JP2013043317A - ゴム押出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアー溜まりの形成が抑制された高品質なタイヤが得られうる、ゴムシートを成形するゴム押出成形装置１の提供。
【解決手段】このゴム押出成形装置１は、その吐出部にダイプレート８を備えており、このダイプレート８の口金１４のゴム吐出流路１２の内面に、ゴムの吐出方向に延びる４本以上１６本以下の凸条１５が形成されており、この凸条１５が、ゴム吐出流路１２の幅方向に間隔をおいて並んでおり、これらの凸条１５の配列ピッチＷＰが、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、凸条１５の断面形状が半円であって、その半径Ｒが、０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。このゴム押出成形装置１によって押出成形されたゴムシートの面には、押出方向に延びる複数本の溝が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ゴム押出成形装置に関する。

タイヤは、グリーンタイヤから得られる。このグリーンタイヤでは、多数のゴム部材が積層されている。ゴム部材の具体例としては、インナーライナー、カーカスプライ、サイドウォール用ゴムシート、ベルトプライ、トレッド用ゴムシート等が挙げられる。これらのゴム部材は、押出成形装置の押出機から押し出されることによって製造されうる。グリーンタイヤは、モールド内で加圧及び加熱される。加圧及び加熱により、グリーンタイヤのゴム組成物は流動する。加熱により、ゴム組成物において架橋反応が起こる。この工程は、加硫工程と称される。

グリーンタイヤの成形時に、このグリーンタイヤにエアーが咬み込まれることがある。このエアーは、ゴム部材と他のゴム部材との間に存在する。加硫工程でのゴム組成物の流動により、エアーは移動する。この移動により、エアーはグリーンタイヤの外へと排出されうる。しかし、移動が不十分な場合、エアーがタイヤに残留して、エアー溜まりが形成される。

エアー溜まりはタイヤの品質を阻害する。例えば、カーカスプライとサイドウォールとの間にエアーが残留すると、サイドウォールに疵が発生する。疵を有するサイドウォールは補修される。補修には手間がかかる。しかも、エアーの残留は、タイヤのユニフォーミティを損なう。

エアー溜まりの形成を抑えうるタイヤの製造方法が、特開２００８−１２６６４９公報に開示されている。この製造方法では、ゴムシートを押出成形するための押出機に工夫がなされている。押出機の吐出部に装着される口金に工夫がなされている。より詳細には、この口金の吐出口の内面に、押出方向に延びる多数本の溝が形成されている。この溝は、半円形の断面を有している。その半径は０．６ｍｍ程度である。この口金が装着された押出機によって成形されるゴムシートは、その裏面に多数本の凸条が形成される。このため、グリーンタイヤの成形工程において、このゴムシートとプライ等との間にあるエアーが凸条に沿って移動しうる。この移動によってエアーの排出が促されうる。

しかしながら、所定肉厚のゴムシートに多数本の凸条が形成されるため、重量の増加、コストの上昇が避けられない。しかも、上記口金は、使用によってその吐出口の内面が摩耗する。この場合、上端面の大部分を占める平坦面部分と、範囲の狭い溝部分とでは、ゴムとの接触面積が異なるため、摩耗量に差が生じる。溝部分に較べて平坦面部分の摩耗量が多い。その結果、図６に示されるように、上端面５２の溝５３の深さ及び幅は、口金５１の使用に伴って小さくなる。図６（ａ）は使用前の新品の口金５１Ｎの上端面５２Ｎ及び溝５３Ｎを示し、図６（ｂ）は使用後の口金５１Ｕの上端面５２Ｕ及び溝５３Ｕを示す。図６（ｂ）における二点鎖線は、新品時点での口金５１Ｎの上端面を示す。摩耗が進行した口金５１Ｕによれば、成形ゴムシートの凸条も小さくなり、エアー溜まり形成の抑制効果が喪失する。

特開２００８−１２６６４９公報

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、エアー溜まりの形成が抑制された高品質なタイヤが得られるゴム押出成形装置を提供することを目的としている。

本発明に係るゴム押出成形装置は、
吐出部にダイプレートを備えており、
このダイプレートの口金のゴム吐出流路の内面に、ゴムの吐出方向に延びる複数本の凸条が形成されている。

本発明のゴム押出成形装置によれば、押出成形されたゴム成形品の表面には複数本の溝が形成される。このゴム成形品がタイヤの製造に用いられる。このゴム成形品が用いられたグリーンタイヤの加硫工程において、エアーが上記溝を通って効果的に排出される。その結果、タイヤのエアー溜まりの形成が抑制される。

好ましくは、上記凸条が、ゴム吐出流路の幅方向に間隔をおいて並んでおり、これらの凸条の配列ピッチが、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。

好ましくは、上記凸条の断面形状が半円であり、この円の半径が、０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。

好ましくは、上記凸条の本数が４本以上１６本以下である。

本発明のタイヤ用ゴム部材の製造方法は、
ゴム押出成形装置を用いて溶融ゴムを押出成形する工程を含んでおり、上記ゴム押出成形装置が、前述した本発明のゴム押出成形装置のうちのいずれかである。

本発明のタイヤ用ゴム部材は、
ゴム押出成形装置を用いて押出成形されたゴム部材であって、その裏面に、押出方向に延在する複数本の溝を備えており、上記ゴム押出成形装置が、前述した本発明のゴム押出成形装置のうちのいずれかである。

本発明の空気入りタイヤの製造方法は、
ゴム押出成形装置を用いて、その裏面に押出方向に延在する複数本の溝を備えるサイドウォール用ゴムシートが成形される工程と、
このゴムシートが、裏面がカーカスプライと当接するように、カーカスプライに貼り付けられてグリーンタイヤが得られる工程と、
このグリーンタイヤがモールド内で加圧及び加熱される工程とを含んでおり、
上記ゴム押出成形装置が、前述した本発明のゴム押出成形装置のうちのいずれかである。

本発明の空気入りタイヤは、
グリーンタイヤがモールド内で加圧及び加熱されることにより得られる空気入りタイヤであって、
上記グリーンタイヤは、ゴムシートが、その裏面とカーカスプライとが当接する状態で、カーカスプライに貼り付けられることにより得られるグリーンタイヤであり、
上記ゴムシートは、ゴム押出成形装置から押し出されることにより得られるゴムシートであり、
このゴム押出成形装置が、前述した本発明のゴム押出成形装置のうちのいずれかであり、
上記ゴムシートの裏面には、ゴム押出成形装置から押し出される際に、押出方向に延在する複数本の溝が形成されている。

本発明によれば、エアー溜まりの形成が抑制された高品質なタイヤが得られうる。

図１は、本発明の一実施形態に係るゴム押出成形装置を概略的に示す一部断面側面図である。 図２は、図１のゴム押出成形装置における押出ヘッドを示す縦断面図である。 図３は、図２におけるダイプレートの口金が示された正面図である。 図４は、図３の口金を備えた押出機で成形されたサイドウォール用ゴムシートの一部が示された拡大斜視図である。 図５は、長期間使用後の図３の口金の摩耗状態を示す断面図であり、図５（ａ）は使用前の状態を示し、図５（ｂ）は長期間使用後の状態を示している。 図６は、長期間使用後の従来の口金の摩耗状態を示す断面図であり、図６（ａ）は使用前の状態を示し、図６（ｂ）は長期間使用後の状態を示している。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１に示されたゴム押出成形装置１は、押出機２を備えている。押出機２は、シリンダ３内に収容されてモータ４によって回転させられるスクリュー５と、ゴムが押し出される吐出部である押出ヘッド６とを備えている。

図２に示されるように、押出ヘッド６は、ゴム組成物２０の予成形のためのプリフォーマ７と、プリフォーマ７の下流側に隣接して配置されるダイプレート８とを備えている。本実施形態では、タイヤのサイドウォールゴム用のプリフォーマ７及びダイプレート８が例示されている。プリフォーマ７及びダイプレート８ともに板状を呈した部材である。プリフォーマ７は、押出機２から押し出されたゴム組成物２０が流入してくるゴム流路９を有している。ダイプレート８は、ゴム受入口（以下、単に受入口という）１０、ゴム吐出口（以下、単に吐出口という）１１、及び、ゴム吐出流路（ゴム流路という）１２を有している。受入口１０は、プリフォーマ７からゴム組成物２０を受け入れる。吐出口１１からは、ゴム組成物２０が所定断面形状のゴムシート２１となって押し出される。ゴム流路１２は、受入口１０と吐出口１１とを連通している。

図３に示されるように、ダイプレート８は上板部１３と下板部１４とから構成されている。下板部１４は口金１４とも呼ばれる。ゴム流路１２の横断面は矩形を呈している。ゴム流路１２は、上板部１３にのみ形成され、口金１４には形成されていない。口金１４の上端面はゴム流路１２の下面を構成する。この口金１４は、ボルト等によってプリフォーマ７と一体化されうる。

吐出口１１は、押出機に投入されたサイドウォール用ゴム組成物を吐出する。ゴム流路１２は上板部１３と口金１４とが組み合わされることにより形成される。このゴム流路１２の下面には、複数本の凸条１５が形成されている。凸条１５はゴムの吐出方向に延びている。これらの凸条１５は、ゴム流路１２の幅方向に等間隔で並んでいる。この凸条１５の横断面は、半円形を呈している。

図４に示されるように、この押出機２により押出成形されたゴムシート２１の横断面は、吐出口１１の形状とほぼ同じ矩形状を呈している。図４は、図１の押出機２により、口金１４を通して押し出されたサイドウォール用ゴムシート２１の一部分を示している。ゴム組成物は、ゴム流路１２の下面の凸条１５と接触しつつ押し出される。この凸条１５により、このゴムシート２１には、押出方向（吐出方向）に延びる複数本の溝２４が形成される。このゴムシート２１は、表面２２及び裏面２３を有する。ゴムシート２１の裏面２３が、この溝２４が形成される面である。図４では、ゴムシート２１が裏面２３を上にして示されている。図４中、矢印Ａは押出方向である。前述したように、ゴム流路１２のの凸条１５の横断面形状は半円であるので、この溝２４の横断面形状も半円となる。このゴムシート２１は、例えばサイドウォール用ゴムシートとして用いられる。

ゴムシート２１はフォーマーへ供給される。フォーマーには、他のゴム部材も供給される。他のゴム部材としては、インナーライナー、カーカスプライ、ベルトプライ、トレッド用ゴムシート等が挙げられる。フォーマーにより、これらのゴム部材がアッセンブリーされて、グリーンタイヤが形成される。このグリーンタイヤが得られる工程は、成形工程と称される。この成形工程において、ゴムシート２１は、その裏面２３がカーカスプライと当接するように、カーカスプライに積層される。この成形工程において、ゴムシート２１の裏面２３の溝２４は、タイヤに設けられるビードのエイペックスに相当する箇所の近傍に配置される。この成形工程において、ゴムシート２１とカーカスプライとの間にあるエアーは、上記溝２４に沿って移動し、その排出が促進される。

次に、グリーンタイヤは加硫工程に送られる。加硫工程では、グリーンタイヤがモールドに投入される。グリーンタイヤは、モールド及びブラダーで加圧され、加熱される。グリーンタイヤの加硫工程において、ゴムシート２１とカーカスプライとの間に残存するエアーは、溝２４に沿って移動しうる。この移動により、エアーは効果的に分散される。ゴム組成物は加圧及び加熱によって流動する。この流動の過程で、溝２４が押しつぶされる。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤが得られる。このようにして製造されたタイヤでは、エアー溜まりの形成が大幅に抑制されていた。サイドウォールにシワが生じることも殆どない。この押出成形装置１により、高品質なタイヤが得られる。

この押出成形装置１の口金１４では、凸条１５の形成部位及び形成範囲は、タイヤのエアー溜まりの形成箇所を考慮して適宜決められる。また、過去のエアー溜まりの形成状況を考慮して、凸条１５の本数、大きさ、ピッチ等が適宜決められる。図３において、符号ＷＰは凸条１５の形成ピッチを表している。符号Ｒは、凸条１５の半径を表している。

ゴム流路１２の幅方向における凸条１５の形成部位及び形成範囲は、以下のとおりである。図３において、符号ＷＡは吐出口１１の幅を示している。符号ＷＢは凸条形成部１７の幅（範囲）を示している。符号ＷＣは、吐出口１１の一端から、近い方の凸条形成部１７の一端（開始端）までの長さを表している。この長さＷＣにより、この吐出口１１における凸条形成部１７の部位が規定される。この凸条形成部１７は、吐出口１１の幅方向において、形成された複数本の凸条１５のうちの左右両端の凸条１５によって挟まれる範囲とされる。

吐出口１１の幅ＷＡに対する凸条形成部１７の幅ＷＢの比率については、エアー溜まりの形成の抑制効果という観点から、２０％以上であるのが好ましい。より好ましくは、３０％以上である。

また、吐出口１１の幅ＷＡに対する上記長さＷＣの比率は、エアー溜まりの形成の抑制効果という観点から、３０％以下であるのが好ましい。より好ましくは、２０％以下である。なお、この比率の下限値は、吐出口１１の一端と凸条形成部１７の一端とが一致するときであるので、０％である。

図５に示されるように、口金１４は、使用によってそのゴム流路１２の内面が摩耗する。この場合、口金１４の上端面の大部分を占める平坦面１６の部分と、凸条１５部分とでは、ゴムとの接触面積が相違するため、摩耗量に差が生じる。すなわち、凸条１５部分に較べて平坦面１６の部分の摩耗量が多い。その結果、図５に示されるように、口金１４の使用に伴って、凸条１５の高さ寸法ＨＵが大きくなる。使用前の凸条１５の高さ寸法はＨＮで示される。図５（ａ）は使用前の新品の口金１４Ｎのゴム流路１２の平坦面１６Ｎ及び凸条１５Ｎを示し、図５（ｂ）は使用後の口金１４Ｕのゴム流路１２の平坦面１６Ｕ及び凸条１５Ｕを示す。図５（ｂ）における二点鎖線は、新品の口金１４Ｎの上端面を示す。摩耗が進行した口金１４Ｕによれば、成形ゴムシートの溝２４も深くなり、エアー溜まり抑制効果が向上する。

凸条１５の本数は４本以上１６本以下が好ましい。凸条１５が４本未満であると、ゴムシートに形成される溝の本数が不足し、十分なエア抜きが行われず、エア溜まりの抑制効果が小さくなる。凸条１５が１６本を超えると、ゴムシートに形成される溝の本数が多すぎ、このゴムシートを積層する際に積層相手のゴムの表面に接する表面積が小さくなり、ゴム同士の接着力が小さくなる。

凸条１５の配列ピッチＷＰは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。配列ピッチＷＰが５ｍｍ未満であると、ゴムシートに形成される溝のピッチも小さくなり、積層相手のゴムの表面に接する表面積が小さくなり、ゴム同士の接着力が小さくなる。ピッチＷＰが２０ｍｍを超えると、ゴムシートに形成される溝の本数が不足し、十分なエア抜きが行われず、エア溜まりの抑制効果が小さくなる。

凸条１５の半円形横断面の半径Ｒは０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下が好ましい。半径Ｒが０．５ｍｍ未満であると、ゴムシートに形成される溝の横断面積が不足し、十分なエア抜きが行われず、エア溜まりの抑制効果が小さくなる。半径Ｒが０．８ｍｍを超えると、ゴムシートに形成される溝の幅が大きくなり、積層相手のゴムの表面に接する表面積が小さくなり、ゴム同士の接着力が小さくなる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１に示されたゴム押出成形装置１によって成形されたサイドウォール用ゴムシートを用いて、実施例１として５０本の空気入りタイヤを製造した。上記ゴムシートは、図３に示される基本構成を備えた口金１４を用いて成形された。この口金１４は、その製造時において、下記表１に示された仕様の凸条１５を備えている。すなわち、この口金１４に形成された凸条１５の本数は、８本であり、ピッチＷＰは１０ｍｍである。この凸条１５の製造時の断面形状は半円であり、この円の半径Ｒは０．５ｍｍである。凸条１５の形成範囲及び形成部位は、図３における比率ＷＢ／ＷＡが（８０／１２０）×１００＝６７％であり、比率ＷＣ／ＷＡが（２０／１２０）×１００＝１７％である。そして、この口金１４は、相当の期間使用された後、その上端面の平坦面１６部分が製造時から０．２ｍｍ摩耗した時点で、実施例１のタイヤの製造に用いられた。実施例１のタイヤ製造工程におけるグリーンタイヤにおいて、上記ゴムシートは、溝が設けられている裏面がカーカスプライの側に位置するように配置されている。

［実施例２］
下記表１に示されるとおり、凸条１５のピッチＷＰを２０ｍｍとし、凸条１５の断面半径Ｒを０．８ｍｍとした他は、実施例１と同様の仕様で口金１４を製造した。この口金１４を装着したゴム押出成形装置１によって成形されたゴムシートを用いて、実施例２としてのタイヤを５０本ずつ製造した。この口金１４は、相当の期間使用された後、その上端面の平坦面１６部分が製造時から０．２ｍｍ摩耗した時点で、実施例２のタイヤの製造に用いられた。実施例２のタイヤ製造工程におけるグリーンタイヤにおいて、上記ゴムシートは、溝が設けられている裏面がカーカスプライの側に位置するように配置されている。

［実施例３］
下記表１に示されるとおり、凸条１５の断面半径Ｒを０．８ｍｍとし、凸条１５の本数を４本とした他は、実施例１と同様の仕様で口金１４を製造した。この口金１４を装着したゴム押出成形装置１によって成形されたゴムシートを用いて、実施例３としてのタイヤを５０本ずつ製造した。この口金１４は、相当の期間使用された後、その上端面の平坦面１６部分が製造時から０．２ｍｍ摩耗した時点で、実施例３のタイヤの製造に用いられた。実施例３のタイヤ製造工程におけるグリーンタイヤにおいて、上記ゴムシートは、溝が設けられている裏面がカーカスプライの側に位置するように配置されている。

［実施例４］
下記表１に示されるとおり、凸条１５の断面半径Ｒを０．８ｍｍとした他は、実施例１と同様の仕様で口金１４を製造した。この口金１４を装着したゴム押出成形装置１によって成形されたゴムシートを用いて、実施例４としてのタイヤを５０本ずつ製造した。この口金１４は、相当の期間使用された後、その上端面の平坦面１６部分が製造時から０．２ｍｍ摩耗した時点で、実施例４のタイヤの製造に用いられた。

［比較例］
凸条が形成されていない従来の口金によって成形されたゴムシートを用いて、比較例としてのタイヤを５０本ずつ製造した。この口金は、相当の期間使用された後、その上端面が製造時から０．２ｍｍ摩耗した時点で、比較例のタイヤの製造に用いられた。

［試験及び結果の評価］
実施例１から４及び比較例の各タイヤについて、エアー溜まり及びシワの発生状況を目視によって確認した。この確認結果が、表１において、比較例の結果を１００とした指数値によって示されている。この数値が小さいほど良好である。

表１に示されるように、実施例１、２、３、４ではエアー溜まり及びシワの発生が抑えられている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るゴム押出成形装置は、種々のタイヤの製造に適している。

１・・・ゴム押出成形装置
２・・・押出機
３・・・シリンダ
４・・・モータ
５・・・スクリュー
６・・・押出ヘッド
７・・・プリフォーマ
８・・・ダイプレート
９・・・（プリフォーマの）ゴム流路
１０・・・（ダイプレートの）受入口
１１・・・（ダイプレートの）吐出口
１２・・・（ダイプレートの）ゴム流路
１３・・・（ダイプレートの）上板部
１４・・・（ダイプレートの）口金
１５・・・（口金の上端の）凸条
１６・・・（口金の上端の）平坦面
１７・・・凸条形成部
２０・・・ゴム組成物
２１・・・ゴムシート
２２・・・表面
２３・・・裏面
２４・・・溝
ＷＡ・・・（ダイプレートの）吐出口の幅
ＷＢ・・・（口金の）凸条形成部の幅
ＷＣ・・・吐出口の一端から凸条形成部の一端までの長さ
ＷＰ・・・凸条の配列ピッチ

Claims (8)

1. 吐出部にダイプレートを備えており、
   このダイプレートの口金のゴム吐出流路の内面に、ゴムの吐出方向に延びる複数本の凸条が形成されている、ゴム押出成形装置。
2. 上記凸条が、ゴム吐出流路の幅方向に間隔をおいて並んでおり、
   これらの凸条の配列ピッチが、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１に記載のゴム押出成形装置。
3. 上記凸条の断面形状が半円であり、
   この円の半径が、０．５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である請求項１又は２に記載のゴム押出成形装置。
4. 上記凸条の本数が４本以上１６本以下である請求項１から３のいずれかに記載のゴム押出成形装置。
5. タイヤ用ゴム部材の製造方法であって、
   ゴム押出成形装置を用いて溶融ゴムを押出成形する工程を含んでおり、
   上記ゴム押出成形装置が、請求項１から４のいずれかに記載のゴム押出成形装置であるタイヤ用ゴム部材の製造方法。
6. ゴム押出成形装置を用いて押出成形されたゴム部材であって、
   その裏面に、押出方向に延在する複数本の溝を備えており、
   上記ゴム押出成形装置が、請求項１から４のいずれかに記載のゴム押出成形装置である、タイヤ用ゴム部材。
7. ゴム押出成形装置を用いて、その裏面に押出方向に延在する複数本の溝を備えるサイドウォール用ゴムシートが成形される工程と、
   このゴムシートが、裏面がカーカスプライと当接するように、カーカスプライに貼り付けられてグリーンタイヤが得られる工程と、
   このグリーンタイヤがモールド内で加圧及び加熱される工程とを含んでおり、
   上記ゴム押出成形装置が、請求項１から４のいずれかに記載のゴム押出成形装置である、空気入りタイヤの製造方法。
8. グリーンタイヤがモールド内で加圧及び加熱されることにより得られる空気入りタイヤであって、
   上記グリーンタイヤは、ゴムシートが、その裏面とカーカスプライとが当接する状態で、カーカスプライに貼り付けられることにより得られるグリーンタイヤであり、
   上記ゴムシートは、ゴム押出成形装置から押し出されることにより得られるゴムシートであり、
   このゴム押出成形装置は、請求項１から４のいずれかに記載のゴム押出成形装置であり、
   上記ゴムシートの裏面には、ゴム押出成形装置から押し出される際に、押出方向に延在する複数本の溝が形成されている、空気入りタイヤ。
   

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