JP4420390B2 - 未加硫ゴム押出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類のゴム状成形材料からなるタイヤトレッドを製造するための未加硫ゴム押出成形装置に関するものである。

従来から、乗用車用のタイヤや重荷重用のタイヤ等においては、市場ニーズの多様化に伴い、その要求に答えるべく、高品質化並びに高付加価値化の進化を遂げている。

具体的には、磨耗後のグリップ性能の低下を抑制するために、タイヤ表面の摩滅中期以降に露出してくるゴム層をグリップ力の優れたものとし、これにより制動性（グリップ力）を向上している。また、スチールコードや有機繊維などの骨格部材に近い部分のゴム層に接着性や耐亀裂性の良いゴムを配置し、より高い荷重に耐え、より長い期間の耐久性を確保している。

これらを実現するためには、複数のゴム層を備えることにより、複雑なタイヤ構造を呈することでタイヤニーズに応えている。

図７（Ａ），（Ｂ）は、このような複数のゴム層からなるタイヤ構造の一例を示し、図７（Ａ）はタイヤの断面図、図７（Ｂ）はタイヤトレッド部の拡大断面図である。

図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、タイヤ４０のタイヤトレッド部４１は、タイヤ４０の表面側（路面接地面側）に位置するトレッドキャップゴム４２となる未加硫ゴム状成形材料と、このトレッドキャップゴム４２の下層に位置するトレッドベースゴム４３となる未加硫ゴム状成形材料と、さらにこのトレッドベースゴム４３の下層に位置する補強材に近いトレッドアンダークッションゴム４４となる未加硫ゴム状成形材料と、これら各層に跨るように両端に位置するサイドウォールゴム４５となる未加硫ゴム状成形材料を用いた一体複合未加硫トレッドゴム成形品となっている。

さらに、車輌の高性能化や高速道路の整備に伴い、自動車専用道路での高速走行の機会が増えていることと相俟って、タイヤ精度、即ち狙いの構造・ゴム配置でバラツキを減らした高品質なタイヤであることも同時に満たすことが求められている。

従来のゴム状成形材料の押し出し装置としては、特許文献１に開示されているように、ダイホルダーに形成された水平に延びる貫通溝の内部に口金を設け、この口金を摺動可能にして、挿入されたゴム状成形材料を口金を通じて貫通溝に押し出すことが示されている。

この際の押出成形装置は、所定形状の帯状ゴム部材を成形する押出し機と、口金にピストンロッドの先端が着脱可能に連結されたシリンダーとを備え、口金の交換時には、シリンダーのピストンロッドを引っ込めて貫通溝から現使用の口金を抜き出した後、次使用の口金に入れ換え、次に、ピストンロッドを突出して次使用の口金を貫通溝の押出し位置まで押し込むようにしている。

一方、特許文献２では、水平に延びる貫通溝が形成された押出しヘッドと、この押出しヘッドの貫通溝内に摺動可能に挿入されたダイホルダーに並列且つ着脱可能に現使用および次使用の２個の口金とを備えている。そして、ゴム状成形材料を現使用の口金を通じて貫通溝と直交する方向に押し出す。この特許文献２では、断面が所定形状の帯状ゴム部材を成形する押出し機と、ダイホルダーを貫通溝に沿って移動させるシリンダーとを備え、このシリンダーを口金の交換時に作動してダイホルダーを貫通溝に沿って、ダイホルダーに装着されている現使用の口金がダイホルダーの側方に排出（排出時に元使用となる）され、次使用の口金が押し出し位置に到達（到達時に現使用となる）するまで移動させ、その後、ダイホルダーの側方に排出された元使用の口金に入れ換えるようにしている。

他方、高速で口金交換を可能とするものとしては、特許文献３が知られている。この特許文献３では、水平に延びる貫通溝が形成さたダイホルダーおよびダイホルダーの貫通溝内に摺動可能に挿入された口金を有し、ゴム状成形材料を口金を通じて貫通溝に直交する方向に押し出すものである。この特許文献３では、断面が所定形状の帯状ゴム部材を成形する押出し機と、押出し機の一側方に設置されて以後に使用される複数種類の口金を保管台上において使用順序に従って一時保管すると共に保管台から次使用の口金を貫通溝の延長線上に送り出して待機させる保管手段と、口金を交換する際に現在使用中の口金と待機している次使用の口金とを一方的に貫通溝に従って他方に移動させて現使用の口金を貫通溝から排出すると共に次使用の口金を貫通溝内の押出し位置まで移動させる移動手段とを備えている。

特公平４−４２１７５号公報 特開昭５７−２１０８３９号公報 特開平７−４０４１９号公報

ところで、上記の如く構成された未加硫ゴム押出成形方法にあっては、各ゴム層に対応した口金の交換作業におけるスピード化や省力化が示されているものの、ダイホルダーに導入されるゴム状成形材料の部分についての言及は殆どなされていない。

これは、ゴム状成形材料の押出しが、以前はタイヤトレッド部のほとんどが実質的にトレッドキャップゴムで占められて、ダイホルダーそのものを各サイズに対応した幅毎に加工したものを準備し、サイズが切り替わるとこれに対応する幅の部品に交換すれば済んでいた。ところが、上述したように、タイヤ４０の性能向上のためには、タイヤトレッド部４１のうち、特にトレッドキャップゴム４２とトレッドベースゴム４３の各ゴム状成形材料の押出し精度を向上させることが一層重要となってきている。

しかしながら、トレッドキャップゴム４２とトレッドベースゴム４３の各幅を成形品であるタイヤ４０のサイズに応じた異なる幅とすると、その組み合わせの全てを満足する種類だけ準備しなければならないという問題が生じていた。

従って、金型の製造コストが高騰するばかりでなく、多種類の金型の保管場所や管理といった保守管理コストも高騰してしまい、全般的に作業が煩雑化するといった問題が生じていた。

即ち、ゴム状成形材料の押出しは、独立したゴム状成形材料を別々に押し出すと精度良く押し出しすることが可能となるが、その後の組立工程であるいわゆる成形工程で、高い組み立て精度が要求される。

残念ながら、加硫前のゴムは寸法安定性に劣り、ちょっとした圧力の違いや環境温度、貼り付け張力のバラツキなどで位置並びに幅や厚みなどの寸法に狂いが生じやすい。これは、金属などの剛体とは異なり、ゴム状成形材料そのものの性質によるものであり、これを解消することは非常に困難である。

また、タイヤトレッド部４１の各ゴム４２，４３，４４，４５を成形工程で張り合わせ等を行うと、タイヤ４０の全体の部品点数が多いことも相俟って、組立工数が掛かりすぎ、生産性や効率面の観点からみても好ましいものではない。

このような欠点を補うために、異なるゴム状成形材料の同時押し出しによる材料準備を行い、見掛け上の部品点数を減らし、これを成形工程で組み立てる方法は、効率的である以外にも細かなゴム片の位置精度が高く、好ましい製造方法であるといえる。

例えば、乗用車用のタイヤ４０ではタイヤトレッド部４１のトレッドキャップゴム４２、トレッドベースゴム４３、トレッドアンダークッションゴム４４、サイドウォールゴム４５を付ける、計４種類のゴムを同時に押し出してタイヤトレッド部分の中間材料を準備し、成形している。

特に、タイヤトレッド部４１の表面側のトレッドキャップゴム４２とその下層のトレッドベースゴム４３とは、タイヤ４０の路面接触部分を構成するものであり、タイヤ４０の性能に直面する重要なゴムである。これらのゴム４２，４３はタイヤ４０の種類によって搭載されるゴム種が変わるが、履き替え商品であるいわゆるリプレース商品は様々な車輌に装着されることを前提としており、商品によっては１００サイズを超えるものもある。

これに必要な上記４種のゴムの数は幅の組み合わせ数を考慮すると膨大である。このようにして作製したダイホルダーは加工工数や保管場所、また数が多いことから来る誤作の可能性も予想され、生産性の観点から好ましくない。

特に、トレッドキャップゴム４２とトレッドベースゴム４３とは、変更頻度も高く、これらゴム専用のインサートブロックを独立させ、中間体にトレッドキャップゴム４２の専用のインサートブロックを着脱式とし、トレッドベースゴム４３も同様に着脱式とすることでこれに必要なインサートブロックは、幅毎のものを準備すれば良い。

例えば、５種類の幅のトレッドキャップゴム４２とトレッドベースゴム４３である場合、従来では２５種類のトレッドキャップゴム用インサートブロックとトレッドベースゴム用インサートブロックとが必要となる。

本発明は、上記問題を解決するため、作業効率を向上させることができ、しかも、精度良く複数種類のゴム状成形材料を押し出すことができる未加硫ゴム押出成形装置、未加硫ゴム押出成形方法、タイヤトレッド部及びタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、各ゴム状成形材料に対応したインサートブロックを備え、且つ、該各インサートブロックが独立してダイホルダーに着脱可能に装着される、３種類以上のゴム状成形材料を同時に押し出して複数のゴム層からなる成形品を製造する未加硫ゴム押出成形装置において、前記インサートブロックのうち少なくとも１個のインサートブロックを中間体に独立に着脱可能に保持させ、該中間体を前記ダイホルダーに着脱可能に装着すると共に、他のインサートブロックを前記中間体に隣接して前記ダイホルダーに着脱可能に装着したことを特徴とする。
第２の発明は、請求項１に記載の未加硫ゴム押出成形装置において、前記少なくとも１個のインサートブロックは、互いに離間し且つその離間距離によって前記ゴム状成形材料からなる成形品の幅を決定する一対のブロック体と、該一対のブロック体同士を連結する連結体とを備えていることを特徴とする。
第３の発明は、請求項２に記載された未加硫ゴム押出成形装置において、前記中間体は前記ブロック体の離間距離が異なる複数の前記インサートブロックを交換して保持可能であることを特徴とする。
第４の発明は、請求項３に記載された未加硫ゴム押出成形装置において、前記インサートブロックは、トレッドキャップゴム用インサートブロック及びトレッドベースゴム用インサートブロックであることを特徴とする。

本発明によれば、作業効率を向上させることができ、しかも、精度良く複数種類のゴム状成形材料を押し出すことができる。

次に、本発明の未加硫ゴム押出成形装置、未加硫ゴム押出成形方法、タイヤトレッド部及びタイヤを図面に基づいて説明する。

図１は本発明の未加硫ゴム押出成形装置の側断面図、図２はダイホルダーを水平に切断したときの断面図、図３は中間体にトレッドキャップゴム用インサートブロックとトレッドベースゴム用インサートブロックとを装着した要部の斜視図、図４は中間体の斜視図である。尚、本発明の未加硫ゴム押出成形装置により成形される成形品は、図７（Ｂ）に示したようなタイヤトレッド部４１であるが、例えば、その積層方向の厚さ、タイヤ幅方向の幅、形状等は適宜設計変更可能である。また、トレッドキャップゴム４２、トレッドベースゴム４３、トレッドアンダークッションゴム４４、サイドウォールゴム４５の各ゴム層を形成するためのゴム状成形材料は周知のものでも良く、特に限定されるものではない。

図１に示すように、未加硫ゴム押出成形装置１は、図示右側のホッパー２からゴム状成形材料を供給し、内部スクリュー３によってゴム状成形材料が図示右から左方向へと搬送する押出機４を備えている。また、未加硫ゴム押出成形装置１は、ホッパー２よりも押し出し方向下流側にて押出ヘッド５に接続されている。尚、押出機４は、押出ヘッド５の複数箇所に接続されており、各押出機４から異なるゴム状成形材料が供給され、押出ヘッド５内にてタイヤトレッド部４１として押し出されるものである。

押出ヘッド５は、接続された複数の押出機４を制御部６で制御することにより、各押出機４から供給されるゴム状成形材料の分量等が制御される。また、押出ヘッド５の内部にはダイホルダー７が設けられている。

ダイホルダー７は、図２に示すように、１つのインサートブロックユニット８と、このインサートブロックユニット８に隣接するトレッドサイドゴム用インサートブロック９及びトレッドアンダークッション用インサートブロック１０の３つの構成から成り立っている。

インサートブロックユニット８は、図３に示すように、正面視略ダイヤモンド形状の中間体１１と、この中間体１１の一面に着脱可能に装着されるトレッドキャップゴム用インサートブロック１２と、中間体１１の隣接する他の一面に着脱可能に装着されるトレッドベースゴム用インサートブロック１３とを備えている。

図５は、トレッドキャップゴム用インサートブロック１２の斜視図である。トレッドキャップゴム用インサートブロック１２は、略矩形の２つのブロック体１２ａと、ブロック体１２ａ間の距離つまりトレッドキャップゴムの幅を規定しかつブロック体１２ａ同士を連結する連結体１２ｂとからなり、ブロック体１２ａは中間体１１に取り付けたときにその表面が中間体１１表面と面一になる高さを有し、かつ、当該インサートブロック１２を中間体１１に取り付けるための取付ボルト孔１２ｃを備えている。

図６は、トレッドベースゴム用インサートブロック１３の斜視図である。トレッドベースゴム用インサートブロック１３は、略矩形の２つのブロック体１３ａと、ブロック体１３ａ間の距離つまりトレッドベースゴムの幅を規定しかつブロック体１３ａ同士を連結する連結体１３ｂとからなっている。この連結体１３ｂは、図示のようにブロック体１３ａの接続端から稜線に向かって迫り上がった略屋根型形状をなしているが、トレッドベースゴムの厚みや形状を考慮して任意の形状とすることができる。このブロック体１３ａも中間体１１に取り付けたときにその表面が中間体１１表面と面一になる高さを有し、かつこのブロック体１３ａにも当該インサートブロック１３を中間体１１に取り付けるための取付ボルト孔１３ｃが設けられている。

トレッドキャップゴム用インサートブロック１２とトレッドベースゴム用インサートブロック１３とは、中間体１１に取り付けたときに、トレッドキャップゴム４２を成形するゴム状成形材料とトレッドベースゴム４３を成形するゴム状成形材料とを、その幅を規定しつつ同時押し出しすることができるインサートブロックを構成する。これをダイホルダー７に組み込むことにより、成形時、押出機４によって押し出されたゴム状成形材料は、図２において斜め上方から下方へ、また、図３においては、紙面斜め奥から手前側に流動し積層される。

このように、本発明の未加硫ゴム押出成形装置１の場合には、特に変更頻度の高い、トレッドキャップゴム用インサートブロック１２とトレッドベースゴム用インサートブロック１３とを中間体１１に組み込んだ後、他のインサートブロック９，１０をダイホルダー７へと組み込むことにより、例えば、５種類の幅のトレッドキャップゴム４２とトレッドベースゴム４３とを成形する場合、５種類のトレッドキャップゴム用インサートブロック１２とトレッドベースゴム用インサートブロック１３を用意すればよい。これにより、インサートブロック１２，１３の種類数を減らせることができるばかりでなく、金型自体の成形加工が簡単なインサートブロック１２，１３とすることもできる。

ところで、上記実施の形態では、タイヤトレッド部４１を４種類のゴム層、即ち、トレッドキャップゴム４２、トレッドベースゴム４３、トレッドアンダークッションゴム４４、サイドウォールゴム４５で構成したものの成形金型として説明したが、３種類、例えば、タイヤトレッド部４１をトレッドキャップゴム４２、トレッドベースゴム４３、サイドウォールゴム４５で構成したものにも適用することができる。

本発明の未加硫ゴム押出成形装置を示し、押出成形装置の側断面図である。 同じく、ダイホルダーを水平に切断したときの断面図である。 同じく、中間体にトレッドキャップゴム用インサートブロックとトレッドベースゴム用インサートブロックとを装着した要部の斜視図である。 同じく、中間体の斜視図である。 同じく、トレッドキャップゴム用インサートブロックの斜視図である。 同じく、トレッドベースゴム用インサートブロックの斜視図である。 複数のゴム層からなるタイヤ構造の一例を示し、（Ａ）はタイヤの断面図、（Ｂ）はタイヤトレッド部の拡大断面図である。

符号の説明

１…未加硫ゴム押出成形装置、 ２…ホッパー、 ３…スクリュー、 ４…押出機、 ５…押出ヘッド、 ６…制御部、 ７…ダイホルダー、 ８…インサートブロックユニット、 ９…トレッドサイドゴム用インサートブロック、 １０…トレッドアンダークッション用インサートブロック、 １１…中間体、 １２…トレッドキャップゴム用インサートブロック、 １３…トレッドベースゴム用インサートブロック、 ４０…タイヤ、 ４１…タイヤトレッド部、 ４２…トレッドキャップゴム、
４３…トレッドベースゴム、 ４４…トレッドアンダークッションゴム、 ４５…サイドウォールゴム。

Claims (4)

1. 各ゴム状成形材料に対応したインサートブロックを備え、且つ、該各インサートブロックが独立してダイホルダーに着脱可能に装着される、３種類以上のゴム状成形材料を同時に押し出して複数のゴム層からなる成形品を製造する未加硫ゴム押出成形装置において、
   前記インサートブロックのうち少なくとも１個のインサートブロックを中間体に独立に着脱可能に保持させ、該中間体を前記ダイホルダーに着脱可能に装着すると共に、他のインサートブロックを前記中間体に隣接して前記ダイホルダーに着脱可能に装着したことを特徴とする未加硫ゴム押出成形装置。
2. 前記少なくとも１個のインサートブロックは、互いに離間し且つその離間距離によって前記ゴム状成形材料からなる成形品の幅を決定する一対のブロック体と、該一対のブロック体同士を連結する連結体とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の未加硫ゴム押出成形装置。
3. 前記中間体は前記ブロック体の離間距離が異なる複数の前記インサートブロックを交換して保持可能であることを特徴とする請求項２に記載された未加硫ゴム押出成形装置。
4. 前記インサートブロックは、トレッドキャップゴム用インサートブロック及びトレッドベースゴム用インサートブロックであることを特徴とする請求項３に記載された未加硫ゴム押出成形装置。
   

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