JP3954195B2 - タイヤ成型装置およびそれを用いたタイヤ成型方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、グリーンタイヤの製造に用いて好適なタイヤ成型装置およびそれを用いたタイヤ成型方法に関するものであり、製品タイヤの内部加硫度、ひいては、それの所要部材の物性の、適宜のコントロールを可能とし、また、タイヤ内部の十分均一な加硫の他、加硫時間の短縮をも可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
成型ドラム上で成型してなる従来の一般的なグリーンタイヤや、特開昭６３−８９３３６号公報に開示されているような、製品タイヤの内周面形状と対応する外輪郭形状を有するコア上にゴムストリップを巻回して成型してなるグリーンタイヤ等を加硫モールド内で加硫成形するに当たっての加硫時間の設定は、通常は、加硫の進行が最も遅れる、たとえば、ビード部、トレッドショルダー部等での加硫度合を基準として行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これがため、加硫の開始から終了に至るまでの時間が総じて長くなって加硫能率が低いという問題があり、しかも、加硫モールドに接触する部分と、接触しない内部部分との間に、温度勾配に起因する加硫度の差が生じることから、内部部分の加硫度を適正なものとした場合には、加硫モールドとの接触部分が過加硫になるという問題もあった。
【０００４】
この一方で、ゴムの配合を考慮して加硫速度を速め、加硫時間の短縮を図った場合には、ゴム練り、ゴムへの型付け等に際する発熱によって不測のスコーチが生じたり、製品タイヤのゴム物性が所期した通りのものにならない等の他の問題があった。
【０００５】
その上、この従来技術では、タイヤ深部の加硫が遅れる傾向にあることは別として、所要に応じた特定部分だけの加硫度を高めまたは低めることによって、タイヤのゴム物性を作為的にコントロールすることが実質的に不可能であった。
【０００６】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点をことごとく解決することを課題として検討した結果なされたものであり、それの目的とするところは、製品タイヤに所期した通りのゴム物性を付与することに加え、スコーチの発生を十分に防止してゴムの押出し等の作業性を向上させることはもちろんとして、加硫時間の短縮に基づく加硫能率の向上と併せて、タイヤ内部の均一加硫を実現してなお、製品タイヤの所要部分のゴム物性を作為的にコントロールすることができるタイヤ成型装置およびそれを用いたタイヤ成型方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のタイヤ成型装置は、回転駆動される成型型上に、帯状ゴム部材、たとえば、幅が１０〜４０ｍｍ、厚みが０．５〜３ｍｍ程度のゴムストリップを、成型型の周方向および軸線方向の両方向に巻回してタイヤを成型するものであり、帯状ゴム部材の供給手段と成型型との間に、帯状ゴム部材の加熱手段を配設し、この加熱手段を、帯状ゴム部材に接触して、それの供給速度とほぼ等しい周速で回転する一の熱ロールにより構成するとともに、その熱ロールに帯状ゴム部材を押圧する前後二個の押圧ローラを、少なくとも一方は、熱ロールの周方向に位置可変として配設したものである。
【０００８】
ここで好ましくは、帯状ゴム部材の供給手段を定容積押出装置により構成し、また好ましくは、成型型を、製品タイヤの内面形状と対応する外輪郭形状を有する、可撓材料または剛性材料からなるコアにより構成する。
【０００９】
そしてまた好ましくは、加熱手段を、帯状ゴム部材に接触して、それの供給速度とほぼ等しい周速で回転する熱ロールおよび、帯状ゴム部材に対向して位置する赤外線照射装置の双方によって構成する。
ところで、赤外線照射装置を用いる場合には、それを帯状ゴム部材に対して接近および離反可能に構成することが好ましい。
【００１０】
この発明のタイヤ成型方法は、帯状ゴム部材の供給手段から繰り出されるその帯状ゴム部材を、加熱手段を経て成型型上に巻回するに当たり、加熱手段による帯状ゴム部材の加熱温度を、その帯状ゴム部材の巻回位置に応じて長さ方向で適宜に変化させることを特徴とするものである。
【００１１】
ここでは、帯状ゴム部材を成型型上に巻回するに先だって、その帯状ゴム部材を、加熱手段をもって、それの巻回位置に応じた所要温度に加熱することで、たとえば、グリーンタイヤの、加硫モールド内での加硫の進行が最も遅れる傾向にある内部部分の温度を予め十分に高めることができ、これにより、タイヤ全体を均一に加硫するに要する時間を有効に短縮し、併せて、加硫モールドとの接触部分への過加硫の発生を効果的に防止することができる。
【００１２】
従ってここにおいては、加硫速度を速めるための特別のゴム配合を行うことが不要となり、これがため、ゴムの成形等に際するスコーチの発生を防止し、併せて、製品タイヤのゴム物性を所期した通りのものとすることができる。
【００１３】
ところで、このゴム物性との関連において、製品タイヤのゴムの、たとえばモジュラスは、それの加硫度との関連において変化するものであり、また、その加硫度は、帯状ゴム部材の加熱手段による予備加熱温度によっても変化するものであることよりすれば、同一の帯状ゴム部材の予備加熱温度をそれの巻回位置に応じて適宜に変化させることで、製品タイヤの構成各部の加硫度を所要に応じて異ならせることができ、この結果として、ゴム物性を、同一種類のゴム部材を用いてなお、作為的にコントロールすることができる。
【００１４】
ここで、帯状ゴム部材の供給手段は、予め別工程で帯状に成形して巻回してなる冷却ゴムロールの他、カレンダー、押出機、ローラダイ等によって構成することも可能であるが、帯状ゴム部材の寸法精度及び質量精度の向上のためには、それを定容積押出装置にて構成することが好ましい。
【００１５】
そして、ここでの成型型は、従来から広く一般に使用されているフラット成型ドラム、更生タイヤ用の台タイヤ、マンドレル等にて構成し得ることはもちろんであるが、製品タイヤの内面形状と対応する外輪郭形状を有するコアにて構成した場合には、その上で成型されたグリーンタイヤを、そのコアとともに加硫モールド内に直接的に装填することができ、従来の課題であったグリーンタイヤの搬送時の変形の問題がなくなる。
【００１６】
また、加熱手段を熱ロールにより構成した場合には、それの、帯状ゴム部材との接触長さを選択することで、熱ロールそれ自身の加熱温度の調節と相俟って、その帯状ゴム部材の加熱温度を所要に応じて調整することができる。
【００１７】
加熱手段を、熱ロールと、赤外線照射装置とによって構成したときは、赤外線照射装置の照射量制御および、照射のオン・オフ制御をもっても加熱温度を適宜に調整することができる他、その赤外線照射装置それ自体を、帯状ゴム部材に対して接近および離反変位させることによっても、帯状ゴム部材の加熱温度を、それの長さ方向で漸次変化させることができる。なお、タイヤ内部の均一加硫は熱ロールにより、また、ゴム物性の作為的コントロールは赤外線照射装置によるのが各々好適で、他方の手段を併せて補助的に使用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施の形態を示す略線斜視図であり、図中１は定容積押出装置を示す。
従来既知のこの定容積押出装置１は、その口金２を経て、たとえば、幅が１０〜４０ｍｍ、厚みが０．５〜３ｍｍのそれぞれの範囲内の帯状ゴム部材３を高い寸法精度をもって押出し成形する。
【００１９】
このような定容積押出装置１と隣接する位置に、加熱手段の一例としての熱ロール４を配設し、この熱ロール４を、帯状ゴム部材３の供給速度とほぼ等しい周速で回転可能ならしめるとともに、熱ロールそれ自身の加熱温度を、コントローラ５によって調節可能ならしめる。
【００２０】
そして、かかる熱ロール４と隣接する位置には、成型型、好適には、製品タイヤの内面形状と対応する外輪郭形状を有する可撓性のもしくは剛性のコア６を配設し、このコア６に、それを軸線の周りに所要の周速で駆動する図示しないモータを連結する。ここで、このコア６は、そこへ送給される帯状ゴム部材３を、コア６の所要位置に適正に巻回すべく、後述するように、帯状ゴム部材３の供給姿勢に対して相対姿勢を適宜に変更可能ならしめることが好ましく、また、帯状ゴム部材３の巻回位置の周速を、その巻回位置の回転半径との関係の下で、帯状ゴム部材３の送給速度と実質的に等しく保つことが好ましい。
【００２１】
これがため、たとえば、帯状ゴム部材３が常に一定位置で、一定の姿勢でコア６に供給される場合には、図２に示すように、少なくとも、コア６を、それの高さ方向Ｖおよび軸線方向Ｈのそれぞれの方向に並進運動自在として、コア上への帯状ゴム部材３の積層を、タイヤサイズの切り替え等に対処可能とし、また、そのコア６を、それの軸線を含む水平面内でそれと直交する中心線の周りで揺動自在として、帯状ゴム部材３の巻回位置に応じたコア６の回転姿勢の変更を可能とする。
【００２２】
図３は、このことを、コア６の一方の側面部分から頂部にかけて帯状ゴム部材３を順次に巻回する場合について示す説明図であり、この場合には、一定の位置に、一定姿勢で供給される帯状ゴム部材３に対し、コア６の回転軸線を垂直姿勢から水平姿勢まで漸次変化させながら、その帯状ゴム部材３を巻回し、これと併せて、その巻回位置の、回転軸線からの距離の変化および、コア６の揺動中心に対する水平方向位置の変化に応じて、コア６の高さおよび水平位置を変化させることで、コア６のほぼ全体にわたる、一定の条件の下での一連の巻回を行うことができる。
なおここで、コア６の他方の側面部分から頂部にかけての巻回もまた、上述したとほぼ同様にして行い得ることは勿論である。
【００２３】
ここで、帯状ゴム部材３の供給速度が一定である場合には、それの巻回位置の、コア６の回転中心からの距離が漸次変化してもなお、巻回位置のコア速度が、帯状ゴム部材３の供給速度と実質的に等しくなるようにコア６の回転速度をコントロールする。
【００２４】
なお、成型型を、それの円筒状外周面にだけ帯状ゴム部材３を巻回する、図４に示すようなフラット成型ドラム７とするとともに、帯状ゴム部材３を、成型ドラム７の前方側周面に、そのドラム７のほぼ半径方向内方に向けて押圧する構成とした場合には、その成型ドラム７を、図に矢印Ａで示すように前後方向に揺動させることで、帯状ゴム部材３の積層に伴う外径の増加およびタイヤサイズの切り替え等に対処し、また、図に矢印Ｂで示すように、成型ドラム７の中心を通る垂線の周りで旋回させることで、帯状ゴム部材３の巻回位置を、ドラム７の軸線方向に変化させることができる。
【００２５】
以上のように構成してなる装置における帯状ゴム部材の予備加熱は、図１に示すように、定容積押出機１の口金２によって押出し成形された、所要の断面寸法の帯状ゴム部材３を、予め所定の温度に加熱され、帯状ゴム部材３の押出し速度と実質的に等しい周速で回転される熱ロール４の周面に、所要の長さにわたって面接触させることにより行うことができ、これにより、帯状ゴム部材３は、通常は、１３０〜１８０℃程度の温度に加熱される。
【００２６】
ちなみに、２００℃に加熱した熱ロール４を用い、１．０ｍ／ｓの速度で押出し成形した、１００℃の温度で、０．５ｍｍ厚さの帯状ゴム部材３を１５０℃に加熱するに要する、帯状ゴム部材３と熱ロール４との所要の接触長さを求めるべく、そのゴム部材３の、熱ロール４への接触時間と、帯状ゴム部材３の温度との関係を測定したところ、図５にグラフで示す通りとなった。これによれば、両者の接触時間を１．２秒とすることで、帯状ゴム部材３を所要の１５０℃まで加熱し得ることが明らかであり、従って、両者の接触長さを１．２ｍとすることで、所要の加熱を実現できることが解る。
【００２７】
ところで、定容積押出機１の口金２から押出し成形するだけでは、帯状ゴム部材３の寸法精度等が不足するときには、その帯状ゴム部材３をローラダイその他の成形手段に再度通過させることもできる。またここで，帯状ゴム部材３を、所要の長さにわたって、熱ロール４の周面に確実に接触させるためには、その熱ロール４の前後各部に、少なくとも一方は、ロール４の周方向に位置可変の押圧ローラ８，９を配設する。
【００２８】
なおここで、熱ロール４による、帯状ゴム部材３の一連の加熱中における加熱温度の変更は、コントローラ５の設定温度の変更および、帯状ゴム部材３のロール接触長さの変更の少なくとも一方により行うことができる。
【００２９】
このようにして所要の温度に加熱された帯状ゴム部材３はその後、コア６の周面の、帯状ゴム部材３の供給速度と実質的に等しい周速で回転する所要の巻回位置に、アプライヤ１０をもって押圧されつつ巻回される。この場合、コア６は、アプライヤ１０に対する相対姿勢を、図３に示すように次第に変更することができる。
【００３０】
ところで、定容積押出機１から押出された帯状ゴム部材３を、コア６上にこのように巻回するに当たり、そのゴム部材３の押出し速度に対して、熱ロール４およびコア６のそれぞれの周速を適宜に調節することで、帯状ゴム部材３に所要の大きさの張力を作用させることもでき、また、その張力を、帯状ゴム部材３に変形をもたらす程度の大きさとすることもできる。
【００３１】
以上のようにして帯状ゴム部材３をコア上で多数回にわたって積層巻回してタイヤを成型する場合、従来技術では、加硫モールド内での加硫終了時間がとくに長くかかることになるタイヤ内部の構成に寄与する帯状ゴム部材３の予備加熱温度をそれの他の部分より高く設定することにより、タイヤ全体としての加硫時間を有効に短縮してなお、タイヤ全体の加硫度を十分均一なものとすることができ、このことは、帯状ゴム部材３部分の長さ方向で、それに所定の温度差をつけつつその全長にわたって予備加熱して、成型されたタイヤの全体がある特定温度以上の温度を有するものとした場合にとくに顕著である。
【００３２】
従ってここでは、加硫速度を速めるための特別のゴム配合を選択する必要なしに、加硫時間の短縮を実現することができ、しかも、加硫モールドとの接触部分への過加硫の発生を十分に除去することができる。
【００３３】
またここでは、タイヤがその全体にわたって所定の加硫度に加硫されることは当然として、帯状ゴム部材３の、前述したような予備加熱における、加熱温度の調節に基づいて、加硫後のタイヤの構成各部の加硫度を所要に応じて変化させることもでき、これによれば、同一の帯状ゴム部材３にて構成したタイヤでありながら、構成各部のゴム物性を所要に応じて作為的にコントロールすることができ、その結果として、製品タイヤに、異種のゴム材料の適用なしに、ゴム硬度を漸次変化させたビードフィラーやタイヤ摩耗時に対応してトレッドゴムの深さ方向に好適な物性を付与する等が可能となる。
【００３４】
図６は、加熱手段を赤外線照射装置１１にて構成してなる略線側面図であり、これは、定容積押出機１の口金２から押出された帯状ゴム部材３の、所定の平面内での走行を複数本のフリーローラ１２によって案内するとともに、それらのフリーローラ１２の上側に、好ましくは、それらのフリーローラ１２、ひいては、その上を走行する帯状ゴム部材３に接近および離反変位可能に赤外線照射装置１１を配設したものである。
【００３５】
この装置での帯状ゴム部材３の予備加熱は、赤外線照射装置１１の照射量を制御することまたは、照射をオン・オフ制御することによって行うことができ、帯状ゴム部材３の表面を、たとえば２５０〜３５０℃程度まで加熱することができる。またここで、赤外線照射装置１１を、帯状ゴム部材３に対して接近もしくは離反変位させた場合には、帯状ゴム部材３の予備加熱温度を、それの長さ方向で漸次変化させることができる。
【００３６】
また図７は、加熱手段を、熱ロール４と赤外線照射装置１１との両者にて構成したものであり、これによれば、熱ロール４と赤外線照射装置１１とのそれぞれによる予備加熱温度の調節を、相互に独立に行わせるこで、より広い温度範囲にわたる、よりきめ細かな予備加熱を行うことができる。
【００３７】
そして、これらのいずれの加熱手段を用いる場合であっても、送給される帯状ゴム部材３の所要部分を所期した通りの温度に予備加熱することで、先に述べたと同様の効果をもたらすことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、不測のスコーチの発生を防止し、製品タイヤに所期したゴム物性を付与し得ることはもちろん、加硫時間を短縮して加硫能率を向上させるとともに、タイヤの均一加硫を実現して品質の向上をもたらすことができ、さらには、同一の帯状ゴム部材を使用して、タイヤの所要部分のゴム物性を作為的にコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す略線斜視図である。
【図２】コアの支持態様を示す略線斜視図である。
【図３】コアの姿勢の変更状態を示す説明図である。
【図４】フラット成型ドラムの支持態様を示す略線斜視図である。
【図５】帯状ゴム部材の温度上昇曲線を示すグラフである。
【図６】加熱手段の他の形態を示す略線斜視図である。
【図７】加熱手段のさらに他の形態を示す略線斜視図である。
【符号の説明】
１ 定容積押出機
２ 口金
３ 帯状ゴム部材
４ 熱ロール
５ コントローラ
６ コア
７ フラット成型ドラム
８，９ 押圧ローラ
１０ アプライヤ
１１ 赤外線照射装置
１２ フリーローラ

Claims (6)

1. 回転駆動される成型型上に、帯状ゴム部材を巻回してタイヤを成型する装置であり、
   帯状ゴム部材の供給手段と成型型との間に、帯状ゴム部材の加熱手段を配設し、この加熱手段を、帯状ゴム部材に接触して、それの供給速度とほぼ等しい周速で回転する一の熱ロールにより構成するとともに、その熱ロールに帯状ゴム部材を押圧する前後二個の押圧ローラを、少なくとも一方は、熱ロールの周方向に位置可変として配設してなるタイヤ成型装置。
2. 帯状ゴム部材の供給手段を、定容積押出装置により構成してなる請求項１に記載のタイヤ成型装置。
3. 成型型を、製品タイヤの内面形状と対応する外輪郭形状を有するコアにより構成してなる請求項１もしくは２に記載のタイヤ成型装置。
4. 加熱手段を、帯状ゴム部材に接触して、それの供給速度と等しい周速で回転する一の熱ロールと、帯状ゴム部材に対向して位置する赤外線照射装置との両者で構成してなる請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ成型装置。
5. 赤外線照射装置を、帯状ゴム部材に対して接近および離反可能としてなる請求項４に記載のタイヤ成型装置。
6. 帯状ゴム部材の供給手段から繰り出されるその帯状ゴム部材を、加熱手段を経て成型型上に巻回するに当たり、
   加熱手段による帯状ゴム部材の加熱温度を、その帯状ゴム部材の巻回位置に応じて長さ方向で変化させることを特徴とするタイヤ成型方法。

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