JP2001255229A - 膨張容器の漏洩検出方法 - Google Patents

膨張容器の漏洩検出方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張形状においてエラストマ物品のキャビテ
ィの少なくとも一部を占有するもしくは占有している膨
張容器のリーク検出方法を得る。 【解決手段】 この方法は加圧流体にトレーサガスを加
えることを含む。この方法は、膨張容器14内ではな
い、エラストマ物品のキャビティ24内の雰囲気につい
て、膨張容器14から漏洩しているトレーサガスの一部
を示す証拠を調べるステップにより特徴づけられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は膨張容器の漏洩の証
拠を検査する方法に関し、特に、膨張容器内のピンホー
ル漏洩の証拠を検査する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】成形製品に対する多くのキュアリング装
置は(硬化装置)、キュアリングブラダとしても知られ
る、膨張容器を使用する。キュアリング装置では、通常
の膨張容器は水蒸気等の流体熱源により加圧される。流
体熱源により膨張容器は膨張して、製品を型にぴったり
押し付ける。さらに、流体熱源からの熱は成形された製
品を少なくとも部分的に硬化させるのを助ける。
【0003】膨張容器内に、ピンホール漏洩等の欠陥が
形成される時に問題が生じる。タイヤ産業においては、
キュアリング装置上の膨張容器内のピンホール漏洩は、
タイヤのスクラップの最大原因の1つである。膨張容器
内のピンホール漏洩は年間数百万ドルのコストをタイヤ
メーカに課している。ピンホール漏洩リークにより高温
蒸気がタイヤのインナーライナに接触する。この接触に
より考えられる1つの結果としてはインナーライナ内の
硬化不足領域である。考えられるもう1つの結果はタイ
ヤのプライ領域に蒸気が浸透してブリスタが生じ、プラ
イが分離することがあることである。現在、ピンホール
漏洩の影響に対するタイヤの最初の検査は、タイヤがキ
ュアリング装置を出た数分後に、タイヤプラントの最終
仕上げエリアで行われる。最終仕上げにおいてタイヤが
ピンホールリーク(ピンホール漏洩)の結果不完全であ
ることが判明すると、問題が発見される前にさらに10
個までのタイヤが同じ欠陥のある膨張容器により硬化さ
れていることがある。一般的に、これらのタイヤは全て
スクラップ化しなければならない。
【0004】欠陥のある膨張容器によるスクラップを低
減するために、膨張容器は設定サイクル数後に交換され
る。しかしながら、この設定サイクル数の前にピンホー
ルリークが生じることがあるため、この防止策は常にス
クラップを防止するわけではない。さらに、この防止策
は有効寿命内にまだ多くのサイクルを有するいくつかの
膨張容器も交換してしまうことがある。したがって、や
はりスクラップタイヤが生じ、膨張容器の全寿命を利用
しないため無駄な費用が生じ、より頻繁な膨張容器の交
換により付加的労務費が生じる。
【0005】キュアリング装置メーカはキュアリング装
置内に監視システムを内蔵することにより、膨張容器内
のピンホールリークにより生じるスクラップ製品を制限
する試みを行ってきている。硬化される製品がキュアリ
ング装置内に配置される前に、キュアリング装置の膨張
容器が加圧される。加圧された膨張容器は供給および排
出ライン内のバルブを閉じることにより隔離される。監
視システムは膨張容器内の圧力を監視して漏れが存在す
るかどうかを確認する。
【0006】米国特許第5,417,900号タイヤ硬
化プレス用真空漏洩検知器(VACUUMLEAK DETECTOR FOR
A TIRE CURING PRESS)にはキュアリングプレスの膨張
可能なエラストマ硬化装置内の漏れを検出する装置およ
び方法が開示されている。使用済み硬化用流体はベンチ
ュリエジェクタが配置されている排出ラインを通って汲
み上げられる。ベンチュリエジェクタは流体が除去され
るに従い真空を作り出す。真空センサがこの真空を監視
する。所定の時間内に所定の真空強度に達しなければ、
漏れが存在するものと推定される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のシ
ステムは膨張容器をキュアリング装置に取り付けるカッ
プリングにおいて漏れが生じる場合にはうまく機能す
る。しかしながら、これらのシステムは膨張容器内のピ
ンホール漏れを検出するのには適切ではない。ピンホー
ル漏れにより失われる流体の量はカップリングの漏れに
比べて少量であるため、圧力および/もしくは真空セン
サを使用してこのような漏れの存在を検出するのは非常
に困難である。また、これらの装置は硬化装置シール内
の漏れも知らせて、偽の応答を生じることがあるため有
効ではない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、膨張した状態
において、エラストマ製品のキャビティ(空洞)の少な
くとも一部を占有している膨張容器の漏れを検出する方
法を提供する。この方法は加圧流体にトレーサガスを加
えるステップを含んでおり、加圧流体は膨張容器を膨張
させるのに使用される。トレーサガスは、エラストマ製
品のキャビティから膨張容器を引き出す前に加えられ
る。
【0009】この方法はトレーサガスの一部が膨張容器
から漏れていることを示す証拠を、膨張容器内ではな
い、エラストマ製品のキャビティ内の雰囲気を調べるス
テップにより特徴づけられる。
【0010】本開示の理解を容易にするために、下記の
用語が定義される。
【0011】“ビード”はタイヤの環状の引張部材から
なる部分を意味し、プライコードにより被覆されてお
り、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガードおよ
びチェーファーのような他の補強部材を有することもあ
れば、有しないこともあり、設計リムに適合する形状と
されている。ビードはタイヤをホイールリムに保持する
ことに関連している。
【0012】“キュアリング”はゴムもしくはプラスチ
ック配合物を加熱その他の処理をして配合物を架橋させ
ることにより、熱可塑性もしくは流動性材料から固体の
比較的耐熱性の状態へ変換する工程を意味する。加熱が
利用される場合には、この工程は加硫と呼ばれる。
【0013】“エラストマ”は変形後にサイズおよび形
状を回復することができる弾性材料を意味する。
【0014】“エラストマ物品”は少なくとも部分的に
エラストマから作られる物品である。
【0015】“インナーライナ”はチューブレスタイヤ
の内面を形成しタイヤ内に膨張流体を含むエラストマそ
の他の材料の層を意味する。
【0016】“空気入りタイヤ”はビードおよびトレッ
ドを有しゴム、ケミカル、布およびスチールその他の材
料から作られる、一般的に環状で、通常は開放された円
環状の積層された機械的装置を意味する。自動車のホイ
ールに搭載されると、タイヤはそのトレッドを介してけ
ん引力を発生し、また車両荷重に耐える流体を含んでい
る。
【0017】半径方向の、と半径方向に、はタイヤの回
転軸に近接又は離れる方向を意味する。
【0018】
【発明の実施の形態】図1はキュアリング装置12内
の、ここではタイヤ10である、エラストマ物品を示
す。キュアリング装置12はその内部に加圧流体が導入
される時に膨張する膨張容器14を有する。図1は膨張
した形状における膨張容器を示す。典型的なキュアリン
グ装置12では、膨張した膨張容器14はエラストマ物
品を型に対して密着させる。加圧した膨張容器14がエ
ラストマ物品を型16に対して保持している間に、エラ
ストマ物品は加熱されて硬化する。熱は型16もしくは
加圧流体を介して導入される。通常蒸気が、加圧流体と
硬化時間の少なくとも一部の間だけの熱源として使用さ
れる。
【0019】図1に示す型16は、硬化したエラストマ
物品の取り外し、および未硬化エラストマ物品の挿入の
ために分離される上型と下型とからなる。加圧流体は入
口チャネル18を介して膨張容器14内へ導入され、出
口チャネル20を介して出てゆく。入口チャネル18と
出口チャネル20は、膨張容器14内の圧力を調整する
バルブを備えている。
【0020】タイヤ10の硬化において、未硬化タイヤ
10が膨張容器14を有するキュアリング装置12内に
配置される。未膨張膨張容器14がタイヤ10のビード
22の半径方向内側に配置される。型16が閉じられた
後で、加圧流体、通常は水蒸気、が膨張容器14内へ導
入されて膨張容器14は膨張する。膨張容器14が膨張
すると、少なくともその一部がタイヤ10内のキャビテ
ィ24内へ入る。理想的には、膨張容器14がキャビテ
ィ24全体を占めてキャビティ24内の表面に接触し、
タイヤ10をモールド16に押し付ける。一般的に、膨
張容器14と接触するキャビティ24内の表面はタイヤ
10のインナーライナである。加圧流体は所定時間膨張
容器14内に入れられ、タイヤ10が少なくとも部分的
に硬化するようにされる。通常、膨張容器14が収縮す
る前に熱源が取り除かれる。水蒸気が使用される時にこ
れが行われると、熱源および加圧流体として作用する水
蒸気は膨張容器14から緩やかに放出され、窒素等の、
他の加圧流体と置換される。所定時間が経過した後で、
加圧流体は膨張容器14から出口チャネル20へ放出さ
れる。その結果、膨張容器14は収縮されキャビティ2
4から引き出される。最後に、型16が開かれ少なくと
も部分的に硬化したタイヤ10がキュアリング装置から
取り外される。
【0021】本発明の方法において、膨張容器14を膨
張させるために使用される加圧流体にトレーサガスが加
えられる。膨張状態における膨張容器14はエラストマ
物品のキャビティ24の少なくとも一部を占有する。ト
レーサガスはエラストマ物品のキャビティ24から膨張
容器を引き出す前に加えられる。トレーサガスはその存
在を閉じた雰囲気内で検出することができるヘリウム、
二酸化炭素もしくは類似のガスとすることができる。ト
レーサガスが加えられる時は、膨張容器14内の圧力は
維持したり変化させることができる。トレーサガスが加
えられる時に出口チャネル20を通って加圧流体が放出
されない場合には、容器内の圧力が増加する。トレーサ
ガスが加えられる間に膨張容器14から幾分加圧流体が
流出する場合には、放出される加圧流体の量に応じて圧
力を維持したり変化させることができる。キャビティ2
4から膨張容器14を引き出した後で、エラストマ物品
のキャビティ24の雰囲気は膨張容器14からトレーサ
ガスの一部が漏れたことを示す証拠がないか調べられ
る。
【0022】当業者にとっては、ヘリウム等のトレーサ
ガスは長時間膨張容器14と接触するとゴム膨張容器1
4を飽和させることがあることは明白であるように、使
用するトレーサガスに応じて、膨張容器に対するトレー
サガスの露呈時間を飽和時間よりも短い時間に制限する
ことができる。エラストマ製品のキャビティ24の雰囲
気の検査は膨張容器14がまだキャビティ24の一部を
占有している間、あるいはキャビティ24から膨張容器
14が引き出された後で行うことができる。したがっ
て、この検査はエラストマ物品がキュアリング装置12
内にある間、あるいは物品がキュアリング装置12から
引き出された後で行うことができる。膨張容器14の一
部がまだキャビティ24の一部を占有している間に検査
が行われる場合には、膨張容器14はキャビティ24か
らのトレーサガスの流出を制限してその検出をより有望
にすることができる。膨張容器14がまだキャビティ2
4の一部を占有している場合には、検査はキャビティ2
4の雰囲気に限定され、膨張容器14内のいかなる空間
も含まない。
【0023】図2はエラストマ製品のキャビティを調べ
るために使用する装置を示し、図3はキャビティ24を
有するエラストマ物品を検査中の装置の断面を示す。タ
イヤ10として示されているエラストマ製品は検査装置
26の上に配置される。検査装置26は質量分析計、熱
伝導率検出器、二酸化炭素検出器、ガイガーカウンタ
ー、もしくは使用するトレーサガスの存在を検出するこ
とができる他の装置とすることができる。検査装置26
は伸縮自在管30上の検査装置26から延びるプローブ
28を有する。エラストマ製品が適切に配置された後、
伸縮自在管30はプローブ28をエラストマ製品のキャ
ビティ24内へ延ばしてその雰囲気を検査できるように
する。伸縮自在管30は検査装置26上に搭載されたタ
レット32から延びる。タレット32はプローブ28が
キャビティ24の雰囲気の相当な部分をくまなく移動で
きるようにする。検査装置26の少なくとも一部、この
場合プローブ28、がキャビティを通って移動される間
に、検査装置26はトレーサガスの存在を感知する。膨
張容器14がリークを有する場合には、膨張した時の膨
張容器内の加圧流体によりトレーサガスは幾分リークを
通ってキャビティ24内へ押しやられるため、エラスト
マ製品のキャビティ24の雰囲気内でトレーサガスの証
拠が見つけられる。
【0024】好ましい実施の形態では、エラストマ製品
内のトレーサガスの量が決定されて標準物品のキャビテ
ィの雰囲気内で見つかったトレーサガスの量と比較され
る。標準物品はそのキャビティの少なくとも一部が、膨
張された既知の非欠陥膨張容器により占有されたエラス
トマ物品である。この標準物品をテストすることによ
り、トレーサガスに対する基準線が決定される。トレー
サガスが、ヘリウムや二酸化炭素等の、通常空気中で見
つかるガスである場合には、トレーサガスの基準量を求
めるだけでよい。
【0025】図2に示す検査装置26は図1に示すキュ
アリング装置12と接続されて、漏れたトレーサガスの
証拠が発見され次第キュアリング装置12を停止するこ
とができる。したがって、基準物品のキャビティの雰囲
気内よりエラストマ物品のキャビティ24の雰囲気内の
トレーサガスの量が多いことが判れば、キュアリング装
置12は停止される。
【0026】表1および表2は本発明の方法に従って集
められた実験データを示す。各実験について、膨張容器
14の中間高さ近くに3.175mm(1/8インチ)
の錐によりピンホールリークが慎重に作られた。2つホ
ールが存在する所では、ホールは非膨張の膨張容器14
側で数インチ離されている。各実験において、エラスト
マ製品はP205/75R14タイヤであった。
【0027】トレーサガスはタイヤ10のインナーライ
ナーにより吸収されることが理論化されている。圧力が
解除されると、トレーサガスはインナーライナーから脱
着してタイヤ10のキャビティ24内に捕捉される。
【0028】表1はヘリウムをトレーサガスとして使用
する実験の結果である。実験に使用したタイヤの標準硬
化時間は1,380kPa(200psi)の水蒸気の
174秒とそれに続く2,069kPa(300ps
i)の窒素の360秒である。ヘリウムは硬化時間の最
後の60秒間導入された。硬化の窒素相の300秒マー
クの近くで、窒素圧力は1,380kPa(200ps
i)に低減され、次にヘリウムを加えて膨張容器14内
の圧力が1,724と2,069kPa(250と30
0psi)の間まで高められた。各キャビティ24の雰
囲気について、キュアリング装置12から取り外してか
ら2分以内にヘリウムの証拠が調べられた。使用した2
つの検査装置26はヘリウムの存在を標準cm3/秒で
測定した質量分析計、およびヘリウムの存在をppm
(parts per million)で測定した熱伝導率検出器であ
った。表1に示すように、キャビティ24内に存在する
ヘリウムの量は、膨張容器14内にピンホールが存在す
ると著しく増加した。
【0029】
【表1】
【0030】表2は二酸化炭素をトレースガスとして使
用する実験の結果を示す。この実験では、第1の実験に
ついて説明したのと同じ手順が使用された。使用した検
査装置26は周囲空気でゼロとされ、二酸化炭素の存在
をppmで測定した二酸化炭素検出器であった。この手
順を使用して、2つのピンホールを有する膨張容器14
内で二酸化炭素は見つからなかった。
【0031】実験の手順が修正され、1,380kPa
(200psi)の蒸気を174秒加えた直ぐ後で、膨
張容器14内の圧力が2,069kPa(300ps
i)に達するまで二酸化炭素が加えられた。窒素を加え
ることにより2,069kPa(300psi)は36
0秒にわたって維持された。各キャビティ24の雰囲気
について、キュアリング装置12からタイヤ10を取り
出してから2分以内に二酸化炭素の証拠が調べられた。
表2に示すように、キャビティ24内に存在する二酸化
炭素の量は膨張容器14内にピンホールが存在すると非
常に増加した。
【0032】
【表2】
【0033】本発明はキュアリング装置の各サイクルの
直後に膨張容器内の欠陥を検出するものである。本発明
はピンホールリークによるスクラップ製品の数を欠陥膨
張容器当たり1成形製品に制限し、各膨張容器は欠陥が
生じるまで使用することができる。したがって、本発明
によりスクラップ製品の数が減少され、有効寿命が終わ
る前に膨張容器を交換することによるコストが低減され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】膨張容器を有するキュアリング装置内のエラス
トマ製品を示す図である。
【図2】エラストマ製品内のキャビティ内の雰囲気を調
べるのに使用することができる装置を示す図である。
【図3】図2の3−3線に沿った断面図である。
【符号の説明】
10 タイヤ 12 キュアリング装置 14 膨張容器 16 型 18 入口チャネル 20 出口チャネル 22 ビード 24 キャビティ 26 検査装置 28 プローブ 30 伸縮自在管 32 タレット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 East Market Stre et,Akron,Ohio 44316− 0001,U.S.A. (72)発明者 ジョセフ アラン インカーボ アメリカ合衆国 44685 オハイオ州 ユ ニオンタウン ウォールナット ウッド ウェイ 3970

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膨張した状態においてエラストマ物品の
    キャビティの少なくとも一部を占有する、もしくは占有
    している膨張容器(14)の漏洩を検出する方法であっ
    て、該方法が、 (i) 加圧流体が膨張容器(14)を膨張させるため
    に使用され、トレーサガスが前記キャビティから膨張容
    器(14)を引き出す前に加えられる、加圧流体にトレ
    ーサガスを加えるステップと、 (ii) 膨張容器(14)内ではなく、エラストマ物
    品のキャビティ(24)内の雰囲気を検査して膨張容器
    (14)から漏洩しているトレーサガスの一部を示す証
    拠を検知するステップとからなることを特徴とする膨張
    容器の漏洩を検出する方法。
  2. 【請求項2】 エラストマ物品のキャビティ(24)内
    の雰囲気を検査して膨張容器(14)から漏洩している
    トレーサガスの一部を示す証拠を検知するステップが、
    さらに、 (i) 検査装置(26)の少なくとも一部をキャビテ
    ィ(24)の雰囲気の相当な部分にわたってくまなく移
    動させるステップと、 (ii) トレーサガスの存在を検知するステップと、
    を有する請求項1記載の膨張容器の漏洩を検出する方
    法。
  3. 【請求項3】 エラストマ物品のキャビティ(24)内
    の雰囲気を検査して膨張容器(14)から漏洩している
    トレーサガスの一部を示す証拠を検知するステップが、
    さらに、 (i) エラストマ物品のキャビティの雰囲気内に存在
    するトレーサガスの量を決定するステップと、 (ii) 検出されたトレーサガスの量を、標準物品の
    キャビティの雰囲気内に存在するトレーサガスの量と比
    較するステップであって、既知の非欠陥膨張容器が膨張
    形態において、前記標準物品のキャビティの少なくとも
    一部を占有している、ステップと、を有する請求項1記
    載の膨張容器の漏洩を検出する方法。
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