JP2016007731A - タイヤ用トレッドの押出方法および押出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業員の安全性を十分に確保して熱入れ加工を行って、生産性高くタイヤ用トレッドの押出加工を行うことができる一方で、従来のコールド押出方法と異なり、大きな設備投資を必要とせず、段替え時のリジェクトの発生を低減させることができるタイヤ用トレッドの押出方法および押出装置を提供する。【解決手段】カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３?シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムを押出加工するタイヤ用トレッドの押出方法であって、練りゴムをコールドフィード押出機を用いて棒状に押出す工程と、押出された棒状の練りゴムをフィードロールに直接供給して熱入れを施すと共にシート状に切り出す工程と、切り出されシート状の練りゴムをホットフィード押出機に供給してタイヤ用トレッドの押出を行う工程とを有するタイヤ用トレッドの押出方法。【選択図】図２

Description

本発明は、練ゴムシートを押出機に投入して、トレッドゴム部材に形状加工するタイヤ用トレッドの押出方法および押出装置に関する。

タイヤ用トレッドは、従来より、押出加工により製造されており、その手法として、オープンロールで熱入れされた練ゴムシートを押出機に投入して形状加工をするホット押出と、練ゴムシートを直接押出機に投入して形状加工をするコールド押出の２つの押出方法が採用されている。

図４は、従来技術におけるホットフィード押出機を用いたタイヤ用トレッドの押出装置の構成を模式的に示す図であり、練ゴムシートを３対（ロード、サージ、フィード）のオープンロールに通すことにより熱入れ加工した後、一定量のストリップをホットフィード押出機に供給してトレッドゴム部材の成形を行っている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１５０５１１号公報

しかしながら、近年、低燃費タイヤに対する需要が高まってきたことに伴い、補強剤におけるシリカ比率（カーボンとシリカの合計量に対するｗｔ％）が６５ｗｔ％以上で、天然ゴムの重量部（ｐｈｒ）が（４／３×（シリカ比率）−２６０／３）以下である配合のトレッドゴム部材が主流になり、上記した従来のホット押出方法では、以下に示すような問題点が発生している。

即ち、ロードロールにおける作業では、作業員が練ゴムシートをロールに噛み込ませるが、シリカ比率が高い練ゴムシートはロードロール表面からの浮き上がりや剥がれを発生しやすいため、作業員の安全性を十分に確保することが難しい。

そして、通常の熱入れ加工は、８４インチロールで２００〜２５０ｋｇの練ゴムシートに対して行われるが、サージロール内のゴム量（バンク量）が１５０ｋｇ以上になると１対のロール間にゴムが噛み込んでいかなくなるため、配合によっては熱入れ加工できない場合がある。

また、ロードロールの熱入れ能力不足により熱入れ完了までに長い時間が必要となるため、生産性が阻害される。

一方、従来のコールド押出方法では、設備投資額が大きく広い設置スペースを必要とすることや、押出機のみで熱入れを行うためにスクリュー長さＬとスクリュー径Ｄの比、即ち、Ｌ／Ｄを大きくする必要があり段替え時のリジェクトが多く発生してしまうことなどの問題があった。

そこで、本発明は、従来のホット押出方法と異なり、作業員の安全性を十分に確保して熱入れ加工を行って、生産性高くタイヤ用トレッドの押出加工を行うことができる一方で、従来のコールド押出方法と異なり、大きな設備投資を必要とせず、段替え時のリジェクトの発生を低減させることができるタイヤ用トレッドの押出方法および押出装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３×前記シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムを押出加工するタイヤ用トレッドの押出し方法であって、
前記練りゴムをコールドフィード押出機を用いて棒状に押出す工程と、
押出された棒状の前記練りゴムをフィードロールに直接供給して、熱入れを施すと共に、シート状に切り出す工程と、
切り出されたシート状の前記練りゴムをホットフィード押出機に供給して、タイヤ用トレッドの押出を行う工程と
を有することを特徴とするタイヤ用トレッドの押出方法である。

請求項２に記載の発明は、
前記コールドフィード押出機として、直径φ２５０ｍｍのピンタイプであって、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄの比Ｌ／Ｄが１０の押出機を使用し、
前記ホットフィード押出機として、直径φ２００でＬ／Ｄが６の押出機を使用する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用トレッドの押出方法である。

請求項３に記載の発明は、
カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３×前記シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムの押出加工に使用されるタイヤ用トレッドの押出装置であって、
前記練りゴムを棒状に押出すコールドフィード押出機と、
押出された棒状の前記練りゴムに熱入れを施すと共に、シート状に切り出すフィードロールと、
切り出されたシート状の前記練りゴムを押出して、タイヤ用トレッドを成形するホットフィード押出機と
を備えていることを特徴とするタイヤ用トレッドの押出装置である。

本発明によれば、従来のホット押出方法と異なり、作業員の安全性を十分に確保して熱入れ加工を行って、生産性高くタイヤ用トレッドの押出加工を行うことができる一方で、従来のコールド押出方法と異なり、大きな設備投資を必要とせず、段替え時のリジェクトの発生を低減させることができるタイヤ用トレッドの押出方法および押出装置を提供することができる。

本発明に至る前に検討したタイヤ用トレッドの押出装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係るタイヤ用トレッドの押出装置の構成を模式的に示す図である。 タイヤ用トレッドにおける天然ゴムとシリカ比率の関係に基づくロール加工性マップである。 従来技術におけるホットフィード押出機を用いたタイヤ用トレッドの押出装置の構成を模式的に示す図である。

本発明者は、従来のホット押出方法の場合、３対のオープンロールの内、ロードロールおよびサージロールにおいて、前記したような問題が発生していたことに鑑み、まず、図１に示すように、これら３対のオープンロールをコールドフィード押出機２に変更することについて検討を行った。

しかし、この場合には、コールドフィード押出機２で十分に熱入れが行われないまま、練りゴムがホットフィード押出機４に供給されてタイヤ用トレッドＧ３の押出が行われるため、コールドフィード押出機２からホットフィード押出機４に供給されるシート状の練りゴムの体積が安定せず、精度高く供給ゴム量を制御することができない。この結果、安定したタイヤ用トレッドの押出ができず、生産性の低下を招いてしまう。

そこで、本発明者は、次に、３対のオープンロールの内、問題が発生していたロードロールおよびサージロールに替えて、図２に示すように、コールドフィード押出機２を用いて押出した棒状の練りゴムＧ１をフィードロール３に直接供給して、フィードロール３において熱入れを施すと共にシート状に切り出し、定量に切り出したシート状の練りゴムＧ２をホットフィード押出機４に供給してタイヤ用トレッドＧ３の押出しを行うことについて検討した。

その結果、本実施の形態によれば、カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３×前記シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムであっても必要な熱入れが施され、安定して、精度高くタイヤ用トレッドＧ３を押出すことができることが分かった。

具体的には、図２に示すように、コールドフィード押出機２は、供給された練ゴムを棒状に押出成形して、棒状の練りゴムＧ１をフィードロール３に供給する。このとき、コールドフィード押出機２としては、必要なゴム量の供給能力およびゴムへの熱入れ性の観点から、直径φ２５０ｍｍのピンタイプであって、Ｌ／Ｄ＝１０の押出機が好ましく使用される。

フィードロール３は１対のオープンロールから構成されており、このオープンロールを所定の温度に加熱して、その間隙に棒状の練りゴムＧ１を噛み込ませることにより、練りゴムに熱入れを行うと共にシート状に加工して、定量に切り出した後、シート状の練りゴムＧ２としてホットフィード押出機４に供給する。

ホットフィード押出機４は、フィードロール３から供給されたシート状の練りゴムＧ２を用いて押出加工を行って、タイヤ用トレッドＧ３に成形する。この時、ホットフィード押出機４としては、直径φ２００ｍｍで、Ｌ／Ｄ＝６の押出機が好ましく使用される。

本実施の形態によれば、従来のホット押出と異なり、ロードロールを使用していないため、作業員が練ゴムシートをロールに噛み込ませる必要がなく、作業員の安全性を十分に確保することができる。

また、本実施の形態によれば、サージロールに替えてコールドフィード押出機を用いて、練りゴムを確実に噛み込ませてフィードロールに供給することができるため、従来のサージロールを使用した場合のように練りゴムが噛み込んでいかなくなることがなく、従来熱入れ加工できなかった配合であっても、熱入れ加工を行うことができる。

具体的には、図３に示すロール加工性マップにおいて、シリカ比率をＸ（％）、天然ゴムの配合量をＹ（ｐｈｒ）としたとき、
Ｙ＝４／３×Ｘ−２６０／３
の直線の下の低燃費タイヤ用の配合を示す箇所において、従来のホット押出では熱入れ加工することができない配合があったが、本実施の形態を適用することにより、全ての配合に対応して熱入れ加工することが可能となり、従来よりも広い範囲で熱入れ加工を実施することができる。

また、本実施の形態によれば、ロードロールの熱入れ能力不足により熱入れ完了までに長い時間を必要とするような事態が発生せず、生産性が阻害されることもない。

また、コールドフィード押出機からフィードロールを介してホットフィード押出機へ練りゴムを供給しているため、従来のコールド押出方法のようにＬ／Ｄが大きな押出機を用いなくても、フィードロールにおいて必要な熱入れを施すことができ、大きな設備投資や広い設置スペースが不要となり、また、段替え時のリジェクトの発生を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、従来のホット押出方法と異なり、作業員の安全性を十分に確保して熱入れ加工を行って、生産性高くタイヤ用トレッドの押出加工を行うことができる一方で、従来のコールド押出方法と異なり、大きな設備投資を必要とせず、段替え時のリジェクトの発生を低減させることができるタイヤ用トレッドの押出方法および押出装置を提供することができる。

１．実験１
シリカ比率８５％、天然ゴム１５重量部（ｐｈｒ）の練りゴムシートを用いて、タイヤ用トレッドの押出を行った。このとき、押出方法としては、従来のホット押出方法（比較例１）、従来のコールド押出方法（比較例２）、および本実施の形態に係る押出方法（実施例１）の３方法を採用した。

なお、この練りゴムシートは、天然ゴムの配合量が下記式
Ｙ（天然ゴムの重量部）≦４／３×Ｘ（シリカ比率）−２６０／３
を満たしており、低燃費タイヤ用のトレッドゴム配合である。

各例について、（１）安全な作業性の確保（ロール表面からのゴムの浮き上がりや剥がれの発生の有無）、（２）熱入れ完了時間（練ゴムシート状態で熱入れを開始してからタイヤ用トレッドの押出開始までの時間）、（３）トレッド押出し時のリジェクト発生率を測定、評価すると共に、設備投資額を試算し比較例１を１００として指数評価した。結果を表１に示す。

なお、表１において、安全な作業性の確保については、ロール５０回転中、ロール表面からのゴムの浮き上がりや剥がれの発生がない（０回）場合を「優」、１〜５回の場合を「良」、６回以上の場合を「不可」と評価した。

２．実験２
次に、表２に示す配合Ａ〜配合Ｄ、４種類の配合の練ゴムシートを用いて、比較例１、実施例１に基づいてタイヤ用トレッドの押出を行い、上記と同様に、熱入れ完了時間、リジェクト発生率を測定、評価すると共に、熱入れ後のゴムにおけるシリカの分散度合を測定、評価した。結果を表２に示す。

なお、配合Ａ、配合Ｂは、天然ゴムの配合量が、それぞれ
４／３×Ｘ（シリカ比率）−２６０／３
に基づいて得られた値よりも大きく、低燃費タイヤ用のトレッドゴム配合ではない。これに対して、配合Ｃ、配合Ｄは、天然ゴムの配合量が、それぞれ
４／３×Ｘ（シリカ比率）−２６０／３
に基づいて得られた値よりも小さく、低燃費タイヤ用のトレッドゴム配合である。

表１より、本実施の形態に係る押出方法（実施例１）を採用することにより、十分な作業性を確保してタイヤ用トレッドの押出加工を行うことができ、熱入れ時間を短縮して、リジェクトの発生も低減できることが分かる。また、設備投資額も大きく低減できることが分かる。

そして、表２より、従来のホット押出方法（比較例１）では低燃費タイヤ用のトレッドゴム配合を押出加工できなかったのに対し、本実施の形態に係る押出方法（実施例１）では、低燃費タイヤ用のトレッドゴム配合であっても十分に熱入れを行ってタイヤ用トレッドの押出加工が可能であり、低燃費タイヤ用ではないトレッドゴム配合の場合と同様のシリカ分散が得られることが分かる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

２ コールドフィード押出機
３ フィードロール
４ ホットフィード押出機
Ｇ１ 棒状の練りゴム
Ｇ２ シート状の練りゴム
Ｇ３ タイヤ用トレッド

Claims (3)

1. カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３×前記シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムを押出加工するタイヤ用トレッドの押出し方法であって、
   前記練りゴムをコールドフィード押出機を用いて棒状に押出す工程と、
   押出された棒状の前記練りゴムをフィードロールに直接供給して、熱入れを施すと共に、シート状に切り出す工程と、
   切り出されたシート状の前記練りゴムをホットフィード押出機に供給して、タイヤ用トレッドの押出を行う工程と
   を有することを特徴とするタイヤ用トレッドの押出方法。
2. 前記コールドフィード押出機として、直径φ２５０ｍｍのピンタイプであって、スクリュー長さＬとスクリュー径Ｄの比Ｌ／Ｄが１０の押出機を使用し、
   前記ホットフィード押出機として、直径φ２００でＬ／Ｄが６の押出機を使用する
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用トレッドの押出方法。
3. カーボンとシリカの合計重量に対するシリカの配合比率が６５％以上で、天然ゴムの配合量が（４／３×前記シリカ比率−２６０／３）重量部以下である配合の練ゴムの押出加工に使用されるタイヤ用トレッドの押出装置であって、
   前記練りゴムを棒状に押出すコールドフィード押出機と、
   押出された棒状の前記練りゴムに熱入れを施すと共に、シート状に切り出すフィードロールと、
   切り出されたシート状の前記練りゴムを押出して、タイヤ用トレッドを成形するホットフィード押出機と
   を備えていることを特徴とするタイヤ用トレッドの押出装置。

Images