JP6926791B2 - タイヤ加硫方法及びタイヤ加硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤを加硫する方法及び装置に関し、更に詳しくは、既存の設備を大幅に改造することなく、加硫室内のスチームが凝縮して生成されるドレンに起因する上下方向の温度差を小さくすることを可能にしたタイヤ加硫方法及びタイヤ加硫装置に関する。

空気入りタイヤを加硫する場合、金型内に回転軸が鉛直方向となるようにセットされたグリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、タイヤ内部の加硫室内に加熱加圧媒体としてスチームを充填すると共に金型を外部から加熱することで加硫を行うことが一般的である。このような加硫方法において、加硫室内に充填されたスチームが熱を奪われると、スチームの一部が凝縮してドレンが生成される。ドレンはスチームよりも冷め易いため、下側のタイヤサイドウォール部に相当する部位に溜まることにより、下側のタイヤサイドウォール部の温度上昇を阻害する。その結果、上側のタイヤサイドウォール部が高温となる一方で下側のタイヤサイドウォール部が低温となり、上下方向に温度差が発生する。そして、加硫工程における上下方向の温度差はタイヤ性能に悪影響を及ぼすのである。

このような問題を解決するために、加硫工程において加硫室内に滞留するドレンをタイヤ加硫装置の外部に排出することが提案されている。より具体的には、タイヤ加硫装置の中心機構にドレンを排出するための新たな排出機構を配設し、この排出機構を加硫時に駆動することにより、加硫室内のドレンをタイヤ加硫装置の外部に排出することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかしながら、上述のような排出機構をタイヤ加硫装置に追加する場合、設備コストが大幅に増大すると共に、タイヤ加硫装置が全体として複雑になるためメンテナンスの手間も増えるという問題がある。また、加硫工程を繰り返し行う中で常にドレンを完全に排出することは難しいため、安定した品質のタイヤを生産することも困難である。

特公昭６１−２２６１０号公報 特公平６−４５１４４号公報

本発明の目的は、既存の設備を大幅に改造することなく、加硫室内のスチームが凝縮して生成されるドレンに起因する上下方向の温度差を小さくすることを可能にしたタイヤ加硫方法及びタイヤ加硫装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤ加硫方法は、金型内に未加硫の空気入りタイヤを投入し、該空気入りタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダーの内側に形成される加硫室内にスチームを充填して前記空気入りタイヤを加硫する方法において、前記ブラダーから独立していて前記ブラダー内を自由に移動可能である熱交換具を前記加硫室に内包した状態で加硫を行うことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明のタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤの外表面を成形する金型と、前記空気入りタイヤの内側に挿入されるブラダーと、該ブラダーの内側に形成される加硫室内に加熱加圧媒体としてスチームを供給する加熱加圧媒体供給手段とを備えたタイヤ加硫装置において、前記加硫室に内包された熱交換具を備え、前記熱交換具は前記ブラダーから独立していて前記ブラダー内を自由に移動可能に構成されることを特徴とするものである。

本発明では、加硫室内にスチームを充填して空気入りタイヤを加硫するにあたって、加硫室に熱交換具を内包した状態で加硫を行うことにより、熱交換具がスチームの凝縮により生成されたドレンとスチームとの間の熱交換を促進するので、ドレンの温度低下を抑制し、ドレンに起因する上下方向の温度差を小さくすることができる。また、加硫室に内包された熱交換具を追加するだけであって、タイヤ加硫装置の中心機構を改造する必要はない。そのため、既存の設備を大幅に改造することなく、加硫室内のスチームが凝縮して生成されるドレンに起因する上下方向の温度差を小さくし、延いては、安定した品質を有するタイヤを生産することができる。

本発明において、熱交換具の熱伝導率は１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましい。熱交換具の熱伝導率を上記値以上に設定することにより、ドレンとスチームとの間の熱交換を促進する効果を得ることができる。

本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示す子午線半断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示す赤道線断面図である。 本発明の他の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示す子午線半断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示す子午線半断面図である。 従来のタイヤ加硫方法（加熱加圧媒体がスチームである場合）における上側及び下側でのブラダー内面温度の変化を示すグラフである。 本発明のタイヤ加硫方法（加熱加圧媒体がスチームである場合）における上側及び下側でのブラダー内面温度の変化を示すグラフである。 従来のタイヤ加硫方法（加熱加圧媒体がスチーム＋窒素ガスである場合）における上側及び下側でのブラダー内面温度の変化を示すグラフである。 本発明のタイヤ加硫方法（加熱加圧媒体がスチーム＋窒素ガスである場合）における上側及び下側でのブラダー内面温度の変化を示すグラフである。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置を示すものである。

図１に示すように、このタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤＴの外表面を成形する金型１０と、空気入りタイヤＴの内側に挿入される筒状のブラダー２０と、該ブラダー２０の内側に形成される加硫室Ｖの中にスチーム等の加熱加圧媒体を供給する加熱加圧媒体供給手段３０と、金型１０を加熱する加熱手段４０とを備えている。

金型１０は、空気入りタイヤＴのサイドウォール部を成形するための下側サイドプレート１１及び上側サイドプレート１２と、空気入りタイヤＴのビード部を成形するための下側ビードリング１３及び上側ビードリング１４と、空気入りタイヤＴのトレッド部を成形するための複数のセクター１５とから構成され、その金型１０の内側で空気入りタイヤＴを加硫成形するようになっている。なお、金型１０の構造は特に限定されるものではなく、図示のようなセクショナルタイプのモールドのほか、二つ割りタイプのモールドを使用することも可能である。

ブラダー２０は、その下端部が下側ビードリング１３と下側クランプリング２１との間に把持され、その上端部が上側クランプリング２２と補助リング２３との間に把持されている。図１に示すような加硫状態において、ブラダー２０は空気入りタイヤＴの径方向外側に向かって拡張した状態にあるが、加硫後に空気入りタイヤＴを金型１０内から取り出す際には上側クランプリング２２が上方に移動し、それに伴ってブラダー２０が空気入りタイヤＴの内側から抜き取られるようになっている。

加熱加圧媒体供給手段３０は、所定の温度及び圧力に調整されたスチームと、所定の圧力に調整された窒素ガスとを加熱加圧媒体として適時供給するようになっている。このような加熱加圧媒体が加硫室Ｖ内に導入されると、その圧力に基づいて空気入りタイヤＴが内側から金型１０の内面に向かって押圧される。なお、加熱加圧媒体としてスチームのみを用いることも可能である。

加熱手段４０は、金型１０を構成する下側サイドプレート１１、上側サイドプレート１２及びセクター１５に付設されていて、加熱手段４０により金型１０を加熱することにより、空気入りタイヤＴの加硫が行われるようになっている。加熱手段４０の配置及び構造は特に限定されるものではない。

このように構成されるタイヤ加硫装置において、図１及び図２に示すように、加硫室Ｖには複数個の熱交換具１が内包されている。熱交換具１は、ブラダー２０から独立しており、ブラダー２０内を自由に移動可能になっている。熱交換具１は、加硫室Ｖ内で鉛直方向に最も低くなる位置、即ち、下型のタイヤサイドウォール部に相当する部位に移動し、スチームＳが凝縮して生成されるドレンＤの中にその一部が浸った状態となる。

上述したタイヤ加硫装置を用いて空気入りタイヤＴを加硫する場合、金型１０内に未加硫の空気入りタイヤＴを投入し、その空気入りタイヤＴの内側にブラダー２０を挿入し、加熱加圧媒体供給手段３０により加硫室Ｖ内にスチームＳを含む加熱加圧媒体を導入すると共に加熱手段４０により金型１０を外側から加熱することで空気入りタイヤＴを加硫する。

加硫工程において、加硫室Ｖ内に充填されたスチームＳが熱を奪われると、スチームＳの一部が凝縮してドレンＤが生成される。ドレンＤは下側のタイヤサイドウォール部に相当する部位に滞留し、熱交換具１と接触することになる。このように加硫室Ｖ内にスチームＳを充填して空気入りタイヤＴを加硫するにあたって、加硫室Ｖに熱交換具１を内包し、熱交換具１がスチームＳとドレンＤの両方に接触した状態で加硫を行うことにより、熱交換具１がスチームＳの凝縮により生成されたドレンＤとスチームＳとの間の熱交換を促進するので、ドレンＤの温度低下を抑制し、ドレンＤに起因する上下方向の温度差を小さくすることができる。その結果、空気入りタイヤＴの品質を安定化することできる。

また、従来のタイヤ加硫装置に比べて、加硫室Ｖに内包された熱交換具１が追加されるだけであるため、タイヤ加硫装置の中心機構を改造する必要はない。そのため、既存の設備を大幅に改造することなく、加硫室Ｖ内のドレンＤに起因する上下方向の温度差を小さくすることができる。

熱交換具１は、熱伝導率が高く、表面積が大きいほど、その熱交換性能が良好である。図１に示すように、熱交換具１がコイル形状を有する場合、表面積が大きくなると共に、熱交換具１がブラダー２０と接触した際に該ブラダー２０に損傷や破損を生じ難いという利点がある。一方、図３に示すように、熱交換具１がヒートシンク形状を有する場合、表面積が大きくなるため熱交換性能が良好である。また、図４に示すように、熱交換具１が球形状を有する場合、ブラダー２０に損傷や破損を生じ難くなる。この場合、熱交換具１の表面積を増大させるために、球形状を有する複数個の熱交換具１を加硫室Ｖに内包することが望ましい。いずれにしても、熱交換具１は、個体として、或いは、集合体として、ドレンＤ中に完全に沈まない大きさを有し、スチームＳとドレンＤの両方に接触した状態にあると良い。熱交換具１がスチームＳとドレンＤの両方に接触することにより、スチームＳとドレンＤとの間の熱交換を円滑に行うことができる。

ここで、タイヤ加硫装置の加硫室Ｖ内で生成されるドレンＤ（凝縮水）の熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。これに対して、熱交換具１の熱伝導率はドレンＤの熱伝導率よりも大きいことが必要であり、例えば１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、更に好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であると良い。このような熱伝導率を有する熱交換具１によれば、ドレンＤとスチームＳとの間の熱交換を促進する効果を得ることができる。例えば、鉄合金からなる熱交換具１の熱伝導率は６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、アルミニウム合金からなる熱交換具１の熱伝導率は２３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。そのため、熱交換具１の熱伝導率の実用上好ましい範囲は６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

従来例１：
加硫室内にスチームを充填した状態で空気入りタイヤを加硫するにあたって、加硫室に熱交換具を内包せずに加硫を行った。その際、上側及び下側のタイヤサイドウォール部の位置でのブラダー内面温度と加硫時間との関係は図５の通りであった。

実施例１：
加硫室内にスチームを充填した状態で空気入りタイヤを加硫するにあたって、加硫室にアルミニウム合金製の熱交換具を内包した状態で加硫を行った。その際、上側及び下側のタイヤサイドウォール部の位置でのブラダー内面温度と加硫時間との関係は図６の通りであった。

図５に示すように、従来例１のタイヤ加硫方法では、加硫工程の中盤から下側のブラダー内面温度が徐々に低下していた。これに対して、図６に示すように、実施例１のタイヤ加硫方法では、下側のブラダー内面温度の低下が従来例１に比べて少なくなっていた。

従来例２：
加硫室内にスチームを充填し、更に加硫工程の途中から加硫室内に常温の窒素ガスを徐々に充填しながら空気入りタイヤを加硫するにあたって、加硫室に熱交換具を内包せずに加硫を行った。その際、上側及び下側のタイヤサイドウォール部の位置でのブラダー内面温度と加硫時間との関係は図７の通りであった。

実施例２：
加硫室内にスチームを充填し、更に加硫工程の途中から加硫室内に常温の窒素ガスを徐々に充填しながら空気入りタイヤを加硫するにあたって、加硫室にアルミニウム合金製の熱交換具を内包した状態で加硫を行った。その際、上側及び下側のタイヤサイドウォール部の位置でのブラダー内面温度と加硫時間との関係は図８の通りであった。

図７に示すように、従来例２のタイヤ加硫方法では、加硫室内に窒素ガスが充填された時点において下側のブラダー内面温度が大幅に低下し、それ以降は上側及び下側でのブラダー内面温度が徐々に低下していた。これに対して、図８に示すように、実施例２のタイヤ加硫方法では、下側のブラダー内面温度の低下が従来例２に比べて少なくなっていた。

１ 熱交換具
１０ 金型
１１ 下側サイドプレート
１２ 上側サイドプレート
１３ 下側ビードリング
１４ 上側ビードリング
１５ セクター
２０ ブラダー
３０ 加熱加圧媒体供給手段
４０ 加熱手段
Ｄ ドレン
Ｓ スチーム
Ｖ 加硫室

Claims (6)

1. 金型内に未加硫の空気入りタイヤを投入し、該空気入りタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダーの内側に形成される加硫室内にスチームを充填して前記空気入りタイヤを加硫する方法において、前記ブラダーから独立していて前記ブラダー内を自由に移動可能である熱交換具を前記加硫室に内包した状態で加硫を行うことを特徴とするタイヤ加硫方法。
2. 前記熱交換具の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
3. 空気入りタイヤの外表面を成形する金型と、前記空気入りタイヤの内側に挿入されるブラダーと、該ブラダーの内側に形成される加硫室内に加熱加圧媒体としてスチームを供給する加熱加圧媒体供給手段とを備えたタイヤ加硫装置において、前記加硫室に内包された熱交換具を備え、前記熱交換具は前記ブラダーから独立していて前記ブラダー内を自由に移動可能に構成されることを特徴とするタイヤ加硫装置。
4. 前記熱交換具の熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ加硫装置。
5. 前記熱交換具がコイル形状、ヒートシンク形状又は球形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ加硫方法。
6. 前記熱交換具がコイル形状、ヒートシンク形状又は球形状を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のタイヤ加硫装置。

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