JP2017081042A - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用するエネルギの浪費を抑えつつ、加硫ブラダの上下温度差を効果的に小さくできる空気入りタイヤの加硫方法を提供する。【解決手段】グリーンタイヤＧに挿入した加硫ブラダ２の内部に加熱媒体Ｍ１を注入し、次いで標準状態で加熱媒体Ｍ１よりも比重の大きい加圧媒体Ｍ２を注入して所定の内圧Ｐにして加硫ブラダ２を膨張させてタイヤモールド１０の中でグリーンタイヤＧを加硫する際に、加圧媒体Ｍ２の加硫ブラダ２の内部への注入温度Ｔｅを、１００℃以下、かつ、所定の内圧Ｐにして膨張させた状態の加硫ブラダ２の内部での加圧媒体Ｍ２の分圧Ｐ２における加圧媒体Ｍ２の密度Ｄ２が、加熱媒体Ｍ１の分圧Ｐ１における加熱媒体Ｍ１の密度Ｄ１以下になる温度に設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫方法に関し、さらに詳しくは、使用するエネルギの浪費を抑えつつ、加硫ブラダの上下温度差を効果的に小さくすることができる空気入りタイヤの加硫方法に関するものである。

タイヤモールド内部に設置されたグリーンタイヤに加硫ブラダを挿入し、この加硫ブラダにスチーム（加熱媒体）および窒素ガス（加圧媒体）を注入してグリーンタイヤを加硫する方法が知られている。このようにスチームと窒素ガスとを用いる加硫方法では、スチームに比して窒素ガスの比重が大きいため、膨張した加硫ブラダの中では、上方にスチームが圧縮された状態で存在し、その下方に窒素ガスが存在した状態になる。そのため、加硫中の加硫ブラダでは、上側の温度が下側に比して高くなって上下温度差が生じる。これに起因して加硫されたタイヤでは、加硫した際の上下方向で加硫程度のばらつきが大きくなるという問題がある。

このような問題を解決するため、種々の加硫方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１で提案されている加硫方法では、加硫ブラダ内部にスチーム（１９８℃）を注入した後、スチームとの温度差を小さくするため、加圧媒体として例えば１６０℃に加熱した窒素ガスを注入する。特許文献２で提案されている加硫方法では、加硫ブラダ内部にスチームを注入した後、スチームとの密度差を小さくするため、加圧媒体として例えば３００〜５００℃に加熱した窒素ガスを注入する。

特許文献１、２に提案の加硫方法によれば、１００℃よりも相当に高温にした窒素ガスが必要になるため、使用するエネルギが増大する。一方で、実際には加硫ブラダが過度に加熱されることになり、エネルギに無駄が生じる。

特許平９−１９９３１号公報 特開平５−１０４５４０号公報

本発明の目的は、使用するエネルギの浪費を抑えつつ、加硫ブラダの上下温度差を効果的に小さくすることができる空気入りタイヤの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方法は、筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで標準状態で前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記グリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダの内部に注入する際の前記加圧媒体の注入温度を、１００℃以下、かつ、前記所定の内圧にして膨張させた状態の前記加硫ブラダの内部での前記加圧媒体の分圧における前記加圧媒体の密度が、前記加熱媒体の分圧における前記加熱媒体の密度以下になる温度に設定することを特徴とする。

本発明によれば、前記加硫ブラダの内部に注入する際の前記加圧媒体の注入温度を、１００℃以下にするので、加圧媒体の加熱に要するエネルギを抑制できる。さらに、前記所定の内圧にして膨張させた状態の前記加硫ブラダの内部での前記加圧媒体の分圧における前記加圧媒体の密度が、前記加熱媒体の分圧における前記加熱媒体の密度以下になる温度に設定することで、グリーンタイヤを加硫している加硫ブラダの内部では、加熱媒体が上方に偏在することなく、加圧媒体と加熱媒体とが適度混在した状態になる。これにより、使用するエネルギの浪費を抑えつつ、加硫ブラダの上下温度差を効果的に小さくできる。これに伴って、加硫したタイヤの加硫程度のばらつきが上下で小さくなるので、タイヤ品質の向上にもつながる。

ここで、例えば、前記注入温度よりも低温の前記加圧媒体を、前記加硫ブラダの内部に注入する前に、加熱器により直接加熱して加温する。或いは、前記注入温度よりも低温の前記加圧媒体を、前記加硫ブラダの内部に注入する前に、断熱体積調整器により断熱圧縮して加温する。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法を行う加硫装置の全体概要を例示する説明図である。 圧力０．７ＭＰａにおける窒素ガスの密度の温度依存性を例示するグラフ図である。 窒素ガスの注入温度を１００℃にした場合に、加硫ブラダの内部のスチームと窒素ガスのそれぞれの分圧条件下で、窒素ガスの密度をスチームの密度以下にする圧力条件を例示するグラフ図である。 本発明の空気入りタイヤの加硫方法を行う別の加硫装置の全体概要を例示する説明図である。 従来例における上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を例示するグラフ図である。 実施例における上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を例示するグラフ図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの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に例示する空気入りタイヤの加硫装置１（以下、加硫装置１という）は、ゴム製の筒状の加硫ブラダ２を有している。加硫ブラダ２には、中心機構４を構成するセンターポスト４ａが上下に挿通している。加硫ブラダ２の上側クランプ部３ａ、下側クランプ部３ｂはそれぞれ、センターポスト４ａに取り付けられた円盤状の上側クランプ保持部５ａ、下側クランプ保持部５ｂにより保持されている。

センターポスト４ａの外周側の位置には注入口６が設けられている。注入口６からはスチーム等の加熱媒体Ｍ１が加硫ブラダ２の内部に注入される。また、標準状態（温度０℃、圧力１ａｔｍ）において加熱媒体Ｍ１よりも比重の大きい加圧媒体Ｍ２が注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入される。加圧媒体Ｍ２としては、例えば窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。

注入口６は下方に延びる注入ライン７に接続されている。注入ライン７には加熱器８が接続されている。尚、中心機構４には、加硫ブラダ２の内部の流体を外部に排出する排出口および排出ラインも設けられている。

注入口６からの加熱媒体Ｍ１および加圧媒体Ｍ２の注入方向は水平方向に対して適宜の向きに設定されるが、例えば、０°以上３０°以下の傾斜角度で外周側に向かって上向きに設定される。注入口６は周方向に間隔をあけて、例えば等間隔で複数設けることが好ましい。

本発明の加硫方法を用いてグリーンタイヤＧを加硫するには、図１に例示するように、グリーンタイヤＧをタイヤモールド１０の内部に横置き状態で配置する。この実施形態では、タイヤモールド１０は周方向に複数に分割された環状のセクタ１０ａと、環状の上側サイドプレート１０ｂ、環状の下側サイドプレート１０ｃで構成されている。加硫ブラダ２はグリーンタイヤＧの内側に挿入され、タイヤモールド１０を閉型した状態にする。

次いで、注入ライン７を通じて加熱媒体Ｍ１としてスチームを供給し、注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入して、加硫ブラダ２を膨張させつつ加熱する。加硫ブラダ２の内部に注入する際の加熱媒体Ｍ１の注入温度は例えば２００℃程度であり、注入圧力は１．４ＭＰａ程度である。２００℃、１．４ＭＰａにおけるスチームの密度は、７．６０２ｋｇ／ｍ³である。

次いで注入ライン７を通じて加圧媒体Ｍ２を供給し、注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入することにより、加硫ブラダ２をさらに膨張させる。本発明では、加硫ブラダ２の内部に注入する際の加圧媒体Ｍ２の注入温度Ｔｅについて特別な工夫をしている。この注入温度Ｔｅについては後述する。

このように注入した加熱媒体Ｍ１および加圧媒体Ｍ２によって加硫ブラダ２を所定の内圧Ｐにして膨張させた状態にする。この加硫ブラダ２により、グリーンタイヤＧの内周面は押圧され、これに伴い、グリーンタイヤＧはタイヤモールド１０に押圧されつつ加熱されて加硫が行われる。

予め設定された加硫時間が経過した後は、排気口から排気ラインを通じて加硫ブラダ２の内部に存在している加熱媒体Ｍ１や加圧媒体Ｍ２を外部に排出する。上側サイドプレート１０ｂは上方移動させ、それぞれのセクタ１０ａは拡径方向に移動させてタイヤモールド１０を開型する。次いで、加硫したタイヤを上方移動させて収縮した加硫ブラダ２から抜き出して加硫装置１から取り出す。

本発明では、加圧媒体Ｍ２の注入温度Ｔｅを１００℃以下にする。この実施形態では、この注入温度Ｔｅよりも低温の加圧媒体Ｍ２を、加硫ブラダ２の内部に注入する前に、加熱器８により直接加熱して注入温度Ｔｅに加温する。

また、この注入温度Ｔｅを、所定の内圧Ｐにして膨張させた状態の加硫ブラダ２の内部での加圧媒体Ｍ２の分圧Ｐ２における加圧媒体Ｍ２の密度Ｄ２が、加熱媒体Ｍ１の分圧Ｐ１における加熱媒体Ｍ１の密度Ｄ１以下になる温度に設定する。

例えば、１．４ＭＰａ、２００℃の加熱媒体Ｍ１を注入した加硫ブラダ２の内部に、２．１ＭＰａの加圧媒体Ｍ２を注入して、加硫ブラダ２を所定の内圧Ｐ（＝２．１ＭＰａ）にして膨張させた場合を考える。加熱媒体Ｍ１の分圧Ｐ１は１．４ＭＰａ、加圧媒体Ｍ２の分圧Ｐ２は０．７ＭＰａ（＝２．１ＭＰａ−１．４ＭＰａ）になる。分圧Ｐ２における加圧媒体Ｍ２の密度Ｄ２は、図２の線分Ｃ１に例示するとおりである。そして、加熱媒体Ｍ１の分圧Ｐ１における加熱媒体Ｍ１の密度Ｄ１は、７．６０２ｋｇ／ｍ³である。そこで、密度Ｄ２が密度Ｄ１（＝７．６０２ｋｇ／ｍ³）以下になる加圧媒体Ｍ２の温度を図２の線分Ｃ１から求めると約８０℃以上になる。したがって、注入温度Ｔｅを８０℃以上にすることなる。

したがって、本発明によれば加圧媒体Ｍ２の注入温度Ｔｅを８０℃以上１００℃以下に設定する。これに伴い、加硫ブラダ２の内部に注入する前に加圧媒体Ｍ２を１００℃超に加熱する必要がないので、加圧媒体Ｍ２の加熱に要するエネルギを抑制できる。また、加圧媒体Ｍ２を１００℃超に加熱するための大掛かりな装置も不要になる。それ故、当業者にとって多大な省エネルギのメリットが得られる。

加えて、加圧媒体Ｍ２の密度Ｄ２を、加熱媒体Ｍ１の密度Ｄ１以下にすることで、グリーンタイヤＧを加硫している加硫ブラダ２の内部では、従来のように相対的に軽い加熱媒体Ｍ１が上方に偏在することなくなり、加圧媒体Ｍ２と加熱媒体Ｍ１とが適度混在した状態になる。また、必要以上に加熱した加圧媒体Ｍ２が加硫ブラダ２の内部に注入されて加硫ブラダ２が過大に加熱されることもない。それ故、グリーンタイヤＧの加硫に使用するエネルギの浪費を大幅に抑えつつ、加硫ブラダ２の上下温度差を効果的に小さくできる。これに伴って、加硫したタイヤの加硫程度のばらつきが上下方向で小さくなるので、タイヤ品質の向上にもつながる。

加硫ブラダ２の内部に加熱媒体Ｍ１としてスチームを注入した後、加圧媒体Ｍ２として窒素ガスを注入した場合、それぞれの分圧Ｐ１、Ｐ２条件下での窒素ガスの密度Ｄ２をスチームの密度Ｄ１以下にする要件を満足するのは、図３に例示する線分Ｃ２および線分Ｃ２よりも下方の領域（斜線部の領域）となる。このように、スチームおよび窒素ガスの圧力を調整することで、上記要件を満足する窒素ガスの注入温度Ｔｅを比較的低温にすることができる。

図４に例示する加硫装置１のように、注入ライン７には図１に例示した加熱器８に代えて断熱体積調整器９を接続することもできる。断熱体積調整器９は、断熱容器と、断熱容器の収容容積を変化させるピストンとで構成されている。この加硫装置１では、注入温度Ｔｅよりも低温の加圧媒体Ｍ２を、加硫ブラダ２の内部に注入する前に、断熱体積調整器９により断熱圧縮して注入温度Ｔｅに加温する。

加硫装置１には、図１に例示した加熱器８と図４に例示した断熱体積調整器９を注入ライン７に直列に接続して設けることもできる。そして、加熱器８と断熱体積調整器９とにより順に加熱して注入温度Ｔｅに加温した加圧媒体Ｍ２を加硫ブラダ２の内部に注入することもできる。或いは、断熱体積調整器９と加熱器８とにより順に加熱して注入温度Ｔｅに加温した加圧媒体Ｍ２を加硫ブラダ２の内部に注入することもできる。

図１に例示する加硫装置と同様の装置を用いて、１．４ＭＰａ、２００℃のスチームを加硫ブラダの内部に注入した後、２．１ＭＰａの窒素ガスの注入温度のみを２通りに異ならせて（従来例、実施例）、加硫ブラダの内圧を２．１ＭＰａにしてグリーンタイヤを加硫した。この加硫中のグリーンタイヤの上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を測定し、その結果を図５、６に示す。図５に示す従来例では窒素ガスの注入温度を４０℃、図６に示す実施例では窒素ガスの注入温度を９０℃にした。

従来例、実施例ではそれぞれ、加硫終了時の上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面との温度差は１５．０℃、１．５℃であった。この結果から、実施例は従来例に比して、加硫ブラダの上下温度差を効果的に小さくすることができることが分かる。

１ 加硫装置
２ 加硫ブラダ
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
６ 注入口
７ 注入ライン
８ 加熱器
９ 断熱体積調整器
１０ タイヤモールド
１０ａ セクタ
１０ｂ 上側サイドプレート
１０ｃ 下側サイドプレート
Ｇ グリーンタイヤ
Ｍ１ 加熱媒体
Ｍ２ 加圧媒体

Claims (3)

1. 筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで標準状態で前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記グリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、
   前記加硫ブラダの内部に注入する際の前記加圧媒体の注入温度を、１００℃以下、かつ、前記所定の内圧にして膨張させた状態の前記加硫ブラダの内部での前記加圧媒体の分圧における前記加圧媒体の密度が、前記加熱媒体の分圧における前記加熱媒体の密度以下になる温度に設定することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
2. 前記注入温度よりも低温の前記加圧媒体を、前記加硫ブラダの内部に注入する前に、加熱器により直接加熱して加温する請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
3. 前記注入温度よりも低温の前記加圧媒体を、前記加硫ブラダの内部に注入する前に、断熱体積調整器により断熱圧縮して加温する請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。

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