JP2006088472A - 加硫装置及び加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コア加硫時の初期の段階で、生タイヤを構成するゴム素材に高温と高圧を作用させてゴム層の界面を強固に接合する。
【解決手段】タイヤ１０の外表面形状を規定するトレッド形成用形金型２と、上下のサイド金型３、４と、タイヤ１０の内面形状を規定する内側金型５とを備え、これらの金型２〜４と内側金型５とで形成したキャビティ中で生タイヤ１０を加硫成形する。内側金型５は、その外表面上に伸縮自在な弾性体薄膜１４を備え、内側金型５の外表面５と前記膜体間１４に供給する非圧縮性の加熱・加圧性流体で、加硫時に生タイヤ１０を加熱膨張させるとともに加圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤの外面形状を規定する外側金型とタイヤの内面形状を規定する内側金型を備え、内側金型上に形成された生タイヤを加硫時に加圧及び加熱する加硫装置及び加硫方法に関するものである。

ゴム製品、例えばタイヤを加硫成形する方法としては、外側金型と内側金型とで形成される空間内でタイヤを加硫成形するいわゆるコア加硫成形法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このコア加硫成形法でタイヤを加硫成形するには、まず、内側金型の本体部分上にタイヤを構成する部材、例えばカーカスプライ、ベルト、トレッドゴム等のゴム素材を順次貼り付け又は巻き付けて生タイヤを形成し、このように生タイヤを形成した内側金型を外側金型内にセットし、内側金型内に熱風などの加圧・加熱媒体を封入又は循環させて加硫成形を行う。

ここで、熱風等により内側金型を加熱する方法では、熱風と金属材料（例えば、アルミニウム基合金鋳物）である内側金型（内側金型）との熱交換効率が低いため、内側金型の昇温に時間がかかるという問題がある。とくに、加硫圧をタイヤの熱膨張により得るようにしたコア加硫方法では、内側金型（内側金型）の加熱の初期段階では、生タイヤは熱膨張するほどには加熱されないから、加硫圧力は最初は低く、時間が経過し生タイヤの温度が上昇するにつれて高圧へ移行するという圧力パターンとなる（後述の図２参照）。

このようなコア加硫成形方法では、高圧が発生するのは加硫中期以降になるため、この段階では、外側金型内の表面に生タイヤが完全に密着されるより先に、生タイヤの外表面側から加硫硬化が進行して加硫反応がほぼ終了している可能性があり、圧力が発生したときは、もはや生タイヤのゴムは既に塑性変形域から弾性変形域に入っており、積層されたリボン層間の界面が十分接着されず、リボン層界面が分離することによる品質の低下が生じるおそれがある。また、熱風のような圧縮性流体では、圧力と温度とを個別に自由に制御することができないという問題がある。
特開２０００−１４１３８０号公報

本発明は、内側金型加硫成型における前記従来の問題を解決すべく、なされたものであって、その目的は、加圧及び加熱媒体の圧力と温度を自由に制御して、加硫反応の初期の段階で生タイヤに高温及び高圧を作用させ、その積層されたゴム層の界面間を確実に接着させ、リボン層の分離が生じないようにして、品質の向上を図るものである。

請求項１の発明は、タイヤの外面形状を規定する外側成形金型と、タイヤの内面形状を規定する内側金型を備え、外側成形金型及び内側金型とで生タイヤを加硫成形するためのトロイド状のキャビティを形成する加硫用金型を備え、前記内側金型は、その外表面上に伸縮自在な膜体を有し、前記内側金型外表面と前記膜体間に、生タイヤを前記外側成形金型に押圧する加圧流体を供給する手段を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された加硫装置において、前記加圧流体は、圧力及び温度を独立して制御可能な非圧縮性流体でありかつ所定温度に加熱されていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された加硫装置において、前記加圧流体を供給する手段は、前記内側金型外表面と前記膜体間から還流した加圧流体を加圧及び加熱する手段を備えていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、前記生タイヤは内側金型上でゴム素材層をリボン巻きして形成したものであることを特徴とする。
請求項５の発明は、内側金型上に生タイヤを形成する工程と、前記内側金型を外側金型内に収容する工程と、前記内側金型外表面と該外表面に装着した伸縮自在な膜体との間に所定圧力の加圧流体を供給する工程と、前記非圧縮性流体で生タイヤを外側金型に押圧する工程と、を有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載された加硫成形方法において、前記加圧流体は、圧力及び温度を独立して制御可能な非圧縮性流体でありかつ所定温度に加熱されていることを特徴とする。

（作用）
本発明では、加熱・加圧媒体として非圧縮性の流体を用いることにより、内側金型との熱交換性を高め、内側金型を効率よく加熱すると共に、内側金型外表面に耐熱性及び伸縮性を備えた膜体を装備して、加硫時に、この膜体内に熱と圧力を独立してそれぞれ所定の値に制御した非圧縮性流体を内側金型内部より内側金型の膜体内に流通させることで、加硫の初期の段階から加硫用金型内で生タイヤを所定圧力で加圧し、かつ所定圧力を維持する。また、熱風ではなく非圧縮性の流体を用いて、金属製の内側金型との熱交換効率を高め、内側金型をより速く加熱する。

本発明は、加硫初期の段階から生タイヤに所定の圧力及び温度を作用することがでるため、加硫反応中に、生タイヤを構成する積層されたゴム素材層の界面間に高い圧力を作用させてその接着性を向上させることができ、界面でのゴム素材の剥離のない品質性能の優れたタイヤを提供することができる。

本発明をその１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は加硫装置の加硫用金型の断面図を示す。
加硫用金型１は、外側金型を構成するトレッド形成用の金型２、及びこのトレッド形成用金型２の上下に配置された上サイド金型３及び下サイド金型４、前記トレッド形成用金型２と上下サイド金型３、４で形成された凹所内に収容されるトロイド状の内側金型５とから構成されており、外側及び内側金型を閉じ時に、これらの各金型（モールド）でトロイド状のキャビティを形成し、このキャビティ内で生タイヤ１０の加硫成形が行なわれる。

トレッド形成用金型２は、アルミニウム基材料や鉄基材料などの剛体からなり、タイヤ１０のトレッド部１１の外面形状を形成するための成形面をもち、その径方向内外に移動可能な多数のセグメントで構成され、これらセグメントが全体として環状をなしている。

上下サイド金型３，４は、アルミニウム基材料や鉄基材料などの剛体からなり、タイヤ１０のサイドウォール部１２の外面形状を形成するための成形面をもち、これらの上下サイド金型３、４の少なくも一方は、キャビティ内への生タイヤの挿入と、加硫済みタイヤの取り出しを行なうことができるようにするため、型開き方向に移動可能に構成されている。

内側金型５は、トロイド状でかつアルミニウム基材料や鉄基材料などの金属製剛体からなり、タイヤ１０の内面形状を形成するための成形面をもち、内側金型５の外表面には、耐熱性を持ちかつ伸縮性のある例えば合成ゴム、ポリエチレンテレフタレート等からなる弾性体薄膜１４が装着されている。
また、この弾性体薄膜１４と内側金型５の外表面間の空隙には、加熱・加圧媒体として例えば、熱水、油その他の液体等の非圧縮性流体が内側金型５を通して供給される。

図２は、加硫中にタイヤに作用する圧力の推移を前記従来のものと対比して示した図である。
図２から明らかなように、従来の加硫用金型を備えた加硫装置では、内側金型５を熱風で加熱し、内側金型５からの熱伝導により生タイヤを熱膨張させてトレッド形成用金型２及び上下サイド金型３、４に加圧するから、加硫開始から生タイヤが加熱膨張しその圧力が所定値に達するまでにタイムラグがあり、前述のような問題が生じる。

これに対し、本実施形態に係る加硫用金型１を備えた加硫装置では、内側金型５と膜体即ち弾性体薄膜１４の間に生タイヤの内表面を加圧及び加熱する非圧縮流体を供給するから、加硫の開始と同時に生タイヤの下面が弾性体薄膜１４を介して加圧されると共に、非圧縮流体からの加熱による生タイヤの熱膨張が加わるから、一層迅速に所定圧力に達する。

図３は、内側金型５内に加熱用流体を供給するシステムを模式的に示した図である。非圧縮性流体は、任意の構成の液圧ポンプＰで例えば１〜１０Mpaに加圧されると共に、加熱装置１５により所定温度、例えば３７３〜４７３ｋに加熱されて入口２０から内側金型５中に送り込まれる。

内側金型５内部から供給された前記非圧縮性流体は、内側金型５の外表面と前記弾性体薄膜１４内面間を流れ、出口２１から管路２３、前記液圧ポンプＰ及び加熱装置Ｈを通り、所定の圧力及び温度に維持制御される。このように、非圧縮流体は加硫中、常に内側金型５の外表面と前記弾性体薄膜１４間を循環して流れ、その間非圧縮性流体は、ほぼ所定の一定圧力、一定温度に維持される。
なお、加硫初期に生タイヤを構成するゴム素材層の界面を狭圧できる場合には、前記構成に限らず、加熱及び加圧した非圧縮流体を内側金型５及び内側金型５の外表面と膜体（弾性体薄膜）１４の間に封止する構成を採用することもできる。

弾性体薄膜１４は、非圧縮流体の圧力を受けて膨張し、生タイヤの裏面を押圧すると共に、加熱して生タイヤの熱膨張を促し、その表面をトレッド形成用の金型２及び上下サイド金型３、４内面に対して密着させる。その際、生タイヤを構成する積層されたゴム素材のリボン層界面間に作用する圧縮力で前記界面間を接合する。

本実施形態によれば、非圧縮性流体を用いることで従来の熱風を内側金型中に送り込んで金属製内側金型を昇温させる場合に比して、まず非圧縮流体と金属製内側金型との熱交換性が大幅に向上するため、内側金型の昇温を急速に行うことができると共に、非圧縮性流体の熱は弾性体薄膜１４を介して生タイヤの裏面に伝導されるから、生タイヤ自体の昇温が迅速に行われタイヤの熱膨張が促進される。また、そもそも非圧縮流体は所定の高圧に昇圧されているから、加硫初期の段階で、タイヤは非圧縮流体の高圧でトレッド成型用金型２、上下サイド金型３、４内面に押圧される。このように、加硫反応中に生タイヤを構成するタイヤ素材間のゴム層の界面間は強く圧縮されて強く接合する。

本発明の実施形態に係る加硫用金型の断面図である。 加硫用金型中で生タイヤ裏面に作用する圧力が時間の推移とともの変化する様子を示した図である。 加硫金型に非圧縮性流体を供給するシステムを模式的に示した図である。

符号の説明

１・・・加硫用金型、２・・・トレッド形成用金型セグメント、３・・・上側成形金型、４・・・下側成形金型、５・・・内側金型、１０・・・生タイヤ、１１・・・トレッド部、１４・・・弾性体薄膜

Claims (6)

1. タイヤの外面形状を規定する外側成形金型と、タイヤの内面形状を規定する内側金型を備え、外側金型及び内側金型とで生タイヤを加硫成形するためのトロイド状のキャビティを形成する加硫用金型を備え、
   前記内側金型はその外表面上に伸縮自在な膜体を有し、
   前記内側金型外表面と前記膜体間に、生タイヤを前記外側成形金型に押圧する加圧流体を供給する手段を備えたことを特徴とする加硫装置。
2. 請求項１に記載された加硫装置において、
   前記加圧流体は、圧力及び温度を独立して制御可能な非圧縮性流体でありかつ所定温度に加熱されていることを特徴とする加硫装置。
3. 請求項１又は２に記載された加硫装置において、
   前記加圧流体を供給する手段は、前記内側金型外表面と前記膜体間から還流した加圧流体を加圧及び加熱する手段を備えていることを特徴とする加硫装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された加硫装置において、
   前記生タイヤは内側金型上でゴム素材層をリボン巻きして形成したものであることを特徴とする加硫成形装置。
5. 内側金型上に生タイヤを形成する工程と、
   前記内側金型及び外側金型とで生タイヤを加硫成型するためのトロイド状のキャビティを形成する工程と、
   前記内側金型外表面と該外表面に装着した膨張可能な膜体との間に所定圧力の加圧流体を供給する工程と、
   前記非圧縮性流体で生タイヤを外側金型に押圧する工程と、
   を有することを特徴とする加硫成形方法。
6. 請求項５に記載された加硫成形方法において、
   前記加圧流体は、圧力及び温度を独立して制御可能な非圧縮性流体でありかつ所定温度に加熱されていることを特徴とする加硫成形方法。

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