JP7107128B2

JP7107128B2 - ゴム押出方法および装置

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Publication number: JP7107128B2
Application number: JP2018176300A
Authority: JP
Inventors: 佑一杉山
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP2020044774A

Description

本発明は、クロスヘッドを用いたゴム押出方法および装置に関し、さらに詳しくは、ゴム材料の押出を再開させた時の押出初期から安定した品質のゴム押出物を得ることができるゴム押出方法および装置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、押出機などの押出手段を用いた押出工程がある。押出工程では、未加硫のゴム材料が所望の可塑度（粘度)にされ、所定形状に型付けされたゴム押出物が押し出される。押出機のシリンダの内部では、回転するスクリューによって未加硫のゴム材料がシリンダの前方に向かって送られつつ練られて、押出口からゴム押出物として押し出される（例えば、特許文献１参照）。

押出工程では、設備の段替えや前工程や後工程の都合に起因して、ゴム材料の押出を一時的に停止させることある。ゴム材料の押出停止中には、シリンダの内部に残存しているゴム材料の温度が適正値から乖離して、押出を再開させた時にゴム押出物の温度を所定範囲に安定させるまでに時間を要する。所定範囲外の温度で押出されたゴム押出物は、意図しない形状に変形したり表面が粗くなる等、一定品質をクリアできない傾向がある。シリンダの先端部に設置されるヘッドには、シリンダの延在方向に交差する方向に延在するクロスヘッドが使用されることがある。クロスヘッドを用いた場合にも、上記の問題が生じるため、ゴム材料の押出を再開させた時の押出初期からゴム押出物の品質を安定させるには改善の余地がある。

特開２０１８－６９６６６号公報

本発明の目的は、クロスヘッドを用いてゴム材料を押し出す場合に、ゴム材料の押出を再開させた時の押出初期から安定した品質のゴム押出物を得ることができるゴム押出方法および装置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方法は、筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段により、未加硫のゴム材料を前記スクリューにより練りつつ前記シリンダの先端部に設置されたクロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記クロスヘッドに取付けられたダイスの押出口から押出すゴム押出方法において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させる流量調整体を配置し、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサを配置するとともに、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサを配置し、前記下流側温度センサおよび前記圧力センサと前記押出口との間に前記押出流路を開閉する開閉部を配置しておき、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記開閉部により前記押出流路を閉じた状態にして、前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するように前記スクリューの回転を制御し、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度と、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて、前記流量調整体により前記流路断面積を調整し、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記開閉部により前記押出流路を開いた状態にして、前記スクリューを予め設定された定型回転に戻しつつ、前記下流側温度センサによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲に維持するとともに前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として前記流量調整体により前記流路断面積を調整することを特徴とする。

本発明の別のゴム押出方法は、筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段により、未加硫のゴム材料を前記スクリューにより練りつつ前記シリンダの先端部に設置されたクロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記クロスヘッドに取付けられたダイスの押出口から押出すゴム押出方法において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させ、かつ、前記押出流路を開閉できる流量調整体を配置し、この流量調整体は前記押出流路の延在方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に線材が挿通していて、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサを配置するとともに、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサを配置しておき、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記流量調整体により前記押出流路を閉じた状態にして、前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するように前記スクリューの回転を制御し、前記線材の前記押出流路の延在方向の移動を停止させ、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記流量調整体により前記押出流路を開いた状態にして、前記スクリューを予め設定された定型回転に戻しつつ、前記線材を前記押出口に向かって移動させ、前記下流側温度センサによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲に維持するとともに前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として前記流量調整体により前記流路断面積を調整して、前記押出口から前記線材を被覆した状態にした前記ゴム材料を押し出すことを特徴とする。

本発明のゴム押出装置は、筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段と、前記シリンダの先端部に設置されるクロスヘッドと、前記ヘッドに設置されるダイスと、前記スクリューの回転を制御する制御部とを備えて、未加硫のゴム材料が前記スクリューにより練りつつ前記クロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記ダイスの押出口から押出される構成にしたゴム押出装置において、
記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより前記押出流路の流路断面積を変化させる流量調整体と、前記押出流路の前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサと、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサと、前記下流側温度センサおよび前記圧力センサと前記押出口との間で前記押出流路を開閉する開閉部と、それぞれの前記温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データが入力される演算部とを有し、前記流量調整体および前記開閉部の動きが前記制御部により制御され、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記開閉部により前記押出流路が閉じた状態にされて、前記検知圧力データに基づいて前記スクリューの回転が制御されることにより、前記押出流路の内圧が予め設定された目標圧力範囲に維持される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度データと、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料の温度を前記目標温度範囲にさせるように前記流路断面積が調整される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記開閉部により前記押出流路が開いた状態にされて、前記スクリューが予め設定された定型回転に戻されつつ、維持操作として前記下流側温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料が予め設定された最終目標温度範囲に維持されるとともに前記押出流路の内圧が予め設定された最終目標圧力範囲に維持されるように前記流路断面積が調整される構成にしたことを特徴とする。

本発明の別のゴム押出装置は、筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段と、前記シリンダの先端部に設置されるクロスヘッドと、前記ヘッドに設置されるダイスと、前記スクリューの回転を制御する制御部とを備えて、未加硫のゴム材料が前記スクリューにより練られつつ前記クロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記ダイスの押出口から押出される構成にしたゴム押出装置において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させ、かつ、前記押出流路を開閉できる流量調整体と、前記押出流路の前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサと、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサと、それぞれの前記温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データが入力される演算部とを有し、前記流量調整体が前記押出流路の延在方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に線材が挿通していて、前記流量調整体の動きが前記制御部により制御され、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記流量調整体により前記押出流路が閉じた状態にされて、前記検知圧力データに基づいて前記スクリューの回転が制御されることにより、前記押出流路の内圧が予め設定された目標圧力範囲に維持されるとともに、前記線材の前記押出流路の延在方向の移動が停止される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記流量調整体により前記押出流路が開いた状態にされて、前記スクリューが予め設定された定型回転に戻されつつ、前記線材が前記押出口に向かって移動され、維持操作として前記下流側温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料が予め設定された最終目標温度範囲に維持されるとともに前記押出流路の内圧が予め設定された最終目標圧力範囲に維持されるように前記流路断面積が調整されて、前記押出口から前記線材を被覆した状態にした前記ゴム材料が押し出される構成にしたことを特徴とする。

本発明の前者のゴム押出方法および装置によれば、ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、開閉部により押出流路を閉じた状態にして、圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するようにスクリューの回転を制御することで、シリンダの内部に残存しているゴム材料の温度が過剰に低下または上昇することを回避できる。そして、押出を再開する前には、ゴム材料の温度を目標範囲にするために流量調整体によって流路断面積を適切に調整しておき、押出を再開する際には、ゴム材料を最終目標温度範囲に維持するとともに押出流路の内圧を最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として流量調整体によって流路断面積を調整する。これにより、ゴム押出物の温度および圧力が、ゴム材料の押出の再開から短時間で安定するため、押出初期から、安定した品質のゴム押出物を得ることが可能になる。

本発明の後者のゴム押出方法および装置によれば、ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、流量調整体により押出流路を閉じた状態にして、圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するようにスクリューの回転を制御することで、シリンダの内部に残存しているゴム材料の温度が過剰に低下または上昇することを回避できる。そして、押出を再開する際には、ゴム材料を最終目標温度範囲に維持するとともに押出流路の内圧を最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として流量調整体によって流路断面積を調整する。これにより、ゴム押出物の温度および圧力が、ゴム材料の押出の再開から短時間で安定するため、押出初期から、安定した品質のゴム押出物を得ることが可能になる。

本発明のゴム押出装置を、平面視で押出機の内部構造を示して例示する説明図である。図１の押出機を側面視で例示する説明図である。図１のダイスおよびヘッドを正面視で例示する説明図である。図１のゴム押出装置によるゴム材料の押出を再開させる前の状態を例示する説明図である。図４のゴム押出装置によるゴム材料の押出を再開させた状態を例示する説明図である。ゴム押出装置の別の実施形態を、平面視で押出機の内部構造を示して例示する説明図である。図６のゴム押出装置によるゴム材料の押出を停止している状態を例示する説明図である。図７のゴム押出装置によるゴム材料の押出を再開させた状態を例示する説明図である。ゴム押出装置のさらに別の実施形態を、平面視で押出機の内部構造を示して例示する説明図である。図９のゴム押出装置によるゴム材料の押出を停止している状態を例示する説明図である。図１０のゴム押出装置によるゴム材料の押出を再開させる前の状態を例示する説明図である。図１１のゴム押出装置によるゴム材料の押出を再開させた状態を例示する説明図である。

以下、本発明のゴム押出方法および装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示する本発明のゴム押出装置１は、筒状のシリンダ３に内設されたスクリュー４を有する押出機２と、シリンダ３の先端部に設置されるクロスヘッド６と、クロスヘッド６に設置されるダイス１３と、スクリュー４の回転を制御する制御部１２とを備えている。シリンダ３の後端部にはスクリュー４を回転駆動する駆動モータ５が配置されている。シリンダ４の後端側上面には投入口３ａが形成されていて、投入口３ａを囲むようにホッパ３ｂが取付けられている。スクリュー４は、スクリュー軸の軸方向（シリンダ３の長手方向）に間隔をあけて配置された螺旋状のスクリュー刃を有している。

クロスヘッド６は、シリンダ３の延在方向に交差する方向に延在している。シリンダ３の先端部がクロスヘッド６の側面に連結されていて、所望形状の押出口１３ａを有するダイス１３がクロスヘッド６の延在方向先端部に着脱自在に設置される。クロスヘッド６には押出流路６ａが形成されていて、ダイス１３は押出流路６ａに連通する押出口１３ａを有している。この実施形態では、クロスヘッド６は、大径の円筒部の先端部に先細に傾斜する傾斜面（円錐面）を有し、この傾斜面の先端に小径の円筒部が連結されている。この実施形態では、シリンダ３に対してクロスヘッド６が直交（両者の交差角度が９０°）しているが、この交差角度は９０°に限定されない。

投入口３ａを通じてシリンダ２の内部に投入された未加硫のゴム材料Ｒは、回転するスクリュー４により練られつつクロスヘッド６に送られる。練られたゴム材料Ｒ１は、押出流路６ａを通じて押出口１３ａからゴム押出物Ｒ２として押出される。図１～図３に例示するゴム押出装置１は、ゴム材料Ｒ１の押出を一時的に停止している状態である。

さらにゴム押出装置１は、流量調整体７と、押出流路６ａの流量調整体７の先端よりも上流側の位置に配置される上流側温度センサ８ａと、押出流路６ａの流量調整体７の先端よりも下流側の位置に配置される下流側温度センサ８ｂおよび圧力センサ９と、下流側温度センサ８ｂおよび圧力センサ９と押出口１３ａとの間に配置された開閉部１０と、演算部１１とを有している。演算部１１と制御部１２とは通信可能に接続されている。この実施形態では演算部１１と制御部１２とを個別に設けているが、例えば、１台のコンピュータを演算部１１および制御部１２として用いることができる。

流量調整体７は、押出流路６ａの内部で押出流路６ａ（クロスヘッド７）の延在方向に移動することにより押出流路６ａの流路断面積を変化させる。この実施形態では、円柱体の先端部に先細に傾斜する傾斜面（円錐面）を有する流量調整体７が使用されている。流量調整体７の先端側が押出流路６ａに挿入されていて、流体シリンダ等のロッドの進退移動によって押出流路６ａに対する流量調整体７の挿入長さが可変になっている。この挿入長さを変えることにより、押出流路６ａの流路断面積が変化する。流量調整体７の挿入長さを大きくすると、クロスヘッド６の先端部の傾斜面内面と、流量調整体７の先端部の傾斜面とのすき間が小さくなるので流路断面積が減少する。一方、流量調整体７の挿入長さを小さくすると、クロスヘッド６の先端部の傾斜面内面と、流量調整体７の先端部の傾斜面とのすき間が大きくなるので流路断面積が増加する。流量調整体７の押出流路６ａに対する挿入長さを変える動きは制御部１２により制御される。

上流側温度センサ８ａ、下流側温度センサ８ｂは、それぞれ配置された位置でゴム材料Ｒ１の温度を逐次検知する。ゴム材料Ｒ１の温度を検知できれば、公知の種々の温度センサを用いることができる。上流側温度センサ８ａ、下流側温度センサ８ｂによる検知温度データは演算部１１に逐次入力される。この実施形態では上流側温度センサ８ａは、クロスヘッド６の大径の円筒部に設置され、下流側温度センサ８ｂは小径の円筒部に配置されている。

圧力センサ９は、配置された位置で押出流路６ａの内圧を逐次検知する。即ち、押出流路６ａに充填されているゴム材料Ｒ１の圧力が圧力センサ９により検知される。押出流路６ａの内圧を検知できれば、公知の種々の圧力センサを用いることができる。圧力センサ９による検知圧力データは演算部１１に逐次入力される。この実施形態では圧力センサ９はクロスヘッド６の小径の円筒部に配置されている。

開閉部１０は、下流側温度センサ８ｂおよび圧力センサ９と押出口１３ａとの間で押出流路６ａを開閉する。この実施形態では、板状の開閉部１０が使用されている。開閉部１０の一部が押出流路６ａに挿入されていて、流体シリンダ等のロッドの進退移動によって押出流路６ａに対する開閉部１０の挿入深さが可変になっている。この挿入深さを変えることにより、押出流路６ａの開閉が行われる。開閉部１０の押出流路６ａに対する挿入深さを変える動きは制御部１２により制御される。開閉部１０は例示した構造に限らず、例えば公知の開閉弁の構造を採用することができる。

次に、本発明のゴム押出方法によりゴム押出物を製造する手順の一例を説明する。

押出機２にゴム材料Ｒを投入して、練られたゴム材料Ｒ１を押出口１３ａから押出して所望の断面形状のゴム押出物Ｒ２を製造していた時に、一時的にゴム材料Ｒ１の押出を停止することがある。ゴム材料Ｒ１の押出の停止期間中は、今まで開いていた押出流路６ａを図１～図３に例示するように開閉部１０によって閉じた状態（全閉状態）にする。この状態で、圧力センサ９による検知圧力を予め設定された目標圧力範囲Ｐ１に維持するようにスクリュー４の回転を制御する。即ち、押出口１３ａの前で押出流路６ａを閉じた状態にして、検知圧力データに基づいてスクリュー４の回転を制御することにより、押出流路６ａの内圧を予め設定された目標圧力範囲Ｐ１に維持する。スクリュー４を回転させると押出流路６ａの内圧は上昇するので、目標圧力範囲Ｐ１に維持するように、スクリュー４を断続的または連続的に回転させる。

この操作によって、ゴム材料Ｒ１の押出が停止していても、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１は回転するスクリュー４によってせん断力が付与されるので、適度に加熱される。これにより、押出の停止期間中は、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１の温度が過剰に低下または上昇することを回避する。尚、押出流路６ａを開閉部１０によって閉じた状態にしてスクリュー４を回転させることで、前方のクロスヘッド６に送られたゴム材料Ｒ１は後方に移動（流動）してシリンダ４の内部を循環する。

次いで、図４に例示するように、押出機２によるゴム材料Ｒ１の押出を再開する前には、上流側温度センサ８ａによる検知温度と、ゴム材料Ｒ１に対して予め設定された目標温度範囲Ｔ１とに基づいて、流量調整体７により流路断面積を調整する。流路断面積を小さくすると、より狭くなった押出流路６ａを通過することでゴム材料Ｒ１にはより大きなせん断力が付与され、これに伴って加熱される。そのため、ゴム材料Ｒ１の温度は上昇する。そこで、上流側温度センサ８ａによる検知温度データと目標温度範囲Ｔ１とが演算部１１によって比較される。この比較結果に基づいて、上流側温度センサ８ａによる検知温度データが目標温度範囲Ｔになるように、制御部１２によって流量調整体７の挿入長さを制御して流路断面積が調整される。

この調整操作はゴム材料Ｒ１の押出を再開する直前にするとよい。尚、この時点でもゴム材料Ｒ１の押出を停止している停止期間中なので、圧力センサ９による検知圧力を予め設定された目標圧力範囲Ｐ１に維持するようにスクリュー４の回転を制御する。

次いで、図５に例示するように、押出機２によるゴム材料Ｒ１の押出を再開する際には、開閉部１０により押出流路６ａを開いた状態（全開状態）にして、スクリュー４を予め設定された定型回転に戻す。この定型回転とは、この押出装置１によってゴム押出物Ｒ２を製造している時のスクリュー４の回転状態であり、例えば、ゴム材料Ｒの仕様毎に定常の回転数が設定されている。

このようにスクリュー４を定型回転に戻しつつ、維持操作として、下流側温度センサ８ｂによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲Ｔｆに維持するとともに圧力センサ９による検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲Ｐｆに維持するように流量調整体７により流路断面積を調整する。そこで、下流側温度センサ８ｂによる検知温度データと最終目標温度範囲Ｔｆとが演算部１１によって比較される。また、圧力センサ９による検知圧力データと最終目標圧力範囲Ｐｆとが演算部１１によって比較される。

これらの比較結果に基づいて、下流側温度センサ８ｂによる検知温度データが最終目標温度範囲Ｔｆになり、かつ、圧力センサ９による検知圧力データが最終目標圧力範囲Ｐｆになるように、制御部１２によって流量調整体７の挿入長さを制御して流路断面積を調整する。この維持操作をすることで、シリンダ４の内部に残存していたゴム材料Ｒ１を順次、押出流路６ａを通じて押出口１３ａから押出してゴム押出物Ｒ２の製造を再開させる。

この実施形態によれば、ゴム材料Ｒ１の押出の停止期間中は、上述したように、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１の温度が過剰に低下または上昇することを回避できる。そして、ゴム材料Ｒ１の押出を再開する前には、流量調整体７により押出流路６ａの流路断面積を調整することで、予めゴム材料Ｒ１の温度を目標範囲Ｔ１にしておくので、ゴム材料Ｒ１の押出を再開すると、ゴム材料Ｒ１を迅速に最終目標温度範囲Ｔｆにさせるとともに押出流路６ａの内圧を最終目標圧力範囲Ｐｆにさせ易い。この時、最終目標温度範囲Ｔｆおよび最終目標圧力範囲Ｐｆを維持するように、流量調整体７によって流路断面積を調整することで、ゴム押出物Ｒ２の温度（見かけの粘度）および圧力（吐出量）を、ゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定させることができる。

即ち、ダイス１３を通過した後の未加硫ゴム（ゴム押出物Ｒ２）のスエルがゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定するので、ゴム押出物Ｒ２の意図しない形状変形や表面が粗くなる等の不具合の発生を抑制できる。そのため、押出初期から、安定した品質のゴム押出物Ｒ２を得ることが可能になり、ゴム押出物Ｒ２の歩留りが向上する。

維持操作は上述したように、流量調整体７により流路断面積を調整することが主要な操作であるが、最終目標温度範囲Ｔｆを維持するとともに最終目標圧力範囲Ｐｆを維持することを、迅速に、或いは、高精度で実現できない場合もある。そこで、維持操作中に、スクリュー４の回転を制御することにより最終目標圧力範囲Ｐｆを維持する微調整操作および流量調整体７を制御することにより最終目標温度範囲Ｔｆを維持する微調整操作をそれぞれ行うこともできる。スクリュー４の回転数は予め設定された許容範囲内で変化させる。これらの微調整操作は後述する実施形態でも行うことができる。

目標温度範囲Ｔ１と最終目標温度範囲Ｔｆとは、例えばＴ１の中心値をＴｆの中心値の±５％（Ｔｆの中心値×０．９５≦Ｔ１の中心値≦Ｔｆの中心値×１．０５）程度にして概ね近似した範囲に設定されるが、両者を同じ温度範囲に設定することもできる。同様に、目標圧力範囲Ｐ１と最終目標圧力範囲Ｐｆとは、例えばＰ１の中心値をＰｆの中心値の±５％（Ｐｆの中心値×０．９５≦Ｐ１の中心値≦Ｐｆの中心値×１．０５）程度にして概ね近似した範囲に設定されるが、両者を同じ圧力範囲に設定することもできる。目標温度範囲Ｔ１、最終目標温度範囲Ｔｆ、目標圧力範囲Ｐ１、最終目標圧力範囲Ｐｆは、例えばゴム材料Ｒの仕様毎に事前に試験押出を行って、一定品質のゴム押出物Ｒ２を確保できる適切な範囲を設定しておく。

ゴム材料Ｒ１の押出を一時的に停止させる停止期間の長さは例えば１８０秒以下である。この停止期間が１８０秒を超えると、シリンダ３の内部に残留しているゴム材料Ｒ１の物性の変化が過大になるため、安定した品質のゴム押出物Ｒ２を得ることが難しくなる。この停止期間はより好ましくは１２０秒以下にする。

図６～図８に例示するゴム押出装置１の別の実施形態は、先の実施形態とは流量調整体７の仕様が異なっている。この流量調整体７は、押出流路６ａの内部で押出流路６ａの延在方向に移動することにより流路断面積を変化させるだけでなく、押出流路６ａを開閉することができる。即ち、この流量調整体７は、先の実施形態における開閉部１０の機能も有している。そのため、この実施形態では、先の実施形態が備えていた開閉部１０を備えていない。また、この流量調整体７は長手方向（押出流路６ａの延在方向）に貫通する貫通孔７ｂを有している。この貫通孔７ｂにスチールコードや有機繊維コードなどの線材Ｃが挿通している。その他の構成は先の実施形態と同様である。

次に、このゴム押出装置１を用いたゴム押出方法によりゴム押出物を製造する手順の一例を説明する。

図６に例示するように、この実施形態では、押出機２にゴム材料Ｒを投入して、練られたゴム材料Ｒ１を、貫通孔７ｂに挿通させている線材Ｃとともに押出口１３ａから押出す。これにより、線材Ｃがゴム材料Ｒ１により被覆された所望の断面形状のゴム押出物Ｒ２が製造される。

そのゴム押出物Ｒ２を製造していた時に、一時的にゴム材料Ｒ１の押出を停止することがある。このゴム材料Ｒ１の押出の停止期間中は、今まで開いていた押出流路６ａを図７に例示するように流量調整体７によって閉じた状態（全閉状態）にする。線材Ｃの押出流路６ａの延在方向の移動も停止させる。

この状態で、圧力センサ９による検知圧力を予め設定された目標圧力範囲Ｐ１に維持するようにスクリュー４の回転を制御する。即ち、押出口１３ａの前で押出流路６ａを閉じた状態にして、検知圧力データに基づいてスクリュー４の回転を制御することにより、押出流路６ａの内圧を予め設定された目標圧力範囲Ｐ１に維持する。

この操作によって、ゴム材料Ｒ１の押出が停止していても、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１は回転するスクリュー４によってせん断力が付与されるので、適度に加熱される。これにより、押出の停止期間中は、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１の温度が過剰に低下または上昇することを回避する。

次いで、図８に例示するように、押出機２によるゴム材料Ｒ１の押出を再開する際には、流量調整体７により押出流路６ａを開いた状態（全開状態）にして、スクリュー４を予め設定された定型回転に戻す。スクリュー４を定型回転に戻しつつ、線材Ｃを押出口１３ａに向かって移動させる。そして、維持操作として下流側温度センサ８ｂによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲Ｔｆにするとともに圧力センサ９による検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲Ｐｆに維持するように流量調整体７により流路断面積を調整する。そこで、下流側温度センサ８ｂによる検知温度データと最終目標温度範囲Ｔｆとが演算部１１によって比較される。また、圧力センサ９による検知圧力データと最終目標圧力範囲Ｐｆとが演算部１１によって比較される。

この実施形態においても、ゴム材料Ｒ１の押出の停止期間中は、上述したように、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１の温度が過剰に低下または上昇することを回避できる。そして、ゴム材料Ｒ１の押出を再開すると、最終目標温度範囲Ｔｆおよび最終目標圧力範囲Ｐｆを維持するように、流量調整体７によって流路断面積を調整することで、ゴム押出物Ｒ２の温度（見かけの粘度）および圧力（吐出量）を、ゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定させることができる。

これにより、ダイス１３を通過した後の未加硫ゴム（ゴム押出物Ｒ２）のスエルがゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定するので、ゴム押出物Ｒ２の意図しない形状変形や表面が粗くなる等の不具合の発生を抑制できる。そのため、押出初期から、安定した品質のゴム押出物Ｒ２を得ることが可能になり、ゴム押出物Ｒ２の歩留りが向上する。この実施形態でも先の実施形態で言及した様々なアレンジを適用することができる。

図９～図１２に例示するゴム押出装置１のさらに別の実施形態は、図６～図８に例示した実施形態とは流量調整体７の仕様が異なっていて、その他の構成は同じである。この流量調整体７は、芯部に長手方向（押出流路６ａの延在方向）に延在する円筒状の開閉部７ａを有している。この開閉部７ａに貫通孔７ｂが形成されている。この開閉部７ａは、単独で長手方向に移動することができる。

図９に例示するように、この実施形態では、図６～８に例示した実施形態と同様に、線材Ｃがゴム材料Ｒ１により被覆された所望の断面形状のゴム押出物Ｒ２が製造される。そのゴム押出物Ｒ２を製造していた時に、一時的にゴム材料Ｒ１の押出を停止する停止期間中は、今まで開いていた押出流路６ａを図１０に例示するように開閉部７ａの先端部分によってクロスヘッド６の小径の円筒部を塞ぐことにより、押出流路６ａを閉じた状態（全閉状態）にする。線材Ｃの押出流路６ａの延在方向の移動も停止させる。

次いで、図１１に例示するように、押出機２によるゴム材料Ｒ１の押出を再開する前には、開閉部７ａによって押出流路６ａを閉じた状態にしたまま、上流側温度センサ８ａによる検知温度と、ゴム材料Ｒ１に対して予め設定された目標温度範囲Ｔ１とに基づいて、流量調整体７により流路断面積を調整する。そこで、上流側温度センサ８ａによる検知温度データと目標温度範囲Ｔ１とが演算部１１によって比較される。この比較結果に基づいて、上流側温度センサ８ａによる検知温度データが目標温度範囲Ｔになるように、制御部１２によって、流量調整体７（開閉部７ａを除いた部分）の挿入長さを制御して流路断面積が調整される。

次いで、図１２に例示するように、押出機２によるゴム材料Ｒ１の押出を再開する際には、開閉部７ａを押出流路６ａの延在方向後方に移動させることにより押出流路６ａを開いた状態（全開状態）にして、スクリュー４を予め設定された定型回転に戻す。スクリュー４を定型回転に戻しつつ、線材Ｃを押出口１３ａに向かって移動させる。そして、維持操作として下流側温度センサ８ｂによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲Ｔｆにするとともに圧力センサ９による検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲Ｐｆに維持するように流量調整体７により流路断面積を調整する。そこで、下流側温度センサ８ｂによる検知温度データと最終目標温度範囲Ｔｆとが演算部１１によって比較される。また、圧力センサ９による検知圧力データと最終目標圧力範囲Ｐｆとが演算部１１によって比較される。

この実施形態においても、ゴム材料Ｒ１の押出の停止期間中は、上述したように、シリンダ４の内部に残存しているゴム材料Ｒ１の温度が過剰に低下または上昇することを回避できる。そして、ゴム材料Ｒ１の押出を再開する前には、流量調整体７（開閉部７ａを除いた部分）により押出流路６ａの流路断面積を調整することで、予めゴム材料Ｒ１の温度を目標範囲Ｔ１にしておくので、ゴム材料Ｒ１の押出を再開すると、ゴム材料Ｒ１を迅速に最終目標温度範囲Ｔｆにさせるとともに押出流路６ａの内圧を最終目標圧力範囲Ｐｆにさせ易い。この時、最終目標温度範囲Ｔｆおよび最終目標圧力範囲Ｐｆを維持するように、流量調整体７によって流路断面積を調整することで、ゴム押出物Ｒ２の温度（見かけの粘度）および圧力（吐出量）を、ゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定させることができる。

これにより、ダイス１３を通過した後の未加硫ゴム（ゴム押出物Ｒ２）のスエルがゴム材料Ｒ１の押出の再開から短時間で安定するので、ゴム押出物Ｒ２の意図しない形状変形や表面が粗くなる等の不具合の発生を抑制できる。そのため、押出初期から、安定した品質のゴム押出物Ｒ２を得ることが可能になり、線材Ｃが埋設されたゴム押出物Ｒ２の歩留りが向上する。この実施形態でも既述の実施形態で言及した様々なアレンジを適用することができる。

既述のそれぞれの実施形態では、押出機２を押出手段として例示したが、本発明ではゴム射出機を押出手段として用いることもできる。本発明は、加硫系配合剤が含有されていないゴム材料Ｒを練って押出す場合にも、加硫系配合剤が含有されているゴム材料Ｒを練って押出す場合にも適用することができる。

１押出装置
２押出機（押出手段）
３シリンダ
３ａ投入口
３ｂホッパ
４スクリュー
５駆動モータ
６クロスヘッド
６ａ押出流路
７流量調整体
７ａ開閉部
７ｂ貫通孔
８ａ上流側温度センサ
８ｂ下流側温度センサ
９圧力センサ
１０開閉部
１１演算部
１２制御部
１３ダイス
１３ａ押出口
Ｒ未加硫のゴム材料
Ｒ１練られたゴム材料
Ｒ２ゴム押出物
Ｃ線材

Claims

筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段により、未加硫のゴム材料を前記スクリューにより練りつつ前記シリンダの先端部に設置されたクロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記クロスヘッドに取付けられたダイスの押出口から押出すゴム押出方法において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させる流量調整体を配置し、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサを配置するとともに、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサを配置し、前記下流側温度センサおよび前記圧力センサと前記押出口との間に前記押出流路を開閉する開閉部を配置しておき、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記開閉部により前記押出流路を閉じた状態にして、前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するように前記スクリューの回転を制御し、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度と、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて、前記流量調整体により前記流路断面積を調整し、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記開閉部により前記押出流路を開いた状態にして、前記スクリューを予め設定された定型回転に戻しつつ、前記下流側温度センサによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲に維持するとともに前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として前記流量調整体により前記流路断面積を調整することを特徴とするゴム押出方法。
筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段により、未加硫のゴム材料を前記スクリューにより練りつつ前記シリンダの先端部に設置されたクロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記クロスヘッドに取付けられたダイスの押出口から押出すゴム押出方法において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させ、かつ、前記押出流路を開閉できる流量調整体を配置し、この流量調整体は前記押出流路の延在方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に線材が挿通していて、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサを配置するとともに、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサを配置しておき、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記流量調整体により前記押出流路を閉じた状態にして、前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された目標圧力範囲に維持するように前記スクリューの回転を制御し、前記線材の前記押出流路の延在方向の移動を停止させ、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記流量調整体により前記押出流路を開いた状態にして、前記スクリューを予め設定された定型回転に戻しつつ、前記線材を前記押出口に向かって移動させ、前記下流側温度センサによる検知温度を予め設定された最終目標温度範囲に維持するとともに前記圧力センサによる検知圧力を予め設定された最終目標圧力範囲に維持するように、維持操作として前記流量調整体により前記流路断面積を調整して、前記押出口から前記線材を被覆した状態にした前記ゴム材料を押し出すことを特徴とするゴム押出方法。
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度と、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて、前記流量調整体により前記流路断面積を調整する請求項２に記載のゴム押出方法。
前記維持操作中に、前記スクリューの回転を制御することにより前記最終目標圧力範囲を維持する微調整操作および前記流量調整体を制御することにより前記最終目標温度範囲を維持する微調整操作を行う請求項１～３のいずれかに記載のゴム押出方法。
前記停止期間の長さが１８０秒以下である請求項１～４のいずれかに記載のゴム押出方法。
筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段と、前記シリンダの先端部に設置されるクロスヘッドと、前記ヘッドに設置されるダイスと、前記スクリューの回転を制御する制御部とを備えて、未加硫のゴム材料が前記スクリューにより練りつつ前記クロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記ダイスの押出口から押出される構成にしたゴム押出装置において、
記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより前記押出流路の流路断面積を変化させる流量調整体と、前記押出流路の前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサと、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサと、前記下流側温度センサおよび前記圧力センサと前記押出口との間で前記押出流路を開閉する開閉部と、それぞれの前記温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データが入力される演算部とを有し、前記流量調整体および前記開閉部の動きが前記制御部により制御され、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記開閉部により前記押出流路が閉じた状態にされて、前記検知圧力データに基づいて前記スクリューの回転が制御されることにより、前記押出流路の内圧が予め設定された目標圧力範囲に維持される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度データと、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料の温度を前記目標温度範囲にさせるように前記流路断面積が調整される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記開閉部により前記押出流路が開いた状態にされて、前記スクリューが予め設定された定型回転に戻されつつ、維持操作として前記下流側温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料が予め設定された最終目標温度範囲に維持されるとともに前記押出流路の内圧が予め設定された最終目標圧力範囲に維持されるように前記流路断面積が調整される構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
筒状のシリンダに内設されたスクリューを有する押出手段と、前記シリンダの先端部に設置されるクロスヘッドと、前記ヘッドに設置されるダイスと、前記スクリューの回転を制御する制御部とを備えて、未加硫のゴム材料が前記スクリューにより練られつつ前記クロスヘッドに形成された押出流路を通じて前記ダイスの押出口から押出される構成にしたゴム押出装置において、
前記押出流路の内部で前記押出流路の延在方向に移動することにより流路断面積を変化させ、かつ、前記押出流路を開閉できる流量調整体と、前記押出流路の前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも上流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する上流側温度センサと、前記押出流路の前記流量調整体の先端よりも下流側の位置に配置されて前記ゴム材料の温度を検知する下流側温度センサおよび前記押出流路の内圧を検知する圧力センサと、それぞれの前記温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データが入力される演算部とを有し、前記流量調整体が前記押出流路の延在方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔に線材が挿通していて、前記流量調整体の動きが前記制御部により制御され、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を一時的に停止する停止期間中は、前記流量調整体により前記押出流路が閉じた状態にされて、前記検知圧力データに基づいて前記スクリューの回転が制御されることにより、前記押出流路の内圧が予め設定された目標圧力範囲に維持されるとともに、前記線材の前記押出流路の延在方向の移動が停止される構成にして、
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する際には、前記流量調整体により前記押出流路が開いた状態にされて、前記スクリューが予め設定された定型回転に戻されつつ、前記線材が前記押出口に向かって移動され、維持操作として前記下流側温度センサによる検知温度データおよび前記圧力センサによる検知圧力データに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料が予め設定された最終目標温度範囲に維持されるとともに前記押出流路の内圧が予め設定された最終目標圧力範囲に維持されるように前記流路断面積が調整されて、前記押出口から前記線材を被覆した状態にした前記ゴム材料が押し出される構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
前記押出手段による前記ゴム材料の押出を再開する前には、前記上流側温度センサによる検知温度データと、前記ゴム材料に対して予め設定された目標温度範囲とに基づいて前記流量調整体が制御されて、前記ゴム材料の温度を前記目標温度範囲にさせるように前記流路断面積が調整される構成にした請求項７に記載のゴム押出装置。
前記維持操作中に、前記スクリューの回転が制御されることにより前記最終目標圧力範囲を維持する微調整操作および前記流量調整体が制御されることにより前記最終目標温度範囲を維持する微調整操作が行われる構成にした請求項７または８に記載のゴム押出装置。