JP6213119B2 - ゴム押出物の温度測定方法および温度測定ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出物の温度測定方法および温度測定ユニットに関し、さらに詳しくは、押出機から押出された直後のゴム押出物の内部温度を、従来に比して高精度で測定することができるゴム押出物の温度測定方法および温度測定ユニットに関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、押出機によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。このような押出し工程では、未加硫ゴムは押出機に取り付けられたダイスの押出口から押し出されることにより、所定形状に型付けされたゴム押出物となる。ここで例えば、シリカ配合の未加硫ゴムを押出す場合、可塑化による温度上昇によってゴム押出物内部が発泡するなど、ゴム押出物の内部温度がゴム押出物の安定性に与える影響は大きい。押出機のスクリューによって可塑化される際に発生したゴム押出物の局部的な変形は、ゴム押出物の内部温度分布に現れるため、正確にゴム押出物の内部温度を把握することが重要である。

ゴム押出物の内部温度を測定する方法は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている測定方法では、ゴム押出物の表面温度を少なくとも２箇所で測定し、この測定値とゴム押出物の厚みとに基づいてゴム押出物の内部温度を決定する。しかしながら、この方法では実際にゴム押出物の内部温度を測定しているわけではなく、予測しているので測定精度を高めるには限界がある。

押出直後のゴム押出物に温度計のプローブを突き刺して直接的に内部温度を測定する方法では、プローブの温度が測定温度に影響するため、測定精度を高めるにはプローブをゴム押出物と同等の温度まで加温する等の対策が必要になる。或いは、押出直後のゴム押出物を刃物等の切断具によって切開し、その切開面を赤外線温度計等で測定することも考えられる。しかしながら、刃物等の切断具はゴム押出物との接触面積が大きい（接触時間が長い）ので、ゴム押出物と切断具との温度差が測定温度に影響して切開面の温度が変化する。それ故、ゴム押出物の内部温度（切開面の温度）を精度よく測定することができないという問題がある。

特開平１１−１５１７４７号公報

本発明の目的は、押出機から押出された直後のゴム押出物の内部温度を、従来に比して高精度で測定することができるゴム押出物の温度測定方法および温度測定ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴム押出物の温度測定方法は、押出機に設置されたダイスに線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張させ、前記押出口から未加硫のゴム押出物を押出して、このゴム押出物により押圧される前記金属線の振れを前記押出口の近傍に取り付けた規制部材により規制しつつ、押出したゴム押出物を前記金属線により切開し、切開直後のゴム押出物の切開面の温度を非接触型温度計測器により測定することを特徴とする。

本発明のゴム押出物の温度測定ユニットは、押出機に設置されたダイスの押出口の前面に配置される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスに固定して緊張させる固定手段と、前記押出口の近傍に設置されて、前記押出口から押し出される未加硫のゴム押出物による前記金属線の振れを規制する規制部材とを、温度測定対象となる前記ゴム押出物の切開面を形成するための構成部材とし、これら構成部材と、前記押出口から押し出されて前記金属線により切開された直後のゴム押出物の前記切開面の温度を測定する非接触型温度計測器とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、押出機に設置されたダイスに線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張し、押出機から押出したゴム押出物をこの金属線によって切開するので、ゴム押出物と金属線との接触面積は非常に小さくなり、これに伴い、接触時間も非常に短くなる。細径の金属線なので、押し出されたゴム押出物が接触してもゴム押出物の温度はほとんど変化しない。また、細径の金属線は、押し出されたゴム押出物の温度と直ぐに同じ温度になる。そして、押出口の近傍に取り付けた規制部材を用いて、ゴム押出物に押圧される金属線の振れを規制することで、ゴム押出物を所望の位置で安定して切開することができる。これにより、金属線の温度の影響を最小限にして押出直後のゴム押出物の内部を露出させることができる。

この露出させたゴム押出物の切開面の温度を、切開直後に非接触型温度計測器により測定することで、切開面の温度に、温度計測器や外部環境が影響を及ぼすことを抑制できる。それ故、従来に比して高精度でゴム押出物の内部温度を測定することが可能になる。

本発明のゴム押出物の温度測定ユニットを例示する説明図である。 図１のダイス周辺を拡大して例示する正面図である。 図２の緊張機構を一部断面視で例示する説明図である。 図３の緊張機構により金属線を緊張させる工程を例示する説明図である。 金属線を押出口の厚さ方向に延ばして緊張した状態を例示する説明図である。 ゴム押出物の表面および内部の温度分布を例示するグラフ図である。

以下、本発明のゴム押出物の温度測定ユニットおよび温度測定方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、２に例示する本発明のゴム押出物の温度測定ユニット１の実施形態は、線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線２と、この金属線２を押出機７に取り付けられたダイス８に固定して緊張させる固定手段３と、ダイス８の押出口９の近傍に設置される規制部材４と、非接触型温度計測器６とを備えている。押出機７は、周知の一軸や二軸等の押出機であり、スクリューが内設されている。押出口９の前方には引き取りコンベヤ１０が配置され、引き取りコンベヤ１０の上方には支持ローラ１１が配置されている。

金属線２は、ダイス８の押出口９の前面に配置される。押出口９の形状は一般的に、幅方向寸法が厚さ方向寸法よりも大きくなっている。この実施形態では、金属線２は押出口９の幅方向に延ばして緊張されている。金属線２としては、金属ワイヤ、金属コード等を用いる。

この実施形態の固定手段３は、固定ビス３ａである。金属線２は固定手段３によって、ダイス８に着脱自在に固定されている。固定手段３は、金属線２をダイス８に固定して緊張させるものであればよい。

規制部材４は例えば金属板であり、ビス等によってダイス８に着脱自在に固定される。規制部材４は、金属線２を覆うようにダイス８に固定されて、金属線２を押さえつける。規制部材４は、例えば、一般炭素鋼以上の剛性を有するようにして容易に曲がらない仕様にする。

非接触型温度計測器６として、例えばサーモグラフィ装置等を用いる。この実施形態の非接触型温度計測器６は、カメラ６ａと処理部６ｂとを備えている。カメラ６ａにより撮影されたデータが処理部６ｂに入力され、そのデータが処理部６ｂによって温度分布を示す画像処理が施される。

この実施形態では、ゴム押出物Ｒの押出方向とは反対方向に向かって金属線２を常時押圧して緊張させる緊張機構５が設けられている。この緊張機構５は、例えば、ガイドフレーム５ａや調整ネジ５ｂ等で構成されている。ガイドフレーム５ａに案内された金属線２を調整ネジ５ｂを用いて押圧することで金属線２を常時緊張させる。詳細は後述する。

この温度測定ユニット１を用いて、押出機７から押し出された直後のゴム押出物Ｒの内部温度を測定する手順を説明する。

まず、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤を押出機７に投入する。これらは押出機７により混合、混練される。混合、混練された未加硫ゴムは、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）押出口９から押出口９の形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Ｒとしてシート状に押し出される。押出口９の前面には金属線２が緊張されているので、ゴム押出物Ｒは、金属線２によって上下に切開される。切開された下方側のゴム押出物Ｒは、引き取りコンベヤ１０によって下流側に搬送される。切開された上方側のゴム押出物Ｒは、支持ローラ１１により支持されて下流側に搬送される。

金属線２は線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の細径なので、押出機７から押出したゴム押出物Ｒを切開する際のゴム押出物Ｒとの接触面積は非常に小さくなり、これに伴い、接触時間も非常に短くなる。それ故、ゴム押出物Ｒが金属線２に接触してもゴム押出物Ｒの温度はほとんど変化しない。また、細径の金属線２は、押し出されたゴム押出物２の温度と直ぐに同じ温度になる。尚、金属線２はダイス８に固定されているので、ダイス８の押出口９近傍の熱が金属線２に伝わる。それ故、ゴム押出物Ｒを押出す前から、金属線２はゴム押出物Ｒの温度と比較的近い温度になっている。

金属線２は、押出口９の幅方向両端部において規制部材４によって押さえられていて移動が規制されている。そのため、金属線２はゴム押出物Ｒにより押圧される状況でありながら上下に振れることが抑制される。即ち、ゴム押出物Ｒが金属線２から逃げて切開できないという不具合を防止できる。そのため、ゴム押出物Ｒを所定位置で安定して切開することが可能になり、金属線２の温度の影響をほとんど及ぼすことなく、押出直後のゴム押出物Ｒの内部を安定して露出させることができる。

尚、金属線２の線径が０．２ｍｍ未満であると、ゴム押出物２による押圧によって切断し易くなり、また、ゴム押出物Ｒに押圧された際の金属線２の上下の振れが大きくなる。一方、金属線２の線径が０．５ｍｍ超になると、ゴム押出物Ｒとの接触面積が大きくなり、これに伴って、接触時間も長くなる。これにより、金属線２の温度が切開面Ｒｆの温度に影響を及ぼし、ゴム押出物Ｒの内部温度を精度よく測定することが困難になる。

カメラ６ａはゴム押出物Ｒの切開直後の位置で、ゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆを撮影する。切開された上側、下側のいずれのゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆを撮影してもよい。カメラ６ａにより撮影されたデータは処理部６ｂに入力され、データ処理されて切開面Ｒｆの温度分布が測定される。即ち、非接触型温度計測器６により、切開直後のゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆの温度が非接触で測定される。切開直後のゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆの温度は、即ち、押出直後のゴム押出物Ｒの内部温度である。

このようにして、露出させたゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆの温度を、切開直後に非接触型温度計測器６により測定することで、切開面Ｒｆの温度に、温度計測器や外部環境による影響が生じることを抑制できる。そのため、本発明によれば、従来に比して高精度でゴム押出物Ｒの内部温度を測定することが可能になっている。本発明の温度測定ユニット１は、既存の押出機１にも適用することができるので高い汎用性を有している。

金属線２はゴム押出物Ｒに押圧され続けるので、伸びが生じたり、緊張が緩むことがある。このような場合、ゴム押出物Ｒを所定位置で安定して切開することができなくなる。そこで、この実施形態では、図３に例示するように緊張機構５が設けられている。緊張機構５を構成するガイドフレーム５ａには、金属線２が案内されるガイド穴と、ネジ穴とが形成されていて、ガイド穴には金属線２が貫通し、ネジ穴には調整ネジ５ｂが螺合するともに押圧コマ５ｃが挿入されている。ガイドフレーム５ａは一部がダイス８に埋設されていて、金属線２が貫通するガイド穴は、ダイス８の前面と同一レベルの位置にある。

図４に例示するように、調整ネジ５ｂを回転させてガイドフレーム５ａに締め付けることで、押圧コマ５ｃが押し込まれて、この押圧コマ５ｃが金属線２をゴム押出物Ｒの押出方向とは反対方向に常時押圧する。図４では、左から右に向かう方向がゴム押出物Ｒの押出方向である。このように金属線２を押出方向とは反対方向に常時押圧することで、金属線２の緊張状態が常時維持されるので、ゴム押出物Ｒをより安定して切開することができる。緊張機構５は、金属線２の一方端部だけでなく追加して他方端部にも設けることができる。金属線２の緊張状態を維持するために金属線２を押圧する方向は、例えば、ゴム押出物Ｒの押出方向と同じ方向にすることもできるが、押出方向と反対方向にすると、規制部材４に追加的な負担が生じることを回避できる。

ゴム押出物Ｒが１０ｃｍ／ｓｅｃ未満の押出速度で押出される場合は、金属線２に対する負荷がそれ程大きくない。そこで、ゴム押出物Ｒの押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ未満に設定される場合は、この実施形態にように金属線２を押出口９の幅方向に延ばして緊張することができる。ゴム押出物Ｒを１０ｃｍ／ｓｅｃ以上の押出速度で押出す場合は、金属線２に対する負荷が過大になる。そこで、ゴム押出物Ｒの押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定される場合は、図５に例示するように、金属線２を押出口９の厚さ方向に延ばして緊張することが好ましい。図５に例示する実施形態にも上述した緊張機構５を設けることができる。

本発明により得られたゴム押出物Ｒの内部温度データは、押出機７でゴム押出物Ｒを押出す際の最適な条件設定を決定する際などに有効に利用することができる。また、ゴム押出物Ｒの内部の温度分布を把握できるので、ゴム押出物Ｒの高温部分をより集中的に冷却してヤケ防止や部材の安定化対策に利用することができる。ヤケを防止してゴム押出物Ｒの歩留まりを向上させることもできるので、省エネルギに寄与し、また、エコロジー対策にもなる。

同じ押出機により同条件下で同じスペック（幅約１８０ｍｍ厚さ約１５ｍｍ）の未加硫のゴム押出物を押出した際に、押出直後のゴム押出物の表面温度をサーモグラフィ装置で測定し（比較例）、また、ゴム押出物を金属線により上下半分に切開した場合の切開面の温度をサーモグラフィ装置で測定した（実施例）。切開面の温度測定には、図１、２に例示した温度測定ユニットと同様の設備を用いて、線径０．４ｍｍの金属線を押出口の前面に幅方向に緊張した。測定結果を模式的に図６に示した。破線が比較例を示し、実線が実施例を示している。

図６の結果から実施例は、比較例よりも全般的に測定温度が高く、押出直後のゴム押出物の内部温度を精度よく把握できていることが分かる。

１ 温度測定ユニット
２ 金属線
３ 固定手段
３ａ 固定ビス
４ 規制部材
５ 緊張機構
５ａ ガイドフレーム
５ｂ 調整ネジ
５ｃ 押圧コマ
６ 非接触型温度計測器
６ａ カメラ
６ｂ 処理部
７ 押出機
８ ダイス
９ 押出口
１０ 引取りコンベヤ
１１ 支持ローラ
Ｒ ゴム押出物
Ｒｆ 切開面

Claims (8)

1. 押出機に設置されたダイスに線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張させ、前記押出口から未加硫のゴム押出物を押出して、このゴム押出物により押圧される前記金属線の振れを前記押出口の近傍に取り付けた規制部材により規制しつつ、押出したゴム押出物を前記金属線により切開し、切開直後のゴム押出物の切開面の温度を非接触型温度計測器により測定することを特徴とするゴム押出物の温度測定方法。
2. 前記金属線を、緊張機構により前記ゴム押出物の押出方向とは反対方向に向かって常時押圧して緊張させる請求項１に記載のゴム押出物の温度測定方法。
3. 前記金属線を前記押出口の幅方向に延ばして緊張させ、前記ゴム押出物を１０ｃｍ／ｓｅｃ未満の押出速度で押出す請求項１または２に記載のゴム押出物の温度測定方法。
4. 前記金属線を前記押出口の厚さ方向に延ばして緊張させ、前記ゴム押出物を１０ｃｍ／ｓｅｃ以上の押出速度で押出す請求項１または２に記載のゴム押出物の温度測定方法。
5. 押出機に設置されたダイスの押出口の前面に配置される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスに固定して緊張させる固定手段と、前記押出口の近傍に設置されて、前記押出口から押し出される未加硫のゴム押出物による前記金属線の振れを規制する規制部材とを、温度測定対象となる前記ゴム押出物の切開面を形成するための構成部材とし、これら構成部材と、前記押出口から押し出されて前記金属線により切開された直後のゴム押出物の前記切開面の温度を測定する非接触型温度計測器とを備えたことを特徴とするゴム押出物の温度測定ユニット。
6. 前記構成部材として、前記ゴム押出物の押出方向とは反対方向に向かって前記金属線を常時押圧して緊張させる緊張機構が設けられた請求項５に記載のゴム押出物の温度測定ユニット。
7. 前記金属線が前記押出口の幅方向に延ばして緊張され、前記ゴム押出物の押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以下に設定される請求項５または６に記載のゴム押出物の温度測定ユニット。
8. 前記金属線が前記押出口の厚さ方向に延ばして緊張され、前記ゴム押出物の押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定される請求項５または６に記載のゴム押出物の温度測定ユニット。