WO2019198544A1 - ゴム被覆コード製造装置およびゴム被覆コード製造方法 - Google Patents

ゴム被覆コード製造装置およびゴム被覆コード製造方法 Download PDF

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WO2019198544A1
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head pressure
head
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久晴 嵩原
章弘 大森
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住友ゴム工業株式会社
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    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a rubber-coated cord manufacturing apparatus and a rubber-coated cord manufacturing method for manufacturing a rubber-coated cord that is a constituent material of a vehicle tire.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional bead manufacturing apparatus.
  • the wire W is fed from the unwinding device 31 of the wire supply device 3, heated by the wire heater 32, and then inserted into the extrusion head 2 attached to the extruder 1.
  • the rubber supplied via the extruder 1 is coated on the surface of the wire W, processed into a linear single bead BW, and then wound by a winder, and then circular
  • the bead B (creel bead) is manufactured by being formed in an annular shape.
  • the spew rubber since the spew rubber has already received a heat history, the scorch time is shortened. As a result, when the spew rubber is used as a reuse rubber, it is one of the factors that the rubber is not sufficiently covered and a rubber-stripped bead is formed. For this reason, in recent years, it has been demanded not to use spew rubber as a reuse rubber with the aim of further improving tire performance, and spew rubber will be discarded.
  • the present invention prevents the generation of spew rubber during the rubber-coated cord manufacturing process, reduces scrap disposal, reduces the burden on the operator, and stably manufactures a high-quality rubber-coated cord. It is an object of the present invention to provide a rubber-coated cord manufacturing technique that can be used.
  • a rubber-coated cord manufacturing apparatus for manufacturing a rubber-coated cord by covering a cord with rubber, A screw rotary extruder for extruding the rubber; An extrusion head having an insertion port through which the cord is inserted and a flow path of the rubber extruded from the extruder, and covering the rubber on the surface of the cord; A cord supply device for supplying the cord to the extrusion head; A rubber-coated cord winding device for winding the rubber-coated cord coated with rubber by the extrusion head; A head pressure control device for controlling the head pressure of the extrusion head, During the operation of coating the rubber with the rubber, the head pressure control device feeds back the result of monitoring the head pressure to the extruder and adjusts the rotational speed of the screw, thereby adjusting the head pressure to a predetermined pressure.
  • a rubber-coated cord manufacturing apparatus characterized in that the head pressure control apparatus is controlled so as to maintain a constant pressure.
  • the invention described in claim 2 The rubber-coated cord manufacturing apparatus is characterized in that the rubber-coated cord is a bead.
  • the invention according to claim 3 3.
  • the invention according to claim 4 The cord speed control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cord speed control device that controls a speed at which the cord is supplied to the insertion port of the extrusion head to a predetermined speed.
  • a cord speed control device that controls a speed at which the cord is supplied to the insertion port of the extrusion head to a predetermined speed. This is a rubber-coated cord manufacturing apparatus.
  • a rubber-coated cord winding step for winding the processed rubber-coated cord,
  • the head pressure of the extrusion head is adjusted by feeding back the result of monitoring the head pressure of the extrusion head using the head pressure control device to the extruder and adjusting the rotational speed of the screw.
  • the rubber-coated cord manufacturing method is characterized in that control is performed so as to maintain the pressure at a predetermined pressure.
  • spew rubber is prevented from being produced during the process of manufacturing a rubber-coated cord, and scrap disposal is reduced, and the burden on the operator is reduced, and a high-quality rubber-coated cord is stably manufactured. It is possible to provide a rubber-coated cord manufacturing technique that can be used.
  • Rubber-coated cord manufacturing apparatus Outline First, an outline of a rubber-coated cord manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described.
  • the rubber-coated cord manufacturing apparatus includes a screw rotation type extruder for extruding rubber, an insertion port through which the cord is inserted, and a channel of the extruded rubber, and the surface of the cord is covered with rubber It is the same as the conventional rubber-coated cord manufacturing device in that it has an extrusion head to be fed, a cord supply device for feeding the cord to the extrusion head, and a rubber-coated cord winding device for winding the rubber-coated cord coated with rubber. is there.
  • the extrusion head does not have a relief valve through which spew rubber is discharged, and is substantially sealed during the operation of covering the rubber with the cord. While coating and producing rubber coated cords, the head pressure is constantly monitored, and the result is fed back to the extruder so that the head pressure is maintained at a predetermined pressure by adjusting the screw speed of the extruder. It is different from the conventional rubber-coated cord manufacturing apparatus in that it is controlled to the above.
  • the present inventor has found that a screw-rotation type extruder that has been generally used in the production of rubber-coated cords (extruded head is made of rubber introduced by the rotation of the screw).
  • the head pressure control device that controls the head pressure of the extrusion head is provided, and the head pressure is constantly monitored during the operation of covering the rubber with the cord, and the screw rotation speed is determined based on the result.
  • the head pressure can be kept constant and the amount of rubber discharged can be controlled appropriately, and good rubber coating can be performed without generating spew rubber from the extrusion head in a sealed state.
  • the present invention will be described by taking as an example a bead manufacturing apparatus for manufacturing a bead by covering a wire with a wire, which is an example of a rubber-coated cord manufacturing apparatus.
  • Head Pressure Control Device Next, a head pressure control device that is a characteristic part of the bead manufacturing device according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a bead manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • 1 is an extruder
  • 2 is an extrusion head attached to the extrusion port 13 of the extruder
  • 3 is a wire feeding device (cord feeding device)
  • 4 is a bead winding device (rubber-coated cord winding device).
  • Reference numeral 5 is a head pressure control device
  • 6 is a wire speed control device (code speed control means).
  • the head pressure control device 5 includes a head pressure control mechanism and a head pressure fluctuation suppression mechanism (not shown).
  • 22a and 22b are insertion openings for allowing the wire W (cord) to pass through the extrusion head, and are a carry-in port and a carry-out port, respectively.
  • a screw rotary type extruder is used as the extruder 1.
  • the screw rotary type extruder 1 pushes the rubber G introduced into the extruder 1 toward the extrusion head 2 by rotating the screw 12 in the cylinder 11 by the drive of the motor M.
  • the extrusion head 2 is maintained in a substantially sealed state during the operation of covering the wire with the rubber.
  • the head pressure control device 5 measures (monitors) the head pressure with the pressure sensor 51 provided inside the extrusion head (rubber channel 21), and feeds back the result to the extruder 1. .
  • the rotational speed of the motor M that is, the rotational speed of the screw 12
  • the amount of rubber discharged is reduced
  • the head pressure is set to a predetermined value. Reduce to pressure.
  • the head pressure is increased to a predetermined pressure by increasing the rotational speed of the motor M, that is, the rotational speed of the screw 12 and increasing the amount of rubber discharged. Raise. Thereby, a bead can be manufactured stably without generating spew rubber while the head pressure is maintained at a constant pressure.
  • the rubber can be appropriately coated by maintaining the head pressure at 8 to 12 MPa.
  • the pressure is less than 8 MPa, the amount of rubber supplied to the extrusion head is insufficient, and a bead with rubber peeling is formed, resulting in a quality problem.
  • the pressure exceeds 12 MPa, the amount of rubber supplied to the extrusion head becomes excessive, increasing the load on the extruder and causing a problem that the durability of the extruder is impaired. More preferably, it is 9 to 11 MPa.
  • this bead manufacture is generally performed by the operation
  • a proportional control method for increasing the extrusion speed in proportion to the number of operating lines has been used.
  • the proportional control method has a problem that the amount of correction decreases as the target value is approached, and quick correction becomes ineffective.
  • PI Proportional-Integral control
  • This PI control is a control method that eliminates the difference from the target value by correcting the head pressure based on the integration (sum of residuals) of the difference between the head pressure and the target value. Can also respond quickly. In addition, variation with respect to the target pressure value can be reduced. As a result, it is possible to manufacture beads more stably without generating spew rubber while maintaining the head pressure at a constant pressure.
  • FIG. 2A is a schematic front view of an extruder of a bead manufacturing apparatus according to this embodiment
  • FIG. 2B is a schematic plan view.
  • the extrusion head 2 includes a columnar rubber channel 21 connected to the extrusion port 13 of the extruder 1, thereby sufficiently suppressing fluctuations in head pressure, The pressure can be maintained at a constant pressure.
  • the bead manufacturing apparatus preferably includes a wire speed control device (not shown) that controls the speed at which the wire W is supplied to the insertion port of the extrusion head 2 to a predetermined speed.
  • a wire speed control device (not shown) that controls the speed at which the wire W is supplied to the insertion port of the extrusion head 2 to a predetermined speed.
  • the line may stop for a long time. At this time, if the rubber is left in the extrusion head for a long time, burnt rubber is generated due to the heat history.
  • the spew rubber SG is discharged from the discharge port so that the rubber is not retained in the extrusion head.
  • the bead manufacturing device according to the present embodiment has no discharge port, so the line is long. In preparation for the time stop, it is preferable to provide means for preventing the occurrence of burnt rubber described below.
  • 3A, 3B, and 3C are a front schematic diagram, a left side schematic diagram, and a right side schematic diagram, respectively, of the extrusion head of the bead manufacturing apparatus according to the present embodiment.
  • 23 is a rubber outlet
  • 24 is an opening / closing valve
  • 24a is a valve hole
  • 25 is a direction of the valve hole, that is, an instruction plate for instructing opening / closing of the opening / closing valve 24.
  • Reference numeral 26 denotes a handle for opening and closing the on-off valve 24, and S1 and S2 are proximity sensors.
  • Reference numeral 27 denotes a bolt for fixing the extrusion head 2 to the extruder 1.
  • the extrusion head 2 is provided with a rubber outlet 23 connected to the rubber flow path 21. Further, the rubber outlet 23 is closed, a rotatable on / off valve 24 is inserted, and a handle 26 for rotating the on / off valve 24 is attached to one end of the on / off valve 24.
  • the on-off valve 24 is provided with a valve hole 24a. As shown in FIG. 3C, when the valve hole 24a is oriented in the vertical direction with respect to the rubber outlet 23, the on-off valve 24 is closed, while when it is oriented in the same direction, it is opened.
  • the handle 26 can be turned by 90 °, and the opening / closing valve 24 is opened by turning the handle 26 in the substantially horizontal direction, and the handle 26 is turned in the substantially vertical direction. It will be in a closed state.
  • An indicator plate 25 is attached to one end of the on-off valve 24 and turns at the rotation angle of the on-off valve 24.
  • the direction of the valve hole 24a is indicated by the direction of the indicating plate 25, and the opening / closing of the on-off valve 24 is detected by proximity sensors S1 and S2 provided in the vicinity of the indicating plate 25.
  • the proximity sensor S1 detects, it is determined that the on-off valve 24 is in the open state, and the rubber in the extrusion head is discharged from the on-off valve 24 in the open state.
  • the proximity sensor S2 detects, the open / close valve 24 is determined to be closed.
  • the proximity sensor S2 is connected to the head pressure control device 5, and the head pressure control device 5 is activated when it is determined that the on-off valve 24 is closed.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of an extruder of a bead manufacturing apparatus according to another embodiment.
  • 21a is a basic rubber channel
  • 21b is a branched rubber channel
  • 28 is a base.
  • each branch rubber flow path 21b includes an opening / closing valve 24 that can be freely opened and closed, and a base 28 provided with an insertion port for the wire W on the downstream side of the opening / closing valve 24.
  • a wire supply device 3, a bead winding device 4 and a wire speed control device 6 are provided corresponding to each branch rubber flow path 21b.
  • the pressure sensor 51 (refer FIG. 1) is attached to the basic rubber flow path 21a, and is connected with the head pressure control apparatus 5 (refer FIG. 1). As a result, a plurality of beads can be manufactured at the same time, and the beads can be manufactured efficiently.
  • the extrusion head 2 is substantially sealed, and the head pressure is stabilized by the head pressure control mechanism and the head pressure fluctuation suppression mechanism, as in the embodiment described above. Means.
  • the head pressure is adjusted to 8 to 12 MPa, more preferably 9 to 11 MPa based on the measurement result in the monitor using the head pressure control device 5 during the operation of covering the rubber with the wire. To control. This makes it possible to keep the rate of rubber peeling low without causing any adverse effects on the equipment, such as stopping the extruder due to abnormal head pressure, and stably producing good quality beads. it can.
  • Rubber used for coating Conventionally, spice rubber with reduced VIS (Mooney viscosity) and ML (modulus) was used as a reuse rubber when mixed with new rubber, so that a bead with rubber peeling was produced. There was a case. On the other hand, in this embodiment, since spew rubber is not generated, new rubber is always used to cover the rubber. For this reason, VIS and ML of the coated rubber are not lowered, and a high-quality bead can be stably produced and provided.
  • VIS Mooney viscosity
  • ML module
  • the extrusion amount of the rubber is adjusted by adjusting the rotational speed of the screw using a head pressure control device, and the head pressure of the extrusion head in a sealed state is maintained at an appropriate pressure with high accuracy. Since the rubber-coated cord is manufactured, good rubber coating can be achieved without generating spew rubber, and a good quality rubber-coated cord can be manufactured stably.
  • the effects of the bead manufacturing apparatus and the bead manufacturing method of the present embodiment described above are the same in the rubber-coated cord manufacturing apparatus and the rubber-coated cord manufacturing method.
  • examples of the cord include other metal cords, textiles such as polyester, nylon, and aramid, and resin materials.
  • Experiment 1 (1) Production of beads In Experiment 1, the head pressure was changed at 11 levels within the range of 5 to 15 MPa in the new process, beads were produced by the new process, and the influence of equipment on the bead production apparatus was evaluated. In addition, the quality of the manufactured beads was evaluated. As rubber, new rubber (VIS: 60, ML: 2.6) was used.
  • the rubber peeling rate is 20% or more and the bead quality is “impossible”, whereas when the head pressure is set within the range of 8 to 12 MPa.
  • the rubber peeling rate was improved to 5% or less, and in particular, when it was set within the range of 9 to 11 MPa, rubber peeling did not occur and “good”.
  • the head pressure during the manufacture of the bead is in the range of 2 MPa up and down with 10 MPa as the center value. It was confirmed that the rubber was supplied with a stable head pressure.

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Abstract

ゴム被覆コード製造工程中におけるスピューゴムの発生を防止して、スクラップとしての廃棄を削減すると共に、作業者の負担を軽減させ、高品質のゴム被覆コードを安定して製造することができるゴム被覆コード製造技術を提供する。 ゴムを押出すスクリュー回転式の押出機と、コードが挿通される挿通口と、押出機から押出されたゴムの流路とを有し、コードの表面にゴムを被覆させる押出ヘッドと、コードを押出ヘッドに供給するコード供給装置と、押出ヘッドによりゴムが被覆されたゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取り装置と、押出ヘッドのヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置とを備えており、ヘッド圧制御装置が、ゴムをコードへ被覆する作業中、ヘッド圧をモニターした結果を押出機にフィードバックしてスクリューの回転数を調整することにより、ヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御するヘッド圧制御装置であるゴム被覆コード製造装置。

Description

ゴム被覆コード製造装置およびゴム被覆コード製造方法
 本発明は、車両用タイヤの構成材料であるゴム被覆コードを製造するゴム被覆コード製造装置およびゴム被覆コード製造方法に関する。
 車両用タイヤの構成材料である円環状のビードなどのゴム被覆コードは、ビード製造装置などのゴム被覆コード製造装置によって、スチールワイヤ等のワイヤ、即ちコードを芯材としてその周囲にゴムを被覆することによって製造されている。
 図5は従来のビード製造装置の構成を示す模式図である。ワイヤWはワイヤ供給装置3の巻出し装置31から送り出され、ワイヤヒーター32で加熱された後、押出機1に取り付けられた押出ヘッド2に挿通される。次に、押出ヘッド2において、押出機1を介して供給されたゴムがワイヤWの表面に被覆されて、線状のシングルビードBWに加工された後、巻取り機で巻取られ、その後円環状に形成されてビードB(クリールビード)が製造される。
 このとき、ワイヤWへゴムを十分に被覆させるためには、ゴムにある程度の圧力を掛けてワイヤに接触させる必要があるため、従来は、押出ヘッド2に必要量以上のゴムを供給して、ヘッド圧をある程度高くさせていた。しかし、異常にヘッド圧が高くなると、押出ヘッド2が破損される恐れがあるため、異常にヘッド圧が上昇した場合には、押出ヘッド2に設けられたリリーフ弁から、余剰のゴムをスピューゴムSGとして押出ヘッド2の外へ排出して、ヘッド圧が過度に上昇することを防止していた(例えば、特許文献1、2)。
特開平8-47984号公報 特開2006-51748号公報
 しかしながら、従来のビードの製造に際しては、排出されたスピューゴムSGは巻取られて回収された後、次回のビード製造時に、リユースゴムとして新ゴムと共に押出機1に投入されていた場合、以下のような問題があった。
 即ち、スピューゴムは既に熱履歴を受けているため、スコーチ時間が短くなる。この結果、スピューゴムをリユースゴムとして使用する場合、ゴムが十分に被覆されずゴム剥げのビードが形成される要因の一つになっている。このため、近年、タイヤ性能のさらなる向上を目指して、スピューゴムをリユースゴムとして使用しないことが求められており、スピューゴムが廃棄される事となる。
 そこで、本発明は、ゴム被覆コード製造工程中におけるスピューゴムの発生を防止して、スクラップとしての廃棄を削減すると共に、作業者の負担を軽減させ、高品質のゴム被覆コードを安定して製造することができるゴム被覆コード製造技術を提供することを課題とする。
 本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下に記載する発明により上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 請求項1に記載の発明は、
 コードにゴムを被覆してゴム被覆コードを製造するゴム被覆コード製造装置であって、
 前記ゴムを押出すスクリュー回転式の押出機と、
 前記コードが挿通される挿通口と、前記押出機から押出された前記ゴムの流路とを有し、前記コードの表面に前記ゴムを被覆させる押出ヘッドと、
 前記コードを前記押出ヘッドに供給するコード供給装置と、
 前記押出ヘッドによりゴムが被覆されたゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取り装置と、
 前記押出ヘッドのヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置とを備えており、
 前記ヘッド圧制御装置が、前記ゴムを前記コードへ被覆する作業中、前記ヘッド圧をモニターした結果を前記押出機にフィードバックしてスクリューの回転数を調整することにより、前記ヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御するヘッド圧制御装置であることを特徴とするゴム被覆コード製造装置である。
 請求項2に記載の発明は、
 前記ゴム被覆コードが、ビードであることを特徴とするゴム被覆コード製造装置である。
 請求項3に記載の発明は、
 前記ヘッド圧制御装置が、PI制御により前記ヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のゴム被覆コード製造装置である。
 請求項4に記載の発明は、
 さらに、前記コードを前記押出ヘッドの前記挿通口へ供給する速度を所定の速度に制御するコード速度制御装置を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のゴム被覆コード製造装置である。
 請求項5に記載の発明は、
 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のゴム被覆コード製造装置を使用して、コードの表面にゴム被膜を形成してゴム被覆コードを製造するゴム被覆コード製造方法であって、
 前記ゴムをスクリュー回転式の押出機を用いて前記押出ヘッドへ供給するゴム供給工程と、
 前記コードを前記押出ヘッドの前記挿通口に挿通するコード挿通工程と、
 前記押出機から押出された前記ゴムを、挿通された前記コードの表面に被覆してゴム被覆コードに加工するゴム被覆コード加工工程と、
 加工された前記ゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取工程とを備えており、
 前記ゴム被覆コード加工工程において、前記ヘッド圧制御装置を用いて前記押出ヘッドのヘッド圧をモニターした結果を前記押出機にフィードバックしてスクリューの回転数を調整することにより、前記押出ヘッドのヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御していることを特徴とするゴム被覆コード製造方法である。
 請求項6に記載の発明は、
 前記コードの表面に前記ゴムを被覆させる際、前記ヘッド圧制御装置を用いて前記ヘッド圧を8~12MPaの範囲内に制御することを特徴とする請求項5に記載のゴム被覆コード製造方法である。
 請求項7に記載の発明は、
 請求項4に記載のゴム被覆コード製造装置を使用し、
 前記コード速度制御装置を用いて前記コードの送り速度を一定速度に制御することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のゴム被覆コード製造方法である。
 本発明によれば、ゴム被覆コード製造工程中におけるスピューゴムの発生を防止して、スクラップとしての廃棄を削減すると共に、作業者の負担を軽減させ、高品質のゴム被覆コードを安定して製造することができるゴム被覆コード製造技術を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の押出機の正面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の押出機の平面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の押出ヘッドの正面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の押出ヘッドの左側面模式図である。 本発明の一実施の形態に係るビード製造装置の押出ヘッドの右側面模式図である。 本発明の他の実施の形態に係るビード製造装置の押出機の平面模式図である。 従来のビード製造装置の構成を示す模式図である。
 以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
[1]ゴム被覆コード製造装置
1.概要
 初めに、本実施の形態に係るゴム被覆コード製造装置の概要について説明する。
 本実施の形態に係るゴム被覆コード製造装置は、ゴムを押出すスクリュー回転式の押出機、コードが挿通される挿通口と押出されたゴムの流路とを有しコードの表面にゴムを被覆させる押出ヘッド、コードを押出ヘッドに供給するコード供給装置、ゴムが被覆されたゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取り装置を有している点では、従来のゴム被覆コード製造装置と同様である。
 しかし、本実施の形態においては、押出ヘッドが、スピューゴムが排出されるリリーフ弁を有しておらず、ゴムをコードへ被覆する作業中は実質的に密閉状態となっており、ゴムをコードへ被覆してゴム被覆コードを製造している間、ヘッド圧を常にモニターし、結果を押出機へフィードバックして押出機のスクリューの回転数を調整することによりヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御するようにしている点で、従来のゴム被覆コード製造装置と異なっている。
 押出ヘッドが密閉状態にある場合、ゴムの逃げ場が無いため、そのままでは、ヘッド圧が上昇する。一方、ゴム剥げなどのムラのないゴムの被覆を行うためには、前記したように、ヘッド圧をある程度高く維持する必要がある。このため、従来は、前記したように、押出ヘッドに被覆に必要な量以上のゴムを供給する一方で、ヘッド圧の過度な上昇を防止するために、リリーフ弁から余剰のゴムを排出する開放系の押出ヘッドを設けていた。
 一方、コードに被覆されるゴムの量を適切に制御するためには、押出機からのゴムの吐出量を適切に制御する必要があるが、ゴムは粘弾性体であるため、一般のゴム押出機では、スクリュー回転数の制御によってゴム押出機からの吐出量を制御することが難しかった。このため、従来は、被覆後のコードの引張速度やゴムの供給量をフィードバックすることにより吐出量の制御を行っていが、スピューゴムを発生させないようにすることは容易ではなかった。
 これに対して、本発明者は鋭意検討を行った結果、ゴム被覆コードの製造に際して従来から一般的に使用されているスクリュー回転式の押出機(スクリューの回転により、投入されたゴムを押出ヘッドに向けて送り出す押出機)において、押出ヘッドのヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置を設けて、ゴムをコードへ被覆する作業中、ヘッド圧を常にモニターしてその結果に基づいてスクリューの回転数を調整した場合、ヘッド圧を一定に維持してゴムの吐出量を適切に制御することができ、密閉状態にある押出ヘッドからスピューゴムを発生させることなく、良好なゴムの被覆を行うことができることを見出した。なお、以下においては、ゴム被覆コード製造装置の一例であるワイヤにゴムを被覆してビードを製造するビード製造装置を例として本発明を説明する。
2.ヘッド圧制御装置
 次に、本実施の形態に係るビード製造装置における特徴部であるヘッド圧制御装置について説明する。
 図1は本実施の形態に係るビード製造装置の構成を示す模式図である。図1において、1は押出機、2は押出機1の押出口13に取付けられた押出ヘッド、3はワイヤ供給装置(コード供給装置)、4はビード巻取り装置(ゴム被覆コード巻取り装置)である。また、5はヘッド圧制御装置、6はワイヤ速度制御装置(コード速度制御手段)である。そして、ヘッド圧制御装置5は、図示しないが、ヘッド圧制御機構とヘッド圧変動抑制機構とを備えている。なお、22a、22bはワイヤW(コード)を押出ヘッドに挿通させるための挿通口であり、それぞれ搬入口、搬出口である。
(1)ヘッド圧制御機構
 図1において、押出機1にはスクリュー回転式の押出機が用いられている。スクリュー回転式の押出機1は、シリンダー11内でスクリュー12をモーターMの駆動で回転することにより、押出機1に投入されたゴムGを押出ヘッド2に向けて押出す。
 本実施の形態において、押出ヘッド2は、前記したように、ゴムをワイヤへ被覆する作業中、実質的に密閉状態に保たれている。この密閉状態の下、ヘッド圧制御装置5は、押出ヘッド内部(ゴム流路21)に設けられた圧力センサー51でヘッド圧を計測(モニター)し、その結果を押出機1にフィードバックしている。
 具体的には、ヘッド圧が上昇傾向にあることがモニターされた場合には、モーターMの回転速度、即ちスクリュー12の回転速度を低下させて、ゴムの吐出量を減らしてヘッド圧を所定の圧力まで下降させる。一方、ヘッド圧が下降傾向にあることがモニターされた場合には、モーターMの回転速度、即ちスクリュー12の回転速度を上げて、ゴムの吐出量を増加させることによりヘッド圧を所定の圧力まで上昇させる。これにより、ヘッド圧が一定圧力に維持された状態で、スピューゴムを発生させることなく、安定してビードを製造することができる。
 具体的には、ヘッド圧を8~12MPaに維持することにより、適切にゴムを被覆させることができる。8MPa未満の場合には、押出ヘッドへのゴムの供給量が不足して、ゴム剥げの発生したビードが形成されて品質上の問題が発生する。一方、12MPaを超えた場合には、押出ヘッドへのゴムの供給量が過剰となって、押出機への負荷が高くなって、押出機の耐久性が損なわれるという問題が発生する。9~11MPaであるとより好ましい。
 なお、このビード製造は、従来より、一般的に、図5に示すように、1台の押出機で複数本のワイヤWの各々に同時にゴムを被覆させる複数ライン稼働で行われている。このような場合、従来は、押出し速度を稼働ライン数に比例して増大させる比例制御方式が用いられていた。しかし、比例制御方式では、目標値に近づくと修正量が少なくなり、迅速な修正が効かなくなるという問題があった。
 これに対して、本実施の形態においては、ヘッド圧を制御する圧力制御方式にPI(Proportional-Integral:比例積分)制御を導入している。このPI制御は、ヘッド圧と目標値との差の積分(残差の和)に基づいてヘッド圧に修正を加えることにより、目標値との差を無くす制御方式であるため、ラインの速度変化にも速やかに対応できる。また、目標圧力値に対してバラツキを低減させることができる。この結果、ヘッド圧を一定圧力に維持した状態で、スピューゴムを発生させることなく、より安定してビードを製造することができる。
(2)ヘッド圧変動抑制機構
 図2Aは本実施の形態に係るビード製造装置の押出機の正面模式図であり、図2Bは平面模式図である。図2に示すように、押出ヘッド2は、押出機1の押出口13に連結された円柱状のゴム流路21を備えており、これにより、ヘッド圧の変動を十分に抑制して、ヘッド圧を一定圧力に維持することができる。
 また、本実施の形態に係るビード製造装置は、ワイヤWを押出ヘッド2の挿通口へ供給する速度を所定の速度に制御するワイヤ速度制御装置(図示せず)を備えていることが好ましい。これにより、一定の速度で送られてくるワイヤに安定したヘッド圧でゴムを供給して被覆することができる。
3.焼けゴム発生防止手段
 ビード製造ラインにおいては、ラインが長時間停止する場合がある。このとき、ゴムを長時間押出ヘッド内に滞留させたまま放置していると、熱履歴により焼けゴムが発生する。従来のビード製造装置では排出口からスピューゴムSGを排出させることにより、押出ヘッド内にゴムを滞留させないようにしていたが、本実施の形態に係るビード製造装置では排出口がないため、ラインが長時間停止する場合に備えて、以下に説明する焼けゴム発生防止手段を設けることが好ましい。
 以下、具体的な焼けゴム発生防止手段について説明する。図3A、3B、3Cは、それぞれ、本実施の形態に係るビード製造装置の押出ヘッドの正面模式図、左側面模式図、右側面模式図である。図3において、23はゴム排出口、24は開閉弁、24aは弁穴、25は弁穴の向き、即ち開閉弁24の開閉を指示する指示板である。そして、26は開閉弁24を開閉するハンドルであり、S1、S2は近接センサーである。なお、27は押出ヘッド2を押出機1に固定するボルトである。
 押出ヘッド2にはゴム流路21に連なるゴム排出口23が設けられている。また、ゴム排出口23を塞ぎ、回転自在な開閉弁24が挿通され、開閉弁24の一端に開閉弁24を回転させるハンドル26が取り付けられている。開閉弁24には弁穴24aが設けられている。図3Cに示すように弁穴24aがゴム排出口23に対して垂直方向に向いているときは、開閉弁24が閉状態となり、一方、同一方向に向いているときは開状態となる。
 具体的には、図3Bに示すように、ハンドル26は90°旋回可能であり、ハンドル26の向きを略水平方向に旋回することにより開閉弁24が開状態となり、略鉛直方向に旋回することにより閉状態となる。開閉弁24の一端には指示板25が取り付けられており、開閉弁24の回転角度で旋回する。弁穴24aの向きは指示板25の向きで指示され、指示板25の近傍に設けられた近接センサーS1、S2によって開閉弁24の開閉が検知される。
 即ち、近接センサーS1が検知した場合には開閉弁24が開状態にあると判定され、押出ヘッド内のゴムが開状態にある開閉弁24から外部へ排出される。一方、近接センサーS2が検知した場合には開閉弁24が閉状態と判定される。なお、近接センサーS2はヘッド圧制御装置5に連結されており、ヘッド圧制御装置5は、開閉弁24が閉状態と判定されたときに起動する。
4.他の実施の形態
 図4は他の実施の形態に係るビード製造装置の押出機の平面模式図である。図4において、21aは基幹ゴム流路、21bは分岐ゴム流路、28は口金である。
 本実施の形態において、各分岐ゴム流路21bは、開閉自在な開閉弁24を有すると共に、開閉弁24の下流側にワイヤWの挿通口が設けられた口金28を備えている。また、ワイヤ供給装置3、ビード巻取り装置4およびワイヤ速度制御装置6(図1参照)が、各分岐ゴム流路21bに対応して設けられている。また、圧力センサー51(図1参照)は、基幹ゴム流路21aに取り付けられており、ヘッド圧制御装置5(図1参照)に連結されている。これにより、複数本のビードを同時に製造することが可能となり、効率的にビードを製造することができる。
 本実施の形態のビード製造装置においても、押出ヘッド2が実質的に密閉されており、先に記載した実施の形態と同様に、ヘッド圧制御機構とヘッド圧変動抑制機構からなるヘッド圧安定化手段を備えている。
[2]ゴム被覆コード製造方法
 以下、本実施の形態に係るゴム被覆コード製造方法の内、特徴的な部分について説明する。なお、以下においては、ゴム被覆コード製造方法の一例であるビード製造方法を例に挙げて説明する。
1.ヘッド圧の制御
 本実施の形態においては、ゴムをワイヤへ被覆する作業中、ヘッド圧制御装置5を用いて、モニターにおける計測結果に基づいて、ヘッド圧を8~12MPa、より好ましくは9~11MPaに制御する。これにより、ヘッド圧の異常による押出機の停止など、設備面の弊害を発生させることなく、ゴム剥げの発生率を低く抑えることが可能となり、良好な品質のビードを安定して製造することができる。
2.コードの送り速度の制御
 そして、ゴムをワイヤ(コード)へ被覆する作業中、ワイヤ速度制御装置6(コード速度制御装置)を用いてワイヤを一定速度の下に押出ヘッドに向けて送り出す。これにより、ゴムの消費速度を一定に保つことができ、ヘッド圧を適切に維持していることと相俟って、良好な品質のビードをさらに安定して製造することができる。また、一定の速度でワイヤを送りながらゴムの被覆を行うため、ビードのゴム径を適切に安定して保つことができる。
3.被覆に使用するゴム
 従来は、ゴムの被覆に際して、VIS(ムーニー粘度)やML(モジュラス)が低下したスピューゴムをリユースゴムとして、新ゴムと混ぜて使用していたため、ゴム剥げが発生したビードが製造される場合があった。一方、本実施の形態では、スピューゴムが発生しないため、常に新ゴムを使用してゴムの被覆を行う。このため、被覆されたゴムのVISやMLが低下するようなことがなく、高品質のビードを安定して製造、提供することができる。
[3]本実施の形態の効果
 以下、本実施の形態による効果を記載する。
1.本実施の形態においては、ヘッド圧制御装置を用いてスクリューの回転数を調整することによりゴムの押出し量を調整し、密閉状態にある押出ヘッドのヘッド圧を高い精度で適切な圧力に維持して、ゴム被覆コードの製造を行っているため、スピューゴムを発生させることなく良好なゴムの被覆が可能となり、良好な品質のゴム被覆コードを安定して製造することができる。
2.スピューゴムSGが発生しないため、スクラップとして廃棄されるゴム量が大きく低減され、それに伴い、ゴムの廃棄に伴うコストを大きく低減させることができる。
3.さらに、スピューゴムSGが発生しないため、押出機によるゴムの吐出量を従来よりも低減させることができる。この結果、押出機のスクリューの回転数も少なくでき、摩耗の進行を抑制することができ、押出機の長寿命化を図ることができる。
 以上の本実施の形態のビード製造装置、ビード製造方法の効果は、ゴム被覆コード製造装置、ゴム被覆コード製造方法においても同様である。なお、コードとしては、スチールワイヤの他に、その他の金属コード、ポリエステル、ナイロン、アラミドなどのテキスタイル、樹脂材料などが挙げられる。
 以下実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。なお、実施例では、ゴム被覆コード製造装置の一例であるビード製造装置を用いて実験を行っている。
1.実験1
(1)ビードの製造
 実験1では、新工程でヘッド圧を5~15MPaの範囲内で11水準で変化させて、新工程によってビードを製造し、ビード製造装置に対する設備面の影響を評価した。また、製造されたビードの品質を評価した。なお、ゴムとしては、新ゴム(VIS:60、ML:2.6)を使用した。
(2)評価結果
 表1に評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、ヘッド圧を13MPa以上に設定した場合にはヘッド圧異常が発生し、押出機が停止したため、ビードの製造ができなかった。一方、ヘッド圧を12MPa以下に設定した場合には設備面の異常が発生せず、ビードの製造が可能であった。
 一方、ヘッド圧を7MPa以下に設定した場合には、ゴム剥げ率が20%以上で、ビードの品質が「不可」であったのに対して、8~12MPaの範囲内に設定した場合にはゴム剥げ率が5%以下と良化し、中でも9~11MPaの範囲内に設定した場合にはゴム剥げが発生せず「良」となっている。
2.実験2
 実験2では、ワイヤを押出ヘッドの挿通口へ供給する速度を所定の速度(定速)に制御することによる影響を確認した。
 具体的には、ワイヤ速度制御装置を用いて、ワイヤを押出ヘッドの挿通口へ供給する速度を定速に設定した場合、ビードの製造中におけるヘッド圧が10MPaを中心値として上下2MPaの範囲に収まり、安定したヘッド圧でゴムが供給されることが確認できた。
 以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
1       押出機
2       押出ヘッド
3       ワイヤ供給装置
4       ビード巻取り装置
5       ヘッド圧制御装置
6       ワイヤ速度制御装置
11      シリンダー
12      スクリュー
13      押出口
21      ゴム流路
21a     基幹ゴム流路
21b     分岐ゴム流路
22a     搬入口
22b     搬出口
23      ゴム排出口
24      開閉弁
24a     弁穴
25      指示板
26      ハンドル
27      ボルト
28      口金
31      巻出し装置
32      ワイヤヒーター
51      圧力センサー
B       ビード(クリールビード)
BW      シングルビード
D       スクリュー径
G       ゴム
M       モーター
S1、S2   近接センサー
SG      スピューゴム
V       ゴム流路体積
W       ワイヤ 

Claims (7)

  1.  コードにゴムを被覆してゴム被覆コードを製造するゴム被覆コード製造装置であって、
     前記ゴムを押出すスクリュー回転式の押出機と、
     前記コードが挿通される挿通口と、前記押出機から押出された前記ゴムの流路とを有し、前記コードの表面に前記ゴムを被覆させる押出ヘッドと、
     前記コードを前記押出ヘッドに供給するコード供給装置と、
     前記押出ヘッドによりゴムが被覆されたゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取り装置と、
     前記押出ヘッドのヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置とを備えており、
     前記ヘッド圧制御装置が、前記ゴムを前記コードへ被覆する作業中、前記ヘッド圧をモニターした結果を前記押出機にフィードバックしてスクリューの回転数を調整することにより、前記ヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御するヘッド圧制御装置であることを特徴とするゴム被覆コード製造装置。
  2.  前記ゴム被覆コードが、ビードであることを特徴とするゴム被覆コード製造装置。
  3.  前記ヘッド圧制御装置が、PI制御により前記ヘッド圧を制御するヘッド圧制御装置であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のゴム被覆コード製造装置。
  4.  さらに、前記コードを前記押出ヘッドの前記挿通口へ供給する速度を所定の速度に制御するコード速度制御装置を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のゴム被覆コード製造装置。
  5.  請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のゴム被覆コード製造装置を使用して、コードの表面にゴム被膜を形成してゴム被覆コードを製造するゴム被覆コード製造方法であって、
     前記ゴムをスクリュー回転式の押出機を用いて前記押出ヘッドへ供給するゴム供給工程と、
     前記コードを前記押出ヘッドの前記挿通口に挿通するコード挿通工程と、
     前記押出機から押出された前記ゴムを、挿通された前記コードの表面に被覆してゴム被覆コードに加工するゴム被覆コード加工工程と、
     加工された前記ゴム被覆コードを巻取るゴム被覆コード巻取工程とを備えており、
     前記ゴム被覆コード加工工程において、前記ヘッド圧制御装置を用いて前記押出ヘッドのヘッド圧をモニターした結果を前記押出機にフィードバックしてスクリューの回転数を調整することにより、前記押出ヘッドのヘッド圧を所定の圧力に維持するように制御していることを特徴とするゴム被覆コード製造方法。
  6.  前記コードの表面に前記ゴムを被覆させる際、前記ヘッド圧制御装置を用いて前記ヘッド圧を8~12MPaの範囲内に制御することを特徴とする請求項5に記載のゴム被覆コード製造方法。
  7.  請求項4に記載のゴム被覆コード製造装置を使用し、
     前記コード速度制御装置を用いて前記コードの送り速度を一定速度に制御することを特徴とする請求項5または請求項6に記載のゴム被覆コード製造方法。
PCT/JP2019/013954 2018-04-09 2019-03-29 ゴム被覆コード製造装置およびゴム被覆コード製造方法 WO2019198544A1 (ja)

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