(57)【要約】【課題】ドームタイプ加硫装置を用いて、安定した品質のタイヤを生産性高く製造することが可能なタイヤ加硫方法を提供する。【解決手段】加硫時における加熱が、ドーム温度を、所定時間、所定のタイヤ表面最高到達温度を２〜１５℃上回る温度に保持する第１加熱ステップと、ドーム温度を、所定の加硫量となるまでの時間、タイヤ表面最高到達温度と同じ温度に保持する第２加熱ステップにより行われ、全体の加熱時間をｔとし、第１加熱ステップの時間をｔｉとしたとき、ｔおよびｔｉには、式１の関係があることを特徴とするタイヤ加硫方法。          ０．１≦ｔｉ／ｔ≦０．４  ・・・・・  （式１）【選択図】  図３
2010260212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドームタイプ加硫装置を用いて生タイヤの加硫を行う加硫方法であって、
加硫時における加熱が、
ドーム温度を、所定時間、所定のタイヤ表面最高到達温度を２〜１５℃上回る温度に保持する第１加熱ステップと、
その後、ドーム温度を、所定の加硫量となるまでの時間、前記タイヤ表面最高到達温度と同じ温度に保持する第２加熱ステップにより行われ、
全体の加熱時間をｔとし、第１加熱ステップの時間をｔｉとしたとき、
前記ｔおよびｔｉには、式１の関係があることを特徴とするタイヤ加硫方法。
０．１≦ｔｉ／ｔ≦０．４  ・・・・・  （式１）
【請求項２】
前記ｔおよびｔｉには、式２の関係があることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
０．２≦ｔｉ／ｔ≦０．３  ・・・・・  （式２）
【請求項３】
前記第１加熱ステップにおけるドーム温度が、所定のタイヤ表面最高到達温度を２〜１０℃上回る温度であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ加硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生タイヤの加硫形成を行うタイヤ加硫方法に関する。特にタイヤの性能を変えることなく生産能力の高いタイヤの加硫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ加硫装置として、従来、タイヤ加硫用金型とそのタイヤ加硫用金型を包囲するドームとを有するドームタイプ加硫装置が知られている。このドームタイプ加硫装置は、ドームの下方側面部に供給路が設けられ、蒸気等の加熱媒体がこの供給路を介してドーム内に供給されて充満し、タイヤ加硫用金型を外部から加熱して、金型内部の生タイヤを加硫している。
【０００３】
そして、このドームタイプ加硫装置においては、タイヤの性能を均一化し、品質向上を図るために、ドーム内の温度を一定に制御して、タイヤ全体を均一に加硫することが必要であり、特許文献１などにそのための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０２５３３１号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年のモータリゼーションの発展に伴って、タイヤの生産能力を向上させることが強く望まれており、生タイヤの加硫に要する時間を短縮させることが検討されている。
【０００６】
その手段の１つとして、ドーム内の温度を高くして、加硫時間の短縮を図ることが考えられる。しかし、加硫時間の短縮のために単にドーム内の温度を高くするのでは、加硫時におけるタイヤ表面到達最高温度も高くなってタイヤの性能を変化させる恐れがあり、安定した品質のタイヤを得ることが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、ドームタイプ加硫装置を用いて、従来より短い加硫時間でありながら、安定した品質のタイヤを生産性高く製造することが可能なタイヤ加硫方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るタイヤ加硫方法は、
ドームタイプ加硫装置を用いて生タイヤの加硫を行う加硫方法であって、
加硫時における加熱が、
ドーム温度を、所定時間、所定のタイヤ表面最高到達温度を２〜１５℃上回る温度に保持する第１加熱ステップと、
その後、ドーム温度を、所定の加硫量となるまでの時間、前記タイヤ表面最高到達温度と同じ温度に保持する第２加熱ステップにより行われ、
全体の加熱時間をｔとし、第１加熱ステップの時間をｔｉとしたとき、
前記ｔおよびｔｉには、式１の関係があることを特徴とする。
０．１≦ｔｉ／ｔ≦０．４  ・・・・・  （式１）
【０００９】
そして、前記のタイヤ加硫方法は、
前記ｔおよびｔｉには、式２の関係があることを特徴とする。
０．２≦ｔｉ／ｔ≦０．３  ・・・・・  （式２）
【００１０】
また、前記のタイヤ加硫方法は、
前記第１加熱ステップにおけるドーム温度が、所定のタイヤ表面最高到達温度を２〜１０℃上回る温度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タイヤ表面到達最高温度が従来よりも高くなることを抑制しながら、加硫時における加熱を２段階で行っているため、従来より短い加硫時間で、タイヤの性能を変化させることなく、必要な加硫量を得ることができる。
【００１２】
即ち、本発明によれば、
従来より短い加硫時間でありながら、安定した品質のタイヤを生産性高く製造することが可能なタイヤ加硫方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ドームタイプの加硫装置の概要を示す断面図である。
【図２】従来の加硫方式と本発明の加硫方式における加熱時間とドーム温度との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】従来の加硫方式と本発明の加硫方式における加熱時間とタイヤ表面温度との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】図１の一部を拡大した断面図である。
【図５】本発明の加硫方式と従来の加硫方式によるサーモテストの結果を示す図である。
【図６】本発明の加硫方式と従来の加硫方式によるサーモテストの結果を示す図である。
【図７】本発明の加硫方式と従来の加硫方式によるサーモテストの結果を示す図である。
【図８】本発明の加硫方式と従来の加硫方式によるサーモテストの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００１５】
（実施の形態）
１．ドームタイプ加硫装置
はじめにドームタイプ加硫装置について説明する。図１は、ドームタイプの加硫装置の概要を示す断面図である。図１に示すように、本加硫装置はドーム２を有し、ドーム２の内部には金型３が設けられている。また、ドーム２には、高温の蒸気等の加熱媒体をドーム２の上部空間１３や下部空間１４内に導入する供給路９や金型３の内部に高温・高圧の蒸気等の加熱媒体を導入する中心機構７等が設けられている。
【００１６】
そして、生タイヤ６およびブラダー８を金型３にセットし、ドーム２内に所定温度の加熱媒体を導入して金型３を加熱すると共に、ブラダー８内に所定の温度・圧力を有する加熱媒体を供給して生タイヤ６を金型３の内面に押しつけ、所定時間加熱することにより加硫が行われる。
【００１７】
２．ドーム温度、タイヤ表面温度、加硫量
次に、本実施の形態における加硫時のドーム温度、タイヤ表面温度、加硫量について説明する。
（１）ドーム温度
まず、ドーム温度について説明する。本実施の形態では、加硫を第１加熱ステップと第２加熱ステップの２つの加熱ステップで行い、ドーム温度を第１加熱ステップと第２加熱ステップの２段階で制御する。
【００１８】
以下、図２に基づいてドーム温度の制御について具体的に説明する。図２は従来の加硫方式と本発明の加硫方式における加熱時間、即ち加硫時間とドーム温度との関係を模式的に示すグラフであり、（ａ）は加硫中はドーム温度を一定温度に保つ従来の加硫方式、即ち一定温度加硫方式、（ｂ）は本実施の形態のドーム温度を２段階で制御する加硫方式、即ち２段階制御加硫方式の場合を示している。
【００１９】
（ａ）の一定温度加硫方式では、ドーム温度を所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０に設定し、加硫開始から所定の加硫量Ｓ０が得られる時間ｔ０の間、ドーム温度を一定温度Ｔ０に保って加熱している。
【００２０】
これに対して、（ｂ）の２段階制御加硫方式では加硫開始から時間ｔｉの間、ドーム温度を前記所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０に比べて２〜１５℃、より好ましくは２〜１０℃高い一定温度Ｔ１に保って加熱を行う第１加熱ステップと、第１加熱ステップに引き続き加硫量が前記所定の加硫量Ｓ０に到達するまでの時間（ｔ−ｔｉ、ｔ：全加熱時間）の間、ドーム温度を一定温度Ｔ０に保って加熱する第２加熱ステップにより加硫を行う。なお、このときｔｉ／ｔは０．１〜０．４、より好ましくは０．２〜０．３に設定される。
【００２１】
なお、前記所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０は、従来の一定温度加硫方式において、タイヤの要求性能に応じて最適な加硫状態を得ることができるように、経験的に定められた温度である。
【００２２】
（２）タイヤ表面温度
次に、加硫時におけるタイヤ表面温度について説明する。図３は図２に示した一定温度加硫方式と２段階制御加硫方式におけるタイヤ表面温度と加硫時間の関係を模式的に示す図である。図３より、前記の所定の条件の下でドーム温度を２段階に制御する２段階制御加硫方式の場合、一定温度加硫方式に比べてタイヤ表面温度が速く上昇しながらも、タイヤ表面最高到達温度が所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０を上回らないことが分かる。そして、２段階制御加硫方式を採用することにより、加硫に要する時間を短縮できる（ｔ０→ｔ）ことが分かる。
【００２３】
（３）加硫量
次に、加硫量について説明する。タイヤの加硫速度Ｋは、以下に示すアーレニウスの反応速度式に従う。
Ｋ＝Ａｅ−Ｅ／ＲＴ
但し、Ａ：定数、Ｅ：活性化エネルギー（ｋＪ／ｍｏｌ）、Ｒ：気体常数（８．３１８Ｊ／ｍｏｌ・ｄｅｇ）、Ｔ：タイヤの温度（Ｋ）
そして、加硫量はタイヤに加えられた熱量（温度１４１℃で１分間加硫を行ったときの加硫量＝１ＥＣＵとする）で表される。
【００２４】
上記の式より、加硫速度Ｋはタイヤの温度Ｔの関数であり、加硫中のタイヤの温度が高い程加硫速度Ｋが大きいことが分かる。本発明においては２段階制御加硫方式によりタイヤ表面温度、即ちタイヤの温度Ｔを速く上昇させるため、加硫速度が速く上昇し、一定時間内における加硫量が多くなる。この結果、加硫量を所定の加硫量に到達させるまでに必要な加熱時間を短縮することができる。
【００２５】
（４）タイヤ表面最高到達温度とタイヤの性能
但し、前記のように所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０は最適なタイヤの加硫状態が得られるように定められた温度であり、加硫中にタイヤ表面温度が所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０を上回るとゴムのモジュラスが低下する等のタイヤの性能に影響を及ぼす恐れがあり好ましくない。本実施の形態では、ドーム温度を前記した所定の条件で２段階制御を行うため、第１加熱ステップにおけるドーム温度を高くしてもタイヤ表面温度が所定のタイヤ表面最高到達温度Ｔ０を上回ることがない。このため、従来と変わらない性能のタイヤを提供することができる。
【００２６】
３．ドーム温度の制御方法
次に、ドーム内への加熱媒体の導入機構、ドーム温度の２段階制御の方法について加熱媒体として蒸気を用いる場合を例に採って具体的に説明する。
【００２７】
（１）ドーム内への蒸気の導入機構
図１に示すように、ドーム２は、ベース１の上部に、金型３を包囲する短管状の下部ドーム２ａと中間ドーム２ｂ、及び、金型３の上方位置でこれらを施蓋する略円弧断面の上ドーム２ｃとを具備し、ベース１と共働して密封状態となるように設けられている。金型３の上プラテン４の上方には上部空間１３が設けられ、ドーム２のベース１と金型３の下プラテン５の間および中心機構７の周囲には下部空間１４が設けられている。また、金型３と下部・中間ドーム２ａ、２ｂとの間には、隙間１５が設けられている。
【００２８】
図４は図１の一部を拡大した断面図である。図４に示すように、供給路９は、下部ドーム２ａの下方側面壁に接続され、開口部１６を有しており、上流側は、図外の２つの異なる温度Ｔ１、Ｔ０の蒸気を供給する２つの蒸気発生器、第１ボイラー、第２ボイラーと接続され、切替弁（図示せず）によって適宜何れか一方のボイラーから蒸気が供給される。供給路９から供給された蒸気の一部は供給口１７からドーム２内に供給され、衝突板１８により上方へ流れ、隙間１５を通って上部空間１３（図１参照）に供給される。また、供給路９の内部には、枝分かれ供給管１０が内装され、この枝分かれ供給管１０は、供給路９の開口部１６より上流側で開口して分岐部１１を構成しており、図１に示すように枝分かれ供給管１０の噴出口１２は、下部空間１４内で開口している。供給路９から供給された蒸気の一部は、枝分かれ供給管１０を通って下部空間１４に供給される。また、ベース１には、排気装置に連結された配管１９が設けられており、第１加熱ステップから第２加熱ステップへ移行する際にドーム内の温度Ｔ１の蒸気を配管１９から排気した後、温度Ｔ０の蒸気を供給することによりドーム内の蒸気を迅速に入替えることができる。
【００２９】
（２）ドーム温度の２段階制御
イ．加硫開始時のドーム内への蒸気の供給
図１に示すように、生タイヤ６およびブラダー８を金型３にセットした後、ドーム２内のガスを排気し、その後、供給路９をボイラー１に連結して温度Ｔ１の蒸気をドーム２に供給する。
【００３０】
ロ．ドーム温度の維持
下部ドーム２ａの周壁には、温度センサー２１が設けられ、ドーム２内の温度を測定している。上部ドーム２ｃにはエアートラップ２０が設けられており、ドーム２内の上部のガスを排出することで供給路９からドーム２内への蒸気の供給を容易にしている。そして、温度センサー２１による温度の測定結果に基づいて所定温度の蒸気を適宜ドーム２内に供給することにより、ドーム温度がＴ１に保たれるように制御する。
【００３１】
ハ．ドーム温度の変更
加硫開始後、ｔｉ後に配管１９よりドーム２内の温度Ｔ１の蒸気を除去した後、供給路９をボイラー２に連結し、温度Ｔ０の蒸気をドームに供給することによりドーム温度をＴ１からＴ０に変更させる。なお、ドーム温度の変更は加硫工程のシーケンスの中に組込まれており、自動で行われる。
【００３２】
（３）オーバースピューの抑制効果
一般的に、加硫時に生タイヤ６を金型３の内面に押付ける際に生タイヤ６のゴムが金型３を構成するトレッドリング、上下型等の割型からなるモールドの隙間にはみ出し、オーバースピューが生じる。このオーバースピューは、タイヤ性能に悪影響を与える。本実施の形態では、加硫開始時に従来に比べて高温の蒸気を供給するため、金型３の温度上昇が速く、モールドが早期に熱膨張してモールド間の隙間が小さくなるため、オーバースピューの発生が抑制される。
【実施例】
【００３３】
次に、実施例により、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
本実施例は、サイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤをドームタイプ加硫装置を用いて２段階制御加硫方式により加硫を行い、サーモテストを行った例である。具体的には、全加熱時間をｔとし、第１加熱ステップの時間をｔｉとし、第１加熱ステップにおけるドーム温度を１５５℃、残りの時間を第２加熱ステップとし、第２加熱ステップにおけるドーム温度を１５０℃とした。なお、本実施例の第１加熱ステップの加熱時間と全加熱時間の比ｔｉ／ｔは０．２４である。
【００３４】
（比較例１、２）
なお、比較のため、一定温度加硫方式による加硫を行った。比較例１、２共に加熱時間を実施例１の全加熱時間と同じｔとし、比較例１ではドーム温度を現行と同じ１５０℃とし、比較例２ではドーム温度を１５５℃とした。
【００３５】
加硫量は比較例１のドーム温度を１５０℃の一定温度に保った現行の一定温度加硫方式の加流量、即ち所定の加硫量Ｓ０を１００として相対値で評価した。実施例１および比較例１、２の試験条件および試験結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１より、比較例２（一定温度加硫方式でドーム温度を１５５℃）の場合にはタイヤ表面最高到達温度が１５５℃となり所定のタイヤ表面最高到達温度１５０℃を５℃上回っている。これに対して、実施例１（２段階制御加硫方式）の場合は、初めは１５５℃であるがその後１５０℃にしているため、タイヤ表面最高到達温度が１５０℃で所定のタイヤ表面最高到達温度を上回らないことが確認された。また、２段階制御加硫方式の場合加硫量が１０５であり、所定の加硫量Ｓ０より５大きい。このため、実施例１において第２加熱ステップの加熱時間を短縮しても所定の加硫量Ｓ０が得られることが分かった。また、加硫後のタイヤを目視により検査した結果、実施例１の場合、比較例１に比べてオーバースピューが低減していることが確認された。
【００３８】
（実施例２）
本実施例は、ドームタイプ加硫装置を用いてサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用タイヤの加硫を、第１加熱ステップと第２加熱ステップのドーム温度をそれぞれ１４６℃、１４１℃とする２段階制御加硫方式で加硫を行い、サーモテストを行った例である。なお、全加熱時間をｔとし、第１加熱ステップの時間をｔｉとし、残りの加熱時間を第２加熱ステップの加熱時間とした。本実施例の第１加熱ステップの加熱時間と全加熱時間の比ｔｉ／ｔは０．２４である。なお、参考として下ビード、上ビードについてもタイヤ表面最高到達温度および加硫量を調べた。
【００３９】
（比較例３）
比較のため、現行の一定温度加硫方式により加硫を行い、サーモテストを行った。なお、加熱時間を実施例２の全加熱時間と同じとし、この間ドーム温度を１４１℃の一定温度に保った。
【００４０】
（実施例２、比較例３の測定結果）
（１）トレッド表面温度とトレッド内部の加硫量
イ．トレッド表面温度
はじめに、トレッドのサーモテストの結果について説明する。図５、図６は実施例２と比較例３のトレッドのサーモテストのテスト結果を示す図である。図５の（ａ）は、トレッド表面における測定位置を示す図であり、（ｃ）はトレッド表面温度の経時変化を示すグラフである。また、（ｂ）は（ｃ）の一部を拡大した図である。（ｂ）、（ｃ）より実施例２の方が加硫開始初期におけるトレッド表面温度が速く上昇していることが分かる。また、トレッドのタイヤ表面最高到達温度は所定のタイヤ表面最高到達温度１４１℃を上回っていないことが分かる。
【００４１】
ロ．トレッド内部の加硫量
図６の（ａ）は、トレッド内部の測定位置を示す図であり、（ｂ）は実施例２および比較例３のトレッド内部の加硫量を示すグラフである。（ｂ）より実施例２の方が比較例３より加硫量が２．９ＥＣＵ大きいことが分かる。このため、実施例２において第２加熱ステップの加熱時間を短縮しても所定の加硫量でトレッド内部の加硫を行うことができることが分かる。
【００４２】
ハ．加硫後の外観検査結果
加硫後の外観を目視で検査した結果、実施例２では比較例３に比べてオーバースピューが低減されていることが確認された。
【００４３】
（２）下ビード表面温度と下ビード内部の加硫量
イ．下ビード表面温度
次に、参考として行った下ビードのテスト結果について説明する。図７は実施例２および比較例２の下ビードのテスト結果を示す図である。（ａ）は、下ビード表面および内部の測定位置を示す図であり、（ｂ）は実施例２および比較例３の下ビードのタイヤ表面温度の経時変化を示すグラフである。（ｂ）より実施例２の方が加硫開始初期における下ビード表面温度が速く上昇していることが分かる。また、実施例２の下ビードのタイヤ表面最高到達温度は比較例３、即ち現行の下ビードのタイヤ表面最高到達温度と大きく相違しないことが分かる。
【００４４】
ロ．下ビード内部の加硫量
（ｃ）は実施例２と比較例３の下ビード内部の加硫量を示すグラフである。（ｃ）より、実施例２の方が比較例より加硫量が１．１ＥＣＵ大きいことが分かる。このため、前記したトレッドのサーモテストのテスト結果に基づいて第２加熱ステップの加熱時間を短縮した場合でも現行と同程度の加硫量、即ち所定の加硫量で下ビード内部の加硫を行うことができることが分かる。
【００４５】
（３）上ビード表面温度と上ビード内部の加硫量
イ．上ビード表面温度
次に、参考として行った上ビードのテスト結果について説明する。図８は実施例２および比較例２の上ビードのテスト結果を示す図である。（ａ）は、上ビード表面および内部の測定位置を示す図であり、（ｂ）は実施例２および比較例３の上ビードのタイヤ表面温度の経時変化を示すグラフである。（ｂ）より実施例２の方が加硫開始初期における上ビード表面温度が速く上昇していることが分かる。また、実施例２の上ビードのタイヤ表面最高到達温度は比較例３、即ち現行の上ビードのタイヤ表面最高到達温度と大きく相違しないことが分かる。
【００４６】
ロ．上ビード内部の加硫量
（ｃ）は実施例２と比較例３の上ビード内部の加硫量を示すグラフである。（ｃ）より、実施例２の方が比較例３より加硫量が１．３ＥＣＵ大きいことが分かる。このため、前記したトレッドのサーモテストのテスト結果に基づいて第２加熱ステップの加熱時間を短縮した場合でも現行と同程度の加硫量、即ち所定の加硫量で上ビード内部の加硫を行うことができることが分かる。
【００４７】
以上のように、本発明によれば加硫工程において、タイヤ表面温度を所定のタイヤ表面最高到達温度を上回ることなく、加硫速度を向上させることができ、この結果、タイヤの性能を変えることなく加硫時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      ベース
２      ドーム
３      金型
４      上プラテン
５      下プラテン
６      生タイヤ
７      中心機構
８      ブラダー
９      供給路
１０    枝分かれ供給管
１１    分岐部
１２    噴出口
１３    上部空間
１４    下部空間
１５    隙間
１６    開口部
１７    供給口
１８    衝突板
１９    配管
２０    エアートラップ
２１    温度センサー
【図１】
2010260212.tif 000004
【図２】
2010260212.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010260212.tif 000008
【図６】
2010260212.tif 000009
【図７】
2010260212.tif 000010
【図８】
2010260212.tif 000011