JP6939209B2 - 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ブラダーの内圧を制御することにより、タイヤ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するようにして行われる。その際、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、内圧充填過程においてグリーンタイヤの部位毎に金型と接触するタイミングのずれや圧力差が生じる。また、内圧充填が開始されると、高圧のスチーム等の加熱加圧媒体がブラダー内に導入される。その結果、ビード部等の加硫初期に金型と接触する部位や圧力が高い部位には大きな力が掛かり、タイヤ構造部材に乱れが生じてタイヤ品質の低下に繋がることがある。

特に、サイドウォール部に局部的な凸部を有する空気入りタイヤや、クラウン部に深い溝部又は高いブロック部を有する空気入りタイヤの場合、加硫時において、そうした凸部やブロック部等に対応する金型の凹部内にゴムが充填される前に高い内圧が掛かり、カーカス層やベルト層といったタイヤ構造部材が凸部やブロック部等に向かって膨らむようにして変形することがある。図５（ａ），（ｂ）は、サイドウォール部に局部的な凸部を有する空気入りタイヤにおいて、凹部３１を有する金型３０とグリーンタイヤＧとが接触する前後の状態を示すものであり、接触後にグリーンタイヤＧのカーカス層やインナーライナー層といったタイヤ構造部材４０が変形した例である。

一方、加硫中の種々の不具合の発生を抑制するために、内圧充填過程においてゴムの流動が終わるまで内圧を低く設定する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、ゴム流れが収まる時間は具体的に定義されておらず、加硫初期のゴム流れが収まる時間を正確に把握するには至っていない。また、ゴム流れが収まる時間の設定次第では、ゴムの流動が終わる前に高い内圧を充填してしまい、タイヤ構造部材に乱れが生じることがあるため、タイヤ品質の低下を十分に抑制することができないという問題がある。

特開２０１６−２１０１３６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ブラダーの内圧を制御することにより、タイヤ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、金型内に配置されたグリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダー内に加熱加圧媒体を充填して、該ブラダーにより前記グリーンタイヤを内側から前記金型の内面に向かって押圧して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ブラダーの内圧を制御する際に、加硫開始直後においては前記ブラダーの内圧を０．４ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内に設定して低圧の状態を維持し、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後に昇圧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、ブラダーに加熱加圧媒体を充填して、グリーンタイヤを内側から金型の内面に向かって押圧する際に、グリーンタイヤと金型の接触状態に応じてブラダーの内圧を制御しているので、例えば、サイドウォール部に局部的な凸部を有する空気入りタイヤの場合、金型における該凸部に対応する位置で測定された圧力が上昇に転じるまでの間、ブラダーの内圧を低圧に維持することにより、凸部に対応する金型の凹部内にゴムが十分に充填されるようになる。これにより、タイヤ構造部材の乱れを小さくすることができ、その結果、タイヤ品質を向上させることが可能になる。また、加硫初期のゴム流れが収まる時間を正確に把握することができる。

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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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、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、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、金型におけるグリーンタイヤのサイドウォール部における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、金型におけるグリーンタイヤのサイドウォール部のおける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。 （ａ），（ｂ）は従来の加硫方法における加硫時のグリーンタイヤのサイドウォール部の局部的な凸部を示すものであり、（ａ）は金型とグリーンタイヤの接触前の状態を示す断面図であり、（ｂ）は金型とグリーンタイヤの接触後の状態を示す断面図である。

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Ｑを導入するための媒体供給手段１０が設けられており、ブラダー６はその加熱加圧媒体Ｑ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の外部にはそれぞれ加熱手段としてプラテン９が配設されている。これらプラテン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１１と、検知手段１１により検知された接触状態に応じてブラダー６の内圧を制御する制御装置１２とを備えている。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。制御装置１２は、媒体供給手段１０に接続されており、媒体供給手段１０により加熱加圧媒体Ｑをブラダー６の内部に供給してブラダー６の内圧を制御する。

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ブラダー６の内圧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、該圧力センサーを金型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）に設置している。

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との接触が遅く、タイヤ構造部材の乱れを起こし易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ブラダー６の内圧を制御し、例えば、圧力センサーをサイドウォール部の局部的な凸部に設置した場合には、所定の時間に至るまでブラダー６の内圧を低圧に維持し、その後に所定の圧力まで高めるようにして制御する。この低圧に維持する際のブラダー６の内圧は、０．４ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内で一定値に設定することが好ましい。

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ブラダー６の内圧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ブラダー６の内圧を制御する場合、例えば、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ブラダー６の内圧を低く設定し、接触面積が大きくなるに従ってブラダー６の内圧を高く設定する。特に、接触面積が小さい時（低圧時）のブラダー６の内圧は、０．４ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内で一定値に設定することが好ましい。

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突起（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突起長さが検出される。

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１０によりブラダー６の内部に加熱加圧媒体Ｑを導入すると共に加熱手段により金型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、ブラダー６の内部に加熱加圧媒体Ｑを充填してグリーンタイヤＧを内側から金型２の内面に向かって押圧する際に、グリーンタイヤＧと金型２の接触状態に応じて、ブラダー６の内圧を制御する。

上述のブラダー６の内圧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、金型におけるグリーンタイヤの各部位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であり、横軸は経過時間ｔである。また、ショルダー部に対応する位置の圧力がＰｓであり（図示の一点鎖線）、サイドウォール部の局部的な凸部に対応する位置の圧力がＰｆであり（図示の破線）、ブラダーの内圧がＰｉである（図示の実線）。

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２２に複数の局部的な凸部２３が形成された空気入りタイヤＴ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Ｔの加硫時には、金型における空気入りタイヤＴのショルダー部２１及び凸部２３のそれぞれに対応する位置に圧力センサーを設置し、ショルダー部の圧力Ｐｓと凸部の圧力Ｐｆの各々を測定した。

図３に示す従来のタイヤ加硫方法では、ブラダー内にスチームを供給して加硫温度まで昇温させる加熱工程と、該加熱工程後にブラダーの内部に窒素ガスを供給して一定の圧力Ｐ２に維持することによりグリーンタイヤを加圧する加圧工程とを有している。この加熱工程では、加硫開始直後からブラダーの内圧Ｐｉを圧力Ｐ１まで一気に昇圧している。これにより、ブラダーの内圧Ｐｉが圧力Ｐ１に達した時点では、凸部の圧力Ｐｆはゼロのままであって、凸部に対応する金型の凹部内にゴムが十分に充填されていない状態である。このような状態でグリーンタイヤのタイヤ構造部材に高い内圧が掛かるため、ゴムの流動に伴ってタイヤ構造部材が凸部に向かって膨らむようにして変形する。

これに対して、図２に示す本発明のタイヤ加硫方法では、加硫開始直後から凸部の圧力Ｐｆが上昇に転じるまでの間、ブラダー６の内圧Ｐｉが比較的低圧に維持されている。本発明では、加熱工程においてブラダー６の内圧Ｐｉを圧力Ｐ１まで一気に昇圧することはせず、加硫開始直後は低圧の圧力Ｐ３を維持し、その後に圧力Ｐ１まで昇圧するので、圧力設定が段階的に行われる。特に、上述の低圧時において、凸部に対応する金型２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た状態になるので、その後にタイヤ構造部材に高い内圧が掛かっても、タイヤ構造部材が凸部に向かって膨らむことはないため、タイヤ構造部材に変形が生じないのである。また、図２において、凸部の圧力Ｐｆが上昇に転じるまでの時間ｔ１は、凸部に対応する金型２の凹部内がゴムで満たされるまでの時間であり、言い換えれば、凸部に対応する金型２の凹部においてゴム流れが収まる時間である。このように凸部の圧力Ｐｆを測定することで、加硫初期のゴム流れが収まる時間を正確に把握することができる。

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１１と、検知手段１１により検知された接触状態に応じてブラダー６の内圧を制御する制御装置１２とを有しているので、例えば、サイドウォール部に局部的な凸部を有する空気入りタイヤの場合、金型２における該凸部に対応する位置で測定された圧力が上昇に転じるまでの間、ブラダー６の内圧を低圧に維持することにより、凸部に対応する金型２の凹部にゴムが十分に充填されるようになる。これにより、タイヤ構造部材の乱れを小さくすることができ、その結果、タイヤ品質を向上させることが可能になる。また、加硫初期のゴム流れが収まる時間を正確に把握することができる。

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 プラテン
１０ 媒体供給手段
１１ 検知手段
１２ 制御装置
Ｇ グリーンタイヤ
Ｍ 成形面
Ｑ 加熱加圧媒体
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (6)

1. 金型内に配置されたグリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダー内に加熱加圧媒体を充填して、該ブラダーにより前記グリーンタイヤを内側から前記金型の内面に向かって押圧して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ブラダーの内圧を制御する際に、加硫開始直後においては前記ブラダーの内圧を０．４ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内に設定して低圧の状態を維持し、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後に昇圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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ブラダーの内圧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