JP6244830B2

JP6244830B2 - 空気入りタイヤの加硫装置および方法

Info

Publication number: JP6244830B2
Application number: JP2013231402A
Authority: JP
Inventors: 宏尚北井
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: JP2015089669A

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫装置および方法に関し、さらに詳しくは、スチームと窒素ガスを加硫ブラダに注入してグリーンタイヤを加硫する場合に、加硫ブラダ内部に追加的な装置を配置することなく、加硫ブラダの内部のドレーンの量を低減して上下温度差を効果的に低減するとともに、タイヤの生産性向上を図ることができる空気入りタイヤの加硫装置および方法に関するものである。

モールド内部に設置されたグリーンタイヤに加硫ブラダを挿入し、この加硫ブラダにスチーム（加熱媒体）および窒素ガス（加圧媒体）を注入してグリーンタイヤを加硫する方法が知られている。このようにスチームと窒素ガスとを用いる加硫方法では、加硫ブラダ内部に注入したスチームの一部が凝縮して、ドレーンとなって加硫ブラダ内部の下側に流れ落ちる。このドレーンによって加硫ブラダの下側の温度が低下する。

また、スチームに比して窒素ガスの比重が大きいため、膨張した加硫ブラダの中では、上方にスチームが圧縮された状態で存在し、その下方に窒素ガスが存在した状態になる。そのため、加硫中の加硫ブラダでは、上側の温度が下側に比して高くなって上下温度差が生じる。これらに起因して、加硫したタイヤでは、加硫した際の上下方向で加硫程度のばらつきが大きくなるという問題がある。加硫時間経過後、加硫ブラダを収縮させる際に加硫ブラダの内部に残留するドレーンの量が多いと、ドレーンを加硫ブラダの外部に排出するために要する時間も長くなり、タイヤの生産性低下の要因になる。

加硫ブラダの上下温度差を低減させるため、種々の加硫方法、加硫装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、加硫ブラダの内部にドレーン排出管を設置した加硫機が提案されている。この加硫機では、加硫ブラダの内部に発生したドレーンをドレーン排出管を通じて外部に排出することにより、加硫ブラダの上下温度差を小さくする。しかしながら、この提案の装置では、加硫ブラダの内部にドレーン排出管を新設しなければならない。これに伴なって、新設したドレーン排出管が加硫ブラダを収縮する際に邪魔になる等の問題が生じる。そのため、加硫ブラダの内部には追加的に装置を配置しないことが望ましい。

特開平２−２２９０１０号公報

本発明の目的は、スチームと窒素ガスを加硫ブラダに注入してグリーンタイヤを加硫する場合に、加硫ブラダの内部に追加的な装置を配置することなく、加硫ブラダの内部のドレーンの量を低減して上下温度差を効果的に低減するとともに、タイヤの生産性向上を図ることができる空気入りタイヤの加硫装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤの加硫装置は、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入される加硫ブラダと、この加硫ブラダの内部にスチームおよび窒素ガスを注入する注入ラインを備えた空気入りタイヤの加硫装置において、前記加硫ブラダの内部に連通してこの加硫ブラダの外部に延設された循環ラインと、この循環ラインの途中に配置された循環器および冷却分離機構とを有し、前記加硫ブラダの内部に注入されたスチームおよび窒素ガスを前記循環ラインの途中で前記冷却分離機構によって冷却することにより、スチームの水分を凝縮させて取り除きつつ、前記循環器により前記循環ラインを循環させる状態を、予め設定された加硫時間が経過するまで維持して、膨張している前記加硫ブラダによって、前記グリーンタイヤの内周面が押圧されて前記グリーンタイヤが前記モールドに押圧しされつつ加熱される構成にしたことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入した加硫ブラダの内部にスチームと窒素ガスと注入して膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダの内部に連通してこの加硫ブラダの外部に延設された循環ラインに、前記加硫ブラダの内部に注入したスチームおよび窒素ガスを流し、循環ラインの途中で冷却分離機構によって冷却することにより、スチームの水分を凝縮させて取り除きつつ、循環ラインを循環させる状態を、予め設定された加硫時間が経過するまで維持して、膨張している前記加硫ブラダによって、前記グリーンタイヤの内周面を押圧して前記グリーンタイヤを前記モールドに押圧しつつ加熱することを特徴とする。

本発明によれば、加硫ブラダの内部に連通してこの加硫ブラダの外部に延設された循環ラインに、加硫ブラダの内部に注入したスチームおよび窒素ガスを流し、循環ラインの途中で冷却分離機構によって冷却することにより、スチームの水分を凝縮させて取り除きつつ、循環ラインを循環させるので、加硫ブラダの内部に追加的な装置を配置することなく、加硫ブラダの内部に存在するドレーンの量を低減させることができる。これに伴い、加硫ブラダの内部の上下温度差が効果的に低減し、タイヤの生産性向上を図るにも有利になる。

本発明の空気入りタイヤの加硫装置の全体概要を例示する説明図である。図１の冷却機構を例示する説明図である。冷却機構の変形例を示す説明図である。冷却機構の別の変形例を示す説明図である。従来例と実施例の加硫経過時間とタイヤ加硫ブラダの上下温度差との関係を例示するグラフ図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの加硫装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示する本発明の空気入りタイヤの加硫装置１の実施形態は、ゴム製の筒状の加硫ブラダ２を有している。加硫ブラダ２の上側クランプ部３ａ、下側クランプ部３ｂはそれぞれ、中心機構４に取り付けられた円盤状の上側クランプ保持部５ａ、下側クランプ保持部５ｂにより保持される。中心機構４のセンターポストには、加硫ブラダ２の内部に加熱媒体となるスチームＳおよび加圧媒体となる窒素ガスＮを注入する注入口６が形成されている。

注入口６には、スチーム供給源１２に接続されるスチーム注入ライン６ａと、窒素ガス供給源１３に接続される窒素ガス注入ライン６ｂとが接続されている。スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂにはそれぞれ、開閉弁１０ａ、１０ｂが設けられている。それぞれの開閉弁１０ａ、１０ｂは制御装置により弁操作が制御される。

さらに、加硫ブラダ２の内部に連通して加硫ブラダ２の外部に延設された循環ライン７と、循環ライン７の途中に配置された循環器８および冷却分離機構９とを備えている。循環器８としては例えば循環ポンプ等が用いられる。循環器８は、加硫工程中に加硫ブラダ２の内部に注入されたスチームＳおよび窒素ガスＮを循環ライン７に循環させる。

冷却分離機構９は、循環ライン７の途中区間を冷却して、その途中区間を流れるスチームＳの水分を凝縮させて取り除く。この途中区間は例えば、０℃〜１５０℃、より好ましくは３０℃〜１２０℃、さらに好ましくは５０℃〜１００℃に冷却される。冷却分離機構９は、循環器８の上流側に設置されているが、下流側に設置することも、上流側および下流側に設置することもできる。

図２に例示する冷却分離機構９は、循環ライン７の途中区間に外嵌される冷却部９ａと、この途中区間の循環ライン７の内部に突設された衝突板９ｂと、衝突板９ｂの下方側でこの途中区間の循環ライン７を下側に膨出させて形成されたトラップ部９ｃとを備えている。冷却部９ａには水等の冷媒が流通する。この実施形態では、トラップ部９ｃの下方に排出路９ｄが接続され、循環ライン７の内部のトラップ部９ｃの上流側および下流側にフィルタ７ａが設けられている。

衝突板９ｂの下側への突出長さは、循環ライン７の管内径の５０％以上にすることが好ましく、さらに好ましくは循環ライン７の管内径の７０％以上、より好ましくは１００％以上にする。トラップ部９ｃの下側への膨出具合は、衝突板９ｂとのすき間が、衝突板９ｂが存在していない部分と同等以上確保できるように設定することが好ましい。

この加硫装置１を用いて空気入りタイヤを加硫するには、グリーンタイヤＧをモールド１１の内部に横置き状態で配置する。この実施形態のモールド１１は、周方向に複数に分割された環状のセクタ１１ａと、上側に配置される環状のサイドプレート１１ｂ、下側に配置される環状のサイドプレート１１ｃで構成されている。加硫ブラダ２はグリーンタイヤＧの内側に挿入され、モールド１１を閉型した状態にする。

次いで、開閉弁１０ａのみを開弁して、スチーム注入ライン６ａを通じてスチーム供給源１２から供給されたスチームＳを加硫ブラダ２の内部に注入する。注入するスチームＳの温度は例えば１５０℃〜２５０℃程度である。注入したスチームＳにより加硫ブラダ２を所定内圧Ｐ１にして、グリーンタイヤＧの内壁面に沿ってドーナツ状に膨張させる。

次いで、開閉弁１０ａを閉弁し開閉弁１０ｂを閉弁して、窒素ガス注入ライン６ｂを通じて窒素ガスＮを加硫ブラダ２の内部に注入して加硫ブラダ２を所定内圧Ｐ２に上昇させる。注入する窒素ガスＮの温度は常温である。加硫ブラダ２に注入したスチームＳの一部は、加硫ブラダ２の内部で凝縮して下方に流れ落ちてドレーンＤになる。

次いで、開閉弁１０ａ、１０ｂを閉弁した状態で循環器８を作動させて加硫ブラダ２の内部に注入したスチームＳおよび窒素ガスＮを循環ライン７に流して循環させる。循環ライン７に流されたスチームＳおよび窒素ガスＮは、その途中区間が冷却分離機構９の冷却部９ａによって冷却されているので、この途中区間を通過する際に冷却される。この冷却により図２に例示するように、スチームＳに含まれている水分ｄが凝縮し、衝突板９ｂに衝突して下方のトラップ部９ｃに滴下する。トラップ部９ｃに滴下した水分ｄは排水路９ｄを通じて循環ライン７の外部に排出される。

窒素ガスＮおよび残りのスチームＳは、衝突板９ｂを迂回して下流側の循環ライン７に流れて再び加硫ブラダ２の内部に還流する。このように冷却分離機構９を用いて、スチームＳに含まれている水分ｄを徐々に取り除きつつ、加硫ブラダ２の内部のスチームＳおよび窒素ガスＮを循環ライン７に循環させる。以後、予め設定された加硫時間が経過するまでこの状態を維持して、膨張している加硫ブラダ２によって、グリーンタイヤＧの内周面を押圧してグリーンタイヤＧをモールド１０に押圧しつつ加熱する。

予め設定された加硫時間が経過した後は、加硫ブラダ２の内部の気体およびドレーンＤを、排出ラインを通じて加硫ブラダ２の外部に排出する排出工程を行なう。次いで、上側のサイドプレート１０ｂを上方移動させ、それぞれのセクタ１１ａを拡径方向に移動させてモールド１１を開型する。次いで、加硫されたタイヤを上方移動させて加硫ブラダ２から抜き出して加硫工程が完了する。

本発明では、加硫ブラダ２の内部に追加的な装置を配置することなく、冷却分離機構９によってスチームＳに含まれる水分ｄを除去するので加硫ブラダ２の内部に生じるドレーンＤの量を低減させることができる。これにより、加硫中に加硫ブラダ２の内部に存在するドレーンＤの量が減少するので、加硫ブラダ２の下方側がドレーンＤに冷却される程度が小さくなり加硫ブラダ２の上下温度差が効果的に低減する。これに伴って、加硫されたタイヤの加硫具合の上下ばらつきが抑制されるのでタイヤ品質の向上に寄与する。

また、加硫ブラダ２の上下温度差が小さくなり、加硫ブラダ２の下側の温度低下が抑制されるので、加硫時間を短縮するには有利になる。さらには、加硫時間が経過後に加硫ブラダ２の内部から気体およびドレーンＤを外部に排出させる際に、加硫ブラダ２の内部に残留しているドレーンＤの量が従来に比して少なくなるので、この排出工程に要する時間を短縮することができる。そのため、タイヤの生産性向上を図ることもできる。

図３に例示する冷却分離機構９は、冷却部９ａにより冷却される循環ライン７の途中区間が螺旋状に形成されて螺旋部７Ａになっている。その他の構成は図２の冷却分離機構９と同様の構成である。このように循環ライン７を螺旋状に形成することにより、一段と短いスペースでより効率的に循環ライン７を冷却することができる。この実施形態では、螺旋部７Ａの外側面に冷却部９ａが外嵌されているが、螺旋部７Ａに追加して冷却部９ａを内嵌することもできる。

上述した実施形態の冷却分離機構９の冷却部９ａは、冷媒を用いるいわゆる水冷方式であるが、本発明では循環ライン７の途中区間を空冷により冷却する冷却部９ａを用いることもできる。

図４に例示する冷却分離機構９は、循環ライン７の途中区間にこの循環ライン７を下側に膨出させて形成された貯水部９ｅを備えている。この貯水部９ｅには、スチームＳおよび窒素ガスＮを循環ライン７に循環させる前に予め水Ｗが貯留される。

この冷却分離機構９を用いた場合は、循環ライン７を循環するスチームＳおよび窒素ガスＮが貯水部９ｅに貯水された水Ｗに接触して冷却される。この冷却によりスチームＳに含まれる水分ｄが貯水部９ｅに貯水された水Ｗに捕捉される。窒素ガスＮおよび水分ｄが捕捉されたスチームＳは、循環ライン７を経て加硫ブラダ２の内部に還流して循環を繰り返す。この冷却分離機構９によれば、極めて簡素な構造にすることができる。

一般的な乗用車用空気入りタイヤのグリーンタイヤのサンプルを横置き状態で、スチームおよび窒素ガスを用いて加硫する際に、図１に示した同様の加硫装置を用いて冷却分離機構の使用の有無だけを異ならせて同等条件で加硫を行なった。冷却分離機構を使用した場合が実施例、使用しない場合が従来例である。実施例、従来例について、加硫経過時間と加硫ブラダの上下温度差との関係を測定し、その結果を図５に例示する。また、実施例、従来例について、加硫ブラダの内部から気体およびドレーンを排出する排出工程に要する時間を測定した。

図５の結果から実施例は従来例よりも加硫ブラダの上下温度差を小さくできることが分かる。また、実施例は従来例よりも排出工程に要する時間を約２０秒短縮することができた。

１加硫装置
２加硫ブラダ
３ａ上側クランプ部
３ｂ下側クランプ部
４中心機構
５ａ上側クランプ保持部
５ｂ下側クランプ保持部
６注入口
６ａスチーム注入ライン
６ｂ窒素ガス注入ライン
７循環ライン
７Ａ螺旋部
７ａフィルタ
８循環器
９冷却分離機構
９ａ冷却部
９ｂ衝突板
９ｃトラップ部
９ｄ排水路
９ｅ貯水部
１０ａ、１０ｂ開閉弁
１１モールド
１１ａセクタ
１１ｂ、１１ｃサイドプレート
１２スチーム供給源
１３窒素ガス供給源
Ｇグリーンタイヤ

Claims

モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入される加硫ブラダと、この加硫ブラダの内部にスチームおよび窒素ガスを注入する注入ラインを備えた空気入りタイヤの加硫装置において、前記加硫ブラダの内部に連通してこの加硫ブラダの外部に延設された循環ラインと、この循環ラインの途中に配置された循環器および冷却分離機構とを有し、前記加硫ブラダの内部に注入されたスチームおよび窒素ガスを前記循環ラインの途中で前記冷却分離機構によって冷却することにより、スチームの水分を凝縮させて取り除きつつ、前記循環器により前記循環ラインを循環させる状態を、予め設定された加硫時間が経過するまで維持して、膨張している前記加硫ブラダによって、前記グリーンタイヤの内周面が押圧されて前記グリーンタイヤが前記モールドに押圧しされつつ加熱される構成にしたことを特徴とする空気入りタイヤの加硫装置。
前記冷却分離機構が、冷媒を流通させて前記循環ラインの途中区間を冷却する冷却部と、この途中区間の循環ラインの内部に突設された衝突板と、この衝突板の下方側でこの途中区間の循環ラインを下側に膨出させて形成されたトラップ部とを備えた請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
前記冷却分離機構が、空冷により前記循環ラインの途中区間を冷却する冷却部と、この途中区間の循環ラインの内部に突設された衝突板と、この衝突板の下方側でこの途中区間の循環ラインを下側に膨出させて形成されたトラップ部とを備えた請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
前記循環ラインの途中区間が螺旋状に形成された請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫装置。
前記冷却分離機構が、前記循環ラインの途中区間にこの循環ラインを下側に膨出させて形成された貯水部を備え、前記スチームおよび窒素ガスをこの循環ラインに循環させる前に前記貯水部に予め水が貯留される構成にした請求項１に記載に空気入りタイヤの加硫装置。
モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入した加硫ブラダの内部にスチームと窒素ガスと注入して膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダの内部に連通してこの加硫ブラダの外部に延設された循環ラインに、前記加硫ブラダの内部に注入したスチームおよび窒素ガスを流し、循環ラインの途中で冷却分離機構によって冷却することにより、スチームの水分を凝縮させて取り除きつつ、循環ラインを循環させる状態を、予め設定された加硫時間が経過するまで維持して、膨張している前記加硫ブラダによって、前記グリーンタイヤの内周面を押圧して前記グリーンタイヤを前記モールドに押圧しつつ加熱することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
前記冷却分離機構が冷媒を流通させる冷却部を有し、この冷却部により前記スチームおよび窒素ガスを冷却する請求項６に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
前記冷却分離機構が空冷による冷却部を有し、この冷却部により前記スチームおよび窒素ガスを冷却する請求項６または７に記載の空気入りタイヤの加硫方法。