JP2015199236A - 空気入りタイヤの加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スチームと窒素ガスを加硫ブラダに注入してグリーンタイヤを加硫する際に、複雑な装置を用いることなく、加硫ブラダの上下温度差を効果的に低減し、加硫時間の長期化を回避でき、エネルギー消費を抑制できる空気入りタイヤの加硫方法を提供する。
【解決手段】スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａのそれぞれに設けた開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃの弁操作により、スチーム注入ライン６ａを通じて注入したスチームＳで膨張させた加硫ブラダ２の内圧Ｐを、密封状態の加硫ブラダ２にスチームＳを断続的に注入して第１内圧範囲Ａ１に維持した後、加硫ブラダ２からスチームＳの一部を排出させて第２内圧範囲Ａ２に低下させ、次いで密封状態の加硫ブラダ２に窒素ガスＮを断続的に注入して第１内圧範囲Ａ１よりも高い圧力の第３内圧範囲Ａ３に維持する。
【選択図】 図２

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、スチームと窒素ガスを加硫ブラダに注入してグリーンタイヤを加硫する際に、複雑な装置を用いることなく、加硫ブラダの上下温度差を効果的に低減するとともに、加硫時間の長期化を回避でき、エネルギー消費を抑制できる空気入りタイヤの加硫方法に関するものである。

モールド内部に設置されたグリーンタイヤに加硫ブラダを挿入し、この加硫ブラダにスチーム（加熱媒体）および窒素ガス（加圧媒体）を注入してグリーンタイヤを加硫する方法が知られている。このようにスチームと窒素ガスとを用いる加硫方法では、スチームに比して窒素ガスの比重が大きいため、膨張した加硫ブラダの中では、上方にスチームが圧縮された状態で存在し、その下方に窒素ガスが存在した状態になる。そのため、加硫中の加硫ブラダでは、上側の温度が下側に比して高くなって上下温度差が生じる。これに起因して加硫したタイヤでは、加硫した際の上下方向で加硫程度のばらつきが大きくなるという問題がある。

このような問題を解決するため、種々の加硫方法、加硫装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１では、加硫ブラダ内部に攪拌羽根を設置した加硫機が提案されている。この加硫機では、攪拌羽根を回転させることにより、加硫ブラダ内部のスチームと窒素ガスとが攪拌混合されて加硫ブラダの上下温度差を小さくすることができる。しかしながら、この提案では、加硫ブラダ内部に攪拌羽根を新設しなければならない。これに伴なって加硫設備が複雑になるという問題がある。加硫設備が複雑になると設備故障が発生し易くなるため、簡素な設備にすることが好ましい。特許文献２で提案されている加硫方法および装置でも追加的な設備が必要になる。

他方、加硫ブラダの上下温度差を低減させるため、加硫ブラダにスチームを注入する工程において、加硫ブラダにスチームを注入しつつ加硫ブラダからスチームを排出する、いわゆる、スチームスルー操作を行なうことがある。このスチームスルー操作により、新たに注入したスチームが、加硫ブラダ内部で凝縮して生じたドレーンの温度を上昇させて、加硫ブラダの上下温度差を低減することができる。しかし、スチームスルー操作による上下温度差低減効果は一瞬であり持続性がない。また、多量のスチームの注入および排出を伴なうため、多大なエネルギーを消費するという問題がある。

特開２００９−２９０３５号公報 特開２０１２−９６４３７号公報

本発明の目的は、スチームと窒素ガスを加硫ブラダに注入してグリーンタイヤを加硫する際に、複雑な装置を用いることなく、加硫ブラダの上下温度差を効果的に低減するとともに、加硫時間の長期化を回避でき、エネルギー消費を抑制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、スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインが接続された加硫ブラダを、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入し、この加硫ブラダを、前記スチーム注入ラインを通じて注入したスチームと、前記窒素ガス注入ラインを通じて注入した窒素ガスとにより膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダに前記スチーム注入ラインを通じてスチームを注入することにより前記加硫ブラダの内圧を初期内圧に上げる第１ステップを行ない、次いで前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第２ステップと、前記スチーム注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダにスチームを注入することにより前記内圧を上げる第３ステップとを繰り返し行なうことにより前記内圧を第１内圧範囲に維持し、次いで前記排気ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダからスチームの一部を排出させることにより前記内圧を前記第１内圧範囲よりも低い第２内圧範囲に低下させる第４ステップを行ない、次いで前記窒素ガス注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダに窒素ガスを注入することにより前記内圧を上げる第５ステップと、前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第６ステップとを繰り返し行なうことにより前記内圧を前記第１内圧範囲よりも高い圧力に上げ、次いで、前記窒素ガス注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダに窒素ガスを注入することにより前記内圧を上げる第７ステップと、前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第８ステップとを行なうことにより、前記内圧を前記１内圧範囲よりも高い第３内圧範囲に維持することを特徴とする。

本発明によれば、スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインの開閉操作（開閉弁の弁操作）によって、加硫中の膨張している加硫ブラダの内圧をコントロールするだけなので、複雑な装置が不要になる。従来のように、スチームが凝縮して生じた加硫ブラダ内部のドレーンの温度を上昇させる目的でスチームスルー操作を行なうことがないので、多量のスチームの注入および排出がなくなり、エネルギー消費を大幅に抑制できる。

そして、密封状態の加硫ブラダにスチームを断続的に注入して、加硫ブラダの内圧を第１内圧範囲に維持することで、加硫ブラダの内部にドレーンが発生する初期段階から加硫ブラダ内部のドレーンを高温に維持して加硫ブラダの上下温度差を効果的に低減させることができる。加硫ブラダの内圧を第１内圧範囲に維持した後、加硫ブラダからスチームの一部を排出させて第２内圧範囲に低下させることにより、加硫ブラダの内部のスチームの温度を急激に下げて、加硫ブラダの上下温度差を効果的に低減させることができる。

次いで、密封状態の加硫ブラダに窒素ガスを断続的に注入して、第２内圧範囲にある加硫ブラダの内圧を第１内圧範囲よりも高い圧力の第３内圧範囲に維持することで、加硫中の膨張している加硫ブラダ内部の上方の温度上昇を抑制して上下温度差を効果的に低減させることができる。この際に、加硫ブラダ内部の上方の温度上昇を主に抑制するので、加硫時間が長くなる弊害も回避できる。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法を実施するシステムの全体概要を例示する説明図である。 加硫ブラダの内圧Ｐと加硫経過時間Ｔとの関係を模式的に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。

本発明の空気入タイヤの加硫方法は、図１に例示する加硫システム１を使用する。この加硫システム１は、ゴム製の筒状の加硫ブラダ２を有している。加硫ブラダ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により保持される。中心機構４のセンターポストには、加硫ブラダ２の内部に加熱媒体となるスチームＳおよび加圧媒体となる窒素ガスＮを注入する注入口６と、加硫ブラダ２の内部のスチームＳおよび窒素ガスＮを加硫ブラダ２の外部に排出する排出口７とが設けられている。

この加硫システム１は、さらに、注入口６とスチーム供給源１１とを接続して加硫ブラダ２に連通可能に接続されるスチーム注入ライン６ａ、注入口６と窒素ガス供給源１２とを接続して加硫ブラダ２に連通可能に接続される窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出口７につながって加硫ブラダ２に連通可能に接続される排出ライン７ａを有している。スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂ、排出ライン７ａにはそれぞれ、開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。さらに、それぞれの開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃを開閉する弁操作を制御する制御装置１０が備わっている。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法を実施するには、まず、グリーンタイヤＧをモールド９の内部に横置き状態で配置する。この実施形態では、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。加硫ブラダ２はグリーンタイヤＧの内側に挿入され、モールド９を閉型した状態にする。

この状態で以下のステップ１〜ステップ８（Ｓ１〜Ｓ８）の工程を行なって、加硫中の加硫ブラダ２の内圧Ｐを図２の実線で模式的に例示するようにコントロールする。このステップ１〜ステップ８の工程で、膨張する加硫ブラダ２によってグリーンタイヤＧの内周面は押圧され、これに伴い、グリーンタイヤＧはモールド９に押圧されつつ加熱される。

まず、開閉弁８ａのみを開弁して、スチーム注入ライン６ａを通じてスチーム供給源１１から供給されたスチームＳを加硫ブラダ２に注入する。注入するスチームＳの温度は例えば１５０℃〜２５０℃程度である。

注入したスチームＳにより加硫ブラダ２の内圧Ｐを所定の初期内圧Ｐｓに上げて、グリーンタイヤＧの内壁面に沿ってドーナツ状に膨張させる（第１ステップ）。初期内圧Ｐｓの加硫ブラダ２によって、グリーンタイヤＧの内周面を押圧してグリーンタイヤＧをモールド９に押圧しつつ加熱する。

次いで、開閉弁８ａを閉弁して、スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａのすべてのラインを閉じた状態にして加硫ブラダ２の内圧Ｐを低下させる。（第２ステップ）。その後、開閉弁８ａのみを開弁して、スチーム注入ライン６ａを通じてスチーム供給源１１から供給されたスチームＳを加硫ブラダ２に注入して内圧Ｐを上げる（第３ステップ）。加硫ブラダ２の内部に供給したスチームＳの一部は、加硫ブラダ２の内部で凝縮して下方に流れ落ちてドレーンＤになるので、第２ステップと第３ステップを繰り返し行なって、内圧Ｐを初期内圧Ｐｓとほぼ同等の圧力の第１内圧範囲Ａ１に維持する。第１内圧範囲Ａ１の上限と下限の圧力差は例えば０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａである。

次いで、開閉弁８ｃのみを開弁して排出ライン７ａのみを開いた状態にして、排出ライン７ａを通じて、膨張した加硫ブラダ２の内部からスチームＳの一部を外部に排出させて、内圧Ｐを第１内圧範囲Ａ１よりも低い圧力の第２内圧範囲Ａ２に低下させる（第４ステップ）。これにより、加硫ブラダ２の内部のスチームＳの温度が急激に低下して、加硫ブラダ２内部の上下温度差が小さくなる。

次いで、開閉弁８ｂのみを開弁して、窒素ガス注入ライン６ｂのみを開いた状態にして窒素ガス注入ライン６ｂを通じて、窒素ガス供給源１２から供給された窒素ガスＮを加硫ブラダ２に注入して内圧Ｐを上げる（第５ステップ）。注入する窒素ガスＮの温度は常温である。その後、開閉弁８ｂを閉弁し、スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａのすべてのラインを閉じた状態にして内圧Ｐを下げる（第６ステップ）。第５ステップと第６ステップを繰り返し行なって、第２内圧範囲Ａ２にある内圧Ｐを第１内圧範囲Ａ１よりも高い圧力に徐々に上げる。

次いで、開閉弁８ｂのみを開弁して、窒素ガス注入ライン６ｂのみを開いた状態にして窒素ガス注入ライン６ｂを通じて、窒素ガス供給源１２から供給された窒素ガスＮを加硫ブラダ２に注入して内圧Ｐを上げる（第７ステップ）。或いは、開閉弁８ｂを閉弁し、スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａのすべてのラインを閉じた状態にして内圧Ｐを下げる（第８ステップ）。第７ステップと第８ステップを順不同で行なうことにより、内圧Ｐを第１内圧範囲Ａ１よりも高い圧力の第３内圧範囲Ａ３に維持する。第３内圧範囲Ａ３の上限と下限の圧力差は例えば０．１ＭＰａ〜０．４ＭＰａである。以後、予め設定された加硫時間Ｔｅが経過するまで、必要に応じてステップ７およびステップ８を繰り返し行なう。例えば、タイヤの仕様によって異なるが、ステップ７およびステップ８を１回〜５回繰り返し行なう。

例えば第７ステップおよび第８ステップを繰り返す周期は、第５ステップおよび第６ステップを繰り返す周期よりも長くする。また、例えば第３内圧範囲Ａ３の平均圧力と第１圧力範囲Ａ１の平均圧力との差は、第１内圧範囲Ａ１の平均圧力と第２内圧範囲Ａ２の平均圧力との差よりも大きくする。

予め設定された加硫時間Ｔｅが経過した後は、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、加硫されたタイヤを上方移動させて加硫ブラダ２から抜き出す。

本発明では上記のとおり、スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａの開閉操作（開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃの弁操作）により、加硫中の膨張している加硫ブラダ２の内圧Ｐをコントロールするだけである。それ故、複雑な装置が不要であり簡便な装置にすることができる。これにより、既存の加硫設備であっても大掛かりな改造をすることなく容易に本発明を適用することが可能である。

本発明は、従来のように、スチームＳが凝縮して生じた加硫ブラダ２の内部のドレーンＤの温度を上昇させる目的でスチームスルー操作を行なうことがない。そのため、本発明で使用するスチームＳの量は、スチームスルー操作をおこなう従来方法に比して少量になり、エネルギー消費を大幅に抑制できる。

また、第２ステップと第３ステップとを繰り返し行なって、加硫ブラダ２の内圧Ｐをコントロールすることで、加硫ブラダ２の内部にドレーンＤが発生する初期段階から加硫ブラダ２の内部のドレーンＤを高温に維持して加硫ブラダ２の上下温度差を効果的に低減させることができる。

第４ステップにより、スチームＳで膨張させた加硫ブラダ２の内部から、スチームＳの一部を排出させて内圧Ｐを第１内圧範囲Ａ１から第２内圧範囲Ａ２に低下させることで、加硫ブラダ２の内部のスチームＳの温度を急激に下げることができる。これにより、加硫ブラダ２の上下温度差を効果的に低減させることができる。

その後、第５ステップ〜第８ステップにおいて、窒素ガスＮを加硫ブラダ２に断続的に注入して、加硫中の加硫ブラダ２の内圧Ｐをコントロールすることで、加硫中の膨張している加硫ブラダ２内部の上方の温度上昇が抑制される。それ故、加硫ブラダ２の上下温度差を効果的に低減させることが可能になり、ひいては、加硫した際のタイヤの上下方向における加硫程度のばらつきを小さくすることができる。また、加硫ブラダ２の内部の上方の温度上昇を主に抑制するので、加硫時間が延びるという弊害も回避できる。

所定の初期内圧Ｐｓ、第１内圧範囲Ａ１、第２内圧範囲Ａ２、第３内圧範囲Ａ３のそれぞれの圧力値やその圧力値を維持する時間は、加硫するグリーンタイヤＧの仕様（サイズ、形状、ゴム種など）によって異なる。そのため、予め、加硫するグリーンタイヤＧと同じ仕様のグリーンタイヤＧを用いてテスト加硫を行ない、これらの最適値を把握して制御装置１０に入力しておく。そして、制御装置１０に入力されたこれらの最適値に基づいて、スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂおよび排出ライン７ａの開閉操作（開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃの弁操作）を行なう。

本発明を用いて加硫するタイヤの種類は特に限定されない。サイド部が通常のタイヤに比して厚いランフラットタイヤを、スチームＳと窒素ガスＮを用いた従来方法で加硫すると、横置き状態で加硫する際に上側になるサイド部のゴムと下側になるサイド部のゴムとで、加硫程度のばらつきが大きくなり易い。そのため、本発明を用いて加硫することで、ランフラットタイヤの両サイド部のゴムの加硫程度のばらつきが小さくなり、顕著な効果を得ることができる。

ランフラット仕様の空気入りタイヤ（２３５／４０ＲＦ１８）のグリーンタイヤのサンプルを横置き状態で、スチームおよび窒素ガスを用いて加硫する際に、図１に例示した同様の加硫装置を用いて、スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインの開閉操作（開閉弁の弁操作）を異ならせて、３種類の方法（実施例、従来例、比較例）で加硫を行なった。実施例は、図２の実線と同様に加硫ブラダの内圧Ｐをコントロールした。従来例は、加硫ブラダにスチームを注入して内圧Ｐを初期内圧Ｐｓにして所定時間経過後、スチームスルー操作を行なって内圧Ｐを若干下げ、その後、加硫ブラダに１度窒素ガスを注入して内圧Ｐを第３内圧範囲に上げて加硫ブラダをそのままの密封状態にして第３内圧範囲を維持した。比較例は、スチームスルー操作をしないことだけが従来例と異なる方法であり、加硫ブラダにスチームを注入して初期内圧Ｐｓにして所定時間経過後、加硫ブラダに１度窒素ガスを注入して内圧Ｐを第３内圧範囲に上げて加硫ブラダをそのままの密封状態にして第３内圧範囲を維持した。

その結果、実施例は、従来例に対してスチームの使用量を約５０％以上低減することができた。また、加硫終了時の加硫ブラダの上下温度差については、実施例は比較例に対して８０％〜９０％程度小さくすることができ、従来例に対して２０％程度小さくすることができた。

１ 加硫システム
２ 加硫ブラダ
３ａ 上側クランプ部
３ｂ 下側クランプ部
４ 中心機構
５ａ 上側クランプ保持部
５ｂ 下側クランプ保持部
６ 注入口
６ａ スチーム注入ライン
６ｂ 窒素ガス注入ライン
７ 排出口
７ａ 排出ライン
８ａ、８ｂ、８ｃ 開閉弁
９（９ａ、９ｂ、９ｃ） モールド
１０ 制御装置
１１ スチーム供給源
１２ 窒素ガス供給源
Ｇ グリーンタイヤ

Claims (3)

1. スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインが接続された加硫ブラダを、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入し、この加硫ブラダを、前記スチーム注入ラインを通じて注入したスチームと、前記窒素ガス注入ラインを通じて注入した窒素ガスとにより膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、
   前記加硫ブラダに前記スチーム注入ラインを通じてスチームを注入することにより前記加硫ブラダの内圧を初期内圧に上げる第１ステップを行ない、次いで前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第２ステップと、前記スチーム注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダにスチームを注入することにより前記内圧を上げる第３ステップとを繰り返し行なうことにより前記内圧を第１内圧範囲に維持し、次いで前記排気ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダからスチームの一部を排出させることにより前記内圧を前記第１内圧範囲よりも低い第２内圧範囲に低下させる第４ステップを行ない、次いで前記窒素ガス注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダに窒素ガスを注入することにより前記内圧を上げる第５ステップと、前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第６ステップとを繰り返し行なうことにより前記内圧を前記第１内圧範囲よりも高い圧力に上げ、次いで、前記窒素ガス注入ラインのみを開いた状態にして前記加硫ブラダに窒素ガスを注入することにより前記内圧を上げる第７ステップと、前記スチーム注入ライン、窒素ガス注入ラインおよび排出ラインを閉じた状態にして前記内圧を低下させる第８ステップとを行なうことにより、前記内圧を前記１内圧範囲よりも高い第３内圧範囲に維持することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
2. 前記第６ステップの後に、前記第７ステップおよび前記第８ステップを繰り返し行なう請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
3. 前記第３内圧範囲の平均圧力と前記第１圧力範囲の平均圧力との差を、第１内圧範囲の平均圧力と前記第２内圧範囲の平均圧力との差よりも大きくした請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。

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