JP2018118429A - ゴム押出装置及びゴム押出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】防着剤の分散不良を抑制し、ひいては、押し出されるゴム材料の品質を向上させ得るゴム押出装置及びゴム押出方法を提供する。【解決手段】防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混練して１つのゴム材料Ｇとして押し出すゴム押出装置１である。各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を供給する供給手段２と、供給手段２により投入口１１から供給された各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を１つのゴム材料Ｇとして混練して吐出口１５に向けて押し出すスクリュー８を有するゴム押出機３とを含んでいる。ゴム押出機３は、投入口１１と吐出口１５との間に、ゴム材料Ｇ内の空気を吸引するための脱気部１０を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出装置及びゴム押出方法に関する。

例えば、下記特許文献１には、複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出装置が提案されている。特許文献１のゴム押出装置は、ペレット状の各ゴム組成物を、予め定められた変化パターンに基づいたそれぞれの供給速度で連続供給して、押し出されるゴム材料の混合比を変更している。

特開２００４−２１６８２６号公報

一般的に、ペレット状のゴム組成物は、互いの密着を防ぐためにその表面が多くの防着剤でコーティングされている。このようなペレット状のゴム組成物を特許文献１のゴム押出装置で混練すると、防着剤の分散不良により、押し出されるゴム材料の品質が悪化するという問題があった。特に、特許文献１のゴム押出装置のように、複数の種類のゴム組成物を１つのゴム材料として押し出すときに、上述の問題が顕著に発生していた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ゴム材料内の空気を吸引することを基本として、防着剤の分散不良を抑制し、ひいては、押し出されるゴム材料の品質を向上させ得るゴム押出装置及びゴム押出方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出装置であって、前記各ゴム組成物を供給する供給手段と、前記供給手段により投入口から供給された前記各ゴム組成物を１つの前記ゴム材料として混練して吐出口に向けて押し出すスクリューを有するゴム押出機とを含み、前記ゴム押出機は、前記投入口と前記吐出口との間に、前記ゴム材料内の空気を吸引するための脱気部を有することを特徴としている。

本発明のゴム押出装置において、前記各ゴム組成物は、それぞれペレット状であるのが望ましい。

本発明のゴム押出装置において、前記供給手段は、ペレット状の前記各ゴム組成物をそれぞれ連続的に供給する連続供給器を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出装置において、前記連続供給器は、前記各ゴム組成物の供給速度をそれぞれ個別に調整するのが望ましい。

本発明のゴム押出装置において、前記吐出口から押し出される前記ゴム材料は、リボン状であるのが望ましい。

本発明は、防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出方法であって、前記各ゴム組成物をゴム押出機に供給する供給工程と、前記供給工程により前記ゴム押出機の投入口から供給された前記各ゴム組成物を１つの前記ゴム材料として混練して吐出口に向けて押し出す押出工程とを含み、前記供給工程は、前記各ゴム組成物の供給速度をそれぞれ個別に調整し、前記押出工程は、前記投入口と前記吐出口との間で、前記ゴム材料内の空気を吸引していることを特徴としている。

本発明のゴム押出機は、投入口と吐出口との間に、ゴム材料内の空気を吸引するための脱気部を有している。このようなゴム押出機を含むゴム押出装置は、ゴム組成物に含まれる防着剤を効率よく分散することができ、押し出されるゴム材料の品質を向上させることができる。

本発明の押出工程は、前記投入口と前記吐出口との間で、前記ゴム材料内の空気を吸引している。このような押出工程を含むゴム押出方法は、ゴム組成物に含まれる防着剤を効率よく分散することができ、押し出されるゴム材料の品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態のゴム押出装置の断面図である。 本発明の一実施形態のゴム押出方法のフローチャートである。 供給工程のフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のゴム押出装置１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態のゴム押出装置１は、防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混練して１つのゴム材料Ｇとして押し出すためのものである。ゴム押出装置１は、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を供給する供給手段２と、ゴム材料Ｇを押し出すゴム押出機３とを含むのが望ましい。

複数の種類のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２は、例えば、第１ゴム組成物Ｇ１と第２ゴム組成物Ｇ２の２つのゴム組成物Ｇ１，Ｇ２からなる。各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２は、それぞれペレット状であるのが望ましい。ペレット状の各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２は、例えば、その表面が多くの防着剤でコーティングされている。

このため、ペレット状の各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２は、それぞれ、互いに密着することなく、その管理が容易である。このような第１ゴム組成物Ｇ１及び第２ゴム組成物Ｇ２は、その供給量を個別に変更できるため、それらの混合比の調整を容易に行い得る。なお、ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２の種類は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

本実施形態のゴム材料Ｇは、リボン状に押し出されている。リボン状のゴム材料Ｇは、例えば、回転する支持体（図示省略）に螺旋上に巻回され得る。このようなリボン状のゴム材料Ｇは、いわゆるストリップワインド法にて、予め定められた断面のタイヤ（図示省略）を形成することができる。

本実施形態の供給手段２は、ペレット状の各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２をそれぞれ連続的に供給する連続供給器４，５と、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混合する連続混合器６とを含んでいる。なお、連続供給器４，５から供給される各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２が、ゴム押出機３の内部で十分混合される場合は、連続混合器６が省略されてもよい。

本実施形態の連続供給器４，５は、第１ゴム組成物Ｇ１を供給する第１連続供給器４と、第２ゴム組成物Ｇ２を供給する第２連続供給器５とを含んでいる。なお、ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２の種類が３つ以上の場合は、その数に対応した数の連続供給器４，５を含むのが望ましい。

第１連続供給器４は、例えば、ペレット状の第１ゴム組成物Ｇ１を搬送する第１搬送具４Ａを有している。第１搬送具４Ａは、例えば、第１駆動装置Ｍ１により駆動され、第１ゴム組成物Ｇ１の搬送速度を自在に変更される。

第２連続供給器５は、例えば、ペレット状の第２ゴム組成物Ｇ２を搬送する第２搬送手段５Ａを有している。第２搬送手段５Ａは、例えば、第２駆動手段Ｍ２により駆動され、第２ゴム組成物Ｇ２の搬送速度を自在に変更される。

このため、各連続供給器４，５は、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２の供給速度をそれぞれ個別に調整することができる。このような連続供給器４，５は、ペレット状の各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を、予め定められた変化パターンに基づいたそれぞれの供給速度で連続供給して、押し出されるゴム材料Ｇの混合比を変更することができる。

本実施形態の連続混合器６は、その内部に各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混合するための攪拌翼６Ａを有している。攪拌翼６Ａは、例えば、第３駆動手段Ｍ３により駆動される。このような連続混合器６は、複数の種類のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を均一に混合することができる。

本実施形態のゴム押出機３は、略円筒状のケーシング７と、ケーシング７の内部に収容されたスクリュー８と、ケーシング７の下流側Ｄに配されたギヤポンプ９と、ケーシング７内の空気を吸引するための脱気部１０とを有している。なお、押し出されるゴム材料Ｇによっては、ギヤポンプ９が省略されてもよい。ここで、本明細書では、ゴム押出機３の供給手段２側を上流側Ｕとし、ゴム材料Ｇが押し出される側を下流側Ｄとしている。

このようなゴム押出機３は、脱気部１０によりゴム押出機３の内部を負圧にすることができる。このため、本実施形態のゴム押出機３は、ゴム材料Ｇ内に巻き込まれた空気及びゴム材料Ｇ内で発生したガス等を吸引することができ、ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２に含まれる防着剤を効率よく分散することができる。その結果、本実施形態のゴム押出装置１は、品質の高いゴム材料Ｇを押し出すことができる。

本実施形態のケーシング７は、略円筒状であり、その上流側Ｕにゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を投入するための投入口１１を有している。このようなケーシング７は、投入口１１からペレット状のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２が供給され、１つのゴム材料Ｇとして下流側Ｄへ向けて押し出される。このため、ケーシング７の内壁と押し出されるゴム材料Ｇとの摩擦力等により、ゴム材料Ｇ内の防着剤を分散させることができる。

スクリュー８は、供給手段２により投入口１１からケーシング７内に供給された各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を１つのゴム材料Ｇとして混練して、下流側Ｄに位置する吐出口１５に向けて押し出すためのものである。スクリュー８は、例えば、ケーシング７の上流側Ｕの外部に配された駆動装置Ｍにより回転されている。本実施形態のスクリュー８は、回転中心である軸本体１２と、軸本体１２からスクリュー８の径方向外側に突出する螺旋翼１３と、脱気部１０の上流側Ｕに位置しかつ軸本体１２よりも直径が大きいダム部１４とを含んでいる。

このようなスクリュー８を有するゴム押出機３は、ダム部１４により、ゴム材料Ｇのせん断効率を向上させることができる。このため、本実施形態のゴム押出機３は、ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２に含まれる防着剤を効率よく分散することができる。その結果、本実施形態のゴム押出装置１は、ゴム材料Ｇ内の防着剤の分散不良が抑制され、より高品質なゴム材料Ｇを押し出すことができる。

軸本体１２は、ケーシング７の長手方向に沿って、直線状に配されるのが望ましい。本実施形態の軸本体１２は、ダム部１４よりも上流側Ｕの第１軸体１２ａと、ダム部１４よりも下流側Ｄの第２軸体１２ｂとを含んでいる。第１軸体１２ａの直径ｄ１は、第２軸体１２ｂの直径ｄ２よりも大きいのが望ましい。このような軸本体１２は、第１軸体１２ａ側に配される駆動装置Ｍからの回転力を、確実に伝達することができる。

螺旋翼１３は、例えば、スクリュー８の軸方向にずれながら周方向に連続して形成されている。このような螺旋翼１３は、ケーシング７内に供給されたゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を、１つのゴム材料Ｇとして、上流側Ｕから下流側Ｄに向けて混練しながら押し出すことができる。

本実施形態の螺旋翼１３は、ダム部１４よりも上流側Ｕの第１翼１３ａと、ダム部１４よりも下流側Ｄの第２翼１３ｂとを含んでいる。第１翼１３ａの直径ｄ３は、第２翼１３ｂの直径ｄ４に略等しいのが望ましい。第１翼１３ａの軸方向ピッチｐ１は、第２翼１３ｂの軸方向ピッチｐ２よりも小さいのが望ましい。このような螺旋翼１３は、ゴム押出機３から押し出されるゴム材料Ｇが途切れることなく、連続して押出成形することができる。

本実施形態のダム部１４は、ゴム材料Ｇがダム部１４を通過する時にゴム材料Ｇを分断し、ゴム材料Ｇのせん断発熱を促進させている。このようなダム部１４は、ゴム材料Ｇのせん断発熱により、ゴム材料Ｇ内に分散された防着剤等の揮発成分のガス化を促進し、より高品質なゴム材料Ｇを成形することができる。また、このようなダム部１４は、ケーシング７内の流路面積を低減しているので、ゴム材料Ｇの混合比が変更された際の境界を明確にすることができる。なお、ダム部１４は、その外周にスクリュー８の軸方向にのびる溝（図示省略）が形成されていてもよい。

脱気部１０は、真空装置Ｐに接続されているのが望ましい。このような脱気部１０は、ケーシング７の内部を負圧にすることができる。このため、ゴム押出機３は、ペレット状のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混練する際にゴム材料Ｇ内に巻き込まれた空気を吸引することができ、品質の高いゴム材料Ｇを押し出すことができる。また、このような脱気部１０は、ゴム材料Ｇから発生するガスも吸引することができ、より品質の高いゴム材料Ｇを押し出すことができる。

脱気部１０は、投入口１１と吐出口１５との間に位置し、ダム部１４の下流側Ｄで、ダム部１４に隣接して設けられるのが望ましい。このような脱気部１０は、ダム部１４で分断されたゴム材料Ｇが再び合流する部位近傍を負圧にできるため、ゴム材料Ｇが合流する際に巻き込む空気をも効率よく吸引することができる。

本実施形態では、脱気部１０の上流側Ｕは、ダム部１４に押し付けられるゴム材料Ｇにより密閉され、脱気部１０の下流側Ｄは、ギヤポンプ９に押し付けられるゴム材料Ｇより密閉されている。このため、脱気部１０近傍のケーシング７の内部は、両端がゴム材料Ｇにより密閉された小さな空間となり得る。その結果、脱気部１０は、ダム部１４で分断されたゴム材料Ｇが再び合流する部位近傍を効率よく負圧にすることができ、ゴム材料Ｇ内の空気及びガスをより確実に吸引することができる。

ギヤポンプ９は、例えば、一対の歯車９Ａを含んでいる。このようなギヤポンプ９は、一定量のゴム材料Ｇを安定して吐出することができる。このため、本実施形態のゴム押出機３は、吐出されるゴム材料Ｇのバラツキを押さえ、品質を向上させることができる。

ギヤポンプ９は、その下流側Ｄにゴム材料Ｇを吐出するための吐出口１５を含んでいる。本実施形態では、吐出口１５から押し出されるゴム材料Ｇは、リボン状である。吐出口１５は、必要なゴム材料Ｇの大きさに合わせて、交換可能であるのが望ましい。

次に、図１を参酌しつつ、上述のゴム押出装置１を用いて、生タイヤを製造するために、防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を混練して１つのゴム材料Ｇとして押し出すゴム押出方法が説明される。

図２は、本実施形態のゴム押出方法のフローチャートである。図２に示されるように、本実施形態のゴム押出方法は、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２をゴム押出機３に供給する供給工程Ｓ１を含んでいる。供給工程Ｓ１は、複数の種類のペレット状のゴム組成物Ｇ１，Ｇ２をゴム押出機３に連続供給することができる。

図３は、供給工程Ｓ１のフローチャートである。図３に示されるように、本実施形態の供給工程Ｓ１は、第１ゴム組成物Ｇ１を供給する第１供給工程Ｓ１１を含んでいる。第１供給工程Ｓ１１では、例えば、第１連続供給器４が、予め定められた変化パターンに基づいた供給速度で第１ゴム組成物Ｇ１を連続供給している。

本実施形態の供給工程Ｓ１は、第２ゴム組成物Ｇ２を供給する第２供給工程Ｓ１２を含んでいる。第２供給工程Ｓ１２は、第１供給工程Ｓ１１と同時に行われるのが望ましい。第２供給工程Ｓ１２では、例えば、第２連続供給器５が、予め定められた変化パターンに基づいた供給速度で第２ゴム組成物Ｇ２を連続供給している。

このような第１供給工程Ｓ１１及び第２供給工程Ｓ１２を含む供給工程Ｓ１は、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２の供給速度をそれぞれ個別に調整しているので、ゴム材料Ｇの混合比を任意に変更することができる。

本実施形態の供給工程Ｓ１は、第１供給工程Ｓ１１及び第２供給工程Ｓ１２で連続供給された第１ゴム組成物Ｇ１及び第２ゴム組成物Ｇ２を混合する混合工程Ｓ１３を含んでいる。混合工程Ｓ１３では、例えば、連続混合器６が、略一定速度で第１ゴム組成物Ｇ１と第２ゴム組成物Ｇ２とを攪拌している。なお、各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２が、ゴム押出機３の内部で十分混合される場合は、混合工程Ｓ１３は省略されてもよい。

本実施形態の供給工程Ｓ１は、さらに、混合されたゴム組成物Ｇ１，Ｇ２をゴム押出機３に供給する第３供給工程Ｓ１４を含んでいる。第３供給工程Ｓ１４は、混合工程Ｓ１３が省略された場合、省略され得る。

図２に示されるように、本実施形態のゴム押出方法は、供給工程Ｓ１によりゴム押出機３の投入口１１から供給された各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２を１つのゴム材料Ｇとして混練して吐出口１５に向けて押し出す押出工程Ｓ２を含んでいる。押出工程Ｓ２は、ゴム材料Ｇをリボン状に押し出すのが望ましい。

本実施形態の押出工程Ｓ２は、投入口１１と吐出口１５との間で、ゴム材料Ｇ内の空気を吸引している。このような押出工程Ｓ２を含むゴム押出方法は、ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２に含まれる防着剤を効率よく分散することができ、押し出されるゴム材料Ｇの品質を向上させることができる。

ゴム押出方法は、例えば、リボン状に押し出されたゴム材料Ｇを、回転する支持体に螺旋上に巻回し、予め定められた断面のタイヤを形成し得る巻回工程Ｓ３を含んでいる。本実施形態のゴム押出方法は、供給工程Ｓ１で各ゴム組成物Ｇ１，Ｇ２の供給速度を個別に調整しているので、リボン状のゴム材料Ｇの混合比を巻回工程Ｓ３の途中で変更することができる。このため、巻回工程Ｓ３では、求められる混合比のゴム材料Ｇを連続して巻回することができる。

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得る。

図１のゴム押出装置を用いて、図２及び図３のゴム押出方法により、サイズ１９５／６５Ｒ１５の生タイヤが試作された。比較例として、脱気部を有さない従来のゴム押出装置を用いて同一サイズの生タイヤが試作された。これらの生タイヤ試作時のゴム材料のバラツキ及び試作時の不具合発生率がテストされた。生タイヤ試作時のテスト方法は、以下の通りである。

＜ゴム材料のバラツキ＞
試作されたゴム材料の任意の２０ヶ所における粘着性が測定され、それらのバラツキが計算された。結果は、計算値の逆数を用い、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほどゴム材料のバラツキが小さく良好である。

＜不具合発生率＞
生タイヤ試作時に、リボン状のゴム材料が切断され、生産が一時停止した時間が測定された。結果は、測定値の逆数を用い、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほど不具合発生率が小さく良好である。

次に、試作された各生タイヤが同一条件で加硫成形され、テストタイヤが試作された。各テストタイヤに対し、転がり抵抗性と耐摩耗性とがテストされた。各テストタイヤのテスト方法は、以下の通りである。

＜転がり抵抗性＞
各試供タイヤが、リム１５×６．００に装着され、転がり抵抗試験機を用い、内圧２３０kPa、荷重４．２４kNの条件下で転がり抵抗が測定された。結果は、測定値の逆数を用い、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほど転がり抵抗が小さく良好である。

＜耐摩耗性＞
各試供タイヤが、リム１５×６．００に装着され、ドラム試験機を用いて、内圧２３０kPa、荷重４．２４kN、速度８０km／ｈの条件下で、第２層及びその近傍が損傷するまでの距離が測定された。結果は、比較例の値を１００とする指数で表示されている。評価は、数値が大きいほど耐摩耗性が高く良好である。

テスト結果が表１に示される。

テストの結果、比較例に対し、実施例では、いずれの評価項目でも向上していることが確認された。

１ ゴム押出装置
２ 供給手段
３ ゴム押出機
１０ 脱気部
１１ 投入口
１５ 吐出口
Ｇ１，Ｇ２ ゴム組成物
Ｇ ゴム材料

Claims (6)

1. 防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出装置であって、
   前記各ゴム組成物を供給する供給手段と、
   前記供給手段により投入口から供給された前記各ゴム組成物を１つの前記ゴム材料として混練して吐出口に向けて押し出すスクリューを有するゴム押出機とを含み、
   前記ゴム押出機は、前記投入口と前記吐出口との間に、前記ゴム材料内の空気を吸引するための脱気部を有することを特徴とするゴム押出装置。
2. 前記各ゴム組成物は、それぞれペレット状である請求項１に記載のゴム押出装置。
3. 前記供給手段は、ペレット状の前記各ゴム組成物をそれぞれ連続的に供給する連続供給器を含む請求項２に記載のゴム押出装置。
4. 前記連続供給器は、前記各ゴム組成物の供給速度をそれぞれ個別に調整する請求項３に記載のゴム押出装置。
5. 前記吐出口から押し出される前記ゴム材料は、リボン状である請求項１乃至４のいずれかに記載のゴム押出装置。
6. 防着剤でコーティングされた複数の種類のゴム組成物を混練して１つのゴム材料として押し出すゴム押出方法であって、
   前記各ゴム組成物をゴム押出機に供給する供給工程と、
   前記供給工程により前記ゴム押出機の投入口から供給された前記各ゴム組成物を１つの前記ゴム材料として混練して吐出口に向けて押し出す押出工程とを含み、
   前記供給工程は、前記各ゴム組成物の供給速度をそれぞれ個別に調整し、
   前記押出工程は、前記投入口と前記吐出口との間で、前記ゴム材料内の空気を吸引していることを特徴とするゴム押出方法。

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