JP4234975B2

JP4234975B2 - 短繊維入りゴムシート体の製造方法

Info

Publication number: JP4234975B2
Application number: JP2002314701A
Authority: JP
Inventors: 拓三岩田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004148601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短繊維を厚さ方向に配向させた短繊維入りゴムシート体、特にタイヤのトレッドゴムとして好適な短繊維入りゴムシート体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタッドレスタイヤでは、氷上性能を向上させるために、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させる必要があり、従来から、トレッドゴムの氷路面に対する摩擦係数を上げる種々の研究が試みられている。その一つとして、トレッドゴム中に短繊維を配合することが提案されており、特に短繊維をトレッド厚さ方向（タイヤ半径方向）に配向させることにより、路面掘り起こし能力が高まり、より高い摩擦力が得られることが知られている。
【０００３】
ところで、図５（Ａ）に示すように、トレッドゴムは、通常、カレンダーロールや押出し機によって連続的に押出し成形される帯状のゴム部材ｇ１により形成される。そのため、ゴム中の短繊維ｆは、ゴム流れによって押出し方向（長さ方向）に沿って配向してしまい、このゴム部材ｇ１をそのままトレッドゴムＴｇに使用した場合、短繊維ｆはタイヤ周方向に沿って配向してしまうこととなる。
【０００４】
そこで、短繊維を厚さ方向に配向させるために、図５（Ｂ）の如く、押出し成形される薄いゴム部材ｇ２を、トレッドゴムＴｇの厚さｔに相当する振幅でジグザグ状に折り畳む手法（特許文献１）、及び図５（Ｃ）の如く、薄いゴム部材ｇ２をトレッドゴムＴｇの厚さｔに相当する巾で切断し、得られた切断片ｇ２ａを並び替えて重ね合わせる手法（特許文献２）などが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−３１０３９６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１０８４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれら手法では、ゴム部材ｇ２の折り畳み、及び切断片ｇ２ａの重ね合わせに高い精度が要求されるため、作業に多くの時間と労力が必要となり、量産化を難しいものとしていた。又表面に凹凸ができる他、外形寸法にバラツキが生じるなど、寸法精度及び表面性に優れる高品質のトレッドゴムＴｇを安定して形成することが難しいという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、押出し成形される棒状ゴム基体を、押出し方向に小間隔で順次切断して平板状のペレットを形成し、このペレットをプレス金型のゴムシート体成形用キャビティ内に複数層に敷き詰めた後、プレス成形することを基本として、短繊維を厚さ方向に配向させた短繊維入りゴムシート体を、容易にかつ効率よくしかも優れた寸法精度及び表面性を有して形成でき、その量産化に大きく貢献しうる短繊維入りゴムシート体の製造方法の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、短繊維をゴムシート体の厚さ方向に配向させた短繊維入りゴムシート体の製造方法であって、
短繊維入りの未加硫ゴム材料を押出して前記短繊維を実質的に押出し方向に配向した棒状ゴム基体を形成する押出し工程と、
この棒状ゴム基体を押出し方向に所定の間隔で順次切断することにより前記短繊維が厚さ方向に配向する平板状の複数のペレットを形成するペレット形成工程と、ゴムシート体を成形しうるキャビティを凹設したプレス金型の前記キャビティ内に、前記ペレットを複数層に敷き詰めて配置することによりペレット積層体を形成する積層工程と、
このペレット積層体を前記キャビティ内でプレス成形することにより各ペレットが一体に接合しかつ短繊維が厚さ方向に配向するゴムシート体を形成するプレス工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
又請求項２の発明では、前記ペレットは、円盤状をなすことを特徴としている。
【００１０】
又請求項３の発明では、前記ゴムシート体は、タイヤ製造用のトレッドゴムであることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１、２は、本発明の短繊維入りゴムシート体の製造方法を概念的に示す工程図である。
【００１２】
図１、２において、短繊維入りゴムシート体の製造方法は、
(1) 短繊維ｆが実質的に押出し方向に配向した棒状ゴム基体Ｇ１を形成する押出し工程Ｓ１と、
(2) 前記棒状ゴム基体Ｇ１を、押出し方向に所定の間隔ｔで順次切断することにより、前記短繊維ｆが厚さ方向に配向する平板状のペレットＧ２を形成するペレット形成工程Ｓ２と、
(3) 前記ペレットＧ２を、プレス金型２のキャビティ３内に敷き詰めて配置することにより、ペレット積層体Ｇ３を形成する積層工程Ｓ３と、
(4) 前記ペレット積層体Ｇ３を、前記キャビティ３内でプレス成形することにより、各ペレットＧ２が一体に接合しかつ短繊維ｆが厚さ方向に配向するゴムシート体Ｇ０を形成するプレス工程Ｓ４と、を含んで構成される。
なお本例では、前記ゴムシート体Ｇ０がタイヤ製造用のトレッドゴムＴｇとして形成される場合を例示している。
【００１３】
詳しくは、押出し工程Ｓ１では、例えばスクリュー押出機などの周知構造のゴム押出機を用い、短繊維入りの未加硫ゴム材料を押出し成形することにより、短繊維ｆが実質的に押出し方向に配向した棒状ゴム基体Ｇ１を連続的に形成する。この棒状ゴム基体Ｇ１は、積層工程Ｓ３におけるペレットＧ２の敷き詰め作業性の観点から、断面円形形状の棒状体として押出し成形するのが好ましい。
【００１４】
なお短繊維入りの未加硫ゴム材料としては、例えばゴム成分１００重量部に対して短繊維ｆを０．５〜２０重量部を配合するのが望ましく、その他適宜必要な添加剤、加硫促進剤などの薬品と合わせて配合され混練される。前記ゴム成分としては、ジエン系ゴムが好ましく、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの１種又は２種以上をブレンドして用いることができる。
【００１５】
又前記短繊維ｆとして、有機物、無機物のいずれも採用しうる。しかし、本例の如くトレッドゴムＴｇの場合には、路面を傷つける恐れがなく、かつゴムとの摩耗速度の差が比較的小さいカーボンファイバ、グラスファイバ等の非金属の短繊維ｆを使用することが、氷路面に対する優れた接地性を確保する上でも好ましいものとなる。特に、前記グラスファイバーまたはカーボンファイバーは、ゴムを混練りする過程で適度な長さに折れて短くなるため、ゴム中に均一に分散および配向させやすい点でも好ましい。
【００１６】
次に、ペレット形成工程Ｓ２では、前記棒状ゴム基体Ｇ１を、押出し方向に所定の間隔ｔで順次切断し、平板状（本例では円盤状）のペレットＧ２を形成する。このとき、前記ゴム押出機の前端に、カッタ歯を有する切断具を取り付け、ゴム押出機の吐出口から押出される棒状ゴム基体Ｇ１を前記吐出口の位置で順次切断するのが、切断精度及び切断効率などの観点から好ましい。なおゴム押出機の前端に、所謂ペレタイザーを設けてペレットＧ２を形成することもできる。
【００１７】
又積層工程Ｓ３では、ゴムシート体成形用のキャビティ３を割面ｓに凹設したプレス金型２（図３に示す）を用い、下金型２Ｌ側のキャビティ３内に、前記ペレットＧ２を複数層に敷き詰めて配置し、これによってペレット積層体Ｇ３を形成する。又前記プレス金型２は、下金型２Ｌと上金型２Ｕとからなる上下分離の割金型であって、各割面ｓを当接させることにより前記キャビティ３、３からなる閉じた成形室４を形成する。なお下金型２Ｌのみにキャビティ３を形成することもできる。
【００１８】
ここで、前記ペレット積層体Ｇ３では、ペレットＧ２をできるだけ密に配置しすることが好ましい。そのために、本例の如くペレットＧ２が円盤状の場合には、図４（Ａ）に示す如く、各ペレットＧ２を行方向（図ではゴムシート体の巾方向）及び列方向（図ではゴムシート体の長さ方向）に夫々揃えて配列する、或いは図４（Ｂ）に示す如く、ペレットＧ２を一行毎に或いは一列毎にペレットＧ２の半径分位置ズレさせて配列させることが好ましい。なお前者の場合には、ペレットＧ２、Ｇ２間の隙間Ｙ内に、充填用の補助ゴムＫを挿入するのがさらに好ましい。この補助ゴムＫとしては、ペレットＧ２と同様、短繊維を配向させたものであっても良く、又短繊維を含まないゴムのみで形成されたものでも良い。
【００１９】
又本例において前記ペレットＧ２を円盤状としたのは、これによって配置の向きに規制がなくなり、自在な向きで配置しうるなど敷き詰め作業効率を向上できるからである。しかし、図４（Ｃ）の如く、ペレットＧ２を正方形状等の矩形状に形成することもでき、係る場合には、ペレットＧ２のより密な配置が可能となる。
【００２０】
又前記ペレットＧ２では、その直径Ｄ（正方形状のときはその巾Ｄ）の整数倍がゴムシート体Ｇ０の所定の巾Ｗとなるように、予め、前記押出し工程Ｓ１において前記直径Ｄが設定される。又ペレット積層体Ｇ３では、その実質的な体積Ｖ（隙間の容積を含まない）が、ゴムシート体Ｇ０の体積Ｖ０（プレス金型２における成形室４の容積に相当）よりも大となるように、その積層高さＨ１及び積層数が設定される。なお前記ペレットＧ２の厚さｔである前記切断の前記所定の間隔ｔは、その積層高さＨ１がゴムシート体Ｇ０の所定の厚さｔ０（前記成形室４の高さに相当）１００〜１５０％となる厚さが好ましく、又ペレットＧ２の取り扱い性の観点から、５ｍｍ以上とするのも好ましい。
【００２１】
次に、プレス工程Ｓ４では、前記ペレット積層体Ｇ３を前記成形室４内でプレス成形する。このとき、プレス圧力により、各ペレットＧ２が一体に接合されるとともに、ペレットＧ２のゴムの一部が流動して前記隙間Ｙ内に充填される。その結果、空気溜まりのないゴムシート体Ｇ０を形成できる。そのために、前記プレス金型２には、空気及び余剰のゴムを排出するための排出孔（図示しない）を形成する。又前記プレス工程Ｓ４では、プレス成形における前記ゴムの流動がわずかであるため、短繊維ｆの配向性が損なわれることがなく、従って、ゴムシート体Ｇ０において、その厚さ方向に沿った短繊維の配向を維持させることができる。
【００２２】
このように、本発明のゴムシート体の製造方法は、短繊維ｆが厚さ方向に配向するペレットＧ２を、キャビティ３内で複数層に敷き詰めてペレット積層体Ｇ３を形成した後、該ペレット積層体Ｇ３を所定サイズのゴムシート体Ｇ０にプレス成形している。
【００２３】
従って、プレス成形中のゴムの流動が抑えられ、短繊維の厚さ方向への配向を保持することができる。又プレス成形により優れた寸法精度及び表面性が確保されるため、ペレットＧ２の敷き詰め作業に高い精度が不要となり、作業効率が向上する。そしてこれらの相乗作用によって、短繊維が厚さ方向に配向するゴムシート体を高品質かつ安定して効率よく製造することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、短繊維を厚さ方向に配向させたゴムシート体を、容易にかつ効率よくしかも優れた寸法精度及び表面性を有して形成でき、その量産化に大きく貢献しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の短繊維入りゴムシートの製造方法における押出し工程、ペレット形成工程及び積層工程を概念的に示す工程図である。
【図２】前記製造方法におけるプレス工程を示す工程図である。
【図３】それの用いるプレス金型を略示する斜視図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、キャビティ内でのペレットの配置を例示する線図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
２プレス金型
３キャビティ
ｆ短繊維
Ｇ０ゴムシート体
Ｇ１棒状ゴム基体
Ｇ２ペレット
Ｇ３ペレット積層体
Ｓ１押出し工程
Ｓ２ペレット形成工程
Ｓ３積層工程
Ｓ４プレス工程
Ｔｇトレッドゴム

Claims

短繊維をゴムシート体の厚さ方向に配向させた短繊維入りゴムシート体の製造方法であって、
短繊維入りの未加硫ゴム材料を押出して前記短繊維を実質的に押出し方向に配向した棒状ゴム基体を形成する押出し工程と、
この棒状ゴム基体を押出し方向に所定の間隔で順次切断することにより前記短繊維が厚さ方向に配向する平板状の複数のペレットを形成するペレット形成工程と、
ゴムシート体を成形しうるキャビティを凹設したプレス金型の前記キャビティ内に、前記ペレットを複数層に敷き詰めて配置することによりペレット積層体を形成する積層工程と、
このペレット積層体を前記キャビティ内でプレス成形することにより各ペレットが一体に接合しかつ短繊維が厚さ方向に配向するゴムシート体を形成するプレス工程とを含むことを特徴とする短繊維入りゴムシート体の製造方法。
前記ペレットは、円盤状をなすことを特徴とする請求項１記載の短繊維入りゴムシート体の製造方法。
前記ゴムシート体は、タイヤ製造用のトレッドゴムであることを特徴とする請求項１又は２記載の短繊維入りゴムシートの製造方法。