JP6855739B2

JP6855739B2 - ゴム押出物の製造方法および製造システム

Info

Publication number: JP6855739B2
Application number: JP2016199953A
Authority: JP
Inventors: 智小野寺
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: JP2018062077A

Description

本発明は、ゴム押出物の製造方法および製造システムに関し、さらに詳しくは、様々な仕様の未加硫のゴム押出物に対しても、品質を損なうことなく収縮を十分に促進させることができるゴム押出物の製造方法および製造システムに関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する工程では、ゴム押出機によって長尺の未加硫のゴム押出物を押出し、このゴム押出物を適宜加工して使用している。ゴム押出物の内部に残留応力が存在していると、ゴム押出物は後工程において収縮する。後工程においてゴム押出物の収縮量が大きい場合は、ゴム押出物の接合部が剥離するなどの不具合が生じる。そのため、従来、例えば、押出直後のゴム押出物を水槽等に通過させて冷却することで後工程での収縮を抑制している。或いは、ゴム押出物に振動を与えることにより、収縮を促進させる方法も提案されている（特許文献１参照）。

ゴム押出物の形状やゴム物性は一様ではなく、仕様の異なる様々なゴム押出物が存在する。そのため、ゴム押出物を画一的に冷却する方法や、ゴム押出物に振動を付与する方法などの従来技術では、様々な仕様の未加硫のゴム押出物に対して、収縮を十分に促進させることは難しい。また、ゴム押出物を過度に冷却すると、タックが低下したり、表面に結露が発生する等の問題が生じる。

特開平８−２４４０９０号公報

本発明の目的は、様々な仕様の未加硫のゴム押出物に対しても、品質を損なうことなく収縮を十分に促進させることができるゴム押出物の製造方法および製造システム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製造方法は、ゴム押出機から押し出されたゴム押出物を搬送手段により引き取りつつ搬送し、前記ゴム押出物が搬送される搬送経路に設置される冷却ゾーンを通過させることにより前記ゴム押出物を冷却して収縮を促進させるゴム押出物の製造方法において、前記ゴム押出物の製造後の収縮量について予め基準収縮量を設定して、この基準収縮量よりも前記収縮量を減少させることができる前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の想定温度分布を把握しておき、前記冷却ゾーンの前記搬送経路には搬送方向に間隔をあけた複数か所のそれぞれに温度センサを配置しておき、把握した前記想定温度分布に基づいて、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記ゴム押出物の適正温度範囲を予め設定し、搬送されている前記ゴム押出物に対するそれぞれの前記温度センサによる検知温度と、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記適正温度範囲との比較に基づいて、その比較に用いた検知温度を検知した前記温度センサとこの温度センサに隣り合って搬送方向下流側に配置されている前記温度センサとの間に設置されている冷却手段の稼働または稼働停止させることで、前記冷却ゾーンでの冷却稼働長さ範囲を決定し、決定した前記冷却稼働長さ範囲で前記ゴム押出物を冷却することにより、前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の温度分布を、前記想定温度分布に近似させて、前記搬送経路の終端で前記ゴム押出物を予め設定された最終許容温度範囲にすることを特徴とする。

本発明のゴム押出物の製造システムは、ゴム押出機と、このゴム押出機から押し出されたゴム押出物を引き取りつつ搬送する搬送手段と、前記ゴム押出物が搬送される搬送経路に設置される冷却ゾーンとを備えて、前記冷却ゾーンを通過させることにより前記ゴム押出物を冷却して収縮を促進させる構成にしたゴム押出物の製造システムにおいて、前記冷却ゾーンの前記搬送経路に搬送方向に間隔をあけた複数か所のそれぞれに配置されていて、搬送されている前記ゴム押出物の温度を検知する温度センサと、それぞれの前記温度センサによる検知温度に基づいて、前記冷却ゾーンにおける冷却稼働長さ範囲を決定する制御部と、前記冷却ゾーンの前記搬送経路に沿って複数か所に設置されていて、搬送されている前記ゴム押出物に冷媒を供給する冷却手段とを有し、前記ゴム押出物の製造後の収縮量について予め設定された基準収縮量よりも前記収縮量を減少させることができる前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の想定温度分布が把握されて、この想定温度分布データが前記制御部に入力されていて、前記想定温度分布データに基づいて、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記ゴム押出物の適正温度範囲が予め設定されていて、それぞれの前記温度センサによる検知温度と、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記適正温度範囲との比較に基づいて、その比較に用いた検知温度を検知した前記温度センサとこの温度センサに隣り合って搬送方向下流側に配置されている前記温度センサとの間に設置されている前記冷却手段を稼働または稼働停止することで、前記冷却稼働長さ範囲が決定されて、決定された前記冷却稼働長さ範囲で前記ゴム押出物を冷却することにより、前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の温度分布が前記想定温度分布に近似され、前記搬送経路の終端で前記ゴム押出物を予め設定された最終許容温度範囲にする構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、搬送経路を搬送されているゴム押出物の温度に応じて、ゴム押出物の搬送経路に設置されている冷却ゾーンにおける冷却稼働長さ範囲を迅速に変えることができる。そのため、搬送されているゴム押出物の冷却ゾーンでの冷却具合を適切に設定することができ、様々な仕様のゴム押出物に対しても品質を損なうことなく、収縮を十分に促進させるには有利になる。搬送経路の終端では、予め設定された最終許容温度範囲にしたゴム押出物を得易くなる。

本発明のゴム押出物の製造システムを側面視で例示する説明図である。図１の冷却ゾーンで冷却されているゴム押出物を横断面視で例示する説明図である。冷却ゾーンにおけるゴム押出物の想定温度分布を例示するグラフ図である。図１の冷却ゾーンの中流位置および下流位置に配置された冷却手段のみを用いてゴム押出物を冷却している製造システムを側面視で例示する説明図である。図１の冷却ゾーンの上流位置および中流位置に配置された冷却手段のみを用いてゴム押出物を冷却している製造システムを側面視で例示する説明図である図１の冷却ゾーンの中流位置に配置された冷却手段のみを用いてゴム押出物を冷却している製造システムを側面視で例示する説明図である

以下、本発明のゴム押出物の製造方法および製造システムを、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製造システム１（以下、製造システム１という）は、長尺の未加硫のゴム押出物Ｒを製造する。ゴム押出物Ｒは後工程において、適宜加工されてタイヤのトレッドゴムやサイドゴム等として使用される。そのため、ゴム押出物Ｒの断面形状は幅方向で厚みが異なるなど、ゴム押出物Ｒの仕様によって様々である。製造システム１は、同じ仕様のゴム押出物Ｒを複数ロット連続して製造することも、１つの仕様のゴム押出物Ｒを製造した後、異なる仕様のゴム押出物Ｒを製造することもある。

製造システム１は、ゴム押出機２、制御部７、搬送手段８（８ａ〜８ｅ）、温度センサ９（９ａ〜９ｅ）、冷却ゾーン１０を備えている。冷却ゾーン１０は冷却手段１１（１１ａ〜１１ｆ）を有していて、搬送手段８ｂ、８ｃ、８ｄが配置されている。ゴム押出物２により押し出されたゴム押出物Ｒは、搬送手段８により引き取られつつ下流側に搬送される。

ゴム押出機２は、筒状のシリンダ３と、シリンダ３の内部に配置されるスクリュー４と、シリンダ２の先端に設置されるヘッド５とを備えている。ヘッド５の先端にはダイ５ａが取り付けられている。ダイ５ａには押出口が形成されている。

シリンダ３の後端部には、スクリュー４を回転駆動させるスクリュー駆動モータ４ａが配置されている。スクリュー４の回転速度（回転数）は制御部７により制御される。したがって、ゴム押出物Ｒの押出速度は制御部７により制御される。シリンダ３の上部にはホッパ６が設けられている。ゴム押出物Ｒを構成する原料ゴム等は、ホッパ６を通じてシリンダ３の内部に投入される。

ゴム押出物Ｒを搬送する搬送手段８は、ヘッド５の搬送方向側に配置されている。搬送手段８としては、この実施形態で例示するように、プーリ間にコンベヤベルトが張設されたコンベヤ装置８ａ〜８ｅを用いる。それぞれのコンベヤ装置８ａ〜８ｄは直列に配列されている。搬送手段８による搬送速度は制御部７により制御される。

搬送手段８によりゴム押出物Ｒの搬送経路が形成されていて、搬送手段８の搬送方向最上流端が搬送経路の始端、搬送方向最下流端が搬送経路の終端になる。冷却ゾーン１０は、搬送経路の所定の範囲に配置されている。

冷却手段１１としては、搬送されているゴム押出物Ｒに冷媒Ｃを供給する種々の手段を用いることができる。この実施形態では、冷却手段１１として冷媒Ｃとなる水を噴射する６基のノズルが用いられている。供給する冷媒Ｃの温度は、すべての冷却手段１１において同等程度でよい。冷却手段１１の数は適宜設定され、設置数を多くする程、ゴム押出物Ｒの温度をより詳細にコントロールできる。冷却手段１１としてはその他に、冷媒Ｃとなる冷風を供給する送風機等を用いることもできる。或いは水等を収容した水槽を冷却手段１１として用いることもできる。

冷却稼働している冷却手段１１によりカバーされる範囲が、冷却稼働長さ範囲になる。したがって、図１に例示するように冷却ゾーン１０に配置されたすべての冷却手段１１ａ〜１１ｆが冷却稼働していれば、冷却ゾーン１０の全長が冷却稼働長さ範囲になる。それぞれの冷却手段１１ａ〜１１ｆの冷却稼働および冷却稼働停止は制御部７により制御される。

温度センサ９は、搬送経路の所定の位置に配置されている。温度センサ９の数や配置は適宜設定される。この実施形態では５つの温度センサ９が備わり、搬送手段８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄそれぞれの搬送方向上流位置と搬送手段８ｅの搬送方向下流位置に配置されている。

温度センサ９ａ〜９ｅとしては例えば非接触タイプを用いる。温度センサ９ａ〜９ｅによる検知温度データは制御部７に入力される。温度センサ９ａ〜９ｅにより検知されたゴム押出物Ｒの温度に基づいて、それぞれの冷却手段１１ａ〜１１ｆの冷却稼働および冷却稼働停止が決定される。尚、冷却手段１１として水槽を用いた場合は、水等の冷媒Ｃが収容された水槽にゴム押出物Ｒを入れて通過させることが冷却稼働になり、水槽に入れずに通過させることが冷却稼働の停止になる。

制御部７には例えば図３に示すような、冷却ゾーン１０でのゴム押出物Ｒの想定温度分布データが入力されている。この想定温度分布は、設定したゴム押出物Ｒの製造後の収縮量よりも収縮量を減少させることができる温度分布である。試作等を行って予め想定温度分布を把握しておく。

この実施形態では、スクリュー４の回転速度、搬送手段８の搬送速度、冷却手段１１の冷却稼働および冷却稼働停止を同じ１つの制御部７により制御しているが、スクリュー４、搬送手段８、冷却手段１１のそれぞれに対して別々の制御部７を設けることもできる。そして、それぞれの専用の制御部７によって制御する構成にすることもできる。

次に、本発明のゴム押出物の製造方法の手順の一例を説明する。

図１、図２に例示するように、ゴム押出機１から押し出されたゴム押出物Ｒを搬送手段８により引き取りつつ搬送経路の終端まで搬送する。押出直後のゴム押出物Ｒは例えば１００℃程度の高温になっているので、冷却ゾーン１０を通過させることにより冷却手段１１ａ〜１１ｆを用いて冷却する。この冷却によってゴム押出物Ｒの収縮を促進させて搬送経路で十分に収縮させる。そして、搬送経路の終端では、最終許容温度範囲まで冷却したゴム押出物Ｒを得る。最終許容温度範囲は例えば、２０℃〜２５℃である。

本発明では、搬送経路を搬送されているゴム押出物Ｒの温度に基づいて、冷却ゾーン１０での冷却稼働長さ範囲を決定する。換言すると、所定位置に配置されている冷却ゾーン１０において、冷却稼働長さと、その位置を決定する。

図１では冷却ゾーン１０に配置されたすべての冷却手段１１ａ〜１１ｆが冷却稼働しているので冷却ゾーン１０の全長が冷却稼働長さ範囲になっている。

例えば、制御部７に入力されている想定温度分布に基づいて、それぞれの温度センサ９ａ〜９ｅが配置されている位置でのゴム押出物Ｒの適正温度範囲が予め設定されている。そこで、その予め設定されている適正温度範囲と、それぞれの温度センサ９ａ〜９ｅにより検知されたゴム押出物Ｒの温度を比較する。

例えば、搬送経路の始端に配置された温度センサ９ａにより、押出直後のゴム押出物Ｒの温度が適正温度範囲内か否かを確認する。次いで、温度センサ９ｂにより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも高い場合または適正温度範囲内の場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ａ、１１ｂを冷却稼働する。一方、温度センサ９ｂにより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも低い場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ａ、１１ｂの冷却稼働を停止する。

同様に、温度センサ９ｃにより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも高い場合または適正温度範囲内の場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ｃ、１１ｄを冷却稼働する。一方、温度センサ９ｃより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも低い場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ｃ１１ｄ冷却稼働を停止する。

同様に、温度センサ９ｄにより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも高い場合または適正温度範囲内の場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ｅ、１１ｆを冷却稼働する。一方、温度センサ９ｄより検知した温度が、予め設定されている適正温度範囲よりも低い場合は、搬送方向下流側に配置されている冷却手段１１ｅ１１ｆ冷却稼働を停止する。搬送経路の終端に配置された温度センサ９ｅでは、ゴム押出物Ｒの温度が最終許容温度範囲内にあるか否かを確認する。

このように冷却稼働長さ範囲を制御して、冷却ゾーン１０でのゴム押出物Ｒの温度分布を、想定温度分布に近似させる。その結果、搬送経路の終端において、最終許容温度範囲に冷却したゴム押出物Ｒを得る。

図４では、ゴム押出物Ｒの温度センサ９ｂによる検知温度が、適正温度範囲よりも低いので、冷却ゾーン１０の上流領域に配置された冷却手段１１ａ、１１ｂの冷却稼働を停止して、中流領域および下流領域に配置された冷却手段１１ｃ〜１１ｆのみを冷却稼働している。これにより、冷却ゾーン１０の中流領域および下流領域が冷却稼働長さ範囲になる。即ち、図１に比して冷却稼働長さ範囲が短くなり、かつ、冷却稼働長さ範囲の始点を下流側にずらして冷却稼働長さ範囲を下流側に偏重させて配置されている。

図５では、ゴム押出物Ｒの温度センサ９ｄによる検知温度が、適正温度範囲よりも低いので、冷却ゾーン１０の下流領域に配置された冷却手段１１ｅ、１１ｆの冷却稼働を停止して、上流領域および中流領域に配置された冷却手段１１ｃ〜１１ｄのみを冷却稼働している。これにより、冷却ゾーン１０の上流領域および中流領域が冷却稼働長さ範囲になる。即ち、図１に比して冷却稼働長さ範囲が短くなり、かつ、冷却稼働長さ範囲の終点を上流側にずらして冷却稼働長さ範囲を上流側に偏重させて配置されている。図４に比して冷却稼働長さ範囲は同等の長さであるが、上流側に偏重して配置されている。

図６では、ゴム押出物Ｒの温度センサ９ｂによる検知温度が、適正温度範囲よりも低いので、冷却ゾーン１０の上流領域に配置された冷却手段１１ａ、１１ｂの冷却稼働を停止している。また、ゴム押出物Ｒの温度センサ９ｄによる検知温度が、適正温度範囲よりも低いので、冷却ゾーン１０の下流領域に配置された冷却手段１１ｅ、１１ｆの冷却稼働を停止している。これにより、冷却ゾーン１０の中流領域に配置された冷却手段１１ｃ〜１１ｄのみを冷却稼働して、冷却ゾーン１０の中流領域が冷却稼働長さ範囲になる。即ち、図１、図４、図５に比して冷却稼働長さ範囲が短くなり、かつ、冷却稼働長さ範囲が中流側に偏重して配置されている。

同様の制御によって、冷却ゾーン１０の下流領域に配置された冷却手段１１ｅ〜１１ｆのみを冷却稼働して、冷却ゾーン１０の下流領域を冷却稼働長さ範囲にすることもできる。

上述したように本発明の製造システム１では、冷却ゾーン１０に配置されている任意の冷却手段１１ａ〜１１ｆを冷却稼働させることにより、冷却稼働長さ範囲を任意に設定できる構成になっている。そして、冷却稼働長さ範囲は、温度センサ９により検知した搬送しているゴム押出物Ｒの温度に基づいて決定される。

そのため、搬送されているゴム押出物Ｒの温度に応じて、冷却ゾーン１０における冷却稼働長さ範囲を迅速に変えることができる。これにより、搬送されているゴム押出物Ｒの冷却ゾーン１０での冷却具合を、製造後のゴム押出物Ｒの収縮を抑制するために適切な設定にすることができる。これに伴い、様々な仕様のゴム押出物に対して、収縮を十分に促進させるには有利になる。

本発明を用いて、ゴム押出物Ｒの冷却ゾーン１０での冷却稼働長さ範囲を適切に決定することにより、製造後のゴム押出物Ｒの収縮量を従来に比して２０％程度抑制できることを確認している。製造後のゴム押出物Ｒの収縮量をより抑制するには、搬送経路の終端において最終許容温度範囲にできるならば、図４に例示するような冷却稼働長さ範囲にして、冷却ゾーン１０の上流領域ではゴム押出物Ｒをできるだけ高温に維持して、中流領域および下流領域、または、下流領域で急冷するとよい。

搬送経路の終端では、ゴム押出物Ｒの温度を精度よく最終許容温度範囲にすることができる。したがって、ゴム押出物Ｒのタックが基準値よりも低下したり、表面に結露が発生する等の問題を回避することができる。それ故、ゴム押出物Ｒの品質を損なうことがない。

１製造システム
２ゴム押出機
３シリンダ
４スクリュー
４ａスクリュー駆動モータ
５ヘッド
５ａダイス
６ホッパ
７制御部
８搬送手段
８ａ〜８ｅコンベヤ装置
９（９ａ〜９ｆ）温度センサ
１０冷却ゾーン
１１（１１ａ〜１１ｆ）冷却手段
Ｃ冷媒
Ｒゴム押出物

Claims

ゴム押出機から押し出されたゴム押出物を搬送手段により引き取りつつ搬送し、前記ゴム押出物が搬送される搬送経路に設置される冷却ゾーンを通過させることにより前記ゴム押出物を冷却して収縮を促進させるゴム押出物の製造方法において、
前記ゴム押出物の製造後の収縮量について予め基準収縮量を設定して、この基準収縮量よりも前記収縮量を減少させることができる前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の想定温度分布を把握しておき、前記冷却ゾーンの前記搬送経路には搬送方向に間隔をあけた複数か所のそれぞれに温度センサを配置しておき、把握した前記想定温度分布に基づいて、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記ゴム押出物の適正温度範囲を予め設定し、搬送されている前記ゴム押出物に対するそれぞれの前記温度センサによる検知温度と、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記適正温度範囲との比較に基づいて、その比較に用いた検知温度を検知した前記温度センサとこの温度センサに隣り合って搬送方向下流側に配置されている前記温度センサとの間に設置されている冷却手段の稼働または稼働停止させることで、前記冷却ゾーンでの冷却稼働長さ範囲を決定し、決定した前記冷却稼働長さ範囲で前記ゴム押出物を冷却することにより、前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の温度分布を、前記想定温度分布に近似させて、前記搬送経路の終端で前記ゴム押出物を予め設定された最終許容温度範囲にすることを特徴とするゴム押出物の製造方法。
ゴム押出機と、このゴム押出機から押し出されたゴム押出物を引き取りつつ搬送する搬送手段と、前記ゴム押出物が搬送される搬送経路に設置される冷却ゾーンとを備えて、前記冷却ゾーンを通過させることにより前記ゴム押出物を冷却して収縮を促進させる構成にしたゴム押出物の製造システムにおいて、
前記冷却ゾーンの前記搬送経路に搬送方向に間隔をあけた複数か所のそれぞれに配置されていて、搬送されている前記ゴム押出物の温度を検知する温度センサと、それぞれの前記温度センサによる検知温度に基づいて、前記冷却ゾーンにおける冷却稼働長さ範囲を決定する制御部と、前記冷却ゾーンの前記搬送経路に沿って複数か所に設置されていて、搬送されている前記ゴム押出物に冷媒を供給する冷却手段とを有し、
前記ゴム押出物の製造後の収縮量について予め設定された基準収縮量よりも前記収縮量を減少させることができる前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の想定温度分布が把握されて、この想定温度分布データが前記制御部に入力されていて、前記想定温度分布データに基づいて、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記ゴム押出物の適正温度範囲が予め設定されていて、それぞれの前記温度センサによる検知温度と、それぞれの前記温度センサが配置されている位置での前記適正温度範囲との比較に基づいて、その比較に用いた検知温度を検知した前記温度センサとこの温度センサに隣り合って搬送方向下流側に配置されている前記温度センサとの間に設置されている前記冷却手段を稼働または稼働停止することで、前記冷却稼働長さ範囲が決定されて、決定された前記冷却稼働長さ範囲で前記ゴム押出物を冷却することにより、前記冷却ゾーンでの前記ゴム押出物の温度分布が前記想定温度分布に近似され、前記搬送経路の終端で前記ゴム押出物を予め設定された最終許容温度範囲にする構成にしたことを特徴とするゴム押出物の製造システム。
前記冷却手段が、前記冷媒として水を噴射するノズルである請求項２に記載のゴム押出物の製造システム。
前記冷却手段が、前記冷媒として冷風を供給する送風機、または、前記冷媒として水を収容した水槽である請求項２に記載のゴム押出物の製造システム。