JP6935701B2 - 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２つの熱源の温度を制御することにより、タイヤ品質を向上させながら、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し、同時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、グリーンタイヤの外側に配置された金型により型付けするが、その際に金型の外側に設けられた熱源により金型を加熱しながら加硫を行う。一般に、熱は放射状に広がるため、グリーンタイヤには金型内の熱伝導により平均化された熱が伝わる。

一方、タイヤは部位毎にゴムのボリュームが異なるので、深部までの熱の伝わる時間も異なる。また、平均化された熱によって加硫されるので、ゴムのボリュームが多い部位では昇温が遅れ、それに伴って加硫の進行も遅くなるため、加硫度にムラが生じてタイヤ品質が悪化するという問題がある。更に、タイヤは部位毎にゴムの配合が異なる部材で構成されているので、部位毎に適切な熱履歴が異なる場合が多い。剛性中子を用いた加硫方法においても、部位毎の加熱性とゴム流れ性に対する要求は大きい。

このような問題に対して、熱源毎に設定温度を変更するタイヤ加硫装置が提案されているが、従来のタイヤ加硫装置では、タイヤから比較的離れた位置で金型を介して熱を伝える構造になっているので、熱源の温度差が平均化されて温度差をつけ難いという問題がある。また、追加の熱源を配置し、この追加の熱源を高温にして温度差をつけるようにしたタイヤ加硫装置が提案されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、追加の熱源において常に高温を維持した場合、加硫初期のゴム流れを阻害し、金型の形状にグリーンタイヤが十分に追従できずに製品タイヤの外観品質が損なわれるという問題がある。

特開平７−１９５３７０号公報

本発明の目的は、タイヤ加硫時に２つの熱源の温度を制御することにより、タイヤ品質を向上させながら、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し、同時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、前記金型の外側に位置する第一熱源と、該第一熱源よりも前記グリーンタイヤの近くに位置する第二熱源とを用いて前記グリーンタイヤを加熱するにあたって、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、加硫開始直後においては前記第一熱源の温度を１４０℃〜１７０℃の範囲に設定する一方で、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第一熱源及び前記第二熱源の温度を１７０℃〜１９０℃の範囲に設定するように前記第一熱源及び前記第二熱源の温度を制御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、金型の外側に位置する第一熱源と、第一熱源よりもグリーンタイヤの近くに位置する第二熱源とを用いてグリーンタイヤを加熱し、加硫初期では第一熱源の温度を低温に設定する一方で、加硫初期以降では第一熱源及び第二熱源の温度を高温に設定して、第一熱源及び第二熱源の温度を制御しているので、タイヤの部位毎の熱履歴を調整することができ、タイヤ品質を向上させることが可能になる。また、ゴム流れ性を確保すると共に、加硫時間の遅延を抑制することができる。更に、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に応じて第一熱源及び第二熱源の温度を制御することが好ましい。これにより、タイヤ品質を効果的に改善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第一熱源及び第二熱源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第一熱源及び第二熱源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第一熱源及び第二熱源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第一熱源及び第二熱源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第一熱源及び第二熱源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。

本発明の加硫方法では、第二熱源として、流路内を通る熱流体、ヒーター、誘導加熱又は超音波のいずれかを用いてグリーンタイヤを加熱することが好ましい。これにより、グリーンタイヤを効率的に加熱することが可能になる。

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、第一熱源と第二熱源の温度、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。

上記加硫装置には、加熱手段として、金型２の外側に位置する第一熱源９と、第一熱源９よりもグリーンタイヤＧの近くに位置する第二熱源１０とが設けられている。第一熱源９は、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の外部に配設されている。これら第一熱源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。第二熱源１０は、図１の態様では、金型２におけるグリーンタイヤＧのビード部及びサイドウォール部に当接する部位の近傍（計４箇所）に配設されている。第二熱源１０は、金型２を介してグリーンタイヤＧを加熱するものとして、例えば、流路内を通る熱流体、ヒーター又は電磁誘導コイルを用いることができ、グリーンタイヤＧを直接的に加熱するものとして、例えば、マイクロウェーブ、誘導加熱又は超音波を用いることができる。

上記タイヤ加硫装置には、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１１と、検知手段１１により検知された接触状態に応じて第一熱源９及び第二熱源１０の各々の温度を制御する制御装置１２とが設けられている。

検知手段１１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１１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第一熱源９及び第二熱源１０を制御するように構成される。図１の態様では、検知手段１１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第一熱源９及び第二熱源１０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第一熱源９及び第二熱源１０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第一熱源９及び第二熱源１０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１２は、第一熱源９及び第二熱源１０の各々に接続されており、第一熱源９及び第二熱源１０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、第一熱源９の温度を一定にする又は変化させることを組み合わせて制御し、第二熱源１０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ことができる。また、第一熱源９は連続的に作動させるが、第二熱源１０は連続的又は断続的に作動させることができる。第一熱源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。第二熱源１０の温度は１７０℃〜１９０℃に設定することが好ましい。第一熱源９の温度と第二熱源１０の温度は、加硫初期以降において互いに同等であってもよいが、金型２の表面温度を早期に上昇させるためには第二熱源１０の温度を第一熱源９の温度より大きくなるよう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第一熱源９及び第二熱源１０により金型２を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、第一熱源９及び第二熱源１０を用いてグリーンタイヤＧを加熱する際に、第一熱源９及び第二熱源１０の温度を制御する。

第一熱源９及び第二熱源１０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、金型の表面温度がＴｍであり（図示の上段の細線）、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（図示の下段の細線）。図２では、第一熱源の温度がＴｐ１であり（図示の上段の一点鎖線）、第二熱源の温度がＴｐ２であり（図示の上段の太線）、図３では熱源温度がＴｐである（図示の上段の一点鎖線）。

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（充填開始時）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、金型の熱源温度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、第一熱源９の温度Ｔｐ１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、第一熱源９の温度Ｔｐ１の設定が段階的に行われている。具体的には、第一熱源９の温度Ｔｐ１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。一方、第二熱源１０の温度Ｔｐ２は時点ｔ２以降に温度Ｔ３で維持される。この時点ｔ２は、凸部に対応する金型２の凹部内にゴムが充填された時（充填完了時）である。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を超えて加硫中期にピークを迎える。このように加硫初期で第一熱源９の温度Ｔｐ１を低温に設定することで、加硫初期のゴム流れ性を確保している。また、時点ｔ１以降（加硫初期以降）に第一熱源９の温度Ｔｐ１及び第二熱源１０の温度Ｔｐ２を高温に設定することで、金型２の表面温度Ｔｍの上昇を促進して、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、金型２の外側に位置する第一熱源９と、第一熱源９よりもグリーンタイヤＧの近くに位置する第二熱源１０と、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１１と、検知手段１１により検知された接触状態に応じて第一熱源９及び第二熱源１０の温度を制御する制御装置１２とを有しているので、タイヤの各部位におけるゴムの配合に適した加熱を行うことができるため、タイヤの部位毎に熱履歴を調整することができ、タイヤ品質を向上させることが可能になる。また、ゴム流れ性を確保すると共に、加硫時間の遅延を抑制することができる。更に、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。

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 第一熱源
１０ 第二熱源
１１ 検知手段
１２ 制御装置
Ｇ グリーンタイヤ
Ｍ 成形面

Claims (7)

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、前記金型の外側に位置する第一熱源と、該第一熱源よりも前記グリーンタイヤの近くに位置する第二熱源とを用いて前記グリーンタイヤを加熱するにあたって、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、加硫開始直後においては前記第一熱源の温度を１４０℃〜１７０℃の範囲に設定する一方で、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第一熱源及び前記第二熱源の温度を１７０℃〜１９０℃の範囲に設定するように前記第一熱源及び前記第二熱源の温度を制御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第一熱源及び前記第二熱源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第一熱源及び前記第二熱源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第一熱源及び前記第二熱源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第一熱源及び前記第二熱源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第一熱源及び前記第二熱源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。
7. 前記第二熱源として、流路内を通る熱流体、ヒーター、誘導加熱又は超音波のいずれかを用いて前記グリーンタイヤを加熱することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤ加硫方法。

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