JP2006051643A - 空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラダーを使用することを前提として、ブラダーに関してランニングコストの高騰化や維持管理の面倒化が防止されるようにする。
【解決手段】型内でブラダー５を膨張収縮可能な加硫型３に対して未加硫タイヤ５０を装填して合型し、この加硫型３のブラダー５へ圧力媒体を充填させ、膨張したブラダー５で未加硫タイヤ５０を内面押圧することによって未加硫タイヤ５０の外面を加硫型３内面に押しつけ、加硫初期段階でブラダー５内の圧力媒体を排出してブラダー５による未加硫タイヤ５０の内面押圧を解除し、その後、ブラダー５を介さずに未加硫タイヤ５０内へ圧力媒体を供給して加硫型３内での未加硫タイヤ５０の加硫を進行させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤの製造装置に関するものである。

空気入りタイヤの製造過程に含まれる加硫工程では、加硫型内の成形凹部へ未加硫タイヤを装填した後、この未加硫タイヤ内でブラダー（風船状の袋）を膨らませてこのブラダーの外面で未加硫タイヤの内面を押し広げ、これで未加硫タイヤの外面を加硫型の成形凹部内面へ圧接させた状態に保持し、未加硫タイヤの加硫を進行させるという方法が一般的である。
なお、このブラダーには、加硫型に対して支持する部分が一カ所だけとなったマッシュルーム型のものがある（特許文献１等参照）。

しかしながら、このようなブラダーを使った加硫工程では、ブラダーの寿命に関してランニングコストが高騰化する難点があり、また未加硫タイヤの内面側の加硫をブラダー内へ充填した圧力媒体（高温ガスや蒸気等）からの熱伝導により行う関係で、加硫時間が長引く等の問題があった。そこで本出願人は嘗て、ブラダーを用いないブラダーレス加硫方法を提案している（特許文献２等参照）。
このブラダーレス加硫方法は、文字通り、加硫型内へ未加硫タイヤを装填した状態で、この未加硫タイヤの内部空間を密閉状態に保持させ、この内部空間へ直接、高温の圧力媒体を供給するというものである。
特開２００１−２６９９３６号公報 特開２００４−９８７１４号公報

従来、ブラダーを使った加硫方法では、ブラダーの肉厚を可及的に薄くして、このブラダー内へ充填した圧力媒体からブラダーを介した未加硫タイヤの内面への熱伝導効率を高めることが試みられたことはあったが、ブラダーの肉厚を薄くすることでブラダーが加硫中にパンクしやすくなり、その寿命を一層悪化させることがあった。ブラダーのパンクは、未加硫タイヤに対するディフェクトの発生、ブラダー交換に伴う時間的ロスや作業増、ランニングコストの高騰化等に繋がっていた。
一方、ブラダーを使わない加硫方法では、未加硫タイヤの内部空間から圧力媒体が漏れないようにするための密閉手段を確実に行う必要がったため、加硫型として、殊にタイヤビード部の支持部分において構造の複雑化を招来していた。しかも、この場合、ビードベース部を形成させることが非常に困難になっていた。

また、未加硫タイヤにゲージの不均一な部分が生じていた場合に、ゲージの薄い部分（モジュラスの弱い部分）で圧力媒体の負荷集中が起こり、未加硫タイヤ自体がパンクしてしまうということがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ブラダーを使用することを前提に、ブラダーに関してランニングコストの高騰化や維持管理の面倒化を防止し、またビードベース部を所定形状に形成することができるようにした空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤの製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、まず、型内でブラダーを膨張収縮可能とされた加硫型に対して未加硫タイヤを装填して合型する。そして、この加硫型のブラダーへ圧力媒体を充填させる。そして、膨張したブラダーで未加硫タイヤを内面押圧することによって未加硫タイヤの外面を加硫型の内面に押しつける。そして、加硫初期段階でブラダー内の圧力媒体を排出してブラダーによる未加硫タイヤの内面押圧を解除する。その後、ブラダーを介さずに未加硫タイヤ内へ圧力媒体を供給して、加硫型内での未加硫タイヤの加硫を進行させる。

このようにブラダーは加硫の初期段階でだけで使用しているので、その使用頻度は格段と低下し、寿命が延びる。そのため、ブラダーを薄く形成させることも可能になる。ブラダーを薄くできれば、ブラダーの膨張によって未加硫タイヤを内面押圧させたときの熱伝導効率を高めることが可能になる。その他、ブラダーの膨張収縮挙動を迅速且つ円滑に行える利点や、ブラダーの製作コストを低廉化できる利点などが得られる。
また、ブラダーを収縮させた後は圧力媒体によって未加硫タイヤ内を直接加硫させるので、熱伝導効率も高くなり、加硫時間の短縮が図れる。

言うまでもなく、加硫初期段階でブラダーを使用するのであるから、ビードベース部を所定形状に形成することができる。
未加硫タイヤの加硫初期段階でブラダー内から圧力媒体を排出させたとき、ブラダーは収縮したまま放置しておいてもよいが、未加硫タイヤ内から退出させて加硫型側、又はブラダー格納用ウエルが設けられている場合にはこのウエル内へ格納させるのがよい。このようにすることでブラダーの寿命を更に一層、延ばすことができる。
未加硫タイヤの加硫初期段階でブラダー内の圧力媒体を排出する時点の時間は、加硫型を合型して加硫工程を開始してから加硫型を型開きして加硫工程を終了するまでの連続した全体の所用時間に対して、その工程開始時から１／１０以内とするのが効果的である。

一方、本発明に係る空気入りタイヤの製造装置は、内部にタイヤ加硫用の成形凹部を有しこの成形凹部を開閉するかたちで型開き及び合型が可能とされた加硫型と、この加硫型の成形凹部内に臨んで支持されて圧力媒体の出し入れによって膨張収縮するマッシュルーム型ブラダーと、このブラダー内へ圧力媒体を供給させてブラダーを膨張させる内部圧力負荷手段と、ブラダーの収縮後に加硫型の成形凹部内であって且つブラダーの外側となる領域へ圧力媒体を供給させる外部圧力負荷手段とを有している。
このように内部圧力負荷手段と外部圧力負荷手段とを有した構成であることで、ブラダーを膨張させることが可能であるばかりでなく、ブラダーを収縮させた後にブラダーレスとして圧力媒体による加硫ができるものである。すなわち、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法を実施することができる。

加硫型には、内部の成形凹部に臨んでブラダーの支持部分が凹部状に形成されたブラダー格納用ウエルと、このウエルの対向位置からウエルへ向けて進退動作可能で進出時に収縮後のブラダーをウエルへ押し込むと共に成形凹部内から見てウエルを密閉保持可能にするブラダー格納手段と、このブラダー格納手段の進出タイミングを初期加硫段階に合わせて制御する早期ブラダー収納制御部とが設けられたものとするのが好適である。
このようなウエル、ブラダー格納手段及び早期ブラダー収納制御部を有した構成とすることで、ブラダーを収縮させた後、直ちにブラダーをウエル内（即ち、加硫進行中のタイヤ内）から退出させることができる。

ブラダーは、加硫型の成形凹部内で膨張する外面が凹凸の無い平滑面として形成するのが好適である。
このようにすることで、このブラダーによって内面押圧された加硫進行中のタイヤ内面は、ブラダーの外面と同じく凹凸の無い平滑面として形成される。そのため、加硫後に得られる空気入りタイヤとして、その内面が審美的な外観を呈することになり、倉庫などでのストック段階から、輸送、展示、販売などにわたり、看者に対して好印象を与えることになる。しかも、ブラダー自体の製作コストを低廉化させることができる。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤの製造装置では、ブラダーを使用することを前提として、ブラダーに関してランニングコストの高騰化や維持管理の面倒化が防止され、またビードベース部を所定形状に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明に係る空気入りタイヤの製造装置１の一実施形態を示している。この製造装置１は、内部にタイヤ加硫用の成形凹部２を有する加硫型３に対して、成形凹部２内に臨んでブラダー５が設けられている。そして、加硫型３には内部圧力負荷手段６と外部圧力負荷手段７とが設けられている。
加硫型３は複数の分割型を有しており、これら分割型相互による型開きと合型とが可能とされ、加硫型３の内部に形成された成形凹部２を開閉するようになっている。図例の加硫型３は上下に二分割されるものを示してあるので、分割型は上型１０と下型１１とに型開き及び合型をする。

ブラダー５はマッシュルーム型と呼ばれるもので、内部に圧力媒体を出し入れする口部１２が一つだけ設けられた袋型を呈している。このブラダー５は、加硫型３の下型１１に設けられた支持構造部１３により口部１２が支持される構造となっている。言うまでもなく、この口部１２からブラダー５内に圧力媒体を供給することでブラダー５は風船状に膨張し、また口部１２から圧力媒体を排出すれば収縮する。
なお、このブラダー５は、加硫型３の成形凹部２内で膨張する外面が凹凸の無い平滑面として形成されているものとするのが好適である。

加硫型３には、この他、ブラダー格納用ウエル１５と、ブラダー格納手段１６と、早期ブラダー収納制御部１７とが設けられている。
ウエル１５は、加硫型３の内部の成形凹部２に臨む配置で設けられたものであって、ブラダー５が収縮されたとき、このブラダー５を格納するのに用いられる。本実施形態では加硫型３の下型１１にブラダー５の口部１２を支持する支持構造部１３が設けられたものとしているので、この口部１２からブラダー５を裏返しにしつつウエル１５内への格納ができるように、この下型１１の中央部から下方へ連通した凹部を形成させるかたちでウエル１５が設けられたものを示してある。

ブラダー格納手段１６は、加硫型３に対してウエル１５と対向する位置に設けられている。すなわち、本実施形態では加硫型３における上型１０の中央部にブラダー格納手段１６が配置されている。このブラダー格納手段１６は、収縮後のブラダー５をウエル１５へ押し込む作用と、加硫型３の成形凹部２内から見てウエル１５を密閉保持する作用との二つの作用をする（図２参照）。
本実施形態のブラダー格納手段１６は、ブラダー５をウエル１５へ押し込む作用を行うための押し込み部材２０と、ウエル１５を密閉保持する作用を行うための閉鎖部材２１とを有し、これら押し込み部材２０及び閉鎖部材２１が進退軸２２によって同軸上を各別の動作ストロークで進退動するものとしてある。

例えば進退軸２２は内外二重軸構造などとされて、その内軸と外軸とが各別に進退動作するものとされており、このうち内軸の先端部に押し込み部材２０が設けられ、外軸の先端部に閉鎖部材２１が設けられたものとなっている。この構造であれば、内軸の進出時に押し込み部材２０が下向き進出してブラダー５をウエル１５内へ押し込むようになる。また外軸の進出時に閉鎖部材２１が下向き進出してブラダー５の口部１２（又は口部１２を支持する支持構造部１３）と気密に当接するようになる。
なお、押し込み部材２０は、ブラダー５へ傷をつけるようなことがないように、下向きになった先端を丸く形成しておくのが好適であり、また閉鎖部材２１はブラダー５の口部１２の開口形状に合わせて円盤形などとしておくのが好適である。

早期ブラダー収納制御部１７は、ブラダー格納手段１６の進出タイミングを初期加硫段階に合わせて制御するものである。電気的な自動制御回路である。なお、人為操作によってブラダー格納手段１６の動作スイッチを操作するようなものでもよい。
上記した内部圧力負荷手段７は、ブラダー５内へ圧力媒体を供給させてブラダーを膨張させることができるようになったものである。圧力媒体は蒸気などである。その他、適当なガスを用いてもよい。この内部圧力負荷手段７は、ウエル１５内へ圧力媒体の供給部２５を接続させておけばよい。

なお、この内部圧力負荷手段７では、圧力媒体を必要に応じてブラダー５内から迅速に排出させ、ブラダー５を速やかに収縮させることができるようにするために、圧力媒体用の強制排気機能（吸引装置等）を具備させておくのが好適である。
外部圧力負荷手段６は、ブラダー５を収縮させた後でも、加硫型３の成形凹部２内（収縮したブラダー５の外側にあたる）へ圧力媒体を供給させるようになったものである。この外部圧力負荷手段６でも、圧力媒体としては蒸気やその他の適当なガスである。
この外部圧力負荷手段６は、例えばブラダー格納手段１６における進退軸２２の軸心部を利用して、この進退軸２２が進出して丁度、成形凹部２内に面するようになる中途部に、供給部２６を設けておけばよい（図２参照）。

次に、このような構成とされた製造装置１の動作状況に基づいて、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法を説明する。
図１に示すように、加硫型３の成形凹部２内へ未加硫タイヤ５０を装填し、上型１０及び下型１１を合型する。そして、内部圧力負荷手段７を作動させてウエル１５内へ高温の圧力媒体を供給し、このウエル１５内に格納状態にあるブラダー５内へ圧力媒体を充填させる。これによりブラダー５はウエル１５から成形凹部２側（未加硫タイヤ５０の内部）へと張り出しながら膨張し、その外面が未加硫タイヤ５０の内面を押圧する状態になる。これで、未加硫タイヤ５０の外面を加硫型３における成形凹部２の内面に押しつけ、加硫が開始される。

このとき、内部圧力負荷手段７による圧力媒体の供給圧は、ウエル１５からブラダー５を張り出させ、且つ膨張させる過程にあっては１０ｋＰａ〜２００ｋＰａ程度の比較的低圧なものでよいが、実際にブラダー５の外面が未加硫タイヤ５０の内面に当接し、これを押圧する段階になったときには、１０００ｋＰａ〜２５００ｋＰａ程度の高圧にする。
ブラダー５が膨張した状態で未加硫タイヤ５０の内面押圧（加硫）をある程度、維持させた後、加硫初期段階でブラダー５内の圧力媒体を排出させる。これは自然排気でも強制排気でもよい。これで未加硫タイヤ５０の内面押圧（加硫）は解除される。

このとき、圧力媒体の排出を始める時点の時間は、加硫型３を合型して加硫工程を開始してから加硫型３を型開きして加硫工程を終了するまでの連続した全体の所用時間に対して、その工程開始時から１／１０以内とするのが効果的である。
但し、例えばスタッドレスタイヤのようにサイピングなど、複雑なパターンである場合には長いめにし、スポーツタイヤのように比較的簡易なパターンである場合には短いめにするというように、パターンデザイン（パターン構成）に応じて適宜調整すればよい。
実際には、３０秒程度を目安とする。

ブラダー５内の圧力媒体が排出されることでブラダー５が収縮を始めたら、図２に示すようにブラダー格納手段１６が作動して進退軸２２が進出し、押し込み部材２０がブラダー５をウエル１５へ押し込むと共に、閉鎖部材２１がウエル１５を密閉保持する。
この状態となったところで、今度は外部圧力負荷手段６を作動させて、加硫が進行中にある未加硫タイヤ５０内へ連通した供給部２６から、未加硫タイヤ５０内へ圧力媒体を供給させる。
このときの圧力媒体の供給圧は、圧力媒体を高圧蒸気とする場合であれば１５００ｋＰａ程度とするのがよく、また圧力媒体を窒素ガス等の不活性ガスとする場合であれば２１００ｋＰａ程度とするのがよい。

このような状態を維持させて加硫型３内での未加硫タイヤ５０の加硫を進行させる。加硫が完了した時点で、外部圧力負荷手段６により供給された圧力媒体を加硫型３の外部へと排出し、ブラダー格納手段１６を初期状態に復帰動作させ、加硫型３を型開きさせ、加硫後のタイヤを取り出せばよい。
なお、圧力媒体として高圧蒸気を用いる場合、タイヤ内部にドレンが残留することもあるが、このようなドレンは例えばブラダー格納手段１６にドレン除去のための機構を設けて、これによってタイヤ内から除去できるようにしておけばよい。

このようにブラダー５は加硫の初期段階でだけで使用されるので、その使用頻度は格段と低下し、従来に比べ、ブラダー５の寿命は延びるものとなる。
また、ブラダー５を収縮させた後は圧力媒体によって未加硫タイヤ５０内を直接加硫させることになるので、熱伝導効率も高くなり、加硫時間の短縮が図れる。
ブラダー５の外面を凹凸の無い平滑面とした場合、加硫後に得られたタイヤの内面も凹凸の無い平滑面として形成されるので、倉庫などでのストック段階から、輸送、展示、販売などにわたり、看者に対して好印象を与えることになる。

本発明に係る空気入りタイヤの製造方法の効果を調べるため、タイヤサイズやトレッドパターン、内部層構造、材質などの他、製造装置及び手順以外のものを全て共通させて従来の製造方法と比較実験を行った。
従来の製造方法は、加硫型の成形凹部内へ未加硫タイヤを装填し、この未加硫タイヤ内でマッシュルーム型ブラダーを膨張させたまま加硫を完了させる手順で行った。
また比較例としてブラダーレス加硫を行った場合のデータを併記した。

この表１中、加硫時間及びブラダライフ（ブラダーがパンクするまでの膨張収縮の回数であってブラダーの寿命に相当）の各欄では、いずれも従来例を「１００」とおいたときの指数として表示してある。また収納時間（加硫工程の開始時からブラダーを収縮開始させる時点までの時間）の欄について補足説明すると、従来例の収納時間を仮に１０分とおいた場合、実施例１や実施例２で０．５／１０であるということは３０秒を意味し、実施例３で１．０／１０は１分を、実施例４で２．０／１０は２分を、実施例５で０．３／１０は３分を、それぞれ意味していることになる。

この表１から明らかなように、実施例１〜実施例５のいずれも、加硫時間の大幅な短縮化が図れている点、及びブラダーの寿命が飛躍的に延びている点が、一目瞭然である。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、加硫型は上下分割の２ピース構成である場合に限らず、周方向に複数のセグメントを組み合わせる、所謂セグメントタイプの割モールドである場合にも、本発明を適用することは可能である。

本発明に係る製造装置の一実施形態を示した側断面図である。 図１からの動作状況を示した側断面図である。

符号の説明

１ 製造装置
２ 成形凹部
３ 加硫型
５ ブラダー
６ 外部圧力負荷手段
７ 内部圧力負荷手段
１５ ブラダー格納用ウエル
１６ ブラダー格納手段
１７ 早期ブラダー収納制御部
５０ 未加硫タイヤ

Claims (6)

1. 型内でブラダー（５）を膨張収縮可能とされた加硫型（３）に対して未加硫タイヤ（５０）を装填して合型し、この加硫型（３）のブラダー（５）へ圧力媒体を充填させ、膨張したブラダー（５）で未加硫タイヤ（５０）を内面押圧することによって未加硫タイヤ（５０）の外面を加硫型（３）の内面に押しつけ、加硫初期段階でブラダー（５）内の圧力媒体を排出してブラダー（５）による未加硫タイヤ（５０）の内面押圧を解除し、その後、ブラダー（５）を介さずに未加硫タイヤ（５０）内へ圧力媒体を供給して加硫型（３）内での未加硫タイヤ（５０）の加硫を進行させることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. 未加硫タイヤ（５０）の加硫初期段階でブラダー（５）内から圧力媒体を排出したときに、収縮するブラダー（５）を未加硫タイヤ（５０）内から退出させて加硫型（３）側又はブラダー格納用ウエル（１５）内へ格納することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤの製造方法。
3. 未加硫タイヤ（５０）の加硫初期段階でブラダー（５）内の圧力媒体を排出する時点の時間は、加硫型（３）を合型して加硫工程を開始してから加硫型（３）を型開きして加硫工程を終了するまでの連続した全体の所用時間に対して、その工程開始時から１／１０以内であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気入りタイヤの製造方法。
4. 内部にタイヤ加硫用の成形凹部（２）を有しこの成形凹部（２）を開閉するかたちで型開き及び合型が可能とされた加硫型（３）と、この加硫型（３）の成形凹部（２）内に臨んで支持されて圧力媒体の出し入れによって膨張収縮するマッシュルーム型ブラダー（５）と、このブラダー（５）内へ圧力媒体を供給させてブラダー（５）を膨張させる内部圧力負荷手段（７）と、ブラダー（５）の収縮後に加硫型（３）の成形凹部（２）内であって且つブラダー（５）の外側となる領域へ圧力媒体を供給させる外部圧力負荷手段（６）とを有していることを特徴とする空気入りタイヤの製造装置。
5. 前記加硫型（３）には、内部の成形凹部（２）に臨んでブラダー（５）の支持部分が凹部状に形成されたブラダー格納用ウエル（１５）と、このウエル（１５）の対向位置からウエル（１５）へ向けて進退動作可能で進出時に収縮後のブラダー（５）をウエル（１５）へ押し込むと共に成形凹部（２）内から見てウエル（１５）を密閉保持可能にするブラダー格納手段（１６）と、このブラダー格納手段（１６）の進出タイミングを初期加硫段階に合わせて制御する早期ブラダー収納制御部（１７）とが設けられていることを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤの製造装置。
6. 前記ブラダー（５）は、加硫型（３）の成形凹部（２）内で膨張する外面が凹凸の無い平滑面として形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の空気入りタイヤの製造装置。

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