JP3699206B2 - エラストマー物品のガス加硫方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エラストマー物品、特に車両用ゴムタイヤのいわゆるガス加硫の方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用ゴムタイヤの加硫としては、従来、スチームである高熱容量の高温気体からなる加熱媒体と、不活性ガス、通常窒素ガス等である低熱容量の高圧気体からなる加圧媒体とを併用する、ガス加硫方法が広く採用されている。
【0003】
このものは、一般に、図4に示すように、金型a内に装填したタイヤbの内部空間cに、所定の温度と圧力を有する、前記加熱媒体を、加硫機内の中心機構内に設けた吸入口dから供給してタイヤを加熱し、タイヤが加硫に必要な基準温度に達したときに、又は基準時間を経過した時に、前記加熱媒体の供給を中止するとともに、この加熱媒体よりも高圧の前記加圧媒体を、加熱媒体が満たされた前記タイヤbの内部空間cに供給して、内圧をさらに上昇させている。この方法では、加圧媒体として任意の圧力を選ぶことができるため、スチーム加硫の欠点、すなわちスチームが飽和蒸気であるため温度と圧力とが一定の関係にあり、最適温度と最適圧力との双方を満足させることができないという欠点を補うことができるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のガス加硫方法では、前記加圧媒体が低熱容量を呈するとはいえ、常温温度で保管されているため加熱媒体との間の温度差が大であり、従って、この加圧媒体をタイヤ内部空間cに供給した際には、すでに充填された加熱媒体との間の混合、熱交換が迅速に達成されず、タイヤ内部空間c内において低温の加圧媒体が下方側に、又高温の加熱媒体が上方側に分離する傾向になる。その結果、加硫されるタイヤの温度上昇が、上方側b1と下方側b2とで相違するなど、加硫度が部分的に減じることとなり、品質低下を招くとともに、加硫時間を増大させるという問題があった。
【0005】
他方、エラストマー物品の加硫成形にあっては、加硫後に物品表面にキズが発生する場合があり、このキズ対策として加硫初期から高圧を負荷することが要求される。しかしながら、加熱媒体の圧力は、加圧媒体の圧力が20kgf/cm2 以上であるのに対して、一般に14〜15kgf/cm2 程度と低いために、前記キズ対策の発生を困難としていた。なお加熱媒体の高圧化も提案されうるが、この加熱媒体の温度と圧力とが一定の関係にあるため、過度の温度上昇を招き、エラストマー物品の品質を低下させることとなる。
【0006】
そこで本発明のうち請求項1記載の発明は、少なくとも、従来の加圧媒体の金型への供給に代え、この加圧媒体と加熱媒体とをタンク内で予め混合した混合気体として金型へ供給することを基本として、加硫度を均一化でき品質を高めるとともに、加硫後における物品表面でのキズ発生防止にも貢献しうるエラストマー物品のガス加硫方法の提供を目的としている。
【0007】
又請求項1記載の発明は、特に加硫度の均一化と加硫時間の短縮とを達成しうるエラストマー物品のガス加硫方法の提供を目的としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、混合タンクを用いることを基本として、加硫度を均一化でき品質を高めるとともに、加硫時間の短縮に役立ち、さらには加硫後における物品表面でのキズ発生防止にも貢献しうるエラストマー物品のガス加硫装置の提供を目的としている。
【0009】
請求項3記載の発明は、混合タンク内での加熱媒体と加圧媒体との攪拌をより均一かつ短時間で行うことができ、前記効果をより確実化しうるエラストマー物品のガス加硫装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のうちで請求項1記載の発明は、低熱容量かつ高圧の気体からなる加圧媒体が高熱容量かつ高温の気体からなる加熱媒体と混合タンク内で予め混合されることにより昇温された高圧の混合気体を、金型内に供給してエラストマー物品を加硫成形することを特徴としたものであります。
【0011】
又請求項1記載の発明は、前記混合気体の金型内への供給に先駆けて、加熱媒体を金型内に供給してエラストマー物品を加熱することを特徴としたものであります。
【0012】
又請求項2記載の発明は、高熱容量かつ高温の気体からなる加熱媒体を供給するとともに加熱用開閉弁を介して金型内に連通する加熱供給源と、
低熱容量かつ高圧の気体からなる加圧媒体を供給する加圧供給源と、
前記加熱供給源及び加圧供給源にそれぞれ混合加熱用開閉弁及び混合加圧用開閉弁を介して連通することにより前記加圧媒体が加熱媒体と混合して昇温される高圧の混合気体を生じさせる混合タンクとを具えるとともに、
前記加熱媒体の加硫室への供給を遮断し、前記混合タンクの混合気体を混合用開閉弁を介して前記金型内に導通させて前記混合気体を前記金型内に供給可能としたエラストマー物品のガス加硫装置である。
【0013】
又請求項3記載の発明は、混合タンク内に攪拌用のファンを設けたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下第1の発明であるガス加硫方法を、第2の発明であるガス加硫装置の一実施例とともに図面に基づき説明する。
【0015】
図1は、第2の発明のガス加硫装置1の一実施例を示す構成説明図であって、ガス加硫装置1は、未加硫のエラストマー物品である、本例では車両用のタイヤTを装填する装置本体1Aと、この装置本体1Aに加硫媒体2を供給する配管系統1Bとから構成される。
【0016】
ここで前記加硫媒体2とは、飽和蒸気状のスチームである高熱容量の高温気体からなる加熱媒体2Aと、不活性ガス、通常窒素ガス等である低熱容量の高圧気体からなる加圧媒体2Bとの総称であり、これらを区別するとき加熱媒体2A、加圧媒体2Bとよぶ。
【0017】
前記装置本体1Aは、タイヤ軸と同芯な中心機構3の周囲に、例えば上下に分離可能な上型5と下型6とからなる金型7を具え、この上型5、下型6の割り面が当接することによって、前記仕上がりタイヤTの輪郭形状をなすタイヤ装填用の加硫室9を形成する。
【0018】
又前記中心機構3には、前記加硫室9への加硫媒体2の吸入、排出を行なう吸入口10、排出口11が夫々開口するとともに、本例では、この加硫媒体2とタイヤTとの直接の接触を防ぐゴム製袋状のブラダー12が取付く。なおブラダー12を設けることなく、加硫室9内に、直接加硫媒体2を充填して加熱、加圧してもよい。
【0019】
前記配管系統1Bは、加硫媒体2を加硫室9へ供給する入側配管13と、加硫室9からの加硫媒体2を取り出す出側配管14とから構成される。
【0020】
前記入側配管13は、本例では、例えば一端が前記吸入口10に接続される導管15他端の分岐点15Pに連なり、かつ前記加熱媒体2Aを発生供給する加熱供給源17を加熱用開閉弁16を介して連結した加熱配管19Aと、前記加圧媒体2Bを発生供給する加圧供給源21を連結した加圧配管19Bと、前記加熱供給源17及び加圧供給源21からの媒体2A、2Bを混合タンク4内で混合して加硫室9に導入する混合配管19Cとを具える。またこの混合配管19Cは、前記加熱供給源17と加熱用開閉弁16との間の加熱配管19Aから分岐しかつ混合加熱用開閉弁22を介して前記混合タンク4に導通する混合加熱用配管25と、前記加圧配管19Bに連なりかつ混合加圧用開閉弁23を介して前記混合タンク4に導通する混合加圧用配管26と、前記混合タンク4から混合用開閉弁24を介して例えば導管15の分岐点15Pに導通する混合用配管27とを具える。又前記混合タンク4内には、例えば通電によって回転する攪拌用のファン29が取付く。
【0021】
従って、前記入側配管13は、混合加熱用開閉弁22と混合加圧用開閉弁23との弁操作によって、混合タンク4内に各媒体2A、2Bを供給してかつこれらを均一に混合でき、さらには前記加熱用開閉弁16と混合用開閉弁24との弁操作によって、前記加硫室9内に、加熱媒体2A又は混合気体の何れか一方のみを選択的に供給したり、又タイヤの取出し、シェーピンク等の際にこの供給を停止できる。
【0022】
又前記出側配管14は、本例では、一端が前記排出口11に接続される導管32と、この導管32他端の分岐点32Pに、開閉弁33を介して連結する排気配管35と、前記分岐点32Pに、開閉弁36を介してバキュウム37に連結する減圧配管38とを具える。なお、前記バキュウム37は、加硫処理後にタイヤを金型7から取出す際、加硫室9内を負圧して前記ブラダー12を折畳むためのものであり、従って、前記ブラダー12を設けないとき、前記開閉弁36、バキュウム37及び減圧配管38を排除してもよい。
【0023】
又前記配管系統1Bには、各導管15、32に、スリーウェイバルブである三方弁40、41が介在し、一方の三方弁40の空きポート40aには、例えばタイヤ成形用のシェーピング媒体の供給源42が連接されるとともに、他方の三方弁41の空きポート41aにはシェーピング媒体の排気管が連接される。
【0024】
然して、金型7内でのタイヤ成形(シェーピング)から成形終了に際して、すべての開閉弁16、22、23、24、33、36を閉止し、三方弁40、41を介してシェーピング媒体を加硫室9に供給、排出する。
【0025】
又本実施例のガス加硫方法においては、前記シェーピングの後、開閉弁16、22が開放され、加熱供給源17からの加熱媒体2Aが加熱配管19A及び導管15をへて加硫室9内に導入され、タイヤの加熱工程が行われるとともに、加熱媒体2Aの一部が混合加熱用配管25をへて混合タンク4内に満たされる。このとき、加熱媒体2Aは、通常、198〜200℃かつ14〜15kgf/cm2 の範囲、例えば14kgf/cm2 で用いられ、また加熱工程は5分程度行われる。
【0026】
又この加熱工程の途中において、開閉弁22の閉止と開閉弁23の開放とが順次行われ、加熱媒体2Aが満たされた混合タンク4内に、さらに高圧の加圧媒体2Bが充填される。このとき、加圧媒体2Bは、通常、常温(40℃程度)かつ18〜30kgf/cm2 の範囲、例えば25kgf/cm2 で用いられる。従って、混合タンク4内の圧力は、14kgf/cm2 から加圧媒体2Bの圧力と等しい25kgf/cm2 まで上昇するとともに、低熱容量の加圧媒体2Bは、加熱媒体2Aとの混合によって、加熱媒体2Aに近い高温まで昇温される。なおこの混合は1分程度行われる。
【0027】
このように混合気体の温度、圧力の設定は、加熱媒体2Aの温度と加圧媒体2Bの圧力とによって、自在に制御可能であり、又ファン29の作動によって、迅速かつより均一な混合が達成される。
【0028】
又前記加熱工程の後、開閉弁16、23の閉止と開閉弁24の開放とが順次行われ、加熱媒体2Aの加硫室9への供給及び加圧媒体2Bの混合タンク4への供給が夫々遮断されるとともに、前記混合タンク4で形成された混合気体が、混合用配管27、導管15をへて加硫室9内に導入され、例えば25kgf/cm2 程度の圧力の基での加圧工程が前記高温状態にて10分程度行われる。このとき、加圧媒体2Bは、混合タンク4内の混合によってすでに昇温されているため、加硫室9内での温度ムラが低減される。
【0029】
なお混合タンク4の容量は、前記加硫室9の容量以上とすることが加圧工程での圧力を高圧に維持するために好ましい。
【0030】
前記加熱工程、加圧工程からなる加硫処理が終了した後、開閉弁24が閉止され、混合気体の供給を停止するとともに、開閉弁33が開放され、加硫室9内の各媒体2A、2Bは、導管32及び排気配管35をへて例えば大気中に排気される。
【0031】
又タイヤTを金型7から取出す際、開閉弁33を閉じかつ開閉弁36を開くことによって加硫室9を負圧し、ブラダー12の折畳みが行われる。
【0032】
このように、本例のガス加硫装置1では、前記開閉弁16、22、23、24の開閉動作によって、加熱媒体2Aを金型7内に供給しエラストマー物品を加熱した後、混合タンク4内で予め混合される混合気体を金型7内に供給できる。即ち、加熱媒体2Aによる加熱工程の後、混合気体による加圧工程を行なう本実施例のガス加硫方法を実施しうる。前記加圧媒体2Bは、混合タンク4内での混合によって、初期の設定圧力を有したまま加熱媒体2Aに近い温度まで昇温されるため、金型7内に供給された際には、すでに加熱工程時に充填された加熱媒体2Aとの間の混合が温度的に均一化され、エラストマー物品を温度ムラなく所定温度で加硫することができ、品質を高めるとともに、加硫時間の短縮化を達成しうる。
【0033】
又本例のガス加硫装置1では、加熱媒体2Aを単独で用いた前記加熱工程を排除し、加硫初期から、前記混合気体を金型7内に供給して、加熱・加圧工程を同時に行なう、本発明以外の場合にも利用できる。加硫温度を適正に保ちながら、加硫初期から高い圧力を付加してエラストマー物品を金型7に強く圧接させることができ、物品表面でのキズの発生を抑制しうる。
【0034】
この本発明の方法以外の場合を説明すると、ガス加硫方法では、前記シェーピングの後、開閉弁22を開放し、加熱供給源17からの加熱媒体2Aを混合タンク4内に満たした後、開閉弁22の閉止と開閉弁23の開放とを順次行ない、混合タンク4内にさらに高圧の加圧媒体2Bを充填して、高温高圧の混合気体を形成する。又開閉弁23の閉止と開閉弁24の開放とによって、混合タンク4内の混合気体は、前記加硫室9内に導入され、加硫初期からの加熱・加圧工程を実施できる。なお図3に、この加熱・加圧工程における工程図を示す。
【0035】
【実施例】
表1の仕様に基づき、前記実施例のガス加硫方法を用いて、タイヤサイズ185R14の生タイヤを加硫し、その時のタイヤ上方側のビード部B1と下方側のビード部B2とでの加硫温度上昇の相違を比較測定した。同様に、従来方法を用いて加硫したときの加硫温度上昇の相違を比較測定し、その測定結果を、実施例のものとともに図2に示す。
【0036】
図2に示すように、前記した実施例のガス加硫方法では、加圧工程に突入した後の上方側ビード部B1と下方側ビード部B2との加硫度の差が低減し、品質低下が抑制されるのがわかる。しかも加硫に必要な時間は、加硫の遅れる、すなわち加硫度が低いビード部B2側で決定されるため、このビード部B2側の加硫度が改善された分、加硫時間の短縮が可能となり、生産性を向上させることができる。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】
叙上の如く本発明のエラストマー物品のガス加硫方法及びその装置は、加圧媒体と加熱媒体とを混合タンク内で予め混合してなる高温高圧の混合気体を用いているため、金型内の温度分布が均一化され、エラストマー物品を温度ムラなく加硫することができ、品質低下を防ぐとともに、加硫時間の短縮化を達成しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の加硫装置の一実施例を示す構成説明図である。
【図2】本発明の加硫装置によるタイヤの加硫状態を示すグラフである。
【図3】 本発明以外のガス加硫方法を単に説明する工程図である。
【図4】従来のガス加硫装置を説明する構成説明図である。
【符号の説明】
2A 加熱媒体
2B 加圧媒体
7 金型
16 加熱用開閉弁
17 加熱供給源
21 加圧供給源
22 混合加熱用開閉弁
23 混合加圧用開閉弁
24 混合用開閉弁
29 ファン
Claims (3)
- 低熱容量かつ高圧の気体からなる加圧媒体が高熱容量かつ高温の気体からなる加熱媒体と混合タンク内で予め混合されることにより昇温された高圧の混合気体を、金型内に供給してエラストマー物品を加硫成形するとともに、
前記混合気体の金型内への供給に先駆けて、前記加熱媒体を金型内に供給し、この金型に装填するエラストマー物品を加熱することを特徴とするエラストマー物品のガス加硫方法。 - 高熱容量かつ高温の気体からなる加熱媒体を供給するとともに加熱用開閉弁を介して金型内に連通する加熱供給源と、
低熱容量かつ高圧の気体からなる加圧媒体を供給する加圧供給源と、
前記加熱供給源及び加圧供給源にそれぞれ混合加熱用開閉弁及び混合加圧用開閉弁を介して連通することにより前記加圧媒体が加熱媒体と混合して昇温される高圧の混合気体を生じさせる混合タンクとを具えるとともに、
前記加熱媒体の加硫室への供給を遮断し、前記混合タンクの混合気体を混合用開閉弁を介して前記金型内に導通させて前記混合気体を前記金型内に供給可能としたエラストマー物品のガス加硫装置。 - 前記混合タンクは、混合タンク内に加熱媒体と加圧媒体とを攪拌するファンを具えたことを特徴とする請求項2記載のエラストマー物品のガス加硫装置。
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