(57)【要約】【課題】  シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫するにあたって、加圧のための窒素ガス供給装置や温水供給装置を不要とし、加硫装置のランニングコストの低減を可能にした空気入りタイヤの加硫方法を提供する。【解決手段】  シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する方法において、金型内に未加硫のタイヤを投入し、該タイヤを圧力１．４ＭＰａ〜１．８ＭＰａの高圧スチームで内側から加圧しながら加熱し、該高圧スチームによる加圧工程を２〜８分間維持した後、該タイヤを高圧スチームよりも低圧であって下式を満足する低圧スチームで内側から加圧しながら加熱する。  Ｐｉ＞Ｐｔ＋０．２  Ｐｉ：低圧スチームの圧力（ＭＰａ）  Ｐｔ：トレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧（ＭＰａ）【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する方法において、金型内に未加硫のタイヤを投入し、該タイヤを圧力１．４ＭＰａ〜１．８ＭＰａの高圧スチームで内側から加圧しながら加熱し、該高圧スチームによる加圧工程を２〜８分間維持した後、該タイヤを前記高圧スチームよりも低圧であって下式を満足する低圧スチームで内側から加圧しながら加熱することを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
Ｐｉ＞Ｐｔ＋０．２
Ｐｉ：低圧スチームの圧力（ＭＰａ）
Ｐｔ：トレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧（ＭＰａ）
【請求項２】
前記低圧スチームの圧力が１．０ＭＰａ〜１．２ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
【請求項３】
前記金型のエキスターナル温度が１６０℃〜１８５℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱加圧媒体としてスチームを用いた空気入りタイヤの加硫方法に関し、更に詳しくは、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫するにあたって、加圧のための窒素ガス供給装置や温水供給装置を不要とし、加硫装置のランニングコストの低減を可能にした空気入りタイヤの加硫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、空気入りタイヤを加硫する場合、金型内に未加硫のタイヤを投入し、金型を外部から加熱すると共に、タイヤの内側に直接的又はブラダーを介して間接的に加熱加圧媒体を充填することにより、タイヤを内外から同時に加熱するようにしている。加熱加圧媒体としては、主としてスチーム（飽和蒸気）が使用されているが、スチームだけを用いた場合、その温度が圧力に比例して変化するため、必要な内部圧力を維持しながら温度だけを下げるという操作ができない。そこで、加熱加圧媒体として、スチームに対して窒素ガスや温水を組み合わせて用いることが行われている。例えば、加硫初期は高圧スチームを用いて高温かつ高圧の加硫条件を設定する一方で、加硫後期は低圧スチームと窒素ガスを混合することで適正な温度範囲において低温かつ高圧の加硫条件を設定している。このような操作を行うことにより、タイヤに対して十分な圧力を与えながら、カーカス層の過加硫に起因する耐久性の低下を回避するようにしている。
【０００３】
しかしながら、上述のようにスチームに対して窒素ガスや温水を組み合わせた場合、窒素ガス供給装置や温水供給装置が別途必要になるため加硫装置の設備コストが増加し、更には窒素ガスや温水を得るために多大なエネルギーが必要になるため加硫装置のランニングコストも増加するという問題がある。
【０００４】
これに対して、窒素ガスや温水を用いずにスチームだけを用いて空気入りタイヤを加硫することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、加硫初期は高圧スチームにより高温かつ高圧の加硫条件を設定する一方で、加硫後期は低圧スチームにより低温かつ低圧の加硫条件を設定し、それら高圧スチームと低圧スチームの圧力をカーカス層の枚数に基づいて設定している。特に、カーカス層により発生する熱収縮力に打ち勝つためにカーカス層の枚数に基づいて加硫後期に与える圧力の下限値を設定している。
【０００５】
上述のように加熱加圧媒体としてスチームだけを用いて空気入りタイヤを加硫する方法は、一般的なカーボンブラック配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤについては有効である。しかしながら、このような加硫方法を近年普及しているシリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤに適用した場合、トレッド内部の水分が発泡し、良好なタイヤが得られないのが現状である。
【特許文献１】特開昭６２−２９７１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫するにあたって、加圧のための窒素ガス供給装置や温水供給装置を不要とし、加硫装置のランニングコストの低減を可能にした空気入りタイヤの加硫方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する方法において、金型内に未加硫のタイヤを投入し、該タイヤを圧力１．４ＭＰａ〜１．８ＭＰａの高圧スチームで内側から加圧しながら加熱し、該高圧スチームによる加圧工程を２〜８分間維持した後、該タイヤを前記高圧スチームよりも低圧であって下式を満足する低圧スチームで内側から加圧しながら加熱することを特徴とするものである。  
Ｐｉ＞Ｐｔ＋０．２
Ｐｉ：低圧スチームの圧力（ＭＰａ）
Ｐｔ：トレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧（ＭＰａ）
【発明の効果】
【０００８】
本発明者は、加熱加圧媒体としてスチームだけを用いて、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する場合に、トレッド内部の水分が発泡する原因について鋭意研究した結果、シリカ配合のゴムコンパウンドはカーボンブラック配合のゴムコンパウンドに比べて吸湿し易いため、その吸湿性が高いシリカ配合のゴムコンパウンドに含まれる水分の発泡を防止するには加硫後期においてもタイヤの内側から与える圧力をトレッド内部温度に関連付けた所定値以上に維持する必要があることを知見し、本発明に至ったのである。
【０００９】
即ち、本発明では、高圧スチームによる加圧工程を所定時間維持した後、タイヤをトレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧よりも十分に高い圧力に設定された低圧スチームで内側から加圧しながら加熱することにより、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する場合であっても、トレッド内部に含まれる水分の発泡を防止することができる。そして、加熱加圧媒体としてスチームだけを用いるため、加圧のための窒素ガス供給装置や温水供給装置を不要とし、加硫装置のランニングコストを低減することができる。
【００１０】
本発明において、低圧スチームの圧力は１．０ＭＰａ〜１．２ＭＰａであることが好ましい。これにより、トレッド内部の水分の揮発をより確実に防止しながらカーカス層の過加硫に起因する耐久性の低下を回避することができる。この低圧スチームの圧力条件は、金型のエキスターナル温度が１６０℃〜１８５℃である場合に好適である。なお、タイヤを内側から加圧するにあたって、タイヤの内側にスチームをブラダーレスで直接充填しても良く、或いは、ブラダーを介して間接的に充填しても良い。
【００１１】
本発明の対象となる空気入りタイヤは、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いたものであるが、シリカ配合のゴムコンパウンドとはゴム１００重量部に対してシリカを５重量部〜１００重量部の割合で配合したものである。このようなゴムコンパウンドは吸湿性が高くなる傾向がある。上記ゴムコンパウンドには、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、シランカップリング剤等の添加剤を適宜配合することができ、勿論、カーボンブラックをシリカと併用することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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は本発明の空気入りタイヤの加硫方法におけるタイヤの内圧と加硫時間との関係を示すものである。
【００１３】
シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する場合、金型内に未加硫のタイヤを投入した後、図１に示すように、先ず、タイヤを圧力１．４ＭＰａ〜１．８ＭＰａ（温度換算で１９７℃〜２０９℃）の高圧スチームで内側から加圧しながら加熱する。高圧スチームの圧力が１．４ＭＰａ未満であるとタイヤに十分な型付けができず、また、圧力が１．８ＭＰａを超える高圧スチームを用いるとスチーム製造設備のコストが過大になる。図１において、時間ｔ1 から時間ｔ2 までの範囲が高圧スチームによる加圧工程である。高圧スチームによる加圧工程は、加硫反応が進んで金型内のゴムの流れが止まるまで２〜８分間維持する。高圧スチームによる加圧工程が短過ぎるとタイヤに十分な型付けができず、逆に長過ぎるとカーカス層等のタイヤ構成部材の過加硫を招くことになる。なお、乗用車用空気入りラジアルタイヤの場合、高圧スチームによる加圧工程は２．５〜３．５分とすれば良い。
【００１４】
高圧スチームによる加圧後、高圧スチームよりも低圧であって下式を満足する低圧スチームでタイヤを内側から加圧しながら加熱する。図１において、時間ｔ3 から時間ｔ4 までの範囲が低圧スチームによる加圧工程である。
Ｐｉ＞Ｐｔ＋０．２
Ｐｉ：低圧スチームの圧力（ＭＰａ）
Ｐｔ：トレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧（ＭＰａ）
【００１５】
低圧スチームの圧力Ｐｉをトレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧Ｐｔよりも十分に高く設定することにより、トレッド内部の水分や揮発成分が発泡するのを抑えることができる。ここで、低圧スチームの圧力Ｐｉとトレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧Ｐｔとの差は０．２ＭＰａよりも大きくする。即ち、本発明者が各種タイヤのカーカス層、ベルト層、ベルトカバー層について加硫中のコードの収縮に基づく各部材の熱収縮力（シュリンクバック圧力）を求めたところ、いずれの場合も０．２ＭＰａを下回るものであることを知見した。そのため、低圧スチームの圧力Ｐｉを上記の如く設定すれば、シュリンクバック圧力に打ち勝って、タイヤ内に残留エア等の製造故障を生じることなく高圧スチームによる加圧工程を短縮することができ、その結果として、従来から使用されている加圧のための窒素ガス供給装置や温水供給装置を不要とし、加硫装置のランニングコストを低減することができる。
【００１６】
低圧スチームの圧力Ｐｉは１．０ＭＰａ〜１．２ＭＰａ（温度換算で１８４℃〜１９１℃）であると良い。低圧スチームの圧力Ｐｉが１．０ＭＰａ未満であるとトレッド内部に含まれる水分や揮発成分の発泡を抑えることが難しくなり、逆に１．２ＭＰａを超えるとカーカス層等のタイヤ構成部材の過加硫を招くことになる。また、高圧スチームの圧力と低圧スチームの圧力との差は０．２ＭＰａ〜０．８ＭＰａにすると良い。この差が０．２ＭＰａ未満であると過加硫の抑制効果が低下し、逆に０．８ＭＰａを超えると高圧スチーム及び低圧スチームを適切な圧力に設定することが困難になる。一方、飽和蒸気圧Ｐｔはトレッド内部で測定される最も高い温度と等しい温度での飽和蒸気圧である。蒸気圧（ゲージ圧）と温度との関係を図２に示す。
【００１７】
上述した加硫スケジュールはタイヤ内側に充填するスチームに関するものであるが、タイヤ内側からの加熱と同時に金型を外部からも加熱することも行われる。その際、金型のエキスターナル温度は１６０℃〜１８５℃にすると良い。このようなエキスターナル温度を前提とする加硫において、上述した高圧スチームと低圧スチームによる加圧工程を適用することにより、シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを加硫する場合であっても、トレッド内部に含まれる水分や揮発成分の発泡を効果的に防止することができる。
【実施例】
【００１８】
シリカ配合のゴムコンパウンドをキャップトレッドに用いると共に、２枚のカーカス層を備えたタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤについて、従来例１〜３及び実施例１〜３の加硫方法によりそれぞれタイヤを製造し、キャップトレッド内の気泡の有無を確認した。従来例１〜３及び実施例１〜３において、加硫初期は高圧スチームを用い、加硫後期は低圧スチームを用い、その圧力及び加圧時間を表１の通りに設定した。加硫時のトレッド内部温度は約１８０℃であり、そのトレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧は約０．９ＭＰａである。シリカ配合のゴムコンパウンドとしては、表２の配合を有するゴムコンパウンドを用いた。
【００１９】
【表１】
2008044204.tif 000003
【００２０】
【表２】
2008044204.tif 000004
【００２１】
表２中、
ＳＢＲ−１：日本ゼオン（株）製"Nipol 9520"(37.5phr油展）
ＳＢＲ−２：日本ゼオン（株）製"Nipol NS116R"
カーボンブラック−１：三菱化学（株）製“ダイアブラックＡ”
カーボンブラック−２：東海カーボン（株）製“シーストＫＨ”
シリカ：日本シリカ（株）製“ニップシールＡＱ”
シランカップリング剤：デグッサ製“Ｓｉ６９”
活性剤：丸善ケミカル（株）製“ジエチレングリコール”
アロマチックオイル：ジャパンエナジー（株）製“プロセスオイル  Ｘ−１４０”
亜鉛華：正同化学工業（株）製“酸化亜鉛３種”
ステアリン酸：花王（株）製“Ｌｕｎａｃ  ＹＡ”
老化防止剤：住友化学（株）製“アンチゲン６Ｃ”
ワックス：大内新興化学工業（株）製“サンノック”
イオウ：鶴見化学工業（株）製“金華印油入微粉硫黄”
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製“ノクセラーＮＳ−Ｆ”
【００２２】
表１に示すように、低圧スチームの圧力Ｐｉとトレッド内部温度と等しい温度での飽和蒸気圧ＰｔとがＰｉ＞Ｐｔ＋０．２ＭＰａの条件を満たす実施例１〜３の加硫方法ではキャップトレッド内に気泡が無かった。一方、上記条件を満たしていない従来例１〜３の加硫方法ではキャップトレッド内に気泡が存在していた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の空気入りタイヤの加硫方法におけるタイヤの内圧と加硫時間との関係を示すグラフである。
【図２】蒸気圧と温度との関係を示すグラフである。
【図１】
2008044204.tif 000005
【図２】
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