JP5362263B2 - タイヤ加硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、生タイヤの加硫成形を行うタイヤ加硫装置に関する。

生タイヤの加硫成形においては、一般に、金型（以下、「モールド」とも言う）が、熱盤であるプラテン盤に直接取り付けられているプラテンタイプのタイヤ加硫装置が用いられている。

そして、その金型として、従来、上下に分割する２ピースモールドが採用されていたが、最近では多分割セグメントモールドが使用されている。多分割セグメントモールドは、複数に分割されたトレッドセグメント、その他サイドプレート等を有する。

図７に、従来のタイヤ加硫装置の一例の断面側面図を模式的に示す。図７において、２１、２２はそれぞれ上下のプラテン盤である。そして、金型３０は上下に分割される２ピースモールドであり、タイヤ５０のサイドウォール部５１（以下、単に「サイド部」とも言う）の上部に対応する部分を有する環状ブロックの上モールド３１と、前記サイドウォール部５１の下部に対応する部分を有する環状ブロックの下モールド３２と、タイヤ５０のトレッド部５３の上半分部に対応する上トレッドリング３３と、トレッド部５３の下半分部に対応する下トレッドリング３４と、上下のビード部５２の上下にそれぞれ対応する上ビードリング４３、下ビードリング４４とを備えている。

さらに、金型３０は、加熱加圧媒体の充填によって膨らんでタイヤ５０を金型３０の内面に押し付けるブラダー４０を備えている。

金型３０は、上下プラテン盤２１、２２に挟まれ保持されて、内部に熱源が配管されたプラテン盤２１、２２により、加圧、加熱することにより、未加硫のタイヤ（生タイヤ）の加硫を行う。その一方で、タイヤの内側からもブラダー４０を介して加熱加圧媒体による熱と圧力をかけて加硫を行う。

しかし、前記の場合、タイヤのサイドウォール部に対応する金型部は、タイヤの他の部分に対応する金型部と比較すると金型厚み（図面では上下方向の厚み）が薄く、プラテン盤から未加硫ゴムまでの距離が短いため、温度上昇が速く、温度が必要以上に高くなり、トレッド部とサイド部における温度差が大きくなる。その結果、タイヤの耐劣化性やサイド部の耐カット性等に悪影響を与え、タイヤの性能が低下する。

また、近年においては、生産性の向上（加硫時間の短縮）を目的に、より高温で加硫を行う高温加硫化が望まれているが、上記の問題が、高温加硫化を進める上で妨げとなっている。

上記の問題につき、図８を用いて説明する。図８は、従来のタイヤ加硫装置の一部を模式的に示したものである。図８において、２５は上プラテン盤２１内部に設けられた熱源であり、例えば、スチーム等の熱媒体の通路とした配管がなされている。そして、Ｌ_１、Ｌ_２は、それぞれ、上プラテン盤２１から上モールド３１のサイド部およびトレッド部までの距離を示している。

図８に示すように、サイド部においては金型厚みが薄く、上プラテン盤２１からの距離が短い（Ｌ_１＜Ｌ_２）ため表面温度が過度に上昇し易い。その結果、タイヤのサイド部が過加硫となり易い。

その対策として、図９に示すような、金型厚みが薄いサイド部において、金型３０の背面を切削して、プラテン盤２１、２２との間に空隙部１８を形成させることが提案されている（特許文献１）。
特開２００５−１８６２７７号公報

しかしながら、前記の提案を実施するためには、全ての金型に対して切削を行い、空隙部を形成させる加工が必要であり、コストが上昇することは避けられない。

そこで、本発明は、加硫に際し、金型厚みの薄いサイドウォール部が必要以上に温度上昇することなく、タイヤの性能を低下させることがないタイヤ加硫装置を、コストの上昇を招かずに提供し、それにより、高温加硫を可能にし、生産性の向上（加硫時間の短縮）を図ることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るタイヤ加硫装置は、
プラテン盤と金型との間に熱伝導抑制リングを備え、
前記熱伝導抑制リングは、平板上に、加硫成形されるタイヤのサイドウォール部に対応する金型側の箇所に空隙部を設けて形成されており、
前記空隙部の断面寸法が、タイヤ径方向寸法はタイヤ断面高さの１０〜４０％であり、タイヤ軸方向寸法は３〜１０ｍｍである
ことを特徴とする。

また、本発明に係るタイヤ加硫装置は、
前記空隙部が、周方向に連続した環状であることを特徴とする。

本発明によれば、全ての金型に対して空隙部を設けるのではなく、空隙部を備えた熱伝導抑制リングをプラテン盤と金型との間に配置して加硫を行うため、同一種類のタイヤの場合、また種類の異なるタイヤであってもタイヤサイズが同じ場合には、サイドウォール部は基本的にほぼ同じ位置にあることより、１つの熱伝導抑制リングで複数の金型に対応することが可能となって、トータルコストを低減することができる。

また、本発明によれば、熱伝導抑制リングは、薄い厚さの板状リングを加工して空隙部を設けているため、加工コストは、複雑な形状の金型を切削加工するよりも安価であり、この面からもトータルコストを低減することができる。

以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

図１に、本実施の形態に係るタイヤ加硫装置の断面側面図を模式的に示す。図１に示すように、本実施の形態に係るタイヤ加硫装置は、上下のプラテン盤２１、２２と金型３０（上モールド３１および下モールド３２）との間に、空隙部１８を有する熱伝導抑制リング１１、１２を設けた以外は、基本的に図７に示した従来のタイヤ加硫装置と同様の構成を備えている。

即ち、図１において、２１、２２はそれぞれ上下のプラテン盤である。そして、金型３０は上下に分割される２ピースモールドであり、タイヤ５０のサイドウォール部５１の上部に対応する部分を有する環状ブロックの上モールド３１と、前記サイドウォール部５１の下部に対応する部分を有する環状ブロックの下モールド３２と、タイヤ５０のトレッド部５３の上半分部に対応する上トレッドリング３３と、トレッド部５３の下半分部に対応する下トレッドリング３４と、上下のビード部５２の上下にそれぞれ対応する上ビードリング４３、下ビードリング４４とを備えている。さらに、金型３０は、加熱加圧媒体の充填によって膨らんでタイヤ５０を金型３０の内面に押し付けるブラダー４０を備えている。

そして、タイヤ５０の装着、取り外しは、熱伝導抑制リング１１、上モールド３１、上トレッドリング３３および上ビードリング４３が固定された上プラテン盤２１を、図示しない駆動手段を用いて上昇させることにより行われる。

前記空隙部１８は、熱伝導抑制リング１１、１２の、タイヤ５０のサイドウォール部５１に対応する金型側の箇所に設けられている。空隙部１８を金型側の箇所に設けるのは、熱伝導制御のし易さによる。空隙部１８を設けることにより、上下プラテン盤２１、２２からサイドウォール部５１へ伝わる熱の一部を遮ることができ、サイドウォール部５１の過度の温度上昇を抑え、サイドウォール部５１の過加硫の抑制、及び、最高到達温度を下げることができる。

その結果、空隙部１８による熱伝導抑制機能により、局部的な加硫状態を制御することが可能となり、タイヤ５０を均質に加硫させて性能を向上させ、さらには、高温加硫化が可能となり、生産性を向上させることができる。

また、空隙部１８の形状としては、断面寸法として、タイヤ径方向寸法は、タイヤ断面高さの１０〜４０％であることが好ましい。より好ましくは、２０〜３０％である。また、タイヤ軸方向寸法は、３〜１０ｍｍであることが好ましい。より好ましくは、５〜７ｍｍである。なお、タイヤ断面高さは、タイヤ５０のトレッド部からビード部先端までの寸法である。即ち、空隙部１８は、タイヤ５０のサイドウォール部５１の面と、略平行となる横長形状の断面の空間部となっている。

空隙部の寸法が上記の上限値を超える、即ち、空隙部が大き過ぎる場合、サイドウォール部以外の面への熱伝導も抑制されて、これらの面の温度を下げてしまい、サイドウォール部以外の面で加硫不足を生じてしまうおそれがある。

また、空隙部の寸法が上記の下限値未満、即ち、空隙部が小さ過ぎる場合、サイドウォール部への熱伝導を十分に抑制することができず、サイドウォール部が過加硫となるおそれがある。

空隙部１８の断面形状として、本実施の形態においては、上記に基づき、略長方形の横長形状としているが、これは切削の容易さや、熱伝導抑制の解析や検討の容易さ、汎用性を考慮したものであり、特に限定されるものではない。タイヤの種類、サイズ、配合等を考慮して、必要に応じて、空隙部１８の断面形状を適宜設計しても良い。

図２に、本実施の形態に係るタイヤ加硫装置の一部を模式的に示し、熱の伝達につき詳しく説明する。図２に示すように、上プラテン盤２１内部には、スチーム等の熱媒体の通路とした配管がなされた熱源２５が設けられている。また、上プラテン盤２１と上熱伝導抑制リング１１とは、ボルト１５にて固定されている。

熱源２５からの熱が、上プラテン盤２１を介して、上熱伝導抑制リング１１に伝達され、さらに上モールド３１に伝達される。この時、空隙部１８が設けられた箇所では、熱の伝達が遮られるため、空隙部１８の下部では、熱による温度上昇を抑制することができる。

次いで、図３および図４に本実施の形態に係る熱伝導抑制リングの一例を示し、さらに具体的に説明する。図３は、本実施の形態に係る熱伝導抑制リングの一例の斜視図であり、図４は、前記熱伝導抑制リング１１が上プラテン盤２１に装着された状態を示す図である。図４において、（ａ）は上プラテン盤２１に装着された上熱伝導抑制リング１１を下方から見た図であり、（ｂ）はその断面図である。（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面である。

図３および図４において、１５は上熱伝導抑制リング１１を上プラテン盤２１に固定するためのボルトであり、１９はボルト１５を装着するために形成されたボルト穴であり、２９は上プラテン盤２１に形成されたボルト１５装着用のねじ穴である。

図３および図４に示すように、熱伝導抑制リング１１は、薄い板状であり、その内径および外径は上プラテン盤２１の内径および外径と一致している。また、その軸心も、上プラテン盤２１の軸心と一致している（図１に示す「Ｃ」）。そして、この薄い板状リングのタイヤのサイドウォール部に対応する箇所を、上記したタイヤ径方向寸法およびタイヤ軸方向寸法からなる所定の断面形状で、周方向に連続したリング状に形成して、空隙部１８を形成する。連続したリング状に形成することにより、均一な熱伝導抑制効果を得ることができる。なお、空隙部１８は、例えば、切削加工により形成する。

熱伝導抑制リングは薄い板状リングであるため、容易に切削加工を施すことができ、複雑な形状である金型に対する切削加工に比べ、加工コストを低減することができる。

なお、図４においては、熱伝導抑制リング１１にボルト穴１９を設けて上プラテン盤２１に装着しているが、図５に示すように、半円状のボルト穴１９によりプラテン盤に装着してもよい。熱伝導抑制リングの大きさが小さい場合には好ましい。

以上のように、本実施の形態においては、全ての金型に対して空隙部を設けるのではなく、空隙部を備えた熱伝導抑制リングをプラテン盤と金型との間に配置して加硫を行うため、同一種類のタイヤの場合、また種類の異なるタイヤであってもタイヤサイズが同じ場合には、サイドウォール部は基本的にほぼ同じ位置にあることより、１つの熱伝導抑制リングで複数の金型に対応すること、即ち共用化が可能となって、トータルコストを低減することができる。

（実施例１および比較例１）
タイヤ径方向寸法が２６．６ｍｍ（タイヤ断面高さの２０％に相当）であり、かつタイヤ軸方向寸法が７ｍｍである空隙部を設けた熱伝導抑制リングを装着したタイヤ加硫装置（実施例１）および熱伝導抑制リングを装着しないタイヤ加硫装置（比較例１）を準備し、ＴＬ２０５／６５Ｒ１５（タイヤ断面高さ：１３３ｍｍ）のタイヤを用いた場合の時間経過（分）に伴うサイドウォール部の表面温度（℃）の変化を測定した。
測定結果を図６に示す。

図６に示すように、実施例１は比較例１に比べ、昇温のペースが遅く、最高到達温度も５℃低い。その結果、サイドウォール部の過加硫を抑制することが可能となる。そして、加硫に要する時間を短縮するためトレッド部の加熱温度を従来以上に上げた場合でも、加硫時間の短縮を図りつつ、全体が適切に加硫されたタイヤを製造することが可能となり、加硫時間の短縮によるコストダウンを図ることができる。

（実施例２〜１３）
（イ）基準値作成作業
始めに、ＴＬ２０５／６５Ｒ１５（タイヤ断面高さ：１３３ｍｍ）のタイヤを用い、熱伝導抑制リングを装着しないタイヤ加硫装置により、トレッド部を基準とした加硫条件で加硫を行い、トレッド部、サイドウォール部、ビード部各表面の最高到達温度を測定し、以下の各実施例における測定値と比較するための基準値とした。

（ロ）各実施例における測定
次に、実施例２〜１３として、同様にＴＬ２０５／６５Ｒ１５（タイヤ断面高さ：１３３ｍｍ）のタイヤを用い、表１および表２に示すタイヤ径方向寸法およびタイヤ軸方向寸法の各空隙部を設けた熱伝導抑制リングを装着したタイヤ加硫装置により上記基準値作成作業の場合と同じ加硫条件で加硫を行い、トレッド部、サイドウォール部、ビード部各表面の最高到達温度を測定した。

表１は、タイヤ径方向寸法をタイヤ断面高さの２０％（２６．６ｍｍ）に固定してタイヤ軸方向寸法を２〜１２ｍｍに変化させた場合の実施例であり、表２は、タイヤ軸方向寸法を５ｍｍに固定してタイヤ径方向寸法をタイヤ断面高さの５〜５０％に変化させた場合の実施例である。なお、各表において、タイヤ径方向寸法は、タイヤ断面高さに対する比率で示してある。

各実施例の測定結果は、各実施例における各表面の最高到達温度と基準値との差として表１、２に示した。例えば、−１の記載は、実施例における最高到達温度が基準値よりも１℃低下していることを示している。

（ハ）考察
表１および表２において、タイヤ径方向寸法がタイヤ断面高さの１０〜４０％であり、かつタイヤ軸方向寸法が３〜１０ｍｍである実施例３〜６および実施例９〜１２の場合には、各表面における温度バランスが良いため、良好な加硫状態のタイヤを得ることができた。その内でも、タイヤ径方向寸法がタイヤ断面高さの２０〜３０％であり、かつタイヤ軸方向寸法が５〜７ｍｍである実施例４、５、１０、１１の場合には、各表面における温度バランスが非常に良く、極めて良好な加硫状態のタイヤを得ることができた。

なお、前記の基準値作成作業において得られたタイヤは、熱伝導抑制リングを装着しなかったため、サイドウォール部が過加硫状態のタイヤとなっていた。

以上の結果より、空隙部を設けた熱伝導抑制リングを装着することにより、サイドウォール部表面への熱伝導が抑制されていることが分かる。その結果、サイドウォール部の過加硫を抑制することが可能となり、前記空隙部の寸法を適宜調整することにより、より良好な加硫状態のタイヤを得ることができることが分かる。

そして、加硫に要する時間を短縮するためトレッド部の加熱温度を従来以上に上げた場合でも、加硫時間の短縮を図りつつ、全体が適切に加硫されたタイヤを製造することが可能となり、加硫時間の短縮によるコストダウンを図ることができる。

本実施の形態に係るタイヤ加硫装置の断面側面図である。 本実施の形態に係るタイヤ加硫装置の一部を模式的に示す図である。 本実施の形態に係るタイヤ加硫装置における熱伝導抑制リングの一例の斜視図である。 本実施の形態に係るタイヤ加硫装置において、熱伝導抑制リングがプラテン盤に装着された状態を示す図である。 本実施の形態に係るタイヤ加硫装置における熱伝導抑制リングの他の一例を示す図である。 時間経過に伴うサイドウォール部の表面温度の変化を説明する図である。 従来のタイヤ加硫装置の一例の断面側面図である。 従来のタイヤ加硫装置の一部を模式的に示す図である。 従来のタイヤ加硫装置の他の一例の断面側面図である。

符号の説明

１１ 上熱伝導抑制リング
１２ 下熱伝導抑制リング
１５ ボルト
１８ 空隙部
１９ ボルト穴
２１ 上プラテン盤
２２ 下プラテン盤
２５ 熱源
２９ ねじ穴
３０ 金型
３１ 上モールド
３２ 下モールド
３３ 上トレッドリング
３４ 下トレッドリング
４０ ブラダー
４３ 上ビードリング
４４ 下ビードリング
５０ タイヤ
５１ サイドウォール部
５２ ビード部
５３ トレッド部
Ａ タイヤ径方向寸法
Ｂ タイヤ軸方向寸法
Ｈ タイヤ断面高さ

Claims (2)

1. プラテン盤と金型との間に熱伝導抑制リングを備え、
   前記熱伝導抑制リングは、平板上に、加硫成形されるタイヤのサイドウォール部に対応する金型側の箇所に空隙部を設けて形成されており、
   前記空隙部の断面寸法が、タイヤ径方向寸法はタイヤ断面高さの１０〜４０％であり、タイヤ軸方向寸法は３〜１０ｍｍである
   ことを特徴とするタイヤ加硫装置。
2. 前記空隙部が、周方向に連続した環状であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫装置。

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