JP7110791B2 - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫方法に関し、さらに詳しくは、加硫用ブラダの内部温度を制御し易くするとともに、スチームの圧力設定の自由度を高くすることができ、タイヤ品質を向上させることができる空気入りタイヤの加硫方法に関するものである。

空気入りタイヤの加硫工程では、加硫用モールドの中に配置されたグリーンタイヤが膨張させた加硫用ブラダによって内側から加圧および加熱される。一般的に加硫工程では、加硫用ブラダに加熱媒体として所定量のスチームが注入された後、注入が停止され、次いで、スチームよりも高圧の加圧媒体（窒素ガスなど）が注入されてグリーンタイヤは加硫される。

この方法では、注入されたスチームの放熱、凝縮によるスチームの分圧低下によって、加硫用ブラダ内部のスチームと加圧媒体の混合気体の温度は低下し、温度制御することが難しい。また、先に注入されるスチームの温度は、飽和水蒸気曲線に従うので、グリーンタイヤの過加硫を防止するためにはスチーム圧力を、加硫工程で必要とされる圧力よりも低く設定する必要がある。即ち、加硫初期ではブラダ内圧が目標値よりも低くなっていて、グリーンタイヤに対する加圧不足などの加硫故障が発生し易い。

加硫用ブラダに加圧媒体となる窒素ガスを注入した後に、加熱媒体となるスチームを注入する方法も提案されている（特許文献１参照）。この文献で提案されている方法では、注入された窒素ガスを加硫用ブラダから排出した後に、スチームが加硫用ブラダに注入されて窒素ガスはスチームに完全に置換される。そのため、スチームの圧力を高くすると温度も高くなってしまう。過加硫を防止するためにスチームの圧力を下げると加圧不足などの加硫故障が発生することになる。

特開２００７－３８５３９号公報

本発明の目的は、加硫用ブラダの内部温度を制御し易くするとともに、スチームの圧力設定の自由度を高くすることができ、タイヤ品質を向上させることができる空気入りタイヤの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本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、閉型前にグリーンタイヤをシェーピングし、閉型した加硫用モールドの中に配置されたシェーピング後の前記グリーンタイヤの内側で加硫用ブラダを膨張させることにより、前記グリーンタイヤを加圧および加熱して加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫用ブラダに注入されたシェーピングガスの圧力よりも高い圧力の非凝縮性ガスを閉型後に前記加硫用ブラダに注入して膨張させた後、注入を止め、前記加硫用ブラダ内に前記非凝縮性ガスを残存させたまま、前記加硫用ブラダにスチームを注入し続けて、その内圧および内部温度を目標範囲にして膨張させた状態を維持して前記グリーンタイヤを加硫することを特徴する。

本発明によれば、非凝縮性ガスを前記加硫用ブラダに注入して膨張させた後、注入を止め、前記加硫用ブラダ内に前記非凝縮性ガスを残存させたまま、前記加硫用ブラダにスチームを注入し続けるので、注入したスチームが凝縮しても順次注入するスチームの熱によって加硫用ブラダの内部温度を制御することができる。スチームよりも先に非凝縮性ガスを注入することで、スチームの注入圧力は加硫に必要な圧力に設定し、非凝縮性ガスの注入圧力は後に注入されるスチームの分圧に基づいてスチームが必要温度になるように設定できる。即ち、スチーム圧力をスチーム温度と独立させて適切に設定できる。さらに先に注入した非凝縮性ガスを加硫用ブラダ内にそのまま残存させるので、非凝縮性ガスをスチームに完全に置換する場合のように加硫用ブラダの内圧が低くなるという問題が生じることを回避できる。このようにして膨張させた加硫用ブラダによって、グリーンタイヤの内側から適切に加圧および加熱できるので、加硫したタイヤの品質を向上させるには有利になっている。

本発明に用いる加硫装置を縦断面視で例示する説明図である。 図１の加硫装置を簡略化して例示する説明図である。 本発明の実施形態における加硫用ブラダの内圧と内部温度の経時変化を例示するグラフ図である。 従来の加硫工程における加硫用ブラダの内圧と内部温度の経時変化を例示するグラフ図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの加硫方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１および図２に例示する空気入りタイヤの加硫装置１（以下、加硫装置１という）は、ゴム製の筒状の加硫用ブラダ２（以下、ブラダ２という）を有している。ブラダ２の上側クランプ部３ａ、下側クランプ部３ｂはそれぞれ、中心機構４を構成するセンターポスト４ａに取り付けられた円盤状の上側クランプ保持部５ａ、下側クランプ保持部５ｂにより保持されている。

センターポスト４ａには、ブラダ２の内部に加熱媒体となるスチームＳや加圧媒体となる非凝縮性ガスＨＧを注入させる注入口６と、ブラダ２の内部のスチームＳや非凝縮性ガスＨＧを外部に排出させる排出口７とが形成されている。非凝縮性ガスＨＧとしては主に不活性ガスが使用され、具体的には窒素ガスやヘリウムガスなどを例示できる。

注入口６、排出口７はそれぞれ、加硫装置１から下方に延びる供給ライン６Ｌ、排出ライン７Ｌに接続されている。注入口６は排出口７よりも上方位置に配置されている。

供給ライン６Ｌは、ガス供給源Ｐ１に接続されたガス供給ライン６Ｌ１と、スチーム供給源Ｐ２に接続されたスチーム供給ライン６Ｌ２とを備えている。ガス供給ライン６Ｌ１は、ガス供給源Ｐ１から送られた非凝縮性ガスＨＧをブラダ２の内部に供給する。スチーム供給ライン６Ｌ２は、スチーム供給源Ｐ２から送られたスチームＳをブラダ２の内部に供給する。

ガス供給ライン６Ｌ１、スチーム供給ライン６Ｌ２、排出ライン７Ｌには、それぞれのラインを開閉する開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。それぞれの開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃの開弁および閉弁の操作は制御部８ｄにより制御される。

この加硫装置１を用いてグリーンタイヤＧを加硫するには、グリーンタイヤＧを開型している加硫用モールド９の中に横置き状態で配置する。この実施形態では、加硫用モールド９は周方向に複数に分割された環状のセクタ９ａと、上側に配置される環状のサイドプレート９ｂ、下側に配置される環状のサイドプレート９ｃで構成されている。加硫用モールド９としては、この実施形態のようなセクショナルタイプに限らず、いわゆる上下二つ割モールドを用いることもできる。

グリーンタイヤＧは、その内側に挿入、配置されたブラダ２にシェーピングガスを注入して膨張させることにより、加硫前にシェーピングされている。シェーピングガスとしては、窒素ガスなどの非凝縮性ガスＨＧが用いられる。ブラダ２に注入されるシェーピングガスの圧力は、加硫する際に注入される非凝縮性ガスＨＧやスチームＳの圧力に比して非常に小さくて例えば０．０５ＭＰａ程度である。このグリーンタイヤＧの内側にブラダ２が配置された状態で加硫用モールド９を閉型する。

次いで、図３に例示するようにブラダ２に非凝縮性ガスＨＧおよびスチームＳを供給する。図中の実線の太線Ｓｐはブラダ２に供給するスチームＳの注入圧力を示し、実線の細線Ｈｐはブラダ２に供給する非凝縮性ガスＨＧの注入圧力を示している。破線Ｔは、ブラダ２の内部温度、即ち、ブラダ２内に存在している気体の温度を示している。また、図中のＳｐｖの上下長さは、ブラダ２内でのスチームＳの分圧の大きさを示している。

非凝縮性ガスＨＧおよびスチームＳの供給手順を詳述すると、開閉弁８ｂ、８ｃを閉弁して、開閉弁８ａのみを開弁してガス供給源Ｐ１から送られた常温の非凝縮性ガスＨＧを、ガス供給ライン６Ｌ１を通じてブラダ２の内部に供給する。非凝縮性ガスＨＧの注入圧力Ｈｐは、シェーピングガスの圧力よりも高い圧力に設定されている。その注入圧力Ｈｐは、後から注入されるスチームＳのブラダ２内での分圧Ｓｖｐに基づいて算出されるスチームＳのブラダ２内での温度が予め設定された目標温度範囲内になるように設定される。

例えば、加硫工程で必要なブラダ２の内圧が２ＭＰａ、内部温度が２００℃の場合は、非凝縮性ガスＨＧおよびスチームＳをブラダ２に注入した際に内圧、内部温度をこの目標値（実際には目標値に許容範囲を含めた目標範囲）にする必要がある。そこで、スチームＳの温度が目標値（２００℃）になる分圧Ｓｐｖを飽和水蒸気圧曲線を用いて算出する。次いで、算出した分圧Ｓｐｖを内圧の目標値（２ＭＰａ）から差し引いて非凝縮性ガスＨＧの注入圧力Ｈｐを算出する。具体的な注入圧力Ｈｐは０．５５ＭＰａとなる。

非凝縮性ガスＨＧの注入によってブラダ２を膨張させた後、開閉弁８ａを閉弁して非凝縮性ガスＨＧの供給を停止する。膨張したブラダ２により、グリーンタイヤＧの内周面は押圧されて、グリーンタイヤＧはモールド９に押圧される。開閉弁８ａを開弁している時間（非凝縮性ガスＨＧをブラダ２に供給している時間）は、加硫時間に対して極めて短い。開閉弁８ａを開弁している具体的な時間は、タイヤサイズ（ブラダ２の内部空間体積）と非凝縮性ガスＨＧの供給流量によって変化する。例えば、一般的な乗用車用タイヤを加硫する場合であれば、１０～２０秒程度、トラック・バス用タイヤの場合は３０～５０秒程度である。

開閉弁８ａの閉弁とともに或いは、閉弁後速やかに開閉弁８ｂのみを開弁してスチーム供給源Ｐ２から送られた飽和水蒸気であるスチームＳを、スチーム供給ライン６Ｌ２を通じてブラダ２の内部に供給する。この時、ブラダ２内に注入した非凝縮性ガスＨＧをブラダ２内に残存させたまま、ブラダ２にスチームＳを注入し続けてブラダ２の内圧、内部温度Ｔをそれぞれ、目標範囲にして膨張させた状態を所定時間維持する。

スチームＳの注入圧力Ｓｐは加硫に必要な圧力に設定される。そして、ブラダ２に注入されたスチームＳの温度は、上述したように非凝縮性ガスＨＧの注入圧力Ｈｐを調整することで、目標温度範囲内になるように設定されている。それ故、スチームＳを注入した後のブラダ２の内部温度Ｔは目標値（実際には目標値に許容範囲を含めた目標範囲）になる。グリーンタイヤＧは、この膨張させたブラダ２によって内側から加圧および加熱されて加硫される。

ブラダ２は供給されたスチームＳによって十分に加熱されて、グリーンタイヤＧの未加硫ゴムが本格的に流動し始める。スチームＳをブラダ２に供給する時には、既にブラダ２は非凝縮性ガスＨＧによってある程度の内圧が付与されている。本発明では、先にブラダ２に注入された非凝縮性ガスＨＧを後から注入するスチームＳによって完全に置換しないので、ブラダ２の内圧が低くなるという問題が生じることを回避できる。

ブラダ２の内圧を予め設定された目標範囲に所定時間維持した後に開閉弁８ｂを閉弁してスチームＳの供給を停止する。これに伴い、ブラダ２の内部温度も目標範囲に所定時間維持される。次いで、開閉弁８ｃを開弁することで、ブラダ２の内部のスチームＳおよび非凝縮性ガスＨＧを排出ライン７Ｌを通じてブラダ２の外部に排出する。その後、上側のサイドプレート９ｂを上方移動させ、それぞれのセクタ９ａを拡径方向に移動させてモールド９を開型する。次いで、加硫したタイヤを上方移動させて収縮したブラダ２から抜き出して加硫装置１から取り出す。

図４に、最初にブラダ２にスチームＳを注入圧力Ｓｐで供給した後、供給を停止し、次いでブラダ２に非凝縮性ガス（窒素ガス）ＨＧを注入圧力Ｈｐで供給する従来の加硫工程でのブラダ２の内圧および内部温度の経時変化を例示する。この従来の加硫工程（図４）と実施形態の加硫工程（図３）とを対比すると、従来の加硫工程では、先に供給されたスチームＳがブラダ２内で放熱、凝縮することでその分圧Ｓｐｖが低下する。これに伴い、ブラダ２の内部温度Ｔは徐々に低下するので制御することが難しい。グリーンタイヤＧのサイズや温度、外部環境温度等の違いによって、この内部温度Ｔの低下具合は異なるため、グリーンタイヤＧの加硫度にばらつきが生じて安定したタイヤ品質を確保するには不利になる。一方、実施形態では、注入したスチームＳが凝縮しても順次注入するスチームＳの熱によってブラダ２の内部温度Ｔを目標範囲に維持するように制御できる。

また、従来の加硫工程では、最初に供給するスチームＳによって、ブラダ２に対して加硫に必要な内圧を付与してしまうと、後から非凝縮性ガスＨＧを供給した際に、ブラダ２の内部温度Ｔが過剰に高くなる。それ故、加硫工程の当初からグリーンタイヤＧを十分に加圧できず、加硫初期での加圧不足に起因する加硫故障が生じ易くなる。一方、実施形態では、スチームＳよりも先に非凝縮性ガスＨＧを注入することで、スチーム圧力Ｓｐをスチーム温度と独立させて設定できるので、スチームＳの圧力設定の自由度が高くなっている。これに伴い、加硫初期からブラダ２の内圧および内部温度Ｔを独立して適切に設定できる。このようにして膨張させたブラダ２によって加硫初期からグリーンタイヤＧを、内側から適切に加圧および加熱できるので、加硫したタイヤの品質を向上させるには有利になっている。

従来の加硫工程では、仮にブラダ２にピンホール等があってスチームＳがブラダ２から流出するとブラダ２の内圧が低下する。これに伴い、スチームＳの分圧Ｓｐｖが低下し内部温度Ｔが低下するので、加硫故障が生じるという問題もある。一方、実施形態では、ブラダ２からスチームＳが流出しても、流出した分のスチームＳがブラダ２に供給されるので内部温度Ｔが低下することがない。それ故、加硫故障を回避するには有利になっている。

さらには、従来の加硫工程の後半ではブラダ２に対するスチームＳの供給が停止されているので、スチーム供給ライン６Ｌ２ではスチームＳが放熱、凝縮することでドレーン水が溜まる。そして、次のグリーンタイヤＧの加硫工程の際に、このドレーン水が供給ライン６Ｌ２を通じてブラダ２内に流入する。これに伴い、ブラダ２の上下温度差が拡大してグリーンタイヤＧの加硫度にばらつきが生じるという問題もある。一方、実施形態では、開閉弁８ｂが閉弁している時間が短くて、頻繁にスチームＳが流れているので、スチーム供給ライン６Ｌ２で凝縮してドレーン水が発生する可能性が極めて低くなる。それ故、横置き状態で加硫されるグリーンタイヤＧの上下方向の加硫度のばらつきを抑制するには有利になっている。

本発明は既存の加硫装置であっても、ブラダ２に対する非凝縮性ガスＨＧとスチームＳの供給タイミングを調整すればよいので、設備の大幅な改造等をしなくても適用することができるメリットもある。

１ 加硫装置
２ 加硫用ブラダ
３ａ 上側クランプ部
３ｂ 下側クランプ部
４ 中心機構
４ａ センターポスト
５ａ 上側クランプ保持部
５ｂ 下側クランプ保持部
６ 注入口
６Ｌ、６Ｌ１、６Ｌ２ 供給ライン
７ 排出口
７Ｌ 排出ライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 開閉弁
８ｄ 制御部
９（９ａ、９ｂ、９ｃ） 加硫用モールド
Ｇ グリーンタイヤ
Ｐ１ ガス供給源
Ｐ２ スチーム供給源
ＨＧ 非凝縮性ガス（加圧媒体）
Ｓ スチーム（加熱媒体）

Claims (3)

1. 閉型前にグリーンタイヤをシェーピングし、閉型した加硫用モールドの中に配置されたシェーピング後の前記グリーンタイヤの内側で加硫用ブラダを膨張させることにより、前記グリーンタイヤを加圧および加熱して加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、
   前記加硫用ブラダに注入されたシェーピングガスの圧力よりも高い圧力の非凝縮性ガスを閉型後に前記加硫用ブラダに注入して膨張させた後、注入を止め、前記加硫用ブラダ内に前記非凝縮性ガスを残存させたまま、前記加硫用ブラダにスチームを注入し続けて、その内圧および内部温度を目標範囲にして膨張させた状態を維持して前記グリーンタイヤを加硫することを特徴する空気入りタイヤの加硫方法。
2. 前記非凝縮性ガスの注入圧力を、前記加硫用ブラダ内での前記スチームの分圧に基づいて算出される前記スチームの前記加硫用ブラダ内での温度が予め設定された目標温度範囲内になるように設定する請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
3. 前記非凝縮性ガスとして窒素ガスを用いる請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。

Images