JP2020100025A - ビード補強ゴムの押出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘度が異なるゴムの全てに対してカールの発生を十分に抑制して、生産性の向上を図ることができるビード補強ゴムの押出成形装置を提供する。【解決手段】ゴムを押出して断面略三角形状のビード補強ゴムを成形するビード補強ゴムの押出成形装置であって、ゴムを押出す押出機と、押出機の下流側に配置されてゴムを略三角形状に押出すダイプレートとを備えており、ダイプレートは、押出機から送り込まれたゴムを受け取るゴム流入口と、略三角形状の開口部を有するゴム吐出口と、ゴム流入口とゴム吐出口とを繋ぐゴム流路とを有しており、少なくとも一部のゴム流路のゴム吐出口の幅広側に、ゴムの流速を減速させて、ゴムの押出しを遅くさせる遅延加工が施されているビード補強ゴムの押出成形装置。【選択図】図２

Description

本発明は、カールの発生が抑制されたビード補強ゴムを押出成形するビード補強ゴムの押出成形装置に関する。

空気入りタイヤにおいて、ビードの補強に用いられるゴム部材であるビードエイペックス（以下、「ビード補強ゴム」という）は、ビード補強ゴムの押出成形装置を用いて押出成形することにより製造されている。このビード補強ゴムの押出成形装置は、一般に、押出機と、押出機の下流側に隣接して配置されたプリフォーマと、プリフォーマの下流側に隣接して配置されたダイプレートとを備えており、押出機、プリフォーマ、ダイプレートの順にゴムが押出されることにより、ビード補強ゴムが作製される。

図５（ａ）に従来のビード補強ゴムの押出成形装置のダイプレートの斜視図を示し、図５（ｂ）にダイプレートから押し出されたビード補強ゴムの平面図を示す。図５（ａ）に示すように、このダイプレート５０は、断面略三角形のビード補強ゴムに合わせて、ゴム吐出口５２が左右非対称の扁平な略三角形状に形成されている。このため、吐出時のゴムの流速Ｖは図５（ａ）に矢印で示すように先細りしている側ほど遅くなり、得られるビード補強ゴムＧは、図５（ｂ）に示すように、ゴム吐出口の幅狭側にカールした形状となり易い。カールしたビード補強ゴムは次工程で使用できなくなったり、使用できたとしても最終的に不良品になったりすることがあるため、生産性の低下を招いてしまう。

そこで、従来より、ダイプレートの流路において、ゴム吐出口の幅狭側のゴム流路が大きくなるようにダイプレートの裏側を加工して（裏取り加工）押出されるゴムの流速を均一化すること（例えば、特許文献１、２）や、ダイプレートのゴム吐出口の幅狭側から幅広側に向かう長辺の特定個所に屈曲点を設けその両側に急傾斜部と緩傾斜部を形成してゴム吐出口の形状を変えることが提案されている（特許文献３）。

特開２００２−１６０２８１号公報 特開２０１３−４３３１７号公報 特開２０１６−４３６５３号公報

しかしながら、上記したダイプレートにおける裏取り加工やゴム吐出口の形状変更だけでは、粘度が異なるゴムの全てに対してカールの発生を十分に抑制することができず、さらなる改良が望まれている。

そこで、本発明は、粘度が異なるゴムの全てに対してカールの発生を十分に抑制して、生産性の向上を図ることができるビード補強ゴムの押出成形装置を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
ゴムを押出して断面略三角形状のビード補強ゴムを成形するビード補強ゴムの押出成形装置であって、
前記ゴムを押出す押出機と、前記押出機の下流側に配置されて、前記ゴムを略三角形状に押出すダイプレートとを備えており、
前記ダイプレートは、前記押出機から送り込まれた前記ゴムを受け取るゴム流入口と、略三角形状の開口部を有するゴム吐出口と、前記ゴム流入口と前記ゴム吐出口とを繋ぐゴム流路とを有しており、
少なくとも一部のゴム流路の前記ゴム吐出口の幅広側に、前記ゴムの流速を減速させて、前記ゴムの押出しを遅くさせる遅延加工が施されていることを特徴とするビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記ゴム吐出口の幅狭側のゴム流路に、裏取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記遅延加工が、メッシュ加工が施された金属を前記ゴム吐出口の幅広側に設ける加工であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記メッシュ加工が施された金属が、薄膜であることを特徴とする請求項３に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記メッシュ加工が施された金属が、１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記金属が、鉄またはステンレスであることを特徴とする請求項５に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記メッシュ加工が、
前記ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０以下の場合には、メッシュ数１５のメッシュを設け、
前記ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０を超え６５未満の場合には、メッシュ数１０のメッシュを設ける加工であることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項８に記載の発明は、
前記遅延加工が、前記ゴム流路を粗面化する加工であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

請求項９に記載の発明は、
前記ゴム流路を粗面化する加工が、凹凸溝の形成により粗面化する加工であることを特徴とする請求項８に記載のビード補強ゴムの押出成形装置である。

本発明によれば、粘度が異なるゴムの全てに対してカールの発生を十分に抑制して、生産性の向上を図ることができるビード補強ゴムの押出成形装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置の模式的断面図である。 本実施の形態におけるダイプレートを裏側から見たゴム吐出口の形状を示す図である。 ダイプレートの裏取り形状を示す図である。 カール量測定方法を説明する図である。 （ａ）は従来のビード補強ゴムの押出成形装置のダイプレートを示す斜視図であり、（ｂ）はダイプレートから押し出されたビード補強ゴムを示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態に基づき、本発明を具体的に説明する。

１．本実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置の基本的な構成
図１は、本実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置の基本的な構成を示す模式的断面図であり、１はビード補強ゴムの押出成形装置、２は押出機、３はシリンダ、５はシリンダ３の内部に収納されたスクリュー、７はプリフォーマ、８はダイプレートである。そして、１０はプリフォーマ７のゴム流入口、１２はプリフォーマ７に形成されたゴム流路、１４はプリフォーマ７のゴム吐出口であり、１６はダイプレート８のゴム流入口、１８はダイプレート８に形成されたゴム流路、２０はダイプレート８のゴム吐出口である。また、Ｇは押出成形されたビード補強ゴムである。

図１に示すように、本実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置１は、押出機２と、押出機２の下流側に隣接して配置されたプリフォーマ７と、プリフォーマ７の下流側に隣接して配置されたダイプレート８とを備えている点において、従来と同様である。

そして、押出機２のシリンダ３内に収納されたスクリュー５によって、ゴムをプリフォーマ７のゴム流入口１０からプリフォーマ７のゴム流路１２に送り込み、その後、ダイプレート８のゴム流入口１６からゴム流路１８を経由して、ゴム吐出口２０から、ビード補強ゴムを押出す点においても、従来と同様である。

しかし、本実施の形態においては、後述するように、ダイプレート８のゴム吐出口２０の幅広側の少なくとも一部のゴム流路１８に、ゴムの流速を減速させて、ゴムの押出を遅くさせる遅延加工が施されている点で、従来とは異なっている。

このような遅延加工を施して、ダイプレート８のゴム吐出口２０の幅広側からのゴムの押出を適宜遅くさせることにより、粘度が異なるゴムであっても、押出されるゴムの流速を全体として均一化させることができるため、カールの発生を十分に抑制して、生産性の向上を図ることができる。

２．本実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置の具体的な構成
（１）押出機
押出機２は、シリンダ３内に収容されてモータ（図示せず）によって回転駆動するスクリュー５を備えており、投入口（図示せず）から投入されたゴムが、回転するスクリュー５によって、シリンダ３内を下流側に向けて送られる。

（２）プリフォーマ
プリフォーマ７は、ゴムを予備成形するために設けられており、押出機２から送り込まれたゴムが流入されるゴム流入口１０と、流入されたゴムをダイプレート８へ吐出するゴム吐出口１４とを備えており、ゴム流入口１０とゴム吐出口１４との間には、両者を繋ぐゴム流路１２が形成されている。

（３）ダイプレート
ダイプレート８は、プリフォーマ７を経由して送り込まれてきたゴムをビード補強ゴムＧに成形するために設けられており、プリフォーマ７において予備成形されたゴムが流入されるゴム流入口１６と、流入されたゴムをビード補強ゴムＧに成形して押出すゴム吐出口２０とを備えており、ゴム流入口１６とゴム吐出口２０との間には、両者を繋ぐゴム流路１８が形成されている。

図２は、本実施の形態におけるダイプレートを裏側（プリフォーマ側）から見たゴム吐出口の形状を示す図である。図２に示すように、ダイプレートは、上板部３０と下板部３２とから構成されている。ゴム吐出口２０は上板部３０側に設けられており、その形状は、ビード補強ゴムの形状に合わせて、一方から他方の頂点２６に向けて先細りしている左右非対称の扁平な略三角形状に形成されている。なお、図２において、２４はゴム流路の天井面であり、ゴム流入口からゴム吐出口に向けて、徐々に、高さが低くなっている。また、２５は頂点２６の裏側のゴム流路の壁面であり、ゴム流入口からゴム吐出口に向けて、徐々に、高さが低くなると同時に、幅が狭くなっている。

（４）遅延加工
そして、本実施の形態においては、前記したように、ダイプレートのゴム吐出口２０の幅広側の少なくとも一部のゴム流路、具体的には、ゴムの流速が大きい部分のゴム流路に、ゴムの流速を減速させて、ゴムの押出を遅くさせる遅延加工が施されており、図２には、その遅延加工の一例として、金属にメッシュ加工が施された薄膜２２が設けられている。

このような金属にメッシュ加工が施された薄膜２２を設ける遅延加工を施すことにより、ゴムの吐出時、薄膜２２のメッシュ部をゴムが通過する際、ゴムが抵抗を受けてゴムの流速が減速される。この結果、ダイプレートのゴム吐出口２０の幅広側におけるゴムの流れを幅狭側におけるゴムの流れに近づけて、押出されるゴムの流速を全体として均一化させることができるため、カールの発生が十分に抑制されたビード補強ゴムを得ることができる。

本実施の形態において、メッシュ加工に使用される金属の材質としては、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍ・Ｋを超えていると、押出成形時、摩擦熱によりゴムヤケを発生して、加工不良となる恐れがあるため、１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属であることが好ましい。このような金属としては、例えば、鉄（熱伝導率：９０．９Ｗ／ｍ・Ｋ）やステンレスなどを挙げることができる。

また、これらの金属は、ゴム流路の体積を十分に確保するという観点から、上記のように、薄膜であることが好ましい。

なお、本実施の形態においては、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４が低いゴム（軟らかいゴム）ほど、ゴム吐出口の幅広側と幅狭側との間における流速の差が大きく生じること、また、メッシュ数が大きいほど、メッシュ部をゴムが通過する際のゴムの抵抗が大きくなり、ゴムの流速が大きく低減されることの双方を考慮して、ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４に応じて、設けられるメッシュ数を調整することが好ましい。

具体的には、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０以下の軟らかなゴムの場合には、メッシュ数を１５と大きくして、メッシュを通過する幅広側のゴムに十分な抵抗を与えることが好ましい。そして、ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０を超え６５未満の中間的な硬さのゴムの場合には、メッシュ数を１５にするとメッシュを通過する幅広側のゴムの抵抗が大きくなって、先端部の幅狭側のゴムの流速よりも遅くなり、逆方向にカールが発生する恐れがあるため、メッシュ数は１０とすることが好ましい。また、ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が６５以上の硬いゴムの場合には、幅広側のゴムがメッシュを通過する際の抵抗が大きくなり過ぎて、先端部の幅狭側のゴムの流速よりも遅くなり、逆方向にカールが発生する恐れがあるため、メッシュ加工は施さず、後述する粗面加工により流速を制御することが好ましい。

上記においては、遅延加工として、メッシュ加工が施された金属、特に、金属薄膜を設けた場合について説明したが、本実施の形態における遅延加工としては、ゴム流路を粗面化する加工も好ましい。

ゴム吐出口の幅広側におけるゴム流路を粗面化することにより、ゴムが抵抗を受けてゴムの流速が減速され、ゴムの流速を全体として均一化させることができる。具体的な粗面加工の方法としては、例えば、ゴム流路のキャビティ面にサンドブラストなどの研磨加工を施して粗面化する方法や、ゴム流路のキャビティ面上に凹凸溝を設けて粗面化する方法などを採用することができる。

具体的な粗面化の程度としては、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定される算術表面粗さＲａで０．１〜１．６ｍｍ程度であることが好ましい。

そして、本実施の形態において、流速遅延加工は、ゴムの粘度に合わせて、上記したメッシュ数を調整したメッシュ加工や粗面加工を組み合わせることにより、より顕著な効果を発揮させることができる。

（５）裏取り加工
本実施の形態においては、上記した流速遅延加工に加えて、従来と同様に、ゴム吐出口の幅狭側のゴム流路に裏取り加工が施されていることが好ましい。

図３は、ダイプレートの裏取り形状を示す図であり、ここでは、図２と同様に、ダイプレートを裏側（プリフォーマ側）から見た図を示している。図３に示すように、ゴム吐出口２０の幅狭側の頂点２６の近傍のゴム流路１８には、白抜き矢印で示す方向に広がって裏取り加工が施されている。これにより、相対的にゴムが流れ難いゴム吐出口２０の幅狭側へのゴムの供給を十分に行うことができ、前記した遅延加工による効果と相俟って、押出されるゴムの流速を全体として、一層、均一化させることができる。

そして、本実施の形態に係るビード補強ゴムの押出成形装置を用いてビード補強ゴムの押出成形を行う場合、作業自体は従来と同様でよいため、違和感なく、また生産性を低下させることもなく、カールの発生が抑制されたビード補強ゴムの押出成形を行うことができ、材料スクラップやタイヤスクラップの発生率を低減させることができる。

次に、本実施の形態を実施例に基づいて具体的に説明する。

［１］実験１（メッシュ加工による遅延加工）
本実験においては、遅延加工としてメッシュ加工を採用した場合について、その効果を確認した。

１．試験体の作製
最初に、表１に示す材質、メッシュ数の金属薄膜をゴム流路の幅広側に設けるメッシュ加工を施して、ダイプレートを作製した。次に、このダイプレートを押出成形装置に取付け、表１に示すムーニー粘度の各ゴムを押出成形して、試験体のビード補強ゴムを得た。
なお、鉄の熱伝導率は９０．９Ｗ／ｍ・Ｋであり、アルミの熱伝導率は２３６Ｗ／ｍ・Ｋである。

２．評価
（１）評価方法
得られた各ビード補強ゴムをビードコアに貼り付けてビードを作製し、完成した各ビードを、水平なテーブルの上に、図４に示すように載置した。そして、周上の４点で、テーブルの上面からビード補強ゴムの先端までの高さ（反り）を、スケールを用いて測定した。このビード補強ゴムの先端における反りは、カールに基づいて発生しているため、この測定結果をカール量とみなして、４点の測定値の平均を求めた。

評価は、以下の基準に基づいて、「良」、「可」、「不可」の３段階で評価した。なお、ここで、カール量が「−」とは、下方のテーブル面に向けて反ったことを示している。
良 ：０ｍｍ≦カール量≦６ｍｍ
可 ：−６ｍｍ≦カール量＜０ｍｍ、または、６ｍｍ＜カール量≦１２ｍｍ
不可：カール量＜−６ｍｍ、または、１２ｍｍ＜カール量

（２）評価結果
評価結果を表１に示す。

表１に示す結果より、ムーニー粘度が４５の軟らかなゴムの場合（実験例１〜３）には、メッシュ加工を施すことによりカール量が低減していることが分かる。しかし、メッシュ数が１０の場合（実験例２）には、未だ遅延効果が十分とは言えず、評価は「可」に留まっている。一方、メッシュ数を１５（実験例３）の場合には、メッシュを通過する幅広側のゴムの抵抗が適切な大きさとなって、幅広側のゴムの流速が適切に遅延し、カール量が十分に低減し、評価が「良」となっている。

次に、ムーニー粘度が６０の中間的な硬さのゴムの場合（実験例４〜６）も、メッシュ加工を施すことによりカール量が低減していることが分かる。しかし、この場合には、ムーニー粘度が４５のゴムよりも硬いため、好ましいメッシュ数が逆転した。即ち、メッシュ数が１０の場合（実験例５）にはメッシュを通過する幅広側のゴムの抵抗が適切な大きさとなって、幅広側のゴムの流速が適切に遅延し、カール量が十分に低減し、評価が「良」となっている。一方、メッシュ数が１５（実験例６）の場合には、メッシュを通過する幅広側のゴムの抵抗が大きくなり過ぎることにより、幅広側のゴムの流速が大きく遅延して先端部の幅狭側のゴムの流速よりも遅くなって、「−」のカール量（逆方向にカール）となり、評価は「可」に留まっている。

そして、ムーニー粘度が７０の硬いゴムの場合（実験例７、８）には、硬いゴムであるため、メッシュ加工を施さなくても（実験例７）、ゴム流路の幅広側を通過するゴムの抵抗により、幅広側のゴムの流速が適切に遅延して、カール量が十分に低減し、評価が「良」となっている。そして、メッシュ数が１０の遅延加工を施した場合（実験例８）には、幅広側のゴムがメッシュを通過する際の抵抗が大きくなり過ぎて、幅広側のゴムの流速が先端部の幅狭側のゴムの流速よりも遅くなり、「−」のカール量（逆方向にカール）となり、評価は「可」に留まっている。

なお、材質がアルミのメッシュの場合には（実験例９）、カール量は低減できるものの、熱伝導率が大き過ぎるために、ゴムのヤケや加工不良が発生することがあった。

［２］実験２（粗面加工による遅延加工）
本実験においては、遅延加工として粗面加工を採用した場合について、その効果を確認した。なお、本実験では、実験１において使用したダイプレートの一部を使用して、以下の実験を行った。

具体的には、メッシュ加工を施していない実験例１、実験例４、実験例７において使用したダイプレートのゴム流路の幅広側に、算術平均粗さＲａが０．８ｍｍとなるように粗面加工を施して、それぞれを実験例１０、実験例１１、実験例１２のダイプレートとし、実験１と同様にして、ビード補強ゴムを押出成形し、評価した。評価の結果を、表２に、粗面加工していない実験例と併せて示す。

表２に示す結果より、いずれの粘度のゴムにおいても、粗面加工されたダイプレートを使用することにより、カール量を低減できることが分かる。

以上の実験結果より、ゴム吐出口の幅広側におけるゴム流路に、メッシュ加工や粗面加工などの遅延加工を施すことにより、粘度が異なるゴムであっても、カールの発生を十分に抑制できることが確認できた。

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できる。

１ ビード補強ゴムの押出成形装置
２ 押出機
３ シリンダ
５ スクリュー
７ プリフォーマ
８、５０ ダイプレート
１０ プリフォーマのゴム流入口
１２ プリフォーマのゴム流路
１４ プリフォーマのゴム吐出口
１６ ダイプレートのゴム流入口
１８ ダイプレートのゴム流路
２０、５２ ダイプレートのゴム吐出口
２２ 薄膜
２４ ゴム流路の天井面
２５ ゴム流路の壁面
２６ 頂点
３０ 上板部
３２ 下板部
Ｇ ビード補強ゴム
Ｖ 吐出時のゴムの流速

Claims (9)

1. ゴムを押出して断面略三角形状のビード補強ゴムを成形するビード補強ゴムの押出成形装置であって、
   前記ゴムを押出す押出機と、前記押出機の下流側に配置されて、前記ゴムを略三角形状に押出すダイプレートとを備えており、
   前記ダイプレートは、前記押出機から送り込まれた前記ゴムを受け取るゴム流入口と、略三角形状の開口部を有するゴム吐出口と、前記ゴム流入口と前記ゴム吐出口とを繋ぐゴム流路とを有しており、
   少なくとも一部のゴム流路の前記ゴム吐出口の幅広側に、前記ゴムの流速を減速させて、前記ゴムの押出しを遅くさせる遅延加工が施されていることを特徴とするビード補強ゴムの押出成形装置。
2. 前記ゴム吐出口の幅狭側のゴム流路に、裏取り加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
3. 前記遅延加工が、メッシュ加工が施された金属を前記ゴム吐出口の幅広側に設ける加工であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
4. 前記メッシュ加工が施された金属が、薄膜であることを特徴とする請求項３に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
5. 前記メッシュ加工が施された金属が、１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する金属であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
6. 前記金属が、鉄またはステンレスであることを特徴とする請求項５に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
7. 前記メッシュ加工が、
   前記ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０以下の場合には、メッシュ数１５のメッシュを設け、
   前記ゴムのムーニー粘度ＭＬ_１＋４が５０を超え６５未満の場合には、メッシュ数１０のメッシュを設ける加工であることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
8. 前記遅延加工が、前記ゴム流路を粗面化する加工であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。
9. 前記ゴム流路を粗面化する加工が、凹凸溝の形成により粗面化する加工であることを特徴とする請求項８に記載のビード補強ゴムの押出成形装置。

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