JP2008137361A - ゴム状シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延されたゴム状シートの粘着性を高くかつ安定化させる。
【解決手段】高温度の未加硫ゴムを圧延してゴム状シートを形成する圧延工程と、圧延されたゴムシートを冷却する冷却工程と、冷却に用いる冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却温度制御とを含む。冷却温度制御は、冷却されたゴム状シートの表面温度を時間ピッチ毎に測定して温度測定値をうる温度測定処理、予め設定される前記表面温度の基準温度範囲を記憶する温度記憶処理、及び前記基準温度範囲と、測定された前記測定温度値とに基づいて冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却ドラム温度制御処理を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧延された高温度のゴム状シートを、温度制御される冷却ドラムによって迅速かつ安定して冷却し、ゴム状シートの粘着性を安定させるゴム状シートの製造方法に関する。

一般に、タイヤ製造において用いられる、例えばインナーライナ、カーカスプライ、ブレーカプライ等のタイヤ構成部材は、未加硫ゴムからなるゴムシート、或いは未加硫ゴム内にタイヤコードを埋設させたコード入りのゴムシートであるゴム状シートを基として形成されている。

前記ゴム状シートは、高温度の未加硫ゴムを、カレンダ等の圧延装置にて圧延成形することにより形成されるが、圧延直後の高温度のゴム状シートは、内部歪を有しているため収縮を起こすなど寸法変化が生じ易い。そのため、圧延成形された高温度のゴム状シートは、例えば複数の冷却ドラムを有する冷却装置の前記冷却ドラム間に通されて冷却された後、剥離シートを介してローラ状に巻き取られて保管、及び次工程への搬送、供給が行われる。このように従来の冷却工程は、ゴム状シートの圧延後の寸法変化を考慮して行われているため、冷却装置に対する温度制御は、季節や工場内温度に合わせて温度設定を行うに留まっていた。

他方、タイヤの生産性や品質の向上のために、前記ゴム状シートにおける粘着性の向上及び粘着性の安定化が強く求められている。このような状況に鑑み本発明者が研究した結果、前記ゴム状シートにおける粘着性のバラツキが、圧延後の冷却に大きく影響していることが判明した。具体的には、冷却装置による冷却が不充分な場合、ゴム状シートが巻き取られた後に放熱するが、その間に、ゴム中に添加物として配合されている硫黄、ステアリン酸等が粘着阻害物質となってシート表面に析出し、ゴム状シートの粘着性を低下させることが判明した。特に冷却効率は、工場内温度等の外的な温度変動以外にも、冷却ドラム自体がゴム状シートの温度の影響を受けることから、粘着阻害物質の析出量が同一ロット内においても時間の経過とともに変化し、ゴム状シートの粘着性を低下かつバラ付かせることとなる。

そこで本発明は、圧延された高温度のゴム状シートを所望の冷却温度まで安定して冷却させることができ、粘着阻害物質の析出量及びそのバラツキを低く抑え、ゴム状シートの粘着性を高くかつ安定化させうるゴム状シートの製造方法を提供することを目的としている。

特開平１１−３４０９６号公報 特開２００４−３３０４５０号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、高温度の未加硫ゴムを圧延装置にて圧延してゴム状シートを形成する圧延工程と、圧延された前記ゴムシートを複数の冷却ドラムを有する冷却装置の前記冷却ドラム間に通して冷却する冷却工程と、前記冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却温度制御とを含むとともに、
前記冷却温度制御は、前記冷却工程により冷却されたゴム状シートの表面温度を時間ピッチ毎に測定して温度測定値をうる温度測定処理、予め設定される前記表面温度の基準温度範囲を記憶する温度記憶処理、及びこの温度記憶処理で記憶された前記基準温度範囲と、前記温度測定処理で測定された前記測定温度値とに基づいて前記冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却ドラム温度制御処理を含むことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記冷却ドラム温度制御処理は、前記時間ピッチ毎の複数回の温度測定値に基づき次回の温度測定による温度測定値を予想し、かつこの予想された次回の温度測定値と前記基準温度範囲とを比較するとともに、予想された次回の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる先行制御を行うことを特徴と

又請求項３の発明では、前記冷却ドラム温度制御処理は、前記時間ピッチ毎の温度測定値と前記基準温度範囲とを比較するとともに、この時間ピッチ毎の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる追従制御を行うことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、冷却されたゴム状シートの表面温度を所定の時間ピッチ毎に測定し、それによって得た温度測定値と、予め設定した表面温度の基準温度範囲とに基づいて、先行制御、或いは追従制御により冷却ドラムのドラム温度を変化させている。

なお前記先行制御では、時間ピッチ毎の複数回の温度測定値に基づいて、次回の温度測定による温度測定値を予想し、この予想された次回の温度測定値と、前記基準温度範囲とを比較する。そして、前記予想された次回の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる。又前記追従制御では、時間ピッチ毎の温度測定値と、前記基準温度範囲とを比較する。そして、この時間ピッチ毎の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる。

このように、先行制御および追従制御の何れも、冷却後のゴム状シート自体の表面温度を、所定の時間ピッチ毎に測定し、その温度測定値をフィードバックさせて、次回の温度測定前にドラム温度を調整している。従って、工場内温度や、圧延直後のゴムシートの温度等に影響されることなく、冷却後のゴム状シートの温度を安定化させることができる。その結果、粘着阻害物質の析出量及びその変動を低く抑えることができ、ゴム状シートの粘着性を高くかつ安定化させることが可能となって、タイヤの生産性を含む次工程以降の生産性、及び加工性を向上させることができる。特に、温度測定値を次回の温度測定までにフィードバックさせてドラム温度の調整を行うため、冷却温度の変動を減じることができ、より高精度の温度制御を行いうる。

なお前記先行制御では、温度測定値が基準温度範囲を超える以前に、ドラム温度を調整するため、より迅速かつ高精度の温度制御が可能となる。又前記追従制御では、基準温度範囲を狭く設定することで、温度制御を迅速かつ高精度化できる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明のゴム状シートの製造方法を実施するためのゴム状シートの製造ラインの一部を概念的に示す側面図である。

図１に示すように、ゴム状シートの製造ライン１（以下製造ライン１という）は、本例では、タイヤのインナーライナ形成用のゴム状シートＷの製造ラインであって、高温度の未加硫ゴムＧを圧延装置２にて圧延しゴム状シートＷを形成する圧延工程Ｓ１と、圧延された前記ゴムシートＷを複数の冷却ドラム３を有する冷却装置４の前記冷却ドラム３、３間に通して冷却する冷却工程Ｓ２と、前記冷却ドラム３のドラム温度ＴＲを制御する冷却温度制御Ｓ３とを含む。

前記圧延装置２は、本例では、一対のカレンダロール７Ａ、７Ａを用いた周知構造のカレンダ装置７であって、前記カレンダロール７Ａ、７Ａ間で前記未加硫ゴムＧを所望の厚さ（例えばインナーライナの場合、厚さ２．０ｍｍ程度）に圧延する。各カレンダロール７Ａ、７Ａは互いに同速度で回転駆動されるとともに、このカレンダロール７Ａ、７Ａ間の間隙は、圧延するゴム状シートＷの厚さに応じて調整可能に構成されている。又前記圧延装置２には、未加硫ゴムＧが、予め熱入れされかつ混練されて可塑化された高温度状態にて、例えば搬入コンベヤなどから順次投入される。

次に、前記冷却装置４は、回転自在に支持される複数の冷却ドラム３を具え、前記ゴム状シートＷは、各冷却ドラム３の外周面に接触することにより冷却される。本例では、冷却ドラム３が例えば左右２列（上下２配列でも良い）で配列されるとともに、前記ゴム状シートＷは、一方列の冷却ドラム３と他方列の冷却ドラム３との間を交互に折り返しながら巻装される。これにより、前記ゴム状シートＷは、その表面と裏面とが、一方列の冷却ドラム３と他方列の冷却ドラム３とに交互に接触するなど両面からの均一な冷却が行われる。なお各下記列における冷却ドラム３の本数は同数である。

前記冷却ドラム３は、その内部に、例えば水等の冷却液が通る冷却液流路を設けた周知構造をなし、前記冷却液の温度を調整することにより、冷却ドラム３のドラム温度ＴＲを制御できる。なお前記「ドラム温度ＴＲ」とは、ドラム内部の温度であって、前記冷却液の温度と実質的に一致する。

そして、本実施形態の製造ライン１では、前記冷却ドラム３のドラム温度ＴＲを制御し、ゴム状シートＷを所望の冷却温度Ｔ２まで精度良く冷却することにより、ゴム中の粘着阻害物質の析出量及びその変動を低く抑える冷却温度制御Ｓ３が行われる。

この冷却温度制御Ｓ３は、図２にそのフローチャートを示すように
（１） 前記冷却工程Ｓ２により冷却されたゴム状シートＷの表面温度を、所定の時間ピッチ毎に測定し、時間ピッチ毎の温度測定値ｔをうる温度測定処理、
（２） 予め設定される前記表面温度ｔｓの基準温度範囲ＴＫを記憶する温度記憶処理、及び
（３） 前記温度記憶処理にて記憶された前記基準温度範囲ＴＫと、前記温度測定処理で測定された前記測定温度値ｔとに基づいて前記冷却ドラム３のドラム温度ＴＲを制御する冷却ドラム温度制御処理、
を含んで行われる。

前記温度測定処理では、前記温度測定を、前記冷却工程Ｓ２の出口近傍位置Ｐにて行う。この出口近傍位置Ｐとは、複数の冷却ドラム３のうちで最下流側に位置する最下流冷却ローラ３Ｅから２０ｃｍ以上かつ２００ｃｍ以下の距離を離れる領域範囲である。この出口近傍位置Ｐより近すぎると、表面温度と内部温度との差が大きく、逆に離れ過ぎると工場内温度等の影響を受けるなど、測定が不正確となる。

又前述の如くゴム状シートＷが両面側から均一に冷却されることから、前記温度測定は、ゴム状シートＷの一方の表面のみで行うことができる。なお両表面で行う場合、温度測定値ｔとして、例えばその平均値を採用する、或いは高温側を採用することができる。又この温度測定には、例えば放射温度計、光温度計などの非接触型温度計１０を用いるのが好ましい。又時間ピッチとしては、特に規制されないが、長すぎると温度変動が大きくなり、逆に短すぎると過剰品質となる他、冷却温度制御Ｓ３が煩雑となる。このような観点から、温度測定の時間ピッチの下限は５秒以上、さらには１０秒以上が好ましく、又上限は６０秒以下、さらには３０秒以下が好ましい。なお前記時間ピッチ毎の温度測定値ｔは、図３に概念的に示すように、制御装置１１における例えば一時記憶可能な第１の記憶部１１Ａに記憶される。

又前記温度記憶処理では、予め設定される前記表面温度の基準温度範囲ＴＫを、制御装置１１における例えば書き換え可能な第２の記憶部１１Ｂ（図３に示す）に記憶される。この基準温度範囲ＴＫは、製造するゴム状シートの用途、及びゴム組成などを考慮して適宜設定される。例えばインナーライナ用のゴム状シートの場合、３８±１．０℃°程度が好ましい。

次に、前記冷却ドラム温度制御処理としては、第１の記憶部１１Ａに記憶される前記測定温度値ｔと、第２の記憶部１１Ｂに記憶される前記基準温度範囲ＴＫとに基づいて、先行制御、或いは追従制御の何れかを行う。

前記先行制御では、図４に示すように、
（Ａ） 前記時間ピッチ毎の複数回の温度測定値ｔに基づき次回の温度測定による温度測定値ｔｘを予想する予想ステップ：
（Ｂ） 前記予想された次回の温度測定値ｔｘと前記基準温度範囲ＴＫとを比較する比較ステップ：
（Ｃ） 前記予想された次回の温度測定値ｔｘが、前記基準温度範囲ＴＫを超えたとき、次回の温度測定を行う前に、前記ドラム温度を変化させる制御ステップ：
を具える。なお各ステップは、前記制御装置１１における例えば演算処理部１１Ｃ（図３に示す）にて行われる。

前記予想ステップは、具体的には、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、今回の温度測定値ｔ０と過去ｉ回の温度測定値ｔ−１、ｔ−２、・・・ｔ−ｉとを含む合計ｉ＋１個の温度測定値ｔを解析して、次回の温度測定値ｔｘを予想する。同図には合計３個（ｉ＝２）の温度測定値ｔ０、ｔ−１、ｔ−２から近似曲線（関数）ｆを求め、この近似曲線（関数）ｆから次回の温度測定値ｔｘを予想する場合を例示する。なお予想精度を高めるために、少なくとも３個以上の温度測定値ｔを用いることが好ましい。

又前記制御ステップでは、前記比較ステップにおいて予想された次回の温度測定値ｔｘが、前記基準温度範囲ＴＫを超えたとき、次回の温度測定を行う前に、前記ドラム温度を変化させる。なお前記「基準温度範囲ＴＫを超える」とは、予想の温度測定値ｔｘが基準温度範囲ＴＫを下方側に越える（ｔｘ＜ＴＫ）、即ち下回る場合、及び上方側に越える（ｔｘ＞ＴＫ）、即ち上回る場合を含む。そして、例えば上回る場合には、ドラム温度ＴＲを、現在の設定温度ＴＲ０よりも修正温度ΔＴだけ低い新設定温度ＴＲｘに変化させる。

ここで、前記ドラム３の修正温度ΔＴは、予め設定されたものであり、好ましくは、前記予想の温度測定値ｔｘが基準温度範囲ＴＫを越えるときの越え巾δ（即ち温度差｜ｔｘ−ＴＫ｜）に応じて、前記修正温度ΔＴを多段階（ΔＴ１、ΔＴ２・・・）に変化可能に制御するのが好ましい。例えば、修正温度ΔＴとして、（ΔＴ１（１．０℃）、ΔＴ２（２．℃）の２段階に設定し、前記越え巾δが小、例えば０．５℃未満のとき、修正温度ΔＴとしてΔＴ１（１．０℃）を採用し、越え巾δが大、例えば０．５℃以上のとき、修正温度ΔＴとしてΔＴ２（２．０℃）を採用する。これにより、より精度の高い温度制御が可能となる。なお前記修正温度ΔＴの段階数、及び段差間の温度差は、ゴム状シートＷのゴム組成、厚さなどを考慮して設定される。なお前記修正温度ΔＴを一段階（ΔＴ１）のみとし、越え巾δに関係なく、一律にΔＴ１（例えば１．０℃）だけ変化させることもできる。

次に、追従制御の場合を説明する。この追従制御では、前記先行制御の如き予想ステップがなく、図６に示すように、
（Ｄ） 前記時間ピッチ毎の温度測定値ｔと、前記基準温度範囲ＴＫとを直接に比較する比較ステップ：
（Ｅ） 前記温度測定値ｔが、前記基準温度範囲ＴＫを超えたとき、次回の温度測定を行う前に、前記ドラム温度を変化させる制御ステップ：
を具える。この各ステップも、前記制御装置１１における例えば演算処理部１１Ｂ（図３に示す）にて行われる。

なお前記制御ステップは、先行制御の場合と実質的に同じであり、例えば上回る場合には、ドラム温度ＴＲを、現在の設定温度ＴＲ０よりも修正温度ΔＴだけ低い新設定温度ＴＲｘに変化させる。又前記修正温度ΔＴも、多段階に設定し、越え巾δに応じて修正温度ΔＴを変化させることができ、又一段階のみに設定し、越え巾δに関係なく一つの修正温度ΔＴで制御することもできる。

この追従制御は、前記先行制御に比して応答が遅れる。そのため、基準温度範囲ＴＫを先行制御の場合に比して狭く設定しておくことが好ましい。例えば先行制御の基準温度範囲ＴＫが３８±１．０℃°の場合、
追従制御の基準温度範囲ＴＫを３８±０．７５℃°とする。

なお本実施形態の製造ライン１では、冷却工程Ｓ２によって冷却されたゴム状シートＷは、従来と同様、ゴム状シートＷを一時的に貯留するアキュームレーターを介して巻取り装置に搬送され、ローラ状に巻き取られて保管、及び次工程への搬送、供給が行われる。

叙上の如く、前記冷却温度制御は、冷却後のゴム状シートＷ自体の表面温度を、所定の時間ピッチ毎に測定し、その温度測定値ｔをフィードバックさせて、次回の温度測定前にドラム温度ＴＲを調整している。従って、工場内温度や、圧延直後のゴムシートＷ自体の温度等に影響されることなく、冷却後のゴム状シートＷの温度を安定化させることができる。その結果、粘着阻害物質の析出量及びその変動を低く抑えることができ、ゴム状シートの粘着性を高くかつ安定化させることが可能となるなど、タイヤの生産性を含む次工程以降の生産性、及び加工性を向上させることができる。

なお前記ゴム状シートＷは、カーカスプライ用、ブレーカプライ用など、未加硫ゴム内にタイヤコードを埋設させたコード入りのゴムシートであってもよく、斯かる場合には、圧延装置２として、例えばカレンダ式トッピング装置を用いたトッピング工程が行われる。このトッピング工程では、２枚のゴム状シートを圧延しながらコード配列体の表裏に互いに圧着して貼り合わせるため、圧延工程を含んだ工程と考えられる。以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明に係わる製造方法を用い、厚さ２．０ｍｍのインナーライナ用のゴムシートを下記に仕様で製造した。
（１） 従来例では、冷却温度制御としてドラム温度ＴＲを１２℃で一定に管理している。
（２） 実施例１では、冷却温度制御として、先行制御を採用している。この先行制御では、温度測定の時間ピッチを３０秒／回、基準温度範囲ＴＫを３８±１．０℃°、修正温度ΔＴを１℃、２℃の２段階に設定し、越え巾δが０．５℃未満のとき修正温度ΔＴ（１℃）、０．５℃以上のとき温度ΔＴ（２℃）としている。
（３） 実施例２では、冷却温度制御として、追従制御を採用している。この追従制御では、温度測定の時間ピッチを３０秒／回、基準温度範囲ＴＫを３８±１．０℃°、修正温度ΔＴを１℃、２℃の２段階に設定し、越え巾δが０．５℃未満のとき修正温度ΔＴ（１℃）、０．５℃以上のとき温度ΔＴ（２℃）としている。

そして、冷却工程を通過直後のゴムシートの表面温度を生産開始から２時間毎に測定し、その温度変化を比較するとともに、その結果を表１に示す。又生産開始から２時間径過後、１０時間径過後、２０時間径過後、３０時間径過後、４０時間径過後に生産されたゴム状シートをサンプリングし、その粘着性を測定して比較した。前記粘着性は、東洋精機（株）製のＰＩＣＭＡタックテスタを用い、ゴム状シートの巾方向の３つの位置で測定し、その値を平均している。

表１に示すように、従来例では表面温度の平均値が４０．６℃、標準偏差σが２．５７、粘着性のバラツキ巾が２．０Ｎ／ｃｍ²であるのに対して、実施例１では、表面温度の平均値が３７．８８℃、標準偏差σが１．０４、粘着性のバラツキ巾が１．５Ｎ／ｃｍ²、実施例２では、表面温度の平均値が３８．２℃、標準偏差σが１．５８、粘着性のバラツキ巾が１．９Ｎ／ｃｍ²
と、改善されているのが確認できる。

本発明のゴム状シートの製造方法を実施するためのゴム状シートの製造ラインの一部を概念的に示す側面図である。 冷却温度制御を説明するフローチャートである。 制御装置を説明する概念図である。 先行制御を説明するフローチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）は、予想ステップの一例を示す時間−温度測定値のグラフである。 追従制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

２ 圧延装置
３ 冷却ドラム
４ 冷却装置
Ｇ 未加硫ゴム
Ｓ１ 圧延工程
Ｓ２ 冷却工程
ｔ、ｔｘ 温度測定値
ＴＫ 基準温度範囲
ＴＲ ドラム温度
Ｗ ゴム状シート

Claims (3)

1. 高温度の未加硫ゴムを圧延装置にて圧延してゴム状シートを形成する圧延工程と、圧延された前記ゴムシートを複数の冷却ドラムを有する冷却装置の前記冷却ドラム間に通して冷却する冷却工程と、前記冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却温度制御とを含むとともに、
   前記冷却温度制御は、前記冷却工程により冷却されたゴム状シートの表面温度を時間ピッチ毎に測定して温度測定値をうる温度測定処理、予め設定される前記表面温度の基準温度範囲を記憶する温度記憶処理、及びこの温度記憶処理で記憶された前記基準温度範囲と、前記温度測定処理で測定された前記測定温度値とに基づいて前記冷却ドラムのドラム温度を制御する冷却ドラム温度制御処理を含むことを特徴とするゴム状シートの製造方法。
2. 前記冷却ドラム温度制御処理は、前記時間ピッチ毎の複数回の温度測定値に基づき次回の温度測定による温度測定値を予想し、かつこの予想された次回の温度測定値と前記基準温度範囲とを比較するとともに、予想された次回の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる先行制御を行うことを特徴とする請求項１記載のゴム状シートの製造方法。
3. 前記冷却ドラム温度制御処理は、前記時間ピッチ毎の温度測定値と前記基準温度範囲とを比較するとともに、この時間ピッチ毎の温度測定値が前記基準温度範囲を超えたとき、次回の温度測定を行う前に前記ドラム温度を変化させる追従制御を行うことを特徴とする請求項１記載のゴム状シートの製造方法。

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