JP2002160284A - タイヤ用ゴム材料の押出方法及び押出装置 - Google Patents

タイヤ用ゴム材料の押出方法及び押出装置

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JP2002160284A JP2000355402A JP2000355402A JP2002160284A JP 2002160284 A JP2002160284 A JP 2002160284A JP 2000355402 A JP2000355402 A JP 2000355402A JP 2000355402 A JP2000355402 A JP 2000355402A JP 2002160284 A JP2002160284 A JP 2002160284A
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gear pump
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裕一郎 小川
Shuhei Iizuka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴム材料を高効率で熱入れし流動性を高め、
ヘッドの吐出性を向上させることが可能なタイヤ用ゴム
材料の押出方法及び押出装置を提供する。 【解決手段】 定容積押出機の稼働時に、押出機本体、
歯車ポンプ及び口金付きヘッドそれぞれの内部を流動す
るゴム材料の温度を測定し、この測定結果に基づき三者
それぞれの流動ゴム材料を所定温度に制御し保持しなが
ら口金からゴム材料を押出す方法及びスクリュウ押出機
本体と歯車ポンプと口金付きヘッドとを備える定容積押
出機を有し、これら押出機と歯車ポンプと口金付きヘッ
ドとのそれぞれは内部の温度検知センサと内部の温度制
御手段とを備える押出装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、タイヤ用ゴム材
料の押出方法と、この方法に用いる押出装置とに関し、
特に、一対のローラの隙間が形成するダイと、押出機本
体を前後左右と回動との３方向に移動させる装置との組
合わせの下で、タイヤ構成部材となるゴム材料（未加
硫）を回転支持体の周りに張り付ける張付方法及び張付
装置に好適に適合するタイヤ用ゴム材料の押出方法及び
押出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気入りタイヤ（以下タイヤという）
は、ゴム被覆コードなどの補強部材と、各種のゴム部材
とからできている。従って、タイヤ加硫前に、成型工程
にて、未加硫ゴム材料（以下ゴム材料という）や未加硫
ゴム被覆コード材料などの補強材料を張合わせた未加硫
タイヤを準備する。
【０００３】ところが、今日では、タイヤに対する要求
特性が益々高度化し、かつ、益々多様化する傾向を示
し、この傾向に合わせタイヤ構成部材も益々多様化して
いる。従って、成型工程も益々複雑にならざるを得な
い。その結果、成型工程の完全自動化が困難となり、依
然として人手作業を必要としているのが現状である。し
かし、人手作業を加えると、成型効率の大幅向上には限
界が生じ、また、各種材料の張付精度を損ねる。特に、
張付精度の良否はタイヤ品質を左右するため、成型効率
向上と共に精度向上が強く望まれている。
【０００４】これら要望に応えるため、特公平７−９４
１５５号公報では、回転する支持体上にゴム材料を配置
する位置近傍に定容押出機の出口オリフィスを位置さ
せ、定容押出機から出口オリフィスを介し支持体上にゴ
ム材料を直接押出す方法及び装置を提案している。
【０００５】しかし、上記公報が提案する方法及び装置
では、押出機の宿命とも言えるサージング、いわゆる押
出量変動により、特に押出ゴム材料が薄ゲージの場合、
張付けの間の長尺な押出ゴム材料の断面形状を高精度に
保持することが困難である。また、回転支持体上に張付
けるゴム材料は多種に及ぶことから下記の問題も合わせ
生じる。
【０００６】すなわち、ゴム材料の種類により粘弾性特
性が異なるためダイスエル量が異なるということであ
る。そのため、張付けるゴム材料の断面形状をコントロ
ールする手段を講じる必要が生じる。このコントロール
手段は、例えばダイを交換するか、さもなければ何らか
の方法によりダイ形状を変更することである。いずれに
しても異なるダイスエル量対応には時間を要し、張付生
産性が低下するという問題が生じる。
【０００７】この問題を解決するため、特開平８−２１
３５４号公報では、タイヤ用ゴム材料のような高粘性材
料を容積精度を損なわずに一定流量で送ることが可能
で、かつ、材料の流れを容易にすることが可能な仕切り
弁を有する容積ポンプを開示し、この容積ポンプが、回
転する支持体上にタイヤ用ゴム材料を送り出すことを提
案している。
【０００８】しかし、この公報が提案する容積ポンプ
は、構造が極めて複雑であり、しかも、ゴム材料の種類
によっては供給量に制約が生じ、所望する生産性を得る
ことが出来ない不都合を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、当該出願人
は、特開２０００−７９６４２号公報で、図１におい
て、回転支持体40の近傍に一対のローラ30、31を設け、
一対のローラ30、31相互間に隙間を設けてこの隙間をロ
ーラダイＤR とし、このローラダイＤR に定容積押出機
１から隙間を超えるゲージのゴム材料を供給し、ローラ
ダイＤR を経たゴム材料を回転する支持体40に張付ける
方法及び装置を提案している。
【００１０】これにより、ゴム材料の変更に際して生じ
る異なるダイスエル量対応が可能となり、装置構成も簡
素化することができ、かつ、いかなるゴム材料であって
も供給量に制約が生じないから高い生産性を確保するこ
とが可能となった。しかし、定容積押出機内部で供給ゴ
ム材料の流動性を高めるためのゴム材料の熱入れに時間
を要し、さらに、ローラダイに直接ゴム材料を供給する
口金付きヘッドの吐出性が不十分であり、これらの点で
改善の余地があることが判明した。
【００１１】従って、この発明の請求項１〜６に記載し
た発明は、特開２０００−７９６４２号公報で提案する
タイヤ構成部材用ゴム材料の張付方法に組合わせて、定
容積押出機内部のゴム材料を効率良く熱入れし流動性を
高め、かつ、口金付きヘッドの吐出性を向上させること
が可能なタイヤ用ゴム材料の押出方法を提供することを
目的とし、この発明の請求項７〜９に記載した発明は、
上記の請求項１〜６に記載した発明を有利に実現できる
押出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の請求項１に記載した発明は、スクリュウ
押出機本体先端側に歯車ポンプと口金付きヘッドとをこ
の順に連結する定容積押出機によりタイヤ用ゴム材料を
押出すに当り、定容積押出機の稼働時に、押出機本体、
歯車ポンプ及び口金付きヘッド三者それぞれの内部を流
動するゴム材料の温度を測定し、この測定結果に基づき
三者それぞれの流動ゴム材料を所定温度に制御し保持し
つつ、ヘッド先端の口金からゴム材料を押出すことを特
徴とするタイヤ用ゴム材料の押出方法である。
【００１３】請求項１に記載した発明に関し、請求項２
に記載した発明のように、好適には、押出機本体のスク
リュウ先端部近傍位置の流動ゴム材料、同本体のシリン
ダ及び歯車ポンプ内の流動ゴム材料それぞれの温度を８
５〜９５℃の範囲内に保持し、口金付きヘッド内の流動
ゴム材料温度を９５〜１００℃の範囲内に保持する。
【００１４】また、請求項１、２に記載した発明に関
し、請求項３に記載した発明のように、押出機本体のシ
リンダの温度を同本体のスクリュウ先端部近傍の流動ゴ
ム温度より低温に保持する。
【００１５】また、請求項１〜３に記載した発明に関
し、請求項４に記載した発明のように、押出機本体のシ
リンダ外周部、歯車ポンプの一対の歯車外周部及び口金
付きヘッド周辺それぞれに加熱源を設け、定容積押出機
の少なくとも稼働開始前に、それぞれの加熱源により押
出機本体、歯車ポンプ及び口金付きヘッドそれぞれを加
熱する。
【００１６】また、請求項１〜４に記載した発明に関
し、請求項５に記載した発明のように、押出機本体のス
クリュウ先端近傍及び口金近傍のヘッド内部それぞれに
配置する圧力センサにより、スクリュウ及び歯車ポンプ
それぞれからの流動ゴム材料の流動圧力を計測し、計測
した値に基づきスクリュウ及び歯車ポンプそれぞれの回
転数を最適回転数に制御する。
【００１７】また、請求項１〜５に記載した発明に関
し、請求項６に記載した発明のように、２０〜３０℃の
範囲内温度をもつ室温のゴム材料及び６０〜８０℃の範
囲内温度をもつ高温のゴム材料のいずれか一方のゴム材
料をスクリュウ押出機に供給する。
【００１８】上記の請求項１〜６に記載した発明を有利
に実現できる押出装置の提供の目的達成するため、この
発明の請求項７に記載した発明は、スクリュウ押出機本
体と、その先端部に連結する歯車ポンプと、その先端部
に連結する口金付きヘッドとを備える定容積押出機を有
し、これら押出機と歯車ポンプと口金付きヘッドとのそ
れぞれは、内部の温度検知センサと、内部の温度制御手
段とを備えることを特徴とするタイヤ用ゴム材料の押出
装置である。
【００１９】請求項７に記載した発明に関し、請求項８
に記載した発明のように、定容積押出機は、押出機本体
のシリンダ外周面、歯車ポンプの一対の歯車ケーシング
周囲及び口金付きヘッド周囲それぞれに加熱源を備え、
該加熱源と連携してシリンダ外周面、歯車ケーシング周
囲及び口金付きヘッド周囲それぞれの温度を所定温度に
制御する制御手段を有する。
【００２０】また、請求項７、８に記載した発明に関
し、請求項９に記載した発明のように、定容積押出機
は、押出機本体のスクリュウ先端近傍及び口金近傍のヘ
ッド内部それぞれに配置する圧力センサと、該圧力セン
サと連携して押出機本体のスクリュウ回転数及び歯車ポ
ンプの駆動歯車回転それぞれの制御手段とを有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１〜図６に示す例に基づき説明する。図１は、この発明
のタイヤ用ゴム材料の押出方法を実現するための押出装
置と、該装置に組合わせる回転体及びダイヘッドとの側
面図であり、図２は、図１に示す押出機本体要部のスク
リュウ軸線を含む平面による断面図であり、図３は、図
１に示す押出装置の歯車ポンプを矢印Ａ方向からみた背
面図であり、図４は、図３に示すIV−IV線に沿う歯車ポ
ンプの断面図であり、図５は、図３に示すV −V 線に沿
う歯車ポンプの断面図であり、図６は、図１に示す押出
装置の口金付きヘッドの側面図である。
【００２２】図１において、押出装置１は、タイヤ用未
加硫ゴム材料（以下ゴム材料という）を押出すスクリュ
ウ押出機本体２と、押出機本体２のゴム材料押出先端側
に連結する歯車ポンプ３と、歯車ポンプ３のゴム材料吐
出側に連結するヘッド４と、そのゴム材料押出先端に取
付ける口金５とを有する。押出装置１は、主として歯車
ポンプ３を介在させることにより定容積押出機１として
機能を有する。
【００２３】図２において、押出機本体２は、そのスク
リュウ10の先端部にシリンダ11内部を流動するゴム材料
の温度を測定する温度検知センサ12と、シリンダ11の外
周部を取り囲む加熱源13とを備える。加熱源13は、電熱
線によるヒータが適合する。
【００２４】図３及び図４において、歯車ポンプ３は、
一対の歯車14、15の少なくとも一方、図示例では駆動歯
車14近傍位置に温度測定先端部を有する温度検知センサ
16を備える。歯車ポンプ３は、一体のケーシング外周部
17と、歯車14、15両側面のサイドケーシング18、19、2
0、21とに５分割するケーシングを有し、このケーシン
グは、歯車14、15の軸14s 、15s を軸支する部材22、23
により固定する。温度検知センサ16は、歯車14、15の歯
幅中央位置で、かつ、ケーシング外周部17の内部で一対
の歯車14、15の噛み合い中央を通り、両軸14s 、15s そ
れぞれの中心を結ぶ直線上位置に設置する。
【００２５】また、図３〜図５において、歯車ポンプ３
は、一対の歯車14、15を加熱する加熱源を備える。この
加熱源は、各歯車14、15側でケーシング外周部17を取り
囲む一対の流路24、25と、これら流路24、25内を循環す
る加熱流体、例えば温水とで構成する。流路24、25は、
軸支部材23の加熱流体供給口26、27と、加熱流体排出口
28、29との間を、クランク状に行き来する長穴と長穴終
端を結ぶ溝とで構成する。特に、図５を参照し、この流
路24、25の長穴は、少なくともサイドケーシング18、1
9、20、21全幅にわたり軸支部材23を軸14s 、15s 方向
に延び、その終端でケーシング18、20の側面に沿って延
びる溝に連結し、連結部の反対側の溝位置からクランク
状に折り返す配列に成る。
【００２６】図６において、口金５付きヘッド４は、そ
の内部で流動するゴム材料の流路30近傍位置に温度測定
先端部を有する温度検知センサ31を備える。温度検知セ
ンサ31は、先に述べた温度検知センサ12、16も含め、例
えばサーミスタでよい。また、ヘッド４は、口金５寄り
の先端部周囲に加熱源32を備える。加熱源32は電熱線に
よるヒータが適合する。
【００２７】以上述べた定容積押出機１の稼働時におい
て、供給口20から所定ゴム材料を押出機本体２に投入
し、回転するスクリュウ10にてゴム材料にせん断力を加
えてゴム材料を可塑化し歯車ポンプ３に向け連続して押
出す。このとき、温度検知センサ12により押出機本体２
の先端部における流動ゴム材料の温度を常時測定する。
投入するゴム材料は、２０〜３０℃の範囲内温度をもつ
室温のゴム材料又は６０〜８０℃の範囲内温度をもつ高
温のゴム材料のいずれも可とする。
【００２８】歯車ポンプ３に向け押出す可塑化状態ゴム
材料は、歯車ポンプ３の吸入口３iから、回転する駆動
軸14s の駆動歯車14と、それに噛合う従動歯車15との噛
合い部を経て歯車ポンプの吐出口３o に向かい所定の定
容積で連続して吐出し、吐出するゴム材料を次のヘッド
４に送り出す。このとき、温度検知センサ16により歯車
14の雰囲気温度を測定し、この測定温度をゴム材料温度
の代用とする。
【００２９】歯車ポンプ３からヘッド４に送り込むゴム
材料は、流路30を通過して口金５から押出す。このと
き、温度検知センサ31により口金５直前のゴム材料の温
度を測定する。
【００３０】以上述べた、３種の温度検知センサ12、1
6、31による測定温度それぞれは、図示を省略した制御
装置に電気信号として入力し、この制御装置に予め記憶
させたそれぞれの位置における設定温度と各入力温度と
を対比させる。温度検知センサ12、16、31による各測定
温度のうち、設定温度を下回る位置が存在する場合は、
当該位置の加熱源を稼働させて設定温度まで上昇させ
る。このように、３種の温度検知センサ12、16、31によ
る測定温度結果に基づき、押出機本体２、歯車ポンプ３
及び口金５付きヘッド４それぞれの内部を流動するゴム
材料を所定の温度に制御し、この温度を保持しながら、
ヘッド４先端の口金５からゴム材料を押出す。押出した
ゴム材料は、口金５先端近傍に位置し、矢印方向に回転
する一対のローラ33、34が形成するローラダイＲD に供
給する。
【００３１】以上述べた押出装置１（定容積押出機１）
と、この装置１を用いる押出方法とは、押出装置１の稼
働時に、押出機本体２、歯車ポンプ３及び口金５付きヘ
ッド４それぞれの内部を流動するゴム材料を所定の温度
に制御し保持することにより、ゴム材料の流動性を高め
ることができ、よってゴム材料の余分な熱入れ時間は不
要となり、さらに、ローラダイＲD に直接ゴム材料を供
給する口金５付きヘッド４の吐出性能は飛躍的に向上す
るので、定容積押出生産性は著しく向上する。また、押
出装置１の稼働開始前に加熱源13、24、32を作動させる
ことで、押出機本体２、歯車ポンプ３及び口金５付きヘ
ッド４それぞれを所定温度に加熱することができるの
で、作業開始及びゴム材料切替えを速やかに行いことが
できる。
【００３２】ここに、押出機本体２のスクリュウ10近傍
位置の流動ゴム材料の温度、シリンダ11の温度及び歯車
ポンプ３内の流動ゴム材料の温度それぞれを８５〜９５
℃の範囲内に保持し、口金５付きヘッド４内の流動ゴム
材料温度を９５〜１００℃の範囲内に保持するのが、定
容積押出生産性向上に対し好適に適合する。また、押出
機本体２のシリンダ11の温度をスクリュウ10近傍の流動
ゴム温度より低温に保持するのが、ゴム材料の噛み込み
と流動ゴム材料の送り出しとの能率向上に有利となる点
で好ましい。
【００３３】これらゴム材料の温度制御に、ゴム材料の
流動圧力制御を併用するのが最適押出効率を得る上で好
ましい。すなわち、図３において、押出機本体２のスク
リュウ10先端近傍位置に圧力センサ35を設け、図６にお
いて、ヘッド４の歯車ポンプ３寄りの流路30に圧力セン
サ36を設け、圧力センサ35によりスクリュウ10が押出す
ゴム材料の流動圧力を計測し、併せて、圧力センサ36に
より一対の歯車14、15が吐出するゴム材料の流動圧力を
計測する。
【００３４】これらの計測結果は電気信号として先に述
べた制御装置に入力し、この入力信号を予め制御装置に
記憶させた最適流動圧力情報と対比させ、各計測圧力が
最適流動圧力と合致するように、押出機本体２のスクリ
ュウ10及び歯車ポンプ３の駆動歯車14それぞれの回転数
を最適回転数に制御する。それ故、押出機本体２のスク
リュウ10及び歯車ポンプ３の駆動歯車14それぞれの回転
駆動は、サーボモータ37、38（図１参照）を用いるのが
好ましい。
【００３５】図１において、この押出装置１は回転支持
体40と組合わせ、口金５から断面形状が一定の定容積短
冊状ゴム材料をローラダイＤR に向け押出し、ローラダ
イＤR を経て完全に断面形状が安定した短冊状ゴム材料
を矢印方向に回転する支持体40上に張付け、張付けたゴ
ム材料で所定の形状を形成する。そのため、押出装置１
は、作業床面ＦＬに関し、両端矢印Ｙ方向と、回転支持
体40の回転軸線Ｘと平行な方向との直線移動及び回転支
持体40の曲面をもつ表面周りの曲線移動それぞれが可能
な構成を有する。これにより、各種のゴム材料を高度に
高い作業効率で回転支持体40上に張付けることができ
る。
【００３６】
【発明の効果】請求項１〜６に記載した発明によれば、
定容積押出機の内部を流動するゴム材料の温度を測定す
ると共に測定結果に基づき３箇所の所定位置それぞれの
流動ゴム材料を所定温度に制御し保持することで、ゴム
材料の余分な熱入れ時間が不要となり、さらに、口金付
きヘッドの吐出性能は飛躍的に向上するので、作業開始
及びゴム材料切替えが迅速化し、定容積押出生産性が著
しく向上するタイヤ用ゴム材料の押出方法を提供するこ
とができ、また、請求項７〜９に記載した発明によれ
ば、請求項１〜６に記載した発明を容易に実現可能な押
出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のタイヤ用ゴム材料の押出方法を実
現するための押出装置と、該装置に組合わせる回転体及
びダイヘッドとの側面図である。
【図２】 図１に示す押出機本体要部のスクリュウ軸線
を含む平面による断面図である。
【図３】 図１に示す押出装置の歯車ポンプを矢印Ａ方
向からみた背面図である。
【図４】 図３に示すIV−IV線に沿う歯車ポンプの断面
図である。
【図５】 図３に示すV −V 線に沿う歯車ポンプの断面
図である。
【図６】 図１に示す押出装置の口金付きヘッドの側面
図である。
【符号の説明】
１ 押出装置 ２ スクリュウ押出機本体 ３ 歯車ポンプ ４ ヘッド ５ 口金 10 スクリュウ 11 シリンダ 12、16、31 温度検知センサ 13、32 加熱源 14 駆動歯車 15 従動歯車 17 ケーシング外周部 18、19、20、21 サイドケーシング 22、23 軸支部材 24、25 流路 26、27 加熱流体供給口 28、29 加熱流体排出口 30 ゴム材料の流路 33、34 ローラ 35、36 圧力センサ 37、38 サーボモータ 40 回転支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 30:00 Ｂ２９Ｌ 30:00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクリュウ押出機本体先端側に歯車ポン
    プと口金付きヘッドとをこの順に連結する定容積押出機
    によりタイヤ用ゴム材料を押出すに当り、 定容積押出機の稼働時に、押出機本体、歯車ポンプ及び
    口金付きヘッド三者それぞれの内部を流動するゴム材料
    の温度を測定し、この測定結果に基づき三者それぞれの
    流動ゴム材料を所定温度に制御し保持しつつ、ヘッド先
    端の口金からゴム材料を押出すことを特徴とするタイヤ
    用ゴム材料の押出方法。
  2. 【請求項２】 押出機本体のスクリュウ先端部近傍位置
    の流動ゴム材料、同本体のシリンダ及び歯車ポンプ内の
    流動ゴム材料それぞれの温度を８５〜９５℃の範囲内に
    保持し、口金付きヘッド内の流動ゴム材料温度を９５〜
    １００℃の範囲内に保持する請求項１に記載した押出方
    法。
  3. 【請求項３】 押出機本体のシリンダの温度を同本体の
    スクリュウ先端部近傍の流動ゴム温度より低温に保持す
    る請求項１又は２に記載した押出方法。
  4. 【請求項４】 押出機本体のシリンダ外周部、歯車ポン
    プの一対の歯車外周部及び口金付きヘッド周辺それぞれ
    に加熱源を設け、定容積押出機の少なくとも稼働開始前
    に、それぞれの加熱源により押出機本体、歯車ポンプ及
    び口金付きヘッドそれぞれを加熱する請求項１〜３のい
    ずれか一項に記載した押出方法。
  5. 【請求項５】 押出機本体のスクリュウ先端近傍及び口
    金近傍のヘッド内部それぞれに配置する圧力センサによ
    り、スクリュウ及び歯車ポンプそれぞれからの流動ゴム
    材料の流動圧力を計測し、計測した値に基づきスクリュ
    ウ及び歯車ポンプそれぞれの回転数を最適回転数に制御
    する請求項１〜４のいずれか一項に記載した押出方法。
  6. 【請求項６】 ２０〜３０℃の範囲内温度をもつ室温の
    ゴム材料及び６０〜８０℃の範囲内温度をもつ高温のゴ
    ム材料のいずれか一方のゴム材料をスクリュウ押出機に
    供給する請求項１〜５にいずれか一項に記載した押出方
    法。
  7. 【請求項７】 スクリュウ押出機本体と、その先端部に
    連結する歯車ポンプと、その先端部に連結する口金付き
    ヘッドとを備える定容積押出機を有し、これら押出機と
    歯車ポンプと口金付きヘッドとのそれぞれは、内部の温
    度検知センサと、内部の温度制御手段とを備えることを
    特徴とするタイヤ用ゴム材料の押出装置。
  8. 【請求項８】 定容積押出機は、押出機本体のシリンダ
    外周面、歯車ポンプの一対の歯車ケーシング周囲及び口
    金付きヘッド周囲それぞれに加熱源を備え、該加熱源と
    連携してシリンダ外周面、歯車ケーシング周囲及び口金
    付きヘッド周囲それぞれの温度を所定温度に制御する制
    御手段を有する請求項７に記載した押出装置。
  9. 【請求項９】 定容積押出機は、押出機本体のスクリュ
    ウ先端近傍及び口金近傍のヘッド内部それぞれに配置す
    る圧力センサと、該圧力センサと連携して押出機本体の
    スクリュウ回転数及び歯車ポンプの駆動歯車回転それぞ
    れの制御手段とを有する請求項７又は８に記載した押出
    装置。
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