JP2016185636A - タイヤ加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内型にスチームを使用しないタイヤ加硫方法であって、空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上させるようにするタイヤ加硫方法を提供する。【解決手段】金型１内にセットしたグリーンタイヤＴの内側に弾性袋体２を挿入し、弾性袋体２に不活性ガスを圧入することによりグリーンタイヤＴをその内側から金型１の内周面へ押し付けて加硫するタイヤ加硫方法であって、弾性袋体２およびグリーンタイヤＴの間に配置された発熱体３により、グリーンタイヤＴをその内側から加熱することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、内型にスチームを使用しない空気入りタイヤの加硫方法に関する。

空気入りタイヤを加硫成形する方法として、金型の内部にグリーンタイヤをセットした後、そのグリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、ブラダーにスチームを圧入することにより、グリーンタイヤを加熱・加圧する加硫成形方法が行われている。しかし、加熱手段としてスチームを使用すると、スチームを製造し稼働させるための設備・設備メンテナンスのための費用が高く、熱エネルギーの消費が大きいという課題がある。また外部へ放出される熱量も大きく、加硫工場の空調に要するコストも非常に高い。さらに加硫に際しスチームが凝縮してブラダー内の上下で温度差が生じるという不具合があり、加硫した空気入りタイヤの性能に影響を及ぼす懸念があった。さらに空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上することが求められており、加硫成形方法を改良することも有効な手段と考えられる。

このため特許文献１は、スチームを使用せずに代わりに加熱した不活性ガスをファンを使用してブラダー内に循環させるタイヤ加硫方法を提案する。特許文献１に記載されたタイヤ加硫方法は、スチームを使用しないで加硫成形を行うことができるが、加硫した空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に改良するには限界があった。

また特許文献２は、スチームを使用せずに金型に電磁誘導発熱体を区画ごとに配設しこれをそれぞれ最適に発熱させる加硫金型の加熱装置を提案する。特許文献２に記載された加熱装置は、加硫されるタイヤの部位に応じた適正な加熱を外側から行うことができるが、金型の熱伝達の応答性が遅く、俊敏な温度変化を実施できないため、加硫した空気入りタイヤの性能を従来レベル以上にするには限界があった。

特開平５−１０４５４２号公報 特開２０１２−２５１２６号公報

本発明の目的は、内型にスチームを使用しないタイヤ加硫方法であって、空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上させるようにするタイヤ加硫方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ加硫方法は、金型内にセットしたグリーンタイヤの内側に弾性袋体を挿入し、該弾性袋体に不活性ガスを圧入することにより前記グリーンタイヤをその内側から前記金型の内周面へ押し付けて加硫するタイヤ加硫方法であって、前記弾性袋体およびグリーンタイヤの間に配置された発熱体により、前記グリーンタイヤを内側から加熱することを特徴とする。

本発明のタイヤ加硫方法によれば、弾性袋体に不活性ガスを圧入することによりグリーンタイヤを金型の内周面に押し付けるとともに、発熱体を弾性袋体とグリーンタイヤとの間に配置し、グリーンタイヤを内側から加熱するようにしたので、内型にスチームを使用せずに、空気入りタイヤを安定的に加硫成形することができる。このためスチームの使用に伴う設備・設備メンテナンスを省略化することができ、熱エネルギーの放出を抑制し加硫工場の空調にかかる費用も削減することができる。また発熱体として電気を使用する抵抗発熱線材を使用することができる。さらにタイヤを構成する部位ごとに発熱体の加熱温度を調節することにより、加硫する空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上することができる。

前記発熱体は、前記グリーンタイヤのトレッド部、ビード部から選ばれる少なくとも１つに相当する領域に配置し、独立して加熱温度を調節することができる。金型からの加熱に加え、発熱体をトレッド部、ビード部などのグリーンタイヤの厚さが大きい領域に配置し、グリーンタイヤの内側から加熱することにより、加硫を効率的に行うことができる。またトレッド部、ビード部などタイヤを構成する部位ごとに独立して、加熱温度を調節することにより、構成部位の大きさ（厚さ、加熱面積の広さ）や未加硫ゴム組成物や補強部材の性状を考慮した加硫条件を設定し、加硫した空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上することができる。

前記発熱体は、前記弾性袋体およびグリーンタイヤの間に介在させたタイヤ加硫用内型に配設することができる。弾性袋体は、不活性ガスの圧入により表面が伸張する。このため発熱体は、その通電させる導体を保護するため、伸張が抑制されたタイヤ加硫用内型に配置するのがよい。

前記タイヤ加硫用内型は、そのトレッド部に相当する領域を、撚り構造を有する第１補強線材および抵抗発熱線材を少なくともタイヤ周方向に巻回させた加硫ゴムからなる環で構成することができる。タイヤ加硫用内型のトレッド部を、第１補強線材を巻回して埋設した加硫ゴムからなる環で構成し、抵抗発熱線材を第１補強線材と同じ方向に巻回して配線することにより、抵抗発熱線材が伸張するのを抑制しその寿命を長くすることができる。

前記タイヤ加硫用内型は、そのビード部に相当する領域を、第２補強線材および抵抗発熱線材を、タイヤ径方向に延在し、かつタイヤ周方向に間隔をあけて複数配置した加硫ゴムからなる中空円錐台形の環で構成することができる。タイヤ加硫用内型のビード部を、第２補強線材をタイヤ径方向に延在させ、間隔をあけて複数配置した加硫ゴムからなる中空円錐台形の環で構成し、抵抗発熱線材を第２補強線材の配設方向に沿わせるように配線することにより、抵抗発熱線材が伸張するのを抑制しその寿命を長くすることができる。

本発明のタイヤ加硫方法は、グリーンタイヤの部位ごとに内側から加熱温度を調節して加硫するので、高品質の空気入りタイヤを安定的に製造することができる。またスチームを使用しないので設備・設備メンテナンスを省略化することができ、熱エネルギーの放出を抑制し加硫工場の空調にかかる費用も削減することができる。

本発明のタイヤ加硫方法を行うタイヤ加硫の実施形態の一例を子午線方向断面で模式的に示す説明図である。 本発明のタイヤ加硫方法で使用するタイヤ加硫用内型の実施形態の一例を模式的に示す説明図である。 図２のタイヤ加硫用内型おいて、補強線材および抵抗発熱線材を配置した様子を模式的に示す説明図である。

以下、本発明のタイヤ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は、加硫時の金型１、弾性袋体２およびグリーンタイヤＴを模式的に示す説明図である。図１では、弾性袋体の内部に不活性ガスが圧入することにより、グリーンタイヤＴが金型１の内面に押し付けられた様子を示している。また金型１は、従来のスチームを使用したブラダー加硫と同じものを使用することができ、金型の加熱手段、分割数等を同じにすることができる。弾性袋体２は、実質的にスチームを充填するブラダーと同じでよいが、本明細書では不活性ガスを充填することから「弾性袋体」と呼ぶ。ここでグリーンタイヤＴは、トレッド部Ｔ１、サイド部Ｔ２およびビード部Ｔ３からなる。

本発明では、発熱体３を弾性袋体２およびグリーンタイヤＴの間に配置し、この発熱体３によりグリーンタイヤＴを内側から加熱する。図示の例では、トレッド部Ｔ１、ビード部Ｔ３に相当する領域に発熱体３を配置している。このように不活性ガスを使用して弾性袋体２を膨径させてグリーンタイヤＴを押圧し、発熱体３を使用してグリーンタイヤＴを内側から加熱するので、加硫時にスチームを使用する必要がない。このため上述したスチームを使用するための設備・設備メンテナンスを省略化することができ、熱エネルギーの放出を抑制し、かつ加硫工場の空調にかかる費用も削減することができる。またスチームを用いないことにより、グリーンタイヤＴの内側に配置する発熱体として、通電により発熱する面状ヒーターや電熱線等を使用することができる。

発熱体３を配置する位置は、グリーンタイヤＴを構成する部位のうち、その厚さが大きく、内部温度が上がるのが遅い構成部位にするとよい。例えばグリーンタイヤのトレッド部Ｔ１、ビード部Ｔ３から選ばれる少なくとも１つに相当する領域に、発熱体３を配置するとよい。発熱体３はトレッド部Ｔ１、ビード部Ｔ３のいずれか、或いは両方に配置することができる。トレッド部Ｔ１および／またはビード部Ｔ３を含む複数の領域に発熱体３を配置するとき、これらの発熱体３は、互いに独立して加熱温度を調節するとよい。加熱する領域の大きさ（グリーンタイヤＴの厚さ、加熱面積の広さ）やグリーンタイヤＴを構成する未加硫ゴム組成物や埋設された補強部材の性状を考慮し、それぞれのタイヤ構成部材に適した加熱条件を設定することにより、各構成部材の性能をより高くすることができる。

本発明の加硫方法において、発熱体３を、図２に示すように弾性袋体２およびグリーンタイヤＴの間に介在させるタイヤ加硫用内型４に配設するとよい。図２では、タイヤ加硫用内型４のトレッド部Ｔ１およびビード部Ｔ３に相当する領域に、発熱体３（クロス状のハッチングが付された部分）がそれぞれ配設されている。発熱体３をタイヤ加硫用内型４に配置する方法は、特に制限されるものではなく、例えばタイヤ加硫用内型４の表面に面状発熱体を貼り付けたり、タイヤ加硫用内型４の内部に抵抗発熱線材を埋め込んだりすることができる。面状発熱体としては、例えば２枚のポリエステルフィルムの間に金属箔からなる発熱回路を挟みこんだ面状ヒーター、ポリイミドフィルムヒーター、シリコーンラバーヒーターなどの各種フィルムヒーターを例示することができる。

タイヤ加硫用内型４を、グリーンタイヤＴおよび弾性袋体２の間に介在させることにより、加硫時にタイヤ内側の形状を良好にし寸法精度を高くすることができる。ここでタイヤ加硫用内型４は、そのトレッド部Ｔ１に相当する領域を、撚り構造を有する第１補強線材を少なくともタイヤ周方向に巻回させた補強体を未加硫ゴム４で被覆し、これを加硫した加硫ゴムからなる環で構成される。またタイヤ加硫用内型４のビード部に相当する領域は、第２補強線材を、タイヤ径方向に延在し、かつタイヤ周方向に間隔をあけて複数配置した補強体を未加硫ゴム４で被覆し、これを加硫した加硫ゴムからなる中空円錐台形の環で構成される。

タイヤ加硫用内型４は、トレッド部において、その周方向に所定量の引張り変形をさせるのに要する応力が、周方向に所定量の圧縮変形をさせるのに要する応力よりも大きい。すなわちタイヤ加硫用内型４は、タイヤ周方向に伸長し難く、かつ圧縮しやすい性質を有する。タイヤの加硫成形の初期段階では、タイヤ内面に近いカーカスやベルト層等のゴムの加硫が進行し、次の中期段階以降にタイヤ内部を含むタイヤ断面全体の加硫が進行する。未加硫ゴムの加硫が進行すると熱膨張によりゴムの体積が増大する。このため中期段階以降にタイヤ断面全体の加硫が進行すると、熱膨張のために初期段階で加硫が進行したタイヤ内面に近い加硫ゴムは、タイヤ内腔の周長が収縮するように、径方向内側に変形する。したがって、加硫成形の初期段階でその周長を拡大したタイヤ加硫用内型４は、中期段階以降では周長を縮小させる必要がある。タイヤ加硫用内型４は、周方向の圧縮応力が小さいため、中期段階以降の加硫ゴムの挙動に追従することができ、バックリング等の故障が起きるのを防ぐことができる。

タイヤ加硫用内型４は、図２および図３に示す通り、トレッド部Ｔ１に相当する領域を形成する円筒形の環と、その両側に接続されたビード部Ｔ３に相当する領域を形成する中空円錐台形の環を組み合わせた形状である。タイヤ加硫用内型４の寸法は特に限定されるものではないが、その外径が加硫したタイヤの内径と略同等であるとよい。これにより、タイヤのトレッド部からビード部に相当する領域の径方向内側の形状を調整することができる。

図３に例示するように、タイヤ加硫用内型４は、そのトレッド部Ｔ１に相当する領域を、撚り構造を有する第１補強線材５および抵抗発熱線材７を少なくともタイヤ周方向に巻回しこれらを加硫ゴムに埋設することができる。抵抗発熱線材７を延設する方向を第１補強線材５と同じにすることにより、抵抗発熱線材７は伸張する外力を受けにくくなり、断線を起こしにくくすることができる。同様の理由で、タイヤ加硫用内型４のビード部Ｔ１に相当する領域は、第２補強線材６および抵抗発熱線材７を、タイヤ径方向に延在し、かつタイヤ周方向に間隔をあけて複数配置し、これらを加硫ゴムに埋設することができる。ここで抵抗発熱線材７としては、例えば各種電熱線、ニクロム線、カンタル線等を利用することができる。

タイヤ加硫用内型４を構成する第１補強線材５および第２補強線材６としては、有機繊維コード、スチールコードが挙げられる。有機繊維コードとしては、例えばポリエステル繊維コード、ポリアミド繊維コード、レーヨン繊維コード、アラミド繊維コード、ポリエチレンナフタレート繊維コード、ポリオレフィンケトン繊維コード、アクリル繊維コード等が例示される。これら繊維コードの撚り構造は、タイヤ加硫用内型４にしたとき所定の引張り応力および圧縮応力、或いは所要の耐久性が得られるように適宜、決めることができる。補強線材３の撚り構造および周方向に螺旋状に巻回する時の張力により、剛性を変化させてタイヤ加硫用内型４の周方向の引張り応力を調節することができる。

またタイヤ加硫用内型４を構成するゴム成分は、特に限定されるものではなく、タイヤ用ゴム組成物を通常、構成するゴム成分であればよい。ゴム成分としては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等を例示することができる。

タイヤ加硫用内型４の厚さは、特に制限されるものではないが、乗用車用タイヤの場合好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍであるとよい。タイヤ加硫用内型４の厚さが１ｍｍ未満であると、加硫成形時におけるタイヤ内周面の形状を調節する作用が十分に得られない虞がある。またタイヤ加硫用内型４の厚さが１０ｍｍを超えると、加硫成形の中期段階以降に周長を縮小させる作用が十分に得られない虞がある。

本発明のタイヤ加硫方法により得られた空気入りタイヤは、スチームを使用せずに、空気入りタイヤを安定的に加硫成形することができる。このためスチームの使用に伴う設備・設備メンテナンスを省略化することができ、熱エネルギーの放出を抑制し加硫工場の空調にかかる費用も削減することができる。さらにタイヤを構成する部位ごとに発熱体の加熱温度を調節することにより、加硫する空気入りタイヤの性能を従来レベル以上に向上することができる。

さらにタイヤ加硫用内型４を用いて加硫することにより、設計された値に近いタイヤ形状および寸法精度を有するため、意図したタイヤ性能をより確実に達成することができる。例えば図３に例示したタイヤ加硫用内型を用いて加硫成形された空気入りタイヤは、トレッド部をフラットにし略均一の厚さにすると共に、内面形状を良好にすることができる。これにより空気入りタイヤの転がり抵抗をより小さくすることができる。

１ 金型
２ 弾性袋体
３ 発熱体
４ タイヤ加硫用内型
５ 第１補強線材
６ 第２補強線材
７ 抵抗発熱線材
Ｔ グリーンタイヤ
Ｔ１ トレッド部
Ｔ２ サイド部
Ｔ３ ビード部

Claims (6)

1. 金型内にセットしたグリーンタイヤの内側に弾性袋体を挿入し、該弾性袋体に不活性ガスを圧入することにより前記グリーンタイヤをその内側から前記金型の内周面へ押し付けて加硫するタイヤ加硫方法であって、前記弾性袋体およびグリーンタイヤの間に配置された発熱体により、前記グリーンタイヤを内側から加熱することを特徴とするタイヤ加硫方法。
2. 前記発熱体が、前記グリーンタイヤのトレッド部、ビード部から選ばれる少なくとも１つに相当する領域に配置され、独立して加熱温度を調節することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
3. 前記弾性袋体およびグリーンタイヤの間にタイヤ加硫用内型を介在させ、該タイヤ加硫用内型が前記発熱体を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫方法。
4. 前記タイヤ加硫用内型は、そのトレッド部に相当する領域を、撚り構造を有する第１補強線材および抵抗発熱線材を少なくともタイヤ周方向に巻回させた加硫ゴムからなる環で構成したことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ加硫方法。
5. 前記タイヤ加硫用内型は、そのビード部に相当する領域を、第２補強線材および抵抗発熱線材を、タイヤ径方向に延在しかつタイヤ周方向に間隔をあけて複数配置した加硫ゴムからなる中空円錐台形の環で構成したことを特徴とする請求項３または４に記載のタイヤ加硫方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ加硫方法により得られた空気入りタイヤ。

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