JP6209016B2 - 環状ゴム部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、押出成形された環状ゴム部材の製造方法及びこの方法に用いる押出機に関する。

空気入りタイヤは、トレッド部材、サイドウォール部材、ビード部材等、種々の部材から構成されている。これらの部材が貼り合わされて生タイヤが得られる。この生タイヤが加硫成型されて空気入りタイヤが得られる。

このビード部材は、ビードコアを構成するコア部材とビードエイペックスを構成するエイペックス部材とを備えている。このコア部材は、環状の形状を備えている。このエイペックス部材は未加硫ゴムが押出成形されて得られている。このエイペックス部材は、このコア部材の外周面に貼り付けられる。コア部材に貼り付けられたエイペックス部材の両端が接合される。エイペックス部材は環状にされる。この様に、環状にされたビード部材が得られる。

このエイペックス部材は、環状にされたビード部材の外周側に環状に配置される。エイペックス部材は、内周側と外周側とで円周方向長さの差を生じる。この長さの差により内部応力が生じる。エイペックス部材は、半径方向外向きに先細りの断面形状に形成される。この内部応力により、半径方向外向きに先細りに形成された外周先端部で変形が生じ易い。この外周先端部は、変形及び破損などの不具合を生じる易い。

特許文献１では、押出成形されたゴム組成物の断面積が先端から後端に向かって徐々に小さくされる。このゴム組成物がコア部材の外周面に先端側から半径方向外向きに渦巻き状に積み重ねられる。渦巻き状に積み重ねられて、エイペックス部材が半径方向外向きに先細りに形成される。このように形成されたエイペックス部材は、外周先端部の内部応力の発生が抑制される。このエイペックス部材では、外周先端部の変形が抑制される。

特許文献２では、エイペックス部材の周方向の伸びを測定する方法が開示されている。この周方向の伸びを管理することで、周方向に均一なビードエイペックス部材が得られる。エイペックス部材の周方向の伸びを管理することで、エイペックス部材の変形を管理しうる。特許文献１及び特許文献２の方法を採用することで、エイペックス部材の外周先端部の変形を抑制することが出来る。

特開２００５−１５３１４５号公報 特開２０１１−２４０６０１号公報

特許文献１の方法では、押出成形されたゴム組成物の断面積を、先端から後端に向かって徐々に小さくする必要がある。このゴム組成物の断面積を所定の精度で管理する必要がある。特許文献２の方法では、周方向の伸びを測定するための標点を形成する必要がある。更にこの標点間の距離を測定する必要がある。特許文献１及び特許文献２の方法は、いずれも生産コスト及び設備コストが増加する。

本発明の目的は、高品質の環状ゴム部材を簡易に得られる製造方法の提供にある。

本発明に係る環状ゴム部材の製造方法は、未加硫ゴムからなるゴム組成物が押出成形されて長手方向に湾曲したゴム部材が形成される押出工程と、このゴム部材の長手方向一端と他端とを接合して環状ゴム部材が形成される環状成形工程とを備えている。
この押出工程において、口金は内周流路と外周流路とを備えている。湾曲したゴム部材は、その湾曲形状の内周側の基端部と外周側の先端部とからなっている。この内周流路は基端部を形成している。この外周流路は先端部を形成している。この基端部と先端部とが接合されて環状ゴム部材が形成されている。この外周流路の流路距離は、内周流路の流路距離より小さくされている。

好ましくは、上記環状成形工程では、環状のコア部材が準備されている。上記ゴム部材の基端部は、このコア部材の外周面に貼り合わされている。このゴム部材の長手方向一端と他端とを接合して環状ゴム部材が形成されている。この環状ゴム部材は、エイペックス部材である。

好ましくは、上記口金の突出口の外周流路の開口面積Ｓ１と内周流路の開口面積Ｓ２と比Ｓ２／Ｓ１は、０．２以上０．２５以下にされている。

好ましくは、上記内周流路と外周流路とのうち、外周流路の内壁面がメッキ処理されている。

好ましくは、上記押出工程において、温度制御装置が準備されている。この温度制御装置は、外周流路を流動するゴム組成物の温度を内周流路を流動するゴム組成物の温度より高く調整している。更に、好ましくは、上記内周流路を流動するゴム組成物の温度は、５０℃以上７０℃以下にされている。上記外周流路を流動するゴム組成物の温度は、８０℃以上９０℃以下にされている。

本発明に係る環状ゴム部材の押出機は、未加硫のゴム組成物が押し出されて長手方向に湾曲したゴム部材を形成する口金を備えている。この口金は、ゴム組成物が通される内周流路と外周流路とを備えている。この湾曲したゴム部材は、内周側の基端部と外周側の先端部とからなっている。この内周流路が基端部を形成している。この外周流路が先端部を形成している。この基端部と先端部とが接合されてゴム部材が形成されている。この外周流路の流路距離は、内周流路の流路距離より小さくされている。

本発明に係る製造方法では、口金の外周流路の流路距離が内周流路の流路距離より小さくされているので、外周流路の流動抵抗が内周流路のそれに比べて小さくされている。これにより、押出成形されたゴム部材は、先端部を外周側とし、基端部を内周側として湾曲して押し出される。このゴム部材が環状にされたゴム部材では、変形が抑制される。本発明にかかる方法によれば、簡易な設備で高品質の環状ゴム部材が得られる。

図１は、本発明の一実施形態に係るエイペックス部材の製造方法のための押出機が示された概念図である。 図２は、図１の押出機の口金の拡大図である。 図３は、図１の矢印IIIの向きに見られた口金の説明図である。 図４は、図１の直線IV−IVに沿って矢印IVの向きに見られた口金の説明図である。 図５は、図１の押出機で製造されたエイペック部材と、コア部材とからなるビード部材が示された正面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１に示された押出機１２は、シリンダー１４、スクリュー１６及び口金１８を備えている。この口金１８は、受入部２０、分岐部２２、突出部２４及び断熱部２６を備えている。この分岐部２２は、外周部２８及び内周部３０を備えている。矢印Ａは、この押出機１２における、上流から下流に向かう押出向きを示している。

スクリュー１６は、シリンダー１４の室内３２に配置されている。このスクリュー１６が室内３２の軸方向を回転軸に回転可能に取り付けられている。このシリンダー１４の下流には、口金１８が取り付けられている。

図２に示される様に、口金１８の受入部２０は、受入口３４を備えている。この受入口３４は、シリンダー１４の室内３２に連続している（図１参照）。

分岐部２２は、受入部２０の下流に位置している。分岐部２２は、外周部２８に形成された外周路３６と、内周部３０に形成された内周路３８とを備えている。この外周路３６の入口３６ａと内周路３８の入口３８ａとが受入口３４に連続している。この分岐部２２で、この口金１８の流路は、受入口３４から外周路３６と内周路３８とに分岐している。

突出部２４は、分岐部２２の下流に位置している。突出部２４は、外周路４０と内周路４２とが形成されている。この外周路４０の入口４０ａは、分岐部２２の外周路３６の出口３６ｂに連続している。内周路４２の入口４２ａは、分岐部２２の内周路３８の出口３８ｂに連続している。外周路４０の出口４０ｂは突出口４４を構成している。内周路４２の出口４２ｂは、突出口４６を構成している。この外周路４０と内周路４２とは、下流に向かって徐々に接近して形成されている。この外周路４０の突出口４４と内周路４２の突出口４６とが一体となって、一つの突出口４８を構成している。突出部２４では、外周路４０の流路距離が内周路４２の流路距離より小さくされている。

この口金１８では、外周路３６と外周路４０とからなる外周流路５０と、内周路３８と内周路４２とからなる内周流路５２とが形成されている。この口金１８では、外周流路５０の流路距離が、内周流路５２の流路距離より小さくされている。

図３には、この突出部２４の出口４０ｂの開口形状と出口４２ｂの開口形状とが示されている。図３に示されるＳ１は、出口４０ｂの開口面積を示している。言い換えると、面積Ｓ１は、外周流路５０の突出口４４の開口面積を示している。Ｓ２は、出口４２ｂの開口面積を示している。言い換えると、面積Ｓ２は、内周流路５２の突出口４６の開口面積を示している。この口金１８の突出口４８の開口面積は、この面積Ｓ１と面積Ｓ２との和で示される。この口金１８では、面積Ｓ１は面積Ｓ２より大きくされている。

図４に示されるＳ３は、外周路４０の入口４０ａの開口面積を示している。Ｓ４は、内周路４２の入口４２ａの開口面積を示している。分岐部２２では、外周路３６の入口３６ａの開口面積と、内周路３８の入口３８ａの開口面積は同じにされている。外周路３６の出口３６ｂの開口面積が、この入口４０ａの開口面積Ｓ３と同じにされている。内周路３８の出口３８ｂの開口面積が、この入口４２ａの開口面積Ｓ４と同じにされている。

この口金１８では、外周流路５０の入口の開口面積と内周流路５２の入口の開口面積とが同じにされており、外周流路５０の出口の開口面積Ｓ１が内周流路５２の出口の開口面積Ｓ２より大きくされている。

図示されないが、この押出機１２は、更に温度制御装置を備えている。温度制御装置は
温度センサー、冷却装置及び制御部を備えている。温度センサーは、突出口４４のゴム組成物６６の温度を測定する。温度センサーは、突出口４６のゴム組成物６８の温度を測定する。制御部は、ゴム組成物（６６、６８）の温度が所定の温度範囲になるように、測定された温度に基づいて、冷却装置に温度調整を指示する。例えば、冷却装置は、突出口４４のゴム組成物６６と突出口４４のゴム組成物６８とが別々の所定の温度範囲になるように、冷却する。

分岐部２２の外周部２８に冷却媒体が流れる冷却流路が形成されている。外周路３６の周りに冷却流路が形成されている。内周部３０にも、冷却流路が形成されている。内周路３８の周りに冷却流路が形成されている。この温度制御装置により、外周部２８の冷却媒体の流量と内周部３０の冷却媒体の流量とが、個々に制御される。更に、温度制御装置は、外周部２８と内周部３０とを個々に加熱する加熱装置を備えていてもよい。この温度制御装置により、外周部２８の温度と内周部３０の温度とが、個々に制御可能にされている。この口金１８では、外周部２８と内周部３０とは、断熱部２６を間にしているので、熱の伝導が抑制されている。外周部２８の温度と内周部３０の温度との個々の制御が容易にされている。

図５に本発明の製造方法によって得られたビード部材５４が示されている。このビード部材５４は、図５に示される様に、環状に形成されている。ビード部材５４は、コア部材５６及びエイペックス部材５８を備えている。

このコア部材５６は、環状の形状を備えている。このコア部材５６は、巻回された非伸縮性ワイヤーをゴム組成物で被覆されている。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。このエイペックス部材５８は、基端部６０と先端部６２とが接合されて得られている。コア部材５６の外周面に基端部６０が接合されている。先端部６２は、基端部６０と一体に接合されている。先端部６２は、基端部６０から半径方向外向きに先細りに延びている。このエイペックス部材５８の断面形状は略三角形にされており、半径方向外向きに先細りにされている。

図示されないが、このビード部材５４と、トレッド部材、サイドウォール部材、カーカスプライ、ベルトプライ、インナーライナー部材等の種々の部材とが、貼り合わされて生タイヤが得られる。この生タイヤが加硫成型されて空気入りタイヤが得られる。

図１を参照しつつ、図５のビード部材５４の製造方法が説明される。この製造方法は、押出工程及び環状成形工程を備えている。

押出工程では、図示されないが、押出機１２のゴム供給口から、ゴム組成物６４が投入される。このゴム組成物６４がシリンダー１４の室内３２に投入される。スクリュー１６が回転して、ゴム組成物６４は室内３２から口金１８に向かって押し出される。

口金１８に押し込まれたゴム組成物６４は、分岐部２２で、外周流路５０に押し込まれるゴム組成物６６と、内周流路５２に押し込まれるゴム組成物６８とに分岐する。外周流路５０の突出口４４では、ゴム組成物６６が先端部６２の断面形状にされて押し出される。内周流路５２の突出口４６では、ゴム組成物６８が基端部６０の断面形状にされて押し出される。この突出口４８で、ゴム組成物６６とゴム組成物６８とが接合されている。この突出口４８から、ゴム組成物７０が押し出される。このゴム組成物７０は、エイペックス部材５８の断面形状を備える。

環状成形工程では、環状のコア部材５６が準備されている。このコア部材５６の外周面にゴム組成物７０が接合される。このコア部材５６の外周面に内周側のゴム組成物６８が接合される。ゴム組成物７０が所定の長さで切断されて、長手方向の一方端と他方端とが形成される。ゴム組成物７０の一方端と他方端とが接合されて環状にされる。この様にして、図５に示されるビード部材５４が得られる。

この押出工程では、外周流路５０の流路距離が内周流路５２の距離より小さくされている。外周流路５０は、内周流路５２により、流動抵抗が小さい。これにより、外周流路５０のゴム組成物６６は、内周流路５２のゴム組成物６８より、流れ易い。このゴム組成物６６とゴム組成物６８が接合されるので、図１に示される様に、ゴム組成物７０は湾曲して押し出される。ゴム組成物７０は、ゴム組成物６８を半径方向内側にして、ゴム組成物６６を半径方向外側にして、押し出される。このゴム組成物７０は湾曲しているので、コア部材５６に接合されても、内部応力の発生が抑制される。このゴム組成物７０からなるエイペックス部材５８は、変形が抑制される。

この押出機１２の口金１８では、突出口４６の開口面積Ｓ１が突出口４４の開口面積Ｓ２より大きくされるので、外周流路５０のゴム組成物６６の内圧が内周流路５２のゴム組成物６８の内圧より小さい。これにより、ゴム組成物６６は、内周流路５２のゴム組成物６８より、流れ易い。この開口面積Ｓ１と開口面積Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１が小さくされることとで、湾曲形状の曲率半径が小さくできる。この観点から、この比Ｓ２／Ｓ１は、好ましくは０．２５以下である。一方で、この比Ｓ２／Ｓ１が小さくなり過ぎると、湾曲形状の曲率半径が小さくなりすぎる。ゴム組成物７０を環状に成形するのに支障を来す。この観点から比Ｓ２／Ｓ１は、好ましくは０．２以上である。

この内周流路５２と外周流路５０とのうち、外周流路５０の内壁面がメッキ処理がされてもよい。例えば、外周流路５０の内壁面の全面がメッキ処理される。これにより、ゴム組成物６６の流動抵抗は、内周流路５２のゴム組成物６８の流動抵抗より、小さくできる。このメッキ処理としては、例えば、硬質クロムメッキ処理が挙げられる。硬質クロムメッキは、底摩擦係数の内壁面が得られる。更に、硬質クロムメッキは、耐食性、耐摩耗性及び離型性に優れている。

この様に、口金１８の外周流路５０と内周流路５２との、流路距離、開口面積、流路内壁の表面処理により、ゴム組成物６６とゴム組成物６８との流れ易さを調整しうる。この押出機１２では、口金１８を変更することで、ゴム組成物７０の湾曲形状を調整しうる。

また、この押出機１２では、温度制御装置が、外周流路５０を流動するゴム組成物６６の温度を内周流路５２を流動するゴム組成物６８の温度より高く調整しうる。ゴム組成物６６の粘度がゴム組成物６８の粘度より小さくしうる。これにより、ゴム組成物６６は、ゴム組成物６８より、流れ易い。湾曲形状にされたゴム組成物７０が容易に得られる。

この外周流路５０を流動するゴム組成物６６の温度が８０℃以上９０℃以下に調整される。この内周流路５２を流動するゴム組成物６８の温度が５０℃以上７０℃以下に調整される。これにより、口金１８の突出口４８から、ゴム組成物７０が適度な湾曲形状で押し出されうる。

更に、この押出機１２は温度制御装置により、流動するゴム組成物（６６、６８）の温度が調整できるので、ゴム組成物７０の湾曲形状を容易に調整しうる。

図１に示された押出機１２で、ゴム組成物７０を押出成形した。この押出成形では、温度制御装置による温度調整はしなかった。スクリュー１６の回転数を１０ｒｐｍから４０ｒｐｍまで段階的に変更して、突出口４４のゴム組成物６６の温度と、突出口４６のゴム組成物６８の温度とが測定された。その結果が表１に示されている。

表１に示される様に、スクリュー１６でゴム組成物６４が押し出されることで、ゴム組成物６４の温度が上昇する。口金１８の外周流路５０及び内周流路５２の断面形状や流路距離により、流動するゴム組成物（６６、６８）の温度は変動する。この押出機１２では冷却装置を備えることで、流動するゴム組成物（６６、６８）の温度を適切に制御しうる。冷却装置で温度を制御することで、温度制御のためのエネルギー消費を抑制しうる。

このビード部材５４では、エイペックス部材５８は、半径方向外向きに先細りに形成される。先端部６２はゴム組成物６６から形成される。図３に示される様に、外周路４０の出口４０ｂ（突出口４４）は、先細り形状を形成するため、開口の幅が狭くされている。加硫ゴム６６が押し出されるとき、大きな流動抵抗を受ける。この流動抵抗により、押出成形されたゴム組成物７０では、ゴム組成物６６を内周側にしてゴム組成物６８を外周側にして湾曲し易い。この口金１８では、ゴム組成物６６がゴム組成物６８より流れ易くされているので、ゴム組成物６８を外周側にして湾曲させられる。この方法によれば、高品質のビード部材５４が得られる。

ここでは、空気入りタイヤのビードエイペックスを構成するエイペックス部材５８を例に説明がされてた。ここで説明された方法は、押出成形されて環状に成形されるゴム部材の製造方法に広く適用されうる。ここで説明された押出機１２は、押出成形された後に環状に成形されるゴム部材に広く適用されうる。

１２・・・押出機
１４・・・シリンダー
１６・・・スクリュー
１８・・・口金
２０・・・受入部
２２・・・分岐部
２４・・・突出部
２６・・・断熱部
２８・・・外周部
３０・・・内周部
３２・・・室内
３４・・・受入口
３６、４０・・・外周路
３８、４２・・・内周路
４４、４６、４８・・・突出口
５０・・・外周流路
５２・・・内周流路
５４・・・ビード部材
５６・・・コア部材
５８・・・エイペックス部材
６０・・・基端部
６２・・・先端部
６４、６６、６８、７０・・・ゴム組成物

Claims (7)

1. 未加硫ゴムからなるゴム組成物が押出成形されて長手方向に湾曲したゴム部材が形成される押出工程と、
   このゴム部材の長手方向一端と他端とを接合して環状ゴム部材が形成される環状成形工程とを備えており、
   この押出工程において、口金が内周流路と外周流路とを備えており、湾曲したゴム部材がその湾曲形状の内周側の基端部と外周側の先端部とからなっており、この内周流路が基端部を形成しており、この外周流路が先端部を形成しており、この基端部と先端部とが接合されて環状ゴム部材が形成されており、この外周流路の流路距離が内周流路の流路距離より小さくされており、
   この外周流路の内壁面において、内周流路から遠い位置での流路方向の長さが、内周流路に近い位置での流路方向の長さより短くされており、
   この内周流路の内壁面において、外周流路に近い位置での流路方向の長さが、外周流路から遠い位置での流路方向の長さより短くされており、
   この外周流路の内壁面において内周流路に近い位置での流路方向の長さが、内周流路の内壁面において外周流路に近い位置での流路方向の長さより短くされている環状ゴム部材の製造方法。
2. 上記環状成形工程では、環状のコア部材が準備されており、
   上記ゴム部材の基端部がこのコア部材の外周面に貼り合わされており、
   このゴム部材の長手方向一端と他端とを接合して環状ゴム部材が形成されており、
   この環状ゴム部材がエイペックス部材である請求項１に記載の環状ゴム部材の製造方法。
3. 上記口金の突出口の外周流路の開口面積Ｓ１と内周流路の開口面積Ｓ２と比Ｓ２／Ｓ１が０．２以上０．２５以下にされている請求項１又は２に記載の環状ゴム部材の製造方法。
4. 上記内周流路と外周流路とのうち、外周流路の内壁面がメッキ処理されている請求項１から３のいずれかに記載の環状ゴム部材の製造方法。
5. 上記押出工程において、温度制御装置が準備されており、この温度制御装置が外周流路を流動するゴム組成物の温度を内周流路を流動するゴム組成物の温度より高く調整している請求項１から４のいずれかに記載の環状ゴム部材の製造方法。
6. 上記内周流路を流動するゴム組成物の温度が５０℃以上７０℃以下にされており、
   上記外周流路を流動するゴム組成物の温度が８０℃以上９０℃以下にされている請求項５に記載の環状ゴム部材の製造方法。
7. 未加硫のゴム組成物が押し出されて長手方向に湾曲したゴム部材を形成する口金を備えており、
   この口金がゴム組成物が通される内周流路と外周流路とを備えており、
   この湾曲したゴム部材が内周側の基端部と外周側の先端部とからなっており、この内周流路が基端部を形成しており、この外周流路が先端部を形成しており、この基端部と先端部とが接合されてゴム部材が形成されており、
   この外周流路の流路距離が内周流路の流路距離より小さくされており、
   この外周流路の内壁面において、内周流路から遠い位置での流路方向の長さが、内周流路に近い位置での流路方向の長さより短く、
   この内周流路の内壁面において、外周流路に近い位置での流路方向の長さが、外周流路から遠い位置での流路方向の長さより短く、
   この外周流路の内壁面において内周流路に近い位置での流路方向の長さが、内周流路の内壁面において外周流路に近い位置での流路方向の長さより短い環状ゴム部材の押出機。

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