温度、圧力、および時間がタイヤの加硫において果たす役割

「グリーンタイヤ」とは、すべての構成部品が組み立てられているが、まだ硬化やトレッドの追加が行われていないタイヤです。 「未硬化」タイヤとも呼ばれ、生の未加硫のままです。タイヤの製造は、ゴム、オイル、添加剤の混合物の準備から始まり、その後、さまざまな機械で処理されて、内側のゴムライナー、プライ、ベルト、ビード、サイドウォール、トレッドなどのタイヤの個々のコンポーネントが形成されます。これらの部品はタイヤ製造機で組み立てられ、見慣れたタイヤの形状にプレスされます。

タイヤ製造の最終段階は加硫です。ここでタイヤは特定の温度と圧力にさらされ、ゴムに化学反応が引き起こされます。このプロセスにより、線状のゴム分子が三次元ネットワーク構造に変化し、ゴム材料に必要な物理的および機械的特性が与えられます。温度、圧力、時間は加硫の重要な要素であり、「加硫の３要素」とも呼ばれます。高品質なタイヤを生産するには、その正確な制御が不可欠です

タイヤがグリーンタイヤに到達すると、硬化のために金型に入れられます。グリーン タイヤは、適切な形状とトレッドを得るためにタイヤに空気を入れて加熱する硬化プロセスのため、大きな金型の中に置かれます。硬化プロセス中、グリーンタイヤは約 200℃まで加熱され、各要素が結合されます。硬化プロセスはタイヤのサイズによって異なり、15分から丸１日かかる場合があります。

タイヤ製造において、最終製品の耐久性と品質を確保するには、硬化プロセスが非常に重要です。このプロセスでは、ゴムが加硫されて望ましい特性が得られるよう正確にグリーンタイヤを加熱する必要があります。しかし、周囲温度の変化、特に季節の変化による温度変化は、重大な問題を引き起こします。たとえば、硬化プレスに置かれたグリーンタイヤの温度は、保管エリアまたは硬化エリア自体の状態によって変化する可能性があります。このことにより、加熱が不十分または過剰に加熱される可能性があり、その結果、タイヤの耐久性や性能が低下し、エンドユーザーにリスクをもたらす可能性があります。

この問題を解決し一貫した品質を維持した製造を行うために、タイヤの硬化プロセスにおける正確な温度測定の必要性が高まっています。あらかじめ設定された時間のみに基づいて硬化時間を管理する従来の方法は、グリーンタイヤの初期温度の変動を考慮していないため、修正する必要があります。赤外線温度測定の導入により、硬化前の各タイヤの温度を正確に評価できるようになり、硬化時間を動的に調整できるようになり、外部条件に関係なく各タイヤに最適なプロセスが確実に実行されるようになります。

タイヤ製造における赤外線温度測定の導入

Optris社は、タイヤ硬化プロセスの課題に対処する赤外線パイロメーターを提供しており、アジアのOEMメーカーがOptris CT laser LTを利用しています。これらの赤外線センサーは、硬化プロセス前のグリーンタイヤの温度を監視します。

グリーンタイヤは硬化前の状態で保管されており、保管場所の周囲温度は季節や昼夜のサイクルによって変化します。さらに、グリーンタイヤは硬化エリアの近くに保管されており、そこでも周囲温度の変化にさらされます。各タイヤのタイプには所定の硬化時間があり、硬化プロセスに投入されるグリーンタイヤの温度に関係なく一定のままです。タイヤの表面温度を正確に測定するため、距離とスポットサイズの比率が高いパイロメーターが有効です。

一般的にゴムは、遠赤外線波長領域で高い放射率を持つため、遠赤外線領域で動作するOptris社パイロメーターと相性が良く、正確で信頼性の高い温度測定が可能になります。正確な測定が可能になるため、タイヤの硬化などのプロセスを効果的に監視および制御できるようになります。このようなゴムの一貫した正確な温度監視が重要なプロセスではOptrisの赤外線パイロメーターが適しています。赤外線センサーはさまざまな環境条件で効果的に動作し、周囲温度が変動する場合でも正確な測定を保証します。さらに、このシステムは既存の硬化プロセスとシームレスに統合できるように設計されており、生産ラインに対する大規模な変更の必要性を最小限に抑えます。この赤外線ソリューションを使用することで、タイヤメーカーは各タイヤの硬化プロセスを最適化し、全体的な製品品質を向上させ、欠陥のリスクを軽減できます。

赤外線センサーによって収集された温度データは、４ ～ 20mA 信号を介してプログラマブルロジックコントローラー (PLC) に供給され、測定された温度に基づいて硬化時間を調整します。グリーンタイヤの温度に基づいて、PLC上のアルゴリズムが最適な硬化時間を調整し、過剰加熱や加熱不足によるタイヤのスクラップ化を回避します。パイロメーターに搭載された赤色レーザー照準器は黒いゴム表面とのコントラストがよく、調整や位置合わせに便利です。

タイヤ品質の一貫性、エネルギー効率の大幅な向上

Optris社の赤外線温度測定技術の導入により、タイヤ硬化プロセスが大幅に改善されました。各グリーンタイヤの温度を正確に測定することで、メーカーは硬化時間をタイヤの状態に合わせて調整ができます。この最適化により、タイヤの生産量が４% 増加し、同様の割合でエネルギーが節約され、システムの効率と有効性が実証されました。

さらに、赤外線センサーの使用により、周囲温度の変化によって発生する変動が排除され、より安定したタイヤ品質が得られます。この一貫性により、欠陥によりNGとされるタイヤが少なくなるため、廃棄物が削減され、生産コストが削減されます。Optris社は、赤外線技術の専門知識と、品質と効率を向上させるソリューションを提供する取り組みにより、タイヤメーカーの優先パートナーとして際立っています。Optris社の赤外線センサーは、精度、信頼性、統合の容易さにより、タイヤ硬化プロセスを最適化するための理想的な選択肢となっています。