JP6763159B2 - タイヤ加硫方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤを加硫する方法に関し、更に詳しくは、タイヤを加硫する際に金型の上型と下型の温度をそれぞれ独立に制御することにより、加硫工程において鉛直方向に生じる温度差を縮小し、タイヤに生じる加硫度差を縮小することを可能にしたタイヤ加硫方法に関する。

グリーンタイヤを加硫する際に使用される金型は、一般に温度制御されている。しかしながら、その加硫工程（特に、金型の開型時）において、大量の熱が奪われることは避け難く、状況次第で金型の温度は大きく低下してしまう。この低下した金型の温度が元通りに回復するには加硫時間相当の時間を要することとなる。

また、金型の熱が大量に奪われると、上型と下型のうち下型の温度低下が顕著となり、鉛直方向に大幅な温度差が生じる。例えば、レースタイヤを加硫する場合、この大幅な温度差による影響が顕著に現れ、ビード部に大きな気泡が発生するといった加硫の不具合が生じる。一般タイヤの場合でも、この大幅な温度差による影響を受けて上型に接する部分と下型に接する部分とで加硫度に少なからず差が生じることがある。

金型の温度制御において、開型時の温度低下を予測して温度制御を行うものが種々提案されている。例えば、特許文献１では、大型タイヤの加硫成形において、金型が開状態（ドライサイクル）に置かれている時間に応じて金型の加熱を追加的に行い、均質な加硫品質を得ることができる。しかしながら、金型上下のそれぞれ独立した温度制御はなされていないため、加硫工程において鉛直方向に生じる温度差を十分に縮小することができないのが現状である。

特開２０１１−０２０２７３号公報

本発明の目的は、タイヤを加硫する際に金型の上型と下型の温度をそれぞれ独立に制御することにより、加硫工程において鉛直方向に生じる温度差を縮小し、タイヤに生じる加硫度差を縮小す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第一発明のタイヤ加硫方法は、鉛直方向に複数に分割された構成を有し、上型と下型を含むタイヤ加硫用金型を用いてタイヤを加硫する方法において、前記上型と前記下型の温度をそれぞれ独立に制御し、開型時の放熱によって生じる前記タイヤ加硫用金型の加工点温度の上下温度差を減らすように、加硫時における前記下型の設定温度を前記上型の設定温度に対して２〜７℃の範囲で高くすることを特徴とするものである。

上記目的を達成するための第二発明のタイヤ加硫方法は、鉛直方向に複数に分割された構成を有し、上型と下型を含むタイヤ加硫用金型を用いてタイヤを加硫する方法において、前記上型と前記下型の温度をそれぞれ独立に制御し、前記タイヤ加硫用金型内で加硫されるタイヤの断面中央部における等価加硫度の上下差を減らすように、加硫時における前記下型の設定温度を前記上型の設定温度に対して２〜１２℃の範囲で高くすることを特徴とするものである。

第一発明では、タイヤを加硫する際に金型の上型と下型の温度をそれぞれ独立に制御し、加硫時における下型の設定温度を上型の設定温度に対して２〜７℃の範囲で高くすることにより、開型時の放熱によって生じる上型の加工点温度と下型の加工点温度との差を縮小する。その結果、タイヤの加硫時における上型に接する部分と下型に接する部分の加硫品質の差を縮小することが可能となる。

第二発明では、タイヤを加硫する際に金型の上型と下型の温度をそれぞれ独立に制御し、加硫時における下型の設定温度を上型の設定温度に対して２〜１２℃の範囲で高くすることにより、金型に当接するタイヤの厚さ方向中央部における等価加硫度の上下差を縮小する。その結果、タイヤの加硫時における上型に接する部分と下型に接する部分の加硫品質の差を縮小することが可能となる。

第一発明及び第二発明の空気入りタイヤの製造方法で使用されるタイヤ加硫装置の一例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は第一発明及び第二発明のタイヤ加硫方法で使用されるタイヤ加硫装置の一例を示すものである。図１に示すように、このタイヤ加硫装置１は、空気入りタイヤ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、タイヤＧのサイドウォール部を成形するための上側サイドプレートである上型３Ａ及び下側サイドプレートである下型３Ｂと、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、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未加硫のタイヤＧを加硫成形するようになっている。加硫時において、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が図示のような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の内部に加圧媒体を導入するための不図示の加圧媒体供給手段が設けられており、ブラダー６はその加圧媒体の圧力に基づいて加硫時にタイヤ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。

上型３Ａ、下型３Ｂ及びセクターモールド５の外部にはそれぞれプラテン９Ａ，９Ｂ，９Ｃが配設されている。これらプラテン９Ａ，９Ｂ，９Ｃ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。

ここで、従来の金型は、上下一対のサイドプレートの温度とセクターモールドの温度とがそれぞれ別系統で制御され、２系統の制御機構を有する。これに対して、第一発明及び第二発明のタイヤ加硫装置１では、上型３Ａ、下型３Ｂ及びセクターモールド５の温度がそれぞれ独立に制御される。即ち、プラテン９Ａ，９Ｂ，９Ｃの温度がそれぞれ別系統で制御され、３系統の制御機構を有している。このように金型２を構成する上型３Ａと下型３Ｂがそれぞれ独立に制御することで、予め上型３Ａと下型３Ｂに温度差を設けて温度管理することができるため、加硫工程において通常発生する鉛直方向の温度差を縮小することが可能となる。加硫時における上型３Ａと下型３Ｂの設定温度をそれぞれＴａ，Ｔｂとする。

上型３Ａ及び下型３Ｂは、加硫時に加工点温度を測定する感温部を各１箇所以上有し、図１の態様では各１箇所に感温部１０Ａ，１０Ｂが配設されている。これら感温部１０Ａ，１０Ｂは、上型３Ａ及び下型３Ｂにおける配設位置が特に限定されるものではないが、図１に示す感温部１０Ａ，１０Ｂは、上型３Ａと下型３ＢがタイヤＧの外表面におけるサイド中央部（タイヤ最大幅位置）に当接する部位に配設した態様である。また、感温部１０Ａ，１０Ｂは、その構造が特に限定されるものではないが、例えば、上型３Ａと下型３Ｂの内部に空洞を設け、該空洞内に熱電対等の温度測定機器を配設するようにした構造を採用することができる。加硫時に感温部１０Ａ，１０Ｂで測定される上型３Ａと下型３Ｂの加工点温度をそれぞれＨａ，Ｈｂとする。

ブラダー６は、加硫時にその上側と下側の加工点温度を測定する感温部を各１箇所以上有し、図１の態様では各１箇所に感温部１１Ａ，１１Ｂが配設されている。これら感温部１１Ａ，１１Ｂは、ブラダー６における配設位置が特に限定されるものではないが、図１に示す感温部１１Ａ，１１Ｂは、ブラダー６がタイヤＧの内表面におけるサイド中央部（タイヤ最大幅位置）に当接する部位に配設した態様である。また、感温部１１Ａ，１１Ｂは、その構造が特に限定されるものではないが、例えば、ブラダー６の内部に熱電対等の温度測定機器を配設するようにした構造を採用することができる。加硫時に感温部１１Ａ，１１Ｂで測定されるブラダー６の上側と下側の加工点温度をそれぞれＢａ，Ｂｂとする。

第一発明のタイヤ加硫方法について詳述する。通常、タイヤを加硫する場合、その加硫工程が終了し、金型が開型された際には大量の熱が外部に放熱され、上型及び下型の温度はいずれも低下し、特に下型の温度低下が顕著である。このような開型時における金型の急激な温度低下に対処するため、第一発明の加硫方法では、加硫時に下型３Ｂの設定温度Ｔｂを、上型３Ａの設定温度Ｔａに対して２〜７℃の範囲で高く設定して加硫を行う。加硫開始時において設定温度Ｔａ，Ｔｂに定めると、加硫中はこの初期の温度差が維持される。このように下型３Ｂの設定温度を上型３Ａに対して適度に高く設定することで、開型時に下型３Ｂの温度低下が生じた際に、上型３Ａと下型３Ｂの加工点温度Ｈａ，Ｈｂが同等となる。即ち、開型時の放熱によって生じる上型３Ａと下型３Ｂの加工点温度差（Ｈａ−Ｈｂ）を縮小することが可能となる。また、この温度差（Ｈａ−Ｈｂ）は、設定温度Ｔａ，Ｔｂを同一で設定した場合における開型時の加工点温度差（Ｈａ−Ｈｂ）と比較して小さいものである。

また、タイヤのインターナルの加熱方法の多様化により、横置き姿勢で加硫されるタイヤの鉛直方向の部位では、特にビード部及びサイド部に限り、加熱状態及び温度の不均衡が生じる場合が増加している。これに対して、第一発明のタイヤ加硫方法では、加硫時に下型３Ｂの設定温度を上型３Ａに対して高く設定することにより、開型時における急激な温度低下が生じても上型３Ａの加工点温度Ｈａと下型３Ｂの加工点温度Ｈｂの差を縮小することができる。そのため、加硫されるタイヤＧのビード部及びサイド部において加熱状態及び温度の不均衡が生じることを抑制できる。その結果、タイヤＧの加硫時における上型３Ａに接する部分と下型３Ｂに接する部分の加硫品質の差を縮小することが可能となる。

特に、レースタイヤの場合、加硫時にブラダー内に加熱媒体を導入せずに加硫を行うため、開型時の金型の上下温度差が一般タイヤと比較して顕著であることから、第一発明のタイヤ加硫方法はレースタイヤに対して好適である。

次に、第二発明のタイヤ加硫方法について詳述する。一般に、タイヤ加硫方法において、金型側から未加硫タイヤに対して熱伝導させるエキスターナルの熱源と、未加硫タイヤの内側から熱伝導させるインターナルの熱源の２種の方向からの熱源からの熱伝導で加硫成形することが通常である。更に、エキスターナル熱源とインターナル熱源の両熱源共に比較的高温度に設定されており、最も加硫の遅れるタイヤの部位はタイヤの断面中央部である。第二発明では、このタイヤの断面中央部における等価加硫度の上下差を減らすように上型３Ａと下型３Ｂの温度を設定するものである。また、第二発明におけるタイヤＧの断面中央部とはタイヤＧの厚さ方向中央部であり、タイヤＧのサイド中央部の場合は図１に示す点Ｘである。なお、等価加硫度は、加硫時に測定される上型３Ａ、下型３Ｂ及びブラダー６の加工点温度を利用してアレニウスの式により計算する。

第一発明のタイヤ加硫方法と第二発明のタイヤ加硫方法を比較すると、第一発明のタイヤ加硫方法はエキスターナルの熱源の影響のみを考慮した発明であり、第二発明のタイヤ加硫方法はエキスターナル熱源とインターナル熱源の両熱源の影響を考慮した発明であり、このような点において両発明は相違する。

第二発明の加硫方法では、下型３Ｂの設定温度Ｔｂを、上型３Ａの設定温度Ｔａに対して２〜１２℃の範囲で高く設定して加硫を行う。加硫開始時において設定温度Ｔａ，Ｔｂに定めると、加硫中はこの初期の温度差が維持される。このように下型３Ｂの設定温度を上型３Ａに対して高く設定して加硫する場合、上型３Ａと下型３Ｂの加工点の温度差（Ｈａ−Ｈｂ）と、ブラダー６の上側と下側の加工点の温度差（Ｂａ−Ｂｂ）は、絶対値が同等であり、それぞれの温度差の負号が異なるような測定結果が得られる。即ち、上型３Ａと下型３Ｂの加工点の温度差（Ｈａ−Ｈｂ）と、タイヤＧに当接するブラダー６の加工点の温度差（Ｂａ−Ｂｂ）は相殺される。そのため、タイヤＧのサイド中央部における内表面と外表面の温度差がなくなり、その結果、タイヤＧの厚さ方向中央部の点Ｘにおける等価加硫度の上下差を縮小することができる。

また、従来のタイヤ加硫方法においては、例えば、蒸気による加硫ではブラダーの底部に溜まるドレンによる低温化が生じ、温水による加硫では密度差に基づいて上下の温度差が生じ、ガスによる加硫においても同様に蒸気による加硫以上に上下の温度差が生じる。これに対して、第二発明のタイヤ加硫方法では、加硫時に下型３Ｂの設定温度を上型３Ａに対して２〜１２℃の範囲で高く設定することで、上型３Ａと下型３Ｂの加工点の温度差（Ｈａ−Ｈｂ）と、タイヤＧに当接するブラダー６の加工点の温度差（Ｂａ−Ｂｂ）とで相殺されるため、上述する従来の加硫方法とは異なり、上下の温度差を縮小することができる。その結果、タイヤＧの加硫時における上型３Ａに接する部分と下型３Ｂに接する部分の加硫品質の差を縮小することが可能となる。

鉛直方向に複数に分割された構成を有し、上型と下型を含むタイヤ加硫用金型を用いてタイヤを加硫する方法において、加硫時における金型の設定温度を異ならせて実施例１、比較例１のタイヤを製作した。

実施例１、比較例１において、加硫時の金型の設定温度（上型及び下型）を表１のように設定した。

これら試験タイヤについて、加硫中に測定された金型の加工点の温度差（上型−下型）、各タイヤのサイド中央部（図１の点Ｘ）における等価加硫度を表１に示した。

等価加硫度：
加硫中の試験タイヤのサイド中央部における金型及びブラダーの加工点温度を測定して、アレニウスの式により等価加硫度を計算し、上型を１００とする指数により示した。

表１に示すように、実施例１のタイヤは、比較例１との対比において、上型の等価加硫度と下型の等価加硫度の差が小さく、等価加硫度の差が縮小されていた。これに対して、比較例１では、上型と下型の設定温度が同一であったため等価加硫度の差の縮小効果が不十分であった。

次に、比較例１及び実施例１と同様に、鉛直方向に複数に分割された構成を有し、上型と下型を含むタイヤ加硫用金型を用いてタイヤを加硫し、加硫時における金型の設定温度を異ならせて実施例２及び比較例２のタイヤを製作した。実施例２及び比較例２において、金型の設定温度（上型及び下型）を表２のように設定した。

これら実施例２及び比較例２のタイヤについて、加硫時に測定された金型の加工点の温度差（上型−下型）、加硫時に測定されたブラダーの加工点の温度差（上側−下側）、各タイヤのサイド中央部（図１の点Ｘ）における等価加硫度を表２に示した。

表２に示すように、実施例２のタイヤは、比較例２との対比において、上型の等価加硫度と下型の等価加硫度の差が小さく、等価加硫度の差が縮小されていた。これに対して、比較例２では、上型と下型の設定温度が同一であったため等価加硫度の差の縮小効果が不十分であった。

１ タイヤ加硫装置
２ 金型
３Ａ 上型
３Ｂ 下型
６ ブラダー
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ プラテン
Ｇ 空気入りタイヤ

Claims (1)

1. 鉛直方向に複数に分割された構成を有し、上型と下型を含むタイヤ加硫用金型を用いてタイヤを加硫する方法において、前記上型と前記下型の温度をそれぞれ独立に制御する一方で、加硫時に前記上型、前記下型及びブラダーの加工点温度を測定し、測定された前記上型と前記下型の加工点の温度差と、測定された前記ブラダーの上側と下側の加工点の温度差とが互いに相殺されて、前記タイヤ加硫用金型内で加硫されるタイヤの断面中央部における等価加硫度の上下差が縮小するように、加硫時における前記下型の設定温度を前記上型の設定温度に対して２〜１２℃の範囲で高くすることを特徴とするタイヤ加硫方法。