ゴム成形品の加硫方法及び装置
【課題】ゴム成形品の加硫時間を短縮することができる加硫方法及び装置を提供する。
【解決手段】代表的なゴム成形品であるタイヤの場合において、金型２に装着された未加硫タイヤ１の厚肉部であるショルダー部１ａを、導波管３を通じてマイクロ波１２であらかじめ加熱してから、ブラダー１０に高圧水蒸気を充填して膨張させて通常の加硫成形を行なうようにする。
【解決手段】代表的なゴム成形品であるタイヤの場合において、金型２に装着された未加硫タイヤ１の厚肉部であるショルダー部１ａを、導波管３を通じてマイクロ波１２であらかじめ加熱してから、ブラダー１０に高圧水蒸気を充填して膨張させて通常の加硫成形を行なうようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム成形品の加硫方法及び装置に関し、更に詳しくは、ゴム成形品の加硫時間を短縮することができるゴム成形品の加硫方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム成形品の加硫成形工程においては、未加硫のゴム成形品を金型内において高温で加圧成形する方法が一般的に採用されている。しかしながら、ゴム組成物は熱伝導度が低いため、ゴム成形品の表面から加えられた熱が各部に均一に伝達されるまで長時間を要することになる。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば代表的なゴム成形品であるタイヤでは、金型内の未加硫タイヤにマイクロ波を照射することで、未加硫タイヤを均一に加熱して加硫成形を行なうことが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、タイヤのように各部に大きな肉厚差を有する形状であると、上記特許文献１のようにマイクロ波加熱による場合でも、全体に均一に熱を伝達させるには時間がかかるため、加硫時間を短縮するには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−７５０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ゴム成形品の加硫時間を短縮することができる加硫方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のゴム成形品の加硫方法は、金型内に未加硫のゴム成形品を装着し、前記金型内のゴム成形品の厚肉部にシングルモードのマイクロ波を照射し、前記マイクロ波照射後のゴム成形品を高圧熱流体を用いて加硫成形する工程を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成する本発明のゴム成形品の加硫装置は、回転中心軸に沿って貫通孔を形成した金型と、該貫通孔内に位置しかつ一端部が前記金型に設置された未加硫のゴム成形品の厚肉部の表面に近接可能になるよう構成された導波管と、前記導波管の他端部にシングルモードの整合用開口部を通じて接続するマイクロ波発振機とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴム成形品の加硫方法及び装置によれば、ゴム成形品の厚肉部をマイクロ波であらかじめ加熱してから、通常の高圧熱流体による加硫成形を行なうようにしたので、厚肉部が加硫温度まで短時間で昇温するため、加硫時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫方法における初期工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図３】中間工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図４】最終工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置を示す。
【００１３】
このゴム成形品の加硫装置（以下、単に「加硫装置」という。）は、代表的なゴム成形品であるタイヤを加硫成形するものであり、未加硫タイヤ１が装着される金型２と、その金型２の内部から外部へ続く導波管３と、導波管３の端部に接続するマイクロ波発振機４を備えている。
【００１４】
金型２は、上型２Ａ及び下型２Ｂから構成され、その回転軸中心には貫通孔５が形成されている。導波管３は、断面が矩形又は円形の中空管構造を有しており、貫通孔５内に回転軸方向に沿って設置された金属製の第１中空管６と、その第１中空管６の途中から分岐して未加硫タイヤ１のショルダー部１ａに指向する金属製の第２中空管７とから構成されている。第１中空管６は、回転台８上に立設され、図示しない駆動装置により軸方向の周りに回転可能になっている。第２中空管７は、蛇腹式又は多段式からなる伸縮自在の構造を有している。なお、第２中空管７の本数は限定するものではないが、未加硫タイヤ１の両ショルダー部１ａ、１ａに指向するように少なくとも２本を設ける必要がある。また、それらの第２中空管７と第１中空管６との分岐部９は、互いに回転対称となる位置にすることが好ましい。第１中空管６の上部と第２中空管７とは、膨縮自在なゴム袋体であるブラダー１０の内側に位置するようになっている。
【００１５】
金型２の外部に設置されたマイクロ波発振機４は、シングルモードの整合用開口部１１を介して第１中空管６の端部に接続しており、マイクロ波発振機４から発振されたマイクロ波１２は、時間平均で一定のエネルギー分布を持つ定在波となって導波管３内を伝達することになる。このマイクロ波発振機４としては、マグネトロン又はクライストロンが用いられる。
【００１６】
このような加硫装置を用いたタイヤの加硫成形工程を、図２〜４に基づいて以下に説明する。
【００１７】
まず、金型２内に未加硫タイヤ１を設置し、ブラダー１０を加圧膨張させて未加硫タイヤ１の内表面を押圧する（図２）。
【００１８】
次に、第２中空管７を伸長させて、その開口端部７ａがブラダー１０を介して未加硫タイヤ１の厚肉部であるショルダー部１ａの内表面に近接するようにする。そして、マイクロ波発振機４を起動して、第１中空管６を回転させながら第２中空管７によりシングルモードのマイクロ波１２をショルダー部１ａの内表面に照射する（図３）。このマイクロ波１２の照射により、未加硫タイヤ１のショルダー部１ａは、肉厚方向に均一に加熱される。マイクロ波１２による加熱は、ショルダー部１ａの温度が加硫温度に近い温度になるまで行なうようにする。
【００１９】
マイクロ波１２による加熱が終了した後は、第２中空管７を収縮させてから、ブラダー１０に高圧水蒸気１３を充填させて通常の加硫成形を実施する（図４）。
【００２０】
このように、ゴム成形品の厚肉部をマイクロ波１２であらかじめ加熱してから、通常の高圧熱流体による加硫成形を行なうようにしたので、厚肉部が加硫温度まで短時間で昇温するため、加硫時間を短縮することができる。また、シングルモードのマイクロ波１２を用いているため、厚肉部のみを効果的に加熱することが可能となり、その他の部分が過加硫となることを防止することができる。
【００２１】
なお、マイクロ波１２の波長を適切に設定することで、マイクロ波１２照射よるブラダー１０の熱損傷を回避することができるため、加硫装置の使用寿命が短くなることはない。
【００２２】
図５は、本発明の別の実施形態からなる加硫装置を示す。
【００２３】
この実施形態では、第２中空管７は、第１中空管６との分岐部９を支点として上下方向に回動自在な構造となっている。そのため、ショルダー部１ａ以外の厚肉部の加熱を行なうことが可能になるので、更に加硫時間を短縮することできる。また、導波管３を、タイヤサイズが異なる他の金型２にも使用することができるようになる。
【００２４】
また、第１中空管６の少なくとも一部分６ａが、蛇腹式又は多段式からなる伸縮自在の構造となっている。そのため、第２中空管７を金型１の中空部外へ退避させることができるので、タイヤの装着及び取出し作業を妨げないようにすることができる。
【００２５】
本発明の加硫方法及び加硫装置は、代表的なゴム成形品であるタイヤの製造に好適に用いられるが、肉厚が不均一な形状である他のゴム成形品にも適用することができる。例えば、防舷材の製造に適用する場合には、厚肉部であるコーナ部分などをあらかじめマイクロ波により加熱するようにする。
【実施例】
【００２６】
ゴム成形品をタイヤサイズが２３５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤとし、図１に示す加硫装置を用いて加硫成形を行う場合において、高圧水蒸気による加硫成形前におけるショルダー部へのマイクロ波の照射の有無、照射時間及びマイクロ波の種類の３つの条件を異ならせた本発明の加硫方法（実施例１〜３）、比較となる加硫方法（比較例１、２）を実施した。
【００２７】
これら５つの加硫方法による加硫成形を行った空気入りタイヤのブローポイントを評価し、その結果を表１に示した。なお、ブローポイントとは、加硫成形後の圧力開放時にタイヤ表面にバブルの発生が観察されなくなる最小の加硫時間を意味する。ブローポイントの評価結果は、比較例１を１００とする指数値で示し、この指数値が小さいほど加硫時間が短いことになる。また、比較例２では、マルチモードのマイクロ波を照射した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１に示す実験結果から、本発明の加硫方法は、比較例に比べて加硫時間を短縮できることが分かった。また、マルチモードに比べてシングルモードのマイクロ波の方が、効果的に加熱ができることが分かった。
【符号の説明】
【００３０】
１ 未加硫タイヤ
１ａ ショルダー部
２ 金型
３ 導波管
４ マイクロ波発振機
５ 貫通孔
６ 第１中空管
６ａ 伸縮自在部
７ 第２中空管
７ａ 開口端部
８ 回転台
９ 分岐部
１０ ブラダー
１１ 整合用開口部
１２ マイクロ波
１３ 高圧水蒸気
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム成形品の加硫方法及び装置に関し、更に詳しくは、ゴム成形品の加硫時間を短縮することができるゴム成形品の加硫方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム成形品の加硫成形工程においては、未加硫のゴム成形品を金型内において高温で加圧成形する方法が一般的に採用されている。しかしながら、ゴム組成物は熱伝導度が低いため、ゴム成形品の表面から加えられた熱が各部に均一に伝達されるまで長時間を要することになる。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば代表的なゴム成形品であるタイヤでは、金型内の未加硫タイヤにマイクロ波を照射することで、未加硫タイヤを均一に加熱して加硫成形を行なうことが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、タイヤのように各部に大きな肉厚差を有する形状であると、上記特許文献１のようにマイクロ波加熱による場合でも、全体に均一に熱を伝達させるには時間がかかるため、加硫時間を短縮するには限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−７５０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ゴム成形品の加硫時間を短縮することができる加硫方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のゴム成形品の加硫方法は、金型内に未加硫のゴム成形品を装着し、前記金型内のゴム成形品の厚肉部にシングルモードのマイクロ波を照射し、前記マイクロ波照射後のゴム成形品を高圧熱流体を用いて加硫成形する工程を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成する本発明のゴム成形品の加硫装置は、回転中心軸に沿って貫通孔を形成した金型と、該貫通孔内に位置しかつ一端部が前記金型に設置された未加硫のゴム成形品の厚肉部の表面に近接可能になるよう構成された導波管と、前記導波管の他端部にシングルモードの整合用開口部を通じて接続するマイクロ波発振機とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴム成形品の加硫方法及び装置によれば、ゴム成形品の厚肉部をマイクロ波であらかじめ加熱してから、通常の高圧熱流体による加硫成形を行なうようにしたので、厚肉部が加硫温度まで短時間で昇温するため、加硫時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫方法における初期工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図３】中間工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図４】最終工程を説明する加硫装置の断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態からなるゴム成形品の加硫装置を示す。
【００１３】
このゴム成形品の加硫装置（以下、単に「加硫装置」という。）は、代表的なゴム成形品であるタイヤを加硫成形するものであり、未加硫タイヤ１が装着される金型２と、その金型２の内部から外部へ続く導波管３と、導波管３の端部に接続するマイクロ波発振機４を備えている。
【００１４】
金型２は、上型２Ａ及び下型２Ｂから構成され、その回転軸中心には貫通孔５が形成されている。導波管３は、断面が矩形又は円形の中空管構造を有しており、貫通孔５内に回転軸方向に沿って設置された金属製の第１中空管６と、その第１中空管６の途中から分岐して未加硫タイヤ１のショルダー部１ａに指向する金属製の第２中空管７とから構成されている。第１中空管６は、回転台８上に立設され、図示しない駆動装置により軸方向の周りに回転可能になっている。第２中空管７は、蛇腹式又は多段式からなる伸縮自在の構造を有している。なお、第２中空管７の本数は限定するものではないが、未加硫タイヤ１の両ショルダー部１ａ、１ａに指向するように少なくとも２本を設ける必要がある。また、それらの第２中空管７と第１中空管６との分岐部９は、互いに回転対称となる位置にすることが好ましい。第１中空管６の上部と第２中空管７とは、膨縮自在なゴム袋体であるブラダー１０の内側に位置するようになっている。
【００１５】
金型２の外部に設置されたマイクロ波発振機４は、シングルモードの整合用開口部１１を介して第１中空管６の端部に接続しており、マイクロ波発振機４から発振されたマイクロ波１２は、時間平均で一定のエネルギー分布を持つ定在波となって導波管３内を伝達することになる。このマイクロ波発振機４としては、マグネトロン又はクライストロンが用いられる。
【００１６】
このような加硫装置を用いたタイヤの加硫成形工程を、図２〜４に基づいて以下に説明する。
【００１７】
まず、金型２内に未加硫タイヤ１を設置し、ブラダー１０を加圧膨張させて未加硫タイヤ１の内表面を押圧する（図２）。
【００１８】
次に、第２中空管７を伸長させて、その開口端部７ａがブラダー１０を介して未加硫タイヤ１の厚肉部であるショルダー部１ａの内表面に近接するようにする。そして、マイクロ波発振機４を起動して、第１中空管６を回転させながら第２中空管７によりシングルモードのマイクロ波１２をショルダー部１ａの内表面に照射する（図３）。このマイクロ波１２の照射により、未加硫タイヤ１のショルダー部１ａは、肉厚方向に均一に加熱される。マイクロ波１２による加熱は、ショルダー部１ａの温度が加硫温度に近い温度になるまで行なうようにする。
【００１９】
マイクロ波１２による加熱が終了した後は、第２中空管７を収縮させてから、ブラダー１０に高圧水蒸気１３を充填させて通常の加硫成形を実施する（図４）。
【００２０】
このように、ゴム成形品の厚肉部をマイクロ波１２であらかじめ加熱してから、通常の高圧熱流体による加硫成形を行なうようにしたので、厚肉部が加硫温度まで短時間で昇温するため、加硫時間を短縮することができる。また、シングルモードのマイクロ波１２を用いているため、厚肉部のみを効果的に加熱することが可能となり、その他の部分が過加硫となることを防止することができる。
【００２１】
なお、マイクロ波１２の波長を適切に設定することで、マイクロ波１２照射よるブラダー１０の熱損傷を回避することができるため、加硫装置の使用寿命が短くなることはない。
【００２２】
図５は、本発明の別の実施形態からなる加硫装置を示す。
【００２３】
この実施形態では、第２中空管７は、第１中空管６との分岐部９を支点として上下方向に回動自在な構造となっている。そのため、ショルダー部１ａ以外の厚肉部の加熱を行なうことが可能になるので、更に加硫時間を短縮することできる。また、導波管３を、タイヤサイズが異なる他の金型２にも使用することができるようになる。
【００２４】
また、第１中空管６の少なくとも一部分６ａが、蛇腹式又は多段式からなる伸縮自在の構造となっている。そのため、第２中空管７を金型１の中空部外へ退避させることができるので、タイヤの装着及び取出し作業を妨げないようにすることができる。
【００２５】
本発明の加硫方法及び加硫装置は、代表的なゴム成形品であるタイヤの製造に好適に用いられるが、肉厚が不均一な形状である他のゴム成形品にも適用することができる。例えば、防舷材の製造に適用する場合には、厚肉部であるコーナ部分などをあらかじめマイクロ波により加熱するようにする。
【実施例】
【００２６】
ゴム成形品をタイヤサイズが２３５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤとし、図１に示す加硫装置を用いて加硫成形を行う場合において、高圧水蒸気による加硫成形前におけるショルダー部へのマイクロ波の照射の有無、照射時間及びマイクロ波の種類の３つの条件を異ならせた本発明の加硫方法（実施例１〜３）、比較となる加硫方法（比較例１、２）を実施した。
【００２７】
これら５つの加硫方法による加硫成形を行った空気入りタイヤのブローポイントを評価し、その結果を表１に示した。なお、ブローポイントとは、加硫成形後の圧力開放時にタイヤ表面にバブルの発生が観察されなくなる最小の加硫時間を意味する。ブローポイントの評価結果は、比較例１を１００とする指数値で示し、この指数値が小さいほど加硫時間が短いことになる。また、比較例２では、マルチモードのマイクロ波を照射した。
【００２８】
【表１】
【００２９】
表１に示す実験結果から、本発明の加硫方法は、比較例に比べて加硫時間を短縮できることが分かった。また、マルチモードに比べてシングルモードのマイクロ波の方が、効果的に加熱ができることが分かった。
【符号の説明】
【００３０】
１ 未加硫タイヤ
１ａ ショルダー部
２ 金型
３ 導波管
４ マイクロ波発振機
５ 貫通孔
６ 第１中空管
６ａ 伸縮自在部
７ 第２中空管
７ａ 開口端部
８ 回転台
９ 分岐部
１０ ブラダー
１１ 整合用開口部
１２ マイクロ波
１３ 高圧水蒸気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に未加硫のゴム成形品を装着し、前記金型内のゴム成形品の厚肉部にシングルモードのマイクロ波を照射し、前記マイクロ波照射後のゴム成形品を高圧熱流体を用いて加硫成形する工程を含むことを特徴とするゴム成形品の加硫方法。
【請求項２】
前記ゴム成形品がタイヤ又は防舷材であって、前記高圧熱流体が高圧水蒸気である請求項１に記載のゴム成形品の加硫方法。
【請求項３】
回転中心軸に沿って貫通孔を形成した金型と、該貫通孔内に位置しかつ一端部が前記金型に設置された未加硫のゴム成形品の厚肉部の表面に近接可能になるよう構成された導波管と、前記導波管の他端部にシングルモードの整合用開口部を通じて接続するマイクロ波発振機とを備えることを特徴とするゴム成形品の加硫装置。
【請求項４】
前記導波管が、前記貫通孔内に配置された軸方向の周りに回転可能な第１の中空管と、前記第１の中空管の途中から分岐した長手方向に伸縮自在な第２の中空管とから構成された請求項３又は４に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項５】
前記第２の中空管が、前記第１の中空管との分岐部を支点として上下に回動自在である請求項４に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項６】
前記第１の中空管が長手方向に伸縮自在である請求項４又は５に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項７】
前記ゴム成形品がタイヤ又は防舷材であって、前記導波管の一端部が高圧水蒸気により膨張するゴム袋体を介して前記ゴム成形品の厚肉部の内表面に近接可能である請求項３〜６のいずれかに記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項１】
金型内に未加硫のゴム成形品を装着し、前記金型内のゴム成形品の厚肉部にシングルモードのマイクロ波を照射し、前記マイクロ波照射後のゴム成形品を高圧熱流体を用いて加硫成形する工程を含むことを特徴とするゴム成形品の加硫方法。
【請求項２】
前記ゴム成形品がタイヤ又は防舷材であって、前記高圧熱流体が高圧水蒸気である請求項１に記載のゴム成形品の加硫方法。
【請求項３】
回転中心軸に沿って貫通孔を形成した金型と、該貫通孔内に位置しかつ一端部が前記金型に設置された未加硫のゴム成形品の厚肉部の表面に近接可能になるよう構成された導波管と、前記導波管の他端部にシングルモードの整合用開口部を通じて接続するマイクロ波発振機とを備えることを特徴とするゴム成形品の加硫装置。
【請求項４】
前記導波管が、前記貫通孔内に配置された軸方向の周りに回転可能な第１の中空管と、前記第１の中空管の途中から分岐した長手方向に伸縮自在な第２の中空管とから構成された請求項３又は４に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項５】
前記第２の中空管が、前記第１の中空管との分岐部を支点として上下に回動自在である請求項４に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項６】
前記第１の中空管が長手方向に伸縮自在である請求項４又は５に記載のゴム成形品の加硫装置。
【請求項７】
前記ゴム成形品がタイヤ又は防舷材であって、前記導波管の一端部が高圧水蒸気により膨張するゴム袋体を介して前記ゴム成形品の厚肉部の内表面に近接可能である請求項３〜６のいずれかに記載のゴム成形品の加硫装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１８７０３（Ｐ２０１１−２１８７０３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１６８７（Ｐ２０１０−９１６８７）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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