JP4381920B2 - 連続射出成型システム、連続射出成型方法、及びタイヤ成型方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート部材を連続的に成型することが可能な連続射出成型システム及び連続射出成型方法及びこれを用いたタイヤ成型方法に関するものである。

シート部材を連続的に成型する装置の一例として、ゴムストリップを連続的に押し出し成型する連続混練押出機が知られている。この連続混練押出機には、ゴム材料を投入するためのホッパーと、投入されたゴム材料を混錬するためのスクリューとを備え、押出機の前部に取り付けられた金型から所定の断面形状のゴムシートが連続的に押し出し成形される。この押出機の利点は、連続的にゴムシートを押し出し成形できる点であるが、シートの厚みを薄くするという点においては限界がある。厚みを薄くするためには、金型における開口部も成型したいシートの断面形状に合わせた形状にすれば、押し出し成形をすることは可能であるが、圧力が高まり高速での押し出し成形が困難になる。従って、成型速度を落とさなければならず、生産性の面で劣る。

一方、射出成型機による成型方法によれば、高速で厚みの薄いシートを成型することができる。しかし、射出成型機の場合、シリンダ内に貯められた材料の分量分しか成型できず、その分量分の成型が終了すると、次に成型すべき材料をシリンダ内に充填させなければならない。従って、射出成型機の場合は、薄いシート部材を高速で成型できるものの、連続的に成型できないという問題がある。

かかる点に鑑み、射出成型機を用いて連続的に薄いシート部材を成型する連続射出成法が、下記特許文献１に開示されている。この射出成型法は、１台の射出成型機とこれに連結される金型を用いている。金型内部には成型空間が設けられ、この成型空間の側端に外部空間に向って開放した側部開口が設けられる。そして、直前に作製された成型物の終端側を、金型内に残存させることにより、金型内で作製された最新の成型物を金型内に残存する直前の成型物の終端と一体化させて、シート部材を連続成型する。

しかしながら、かかる成型方法には次のような課題が存在する。つまり、成型空間内に成型物の終端側をただちに側部開口から出すのではなく残存させておく必要があるが、そのために冷却して硬化するまで待機しておかねばならない（段落００１７）。従って、連続的に成型はできるものの、高速で成型することはできず、生産性という面で改善の余地がある。
特開平６−１４３３２３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、射出成型機を使用して連続的にシート部材を高速で成型することができる連続射出成型システム及び連続射出成型方法及びこれを用いたタイヤ成型方法を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る連続射出成型システムは、
シート部材を連続的に成型することが可能な連続射出成型システムであって、
複数台の射出成型機と、
この複数台の射出成型機に対して連結され、シート部材を連続出力させる開口部を有する金型と、
複数台の射出成型機から金型内へ材料を射出するに際して、各射出成型機を時系列に順番に繰り返し作動させる制御装置とを備えていることを特徴とするものである。

かかる連続射出成型システムの作用・効果を説明する。このシステムは、複数台（２台以上）の射出成型機を備えており。これら射出成型機に金型が連結される。金型は開口部を有し、この開口部からシート部材を連続成型出力させる。また、複数の射出成型機から金型へ材料を射出するが、制御装置により、各射出成型機を時系列に順番に繰り返し動作させるように制御する。例えば、射出成型機Ａ，Ｂと２台あるとすれば、まず、射出成型機Ａにより金型内に所定量の材料を射出した後、今度は射出成型機Ｂにより金型内に所定量の材料を射出させる。そして、射出成型機Ｂが射出動作を行っている間に、射出成型機Ａでは次に射出すべき材料の充填を行うことができる。これにより、金型内に連続的に材料を射出することができる。その結果、射出成型機を使用して連続的にシート部材を高速で成型することができる連続射出成型システムを提供することができる。

本発明において、金型から射出成型機への材料の逆流を防止するための逆止弁が設けられていることが好ましい。先ほどの例で、射出成型機Ａによる材料の射出が射出成型機Ｂ側に逆流しないようにする必要がある。そこで、逆止弁を設けることで、かかる逆流を防止することができる。

本発明に係るシート部材は、タイヤ成型用のゴムシートであることが好ましい。タイヤ成型方法として、例えば特開２００３−２６６５５５号公報に開示されるように、ストリップゴムを連続的に押し出し成形して成形ドラムに巻き付けることでタイヤを成型する方法が知られている。本発明により厚みの薄いゴムシートを連続的に高速で吐出させることで、タイヤの成型を行うことができる。また、厚みを薄くしたゴムシートを連続的に吐出できるので、種々の形状を有するタイヤに対応することができる。

上記課題を解決するため本発明に係るシート部材を連続的に成型することが可能な連続射出成型方法は、
複数台の射出成型機と、この複数台の射出成型機に対して連結され、シート部材を連続出力させる開口部を有する金型とを用い、
複数台の射出成型機から金型内へ材料を射出する工程において、各射出成型機を時系列に順番に繰り返し作動させる工程を設けることでシート部材を連続成型することを特徴とするものである。

かかる方法の作用・効果は、既に述べた通りである。

本発明に係る連続射出成型システムの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、システムの構成を示す概念図である。本システムでは、射出成型機１を複数台使用するが、本実施形態では３台としている。本発明としては、２台でもよいし、４台以上でも良い。

図１には、３台の射出成型機１の配置構成例について、種々の変形例を示している。（ａ）は円筒形の金型の円周面に、約４５゜間隔で３台の射出成型機１を連結配置している。金型２の開口部は、図の下面側に設けられており、下方向へシート部材が連続的に吐出される。（ｂ）は円筒形の金型２の一方の底面に同じ姿勢で３台の射出成型機１を連結させている。金型２の他方の底面にダイリップ２ｄ（開口部）が設けられており、シート部材Ａが前方へ連続的に吐出される。（ｃ）は、（ａ）と類似の配置構成であるが、３台の射出成型機１が９０゜間隔で連結配置している。

図２は、射出成型機１と金型２の内部構造を示す縦断面図、図３は同じく横断面図である。射出成型機１は３台設けられており、特に識別する必要がある場合はＡ，Ｂ，Ｃの添字を付加する。３台の射出成型機１は同じ構造のものを採用することができる。

射出成型機１は、シリンダ１０とスクリュー１１を有しており、スクリュー１１はスクリュー駆動装置１２により回転駆動される。ホッパー１３は、材料を投入するために設けられる。ホッパー１３から投入された材料は、回転するスクリュー１１により溶融されながら前方に進む。前方に進められた所定量の溶融材料は、スクリュー１１を前進させることで、溶融材料を金型２内へ射出することができる。

図３において、金型２には、３つの流路２ａ，２ｂ，２ｃが形成されており、夫々の射出成型機１のノズル１４と連結されている。金型２には、ダイリップ２ｄ（開口部に相当）が設けられており、その形状は成型しようとする薄厚シート部材の断面形状に対応した形状を有している。３つの流路２ａ，２ｂ，２ｃからダイリップ２ｄに至るまで流路幅が徐々に広くなるように形成されている。また、３つの流路２ａ，２ｂ，２ｃの合流位置には、それぞれ逆止弁３ａ，３ｂ，３ｃが設けられている。例えば、射出成型機１Ａにより材料を金型２に射出する場合は、逆止弁３ａが開き、溶融材料をダイリップ２ｄへと導くが、溶融材料が、他の射出成型機１Ｂ，１Ｃに逆流しないように、逆止弁３ａ，３ｂ，３ｃを設けている。

次に、各射出成型機１に対する制御を行う制御装置４について説明する。図４は、制御装置４による制御内容を示す図である。射出成型機１は、定量の材料しか金型２に射出することができない。従って、１台の射出成型機１では、シート部材を連続的に吐出成型させることが難しいが、本発明においては、３台（複数台）の射出成型機１を時系列で順番に繰り返し作動させることで、金型２内に連続的に材料を射出させ、その結果、シート部材を連続的に吐出成型させることができる。

図４において、射出成型機１Ａに材料を充填する（Ｔ１，Ｔ２）。射出成型機１Ｂには、射出成型機１Ａよりも遅れてＴ２のタイミングで材料を充填する。Ｔ３のタイミングで射出成型機１Ａにより材料の射出がなされる。同じタイミングＴ３において、射出成型機１Ｂには材料を充填しつづけ、射出成型機１Ｃには材料の充填を開始させる。以後、同じような動作を繰り返す。すなわち、３台の射出成型機１のいずれかが射出動作を行っている間に、他の射出成型機１では材料充填を行う。これにより、金型２内に連続的に材料を射出でき、シート部材を連続成型することができる。射出成型機１の特性を生かし、厚みの薄いシート部材であっても、高速で連続的に成型することができる。

＜タイヤ成型方法＞
次に、図１〜４で説明した連続射出成型システムをタイヤ成型方法に応用した場合の構成を説明する。本発明に係る連続射出成型システムは、厚みの薄いシート部材を成型するのに好適であるが、シート部材の材料としては、ゴムだけでなく、任意の樹脂材料に関して適用できるものである。図５は、タイヤ成型方法を説明する概念図であり、（ａ）は平面図（ｂ）は側断面図である。

成形ドラム５は、矢印Ｄ方向に回転駆動されるとともに、回転軸方向（矢印Ｅ方向）にも移動可能に構成される。金型２のダイリップ２ｄからは、連続的にストリップゴムＳが吐出され、成形ドラム５の外周面に巻き付けられる。ストリップゴムＳを成形ドラム５に押し付けるためのローラ６が設けられている。成形ドラム５の外周面にストリップゴムＳを徐々に巻き付けていくことにより、所定断面形状のタイヤを成型することができる。ストリップゴムＳの断面形状は、成型しようとするタイヤの断面形状に比べると、充分に小さな面積しか有しておらず、成形ドラム５の回転と移動を制御することで、種々の断面形状のタイヤを成型することができる。なお、成形ドラム５を矢印Ｅ方向に移動させる代わりに、連続射出成型システムの全体を矢印Ｅ方向に移動させる構成を採用してもよい。

＜別実施形態＞
本実施形態では、全く同じ構造の射出成型機１を複数台接続する構成を説明したが、異なる構造、異なる性能の射出成型機１を複数接続してもよい。

本発明において、成型されるシート部材の材質については、特定の材質に限定されるものではない。また、本発明におけるシート部材には、リボンあるいはテープ状のものも含まれる。

連続射出成型システムの構成を示す概念図 射出成型機と金型の構造を示す縦断面図 射出成型機と金型の構造を示す横断面図 制御装置による制御内容を示す図 タイヤ成型方法を説明する概念図

符号の説明

１ 射出成型機
２ 金型
２ａ，２ｂ，２ｃ 流路
２ｄ ダイリップ
３ａ，３ｂ，３ｃ 逆止弁
４ 制御装置
１０ シリンダ
１１ スクリュー
１２ スクリュー駆動装置
１３ ホッパー
Ｓ ストリップゴム

Claims (6)

1. シート部材を連続的に成型することが可能な連続射出成型システムであって、
   複数台の射出成型機と、
   この複数台の射出成型機に対して連結され、シート部材を連続出力させる開口部を有する金型と、
   複数台の射出成型機から金型内へ材料を射出するに際して、各射出成型機を時系列に順番に繰り返し作動させる制御装置とを備えていることを特徴とする連続射出成型システム。
2. 金型から射出成型機への材料の逆流を防止するための逆止弁が設けられている請求項１に記載の連続射出成型システム。
3. シート部材は、タイヤ成型用のゴムシートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続射出成型システム。
4. シート部材を連続的に成型することが可能な連続射出成型方法であって、
   複数台の射出成型機と、この複数台の射出成型機に対して連結され、シート部材を連続出力させる開口部を有する金型とを用い、
   複数台の射出成型機から金型内へ材料を射出する工程において、各射出成型機を時系列に順番に繰り返し作動させる工程を設けることでシート部材を連続成型することを特徴とする連続射出成型方法。
5. シート部材は、タイヤ成型用のゴムシートであることを特徴とする請求項４に記載の連続射出成型方法。
6. 請求項５に記載の連続射出成型方法を用いたタイヤ成型方法において、
   連続的に成型されるゴムシートを成形ドラムに巻き付けることでタイヤを成型することを特徴とするタイヤ成型方法。
   

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