JP6935700B2 - タイヤ加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ加硫方法に関し、更に詳しくは、タイヤ加硫時にグリーンタイヤと金型の接触状態に応じて金型の温度を制御することにより、加硫初期のゴム流れ性の確保と加硫時間の遅延の抑制を両立すると共に、タイヤの外観品質を向上させることを可能にしたタイヤ加硫方法に関する。

一般に、タイヤを加硫する際、加硫装置内にグリーンタイヤを配置し、ブラダーによりグリーンタイヤを内側から金型の内面に向かって押圧して型付けする一方で、金型を外側から加熱するようにして行われる。グリーンタイヤの形状と金型のプロファイル（加硫後のタイヤ形状）とは異なっているので、加硫が進行する過程でゴムが流動し、製品タイヤの形状が形成される。その際、ゴム流れ性が悪いと、金型とグリーンタイヤとの間に隙間が残り、製品タイヤの外観品質が損なわれるという問題がある。

一方、金型の温度を低くすることによりゴム流れ性を良くすることが可能である。しかしながら、金型の温度を低く設定した場合、加硫工程に要する時間が長くなるため、生産性が悪化する傾向があると共に、タイヤの形状が十分に形成された後もゴム流れが続くため、ベント内に形成されるスピューが過度に長くなる、或いは、金型の隙間からオーバーフローが発生して製品タイヤの外観品質が損なわれるという不具合が生じる。このような不具合は、特に、サイドウォール部に局所的な凸部を有する空気入りタイヤやクラウン部に大きなブロックを有する空気入りタイヤにおいて顕著に発生する。また、剛性中子を用いた加硫方法においても、ゴム流れ性に対する要求は大きいため、生産性と両立することが課題である。

サイドウォール部を成形する上型及び下型を介装する上下の熱源温度を加硫成形サイクルの加硫前半と加硫後半とで変化させ、加硫前半の熱源温度をインナーライナーの構成材料の融点より１５℃以上高くした加硫方法が提案されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、上述の加硫方法では加硫前半における熱源温度を高温に設定しているため、加硫初期においてゴム流れ性を十分に確保することができないという懸念がある。

特開２００９−２１４３３０号公報

本発明の目的は、タイヤ加硫時にグリーンタイヤと金型の接触状態に応じて金型の温度を制御することにより、加硫初期のゴム流れ性の確保と加硫時間の遅延の抑制を両立すると共に、タイヤの外観品質を向上させることを可能にしたタイヤ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の本発明のタイヤ加硫方法は、グリーンタイヤに当接する成形面を有する金型を用いてタイヤを加硫する方法において、前記金型における前記グリーンタイヤのクラウン部のブロック部、リムガード部及びサイドウォール部の局部的な凸部のいずれか一つの部位に対応する位置において前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知し、前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態に応じて前記金型の外部に配置された熱源の温度を制御する際に、加硫開始直後においては前記熱源の温度を１４０℃〜１７０℃の範囲内に設定して低温の状態を維持し、前記凸部において前記グリーンタイヤと前記金型の接触が検知された時点以降においては前記熱源の温度を１７０℃〜１９０℃の範囲に設定して高温の状態を維持することを特徴とするものである。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態に応じて、金型の温度を制御しているので、例えば、加硫初期においては、金型（熱源）の温度を低温に設定してゴム流れ性を確保すると共に、加硫初期以降においては、金型（熱源）の温度を高温に設定して加硫時間を全体的に短くし、加硫時間の遅延を抑制することができる。また、このように金型（熱源）の温度を設定することで、不要なゴム流れをなくすことができ、タイヤの外観品質を向上させることが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態を検知するためにグリーンタイヤとの接触圧を測定可能な圧力センサーを用い、圧力センサーの出力に基づいて金型の温度を制御することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態を検知するために金型の表面温度を測定可能な温度センサーを用い、温度センサーの出力に基づいて金型の温度を制御することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態を検知するためにゴムとの接触を検知可能な近接センサーを用い、近接センサーの出力に基づいて金型の温度を制御することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態を検知するためにグリーンタイヤの表面までの距離を測定可能な測離センサーを用い、測離センサーの出力に基づいて金型の温度を制御することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、グリーンタイヤと金型の接触状態を検知するために金型に設けたベントホールへのゴムの流れ込み量を検出し、流れ込み量に基づいて金型の温度を制御することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明のタイヤ加硫方法では、金型におけるグリーンタイヤのクラウン部のブロック部、リムガード部及びサイドウォール部の局部的な凸部のいずれか一つの部位に対応する位置においてグリーンタイヤと金型の接触状態を検知することが好ましい。これにより、グリーンタイヤと金型の接触状態を適確に検知することが可能になる。

本発明において、金型の温度は金型の外部に配置された熱源の温度を意味し、熱源の温度を制御するものである。

本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置の金型を示す断面図である。 本発明のタイヤ加硫方法において、熱源温度、金型の表面温度、金型におけるグリーンタイヤのサイドウォール部に形成された局部的な凸部に対応する位置で測定された圧力及びブラダーの内圧と経過時間との関係を示すグラフである。 従来のタイヤ加硫方法において、熱源温度、金型の表面温度、金型におけるグリーンタイヤのサイドウォール部に形成された局部的な凸部に対応する位置で測定された圧力及びブラダーの内圧と経過時間との関係を示すグラフである。 サイドウォール部に局部的な凸部が形成された空気入りタイヤの一例を示す斜視断面図である。

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１は、グリーンタイヤＧを成形するための金型２を備えている。

金型２は、鉛直方向に複数に分割された構成を有し、グリーンタイヤＧのサイドウォール部を成形するための上下一対のサイドプレート３，３と、グリーンタイヤＧのビード部を成形するための上側ビードリング４Ａ及び下側ビードリング４Ｂと、グリーンタイヤＧのトレッド部を成形するための複数のセクターモールド５から構成されている。金型２はそのキャビティ内に回転軸を鉛直方向にして装填されたグリーンタイヤＧを加硫成形するようになっている。加硫時において、グリーンタイヤＧの内側には円筒状に成形されたゴム製のブラダー６が挿入される。

ブラダー６の下端部は下側ビードリング４Ｂと下側クランプリング７Ｂとの間に挟み込まれ、ブラダー６の上端部は鉛直方向に移動自在に構成された上側クランプリング７Ａと補助リング８との間に挟み込まれている。そのため、閉型時には上側クランプリング７Ａが下方位置に配置されることでブラダー６の膨張を許容する一方で、開型時には上側クランプリング７Ａが上方位置に移動することでグリーンタイヤＧの内側からブラダー６が引き出されるようになっている。

上記タイヤ加硫装置には、ブラダー６の内部に加熱加圧媒体を導入するための不図示の媒体供給手段が設けられており、ブラダー６はその加熱加圧媒体の圧力に基づいて加硫時にグリーンタイヤＧを内側から金型２の内面に向かって押圧するようになっている。加熱媒体としては、例えば、スチームを使用することができ、加圧媒体としては、例えば、窒素ガスのような不活性ガスやスチームを使用することができる。

上下一対のサイドプレート３，３及びセクターモールド５の外部には加熱手段として熱源９が配設されている。これら熱源９は、その構造が特に限定されるものではないが、例えば、内部に空洞を設け、該空洞内にスチーム等の加熱媒体を導入するようにした構造を採用することができる。

上記タイヤ加硫装置は、グリーンタイヤＧと金型２の接触状態を検知する検知手段１０と、検知手段１０により検知された接触状態に応じて金型２（熱源９）の温度を制御する制御装置１１とを備えている。

検知手段１０は、金型２の成形面Ｍの近傍に設置され、金型２の任意の場所に配置することができる。検知手段１０として、例えば、グリーンタイヤＧとの接触圧を測定可能な圧力センサーを用いることができ、その他にも金型２の表面温度を測定可能な温度センサー、ゴムとの接触を検知可能な近接センサー、グリーンタイヤＧの表面までの距離を測定可能な測離センサー、或いは金型２に設けられたベントホールへのゴムの流れ込み量を検出する検出器を用いることができる。いずれの機器であっても、当該機器の出力に基づいて金型２の温度を制御するように構成される。図１の態様では、検知手段１０として圧力センサーを採用し、該圧力センサーは金型２におけるグリーンタイヤＧのサイドウォール部に当接する位置（計２箇所）に設置されている。

上記圧力センサーを用いる場合、金型２とグリーンタイヤＧとの接触が遅い部位であるクラウン部のブロック部、リムガード部又はサイドウォール部の局部的な凸部に圧力センサーを設置することが好ましい。また、圧力センサーは金型２の少なくとも１箇所に設置されていればよい。このような圧力センサーの出力に応じて金型２の温度を制御する場合、例えば、加硫初期の圧力センサーの出力が小さいときは温度を低くし、出力が大きくなれば温度を高くするようにして制御する。

上記温度センサー、近接センサー、測離センサー及び検出器のいずれかを用いる場合、該センサーや検出器によりグリーンタイヤＧと金型２との接触範囲を検出することが目的となる。グリーンタイヤＧと金型２の接触面積を把握することができれば、圧力センサーを用いなくとも金型２の温度を制御することが可能になる。これらセンサー又は検出器は、金型２の複数の箇所に設置されていることが好ましく、更には、それら複数個のセンサー又は検出器が金型２の成形面Ｍ全体に対して均等に配置されていることがより好ましい。このような各種センサー又は検出器の出力に応じて金型２の温度を制御する場合、例えば、加硫初期のグリーンタイヤＧと金型２との接触面積が小さいときは温度を低くし、接触面積が大きくなるに従って温度を高くするようにして制御する。

温度センサーは、金型２とグリーンタイヤＧとの接触時の温度変化を検知する。金型２とグリーンタイヤＧとが接触した際には温度低下が検知される。

近接センサーは、グリーンタイヤＧとの金型２の成形面Ｍとの接触を検知する。近接センサーとして、例えば、渦電流式や静電容量式等の非接触式や接触式の近接センサーを用いることができる。また、金型の排気孔に装着されるスプリングベントのストロークを検出する機械式の近接センサーを用いることもできる。

測離センサーは、グリーンタイヤＧの表面と金型２の成形面Ｍとの距離を測定する。測離センサーとして、例えば、レーザーセンサーや、赤外線センサー、超音波センサー又はイメージセンサー等を用いることができる。

ベントホールへのゴムの流れ込み量を検出する検出器は、加硫時にゴムが金型２のベントホールに流れ込み、加硫後にタイヤ表面に形成されるスピューの長さを測定する。金型２とグリーンタイヤＧとが接触した際にはスピュー長さが検出される。

制御装置１１は、各熱源９に接続されており、熱源９の温度を制御するように構成されている。例えば、加硫開始から加硫終了までの１サイクルにおいて、熱源９の温度を一定にする又は変化させるようにして制御する。熱源９の温度は、加硫初期の低温時では１４０℃〜１７０℃に設定し、加硫初期以降の高温時では１７０℃〜１９０℃に設定することが好ましい。

上記タイヤ加硫装置において、金型２の表面温度（金型２の成形面Ｍにおける温度）を測定するように構成することができる。その測定方法は、特に限定されるものではないが、例えば、金型２の成形面Ｍの近傍に温度測定機器を設置することで測定可能である。

上述したタイヤ加硫装置を用いてグリーンタイヤＧを加硫する場合、金型２内にグリーンタイヤＧを投入し、グリーンタイヤＧの内側にブラダー６を挿入し、媒体供給手段によりブラダー６の内部に加熱加圧媒体を導入すると共に熱源９により金型２を外側から加熱することでグリーンタイヤＧを加硫する。本発明では、このような加硫工程において、グリーンタイヤＧを外側から加熱する際に、グリーンタイヤＧと金型２の接触状態に応じて、熱源９の温度を制御する。

熱源９の温度を制御する方法について、従来のタイヤ加硫方法と比較しながら詳説する。図２及び図３は、本発明のタイヤ加硫方法と従来のタイヤ加硫方法の各々において、熱源温度、金型の表面温度、金型におけるグリーンタイヤのサイドウォール部に形成された局所的な凸部に対応する位置で測定された圧力及びブラダーの内圧と経過時間との関係を示している。図２及び図３において、縦軸は圧力Ｐと温度Ｔであり、横軸は経過時間ｔである。また、熱源温度がＴｐであり（図示の上段の一点鎖線）、金型の表面温度がＴｍであり（図示の上段の実線）、金型における凸部に対応する位置で測定された圧力がＰｓであり（図示の下段の一点鎖線）、ブラダーの内圧がＰｉである（図示の下段の実線）。

なお、図２及び図３は、図４に示すようなサイドウォール部２１に複数の局部的な凸部２２が形成された空気入りタイヤ２０において、本発明のタイヤ加硫方法と従来のタイヤ加硫方法の各々で加硫した結果を示すものであり、空気入りタイヤ２０の加硫時には、金型における空気入りタイヤ２０の凸部２２に対応する位置に圧力センサーを設置し、凸部の圧力Ｐｓを測定した。また、図２及び図３において、凸部の圧力Ｐｓとブラダーの内圧Ｐｉとは一定時間経過後に同等の圧力となり、グラフ上では一致した状態で推移する。

図３に示す従来のタイヤ加硫方法では、加硫開始から加硫終了までの１サイクルにおいて、熱源温度Ｔｐは比較的低温（温度Ｔ１）で維持され、時点ｔ１以降も熱源温度Ｔｐは温度Ｔ１のまま一定である。この時点ｔ１は、凸部に対応する金型の凹部内にゴムが流れ込んで該凹部内がゴムで満たされ始めた時である。また、金型の表面温度Ｔｍは、加硫開始直後にグリーンタイヤとの接触により低下するが、徐々に上昇していき、温度Ｔ１に達した後は温度Ｔ１を維持した状態となる。この場合、熱源温度Ｔｐは低温を維持しているので、ゴム流れ性は良化する一方で、全体の加硫時間が長くなり、生産性が悪化する。

これに対して、図２に示す本発明のタイヤ加硫方法では、加硫開始から加硫終了までの１サイクルにおいて、熱源温度Ｔｐが、加硫初期では低温で維持され、その後に凸部の圧力Ｐｓに応じて昇温されており、熱源温度Ｔｐの設定が段階的に行われている。具体的には、熱源温度Ｔｐは、加硫開始直後において温度Ｔ１で維持されるが、時点ｔ１以降に温度Ｔ２まで昇温され、その後は温度Ｔ２で維持される。また、金型２の表面温度Ｔｍは、加硫開始直後にグリーンタイヤとの接触により低下するが、徐々に上昇していき、温度Ｔ１を超えて加硫後期にピークを迎える。このように加硫初期で熱源温度Ｔｐを低温に設定することで、加硫初期のゴム流れ性を確保すると共に、凸部に対応する金型２の凹部内にゴムが満たされ始めた時点ｔ１以降（加硫初期以降）に高温に設定することで、全体の加硫時間を短縮するようにしている。

上述のように本発明では、タイヤ加硫装置１が、グリーンタイヤＧと金型２の接触状態を検知する検知手段１０と、検知手段１０により検知された接触状態に応じて金型２の温度を制御する制御装置１１とを有しているので、例えば、加硫初期においては、金型２（熱源９）の温度を低温に設定してゴム流れ性を確保すると共に、加硫初期以降においては、金型２（熱源９）の温度を高温に設定して加硫時間を全体的に短くし、加硫時間の遅延を抑制することができる。また、このように金型２（熱源９）の温度を設定することで、ゴム流れ性が改善されると同時に、ベント内に形成されるスピューが過度に長くなることや、金型の隙間からオーバーフローが発生することが抑制されるので、製品タイヤの外観品質を向上させることが可能になる。

上述したタイヤ加硫方法及びタイヤ加硫装置では、ブラダーを用いた加硫方法について説明したが、本発明は剛性中子を用いた加硫方法に対しても適用することができる。

１ タイヤ加硫装置
２ 金型
３ サイドプレート
４ ビードリング
４Ａ 上側ビードリング
４Ｂ 下側ビードリング
５ セクターモールド
６ ブラダー
７ クランプリング
７Ａ 上側クランプリング
７Ｂ 下側クランプリング
８ 補助リング
９ 熱源
１０ 検知手段
１１ 制御装置
Ｇ グリーンタイヤ
Ｍ 成形面

Claims (6)

1. グリーンタイヤに当接する成形面を有する金型を用いてタイヤを加硫する方法において、前記金型における前記グリーンタイヤのクラウン部のブロック部、リムガード部及びサイドウォール部の局部的な凸部のいずれか一つの部位に対応する位置において前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知し、前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態に応じて前記金型の外部に配置された熱源の温度を制御する際に、加硫開始直後においては前記熱源の温度を１４０℃〜１７０℃の範囲内に設定して低温の状態を維持し、前記凸部において前記グリーンタイヤと前記金型の接触が検知された時点以降においては前記熱源の温度を１７０℃〜１９０℃の範囲に設定して高温の状態を維持することを特徴とするタイヤ加硫方法。
2. 前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知するために前記グリーンタイヤとの接触圧を測定可能な圧力センサーを用い、該圧力センサーの出力に基づいて前記金型の温度を制御す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. 前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知するために前記金型の表面温度を測定可能な温度センサーを用い、該温度センサーの出力に基づいて前記金型の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
4. 前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知するためにゴムとの接触を検知可能な近接センサーを用い、該近接センサーの出力に基づいて前記金型の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
5. 前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知するために前記グリーンタイヤの表面までの距離を測定可能な測離センサーを用い、該測離センサーの出力に基づいて前記金型の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
6. 前記グリーンタイヤと前記金型の接触状態を検知するために該金型に設けたベントホールへのゴムの流れ込み量を検出し、該流れ込み量に基づいて前記金型の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。

Images