JP6869483B2 - タイヤ加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤを加硫成形するタイヤ加硫方法に関する。

空気入りタイヤの製造工程においては、従来より、未加硫状態のタイヤを加硫金型内に装填する一方でタイヤの内部に加硫ブラダーを装着して、加硫ブラダーにより形成されるタイヤの内部空間に高温のスチームおよび常温のガス（窒素ガスなどの不活性ガス）を順に供給すると共に、加熱された加硫金型を閉状態にしてタイヤを金型の成形面に押し当てながらタイヤの内側と外側の両側から加熱加圧することにより、タイヤの加硫成形を行っている。

このとき、タイヤの内部空間に対しては、図７に示すように、まず、高温のスチームを供給して当初圧力Ｐ１から加熱最高圧Ｐ２まで昇圧させた後、タイヤが加硫温度に加熱されるまでこの加熱最高圧Ｐ２を維持する（昇温工程）。その後、供給する気体を高温のスチームから常温のガスに切り替えて加圧最高圧Ｐ３まで昇圧させた後、加硫の完了までこの加圧最高圧Ｐ３を維持する（加硫工程）。加硫完了後は、タイヤの内部空間からスチームやガスを外部へ排気して、当初圧力Ｐ１まで戻した後（排気工程）、加硫後のタイヤを取り出す（特許文献１）。

また、加硫工程の途中において、タイヤの内部空間から排気してタイヤの内部空間の圧力を加圧最高圧から減圧した後、ガスのみならずスチームも供給して昇温昇圧して加圧最高圧を維持することにより、十分なＥＣＵで加硫時間を短縮するタイヤ加硫方法が提案されている（特許文献２）。

特開２００２―３６２４５号公報 特開２０１５―１８９１１６号公報

しかしながら、より高品質のタイヤを提供するためのさらなる改良が求められている。

そこで、本発明は、より高品質のタイヤの製造が可能なタイヤ加硫方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
加硫金型内に装填されたタイヤを加熱加圧して加硫するタイヤ加硫方法であって、
加硫金型内に装填された前記タイヤの内部空間にスチームを供給して一定の圧力に維持することにより前記タイヤの内部温度を加硫温度まで昇温させる昇温工程と、
昇温した前記タイヤの内部空間にガスを供給して加圧最高圧まで昇圧した後、前記加圧最高圧を維持することにより前記タイヤを加硫する加硫工程と、
加硫された前記タイヤの内部空間のスチームおよびガスを排気する排気工程とを備えており、
前記加硫工程における前記タイヤの内部空間へのガスの供給を、
前記加圧最高圧よりも低い第１中間圧力でガスの供給を一旦止めて、所定の時間、前記第１中間圧力を維持する第１ステップと、
ガスの供給を再開して前記第１中間圧力より高く前記加圧最高圧よりも低い第２中間圧力まで昇圧させる第２ステップと、
ガスの供給を止めて前記タイヤ内のガスを排気することにより、前記第２中間圧力より低い第３中間圧力まで降圧させる第３ステップと、
ガスの供給を再開して前記加圧最高圧まで昇圧させる第４ステップ
の各ステップにより行うことを特徴とするタイヤ加硫方法である。

請求項２に記載の発明は、
前記第１ステップにおける前記第１中間圧力が、前記加圧最高圧より５０〜２００ｋＰａ低いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項３に記載の発明は、
前記第１ステップにおいて、前記第１中間圧力で維持する時間が５〜６０秒であることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記第２ステップにおける前記第２中間圧力が、前記加圧最高圧より１０〜１００ｋＰａ低く、第１中間圧力より１００ｋＰａ以上高いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項５に記載の発明は、
前記第３ステップにおける前記第３中間圧力が、前記加圧最高圧より１００〜２００ｋＰａ低く、第２中間圧力より１００ｋＰａ以上低いことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項６に記載の発明は、
前記第１ステップの開始から前記第４ステップの終了までの時間が、１〜５分であることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項７に記載の発明は、
前記第３ステップにおいて、ガスの供給を停止してガス洩れチェックを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法である。

請求項８に記載の発明は、
前記第１ステップから前記第４ステップまでの圧力変化を、内圧コントロールバルブを作動させてガス流量を制御することにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法である。

本発明によれば、より高品質のタイヤの製造が可能なタイヤ加硫方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るタイヤ加硫方法における加硫成形中のタイヤの内部空間における圧力の経時的変化を示す図である。 本発明の実施例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフである。 従来例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフである。 比較例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフである。 加硫工程における、上サイドインナー部の温度変化および加硫量を示すグラフである。 加硫工程における、下ショルダー部の温度変化および加硫量を示すグラフである。 従来のタイヤ加硫方法における加硫成形中のタイヤの内部空間における圧力の経時的変化を示す図である。 従来のタイヤ加硫方法において、ガス洩れチェックを行った場合のタイヤの内部空間における圧力の経時的変化を示す図である。

１．本発明の概要
本発明においては、昇温工程後の加硫工程において、ガス供給に際して、まず、加圧最高圧よりも低い圧力で一旦ガスの供給を止めてそのまま維持する（第１ステップ）。次に、ガスの供給を再開して内圧を少し上げる（第２ステップ）。次に、ガスの供給を止めて排気して内圧を少し下げる（第３ステップ）。次に、ガスの供給を再開して加圧最高圧まで昇圧させる（第４ステップ）。

このようなステップを経てタイヤの内部空間へガスを供給することにより、加硫金型内における上下の温度差を抑制して、均一な加硫を行うことができ、より高品質のタイヤの製造が可能となる。

２．タイヤ加硫方法
以下、本実施の形態に係るタイヤ加硫方法を、図面を用いて具体的に説明する。

図１は本実施の形態に係るタイヤ加硫方法における加硫成形中のタイヤ内部における圧力の経時的変化を示す図である。図１において、横軸は時間経過を、縦軸はタイヤの内部空間の圧力を示している。

本実施の形態に係るタイヤ加硫方法は、加硫金型内に装填されたタイヤの内部空間にスチームを供給して加熱最高圧に維持しながらタイヤの内部温度を加硫温度まで昇温させる昇温工程（スチーム工程（Ｉｎｆ．Ｓ工程）とも称される）と、昇温したタイヤの内部空間にガスを供給した後に加圧最高圧に維持しながらタイヤを加熱加圧して加硫する加硫工程と、加硫後タイヤの内部空間のスチームおよびガスを排気する排気工程とを備えている点においては、従来のタイヤ加硫方法と同じである。

しかし、本実施の形態のタイヤ加硫方法は、加硫工程においてタイヤの内部空間にガスを供給する際に、昇圧と減圧を行って段階的に加圧最高圧に到達させる点で、従来のタイヤ加硫方法と全く異なっている。

以下、本実施の形態における加硫工程について、工程毎に説明する。

（１）昇温工程
図１に示すように、最初に、従来と同様にタイヤの内部にスチームを供給して所定の圧力に維持しながらタイヤの内部温度を加硫温度まで昇温させる。具体的には、当初圧力Ｐ１（０ｋＰａ）から加熱最高圧Ｐ２（１３００〜１７００ｋＰａ）まで昇圧するようにスチームを供給し、タイヤが加硫温度に加熱されるまで加熱最高圧Ｐ２を維持する。そして、タイヤ内部温度が加流温度に達した後は、ガスの供給を開始し加硫工程へと進む。

（２）加硫工程
従来の加硫方法においては、昇温工程後、加圧最高圧Ｐ３まで一気にガスを供給して、直線的に昇圧させていた（図７参照）。しかし、本実施の形態においては、図１に示すように、４段階のステップを経て段階的に加圧最高圧に到達させている。

（ａ）第１ステップ
本ステップにおいては、昇温されたタイヤの内部空間にガスを供給するが、加圧最高圧Ｐ３よりも低い第１中間圧力Ｐ４に達したところで、一旦ガスの供給を止めて、所定の時間、第１中間圧力を維持する。

具体的には、タイヤの種類やサイズによって適宜設定されるが、通常は、第１中間圧力Ｐ４の圧力が加圧最高圧Ｐ３より５０〜２００ｋＰａ程度低い圧力になった時点で、一旦ガスの供給を止めることが好ましい。

即ち、この程度までの昇圧であれば、常温のガスがタイヤ内に供給されてタイヤ内が冷やされたとしてもスチームの液体（ドレーン）化が起こらず、加硫金型内の上下で温度差を生じさせることがない。

そして、所定の時間、好ましくは５〜６０秒間、より好ましくは２０〜３０秒間、この第１中間圧力Ｐ４を維持することにより、加硫中のタイヤ内の温度は加硫金型に供給される熱によって再び加硫温度に加熱される。

なお、上記したガスの供給と停止は、内圧コントロールバルブの作動によって行うことが好ましい。そして、内圧の変化動作等はガス流量ソフトウェア（ロジック）を組み込むことで行うことが好ましい。これらは以降のステップにおいても同様である。

（ｂ）第２ステップ
本ステップにおいては、ガスの供給を再開して、第１中間圧力Ｐ４より高く加圧最高圧Ｐ３より低い第２中間圧力Ｐ５まで昇圧させる。

具体的な第２中間圧力Ｐ５は、タイヤの種類やサイズによって適宜設定されるが、通常は、加圧最高圧Ｐ３より１０〜１００ｋＰａ低く、第１中間圧力Ｐ４より１００ｋＰａ以上高いことが好ましい。

このとき、加硫中のタイヤ内は加硫温度に加熱されており、金型からも加熱されているため、常温のガスが再びタイヤ内に供給されたとしても、加硫金型内の上下で温度差を生じさせることがない。

（ｃ）第３ステップ
本ステップおいては、ガスの供給を止めてタイヤ内のガスを排気することにより第２中間圧力Ｐ５より低い第３中間圧力Ｐ６まで降圧させる。加圧最高圧で加硫を開始する立ち上がり時、本ステップによってガス洩れチェックを行う。

本ステップを設けることにより、加圧最高圧Ｐ３で加圧する際にガス洩れが発生しないか否かを予め発見することができる。

具体的な第３中間圧力Ｐ６は、タイヤの種類やサイズによって適宜設定されるが、通常は、加圧最高圧Ｐ３より１０〜１００ｋＰａ低く、第２中間圧力Ｐ５より１００ｋＰａ以上低いことが好ましい。なお、この第３中間圧力Ｐ６は、図１では、第１中間圧力Ｐ４と同じに設定されているが、これに限定されず、異なっていてもよい。

このとき、内圧の変化は大きくないため、ガスの排気に伴う熱の放出が抑制され、加硫金型内の上下で温度差を生じさせることがない。

（ｄ）第４ステップ
本ステップにおいては、ガスの供給を再開して、第３中間圧力Ｐ６から加圧最高圧Ｐ３まで昇圧させる。

このとき、常温のガスが再びタイヤ内に供給されたとしても、加硫中のタイヤ内は加硫温度に加熱されており、金型からも加熱されているため、上記と同様に、加硫金型内の上下で温度差を生じさせることがない。

上記した第１ステップの開始から第４ステップの終了までの時間は、１〜５分であることが好ましい。このように、従来よりも加圧最高圧まで昇圧させる時間を長くすることにより、加硫金型内の上下で温度差を生じさせることなく昇圧させることができる。

（ｅ）以降の加硫工程
上記した（ａ）〜（ｄ）のステップを経て加圧最高圧まで昇圧した後は、従来と同様に、加圧最高圧を維持して加硫を行う。

このとき、加硫金型内における上下の温度差が抑制されているため、均一な加硫を行うことができる。

即ち、本実施の形態によれば、従来の加硫方法では加硫を律速していた下型の温度を従来よりも上昇させることができる一方、上型の温度を従来よりも下降させることができるため、加硫金型内における上下の温度差が抑制されて、均一な加硫を行うことができ、転がり抵抗（ＲＲ）、耐久性などのタイヤ性能が向上した高品質のタイヤを安定して製造することができる。

さらに、本実施の形態によれば、加圧最高圧まで昇圧させる時間は従来よりも長いにも拘わらず、加硫金型内における上下の温度差が抑制されていることにより、下型の温度は低下せず、一方、最高到達温度となる上型の温度は予め設定されている最高温度に到達し難いため、加硫の律速が発生せず、十分な熱量が供給されて、加硫時間は、逆に従来の加硫方法に比べて３０〜６０秒短縮させることができた。このような加硫時間の短縮は、生産能力の増加に大きく寄与することができる。

（３）排気工程
加硫工程終了後は、加硫ブラダー内のスチームおよびガスを全て排気して、内圧を加圧最高圧Ｐ３から常圧まで減圧する。これにより、タイヤの加硫成形が終了し、加硫金型から取り出された加硫後のタイヤは次工程に搬送される。

１．試験方法
（１）実施例
上記した本実施の形態に係る加硫方法に基づいて、タイヤサイズが３１５／８０Ｒ２２．５ ５４Ｍ ＳＰ３５０Ａのタイヤの加硫成形を行った。なお、加圧最高圧Ｐ３を２４５０ｋＰａ、第１中間圧力Ｐ４を加圧最高圧Ｐ３よりも１５０ｋＰａ低い２３００ｋＰａ、第２中間圧力Ｐ５を加圧最高圧Ｐ３よりも５０ｋＰａ低く、第１中間圧力Ｐ４よりも１００ｋＰａ高い２４００ｋＰａ、第３中間圧力Ｐ６を加圧最高圧よりも１５０ｋＰａ低く、第２中間圧力１００ｋＰａ低い２３００ｋＰａに設定した。

具体的には、加硫工程の開始後、５０秒で第１中間圧力Ｐ４まで昇圧し、そのまま３０秒間維持した。その後、１５秒で第２中間圧力Ｐ５まで昇圧し、４０秒かけて第３中間圧力Ｐ６まで降圧した。その後、１５秒で加圧最高圧まで昇圧した。その後は、従来と同様にして加硫した。なお、加硫工程の開始から加圧最高圧に達するまでの時間は２分３０秒であった。実施例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフを図２に示す。なお、図中○付き数字１〜４は第１ステップ〜第４ステップを示す。

（２）従来例
加硫工程開始後、加圧最高圧Ｐ３まで途中で減圧することなく短時間（３５秒）で昇圧したこと以外は実施例と同様にタイヤの加硫成形を行った。従来例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフを図３に示す。

（３）比較例
加硫工程開始後、１分４５秒と、従来例よりも時間を掛けて加圧最高圧Ｐ３まで途中で減圧することなく昇圧したこと以外は実施例と同様にタイヤの加硫成形を行った。比較例におけるタイヤの内部圧力と時間の関係を示すグラフを図４に示す。

２．試験結果
タイヤ内部の温度を測定し、実施例、従来例、比較例について、時間経過に伴うタイヤ内部温度の経緯を評価するサーモテストを行った。温度の測定は、加硫中タイヤ内で最高到達温度到達部位であった上サイドインナー部と、従来加硫律速部位であった下ショルダー部の２か所に温度計を配置して行った。上サイドインナー部における結果を図５に、下ショルダー部における結果を図６に示す。なお、図５、６中の縦軸は温度（℃）およびＥＣＵ（加硫量）であり、横軸は時間（分）である。図中、実施例の結果は実線で、従来例の結果は一点鎖線で、比較例の結果は二点鎖線で示されている。また、図中、上側の線が温度変化を示し、下側の線がＥＣＵを示している。

図５、図６より、上サイドインナー部においては、実施例の場合、従来例、比較例よりも温度が低くなっているのに対して、下ショルダー部においては、従来例、比較例よりも温度が高くなっていることが分かり、実施例では上下の温度差が抑制されていることが分かる。

そして、加硫量（ＥＣＵ）を見ると、上サイドインナー部においては、実施例は、従来例、比較例より低く、下ショルダー部においては、従来例、比較例よりも上昇していることが分かり、加硫時間を短縮できることが分かる。

図５、図６より得られた下ショルダー（下Ｓｈ埋込）部の加硫量（ＥＣＵ）とタイヤ内部最高温度（℃）を表１に示す。

表１より、実施例では加硫量が従来例より加硫量が１．５ＥＣＵ増大していることが分かる。そして、この加硫量の増加は加硫時間を３０〜６０秒短縮できることを示している。一方、比較例では、１．０ＥＣＵ減少している。

そして、タイヤ内部最高温度は、実施例では従来例より１．３℃低下し、比較例では、１．６℃上昇していることが分かる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

Ｐ１ 当初圧力
Ｐ２ 加熱最高圧
Ｐ３ 加圧最高圧
Ｐ４ 第１中間圧力
Ｐ５ 第２中間圧力
Ｐ６ 第３中間圧力

Claims (8)

1. 加硫金型内に装填されたタイヤを加熱加圧して加硫するタイヤ加硫方法であって、
   加硫金型内に装填された前記タイヤの内部空間にスチームを供給して一定の圧力に維持することにより前記タイヤの内部温度を加硫温度まで昇温させる昇温工程と、
   昇温した前記タイヤの内部空間にガスを供給して加圧最高圧まで昇圧した後、前記加圧最高圧を維持することにより前記タイヤを加硫する加硫工程と、
   加硫された前記タイヤの内部空間のスチームおよびガスを排気する排気工程とを備えており、
   前記加硫工程における前記タイヤの内部空間へのガスの供給を、
   前記加圧最高圧よりも低い第１中間圧力でガスの供給を一旦止めて、所定の時間、前記第１中間圧力を維持する第１ステップと、
   ガスの供給を再開して前記第１中間圧力より高く前記加圧最高圧よりも低い第２中間圧力まで昇圧させる第２ステップと、
   ガスの供給を止めて前記タイヤ内のガスを排気することにより、前記第２中間圧力より低い第３中間圧力まで降圧させる第３ステップと、
   ガスの供給を再開して前記加圧最高圧まで昇圧させる第４ステップ
   の各ステップにより行うことを特徴とするタイヤ加硫方法。
2. 前記第１ステップにおける前記第１中間圧力が、前記加圧最高圧より５０〜２００ｋＰａ低いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
3. 前記第１ステップにおいて、前記第１中間圧力で維持する時間が５〜６０秒であることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ加硫方法。
4. 前記第２ステップにおける前記第２中間圧力が、前記加圧最高圧より１０〜１００ｋＰａ低く、第１中間圧力より１００ｋＰａ以上高いことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタイヤ加硫方法。
5. 前記第３ステップにおける前記第３中間圧力が、前記加圧最高圧より１００〜２００ｋＰａ低く、第２中間圧力より１００ｋＰａ以上低いことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法。
6. 前記第１ステップの開始から前記第４ステップの終了までの時間が、１〜５分であることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法。
7. 前記第３ステップにおいて、ガスの供給を停止してガス洩れチェックを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法。
8. 前記第１ステップから前記第４ステップまでの圧力変化を、内圧コントロールバルブを作動させてガス流量を制御することにより行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫方法。

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