JP4176246B2 - タイヤの加硫成形方法および加硫金型の加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【 発明の属する技術分野】
この発明は、タイヤの内表面を規定する高剛性の内型と、タイヤの外表面を規定する外型とで画成されるキャビティ内で、内型上に配設したゴム素材を加硫成形するタイヤの加硫成形方法および、それに用いる加硫金型、とくには内型の加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の加硫成形方法としては、例えば特開昭６２−２７０３０８号公報に開示されたものがある。
これは、図４に、加硫金型の要部断面図で示すように、タイヤの内側表面を成形する複数の剛体のセグメントよりなる後退自在な剛体の芯型ａと、タイヤのサイドウォール部を成形するための２つの側部割型ｂ，ｂと、タイヤトレッド部の外側部分を成形するための複数のセグメントに分割された外周クラウン割型ｃとを有する剛体の金型内でタイヤに最終形状横断面寸法を付与するゴムタイヤの製造方法において、先ず、組み立てた剛体の芯型ａ上にタイヤ素材を配置し、次いで、外周クラウン割型ｃの互いに隣接するセグメントの横断面をピッタリ合った状態で摺動させ、しかも、外周クラウン割型ｃと側部割型ｂとが接触する面がピッタリ合った状態で摺動させながら２つの側部割型ｂおよび外周クラウン割型ｃの各セグメントを閉じるものであり、これによれば、タイヤの最終的幾何学形状に関与する金型の全ての部材が剛体であるので、加硫内型として可撓性の膜を用いた従来の成形法で製造されるタイヤに比べて、幾何学形状の精度がはるかに優れたタイヤを成形・加硫することができるとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、かかる従来技術にあっては、タイヤ素材を配置した状態の剛体の芯型ａが、所定の加硫成形温度よりはるかに低い常温（２０〜３０℃）にあって、加硫成形時に比して熱収縮した状態にあるため、この芯型ａを内型として用いた加硫の開始に当たり、それぞれの側部割型ｂ，ｂと外周クラウン割型ｃとからなる外型が、１８０℃前後の所定の加硫成形温度に予め加熱されている場合には、内型と外型との型締めによって図示のように画成されるキャビティＣＡの容積が加硫成形時の所定の容積よりも大きくなり、これがため、加硫の開始当初には、内型としての芯型ａ上の所定体積のタイヤ素材が、外型内表面に所要の力で押圧されず、それの実現のためには、その芯型ａが所定の加硫成形温度に加熱されて、所期した通りに熱膨張するまでの時間遅れが不可避となる。
【０００４】
それ故に、芯型ａ上のタイヤ素材は、この時間遅れの間に、外型側から加熱されて加硫を開始し、それが成形表面としての外型内表面に完全に密着されるより先に、タイヤ素材の外表面側から加硫硬化が進行することになるため、芯型ａが所定の加硫成形温度に加熱されてそれの熱膨張が完了し、タイヤ素材が成形表面に所要の力で押圧された時点においては、タイヤ素材は既に、塑性変形域から弾性変形域に移行しているので、加硫成形が終了して加硫金型を型開きすると、製品タイヤの、とくには複雑な凹凸を有するトレッド表面が、弾性変形前の形状に復帰することになり、これにより、トレッド表面等が成形表面に正確に倣って成形されない型付け不良が発生するという成形精度上の重大な問題があった。
【０００５】
そこで出願人は先に、剛性材料からなる内型を用いる加硫成形の利点はそのままに、上述の如き型付け不良の発生を防止するタイヤの加硫成形方法および加硫金型の加熱装置を特願平１０−２６２０４３号として先に提案した。
【０００６】
この加硫方法は、タイヤの内表面を規定する高剛性の内型と、タイヤの外表面を規定する外型とで画成されるキャビティ内で、内型上に配設したゴム素材を加硫成形するに当たり、好ましくは、ゴム素材を周面上に配設した内型を予め加熱膨張させることで、加硫の開始時のキャビティ容積を、加硫成形時の所定のキャビティ容積に近付けるものであり、また加熱装置は、周面上にゴム素材を配設した内型を収納する加熱室を設けるとともに、この加熱室内で内型の内側へ熱媒を流入させる供給通路および、内型の対抗面から流出した熱媒の循環通路を設けたものである。
【０００７】
この発明は、出願人の先の提案に係るこのような発明にさらに改良を加えたものであり、高剛性の内型のみならず、その周面上に配設したゴム素材にもまた予備加熱を施すことで、一層高い成形精度をもたらし、併せて、加硫時間の短縮を実現するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の、タイヤの加硫成形方法は、とくに、加硫成形の開始に先だって、ゴム素材を周面上に配設した内型およびゴム素材のそれぞれをともに、ゴム素材の加硫温度未満の温度に加熱するものである。
【０００９】
この方法によれば、加硫成形の開始当初のキャビティ容積を、内型の加熱によって、加硫成形時の所定のキャビティ容積に十分近付けることができ、また、内型上のゴム素材の体積を、上記の所定のキャビティ容積に対する設計ゴム体積に十分近付けることができるので、加硫金型の型締めに際して、内型上のゴム素材を、外型内表面に大きな力で速やかに押圧して、そのゴム素材の、円滑にしてすぐれた塑性流動をもたらすことができ、これにより、ゴム素材の加硫の進行に先立って、それを金型キャビティに充満させて、ゴム素材と外型内表面との間から隙間を十分に除去することができるので、そのゴム素材に所期した通りの型付けを常に正確に施すことができる。
【００１０】
また、この成形方法では、加硫の開始に先立って、ゴム素材を周面上に配設した内型およびそのゴム素材を、ゴム素材の加硫が始まったり、それの形状が崩れたりするおそれのない温度まで加熱して膨張させることによって、加硫の開始時のキャビティ容積およびゴム素材体積を、加硫成形時の所定のキャビティ容積および、それに対する設計ゴム体積により一層近付けることが好ましい。
【００１１】
これによれば、加硫の開始時のキャビティ容積が、従来技術に比して減少することと相俟って、内型上のゴム素材の流動性を高めることもできるので、加硫金型の型締めに際するそのゴム素材の塑性流動をより円滑ならしめることができ、従って、ゴム素材の成形精度をより高めることが可能となる。
ここで、内型およびゴム素材の加熱温度は、加硫成形時の所定のキャビティ容積と、室温時の実際のキャビティ容積との差等に基づいて決定することが好ましく、一般的には、その加熱温度を７５〜１１０℃の範囲とすることが好ましい。
【００１２】
ところで、内型の加熱は、それの内部に設けた流路に熱媒を流動させて、また、ゴム素材の加熱は、その周面に沿わせて熱媒を流動させて行って、内型およびゴム素材を全体的にほぼ均一に加熱することが、成形および加硫の均一性を高める上で好ましい。
なおここで、加熱の均一性は、内型をゴム素材とともに回動させながら、それらのそれぞれを加熱する場合に一層向上することになる。
【００１３】
この発明の、前記加硫成形方法の実施に用いる、加硫金型の加熱装置は、先端部分に、周壁に複数の孔を有する筒状の内型支持部を具える回動軸を設けるとともに、回転軸上に支持した内型を囲繞するハウジングを設け、また、ハウジング内へ進入して、回動軸の内型支持部に係合し、そこへの熱媒、たとえば熱風の供給および環流をもたらす内側加熱手段を設けるとともに、ハウジングに接続されて、回動軸上の内型の外周側に、これもたとえば熱風を循環させる外側加熱手段を設けたものである。
ここで、回動軸は、水平軸もしくは垂直軸のいずれとすることもでき、また、ハウジングは好ましくは断熱ハウジングとする。
【００１４】
この装置では、内側加熱手段の作用下で内型支持部へ供給された熱風を、そこに設けたそれぞれの孔を経て内型内に流入させるとともに、そこで循環させ、そして、循環を終えたその熱風を、内型支持部の他の孔を介して環流させることで、内型をその内周面側から、少なくともその幅方向で十分均等に加熱することができる。またここでは、内型を、回動軸をもってたとえば３〜１０ｒｐｍ程度の速度で回転させることにより、その内型を周方向にもまた十分均等に加熱することができる。
【００１５】
またこの装置では、外部加熱手段により、ハウジング内で、内型、ひいては、内型上のゴム素材の周りに熱風を循環させることで、その内型の回転と相俟って、ゴム素材をもまた幅方向および周方向のそれぞれで均等に加熱することができる。
【００１６】
従って、このようにして予備加熱した内型およびゴム素材を、予め加熱されている外型に適用してタイヤを加硫成形する場合には、いずれの方向にもむらのない高精度の成形を行うとともに、ベア、ばり等の発生を有効に防止し、併せて、加硫時間を有利に短縮することができる。
【００１７】
しかもこの装置では、内側加熱手段および外側加熱手段のそれぞれにおいて、加熱に供した熱風を環流させて循環させることから、熱風の余熱を有効に再利用することができる。
【００１８】
かかる装置において好ましくは、回転軸の内型支持部に、内側加熱手段から供給される熱媒と対抗して位置する円錐状の逸らせ手段を設ける。
これによれば、逸らせ手段が、供給された熱媒を、それの形状に基づいて内型の周方向に十分均等に拡散させることができる他、その熱媒を、内型の内周面に沿わせて幅方向に円滑に流動させることができるので、内型を、その周方向および幅方向の両方向に一層均一に加熱することができる。
【００１９】
また好ましくは、ハウジング内に、内型の外周面に沿う、熱媒の流動ガイドを設け、それによって、ゴム素材に対する熱媒の流動経路を特定するとともに、その熱媒の円滑なる流動を案内することで、ゴム素材の、幅方向および周方向のそれぞれにともに均一な加熱を実現する。
【００２０】
【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、この発明に係る加熱装置の実施の形態を示す斜視図である。
図中１はモータを、２は、モータ１によって回転される、ここでは水平な回転軸をそれぞれ示す。
【００２１】
この回転軸２の先端部分に、図４との関連で述べた内型ａの支持部３を設け、この内型支持部３を、図２に断面図で示すところから明らかなように、全体としてほぼ筒状をなし、周壁に熱媒通路としての複数の孔４，５を有する構成とする。
【００２２】
ここでは、内筒支持部３、ひいては、そこに配設した内型ａを、好ましくは断熱下にて囲繞する、開閉自在のハウジング６を設けるとともに、支持部３上の内型ａの、それの内周面側からの加熱に寄与する内側加熱手段７および、同様の内型ａ、ひいては、その周面上に配設したゴム素材ｒの外周面側からの加熱に寄与する外側加熱手段８のそれぞれを設ける。
【００２３】
ここで、内側加熱手段７の、熱媒、たとえば加熱空気の送給流路９および、それの環流路１０のそれぞれは、ハウジング内へ進入可能なカップリング１１をもって、内筒支持部３の開放側の軸端に、好ましくは気密に連結することができる。
この連結により、送給流路９は、図２に示すように、カップリング１１の中央流路１２を介して支持部３内へ加熱空気を供給し、この加熱空気は、支持部３の一方の孔４から内型ａ内に流動してそれを内周面側から加熱する。
【００２４】
この一方で、内型ａの加熱を終えてそれに吸熱された加熱空気は、支持部３の他方の孔５から、カップリング１１の周辺流路１３を経て環流路１０に至り、再度の加熱の後、内型加熱に再利用される。
【００２５】
このようにして内型加熱を行う場合において、より好ましくは、図２に示すように、内筒支持部３に、中央流路１２に対抗して位置する円錐状の逸らせ手段ｔ・ａを設け、これによって中央流路１２からの加熱流体を周方向に十分均等に分散させ、併せて、内型ａの、図示のような半径方向断面内での、内型内周面に沿った円滑なる流動を担保して、内型ａの、周方向および幅方向のそれぞれの方向での加熱の均一性をもたらす。
【００２６】
またここでは、外側加熱手段８の、加熱空気送給流路１４および環流路１５のそれぞれを、たとえば図３に縦断面図で示すように、ハウジング６の底部に相互に離隔させて連結するとともに、そのハウジング６内に、内型ａ、ひいては、内型上のゴム素材ｒを取り囲む流動ガイド１６を設ける。
ここにおけるこの流動ガイド１６は、ゴム素材ｒを、それに沿って幅方向および周方向のそれぞれで、素材表面からともにほぼ等しい間隔をおいて滑らかに囲繞するとともに、周方向の二個所に、加熱空気の流入および流出を許容する開口を有する。
【００２７】
これによれば、送給流路１４を経てハウジング内へ供給された加熱空気は、流動ガイド１６の入り口開口を経てその内側へ流入し、その流動ガイド１６の案内下で、ゴム素材ｒをその外周面側から加熱しながら流動し、多くは、そのゴム素材ｒをほぼ一周した後、流動ガイド１６の出口開口を経てハウジング外へ流出する。
かくして、ゴム素材ｒは、内型ａの回動運動と相俟って、その幅方向および周方向のそれぞれにおいて、所期した通りの温度に十分均一に加熱されることになる。
なお、ゴム素材ｒの加熱を終えて、ハウジング６から環流路１５へ流出した加熱空気は、再び加熱されて、ゴム素材ｒの予備加熱のために再利用される。
【００２８】
従ってここにおいては、内型ａの、所定速度での回動下で、内側加熱手段７をもって、その内型ａを内周面側から加熱し、そして、外側加熱手段８をもって、ゴム素材ｒをハウジング内でその外周面側から加熱することで、それらの両者を、所期した通りの温度に、幅方向および周方向のそれぞれで十分均一に加熱することができ、それ故に、加硫成形の開始に先だって，内型ａおよびゴム素材ｒをこのように加熱した場合には、外型との協働下での加硫成形の開始にあたって、当初のキャビティ容積を、加硫成形時の所定のキャビティ容積に十分近付けるとともに、ゴム素材ｒの体積を、その所定キャビティ容積に対応する設計ゴム体積に十分近付けることができる。
【００２９】
これがため、タイヤの加硫成形時には、ゴム素材ｒを、それの予めの体積膨張および高い流動性の下で、キャビティの全体にわたって円滑に流動させてよりすぐれた成形精度を実現することができ、また、内型ａおよびゴム素材ｒの余熱熱量をもって加硫時間を有利に短縮することができ、しかも、成形状況および加硫状況のそれぞれをともに、幅方向および周方向のそれぞれで十分均等ならしめることができる。
【００３０】
【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、内型を予熱することに加えて、その内型上のゴム素材をもまた直接的に予熱することで、タイヤの加硫成形に際する成形精度を大きく高め、併せて、加硫時間を有利に短縮することができる。
そしてこのことは、内型およびゴム素材の予熱を、その内型の回動下にて行って、各方向での加熱むらを取り除き、成形性および加硫性をゴム素材の全体にわたってより均一なものとしたときに一層顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】 内型の加熱状況を示す横断面図である。
【図３】 ゴム素材の加熱状況を示す縦断面図である。
【図４】 加硫金型の要部断面図である。
【符号の説明】
１ モータ
２ 回動軸
３ 支持部
４，５ 孔
６ ハウジング
７ 内側加熱手段
８ 外側加熱手段
９，１４ 送給流路
１０，１５ 環流路
１１ カップリング
１２ 中央流路
１３ 周辺流路
１６ 流動ガイド
ｔ・ａ 逸らせ手段
ａ 内型
ｒ ゴム素材

Claims (6)

1. タイヤの内表面を規定する高剛性の内型と、タイヤの外表面を規定する外型とで区画されるキャビティ内で、内型上に配設したゴム素材を加硫成形するに当たり、
   加硫成形の開始に先だって、ゴム素材を周面上に配設した内型およびそのゴム素材のそれぞれを加熱することを特徴とするタイヤの加硫成形方法。
2. 内型の内部に形成した流路への熱媒の流動によって内型を加熱するとともに、内型上に配設したゴム素材の周面に沿う熱媒の流動によってゴム素材を加熱する請求項１に記載のタイヤの加硫成形方法。
3. 内型をゴム素材とともに回動させながら、それらのそれぞれを加熱する請求項１もしくは２に記載のタイヤの加硫成形方法。
4. 請求項１に記載の加硫成形方法の実施に用いる、加硫金型の加熱装置であって、
   先端部分に、周壁に複数の孔を有する筒状の内型支持部を具える回動軸を設けるとともに、回動軸上に支持した内型を囲繞するハウジングを設け、ハウジング内へ進入して回動軸の内型支持部に係合し、そこへの熱媒の供給および環流をもたらす内側加熱手段および、ハウジングに接続されて、回動軸上の内型の外周側に熱媒を循環させる外側加熱手段を設けてなる加硫金型の加熱装置。
5. 回動軸の内型支持部に、内側加熱手段から供給される熱媒と対抗して位置する円錐状の逸らせ手段を設けてなる請求項４に記載の加硫金型の加熱装置。
6. ハウジング内に、内型の外周面に沿う、熱媒の流動ガイドを設けてなる請求項４もしくは５に記載の加硫金型の加熱装置。

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