JP5913273B2 - ゴムストリップの製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ゴムを圧延してゴムストリップを形成する上下一対のカレンダーロールを具えたゴムストリップの製造装置に関する。
従来、ゴムを連続して吐出するゴム押出機と、吐出されたゴムを所望の断面形状に圧延する上下一対のカレンダーロールとを具えた未加硫のゴムストリップを製造するための製造装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。各カレンダーロールは、回転駆動される金属製のロール本体と、その外側に固着された円筒状のセラミックスからなる外層とを具えている。セラミックスからなる外層は、金属からなるものに比して、未加硫ゴムが付着し難い利点がある。
特開２０１１−１９４７３７号公報
上記のようなカレンダーロールには、ゴム押出機から吐出されたゴムを圧延する際、ゴムの熱が外層を介して伝えられる。温められたカレンダーロールのロール本体や外層は、熱膨張するが、両者の熱膨張率は大きく異なる。具体的には、ロール本体の熱膨張率が、セラミックスの外層の熱膨張率よりも大きい。このため、膨張したロール本体は、その外側に取り付けられた外層を内側から押圧し、外層に亀裂等の損傷を生じさせるおそれがあった。
本発明は、以上のような実状に鑑みなされたもので、セラミックからなるカレンダーロールの外層に生じる亀裂等の損傷を抑制でき、長期間ゴムストリップを連続的に圧延しうるゴムストリップの製造装置を提供することを主たる目的としている。
本発明は、ゴムを連続的に吐出する吐出口を有するゴム押出機と、前記吐出口から吐出されたゴムを圧延してゴムストリップを形成する上下一対のカレンダーロールとを具えたゴムストリップの製造装置であって、前記各カレンダーロールは、回転駆動されるロール本体と、前記ロール本体の外側に同心に配されかつ外周面で前記ゴムを圧延する円筒状の外層とを含み、前記外層は、セラミックスからなり、前記外層と前記ロール本体との間には、周方向に連続する隙間が軸方向の全範囲に亘って形成されており、前記隙間には、前記外層を前記ロール本体と一体に回転させるためのＯリングが挿入されていることを特徴とする。
本発明に係る前記ゴムストリップの製造装置は、前記ロール本体が、内層部と、その外側に配された中間層とを含み、前記内層部又は前記中間層の少なくとも一方には、前記中間層の温度を変化させるための流体が流れる円周方向の溝が設けられており、前記溝のカレンダーロールの軸方向の両側には、前記流体の漏れを防ぐ一対のＯリングが挿入されているのが望ましい。
本発明に係る前記ゴムストリップの製造装置は、前記Ｏリングの断面の最大径が３．０〜６．０mmの範囲であるのが望ましい。
本発明のゴムストリップの製造装置は、各カレンダーロールが、回転駆動されるロール本体と、ロール本体の外側に同心に配されかつ外周面で前記ゴムを圧延する円筒状の外層とを含んでいる。本発明のゴムストリップの製造装置では、各カレンダーロールの外層がセラミックスからなるため、その外周面で圧延されたゴムストリップが、外層から容易に剥離しうる。
また、本発明の製造装置のカレンダーロールは、外層とロール本体との間に、隙間が設けられており、この隙間には、外層をロール本体と一体に回転させるためのＯリングが挿入されている。このようなカレンダーロールでは、前記隙間及びＯリングによって、ロール本体の熱膨張に伴う外層との接触や外層への押圧力が抑制又は軽減される。しかも、Ｏリングによって、ロール本体が回転駆動されると、ロール本体とともに外層も回転駆動される。従って、本発明のゴムストリップの製造装置では、セラミックスからなるカレンダーロールの外層に生じる亀裂等の損傷を抑制でき、長期間ゴムストリップを連続的に圧延しうる。
本発明の一実施形態のゴムストリップの製造装置の側面図である。 図１のカレンダーロール付近の部分拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３の外層の外周面付近の部分拡大図である。 本発明の他の実施形態の外層の外周面付近の拡大断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が、図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態のゴムストリップの製造装置（以下、単に「製造装置」と記載される場合がある）１の側面図が示されている。図１に示されるように、製造装置１は、ゴムを連続的に吐出するゴム押出機２と、ゴム押出機２から吐出されたゴムを圧延してゴムストリップＧを形成する上下一対のカレンダーロール３、３とを具えている。
本実施形態の製造装置１は、例えば、タイヤを作るためのゴムストリップＧを成形する生タイヤの製造装置Ｍに好適に採用される。生タイヤの製造装置Ｍは、例えば、カレンダーロール３からゴムストリップＧを引き取る引取ロールＭ１、引取ロールＭ１の下流側でゴムストリップＧを一時貯留する貯留手段Ｍ２、貯留手段Ｍ２からゴムストリップＧを供給する供給手段Ｍ３、及び、供給手段Ｍ３から供給されたゴムストリップＧが巻き付けられるタイヤ成形ドラムＭ４等を具えている。
図２には、図１のカレンダーロール３付近の部分拡大図が示されている。図２に示されるように、本実施形態のゴム押出機２は、ゴム投入口４ａが設けられたシリンダ４と、シリンダ４内に配されたスクリュー軸５とを含む。本実施形態のゴム押出機２では、ゴム投入口４ａに投入されたゴムをスクリュー軸５で可塑化しながら押し進めることにより、ゴム押出機２の吐出口２ａからゴムが連続的に吐出される。
ゴム押出機２の吐出口２ａは、例えば、予め設定された開口で形成される。この開口は、ゴム押出機２の先端側（下流側）に交換可能に装着された押出ヘッドに設けられているのが望ましい。このような吐出口２ａは、通過するゴムの流れを規制することにより、吐出するゴムを所望の断面形状に予備成形することができる。
本実施形態のゴム押出機２の先端側には、一対のカレンダーロール３、３を枢支するためのローラホルダ６が取り付けられている。一対のカレンダーロール３、３の間には、隙間が設けられている。吐出口２ａから吐出されたゴムは、このカレンダーロール３、３の間の隙間を通過し、最終断面形状を有するゴムストリップＧに圧延される。
図３には、図２のＡ−Ａ断面図が示されている。図３に示されるように、各カレンダーロール３は、回転駆動されるロール本体７と、ロール本体７の外側に同心に配され、ロール本体７と共に回転駆動される円筒状の外層８とを含んでいる。
本実施形態のロール本体７は、例えば、ＳＣＭ等の炭素鋼を材質とする金属からなる軸体である。ロール本体７の両端は、それぞれローラホルダ６、６に回転自在に枢支されている。ロール本体７、７は、例えば、ギヤーなどの連係手段９を介して駆動手段（図示省略）に連結されている。これにより、一対のカレンダーロール３、３は、例えば、互いに同速度かつ逆向きに回転可能である。
外層８は、セラミックスからなり、ゴム押出機２から吐出されたゴムを圧延する外周面８Ｓを有している。セラミックスは、例えば、金属に比べて、未加硫のゴムとの粘着性が低い。従って、このような外層８によれば、外周面８Ｓで圧延されたゴムストリップＧが付着しにくく、容易に剥離させることができる。
本実施形態の外層８には、アルミナ（Ａｌ ２ Ｏ ３ ）を少なくとも７５％以上含むアルミナ系ファインセラミックスが好適に採用される。このような外層８は、ゴムストリップＧの剥離をより一層容易にする。外層８には、より好ましくは、アルミナを９０％以上、より好ましくはアルミナを９８％以上含むものが好適に採用される。
外層８の外周面８Ｓは、例えば、表面粗さが１．００〜１．５０μｍの梨地模様が形成された梨地面であるのが望ましい。また、一方のカレンダーロール３の外層８の外周面８Ｓには、ゴムをカレンダーロール３の周方向に沿って圧延するための案内溝８ａが形成されるのが望ましい。このような外層８は、ゴムストリップＧを外周面８Ｓからより一層容易に剥離させるのに役立つ。
外層８の厚さは、例えば、６．０〜１０．０mmの範囲であるのが望ましい。外層８の厚さが６．０mm未満の場合、ゴム圧延時の圧力により、外層８が早期に損傷するおそれがある。逆に、外層８の厚さが１０．０mmより大きい場合、カレンダーロール３の重量が増加する他、ゴム圧延時、ゴムから伝わる熱を効果的に放出できないおそれがある。
図４には、図３の外層８の外周面８Ｓ付近の部分拡大図が示されている。図４に示されるように、外層８とロール本体７との間には、周方向に連続する隙間Ｐが、軸方向の全範囲に亘って設けられている。この隙間Ｐには、外層８をロール本体７と一体に回転させるためのＯリング１０が圧縮された状態で挿入されている。
本実施形態のカレンダーロール３では、ゴム押出機２から吐出されたゴムを圧延する際、ゴムの熱が外層８を介して伝えられる。このため、温められたロール本体７は、熱膨張する。本実施形態のカレンダーロール３では、隙間Ｐによって、ロール本体７の熱膨張に伴う外層８との接触や外層８への押圧力が抑制又は軽減される。しかも、隙間Ｐに圧縮状体で挿入されたＯリング１０の摩擦力により、ロール本体７とともに外層８も回転駆動される。従って、本実施形態の製造装置１では、セラミックスからなる外層８に生じる亀裂等の損傷を抑制でき、ゴムストリップＧを長期間連続的に圧延しうる。
隙間Ｐは、例えば、０．０２〜０．０５mmの範囲であるのが望ましい。隙間Ｐが０．０２mm未満の場合、ロール本体７の熱膨張に伴う外層８への押圧力を抑制する効果が十分に発揮できず、外層８が早期に損傷するおそれがある。逆に、隙間Ｐが０．０５mmより大きい場合、Ｏリング１０の遊びが大きくなり、ゴムを圧延する際、Ｏリングによりロール本体７と外層８とを一体に保持できず、例えば、ロール本体７と外層８とにガタが生じ、ゴムストリップＧの成形精度を低下させるおそれがある。
本実施形態では、隙間Ｐにカレンダーロール３の軸方向に距離を隔てて一対のＯリング１０、１０が挿入されている。各Ｏリング１０は、ロール本体７の外周面７Ｓに設けられた取付溝７ａに嵌合されている。これによりＯリング１０の位置ズレが防止される。Ｏリング１０は、ロール本体７及び外層８を一体に保持するために、例えば、ゴムからなるのが望ましい。
本実施形態のＯリング１０の断面の最大径ｄは、例えば、好ましくは３．０mm以上、好ましくは６．０mm以下であり、より好ましくは４．０mm以下である。Ｏリング１０の最大径ｄが３．０mm未満の場合、Ｏリング１０と外層８及びロール本体７との接触面が小さく、外層８とロール本体７とを一体に回転させるのが困難となるおそれがある。逆に、Ｏリング１０の最大径ｄが６．０mmより大きい場合、Ｏリング１０の弾性変形が大きくなり、ロール本体７と外層８とにガタが生じ、ゴムストリップＧの成形精度を低下させるおそれがある。
本実施形態では、ロール本体７と外層８とのガタを抑制するため、例えば、ロール本体７に一対のフランジ部１１ａ、１１ｂが設けられている。フランジ部１１ａは、ロール本体７の軸方向の一方に形成されている。フランジ部１１ｂは、ロール本体７の軸方向の他方に螺着され、脱着自在に設けられている。本実施形態では、フランジ部１１ａ、１１ｂと外層８とが密接するように配されている。このため、フランジ部１１ａ、１１ｂは、外層８がロール本体７の軸方向へ位置ズレするのを抑制しうる。
図３又は図４に示されるように、本実施形態のカレンダーロール３は、外層８、好ましくは外層８の外周面８Ｓの温度を調節する調温手段１３を含んでいる。調温手段１３は、例えば、冷水又は温水が流れる流路１３ａと、流路１３ａに冷水又は温水を供給する供給手段１３ｂとを含んでいる。以下、本実施形態では、流路１３ａに冷水が供給される場合について説明される。冷水は、例えば、２５℃前後の一般的なもの（工業用水）であってもよいが、本実施形態では、例えば、冷凍機により５〜１０℃の範囲に冷却されたものが望ましい。
本実施形態の流路１３ａは、ロール本体７の外表面７Ｓに凹設されて周方向に連続してのびる周方向溝１４と、ロール本体７の一端からのび、周方向溝１４に導通する第１の導通孔１５ａと、ロール本体７の他端からのび、周方向溝１４に導通する第２の導通孔１５ｂとを含んでいる。
本実施形態の周方向溝１４は、その両側に位置するＯリング１０によってシールされている。これにより、流路１３ａとカレンダーロール３の外部とが遮断され、冷水の漏れが防止される。本実施形態の導通孔１５ａ、１５ｂは、例えば、ロール本体７の軸芯上を通る横孔１６ａ、１６ｂと、横孔１６ａ、１６ｂから周方向溝１４まで半径方向にのびる縦孔１７ａ、１７ｂとを含んでいる。一方の縦孔１７ａは、他方の縦孔１７ｂに対し、ロール本体７の周方向に位置を違えて形成されるのが望ましい。
本実施形態の調温手段１３によれば、例えば、第１の導通孔１５ａに供給された冷水が、周方向溝１４を介して第２の導通孔１５ｂから排出される。このとき、周方向溝１４をシールする外層８と冷水とが接するため、外層８の外周面８Ｓを効果的に冷却しうる。
図５には、本発明の他の実施形態の外層８の外周面８Ｓ付近の部分拡大図が示されている。図５に示される実施形態では、ロール本体７が、軸体である内層部２０と、その外側に配された円筒状の中間層２１とを含んでいる。
内層部２０は、図３に示される実施形態のローラ本体７と同様に、ローラホルダ６、６に枢支されるとともに、連係手段９に連結されている。内層部２０の外周面２０Ｓには、一対のＯリング２２がそれぞれ嵌合される一対の取り付け溝２０ａ、２０ａが設けられている。
中間層２１は、内層部２０の外側に、内層部２０と同心に配され、内層部２０との間に隙間が形成されている。この隙間により、内層部２０の熱膨張が吸収されるため、内層部２０の熱膨張が外層８に与える影響が抑制される。
中間層２１は、内層部２０の取り付け溝２０ａに挿入されたＯリング２２により、内層部２０と一体に回転可能に保持されている。中間層２１の外周面２１Ｓには、一対の各Ｏリング１０が嵌合される一対の取り付け溝２１ａ、２１ａが設けられている。
図５の実施形態の外層８は、中間層２１の外側に、内層部２０と同心に配され、中間層２１との間に隙間Ｐが形成されている。外層８は、中間層２１の取り付け溝２１ａに挿入されたＯリング１０により、中間層２１と一体に回転可能に保持されている。この実施形態のカレンダーロール３では、隙間Ｐによって、中間層２１の熱膨張に伴う外層８との接触や外層８への押圧力が抑制又は軽減される。従って、外層８に生じる亀裂等の損傷を抑制でき、ゴムストリップＧを長期間連続的に圧延しうる。さらに、ゴムの圧延時、外層８に大きな圧力が作用しても、撓んだ外層８が中間層２１に支えられるため、外層８の損傷がより一層抑制される。
図５の実施形態の調温手段１３は、流路１３ａの周方向溝１４が、内層部２０の外周面２０Ｓに設けられている。周方向溝１４は、取り付け溝２０ａ、２０ａの間を周方向にのびる溝により構成されている。この周方向溝１４は、中間層２１の内周面及び各Ｏリング２２によりシールされている。
図５の実施形態のカレンダーロール３によれば、ゴムを圧延する際、例えば、長期使用により外層８に外層８を貫通するような亀裂等の損傷が生じても、流路１３ａを流れる冷水が、外層８の外周面８Ｓに漏れ出すおそれがない。このため、ゴムストリップＧの水濡れを防止することができる。
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
１ ゴムストリップの製造装置
２ ゴム押出機
２ａ 吐出口
３ カレンダーロール
７ ロール本体
８ 外層
８Ｓ 外周面
１０ Ｏリング
Ｇ ゴムストリップ
Ｉ 隙間

Claims (3)

  1. ゴムを連続的に吐出する吐出口を有するゴム押出機と、前記吐出口から吐出されたゴムを圧延してゴムストリップを形成する上下一対のカレンダーロールとを具えたゴムストリップの製造装置であって、
    前記各カレンダーロールは、回転駆動されるロール本体と、前記ロール本体の外側に同心に配されかつ外周面で前記ゴムを圧延する円筒状の外層とを含み、
    前記外層は、セラミックスからなり、
    前記外層と前記ロール本体との間には、周方向に連続する隙間が軸方向の全範囲に亘って形成されており、
    前記隙間には、前記外層を前記ロール本体と一体に回転させるためのＯリングが挿入されていることを特徴とするゴムストリップの製造装置。
  2. 前記ロール本体は、内層部と、その外側に配された中間層とを含み、
    前記内層部又は前記中間層の少なくとも一方には、前記中間層の温度を変化させるための流体が流れる円周方向の溝が設けられており、
    前記溝のカレンダーロールの軸方向の両側には、前記流体の漏れを防ぐ一対のＯリングが挿入されている請求項１記載のゴムストリップの製造装置。
  3. 前記Ｏリングの断面の最大径が３．０〜６．０mmの範囲である請求項１又は２に記載のゴムストリップの製造装置。
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