JP2018126934A - ゴム押出し装置及びゴム押出し方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形する際、ゴム領域間に気泡が発生するのを抑制する。
【解決手段】 複数のゴム押出し機２と、各ゴム押出し機２の前端部が取り付く押出しヘッド３と、押出しヘッド３に接続される減圧手段４とを具える。押出しヘッド３のプリフォーマ６は、ゴム押出し機２からのゴムＧが個別に通る個別流路部２２を含む複数のゴム流路部２０と、ゴム流路部２０同士が合流する少なくとも１つの合流位置Ｐと、少なくとも１つの前記合流位置Ｐに一端部が通じかつ他端側が減圧手段４に接続される少なくとも１つのベン卜流路２１とを具える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ゴム領域間に気泡が生じるのを抑制しながらゴム成形体を押出し成形するゴム押出し装置及びゴム押出し方法に関する。

例えばトレッドゴムなどのタイヤのゴム部材は、通常、タイヤ性能を向上させるために、断面が複数のゴム領域に区分されたゴム成形体によって形成されている。図７（Ａ）には、トレッドゴムが、例えば耐摩耗性に優れるゴムＧａからなる半径方向外側のゴム領域Ｙａ（所謂キャップゴム層）と、例えば高弾性のゴムＧｂからなる半径方向内側のゴム領域Ｙｂ（所謂ベースゴム層）とからなるゴム成形体Ｋ１によって形成される場合が示される。また図７（Ｂ）には、タイヤ軸方向両外側に、例えば接着強度に優れるゴムＧｃからなるゴム領域Ｙｃ、Ｙｄ（所謂ウィングゴム部）がさらに配されたゴム成形体Ｋ２によって形成される場合が示される。

このようなゴム成形体Ｋ１、Ｋ２の成形には、複数のゴム押出し機を押出しヘッドに取り付けたゴム押出し装置が用いられる（例えば特許文献１、２参照。）。

他方、ゴム押出し装置によってゴム成形体を形成する場合、ゴム内に空気などの気体成分が残留して気泡が発生する可能性がある。

なお、下記の特許文献３には、シリンダに、脱気手段を接続したゴム押出し機が提案されている。この提案のゴム押出し機を、前記ゴム押出し装置に採用した場合、各ゴム押出し機が、ゴム中の空気やガスを予め除去する。そのため、ゴム成形体におけるゴム領域内での気泡の発生を抑制することは可能である。

しかし、押出しヘッドのプリフォーマでは、各ゴム押出し機からのゴムが合流する界面において、空気を巻き込む傾向がある。そのため、上記提案のゴム押出し機を用いたとしても、ゴム領域間の界面において、気泡の発生を抑制することは難しい。

特開２００２−８６５４０号公報 特開２００５−３４９５９７号公報 特許第４８６３３９２号公報

本発明は、断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形する際、ゴム領域間に気泡が発生するのを抑制しうるゴム押出し装置及びゴム押出し方法を提供することを課題としている。

本願第１の発明は、複数のゴム押出し機から押し出されるゴムにより、断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形するゴム押出し装置であって、
前記複数のゴム押出し機と、前記複数のゴム押出し機の前端部が取り付く押出しヘッドと、前記押出しヘッドに接続される減圧手段とを具え、
前記押出しヘッドは、各前記ゴム押出し機からのゴムを合流させて予成形するプリフォーマを有し、
かつ前記プリフォーマは、
各前記ゴム押出し機からのゴムが個別に通る個別流路部を含む複数のゴム流路部と、
前記ゴム流路部同士が交わって合流する少なくとも１つの合流位置と、
少なくとも１つの前記合流位置に一端部が通じかつ他端側が前記減圧手段に接続される少なくとも１つのベン卜流路とを具える。

本発明に係る前記ゴム押出し装置では、前記ベント流路は、流路壁面間の幅が０．０３mm以下のスリット状をなすことが好ましい。

本願第２の発明は、第１の発明のゴム押出し装置を用いて、断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形する。

本発明は叙上の如く、プリフォーマに、ゴム流路部同士が交わって合流する少なくとも１つの合流位置に一端部が通じ、かつ他端側が減圧手段に接続されるベント流路を設けている。従って、ゴム押出し機からのゴムが合流する位置で、空気を排気でき、空気の巻き込みを抑えて、ゴム領域間での気泡の発生を抑制しうる。

本発明のゴム押出し装置の一実施例を示す部分断面図である。 押出しヘッドを示す断面図である。 図２のゴム流路部のみを概念的に示す斜視図である。 プリフォーマの一部を示す斜視図である。 プリフォーマのゴム流路部の他の例を示す部分断面図である。 図５のゴム流路部のみを概念的に示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、ゴム成形体を例示する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のゴム押出し装置１は、複数のゴム押出し機２と、各ゴム押出し機２の前端部が取り付く押出しヘッド３と、押出しヘッド３に接続される減圧手段４とを具える。

ゴム押出し装置１は、各ゴム押出し機２から押し出されるゴムＧにより、断面が複数のゴム領域Ｙに区分されるゴム成形体Ｋを押出し成形する。本例では、ゴム押出し装置１により、図７（Ａ）に示すトレッドゴム用のゴム成形体Ｋ１が押出し成形される場合が示される。このゴム成形体Ｋ１は、ゴムＧａからなる半径方向外側のゴム領域Ｙａ（所謂キャップゴム層）と、ゴムＧｂからなる半径方向内側のゴム領域Ｙｂ（所謂ベースゴム層）とから構成される。即ち本例では、２つのゴム押出し機２（区別する場合はゴム押出し機２ａ、２ｂという。）からそれぞれ押し出されるゴムＧａ、Ｇｂにより、断面が２つのゴム領域Ｙａ、Ｙｂに区分されるゴム成形体Ｋ１が形成される。

ゴム押出し機２は、本例ではベン卜式のゴム押出し機であって、シリンダー１０にベント孔１１を設け、例えば真空ポンプである減圧手段１２によって、ゴムＧから気体成分（空気を含む）を脱気する。

具体的には、前記ゴム押出し機２は、押出し方向の後端側にホッパ１０Ａを設けたシリンダー１０と、シリンダー１０内に同心に収納されるスクリュー軸１３と、スクリュー軸１３を回転駆動する駆動部１４と、前記減圧手段１２とを具える。前記スクリュー軸１３は、前記ホッパ１０Ａよりも押出し方向の前方側（下流側）に、堰１３Ａを具える。

シリンダー１０には、前記堰１３Ａよりも押出し方向の前方側（下流側）に、ベント孔１１が設けられ、これによりスクリュー軸１３とシリンダー１０との間に、ベント孔１１に通じるベント領域Ｒが形成される。なおベント孔１１には、前記減圧手段１２が接続される。シリンダー１０内で混錬されるゴムＧは、堰１３Ａを乗り越えるときに薄肉化し、かつ堰１３Ａの通過直後に減圧されることで、ゴム中に混在する気体成分が脱気される。本例では、脱気効果をより高めるために、堰１３Ａの外周面に、堰１３Ａを乗り越えるゴムの表面積を増やすための複数の条溝が軸心方向に形成される。

押出しヘッド３は、各ゴム押出し機２の先端部が取り付く一つのヘッド本体５と、ヘッド本体５に取り付くプリフォーマ６と、プリフォーマ６に取り付くダイプレート７とを具える。

図２に示すように、ヘッド本体５には、ゴム押出し機２ａからのゴムＧａをプリフォーマ６まで案内するヘッド流路１５と、ゴム押出し機２ｂからのゴムＧｂをプリフォーマ６まで案内するヘッド流路１６とが形成される。本例のヘッド本体５は、下開放の凹部８を具え、この凹部８内にプリフォーマ６が取り付く。なお前記ヘッド流路１５、１６は、本例では、凹部８の両側面で開口している。

プリフォーマ６は、前記凹部８内に取り付く例えばブロック状をなし、ゴムＧａ、Ｇｂを合流させて予成形する。

具体的には、図２、３に示すように、プリフォーマ６は、複数のゴム流路部２０と、少なくとも１つの合流位置Ｐと、少なくとも１つの合流位置Ｐに通じる少なくとも１つのベント流路２１とを具える。

前記ゴム流路部２０は、各ゴム押出し機２からのゴムＧが個別に通る個別流路部２２と、全てのゴムＧが一つに合流して通る最終の合流流路部２３とを少なくとも含む。なお後述するように、ゴム押出し機２の設置台数に応じて、例えば図５に示すように、個別流路部２２と最終の合流流路部２３との間に、中間の合流流路部２４を配することができる。

本例の場合、図２、３に示すように、ゴム流路部２０は、ゴム押出し機２ａ、２ｂ２からのゴムＧａ、Ｇｂが個別に通る個別流路部２２ａ、２２ｂと、前記ゴムＧａ、Ｇｂが一つに合流して通る最終の合流流路部２３とから構成される。

又合流位置Ｐは、ゴム流路部２０同士が交わって合流する位置である。本例の場合、プリフォーマ６は、個別流路部２２ａ（ゴム流路部２０）と個別流路部２２ｂ（ゴム流路部２０）とが交わる１つの合流位置Ｐを具える。なおプリフォーマ６は、ゴム押出し機２の設置台数に応じて、例えば図５に示すように、複数（例えば３つ）の合流位置Ｐを具えることができる。

又ベント流路２１は、少なくとも１つ（本例では一つ）の合流位置Ｐに一端部が通じ、かつ他端側が減圧手段４に接続される。図５に示すように、複数（例えば３つ）の合流位置Ｐを具える場合、それぞれの合流位置Ｐに一端部が通じる複数のベント流路２１を形成することができる。

図３に示すように、ベント流路２１は、ゴム流路部２０同士が交わる交差縁Ｅに沿ってのびるスリット状をなすのが好ましい。このようなスリット状のベント流路２１は、合流位置Ｐで空気を排出し、ゴムＧが合流するときの空気の巻き込みを、略全長に亘って抑制しうる。そのために、スリット長さＬは、交差縁Ｅの長さＬ０の６０％以上、さらには８０％以上が好ましい。

ここで、減圧手段４によりベント流路２１から空気を吸引する場合、吸引圧によりゴム流路部２０側からゴムＧが吸い上がり、ベント流路２１が目詰まりを起こし易くなる。そのため、ベント流路２１の流路壁面間の幅（スリット幅）Ｗは０．０３mm以下であるのが好ましい。幅（スリット幅）Ｗが０．０５mmを超えると、吸引圧により、ベント流路２１内にゴムＧが浸入し易くなる。

減圧手段４として、例えば真空ポンプを挙げることができる。減圧手段４による吸引圧ｐ１（ゲージ圧）としては、−２０kPa以下、さらには−４０kPa以下が好ましい。又ゴム流路部２０内の内圧ｐ２（ゲージ圧）としては、特に＋２０kPa以上、さらには＋４０kPa以上が好ましい。

図４に示すように、プリフォーマ６は、例えば前記交差縁Ｅに沿って２分割された分割片６Ａ、６Ｂによって形成するのが好ましい。これにより、分割面Ｓに、スリット状のベント流路２１を、容易にかつ精度良く形成することができる。

次に、図５、６にプリフォーマ６の他の実施例を示す。この例では、押出しヘッド３に４つのゴム押出し機２が取り付き、各ゴム押出し機２から押し出されるゴムＧａ〜Ｇｃにより、前記図７（Ｂ）に示すゴム成形体Ｋ２が形成される。

この例では、ゴム流路部２０は、ゴムＧａが個別に通る個別流路部２２ａ、ゴムＧｂが個別に通る個別流路部２２ｂ、前記個別流路部２２ａ、２２ｂが合流する第１の中間の合流流路２４Ａ、この第１の中間の合流流路２４ＡとゴムＧｃが個別に通る個別流路部２２ｃとが合流する第２の中間の合流流路２４Ｂ、及び第２の中間の合流流路２４ＢとゴムＧｃが個別に通る個別流路部２２ｃとが合流する最終の合流流路部２３から構成される。

これにより、個別流路部２２ａと個別流路部２２ｂとの合流位置Ｐ、第１の中間の合流流路２４Ａと個別流路部２２ｃとの合流位置Ｐ、及び第２の中間の合流流路２４Ｂと個別流路部２２ｃとの合流位置Ｐとが形成される。そして本例では、それぞれの合流位置Ｐに一端部が通じる３つのベント流路２１が形成される。本例では、例えば３つのベント流路２１の他端側に、それぞれ別の減圧手段４が接続され場合が示される。しかし３つのベント流路２１の他端側に、共通の一つの減圧手段４を接続させることもできる。

本例では、押出しヘッド３の両側にゴム押出し機２を対向させた対向型のゴム押出し装置１を例に説明した。しかし本願の技術的範囲には、対向型のゴム押出し装置だけでなく、ピッカーバッグ型など、他のタイプのゴム押出し装置も含まれる。

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うる。

本発明の効果を確認するため、図１〜４に示す構造を有するゴム押出し装置を用い、図７（Ａ）に示すトレッドゴム用のゴム成形体を押出し成形した。実施例では、減圧手段による吸引圧ｐ１（ゲージ圧）は、−２０kPaである。比較例では、減圧しておらず、吸引圧ｐ１（ゲージ圧）は０kPaである。そして、ゴム領域Ｙａ、Ｙｂ間の界面における気泡の発生状況を検査した。又ゴム成形体Ｋ１を用いた空気入りタイヤを形成し、トレッドゴムの耐久性をテストした。

（１）気泡の発生状況：
ゴム成形体を厚さ方向に切断し、切断面におけるゴム領域Ｙａ、Ｙｂ間の界面部を走査型電子顕微鏡で観察（１０００倍から３０００倍の観察視野）した。界面を含む位置に発生した気泡（空隙）のうちで、体積４．１９μｍ^３以上の大きさの気泡（空隙）の数をカウントした。

（２）耐久性：
空気入りタイヤを、６kNの荷重条件下で、速度２３０km/hにてドラム走行させた。そして、トレッドゴムに損傷が生じるまでの走行時間を測定した。

表に示されるように、実施例では、ゴム領域間の界面において気泡（空隙）の発生が抑制され、トレッドゴムの耐久性が向上されたのが確認できる。

１ ゴム押出し装置
２ ゴム押出し機
３ 押出しヘッド
４ 減圧手段
６ プリフォーマ
２０ ゴム流路部
２１ ベン卜流路
２２ 個別流路部
Ｇ ゴム
Ｋ ゴム成形体
Ｐ 合流位置
Ｙ ゴム領域

Claims (3)

1. 複数のゴム押出し機から押し出されるゴムにより、断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形するゴム押出し装置であって、
   前記複数のゴム押出し機と、前記複数のゴム押出し機の前端部が取り付く押出しヘッドと、前記押出しヘッドに接続される減圧手段とを具え、
   前記押出しヘッドは、各前記ゴム押出し機からのゴムを合流させて予成形するプリフォーマを有し、
   かつ前記プリフォーマは、
   各前記ゴム押出し機からのゴムが個別に通る個別流路部を含む複数のゴム流路部と、
   前記ゴム流路部同士が交わって合流する少なくとも１つの合流位置と、
   少なくとも１つの前記合流位置に一端部が通じかつ他端側が前記減圧手段に接続される少なくとも１つのベン卜流路とを具えたゴム押出し装置。
2. 前記ベント流路は、流路壁面間の幅が０．０３mm以下のスリット状をなす請求項１記載のゴム押出し装置。
3. 請求項１又は２に記載のゴム押出し装置を用いて、断面が複数のゴム領域に区分されるゴム成形体を押出し成形するゴム押出し方法。

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