JP6696148B2 - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫方法に関し、さらに詳しくは、加硫ブラダの内圧を早期により高くしつつ加熱して、加硫ブラダの上下温度差を小さくして品質を向上させたタイヤを製造することができる空気入りタイヤの加硫方法に関するものである。

タイヤ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、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。これに起因して加硫されたタイヤでは、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。

このような問題を解決するため、例えば、加硫ブラダの内部にスチームを注入した後、窒素ガスを徐々に注入する加硫方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案されている加硫方法では、既に加硫ブラダの内部に存在しているスチームに窒素ガスが徐々に混ざり合い、加硫ブラダの内部温度の均一化が期待できる。

しかしながら、この加硫方法では加圧媒体である窒素ガスの加硫ブラダの内部への注入速度が遅くなるため、加硫ブラダが加熱されているにも拘らず内圧が低い状態の時間が長くなる。そのため、グリーンタイヤをタイヤモールドによって十分に型付けすることができなくなる。これに起因して、加硫したタイヤにおいてはタイヤ表面が欠けたり、タイヤ内部に気泡が残留する等、タイヤ品質に悪影響が生じ易くなる。

加硫ブラダの内部にスチームを注入後、窒素ガスを注入する従来の一般的な加硫方法においては、スチームの注入圧力を高くし過ぎると温度が過剰に高くなるため、スチームの注入圧力を比較的低圧に設定している。そして、窒素ガスを注入することで加硫ブラダを所定の内圧まで上昇させて加硫を行っている。そのため、従来の一般的な加硫方法においても、加硫ブラダが加熱されているにも拘らず内圧が低い状態の間は、グリーンタイヤをタイヤモールドによって十分に型付けすることができないため、改善の余地がある。

特許第３０６９９７１号公報

本発明の目的は、加硫ブラダの内圧を早期により高くしつつ加熱して、加硫ブラダの上下温度差を小さくして品質を向上させたタイヤを製造することができる空気入りタイヤの加硫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方法は、筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記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、前記加熱媒体の前記加硫ブラダの内部への注入を完了して予め設定した初期内圧にした直後に、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して前記所定の内圧にし、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入してから前記所定の内圧にするまでに要する加圧媒体注入時間を、前記加熱媒体を前記加硫ブラダの内部に注入してから前記初期内圧にするまでに要する加熱媒体注入時間よりも長くすることを特徴とする
また、本発明の別の空気入りタイヤの加硫方法は、筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記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、前記加熱媒体の前記加硫ブラダの内部への注入を完了して予め設定した初期内圧にした直後に、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して前記所定の内圧にし、前記加硫ブラダの内部に注入する前記加圧媒体の注入速度を、前記加硫ブラダの内部で前記加圧媒体が前記加熱媒体中で拡散する拡散速度と同じ速度に調整することを特徴とする。

本発明によれば、前記加硫ブラダの内部への前記加硫媒体の注入を完了して予め設定した初期内圧にした直後に、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して前記所定の内圧にして膨張させた状態にするので、従来方法よりも加硫ブラダの内圧を早期に高くして加熱することができる。これにより、加硫の初期段階からグリーンタイヤをタイヤモールドによって十分に型付けすることができる。また、加硫のより早い段階から加圧媒体を加硫ブラダの内部に注入できるので、同じ加硫時間であれば加圧媒体の注入速度をより遅くすることが可能になる。それ故、加硫ブラダの内部で加熱媒体が加圧媒体により断熱圧縮され難くなり、加硫ブラダの上下温度差を小さくして、品質を向上させたタイヤを製造するには有利になる。

ここで、例えば、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して内圧を徐々に上昇させるとよい。これにより、加硫ブラダの内部で加熱媒体が加圧媒体により一段と断熱圧縮され難くなり、加硫ブラダの上下温度差をさらに小さくすることができる。

前記加硫ブラダの内部に注入する前記加圧媒体の注入速度を、前記加硫ブラダの内部で前記加圧媒体が前記加熱媒体中で拡散する拡散速度と同じ速度に調整することもできる。この注入速度の調整によっても、加硫ブラダの内部で加熱媒体が加圧媒体により一段と断熱圧縮され難くなり、加硫ブラダの上下温度差をさらに小さくすることができる。

前記初期内圧を例えば、前記所定の内圧の７５％以上９０％以下にする。従来方法の加硫では前記初期内圧は前記所定の内圧の７０％程度なので、従来方法に比して前記初期内圧を前記所定の内圧に対して相対的に高くして前記加熱媒体の温度を上げることで、加硫ブラダに対して十分な熱量を供給することができる。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法を行う加硫装置の全体概要を例示する説明図である。 本発明の実施形態による加硫ブラダの内圧と、グリーンタイヤの上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を例示するグラフ図である。 本発明の別の実施形態による加硫ブラダの内圧と、グリーンタイヤの上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を例示するグラフ図である。 従来の空気入りタイヤの加硫方法における加硫ブラダの内圧と、グリーンタイヤの上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化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に例示する空気入りタイヤの加硫装置１（以下、加硫装置１という）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には、中心機構４を構成するセンターポスト４ａが上下に挿通している。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、センターポスト４ａ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により保持されている。

センターポスト４ａの外周側の位置には注入口６が設けられている。注入口６からはスチーム等の加熱媒体Ｍ１が加硫ブラダ２の内部に注入される。また、加熱媒体Ｍ１よりも比重の大きい加圧媒体Ｍ２が注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入される。加圧媒体Ｍ２としては、例えば窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。

注入口６は下方に延びる注入ライン７に接続されている。注入ライン７には切換弁６ａを介して加熱媒体供給源８および加圧媒体供給源９が接続されている。切換弁６ａの操作によって加熱媒体供給源８と加圧媒体供給源９のいずれか一方が加硫ブラダ２の内部に連通する、或いは、両方が加硫ブラダ２の内部との連通が遮断された状態になる。加熱媒体供給源８と加圧媒体供給源９のそれぞれ別々に供給ライン７を接続して、それぞれの供給ライン７を通じて加硫ブラダ２の内部と連通可能にした構成にすることもできる。尚、中心機構４には、加硫ブラダ２の内部の流体を外部に排出する排出口および排出ラインも設けられている。

注入口６からの加熱媒体Ｍ１および加圧媒体Ｍ２の注入方向は水平方向に対して適宜の向きに設定されるが、例えば、０°以上３０°以下の傾斜角度で外周側に向かって上向きに設定される。注入口６は周方向に間隔をあけて、例えば等間隔で複数設けることが好ましい。

本発明の加硫方法を用いてグリーンタイヤＧを加硫するには、図１に例示するように、グリーンタイヤＧをタイヤモールド１０の内部に横置き状態で配置する。この実施形態では、タイヤモールド１０は周方向に複数に分割された環状のセクタ１０ａと、環状の上側サイドプレート１０ｂ、環状の下側サイドプレート１０ｃ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、タイヤモールド１０を閉型した状態にする。

次いで、加熱媒体供給源８から注入ライン７を通じて加熱媒体Ｍ１としてスチームを供給する。供給した加熱媒体Ｍ１を注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入して、加硫ブラダ２を予め設定された初期内圧Ｐ１にして膨張させつつ加熱する。加硫ブラダ２の内部に注入する際の加熱媒体Ｍ１の注入温度は例えば２００℃程度であり、注入圧力は１．４ＭＰａ程度である。

加硫ブラダ２の内部への加熱媒体Ｍ１の注入を完了して初期内圧Ｐ１にした直後に、切換弁６ａを操作して、加圧媒体供給源９から注入ライン７を通じて、加圧媒体Ｍ２として常温の窒素ガスを供給する。供給した加圧媒体Ｍ２を注入口６から加硫ブラダ２の内部に注入することにより、加硫ブラダ２を所定の内圧Ｐにしてさらに膨張させる。所定の内圧Ｐは例えば２．１ＭＰａ程度である。

このように注入した加熱媒体Ｍ１および加圧媒体Ｍ２によって加硫ブラダ２を所定の内圧Ｐにして膨張させた状態にする。この加硫ブラダ２により、グリーンタイヤＧの内周面は押圧され、これに伴い、グリーンタイヤＧはタイヤモールド１０に押圧されつつ加熱されて加硫が行われる。

予め設定された加硫時間が経過した後は、排気口から排気ラインを通じて加硫ブラダ２の内部に存在している加熱媒体Ｍ１や加圧媒体Ｍ２を外部に排出する。上側サイドプレート１０ｂは上方移動させ、それぞれのセクタ１０ａは拡径方向に移動させてタイヤモールド１０を開型する。次いで、加硫したタイヤを上方移動させて収縮した加硫ブラダ２から抜き出して加硫装置１から取り出す。

本発明の加硫方法における加硫ブラダ２の内圧の経時変化は図２に例示するとおりである。一方、従来のタイヤの加硫方法では、図４に例示するように、加硫ブラダ２の内部に加熱媒体Ｍ１を注入して初期内圧Ｐ１にしてからある程度の時間が経過した後で加圧媒体Ｍ２を注入する。加圧媒体Ｍ２は比較的急速に加硫ブラダ２の内部に注入することにより、内圧ＰにしてグリーンタイヤＧの加硫を行っている。

したがって、本発明によれば、従来方法に比して加硫ブラダ２の内圧を早期により高くしつつ加熱することができる。これに伴って、加硫の初期段階からグリーンタイヤＧをタイヤモールド１０によって十分に型付けすることが可能になる。

また、本発明では、加硫のより早い段階から加圧媒体Ｍ２を加硫ブラダ２の内部に注入できるので、同じ加硫時間であれば加圧媒体Ｍ２の注入速度をより遅くすることが可能になる。加圧媒体Ｍ２の加硫ブラダ２の内部への注入速度が遅くなると、既に加硫ブラダの内部に存在している加熱媒体Ｍ１が、後から注入される加圧媒体Ｍ２によって断熱圧縮され難くなる。そのため、グリーンタイヤＧを加硫している加硫ブラダ２の内部では、従来のように相対的に軽い加熱媒体Ｍ１が上方に偏在する不具合が生じ難くなるので、加硫ブラダ２の上下温度差を小さくして、品質を向上させたタイヤを製造するには有利になる。

加硫ブラダ２の内圧は、図４に例示する従来方法に比して、図２に例示するように加圧媒体Ｍ２を注入して徐々にゆっくりと上昇させるとよい。これにより、加硫ブラダ２の内部で加熱媒体Ｍ１が後から注入された加圧媒体Ｍ２によって一段と断熱圧縮され難くなるため、加硫ブラダ２の上下温度差をさらに小さくすることができる。これに伴って、タイヤ品質がより向上する。

加硫ブラダ２の内部に注入する加圧媒体Ｍ２の注入速度は、加硫ブラダ２の内部で加圧媒体Ｍ２が加熱媒体Ｍ１中で拡散する拡散速度と同じ速度に調整するとよい。このように加圧媒体Ｍ２の注入速度を調整することで、加硫ブラダ２の内部では加熱媒体Ｍ１が注入された加圧媒体Ｍ２によって一段と断熱圧縮され難くなるので、加硫ブラダ２の上下温度差を小さくするには有利になる。

加圧媒体Ｍ２が加熱媒体Ｍ１中で拡散する拡散速度は、実験により求めることができる。或いは、数値解析（シミュレーション）や公知の拡散理論式を用いて求めることができる。このようにして求めた拡散速度と同じ速度で加圧媒体Ｍ２を加硫ブラダ２の内部に注入すればよい。

加硫ブラダ２の内部に加熱媒体Ｍ１を注入完了した時点の初期内圧Ｐ１は、図３に例示するように、加硫ブラダ２の内部に加圧媒体Ｍ２を注入完了した時点の所定の内圧Ｐの７５％以上９０％以下にすることもできる。従来の加硫方法では初期内圧Ｐ１は所定の内圧Ｐの７０％程度なので、従来方法に比して初期内圧Ｐ１を所定の内圧Ｐに対して相対的に高くする。即ち、注入する加熱媒体Ｍ１の温度を従来方法に比して上げることもできる。例えば初期内圧Ｐ１を１．６５ＭＰａ程度、加熱媒体Ｍ１の注入温度を１８７℃程度にする。

加熱媒体Ｍ１の注入が完了した直後に加圧媒体Ｍ２を加硫ブラダ２の内部に注入する本発明では、加熱媒体Ｍ１の温度を従来方法と同じ程度にすると、相対的に従来方法よりも加硫ブラダ２に対する熱供給量が減ってしまう。そこで、このように加熱媒体Ｍ１の温度を従来に比して若干高くすることで、加硫ブラダ２に対して十分な熱量を供給することができる。ここで、加熱媒体Ｍ１は加硫ブラダ２の内部に注入後すぐに熱を放出して温度低下してゆくので、従来方法のように加熱媒体Ｍ１を注入し続ける場合に問題になる過加熱は生じない。

図１に例示する加硫装置と同様の装置を用いて、同じ仕様のグリーンタイヤを同じ加硫時間で、図２〜図４に例示するように、加熱媒体（スチーム）および加圧媒体（窒素ガス）の温度、注入のタイミングを図２（実施例１）、図３（実施例２）、図４（従来例）に例示するように異ならせて加硫した。この加硫中のグリーンタイヤの上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面の温度変化を測定し、その結果をそれぞれ図２、３、４に示す。実施例１の加熱媒体の温度は２００℃、注入圧力は１．４ＭＰａ、加圧媒体の温度は４０℃、注入圧力は２．１ＭＰａ程度であった。実施例２の加熱媒体の温度は２０７℃、注入圧力は１．７ＭＰａ、加圧媒体の温度は４０℃、注入圧力は２．１ＭＰａ程度であった。従来例の加熱媒体の温度は２００℃、注入圧力は１．４ＭＰａ、加圧媒体の温度は４０℃、注入圧力は２．１ＭＰａ程度であった。従来例では、加熱媒体の注入完了後、所定時間を経過してから加圧媒体を加硫ブラダの内部に注入した。加圧媒体の注入速度（単位時間あたりの加硫ブラダの内圧上昇速度）は従来例に対して、実施例１は１／４、実施例２は１／７であった。

加硫終了時の上側タイヤサイドの内側表面と下側タイヤサイドの内側表面との温度差は、実施例１、実施例２、従来例ではそれぞれ、１℃、１℃、１０℃であった。この結果から、実施例１、２では従来例に比して、加硫ブラダの上下温度差を小さくすることができることが分かる。また、実施例１、２で加硫されたタイヤは従来例で加硫されたタイヤよりも加硫故障率が低いことも確認できた。

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
４ａ センターポスト
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 切換弁
７ 注入ライン
８ 加熱媒体供給源
９ 加圧媒体供給源
１０ タイヤモールド
１０ａ セクタ
１０ｂ 上側サイドプレート
１０ｃ 下側サイドプレート
Ｇ グリーンタイヤ
Ｍ１ 加熱媒体
Ｍ２ 加圧媒体

Claims (4)

1. 筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記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、
   前記加熱媒体の前記加硫ブラダの内部への注入を完了して予め設定した初期内圧にした直後に、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して前記所定の内圧にし、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入してから前記所定の内圧にするまでに要する加圧媒体注入時間を、前記加熱媒体を前記加硫ブラダの内部に注入してから前記初期内圧にするまでに要する加熱媒体注入時間よりも長くすることを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
2. 筒状の加硫ブラダをグリーンタイヤに挿入して、前記加硫ブラダの内部に加熱媒体を注入し、次いで前記加熱媒体よりも比重の大きい加圧媒体を注入することにより、前記加硫ブラダを所定の内圧にして膨張させた状態でタイヤモールドの中で前記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、
   前記加熱媒体の前記加硫ブラダの内部への注入を完了して予め設定した初期内圧にした直後に、前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して前記所定の内圧にし、前記加硫ブラダの内部に注入する前記加圧媒体の注入速度を、前記加硫ブラダの内部で前記加圧媒体が前記加熱媒体中で拡散する拡散速度と同じ速度に調整することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
3. 前記加圧媒体を前記加硫ブラダの内部に注入して内圧を徐々に上昇させる請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
4. 前記初期内圧を前記所定の内圧の７５％以上９０％以下にする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤの加硫方法。

Images