JP6733249B2

JP6733249B2 - トレッドゴム部材の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP6733249B2
Application number: JP2016057087A
Authority: JP
Inventors: 智小野寺
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: JP2017170681A

Description

本発明は、シリカゴム層の相互間にストリップ状のアースゴム層が導入されたトレッドゴム部材を製造する方法及び装置に関し、更に詳しくは、シリカゴム層の粘度のバラツキに起因して押出時の圧力が変動した場合であっても、ストリップ状のアースゴム層の寸法精度を良好に維持することを可能にしたトレッドゴム部材の製造方法及び製造装置に関する。

空気入りタイヤにおいて、転がり抵抗を低減するために、キャップトレッドゴム層にシリカを含有するゴム組成物が採用されている。ところが、シリカ配合のゴム組成物はカーボンブラック配合のゴム組成物に比べて導電性が低いため、このようなシリカ配合のゴム組成物をキャップトレッドゴム層に使用した場合、タイヤとしての電気抵抗値が大幅に上昇し、車両への帯電量が増加することになる。そして、車両への帯電量が増加することは車両故障や火災の原因となる。そのため、シリカ配合のゴム組成物からなるシリカゴム層を含むキャップトレッドゴム層を形成する場合、シリカゴム層の相互間に導電性が高いストリップ状のアースゴム層を導入し、このアースゴム層を通じて路面側への放電を行うようにしたトレッド構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

上述のようなシリカゴム層及びアースゴム層をトレッド部に備えた空気入りタイヤを製造するにあたって、シリカゴム層及びアースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材を一体的に押し出す方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。より具体的には、押出機からシリカゴム層のゴム組成物を供給し、他の押出機からアースゴム層のゴム組成物を供給し、プレフォーマーによりシリカゴム層の相互間にストリップ状のアースゴム層を導入し、これらシリカゴム層及びアースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材を押出ダイから一体的に押し出すようにしている。

ここで、極小幅を有するストリップ状のアースゴム層を含むトレッドゴム部材を押し出す際には各部材を予め設計された形状通りに押し出すことが必要である。しかしながら、例えば、シリカゴム層の粘度のバラツキに起因して押出時の圧力が変動した場合、それに伴ってアースゴム層の幅が大きく変動する。そのため、ストリップ状のアースゴム層について安定した寸法精度を確保することが極めて困難である。

特開２０１０‐１５９０１７号公報特開２００４‐２３０５９２号公報特開２００４‐２３０５９３号公報特開２００４‐２５５８０１号公報

本発明の目的は、シリカゴム層の粘度のバラツキに起因して押出時の圧力が変動した場合であっても、ストリップ状のアースゴム層の寸法精度を良好に維持することを可能にしたトレッドゴム部材の製造方法及び製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のトレッドゴム部材の製造方法は、第１押出機からシリカを含有する第１ゴム組成物を供給し、ギヤポンプ付きの第２押出機から前記第１ゴム組成物よりも導電性が高い第２ゴム組成物を供給し、前記第１押出機及び前記第２押出機の押出ヘッド部に装着されたプレフォーマーにより前記第１ゴム組成物からなる左右一対のシリカゴム層の相互間に前記第２ゴム組成物からなるストリップ状のアースゴム層を導入し、前記プレフォーマーに装着された押出ダイを介して前記シリカゴム層及び前記アースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材を押し出すことを特徴とするものである。

より具体的には、本発明のトレッドゴム部材の製造方法は、上記構成に加えて、前記第１押出機から押し出される第１ゴム組成物の圧力を第１圧力センサにより検知し、前記第２押出機のギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力を第２圧力センサにより検知し、前記第１圧力センサで検知された圧力に基づいて前記シリカゴム層と前記アースゴム層とのバランスが一定となるように前記ギヤポンプの回転数を制御する一方で、前記第２圧力センサで検知された圧力に基づいて前記ギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力が予め設定された範囲内に収まるように前記第２押出機のスクリュー回転数を制御することを特徴とするものである。

一方、上記目的を達成するための本発明のトレッドゴム部材の製造装置は、シリカを含有する第１ゴム組成物を供給する第１押出機と、前記第１ゴム組成物よりも導電性が高い第２ゴム組成物を供給するギヤポンプ付きの第２押出機と、前記第１押出機及び前記第２押出機が接続された押出ヘッド部と、該押出ヘッド部に装着されていて前記第１ゴム組成物からなる左右一対のシリカゴム層の相互間に前記第２ゴム組成物からなるストリップ状のアースゴム層を導入するプレフォーマーと、該プレフォーマーに装着されていて前記シリカゴム層及び前記アースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材の断面形状を規定する押出ダイを有することを特徴とするものである。

より具体的には、本発明のトレッドゴム部材の製造装置は、上記構成に加えて、前記第１押出機から押し出される第１ゴム組成物の圧力を検知する第１圧力センサと、前記第２押出機のギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力を検知する第２圧力センサと、前記第１圧力センサで検知された圧力に基づいて前記シリカゴム層と前記アースゴム層とのバランスが一定となるように前記ギヤポンプの回転数を制御する一方で、前記第２圧力センサで検知された圧力に基づいて前記ギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力が予め設定された範囲内に収まるように前記第２押出機のスクリュー回転数を制御する制御回路を有することを特徴とするものである。

本発明では、第１押出機からシリカを含有する第１ゴム組成物を供給し、ギヤポンプ付きの第２押出機から第１ゴム組成物よりも導電性が高い第２ゴム組成物を供給し、プレフォーマーにより第１ゴム組成物からなる左右一対のシリカゴム層の相互間に第２ゴム組成物からなるストリップ状のアースゴム層を導入し、これらシリカゴム層及びアースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材を押し出すようにしているので、シリカゴム層の粘度のバラツキに起因して第１押出機の押出圧力が変動した場合であっても、精密な押出が可能であるギヤポンプ付きの第２押出機の押出圧力を適切に制御することでストリップ状のアースゴム層の寸法精度を良好に維持することができる。

特に、第１押出機から押し出される第１ゴム組成物の圧力を第１圧力センサにより検知し、第２押出機のギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力を第２圧力センサにより検知し、第１圧力センサで検知された圧力に基づいてシリカゴム層とアースゴム層とのバランスが一定となるようにギヤポンプの回転数を制御する一方で、第２圧力センサで検知された圧力に基づいてギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力が予め設定された範囲内に収まるように第２押出機のスクリュー回転数を制御することにより、ストリップ状のアースゴム層の寸法精度を自動的に制御することができる。

本発明により得られるトレッドゴム部材の一例を示す断面図である。本発明の実施形態からなるトレッドゴム部材の製造装置を示す側面図である。本発明で使用される第１押出機の一例を示す断面図である。本発明で使用されるギヤポンプ付きの第２押出機の一例を示す断面図である。本発明のトレッドゴム部材の製造方法で行われる制御のフローチャートである。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明により得られるトレッドゴム部材を例示するものである。図１に示すように、トレッドゴム部材Ｒは、アンダートレッドゴム層Ｒ１とキャップトレッドゴム層Ｒ２とが一体的に積層されたシート状の構造を有し、その幅方向の両端部にそれぞれウイングチップゴム層Ｒ３，Ｒ３を備えている。また、キャップトレッドゴム層Ｒ２は左右一対のシリカゴム層Ｒ２１，Ｒ２１とその相互間に導入されたストリップ状のアースゴム層Ｒ２２とから構成されている。シリカゴム層Ｒ２１はシリカを含有するゴム組成物(第１ゴム組成物ｒ２１)から構成されている。このようなシリカ配合のゴム組成物は、加硫後の体積抵抗率が例えば１×１０⁹Ω・ｃｍ以上となるような非導電性材料である。一方、アースゴム層Ｒ２２は加硫後の体積抵抗率が例えば１×１０⁸Ω・ｃｍ以下であってシリカ配合のゴム組成物よりも導電性が高いゴム組成物(第２ゴム組成物ｒ２２)から構成されている。

シリカ配合のゴム組成物からなるシリカゴム層Ｒ２１を含むキャップトレッドゴム層Ｒ２を形成するにあたって、左右一対のシリカゴム層Ｒ２１，Ｒ２１の相互間に導電性が高いストリップ状のアースゴム層Ｒ２２を導入することにより、このトレッドゴム部材Ｒを備えた空気入りタイヤにおいて、アースゴム層Ｒ２２を通じて路面側への放電を行うことができる。その一方で、アースゴム層Ｒ２２はタイヤ性能を担持するものではないので、その幅が例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲から選択された任意の値に設定される。

ここで、極小幅を有するストリップ状のアースゴム層Ｒ２２を含むトレッドゴム部材Ｒを押し出す際には各部材を予め設計された形状通りに押し出すことが必要である。しかしながら、例えば、シリカゴム層Ｒ２１の粘度のバラツキに起因して押出時の圧力が変動した場合、それに伴ってアースゴム層Ｒ２１の幅が大きく変動することになる。そのため、ストリップ状のアースゴム層Ｒ２１の寸法安定性を高めることが求められている。

図２は本発明の実施形態からなるトレッドゴム部材の製造装置を示し、図３は本発明で使用される第１押出機の一例を示し、図４は本発明で使用されるギヤポンプ付きの第２押出機の一例を示すものである。図２に示すように、本実施形態のトレッドゴム部材の製造装置は、シリカを含有する第１ゴム組成物ｒ２１を供給する第１押出機１０と、第１ゴム組成物ｒ２１よりも導電性が高い第２ゴム組成物ｒ２２を供給するギヤポンプ付きの第２押出機２０と、第１押出機１０及び第２押出機２０が接続された押出ヘッド部３０と、該押出ヘッド部３０に装着されていて第１ゴム組成物ｒ２１からなる左右一対のシリカゴム層Ｒ２１の相互間に第２ゴム組成物ｒ２２からなるストリップ状のアースゴム層Ｒ２２を導入するプレフォーマー４０と、該プレフォーマー４０に装着されていてシリカゴム層Ｒ２１及びアースゴム層Ｒ２２を含む未加硫のトレッドゴム部材Ｒの断面形状を規定する押出ダイ５０を備えている。

押出ヘッド部３０には、第１押出機１０及び第２押出機２０の各々とプレフォーマー４０とを連結するゴム流路３１，３２が形成されている。プレフォーマー４０は第１押出機１０から供給される第１ゴム組成物ｒ２１及び第２押出機２０から供給される第２ゴム組成物ｒ２２を案内するゴム流路を備え、図１に示すように、第１ゴム組成物ｒ２１からなる左右一対のシリカゴム層Ｒ２１，Ｒ２１の相互間に第２ゴム組成物ｒ２２からなるアースゴム層Ｒ２２を導入するようになっている。なお、この装置はトレッドゴム部材Ｒにアンダートレッドゴム層Ｒ１やウイングチップゴム層Ｒ３を形成するための手段を備えるものであるが、ここでは説明を省略する。

図３に示すように、第１押出機１０は通常のスクリュータイプの押出機である。第１押出機１０は、シリンダ１１と、該シリンダ１１内にその軸方向に沿って延長するように配設されたスクリュー１２と、シリンダ１１の始端側に配設されたホッパー１３と、シリンダ１１の終端側に配設された絞り部１４とを備えている。スクリュー１２は不図示の駆動装置により回転駆動するように構成されている。そのため、ホッパー１３から投入された第１ゴム組成物ｒ２１はスクリュー１２の回転に伴って混練されながらシリンダ１１の終端側に送り出される。

図４に示すように、第２押出機２０はギヤポンプ付きのスクリュータイプの押出機である。第２押出機２０は、シリンダ２１と、該シリンダ２１内にその軸方向に沿って延長するように配設されたスクリュー２２と、シリンダ２１の始端側に配設されたホッパー２３と、シリンダ２１の終端側に配設された絞り部２４と、絞り部２４に接続されたギヤポンプ２５を備えている。スクリュー２２は不図示の駆動装置により回転駆動するように構成されている。そのため、ホッパー２３から投入された第２ゴム組成物ｒ２２はスクリュー２２の回転に伴って混練されながらシリンダ２１の終端側のギヤポンプ２５内に送り込まれる。

ギヤポンプ２５は、一対のギヤ２６，２６を備えている。これらギヤ２６，２６は不図示の駆動装置により互いに反対方向に回転駆動するように構成されている。そのため、スクリュー２２の回転に伴ってギヤポンプ２５内に送り込まれた第２ゴム組成物ｒ２２は一対のギヤ２６，２６の回転に伴ってギヤポンプ２５から排出される。

更に、図２に示すように、押出ヘッド部３０のゴム流路３１内には、第１押出機１０から押し出される第１ゴム組成物ｒ２１の圧力を検知する第１圧力センサ６１が設置されている。また、第２押出機２０のギヤポンプ２５の流入口には、該ギヤポンプ２５に流入する第２ゴム組成物ｒ２２の圧力を検知する第２圧力センサ６２が設置されている。そして、制御回路６０は、第１圧力センサ６１で検知された圧力に基づいてシリカゴム層Ｒ２１とアースゴム層Ｒ２２との体積バランスが一定となるようにギヤポンプ２５の回転数を制御する一方で、第２圧力センサ６２で検知された圧力に基づいてギヤポンプ２５に流入する第２ゴム組成物ｒ２２の圧力が予め設定された範囲内に収まるように第２押出機２０のスクリュー回転数を制御するようになっている。

次に、上述の装置を用いてトレッドゴム部材Ｒを製造する方法について説明する。先ず、第１押出機１０からシリカを含有する第１ゴム組成物ｒ２１を供給すると同時に、ギヤポンプ２５を備えた第２押出機２０から第２ゴム組成物ｒ２２を供給する。これにより、第１押出機１０及び第２押出機２０の押出ヘッド部３０に装着されたプレフォーマー４０により第１ゴム組成物ｒ２１からなる左右一対のシリカゴム層Ｒ２１，Ｒ２１の相互間に第２ゴム組成物ｒ２２からなるストリップ状のアースゴム層Ｒ２２を導入し、プレフォーマー４０に装着された押出ダイ５０を介してシリカゴム層Ｒ２１及びアースゴム層Ｒ２２を含む未加硫のトレッドゴム部材Ｒを押し出す。

ここで、シリカゴム層Ｒ２１を構成する第１ゴム組成物ｒ２１の粘度のバラツキに起因して第１押出機１０の押出圧力が変動した場合、精密な押出が可能であるギヤポンプ付きの第２押出機２０の押出圧力を適切に制御することにより、ストリップ状のアースゴム層Ｒ２２の寸法精度を良好に維持することができる。

より具体的には、第１押出機１０から押し出される第１ゴム組成物ｒ２１の圧力を第１圧力センサ６１により検知し、第２押出機２０のギヤポンプ２５に流入する第２ゴム組成物ｒ２２の圧力を第２圧力センサ６２により検知し、第１圧力センサ６１で検知された圧力に基づいてシリカゴム層Ｒ２１とアースゴム層Ｒ２２との体積バランスが一定となるようにギヤポンプ２５の回転数を制御(例えば、ＰＩＤ制御)する一方で、第２圧力センサ６２で検知された圧力に基づいてギヤポンプ２５に流入する第２ゴム組成物ｒ２２の圧力が予め設定された範囲内に収まるように第２押出機２０のスクリュー回転数を制御(例えば、ＰＩＤ制御)する。

図５は本発明のトレッドゴム部材の製造方法で行われる制御のフローチャートである。例えば、仕様Ａのトレッドゴム部材Ｒを製造するにあたって、図５に示すように、第１圧力センサ６１の設定圧力をＸ±α（ｋＰａ）とし、第２圧力センサ６２の設定圧力をＹ±α（ｋＰａ）とするように押出条件指令(設定圧力)を与える(ステップＳ１)。押出条件指令を与えた後、仕様Ａのトレッドゴム部材Ｒの生産を開始する(ステップＳ２)。

ここで、第１押出機１０から押し出される第１ゴム組成物ｒ２１の圧力を第１圧力センサ６１によりモニタリングする(ステップＳ３)。第１圧力センサ６１で検知された圧力が設定圧力内にある場合、ギヤポンプ２５の回転数を維持する(ステップＳ４)。一方、第１圧力センサ６１で検知された圧力が設定圧力外にある場合、ギヤポンプ２５の回転数を調整する(ステップＳ５)。つまり、第１圧力センサ６１で検知された圧力が設定圧力よりも小さいとき（即ち、第１ゴム組成物ｒ２１の粘度が低いとき）、ギヤポンプ２５の回転数を減少させる。また、第１圧力センサ６１で検知された圧力が設定圧力よりも大きいとき（即ち、第１ゴム組成物ｒ２１の粘度が高いとき）、ギヤポンプ２５の回転数を増加させる。そして、ステップＳ４，Ｓ５の後でステップＳ３に帰還する。これにより、第１ゴム組成物ｒ２１の押出圧力の変動に起因してシリカゴム層Ｒ２１とアースゴム層Ｒ２２との体積バランスが変化することを防止し、アースゴム層Ｒ２２の幅を狙い通りの寸法にすることができる。

これと同時に、第２押出機２０のギヤポンプ２５に流入する第２ゴム組成物ｒ２２の圧力を第２圧力センサ６２によりモニタリングする(ステップＳ６)。第２圧力センサ６２で検知された圧力が設定圧力内にある場合、第２押出機２０のスクリュー回転数を維持する(ステップＳ７)。一方、第２圧力センサ６２で検知された圧力が設定圧力外にある場合、第２押出機２０のスクリュー回転数を調整する(ステップＳ８)。つまり、第２圧力センサ６２で検知された圧力が設定圧力よりも小さいとき（即ち、ギヤポンプ２５への第２ゴム組成物ｒ２１の供給量が不十分であるとき）、第２押出機２０のスクリュー回転数を増加させる。また、第２圧力センサ６２で検知された圧力が設定圧力よりも大きいとき（即ち、ギヤポンプ２５への第２ゴム組成物ｒ２１の供給量が過剰であるとき）、第２押出機２０のスクリュー回転数を減少させる。そして、ステップＳ７，Ｓ８の後でステップＳ６に帰還する。これにより、第１圧力センサ６１の検知結果に応じてギヤポンプ２５の回転数が増減する場合においても、ギヤポンプ２５へのゴム供給量を安定化することができる。

上述したトレッドゴム部材の製造方法によれば、スクリュータイプの第１押出機１０からシリカを含有する第１ゴム組成物ｒ２１を供給し、ギヤポンプ２５付きの第２押出機２０から導電性が高い第２ゴム組成物ｒ２２を供給し、プレフォーマー４０により第１ゴム組成物ｒ２１からなる左右一対のシリカゴム層Ｒ２１の相互間に第２ゴム組成物ｒ２２からなるストリップ状のアースゴム層Ｒ２２を導入し、押出ダイ５０を介してシリカゴム層Ｒ２１及びアースゴム層Ｒ２２を含む未加硫のトレッドゴム部材Ｒを押し出すことにより、シリカゴム層Ｒ２１の粘度のバラツキに起因して第１押出機１０の押出圧力が変動した場合であっても、精密な押出が可能であるギヤポンプ２５付きの第２押出機１０の押出圧力を適切に制御することでストリップ状のアースゴム層Ｒ２２の寸法精度を良好に維持することができる。

１０第１押出機
２０第２押出機
２５ギヤポンプ
３０押出ヘッド部
４０プレフォーマー
５０押出ダイ
６０制御回路
６１第１圧力センサ
６２第２圧力センサ
Ｒトレッドゴム部材
Ｒ１アンダートレッドゴム層
Ｒ２キャップトレッドゴム層
Ｒ３ウイングチップゴム層
Ｒ２１シリカゴム層
Ｒ２２アースゴム層

Claims

第１押出機からシリカを含有する第１ゴム組成物を供給し、ギヤポンプ付きの第２押出機から前記第１ゴム組成物よりも導電性が高い第２ゴム組成物を供給し、前記第１押出機及び前記第２押出機の押出ヘッド部に装着されたプレフォーマーにより前記第１ゴム組成物からなる左右一対のシリカゴム層の相互間に前記第２ゴム組成物からなるストリップ状のアースゴム層を導入し、前記プレフォーマーに装着された押出ダイを介して前記シリカゴム層及び前記アースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材を押し出すトレッドゴム部材の製造方法であって、
前記第１押出機から押し出される第１ゴム組成物の圧力を第１圧力センサにより検知し、前記第２押出機のギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力を第２圧力センサにより検知し、前記第１圧力センサで検知された圧力に基づいて前記シリカゴム層と前記アースゴム層とのバランスが一定となるように前記ギヤポンプの回転数を制御する一方で、前記第２圧力センサで検知された圧力に基づいて前記ギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力が予め設定された範囲内に収まるように前記第２押出機のスクリュー回転数を制御することを特徴とするトレッドゴム部材の製造方法。
シリカを含有する第１ゴム組成物を供給する第１押出機と、前記第１ゴム組成物よりも導電性が高い第２ゴム組成物を供給するギヤポンプ付きの第２押出機と、前記第１押出機及び前記第２押出機が接続された押出ヘッド部と、該押出ヘッド部に装着されていて前記第１ゴム組成物からなる左右一対のシリカゴム層の相互間に前記第２ゴム組成物からなるストリップ状のアースゴム層を導入するプレフォーマーと、該プレフォーマーに装着されていて前記シリカゴム層及び前記アースゴム層を含む未加硫のトレッドゴム部材の断面形状を規定する押出ダイを有するトレッドゴム部材の製造装置であって、
前記第１押出機から押し出される第１ゴム組成物の圧力を検知する第１圧力センサと、前記第２押出機のギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力を検知する第２圧力センサと、前記第１圧力センサで検知された圧力に基づいて前記シリカゴム層と前記アースゴム層とのバランスが一定となるように前記ギヤポンプの回転数を制御する一方で、前記第２圧力センサで検知された圧力に基づいて前記ギヤポンプに流入する第２ゴム組成物の圧力が予め設定された範囲内に収まるように前記第２押出機のスクリュー回転数を制御する制御回路を有することを特徴とするトレッドゴム部材の製造装置。