JP6809084B2 - タイヤ加硫装置 - Google Patents

Description

本発明は、加硫用ブラダーを二重構造としたタイヤ加硫装置に関する。

従来、加硫用ブラダーを用いて、未加硫タイヤを加硫成形するタイヤ加硫装置が知られている。この種のタイヤ加硫装置は、例えば、加硫用ブラダー内に、加熱された流体が供給され、この加硫用ブラダーを膨張させている。

このような流体には、コスト及び熱伝達性能の観点から、例えば、スチームが用いられている。しかしながら、スチームは、加硫用ブラダーを介して未加硫タイヤに熱を与えると、凝縮してドレーンとなり、加硫用ブラダー内に滞留するという問題がある。

このドレーンは、ブラダーのドレーンと接触している部位において、未加硫タイヤの温度を他の部分の温度に比して低下させる。そのため、加硫ムラが生じ、タイヤの物性や性能の不均衡を招く傾向があった。また、このような温度低下は、タイヤの加硫時間を長くするため、生産性が悪化する要因にもなっていた。

例えば、下記特許文献１は、スチームを拡散させて加硫用ブラダー内の全体に順次供給するタイヤ加硫装置を提案している。特許文献１のタイヤ加硫装置は、加硫用ブラダー内にドレーンが滞留しても、順次供給されるスチームにより、ドレーンの温度を上昇させ、未加硫タイヤの温度差を緩和している。

特開２０１０−１１０９７０号公報

しかしながら、特許文献１のタイヤ加硫装置は、加硫用ブラダー内の全体に、スチームを順次供給しているので、多くのエネルギーを必要としていた。また、このタイヤ加硫装置は、ドレーンが加硫用ブラダーの下方に滞留するという問題を解決するものではなかった。

そこで本発明者は、加硫用ブラダーを二重構造とし、内外のブラダー間にスチームを供給することを提案した。これにより、スチームが供給される空間が小さくなるため、ドレーンが発生しにくくなる。又ドレーンが発生した場合にも、ドレーンの発生量が少量となるので、その排出が容易となる。そのため、タイヤ周上で温度分布が均一化され、加硫ムラを抑えることが可能となる。

しかし、加硫用ブラダーを二重構造とした場合、圧力バランスなどに影響して内外のブラダーが接触する場合が生じうる。その時、熱源となるスチームの経路が部分的に塞がれてしまい、温度分布の不均一を誘発する。又内外のブラダーの接触は、ドレーンの排出も妨げる。そのため、二重構造による加硫ムラの抑制効果が十分に発揮されないという問題が生じる。

本発明は、加硫用ブラダーを二重構造とした場合におけるブラダー間の部分時な接触に起因する流体の流れ不良やドレーンの排出不良を抑制でき、二重構造による加硫ムラの抑制効果をより高いレベルで発揮させうるタイヤ加硫装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、未加硫タイヤの内腔内で膨張することにより、該未加硫タイヤを加硫金型に押し付けて加硫成形する加硫用ブラダーと、前記加硫用ブラダーを保持する中心機構と、前記加硫用ブラダーに流体を供給する供給手段と、前記加硫用ブラダーの前記流体を排出する排出手段とを含むタイヤ加硫装置であって、
前記加硫用ブラダーは、前記未加硫タイヤの内周面に当接する第１ブラダーと、前記第１ブラダーの内側に配される第２ブラダーとを有し、
前記流体は、前記第１ブラダーと前記第２ブラダーとの間に供給される第１流体と、前記第２ブラダー内に供給される第２流体とを含むとともに、
前記第１ブラダーの内周面及び第２ブラダーの外周面の少なくとも一方に、タイヤ軸方向にのびるガイド溝を設けたことを特徴としている。

本発明に係るタイヤ加硫装置では、前記ガイド溝は、溝深さＨが２〜１０mm、かつ溝巾Ｗが２〜２０mmであることが望ましい。

本発明に係るタイヤ加硫装置では、前記第１ブラダー及び第２ブラダーは、上下開口の筒状をなし、
前記中心機構は、前記第１ブラダー及び第２ブラダーの各下端部を保持する下フランジ部と、前記下フランジ部に対して相対的に上下動可能なセンタポストと、前記センタポストの上端部に取り付きかつ前記第１ブラダー及び第２ブラダーの各上端部を保持する上フランジ部とを具えることが望ましい。

本発明に係るタイヤ加硫装置では、前記供給手段は、前記第１流体を供給する第１供給手段と、前記第２流体を供給する第２供給手段とを含み、
前記第１供給手段は、前記上フランジ部に配されかつ前記第１ブラダーの上端部と前記第２ブラダーの上端部との間で開口する第１供給口を具え、
前記第２供給手段は、前記上フランジ部に配されかつ前記第２ブラダーの下端部よりもタイヤ軸方向内側で開口する第２供給口を具えることが望ましい。

本発明に係るタイヤ加硫装置では、前記排出手段は、前記下フランジ部に配されかつ前記第１ブラダーの下端部と前記第２ブラダーの下端部との間で開口する第１排気口を具えることが望ましい。

本発明に係るタイヤ加硫装置では、加硫中、前記第１流体が、前記第１ブラダーと第２ブラダーとの間を通って前記第１供給口から第１排気口に連続して流れる循環路を具えることが望ましい。

本発明のタイヤ加硫装置では、加硫用ブラダーが、第１ブラダーと第２ブラダーとの二重構造をなし、この第１ブラダーと第２ブラダーとの間に、例えばスチームである第１流体が供給される。

即ち、第１流体が供給される空間が小さくなるので、ドレーンが発生しにくくなる。又ドレーンが発生した場合にも、ドレーンの発生量が少量となるので、その排出が容易となる。その結果、ドレーンに起因する部分的な温度低下が抑えられ、タイヤ周上で温度分布が均一化されることにより、加硫ムラを抑制することができる。

又第１ブラダーの内周面及び第２ブラダーの外周面の少なくとも一方に、タイヤ軸方向にのびるガイド溝が配されるため、加硫時、第１ブラダーと第２ブラダーとの間に、常に隙間を確保することができる。従って、隙間が部分的に塞がれることによる第１流体の流れ不良、及びドレーンの排出不良を抑制でき、第１流体の流れやドレーンの排出を円滑化しうる。その結果、二重構造による加硫ムラの抑制効果をより高いレベルで発揮させることが可能になる。

本発明のタイヤ加硫装置の一実施形態を示す部分断面図である。 金型開状態におけるタイヤ加硫装置を示す部分断面図である。 第１供給流路、第２供給流路を含む配管構成を示す概念図である。 図１における加硫用ブラダーのＩ−Ｉ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図２に示すように、本実施形態のタイヤ加硫装置１は、加硫金型２と、未加硫タイヤＴを加硫金型２に押し付けて加硫成形する加硫用ブラダー３と、加硫用ブラダー３に流体Ｇを供給する供給手段４と、加硫用ブラダー３の流体Ｇを排出する排出手段５と、加硫用ブラダー３を保持する中心機構６とを含む。

加硫金型２は、下側テーブル（図示省略）に取り付く下型部２Ｌと、上側テーブル（図示省略）に取り付く上型部２Ｕとを有する。加硫金型２は、本例では、上側テーブルの上下移動により上型部２Ｕと下型部２Ｌとが、上下方向に離間した金型開状態Ｙ１と、上下方向に閉じた金型閉状態Ｙ２（図１に示す）とに作動可能である。前記金型開状態Ｙ１において、加硫金型２に未加硫タイヤＴが搬入され、かつ、加硫後のタイヤが搬出される。また金型閉状態Ｙ２において、未加硫タイヤＴが加硫成形される。

本例の下型部２Ｌは、タイヤの下サイドウォール部と下ビード部とを成形するための下サイドモールド７Ｌを含む。下サイドモールド７Ｌは、例えば下プラテン板８Ｌを介して下側テーブルに支持される。

又本例の上型部２Ｕは、タイヤの上サイドウォール部と上ビード部とを成形するための上サイドモールド７Ｕと、タイヤのトレッド部を成形するためのトレッドモールド９とを含む。上サイドモールド７Ｕは、例えば上プラテン板８Ｕを介して、上下移動可能な上側テーブルに支持される。

又トレッドモールド９は、周方向に分割される複数のセグメント９Ａからなり、各セグメント９Ａは、例えば上プラテン板８Ｕに取り付く円筒状のコンテナ１０に支持される。具体的には、コンテナ１０はコーン状のガイド面１０Ｓを有し、各セグメント９Ａが、前記ガイド面１０Ｓに沿って案内されることにより、コンテナ１０に対する各セグメント９Ａの上下方向の相対移動によって、トレッドモールド９は拡縮径しうる。

図１に示すように、加硫用ブラダー３は、金型閉状態Ｙ２において、未加硫タイヤＴの内腔内で膨張することにより、未加硫タイヤＴを加硫金型２に押し付ける。この加硫用ブラダー３は、未加硫タイヤＴの内周面に当接する第１ブラダー１１と、第１ブラダー１１の内側に配される第２ブラダー１２とを有する二重構造をなす。

第１ブラダー１１及び第２ブラダー１２は、それぞれ上下が開口する筒状をなす。そして、第１ブラダー１１の下端部Ｅ１_Ｌ及び第２ブラダー１２の下端部Ｅ２_Ｌは、中心機構６の下フランジ部１３に保持され、かつ第１ブラダー１１の上端部Ｅ１_Ｕ及び第２ブラダー１２の上端部Ｅ２_Ｕは、中心機構６の上フランジ部１４に保持される。なお前記下端部Ｅ１_Ｌ、Ｅ２_Ｌは、第１ブラダー１１及び第２ブラダー１２の下の開口縁部に相当し、又前記上端部Ｅ１_Ｕ、Ｅ２_Ｕは、第１ブラダー１１及び第２ブラダー１２の上の開口縁部に相当する。

前記中心機構６は、例えば下側テーブルに支持される下フランジ部１３と、この下フランジ部１３に対して相対的に上下動可能なセンタポスト１５と、該センタポスト１５の上端部に取り付く上フランジ部１４とを具える。なお前記下フランジ部１３には、センタポスト１５を摺動可能に挿通する筒状の胴部１６が同心に形成される。

前記下フランジ部１３は、本例では、下側から上側に向かって重置される円盤状の第１〜第３のフランジ部分１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有し、第１、第２のフランジ部分１３ａ、１３ｂ間で、第１ブラダー１１の下端部Ｅ１_Ｌが狭持される。又第２、第３のフランジ部分１３ｂ、１３ｃ間で、第２ブラダー１２の下端部Ｅ２_Ｌが狭持される。同様に、上フランジ部１４は、本例では、下側から上側に向かって重置される円盤状の第１〜第３のフランジ部分１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有し、第１、第２のフランジ部分１４ａ、１４ｂ間で、第２ブラダー１２の上端部Ｅ２_Ｕが狭持される。又第２、第３のフランジ部分１４ｂ、１４ｃ間で、第１ブラダー１１の上端部Ｅ１_Ｕが狭持される。

第１ブラダー１１と第２ブラダー１２との間の空間Ｐ１には第１流体Ｇ１が供給され、又第２ブラダー１２内の空間Ｐ２には第２流体Ｇ２が供給される。第１流体Ｇ１としては、高温高圧の加熱媒体であるスチームが好適に採用できる。又第２流体Ｇ２としては、加圧媒体である例えば窒素ガスなどの不活性ガスが好適に採用できる。

このような加硫用ブラダー３は、第１ブラダー１１の膨張により未加硫タイヤＴを加硫金型２に押し付けしうるとともに、第１流体Ｇ１からの熱によって加硫を進行させうる。又第２ブラダー１２の膨張により、前記空間Ｐ１を減じることができる。これにより、ドレーンの発生がしにくく、又ドレーンが発生した場合にもその発生量が少なくなり、その排出を容易にすることができる。

第１ブラダー１１の膨張時の内部圧力と、第２ブラダー１２の膨張時の内部圧力とは略等しいことが好ましく、これにより前記空間Ｐ１を安定化させうる。

供給手段４は、第１流体Ｇ１を供給する第１供給手段２０と、第２流体Ｇ２を供給する第２供給手段２１とを含む。

前記第１供給手段２０は、上フランジ部１４に配される複数の第１供給口２０ａを具え、この第１供給口２０ａは、第１ブラダー１１の上端部Ｅ１_Ｕと第２ブラダー１２の上端部Ｅ２_Ｕとの間で開口する。本例では、第１供給口２０ａは、第２のフランジ部分１４ｂの外周面で開口している。又第１供給手段２０は、前記センタポスト１５の内部を通って各第１供給口２０ａに導通する第１供給流路２０ｂを有する。

前記第２供給手段２１は、下フランジ部１３に配される複数の第２供給口２１ａを具え、この第２供給口２１ａは、第２ブラダー１２の下端部Ｅ２_Ｌよりもタイヤ軸方向内側（タイヤ赤道側）で開口する。本例では、第２供給口２１ａは、第３のフランジ部分１３ｃの外周面で開口している。又第２供給手段２１は、前記胴部１６内部を通って各第２供給口２１ａに導通する第２供給流路２１ｂを有する。

又排出手段５は、第１流体Ｇ１を排気する第１排出手段２５と、第２流体Ｇ２を排気する第２排出手段２６とを含む。

第１排出手段２５は、前記下フランジ部１３に配される複数の第１排気口２５ａを具え、この第１排気口２５ａは、第１ブラダー１１の下端部Ｅ１_Ｌと第２ブラダー１２の下端部Ｅ２_Ｌとの間で開口する。本例では、第１排気口２５ａは、第２のフランジ部分１３ｂの外周面で開口している。又第１排出手段２５は、前記胴部１６内部を通って各第１排気口２５ａに導通する第１排気流路２５ｂを有する。

又第２排出手段２６は、本例では、前記第２供給手段２１の第２供給口２１ａ及び第２供給流路２１ｂを、第２排気口２６ａ及び第２排気流路２６ｂとして共通使用している。

図３に概念的に示すように、第１供給流路２０ｂは、本例ではボイラーなどである第１流体供給源２２の吐出口に接続され、又第１排気流路２５ｂは第１流体供給源２２の帰還口に接続される。又第２供給流路２１ｂは、本例ではコンプレッサなどである第２流体供給源２３の吐出口に接続される。第２排気流路２６ｂは、第２供給流路２１ｂから分岐し、第２流体供給源２３の帰還口に接続される。図３では、開閉弁等を含む制御手段は省略しており、基本的な配管構成のみ示している。

本例では、タイヤに十分な熱量を与えるとともに、ドレーンが発生した場合にそのドレーンを第１流体Ｇ１とともに第１排気口２５ａから排出するために、加硫中、第１流体Ｇ１を、前記空間Ｐ１を通って第１供給口２０ａから第１排気口２５ａに連続して流下させることが好ましい。そのため、第１供給手段２０と第１排出手段２５とにより、加硫中に第１流体Ｇ１が連続して流してなられる循環路３０を形成している。

又二重構造の加硫用ブラダー３では、例えば第１流体Ｇ１と第２流体Ｇ２の圧力バランス等により、第１ブラダー１１と第２ブラダー１２とが接触して前記空間がＰ１が部分的に塞がれてしまい、第１流体Ｇ１の流れ不良、及びドレーンの排出不良が発生する恐れを招く。

そのため、図４に示すように、第１ブラダー１１の内周面１１Ｓ及び第２ブラダー１２の外周面１２Ｓの少なくとも一方に、タイヤ軸方向（ラジアル方向）にのびかつ第１流体Ｇ１が通過可能なガイド溝３１を形成している。

このガイド溝３１は、好ましくは、第１ブラダー１１の上端部Ｅ１_Ｕから下端部Ｅ１_Ｌまで、又は第２ブラダー１２の上端部Ｅ２_Ｕから下端部Ｅ２_Ｌまで連続してのびる。又ガイド溝３１は、タイヤ軸方向線に対して傾斜することができ、この場合、タイヤ軸方向線に対する傾斜の角度θ（図示省略）は、３０°以下、さらには１５°以下が好ましい。

ガイド溝３１は、その溝深さＨが２〜１０mm、かつ溝巾Ｗが２〜２０mmであることが好ましい。溝深さＨが２mmを下回る場合、及び溝巾Ｗが２mmを下回る場合、溝容積が不充分となり、第１流体Ｇ１の流れ不良等を十分に抑制することが難しくなる。又溝巾Ｗが２０mmを越える場合、他方のブラダーがガイド溝３１内に入り込んでガイド溝３１を塞ぐ傾向を招く。又溝深さＨが１０mmを越える場合、ブラダーの耐久性を維持するために、ブラダー全体の厚さを増やす必要があり、コストの不必要な増加を招く。

なお溝深さＨ及び溝巾Ｗは、ブラダーの非膨張状態において特定される値である。又溝深さＨは、ガイド溝３１の長さ方向と直角な断面における開口部分の巾である。

又ガイド溝３１、３１間のブラダー表面に沿って測定した周方向の間隔Ｌは、３〜１００mmの範囲が好ましく、１００mmを越えると第１流体Ｇ１の流れ不良等を十分に抑制することが難しくなる。又３mmを下回ると強度不足の傾向となる。前記間隔Ｌはブラダーの非膨張状態かつ赤道面の位置にて特定される値である。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図１、２に示す構造をなし、かつ表１に示す仕様の加硫用ブラダーを有するタイヤ加硫装置を用いて、サイズ２０５／６０Ｒ１６の未加硫タイヤを加硫成形した。そして、タイヤの部位による加硫量のバラツキ（σ）を評価した。

なお比較例及び実施例の各加硫用ブラダーは、第１ブラダーと第２ブラダーとからなる二重構造であって、ガイド溝の有無のみ相違する。又実施例では、第２ブラダーの外周面にガイド溝が形成されている。又ガイド溝による耐久性の低下を防止するため、各実施例とも、ガイド溝の溝深さＨの分だけ、ブラダーを厚く形成している。

共通仕様は、以下の通り。
・ガイド溝のタイヤ軸方向線に対する角度θ：０°
・ガイド溝間の周方向の間隔Ｌ：３０mm
・加硫金型の温度（各プラテン板及びコンテナのジャケット温度）：１８０℃
・第１流体：スチーム（圧力１５kgf/cm^２の飽和水蒸気）
・第２流体：窒素ガス（圧力１５kgf/cm^２）
・加硫時間１０分

（１）加硫量のバラツキ（σ）
１０本の未加硫タイヤに対し、それぞれショルダー部の内部、かつ周方向の１６箇所の位置に熱電対を取り付けて加硫し、加硫中の各位置での温度を測定した。そして、各位置で測定した温度−時間のグラブから、各位置における加硫量をアレニウスの式に基づいて計算し、加硫量のバラツキ（σ）を求め評価した。加硫量のバラツキ（σ）が小さいほど、より少ない熱エネルギーにてタイヤを加硫することができる。

（２）ブラダーのコスト：
ガイド溝による耐久性の低下を防止するため、ガイド溝の溝深さＨの分だけ、ブラダーを厚く形成しており、材料コストの増加を招く。そのため、第２ブラダーの材料コストを比較例１を１００とする指数で示している。数値が大なほどコストが高いことを示す。

表に示すように、実施例は、タイヤ周上での温度分布を均一化でき、加硫量のバラツキ（σ）を抑えて加硫ムラを抑制しうるのが確認できる。

１ タイヤ加硫装置
２ 加硫金型
３ 加硫用ブラダー
４ 供給手段
５ 排出手段
６ 中心機構
１１ 第１ブラダー
１２ 第２ブラダー
１３ 下フランジ部
１４ 上フランジ部
１５ センタポスト
２０ 第１供給手段
２０ａ 第１供給口
２１ 第２供給手段
２１ａ 第２供給口
２５ａ 第１排気口
３０ 循環路
３１ ガイド溝
Ｅ１_Ｌ、Ｅ２_Ｌ 下端部
Ｅ１_Ｕ、Ｅ２_Ｕ 上端部
Ｇ 流体
Ｇ１ 第１流体
Ｇ２ 第２流体
Ｔ 未加硫タイヤ

Claims (6)

1. 未加硫タイヤの内腔内で膨張することにより、該未加硫タイヤを加硫金型に押し付けて加硫成形する加硫用ブラダーと、前記加硫用ブラダーを保持する中心機構と、前記加硫用ブラダーに流体を供給する供給手段と、前記加硫用ブラダーの前記流体を排出する排出手段とを含むタイヤ加硫装置であって、
   前記加硫用ブラダーは、前記未加硫タイヤの内周面に当接する第１ブラダーと、前記第１ブラダーの内側に配される第２ブラダーとを有し、
   前記流体は、前記第１ブラダーと前記第２ブラダーとの間に供給される第１流体と、前記第２ブラダー内に供給される第２流体とを含むとともに、
   前記第１ブラダーの内周面及び第２ブラダーの外周面の少なくとも一方に、タイヤ軸方向にのびるガイド溝を設け、
   前記ガイド溝は、溝深さＨが２〜１０mm、かつ溝巾Ｗが２〜２０mmであることを特徴とするタイヤ加硫装置。
   
2. 前記ガイド溝間のブラダー表面に沿って測定した周方向の間隔は、３〜１００mmの範囲であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ加硫装置。
   
3. 前記第１ブラダー及び第２ブラダーは、上下開口の筒状をなし、
   前記中心機構は、前記第１ブラダー及び第２ブラダーの各下端部を保持する下フランジ部と、前記下フランジ部に対して相対的に上下動可能なセンタポストと、前記センタポストの上端部に取り付きかつ前記第１ブラダー及び第２ブラダーの各上端部を保持する上フランジ部とを具えることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ加硫装置。
4. 前記供給手段は、前記第１流体を供給する第１供給手段と、前記第２流体を供給する第２供給手段とを含み、
   前記第１供給手段は、前記上フランジ部に配されかつ前記第１ブラダーの上端部と前記第２ブラダーの上端部との間で開口する第１供給口を具え、
   前記第２供給手段は、前記下フランジ部に配されかつ前記第２ブラダーの下端部よりもタイヤ軸方向内側で開口する第２供給口を具えることを特徴とする請求項３記載のタイヤ加硫装置。
   
5. 前記排出手段は、前記下フランジ部に配されかつ前記第１ブラダーの下端部と前記第２ブラダーの下端部との間で開口する第１排気口を具えることを特徴とする請求項３又は４記載のタイヤ加硫装置。
6. 前記排出手段は、前記下フランジ部に配されかつ前記第１ブラダーの下端部と前記第２ブラダーの下端部との間で開口する第１排気口を具え、
   加硫中、前記第１流体が、前記第１ブラダーと第２ブラダーとの間を通って前記第１供給口から第１排気口に連続して流れる循環路を具えることを特徴とする請求項４記載のタイヤ加硫装置。

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