JPWO2009037736A1 - ゴムストリップ材の成形装置及びゴムストリップ材の成形方法 - Google Patents

ゴムストリップ材の成形装置及びゴムストリップ材の成形方法 Download PDF

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Abstract

成形用ダイスからの押出し速度を低下させずに、所定の断面形状のゴムストリップ材を安定して成形することを目的とする。そのための手段として、成形用ダイス２０から押出される未加硫のゴムストリップ材Ｓを螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成形するタイヤ製造工程で使用するゴムストリップ材の成形装置１０において、成形用ダイス２０の先端部に回転可能な一対のロール２４，２６が互いの外周面を対向して配設され、一対のロール２４，２６の対向間隙に吐出口２８を形成する。

Description

本発明は、タイヤの製造に使用するゴムストリップ材の成形装置及びその方法に関するものである。
一般に、タイヤは、複数のタイヤ用ゴム部材とコードを主材とする複数の補強部材を含んで構成されており、代表的には、図６に示すようにインナーライナーゴム部１、トレッドゴム部２、サイドウォールゴム部３、リムストリップゴム部４等の各部が、各々要求される特性に応じたゴム部材により形成され、これらのゴム部材がコードを含む補強部材であるカーカス層５、ベルト層６やビード体７などと組み合わされてタイヤＴを構成している。
これら各部を構成するゴム部材を成型するために、それぞれのゴム部材の断面形状に見合ったダイスを介して成形装置から連続して押出し成型し、その後、定寸にカットすることにより目的とするゴム部材を得ていた。タイヤの成型においては、前記のゴム部材を成型用ドラム等の回転支持体上で順次貼り付けて成型していた。
しかしながら、連続して成形装置により押し出して定寸にカットすることによる部材の歪みや収縮といった問題から、下記の特許文献１に開示されているように、リボン状に押出し成型した未加硫のゴムストリップ材を、成型用ドラム等の回転支持体上においてタイヤ周方向に沿って螺旋状に重ねて巻きつけることにより、所定の断面形状のゴム部材を形成することが行われている。
前記の成形においては、ゴムストリップ材の一部を重ねて巻き付けた場合の凹凸や段差をなくすために、ゴムストリップ材の断面形状を、重ね代になる幅両側部で厚みを薄くした略三日月形、略三角形や略台形等の断面形状を有するものとしている。
このゴムストリップ材は、図７のように、成形装置１００の本体ケース１０２に配設された成形用ダイス１０６の内孔部１０６ａの先端部に有する吐出口１０８の形状を、例えば扁平な略三日月形や略三角形にしておいて、送り用のスクリュー軸１０４によって本体ケース１０２から成形用ダイス１０６の内孔部１０６ａに給送されるゴム材料を吐出口１０８から押出すことにより成形する。
この成形に使用される成形用ダイス１０６は、その内孔部１０６ａの先端部に絞り用段面１１０が設けられるとともに、該段面１１０の中央部に吐出口１０８が設けられており、内孔部１０６ａは、成形装置１００の本体ケース１０２に接続される後端部開口１１２から絞り用段面１１０に向かって漸次細くなるテーパ状をなしている。
しかしながら、このような成形装置１００では、スクリュー軸１０４により成形用ダイス１０６に送り込まれるゴム材料は、絞り用段面１１０による絞り効果で圧力が高められて吐出口１０８から押し出され内孔部１０６ａとの間に大きな摩擦力が作用するため、押出されたゴムストリップ材の断面形状が安定しにくいことに加え、摩擦熱によって成形用ダイス内の未加硫のゴム材料が早期加硫する焼け現象を起こしやすいという問題がある。この焼け現象により発生した加硫ゴムは、成形用ダイス１０６内部や吐出口１０８に付着して材料ゴムの流れをさらに悪化させ、ゴムストリップ材の断面形状不良を誘発することとなる。
また、成形されるゴムストリップ材は、幅両側部の厚みが薄いほうが、一部を重ねて巻き付け成型する上では好ましいが、吐出口１０８の両側部の圧力が中央部に比べて大きくなり、幅両側部の厚みが薄くなればなるほど前記幅両側端で亀裂や欠け等の欠落が生じ易い問題がある。
これに対し、ゴム材料の押出速度を低下させることでゴムストリップ材の断面形状を安定させることが可能であるが、タイヤ製造における成形のサイクルタイムの遅延を招き生産性が低下する問題がある。
特開２００５−２３８７９９号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、成形用ダイスからの押出し速度を低下させずに、所定の断面形状のゴムストリップ材を安定して成形することができるゴムストリップ材の成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
本発明のゴムストリップ材の成形装置は、成形用ダイスから押出される未加硫のゴムストリップ材を螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成形するタイヤ製造工程で使用するゴムストリップ材の成形装置において、前記成形用ダイスの先端部に回転可能な一対のロールが互いの外周面を対向して配設され、前記一対のロールの対向間隙に成形用吐出口が形成されていることを特徴とする。
このように、回転可能な一対のロールの対向間隙に吐出口が形成されており、ゴムストリップ材を外部に送り出す方向へ一対のロールをそれぞれ回転させながら成形用吐出口よりゴム材料を押し出すことができるため、ゴムストリップ材を成形するのに必要な成形用ダイス内部の圧力を小さく設定してゴムストリップ材の押出速度を上げることができるとともに、ゴムストリップ材の外形を形成する吐出口においてゴム材料とローラとの摩擦力を極力小さくすることができるため、幅両側部の厚みが薄いゴムストリップ材を成形する場合であっても幅両側端で亀裂や欠け等の欠落が生じることがない。
しかも、成形用ダイス内部の圧力を小さく設定し、吐出口においてゴム材料とローラとの摩擦力を極力抑え摩擦熱の発生を抑えることができるため、成形用ダイス内部のゴム材料が高温の熱履歴を受けて初期加硫されにくくなり、ゴム材料の設定温度範囲を広範囲に設定することができ、生産性を向上させることができる。
上記発明において、前記一対のロールのうち一方のロールは外径が縮径する凹部を幅中央部に備え、他方のロールと前記凹部との間に前記吐出口が形成されてもよく、これにより、ゴムストリップ材の押出し成形が良好に行われる。
また、上記発明において、前記吐出口に供給されるゴム材料を遮断するギアポンプなどの遮断弁が配設されても良く、これにより、成形装置の停止直後において、成形装置内部に残存するゴム材料は加圧状態にあるが、吐出口より成形装置内部のゴム材料が吐出されるのを防ぐことができる。
本発明の他の一つは、成形用ダイスから押出される未加硫のゴムストリップ材を螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成形するタイヤ製造工程で使用する前記ゴムストリップ材の成形方法であって、前記成形用ダイスの先端部に回転可能な一対のロールを互いの外周面を対向して設け、前記一対のロールの対向間隙よりゴム材料をリボン状に連続して押出し成形することを特徴とする。
本発明によれば、成形用ダイスからの押出し速度を低下させずに、所定の断面形状のゴムストリップ材を安定して成形することができる。
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明にかかる成形装置１０の断面図、図２は成形装置１０のダイス２０を示す正面図である。
本発明において、成形対象のゴムストリップ材Ｓは、図５に示すタイヤ（ラジアルタイヤ）Ｔ、すなわちインナーライナーゴム部１、トレッドゴム部２、サイドウォールゴム部３、リムストリップゴム部４等の複数のタイヤ用ゴム部材から構成されるタイヤＴの製造工程において、前記複数のゴム部材のうちの少なくとも一つのゴム部材、例えばインナーライナーゴム部２あるいはトレッドゴム部２等のゴム部材を巻き付け成型するのに使用するもので、リボン状をなすものである。
このゴムストリップ材Ｓは、主として幅方向中央部が最大の厚みで、該中央部から両側端に向かって漸次厚みが薄く扁平な断面形状、例えば図３の略三日月形の断面形状によるリボン状をなしている。
ゴムストリップ材Ｓを押出し成形する成形装置１０は、断面円筒形の本体ケース１２と、その内部にゴム材料を供給するホッパ１３と、本体ケース１２内部に備える送り用のスクリュー軸１４と、本体ケース１２の先端部に連設されたギアポンプ１６を有するヘッド部１８と、このヘッド部１８の先端側に付設された成形用ダイス２０とを備える。
詳細には、成形用ダイス２０は、内孔部２２が先端に向かって細くなるテーパ面をなし、先端部に不図示のモータ等により回転可能に設けられた一対のロール２４，２６が互いの外周面を対向して配設されている。
一対のロール２４，２６のうち一方のロール２４には、幅中央部において縮径する凹部２４ａが形成されており、この凹部２４ａと他方のロール２６の外周面２６ａとにより仕切られた一対のロール２４，２６の対向間隙に吐出口２８が形成されている。
吐出口２８は、図３に例示する成形対象のゴムストリップ材Ｓの断面形状に対応した略三日月形状に形成されており、給送されるゴム材料Ｑを当該形状に対応した断面形状の帯状に成形できるように設けられている。
上記の成形装置１０は、ホッパ１３より本体ケース１２の内部に投入され供給される未加硫のゴム材料Ｑは、スクリュー軸１４の回転により前方に給送され、ヘッド部１８のギアポンプ１６により所要の流量に調整されて成形用ダイス２０に給送される。
成形用ダイス２０では、給送されたゴム材料Ｑを受けて一対のロール２４，２６の対向間隙に形成された吐出口２８より断面三日月形状のゴムストリップ材Ｓが連続して押出し成形される。その際、図１において矢符Ｒで示すゴムストリップ材Ｓを外部に送り出す方向へ一対のロール２４，２６を回転させながら吐出口２８よりゴム材料Ｑを押出成形する。
このように、一対のロール２４，２６をそれぞれ回転させながらゴムストリップ材Ｓを押出成形することにより、ゴム材料Ｑを所定の断面形状に成形しながら成形用ダイス２０の外部へ送り出すことができるため、ゴムストリップ材Ｓを成形するのに必要な成形用ダイス２０内部の圧力を小さく設定してゴムストリップ材Ｓの押出速度を上げることができるとともに、ゴムストリップ材Ｓの外形を形成する吐出口においてゴム材料とローラとの摩擦力を極力小さくすることができるため、幅両側部の厚みが薄いゴムストリップ材を成形する場合であっても幅両側端で亀裂や欠け等の欠落が生じることがない。
しかも、成形用ダイス内部の圧力を小さく設定し、吐出口においてゴム材料とローラとの摩擦力を極力抑え摩擦熱の発生を抑えることができるため、成形用ダイス内部のゴム材料が高温の熱履歴を受けて初期加硫されにくくなり、ゴム材料の設定温度範囲を広範囲に設定することができ、生産性を向上させることができる。
上記の成形装置１０においてゴムストリップ材Ｓの押出成形を停止するには、スクリュー軸１４の回転を停止させるとともに、ギアポンプ１６を停止させてゴム材料Ｑを吐出口２８に供給する流路を遮断する。スクリュー軸１４を停止させても成形装置１０内部には加圧状態にあるゴム材料Ｑが残存しているが、ギアポンプ１６がゴム材料Ｑを吐出口２８に供給する流路を遮断しているため、成形装置１０の停止後に吐出口２８よりゴム材料Ｑが不用意に吐出されるのを防ぐことができる。
次に、上記のような成形装置１０を用いて、インナーライナーゴム部１、トレッドゴム部２、サイドウォールゴム部３、リムストリップゴム部４等のタイヤ用ゴム部材を成形する方法について説明する。
図４は成形装置１０より押出し成形されるゴムストリップ材Ｓを巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成型する方法を説明するための模式図、図５はゴムストリップ材の巻き付け方法を説明する平面図である。
図４に例示するように、成形装置１０を回転支持体５０に対向設置して、成形装置１０から所定の断面形状のリボン状に押し出されるゴムストリップ材Ｓを、直に回転支持体５０上に巻き付ける。回転支持体５０は軸５０ａ回りに回転可能であり、回転支持体５０を図４のＫ方向に回転させながらゴムストリップ材Ｓをタイヤ周方向に沿って巻き付ける。なお、成形装置１０及び回転支持体５０の作動制御は制御装置５２により行う。
具体的には、図５に示すように、ゴムストリップ材１を矢印Ａで示すタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻き付ける。ゴムストリップ材Ｓを巻き付ける時には、回転支持体５０を回転させるだけでなく、成形装置１０を矢印Ｂで示すタイヤ幅方向に沿って相対的に移動させる。そのために、成形装置１０及び回転支持体５０の少なくとも一方をタイヤ幅方向に沿って移動させる。
ゴムストリップ材Ｓは左側から右側へと移動しながら巻き付けられる。最初の１周目（１巻目）はＭ１、２周目はＭ２、３周目はＭ３・・・ｎ−１周目はＭｎ−１、ｎ周目（最終）はＭｎで示される。ここで１周目Ｍ１とｎ周目Ｍｎは、その巻き付け方向がタイヤ幅方向と直交（タイヤ周方向と平行）する方向と同じになっている。それ以外の部分は、螺旋状に巻き付けるために、巻き付け方向はタイヤ周方向に対して角度αだけ傾斜させ、隣接するゴムストリップ材Ｓ、Ｓ同士が、例えば、ゴムストリップ材Ｓの幅の１／２（半分）〜１／５程度重なるように巻き付けている。
最初の１周目と最後のｎ周目も角度α傾斜させると、余分な部分をカットする処理が必要となるが、１周目と最後のｎ周目をタイヤ周方向と同じ方向とすることにより、余分な部分をカットする処理が不要となる。
最初の１周目と最後のｎ周目については、成形装置１０をタイヤ幅方向に沿って相対移動しないように制御すれば上記のような構成にすることができる。
また、図５において、巻き付け開始位置がＰＳで、巻き付け終了位置がＰＥで示される。そして、巻き付け開始位置ＰＳと巻き付け終了位置ＰＥの位置ずれΔがタイヤ周方向から見て０〜５ｍｍになるように巻き付けられる。これにより、タイヤの重量バランスを良好に維持することができる。
本発明の一実施形態にかかるゴムストリップ材の成形装置の断面図である。 成形ダイスの平面図である。 ゴムストリップ材の断面図である。 タイヤ用ゴム部材を成形する方法を説明するための模式図である。 ゴムストリップ材の巻き付け方法を説明する回転支持体の平面図である。 タイヤの構造を説明するための断面図である。 従来のゴムストリップ材の成形装置の断面図である。
符号の説明
１…インナーライナーゴム部
２…トレッドゴム部
３…サイドウォールゴム部
４…リムストリップゴム部
１０…成形装置
１２…本体ケース
１３…ホッパ
１４…スクリュー軸
１６…ギアポンプ
１８…ヘッド部
２０…成形用ダイス
２２…内孔部
２４，２６…ロール
２４ａ…凹部
２８…吐出口
５０…回転支持体
５０ａ…軸
５２…制御装置

Claims (5)

  1. 押出機の成形用ダイスから押出される未加硫のゴムストリップ材を螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成形するタイヤ製造工程で使用するゴムストリップ材の成形装置において、
    前記成形用ダイスの先端部に回転可能な一対のロールが互いの外周面を対向して配設され、前記一対のロールの対向間隙に吐出口が形成されていることを特徴とするゴムストリップ材の成形装置。
  2. 前記一対のロールのうち一方のロールは外径が縮径する凹部を幅中央部に備え、他方のロールと前記凹部との間に前記吐出口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のゴムストリップ材の成形装置。
  3. 前記吐出口に供給されるゴム材料を遮断する遮断弁が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴムストリップ材の成形装置。
  4. 前記遮断弁がギアポンプであることを特徴とする請求項３に記載のゴムストリップ材の成形装置。
  5. 押出機の成形用ダイスから押出される未加硫のゴムストリップ材を螺旋状に巻き付けてタイヤ用ゴム部材を成形するタイヤ製造工程で使用する前記ゴムストリップ材の成形方法であって、
    前記成形用ダイスの先端部に回転可能な一対のロールを互いの外周面を対向して設け、
    前記一対のロールの対向間隙よりゴム材料をリボン状に連続して押出し成形することを特徴とするゴムストリップ材の成形方法。
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