(57)【要約】【課題】空気入りタイヤの品質を向上可能にするようにしたタイヤ加硫方法を提供する。【解決手段】グリーンタイヤＴを金型１内にセットし、グリーンタイヤＴの内側にブラダー２を挿入し、ブラダー２内に圧力媒体Ｍを供給して膨張させることによりグリーンタイヤＴを金型１の内面に押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、ブラダー２内の圧力を、バイアス圧Ｐｂに対し１／１０００〜２／１０の振幅Ａ、１０Ｈｚ以下の振動数で変動させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリーンタイヤを金型内にセットし、前記グリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダー内に圧力媒体を供給して膨張させることにより前記グリーンタイヤを前記金型の内面に押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、前記ブラダー内の圧力を、バイアス圧に対し１／１０００〜２／１０の振幅、１０Ｈｚ以下の振動数で変動させることを特徴とするタイヤ加硫方法。
【請求項２】
前記ブラダーの内部が、供給弁を介して前記圧力媒体の高圧源と接続し、放出弁を介して前記圧力媒体の低圧源と接続した加硫機を使用し、前記供給弁および放出弁の開閉操作を協働させて行うことにより、前記ブラダー内の圧力を変動させることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
【請求項３】
前記ブラダーの内部が容積可変装置と連通した加硫機を使用し、前記容積可変装置の容積を周期的に変化させることにより、前記ブラダー内の圧力を変動させることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫方法。
【請求項４】
前記グリーンタイヤが、ゴム成分１００重量部に対しシリカおよび／またはカーボンブラックを３０重量部以上配合したゴム組成物で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ加硫方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ加硫方法により製造された空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤの品質を向上可能にするようにしたタイヤ加硫方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤを加硫成形する方法として、金型の内部にグリーンタイヤをセットした後、そのグリーンタイヤの内部に加硫用ブラダーを挿入し、そのブラダー内にスチームや窒素ガス等の圧力媒体を供給し膨張させることにより、グリーンタイヤを加圧・加熱することが行われている。
【０００３】
特許文献１は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する製造方法として、加硫の初期にタイヤ構成部材に対して１％〜３０％の歪量を持つ振動を与え、この振動の周波数を０．１ｃｐｍ（０．００１６７Ｈｚ）〜１００ｃｐｍ（１．６７Ｈｚ）にすることを提案している。しかしながら、この加硫方法を実際の加硫機で実用化しようとすると、例えばタイヤ構成部材に振動を与えるため金型を振動させようとすると大掛かりな装置が必要になり製造コストが高くなることが懸念される。このため簡易な方法でタイヤ構成部材に振動を与えるのと同等の作用が得られ、タイヤ品質を向上可能にするタイヤ加硫方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、空気入りタイヤの品質を向上可能にするようにしたタイヤ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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明のタイヤ加硫方法は、グリーンタイヤを金型内にセットし、前記グリーンタイヤの内側にブラダーを挿入し、該ブラダー内に圧力媒体を供給して膨張させることにより前記グリーンタイヤを前記金型の内面に押し付けて加硫成形するタイヤ加硫方法であって、前記ブラダー内の圧力を、バイアス圧に対し１／１０００〜２／１０の振幅、１０Ｈｚ以下の振動数で変動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のタイヤ加硫方法によれば、グリーンタイヤの内側に挿入したブラダーの内圧を、バイアス圧の１／１０００〜２／１０の振幅で、１０Ｈｚ以下の振動数で変動させるという簡易な方法でありながら、タイヤ品質を向上可能にした空気入りタイヤを製造することができる。
【０００８】
このタイヤ加硫方法は、加硫機として、前記ブラダーの内部が、供給弁を介して圧力媒体の高圧源と接続し、放出弁を介して前記圧力媒体の低圧源と接続した加硫機を使用し、前記供給弁および放出弁の開閉操作を協働させて行うことにより、前記ブラダー内の圧力を変動させるとよい。或いは、前記ブラダーの内部が容積可変装置と連通した加硫機を使用し、前記容積可変装置の容積を周期的に変化させることにより、前記ブラダー内の圧力を変動させることもできる。
【０００９】
本発明のタイヤ加硫方法を適用するグリーンタイヤとしては、ゴム成分１００重量部に対しシリカおよび／またはカーボンブラックを３０重量部以上配合したゴム組成物で構成されたグリーンタイヤがよい。このグリーンタイヤを上述した方法で加硫することにより、シリカおよびカーボンブラックの分散形態を良好にし、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【００１０】
本発明のタイヤ加硫方法により製造された空気入りタイヤは、高い品質で、かつ安定的に製造されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】タイヤ加硫方法の実施形態の一例を子午線方向断面で模式的に示す説明図である。
【図２】本発明のタイヤ加硫方法におけるブラダー内の圧力変動を例示するグラフである。
【図３】ブラダー内の圧力を変動させる実施形態を模式的に例示する説明図である。
【図４】（ａ）は図３の実施形態において弁の開閉と圧力変動の関係を示すグラフであり、（ｂ）はその一部を拡大して示す説明図である。
【図５】ブラダー内の圧力を変動させる他の実施形態を模式的に例示する説明図である。
【図６】比較例１の加硫成形のブラダー内の圧力の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、タイヤ加硫成形時の加硫成形時の金型１、加硫用ブラダー２（以下、「ブラダー２」という。）およびグリーンタイヤＴの配置を模式的に示す説明図である。タイヤの加硫成形は、グリーンタイヤＴを金型１内にセットし、グリーンタイヤＴの内側にブラダー２を挿入する。そのブラダー２内に圧力媒体Ｍを供給して膨張させることによりグリーンタイヤＴを金型１の内面に押し付けて加熱、加圧することにより行われる。
【００１３】
本発明の加硫方法では、ブラダー２内の圧力を、バイアス圧Ｐｂに対し１／１０００〜２／１０の振幅Ａ、１０Ｈｚ以下の振動数で変動させることを特徴とする。本明細書において、バイアス圧Ｐｂは、加硫工程におけるブラダー内の圧力の最大値をいう。図２は、加硫時におけるブラダー内の圧力変動を例示するグラフであり、縦軸はブラダー内の圧力、横軸は加硫時間を表す。図２の例は、最初に加熱媒体Ｍとしてスチームを供給しブラダーを膨張させて加熱した後、凝縮水を排出し、加熱媒体Ｍとしてスチームおよび窒素ガスを供給する加硫工程における圧力の経時変化を示すグラフである。図示の例で、バイアス圧Ｐｂは、スチームおよび窒素ガスを供給したときのブラダー内の最大圧力である。
【００１４】
ブラダー内で変動させる圧力の振幅Ａは、バイアス圧Ｐｂに対し１／１０００〜２／１０、好ましくは１／１００〜１／１０である。圧力の振幅Ａが、バイアス圧Ｐｂの１／１０００未満であると、タイヤ品質を向上する効果が十分に得られない。また圧力の振幅Ａが、バイアス圧Ｐｂの２／１０を超えると、加硫機に係る設備コストが増大し製造コストが高くなる。また加硫時にタイヤ故障を起こし易くなる虞がある。
【００１５】
またブラダー内で変動させる圧力の振動数は、１０Ｈｚ以下、好ましくは０．０８〜１．０Ｈｚである。圧力の振動数が１０Ｈｚを超えると、タイヤ故障を起こし易くなる虞がある。またエネルギーコストが高くなる。
【００１６】
ブラダー内の圧力を変動させる方法としては、例えば圧力媒体の高圧源および低圧源と接続する供給弁および放出弁の開閉操作を協働させたり、ブラダーと連通する容積可変装置の容積を変化させたりする方法を例示することができる。
【００１７】
図３は、ブラダー内の圧力を変動させる加硫機の第１の実施形態を模式的に例示する説明図である。図３において、ブラダー２は、圧力媒体Ｍの高圧源３と供給弁４を通して接続し、低圧源５と放出弁６を通して接続する。この加硫機では、放出弁６を閉じ供給弁４を開くことにより、ブラダー２内へ圧力媒体Ｍが供給され圧力が高くなる。供給弁４および放出弁６を閉じることにより、直前の圧力が保持される。また供給弁４を閉じ放出弁６を開くことにより、ブラダー２内の圧力媒体Ｍが低圧源５へ流出し圧力が低くなる。
【００１８】
図４（ａ）は、第１の実施形態における供給弁４および放出弁６の開閉操作とブラダー２内の圧力変動の関係を示すグラフであり、図４（ｂ）は、その一部を拡大して供給弁４および放出弁６の開閉操作と圧力変動の関係を理解しやすく説明するグラフである。図４（ａ）の縦軸はブラダー内の圧力、横軸は加硫時間である。第１の実施形態において、供給弁および放出弁の開閉操作を、図４（ａ）の横軸の下側に示した線図のように行う。この線図は、加硫工程における時間経過に伴う各弁の開閉状態を表すものであり、線が上側にある間その弁が開いた状態であり、線が下側にある間その弁が閉じた状態であることを意味する。また図４（ｂ）は、供給弁４および放出弁６の開閉操作と圧力変動の関係を理解しやすいように振幅Ａの部分を拡大して示すものでありグラフの構成は図４（ａ）と同じである。
【００１９】
図４（ａ）において、加硫工程は放出弁６を閉じ供給弁４を開いて、ブラダー２内にスチーム（圧力媒体Ｍ）を供給することにより開始される。そして図４（ｂ）に示すようにブラダー２内の圧力が所期の圧力に達すると供給弁４を閉じてその圧力を維持する。その後、放出弁６を開いて圧力媒体Ｍを放出し、ブラダー２内の圧力を所定の振幅Ａだげ低下させる。直ちに放出弁６を閉じ供給弁４を開いてスチームを供給しブラダー２内の圧力を上げて所定圧に達する。以後、この圧力を変動させるサイクルを、所定の時間、複数回繰り返す。本明細書では、放出弁６を閉じた状態で供給弁４を開から閉に切り替える弁操作から次に同じ弁操作を行うときまでを１サイクルとする。すなわちブラダー２内の圧力が所期の圧力に達したときから圧力変化を経て再び所期の圧力に達するまでを１サイクルとする。本発明の加硫方法では、このサイクルを１秒間に１０回以下（１０Ｈｚ以下）の頻度で行う。
【００２０】
この加硫工程の初期にスチームを供給することにより、ブラダー２が膨張しグリーンタイヤＴが加熱、押圧されると共に、ブラダー２内のスチームの一部が冷やされ凝縮水になる。このため初期工程の後、供給弁４を閉じ放出弁６を開く時間を長めに取り、凝縮水を排出する。途中供給弁４を開き放出弁６を閉じる弁操作をパルス的に極短く行うことにより凝縮水の排出を効率的に行うことができる。その後、中期以降の加硫工程で、圧力媒体Ｍとしてスチームに窒素ガスを加え更に高い圧力をブラダーにかける。このとき到達するブラダー２内の最大圧力がバイアス圧力Ｐｂである。ブラダー２内の圧力がバイアス圧力Ｐｂに達した後、上記と同様に供給弁４および放出弁６の開閉操作を協働させて行い、バイアス圧力Ｐｂに対し振幅Ａだけ下振れさせる圧力変化を１０Ｈｚ以下の振動数で与えるように、ブラダー２内の圧力を変動させることができる。
【００２１】
図５は、ブラダー内の圧力を変動させる加硫機の第２の実施形態を模式的に例示する説明図である。図５において、ブラダー２は容積可変装置７と連通する。図示の例は、容積可変装置７としてベローを用いた概念図である。ブラダー２が所期の圧力に達した後、このベローを周期的に伸縮運動させることにより、連通するブラダー２内の圧力を変動させることができる。変動する圧力の振幅Ａは、ベローの容積とその可変量により調整することができる。すなわちベローの容積およびその可変量が大きいほど、振幅Ａを大きくすることができる。なお、容積可変装置７を配置する位置は、特に制限されるものではなく、例えばブラダーと、高圧源または低圧源との間の配管に接続することができる。
【００２２】
またブラダー２内の変動する圧力の振動数は、ベローが伸縮運動する頻度（単位時間当たりに伸縮する回数）により調整することができる。
【００２３】
本発明のタイヤ加硫方法を適用するグリーンタイヤの構成は、特に制限されるものではないが、ゴム成分１００重量部に対しシリカおよび／またはカーボンブラックを３０重量部以上配合したゴム組成物で構成されたグリーンタイヤが好ましい。このグリーンタイヤを上述した方法で加硫することにより、加硫ゴム中のシリカおよびカーボンブラックの分散形態を良好にし６０℃のｔａｎδを小さくするので、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【００２４】
上述したゴム組成物から成形されるタイヤ構成部材としては、トレッドゴム、サイドゴムなどが例示される。なかでもキャップトレッドゴムが好ましく、上記のゴム組成物で構成したキャップトレッドゴムを含むグリーンタイヤを加硫成形することにより、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。なおゴム組成物のゴム成分としては、通常、タイヤに使用される天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム等が例示される。これらのゴムは単独または組み合わせて用いることができる。
【００２５】
グリーンタイヤを好適に構成するゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対しシリカおよび／またはカーボンブラックを３０重量部以上、好ましくは３０〜３００重量部配合するとよい。シリカおよびカーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、加硫したタイヤの耐摩耗性や運動性能が不足する虞がある。シリカおよびカーボンブラックは、通常タイヤ用ゴム組成物に使用されるものであれば特に制限されるものではないが、好ましくはその１次粒子径が７０ｎｍ以下であるとよい。１次粒子径が７０ｎｍ以下のシリカおよびカーボンブラックはゴム組成物の補強用充填剤として有用であるが、凝集体を形成し易く、いわゆるペイン効果を生じる要因となる。本発明の加硫方法で１次粒子径が７０ｎｍ以下のシリカおよび／またはカーボンブラックを配合したゴム組成物からなるグリーンタイヤを加硫することにより、シリカおよびカーボンブラックの分散形態を良好にし、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【００２６】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
グリーンタイヤのトレッドゴムを構成するゴム組成物として、表１に示す配合からなるゴム組成物を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１．７Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えて１．７Ｌの密閉型ミキサーで混合することによりゴム組成物を調製した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
上記で得られたゴム組成物でトレッド部を形成したグリーンタイヤ（タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６）を成形した。このグリーンタイヤを、スチームおよび窒素ガスを加熱媒体とし、バイアス圧力を２ＭＰａ、加硫時間を１２分にすることを共通の加硫条件とし、表２に記載したように、ブラダー内圧力の変動の有無、圧力変動の方法、振幅Ａ、振動数を異ならせて、７種類の空気入りタイヤ（実施例１〜２、比較例１〜５）を加硫成形した。なお比較例１の加硫成形において、ブラダー内の圧力の経時変化は図６に示したパターンで行い、圧力変動を与えなかった。
【００３０】
また下記の表２において、圧力変動の方法の欄に記載した「弁操作」および「容積変動」は、第１の実施形態（図３）および第２の実施形態（図５）によりブラダー内の圧力を変動されたことを示す。
【００３１】
上記で得られた７種類の空気入りタイヤについて、加硫成形に要したスチームおよび窒素ガスの量、電力を求め、それらの合計をエネルギーコストとして算出した。得られた結果は、比較例１のエネルギーコストを１００とする指数として、表２の「エネルギーコスト」の欄に示した。この指数が、小さいほどエネルギーコストが安く、タイヤ生産性が優れることを意味する。
【００３２】
７種類の空気入りタイヤを、それぞれリム（１６×６ＪＪ）に装着し、空気圧をＪＡＴＭＡ規定空気圧にして、ＪＩＳ  Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）にかけて、試験荷重２．９４ｋＮ、速度５０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、比較例１の抵抗力を１００とする指数として、表２の「エネルギーコスト」の欄に示した。この指数が、小さいほど転がり抵抗が小さく、タイヤの燃費性能が優れることを意味する。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表２から明らかなように、実施例１および２の加硫方法で得られた空気入りタイヤは、転がり抵抗を低減することが確認された。また実施例１および２の加硫方法に要したエネルギーコストは、少し増加したが実用上問題ない。
【００３５】
比較例２の加硫方法で得られた空気入りタイヤは、ブラダー内の圧力変動の振幅Ａがバイアス圧Ｐｂに対し１／１０００未満であったので、転がり抵抗を低減することができなかった。
【００３６】
比較例３の加硫方法で得られた空気入りタイヤは、ブラダー内の圧力変動の振幅Ａがバイアス圧Ｐｂに対し２／１０を超えたので、エネルギーコストが増大し実用的でない。また加硫中にライトサイドというタイヤ故障が起きた。
【００３７】
比較例４の加硫方法で得られた空気入りタイヤは、比較例３と同様に、ブラダー内の圧力変動の振幅Ａがバイアス圧Ｐｂに対し２／１０を超えたので、エネルギーコストが増大し実用的でない。また加硫中にライトサイドというタイヤ故障が起きた。
【００３８】
比較例５の加硫方法で得られた空気入りタイヤは、ブラダー内の圧力変動の振動数が１０Ｈｚを超えたので、エネルギーコストが増大し、実用的でない。また加硫中にライトサイドというタイヤ故障が起きた。
【符号の説明】
【００３９】
１    金型
２    加硫ブラダー
３    高圧源
４    供給弁
５    低圧源
６    放出弁
７    容積可変装置
Ｍ    圧力媒体
Ｔ    グリーンタイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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