JP2013116583A

JP2013116583A - Simulation method, vulcanization control method and computer program for simulation

Info

Publication number: JP2013116583A
Application number: JP2011264820A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sato; 元佐藤; Hironao Kitai; 宏尚北井
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: JP5966335B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily simulate a vulcanization process in consideration of influence of a drain.SOLUTION: When simulating a vulcanization process in which a green tire is arranged in a vulcanization mold, at least saturated steam is introduced into a tire vulcanization bladder arranged in the green tire, and the green tire is vulcanized, a simulating device 50, in the vulcanization process, adds rubber with heat transfer resistance corresponding to heat transfer resistance of the drain condensed on an inner surface of the vulcanization bladder and gathered under the vulcanization bladder to a position at which the drain of the vulcanization drain exists, and performs heat transfer analysis of the green tire with the temperature of the saturated steam in the vulcanization bladder and the temperature of the vulcanization mold as temperature boundary conditions.

Description

本発明は、ゴムを加硫する際の伝熱解析をシミュレーションする技術に関する。 The present invention relates to a technique for simulating heat transfer analysis when rubber is vulcanized.

タイヤはゴムと繊維との複合材料で作られた構造体である。タイヤを製造するにあたっては、未加硫のゴムを加硫する加硫工程が必要である。加硫工程においては、グリーンタイヤの内部に加硫用ブラダーを配置した状態で前記グリーンタイヤを加硫用金型内に配置し、加硫用ブラダー内に飽和水蒸気を導入する。このとき、飽和水蒸気が加硫用ブラダー内で凝集して加硫用ブラダーの下部にドレインとして溜まる。ドレインが存在する部分においては、ドレインが存在しない部分と比較して伝熱の状態が変化するので、ドレインは、加硫工程において影響を与える。加硫工程において、ドレインの影響を少なくするために、ドレインを排出除去するもの（例えば特許文献）、熱伝導の差を矯正するために、偏肉ブラダーを採用するもの（例えば、特許文献２）がある。 A tire is a structure made of a composite material of rubber and fiber. In manufacturing a tire, a vulcanization process for vulcanizing unvulcanized rubber is necessary. In the vulcanization step, the green tire is placed in a vulcanization mold in a state where the vulcanization bladder is placed inside the green tire, and saturated steam is introduced into the vulcanization bladder. At this time, saturated water vapor aggregates in the vulcanizing bladder and accumulates as a drain below the vulcanizing bladder. In the portion where the drain exists, the state of heat transfer changes compared to the portion where the drain does not exist, so the drain affects the vulcanization process. In the vulcanization process, one that drains and removes the drain in order to reduce the influence of the drain (for example, Patent Document), and one that uses an uneven thickness bladder to correct the difference in heat conduction (for example, Patent Document 2). There is.

特開２００８−０３６９０４号公報JP 2008-036904 A 特開平５−１３１４５４号公報JP-A-5-131454

近年は、コンピュータを用いてタイヤの挙動を解析するコンピュータシミュレーションが実用化されてきている。コンピュータを用いて加硫工程をシミュレーションすることも提案されてきている。例えば、グリーンタイヤの加硫工程をコンピュータでシミュレーションして、加硫中におけるグリーンタイヤの内部の温度を把握し、等価加硫度及びブローポイントを予測するものがある。 In recent years, computer simulation for analyzing the behavior of a tire using a computer has been put into practical use. It has also been proposed to simulate the vulcanization process using a computer. For example, there is a method of simulating a vulcanization process of a green tire by a computer, grasping a temperature inside the green tire during vulcanization, and predicting an equivalent vulcanization degree and a blow point.

上述したように、加硫工程中においては加硫用ブラダーの内部に溜まったドレインの影響があるが、ドレインの影響を考慮した加硫工程のシミュレーションは困難である。本発明は、ドレインの影響を考慮した加硫工程のシミュレーションを簡易に実現することを目的とする。 As described above, during the vulcanization process, there is an influence of the drain accumulated in the vulcanization bladder, but it is difficult to simulate the vulcanization process in consideration of the influence of the drain. An object of this invention is to implement | achieve the simulation of a vulcanization process easily considering the influence of a drain.

本発明は、グリーンタイヤを加硫用金型内に配置して、前記グリーンタイヤ内に配置したタイヤ加硫用ブラダー内に少なくとも飽和水蒸気を導入して前記グリーンタイヤを加硫する加硫工程をシミュレーションするにあたり、コンピュータが、前記加硫工程において、前記加硫用ブラダーの内表面で凝縮して前記加硫用ブラダーの下部に集合した液体の伝熱抵抗に相当する伝熱抵抗を有する厚みのゴムを、前記加硫用ブラダーの前記液体が存在する位置に加えるとともに、前記加硫用ブラダー内の前記飽和水蒸気の温度及び前記加硫用金型の温度を温度境界条件として、前記グリーンタイヤの熱伝導解析を行うことを特徴とする加硫工程のシミュレーション方法である。 The present invention includes a vulcanizing step in which a green tire is disposed in a vulcanizing mold, and at least saturated steam is introduced into a tire vulcanizing bladder disposed in the green tire to vulcanize the green tire. In the simulation, the computer has a thickness having a heat transfer resistance corresponding to the heat transfer resistance of the liquid condensed in the inner surface of the vulcanizing bladder and gathered under the vulcanizing bladder in the vulcanizing step. The rubber is added to the position of the vulcanization bladder where the liquid is present, and the temperature of the saturated steam in the vulcanization bladder and the temperature of the vulcanization mold are set as temperature boundary conditions. It is a simulation method of a vulcanization process characterized by conducting heat conduction analysis.

本発明において、前記コンピュータは、前記熱伝導解析の結果に基づいて、前記グリーンタイヤの子午断面における所定位置の加硫進行の指標を求めることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the computer obtains an index of vulcanization progress at a predetermined position on the meridional section of the green tire based on the result of the heat conduction analysis.

本発明において、前記コンピュータは、前記熱伝導解析の結果に基づいて、前記グリーンタイヤの子午断面における所定位置の熱劣化の指標を求めることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said computer calculates | requires the parameter | index of the thermal deterioration of the predetermined position in the meridional section of the said green tire based on the result of the said heat conduction analysis.

本発明において、前記コンピュータは、前記加硫工程における前記液体の量の変化を推定することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the computer estimates a change in the amount of the liquid in the vulcanization step.

本発明は、前記加硫工程のシミュレーション方法によって得られた結果に基づき、加硫工程を制御することを特徴とする加硫制御方法である。 This invention is a vulcanization | cure control method characterized by controlling a vulcanization | cure process based on the result obtained by the simulation method of the said vulcanization | cure process.

本発明は、前記加硫工程のシミュレーション方法をコンピュータに実行させることを特徴とする加硫工程のシミュレーション用コンピュータプログラムである。 The present invention is a computer program for simulation of a vulcanization process, which causes a computer to execute the simulation method of the vulcanization process.

本発明は、ドレインの影響を考慮した加硫工程のシミュレーションを簡易に実現することができる。 The present invention can easily realize the simulation of the vulcanization process in consideration of the influence of the drain.

図１は、空気入りタイヤの子午断面を示す一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a meridional section of a pneumatic tire. 図２は、加硫用金型及びブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する状態の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a state in which a green tire is vulcanized using a vulcanization mold and a bladder. 図３は、熱伝導解析の解析モデルの一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an analysis model for heat conduction analysis. 図４は、加硫サイクル中におけるＫ−パラメータの変化の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of changes in K-parameters during the vulcanization cycle. 図５は、Ｋ−パラメータを変化させて熱伝導解析することにより求めた加硫用ブラダーとインナーライナーとの接触面の温度と、前記接触面の温度の実測値とを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the temperature of the contact surface between the vulcanization bladder and the inner liner, which was obtained by changing the K-parameter and conducting the heat conduction analysis, and the measured value of the temperature of the contact surface. 図６は、本実施形態に係るシミュレーション装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the simulation apparatus according to the present embodiment. 図７は、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of a vulcanization process simulation method according to this embodiment.

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に開示した構成は適宜組み合わせることが可能である。さらに、下記実施形態で開示した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。本実施形態において、空気入りタイヤを例として説明するが、本実施形態の適用対象は製造過程において加硫が必要であればよく、空気入りタイヤに限定されるものではない。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The configurations described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations disclosed below can be combined as appropriate. Furthermore, the configurations disclosed in the following embodiments can be combined as appropriate. Various omissions, substitutions, or changes in the configuration can be made without departing from the scope of the present invention. In the present embodiment, a pneumatic tire will be described as an example. However, the application target of the present embodiment is not limited to a pneumatic tire as long as vulcanization is necessary in the manufacturing process.

図１は、空気入りタイヤの子午断面を示す一部断面図である。空気入りタイヤ１は、トレッド面４が地面と接地する。トレッド面４には複数の溝２及び複数のブロック３が形成されている。複数の溝２及び複数のブロック３により、トレッド面４にはトレッドパターンが形成される。空気入りタイヤ１の内面には、インナーライナー５が設けられている。インナーライナー５は、空気入りタイヤ１に充填された空気の漏洩を抑制する機能を有する。空気入りタイヤ１に充填される気体は空気に限定されるものではなく、例えば、窒素であってもよい。トレッド面４のタイヤ幅方向両側には、ショルダー部６が配置されている。それぞれのショルダー部６のトレッド面４とは反対側には、サイドウォール７が配置されている。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a meridional section of a pneumatic tire. In the pneumatic tire 1, the tread surface 4 is in contact with the ground. A plurality of grooves 2 and a plurality of blocks 3 are formed on the tread surface 4. A tread pattern is formed on the tread surface 4 by the plurality of grooves 2 and the plurality of blocks 3. An inner liner 5 is provided on the inner surface of the pneumatic tire 1. The inner liner 5 has a function of suppressing leakage of air filled in the pneumatic tire 1. The gas filled in the pneumatic tire 1 is not limited to air, and may be nitrogen, for example. Shoulder portions 6 are arranged on both sides of the tread surface 4 in the tire width direction. Sidewalls 7 are arranged on the opposite sides of the shoulder portions 6 from the tread surface 4.

タイヤ赤道面Ｅｐとは空気入りタイヤ１のタイヤ回転軸（Ｙ軸）に直交するとともに、空気入りタイヤ１のタイヤ幅の中心を通る平面を意味する。タイヤ幅方向（幅方向）とはタイヤ回転軸（Ｙ軸）と平行な方向を意味し、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面Ｅｐに向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面Ｅｐから離れる側を意味する。タイヤ径方向（径方向）とは空気入りタイヤ１のタイヤ回転軸（Ｙ軸）と直交する方向を意味し、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向においてタイヤ回転軸（Ｙ軸）に向かう側、タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向においてタイヤ回転軸（Ｙ軸）から離れる側を意味する。タイヤ周方向（周方向）とはタイヤ回転軸（Ｙ軸）を中心軸とする周方向を意味する。以下、空気入りタイヤ１は、必要に応じてタイヤ１という。また、以下において、加硫前のタイヤをグリーンタイヤという。 The tire equatorial plane Ep means a plane orthogonal to the tire rotation axis (Y axis) of the pneumatic tire 1 and passing through the center of the tire width of the pneumatic tire 1. The tire width direction (width direction) means a direction parallel to the tire rotation axis (Y axis), the inner side in the tire width direction means the side toward the tire equatorial plane Ep in the tire width direction, and the outer side in the tire width direction means the tire width. It means the side away from the tire equatorial plane Ep in the direction. The tire radial direction (radial direction) means a direction orthogonal to the tire rotation axis (Y axis) of the pneumatic tire 1, and the tire radial direction inner side means a side toward the tire rotation axis (Y axis) in the tire radial direction, The outer side in the tire radial direction means the side away from the tire rotation axis (Y axis) in the tire radial direction. The tire circumferential direction (circumferential direction) means a circumferential direction having a tire rotation axis (Y axis) as a central axis. Hereinafter, the pneumatic tire 1 is referred to as a tire 1 as necessary. Hereinafter, the tire before vulcanization is referred to as a green tire.

図２は、加硫用金型及びブラダーを用いてグリーンタイヤを加硫する状態の一例を示す図である。加硫用金型１０は、セクター１１と、それぞれ上下に配置されるサイドプレート１２、１３とを有する。セクター１１は、それぞれ周方向に向かって複数に分割されている。サイドプレート１２、１３は、連続したドーナツ状の円盤である。加硫時において、サイドプレート１２が上側に、サイドプレート１３が下側に配置される。下側とは、重力の作用する方向側、すなわち鉛直方向側であり、上側とは鉛直方向反対側である。図２の矢印Ｇで示す方向が鉛直方向である。以下においては、必要に応じて、サイドプレート１２を上側サイドプレート１２、サイドプレート１３を下側サイドプレート１３というものとする。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a state in which a green tire is vulcanized using a vulcanization mold and a bladder. The vulcanization mold 10 includes a sector 11 and side plates 12 and 13 that are arranged above and below, respectively. The sector 11 is divided into a plurality of sectors in the circumferential direction. The side plates 12 and 13 are continuous donut-shaped disks. At the time of vulcanization, the side plate 12 is disposed on the upper side and the side plate 13 is disposed on the lower side. The lower side is the direction in which gravity acts, that is, the vertical side, and the upper side is the opposite side in the vertical direction. The direction indicated by the arrow G in FIG. 2 is the vertical direction. In the following, the side plate 12 will be referred to as the upper side plate 12 and the side plate 13 will be referred to as the lower side plate 13 as necessary.

加硫工程は、加硫用金型１０を用いてグリーンタイヤ１Ｇ中の未加硫のゴムを加硫する工程である。加硫工程においては、まず、図１に示す空気入りタイヤ１のグリーンタイヤ１Ｇを、加硫用金型１０の内部に配置する。グリーンタイヤ１Ｇは、内部に加硫用ブラダー１４が配置されている。加硫用ブラダー１４は、薄肉のゴムの袋である。次に、上側サイドプレート１２及び下側サイドプレート１３を閉じた後、セクター１１を閉じる。このとき、加硫用金型１０は、下側サイドプレート１３が下になるように設置される。 The vulcanization step is a step of vulcanizing the unvulcanized rubber in the green tire 1G using the vulcanization mold 10. In the vulcanization step, first, the green tire 1G of the pneumatic tire 1 shown in FIG. 1 is placed inside the vulcanization mold 10. The green tire 1G has a vulcanizing bladder 14 disposed therein. The vulcanizing bladder 14 is a thin rubber bag. Next, after the upper side plate 12 and the lower side plate 13 are closed, the sector 11 is closed. At this time, the vulcanization mold 10 is installed such that the lower side plate 13 is on the lower side.

セクター１１が閉じられたら、セクター１１を閉じて加硫を開始する。加硫においては、加硫用ブラダー１４内に所定温度の飽和水蒸気Ｓを供給して加硫用ブラダー１４を膨張させる。このようにすることで、加硫用ブラダー１４は、所定の圧力Ｐｂでグリーンタイヤ１Ｇを加硫用金型１０に向かって押し付ける。そして、加硫用金型１０は、加硫用ブラダー１４の圧力Ｐｂに対して反力Ｐｒを発生する。また、加硫用ブラダー１４内の飽和水蒸気Ｓは、加硫用ブラダー１４を介してグリーンタイヤ１Ｇに熱を与える。加硫工程においては、このような手法でタイヤ１の成型及び加硫に必要な内圧の生成及び熱の供給を実現している。所定の時間、飽和水蒸気Ｓを供給すると、加硫が終了する。この例では、加硫用ブラダー１４内に飽和水蒸気Ｓを供給したが、これ以外の気体、例えば、飽和水蒸気と窒素とを混合した気体を供給してもよい。 When sector 11 is closed, sector 11 is closed and vulcanization is started. In vulcanization, saturated steam S at a predetermined temperature is supplied into the vulcanization bladder 14 to expand the vulcanization bladder 14. By doing so, the vulcanizing bladder 14 presses the green tire 1G toward the vulcanizing mold 10 with a predetermined pressure Pb. The vulcanizing mold 10 generates a reaction force Pr against the pressure Pb of the vulcanizing bladder 14. Further, the saturated water vapor S in the vulcanizing bladder 14 gives heat to the green tire 1G through the vulcanizing bladder 14. In the vulcanization process, generation of internal pressure and supply of heat necessary for molding and vulcanization of the tire 1 are realized by such a method. When saturated steam S is supplied for a predetermined time, vulcanization is completed. In this example, the saturated water vapor S is supplied into the vulcanizing bladder 14, but other gases, for example, a mixed gas of saturated water vapor and nitrogen may be supplied.

飽和水蒸気Ｓは圧力を定めれば温度が定まる。このため、加硫用ブラダー１４の内部に供給された飽和水蒸気Ｓが、その温度よりも低い加硫用ブラダー１４の内表面に接すると、供給された飽和水蒸気Ｓは部分的に凝縮する。このとき、飽和水蒸気Ｓは、顕熱を加硫用ブラダー１４に与えることで加硫用ブラダー１４の内表面に熱を供給する。凝縮した水蒸気は、液相の水（凝縮水）となり、重力の作用で鉛直方向側（下方）へ移動する。前記凝縮水は、加硫用ブラダー１４の下側サイドプレート１３側に溜まる。この凝縮水（液体）をドレインＤＲという。 The temperature of the saturated water vapor S is determined if the pressure is determined. For this reason, when the saturated steam S supplied to the inside of the vulcanizing bladder 14 contacts the inner surface of the vulcanizing bladder 14 lower than the temperature, the supplied saturated steam S is partially condensed. At this time, the saturated steam S supplies heat to the inner surface of the vulcanizing bladder 14 by applying sensible heat to the vulcanizing bladder 14. The condensed water vapor becomes liquid phase water (condensed water) and moves to the vertical direction (downward) by the action of gravity. The condensed water accumulates on the lower side plate 13 side of the vulcanizing bladder 14. This condensed water (liquid) is called drain DR.

飽和水蒸気Ｓと接触する加硫用ブラダー１４の内面は、加硫用ブラダー１４内における表面温度を所定の温度、すなわち飽和水蒸気Ｓの温度と同じ温度に保つことができる。このため、飽和水蒸気Ｓを用いた加硫は、非常に熱の供給効率が高い。しかし、ドレインＤＲが溜まった部分における下側サイドプレート１３側の加硫用ブラダー１４の窪み（下部窪み）１５についてはこの限りではない。 The inner surface of the vulcanizing bladder 14 in contact with the saturated steam S can maintain the surface temperature in the vulcanizing bladder 14 at a predetermined temperature, that is, the same temperature as the saturated steam S. For this reason, vulcanization using saturated steam S has a very high heat supply efficiency. However, the depression (lower depression) 15 of the vulcanizing bladder 14 on the lower side plate 13 side in the portion where the drain DR is accumulated is not limited to this.

ドレインＤＲは、飽和水蒸気Ｓと比較して、保有するエンタルピーは非常に小さく、加硫用ブラダー１４に熱を供給すると、直ちに温度が低下してしまう。ドレインＤＲは、上側サイドプレート１２側における熱の供給が進むのに比例して下部窪み１５に流れ込み、その量が増加するが、冷やされたドレインＤＲは密度が高いため、下部窪み１５の底１５Ｂに留まりやすい。このようなメカニズムにより、ドレインＤＲの上部は温度が高く、ドレインＤＲの底部は温度が低い状態となる。 The drain DR has a very small enthalpy compared to the saturated steam S, and when heat is supplied to the vulcanizing bladder 14, the temperature immediately decreases. The drain DR flows into the lower depression 15 in proportion to the heat supply on the upper side plate 12 side, and the amount thereof increases. However, since the cooled drain DR has a high density, the bottom 15B of the lower depression 15 is provided. It is easy to stay in. By such a mechanism, the temperature at the top of the drain DR is high, and the temperature at the bottom of the drain DR is low.

ドレインＤＲの上部の飽和水蒸気Ｓと接する表面は、飽和水蒸気Ｓよりも温度が低い場合には飽和水蒸気Ｓの凝縮によって熱が供給され、概ね飽和水蒸気の温度と等しくなることが予想される。すなわち、飽和水蒸気を用いた加硫（蒸気加硫）において下部窪み１５に生成されるドレインＤＲについては、
（１）表面は加硫用ブラダー１４の内面温度で、底部はそれよりも温度が低い、
（２）加硫が進むにしたがって量が増加する、
（３）飽和水蒸気Ｓが凝集して生成され、下部窪み１５へ流入する液相の水は、密度差の影響で上面に集まりやすい、
といった傾向が予想される。加硫用ブラダー１４の内部を精密に再現したり観察したりすることは困難であるが、こうした予測に矛盾しない影響としてのインナーライナー（ＩＬ）温度の違いは観察されている。最も大きい影響は、グリーンタイヤ１Ｇを加硫する際に生じる、左右（加硫時においては上下）の加硫状態の違いに起因する品質の相違である。 When the temperature of the upper surface of the drain DR in contact with the saturated water vapor S is lower than that of the saturated water vapor S, heat is supplied by condensation of the saturated water vapor S, and it is expected that the surface is substantially equal to the temperature of the saturated water vapor. That is, for the drain DR generated in the lower recess 15 in vulcanization (steam vulcanization) using saturated steam,
(1) The surface is the inner surface temperature of the vulcanizing bladder 14, and the bottom is lower in temperature.
(2) The amount increases as vulcanization progresses.
(3) Saturated water vapor S is agglomerated and generated, and liquid phase water flowing into the lower depression 15 is likely to gather on the upper surface due to the difference in density.
Such a trend is expected. Although it is difficult to accurately reproduce and observe the inside of the vulcanizing bladder 14, a difference in the inner liner (IL) temperature as an effect consistent with these predictions has been observed. The greatest influence is a difference in quality caused when the green tire 1G is vulcanized, which is caused by a difference in the vulcanized state between the left and right (up and down during vulcanization).

グリーンタイヤ１Ｇの下側サイドプレート１３側と上側サイドプレート１２側とでは、ドレインＤＲにより伝熱特性が異なる。その結果、タイヤ１の両方のサイドウォール７間で上述した品質の相違が発生する恐れがあるので、加硫時においては前記性能差が発生しないように加硫時間等の加硫条件を制御する。特にランフラットタイヤは、空気圧の低い状態で走行できることを前提としているため、一般的な乗用車用タイヤに比べてサイド部が厚いため、ドレインＤＲによる伝熱特性の相違に対して影響を受けやすく、結果として前記品質の相違が発生しやすい。すなわち、ドレインＤＲ影響により、加硫時において下側になるサイドウォールの加硫時間を非常に長くする必要があり、生産性を低下させるおそれ及び左右（加硫時においては上下）のサイドウォールの加硫状態に違いが生じることに起因して、空気圧の低い状態での走行、すなわちランフラット走行における性能を低下させるおそれがある。このため、ランフラットタイヤは、ゴム物性の左右差、すなわち、ドレインＤＲの有無による加硫及び劣化状態の違いを把握しコントロールすることが重要な課題である。 The heat transfer characteristics differ depending on the drain DR on the lower side plate 13 side and the upper side plate 12 side of the green tire 1G. As a result, the above-described quality difference may occur between both sidewalls 7 of the tire 1, so that the vulcanization conditions such as the vulcanization time are controlled so that the performance difference does not occur during vulcanization. . In particular, run-flat tires are premised on being able to travel in a state of low air pressure, so the side portions are thicker than general passenger car tires, so they are easily affected by the difference in heat transfer characteristics due to the drain DR, As a result, the quality difference tends to occur. That is, due to the effect of drain DR, it is necessary to lengthen the vulcanization time of the lower side wall during vulcanization, which may reduce productivity and the side walls of the left and right (up and down during vulcanization). Due to the difference in the vulcanized state, there is a risk that the performance in the low air pressure state, that is, the performance in the run flat traveling may be deteriorated. For this reason, it is an important issue for the run-flat tire to grasp and control the difference in rubber physical properties, that is, the difference in vulcanization and deterioration states depending on the presence or absence of the drain DR.

このような問題を解決するために、加硫技術からのアプローチとしては、熱供給能力をドレインＤＲの影響を正しく反映させてモデル化し把握することが必要となる。ドレインＤＲは、加硫用ブラダー１４内の飽和水蒸気Ｓが凝集して下側サイドプレート１３側に溜まるため、相変化をともなう複雑な熱移動プロセスを含んでいる。このため、ドレインＤＲが加硫に与える影響は、これまで不明瞭であった。本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法は、下側サイドプレート１３側に溜まるドレインＤＲの影響を定量的に評価するものである。より具体的には、本実施形態に係るシミュレーション方法は、ドレインＤＲの厚みＴ（図２参照）に相関の高い変数（Ｋ−パラメータ）を、タイヤの子午断面（以下タイヤ子午断面という）における伝熱解析（本実施形態では熱伝導解析だがこれに限定されない）に導入することにより、グリーンタイヤ１Ｇの加硫工程におけるタイヤ子午断面における温度を簡易かつ正確に求めるものである。本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を適用すれば、加硫条件、加硫装置及びタイヤアーティクルに依存するドレインの影響を正確に把握し、タイヤの物性をさらに詳細に制御することができるので、品質の向上及び生産性の向上を図ることができる。ドレインＤＲの厚みＴは、加硫状態、すなわち、下側サイドプレート１３側のグリーンタイヤ１Ｇの最も幅が広い部分における、ドレインＤＲの水面と加硫用ブラダー１４の内面との距離である。 In order to solve such a problem, as an approach from the vulcanization technique, it is necessary to model and grasp the heat supply capacity by correctly reflecting the influence of the drain DR. The drain DR includes a complicated heat transfer process accompanied by a phase change because the saturated water vapor S in the vulcanizing bladder 14 aggregates and accumulates on the lower side plate 13 side. For this reason, the influence of the drain DR on vulcanization has been unclear so far. The vulcanization process simulation method according to the present embodiment quantitatively evaluates the influence of the drain DR accumulated on the lower side plate 13 side. More specifically, in the simulation method according to the present embodiment, a variable (K-parameter) highly correlated with the thickness T (see FIG. 2) of the drain DR is transmitted in the meridional section of the tire (hereinafter referred to as the tire meridional section). By introducing the thermal analysis (in this embodiment, the heat conduction analysis is not limited to this), the temperature at the meridian section of the tire in the vulcanization process of the green tire 1G can be obtained easily and accurately. By applying the vulcanization process simulation method according to the present embodiment, it is possible to accurately grasp the influence of the drain depending on the vulcanization conditions, the vulcanization apparatus, and the tire article, and to control the physical properties of the tire in more detail. As a result, quality and productivity can be improved. The thickness T of the drain DR is a distance between the water surface of the drain DR and the inner surface of the vulcanizing bladder 14 in the vulcanized state, that is, the widest portion of the green tire 1G on the lower side plate 13 side.

本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法は、加硫用ブラダー１４の内側にドレインＤＲに対応する仮想のゴム層を設定し、このゴム層と加硫用ブラダー１４とグリーンタイヤ１Ｇとを有するタイヤ子午断面を熱伝導解析の対象とする。そして、加硫用ブラダー１４の内面における飽和水蒸気の温度及びグリーンタイヤ１Ｇの外面における加硫用金型１０の温度を温度境界条件として用いて、グリーンタイヤ１Ｇのタイヤ子午断面における所定の位置における温度変化を算出する。 The simulation method of the vulcanization process according to the present embodiment sets a virtual rubber layer corresponding to the drain DR inside the vulcanization bladder 14, and includes the rubber layer, the vulcanization bladder 14, and the green tire 1G. The tire meridian section is the subject of heat conduction analysis. Then, using the temperature of saturated water vapor on the inner surface of the vulcanizing bladder 14 and the temperature of the vulcanizing mold 10 on the outer surface of the green tire 1G as temperature boundary conditions, the temperature at a predetermined position in the tire meridional section of the green tire 1G. Calculate the change.

インナーライナー５の温度が既知の場合には、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を用いてドレインＤＲに対応する仮想のゴム層を決定でき、かつドレインＤＲの影響度合いをインナーライナー５の厚みで評価できる。また、ドレインＤＲに対応する仮想のゴム層の厚みが加硫装置及び加硫条件から既知であれば、ドレインＤＲの有無（グリーンタイヤの左右、加硫時においては上下）による各断面位置における温度変化の違いを計算することができる。さらには、加硫状態及び熱劣化に対しても、ドレインＤＲの有無による相違を計算して求めることができる。 When the temperature of the inner liner 5 is known, a virtual rubber layer corresponding to the drain DR can be determined using the simulation method of the vulcanization process according to the present embodiment, and the influence degree of the drain DR is determined by the inner liner 5. It can be evaluated by thickness. In addition, if the thickness of the virtual rubber layer corresponding to the drain DR is known from the vulcanizer and the vulcanization conditions, the temperature at each cross-sectional position depending on the presence or absence of the drain DR (left and right of the green tire, upper and lower during vulcanization) Differences in change can be calculated. Furthermore, the difference due to the presence or absence of the drain DR can also be calculated and obtained for the vulcanized state and thermal degradation.

なお、加硫中工程において熱伝導解析を実行するのは、加硫中におけるグリーンタイヤ１Ｇが有するゴムの各所の温度曲線を知り、温度曲線から加硫反応速度を推定し、加硫反応速度を積算することで加硫反応の進行度合いを把握し、タイヤの適正な加熱時間を求め、タイヤ加硫条件を決定するためである。タイヤ子午断面においては、中央付近が最も加硫進行が遅く、グリーンタイヤ１Ｇの表面では加硫反抗が過剰な過加硫状態になっている。そして、加硫用金型１０から加硫後のタイヤを取り出して冷却させている間において、タイヤ子午断面の中央付近は、余熱によって加硫は適正に進行する。表面付近は外気に接することから温度低下が早いので、過加硫は実質的にはそれほど進まない。また、生ゴムにはブローポイントと呼ばれるクリティカルな加硫反応の段階がある。このブローポイントを通過する前に型から外すと、加硫中のゴムに含まれる気化成分が抑制を失い、ポーラスな状態を作り出す。これはタイヤ成型では好ましくなく、少なくともこのブローポイントを過ぎるまで、グリーンタイヤ１Ｇは、加硫用金型１０中に加圧して保たれる必要がある。グリーンタイヤ１Ｇの加硫中における熱伝導を解析する目的の一つは、ブローポイントを推定することにある。この目的に関しては、ドレインＤＲによってブローポイントがどれだけ延長されるかが重要である。また、グリーンタイヤ１Ｇの各部における加硫反応の進行度合いも、タイヤの品質を向上させるためには重要である。 The heat conduction analysis is performed during the vulcanization process by knowing the temperature curve of each part of the rubber of the green tire 1G during vulcanization, estimating the vulcanization reaction rate from the temperature curve, and determining the vulcanization reaction rate. This is because the degree of progress of the vulcanization reaction is grasped by integrating, the proper heating time of the tire is obtained, and the tire vulcanization conditions are determined. In the tire meridional section, the vulcanization progress is slowest around the center, and the surface of the green tire 1G is in an overvulcanized state with excessive vulcanization resistance. Then, while the vulcanized tire is taken out from the vulcanizing mold 10 and cooled, vulcanization proceeds appropriately in the vicinity of the center of the tire meridional section due to residual heat. Since the vicinity of the surface is in contact with the outside air, the temperature decreases rapidly, so that the overvulcanization does not proceed substantially. In addition, raw rubber has a critical vulcanization stage called blow point. If it is removed from the mold before passing through this blow point, the vaporized components contained in the rubber during vulcanization lose control and create a porous state. This is not preferable for tire molding, and the green tire 1G needs to be kept pressurized in the vulcanizing mold 10 at least until the blow point is passed. One of the purposes of analyzing the heat conduction during vulcanization of the green tire 1G is to estimate the blow point. For this purpose, it is important how long the blow point is extended by the drain DR. Further, the degree of progress of the vulcanization reaction in each part of the green tire 1G is also important for improving the quality of the tire.

ブローポイントとは、加硫の開始から加硫を終了させるまで、すなわち加熱を終了させたときにゴムが発泡しなくなる時間であり、加硫進行の指標となる。一般には、等価加硫度がレオメータにおけるトルク３０％に達したときの加硫時間をブローポイントとする。なお、同種類のゴム製品であっても、ゴムの配合比や混合状態によってブローポイントは変化する。等価加硫度とは、ゴムの加硫反応が進行する度合いを示す尺度であり、例えば加硫のためにゴムへ与えた温度の履歴から求めることができる。等価加硫度は、ブローポイントとともに加硫進行の指標となる。 The blow point is a time from the start of vulcanization to the end of vulcanization, that is, the time when the rubber is not foamed when the heating is terminated, and is an indicator of the progress of vulcanization. Generally, the vulcanization time when the equivalent vulcanization degree reaches 30% torque in the rheometer is taken as the blow point. In addition, even if it is the same kind of rubber product, a blow point changes with the compounding ratio and mixing state of rubber. The equivalent vulcanization degree is a scale indicating the degree of progress of the vulcanization reaction of rubber, and can be obtained from the history of the temperature applied to the rubber for vulcanization, for example. The equivalent vulcanization degree is an index of vulcanization progress together with the blow point.

タイヤと加硫用ブラダー１４とは同種の材料、すなわちゴムであることから、加硫工程の熱伝導解析において両者を区別する必要がないために、タイヤと加硫用ブラダー１４とを一括して解くことができる。また、同質の材料に対して熱伝導方程式を一括して適用してもよい。加硫工程においては、タイヤについて熱伝導解析を行うが、タイヤのみについて熱伝導解析を行うと、温度境界条件として加硫用ブラダー１４とタイヤとの間の温度計測が必要となる。これは、加硫用ブラダーの内部に供給される飽和水蒸気Ｓの温度を把握することに比べて非常に困難である。また、製品を製造する際に、温度計測の跡を残さないで温度を計測するためには、新たな設備改造が必要である。さらに、タイヤ子午断面の位置によって、加硫用ブラダー１４とタイヤとの間の温度は変化する可能性があることから、条件の数もタイヤの品種に応じて無数に増加する。したがって、上述した加硫用ブラダー１４とタイヤとを一括して熱伝導解析する手法は、タイヤのみを熱伝導解析するよりも効率的である。 Since the tire and the vulcanizing bladder 14 are the same material, that is, rubber, it is not necessary to distinguish between them in the heat conduction analysis of the vulcanization process. Can be solved. Moreover, you may apply a heat conduction equation collectively with respect to the material of the same quality. In the vulcanization process, heat conduction analysis is performed on the tire. However, if heat conduction analysis is performed only on the tire, temperature measurement between the vulcanization bladder 14 and the tire is required as a temperature boundary condition. This is very difficult compared to grasping the temperature of the saturated steam S supplied to the inside of the vulcanizing bladder. Moreover, when manufacturing a product, in order to measure temperature without leaving a trace of temperature measurement, a new equipment modification is required. Furthermore, since the temperature between the vulcanizing bladder 14 and the tire may change depending on the position of the tire meridional section, the number of conditions increases innumerably depending on the tire type. Therefore, the method of performing heat conduction analysis on the vulcanization bladder 14 and the tire described above is more efficient than heat conduction analysis of only the tire.

本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法は、加硫用ブラダー１４とタイヤとを一括して熱伝導解析する手法をドレインＤＲにまで拡張するものである。この場合、
（１）下部窪み１５に貯留されるドレインＤＲの量は加硫中に増加するとともに、正確な量を知ることは困難である、
（２）ドレインＤＲは、液相の水でありゴムとは熱的な性質が異なるので、熱伝導方程式を別々に適用し、さらにドレインＤＲと加硫用ブラダー１４との境界面には、熱貫流に関する連続の式を適用する。これは計算も複雑になり様々な仮定を設ける必要があり、解けたとしても正しいかどうかの検証ができない、
という問題がある。本実施形態においては、計算結果の重要さに重みを付すことで、ドレインＤＲの影響を比較的正しく、タイヤの加硫条件の判定に反映させるようにして、上述した（１）の問題を回避する。そして、（２）における連続の式は適用せずにタイヤ断面部分の解析精度を確保する。「計算結果の重要さに重みを付す」とは、熱伝導計算のプロセスにおいてはドレインＤＲ及びブラダー部分とタイヤ断面とを一緒に計算するが、タイヤ断面以外は、その計算結果は使用しなくてもよいということである。このため、本実施形態においては、最終的には、ドレインＤＲ及びブラダー部分の計算結果は不要となる。 The simulation method of the vulcanization process according to the present embodiment extends the technique of performing heat conduction analysis of the vulcanization bladder 14 and the tires collectively to the drain DR. in this case,
(1) The amount of drain DR stored in the lower depression 15 increases during vulcanization, and it is difficult to know the exact amount.
(2) The drain DR is liquid phase water and has a thermal property different from that of rubber. Therefore, the heat conduction equation is applied separately, and the boundary surface between the drain DR and the vulcanization bladder 14 is heated. Apply the continuous formula for once-through. This complicates the calculation and requires various assumptions. Even if it can be solved, it cannot be verified whether it is correct.
There is a problem. In the present embodiment, the importance of the calculation result is weighted so that the influence of the drain DR is relatively correctly reflected in the determination of the vulcanization condition of the tire, thereby avoiding the problem (1) described above. To do. And the analysis accuracy of a tire cross-section part is ensured, without applying the continuous formula in (2). “Weigh the importance of the calculation result” means that the drain DR and the bladder part and the tire cross section are calculated together in the heat conduction calculation process, but the calculation result is not used except for the tire cross section. That is good. For this reason, in the present embodiment, finally, the calculation results of the drain DR and the bladder portion are not necessary.

上述したように、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法は、ドレインＤＲに対応する仮想のゴム層を設定し、このゴム層と加硫用ブラダー１４とグリーンタイヤ１Ｇとを有するタイヤ子午断面を熱伝導解析の対象とするものである。より具体的には、加硫において、ドレインＤＲの熱抵抗を仮想のゴム層の厚み（仮想ゴム厚み）ｔの熱抵抗の効果で代替して表現する。このようにすることで、熱解析において熱伝導方程式を解く上では、ドレインＤＲは現れず、ドレインＤＲと加硫用金型１０との間に存在するゴムの総厚がｔだけ増したゴムのスラブが解析モデル上に現れる。グリーンタイヤ１Ｇの内面に相当する温度境界条件は、加硫用ブラダー１４の内部の飽和水蒸気温度とする。また、グリーンタイヤ１Ｇの外面に相当する温度境界条件は、加硫用金型１０の温度とする。初期の温度条件は、タイヤ子午断面の各所毎に与えても、タイヤ子午断面の平均で与えても、極初期の温度分布に影響を与えるだけで、ブローポイントへの影響は実質的には現れない。この特性は、熱伝導及び温度に励起される反応進行が有する特徴であり、加硫を制御するのにこのような特性を利用する観点からは、初期温度条件の与え方は平均で与えれば十分である。 As described above, the simulation method of the vulcanization process according to the present embodiment sets a virtual rubber layer corresponding to the drain DR, and a tire meridional section including the rubber layer, the vulcanization bladder 14, and the green tire 1G. Is the object of heat conduction analysis. More specifically, in vulcanization, the thermal resistance of the drain DR is expressed by substituting the effect of the thermal resistance of the virtual rubber layer thickness (virtual rubber thickness) t. Thus, in solving the heat conduction equation in the thermal analysis, the drain DR does not appear, and the total thickness of the rubber existing between the drain DR and the vulcanizing mold 10 is increased by t. A slab appears on the analytical model. The temperature boundary condition corresponding to the inner surface of the green tire 1G is the saturated water vapor temperature inside the vulcanizing bladder 14. The temperature boundary condition corresponding to the outer surface of the green tire 1G is the temperature of the vulcanizing mold 10. Regardless of whether the initial temperature conditions are given at various points on the tire meridional section or on the average of the tire meridional section, only the temperature distribution at the very initial stage is affected. Absent. This characteristic is a characteristic of heat conduction and temperature-excited reaction progress. From the viewpoint of using such characteristics to control vulcanization, it is sufficient to give the initial temperature condition on average. It is.

本実施形態においては、ドレインＤＲの厚みＴ（図２参照）に相関の高い変数をＫ−パラメータというものとする。Ｋ−パラメータは、仮想ゴム厚みｔである。このＫ−パラメータは、次のような特徴を有する。
（１）Ｋ−パラメータは、長さの次元を持つ。
（２）ドレインＤＲがなければ、Ｋ−パラメータ＝０ｍｍと扱える。
（３）ドレインＤＲの厚みＴとＫ−パラメータ間は、略比例関係がある。
（４）Ｋ−パラメータはドレインＤＲの量が時間の経過によって変化すればそれに応じて変化する。
（５）Ｋ−パラメータを定数として扱っても、適切な代表値であれば、ブローポイントの推定には影響が少ない。
（６）Ｋ−パラメータを定数として扱う場合の適正な求め方の一つに、加硫用ブラダー１４とグリーンタイヤ１Ｇとの境界における温度の測定と、計算値とを比較する方法がある。温度曲線を比較して全域での一致を見ることはないが、ブローポイントの計算値が一致するようにＫ−パラメータを調節すれば、適切な定数化されたＫ−パラメータを求めることができる。このような検討から、タイヤの種類と加硫条件との組合せで、適切なＫ−パラメータを選択するようなテーブルを作成することができる。なお、最終的なドレイン量は、タイヤ加硫終了後にドレイン放出口から採取して計量することによって把握することができる。また、加硫途中段階では、水蒸気の消費量のカーブからドレイン量を計算して把握する。例えば、系に入れた水蒸気量を計測し、温度と圧力とから水蒸気が凝集して液体になった量を計算することによりドレイン量を求めることができる。シミュレーションの際には、このようにして求めた実測のデータから、温度と圧力の加硫条件からドレイン量、すなわち液体の量の変化を推定することができる。この場合、実測のデータを取得した特定の加硫機を想定したシミュレーションを実行することによって、ドレインの量を推定することができる。 In the present embodiment, a variable having a high correlation with the thickness T (see FIG. 2) of the drain DR is referred to as a K-parameter. The K-parameter is the virtual rubber thickness t. This K-parameter has the following characteristics.
(1) The K-parameter has a length dimension.
(2) If there is no drain DR, it can be handled that K-parameter = 0 mm.
(3) There is a substantially proportional relationship between the thickness T of the drain DR and the K-parameter.
(4) If the amount of the drain DR changes with time, the K-parameter changes accordingly.
(5) Even if the K-parameter is treated as a constant, if it is an appropriate representative value, there is little influence on the estimation of the blow point.
(6) One of the appropriate methods for obtaining K-parameters as constants is a method of comparing the measured value with the calculated value at the boundary between the vulcanizing bladder 14 and the green tire 1G. Although the temperature curves are not compared and no coincidence is observed in the entire area, an appropriate constant K-parameter can be obtained by adjusting the K-parameter so that the calculated values of the blow points coincide. From such a study, a table for selecting an appropriate K-parameter can be created by combining the tire type and the vulcanization conditions. The final drain amount can be grasped by collecting and measuring from the drain outlet after the tire vulcanization is completed. In the middle of vulcanization, the drain amount is calculated and grasped from the steam consumption curve. For example, the amount of drain can be determined by measuring the amount of water vapor that has entered the system and calculating the amount of water vapor that has condensed from the temperature and pressure to form a liquid. In the simulation, the drain amount, that is, the change in the amount of liquid can be estimated from the actually measured data thus obtained from the vulcanization conditions of temperature and pressure. In this case, the amount of drain can be estimated by executing a simulation assuming a specific vulcanizer from which measured data has been acquired.

ドレインＤＲの温度を実測することは困難ではあるが、ドレインＤＲの上部は水蒸気に接しているために、これよりも温度が低下すると水蒸気が凝縮して熱が供給されるので、ドレインＤＲの上部は略一定の温度に保たれていると考えられる。加硫用ブラダー１４の下側サイドプレート１３側に向かって低下する温度勾配は、下側サイドプレート１３側に向かう熱貫流と水の熱伝導率とで決定され、ドレインＤＲの最下部（すなわち、加硫用ブラダー１４の表面）の温度は、前記温度勾配とドレインＤＲの厚みＴとで決定される。加硫においては、ドレインＤＲが追加されるものの、ドレインＤＲにおける熱の移動は熱伝導による伝熱に限られるので、ドレインＤＲの上部を水蒸気温度とする温度境界条件の下で、一次元非定常熱伝導により伝熱を把握し記述できる。 Although it is difficult to actually measure the temperature of the drain DR, since the upper portion of the drain DR is in contact with the water vapor, the water vapor is condensed and the heat is supplied when the temperature falls below this. Is considered to be maintained at a substantially constant temperature. The temperature gradient that decreases toward the lower side plate 13 side of the vulcanizing bladder 14 is determined by the heat flow toward the lower side plate 13 side and the thermal conductivity of the water, and is the lowest part of the drain DR (that is, The temperature of the surface of the vulcanizing bladder 14 is determined by the temperature gradient and the thickness T of the drain DR. In the vulcanization, although the drain DR is added, the heat transfer in the drain DR is limited to the heat transfer by heat conduction, so that the one-dimensional unsteady state is obtained under the temperature boundary condition where the upper portion of the drain DR is the water vapor temperature. Understand and describe heat transfer by heat conduction.

加硫用ブラダー１４の内部が十分に昇温していない加硫の初期においては、加硫用ブラダー１４の表面と飽和水蒸気との温度差が大きく、それだけ多くのドレインＤＲが発生する。凝縮速度が小さな時期には、凝縮した水滴が加硫用ブラダー１４の内壁を滑り落ちてくる。加硫用ブラダー１４の内壁を滑り落ちてくる水滴の筋は、落下の勢いがあることから、ドレインＤＲに流れ込むときには水底に潜り込む。このため、より冷却した水をはじき、部分的であれ上下の攪拌を起こす。この上下の攪拌により、ドレインＤＲの温度も部分的に平均化して、底面は若干暖まり上面は若干冷えて蒸気の凝縮を促進するので、ドレインＤＲ内の熱伝達を若干促進させる。 At the initial stage of vulcanization where the inside of the vulcanization bladder 14 is not sufficiently heated, the temperature difference between the surface of the vulcanization bladder 14 and saturated steam is large, and so much drain DR is generated. When the condensation speed is low, the condensed water droplets slide down the inner wall of the vulcanizing bladder 14. The streaks of water droplets that slide down the inner wall of the vulcanizing bladder 14 have a momentum of dropping, and therefore sink into the bottom of the water when flowing into the drain DR. For this reason, it repels more cooled water and causes up and down agitation, if any. By this up and down stirring, the temperature of the drain DR is also partially averaged, the bottom surface is slightly warmed and the top surface is slightly cooled to promote vapor condensation, thus slightly promoting heat transfer in the drain DR.

加硫用ブラダー１４の内部が昇温するにしたがって、ドレインＤＲの発生速度は低下してくる。このことから、加硫の初期においてドレインＤＲの発生は急速であり、その後、ドレインＤＲの発生量は穏やかに上昇する。加硫用ブラダー１４の下部に溜まっているドレインＤＲへ流入する凝縮した水滴は、加硫の初期においては雨滴状も含まれる。加硫の中期から後期では、前記水滴は加硫用ブラダー１４の内壁からの流入が中心となると予想される。流入する水滴は、貯留されたドレインＤＲの底部に入り込んでドレインＤＲ全体と若干は混合し、ドレインＤＲ内の熱伝達を若干は促進させると考えられる。 As the temperature of the inside of the vulcanizing bladder 14 rises, the generation rate of the drain DR decreases. Therefore, the generation of the drain DR is rapid at the initial stage of vulcanization, and thereafter, the generation amount of the drain DR is gently increased. The condensed water droplets flowing into the drain DR accumulated in the lower portion of the vulcanizing bladder 14 include raindrops at the initial stage of vulcanization. From the middle stage to the latter stage of vulcanization, the water droplets are expected to mainly flow from the inner wall of the vulcanization bladder 14. It is considered that the inflowing water droplets enter the bottom of the stored drain DR and slightly mix with the entire drain DR to slightly promote heat transfer in the drain DR.

ドレインＤＲの量は、上述したように、加硫中には増加傾向にあるが、加硫反応に対する影響を考慮すると、前半の加熱環境が時間遅れでグリーンタイヤ１Ｇの中心部における反応に関与するために、前半の平均値又は時間の中央における値で代表して定数として扱うことが簡便である。このように扱ったとしても合理性を欠くことにはならず、熱伝導解析の精度も確保できる。ドレインＤＲの量は、ドレインＤＲの厚み（水深）Ｔで表すことができる。ドレインＤＲの量は、ドレインＤＲの遮熱効果に比例する。このため、ドレインＤＲの遮熱効果は、ドレインＤＲの厚みＴに相当する仮想ゴム厚みｔを有する仮想のゴム層の遮熱効果と同一に取り扱うことができる。そして、上述したように、仮想ゴム厚みｔをＫ−パラメータとする。このように、ドレインＤＲの遮熱効果とＫ−パラメータとを関連付けることができる。 As described above, the amount of the drain DR tends to increase during the vulcanization, but considering the influence on the vulcanization reaction, the heating environment in the first half is involved in the reaction at the center of the green tire 1G with a time delay. For this reason, it is convenient to treat it as a constant represented by the average value in the first half or the value at the center of time. Even if handled in this way, rationality is not lost and the accuracy of heat conduction analysis can be secured. The amount of the drain DR can be represented by the thickness (water depth) T of the drain DR. The amount of the drain DR is proportional to the heat shielding effect of the drain DR. For this reason, the heat shielding effect of the drain DR can be handled in the same way as the heat shielding effect of the virtual rubber layer having the virtual rubber thickness t corresponding to the thickness T of the drain DR. As described above, the virtual rubber thickness t is set as the K-parameter. In this way, the heat shielding effect of the drain DR can be associated with the K-parameter.

ドレインの実際の量を実測したところ、ＰＣタイヤの場合には、コップ１杯程度（約２００ｃｃ）である。グリーンタイヤの熱容量から計算した例では、必要な熱量は約４００ｃｃ相当であるが、加硫用金型からの熱供給が半分あるとみなせば、約２００ｃｃとなり妥当である。このドレインをタイヤ内面に広げると、子午断面形状にもよるが、深さは２ｍｍ〜４ｍｍ前後になる。 When the actual amount of the drain was measured, in the case of a PC tire, it is about one cup (about 200 cc). In the example calculated from the heat capacity of the green tire, the necessary amount of heat is equivalent to about 400 cc. However, if the heat supply from the vulcanizing mold is considered to be half, it is about 200 cc, which is reasonable. If this drain is spread on the inner surface of the tire, the depth will be around 2 mm to 4 mm, depending on the meridional cross-sectional shape.

ゴムの熱拡散率は０．１６ｍｍ^２／ｓｅｃ．前後であるのに対し、水の熱拡散率は０．１７４ｍｍ^２／ｓｅｃ．であり、略同等である。ゴムの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ／Ｋ前後に対して水の熱伝導率は０．６Ｗ／ｍ／Ｋであり、水の方が３倍程度大きい。このため、伝熱能力としては水がゴムの３倍ほど高い。水の比熱はゴムの比熱よりも３倍程度大きいので、水の遮熱効果は、ゴムの１／３にはならない。上述したように、熱伝導率（熱伝導特性）は水もゴムも大差ないので、ドレインの水深はゴム層の厚みに相当するとみなすことができる。例えば、ドレインの深さが５ｍｍである場合、ゴム層の厚みは５ｍｍに相当するとみなすことができる。Ｋ−パラメータ＝０ｍｍは、ドレインの厚みＴ＝０ｍｍに相当する。また、Ｋ−パラメータ５ｍｍは、ドレインの厚みＴ＝５ｍｍに相当する。実際にドレインの深さを計測することはできないが、本実施形態に係るシミュレーション方法は、上述した手法により、ゴム層の厚みをドレインの深さとみなすことによって、ドレインの深さを計測する必要はなくなる。 The thermal diffusivity of rubber is 0.16 mm ² / sec. The thermal diffusivity of water is 0.174 mm ² / sec. And are substantially equivalent. The thermal conductivity of rubber is about 0.2 W / m / K, whereas the thermal conductivity of water is 0.6 W / m / K, and water is about three times larger. For this reason, as heat transfer capability, water is about three times as high as rubber. Since the specific heat of water is about three times larger than the specific heat of rubber, the heat insulation effect of water is not 1/3 that of rubber. As described above, since there is no great difference in water conductivity and heat conductivity between the water and the rubber, the water depth of the drain can be regarded as corresponding to the thickness of the rubber layer. For example, when the depth of the drain is 5 mm, it can be considered that the thickness of the rubber layer corresponds to 5 mm. K-parameter = 0 mm corresponds to the drain thickness T = 0 mm. A K-parameter of 5 mm corresponds to a drain thickness T = 5 mm. Although it is not possible to actually measure the depth of the drain, the simulation method according to the present embodiment needs to measure the depth of the drain by regarding the rubber layer thickness as the drain depth by the above-described method. Disappear.

図３は、熱伝導解析の解析モデルの一例を示す模式図である。タイヤ子午断面の熱伝導解析を行う場合、タイヤ子午断面における両端であるインナーライナー５の温度と加硫用金型１０の温度とを温度境界条件として設定し、熱伝導方程式を数値的に解く方法がある。また、もう一つの方法として、図３に示すように、タイヤ子午断面に、インナーライナー５と同じ材料のゴムで作られた加硫用ブラダー１４を加えて熱伝導解析の対象とし、温度境界条件としては、加硫用ブラダー１４の内部に存在する飽和水蒸気Ｓの温度及び加硫用金型１０の温度を温度境界条件として設定して、熱伝導方程式を数値的に解くことも可能である。一般には、インナーライナー５の温度よりも飽和水蒸気Ｓの温度の方が容易に取得できることから、後者の方が利用上の手間は少なくて便利である。精度は両者とも互角である。 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an analysis model for heat conduction analysis. When conducting heat conduction analysis of the tire meridional section, the temperature of the inner liner 5 at both ends of the tire meridional section and the temperature of the vulcanizing mold 10 are set as temperature boundary conditions, and the heat conduction equation is solved numerically There is. As another method, as shown in FIG. 3, a vulcanization bladder 14 made of the same material as the inner liner 5 is added to the meridional section of the tire to be subjected to heat conduction analysis, and temperature boundary conditions are set. For example, the temperature of the saturated steam S and the temperature of the vulcanizing mold 10 existing inside the vulcanizing bladder 14 can be set as temperature boundary conditions to numerically solve the heat conduction equation. In general, since the temperature of the saturated water vapor S can be obtained more easily than the temperature of the inner liner 5, the latter is convenient because it requires less time for use. The accuracy is the same for both.

熱伝導方程式を数値的に解く方法は様々あるが、例えば、熱伝導方程式から差分方程式を作成して、時刻暦の温度を逐次的に解く方法（シュミット法）をコンピュータに実行させる方法がある。この場合、例えば、表計算用のソフトウェア（例えば、エクセル：登録商標）等を用いれば、容易に差分方程式を解くことができる。本実施形態では、加硫用ブラダー１４の内部に存在する飽和水蒸気Ｓの温度及び加硫用金型１０の温度を温度境界条件として設定する。飽和水蒸気Ｓの温度は、圧力から蒸気圧表により簡単に取得できるので、利便性が向上する。本実施形態においては、ドレインＤＲを厚みＴ（本例ではＫ−パラメータ）の仮想のゴム層ＶＧとして取扱い、加硫用ブラダー１４の厚みの外延として、熱伝導解析の対象とする。 There are various methods of solving the heat conduction equation numerically. For example, there is a method of creating a difference equation from the heat conduction equation and causing the computer to execute a method of sequentially solving the temperature of the time calendar (Schmidt method). In this case, the difference equation can be easily solved by using, for example, spreadsheet software (for example, Excel: registered trademark). In the present embodiment, the temperature of the saturated steam S existing inside the vulcanizing bladder 14 and the temperature of the vulcanizing mold 10 are set as temperature boundary conditions. Since the temperature of the saturated water vapor S can be easily obtained from the pressure according to the vapor pressure table, the convenience is improved. In the present embodiment, the drain DR is handled as a virtual rubber layer VG having a thickness T (K-parameter in this example), and is subject to heat conduction analysis as an extension of the thickness of the vulcanizing bladder 14.

Ｋ−パラメータは、例えば、次のようにして求める。加硫時におけるインナーライナー５の温度に関するデータが計測され取得されている場合には、最初にＫ−パラメータを所定の値（例えば、ドレインの深さＴ）に設定した上で、熱伝導方程式を解くことによりインナーライナー５の温度を計算し、得られた結果を実測値と比較することにより、Ｋ−パラメータの適切さを判定する。そして、適切なＫ−パラメータは、現在のＫ−パラメータよりも大きいか小さいかを判定し、その結果に従ってＫ−パラメータを変更してさらにＫ−パラメータの適切さを判定する。これを数回繰り返せば、適切なＫ−パラメータを求めることができる。 For example, the K-parameter is obtained as follows. When data on the temperature of the inner liner 5 at the time of vulcanization is measured and acquired, first, the K-parameter is set to a predetermined value (for example, the depth T of the drain), and then the heat conduction equation is By solving, the temperature of the inner liner 5 is calculated, and the obtained result is compared with the actually measured value to determine the appropriateness of the K-parameter. Then, it is determined whether the appropriate K-parameter is larger or smaller than the current K-parameter, and the K-parameter is changed according to the result to determine the appropriateness of the K-parameter. By repeating this several times, an appropriate K-parameter can be obtained.

Ｋ−パラメータが経験的に類推できる場合は、その方法でＫ−パラメータを求めてもよい。ドレインＤＲの量は常に一定ではなく、加硫中において加熱が進行するにしたがって増加するのが一般的である。したがって、Ｋ−パラメータを定数として扱うと、実測のインナーライナー５の温度と、計算によるインナーライナー５の温度とが完全には一致しない場合もある。そのような場合には、加硫反応に関係のある１００℃以上の温度領域で一致度を高めるＫ−パラメータを選択することが好ましい。また、Ｋ−パラメータを変数として取扱い、あらゆる範囲でよりよい一致を確保する方法もある。 If the K-parameter can be estimated empirically, the K-parameter may be obtained by that method. The amount of drain DR is not always constant and generally increases as heating progresses during vulcanization. Therefore, when the K-parameter is treated as a constant, the actually measured temperature of the inner liner 5 may not completely match the calculated temperature of the inner liner 5. In such a case, it is preferable to select a K-parameter that increases the degree of coincidence in a temperature range of 100 ° C. or higher that is related to the vulcanization reaction. There is also a method of treating the K-parameter as a variable and ensuring a better match in all ranges.

図４は、加硫サイクル中におけるＫ−パラメータの変化の概念図である。加硫サイクルが開始された当初において、ドレインＤＲは０であるが、加硫用ブラダー１４の内表面及び加硫用金型１０の中心機構との接触において、急速に水蒸気の凝縮が生じ、それにともなってドレインＤＲの量は急上昇する。その後、ドレインＤＲの量は徐々に増加するようになる（図４のＣ１）。このため、Ｋ−パラメータを固定して、すなわち定数として扱う場合には、ドレインＤＲの上昇傾向が鈍化した近傍を代表値とすればよい。加硫の１回目のサイクルにおいて、Ｋ−パラメータはＫｆとなる。そして、加硫の２回目のサイクル（図４のＣ２）では、１回目よりも前記中心機構などの温度が上昇することから、ドレインＤＲの量及びＫ−パラメータも１回目よりは低下する。加硫の２回目のサイクルにおいて、Ｋ−パラメータはＫｆとなる。同様に、３回目以降（図４のＣ３）でもドレインＤＲの量は少しずつ低下するが、低下の度合いは小さい。加硫の３回目以降のサイクルにおいて、Ｋ−パラメータはＫｌとなる。 FIG. 4 is a conceptual diagram of changes in K-parameters during the vulcanization cycle. At the beginning of the vulcanization cycle, the drain DR is 0, but in the contact between the inner surface of the vulcanization bladder 14 and the central mechanism of the vulcanization mold 10, condensation of water vapor occurs rapidly. At the same time, the amount of drain DR increases rapidly. Thereafter, the amount of the drain DR gradually increases (C1 in FIG. 4). For this reason, when the K-parameter is fixed, that is, treated as a constant, the vicinity where the rising tendency of the drain DR has slowed may be used as the representative value. In the first cycle of vulcanization, the K-parameter is Kf. Then, in the second cycle of vulcanization (C2 in FIG. 4), the temperature of the central mechanism and the like rises more than in the first time, so the amount of drain DR and the K-parameter also fall from the first time. In the second cycle of vulcanization, the K-parameter is Kf. Similarly, even after the third time (C3 in FIG. 4), the amount of drain DR gradually decreases, but the degree of decrease is small. In the third and subsequent cycles of vulcanization, the K-parameter is Kl.

図５は、Ｋ−パラメータを変化させて熱伝導解析することにより求めた加硫用ブラダーとインナーライナーとの接触面の温度と、前記接触面の温度の実測値とを示す図である。Ｋ−パラメータは、０ｍｍ（曲線Ｋ１）、０．８ｍｍ（曲線Ｋ２）、１．５ｍｍ（曲線Ｋ３）、２．３ｍｍ（曲線Ｋ４）、２．８ｍｍ（曲線Ｋ５）とした。加硫用ブラダー１４とインナーライナー５との接触面（ブラダー接触面）の計算による温度Ｔｃｃは、上述したシュミット法により求めた。加硫用ブラダー１４の内部に存在する飽和水蒸気Ｓの温度（蒸気温度）はＴｓで、ブラダー接触面の実測による温度はＴｃｍで表す。 FIG. 5 is a diagram showing the temperature of the contact surface between the vulcanization bladder and the inner liner, which was obtained by changing the K-parameter and conducting the heat conduction analysis, and the measured value of the temperature of the contact surface. The K-parameters were 0 mm (curve K1), 0.8 mm (curve K2), 1.5 mm (curve K3), 2.3 mm (curve K4), and 2.8 mm (curve K5). The temperature Tcc by calculation of the contact surface (bladder contact surface) between the vulcanizing bladder 14 and the inner liner 5 was obtained by the Schmitt method described above. The temperature (steam temperature) of the saturated water vapor S existing inside the vulcanizing bladder 14 is represented by Ts, and the temperature actually measured on the bladder contact surface is represented by Tcm.

本例では、加硫プロセスの比較的初期の０分〜５分の間において、温度Ｔｃｍは、Ｋ＝０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの温度Ｔｃｃのカーブ（曲線Ｋ２、Ｋ３）に最も近く、加硫プロセスの中期の５分〜１０分の間では、Ｋ＝１．５ｍｍの温度Ｔｃｃのカーブ（曲線Ｋ３）からＫ＝２．８ｍｍの温度Ｔｃｃのカーブ（曲線Ｋ５）へ渡るように移動する。それ以降では、温度Ｔｃｃを示すカーブの群も非常に近接し、収束しつつある。この例においては、Ｋ＝１．５ｍｍで温度Ｔｃｃのカーブの群を代表し、Ｋを定数（この例では１．５ｍｍ）として扱っても、十分に精度の高いタイヤ加硫のシミュレーションが実現できる。 In this example, during the relatively initial 0 to 5 minutes of the vulcanization process, the temperature Tcm is closest to the temperature Tcc curve (curves K2, K3) of K = 0.8 mm to 1.5 mm, During the middle period of 5 to 10 minutes of the sulfur process, the temperature Tcc curve (curve K3) of K = 1.5 mm moves from the curve (curve K5) of K = 2.8 mm. After that, the group of curves indicating the temperature Tcc is also very close and converges. In this example, K = 1.5 mm represents a group of curves of temperature Tcc, and even if K is treated as a constant (1.5 mm in this example), sufficiently accurate simulation of tire vulcanization can be realized. .

図６は、本実施形態に係るシミュレーション装置の説明図である。シミュレーション装置５０はコンピュータである。シミュレーション装置５０は、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を実現する装置である。図６に示すように、シミュレーション装置５０は、処理部５２と記憶部５４とを有する。このシミュレーション装置５０は、入出力装置５１が電気的に接続されており、ここに備えられた入力手段５３を介して、解析モデルの作成に必要な情報、接地解析及び流体解析における境界条件等が処理部５２及び記憶部５４へ入力される。また、シミュレーション装置５０は、入出力装置５１の表示手段５５に算出結果、入力結果等、種々の情報を表示させる。 FIG. 6 is an explanatory diagram of the simulation apparatus according to the present embodiment. The simulation device 50 is a computer. The simulation device 50 is a device that realizes the vulcanization process simulation method according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 6, the simulation apparatus 50 includes a processing unit 52 and a storage unit 54. In this simulation apparatus 50, an input / output device 51 is electrically connected, and information necessary for creating an analysis model, boundary conditions in grounding analysis and fluid analysis, and the like are input via an input unit 53 provided therein. The data is input to the processing unit 52 and the storage unit 54. In addition, the simulation device 50 displays various information such as calculation results and input results on the display means 55 of the input / output device 51.

入力手段５３には、キーボード、マウス等の入力デバイスを使用することができる。記憶部５４には、熱伝導解析等の伝熱解析及び本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を実現するためのコンピュータプログラム並びに等価加硫度予測及びブローポイントを予測するためのコンピュータプログラム等が格納されている。記憶部５４は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらを組み合わせることができる。 An input device such as a keyboard and a mouse can be used for the input means 53. The storage unit 54 includes a computer program for realizing a heat transfer analysis such as a heat conduction analysis and a vulcanization process simulation method according to the present embodiment, a computer program for predicting an equivalent vulcanization degree and a blow point, and the like. Is stored. The storage unit 54 is a non-volatile memory such as a hard disk device, a magneto-optical disk device, or a flash memory (a storage medium that can only be read such as a CD-ROM), and a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory). Memory or a combination of these can be used.

上述したコンピュータプログラムは、コンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組合せによって、種々の伝熱解析又は加硫工程の解析を実現できるものであってもよい。また、処理部５２の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物の構造解析（変形解析）、流体解析及び本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を実行してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。 The computer program described above may be capable of realizing various heat transfer analysis or vulcanization process analysis in combination with a computer program already recorded in the computer system. In addition, the computer program for realizing the function of the processing unit 52 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by the computer system and executed, thereby executing the structure of the structure. Analysis (deformation analysis), fluid analysis, and a vulcanization process simulation method according to this embodiment may be executed. The “computer system” here includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.

処理部５２は、例えば、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）を有している。熱伝導解析及び本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を実行する場合、処理部５２は、必要な前記コンピュータプログラムを処理部５２に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に、処理部５２は、演算途中の数値を記憶部５４に適宜格納し、また記憶部５４へ格納した数値を取り出して演算を進める。処理部５２は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアによって、その機能を実現するものであってもよい。 The processing unit 52 includes, for example, a memory and a CPU (Central Processing Unit). When executing the heat conduction analysis and the vulcanization process simulation method according to the present embodiment, the processing unit 52 reads the necessary computer program into a memory incorporated in the processing unit 52 and performs calculation. At that time, the processing unit 52 appropriately stores a numerical value in the middle of the calculation in the storage unit 54, and extracts the numerical value stored in the storage unit 54 and advances the calculation. The processing unit 52 may realize its function with dedicated hardware instead of the computer program.

表示手段５５は、例えば、液晶表示装置等を使用することができる。また、加硫工程のシミュレーションの結果及び加硫工程のシミュレーションの条件等は、必要に応じて設けられた印刷機により、紙等の被記録媒体に出力することもできるので、表示手段５５として印刷機を用いてもよい。記憶部５４は、他の装置（例えばデータベースサーバ）内に設けられていてもよい。例えば、シミュレーション装置５０は、入出力装置５１を備えた端末装置から通信により処理部５２及び記憶部５４にアクセスするものであってもよい。次に、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を説明する。 As the display means 55, for example, a liquid crystal display device or the like can be used. Further, the simulation result of the vulcanization process, the simulation conditions of the vulcanization process, and the like can be output to a recording medium such as paper by a printing machine provided as necessary. A machine may be used. The storage unit 54 may be provided in another device (for example, a database server). For example, the simulation device 50 may access the processing unit 52 and the storage unit 54 by communication from a terminal device including the input / output device 51. Next, a simulation method for the vulcanization process according to the present embodiment will be described.

図７は、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、シミュレーション装置５０は、子午断面の諸元の入力を受け付ける。子午断面の諸元は、加硫工程がシミュレーションされる対象のグリーンタイヤ１Ｇの子午断面の寸法、材料及び熱伝導率等である。ステップＳ１０２に進み、シミュレーション装置５０は、初期条件及び温度境界条件の入力を受け付ける。初期条件は、グリーンタイヤ１Ｇの加硫開始時における温度、環境温度等であり、温度境界条件は、加硫用ブラダー１４に供給される飽和水蒸気Ｓの温度及び加硫用金型１０の初期の温度である。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of a vulcanization process simulation method according to this embodiment. In step S <b> 101, the simulation apparatus 50 receives input of specifications of meridional sections. The dimensions of the meridional section are the dimensions, material, thermal conductivity, and the like of the meridional section of the green tire 1G for which the vulcanization process is simulated. Proceeding to step S102, the simulation apparatus 50 accepts input of initial conditions and temperature boundary conditions. The initial conditions are the temperature at the start of vulcanization of the green tire 1G, the environmental temperature, and the like, and the temperature boundary conditions are the temperature of the saturated steam S supplied to the vulcanizing bladder 14 and the initial temperature of the vulcanizing mold 10. Temperature.

シミュレーション装置５０が初期条件及び温度境界条件を受け付けたら、シミュレーション装置５０は、ステップＳ１０３で、入力を受け付けた子午断面の諸元、初期条件及び温度境界条件に基づいて伝熱解析を実行する。伝熱解析は熱伝導解析であり、本実施形態において、シミュレーション装置５０は非定常の一次元熱伝導を解析する。伝熱解析においては、上述したＫ−パラメータでドレインＤＲの影響を仮想のゴム層ＶＧ（図３参照）の影響として取り扱う。Ｋ−パラメータは、例えば、定数として記憶部５４に保存されている。シミュレーション装置５０は、記憶部５４のＫ−パラメータを読み出して、伝熱解析を実行する。伝熱解析が終了したら、ステップＳ１０４において、シミュレーション装置５０は、伝熱解析の結果に基づき、温度（グリーンタイヤ１Ｇの子午断面内における温度、断面温度という）、等価加硫度及びブローポイントを計算する。 When the simulation apparatus 50 receives the initial condition and the temperature boundary condition, the simulation apparatus 50 performs heat transfer analysis based on the meridional section specification, the initial condition, and the temperature boundary condition for which the input has been received in step S103. The heat transfer analysis is a heat conduction analysis, and in the present embodiment, the simulation apparatus 50 analyzes unsteady one-dimensional heat conduction. In the heat transfer analysis, the influence of the drain DR is handled as the influence of the virtual rubber layer VG (see FIG. 3) with the above-described K-parameter. The K-parameter is stored in the storage unit 54 as a constant, for example. The simulation device 50 reads the K-parameter in the storage unit 54 and executes heat transfer analysis. When the heat transfer analysis is completed, in step S104, the simulation apparatus 50 calculates the temperature (the temperature in the meridional section of the green tire 1G, the section temperature), the equivalent vulcanization degree, and the blow point based on the result of the heat transfer analysis. To do.

等価加硫度は、温度と反応速度との関係を利用して、タイヤ断面の各位置毎の温度から各時刻に対応する反応速度を求め、各時刻における反応速度に時間幅を乗じて反応進行の度合いを積算することにより求める。等価とは、仮に指定した温度における反応速度ではどれほどの時間に相当するかと言う意味で、例えば、６．５分＠１５０℃等と表記される。温度と反応速度との関係は、一般に、アレニウスの活性化エネルギーを用いた関係式が用いられる。その際に、活性化エネルギーの値としては２０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜２５ｋｃａｌ／ｍｏｌが用いられています。ブローポイントは、タイヤ断面の等価加硫度の最小値が、レオメーターにおけるトルク上昇幅を指標（例えば、３０％の上昇）として、その時間（ｔ３０＠１５０）に達する加硫開始後の時間として求める。 The equivalent degree of vulcanization is obtained by calculating the reaction rate corresponding to each time from the temperature at each position of the tire cross section using the relationship between temperature and reaction rate, and multiplying the reaction rate at each time by the time width. It is obtained by integrating the degree of. “Equivalent” means how much time corresponds to the reaction rate at a specified temperature, for example, 6.5 minutes at 150 ° C. The relation between temperature and reaction rate is generally a relational expression using Arrhenius activation energy. In that case, 20kcal / mol ~ 25kcal / mol is used as the value of activation energy. The blow point is the time after the start of vulcanization when the minimum value of the equivalent vulcanization degree of the tire cross section reaches the time (t30 @ 150) using the torque increase width in the rheometer as an index (for example, 30% increase). Ask.

断面温度、等価加硫度及びブローポイントが求められたら、ステップＳ１０５においてこれらに基づいて加硫条件が評価される。加硫条件が適切であれば、ステップＳ１０２において入力された初期条件及び温度境界条件は適切なので、これらの条件を用いて加硫操作を行う。加硫条件が不適切であれば、ステップＳ１０２において入力された初期条件及び温度境界条件は不適切なので、シミュレーション装置５０は、加硫条件が適切になるまでこれらを変更しながらステップＳ１０３の伝熱解析及びステップＳ１０４の等価加硫度等の計算を繰り返す。加硫条件が定まったら、加硫を制御する制御装置（コンピュータ等）は、得られた加硫条件に基づいて、加硫工程を制御する。前記制御装置は、例えば、加硫時間、飽和水蒸気の温度等を制御する。このようにすれば、ドレインの影響を考慮して加硫できるので、タイヤの左右における品質差を極小にすることができる。 When the cross-sectional temperature, equivalent vulcanization degree and blow point are obtained, vulcanization conditions are evaluated based on these in step S105. If the vulcanization conditions are appropriate, the initial conditions and temperature boundary conditions input in step S102 are appropriate, and the vulcanization operation is performed using these conditions. If the vulcanization conditions are inappropriate, the initial conditions and the temperature boundary conditions input in step S102 are inappropriate, and the simulation apparatus 50 changes the heat conditions in step S103 while changing these until the vulcanization conditions become appropriate. The analysis and calculation of the equivalent vulcanization degree in step S104 are repeated. When the vulcanization conditions are determined, a control device (such as a computer) that controls the vulcanization controls the vulcanization process based on the obtained vulcanization conditions. The control device controls, for example, vulcanization time, saturated steam temperature, and the like. In this way, since vulcanization can be performed in consideration of the influence of the drain, the difference in quality between the right and left tires can be minimized.

本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法は、熱伝導解析の結果に基づいて、グリーンタイヤの子午断面における所定位置の熱劣化の指標を求めることができる。熱劣化はリバージョンともいわれており、ポリマーのネットワーク構造が化学的変化を起こすことが原因と考えられている。ポリマーのネットワーク構造の化学的変化の反応速度は、上述したアレニウスの活性化エネルギーを用いた、温度と反応速度との関係式で記述されることが知られている。温度が熱劣化に関係するので、グリーンタイヤの子午断面における所定位置の加硫中の温度から熱劣化の指標を算出する。活性化エネルギーは、加硫反応の４割〜５割増しの３０ｋｃａｌ／ｍｏｌ程度の値を用いて前述した熱劣化の指標を計算する。 The simulation method of the vulcanization process according to the present embodiment can obtain an index of thermal degradation at a predetermined position in the meridional section of the green tire based on the result of the heat conduction analysis. Thermal degradation is also referred to as reversion and is thought to be caused by a chemical change in the polymer network structure. It is known that the reaction rate of chemical change in the network structure of a polymer is described by the relational expression between temperature and reaction rate using the above-mentioned Arrhenius activation energy. Since temperature is related to thermal degradation, an index of thermal degradation is calculated from the temperature during vulcanization at a predetermined position on the meridional section of the green tire. The activation energy is calculated by using the value of about 30 kcal / mol, which is 40% to 50% higher than that of the vulcanization reaction.

本実施形態に係る加硫制御方法は、加硫工程のシミュレーション方法によって得られた結果に基づき、加硫工程を制御することができる。例えば、本実施形態に係る加硫工程のシミュレーション方法を、コンピュータを用いて多数実行し、その中から様々な価値（例えばタイヤの品質、生産性、エネルギー消費等）に照らして加硫条件を選択し、加硫仕様を決定した上で、それを実行する。加硫制御は、通常は加硫装置に付帯するプログラム制御機器で適宜フィードバック制御を伴いながら、主として温度と圧力とを制御しながら行われる。例えば、加硫進行の指標又は熱劣化の指標が大きすぎる場合は、加硫仕様を、低温及び／又は短時間に制御する、小さすぎる場合は高温及び／又は長時間に制御する。 The vulcanization control method according to the present embodiment can control the vulcanization process based on the result obtained by the simulation method of the vulcanization process. For example, a number of simulation methods for the vulcanization process according to the present embodiment are executed using a computer, and vulcanization conditions are selected in light of various values (for example, tire quality, productivity, energy consumption, etc.). Then, determine the vulcanization specification and execute it. Vulcanization control is usually performed mainly by controlling temperature and pressure while appropriately performing feedback control with a program control device attached to the vulcanizer. For example, when the vulcanization progress index or the thermal degradation index is too large, the vulcanization specification is controlled at a low temperature and / or a short time, and when it is too small, the vulcanization specification is controlled at a high temperature and / or a long time.

以上、本実施形態は、加硫工程におけるドレインの影響を、ドレイン量に対応した熱抵抗を有する仮想のゴム層の厚みを表すＫ−パラメータを用いて取り扱う。このようにすることで、本実施形態は、加硫工程におけるドレインの影響を明確に把握できるとともに、ドレインの影響を考慮した伝熱解析の結果に基づいて等価加硫度及びブローポイント等を予測することができる。このように、本実施形態は、ドレインの影響を考慮した加硫工程のシミュレーションを簡易に実現することができる。また、本実施形態は、飽和水蒸気の温度と加硫用金型の温度とを温度境界条件とすることにより、計測が困難であるインナーライナーの温度を用いる必要はない。そして、飽和水蒸気の温度及び加硫用金型の温度は計測が容易かつ比較的正確に計測できるので、伝熱解析が容易になるとともに、精度を確保できる。 As described above, in the present embodiment, the influence of the drain in the vulcanization process is handled using the K-parameter representing the thickness of the virtual rubber layer having the thermal resistance corresponding to the drain amount. In this way, the present embodiment can clearly grasp the influence of the drain in the vulcanization process, and predict the equivalent vulcanization degree, the blow point, and the like based on the result of the heat transfer analysis considering the influence of the drain. can do. Thus, this embodiment can easily realize a simulation of the vulcanization process in consideration of the influence of the drain. Further, in this embodiment, it is not necessary to use the temperature of the inner liner, which is difficult to measure, by setting the temperature of the saturated steam and the temperature of the vulcanization mold as temperature boundary conditions. And since the temperature of saturated water vapor | steam and the temperature of the metal mold | die for vulcanization | cure can be measured easily and comparatively correctly, heat transfer analysis becomes easy and accuracy can be ensured.

１タイヤ
１Ｇグリーンタイヤ
２溝
３ブロック
４トレッド面
５インナーライナー
６ショルダー部
７サイドウォール
１０加硫用金型
１１セクター
１２上側サイドプレート（サイドプレート）
１３下側サイドプレート（サイドプレート）
１４加硫用ブラダー
１５Ｂ底
５０シミュレーション装置
５１入出力装置
５２処理部
５３入力手段
５４記憶部
５５表示手段 1 Tire 1G Green Tire 2 Groove 3 Block 4 Tread Surface 5 Inner Liner 6 Shoulder 7 Side Wall 10 Vulcanization Mold 11 Sector 12 Upper Side Plate (Side Plate)
13 Lower side plate (side plate)
14 Vulcanizing bladder 15B Bottom 50 Simulation device 51 Input / output device 52 Processing unit 53 Input unit 54 Storage unit 55 Display unit

Claims

In simulating a vulcanization process in which a green tire is placed in a vulcanizing mold and at least saturated steam is introduced into a tire vulcanizing bladder placed in the green tire to vulcanize the green tire.
Computer
In the vulcanization step, rubber having a thickness having a heat transfer resistance corresponding to the heat transfer resistance of the liquid condensed on the inner surface of the vulcanization bladder and gathered at the lower portion of the vulcanization bladder is used for the vulcanization. Adding to the position where the liquid of the bladder is present, and performing the heat conduction analysis of the green tire using the temperature of the saturated steam in the vulcanizing bladder and the temperature of the vulcanizing mold as temperature boundary conditions. A vulcanization process simulation method characterized.

The vulcanization process simulation method according to claim 1, wherein the computer obtains an index of vulcanization progress at a predetermined position on a meridional section of the green tire based on a result of the heat conduction analysis.

The vulcanization process simulation method according to claim 1, wherein the computer obtains an index of thermal deterioration at a predetermined position on a meridional section of the green tire based on a result of the heat conduction analysis.

The vulcanization process simulation method according to claim 1, wherein the computer estimates a change in the amount of the liquid in the vulcanization process.

A vulcanization control method characterized by controlling a vulcanization step based on a result obtained by the vulcanization step simulation method according to any one of claims 1 to 4.

A computer program for simulation of a vulcanization process, which causes a computer to execute the vulcanization process simulation method according to any one of claims 1 to 4.