JP5055134B2 - 帯状部材の押出し方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、ギアポンプ式押出し機により定量の帯状部材、若しくは、部材を押出す押出し装置に関する。

従来の帯状部材の押出し方法・装置としては、例えば特開２００１−１５０５１５号公報に記載されているようなものが知られている。

このものは、スクリューを回転させることでゴム組成物に対して熱入れを行いながら該ゴム組成物を前方に向かって流動させるスクリュー式の熱入れ機と、前記熱入れ機の前端に直接連結され、熱入れ機からそのまま（直接）供給された熱入れ済みのゴム組成物を押出して帯状部材を成形するギアポンプ式の押出し機とを備えたものである。

そして、このようなものは、押出された帯状部材に空気が混入する事態を防止するために、熱入れ機のスクリュー回転速度とギアポンプのギア回転速度を調節して、ゴム組成物を熱入れ機により押出し機（ギアポンプ）に押込み、これらの間におけるゴム組成物を加圧状態としている。

しかしながら、このような従来の帯状部材の押出し方法・装置のようにスクリュー式熱入れ機の前端にギアポンプ式押出し機が直接連結されていると、熱入れ機からのゴム組成物の押出し先が熱入れ機と押出し機との間の高圧領域であるため、熱入れ機のスクリューとバレルとの間、および、熱入れ機と押出し機（ギアポンプ）との間の流路において、ゴム組成物にバックフロー、滞留、排圧による流動が生じて余分に発熱し、この結果、口金から押出される際の温度がかなりの高温となる。ここで、前記押出時におけるゴム組成物の温度が加硫開始温度以上であると、ゴム組成物（帯状部材）に早期架橋が生じてしまうため、押出時におけるゴム組成物の温度は加硫開始温度より若干低い温度に制限され、この結果、近年、生産性向上の要請から高速押出しが求められているにも拘わらず、押出し速度が低い値に制限されてしまうという課題があった。

特に、発熱し易い高粘度ゴム、あるいは、逆に発熱が小さく均一に熱入れしにくいゴムからなるゴム組成物を従来の押出し方法・装置を用いて押出す場合には、必要な熱入れを行うために、熱入れ機のスクリュー長を長くすることが行われているが、このように熱入れ機のスクリュー長を長くすると、ゴム組成物の温度が簡単に、特に前者の高粘度ゴムでは早期に加硫開始温度以上に上昇するため、これを回避するには熱入れ機のスクリュー回転速度を大幅に低下せざるを得ず、これにより、押出し速度がさらに低い値に制限されてしまうのである。

この発明は、押出し機からの帯状部材の押出し速度を容易に上昇させることができる帯状部材の押出し装置を提供することを目的とする。

このような目的は、未加硫ゴムに対して熱入れし帯状体として押出す熱入れ機と、前記熱入れ機から離隔した位置に設置され、供給された未加硫ゴムを押出して帯状部材を成形するギアポンプ式の押出し機と、押出し機より上流側にこれに近接して設置され、熱入れ機から押出され空中を通過してきた帯状体をそのまま引き込んで押出し機に無定形の未加硫ゴムとして押込む押込み手段とを備えた帯状部材の押出し装置により、達成することができる。また、前記熱入れ機と押込み手段との間に張り渡された帯状体にフェスツーンを設けた記載のように構成すれば、帯状体の温度低下を大きくすることができるとともに、熱入れ機と押込み手段との間での帯状体の破断を防止することができる。

この発明においては、熱入れ機により熱入れされた未加硫ゴムを一旦帯状体として押出し、空中を通過させてそのまま押込み手段に導いて無定形とした後、該押込み手段によってギアポンプ式の押出し機に押込まれた前記未加硫ゴムを帯状部材として押出すようにしたので、熱入れ機から未加硫ゴムは従来より低圧である大気圧下に押出されて帯状体として成形されることになり、この結果、熱入れ機内の未加硫ゴムに前述のようなバックフロー、滞留、排圧が生じることはなく、これにより、熱入れ機から押出された帯状体の温度はかなり低下する。そして、この状態で帯状体（未加硫ゴム）は押込み手段を通じて押出し機に導かれるため、押出時における帯状部材（未加硫ゴム）の温度も従来より低下する。

ここで、押出し機における押出し速度を高速化すると、流動、摩擦抵抗等が大きくなって帯状部材の温度が上昇するが、この帯状部材の温度は従来技術における帯状部材の温度まで上昇させても何ら問題は生じないので、前記温度低下分だけ、熱入れ機、押込み手段、押出し機の運転速度を高速と、即ち、押出し機における押出し速度を高くすることが許容される。このようなことから、本発明を用いれば押出し機からの帯状部材の単位時間当たりの押出し量を容易に上昇させることができるのである。そして、この発明は高粘度ゴムあるいは均一に熱入れしにくいゴムに特に有効である。

また、請求項１に記載のように構成すれば、簡単な構造で安価に製作することができ、さらに、請求項２に記載のように構成すれば、押込み手段と押出し機との間におけるゴム圧力が充分に高くなって押出し機のギアに対する未加硫ゴムの充填が確実となり、高精度で定量押出しを行うことができるとともに、発熱量がスクリュー式に比較して大幅に少ないため、高速押出が可能となる。また、請求項３に記載のように構成すれば、小型で構造が簡単となり、安価に製作することができるとともに、片側を押込みローラにすることにより、噛み込み性能（引き込み性能）をさらに向上させ、押出し機のギアに対して未加硫ゴムを安定的に押し込むことができ、この結果、押出し機による押出し精度を向上させることができる。

さらに、請求項４に記載のように構成すれば、噛み合い式のギアポンプは噛み合いギアと押出し機のギアとの噛み合いにより駆動力を付与されるので、該噛み合い式のギアポンプを作動させるための特別な駆動手段が不要となる。また、請求項５に記載のように構成すれば、押出される未加硫ゴムの種類に変更があった場合、押出し機のギア、フィードローラおよび押込みギアの回転速度を個別に変更することで容易に対応することができる。さらに、請求項６に記載のように構成すれば、安価に製作することができるとともに、省スペース化を図ることができ、さらに、請求項７に記載のような未加硫ゴムに、この発明は好適である。

この発明の実施形態１を示す一部が破断された正面図である。 押出し機、押込み手段近傍の拡大正面断面図である。 図２の平面図である。 図１のＩ−Ｉ矢視断面図である。 この発明の実施形態２を示す図２と同様の拡大正面断面図である。 図５のII−II矢視断面図である。 図５のIII−III矢視断面図である。 この発明の実施形態３を示す図３と同様の平面図である。 この発明の実施形態４を示す概略正面図である。 この発明に従う帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置を示す概略図である。 従来技術の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置を示す概略図である。

符号の説明

１７ 熱入れ機 ２１ 押出し機
２２ ギア ３１、４８、５０ 駆動機構
３５ 押込み手段 ３７ 押込みギアポンプ
４１ フィードローラ ５６ フェスツーン
６０ 押込みギアポンプ ６１ｂ、６２ｃ 噛み合いギア
６１ｃ、６２ａ 押込みローラ ６４ 押込み手段
１６９ 駆動機構 Ｋ 未加硫ゴム
Ｚ 帯状体 Ｂ 帯状部材

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、11は前後方向に延びる略円筒状をしたシリンダバレルであり、このシリンダバレル11内には図示していない駆動モータから駆動力を受けて回転するスクリュー12が収納されている。前記シリンダバレル11の後端部には該シリンダバレル11内にシート状あるいはペレット状の未加硫ゴムＫを案内するホッパー（図示せず）が設けられ、このホッパーを通じてシリンダバレル11内に供給された常温（コールド）の未加硫ゴムＫは前記スクリュー12の回転により熱入れされながら前方に向かって流動する。このとき、該未加硫ゴムＫは自身の流動変形、シリンダバレル11、スクリュー12との摩擦抵抗等により発熱して温度が上昇する。

前記シリンダバレル11の前端（下流端）にはヘッド13が固定され、このヘッド13内には前記シリンダバレル11内を流動してきた未加硫ゴムＫが通過する通路14が形成されている。15は前記ヘッド13の前端に固定されたダイであり、このダイ15には、前記スクリュー12の回転によりかなりの程度あるいはほぼ均一に熱入れされた未加硫ゴムＫが一旦帯状体Ｚとして押出される押出し口16が形成されている。ここで、前述したシリンダバレル11、駆動モータ、スクリュー12、ヘッド13およびダイ15は全体として、未加硫ゴムＫに対して熱入れし、帯状体Ｚとして押出すスクリュー式の熱入れ機17を構成する。

21は前記熱入れ機17の前方でこれから離隔した位置に設置された定量押出しのためのギアポンプ式の押出し機であり、このギアポンプ式押出し機21は内部に対をなすギア22が収納されたケース23を有する。各ギア22は外周にケース23の内面に摺接する多数の外歯24を有し、これら対をなすギア22の外歯24は互いに噛み合っている。前記ケース23の後端部（上流端部）には供給口25が形成されているが、該供給口25には後述の押込み手段によって帯状体Ｚから無定形化された未加硫ゴムＫが上流側から押込まれながら供給される。

この結果、該供給口25に供給された未加硫ゴムＫは隣接する外歯24とケース23内面間に充填されるとともに、ギア22の回転によりケース23の内周に沿って前方（下流側）に搬送される。また、前記ギアポンプ式押出し機21はケース23の前端に取り付けられ、先端にダイ28が設けられた押出しヘッド29を有し、前記ダイ28からはギア22により供給された未加硫ゴムＫが所定断面形状、ここでは断面矩形の帯状部材Ｂとして押出される。そして、このように押出された帯状部材Ｂは、回転している成型途中のタイヤ中間体Ｔの外周に貼付けローラ30により押付けられながら螺旋状に巻回され、例えば、図４に示すようにトレッドＤが成形される。

なお、このギアポンプ式の押出し機21は、ダイ28に対する未加硫ゴムＫの単位時間当たりの供給量が、外歯24の周速度、隣接する外歯24間の空間体積および外歯24間のピッチにより一義的に決定されるため、これらが一定である場合には、ギアポンプ式押出し機21から帯状部材Ｂが単位時間当たり一定量で押出しされる。31は前記ギアポンプ式押出し機21に駆動力を付与する駆動機構としてのモータであり、このモータ31の出力軸32は前記ギア22のいずれか一方、ここでは下側のギア22に連結され、下側のギア22を駆動回転し、上側のギア22を下側のギア22と逆方向に等速度で従動回転させる。なお、前記駆動機構としてのモータにより上側のギア22のみを駆動回転、あるいは上、下側ギア22の双方を駆動回転させるようにしてもよい。

35は前記ギアポンプ式押出し機21より上流側に該ギアポンプ式押出し機21に近接して配置された押込み手段であり、この押込み手段35は、内部を無定形化した未加硫ゴムＫが通過する供給管36を介して前端（下流端）が前記ギアポンプ式押出し機21の後端（上流端）に連結された押込みギアポンプ37を有する。この押込みギアポンプ37は内部に対をなすギア38が収納されたケース39を有し、これらギア38の外周にはケース39の内面に摺接するとともに、互いに噛み合っている多数の外歯40が形成されている。

また、前記押込み手段35は、等速で逆方向に回転する一対のフィードローラ41をさらに有し、これらフィードローラ41は前記ケース39の後端に設けられた一対のブラケット42に回転軸43が回転可能に支持されることで、前記押込みギアポンプ37の後側に配置されており、この結果、前記押込みギアポンプ37はギアポンプ式押出し機21とフィードローラ41との間に設置されていることになる。

そして、前記フィードローラ41が回転すると、前記熱入れ機17から押出されたホット状態の帯状体Ｚは、フィードローラ41と熱入れ機17とが前後方向に離隔して配置されているため、熱入れ機17と押込み手段35、ギアポンプ式押出し機21との間において空中を通過した後、該フィードローラ41間にそのまま（熱入れ機17から押出された状態のまま）引き込まれて該フィードローラ41間を通過し、前記ケース39の後端部に形成された供給口44およびギア38に加圧および無定形化されながら未加硫ゴムＫとして押込まれる。

これにより、供給口44への空気の混入が阻止されるとともに、押込みギアポンプ37に対する未加硫ゴムＫの充填が十分となる。なお、このようなフィードローラ41を含む押込み手段35がギアポンプ式押出し機21の上流側に設けられておらず、帯状体Ｚが直接ギアポンプ式押出し機21のギア22に供給されるような場合には、帯状体Ｚのギア22における噛み込みが不十分となる場合があり、定量押出しを行うことができず、空気が混入する可能性もある。

ここで、フィードローラ41によって未加硫ゴムＫを押込みギアポンプ37に押込むためには、フィードローラ41の下流側が押込みギアポンプ37、ギアポンプ式押出し機21に連結されず大気に開放されていると仮定したとき、該フィードローラ41からの単位時間当たりの送り出し量を、押込みギアポンプ37、ギアポンプ式押出し機21からの単位時間当たりの送出し、押出し量より大とする必要がある。

その後、供給口44に供給された無定形の未加硫ゴムＫは、ギア38の隣接する外歯40間に充填され、該ギア38の回転によりケース39の内周に沿って前方（下流側）に搬送された後、前記供給管36を通じてギアポンプ式押出し機21の供給口25に定量だけ加圧されながら押込まれる。ここで、押込みギアポンプ37によって未加硫ゴムＫをギアポンプ式押出し機21に押込むためには、押込みギアポンプ37の下流側がギアポンプ式押出し機21に連結されず大気に開放されていると仮定したとき、該押込みギアポンプ37からの単位時間当たりの送り出し量を、ギアポンプ式押出し機21からの単位時間当たりの押出し量より大とする必要がある。

そして、前述のように熱入れ機17から押出され空中を通過してきた帯状体Ｚをそのまま引き込んでギアポンプ式押出し機21に無定形の未加硫ゴムＫとして押込む押込み手段35が、フィードローラ41の他に、ギアポンプ式押出し機21と一対のフィードローラ41との間に設置され、フィードローラ41間を通過してきた未加硫ゴムＫをギアポンプ式押出し機21に押込む押込みギアポンプ37をさらに有していれば、押込みギアポンプ37とギアポンプ式押出し機21との間におけるゴム圧力が充分に高くなってギアポンプ式押出し機21のギア22に対する未加硫ゴムＫの充填が確実となり、高精度で定量押出しを行うことができるようになるとともに、スクリュー式の押込み手段に比較して発熱量が大幅に少ないため、高速押出しが可能となる。

また、前述のような帯状体Ｚは熱入れ機17から未加硫ゴムＫが従来より低圧である大気圧下に押出されて成形されるので、熱入れ機17内の未加硫ゴムＫに前述のようなバックフロー、滞留、排圧による流動が生じることはなく、熱入れ機17から押出された帯状体Ｚの温度はかなり、例えば20℃程度低下する。その後、前記帯状体Ｚ（未加硫ゴムＫ）はフィードローラ41、押込みギアポンプ37を次々と通過するが、このとき、未加硫ゴムＫは均一に熱入れされているため流動性が高く（粘度が低く）なっており、しかも、押込みギアポンプ37においてバックフロー等が生じることはないため、温度が殆ど上昇することはない。このようなことからギアポンプ式押出し機21からの押出時における帯状部材Ｂ（未加硫ゴムＫ）の温度は従来に比較してかなり、例えば10〜20℃程度低下する。

ここで、ギアポンプ式押出し機21における押出し速度を高速化すると、主に熱入れ機17での流動、摩擦抵抗等が大きくなって帯状部材Ｂの温度が上昇するが、この帯状部材Ｂの温度は従来技術における帯状部材の温度まで上昇させても何ら問題は生じないので、前記温度低下分だけ、熱入れ機17、押込み手段35、ギアポンプ式押出し機21の運転速度を高速化、即ち、押出し時における押出し速度を高くすることが許容される。このようなことから、本実施形態を用いればギアポンプ式押出し機21からの帯状部材Ｂの単位時間当たりの押出し量を、他の条件が同一である場合、従来技術に比較して1.3〜1.8倍程度まで容易に上昇させることができる。

そして、この実施形態のものは、必要な熱入れを行うために熱入れを長時間に亘って行う必要がある、高発熱性の高粘度ゴム、例えば天然ゴムに微粒子のカーボンブラックを配合したゴム、あるいは、均一に熱入れしにくいゴム、例えば、天然ゴム系でフィラー（カーボン等の充填材）の量が少なく、熱伝導率の低いゴム等に特に有効である。ここで、熱入れ機17に投入される未加硫ゴムＫが高粘度ゴムであるとき、ムーニー粘度、ＭＬ１＋４（100℃）の値が40〜200の範囲内であるゴムを好適に使用することができる。なお、前述のムーニー粘度、ＭＬ１＋４とは、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定されたゴムの粘度のことである。

48は前記押込みギアポンプ37に駆動力を付与する駆動機構としてのモータであり、このモータ48の出力軸49は前記ギア38のいずれか一方、ここでは下側のギア38に連結され、下側のギア38を駆動回転し、上側のギア38を下側のギア38と逆方向に等速度で従動回転させる。なお、前記駆動機構としてのモータにより上側のギア38のみを駆動回転、あるいは上、下側ギア38の双方を駆動回転させるようにしてもよい。そして、このようなモータ48の出力軸49の回転速度を制御することで、押込みギアポンプ37によって未加硫ゴムＫを容易にギアポンプ式押出し機21に押込むことができる。

また、前記両フィードローラ41の回転軸43には駆動機構としてのモータ50の出力軸51がそれぞれ連結されており、この結果、一対のフィードローラ41はモータ50から駆動力を付与されて逆方向に等速度で回転する。そして、このようなモータ50の出力軸51の回転速度を制御することで、フィードローラ41によって未加硫ゴムＫを容易に押込みギアポンプ37に押込むことができる。

このようにギアポンプ式押出し機21、押込みギアポンプ37およびフィードローラ41に、対応する別々のモータ31、48、50から駆動力を付与することにより、これらを駆動するようにすれば、押出される未加硫ゴムＫの種類に変更があった場合、ギアポンプ式押出し機21、押込みギアポンプ37およびフィードローラ41の回転速度を個別に変更することで容易に対応することができる。

55は熱入れ機17と押込み手段35、詳しくはフィードローラ41との間に設けられた一対の平行なローラであり、これらのローラ55は図示していないフレームに回転可能に支持されている。そして、熱入れ機17から押出された帯状体Ｚが前記ローラ55に導かれると、該帯状体Ｚはローラ55間で垂れ下がり所定長のフェスツーン56を形成する。

57は前記ローラ55の下方に設置された下限検出センサであり、この下限検出センサ57は前記フェスツーン56の下端が下降限まで下降してきたとき、該下端を検出して熱入れ機17による帯状体Ｚの押出し速度を減速あるいは押出しを停止させる。58は前記下限検出センサ57の上方に設置された上限検出センサであり、この上限検出センサ58は前記フェスツーン56の下端が上昇限まで上昇してきたとき、該下端を検出して熱入れ機17による帯状体Ｚの押出し速度を増速させる。これにより、フェスツーン56の長さは常時所定範囲内に保持される。また、前記フェスツーン56をコントロールするためにダンサーロールを用いてもよい。

なお、フィードローラ41、ギア38の回転速度を検出するとともに、この検出結果に基づいて熱入れ機17からの帯状体Ｚの押出し速度を変化させることで、フェスツーン56を所定長に保持するようにしてもよい。そして、前述のように前記熱入れ機17と押込み手段35との間に張り渡された帯状体Ｚに所定長のフェスツーン56を設ければ、帯状体Ｚの温度低下を大きくすることができるとともに、熱入れ機17と押込み手段35との間での帯状体Ｚの破断を効果的に防止することができる。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
前述のような押出し装置により未加硫ゴムＫを帯状部材Ｂとして押出す場合には、まず、スクリュー12が回転している熱入れ機17内に常温の未加硫ゴムＫを投入するとともに、該未加硫ゴムＫをスクリュー12により熱を入れ、みかけ粘度を下げながらシリンダバレル11内を前方（先端側）に向かって流動させる。その後、前記スクリュー12の回転によりかなりの程度あるいはほぼ均一に熱入れされた未加硫ゴムＫを押出し口16から一旦帯状体Ｚとして押出す。

次に、一対のフィードローラ41（押込み手段35）により前記熱入れ機17から押出され空中を通過してきた帯状体Ｚをそのまま引き込む。このとき、該帯状体Ｚは熱入れ機17から未加硫ゴムＫが従来より低圧である大気圧下に押出されて成形されるので、熱入れ機17内の未加硫ゴムＫに従来のようなバックフロー、滞留、排圧による流動が生じることはなく、熱入れ機17から押出された帯状体Ｚの温度はかなり低下する。そして、このようにフィードローラ41に引き込まれた帯状体Ｚは、該フィードローラ41間を通過した後、無定形化された未加硫ゴムＫとして押込みギアポンプ37に押込まれる。

次に、この未加硫ゴムＫは前記押込みギアポンプ37のギア38の回転により供給管36を通じて前記ギアポンプ式押出し機21に定量だけ押込まれた後、前記ギアポンプ式押出し機21のギア22の回転によりダイ28から押出され、帯状部材Ｂが成形される。このとき、該未加硫ゴムＫは発熱して温度が上昇するが、このときの温度上昇は僅かであるため、ギアポンプ式押出し機21のダイ28における帯状部材Ｂ（未加硫ゴムＫ）の温度は従来に比較してかなり低下したままである。

このような状態で熱入れ機17、押込み手段35、ギアポンプ式押出し機21の運転速度を高速化、即ち、押出し時における押出し速度を高くし、帯状部材Ｂの温度を従来技術における帯状部材の温度まで上昇させても何ら問題が生じることはなく、この結果、本実施形態を用いればギアポンプ式押出し機21からの帯状部材Ｂの押出し速度を容易に上昇させることができる。

その後、帯状部材Ｂはタイヤ中間体Ｔの外周に螺旋状に巻回され、トレッドＤが成形されるが、このとき、ギアポンプ式押出し機21からは一定量の未加硫ゴムが高精度で連続して押出されるので、帯状部材Ｂの断面形状は高精度で安定し、この結果、真円度が高く、しかも、質量バラツキの小さな空気入りタイヤを製造することができる。

図５、６、７はこの発明の実施形態２を示す図である。この実施形態においては、前記実施形態１における供給管36およびギアポンプ式押出し機21に供給管36を介して連結された押込みギアポンプ37を省略し、前記ギアポンプ式押出し機21の後側（上流側）に噛み合い式である押込みギアポンプ60を近接配置している。この噛み合い式の押込みギアポンプ60は、前記ケース23内に収納され、等速で逆方向に回転する対をなす押込み体61、62を有し、上側の押込み体61の軸方向一側には前記ケース23の内面に摺接する多数の外歯61ａが形成された噛み合いギア61ｂが設けられ、この噛み合いギア61ｂの外歯61ａはギアポンプ式押出し機21の一方（ここでは上側）のギア22の外歯24に噛み合っている。

一方、下側の押込み体62の軸方向一側には外周が平滑な円周面から構成され、前記噛み合いギア61ｂの歯底円より小径の押込みローラ62ａが設けられている。そして、この押込みローラ62ａは前記噛み合いギア61ｂおよび他方（ここでは下側）のギア22の双方から若干離れて配置され、この結果、押込みローラ62ａと噛み合いギア61ｂ、他方（ここでは下側）のギア22との間には未加硫ゴムＫが通過することができる若干の間隙が形成される。

また、前記下側の押込み体62の軸方向他側には前記ケース23の内面に摺接する多数の外歯62ｂが形成された噛み合いギア62ｃが設けられ、この噛み合いギア62ｃの外歯62ｂはギアポンプ式押出し機21の一方（ここでは下側）のギア22の外歯24に噛み合っている。一方、上側の押込み体61の軸方向他側には外周が平滑な円周面から構成され、前記噛み合いギア62ｃの歯底円より小径の押込みローラ61ｃが設けられている。そして、この押込みローラ61ｃは前記噛み合いギア62ｃおよび他方（ここでは上側）のギア22の双方から若干離れて配置され、この結果、押込みローラ61ｃと噛み合いギア62ｃ、他方（ここでは上側）のギア22との間には未加硫ゴムＫが通過することができる若干の間隙が形成される。

そして、前記噛み合いギア61ｂ、62ｃを、該噛み合いギア61ｂ、62ｃに噛み合うギアポンプ式押出し機21のギア22から駆動力を付与することにより、等速で逆方向に駆動回転させ、これによって噛み合い式のギアポンプ60を作動させるようにすれば、該噛み合い式のギアポンプ60を作動させるための特別な駆動手段が不要となる。なお、この実施形態では、前記ギア22および噛み合いギア61ｂ、62ｃとして歯すじが軸方向に対して傾斜しているギア、即ち、はす歯歯車を用いたが、歯すじが軸方向に平行である平歯車を用いてもよい。

また、前記ケース23の後端部で押込みギアポンプ60の後方には前記フィードローラ41が回転可能に収納されている。ここで、前記ギア22、噛み合いギア61ｂ、62ｃ、フィードローラ41を前記ケース23内に収納することで、ギアポンプ式押出し機21、押込みギアポンプ60（噛み合い式ギアポンプ）およびフィードローラ41からなる押込み手段64を一体的に形成したが、ギア22、噛み合いギア61ｂ、62ｃを噛み合わせるよう、ギア22、噛み合い式ギア61ｂ、62ｃを前記ケース23内に収納するとともに、フィードローラ41を前記ケース23の後端に設けられたブラケットまたはケースに支持させることで、ギアポンプ式押出し機21、押込みギアポンプ60とフィードローラ41とを別個に設けるようにしてもよい。

そして、前記フィードローラ41が回転すると、前記熱入れ機17から押出されたホット状態の帯状体Ｚは、該フィードローラ41間にそのまま（熱入れ機17から押出された状態のまま）引き込まれて該フィードローラ41間を通過し、押込みギアポンプ60の上流側で前記フィードローラ41と押込みギアポンプ60との間に形成された供給口67および噛み合いギア61ｂ、62ａに加圧および無定形化されながら未加硫ゴムＫとして押込まれる。

その後、供給口67に供給された無定形の未加硫ゴムＫは、押込み体61、62の逆回転により引き込まれて噛み合いギア61ｂと押込みローラ62ａとの間、および、噛み合いギア62ｃと押込みローラ61ｃとの間を通過した後、ギアポンプ式押出し機21の上流側でギアポンプ式押出し機21と押込みギアポンプ60との間に形成された供給口68に加圧されながら押込まれる。このとき、噛み合いギア61ｂ、62ｃの外周には外歯61ａ、62ｂが形成されているので、未加硫ゴムＫの引き込みおよび押込みが確実となる。その後、前記未加硫ゴムＫは押込みローラ61ｃ、62ａとギア22との間を通過した後、前述と同様に隣接する外歯24とケース23の内面間に充填され、前方に向かって搬送される。

そして、前述のように押込みギアポンプ60を、等速で逆方向に回転するとともに、噛み合いギア61ｂ、62ｃおよび押込みローラ61ｃ、62ａを備えた噛み合い式のギアポンプから構成すれば、前記実施形態１で説明した押込みギアポンプ37が奏する効果に加え、外歯車、チェーン等による連結が不要となって、小型で構造が簡単となり、安価に製作することができるとともに、片側を押込みローラ61ｃ、62ａにすることにより、噛み込み性能（引き込み性能）をさらに向上させ、ギアポンプ式押出し機21のギア22に対して未加硫ゴムＫを安定的に押し込むことができ、この結果、ギアポンプ式押出し機21による押出し精度を向上させることができる。そして、場合によっては、フィードローラ41の省略も可能となる。このようなことから、前記実施形態１で説明した押込みギアポンプ37より本実施形態２のような噛み合い式のギアポンプから押込みギアポンプ60を構成することが好ましい。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図８はこの発明の実施形態３を示す図である。この実施形態においては、前記実施形態１におけるモータ31、48、50を省略し、ギア22の回転軸162の先端に外歯車163を固定している。また、ギア38の回転軸164の先端には、フィードローラ41の回転軸165の先端に固定された外歯車166に噛み合う外歯車167が固定されている。168は外歯車163と外歯車167との間で、これら外歯車163、167の双方に噛み合う外歯車であり、この外歯車168には駆動機構としてのモータ169の出力軸170が固定されている。

そして、このモータ169が作動しその出力軸170が駆動回転すると、外歯車163、166、167は外歯車168に従動しながら回転する。このように、前記ギアポンプ式押出し機21、フィードローラ41および押込みギアポンプ37に１台のモータ169からの駆動力を分配付与することにより、これらを駆動するようにすれば、駆動機構を安価に製作することができるとともに、省スペース化を図ることができる。なお、この実施形態では、外歯車163、166、167、168の径等を調節することにより、未加硫ゴムＫを押込みギアポンプ37、ギアポンプ式押出し機21に押込むようにしている。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図９はこの発明の実施形態４を示す図である。この実施形態においては、熱入れ機17を複数台、ここでは４台並べて配置するとともに、これらの熱入れ機17から離隔した位置に前記熱入れ機17と同数、ここでは４台の押込み手段35、ギアポンプ式押出し機21を設置している。これらギアポンプ式押出し機21のケース23の前端には、前記実施形態１における押出しヘッド29の代わりに、略前後方向に延びる複数、ここでは４本の押出し通路177が形成された単一の押出しヘッド178が取付けられている。

そして、各熱入れ機17により種類の異なる未加硫ゴムＫを帯状体Ｚとして押出した後、コンベア179、押込み手段35を通じてギアポンプ式押出し機21の押出し通路177に供給すると、未加硫ゴムＫはダイ28を通じて押出され、これにより、各層が種類の異なるゴムからなる所定コンターをした多数層、ここでは４層の全体として帯状を呈する部材Ｂが容易に成形される。その後、成形された部材Ｂはコンベア180により次工程へと搬送される。そして、前述のように構成すれば、多数層の部材Ｂを押出すための装置をコンパクトとすることができる。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図１０は、この発明に従う帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置を示す概略図であり、図１１は、従来技術の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置を示す概略図である。図示のように、この発明の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置では、比較的重量の大きな熱入れ機17を固定し、押出し機21のみを移動させながらタイヤ中間体Ｔに帯状部材Ｂを貼り付けることが可能である。一方、従来技術の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置では、熱入れ機17と押出し機21が直結しているため、タイヤ中間体Ｔへの帯状部材Ｂの貼り付けに際して、熱入れ機17と押出し機21の双方をタイヤ中間体Ｔの周りで旋回させる必要がある。このため、従来技術の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置は、熱入れ機17と押出し機21の旋回に必要となるスペースが大きくなる上、装置重量が大きくなることから、大きな旋回動力が必要となり、かつ中間体Ｔへの帯状部材Ｂの積層精度を確保することも困難となる。これに対して、この発明の帯状部材の押出し装置を用いたタイヤ成型装置では、前述のように、押出し機21のみを旋回させればよいので、これらの不具合が生じることがない。なお、図１０はこの発明に従う帯状部材の押出し装置を適用可能なタイヤ成型装置の一例を示したに過ぎず、この発明に従う帯状部材の押出し装置は図示のタイヤ成型装置に限定されず、種々の装置に組み込み可能である。

なお、前述の実施形態においては、押込み手段35を押込みギアポンプ37、フィードローラ41から構成したが、この発明においては、押込みギアポンプ37を省略して、押込み手段35をフィードローラ41のみから構成し、未加硫ゴムＫを押込みギアポンプ37を介することなく直接ギアポンプ式押出し機21に押込むようにしてもよい。この場合には、押込み手段35を簡単な構造とし安価に製作することもできる。

但し、このように押込み手段35をフィードローラ41のみから構成すると、帯状体Ｚとフィードローラ41との間に滑り等が発生して、ギアポンプ式押出し機21に対する未加硫ゴムＫの充填が不確実となり、帯状部材Ｂの押出し精度が低下することがある。なお、このとき、フィードローラ41によって未加硫ゴムＫをギアポンプ式押出し機21に押込むためには、フィードローラ41の下流側がギアポンプ式押出し機21に連結されず大気に開放されていると仮定したとき、該フィードローラ41からの単位時間当たりの送り出し量を、ギアポンプ式押出し機21からの単位時間当たりの押出し量より大とする必要がある。

また、前述の実施形態においては、モータ31、48、50の回転速度を制御、または、外歯車163、166、167、168の径を調節することにより、未加硫ゴムＫを押込みギアポンプ37、ギアポンプ式押出し機21に押込むようにしたが、押込みギアポンプ、ギアポンプ式押出し機におけるギアのピッチ円径、モジュールや、フィードローラの径を調節することで押込むようにしてもよい。

さらに、前述の実施形態においては、熱入れ機17をスクリュー式としたが、この発明においては、ギアポンプ式あるいは熱ロール式としてもよい。また、前述の実施形態においては、押込みギアポンプ37の一部として互いに噛み合う一対のギア38を用いたが、この発明においては、ギアを二対以上設けるようにしてもよく、要するに、未加硫ゴムを押出し機に押込むことができるギア（スクリュー以外）であれば、選択可能である。

また、前述の実施形態においては、帯状部材Ｂをタイヤ中間体Ｔの周囲に螺旋状に巻回することで、あるいは、部材Ｂを１周分巻回するだけでトレッドＤを構成したが、この発明においては、タイヤ中間体の周囲に巻回してサイドトレッドを構成したり、あるいは、一旦ロール状に巻き取った後、必要に応じて巻き出し、タイヤ中間体に供給するようにしてもよい。さらに、この発明においては、帯状体Ｚを熱入れ機と押込み手段との間で冷却ロールの周囲に掛け回し、強制的に冷却するようにしてもよい。また、前述の実施例においては、ギアポンプ式押出し機21からタイヤ中間体Ｔの周囲に螺旋状あるいは渦巻状に巻回されることでトレッド、サイドトレッドを形成する幅狭の帯状部材Ｂを押出していたが、この発明においては、押出し機からトレッド等の形状で押出される幅広（例えば、トレッド幅の長さと略同一長さ）の部材を押出すようにしてもよい。そして、この場合には、部材をタイヤ中間体の周囲に一周貼付けるだけでトレッド等を形成することができる。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、スクリュー式の熱入れ機の先端にギアポンプ式の押出し機を直接連結した従来装置と、スクリュー式の熱入れ機から離隔した位置にギアポンプ式の押出し機を配置するとともに、該押出し機の上流側近傍にフィードローラ、押込みギアポンプからなる押込み手段を設置した図５に示すような実施装置１と、前記実施装置１における押込みギアポンプを省略し、押込み手段をフィードローラのみから構成した実施装置２と、前記実施装置１におけるフィードローラ、押込みギアポンプを省略する一方、これらの代わりにスクリュー式の押込み手段を配置した比較装置とを準備した。

ここで、従来装置におけるスクリュー式熱入れ機、および、比較装置におけるスクリュー式の押込み手段の内径はいずれも120mm、これらのスクリュー長Ｌを外径Ｄで除した値Ｌ／Ｄは4.8、実施装置１、２、比較装置におけるスクリュー式熱入れ機の内径は90mm、該スクリューのＬ／Ｄは14であった。また、従来、実施、比較装置において帯状部材が押出されるダイの開口部は幅が30mm、高さが2.5mmであった。

次に、ＭＬ１＋４（100℃）の値が110である天然ゴム系の未加硫ゴムを、従来、実施、比較装置の熱入れ機に常温の状態（コールド）で投入した。ここで、実施装置１、２、比較装置においては熱入れ後（ホット）の未加硫ゴムを帯状体の形態で熱入れ機から押出した後、該帯状体を押込み手段に供給した。その後、従来、実施、比較装置から帯状部材を押出して、帯状部材の単位時間当たりの押出量（cm³/min)、押出精度（％）、押出温度（℃）、ゴム性状、および、早期架橋発生の有無を測定した。

その結果を以下の表１に示すが、この表１において、押出精度は、押出し量の変動量を平均押出量で除した値に100を乗じた、一般に変動係数Cvと呼ばれる値で、パーセントで示され、ゴム性状は、耳破れ、穴あき等を基に熱入れ度を５段階評価したもので、値が大であるほど充分な熱入れが行われている。

この表１から明らかなように、従来装置では温度制約により押出し量が少なくなっているとともに、熱入れ度が低くてゴム性状が悪いが、実施装置はいずれも押出量およびゴム性状（熱入れ度）が従来装置に比較してかなり上昇している。なお、実施装置２においては押出精度が1.0％とかなり大きな値であるが、これは押込み手段がフィードロールのみでは、ギアポンプ式の押出し機に対する未加硫ゴムの充填が不確実となったためであると考えられる。

この発明は、ギアポンプ式の押出し機を有する帯状部材の押出し装置の産業分野に適用できる。

Claims (7)

1. 未加硫ゴムに対して熱入れし帯状体として押出す熱入れ機と、前記熱入れ機から離隔した位置に設置され、供給された未加硫ゴムを押出して帯状部材を成形するギアポンプ式の押出し機と、押出し機より上流側にこれに近接して設置され、熱入れ機から押出され空中を通過してきた帯状体をそのまま引き込んで押出し機に無定形の未加硫ゴムとして押込む押込み手段とを備え、前記熱入れ機と押込み手段との間に張り渡された帯状体にフェスツーンを設け、前記押込み手段は、等速で逆方向に回転するとともに、間を前記帯状体が通過する一対のフィードローラを有している帯状部材の押出し装置。
2. 前記押込み手段は、押出し機と一対のフィードローラとの間に設置され、フィードローラ間を通過してきた未加硫ゴムを押出し機に押込む押込みギアポンプをさらに有する請求項１記載の帯状部材の押出し装置。
3. 前記押込みギアポンプは、前記押出し機の一方のギアに噛み合う噛み合いギアと、前記押出し機の他方のギアおよび前記噛み合いギアの双方から離れて配置されるとともに、前記噛み合いギアと逆方向に等速で回転し、外周が平滑な円周面である押込みローラとを備えた噛み合い式のギアポンプである請求項２記載の帯状部材の押出し装置。
4. 前記噛み合いギアに前記押出し機のギアから駆動力を付与することにより、噛み合いギアを駆動回転させるようにした請求項３記載の帯状部材の押出し装置。
5. 前記押出し機、フィードローラおよび押込みギアポンプに、対応する別々の駆動機構から駆動力を付与することにより、これらを駆動するようにした請求項２記載の帯状部材の押出し装置。
6. 前記押出し機、フィードローラおよび押込みギアポンプに１台の駆動機構からの駆動力を分配付与することにより、これらを駆動するようにした請求項２記載の帯状部材の押出し装置。
7. 前記熱入れ機に投入される未加硫ゴムは、ＭＬ１＋４（100℃）の値が40〜 200の範囲内のゴムである請求項１〜６のいずれかに記載の帯状部材の押出し装置。

Images