JP2011194854A - 帯状ゴムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】口金を交換しても短時間でまっすぐに帯状ゴムを押し出すことが可能な断面三角形状の帯状ゴムの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】２台の押出機から押し出された未加硫ゴムをプレフォームダイのゴム流路６で合流させて口金５に送り込み、口金５の開口５ａから帯状に押し出す断面三角形状の帯状ゴムの製造方法であって、ゴム流路６の入口において、境界８をはさんで先端側と基端側とからそれぞれ未加硫ゴム４をゴム流路６に導入するようにし、口金５の開口５ａからゴム流路６を見たときに、境界８で区分される開口５ａの先端側面積と基端側面積との比率が所定の面積比率になるように設定した上で、ゴム流路入口から供給する未加硫ゴム４の質量流量を、基端側よりも先端側の方が大きくなるように前記面積比率とは別の所定の質量流量比率で各押出機から押し出すことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、押出機から帯状に押し出される未加硫の帯状ゴムの製造方法に関するものである。

一般に、タイヤは、トレッドゴム、カーカスプライ、インナーゴム、ビード部材等の種々の部材から構成されており、これらのタイヤ構成部材を組み合わせて加硫成形することで製造されている。タイヤ構成部材の中でもビード部材は、予め円環状に成形したものが使用される。

具体的には、図８及び図９に示すように、ビード部材２１は、ビードコア２２と、その外周側に接合される断面略三角形状のビードフィラー２３とを備えている。ビードコア２は、ゴム被覆された鋼線等の収束体から構成される。

上記構成のビード部材は、たとえば、押出機から帯状に押し出されたゴムを所定長さに切断し、この帯状ゴムを、特許文献１に示すようなドラム状の成形機の外周に巻きつけた後、円環状に成形するとともに、ビードコアと接合することによって形成することができる。

上記方法においては、帯状ゴムをずれることなく成形機の外周に巻きつけなければならず、そのためには帯状ゴムを押出機から真っ直ぐに押し出すことが必要とされる。しかしながら、ビードフィラーのように断面三角形状の帯状ゴムを製造するには、口金の開口の形状が帯状ゴムの断面形状に対応して先端側が基端側よりも幅狭になる形状とされることから、口金の開口全体に同じ流速で未加硫ゴムを通過させたときには、先端側未加硫ゴムは開口の側壁から大きな抵抗を受けることになる。したがって、帯状ゴムは、基端側を外周側とし、先端側を内周側として曲がってしまうという問題があった。

このような課題を解決するため、特許文献１には、口金の開口の先端側と基端側とで未加硫ゴムの流速を変化させることによって、帯状ゴムの押し出す方向を調整する方法が記載されている。

特開２００９−６１６９１号公報

しかしながら、上記方法では実際に未加硫ゴムを押し出してその曲がり方を見ながらまっすぐに押し出すように調整しなければならない。したがって、帯状ゴムを真っ直ぐに押し出すまでに時間がかかり、その間に押し出された帯状ゴムが無駄になるといった問題が生じていた。特に、押し出される帯状ゴムの種類（形状）は多数存在し、各帯状ゴムの形状ごとに口金を用意する必要があるが、口金を交換するたびにまっすぐに押し出すための押出条件を見つけるまで時間を要していた。

そこで、本発明においては、上記問題に鑑み、口金を交換しても短時間でまっすぐに帯状ゴムを押し出すことが可能な断面三角形状の帯状ゴムの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る帯状ゴムの製造方法は、２台の押出機からそれぞれ押し出された未加硫ゴムをプレフォームダイのゴム流路で合流させて口金に送り込み、前記口金の開口から帯状に押し出す断面三角形状の帯状ゴムの製造方法であって、前記ゴム流路及び開口の形状として、それぞれの断面形状が帯状ゴムの断面形状に対応する形状で、先端側が基端側より幅狭になる形状のものを用い、前記ゴム流路の入口において、境界をはさんで先端側と基端側とからそれぞれ未加硫ゴムをゴム流路に導入するようにし、前記口金と前記ゴム流路とで先端側及び基端側の向きを合わせ、前記口金の開口からゴム流路を見たときに、前記境界で区分される開口の先端側面積と基端側面積との比率が所定の面積比率になるように設定した上で、前記ゴム流路入口から供給する未加硫ゴムの質量流量を、基端側よりも先端側の方が大きくなるように前記面積比率とは別の所定の質量流量比率で前記各押出機から押し出すことを特徴とする。

上記方法では、口金をプレフォームダイに装着する際に、ゴム流路入口の境界の位置に対して、開口を所定の位置に合わせた上で、ゴム流路の入口において、先端側と基端側とからそれぞれ未加硫ゴムを所定の質量流量比率で供給することにより、帯状ゴムをまっすぐに押し出すことが可能となる。すなわち、大きさの異なる開口を有する口金を用いる場合でも、まっすぐに押し出すための調整に要する時間が短くて済み、無駄なくかつ容易に帯状ゴムを押出方向にまっすぐに押し出すことができる。

本発明で断面三角形状の帯状ゴムとは、帯状ゴムの押出方向に直交する方向の断面形状が、先端側が基端側よりも幅狭となる略三角形状であればよく、各頂点部分が面取りされたものや、Ｒ加工されたものや、各辺が直線状のもののみならず、各辺が緩やかな曲線で形成されたものや、辺の角度が途中で変化して曲がった形状のものを含む意味である。

このような形状の帯状ゴムを押出す口金の開口及びゴム流路の断面形状（押出方向に直交する方向の形状）は、帯状ゴムの断面形状に対応する形状で、先端側が基端側より幅狭になる形状のものを用いる。

ゴム流路の先端側から供給する未加硫ゴムに対する、前記ゴム流路の基端側から供給する未加硫ゴムの質量流量比率（以下、所定の質量流量比率と略する）は２２０〜２８０：１００の範囲で設定し、前記境界で区分される開口の先端側面積と基端側面積との比率（以下、所定の面積比率と略する）が１００：１６０〜２００になるように口金の位置を調整するのが好ましい。

これにより、いろんな開口サイズの口金を使用する場合でも、すべての口金において、短時間でおおよそ帯状ゴムをまっすぐに押し出すことが可能となる。ただ、上記方法でも押出した帯状ゴムが若干曲がるような場合は、帯状ゴムの内周側になる側（先端側又は基端側）にあるゴム流路入口から導入する未加硫ゴムの質量流量を相対的に増加させることで容易にまっすぐに押し出すことが可能となる。

帯状ゴムとしては、具体的にビードフィラーを挙げることができる。このほか、たとえば、タイヤトレッド部においてショルダー領域に配置される断面三角形状のゴム部材等のように、タイヤ構成部材を製造する際に、本発明を好適に用いることができる。

本発明では、口金をプレフォームダイに装着する際に、ゴム流路入口の境界の位置に対して、開口を所定の位置に合わせた上で、ゴム流路の入口において、先端側と基端側とからそれぞれ未加硫ゴムを一定比率の質量流量で供給することにより、帯状ゴムを押出方向に向かってまっすぐに押し出すことが可能となる。

本発明を実行する帯状ゴムの製造装置を示す概略図 上記帯状ゴムの製造装置を示す平面図 プレフォームダイを示す斜視図 プレフォームダイに装着した状態の口金を示す正面図 別の態様の口金を示す正面図 成形機に帯状ゴムを巻きつけた状態を示す図 成形機に帯状ゴムを巻きつけて起立片を起こした状態を示す図 ビード部材を示す平面図 図８の矢視断面図

[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について図面を基に説明する。本実施形態では、帯状ゴムとして具体的にビードフィラーを製造する場合について説明する。図１は、本発明に係る帯状ゴムの製造方法を実行するための帯状ゴム製造装置を示す概略図であり、図２は、帯状ゴムの製造装置を示す平面図である。なお、図１ではビードフィラーを製造して、タイヤ構成部材であるビード部材を製造するまでを示している。

帯状ゴムの製造装置は、未加硫ゴムを押し出す２台の押出機１及び２と、各押出機１、２から押し出された未加硫ゴムを導入して合流させて送り出すプレフォームダイ３と、プレフォームダイ３の前面に取り付けられ、帯状ゴム４を断面三角形状に成形して押し出す口金５とを備えている。

プレフォームダイ３は、略直方体状に形成されており、押出機１と口金５との間に設置される。図３に示すように、プレフォームダイ３の背面には、押出機１から押し出された未加硫ゴムを導入する第一入口６ａが形成され、プレフォームダイ３の前面には未加硫ゴムの出口６ｃが形成される。そして、第一入口６ａと、出口６ｃの間には、ゴム流路６が形成される。

ゴム流路６は、後述するように、断面形状が略三角形状に形成される。具体的には、ゴム流路６の断面形状は、二等辺三角形に近い形状（底辺よりも高さの方が高い形状）とされ、プレフォームダイ３の背面及び前面を貫通するように、両面に対して直交する方向に形成される。

断面略二等辺三角形状に形成されたゴム流路６を先端側（三角形の頂角側）と基端側（三角形の底辺側）の領域に区分すると、第一入口６ａは、プレフォームダイ３の背面において、ゴム流路６の先端側に形成される。このようにして形成されたゴム流路６は、先端側のゴム流路の幅ｄ１が、基端側のゴム流路の幅ｄ２よりも幅狭となる。

一方、プレフォームダイ３の背面において、ゴム流路６の基端側には、押出機１から未加硫ゴムがゴム流路６に流入するのを防止するための仕切壁７が形成される。すなわち、仕切壁７の第一入口側の端縁が、ゴム流路６の先端側領域と基端側領域の境界８となる。

図２に示すように、押出機２は、押出機１に対して直交する方向に配置され、押出機１から押し出された未加硫ゴムは、ゴム供給路２ａを通じてプレフォームダイ３に導入される。押出機２から供給される未加硫ゴムは、スペースの関係上、プレフォームダイ３の上面から、第二入口６ｂを通じてゴム流路６内に導入される。第二入口６ｂは、ゴム流路６上流の基端側領域であって、仕切壁７に隣接する位置に形成される。

なお、第二入口６ｂはゴム流路６を構成する上壁に形成されており、第二入口６ｂから供給される未加硫ゴムは、ゴム流路６内に下向きに流れ込んだ後、ゴム流路６を構成する下壁に当たって向きを変えて出口６ｃ側に流れることになる。ただ、第一入口６ａから導入される未加硫ゴムの質量流量の方が第二入口６ｂから導入される未加硫ゴムの質量流量よりも大きいため、実際には第二入口６ｂをプレフォームダイ３の背面に形成した場合と比べて、出口６ｃから出てくる未加硫ゴムの流れ方は同じとなる。

ゴム流路６の内部には、先端側と基端側とを区切るものは存在しておらず、押出機１及び２から導入された未加硫ゴムはゴム流路６内で合流し、一体となって出口６ｃから口金５の開口５ａに向けて送り出される。なお、押出機２は、押出機１と平行に設置してもよく、第二入口６ｂを第一入口６ａに隣接するようにプレフォームダイ３の背面に形成してもよい。

図４に示すように、口金５には、プレフォームダイ３から送り出された未加硫ゴムを断面三角形状に成形する開口５ａが形成される。開口５ａは、帯状ゴム４の断面形状に対応する形状とされる。具体的に、開口５ａは、最も短い辺を底辺とし、底辺よりも高さの方が高い略三角形状とされる。このようにして形成された開口５ａは、先端側の開口幅ｄ３が、基端側の開口幅ｄ４よりも幅狭となる。

開口５ａの形状は、三辺（開口の各端縁）が各辺ともに中央部分が内側に向かって湾曲する形状とされる。このように辺の中央部分を凹ませることにより、押出圧力によってちょうど断面三角形状の帯状ゴム４が得られる。

口金５は、開口５ａがゴム流路６の出口６ｃの範囲内に収まるように、三角形状に形成された開口５ａの最も短い辺がゴム流路６の基端側を向くようにセットされる。すなわち、開口５ａの三角形状の先端側及び基端側の向きと、ゴム流路６の先端側及び基端側の向きとを合わせるようにする。

本実施形態において、ゴム流路６（出口６ｃを含む）の断面形状は、略二等辺三角形状とされているが、その大きさは使用する口金が複数種類存在する場合には、その中で最も開口面積の大きい開口５ａが前記二等辺三角形の中に完全に収まり、かつその中で開口５ａの位置調整が可能な大きさに形成される。また、ゴム流路６の断面形状ついては、特に制限はないが、開口５ａに似た形状とするのが、開口５ａの位置調整の自由度を大きくとることができ、また、ゴム流路の大きさ、ひいてはプレフォームダイ３の大きさを必要最小限にとどめることができる点で好ましい。

口金５の開口５ａの位置調整は、ゴム流路６の第一入口６ａと、第二入口６ｂの境界８を基準に行われる。具体的には、図４に示すように、口金５をプレフォームダイ３の前面に開口５ａとゴム流路６の向きを合わせて重ね、開口５ａからゴム流路６を見たときに、境界８で区分される開口５ａの先端側面積Ａと基端側面積Ｂとの所定の面積比率が１００：１６０〜２００になるように口金５の位置を調整する。基端側面積Ｂが上記所定の面積比率の範囲よりも小さくなったときは、帯状ゴム４は基端側に向かって曲がり易くなり、基端側面積Ｂが上記比率の範囲よりも大きくなったときは、帯状ゴム４は先端側に向かって曲がりやすくなる。

口金４の位置調整が終了した後に、口金４の位置を固定して、押出機１及び２から未加硫ゴムを押し出す。押出機１及び２から押し出す未加硫ゴムは、同じ組成のものを使用している。このとき、押出機１から第一入口６ａに供給する未加硫ゴムの質量流量（ｇ／ｍｉｎ）に対する、押出機２から第二入口６ｂに供給する未加硫ゴムの質量流量（ｇ／ｍｉｎ）の比率（所定の質量流量比率）を、２２０〜２８０：１００の範囲で、より好ましくは、２４０〜２６０：１００の範囲で、一定値に設定して未加硫ゴムを押し出す。本実施形態では、上記比率を２５０：１００としている。

上記所定の質量流量比率で押出機１及び２から押し出された未加硫ゴムは、第一入口６ａ及び第二入口６ｂからゴム流路６内に導入され、ゴム流路６内で合流し、一体となって出口６ｃから口金５に向かって送りだされる。このとき、第一入口６ａ、すなわち先端側からゴム流路６内に導入された未加硫ゴムの質量流量が、基端側からゴム流路６内に導入された未加硫ゴムの質量流量よりも大きいことから、先端側の未加硫ゴムは基端側に広がりながら出口６ｃに向かって押し出されることになる。すなわち、ゴム流路６を通過する未加硫ゴムに対し、基端側に曲がる力が作用する。

この状態で未加硫ゴムが開口５ａを通過すると、開口５ａの先端側が狭くなっていることからその抵抗により今度は未加硫ゴムに対して先端側に曲がろうとする力が作用する。これにより、基端側に曲がろうとする力と先端側に曲がろうとする力とが相殺され、結果的に開口５ａからまっすぐに帯状ゴム４が押し出されることになる。

なお、上記条件で未加硫ゴムを口金５から押出しても先端側あるいは基端側に若干曲がる場合には、押出機１あるいは押出機２における未加硫ゴムの押出速度を微調整することにより、容易に帯状ゴム４の向きを調整することができる。

この場合、本発明では第一入口６ａから導入される未加硫ゴムの流れと、第二入口６ｂから導入される未加硫ゴムの流れとは、三次元的にねじれの位置関係にあるため、互いに交差することがない。第二入口６ｂから導入された未加硫ゴムは、前述のごとく、ゴム流路６を構成する下壁に当たって向きを変えて出口６ｃ側に流れる。そして、ゴム流路６の途中で、第一入口６ａ（先端側）から導入された未加硫ゴムが基端側に広がって第二入口６ｂ（基端側）から導入された未加硫ゴムと一体化する。

したがって、ゴム流路６を通過する未加硫ゴムの流れは乱れが生じず、安定化する。さらに、ゴム流路６の先端側と基端側とでは、先端側から導入される未加硫ゴムの方が質量流量が大きく、ゴム流路６を通過する未加硫ゴムの流れに大きく影響する。よって、押出機１における未加硫ゴムの押出速度を調整することで、未加硫ゴムの流れを乱すことなく帯状ゴム４の向きを効果的に調整することができる。

なお、第一入口６ａから導入される未加硫ゴムの流れと、第二入口６ｂから導入される未加硫ゴムの流れとが、三次元的に平行の関係にある場合でも、ゴム流路６を通過する未加硫ゴムの流れは乱れが生じず、安定化する。よって、この場合でも、押出機１における未加硫ゴムの押出速度を調整することで、未加硫ゴムの流れを乱すことなく帯状ゴム４の向きを効果的に調整することができる。

図１に示すように、押出機１から押し出された帯状ゴム４は、ローラ９ａによって水槽９に導入し、冷却した後に移動装置に送る。移動装置は、コンベア１１と、コンベア１１の後部上方に配置される図示しない切断装置とを備えており、この切断装置によって帯状ゴム４を所定長さで切断する。

コンベア１１の前部上方には、搬送装置１６の吸着パッド１７が配置されている。吸着パッド１７は昇降自在で、かつ、成形機１８まで移動可能に設けられており、帯状ゴム４上面の先端部に吸着してこれを持ち上げ、コンベア１１の移動速度に合わせて成形機１８まで搬送する。

成形機１８は、円筒状の回転ドラム１８ａを備えている。図６に示すように、回転ドラム１８ａの回転軸方向一端側には、回転ドラム１８ａよりも小径で円盤状のビードコア支持部１８ｂが付設されている。ビードコア１２は、ビードコア支持部１８ｂの外周上に載置され、ビードコア１２の外周面が、回転ドラム１８ａの外周と面一になるように配されている。そして、帯状ゴム４を寝かせた状態でドラム外周に巻き付け、帯状ゴム４の長さ方向端部同士を接合する。ドラム外周上には、複数の起立片１９が伏した状態で配されている。

そして、図７に示すように、帯状ゴム４の厚肉側を基端として起立片１９を起立させ、これに伴って環状の帯状ゴムを起立させてビードフィラー１４を形成する。それと同時にビードフィラー１４の基端部をビードコア１２に押し付けて両者を接合することで、ビード部材１５を形成する。このように、回転ドラム１８ａ外周で寝かせた状態で環状に形成した帯状ゴム４を起立させることで、拡径時に帯状ゴムの外周全体に均等に力がかかるために、高さが一定でよれのない円環状のビードフィラー１４を得ることができる。

本実施形態では、所定の質量流量比率を、２２０〜２８０：１００の範囲で設定し、所定の面積比率が１００：１６０〜２００になるように口金の位置を調整している。

このように、所定の質量流量比率及び所定の面積比率をそれぞれ上記範囲で設定することで、未加硫ゴムの特性（組成、粘度、温度、質量流量等）の影響を受けにくく、安定して帯状ゴムをまっすぐに押し出すことが可能となる。

また、ゴム流路６における境界８の位置は特に限定されないが、ゴム流路６を出口６ｃ側から第一入口６ａ側に向けて見たときに、境界８によって区分されるゴム流路６の先端側面積に対する、基端側面積の比率が１００：１００〜１３０になるように境界８を形成するのが好ましい。これにより、位置合わせのために開口５ａを移動させることができる範囲をできるだけ広くとることが可能となる。なお、本実施形態においては、ゴム流路６の先端側面積に対する、基端側面積の比率は１００：１１８になるように境界８の位置を設定している。

[第二実施形態]
図５は、本発明の第二実施形態を示す図であり、開口５ａの大きさが異なる口金５をプレフォームダイ３にセットした状態を示す図である。本形態では、第一実施形態よりも開口５ａが小さい口金５を用いており、その他の構成は第一実施形態と同じとしている。

図５に示すように、本形態においても、開口５ａからゴム流路６を見たときに、境界８で区分される開口５ａの先端側面積Ａと基端側面積Ｂとの所定の面積比率が１００：１６０〜２００になるように口金４の位置を調整する。あとは、第一実施形態と同様に、所定の質量流量（ｇ／ｍｉｎ）の比率を２２０〜２８０：１００の範囲で一定値に設定して未加硫ゴムを押し出す。これにより、開口５ａからまっすぐに帯状ゴム４を押し出すことができる。

１、２ 押出機
３ プレフォームダイ
４ 帯状ゴム
５ 口金
５ａ 開口
６ ゴム流路
７ 仕切壁
８ 境界
９ 水槽
１１ コンベア
１２ ビードコア
１４ ビードフィラー
１５ ビード部材
１６ 搬送装置
１７ 吸着パッド
１８ 成形機
１９ 起立片

Claims (3)

1. ２台の押出機からそれぞれ押し出された未加硫ゴムをプレフォームダイのゴム流路で合流させて口金に送り込み、前記口金の開口から帯状に押し出す断面三角形状の帯状ゴムの製造方法であって、前記ゴム流路及び開口として、それぞれの断面形状が帯状ゴムの断面形状に対応する形状で、先端側が基端側より幅狭になる形状のものを用い、前記ゴム流路の入口において、境界をはさんで先端側と基端側とからそれぞれ未加硫ゴムをゴム流路に導入するようにし、前記口金と前記ゴム流路とで先端側及び基端側の向きを合わせ、前記口金の開口からゴム流路を見たときに、前記境界で区分される開口の先端側面積と基端側面積との比率が所定の面積比率になるように設定した上で、前記ゴム流路入口から供給する未加硫ゴムの質量流量を、基端側よりも先端側の方が大きくなるように前記面積比率とは別の所定の質量流量比率で前記各押出機から押し出すことを特徴とする帯状ゴムの製造方法。
2. 前記所定の質量流量比率を２２０〜２８０：１００の範囲で設定し、前記面積比率が１００：１６０〜２００になるように口金の位置を調整することを特徴とする請求項１記載の帯状ゴムの製造方法。
3. 前記帯状ゴムが、ビードフィラーであることを特徴とする請求項１又は２記載のゴムの製造方法。

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