JP2010274493A - タイヤの加硫方法およびそれに用いられるブラダー - Google Patents

Abstract

【課題】部位毎にタイヤの厚さが不均一であっても部位に関わりなく必要十分な加硫度をゴムに付与することのできるタイヤの加硫方法ならびにその方法に用いられるブラダーを提供する。
【解決手段】タイヤ内側表面１１に押し当てられるブラダーの内周面のうち、少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分２１だけに凹凸が設けられ他の部分２２は平滑面であるブラダー１を用いてタイヤを加硫する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱を、少なくとも、タイヤの内側表面に押し当てられたブラダーを介して供給することにより、タイヤを加硫するタイヤの加硫方法に関し、特に、タイヤを均等に加硫することのできるものに関する。

図１は、加硫金型に収容されて加硫中のタイヤを模式的に示す断面図であり、タイヤ加硫機には、ブラダー９０および加硫金型２が取り付けられていて、タイヤ１０を加硫するに際しては、タイヤの外側表面１２を型付けする加硫金型２を加熱しこの加硫金型２からタイヤ外側表面１１を通して熱をタイヤ内部に伝達するとともに、タイヤ内側表面１１に押し当てられたブラダー９０内に収容される熱媒体３の熱を、ブラダー９０を介してタイヤ内側表面１１からタイヤ内部に伝達してタイヤを構成するゴムを加硫させることが行われている。熱媒体３としては、通常、スチーム、加圧温水、あるいは、高温高圧のガス等が用いられる。

このように、ブラダー９０は、内部に収容された熱媒体３を閉じこめる可変形状容器として機能する。そして、ブラダー９０を未加硫タイヤ１０の内側表面に押し当てる際には、予め円筒状態にされたブラダーの外側に未加硫タイヤ１０を配置したあと、ブラダー内部に加圧流体を流入させ、また、ブラダー９０から加硫済タイヤを外す際には、ブラダー９０の内側を負圧にしてブラダー９０を円筒状にすることが行われている。

このような機能を有するブラダー９０は、熱媒体の熱を効率よくタイヤに伝達できるものであること、および、タイヤを１本加硫するたびに変形が余儀なくされることから、伸縮に対する高い耐久性を有するものであることが要求され、特に、耐久性を確保するためは、均等に伸縮することは必須な特性である。

上記のような機能を具えるため、ブラダー９０は、通常薄肉の一定厚さのゴムでできており、タイヤ内面にフィットされる表面も均一な面、例えば平坦面で構成されている（例えば、特許文献１参照。）

特開２００８−２０７５４１号公報

しかしながら、従来、ブラダー９０は、このように、均一厚さで均一表面を有しているため、図２の断面図に、タイヤのショルダー部に伝達される熱を矢印で模式的に示すように、タイヤ１０へは、加硫金型１からの熱Ｑ２と熱媒体３からブラダー９０を介して伝達される熱Ｑ１とがあり、そのうち、ブラダー９０を介しタイヤ内側表面１１を通してタイヤ１０へ伝達される熱Ｑ１はタイヤの部位に関わらず、単位時間当たり単位面積当たりの熱量は均一なものとなるのに対して、タイヤは、部位ごとに肉厚が異なり、例えば、タイヤのショルダー部では厚く、サイドウォール部では薄く、このことによって、タイヤ内部の温度上昇の速度は、部位毎に異なり、ショルダー部では遅く、サイドウォールでは速い。

したがって、タイヤの加硫度（すなわち、ゴムの加硫された部分の割合）も部位に応じて異なることになる。ゴムの加硫度が低く未加硫状態であると所期した物性を得ることができず、また、加硫度が高すぎるとゴムが劣化しやすく、したがって、加硫度を所定の適正範囲内に収める必要があるが、従来の加硫方法にあっては、上記のように部位によって加硫度が異なるという問題があった。この問題に対しては、広い範囲の加硫度に対しても必要な物性を得ることのできるゴム材料を選択する等によって対応してきているが、これにも限度があり、また、ゴム材料の選択幅が狭くなってしまうという問題もあり、改良が求められていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、部位毎にタイヤの厚さが不均一であってもすべての部位にわたって必要十分な加硫度をゴムに付与することのできるタイヤの加硫方法ならびにその方法に用いられるブラダーを提供することを目的とする。

＜１＞は、少なくとも、タイヤの内側表面に押し当てられたブラダーを介して、熱を供給することにより、タイヤを加硫するタイヤの加硫方法において、
前記ブラダーの内周面のうち、少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分だけに凹凸が設けられ他の部分は平滑面であるブラダーを用いてタイヤを加硫するタイヤの加硫方法である。

＜２＞は、＜１＞において、前記凹凸は、平坦面上に多数の有底穴部を面状に配置することによって構成されていることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜３＞は、＜２＞において、前記有底穴部は、全て同じ断面形状を有するとともに互いに異なる２方向にそれぞれ一定の配列ピッチで並べられていることを特徴とするタイヤの加硫方法。

＜４＞は、＜２＞または＜３＞において、前記有底穴部の開口部は、円、長円、または、楕円の形状をしていることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜５＞は、＜２＞または＜３＞において、前記有底穴部の深さ方向断面は、半円、半長円、または、半楕円の形状をしていることを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤの加硫方法である。

＜６＞は、＜２＞〜＜５＞のいずれかにおいて、前記有底穴部の最大深さは、最も深い底部分に対応するブラダー厚さの0.3〜0.7倍であることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜７＞は、＜２＞〜＜６＞のいずれかにおいて、前記有底穴部の開口部に内接する最も大きい円の直径は、1.8〜8.0mmであることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜８＞は、＜２＞〜＜７＞のいずれかにおいて、前記配列ピッチは、3〜10mmであることを特徴とするタイヤの加硫方法。

＜９＞は、＜２＞〜＜８＞のいずれかにおいて、凹凸が形成されたブラダー部分の最大厚さは、平坦面に対応するブラダー部分の厚さの1.05〜1.3倍であることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜１０＞は、＜１＞〜＜９＞のいずれかにおいて、前記少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分は、タイヤのショルダー部からトレッド部までの部分およびビード部に含まれていることを特徴とするタイヤの加硫方法である。

＜１１＞は、＜１＞〜＜１０＞のいずれかのタイヤの加硫方法に用いられるブラダーである。

＜１＞によれば、タイヤを加硫するに際し、前記ブラダーの内周面のうち、少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分だけに凹凸が設けられ他の部分は平滑面であるブラダーを用いるので、肉厚の大きいタイヤ部分の内側表面だけに、凹凸によって熱媒体との接触面積が広くなったブラダー部分を押し当て、この部分に対してだけ熱の伝達速度を速め、その結果、部位に関わりなく必要十分な加硫度をゴムに付与することができる。

＜２＞によれば、前記凹凸は、平坦面上に多数の有底穴部を面状に配置することによって構成されているので、例えば、この凹凸が多数のリッジを並べて構成されている場合に対比して、ブラダーの伸びを、方向に依存しないものとすることができる。

＜３＞によれば、前記有底穴部は、全て同じ断面形状を有するとともに互いに異なる２方向にそれぞれ一定の配列ピッチで並べられているので、タイヤの伸びの、力の方向に対する依存性をより小さくすることができる。

＜４＞によれば、前記有底穴部の開口部を、円、長円、または、楕円の形状としたので、開口部に角があることによって応力が集中し耐久性が低下するのを抑えることができる。

＜５＞によれば、前記有底穴部の深さ方向断面についても、半円、半長円、または、半楕円の形状であるとしたので、有底穴部の深さ方向断面内、例えば、底の部分に角があることによって応力が集中し耐久性が低下するのを抑えることができる。

＜６＞は、前記有底穴部の最大深さを、最も深い底部分に対応するブラダー厚さの0.3〜0.7倍とするものであり、この数値を0.3未満とした場合には、有底穴部が浅くなりすぎて、伝熱面積増加の効果を得られにくくなり、一方、この数値を、0.7を超えるものとした場合には、ブラダー厚さに対して有底穴部の深さが深くなりすぎて、ブラダー内周面の凹凸が、ブラダー外周面にも影響を及ぼすようになり、タイヤ内側表面にそれが転写されてしまう。

＜７＞は、前記有底穴部の開口部に外接する円のうち、最も小さい円の直径を、1.8〜8.0mmとするものであり、この数値を1.8mm未満とした場合には、熱媒体の流動が抑えられて熱の移動速度が効果的に上がらず、特に、熱媒体がスチームの場合は、有底穴部にドレーンが溜まり、熱移動が抑えられてしまい、一方、この数値を8.0mmを越える者とした場合には、ブラダー内周面の凹凸が、ブラダー外周面にも影響を及ぼすようになり、タイヤ内側表面にそれが転写されてしまう。

＜８＞は、前記配列ピッチを、3〜10mmとするものであり、この数値を3mm未満とした場合には、ピッチが細かくなりすぎて、有底穴部がブラダーのゴムが破壊の基点となりやすく、一方、この数値を、10mmを超えるものとした場合には、ブラダーのタイヤ内側表面側で温度むらが生じやすく、この温度むらが、タイヤの加硫度分布むらを生起する可能性が生じてしまう。

＜９＞は、凹凸が形成されたブラダー部分の最大厚さを、平坦面に対応するブラダー部分の厚さの1.05〜1.3倍とするものであり、この数値を1.05倍未満とした場合には、ブラダーを均一に膨張させることが難しくなり、一方、この数値を、1.3倍を超えるものとした場合には、ブラダーの変形が均一ではなくなり、ブラダーのタイヤ内側への出し入れ時にブラダーに傷が入りやすくなる。

＜１０＞によれば、前記少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分は、タイヤのショルダー部からトレッド部までの部分およびビード部に含まれているものとしたので、これらの部分での加硫度が完全に満たされるように加硫時間を設定した場合には、これらの部分以外での過加硫を防止することができる。

＜１１＞によれば、この発明のブラダーは、先に述べたタイヤの加硫方法に用いられるので、それらの加硫方法について説明した通りの効果を奏することができる。

従来のブラダーを用いて加硫されるタイヤを示す断面図である。 従来のタイヤの加硫方法における、タイヤへの熱の伝達を示す模式図である。 本発明に係るのブラダーを用いて加硫されるタイヤを示す断面図である。 本発明に係るタイヤの加硫方法における、タイヤへの熱の伝達を示す模式図である。 ブラダーの凹凸が形成された表面部分を例示する平面図である。 ブラダーの凹凸が形成された表面部分を例示する断面図である。 変形例のブラダーの凹凸が形成された表面部分を例示する断面図である。

本発明の実施形態について図を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態のブラダーを用いて加硫されるタイヤの加硫中の状態を模式的に示す断面図であり、この実施形態のブラダー１は、図１に示した従来のブラダー９０と置換する態様で用いられる。従来のブラダー９０が薄肉の一定厚さのゴムでできておりタイヤ内面にフィットされる表面も均一な平坦面で構成されているのに対して、本発明のブラダー１は、ブラダー内周面のうち、少なくとも最も厚いタイヤ部分１３に対応する部分を含む一部分２１だけに凹凸が設けられ他の部分２２は平滑面であるという特徴を有する。

図４は、このようなブラダー１を用いて加硫した場合の、タイヤのショルダー部に伝達される熱を矢印で示す模式図であり、凹凸が設けられていない部分２２では、凹凸を無視した面積、すなわち見掛けの面積と実際に熱媒体と接触する伝熱面積とが同じであるのに対して、凹凸が設けられた部分２１では、見掛けの面積よりも、凹凸があることによって実際の伝熱面積の方が大きくなるため、平坦面よりなるブラダー表面部分２２を通過してタイヤに伝達される単位面積、単位時間当たりの熱量よりも、凹凸を有する表面部分２１を通過してタイヤに伝達される単位面積、単位時間当たりの熱量の方が大きく、このことによって、厚肉であることによって内部までの熱伝達率の低いショルダー部と、例えば、薄肉で内部までの熱伝達率の高いタイヤ部分（例えば、サイドウォール部）とでは、内部における温度上昇速度はほぼ同程度となり、よって、タイヤ全体にわたって均一な加硫度を付与することができる。

図５は、ブラダー１の、凹凸を有する表面部分２１の平面図であり、図６は、その断面図である。表面部分２１の凹凸は、図示のように、平坦面３１上に多数の有底穴部３２を面状に配置することによって構成されているのが、ブラダー１に作用する応力の方向依存性を抑えることができるという点で好ましく、この有底穴部３２は、全て同じ断面形状を有するとともに互いに異なる２方向、（例えば、タイヤ幅方向に対応する方向とタイヤ周方向にに対応する方向）にそれぞれ一定の配列ピッチpで並べられているのが、同じ理由でさらに好ましい。

また、有底穴部３２の開口部３３が、円、長円、または、楕円の形状をなし、さらには、有底穴部３２の深さ方向断面が、半円、半長円、または、半楕円の形状をしているのが好ましく、これらの部分に角がないことによって応力の集中を防止し、耐久性を向上させることができる。

凹凸を、有底穴部３２を定ピッチpで2方向に配列して形成した場合、十分な伝熱のための表面積を得つつ、伸びに対する耐久性を、凹凸のない部分と同等にするために、有底穴部３２の最大深さdを、最も深い底部分に対応するブラダー厚さaの0.3〜0.7倍とし、有底穴部３２の開口部３３に外接する円のうち、最も小さい円の直径Dを、1.8〜8.0mmとし、また、配列ピッチpを3〜10mmとし、そして、凹凸が形成されたブラダー表面部分２１の最大厚さｂを、平坦面に対応するブラダー表面部分２２の厚さtの1.05〜1.3倍とするのが好ましい。

有底穴部３２を、円柱を刳り抜いた形状のものとした場合、凹凸が形成されたブラダー表面部分２１における実際の伝熱面積の、見掛けの面積に対する伝熱面積の増加倍率Sは、式（１）で表すことが出来、また、凹凸が形成されたブラダー表面部分２１の伸びを、平坦面に対応するブラダー表面部分２２の伸びを同等とするためには、式（２）を成立させる必要があり、したがって、凹凸面の寸法パラメータを決定するに際しては、式（２）の条件と、式（１）で求められた伝熱面積の増加倍率Sを、所定加硫時間に達したときの加硫度が均一になるように設定した値とする条件との下で選択すればよい。

但し、p : 配列ピッチ
r : 有底穴部開口部の半径
d : 有底穴部の深さ
a : 最も深い底部分に対応するブラダー厚さ
b : 凹凸が形成されたブラダー表面部分の最大厚さ
t : 平坦面に対応するブラダー表面部分の厚さ

図７は、実施形態の変形例のブラダーの凹凸を有する部分の断面図であり、この例が実施形態の物と異なるのは、図５に示した例の場合は、有底穴部３２の断面が四角い形状をなしていたのに対して、図６に示した有底穴部３２Ａでは、断面が半長円をしており、この点だけが、先に説明した実施形態のものと違っている。

１ ブラダー
２ 加硫金型
３ 熱媒体
１０ タイヤ
１１ タイヤの内側表面
１２ タイヤの外側表面
１３ タイヤの最も厚い部分
１４ ブラダーの内周面
２１ ブラダーの、凹凸が設けられた表面部分
２２ ブラダーの、平坦面よりなる表面部分
３１ 平坦面
３２ 有底穴部
３３ 有底穴部の開口部

Claims (11)

1. 少なくとも、タイヤの内側表面に押し当てられたブラダーを介して、熱を供給することにより、タイヤを加硫するタイヤの加硫方法において、
   前記ブラダーの内周面のうち、少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分だけに凹凸が設けられ他の部分は平滑面であるブラダーを用いてタイヤを加硫するタイヤの加硫方法。
2. 前記凹凸は、平坦面上に多数の有底穴部を面状に配置することによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤの加硫方法。
3. 前記有底穴部は、全て同じ断面形状を有するとともに互いに異なる２方向にそれぞれ一定の配列ピッチで並べられていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤの加硫方法。
4. 前記有底穴部の開口部は、円、長円、または、楕円の形状をしていることを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤの加硫方法。
5. 前記有底穴部の深さ方向断面は、半円、半長円、または、半楕円の形状をしていることを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤの加硫方法。
6. 前記有底穴部の最大深さは、最も深い底部分に対応するブラダー厚さの0.3〜0.7倍であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のタイヤの加硫方法。
7. 前記有底穴部の開口部に内接する最も大きい円の直径は、1.8〜8.0mmであることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のタイヤの加硫方法。
8. 前記配列ピッチは、3〜10mmであることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のタイヤの加硫方法。
9. 凹凸が形成されたブラダー部分の最大厚さは、平坦面に対応するブラダー部分の厚さの1.05〜1.3倍であることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載のタイヤの加硫方法。
10. 前記少なくとも最も厚いタイヤ部分に対応する部分を含む一部分は、タイヤのショルダー部からトレッド部までの部分およびビード部に含まれていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のタイヤの加硫方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載されたタイヤの加硫方法に用いられるブラダー。

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