JP5883303B2

JP5883303B2 - タイヤ加硫装置

Info

Publication number: JP5883303B2
Application number: JP2012023200A
Authority: JP
Inventors: 紘司西上
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: JP2013159049A

Description

本発明は、生タイヤを金型内で加熱加硫するためのタイヤ加硫装置に関する。

一般に、タイヤの加硫では、タイヤ加硫装置にセットされた生タイヤに対し、金型によってタイヤ外面側から加熱加圧が施されるとともに、ゴム袋状のブラダーによってタイヤ内面側から加熱加圧が施される。ブラダーには、スチームなどの加熱媒体や窒素ガスなどの加圧媒体が媒体供給路を通じて供給され、その加熱加圧媒体は媒体排出路を通じてブラダーの外部に排出される。本明細書では、加熱加圧媒体という用語を、加熱媒体と加圧媒体の総称として用いる。

特許文献１には、生タイヤへの熱伝達が均一化されるように、加熱した不活性ガスをファンでブラダー内に循環させるタイヤ加硫装置が記載されている。また、特許文献２には、タイヤ全体の均一な加硫が促進されるように、加熱加圧媒体を強制循環させるポンプを備えたタイヤ加硫装置が記載されている。しかし、加熱媒体としてスチームが供給される場合には、ブラダーの下側にドレンが溜まって、タイヤの下側が上側よりも低温になりがちであり、加熱加圧媒体を単に循環させる構造では、このような不均一な温度分布に対して十分に対処できなかった。

上記のように温度分布が不均一であると、タイヤの上側と下側とで加硫度に差を生じ、延いてはゴム物性がアンバランスとなるため、タイヤ性能に幾分か悪影響を及ぼして好ましくない。近年では、低燃費タイヤやランフラットタイヤといった高機能タイヤの更なる高性能化が求められており、ゴム材料における特殊配合材の均一分散のための混合技術の進化に伴い、これまで以上に上下の温度差を改善してタイヤを均一に加硫しうる手法の提案が強く望まれる。

特開平５−１０４５４２号公報特開昭６２−３３６１１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を向上し、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減できるタイヤ加硫装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、媒体供給路における噴出し口の開口面積と媒体供給配管の配管内断面積、並びに、媒体排出路における回収口の開口面積と媒体排出配管の配管内断面積を巧妙に調整することで、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を良好に向上して、タイヤにおける上下の温度差を効果的に改善できることを見出した。本発明のタイヤ加硫装置は、かかる知見に基づいてなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成できるものである。

即ち、本発明に係るタイヤ加硫装置は、生タイヤの外面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ外面側から加熱加圧する金型と、前記生タイヤの内面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ内面側から加熱加圧するブラダーと、前記ブラダーの内部に加熱加圧媒体を供給するための媒体供給路と、前記ブラダーの外部に加熱加圧媒体を排出するための媒体排出路と、前記媒体排出路を通る加熱加圧媒体が前記媒体供給路を経由して前記ブラダーの内部に再供給されるように加熱加圧媒体を強制循環させる循環装置とを備えたタイヤ加硫装置において、前記媒体供給路が、前記ブラダーの内部で開口した複数の噴出し口と、上下方向に延在し且つその上部に前記噴出し口が設けられている媒体供給配管とを有し、前記媒体排出路が、前記ブラダーの内部で開口した回収口と、上下方向に延在し且つその上部に前記回収口が設けられている媒体排出配管とを有し、複数の前記噴出し口の開口面積の総和が、前記媒体供給配管の配管内断面積の１０〜５０％であり、前記回収口の開口面積が、前記媒体供給配管の配管内断面積及び前記媒体排出配管の配管内断面積よりも大きいものである。

かかる構成によれば、複数の噴出し口の開口面積の総和が、媒体供給配管の配管内断面積の半分以下となることにより、ブラダーの内部へ噴出される加熱加圧媒体の流速を上昇せしめるとともに、回収口の開口面積が媒体供給配管や媒体排出配管の配管内断面積よりも大きいことにより、回収口から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。その結果、ブラダー内での加熱加圧媒体の循環効率を向上して、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減することができ、タイヤの均一加硫に資する。

本発明では、前記噴出し口が斜め下を向き、前記生タイヤの下側ショルダー部に向けて加熱加圧媒体を噴き出すように構成されている。ドレンによる温度低下が顕著なタイヤの下側ショルダー部に向けて加熱媒体を噴出すことにより、タイヤにおける上下の温度差を更に効果的に改善することができる。

本発明では、前記媒体供給配管と前記媒体排出配管の上端を覆うヘッダーが着脱自在に設けられ、前記ヘッダーに前記噴出し口と前記回収口が形成されているものが好ましい。かかる構成によれば、噴出し口と回収口が形成されたヘッダーを着脱自在に設けていることにより、噴出し口の個数や向き、噴出し口及び回収口の開口面積、噴出し口と回収口との間隔などを比較的簡易に変更でき、媒体供給配管や媒体排出配管の配管内断面積との大小関係を調整するうえで役立つ。

本発明では、前記噴出し口と前記回収口とが上下方向に間隔を設けて配置されている。かかる構成によれば、ブラダーの内部で加熱加圧媒体が循環しうる領域を増やして、タイヤの下側と上側とでの温度差を低減する効果を高められる。

本発明に係るタイヤ加硫装置の一例を示す断面図ヘッダーの斜視図

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、生タイヤ９を金型１０内で加熱加硫するためのタイヤ加硫装置１を示す。タイヤ加硫装置１は、生タイヤ９の外面に宛がわれて生タイヤ９をタイヤ外面側から加熱加圧する金型１０と、生タイヤ９の内面に宛がわれて生タイヤ９をタイヤ内面側から加熱加圧するブラダー１５と、ブラダー１５の内部に加熱加圧媒体を供給するための媒体供給路２と、ブラダー１５の外部に加熱加圧媒体を排出するための媒体排出路３と、加熱加圧媒体を強制循環させる循環装置４とを備える。

金型１０は、生タイヤ９の踏面に宛がわれるトレッド型部１１と、下側のタイヤ外面に宛がわれる下型部１２と、上側のタイヤ外面に宛がわれる上型部１３とを備える。これらは、周囲に設置された開閉機構（不図示）によって、型締め状態と金型開放状態との間で変位自在に構成され、かかる開閉機構の構造は周知である。金型１０には、電気ヒータや蒸気ジャケット等の熱源を有するプラテン板（不図示）が設けられており、これによって各型部の加熱が行われる。

金型１０の中心部には中心機構１４が設けられ、これの周囲にトレッド型部１１、下型部１２及び上型部１３が設置されている。中心機構１４には、生タイヤ９の内面に宛がわれるゴム袋状のブラダー１５と、そのブラダー１５の上端部を把持する上部クランプ１７と、ブラダー１５の下端部を把持する下部クランプ１８と、上述した媒体供給路２と、媒体排出路３とが設けられている。ブラダー１５の内方には、温度センサーや圧力センサー（何れも不図示）が設置される。

媒体供給路２は、ブラダー１５の内部で開口した複数の噴出し口２２と、上下方向に延在し且つその上部に噴出し口２２が設けられている媒体供給配管２４とを有する。媒体供給路２には、バルブ２５の開閉操作に応じて加熱媒体供給源２３から加熱媒体が送り込まれ、バルブ２８の開閉操作に応じて加圧媒体供給源２６から加圧媒体が送り込まれる。また、後述するように、媒体供給路２には、循環装置４によって再供給される加熱加圧媒体も送り込まれる。

媒体排出路３は、ブラダー１５の内部で開口した回収口３２と、上下方向に延在し且つその上部に回収口３２が設けられている媒体排出配管３４とを有する。媒体排出配管３４には、開閉を操作するためのブローバルブ３３が取り付けられている。バルブ２５，２８及びブローバルブ３３の操作は、上記の温度センサーによる検出結果などに応じて、制御回路（不図示）により制御される。

循環装置４は、ブラダー１５内の圧力を保持しながら、媒体排出路３を通る加熱加圧媒体が媒体供給路２を経由してブラダー１５の内部に再供給されるように、加熱加圧媒体を強制循環させる機能を有する。かかる循環装置としては、市丸技研社製ガスサーキュレーションユニットが例示される。循環装置４は、例えばポンプにより構成され、媒体供給路２と媒体排出路３との間での差圧によって高温高圧流体が循環するように構成することも可能である。

中心機構１４には、媒体供給配管２４と媒体排出配管３４の上端を覆うヘッダー５が着脱自在に設けられており、ヘッダー５には、図２に示すような複数の噴出し口２２と回収口３２が形成されている。中心機構１４にヘッダー５を取り付けた状態で、噴出し口２２は媒体供給配管２４と連通し、回収口３２は媒体排出配管３４と連通する。ヘッダー５の内部には、媒体供給配管２４に連通するリング状の空間５１が設けられ、その空間５１を介して噴出し口２２から加熱加圧媒体が放射状に噴出する。

このタイヤ加硫装置１では、複数の噴出し口２２の開口面積の総和が、媒体供給配管２４の配管内断面積の１０〜５０％に設定され、より好ましくは１０〜３０％に設定されている。この割合が５０％以下であることにより、ブラダー１５の内部へ噴出される加熱加圧媒体の流速を良好に上昇できる。また、この割合が１０％以上であることにより、生産性に支障を来たすことなく所要量の加熱加圧媒体をブラダー１５内に供給できる。

また、このタイヤ加硫装置１では、回収口３２の開口面積が、媒体供給配管２４の配管内断面積及び媒体排出配管３４の配管内断面積よりも大きくなっており、これによって回収口３２から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。複数の回収口が設けられている場合には、それらの総和が上記の配管内断面積よりも大きければよい。回収口３２の開口面積は、例えば、媒体供給配管２４や媒体排出配管３４における配管内断面積の１００〜３００％の大きさで形成される。

一例として、噴出し口２２の１つ当たりの口径を４ｍｍ、噴出し口２２の個数を１２個、回収口３２の開口面積を５００ｍｍ^２、媒体供給配管２４の内径ｄ２をφ２０ｍｍ、媒体排出配管３４の内径ｄ３をφ２０ｍｍとした構成が挙げられる。この場合、噴出し口２２の開口面積の総和は４８πｍｍ^２となり、媒体供給配管２４の配管内断面積１００πｍｍ^２の４８％となる。また、回収口３２の開口面積は、媒体供給配管２４の配管内断面積１００πｍｍ^２よりも大きく、媒体排出配管３４の配管内断面積１００πｍｍ^２よりも大きい。

噴出し口２２の１つ当たりの口径は、例えば２〜１０ｍｍであり、噴出し口２２の個数は、例えば６〜３２である。また、媒体供給配管２４の内径ｄ２は、例えば１２〜３４ｍｍであり、媒体排出配管３４の内径ｄ３は、例えば１２〜３４ｍｍである。

噴出し口２２は、図１のように斜め下を向き、生タイヤ９の下側ショルダー部９ｓに向けて加熱加圧媒体を噴き出すように構成されていることが好ましい。ドレンによる温度低下が顕著な下側ショルダー部９ｓに向けて加熱加圧媒体を噴き出すことにより、生タイヤ９における上下の温度差を更に効果的に改善できる。噴出し口２２は生タイヤ９の赤道９ｅよりも下側に位置することが好ましいが、それに限られるものではない。

本実施形態では、円柱状をなすヘッダー５の周方向に沿って複数の噴出し口２２が等間隔に配置され、図２のように噴出し口２２と回収口３２とが上下方向に間隔Ｄを設けて配置されている。これにより、ブラダー１５の内部で加熱加圧媒体が循環しうる領域を増やして、生タイヤ９の下側と上側とでの温度差を低減する効果を高められる。かかる効果を高める観点から、間隔Ｄは２５ｍｍ以上が好ましく、例えば２５〜１００ｍｍに設定される。間隔Ｄは、ヘッダー５自身の高さを上げることで大きくできる。

次に、このタイヤ加硫装置１を用いて生タイヤ９を加硫成形する手順について、簡単に説明する。まず、図１に示すように、金型１０内に生タイヤ９を装着し、膨張させたブラダー１５によって生タイヤ９を金型１０の内面形状近くまでシェーピングする。これにより、生タイヤ９は、タイヤ内面側に宛がわれたブラダー１５によって保持され、トレッド型部１１、下型部１２及び上型部１３の各々がタイヤ外面側に宛がわれた状態となる。

金型１０は、蒸気ジャケット等で予め加熱されており、生タイヤ９はタイヤ外面側から加熱される。生タイヤ９のシェーピング後、媒体供給路２を通じてブラダー１５内に高温の加熱媒体（例えば、スチーム等の加熱ガス）を供給し、生タイヤ９をタイヤ内面側から加熱する。加熱媒体を所定時間供給したら、引き続いてブラダー１５内に加圧媒体（例えば、窒素ガス等の不活性ガス）を供給する。生タイヤ９は、ブラダー１５によりタイヤ内面側から高圧で加圧され、その反力で金型１０によりタイヤ外面側から加圧される。

加圧媒体を所定時間供給したら、循環装置４の作動を開始して、加熱加圧媒体の強制循環を行う。回収口３２から吸い込まれた加熱加圧媒体は、媒体排出路３を通る途中で循環装置４によって媒体供給路２へと移送され、媒体供給路２を経由してブラダー１５の内部に再供給される。

この装置では、噴出し口２２の開口面積の総和と媒体供給配管２４の配管内断面積とが上記の関係を満たし、回収口３２の開口面積と媒体供給配管２４の配管内断面積と媒体排出配管３４の配管内断面積とが上記の関係を満たすことにより、加熱加圧媒体が供給される工程において、ブラダー１５の内部に噴出する加熱加圧媒体の流速を上昇しつつ、回収口３２から加熱加圧媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。その結果、ブラダー１５内での加熱加圧媒体の循環効率を向上して、タイヤ９の下側と上側とでの温度差を低減することができる。

ブラダー内の温度分布が不均一であると、低温となる生タイヤの部位で加硫が完了するまで時間を要するのに対し、本発明では、上記のように上下の温度差を低減して、ブラダー１５内の温度分布を十分に均一化できるため、加硫時間を短縮して生産性を向上できるとともに、生タイヤ９の上側と下側とでゴム物性がアンバランスとならず、タイヤ性能に対する悪影響を抑制できる。また、温度分布の均一化によって最高温度が低下する傾向にあるため、加熱媒体の供給量を増やして加硫時間の短縮化を図ることができる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、乗用車用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）の加硫を実施し、噴出し口や回収口の大きさを変えてタイヤの下側と上側とでの温度差を調べた。温度差は、生タイヤの下側ショルダー部と上側ショルダー部の表面に貼り付けた温度センサーにより検出し、比較例１の結果を１００として指数で評価した。加硫では、加熱媒体としてスチーム（飽和水蒸気）を使用し、加圧媒体として窒素ガスを使用した。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１〜４では、タイヤの上側と下側との温度差が比較的大きいのに対し、実施例では、噴出し口と回収口の開口面積を巧妙に調整したことにより、タイヤにおける上下の温度差を効果的に低減できている。

１タイヤ加硫装置
２媒体供給路
３媒体排出路
４循環装置
５ヘッダー
９生タイヤ
１０金型
１１トレッド型部
１２下型部
１３上型部
１５ブラダー
２２噴出し口
２４媒体供給配管
３２回収口
３４媒体排出配管

Claims

生タイヤの外面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ外面側から加熱加圧する金型と、前記生タイヤの内面に宛がわれて前記生タイヤをタイヤ内面側から加熱加圧するブラダーと、前記ブラダーの内部に加熱加圧媒体を供給するための媒体供給路と、前記ブラダーの外部に加熱加圧媒体を排出するための媒体排出路と、前記媒体排出路を通る加熱加圧媒体が前記媒体供給路を経由して前記ブラダーの内部に再供給されるように加熱加圧媒体を強制循環させる循環装置とを備えたタイヤ加硫装置において、
前記媒体供給路が、前記ブラダーの内部で開口した複数の噴出し口と、上下方向に延在し且つその上部に前記噴出し口が設けられている媒体供給配管とを有し、
前記媒体排出路が、前記ブラダーの内部で開口した回収口と、上下方向に延在し且つその上部に前記回収口が設けられている媒体排出配管とを有し、
複数の前記噴出し口の開口面積の総和が、前記媒体供給配管の配管内断面積の１０〜５０％であり、前記回収口の開口面積が、前記媒体供給配管の配管内断面積及び前記媒体排出配管の配管内断面積よりも大きく、
前記噴出し口と前記回収口とが上下方向に間隔を設けて配置されていて、
前記噴出し口が斜め下を向き、前記生タイヤの下側ショルダー部に向けて加熱加圧媒体を噴き出すように構成されていることを特徴とするタイヤ加硫装置。
前記媒体供給配管と前記媒体排出配管の上端を覆うヘッダーが着脱自在に設けられ、前記ヘッダーに前記噴出し口と前記回収口が形成されている請求項１に記載のタイヤ加硫装置。