JP7151343B2 - タイヤ用ゴム材料の熱入れ方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ用ゴム材料の熱入れ方法に関する。

タイヤの各部を形成する部材（以下、タイヤ部材ともいう）に用いられるゴム材料は、熱入れがされる。この熱入れによって、ゴム材料の可塑性が向上する。熱入れされたゴム材料は、タイヤ部材の形状に成形される。この熱入れが不十分なゴム材料は、タイヤ部材の成形精度を低下させる。一方で、過度の熱入れは、このゴム材料に、所謂ヤケ（部分的な加硫）を生じさせる。ヤケが生じたゴム材料は、タイヤ部材として使用できない。

特開２０１７－１０９３０９号公報には、ゴム材料の熱入れ方法が開示されている。この熱入れ方法では、一対のロールの間にゴム材料が通されて、ゴム材料が練られる。このゴム材料の表面温度が測定される。この熱入れ方法では、温度調整がされた一対のロールによって、ゴム材料の温度が調整されている。これにより、熱入れの温度の適正化が図られている。

特開２０１７－１０９３０９号公報

特開２０１７－１０９３０９号公報の熱入れ方法では、ロールに接するゴム材料の表面が加熱される。この方法では、ゴム材料の内部の昇温に時間を要する。短時間での昇温では、表面と内部とに温度差を生じ易い。この温度差は、ゴム材料がロールから剥がれるバギング現象を生じうる。更に、短時間での昇温では、熱入れの不十分な部分が生じたり、逆にヤケが生じたりする。このゴム材料の熱入れ方法は、全体の温度を均一にする観点において、改善の余地がある。

本発明の目的は、タイヤ用ゴム材料の温度を均一化しうる熱入れ方法の提供にある。

本発明に係るゴム材料の熱入れ方法は、タイヤ部材用のゴム材料を一対のロールの間で練って熱入れしてゴムシートを形成する方法である。この熱入れ方法は、前記ゴムシートの温度を測定する温度測定ステップと、前記ゴムシートの温度に基づいて前記一対のロールの回転比率を調整する回転比率調整ステップと、を備える。

好ましくは、前記回転比率調整ステップにおいて、前記一対のロールの間隔を調整する。

前記一対のロールは、前記ゴム材料が巻き付けられるフロントロールと、前記フロントロールとの間で前記ゴム材料を練るバックロールと、からなっている。好ましくは、前記回転比率調整ステップにおいて、前記バックロールの回転速度を増減することで前記回転比率が調整される。

本発明に係るゴム材料の熱入れ装置は、タイヤ部材に用いられるゴム材料に熱入れをしてゴムシートを形成する装置である。この装置は、前記ゴム材料をその間で練る一対のロールと、前記ゴムシートの温度を測定する温度センサーと、制御装置と、を備えている。前記制御装置は、前記温度センサーから前記ゴムシートの温度データを受信する機能と、前記温度データに基づいて前記一対のロールの回転比率を調整する機能と、を備えている。

好ましくは、前記制御装置は、前記一対のロールの間隔を調整する機能を備えている。

好ましくは、前記一対のロールは、前記ゴム材料が巻き付けられるフロントロールと、前記フロントロールとの間で前記ゴム材料に熱入れするバックロールと、からなっている。前記制御装置は、前記バックロールの回転速度を増減して前記回転比率を調整する機能を備えている。

本発明に係るゴム材料の製造方法は、前記一対のロールの回転比率を調整することで、ゴム材料に作用する剪断力を調整する。これにより、ゴム材料の内部の温度も調整しうる。この方法は、ゴム材料の温度をより均一に調整しうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る熱入れ装置が示された概念図である。

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に示された熱入れ装置２は、一対のロールとしての熱入れロール４、温度センサー６及び制御装置８を備えている。図１には、ゴム材料１０と、ゴム材料１０から形成されるゴムシート１２とが、熱入れ装置２と共に示されている。このゴム材料１０及びゴムシート１２は、未加硫ゴムからなる。

熱入れロール４は、フロントロール１４とバックロール１６とからなっている。フロントロール１４は、円筒形状を備えている。フロントロール１４は、図示されない支持台に支持されている。フロントロール１４は、その軸線を回転軸にして回転可能に支持されている。このフロントロール１４の回転速度は、フロントロール１４の外周面１４ａで測定される。

図示されないが、フロントロール１４の内部に、冷却配管と加熱配管とが設けられている。この冷却配管は、冷却媒体、例えば冷却水を流動することで、フロントロール１４の外周面１４ａを冷却する機能を備えている。加熱配管は、加熱媒体、例えば蒸気を流動することで、フロントロール１４の外周面１４ａを加熱する機能を備えている。この冷却配管及び加熱配管によって、フロントロール１４の外周面１４ａの温度は調整可能にされている。

バックロール１６は、円筒形状を備えている。バックロール１６は、図示されない支持台に支持されている。バックロール１６は、その軸線を回転軸にして回転可能に支持されている。このバックロール１６の回転速度は、バックロール１６の外周面１６ａで測定される。図示されないが、このバックロール１６の内部には、フロントロール１４と同様に、冷却配管と加熱配管とが設けられている。この冷却配管及び加熱配管によって、バックロール１６の外周面１６ａの温度は調整可能にされている。

図１の両矢印Ｃは、フロントロール１４とバックロール１６と間に形成される間隔（ニップゲージ）を表している。フロントロール１４とバックロール１６とは、間隔Ｃを空けて配置されている。この間隔Ｃは、フロントロール１４の外周面１４ａとバックロール１６の外周面１６ａとの最短距離として測定される。支持台は、この間隔Ｃを変更可能に、フロントロール１４とバックロール１６とを支持している。

温度センサー６は、ゴムシート１２の温度を測定する機能を備えている。温度センサー６は、測定して得られた温度データを制御装置８に送信する機能を備えている。この温度センサー６は、熱入れロール４で形成されるゴムシート１２の温度を測定する位置に、配置されている。ここでは、この温度センサー６として非接触式の温度センサーを例に説明がされるが、ゴムシート１２の温度を測定できればよい。この温度センサー６として、接触式の温度センサーが用いられてもよい。

制御装置８は、ゴムシート１２の設定温度の範囲、例えば上限温度及び下限温度を、予め記憶している。制御装置８は、冷却水及び蒸気の流量を制御して、フロントロール１４の外周面１４ａの温度を調整する機能と、バックロール１６の外周面１６ａの温度とを調整する機能を備えている。制御装置８は、温度センサー６から温度データを受信する機能を備えている。制御装置８は、フロントロール１４の駆動装置を制御して、フロントロール１４の回転速度を調整する機能を備えている。制御装置８は、バックロール１６の駆動装置を制御して、バックロール１６の回転速度を調整する機能を備えている。制御装置８は、フロントロール１４の回転速度とバックロール１６の回転速度を調整して、両者の回転比率を調整する機能を備えている。制御装置８は、支持台を制御して、フロントロール１４とバックロール１６との間隔Ｃを調整する機能を備えている。

制御装置８は、記憶している設定温度から受信した温度データが適正か否かを判定する機能を備えている。制御装置８は、この温度データを適正にするために、フロントロール１４の回転速度とバックロール１６の回転速度とを調整する機能を備えている。制御装置８は、フロントロール１４の回転速度とバックロール１６の回転速度とから、フロントロール１４とバックロール１６との間隔Ｃを調整する機能を備えている。これらによって、制御装置８は、ゴム材料１０の熱入れ条件を調整する機能を備えている。

この熱入れ装置２を用いて、ゴム材料１０から成形されるタイヤ部材の製造方法が説明される。この製造方法は、準備ステップ、熱入れステップ及び押し出しステップを備えている。この製造方法で説明される熱入れステップは、本発明に係る熱入れ方法の一例である。

準備ステップでは、ゴム材料１０が準備される。この制御装置８は、ゴム材料１０を含めて、配合情報が特定された複数のゴム材料を予め記憶している。作業者は、複数のゴム材料から、ゴム材料１０を選択して、制御装置８に入力する。制御装置８は、ゴム材料１０の初期の熱入れ条件を記憶している。制御装置８は、初期の熱入れ条件に対応させて、フロントロール１４の外周面１４ａと、バックロール１６の外周面１６ａと、を所定の温度に調整する。制御装置８は、熱入れロール４の回転比率や隙間Ｃを所定の条件に合わせて調整する。

熱入れステップでは、このゴム材料１０が熱入れロール４に投入される。このゴム材料１０は、フロントロール１４の外周面１４ａに巻き付けられる。ゴム材料１０は、フロントロール１４によって、排出口に向かって送られる。外周面１４ａに巻き付けられたゴム材料１０は、フロントロール１４とバックロール１６とが形成する隙間Ｃに通される。この隙間Ｃを通されることで、このゴム材料１０は、フロントロール１４とバックロール１６とによって、練られる。練られることで、ゴム材料１０に剪断力が作用する。この剪断力によって、ゴム材料１０はその内部を含めて熱入れされる。このゴム材料１０は、外周面１４ａと外周面１６ａとによって加熱又は冷却される。ゴム材料１０が熱入れされて形成されたゴムシート１２は、熱入れロール４の排出口から排出される。

この熱入れステップは、ゴムシート１２の温度を測定する温度測定ステップと、ゴムシート１２の温度に基づいて熱入れロール４の回転比率を調整する回転比率調整ステップと、を備えている。

この温度測定ステップでは、温度センサー６は、熱入れロール４から排出されたゴムシート１２の温度を測定する。測定された温度データは、温度センサー６から制御装置８に送信される。制御装置８は、温度センサー６から温度データを受信する。

この回転比率調整ステップでは、制御装置８は、受信した温度データがゴムシート１２の設定温度の範囲にあるか否かを判定する。制御装置８は、この温度データがゴムシート１２の設定温度の範囲にあるとき、フロントロール１４の回転速度と、外周面１４ａの温度と、バックロール１６の回転速度と、外周面１６ａの温度と、をそのまま保持させる。

この回転比率調整ステップでは、制御装置８は、この温度データがゴムシート１２の設定温度の範囲にないとき、バックロール１６の回転速度を増減させる。これにより、フロントロール１４とバックロール１６との回転比率が変更される。この回転比率の変更によって、熱入れロール４からゴム材料１０が受ける剪断力が調整される。この剪断力の調整によって、ゴムシート１２の温度が増減される。この様にして、ゴムシート１２の温度が調整される。

この回転比率調整ステップでは、制御装置８は、フロントロール１４とバックロール１６との間隔Ｃを調整する。例えば、バックロール１６の回転速度が速くされたときに、間隔Ｃが狭められる。バックロール１６の回転速度が遅くされたときに、間隔Ｃが拡げられる。この様に、フロントロール１４とバックロール１６との回転比率が変更されたときに、間隔Ｃが調整される。これにより、ゴムシート１２の単位時間あたりの排出量が安定化される。

押し出しステップでは、図示されない押し出し機にゴムシート１２が投入される。投入されたゴムシート１２は、所定の形状に押出成形される。このゴムシート１２は、タイヤ用部材の形状に成形される。このゴムシート１２は、例えば、トレッドを形成するトレッド部材や、サイドウォールを形成するサイドウォール部材等に成形される。このゴムシート１２は、押し出し機に代えて、ロールでタイヤ部材に成形されてもよい。

この熱入れステップは、温度測定ステップ及び回転比率調整ステップを備えている。ゴム材料１０の内部をも含めて温度調整がされる。この熱入れステップは、ゴム材料１０の温度をより均一化しうる。

この熱入れ方法の回転比率調整ステップでは、フロントロール１４とバックロール１６との回転比率が調整され、間隔Ｃが調整されたが、間隔Ｃは必ずしも調整されなくともよい。この熱入れ方法では、前述の回転比率が調整されることで、ゴム材料の温度をより均一化しうる。

この方法では、フロントロール１４がゴム材料１０の温度を調整している。前述の回転比率の調整による温度調整と合わせて、フロントロール１４の加熱又は冷却によって、温度調整がされることで、短時間で温度調整をしうる。更に、バックロール１６の加熱又は冷却によってゴム材料１０の温度を調整することで、より短時間で温度調整をしうる。

この回転比率調整ステップにおいて、熱入れロール４の間隔Ｃが調整されている。これにより、回転比率の調整に伴って変化するゴムシート１２の排出量が調整される。この方法は、温度のみならず、ゴム材料１０の排出量をも均一化している。

この回転比率調整において、バックロール１６の回転速度を増減することで回転比率を調整する。ゴム材料１０が巻き付けられるフロントロール１４の回転速度が一定に保たれている。これにより、回転比率の調整によってゴムシート１２の排出量が大きく変化することが抑制されている。間隔Ｃの調整と共に、ゴムシート１２の排出量の均一化が図られる。なお、ここでは、回転比率の調整は、フロントロール１４の回転速度を一定として、バックロール１６の回転速度を増減してされたが、これに限られない。回転比率の調整は、フロントロール１４の回転速度とバックロール１６の回転速度とが共に増減されてもよいし、フロントロール１４の回転速度が増減されてバックロール１６の回転速度が一定にされてもよい。

この熱入れ方法では、フロントロール１４とバックロール１６との回転比率を調整して、ゴム材料１０の温度が調整されている。この熱入れステップは、従来の熱入れステップに比べて、ゴムシート１２の表面と内部との温度差を小さくできる。この熱入れステップは、ゴムシート１２の表面と内部との温度差が小さいので、ゴムシート１２の表面の温度を測定することでも、高精度にゴムシート１２の温度を把握しうる。

この熱入れ方法では、一台の熱入れ装置２で熱入れされたが、複数の熱入れ装置２で熱入れがされてもよい。例えば、ゴム材料１０は、３台の熱入れ装置２を経て熱入れがされてもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
ゴム材料が準備された。図１の熱入れ装置２を用いて、本発明に係る製造方法で、ゴム材料に熱入れがされた。このゴム材料から形成されたゴムシートを用いて、２００個のタイヤ用ゴム部材が押出成形された。

［比較例１］
従来に熱入れ方法で、ゴム材料に熱入れがされた。この方法では、熱入れロールの回転速度は一定に保たれた。一対のロールの外周面の温度が調整されて、ゴム材料に熱入れがされた。このゴム材料から形成されたゴムシートを用いて、２００個のタイヤ用ゴム部材が押出成形された。

［実施例２］
間隔Ｃが一定にされた他は、実施例１と同様にしてゴム材料に熱入れがされた。このゴム材料から形成されたゴムシートを用いて、２００個のタイヤ用ゴム部材が押出成形された。

［重量評価］
実施例１、実施例２及び比較例１のタイヤ用ゴム部材について、その平均質量と、質量の標準偏差と、が求められた。その結果が、表１に示されている。

［成形性評価］
実施例１、実施例２及び比較例１のタイヤ用ゴム部材について、成形のし易さ、成形精度の良否が評価された。その結果が指数として、表１に示されている。この指数は、比較例３を基準値３とする５段階で評価している。この指数は、大きいほど、成形性に優れている。この指数は、大きいほど、好ましい。

表１に示されるように、実施例の製造方法では、比較例の製造方法に比べて評価が高い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された方法は、タイヤ用ゴム部材の熱入れに広く適用されうる。

２・・・熱入れ装置
４・・・熱入れロール（一対のロール）
６・・・温度センサー
８・・・制御装置
１０・・・ゴム材料
１２・・・ゴムシート
１４・・・フロントロール
１６・・・バックロール

Claims (6)

1. タイヤ部材用のゴム材料を一対のロールの間で練って熱入れしてゴムシートを形成する熱入れ方法であって、
   前記一対のロールで熱入れがされ次工程に送られる前記ゴムシートの温度を測定する温度測定ステップと、
   前記ゴムシートの温度に基づいて前記一対のロールの回転比率を調整する回転比率調整ステップと
   を備えるゴム材料の熱入れ方法。
2. 前記回転比率調整ステップにおいて、前記一対のロールの間隔を調整する、請求項１に記載のゴム材料の熱入れ方法。
3. 前記一対のロールが、前記ゴム材料が巻き付けられるフロントロールと、前記フロントロールとの間で前記ゴム材料を練るバックロールとからなっており、
   前記回転比率調整ステップにおいて、前記バックロールの回転速度を増減することで前記回転比率が調整される、請求項１又は２に記載のゴム材料の熱入れ方法。
4. タイヤ部材に用いられるゴム材料に熱入れをしてゴムシートを形成する装置であって、
   前記ゴム材料をその間で練る一対のロールと、
   前記一対のロールで熱入れがされ次工程に送られる前記ゴムシートの温度を測定する温度センサーと、
   制御装置と
   を備えており、
   前記制御装置が、
   前記温度センサーから前記ゴムシートの温度データを受信する機能と、
   前記温度データに基づいて前記一対のロールの回転比率を調整する機能と
   を備えている、ゴム材料の熱入れ装置。
5. 前記制御装置が、前記一対のロールの間隔を調整する機能を備えている、請求項４に記載の熱入れ装置。
6. 前記一対のロールが、前記ゴム材料が巻き付けられるフロントロールと、前記フロントロールとの間で前記ゴム材料に熱入れするバックロールとからなっており、
   前記制御装置が、
   前記バックロールの回転速度を増減して前記回転比率を調整する機能を備えている、請求項４又は５に記載の熱入れ装置。
   

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