JP2013233758A - 空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダを膨張させる際のエネルギーを削減できる空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法を提供する。
【解決手段】閉型したモールド９内部に配置されたグリーンタイヤＧの内側に加硫用ブラダ２を配置した状態で加熱加圧媒体Ｓを注入して膨張させて、グリーンタイヤＧをモールド９に対して押圧しつつ加熱して加硫するに際して、加硫用ブラダ２の内部に、非加熱気体Ａが注入および排出される膨張収縮体１１を設けておき、加硫用ブラダ２を膨張させているときに膨張収縮体１１に非加熱気体Ａを注入して膨張させることにより、加硫用ブラダ２の内部を高圧化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法に関し、さらに詳しくは、加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダを膨張させる際のエネルギーを削減できる空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法に関するものである。

空気入りタイヤを加硫する際には、モールドを閉型した状態でグリーンタイヤの内部に挿入した加硫用ブラダに加熱加圧媒体を注入して膨張させる。これにより、グリーンタイヤをモールドに対して押圧しつつ加熱して加硫する。加熱加圧媒体としてはスチームが使用され、スチームに追加して加圧媒体となるガスを注入して加硫する方法もある（例えば、特許文献１参照）。ここで、注入するスチームを高圧化する程、加硫用ブラダの内部の温度上昇速度が速くなるので、グリーンタイヤを早期に所定の加硫温度まで加熱することができる。しかしながら、スチームの高圧化には相応のエネルギーが必要になるため、タイヤ生産工程におけるエネルギー消費が増大するという問題がある。

一方で、加硫用ブラダに注入するスチームを低圧化してエネルギー消費を削減すると、加硫用ブラダの内部の温度上昇速度が遅くなるので、グリーンタイヤを所定の加硫温度に加熱するまでの時間が長くなり、ひいては加硫時間が長期化する。これに伴って、タイヤの生産性が低下するという問題が生じる。そのため、加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダを膨張させる際のエネルギーを削減できる方法、装置が要望されていた。

特開２００４−０３４４０９号公報

本発明の目的は、加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダを膨張させる際のエネルギーを削減できる空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤの加硫装置は、加熱加圧媒体が注入および排出される筒状の加硫用ブラダと、この加硫用ブラダの上下クランプ部をそれぞれ保持するクランプ保持部とを有する中心機構を備えて、モールドの内部に配置される空気入りタイヤの製造装置において、前記加硫用ブラダの内部に、非加熱気体が注入および排出される膨張収縮体が設けられ、前記加硫用ブラダが膨張している状態で前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させる構成にしたことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、筒状の加硫用ブラダの上下クランプ部をそれぞれ、中心機構を構成するクランプ保持部により保持し、閉型したモールド内部に配置されたグリーンタイヤの内側に前記加硫用ブラダを配置した状態で加熱加圧媒体を注入して膨張させることにより、このグリーンタイヤをモールドに対して押圧しつつ加熱して加硫するタイヤの製造方法において、前記加硫用ブラダの内部に、非加熱気体が注入および排出される膨張収縮体を設けておき、前記加硫用ブラダを膨張させた状態で、前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させることを特徴とする。

本発明によれば、加硫用ブラダが膨張している状態で、加硫用ブラダの内部に設けた膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させることにより、加硫用ブラダの内部の加熱加圧媒体を高圧化できる。そのため、加硫用ブラダの内部の温度上昇速度が速くなり、グリーンタイヤを早期に所定の加硫温度まで加熱できる。それ故、加硫時間が長くなるという悪影響を回避できる。しかも、膨張収縮体を膨張させる際に注入するのは非加熱気体なので、追加的なエネルギーが不要となる。したがって、加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダを膨張させる際のエネルギーを削減することが可能になる。

前記膨張収縮体を、前記中心機構のセンターポストを中心にして配置された環状にすることもできる。これにより、膨張収縮体を膨張させた際に加硫用ブラダの内部を均等に昇温させ易くなる。

環状の膨張収縮体の周壁部分の膜厚が、上下部分の膜厚よりも薄くなっている仕様にして、環状の膨張収縮体を、上下方向膨張率よりも半径方向膨張率を大きくして膨張させるとよい。これにより、膨張した膨張収縮体がクランプ保持部に接触することを防止しつつ、大きく膨張させることが可能になる。

前記加硫用ブラダおよび前記膨張収縮体の内圧を制御手段により制御して、加硫用ブラダの内圧を一定圧力にすると、加硫条件がより安定するので加硫したタイヤの品質を一段と均質化できる。

前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させた後に、前記加硫用ブラダの内部に別の加圧媒体を注入し、この加圧媒体の注入によって膨張している前記膨張収縮体を収縮させることもできる。この場合、膨張収縮体の収縮に伴って、加硫用ブラダの内部に気流が発生するので加熱加圧媒体と加圧媒体とが適度に混合される。これにより、加硫用ブラダの内部の温度のばらつきが小さくなるので、加硫したタイヤの品質を一段と向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤの加硫装置の全体概要を例示する説明図である。 図１の加硫用ブラダの内部を平面視で例示する説明図である。 図１の膨張収縮体を例示する縦断面図であり、（Ａ）は内外周壁の膜厚を上下部分の膜厚よりも薄くした仕様、（Ｂ）は外周壁の膜厚を他の部分の膜厚よりも薄くした仕様である。 図１の膨張収縮体を膨張させた状態を例示する説明図である。 図４の膨張収縮体を収縮させた状態を例示する説明図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの加硫装置および加硫方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示するように本発明のタイヤの加硫装置１は、ゴム製の筒状の加硫用ブラダ２と、加硫用ブラダ２の上側クランプ部３ａ、下側クランプ部３ｂをそれぞれ保持する円盤状の上側クランプ保持部５ａ、下側クランプ保持部５ｂを有する中心機構４を備えている。この加硫装置１はモールド９の内部に配置される。この実施形態のモールド９は、周方向に複数に分割された環状のセクタ９ａと、上側に配置される環状のサイドプレート９ｂ、下側に配置される環状のサイドプレート９ｃで構成されている。

中心機構４のセンターポスト４ａには、加硫用ブラダ２の内部に加熱加圧媒体Ｓを注入する注入口６ａと、加硫用ブラダ２の内部の加熱加圧媒体Ｓを加硫用ブラダ２の外部に排出する排出口７ａとが設けられている。注入口６ａは円盤状のチャンバーに設けられている。加熱加圧媒体Ｓとしてはスチームが用いられる。

さらに、加硫用ブラダ２の内部に加圧媒体Ｐとなるガスを注入する注入口６ｂと、加硫用ブラダ２の内部の加圧媒体Ｐを加硫用ブラダ２の外部に排出する排出口７ｂとが設けられている。注入口６ｂは円盤状のチャンバーに設けられている。加圧媒体Ｐとしては不活性ガスが用いられ、例えば、窒素ガスが使用される。

注入口６ａに加熱加圧媒体Ｓを供給する供給ラインおよび排出口７ａから加熱加圧媒体Ｓを排出する排出ラインには、それぞれ制御弁８ａ、８ｂが設置されている。注入口６ｂに加圧媒体Ｐを供給する供給ラインおよび排出口７ｂから加熱加圧媒体Ｓを排出する排出ラインには、それぞれ制御弁８ｃ、８ｄが設置されている。それぞれの排出ラインには真空ポンプが接続されている。

制御弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは制御手段１０によって開閉制御され、これにより加硫用ブラダ２の内圧が制御される。制御手段１０にはパーソナルコンピュータ等が使用される。

加硫用ブラダ２の内部には、非加熱気体Ａが注入および排出される膨張収縮体１１が設けられている。膨張収縮体１１はゴム製であり、加硫用ブラダ２と同じ材質（ブチルゴム）である。非加熱気体Ａとしては常温（１５℃〜３０℃程度）の気体が用いられ、例えば、空気や窒素ガスが使用される。

膨張収縮体１１の内部に非加熱気体Ａを供給する供給ラインおよび膨張収縮体１１の内部から非加熱気体Ａを排出する排出ラインには、それぞれ制御弁１２ａ、１２ｂが設置されている。膨張収縮体１１は、加硫用ブラダ２が膨張しているときに非加熱気体Ａが注入されて膨張する。それぞれの制御弁１２ａ、１２ｂは制御手段１０によって開閉制御される。これにより、膨張収縮体１１の内圧が制御される。

この実施形態の膨張収縮体１１は、平面視でセンターポスト４ａを中心にして配置された環状になっている。膨張収縮体１１の下部分の一部が、注入口６ａが形成された円盤状のチャンバーに固定されている。膨張収縮体１１の形状は、これに限らず種々の形状を採用できる。例えば、複数（３〜８程度）の球状の膨張収縮体１１を、平面視でセンターポスト４ａを中心にして周方向に均等間隔で配置することもできる。

図３（Ａ）に示すように、膨張収縮体１１の周壁部分（外周壁１１ａおよび内周壁１１ｂ）の膜厚は、上下部分１１ｃの膜厚よりも薄くなっている。この仕様にすることにより、膨張収縮体１１を膨張させた際に、上下方向膨張率よりも半径方向膨張率が大きくなる。そのため、膨張した膨張収縮体１１が上側クランプ保持部５ａ、上側クランプ部３に接触することを防止しつつ、大きく膨張させることが可能になる。

図３（Ｂ）に示すように、膨張収縮体１１の外周壁１１ａの膜厚を、他の部分１１ｂ、１１ｃの膜厚よりも小さくすることもできる。この仕様にすると、膨張収縮体１１を膨張させた際に、一段と外周側への膨出量を大きくできる。

この加硫装置１を用いて空気入りタイヤを加硫する際には、まず、グリーンタイヤＧをモールド９の内部に配置する。これにより、加硫用ブラダ２はグリーンタイヤＧの内側に配置される。その後、モールド９を閉型した状態で、加硫用ブラダ２の内部に注入口６ａから１００℃〜２２０℃程度の加熱加圧媒体Ｓを注入して加硫用ブラダ２をグリーンタイヤＧの内壁面に沿ってドーナツ状に膨張させる。この時の加硫用ブラダ２の内圧は０．８ＭＰａ〜１．３ＭＰａ程度にする。

次いで、加硫用ブラダ２の内部への加熱加圧媒体Ｓの注入を停止したとほぼ同時に、図４に例示するように、膨張している状態の加硫用ブラダ２の内部に設置された膨張収縮体１１に非加熱気体Ａを注入して膨張させる。これにより、加硫用ブラダ２の内圧を１．６ＭＰａ〜１．８ＭＰａ程度で一定圧力にする。注入した加熱加圧媒体（スチーム）Ｓは、凝縮するので加硫用ブラダ２の内圧を一定圧力に保つために、膨張収縮体１１を膨張させ続ける。

次いで、注入口６ｂから１００℃〜２２０℃の加圧媒体Ｐを注入して加硫用ブラダ２をさらに膨張させる。これにより、加硫用ブラダ２の内圧を２．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａ程度で一定圧力にする。加硫用ブラダ２の内部温度は１００℃〜２２０℃程度にする。

加硫用ブラダ２の内部に加圧媒体Ｐを注入した際に、膨張していた膨張収縮体１１は収縮させる。具体的には、加圧媒体Ｐを注入した際、排出ラインの制御弁１２ｂを開弁し加硫用ブラダ２の内圧上昇によって自動的に収縮させる。加硫用ブラダ２の内圧は２．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａ程度で一定圧力に維持する。

このように膨張させた加硫用ブラダ２によって、グリーンタイヤＧの内周面を所定の圧力で押圧しつつ、所定温度で加熱して加硫する。所定時間加硫した後、上側のサイドプレート９ｂを上方移動させてモールド９を開型する。次いで、加硫したタイヤを上方移動させて加硫用ブラダ２から抜き出して取り出す。

加硫用ブラダ２の内部に加圧媒体Ｐを注入して、膨張収縮体１１を収縮させると、これに伴って、加硫用ブラダ２の内部に気流が発生する。そのため、加熱加圧媒体Ｓと加圧媒体Ｐとが適度に混合される。これにより、加硫用ブラダ２の内部温度のばらつきが小さくなるので、加硫したタイヤの品質を一段と向上させることができる。

膨張収縮体１１の外周側への膨出量が大きいと、収縮させた際に、加熱加圧媒体Ｓと加圧媒体Ｐとをより均等に混合し易くなる。それ故、加硫用ブラダ２の内部温度のばらつきを小さくするには益々有利になる。

上記加硫工程では、加硫用ブラダ２の内圧をセンサで検知して、この検知データを制御手段１０に入力する。この検知データに基づいて、制御手段１０により制御弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、１２ａ、１２ｂの開閉を制御して、加硫用ブラダ２の内圧を一定圧力にする。

本発明では上記のとおり、加硫用ブラダ２が膨張している状態で、膨張収縮体１１に非加熱気体Ａを注入して膨張させることにより、注入した加熱加圧媒体Ｓが低圧（０．８ＭＰａ〜１．３ＭＰａ程度）であっても、加硫用ブラダ２の内部を高圧化できる。そのため、高圧（２．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａ程度）の加熱加圧媒体Ｓを注入しなくても、加硫用ブラダ２の内部の温度上昇速度が速くなり、グリーンタイヤＧを早期に所定の加硫温度まで加熱できる。したがって、加硫時間が長くなるという悪影響が回避される。

また、膨張収縮体１１を膨張させるために非加熱気体Ａを利用するので、追加的なエネルギーが不要となる。それ故、加硫時間の長期化を回避しつつ、加硫用ブラダ２を膨張させる際のエネルギーを削減することができる。

実施形態のように環状の膨張収縮体１１を用いると、加硫用ブラダ２の内部で位置的なばらつきがなく、均等に膨張する。そのため、膨張収縮体１１を膨張させた際に加硫用ブラダ２の内部を均等に昇温させ易くなる。

加硫用ブラダ２および膨張収縮体１１の内圧を制御手段１０により制御して、加硫用ブラダ２の内圧を一定圧力にすると、加硫条件がより安定するので加硫したタイヤの品質を一段と均質化するには有利になる。

上記実施形態は、加熱加圧媒体Ｓと加圧媒体Ｐとを用いた加硫方法（いわゆるガス加硫方式）である。本発明は、加熱加圧媒体Ｓのみを用いる加硫方法（いわゆるスチーム加硫方式）にも適用することができる。

スチーム加硫方式の場合は、加硫用ブラダ２の内部に注入口６ａから１００℃〜２２０℃程度の加熱加圧媒体Ｓを注入して加硫用ブラダ２をグリーンタイヤＧの内壁面に沿ってドーナツ状に膨張させる。この時の加硫用ブラダ２の内圧は０．８ＭＰａ〜１．３ＭＰａ程度にする。

次いで、加硫用ブラダ２の内部への加熱加圧媒体Ｓの注入を停止したとほぼ同時に、図４に例示するように、膨張している状態の加硫用ブラダ２の内部に設置された膨張収縮体１１に非加熱気体Ａを注入して膨張させる。これにより、加硫用ブラダ２の内圧を２．０ＭＰａ〜２．５ＭＰａ程度で一定圧力にする。注入した加熱加圧媒体（スチーム）Ｓは、凝縮するので加硫用ブラダ２の内圧を一定圧力に保つために、膨張収縮体１１を膨張させ続ける。加硫用ブラダ２の内部温度は１００℃〜２２０℃程度にする。

このように膨張させた加硫用ブラダ２によって、グリーンタイヤＧの内周面を所定の圧力で押圧しつつ、所定温度で加熱して加硫する。所定時間加硫した後、上側のサイドプレート９ｂを上方移動させてモールド９を開型する。次いで、加硫したタイヤを上方移動させて加硫用ブラダ２から抜き出して取り出す。

同じ仕様の空気入りタイヤ（２１５／６０Ｒ１７）のグリーンタイヤを、セクショナルタイプのモールドを用いて加硫する際に、表１に示すように加硫条件を異ならせた場合（実施例１、２および従来例１、２）のエネルギー消費を算出し、その結果を表１に示した。実施例１、２では、加圧媒体Ｐの注入による加硫用ブラダの内圧上昇によって膨張収縮体を自動的に収縮させた。

実施例１および従来例１は、いわゆるガス加硫方式である。実施例２および従来例２は、いわゆるスチーム加硫方式である。加熱加圧媒体Ｓにはスチーム、加圧媒体Ｐには窒素ガス、非加熱気体には空気を使用した。結果は指数表示であり、従来例２を基準の１００として数値が小さい程、エネルギー消費が少ないことを示す。

また、実施例１および従来例１では、加硫中のグリーンタイヤの内側上下サイド部分の温度変化を測定し、加硫時間の５０％経過以降の最大温度差の結果を表１に示した。結果は指数表示であり、従来例１を基準の１００として数値が小さい程、最大温度差が小さいことを示す。

表１の結果より、本発明の加硫方法を採用した実施例１、２はそれぞれ、比較例１、２に比してエネルギー消費を削減できることが分かる。また、実施例１は比較例１に比して、スチームと窒素ガスが適度に混合されて加硫用ブラダの内部の温度分布のばらつきを小さくできることが分かる。

１ 加硫装置
２ 加硫用ブラダ
３ａ 上側クランプ部
３ｂ 下側クランプ部
４ 中心機構
４ａ センターポスト
５ａ 上側クランプ保持部
５ｂ 下側クランプ保持部
６ａ、６ｂ 注入口
７ａ、７ｂ 排出口
８ａ、８ｂ 制御弁
９（９ａ、９ｂ、９ｃ） モールド
１０ 制御手段
１１ 膨張収縮体
１１ａ 外周壁
１１ｂ 内周壁
１１ｃ 上下部分
１２ａ、１２ｂ 制御弁
Ｇ グリーンタイヤ
Ａ 非加熱気体
Ｓ 加熱加圧媒体
Ｐ 加圧媒体

Claims (9)

1. 加熱加圧媒体が注入および排出される筒状の加硫用ブラダと、この加硫用ブラダの上下クランプ部をそれぞれ保持するクランプ保持部とを有する中心機構を備えて、モールドの内部に配置される空気入りタイヤの製造装置において、前記加硫用ブラダの内部に、非加熱気体が注入および排出される膨張収縮体が設けられ、前記加硫用ブラダが膨張している状態で前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させる構成にしたことを特徴とする空気入りタイヤの加硫装置。
2. 前記膨張収縮体が、前記中心機構のセンターポストを中心にして配置された環状である請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
3. 前記環状の膨張収縮体の周壁部分の膜厚が、上下部分の膜厚よりも薄くなっている請求項２に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
4. 前記加硫用ブラダおよび前記膨張収縮体の内圧を制御する制御手段が設けられ、この制御手段により前記加硫用ブラダの内圧を一定圧力にする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫装置。
5. 前記膨張収縮体が膨張している加硫用ブラダの内部に別の加圧媒体が注入され、この加圧媒体の注入によって膨張している膨張収縮体を収縮させる構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫装置。
6. 筒状の加硫用ブラダの上下クランプ部をそれぞれ、中心機構を構成するクランプ保持部により保持し、閉型したモールド内部に配置されたグリーンタイヤの内側に前記加硫用ブラダを配置した状態で加熱加圧媒体を注入して膨張させることにより、このグリーンタイヤをモールドに対して押圧しつつ加熱して加硫するタイヤの製造方法において、前記加硫用ブラダの内部に、非加熱気体が注入および排出される膨張収縮体を設けておき、前記加硫用ブラダを膨張させた状態で、前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させることを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
7. 前記膨張収縮体が、前記中心機構のセンターポストを中心にして配置された環状であり、この環状の膨張収縮体を、上下方向膨張率よりも半径方向膨張率を大きくして膨張させる請求項６に記載の空気入り空気入りタイヤの加硫方法。
8. 前記加硫用ブラダおよび前記膨張収縮体の内圧を制御手段により制御して、加硫用ブラダの内圧を一定圧力にする請求項６または７に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
9. 前記膨張収縮体に非加熱気体を注入して膨張させた後に、前記加硫用ブラダの内部に別の加圧媒体を注入し、この加圧媒体の注入によって膨張している前記膨張収縮体を収縮させる請求項６〜８のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫方法。

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