JP2019010780A - タイヤ加硫用ブラダーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存設備を有効活用してブラダーの生産性を高めると共に、得られるブラダーの品質を改善することを可能にしたタイヤ加硫用ブラダーの製造方法を提供する。【解決手段】 円筒状又は片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダー１０の外表面を成形する外型２と、タイヤ加硫用ブラダー１０の内表面を成形するコア３とを有し、外型３が下型４と上型５とに分割された金型１を用い、下型４と上型５との間に形成される円環状の材料配置空間６に未加硫ゴムを配置し、該未加硫ゴムを閉型時の圧縮力に基づいて外型２とコア３との間のキャビティ７に導入するタイヤ加硫用ブラダーを製造する方法において、未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温して材料配置空間６に収容可能な円環状の成形体１１に予備成形し、円環状の材料配置空間６に円環状の成形体１１を装填し、上型５を下型４に向かって加圧して金型１を閉じた状態で加硫を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮成型によるタイヤ加硫用ブラダーの製造方法に関し、更に詳しくは、既存設備を有効活用してブラダーの生産性を高めると共に、得られるブラダーの品質を改善することを可能にしたタイヤ加硫用ブラダーの製造方法に関する。

タイヤ加硫用ブラダーを製造する方法として、圧縮成型による加硫が広く行われている。この圧縮成型では、円筒状又は片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダーの外表面を成形する外型と、タイヤ加硫用ブラダーの内表面を成形するコアとを有し、外型が下型と上型とに分割された金型を用い、下型と上型との間に形成される円環状の材料配置空間に未加硫ゴムからなる紐状体を所定の分量となるように配置し、その未加硫ゴムを閉型時の圧縮力に基づいて外型とコアとの間のキャビティに導入し、該キャビティの全域に未加硫ゴムが充填された状態で加硫を行う（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、タイヤ加硫用ブラダーを圧縮成型により製造する場合、下型と上型との間の材料配置空間に未加硫ゴムからなる紐状体を所定の分量となるように装填する作業が煩雑であると共に、未加硫ゴムの装填時におけるブラダー周方向の重量配分が不均一になるという欠点がある。また、粘度が高い未加硫ゴムが閉型時に金型成形面と接触しながらキャビティ内を移動するため、未加硫ゴムの充填に多大な時間を要すると共に、未加硫ゴムが金型内面から熱を奪いながら移動するため、金型の材料供給側の部分の温度が相対的に低くなり、加硫前の状態におけるゴムの温度分布が不均一になる。そして、ゴム温度が均一化する前に一部で加硫が始まると、ブラダー内に残留歪みが生じ、ゲージ不均一などの品質の低下を招いたり、歩留まりの低下を招いたりするという問題がある。

また、既存設備を有効活用してブラダーの生産性を高めるには、加硫温度を上げることが有効であるが、加硫温度を上げた場合、金型表面でゲル化が進んだゴム皮膜が金型表面から剥がれてゴム中に混入することに起因してブラダーの品質が低下したり、ゴムの温度分布の不均一化を助長したりするという問題がある。

特開２０１１−１６１８３０号公報

本発明の目的は、既存設備を有効活用してブラダーの生産性を高めると共に、得られるブラダーの品質を改善することを可能にしたタイヤ加硫用ブラダーの製造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用ブラダーの製造方法は、円筒状又は片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダーの外表面を成形する外型と、前記タイヤ加硫用ブラダーの内表面を成形するコアとを有し、前記外型が下型と上型とに分割された金型を用い、前記下型と前記上型との間に形成される円環状の材料配置空間に未加硫ゴムを配置し、該未加硫ゴムを閉型時の圧縮力に基づいて前記外型と前記コアとの間のキャビティに導入するタイヤ加硫用ブラダーを製造する方法において、
未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温して前記材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形し、前記円環状の材料配置空間に前記円環状の成形体を装填し、前記上型を前記下型に向かって加圧して前記金型を閉じた状態で加硫を行うことを特徴とするものである。

本発明では、未加硫ゴムを材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形することにより、円環状の材料配置空間に対して円環状の成形体を短時間で装填することができ、未加硫ゴムの装填時におけるブラダー周方向の重量配分を均一にすることができる。しかも、金型への装填に先駆けて、未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温するので、未加硫ゴムの粘度を低下させてキャビティ内への充填時間を短縮すると共に、加硫時間を短縮することができる。また、未加硫ゴムのキャビティ内への充填時に未加硫ゴムが金型内面から熱を奪うことが抑制されるので、加硫前の状態におけるゴムの温度分布を均一化することができる。その結果、ブラダー内に残留歪みが生じ難くなり、ブラダーの品質や歩留まりを改善することができる。更に、未加硫ゴムが材料配置空間から排出されてキャビティ内を円滑に流動するので、金型表面でゲル化が進んだゴム皮膜が金型表面から剥がれてゴム中に混入することを防止し、それに起因する品質の低下を回避することができる。これにより、既存設備を有効活用してブラダーの生産性を高めると共に、得られるブラダーの品質を改善することが可能になる。

本発明において、未加硫ゴムを、加硫時の金型温度との差が１００℃以下である温度、より好ましくは、加硫時の金型温度との差が６０℃以下である温度で加温して、材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形することが好ましい。このように予備成形時の未加硫ゴムの温度を加硫時の金型温度に近付けることにより、得られるブラダーの品質を改善することができる。

本発明に係るタイヤ加硫用ブラダーの製造方法で使用される金型（半開き状態）を示す子午線断面図である。 本発明に係るタイヤ加硫用ブラダーの製造方法で使用される金型（閉型状態）を示す子午線断面図である。 本発明に係るタイヤ加硫用ブラダーの製造方法で使用される未加硫ゴムからなる円環状の成形体を示す斜視図である。 未加硫ゴムからなる円環状の成形体を成形するためのインジェクション成形装置を示す子午線断面図である。 図２の金型の材料配置空間の周辺部分を拡大して示す断面図である。 本発明で得られる円筒状のタイヤ加硫用ブラダーを示す子午線断面図である。 本発明で得られる片端が閉じた袋状のタイヤ加硫用ブラダーを示す子午線断面図である。

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及び図２は本発明に係るタイヤ加硫用ブラダーの製造方法で使用される金型を示すものである。図１及び図２に示すように、金型１は、円筒状又は片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダー１０の外表面を成形する外型２と、タイヤ加硫用ブラダー１０の内表面を成形するコア３とを有し、外型２が下型４と上型５とに分割されている。

図１に示すような金型１の半開き状態において、下型４と上型５との間には円環状の材料配置空間６が形成される。つまり、下型４が材料配置空間６の底面と外周面を形成し、上型５が材料配置空間６の上面を形成している。そのため、材料配置空間６に配置された未加硫ゴムは、上型５を下型４に向かって加圧した際に、その圧縮力に基づいて外型２とコア３との間のキャビティ７に導入されることになる。また、上型５の合わせ面にはキャビティ７側の部位で下側に突出した凸部８が形成されており、その凸部８と下型４の合わせ面との隙間が閉型時に局所的に狭くなることで材料配置空間６のゲートとして機能するようになっている。更に、下型４及び上型５には、その合わせ面の上端部及び下端部においてキャビティ７に連通する余剰ゴム受け入れ部９が形成されており、これら余剰ゴム受け入れ部９がキャビティ７から溢れた余剰ゴムを収容するようになっている。

上述のような金型１を用いてタイヤ加硫用ブラダー１０を製造する場合、先ず、図３に示すように、加硫時の金型温度よりも低い温度で加温された未加硫ゴムＲから構成されると共に、材料配置空間６に収容可能であって繋ぎ目のない円環状の成形体１１を精密に予備成形する。円環状の成形体１１を精密に成形するにあたって、円環状の成形体１１の子午線断面における断面積の変動幅が成形体１１の周方向に沿って小さいことが望ましく、例えば、断面積の最小値に対する最小値と最大値との差の比率が３％以下であることが望ましい。

円環状の成形体１１を予備成形する方法は特に限定されるものではないが、例えば、図４に示すようなインジェクション成形装置２０を使用することができる。このインジェクション成形装置２０は、下型２１と上型２２とから構成された予備成形型２３と、未加硫ゴムＲを射出するための射出装置２４とを備えている。下型２１は円環状の成形体１１に対応する円環状のキャビティ２５を備えており、上型２２は外部からキャビティ２５に連通する複数のゴム流路２６を備えている。そして、加温された未加硫ゴムＲを射出装置２４から射出してゴム流路２６のいずれかを介してキャビティ２５内に充填することにより、円環状の成形体１１を成形することができる。

次いで、上述のようにして成形された円環状の成形体１１を予備成形型２３から取り出して金型１の円環状の材料配置空間６に装填した後、上型５を下型４に向かって加圧して金型１を閉じる。これにより、成形体１１を構成する未加硫ゴムＲが閉型時の圧縮力に基づいて外型２とコ３アとの間のキャビティ７に導入される。このようにして金型１を閉じた状態で金型１を加熱して加硫を行うことにより、キャビティ７内に加硫済みのタイヤ加硫用ブラダー１０を成形することができる。

上述したタイヤ加硫用ブラダー１０の製造方法では、未加硫ゴムＲを材料配置空間６に収容可能な円環状の成形体１１に予備成形しているので、円環状の材料配置空間６に対して円環状の成形体１１を短時間で装填することができ、未加硫ゴムＲの装填時におけるブラダー周方向の重量配分を均一にすることができる。つまり、従来のように未加硫ゴムからなる紐状体を所定の長さに切断して材料配置空間６に装填した場合、紐状体を材料配置空間６に沿って複数周巻回させる必要があり、また、紐状体の周回数が材料配置空間６の周方向の位置によって異なるので、未加硫ゴムＲのブラダー周方向の重量配分が不均一になる。これに対して、繋ぎ目のない円環状の成形体１１を用意することで、簡単かつ均一な重量配分で未加硫ゴムＲの装填を行うことが可能となる。

また、金型１への装填に先駆けて、未加硫ゴムＲを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温するので、未加硫ゴムＲの粘度を低下させてキャビティ７内への充填時間を短縮すると共に、加硫時間を短縮することができる。つまり、粘度を低下させた未加硫ゴムＲは閉型時の圧縮力に基づいてキャビティ７の隅々まで急速に拡散するため、その充填時間が短くなり、しかも、未加硫ゴムＲは既に加温されているので、加温されていない状態に比べて加硫時間を短く設定することができる。

更に、未加硫ゴムＲは既に加温されているので、未加硫ゴムＲのキャビティ７内への充填時に未加硫ゴムＲが金型１の内面（成形面）から熱を奪うことが抑制される。そのため、加硫前の未加硫ゴムＲがキャビティ７の隅々まで行き渡った状態において未加硫ゴムＲの温度分布を均一化することができる。その結果、ブラダー１０内に残留歪みが生じ難くなり、ブラダー１０の品質や歩留まりを改善することができる。

また、未加硫ゴムＲは材料配置空間６から排出されてキャビティ７内を円滑に流動するので、例えば、図５に示すように、材料配置空間６の表面にゲル化が進んだゴム皮膜Ｒ１が形成されたとしても、ゲル化が進んでいない未加硫ゴムＲが材料配置空間６から優先的に押し出されるようになり、ゴム皮膜Ｒ１が未加硫ゴムＲ中に混入することを防止することができる。ゴム皮膜Ｒ１（即ち、熱劣化したゴム片）がブラダー１０の中に混入すると、その界面を起点とするクラックが生じ易くなるが、未加硫ゴムＲの流動を促進することで、ゴム皮膜Ｒ１に起因する品質の低下を回避することができる。

上述したタイヤ加硫用ブラダー１０の製造方法によれば、既存設備を有効活用してタイヤ加硫用ブラダー１０の生産性を高めると共に、得られるタイヤ加硫用ブラダー１０の品質を改善することが可能になる。

上述したタイヤ加硫用ブラダー１０の製造方法によれば、図６に示すように、円筒状をなすタイヤ加硫用ブラダー１０を得ることができる。同様の製造方法により、図７に示すように、片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダー１０を得ることも可能である。いずれの場合も、得られたタイヤ加硫用ブラダー１０はゲージが均一で耐久性に優れたものとなる。

上述したタイヤ加硫用ブラダー１０の製造方法において、未加硫ゴムＲを加硫時の金型１の設定温度（加硫温度）よりも低い温度（即ち、架橋反応が実質的に進行しない温度）で加温することが必要である。特に、未加硫ゴムＲを、加硫時の金型１の設定温度よりも低くかつ加硫時の金型１の設定温度との差が１００℃以下である温度、より好ましくは、加硫時の金型１の設定温度よりも低くかつ加硫時の金型１の設定温度との差が６０℃以下である温度で加温して、材料配置空間に収容可能な円環状の成形体１１に予備成形すると良い。このように予備成形時の未加硫ゴムＲの温度を加硫時の金型１の設定温度に近付けることにより、未加硫ゴムＲのキャビティ７内への充填時に未加硫ゴムＲが金型１の内面から熱を奪うことが抑制されるので、加硫前の状態における未加硫ゴムＲの温度分布を均一化することができ、得られるブラダーの品質を改善することができる。

なお、未加硫ゴムＲを加温する際の温度と加硫時の金型１の設定温度との差は４０℃以上であることが望ましい。これは未加硫ゴムＲを加温する際の温度が金型１の設定温度（加硫温度）に近過ぎるとキャビティ７への充填前に加硫が進行してしまうからである。例えば、加硫温度は一般的に１８０℃〜２００℃であるので、未加硫ゴムＲを加温する温度は８０℃〜１５０℃、より好ましくは、１２０℃〜１５０℃とすれば良い。

円筒状をなすタイヤ加硫用ブラダーの外表面を成形する外型と、タイヤ加硫用ブラダーの内表面を成形するコアとを有し、外型が下型と上型とに分割された金型を用い、下型と上型との間に形成される円環状の材料配置空間に未加硫ゴムを配置し、該未加硫ゴムを閉型時の圧縮力に基づいて外型とコアとの間のキャビティに導入するようにしたタイヤ加硫用ブラダーの製造方法において、未加硫ゴムを材料配置空間に装填する際の条件を表１のように種々異ならせて加硫（実施例１〜４及び比較例）を行った。

実施例１〜４：
未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温して精密インジェクション成形装置により円環状の成形体に予備成形し、金型の材料配置空間に円環状の成形体を装填し、所定の加硫時間で加硫を行った。

比較例：
未加硫ゴムを押出成形装置により紐状の成形体に予備成形し、該紐状の成形体を加温せずに必要とされる長さに切断した後、その切断片を金型の材料配置空間に装填し、所定の加硫時間で加硫を行った。

上述した実施例１〜４及び比較例に係るタイヤ加硫用ブラダーの製造方法について、金型の材料配置空間に未加硫ゴムからなる予備成形体を装填する際の装填時間を計測すると共に、下記の評価方法により、ブラダーの厚さ精度合格率、ブラダーの平均寿命を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ブラダーの厚さ精度合格率：
各方法で得られた１０個のブラダーについて、１個当たり２０箇所でブラダーの膜厚を測定し、許容される厚さを満足した箇所の割合（％）を求めた。

ブラダーの平均寿命：
各方法で得られた１０個のブラダーを空気入りタイヤの加硫装置に装着し、反復的に空気入りタイヤの加硫を行い、使用不能となるまでの加硫回数を計測し、その平均値を求めた。

表１から判るように、実施例１のタイヤ加硫用ブラダーの製造方法では、未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温して円環状の成形体に予備成形し、円環状の材料配置空間に円環状の成形体を装填しているため、比較例との対比において、得られたブラダーの厚さ精度合格率が高く、しかもブラダーの平均寿命が長くなっていた。また、実施例１のタイヤ加硫用ブラダーの製造方法では、ブラダーの加硫時間のみならず、予備成形体の装填時間も短くなるので、全体としての生産性が比較例の約１．７倍になっていた。

また、実施例１に比べて未加硫ゴムの予備成形温度を高くした実施例２〜４では、加硫時間が短縮可能であるか、或いは、ブラダーの平均寿命が長くなるという利点があった。即ち、実施例２では、加硫温度を実施例１と同じにしつつ予備成形温度を高くしているため、加硫時間の短縮が可能であった。実施例３では、加硫温度を実施例１よりも低くしつつ予備成形温度を高くしているため、ブラダーの平均寿命が長くなった。実施例４では、加硫温度を実施例１よりも高くしつつ予備成形温度を高くしているため、ブラダーの平均寿命が低下したものの、加硫時間の大幅な短縮が可能であった。

１ 金型
２ 外型
３ コア
４ 下型
５ 上型
６ 材料配置空間
７ キャビティ
８ 凸部
９ 余剰ゴム受け入れ部
１０ タイヤ加硫用ブラダー
１１ 成形体
２０ インジェクション成形装置
Ｒ 未加硫ゴム

Claims (3)

1. 円筒状又は片端が閉じた袋状をなすタイヤ加硫用ブラダーの外表面を成形する外型と、前記タイヤ加硫用ブラダーの内表面を成形するコアとを有し、前記外型が下型と上型とに分割された金型を用い、前記下型と前記上型との間に形成される円環状の材料配置空間に未加硫ゴムを配置し、該未加硫ゴムを閉型時の圧縮力に基づいて前記外型と前記コアとの間のキャビティに導入するタイヤ加硫用ブラダーを製造する方法において、
   未加硫ゴムを加硫時の金型温度よりも低い温度で加温して前記材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形し、前記円環状の材料配置空間に前記円環状の成形体を装填し、前記上型を前記下型に向かって加圧して前記金型を閉じた状態で加硫を行うことを特徴とするタイヤ加硫用ブラダーの製造方法。
2. 前記未加硫ゴムを加硫時の金型温度との差が１００℃以下である温度で加温して前記材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫用ブラダーの製造方法。
3. 前記未加硫ゴムを加硫時の金型温度との差が６０℃以下である温度で加温して前記材料配置空間に収容可能な円環状の成形体に予備成形することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫用ブラダーの製造方法。

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