JP5739691B2

JP5739691B2 - ゴム部材の冷却装置

Info

Publication number: JP5739691B2
Application number: JP2011045016A
Authority: JP
Inventors: 翠田中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: JP2012179833A

Description

本発明は、押出機から押し出されて成形されたゴム部材を冷却する冷却装置に関するもので、特に、水槽内にコンベヤを備えたゴム部材の冷却装置に関する。

従来、押出機から押し出された成形品は高温であるため、図５に示すように、押出機５０から押し出された直後の成型品Ｔを冷却水Ｗが収納された水槽６０内を通過させて冷却して硬化させるようにしている。水槽６０内を通過した成型品Ｔは水槽６０の下流側において引取機７０に引き取られて後工程に受け渡され、その後、所定の寸法にカットされる（例えば、特許文献１，２参照）。
ところで、成型品Ｔが、例えば、トレッド部材などゴム部材である場合には、図６に示すように、水槽６０内にコンベヤ（水槽内コンベヤ）６１を設けて、ゴム部材２０を、下半分のみが水没した状態で搬送しながら冷却するとともに、上面を水槽６０の上部に設けられたシャワー６２から散布される冷却水ｗにより冷却するようにしている。
ゴム部材２０を全部水没させないのは、ゴムの比重が水よりも軽いためにゴム部材２０が水槽６０内で浮き上がり、その結果、蛇行が生じることで、ゴム部材２０の受け取りに不具合が生じることを防止するためである。

特開昭６１−３５９２８号公報特開２００２−３５５８８１号公報

ところで、ゴム部材２０を受取り際には、ゴム部材２０を十分に冷却しておく必要があるが、ゴム部材２０のゲージの厚い場合には、冷え切るまで時間がかかるため、現状では、温かい状態で受け取っていた。しかし、ゴム部材２０の温度が高い場合には、ゴム部材２０は伸び易くかつ変形し易いため、定長カット後の部材収縮による長さのバラつきが大きくなってしまうだけでなく、表面にゴム中成分である脂肪酸亜鉛が析出し易いため成型時の部材接着性が低下するといった問題点があった。
そこで、ゴム部材２０の搬送速度を遅くしてゴム部材２０の水槽６０を通過する時間を長くすることが考えられるが、搬送速度を低下させると生産性が低下してしまう。
また、水槽６０の長さを長くすればゴム部材２０を十分冷却することは可能であるが、設備が大型化してしまうという欠点がある。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、水槽の長さを長くすることなく、押出機から押し出されたゴム部材を効率よく冷却することのできるゴム部材の冷却装置を提供することを目的とする。

本願発明は、押出機から押し出されるゴム部材を冷却する冷却水を収納する水槽と、前記水槽内に設けられ前記ゴム部材を搭載して当該ゴム部材の長手方向に搬送するコンベヤとを備えたゴム部材の冷却装置であって、前記コンベヤは、搬送面に滑り止め用の突起が形成されたコンベヤベルトを備え、上昇部と下降部とが交互に配置されて上下方向に蛇行する搬送路を有するベルトコンベヤで、前記搬送路の凸部では、前記ゴム部材の上面が水面上にありかつ下面が水面下にあり、前記搬送路の凹部では、前記ゴム部材の上面が水面下にあるように、前記上昇部と前記下降部とが配置されていることを特徴とする。
なお、凸部は上下方向に蛇行する搬送路が上昇部から下降部に転ずる部分を指し、凹部は搬送路が下降部から上昇部に転ずる部分を指す。
このような構成の水槽コンベヤによりゴム部材を搬送すれば、水槽の長さを変えることなく、水槽内コンベヤの搬送路の長さを長くすることができるので、ゴム部材を効率よくかつ十分に冷却することができるとともに、滑り止め用の突起により、ゴム部材の滑り落ちを確実に防止することができるので、ゴム部材を安定して搬送することができる。

また、本願発明は、前記上昇部と水面とのなす角度及び前記下降部と水面とのなす角度が、１０°〜８０°の範囲にあることを特徴とする。
これにより、搬送路に傾斜部（上昇部と下降部）を設けてもゴム部材を安定して搬送することができる。
また、本願発明は、前記水槽の上部に、前記ゴム部材の上面に冷却水を散布するシャワーが設けられていることを特徴とする。
これにより、ゴム部材の水面上にある部分についても十分冷却できるので、ゴム部材を均一に冷却することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係るゴム部材の冷却装置の構成を示す図である。本発明による水槽内コンベヤの拡大図である。本発明によるコンベヤベルトを示す図である。本発明によるゴム部材のコンベヤベルトを示す図である。従来の押出成形装置の概要を示す図である。従来の水槽内コンベヤを示す図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は本実施の形態に係るゴム部材の冷却装置の構成を示す図である。ゴム部材の冷却装置１０は、水槽１１と水槽内コンベヤ１２とシャワー１３と冷却手段１４とを備える。
押出機５０の押出ヘッド５４から押し出されたゴム部材２０は、ゴム部材２０の長手方向に搬送されるので、以下、図１，２の左側である押出機５０が設置されている側を前側もしくは上流側、図１，２の右側を後側もしくは下流側という。
水槽１１は押出機５０の押出ヘッド５４の下流側に設置される。
水槽１１は前後方向に長い箱状を成し、前側の壁面１１１にはゴム部材２０を水槽１１内に導入するための貫通孔を有する導入部材１１ａが取り付けられており、後側の壁面１１２にはゴム部材２０を水槽１１から排出するための貫通孔を有する排出部材１１ｂが取付けられている。また、底板１１３には冷却水Ｗを水槽１１内に導入するための冷却水供給孔１１ｃと余剰分の冷却水Ｗを水槽１１内から排出する冷却水排水孔１１ｄとが設けられている。なお、導入部材１１ａの貫通孔の周囲と排出部材１１ｂの貫通孔の周囲には水漏れを防止するための図示しないシール材がそれぞれ取付けられている。

水槽内コンベヤ１２は、図２に示すように、水槽１１の水面下に配置された複数のプーリー１２１〜１２５とこれらのプーリー１２１〜１２５に掛け渡されたコンベヤベルト１２６とを備えたベルトコンベヤで、上昇部１２ａと下降部１２ｂとが交互に配置されて上下方向に蛇行する搬送路を有している。
具体的には、前側（上流側）から数えて奇数番目のプーリー１２１，１２３，１２５を水槽１１の底板１１３側に配置し、偶数番目のプーリー１２２，１２４を水面側に配置することで、プーリー１２１，１２２間、及び、プーリー１２３，１２４間を搬送方向下流側が上流側よりも高くなるような傾斜を有する上昇部１２ａとし、プーリー１２２，１２３間、及び、プーリー１２４，１２５間を搬送方向下流側が上流側よりも低くなるような傾斜を有する下降部１２ｂとした。なお、プーリー１２５，１２１間はコンベヤベルト１２６の戻り部１２ｃである。以下、上昇部１２ａと下降部１２ｂとを傾斜部という。

前記構成の水槽内コンベヤ１２では、搬送路の上昇部１２ａから下降部１２ｂに転ずる部分に位置するプーリー１２２，１２４近傍が搬送路の凸部となり、下降部１２ｂから上昇部１２ａに転ずる部分に位置するプーリー１２３近傍が搬送路の凹部となる。本例では、コンベヤベルト１２６上に搭載されたゴム部材２０がプーリー１２２，１２４上を通過するときにゴム部材２０の上面２０ａが水面上に位置するようにプーリー１２２，１２４の高さを調整し、プーリー１２３上を通過するときにゴム部材２０の上面２０ａが水面下に位置するようにプーリー１２３の高さを調整している。プーリー１２１，１２５の高さはプーリー１２３の高さと同じである。
コンベヤベルト１２６上を搬送されるゴム部材２０は、下半分のみが水没した状態で搬送されるので、ゴム部材２０の水槽１１内での浮き上がりがない。また、搬送路に傾斜部が設けてあるので、水槽内コンベヤ１２の搬送路の長さを、図５に示した従来の水平な搬送路を有する水槽コンベヤ６１の搬送路の長さＬ₀よりも長くすることができる。
具体的には、上昇部１２ａの延長方向と水面との成す角度及び下降部１２ｂの延長方向と水面との成す角度をθとすると、搬送路の長さＬは、Ｌ＝Ｌ₀/cosθ＞Ｌ₀となる。以下、θをコンベヤ角度という。
なお、水面上に位置するゴム部材２０の上面２０ａは、後述するように、シャワー１３から散布される冷却水ｗにより冷却される。

コンベヤ角度θは、１０°〜８０°の範囲とすることが好ましい。これは、コンベヤ角度θが１０°未満であると、搬送路の長さＬ₀の増加率が小さ過ぎるので、十分な冷却効果を得られず、逆に、８０°を超えると、ゴム部材２０が上昇部１２ａを登るときに滑り落ちる恐れがあるからである。
また、本例では、ゴム部材２０が上昇部１２ａを登るときの滑り防止対策として、図３に示すように、コンベヤベルト１２６の表面（プーリーとは反対側の面）に複数の突起状の滑り止め１２６ｋを設けている。これにより、コンベヤベルト１２６とゴム部材２０との間の摩擦力を大きくできるので、コンベヤ角度θが大きい（例えば、θ＞４５°）場合でも、ゴム部材２０の滑り落ちを確実に防止することができる。なお、コンベヤベルト１２６の表面に設けられる滑り止め１２６ｋの数、形状、配列等については、ゴム部材２０の搬送速度やコンベヤ角度θにより適宜決定される。

シャワー１３は、水槽１１の上部、詳細には、ゴム部材２０の搬送路の上部に設けられたシャワー支持部材１３Ｎに取り付けられて、搬送されるゴム部材２０の上面２０ａに冷却水ｗを散布する。シャワー１３は、水槽１１の前後方向に沿って複数個設けられる。
冷却手段１４は、箱状の冷却用水槽１４ａと、冷却用水槽１４ａを冷却槽１４ｍと供給槽１４ｎの２つの領域に分割する仕切り板１４ｂとを備える。この仕切り板１４ｂの下端側は冷却用水槽１４ａの底部よりも高い位置にあり、冷却槽１４ｍと供給槽１４ｎとは、冷却用水槽１４ａの底部側で連通している。
冷却槽１４ｍ内には冷却槽１４ｍ内の水を冷却する冷却機１４ｃが設けられており、冷却槽１４ｍで冷却された水は、仕切り板１４ｂの下部から供給槽１４ｎ側へ移動する。
供給槽１４ｎ内の水は、給水ポンプ１４ｐにより配管１５ｐ内に送り出されて水槽１１の底板１１３に設けられた冷却水供給孔１１ｃから水槽１１内に供給される。一方、水槽１１の余剰水は、排水ポンプ１４ｑにより冷却水排水孔１１ｄから配管１５ｑを通って冷却槽１４ｍに戻されるので、水槽１１内の水面の高さと水の温度とをほぼ一定に保つことができる。

次に、本例のゴム部材の冷却装置１０を用いて押出機５０から押し出されたゴム部材２０を冷却する方法について説明する。
熱入れロールで加熱されたゴム材料は、図１に示すように、押出機５０のホッパー５１にからシリンダー５２内に投入され、回転するスクリュー５３によりシリンダー５２の先端側に搬送され、押出ヘッド５４の押出口５４ｈから押し出される。押出口５４ｈには、押し出されるゴム部材２０を所定の断面形状に成形するための開口部５５ｈが形成された口金５５が取り付けられており、この開口部５５ｈから所定の断面形状を有するゴム部材２０が連続的に押し出される。
押出機５０から押し出されたゴム部材２０は、導入部材１１ａの貫通孔から水槽１１内に入り、コンベヤベルト１２６に搭載され、コンベヤベルト１２６により形成された上下方向に蛇行する搬送路に沿って水槽１１の前方から後方に搬送される。
水槽１１内において、ゴム部材２０は、水槽１１内の冷却水Ｗとシャワー１３から散布される冷却水ｗとにより冷却されて硬化される。本例では、水槽１１内の余剰水を排水ポンプ１４ｑで冷却用水槽１４ａの冷却槽１４ｍに送って冷却機１４ｃで冷却した後、この冷却された冷却水を供給槽１４ｎから給水ポンプ１４ｐにより水槽１１に戻すようにしている。これにより、水槽１１内の冷却水Ｗの温度上昇を防ぐことができるので、ゴム部材２０を安定して冷却することができる。

水槽内コンベヤ１２の搬送路の長さＬは、上記のように、従来の水平な搬送路を有する水槽コンベヤ６１の搬送路の長さをＬ₀としたときに、Ｌ＝Ｌ₀/cosθとなるので、水槽１１の長さが従来の水槽６０の長さと同じであっても、水槽内コンベヤ１２の搬送路の長さが（１/cosθ）倍だけ長くなる。したがって、水槽１１中で冷却されるゴム部材２０の表面積が大きくなるので、ゴム部材２０のゲージが厚い場合でも、水槽１１の長さを長くすることなく、ゴム部材２０を効率よくかつ十分に冷却することができる。
水槽１１内で冷却されて硬化されたゴム部材２０は、排出部材１１ｎの貫通孔から水槽１１の外部に排出され、引取機７０に受け渡された後所定の寸法にカットされる。

このように本実施の形態では、ゴム部材２０を冷却する水槽１１中に設けられてゴム部材２０を搬送する水槽コンベヤ１２を、上昇部１２ａと下降部１２ｂとが交互に配置されて上下方向に蛇行する搬送路を有するベルトコンベヤとするとともに、搬送路の凸部であるプーリー１２２，１２４近傍ではゴム部材２０の上面２０ａが水面上にありかつ下面２０ｂが水面下にあり、搬送路の凹部であるプーリー１２３近傍ではゴム部材２０の上面２０ａが水面下にあるように、プーリー１２１〜１２５を配置したので、水槽内コンベヤ１２の搬送路の長さＬを長くすることができる。したがって、ゴム部材２０のゲージが厚い場合でも、水槽１１の長さを長くすることなく、ゴム部材２０を効率よくかつ十分に冷却することができる。
また、コンベヤベルト１２６の表面に複数の突起状の滑り止め１２６ｋを設けたので、コンベヤ角度θが大きい場合でも、ゴム部材２０の滑り落ちを確実に防止できる。
また、ゴム部材２０を十分冷却した状態で受取れるので部材収縮率が安定し、定長カット後の長さのバラつきを抑制することができる。
更に、脂肪酸亜鉛が析出も抑制できるので、タイヤの成型時において接着性が低下することがない。したがって、生タイヤの成型不良を低減することができる。
また、ゴム部材２０のゲージが薄い場合には、ゴム部材２０の搬送速度を増加させても従来と同じ冷却が行えるので、生産効率を高めることができる。

なお、前記実施の形態では、水槽コンベヤ１２に上昇部１２ａと下降部１２ｂとをそれぞれ２箇所ずつ設けたがこれに限るものではない。上昇部１２ａと下降部１２ｂの数は、水槽１１の長さやコンベヤ角度θの大きさなどにより、適宜設定すればよい。また、上昇部１２ａの水面近くのコンベヤ角度θを大きくし水深の深いところではコンベヤ角度θを小さくするなど、上昇部１２ａもしくは下降部１２ｂのコンベヤ角度θを途中で変更してもよい。
また、上記例では、上昇部１２ａと下降部１２ｂのコンベヤ角度を同じにしたが、上昇部１２ａのコンベヤ角度と下降部１２ｂのコンベヤ角度とが異なってもよい。いずれの場合にも、コンベヤ角度を１０°〜８０°の範囲にする必要があることはいうまでもない。
また、上記例では、押出機５０の押出口５４ｈと水槽１１とを直結した構成としたが、押出機５０と水槽１１との間に導入コンベヤ５７を設けてもよい。図４に示すように、導入コンベヤ５７を設けることで、導入部材１１ａを省略して、冷却するゴム部材２０を水槽１１の上部（水面上）から水槽１１内に導入することもできる。このとき、ゴム部材２０は水槽内コンベヤ１２の上流側に位置する下降部１２ｂに導入される。また、水槽内コンベヤ１２の引取機７０側の上昇部１２ａから取り出すようにすれば、排出部材１１ｂも省略できるので、水槽１１に貫通孔を形成する必要がないという利点がある。
また、本発明によるゴム部材の冷却装置１０は、トレッドやサイドウオールなどのタイヤに用いられるゴム部材の冷却だけでなく、ゴムベルトなどのゴム部材の冷却にも適用可能である。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

本発明によれば、水槽の長さを長くすることなく、押出機から押し出されたゴム部材を効率よく冷却することができるので、厚みの厚いゴム部材であっても十分に冷却することのできる冷却装置を提供することができる。

１０ゴム部材の冷却装置、１１水槽、
１２水槽内コンベヤ、１２ａ上昇部、１２ｂ下降部、１２ｃ戻り部、
１２１〜１２５プーリー、１２６コンベヤベルト、１２６ｋ滑り止め、
１３シャワー、１３Ｎシャワー支持部材、
１４冷却手段、１４ａ冷却用水槽、１４ｂ仕切り板、１４ｃ冷却機、
１４ｍ冷却槽、１４ｎ供給槽、１４ｐ給水ポンプ、１４ｑ排水ポンプ、
１５ｐ，１５ｑ配管、２０ゴム部材。

Claims

押出機から連続して押し出されるゴム部材を冷却する冷却水を収納する水槽と、前記水槽内に設けられ前記ゴム部材を搭載して当該ゴム部材の長手方向に搬送するコンベヤとを備えたゴム部材の冷却装置であって、
前記コンベヤは、搬送面に滑り止め用の突起が形成されたコンベヤベルトを備え、上昇部と下降部とが交互に配置されて上下方向に蛇行する搬送路を有するベルトコンベヤで、
前記搬送路の凸部では、前記ゴム部材の上面が水面上にありかつ下面が水面下にあり、
前記搬送路の凹部では、前記ゴム部材の上面が水面下にあるように、前記上昇部と前記下降部とが配置されていることを特徴とするゴム部材の冷却装置。
前記上昇部と水面とのなす角度及び前記下降部と水面とのなす角度が、１０°〜８０°の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のゴム部材の冷却装置。
前記水槽の上部には、前記ゴム部材の上面に冷却水を散布するシャワーが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム部材の冷却装置。