接部件的杨氏模量Ea在0.1GPa～2.0GPa的范围。
5.一种轮胎制造方法，其特征在于，该轮胎制造方法具有：
生胎形成工序，通过在权利要求1～4中任一项所述的刚性型芯的轮胎成型面上依次粘贴轮胎结构部件从而形成生胎；以及
硫化工序，将在所述生胎形成工序中得到的生胎与所述刚性型芯一起放入到硫化模具内而进行硫化成型。
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