JP2013159049A - Tire vulcanizing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生タイヤを金型内で加熱加硫するためのタイヤ加硫装置に関する。 The present invention relates to a tire vulcanizing apparatus for heat vulcanizing a raw tire in a mold.
一般に、タイヤの加硫では、タイヤ加硫装置にセットされた生タイヤに対し、金型によってタイヤ外面側から加熱加圧が施されるとともに、ゴム袋状のブラダーによってタイヤ内面側から加熱加圧が施される。ブラダーには、スチームなどの加熱媒体や窒素ガスなどの加圧媒体が媒体供給路を通じて供給され、その加熱加圧媒体は媒体排出路を通じてブラダーの外部に排出される。本明細書では、加熱加圧媒体という用語を、加熱媒体と加圧媒体の総称として用いる。 Generally, in tire vulcanization, a raw tire set in a tire vulcanizer is heated and pressurized from the outer surface side of the tire by a mold and heated and pressurized from the inner surface of the tire by a rubber bag-like bladder. Is given. A heating medium such as steam or a pressurized medium such as nitrogen gas is supplied to the bladder through a medium supply path, and the heated and pressurized medium is discharged to the outside of the bladder through the medium discharge path. In the present specification, the term heating / pressurizing medium is used as a general term for the heating medium and the pressing medium.
特許文献1には、生タイヤへの熱伝達が均一化されるように、加熱した不活性ガスをファンでブラダー内に循環させるタイヤ加硫装置が記載されている。また、特許文献2には、タイヤ全体の均一な加硫が促進されるように、加熱加圧媒体を強制循環させるポンプを備えたタイヤ加硫装置が記載されている。しかし、加熱媒体としてスチームが供給される場合には、ブラダーの下側にドレンが溜まって、タイヤの下側が上側よりも低温になりがちであり、加熱加圧媒体を単に循環させる構造では、このような不均一な温度分布に対して十分に対処できなかった。
Patent Document 1 describes a tire vulcanizing device that circulates a heated inert gas in a bladder with a fan so that heat transfer to a green tire is made uniform.
上記のように温度分布が不均一であると、タイヤの上側と下側とで加硫度に差を生じ、延いてはゴム物性がアンバランスとなるため、タイヤ性能に幾分か悪影響を及ぼして好ましくない。近年では、低燃費タイヤやランフラットタイヤといった高機能タイヤの更なる高性能化が求められており、ゴム材料における特殊配合材の均一分散のための混合技術の進化に伴い、これまで以上に上下の温度差を改善してタイヤを均一に加硫しうる手法の提案が強く望まれる。 If the temperature distribution is not uniform as described above, there will be a difference in the degree of vulcanization between the upper side and the lower side of the tire, and the rubber properties will be unbalanced. It is not preferable. In recent years, there has been a demand for higher performance of high-performance tires such as fuel-efficient tires and run-flat tires, and with the evolution of mixing technology for uniform dispersion of special compounding materials in rubber materials, the level is higher than ever. It is strongly desired to propose a method that can vulcanize the tire uniformly by improving the temperature difference.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を向上し、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減できるタイヤ加硫装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the circulation efficiency of the heating and pressurizing medium in the bladder and reduce the temperature difference between the lower side and the upper side of the tire. To provide an apparatus.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、媒体供給路における噴出し口の開口面積と媒体供給配管の配管内断面積、並びに、媒体排出路における回収口の開口面積と媒体排出配管の配管内断面積を巧妙に調整することで、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を良好に向上して、タイヤにおける上下の温度差を効果的に改善できることを見出した。本発明のタイヤ加硫装置は、かかる知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成できるものである。 The present inventor has conducted extensive research to achieve the above object, and as a result, the opening area of the ejection port in the medium supply path, the cross-sectional area in the pipe of the medium supply pipe, and the opening area of the recovery port in the medium discharge path It has been found that by adjusting the cross-sectional area of the medium discharge pipe in the pipe, the circulation efficiency of the heating and pressurizing medium in the bladder can be improved satisfactorily, and the temperature difference between the upper and lower sides of the tire can be effectively improved. The tire vulcanizing apparatus of the present invention has been made on the basis of such knowledge, and can achieve the above object with the following configuration.
即ち、本発明に係るタイヤ加硫装置は、生タイヤの外面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ外面側から加熱加圧する金型と、前記生タイヤの内面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ内面側から加熱加圧するブラダーと、前記ブラダーの内部に加熱加圧媒体を供給するための媒体供給路と、前記ブラダーの外部に加熱加圧媒体を排出するための媒体排出路と、前記媒体排出路を通る加熱加圧媒体が前記媒体供給路を経由して前記ブラダーの内部に再供給されるように加熱加圧媒体を強制循環させる循環装置とを備えたタイヤ加硫装置において、前記媒体供給路が、前記ブラダーの内部で開口した複数の噴出し口と、上下方向に延在し且つその上部に前記噴出し口が設けられている媒体供給配管とを有し、前記媒体排出路が、前記ブラダーの内部で開口した回収口と、上下方向に延在し且つその上部に前記回収口が設けられている媒体排出配管とを有し、複数の前記噴出し口の開口面積の総和が、前記媒体供給配管の配管内断面積の10〜50%であり、前記回収口の開口面積が、前記媒体供給配管の配管内断面積及び前記媒体排出配管の配管内断面積よりも大きいものである。 That is, the tire vulcanizing apparatus according to the present invention includes a mold for heating and pressurizing the raw tire from the outer surface side of the green tire and an inner surface of the raw tire. A bladder for heating and pressing from the tire inner surface side, a medium supply path for supplying a heating and pressing medium to the inside of the bladder, a medium discharging path for discharging the heating and pressing medium to the outside of the bladder, and the medium In the tire vulcanizing apparatus, comprising: a circulation device that forcibly circulates the heated and pressurized medium so that the heated and pressurized medium passing through the discharge path is re-supplied into the bladder via the medium supply path. The supply path has a plurality of ejection openings opened inside the bladder, and a medium supply pipe extending in the vertical direction and provided with the ejection openings at the upper part thereof, and the medium discharge path is The inside of the bladder A recovery port that is open, and a medium discharge pipe that extends in the vertical direction and is provided with the recovery port at an upper portion thereof, and the sum of the opening areas of the plurality of ejection ports is equal to that of the medium supply pipe. It is 10 to 50% of the sectional area in the pipe, and the opening area of the recovery port is larger than the sectional area in the pipe of the medium supply pipe and the sectional area in the pipe of the medium discharge pipe.
かかる構成によれば、複数の噴出し口の開口面積の総和が、媒体供給配管の配管内断面積の半分以下となることにより、ブラダーの内部へ噴出される加熱加圧媒体の流速を上昇せしめるとともに、回収口の開口面積が媒体供給配管や媒体排出配管の配管内断面積よりも大きいことにより、回収口から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。その結果、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を向上して、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減することができ、タイヤの均一加硫に資する。 According to such a configuration, the sum of the opening areas of the plurality of ejection ports is less than half of the cross-sectional area in the medium supply pipe, thereby increasing the flow rate of the heating and pressurizing medium ejected into the bladder. At the same time, since the opening area of the recovery port is larger than the cross-sectional areas in the medium supply pipe and the medium discharge pipe, the flow velocity for sucking the heated and pressurized medium from the recovery port can be set small. As a result, the circulation efficiency of the heating and pressurizing medium in the bladder can be improved, and the temperature difference between the lower side and the upper side of the tire can be reduced, contributing to uniform vulcanization of the tire.
本発明では、前記噴出し口が斜め下を向き、前記生タイヤの下側ショルダー部に向けて加熱加圧媒体を噴き出すように構成されているものが好ましい。ドレンによる温度低下が顕著なタイヤの下側ショルダー部に向けて加熱媒体を噴出すことにより、タイヤにおける上下の温度差を更に効果的に改善することができる。 In the present invention, it is preferable that the ejection port is configured to be directed obliquely downward and to eject the heated and pressurized medium toward the lower shoulder portion of the green tire. By jetting the heating medium toward the lower shoulder portion of the tire where the temperature drop due to the drain is remarkable, the upper and lower temperature difference in the tire can be further effectively improved.
本発明では、前記媒体供給配管と前記媒体排出配管の上端を覆うヘッダーが着脱自在に設けられ、前記ヘッダーに前記噴出し口と前記回収口が形成されているものが好ましい。かかる構成によれば、噴出し口と回収口が形成されたヘッダーを着脱自在に設けていることにより、噴出し口の個数や向き、噴出し口及び回収口の開口面積、噴出し口と回収口との間隔などを比較的簡易に変更でき、媒体供給配管や媒体排出配管の配管内断面積との大小関係を調整するうえで役立つ。 In the present invention, it is preferable that a header covering the upper ends of the medium supply pipe and the medium discharge pipe is detachably provided, and the ejection port and the recovery port are formed in the header. According to this configuration, the header in which the ejection port and the recovery port are formed is detachably provided, so that the number and direction of the ejection ports, the opening area of the ejection port and the recovery port, the ejection port and the recovery port The distance to the mouth can be changed relatively easily, and this is useful for adjusting the magnitude relationship with the cross-sectional area of the medium supply pipe and medium discharge pipe.
本発明では、前記噴出し口と前記回収口とが上下方向に間隔を設けて配置されているものが好ましい。かかる構成によれば、ブラダーの内部で加熱加圧媒体が循環しうる領域を増やして、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減する効果を高められる。 In the present invention, it is preferable that the ejection port and the recovery port are arranged with an interval in the vertical direction. According to such a configuration, it is possible to increase the effect of reducing the temperature difference between the lower side and the upper side of the tire by increasing the region in which the heated and pressurized medium can circulate inside the bladder.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、生タイヤ9を金型10内で加熱加硫するためのタイヤ加硫装置1を示す。タイヤ加硫装置1は、生タイヤ9の外面に宛がわれて生タイヤ9をタイヤ外面側から加熱加圧する金型10と、生タイヤ9の内面に宛がわれて生タイヤ9をタイヤ内面側から加熱加圧するブラダー15と、ブラダー15の内部に加熱加圧媒体を供給するための媒体供給路2と、ブラダー15の外部に加熱加圧媒体を排出するための媒体排出路3と、加熱加圧媒体を強制循環させる循環装置4とを備える。
FIG. 1 shows a tire vulcanizing apparatus 1 for heat vulcanizing a raw tire 9 in a
金型10は、生タイヤ9の踏面に宛がわれるトレッド型部11と、下側のタイヤ外面に宛がわれる下型部12と、上側のタイヤ外面に宛がわれる上型部13とを備える。これらは、周囲に設置された開閉機構(不図示)によって、型締め状態と金型開放状態との間で変位自在に構成され、かかる開閉機構の構造は周知である。金型10には、電気ヒータや蒸気ジャケット等の熱源を有するプラテン板(不図示)が設けられており、これによって各型部の加熱が行われる。
The
金型10の中心部には中心機構14が設けられ、これの周囲にトレッド型部11、下型部12及び上型部13が設置されている。中心機構14には、生タイヤ9の内面に宛がわれるゴム袋状のブラダー15と、そのブラダー15の上端部を把持する上部クランプ17と、ブラダー15の下端部を把持する下部クランプ18と、上述した媒体供給路2と、媒体排出路3とが設けられている。ブラダー15の内方には、温度センサーや圧力センサー(何れも不図示)が設置される。
A
媒体供給路2は、ブラダー15の内部で開口した複数の噴出し口22と、上下方向に延在し且つその上部に噴出し口22が設けられている媒体供給配管24とを有する。媒体供給路2には、バルブ25の開閉操作に応じて加熱媒体供給源23から加熱媒体が送り込まれ、バルブ28の開閉操作に応じて加圧媒体供給源26から加圧媒体が送り込まれる。また、後述するように、媒体供給路2には、循環装置4によって再供給される加熱加圧媒体も送り込まれる。
The
媒体排出路3は、ブラダー15の内部で開口した回収口32と、上下方向に延在し且つその上部に回収口32が設けられている媒体排出配管34とを有する。媒体排出配管34には、開閉を操作するためのブローバルブ33が取り付けられている。バルブ25,28及びブローバルブ33の操作は、上記の温度センサーによる検出結果などに応じて、制御回路(不図示)により制御される。
The
循環装置4は、ブラダー15内の圧力を保持しながら、媒体排出路3を通る加熱加圧媒体が媒体供給路2を経由してブラダー15の内部に再供給されるように、加熱加圧媒体を強制循環させる機能を有する。かかる循環装置としては、市丸技研社製ガスサーキュレーションユニットが例示される。循環装置4は、例えばポンプにより構成され、媒体供給路2と媒体排出路3との間での差圧によって高温高圧流体が循環するように構成することも可能である。
The
中心機構14には、媒体供給配管24と媒体排出配管34の上端を覆うヘッダー5が着脱自在に設けられており、ヘッダー5には、図2に示すような複数の噴出し口22と回収口32が形成されている。中心機構14にヘッダー5を取り付けた状態で、噴出し口22は媒体供給配管24と連通し、回収口32は媒体排出配管34と連通する。ヘッダー5の内部には、媒体供給配管24に連通するリング状の空間51が設けられ、その空間51を介して噴出し口22から加熱加圧媒体が放射状に噴出する。
The
このタイヤ加硫装置1では、複数の噴出し口22の開口面積の総和が、媒体供給配管24の配管内断面積の10〜50%に設定され、より好ましくは10〜30%に設定されている。この割合が50%以下であることにより、ブラダー15の内部へ噴出される加熱加圧媒体の流速を良好に上昇できる。また、この割合が10%以上であることにより、生産性に支障を来たすことなく所要量の加熱加圧媒体をブラダー15内に供給できる。
In the tire vulcanizing apparatus 1, the sum of the opening areas of the plurality of
また、このタイヤ加硫装置1では、回収口32の開口面積が、媒体供給配管24の配管内断面積及び媒体排出配管34の配管内断面積よりも大きくなっており、これによって回収口32から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。複数の回収口が設けられている場合には、それらの総和が上記の配管内断面積よりも大きければよい。回収口32の開口面積は、例えば、媒体供給配管24や媒体排出配管34における配管内断面積の100〜300%の大きさで形成される。
Further, in the tire vulcanizing apparatus 1, the opening area of the
一例として、噴出し口22の1つ当たりの口径を4mm、噴出し口22の個数を12個、回収口32の開口面積を500mm2、媒体供給配管24の内径d2をφ20mm、媒体排出配管34の内径d3をφ20mmとした構成が挙げられる。この場合、噴出し口22の開口面積の総和は48πmm2となり、媒体供給配管24の配管内断面積100πmm2の48%となる。また、回収口32の開口面積は、媒体供給配管24の配管内断面積100πmm2よりも大きく、媒体排出配管34の配管内断面積100πmm2よりも大きい。
As an example, the diameter of each
噴出し口22の1つ当たりの口径は、例えば2〜10mmであり、噴出し口22の個数は、例えば6〜32である。また、媒体供給配管24の内径d2は、例えば12〜34mmであり、媒体排出配管34の内径d3は、例えば12〜34mmである。
The diameter of one
噴出し口22は、水平方向でも構わないが、図1のように斜め下を向き、生タイヤ9の下側ショルダー部9sに向けて加熱加圧媒体を噴き出すように構成されていることが好ましい。ドレンによる温度低下が顕著な下側ショルダー部9sに向けて加熱加圧媒体を噴き出すことにより、生タイヤ9における上下の温度差を更に効果的に改善できる。噴出し口22は生タイヤ9の赤道9eよりも下側に位置することが好ましいが、それに限られるものではない。
The
本実施形態では、円柱状をなすヘッダー5の周方向に沿って複数の噴出し口22が等間隔に配置され、図2のように噴出し口22と回収口32とが上下方向に間隔Dを設けて配置されている。これにより、ブラダー15の内部で加熱加圧媒体が循環しうる領域を増やして、生タイヤ9の下側と上側とでの温度差を低減する効果を高められる。かかる効果を高める観点から、間隔Dは25mm以上が好ましく、例えば25〜100mmに設定される。間隔Dは、ヘッダー5自身の高さを上げることで大きくできる。
In the present embodiment, a plurality of
次に、このタイヤ加硫装置1を用いて生タイヤ9を加硫成形する手順について、簡単に説明する。まず、図1に示すように、金型10内に生タイヤ9を装着し、膨張させたブラダー15によって生タイヤ9を金型10の内面形状近くまでシェーピングする。これにより、生タイヤ9は、タイヤ内面側に宛がわれたブラダー15によって保持され、トレッド型部11、下型部12及び上型部13の各々がタイヤ外面側に宛がわれた状態となる。
Next, a procedure for vulcanizing and molding the raw tire 9 using the tire vulcanizing apparatus 1 will be briefly described. First, as shown in FIG. 1, the raw tire 9 is mounted in the
金型10は、蒸気ジャケット等で予め加熱されており、生タイヤ9はタイヤ外面側から加熱される。生タイヤ9のシェーピング後、媒体供給路2を通じてブラダー15内に高温の加熱媒体(例えば、スチーム等の加熱ガス)を供給し、生タイヤ9をタイヤ内面側から加熱する。加熱媒体を所定時間供給したら、引き続いてブラダー15内に加圧媒体(例えば、窒素ガス等の不活性ガス)を供給する。生タイヤ9は、ブラダー15によりタイヤ内面側から高圧で加圧され、その反力で金型10によりタイヤ外面側から加圧される。
The
加圧媒体を所定時間供給したら、循環装置4の作動を開始して、加熱加圧媒体の強制循環を行う。回収口32から吸い込まれた加熱加圧媒体は、媒体排出路3を通る途中で循環装置4によって媒体供給路2へと移送され、媒体供給路2を経由してブラダー15の内部に再供給される。
When the pressurized medium is supplied for a predetermined time, the operation of the
この装置では、噴出し口22の開口面積の総和と媒体供給配管24の配管内断面積とが上記の関係を満たし、回収口32の開口面積と媒体供給配管24の配管内断面積と媒体排出配管34の配管内断面積とが上記の関係を満たすことにより、加熱加圧媒体が供給される工程において、ブラダー15の内部に噴出する加熱加圧媒体の流速を上昇しつつ、回収口32から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。その結果、ブラダー15内での加熱加圧媒体の循環効率を向上して、タイヤ9の下側と上側とでの温度差を低減することができる。
In this apparatus, the sum of the opening area of the
ブラダー内の温度分布が不均一であると、低温となる生タイヤの部位で加硫が完了するまで時間を要するのに対し、本発明では、上記のように上下の温度差を低減して、ブラダー15内の温度分布を十分に均一化できるため、加硫時間を短縮して生産性を向上できるとともに、生タイヤ9の上側と下側とでゴム物性がアンバランスとならず、タイヤ性能に対する悪影響を抑制できる。また、温度分布の均一化によって最高温度が低下する傾向にあるため、加熱媒体の供給量を増やして加硫時間の短縮化を図ることができる。
If the temperature distribution in the bladder is non-uniform, it takes time until vulcanization is completed at the low temperature of the raw tire, whereas in the present invention, the temperature difference between the upper and lower sides is reduced as described above. Since the temperature distribution in the
本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明の構成と効果を具体的に示すため、乗用車用タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)の加硫を実施し、噴出し口や回収口の大きさを変えてタイヤの下側と上側とでの温度差を調べた。温度差は、生タイヤの下側ショルダー部と上側ショルダー部の表面に貼り付けた温度センサーにより検出し、比較例1の結果を100として指数で評価した。加硫では、加熱媒体としてスチーム(飽和水蒸気)を使用し、加圧媒体として窒素ガスを使用した。評価結果を表1に示す。 In order to show the configuration and effects of the present invention specifically, vulcanization of a tire for a passenger car (tire size: 195 / 65R15) is performed, and the size of the ejection port and the recovery port is changed to lower and upper the tire. The temperature difference at was investigated. The temperature difference was detected by a temperature sensor affixed to the surfaces of the lower shoulder portion and the upper shoulder portion of the raw tire, and the result of Comparative Example 1 was evaluated with an index of 100. In vulcanization, steam (saturated steam) was used as a heating medium, and nitrogen gas was used as a pressurizing medium. The evaluation results are shown in Table 1.
表1に示すように、比較例1〜4では、タイヤの上側と下側との温度差が比較的大きいのに対し、実施例では、噴出し口と回収口の開口面積を巧妙に調整したことにより、タイヤにおける上下の温度差を効果的に低減できている。 As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 4, the temperature difference between the upper side and the lower side of the tire was relatively large, whereas in the example, the opening areas of the ejection port and the recovery port were skillfully adjusted. Thus, the temperature difference between the upper and lower sides of the tire can be effectively reduced.
1 タイヤ加硫装置
2 媒体供給路
3 媒体排出路
4 循環装置
5 ヘッダー
9 生タイヤ
10 金型
11 トレッド型部
12 下型部
13 上型部
15 ブラダー
22 噴出し口
24 媒体供給配管
32 回収口
34 媒体排出配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記媒体供給路が、前記ブラダーの内部で開口した複数の噴出し口と、上下方向に延在し且つその上部に前記噴出し口が設けられている媒体供給配管とを有し、
前記媒体排出路が、前記ブラダーの内部で開口した回収口と、上下方向に延在し且つその上部に前記回収口が設けられている媒体排出配管とを有し、
複数の前記噴出し口の開口面積の総和が、前記媒体供給配管の配管内断面積の10〜50%であり、前記回収口の開口面積が、前記媒体供給配管の配管内断面積及び前記媒体排出配管の配管内断面積よりも大きいことを特徴とするタイヤ加硫装置。 A mold for heating and pressurizing the raw tire from the outer surface side of the green tire, a bladder addressed to the inner surface of the raw tire and for heating and pressing the raw tire from the inner surface of the tire, and the bladder A medium supply path for supplying a heated and pressurized medium to the inside of the machine, a medium discharge path for discharging the heated and pressurized medium to the outside of the bladder, and a heated and pressurized medium passing through the medium discharge path as the medium supply In a tire vulcanizing apparatus comprising a circulation device that forcibly circulates a heated and pressurized medium so as to be re-supplied to the inside of the bladder via a road,
The medium supply path has a plurality of ejection openings opened inside the bladder, and a medium supply pipe extending in the vertical direction and provided with the ejection openings at the upper part thereof,
The medium discharge path has a recovery port that is opened inside the bladder, and a medium discharge pipe that extends in the vertical direction and is provided with the recovery port at the top thereof.
The sum total of the opening areas of the plurality of ejection ports is 10 to 50% of the sectional area in the pipe of the medium supply pipe, and the opening area of the recovery port is the sectional area in the pipe of the medium supply pipe and the medium A tire vulcanizing apparatus characterized in that it is larger than the cross-sectional area in the pipe of the discharge pipe.
The tire vulcanizing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the ejection port and the recovery port are arranged with a space in the vertical direction.
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