JPH03253323A - ゴムの押出成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタイヤ製造の際に、その構成部材として用いら
れる長尺の未加硫のシート状ゴム部材を押出成形する方
法とそれに用いる押出成形装置に関する。

〔従来の技術〕

タイヤ製造の際、タイヤ組立ドラム上で、力一カス上に
トレッドコ゛ム、サイドウオールゴム、ビードフィラー
等の長尺のシート状ゴム部材を順次巻き付けて生タイヤ
を製造し、金型内で加硫成形するが、このタイヤ組立工
程で用いられる未加硫のゴムよりなる上記長尺の各シー
ト状ゴム部材は、押出成形装置を用いて未加硫のゴム組
成物を所定断面形状に押出成形して製造される。

この押出成形装置は押出機の吐出口に直接所定断面形状
の口金を取り付けず、押出機の円形断面の吐出口と口金
の間に、断面積を縮小しつつ円形断面から口金の所定断
面形状に近い偏平な断面形状まで連続的に徐々に遷移す
る内面断面形状を有する吐出ヘッドを介在させ、口金に
導入するゴムの圧力を充分に高めることにより、所定断
面形状のシート状ゴムを製造する。

一方、特開昭５２−４５５８号公報及び特開昭５２−４
５５９号公報は、未加硫のゴム、熱可塑性合成樹脂等の
押出成形装置の口金に、吐出方向に沿う口金の軸線方向
に振動する超音波振動を与えて、押出圧力を低下させる
方法を開示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

押出機の円形断面の吐出口から吐出する円柱状ゴムを、
例えばサイドウオールゴムのように偏平な断面形状を有
するシート状にまで変形して均一に押出成形するために
は、口金部における押出圧力を極めて高くする必要があ
り、そのために上記吐出ヘッドの減面率、即ち出口と人
口の断面積の比を１７４〜１／７にする必要がある。し
かし粘弾性の大きいゴム組成物を高い圧力で押し出すと
、押出時に大きな残留歪が生じ、その残留応力を緩和す
る現象により、押出したゴムシートが押出方向に収縮し
て、断面積が増大する現象、所謂スウェル現象が生ずる
。

スウェル現象により、タイヤを構成するゴム部材の寸法
精度が低下すると、製造されたタイヤの品質にばらつき
を生じ、タイヤのユニフォミティも悪化する。

このスウェル現象により押出成形されたゴム部材の断面
積が増加する割合は、ゴム組成物の原料として同一銘柄
の原料を用いても、原材料の品質の変動、ゴム組成物中
のカーボンブラックの分散状態、混練した後のゴム組成
物の放置時間、温度、混線条件、押出機の温度、ゴム組
成物が混練後押出までに受ける機械的、熱的履歴の違い
等により大きく変動する。

タイヤを構成するシート状ゴム材料を大量生産する際に
は、これらの条件のばらつきは避けられず、常に同一寸
法の押出ゴムを製造することは極めて困難である。ゴム
部材の成形寸法のばらつきを小さくするために、ゴムの
混線条件、混練したゴム組成物の貯蔵条件の厳密な管理
、異なるロフトのゴム組成物の混用等により、できるだ
け品質の一定化を図る必要がある。更に押出作業中に押
し出されたゴムを検査して、押出機の調整をする必要が
あり、その押出成形作業に熟練した人手を要するという
問題がある。

従って本発明は押出成形されたシート状ゴムのスウェル
の小さい押出方法及びそれに用いる押出装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく、本発明者は鋭意研究を重ねた結
果、押出機と口金の間に介在させる吐出ヘッドに、吐出
方向に対して略垂直方向で、且つ押出成形後にスウェル
しようとする方向と略一致する方向に超音波振動を印加
することにより、押出成形されたゴムのスウェルを小さ
くすることができることを見出し、本発明を完成するに
至った。

即ち、押出機から吐出した柱状の未加硫のゴム組成物を
押出機の吐出口の断面形状から押出成形用口金の偏平な
断面形状に近い形状にまで、該押出機の吐出口と該口金
の間に介在する吐出ヘッドを通過させることにより連続
的に断面形状を変化させると同時に断面積を縮小せしめ
、該口金を通して所定断面形状に成形する長尺のシート
状ゴム部材の成形方法において、該吐出ヘッド内面に吐
出方向に略垂直な方向の超音波振動を印加することによ
り、成形したゴム部材のスウェルを小さくすることを特
徴とするゴムの押出成形方法を要旨とする。

他の一つの発明は、円形又は角形の断面形状の吐出口を
有する押出機と、該吐出口に接続した吐出ヘッドと、該
吐出ヘッドの出口に接続された押出成形用口金とを有し
、該吐出ヘッドは外殻と、ダンパーにより外殻の内側に
間隙を隔てて弾性的に振動可能に保持された筒状のプレ
フオーマ−とよりなり、該プレフオーマ−の断面形状は
押出機の吐出口の断面形状と略一致する入口の断面形状
から該口金の断面形状に近い偏平な出口の断面形状まで
連続的に変化すると共にその断面積が押出方向に向かっ
て連続的に縮小するように形成され、線・プレフオーマ
−外面にプレフオーマ−の押出方向に対して略垂直方向
または若干これに傾斜する方向に振動する超音波加振機
を装着した押出成形装置を要旨とする。

次に本発明の内容を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明のゴムの押出成形法に用いられる押出成
形装置の一例の断面図、第２図は第１図の断面に対して
垂直方向のＤ−Ｄ断面図である。（１）はスクリュー式
押出機であり、円筒状バレル（２）内にスクリｓ　　（
３）を備え、その回転によりゴム組成物を高圧に加圧し
て押し出すようになっている。

押出機（１）の吐出口（４）に吐出ヘッド（５）が固着
され、吐出ヘッド（５）の出口（６）に成形用の口金（
７）が取付けられる。吐出ヘッド（５）は内側のプレフ
オーマ−（８）と外側の外殻（９）の二重構造をなし、
プレフオーマ−（８）と外殻（９）の間に狭い間隙α口
を有する。間隙αＯの両端部にスペーサー兼用のダンパ
ー（ロ）を嵌合する。押出機（１）の吐出口（４）に接
合するプレフオーマ−（８）の入口○の内面の断面形状
は、第３図ａに示すように、押出機（１）の吐出口（４
）と同じ直径の円形断面形状をなし、その内面の間隔は
出口に向かって、第１図の断面では狭くなるのに対し、
これと垂直方向の第２図の断面では拡がるように形成さ
れている。従ってプレフオーマ−（８）の中間部の吐出
方向に対して垂直方向の内面断面形状は第３図すに示す
ように楕円形状をなし、プレフオーマ−（８）の出口（
６）の内面の断面は第３図Ｃに示すように口金（７）の
断面形状に近い形状で、口金（７）の入口の内法寸法よ
りも−回り大きく形成される。

プレフオーマ−（８）と外殻（９）の間の間隙叫の一部
を２個所拡げ、ここにそれぞれ超音波振動子よりなる加
振機０を嵌合装着する。その加振機０の装着位置はプレ
フオーマ−（８）の中間部の楕円形断面の短径の両端に
配置される。換言すればプレフオーマ−（８）の中間部
で吐出方向に垂直な断面における互いに垂直な２本の中
心線ｘ−ｘ、ｙ−ｙのうち、プレフオーマ−（８）の内
側の口径が短い方の方向の中心線Ｙ−Ｙ上の対向位置に
一対の加振機０が配置される。

加振機（２）によりプレフオーマ−（８）に印加する超
音波振動の振動数は２０〜１００　ＫＨｚが適当である
。後述するように振動数が大きくなるにつれて、スウェ
ルが小さく、逆に振動数が小さくなるにつれてスウェル
が大きくなる。印加する超音波の振動数が２０ＫＨｚ未
満では振動によるスウェルの低減効果が小さい。一方振
動数が１００　ＫＨｚを越えてもスウェルの低減効果は
高まらず、逆に振動数が大きいと振動エネルギーの減衰
が大きいため、むしろスウェルが大きくなる。

プレフオーマ−（８）の出口（６）に取付けられる口金
（７）は人口から出口に向かって、縦横両方向ともに口
径が狭まるように形成されている。

〔作用〕

本発明の押出成形装置を用いて未加硫ゴム組成物を押出
成形する際には、押出機（１）のスクリュー（３）によ
り加圧して、押出機の吐出口（４）から吐出ヘッド（５
）のプレフオーマ−（８）内に圧入される。プレフオー
マ−（８）内でゴム組成物の断面は中心線ＹＹ方向に圧
縮され、Ｘ−ｘ方向には拡大されるが全体として断面積
は縮小し、従って圧力は増大する。プレフオーマ−（８
）はダンパー（２）により弾性的に支持され、外殻（９
）に対して振動可能に支持されており、Ｙ−Ｙ方向の配
置された加振機０から印加される超音波振動により、押
出方向に対して略垂直な面内でＹ−Ｙ方向に振動する。

その振動方向は押出方向に垂直な面内に限定されず、押
出方向の振動成分が若干あってもよい。

振動により成形されるゴム組成物内の圧縮歪が緩和され
、口金（７）から押し出された成形ゴム内の、残留歪が
小さくなる。このため成形された未加硫のシート状ゴム
のスウェル現象が殆どなくなる。

本発明の押出成形装置では、従来の押出成形装置のよう
に超音波振動を押出方向に沿って印加せず、押出方向に
対して略垂直な方向に印加するので、プレフオーマ−（
８）内面に接触している偏平なゴムに均一に超音波を作
用させることができる。

これにより低い圧力で断面形状が口金（７）の形状に近
い偏平なゴムを口金（７）に吐出することができ、偏平
な所定形状に正確に成形することができる。

〔実施例〕

第１図及び第２図に示す断面形状の吐出ヘッド（５）に
、略台形で上辺１２０肛、下辺１６０肛、高さ１１ｍｍ
の内法の口金（７）を取付け、加振機０からプレフオー
マ−（８）に２０Ｋ）Ｉｚの振動を印加した。

印加する超音波の振動数を変化させ、ムーニー粘度６０
のゴム組成物を押し出した。口金（７）の出口（６）で
ゴムの温度が１１０〜１１５℃となるように温度調節し
て、毎分１５ｍの速度で口金（７）から押し出し、シー
ト状トレッドゴム部材を押出成形した。

押し出したゴムシートを１０分間放置した後、長さ１０
０ｍｍに切断して、その重量を測定した。

振動を印加しないで押し出し、同時間放置後のゴムシー
トの同じ単位長当りの重量を１００として基準にとり、
種々の振動数の超音波振動を印加しつつ押し出して放置
後の単位長当りの重量を指数表示し、ゴム重量指数とす
る。得られた測定結果を第４図に示す。

第４図から明らかなように、印加する超音波の振動数が
増加すると、ゴム重量指数が小さくなり、即ち同じ口金
（７）を用いて押し出したトレッドゴム部材の放置後の
単位長当りのゴムの重量が小さくなる。従って印加する
超音波振動の振動数が大きいほど、スウェルが小さいこ
とがわかる。

〔発明の効果〕

本発明のゴムの押出成形方法及び装置によれば、正確に
所定寸法の生ゴムシートを容易に製造することができ、
成形されたゴム部材はスウェルが小さく、従ってその寸
法のばらつきが小さくなり、その結果それを用いて製造
したタイヤの品質が安定化し、ユニフォミティが向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の押出成形装置の正面断面図、第２図は
同平面断面図、第３図ａは第１図におけるＡ−Ａ断面図
、ｂはＢ−Ｂ断面図、ＣはＣ−Ｃ断面図である。第４図
は押出成形したゴム部材のスウェルとプレフオーマ−に
印加する超音波の振動数の関係を示すグラフである。 （１）　　押出機、　　　　　　（２）　バレル、（３
）　　スクリュー　　　　（４）吐出口、（５）吐出ヘ
ッド、　　　（６）　　出口、（７）　　口金、　　　
　　　（８）　　プレフオーマ−（９）外殻、　　　　
　　αＧ　間隙、（社）ダンパー　　　　　（２）−入
口、０Ｊ７１ＴＩ振機。 第４図 ｆｊ　　動　数　（ＫＨ２）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）押出機から吐出した柱状の未加硫のゴム組成物を
   押出機の吐出口の断面形状から押出成形用口金の偏平な
   断面形状に近い形状にまで、該押出機の吐出口と該口金
   の間に介在する吐出ヘッドを通過させることにより連続
   的に断面形状を変化させると同時に断面積を縮小せしめ
   、該口金を通して所定断面形状に成形する長尺のシート
   状ゴム部材の成形方法において、該吐出ヘッド内面に吐
   出方向に略垂直な方向の超音波振動を印加することによ
   り、成形したゴム部材のスウェルを小さくすることを特
   徴とするゴムの押出成形方法。
2. （２）該シート状ゴム部材がトレッドゴム、サイドウォ
   ールゴム又はフィラーゴム等のタイヤ構成部材である請
   求項１記載のゴムの押出成形方法。
3. （３）円形又は角形の断面形状の吐出口を有する押出機
   と、該吐出口に接続した吐出ヘッドと、該吐出ヘッドの
   出口に接続された押出成形用口金とを有し、該吐出ヘッ
   ドは外殻と、ダンパーにより外殼の内側に間隙を隔てて
   弾性的に振動可能に保持された筒状のプレフォーマーと
   よりなり、該プレフォーマーの断面形状は押出機の吐出
   口の断面形状と略一致する入口の断面形状から該口金の
   断面形状に近い偏平な出口の断面形状まで連続的に変化
   すると共にその断面積が押出方向に向かって連続的に縮
   小するように形成され、該プレフォーマー外面にプレフ
   ォーマーの押出方向に対して略垂直方向または若干これ
   に傾斜する方向に振動する超音波加振機を装着した押出
   成形装置。