JP5039127B2 - 未加硫ゴム押出装置及び未加硫ゴムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２種類以上の未加硫ゴムからなる未加硫ゴム部材を押出す未加硫ゴム押出装置及び未加硫ゴムの製造方法に関する。

自動車用の空気入りタイヤにおいて、ビード部の剛性を高めるために、ビード部の外側部に硬質のゴムからなるゴムチェーファーを設ける場合がある。このゴムチェーファーの上端はサイドウォール部を形成するサイドウォールゴム層に接続されている（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、走行によりビード部は繰返し曲げ変形を受けることによって、ゴムチェーファーとサイドウォールゴム層とが剥離する場合があった。

この問題を解決するために、ゴムチェーファーとサイドウォールゴム層との接合面積を増やすことが考えられ、図１１に示すような断面形状を有する空気入りタイヤが提案されている。
この空気入りタイヤでは、図１１に示すように、サイドウォール１０４を構成するサイドウォールゴム層１０６の半径方向内端部に設けた内側片１０６Ａ、外側片１０６Ｂが上方部を先細としたゴムチェーファー１０２のタイヤ軸方向内面、外面に夫々接して覆うように構成し、サイドウォールゴム層１０６とゴムチェーファー１０２との接合面積を大きくしその接合を強固としている。

このような空気入りタイヤを製造するには、生タイヤの製造工程において、図１２に示すような断面形状を有する未加硫のサイドウォールゴム層１０６と未加硫のゴムチェーファー１０２とを一体としたゴム押出部材１０８を製造し、その後、このゴム押出部材１０８のゴムチェーファー１０２端部付近を覆うように、サイドウォールゴム層１０６と同じ種類の未加硫ゴムからなるゴムシート１１０を貼りつける。
そして、このゴムシート１１０の貼り付けられたゴム押出部材１０８を製造途中のタイヤケースのカーカス外側面に貼りつけ、空気入りタイヤを製造していた。
特開平１０―１６６４１６号公報

しかしながら、従来例では以下のような問題があった。
（１） 別部材としてのゴムシート１１０が必要となり、ゴムシート１１０を製造する設備が必要となる。
（２） ゴム押出部材１０８にゴムシート１１０を貼り付ける工程が増える。
（３） 厚みのあるゴムシート１１０を貼りつけることにより、図１２に示すように、ゴム押出部材１０８の表面に段差１１２が生じるので、製品不良（段差部分の空気がベアの原因となる、クリスの原因となる等。）に繋がる。
（４） 貼り合わせ位置の精度が要求される。

本発明は、タイヤの製造工程を増やさず、高品質のタイヤが得られる未加硫ゴム押出部材を押出成型可能な未加硫ゴム押出装置及び未加硫ゴムの製造方法を提供することが目的である。

請求項１に記載の発明は、第１の未加硫ゴムを押し出す第１の押出装置本体と、第２の未加硫ゴムを押し出す第２の押出装置本体と、第１の押出装置本体の先端部と第２の押出装置本体の先端とを連結する押出ヘッドと、押出ヘッド先端部にて前記第１の未加硫ゴム及び前記第２の未加硫ゴムを口金に向けて導き出す流路形成金型と、を有し、前記押出ゴム部材を押出方向に直角な断面で見たときに、前記第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に前記第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材を押出成型する未加硫ゴム押出装置であって、前記流路形成金型は、前記口金に向けて前記第１の未加硫ゴムを通過させる第１の流路と、前記第１の流路と並行して設けられ前記口金に向けて前記第２の未加硫ゴムを通過させる第２の流路と、前記第２の流路の側壁に開口して前記第２の流路を通過する前記第２の未加硫ゴムの側面に向けて前記第１の未加硫ゴムを流出させる第３の流路とを備え、前記第１の流路を流れる前記第１の未加硫ゴムの一部に前記第３の流路から流出した前記第１の未加硫ゴムを連結させると共に、前記第１の流路を流れる前記第１の未加硫ゴムの一部分と前記第３の流路から流出した前記第１の未加硫ゴムとで前記第２の未加硫ゴムの一部分を挟み込ませる構成である。

請求項１に記載の未加硫ゴム押出装置では、第１の押出装置本体にて第１の未加硫ゴムが、第２の押出装置本体にて第２の未加硫ゴムが各々流路形成金型に向けて送り出される。そして、第１の未加硫ゴムが流路形成金型に形成された第１の流路、及び第３の流路を流れ、第２の未加硫ゴムが流路形成金型に形成された第２の流路を流れると、第１の流路を流れる第１の未加硫ゴムの一部に第３の流路から流出した第１の未加硫ゴムが連結すると共に、第１の流路を流れる第１の未加硫ゴムの一部分と第３の流路から流出した第１の未加硫ゴムとで第２の未加硫ゴムの一部分が挟み込まれ、押出方向に直角な断面で見たときに、第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材が１回の押出し工程で簡単に得られる。

また、第３の流路からは、第１の未加硫ゴムが第２の未加硫ゴムの側面に向けて流出するので、第３の流路からの第１の未加硫ゴムを第２の未加硫ゴムに対して直接的かつ確実に十分な量（断面で見たときの厚み）を付着させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の未加硫ゴム押出装置において、前記第３の流路は、前記第２の流路に対して直角方向に前記第１の未加硫ゴムを流出させる構成である。

請求項２に記載の未加硫ゴム押出装置では、第３の流路から流出させる第１の未加硫ゴムの方向が、第２の流路を流れる第２の未加硫ゴムの流れ方向に近づくと、第２の未加硫ゴムに対する第３の流路から流出する第１の未加硫ゴムの付着量（断面で見たときの厚み）が減る傾向なる。
したがって、第３の流路から流出させる第１の未加硫ゴムを最も効率的に第２の未加硫ゴムに付着させるには、第３の流路が第２の流路に対して直角方向に第１の未加硫ゴムを流出させることが好ましい。

請求項３に記載の発明は、第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に前記第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材を押出装置を用いて押出成型する未加硫ゴムの製造方法であって、押出装置の口金に向けて流れる前記第２の未加硫ゴムの側面に向けて前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から前記第１の未加硫ゴムを流出させて、前記口金に向けて流れる前記第１の未加硫ゴムの一部に、前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出した前記第１の未加硫ゴムを連結させると共に、前記口金に向けて流れる前記第１の未加硫ゴムの一部分と前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出させた前記第１の未加硫ゴムとで前記第２の未加硫ゴムの一部分を挟み込ませる構成である。

請求項３に記載の未加硫ゴムの製造方法では、押出装置の口金に向けて流れる第２の未加硫ゴムの側面に向けて第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から第１の未加硫ゴムが流出すると、口金に向けて流れる第１の未加硫ゴムの一部に、第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出した第１の未加硫ゴムが連結すると共に口金に向けて流れる第１の未加硫ゴムの一部分と第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出した第１の未加硫ゴムとで第２の未加硫ゴムの一部分が挟み込まれ、押出方向に直角な断面で見たときに、第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材が１回の押出し工程で簡単に得られる。

以上説明したように、本発明の未加硫ゴム押出装置及び未加硫ゴムの製造方法は、タイヤの製造工程を増やさず、高品質のタイヤを得ることが出来る未加硫ゴム部材を効率的に製造できる、という優れた効果を有する。

未加硫ゴム押出装置の概略構成を示す側面図である。 未加硫ゴム押出装置により押出成型された未加硫ゴム部材の断面図である。 押出ヘッドの要部を示す縦断面図である。 上流側から見た流路形成金型の正面図である。 流路形成金型の一部分を示す斜視図である。 図４に示す流路形成金型の６−６線断面図である。 図４に示す流路形成金型の７−７線断面図である。 図４に示す流路形成金型の８−８線断面図である。 図４に示す流路形成金型の９−９線断面図である。 図４に示す流路形成金型の１０−１０線断面図である。 空気入りタイヤのビード部の断面図である。 従来の未加硫ゴム部材の断面図である。

本発明の未加硫ゴム押出装置の一実施形態例を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、未加硫ゴム押出装置１０は３基の押出機本体１２、１４、１６と、押出機本体１２、１４、１６の先端部を連結する押出ヘッド１８とを有している。
なお、各押出機本体１２、１４、１６は、未加硫ゴム供給用ホッパ（図示省略）を備え、３種類の互いに配合組成が異なる未加硫ゴムＡ、Ｂ、Ｃがホッパから各押出機本体１２、１４、１６に連続して供給され、各押出機本体１２、１４、１６内部で回転駆動されるスクリュウ（図示省略）により練り合わされ、自己発熱して可塑度を低めて流動性を増しながら押出ヘッド１８に向け導き出される。
各押出機本体１２、１４、１６の構成は、従来品と同様の構成である。

ここで、未加硫ゴム押出装置１０の構成を詳細に説明する前に、この未加硫ゴム押出装置１０で押出成型される未加硫ゴム部材１９を図２に基づき説明する。
図２の断面図に示すように、この未加硫ゴム部材１９は、ゴムチェーファーを形成するための未加硫ゴムＡ、サイドウォールゴム層を形成するための未加硫ゴムＢ及びトレッドのタイヤショルダー付近内側に配置されるクッションゴム層を形成するための未加硫ゴムＣの３種類の未加硫ゴムより構成されており、水平方向（矢印Ｌ方向及び矢印Ｒ方向）に幅広に押出成型される。

この未加硫ゴム部材１９において、未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）は、矢印Ｒ方向側の一端部分に略Ｖ字形状の溝部Ｂａを設けている。この一端部分において、溝部Ｂａを挟んで下側部分は製品タイヤのカーカスの外側面に沿う内側片Ｂａ１とされ、溝部Ｂａを挟んで上側部分はタイヤ外側壁面に沿う外側片Ｂａ２とされている。
内側片Ｂａ１及び外側片Ｂａ２は、共に端部に向けて肉厚を減じた先細状をなしている。

一方、未加硫ゴムＡ（ゴムチェーファー）は、未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）と同様に幅方向に延び、中央部を厚肉としかつ幅方向の両端をこの中央部から厚さを減じた先細状をなしている。
なお、未加硫ゴムＡ（ゴムチェーファー）の未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）側は、上面が外側片Ｂａ２に接して覆われるとともに、下面が内側片Ｂａ１に接して覆われている。

未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）の矢印Ｌ方向側の他端部分は、端部に向けて肉厚を減じた先細状をなしている。未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）の矢印Ｌ方向側には、未加硫ゴムＣ（クッションゴム層）が配置されている。なお、タイヤによっては、このゴムＣは必ずしも必要としない。

未加硫ゴムＣ（クッションゴム層）は、幅方向両側に向けて肉厚を減じた先細状をなしており、矢印Ｒ方向側の一部分が未加硫ゴムＢ（サイドウォールゴム層）の他端部分により上側から覆われている。

次に、未加硫ゴム押出装置１０を詳細に説明する。
図３に示すように押出ヘッド１８は、未加硫ゴムＡ、Ｂ、Ｃ（図３では図示せず）の押出方向前方に位置する押出口金（以下口金という）２０を備え、前述した各押出機本体１２、１４、１６の押出し出口から口金２０に向かう未加硫ゴムＡ、Ｂ、Ｃの流路２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有し、流路２２ａ、２２ｂ、２２ｃの終端と口金２０前方位置との間に未加硫ゴムＡ、Ｂ、Ｃそれぞれが所定断面形状をもつ未加硫ゴム部材１９を形成するための未加硫ゴム部材形成手段２４を着脱自在に収容する。
なお、未加硫ゴム部材１９は口金２０より図３の矢印Ｆ方向に押出される。

未加硫ゴム部材形成手段２４は、口金２０と対をなして口金２０の押出外輪郭形状２０Ａのうち底部を別途形成する役を果たすバックダイ２６と、口金２０を押出ヘッド１８に保持固定するダイホルダ２８と、バックダイ２６を押出ヘッド１８に保持固定するバックダイホルダ３０とを有する。

未加硫ゴム部材形成手段２４は、押出ヘッド１８の流路２２ａ、２２ｂ、２２ｃの終端と口金２０との間に流路形成金型３２を備えている。
図４に示すように、流路形成金型３２は、未加硫ゴム部材１９の断面長手方向に沿って細長に形成された主ゴム流路３４を備え、主ゴム流路３４は図面右側（矢印Ｒ方向側）が未加硫ゴムＡの流れる流路３４ａ、中央が未加硫ゴムＢの流れる流路３４ｂ、図面左側（矢印Ｌ方向側）が未加硫ゴムＣの流れる流路３４ｃとなっている。

図４，５，６に示すように、流路３４ａは上流側（押出ヘッド側）の上側（矢印Ｕ方向側）に、第１の傾斜面３６、及び第２の傾斜面３８を備え、上流側の下側（矢印Ｄ方向側）に、第１の傾斜面３６と対向して堰４０が設けられている。なお、堰４０には、下流側に第１の逆傾斜面４２が形成されている。
さらに、主ゴム流路３４には、第２の傾斜面３８の図面左側に第４の傾斜面４６、第２の逆傾斜面４８、第３の逆傾斜面５０、及び第４の逆傾斜面５２が形成されている。

図４，５に示すように、流路形成金型３２には、上流側に、主ゴム流路３４の開口より上側に補助ゴム流路４４の一端が開口している。補助ゴム流路４４の他端は、第２の傾斜面３８、及び第４の傾斜面４６の口金側に位置する平行壁部分５４に開口しており、一端から流入させた未加硫ゴムＢを、流路３４ａの内部を矢印Ａ方向に流れる未加硫ゴムＡの側面に対し、矢印Ｂで示すように直角方向に流出させるようになっている。なお、図４においては、未加硫ゴムＡ，Ｂ，Ｃは、主ゴム流路３４を図面表側から裏面側へ向けて流れることになる。

また、図４、６〜１０に示すように、主ゴム流路３４には、下側（矢印Ｄ方向側）に、堰４０から矢印Ｌ方向側に向けて平行壁５６が形成されると共に、堰４０から間隔を開けて第５の逆傾斜面５８、第５の傾斜面６０、第６の傾斜面６２、及び第７の傾斜面６４が形成されている。

次に、未加硫ゴム押出装置１０の作用を説明する。
先ず、未加硫ゴムＡ、Ｂ、Ｃが各押出機本体１２、１４、１６にて押出ヘッド１８に向け送り出され、未加硫ゴムＡは流路２２ａを介して流路３４ａへ流れ込み、未加硫ゴムＢは流路２２ｂを介して流路３４ｂへ流れ込み、未加硫ゴムＣは流路２２ｃを介して流路３４ｃへ流れ込む。また、未加硫ゴムＢの一部分は、補助ゴム流路４４へ流れ込む。
このため、矢印Ｒ方向側では未加硫ゴムＡが、矢印Ｌ方向側では未加硫ゴムＣが、中央部分では未加硫ゴムＢが口金２０を介して押し出されることになる。

さらに詳しく説明すると、未加硫ゴムＡは、主ゴム流路３４において、主に第１の傾斜面３６、第２の傾斜面３８、及び第１の逆傾斜面４２、に沿って口金側へ流れてゴムチェーファー部分を形成する。
未加硫ゴムＢは、主ゴム流路３４の第２の傾斜面３８、第４の傾斜面４６、平行壁部分５４、第２の逆傾斜面４８、第３の逆傾斜面５０、平行壁５６、及び第５の逆傾斜面５８に沿って口金側へ流れ（図４では紙面表側から裏側へ、図５では矢印Ａ方向）、サイドウォールゴム層部分を形成する。

図４に示すように、未加硫ゴムＡ（ゴムチェーファー部分）の図面左側端部付近においては、未加硫ゴムＢは、主ゴム流路３４の下側においては平行壁５６に沿って流れ、主ゴム流路３４の上側においては第２の傾斜面３８に沿って流れると共に図５の矢印Ａ方向で示す主流に対し、未加硫ゴムＢの一部分が補助ゴム流路４４からは直角方向（矢印Ｂ方向）に押し出される。

このため、未加硫ゴムＡ（ゴムチェーファー部分）の図面左側端部は、図４に示すように上側及び下側が未加硫ゴムＢの流れによって挟まれる格好となる。なお、未加硫ゴムＡの図面左側端部の上側部分を覆う未加硫ゴムＢの厚さは、補助ゴム流路４４の径、開口位置、開口形状によって調整することができる。

ここで、矢印Ａ方向で示す主流に対し、未加硫ゴムＢの一部分を直角方向に押し出すことのできる補助ゴム流路４４が設けられていない場合には、未加硫ゴムＡの図面左側端部の上側部分を未加硫ゴムＢで覆うことができなくなる。

なお、未加硫ゴムＣは、第５の傾斜面６０、第６の傾斜面６２、第７の傾斜面６４、及び第４の逆傾斜面５２に沿って口金側へ流れてクッションゴム層部分を形成する。
このように、本実施形態の未加硫ゴム押出装置１０を用いることにより、図２の断面図で示すような３種類の未加硫ゴムからなる未加硫ゴム部材１９を１工程で成型することができる。
また、未加硫ゴム部材１９には、従来例のようなゴムシートの貼り付けによる表面段差が無いので、ベアを発生する虞もない。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、未加硫ゴムＣを用いた未加硫ゴム部材１９を形成する例を示したが、未加硫ゴム部材１９はゴムチェーファーを形成するための未加硫ゴムＡ、及びサイドウォールゴム層を形成するための未加硫ゴムＢのみであっても良い。

上記実施形態では、未加硫ゴムＢを補助ゴム流路４４の他端から、流路３４ａの内部を矢印Ａ方向に流れる未加硫ゴムＡの側面に対し、矢印Ｂで示すように直角方向に流出させたが、少なくとも流路３４ａの側壁から未加硫ゴムＢを流出させれば良く、流路３４ａの内部を矢印Ａ方向に流れる未加硫ゴムＡの側面に対し、未加硫ゴムＢの流出方向は直角以外の角度であっても良い。

符号の説明

１０ 未加硫ゴム押出装置
Ａ 未加硫ゴム（第２の未加硫ゴム）
Ｂ 未加硫ゴム（第１の未加硫ゴム）
１４ 押出機本体（第１の押出装置本体）
１２ 押出機本体（第２の押出装置本体）
１８ 押出ヘッド
３２ 流路形成金型
３４ 主ゴム流路
３４ａ 流路（第２の流路）
３４ｂ 流路（第１の流路）
４４ 補助ゴム流路（第３の流路

Claims (3)

1. 第１の未加硫ゴムを押し出す第１の押出装置本体と、第２の未加硫ゴムを押し出す第２の押出装置本体と、第１の押出装置本体の先端部と第２の押出装置本体の先端とを連結する押出ヘッドと、押出ヘッド先端部にて前記第１の未加硫ゴム及び前記第２の未加硫ゴムを口金に向けて導き出す流路形成金型と、を有し、前記押出ゴム部材を押出方向に直角な断面で見たときに、前記第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に前記第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材を押出成型する未加硫ゴム押出装置であって、
   前記流路形成金型は、前記口金に向けて前記第１の未加硫ゴムを通過させる第１の流路と、前記第１の流路と並行して設けられ前記口金に向けて前記第２の未加硫ゴムを通過させる第２の流路と、前記第２の流路の側壁に開口して前記第２の流路を通過する前記第２の未加硫ゴムの側面に向けて前記第１の未加硫ゴムを流出させる第３の流路とを備え、
   前記第１の流路を流れる前記第１の未加硫ゴムの一部に前記第３の流路から流出した前記第１の未加硫ゴムを連結させると共に、前記第１の流路を流れる前記第１の未加硫ゴムの一部分と前記第３の流路から流出した前記第１の未加硫ゴムとで前記第２の未加硫ゴムの一部分を挟み込ませる未加硫ゴム押出装置。
2. 前記第３の流路は、前記第２の流路に対して直角方向に前記第１の未加硫ゴムを流出させる請求項１に記載の未加硫ゴム押出装置。
3. 第１の未加硫ゴムに第２の未加硫ゴムの一部分が侵入し、侵入した第２の未加硫ゴムの侵入方向とは交差する方向の両側に前記第１の未加硫ゴムの一部分が配置された断面形状を有する押出ゴム部材を押出装置を用いて押出成型する未加硫ゴムの製造方法であって、
   押出装置の口金に向けて流れる前記第２の未加硫ゴムの側面に向けて前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から前記第１の未加硫ゴムを流出させて、前記口金に向けて流れる前記第１の未加硫ゴムの一部に、前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出した前記第１の未加硫ゴムを連結させると共に、前記口金に向けて流れる前記第１の未加硫ゴムの一部分と前記第２の未加硫ゴムの流れ方向とは交差する方向から流出させた前記第１の未加硫ゴムとで前記第２の未加硫ゴムの一部分を挟み込ませる未加硫ゴムの製造方法。

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