JP4863392B2 - タイヤ製造方法及び同製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ製造方法及び同製造装置に関し、とくにフィードゴムの移送中に脱気するタイヤ製造方法及び同製造装置に関する。

従来のギヤポンプ直結型のスクリューでは、ホッパーで供給されたフィードゴムをスクリューで混練・送給してギヤポンプに供給し、ギヤポンプに取り付けた口金から押し出したリボンゴムストリップを、タイヤ構成部材に直接積層し、グリーンタイヤを形成している（特許文献１参照、特許文献２参照）。
図５は、この特許文献１に記載されたゴムの押出装置の断面図である。図中、スクリュー押出機１１０の先端にブレーカープレート１１５付きフィルター１１４を介してギヤーポンプ１２０が接続されている。
このゴムの押出装置では、ギヤーポンプ１２０の吐出側にダイヘッド１２４が接続されており、スクリュー押出機１１０は、供給されたゴム組成物Ｇをバレル１１２の内面との間の摩擦と外部からの加熱により可塑化してギヤーポンプ１２０の入口側空間に押出し、フィルター１１４は、ゴム組成物Ｇを摩擦と剪断により攪拌・可塑化しながら整流し、ギヤーポンプ１２０は、ホッパー１１３から投入されるゴム組成物Ｇを剪断と圧縮により更に攪拌・可塑化し、ダイヘッド１２４に対する押込み圧力を与え、ダイヘッド１２４から押し出すように構成されている。

ところで、従来のスクリュー押出機では、ホッパーから投入されたゴム塑性物（フィードゴム）にエアが混入してもそのままスクリューで混練しながらギヤポンプ入口側に移送している。そのため、一旦混入したエアはフィードゴム中に小さな気泡として内包されて、そのままリボンゴムとして口金から吐出されてグリーンタイヤに成型される。また、エアだけではなく、混練中に発生したガスも同様にフィードゴム内に封入された状態でグリーンタイヤの成型が行われている。その際、例えば、口金から押し出されたリボンゴムを引っ張って張力を掛けたときに、細くなったリボンゴムが千切れ易くなる。
また、エアやガスが封入された状態でグリーンタイヤを加硫して製品タイヤを形成すると、タイヤの中にエアやガスがそのまま残りタイヤ破壊（割れ）の核となり、壊れ易くなるという問題が生じる。

特開２００１−１５０５１５号公報 特開２００３− ３９５２６号公報

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フィードゴム内に内包したエアや、化学反応で発生したガスを除去することで、成型中の切断や、上記エアなどがタイヤ中に残留することによって生じる割れの発生等を防止することである。
また、他の目的は、移送中のフィードゴムへのエアの混入を防止することである。

請求項１の発明は、ホッパーにフィードゴムを供給する工程と、供給されたフィードゴムを真空部にフル充填状態で移送する工程と、真空部でフィードゴムを脱気する工程と、脱気したフィードゴムを押出成型のために移送する工程と、移送したフィードゴムを貼付用ゴム部材として押し出す工程と、押し出された貼付用ゴム部材を被貼付体に貼り付ける工程と、を有し、前記フィードゴムをスクリュー押出機内で脱気する前は、スクリュー押出機内をフル充填で第１の速度で移送し、脱気後においては、第１の速度よりも速い第２の速度で移送することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたタイヤ製造方法において、前記スクリュー押出機において、前記真空部に押し出されるゴム厚が、スクリュー径に対して、その０．０５以上２．２５未満であることを特徴とする。
請求項３の発明は、ホッパーと、該ホッパーに投入されたフィードゴムを移送するその吐出部に移送する第１及び第２のスクリュー部と、第１及び第２のスクリュー部間に設けた真空部とを有するスクリュー押出機と、真空部に設けたフィードゴムの脱気を行う脱気手段と、第１のスクリュー部でフィードゴムをフル充填状態で移送させるための流動規制手段と、脱気したフィードゴムを貼付用ゴム部材に成型して定量押し出す押出手段と、押し出した貼付用ゴム部材を貼り付ける被貼付体の支持手段と、からなり、前記第１のスクリュー部のスクリューのリードより、第２のスクリュー部のスクリューのリードが大であり、前記フィードゴムをスクリュー押出機内で脱気する前は、スクリュー押出機内をフル充填で第１の速度で移送し、脱気後においては、第１の速度よりも速い第２の速度で移送することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載されたタイヤ製造装置において、前記流動規制手段は、前記第１のスクリュー部の前記真空部に隣接する翼片間を連結して形成したダムであって、前記ダムの周りの前記翼片のそれぞれの前記ダムの流入側及び流出側となる周面に、フィードゴムが通過する複数の溝が形成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３に記載されたタイヤ製造装置において、前記流動規制手段は、前記第１のスクリュー部のスクリューの翼片と前記真空部との間に設けたスクリュー軸の径大部であって、前記径大部の径が前記第１のスクリュー部のスクリューの翼片よりも小さいことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４又は５に記載されたタイヤ製造装置において、前記スクリュー押出機において、請求項４に記載された前記複数の溝又は請求項５に記載された前記径大部とスクリュー押出機のバレル内面との間を通して前記真空部に押し出されるゴム厚が、スクリュー径に対して、その０．０５以上２．２５未満であることを特徴とする。

フィードゴムに内包されたエアやゴム内にて化学反応により発生したガスが除去されるため、タイヤ破壊（割れ）が抑制でき、タイヤの品質を向上することができる。また、フィードゴムの移送中、真空部まではフィードゴムをフル充填状態で移送し、かつ真空部以降は迅速に移送することでフィードゴムへのエアの混入が防止できる。

本発明のタイヤ製造装置及び製造方法を、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明のタイヤ製造装置の一実施形態の概略斜視図を示す。
本発明の実施形態に係るタイヤ製造装置は、貼付用ゴム部材であるリボンゴムＲＧの成型装置１０と、レール４上を移動自在の基台５に回転自在に支持されて、基台５に設けたモータにより回転するとともに、基台５とともに回転軸線方向に移動することができる成型ドラム３とを備えている。

リボンゴム成型装置１０は、図示のように成型ドラム３に口金を向けて配設されており、投入された荒ゴム（フィードゴム）を混練・搬送するスクリュー押出機２０と、ギヤポンプ及び口金を備えたリボンゴム押出機３０とから成っており、本発明の被貼付体の支持手段に対応する成型ドラム３上に貼り付けられた同被貼付体に対応するグリーンカーカス２上に、前記リボンゴム押出機３０からリボンゴムＲＧを供給する。
成型ドラム３は回転しながら軸方向へ移動して、前記リボンゴム押出機３０から供給されるリボンゴムＲＧをグリーンカーカス２上に螺旋状に巻き付けてグリーンタイヤを成型する。

図２は、上記リボンゴム成型装置１０を概略的に示す拡大図である。
本実施形態のリボンゴム成型装置１０は、脱気口２８を備えたフィードゴム用のスクリュー式押出機（「脱気口付き押出機」という）２０と、脱気口付き押出機２０で製造されたフィードゴムＦＧからリボンゴムＲＧを成型するリボンゴム押出機３０とからなっている。

脱気口付き押出機２０は、図２に示すように、投入されたゴム組成物４０の移送手段であるスクリューを複数段、ここでは２段、即ち第１及び第２のスクリュー部２０ａ、２０ｂを備えている。

第１及び第２のスクリュー部２０ａ、２０ｂを収容したバレル（ケーシング）２２の図示右端側には、上記ゴム組成物４０を投入するためのホッパー２４が設けられており、ケーシング２２のホッパー２４の反対側には混練されたフィードゴムＦＧを排出する吐出部となるスクリューヘッド部２６が設けられている。
第１のスクリュー部２０ａと第２のスクリュー部２０ｂとの間には、第１のスクリュー部２０ａから吐出したフィードゴムを、第２のスクリュー部２０ｂで巻き込んで、さらにそのスクリューヘッド部２６まで移送するための中継部を兼ねた真空部２３が設けられている。

上記真空部２３の周りのバレル２２には、脱気口２８が設けられており、脱気口２８は、例えば真空ポンプ（図示せず）に連通するバレル２２の周面に連通する排気路２９に繋がって脱気手段を構成している。
ホッパー２４から投入されたゴム組成物４０は、第１のスクリュー部２０ａで混練されながら上記真空部２３に移送され、フィードゴムＦＧから蒸発した水分や内部に取り込まれたエア、或いは混練中に発生したガスは、この真空部２３のバレル２２に設けられた脱気口２８により図示しない真空部２３で吸引されて排出され、フィードゴムＦＧ内のエア等（ボイド）を低減することができる。

ここで、フィードゴムＦＧの脱気前の状態、つまり第１のスクリュー部２０ａでの混練・移送状態では、真空部２３に対しフィードゴムＦＧをフル充填状態にしておかないと、移送中のフィードゴムの隙間にエアが入り込み、フィードゴムＦＧがエアと一緒に脱気口２８から吸引排出される。そのため、フィードゴムＦＧを第１のスクリュー部２０ａ内にフル充填している。
これに対し、脱気後はフィードゴムＦＧが脱気口２８に流出する虞がないためフル充填でなくてもよいが、脱気後のフィードゴムＦＧ内にエアが混入しないようにするためには、出来るだけ速くギヤポンプ３５側に移送する必要がある。

本実施形態では、上記フィードゴムＦＧのフル充填のための流動規制手段として、後述するように、第１のスクリュー部２０ａの翼片Ｗ１のうち真空部２３に近接する翼片Ｗ１１、Ｗ１２（図３Ｂ参照）を、スクリュー軸２１に平行な連結片２７で連結してダムを形成するか、或いは、第１のスクリュー部２０ａの翼片Ｗ１１と真空部２３との間にスクリュー軸２１の径大部４２を設けて（図４Ａ参照）、フィードゴムＦＧの真空部２３へのフィードゴムＦＧの流動、即ち押し出し量を規制している。また、真空部２３で脱気されたゴム内にエアが入り込まないように、脱気後のフィードゴム移送用の第２のスクリュー部２０ｂのスクリューのリードを脱気前の第１のスクリュー部２０ａのスクリューのリードより大きくしてゴムを瞬時にギヤポンプ３５に供給できるようにしている。

図３は、上記脱気口付き押出機２０の真空部２３を挟んで配置された第１のスクリュー部２０ａと第２のスクリュー部２０ｂを模式的に示した断面図であり、図３Ｂは図３Ａの楕円内の部分の拡大図であり、かつ図３Ｃは図３Ｂの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
上述のように、第２のスクリュー部２０ｂのリードは第１のスクリュー部２０ａのそれよりも大きく、かつ第１のスクリュー部２０ａの翼片Ｗ１は、図３Ｂに拡大して示すように、真空部２３に近接した翼片Ｗ１１と翼片Ｗ１２間には、両翼片Ｗ１１とＷ１２をスクリュー軸２１に平行な連結片２７で連結してフィードゴムを一旦堰き止めるダムが形成されている。また、図３Ｃに示すように、この連結片２７を挟んで両翼片Ｗ１１とＷ１２のそれぞれ半周に亘って、つまり上記ダムを囲む両翼片Ｗ１１とＷ１２の周面の上記ダムへのフィードゴムＦＧの流入側となる半周と真空部２３側への流出側となる半周には、第１のスクリュー部２０ａのスクリュー軸２１にまで達する溝（又は切り込み）２５が、それぞれ各翼片Ｗ１１とＷ１２の周面上に等間隔に複数個形成されている。

以上の構成により、ホッパー２４から投入されたフィードゴムＦＧは上記溝２５と上記ダム又は上記径大部４２の作用により、真空部２３へのフィードゴムＦＧの流動、即ち押し出し量が規制され、それにより、第１のスクリュー部２０ａには、常にフィードゴムＦＧがフル充填され、第１のスクリュー部２０ａのスクリュー翼片Ｗ１とバレル２２間にエアの入り込む隙間がないようにしている。
図３Ｃに示す第１の実施形態では、第１のスクリュー部２０ａから真空部２３に押し出されるフィードゴムＦＧは前記切り込み２５を通し、スパゲッティ状に押し出され、そのゴム厚は、スクリュー径に対し、０．０５〜２．２５％となるように調整されている。
その理由は、０．０５以下では（バレル２２内壁との間の隙間が小さすぎて）フィードゴムＦＧが流れなくなり、逆に２．２５％以上では（バレル２２内壁との間の隙間が大きすぎて）フィードゴムＦＧ内にエアが入り、エアと共にフィードゴムＦＧが脱気口２８に流れ出すからである。

図４は、既に説明した径大部４２を備えた別の実施形態の上記脱気口付き押出機２０の真空部２３を挟んで配置された、第１のスクリュー部２０ａと第２のスクリュー部２０ｂを模式的に示した断面図であり、図４Ｂは図４Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
この実施形態では、図４Ａに示すように、第１の実施形態における翼片Ｗ１１とそれに続く翼片Ｗ１２を連結してダムを形成する連結片２７の構成に代えて、第１のスクリュー部２０ａの翼片Ｗ１の径φ２よりも小径φ１でかつ翼片Ｗ１のスクリュー軸２１に対すると同じ傾斜角で同スクリュー軸２１の径大部４２が形成されている。

第１のスクリュー部２０ａで混練・移送されてきたフィードゴムＦＧは、図４Ｂに示す径大部４２とバレル２２の内壁間のクリアランス（隙間）Ｇから真空部２３に筒状に押し出される。
この場合のフィードゴム厚も、上述のとおりスクリュー径に対し、０．０５〜２．２５％となるように調整されている。本実施形態では、径大部４２の径φ１とバレル２２の内面とのクリアランスＧが少ないため、上記調整のための製作精度が要求されるが、上記クリアランスから押し出されるゴムの供給量は第１の実施形態におけるよりも多く、したがって、脱気後におけるフィードゴム量も多くなる利点がある。

リボンゴム押出機３０は、図２に示すように、ギヤポンプ３５を収容するケーシング３１と、フィードゴムＦＧ用の脱気口付き押出機２０で混練・移送されたフィードゴムＦＧを受け入れるための取り込み口３２と、ヘッド部３３とからなり、ヘッド部３３にはリボンゴムを押出成型するための口金３４が一体に取り付けられている。

以上の構成において、リボンゴム成型のためのゴム組成物４０をスクリュー式押出機（フィードゴム用押し出し機）２０のホッパー２４に投入する。投入されたゴム組成物４０は、フィードゴム用のスクリュー式押出機２０で混練されながら吐出部であるスクリューヘッド部２６に向かって移送される。この混練・移送中にゴムから水蒸気や製造過程で取り込まれたエア、或いは発生するガスが上記脱気口２８を通して外部へ吸引排出される。

このように、フィードゴムＦＧはその中に取り込まれた水分やエア等を排出しつつスクリューヘッド部２６から吐出され、直結されたリボンゴム押出機３０のケーシング３１に設けた取り込み口３２からギヤポンプ３５内に導入される。
導入されたフィードゴムＦＧは、上記ギヤポンプ３５によりヘッド部３３の口金３４からリボンゴムＲＧとして成型されて押し出され、グリーン・カーカス上に螺旋状に巻回される。つまり、フィードゴムＦＧは、スクリュー式押出機２０に直結したギヤポンプ３５により加圧定容押出しされ、口金３４から吐出してリボンゴムを形成し、グリーンカーカスの表面に直接積層される。

以上の説明では、被貼付体として成型ドラム上のグリーンカーカスを例に採って説明したが、被貼付体はグリーンカーカスに限らず、例えば更生タイヤの台タイヤであってもよい。

本発明のタイヤ製造装置の一実施形態の概略斜視図を示す。 リボンゴム成型装置を拡大して概略的に示す図である。 脱気口付き押出機の真空部を挟んで配置された第１のスクリュー部と第２のスクリュー部を模式的に示した断面図であり、図３Ｂは図３Ａの楕円内の部分の拡大図であり、かつ図３Ｃは図３Ｂの矢視Ａ−Ａに沿った断面図である。 図４Ａは、脱気口付き押出機の真空部を挟んで配置された別の実施形態の第１のスクリュー部と第２のスクリュー部を模式的に示した断面図であり、図４Ｂは図４Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 従来のゴムの押出装置の断面図である。

符号の説明

１・・・タイヤ製造装置、２・・・グリーンカーカス、３・・・成型ドラム、４・・・レール、５・・・基台、１０・・・リボンゴム成型装置、２０・・・押出機、２０ａ、２０ｂ・・・第１、第２のスクリュー部、２１・・・スクリュー軸、２２・・・ケーシング（バレル）、２３・・・真空部、２４・・・ホッパー、２５・・・溝、２６・・・スクリューヘッド部、２７・・・連結片、２８・・・脱気口、２９・・・排気路、３０・・・リボンゴム押出機、３２・・・取り込み口、３３・・・ヘッド部、３４・・・口金、３５・・・ギヤポンプ、４０・・・ゴム組成物、４２・・・径大部、Ｗ１１、Ｗ１２・・・翼片、ＦＧ・・・フィードゴム、ＲＧ・・・リボンゴム。

Claims (6)

1. ホッパーにフィードゴムを供給する工程と、供給されたフィードゴムを真空部にフル充填状態で移送する工程と、真空部でフィードゴムを脱気する工程と、脱気したフィードゴムを押出成型のために移送する工程と、移送したフィードゴムを貼付用ゴム部材として押し出す工程と、押し出された貼付用ゴム部材を被貼付体に貼り付ける工程と、を有し、
   前記フィードゴムをスクリュー押出機内で脱気する前は、スクリュー押出機内をフル充填で第１の速度で移送し、脱気後においては、第１の速度よりも速い第２の速度で移送することを特徴とするタイヤ製造方法。
2. 請求項１に記載されたタイヤ製造方法において、
   前記スクリュー押出機において、前記真空部に押し出されるゴム厚が、スクリュー径に対して、その０．０５以上２．２５未満であることを特徴とするタイヤ製造方法。
3. ホッパーと、該ホッパーに投入されたフィードゴムを移送するその吐出部に移送する第１及び第２のスクリュー部と、第１及び第２のスクリュー部間に設けた真空部とを有するスクリュー押出機と、真空部に設けたフィードゴムの脱気を行う脱気手段と、第１のスクリュー部でフィードゴムをフル充填状態で移送させるための流動規制手段と、脱気したフィードゴムを貼付用ゴム部材に成型して定量押し出す押出手段と、押し出した貼付用ゴム部材を貼り付ける被貼付体の支持手段と、からなり、
   前記第１のスクリュー部のスクリューのリードより、第２のスクリュー部のスクリューのリードが大であり、前記フィードゴムをスクリュー押出機内で脱気する前は、スクリュー押出機内をフル充填で第１の速度で移送し、脱気後においては、第１の速度よりも速い第２の速度で移送することを特徴とするタイヤ製造装置。
4. 請求項３に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記流動規制手段は、前記第１のスクリュー部の前記真空部に隣接する翼片間を連結して形成したダムであって、前記ダムの周りの前記翼片のそれぞれの前記ダムの流入側及び流出側となる周面に、フィードゴムが通過する複数の溝が形成されていることを特徴とするタイヤ製造装置。
5. 請求項３に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記流動規制手段は、前記第１のスクリュー部のスクリューの翼片と前記真空部との間に設けたスクリュー軸の径大部であって、前記径大部の径が前記第１のスクリュー部のスクリューの翼片よりも小さいことを特徴とするタイヤ製造装置。
6. 請求項４又は５に記載されたタイヤ製造装置において、
   前記スクリュー押出機において、請求項４に記載された前記複数の溝又は請求項５に記載された前記径大部とスクリュー押出機のバレル内面との間を通して前記真空部に押し出されるゴム厚が、スクリュー径に対して、その０．０５以上２．２５未満であることを特徴とするタイヤ製造装置。
   

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