JP2013107288A - 押出トレーンおよび押出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ製造に使用するゴム部材を高い生産性を以て生産する方途を提供する。
【解決手段】本発明による押出トレーン１は、供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材Ｐとして押し出す押出部２と、押し出されたゴム部材Ｐを搬送する搬送部３とを有する押出トレーンにおいて、ゴム部材Ｐの押出速度および押し出されたゴム部材Ｐを搬送する搬送速度を制御する制御部４と、押出部の下流に押し出されたゴム部材Ｐの表面温度を測定する温度測定部５とを備え、制御部４は、測定されたゴム材料Ｐの表面温度に基づいて押出速度および搬送速度を制御するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの製造に用いる押出トレーンおよび押出方法に関するものであり、特に、押出ゴム部材の生産性を向上させることが可能な押出トレーンおよび押出方法に関するものである。

一般に、タイヤの製造工程は、押出トレーンの押出部に供給された未加硫のゴム材料を混練して所望の横断面形状を有するゴム部材として押し出す工程と、押し出されたゴム部材を冷却および裁断する工程と、成型ドラムに巻き付けて両端部を接合して円筒状にするグリーンタイヤ成型工程とを含む。

ここで、押出トレーンにおける押出部は、例えば特許文献１および２に記載されているように、供給された未加硫のゴム材料を内部に設けられたスクリューにより混錬してゴム材料の温度を上昇させるとともに、混練されたゴム材料を押出部の先端に配置された口金により、例えば、成型ドラム、ハードコアもしくは台タイヤなどの、生タイヤ製造用の成型巻芯に巻回しするための、所望の横断面形状を有するリボン状のゴム部材に押出成型する。

特開２０００−７９６４２号公報 特開２００９−１１３２０２号公報

ところで、押出部から押し出されたゴム部材の温度は、押出部のスクリューの回転速度（即ち、押出速度）に依存し、該回転速度が大きいほどゴム部材の温度は高くなる。ここで、スクリューの回転速度が一定であっても、押出成型するゴム材料の材質によって上昇する温度は異なる。仮に、押し出されたゴム材料の温度が所定の品質を満足する温度上限値を超えてしまうとゴム部材、ひいてはこのゴム部材を用いて製造したタイヤの品質が低下してしまう。そこで、従来技術においては、スクリューの回転速度は、得られたゴム部材の温度が所定の品質を満足する規定温度上限値を超えないように、かなりの余裕を持って低い値に設定されてきた。その結果、ゴム部材の生産性が低下する問題があり、ゴム部材の生産性を高める方途が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、タイヤ製造に使用するゴム部材を高い生産性を以て生産する方途を提供することにある。

発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した結果、押出トレーンにおける押出部の下流に、押し出されたゴム部材の表面温度を測定する温度測定部を設け、測定されたゴム部材の表面温度に基づいて、押出部によるゴム部材の押出速度および搬送部による得られたゴム部材の搬送速度を制御することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。

即ち、本発明の押出トレーンは、供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材として押し出す押出部と、押し出された前記ゴム部材を搬送する搬送部とを有する押出トレーンにおいて、前記ゴム部材の押出速度および前記押し出されたゴム部材を搬送する搬送速度を制御する制御部と、前記押出部の下流に前記押し出されたゴム部材の表面温度を測定する温度測定部とを備え、前記制御部は、前記測定された前記ゴム部材の表面温度に基づいて前記押出速度および前記搬送速度を制御することを特徴とするものである。

また、本発明の押出トレーンにおいて、前記測定された温度が所定の許容温度下限値未満の場合には前記押出速度および前記搬送速度を上げ、所定の許容温度上限値を超える場合には前記押出速度および前記搬送速度を下げることを特徴とするものである。

また、本発明の押出トレーンにおいて、前記制御部は、前記測定された温度が、前記許容温度下限値以上前記許容温度上限値以下の範囲にある場合に、前記押出速度および前記搬送速度を段階的に変化させることを特徴とするものである。

本発明のゴム部材の押出方法は、供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材として押し出し、押し出された前記ゴム部材を搬送する押出方法において、前記押出部の下流に前記押し出されたゴム部材の表面温度を測定し、該測定された表面温度に基づいて押出速度および搬送速度を制御することを特徴とするものである。

また、本発明のゴム部材の押出方法において、前記測定された温度が所定の許容温度下限値未満の場合には前記押出速度および前記搬送速度を上げ、所定の許容温度上限値を超える場合には前記押出速度および前記搬送速度を下げることを特徴とするものである。

また、本発明の押出方法において、前記測定された温度が、前記温度下限値以上前記温度上限値以下の範囲にある場合に、前記押出速度および前記搬送速度を段階的に変化させることを特徴とするものである。

本発明によれば、押出部により押し出されたゴム部材の温度を常時監視し、押し出されたゴム部材の押出速度および搬送速度を、従来のプロセス速度よりも高い速度範囲に制御することができるため、ゴム部材の生産性を高めることができる。

本発明による押出トレーンの一実施例を示す図である。 ゴム部材の押出速度および搬送速度の制御方法の概要を説明する図である。 通常生産時における押出速度とゴム部材の温度変化を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明による押出トレーンは、供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材として押し出す押出部と、押し出された前記ゴム部材を搬送する搬送部とを有する。ここで、ゴム部材の押出速度および押し出されたゴム部材を搬送する搬送速度を制御する制御部と、押出部の下流に前記押し出されたゴム部材の表面温度を測定する温度測定部とを備え、制御部は、測定されたゴム部材の表面温度に基づいて押出速度および搬送速度を制御することが肝要である。

上述のように、従来の押出トレーンにおいては、押出部により押し出されたゴム部材が、所定の品質を担保する規定温度上限値を超えないように、ゴム部材の押出速度は、かなりの余裕を持って低めに設定されていたため、生産性の低下に繋がっていた。そこで、本発明による押出トレーンは、押出部の下流に温度測定部を備え、押出部により押し出されるゴム部材の表面温度を常時測定して監視し、測定された表面温度に基づいて、押出部による押出速度および搬送部によるゴム部材の搬送速度を制御することにより、ゴム部材の生産性を高めることができる。

このように、本発明による押出トレーンは、押出部の下流に設けられた温度測定部および該温度測定部により測定されたゴム部材の表面温度に基づいて、押出部による押出速度および搬送部によるゴム部材の搬送速度を制御することに特徴を有しているため、上記以外の構成については特に限定されない。

図１は、本発明による押出トレーンの一実施例を示す図である。この押出トレーン１は、供給されたゴム材料Ｍを混練して所定の横断面形状を有するゴム部材Ｐとして押し出す押出部２と、押し出された前記ゴム部材Ｐを搬送する搬送部３と、前記ゴム部材Ｐの押出速度および前記押し出されたゴム部材を搬送する搬送速度を制御する制御部４と、押出部２の下流に設けられた、押し出されたゴム部材の表面温度を測定する温度測定部５と、搬送されたゴム部材Ｐを巻き取る巻取部６とを備える。以下、押出トレーン１の各構成について説明する。

押出部２は、供給された未加硫のゴム材料Ｍを内部に設けられたスクリュー（図示せず）により混練し、所定の横断面形状を有するゴム部材Ｐとして押し出す。押し出されるゴム部材Ｐの押出速度はスクリューの回転速度に比例し、このスクリューの回転速度は、後述するように、温度測定部５により測定されたゴム部材Ｐの表面温度に基づいて制御部４により設定される。ゴム部材Ｐの押出速度は、押出部材Ｐのサイズや材質に依存する。
この押出部２としては、例えば単軸スクリュー押出部および多軸スクリュー押出部を用いることができ、多軸押出しスクリュー、特に２本のスクリューを有する押出部としては、２軸テーパースクリュー押出部、２軸１軸押出部、フィダー・ルーダー等を用いることができる。

搬送部３は、押し出されたゴム部材Ｐを次工程であるグリーンタイヤ成型工程に搬送する。ゴム部材Ｐの搬送速度は、後述するように、押出部２におけるスクリューと同様に、制御部４により制御される。ここで、搬送部３による搬送速度は、押出部２によるゴム部材Ｐの押出速度と同じにする。この搬送部３としては、例えばベルトコンベアを用いることができる。

制御部４は、押出部２によるゴム部材Ｐの押出速度と、搬送部３による押し出されたゴム部材Ｐの搬送速度を制御する。これらの押出速度および搬送速度を制御するために、まず、生産されるゴム部材Ｐの品質を担保する規定温度上限値を決定する。本発明におけるゴム部材Ｐの品質とは、幅、重量、コンター、長さに関するものである。これらの品質はゴム部材Ｐの温度に依存し、ある温度上限値を超えると品質が低下してしまう。そこで、上記の品質項目のそれぞれが所定の規格を満足するような規定温度上限値が決定される。

実際の押出速度および搬送速度の制御においては、押出部２に供給されるゴム材料Ｍの材質に応じて、上記規定温度上限値よりも低い適切な許容温度上限値および許容温度下限値を予め設定し、ゴム部材Ｐの押出速度（および搬送速度）は、温度測定部５により測定されたゴム部材Ｐの表面温度が許容温度下限値を下回っている場合にはゴム部材Ｐの押出速度（および搬送速度）は増加され、許容温度上限値を上回っている場合にはゴム部材Ｐの押出速度（および搬送速度）は低減されるように制御される。

ここで、上記許容温度上限値および許容温度下限値は、使用するゴム材料Ｍに応じて適切に設定する。

制御部４によるゴム部材Ｐの押出速度及び搬送速度の制御方法は特に限定されず、押出速度及び搬送速度を高い制御性を以て制御できる方法であれば方法は問わない。

温度測定部５は、押出部２から押し出されたゴム部材Ｐの表面温度を測定して制御部４に出力する。制御部４は、温度測定部５により測定されたゴム部材Ｐの表面温度に基づいて押出部２によるゴム部材Ｐの押出速度および搬送部３によるゴム部材Ｐの搬送速度を制御することにより、所定の品質を満足させる。この温度測定部５は、押し出された直後のゴム部材Ｐの温度を測定できるよう、押出部２よりも下流のゴム部材Ｐの排出口の近傍に設けることが好ましい。温度測定部５としては、例えば、放射性温度計や赤外線カメラを用いることができる。

巻取部６は、搬送部３により搬送され、所定の長さに切断されたゴム部材Ｐを巻き取る。この巻取部６により巻き取られたゴム部材Ｐは、次工程であるグリーンタイヤ成型工程に搬送される。

次に、本発明による一実施例の押出トレーン１による、ゴム部材Ｐの押出速度および搬送速度の制御方法について説明する。図２は、本発明による押出部２によるゴム部材Ｐの押出速度および搬送部３によるゴム部材Ｐの搬送速度の制御の概要を説明する図である。押出トレーン１によるゴム部材Ｐの生産の流れは以下の通りである。即ち、ゴム材料Ｍが押出部２に供給され、該押出部２の内部に設けられたスクリュー（図示せず）によりゴム部材が混練され、所定の横断面構造を有するゴム部材Ｐとして押し出される。次いで、押し出されたゴム部材Ｐは、搬送部３により搬送されて、冷却された後、リールにより巻き取られ、次工程であるグリーンタイヤ成型工程に搬送される。このために、まず、押出部２により、ゴム部材Ｐを押出トレーン１の下流の各所に設けられたローラー（図示せず）上に押し出す（先端誘導）。次に、押し出されたゴム部材Ｐが押出トレーン１の最も下流に設けられたローラー間に通されたら、ゴム部材Ｐの生産が開始され、設定されたプロセス速度でゴム部材Ｐが押出部２から押し出されて搬送され、所定の寸法に切断された後、巻取部６により巻き取る（通常生産）。その後、必要な量のゴム部材Ｐを生産し、ゴム部材Ｐの他のサイズに切り替えて生産する場合やゴム部材Ｐの生産を終了する場合には、プロセス速度および搬送速度を低減してゴム部材Ｐの生産を停止する（サイズ切替）。

本発明による一実施例の押出トレーン１による、ゴム部材Ｐの生産性の向上の原理を簡潔に説明すると、押出部２によるゴム部材Ｐの押出速度および搬送部３による搬送速度を、従来のプロセス速度よりも大きい速度範囲に制御することにより、ゴム部材Ｐの生産性を高めるというものである。

即ち、従来技術においては、上記プロセス速度は、通常の生産の間は常に一定に維持され、上述のように、ゴム部材Ｐの温度がゴム部材Ｐの品質を担保する規格温度上限値に対応する温度上限速度を超えないように、かなりの余裕を持って低い値に設定されていた。
これに対して、本発明による一実施例の押出トレーン１においては、まず、ゴム部材Ｐの温度を従来のプロセス温度まで上昇させた後、予め設定された、上記規定温度上限値よりも低い適切な許容温度上限値および許容温度下限値にそれぞれ対応するゴム部材Ｐの押出速度（および搬送速度）の速度範囲の間に制御する。この速度範囲は、従来技術のプロセス速度よりも大きいため、ゴム部材Ｐの生産性を向上させることができるのである。

図３を参照して、通常生産時における押出速度の制御について更に具体的に説明する。本発明においては、許容温度下限値以上、許容温度上限値以下の温度範囲を「不感帯」と定義する。また、許容温度上限値を超え、規格温度上限値以下の温度範囲を「減速領域」、許容温度下限未満の温度範囲を「リトライゾーン」、更に、規格温度上限値を超える温度範囲を「アウトゾーン」と定義する。本発明における、ゴム部材Ｐの押出速度および搬送速度の制御の指針は、温度測定部５により測定されたゴム部材Ｐの表面温度が、上記アウトゾーンに到達しないように不感帯中に維持されるように制御することである。

例として、生産されるゴム部材Ｐの品質を担保する規格上限値を１２５℃とし、押出トレーン１によるゴム部材Ｐの生産の際の許容温度上限値および許容温度下限値をそれぞれ１２０℃および１１５℃として予め定めておいたとする。
ゴム部材Ｐの生産開始時は、押出部２により押し出された押出速度が小さく、従ってゴム部材Ｐの表面温度が従来のプロセス温度よりも低いため、ゴム部材Ｐの温度を上昇させるべく、押出部２による押出速度および搬送部３による搬送速度を増加させる。その際、本発明においては、これらの速度の増加を複数の段階に分けて行う。これは、ゴム挙動を抑えるためである。ここで、押出速度および搬送速度の速度増加の段階数および速度増加の大きさは、特に限定されず、適切に設定すればよい。

上記複数段階による押出速度および搬送速度の増加により、ゴム部材Ｐの表面温度が許容温度下限値以上となり、不感帯に入った場合には、押出速度および搬送速度を変動させずに一定に維持する。その後、ゴム部材Ｐの表面温度が許容温度の上限値を超えて減速領域に入った場合には、押出速度および搬送速度を複数段階に分けて低減してゴム部材Ｐの表面温度を下げるようにし、ゴム部材Ｐの表面温度が不感帯に入った場合には、押出速度および搬送速度を一定に維持する。

一方、ゴム部材Ｐの表面温度が許容温度下限値を下回った場合には、押出速度および搬送速度を複数段階に分けて増加させてゴム部材Ｐの表面温度を上げるようにし、ゴム部材Ｐの表面温度が不感帯に入った場合には、押出速度および搬送速度を一定に維持する。

このように、温度測定部５により測定されたゴム部材Ｐの表面温度に基づいて、押出部２による押出速度および搬送部３による搬送速度を制御することにより、ゴム部材Ｐの温度が規格温度上限値を超えないように制御することができる。

上述のように測定されたゴム部材Ｐの表面温度に基づいて押出速度および搬送速度を制御する際に、ゴム部材Ｐの表面温度が不感帯に無い場合には、押出速度および搬送速度の制御を行わないことにより、得られたゴム部材Ｐの重量変動を小さくすることができる。

こうして、本発明の押出トレーンにより、押出部により押し出されたゴム部材の温度を常時監視し、押し出されたゴム部材の押出速度および搬送速度を、従来のプロセス速度よりも高い速度範囲に制御することができるため、ゴム部材の生産性を高めることができる。

本発明によれば、押出部により押し出されたゴム部材の温度を常時監視し、押し出されたゴム部材の押出速度および搬送速度を、従来のプロセス速度よりも高い速度範囲に制御することができて生産性が高いため、タイヤのゴム部材を大量生産する上で有用である。

１ 押出トレーン
２ 押出部
３ 搬送部
４ 制御部
５ 温度測定部
６ 巻取部
Ｍ ゴム材料
Ｐ ゴム部材

Claims (6)

1. 供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材として押し出す押出部と、押し出された前記ゴム部材を搬送する搬送部とを有する押出トレーンにおいて、
   前記ゴム部材の押出速度および前記押し出されたゴム部材を搬送する搬送速度を制御する制御部と、
   前記押出部の下流に前記押し出されたゴム部材の表面温度を測定する温度測定部とを備え、
   前記制御部は、前記測定された前記ゴム部材の表面温度に基づいて前記押出速度および前記搬送速度を制御することを特徴とする押出トレーン。
2. 前記測定された温度が所定の許容温度下限値未満の場合には前記押出速度および前記搬送速度を上げ、所定の許容温度上限値を超える場合には前記押出速度および前記搬送速度を下げることを特徴とする、請求項１に記載の押出トレーン。
3. 前記制御部は、前記測定された温度が、前記許容温度下限値以上前記許容温度上限値以下の範囲にある場合に、前記押出速度および前記搬送速度を段階的に変化させることを特徴とする、請求項２に記載の押出トレーン。
4. 供給されたゴム材料を混練して所定の横断面形状を有するゴム部材として押し出し、押し出された前記ゴム部材を搬送する押出方法において、
   前記押出部の下流に前記押し出されたゴム部材の表面温度を測定し、該測定された表面温度に基づいて押出速度および搬送速度を制御することを特徴とするゴム部材の押出方法。
5. 前記測定された温度が所定の許容温度下限値未満の場合には前記押出速度および前記搬送速度を上げ、所定の許容温度上限値を超える場合には前記押出速度および前記搬送速度を下げることを特徴とする、請求項４に記載のゴム部材の押出方法。
6. 前記測定された温度が、前記温度下限値以上前記温度上限値以下の範囲にある場合に、前記押出速度および前記搬送速度を段階的に変化させることを特徴とする、請求項５に記載のゴム部材の押出方法。

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