特許 6269103 ゴム押出物の温度測定方法および温度測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6269103

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】ゴム押出物の温度測定方法および温度測定装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 47/92 20060101AFI20180122BHJP

   G01K 1/14 20060101ALI20180122BHJP

   B29K 21/00 20060101ALN20180122BHJP

【ＦＩ】

   B29C47/92

   G01K1/14 L

   G01K1/14 A

   B29K21:00

【請求項の数】12

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-12554(P2014-12554)

(22)【出願日】2014年1月27日

(65)【公開番号】特開2015-139898(P2015-139898A)

(43)【公開日】2015年8月3日

【審査請求日】2017年1月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100066865

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 信一

(74)【代理人】

【識別番号】100066854

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 賢照

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(72)【発明者】

【氏名】米山 飛鳥

(72)【発明者】

【氏名】平井 秀憲

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−０７１６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２２５１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０６３３２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２４６７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７１２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ４７／００−４７／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

押出機に設置されたダイスに、熱電対を内設した線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張させ、前記押出口から未加硫のゴム押出物を押出して、このゴム押出物を前記金属線により一時的に切開しつつ、この切開直後でゴム押出物の切開面どうしが接合する前に、前記切開した部位の温度を前記熱電対により測定することを特徴とするゴム押出物の温度測定方法。

【請求項2】

前記熱電対の温度検知部を前記金属線の外部に露出させた状態でセットする請求項１に記載のゴム押出物の温度測定方法。

【請求項3】

前記金属線を複数のフィラメントにより構成し、これらフィラメントを前記熱電対をコアにして撚った撚り構造にする請求項１または２に記載のゴム押出物の温度測定方法。

【請求項4】

前記ゴム押出物により押圧される前記金属線の振れを前記押出口の近傍に取り付けた規制部材により規制する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定方法。

【請求項5】

前記金属線を、緊張機構により前記ゴム押出物の押出方向とは反対方向に向かって常時押圧して緊張させる請求項１〜４のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定方法。

【請求項6】

前記金属線を前記押出口の厚さ方向に延ばして緊張させ、前記ゴム押出物を１０ｃｍ／ｓｅｃ以上の押出速度で押出す請求項１〜５のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定方法。

【請求項7】

押出機に設置されたダイスの押出口の前面に配置される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスに固定して緊張させる固定手段と、前記金属線に内設される熱電対とを備え、前記押出口から押し出されるゴム押出物が前記金属線により一時的に切開されて、この切開直後でゴム押出物の切開面どうしが接合する前に、前記切開された部位の温度を前記熱電対により測定する構成にしたことを特徴とするゴム押出物の温度測定装置。

【請求項8】

前記熱電対の温度検知部が前記金属線の外部に露出した状態でセットされる請求項７に記載のゴム押出物の温度測定装置。

【請求項9】

前記金属線が複数のフィラメントにより構成され、これらフィラメントが前記熱電対をコアにして撚った撚り構造である請求項７または８に記載のゴム押出物の温度測定装置。

【請求項10】

前記押出口の近傍に設置されて、前記押出口から押し出される未加硫のゴム押出物による前記金属線の振れを規制する規制部材を備えた請求項７〜９のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定装置。

【請求項11】

前記ゴム押出物の押出方向とは反対方向に向かって前記金属線を常時押圧して緊張させる緊張機構が設けられた請求項７〜１０のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定装置。

【請求項12】

前記金属線が前記押出口の厚さ方向に延ばして緊張され、前記ゴム押出物の押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定される請求項７〜１１のいずれかに記載のゴム押出物の温度測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム押出物の温度測定方法および温度測定装置に関し、さらに詳しくは、押出機から押出された直後のゴム押出物の内部温度を、従来に比して高精度で測定することができるとともに、製造ラインの次工程に影響を与えることなく測定可能にしたゴム押出物の温度測定方法および温度測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、押出機によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。このような押出し工程では、未加硫ゴムは押出機に取り付けられたダイスの押出口から押し出されることにより、所定形状に型付けされたゴム押出物となる。ここで例えば、シリカ配合の未加硫ゴムを押出す場合、可塑化による温度上昇によってゴム押出物内部が発泡するなど、ゴム押出物の内部温度がゴム押出物の安定性に与える影響は大きい。押出機のスクリューによって可塑化される際に発生したゴム押出物の局部的な変形は、ゴム押出物の内部温度分布に現れるため、正確にゴム押出物の内部温度を把握することが重要である。

【0003】

ゴム押出物の内部温度を測定する方法は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている測定方法では、ゴム押出物の表面温度を少なくとも２箇所で測定し、この測定値とゴム押出物の厚みとに基づいてゴム押出物の内部温度を決定する。しかしながら、この方法では実際にゴム押出物の内部温度を測定しているわけではなく、予測しているので測定精度を高めるには限界がある。

【0004】

押出直後のゴム押出物に温度計のプローブを突き刺して直接的に内部温度を測定する方法では、プローブの温度が測定温度に影響するため、測定精度を高めるにはプローブをゴム押出物と同等の温度まで加温する等の対策が必要になる。或いは、押出直後のゴム押出物を刃物等の切断具によって切開し、その切開面を赤外線温度計等で測定することも考えられる。しかしながら、刃物等の切断具はゴム押出物との接触面積が大きい（接触時間が長い）ので、ゴム押出物と切断具との温度差が測定温度に影響して切開面の温度が変化する。それ故、ゴム押出物の内部温度（切開面の温度）を精度よく測定することができないという問題がある。また、ゴム押出物を使用する製造ラインでは、切断具によって切開したゴム押出物は、そのままの状態では次工程で使用できなくなるという問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−１５１７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、押出機から押出された直後のゴム押出物の内部温度を、従来に比して高精度で測定することができるとともに、製造ラインの次工程に影響を与えることなく測定可能にしたゴム押出物の温度測定方法および温度測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため本発明のゴム押出物の温度測定方法は、押出機に設置されたダイスに、熱電対を内設した線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張させ、前記押出口から未加硫のゴム押出物を押出して、このゴム押出物を前記金属線により一時的に切開しつつ、この切開直後でゴム押出物の切開面どうしが接合する前に、前記切開した部位の温度を前記熱電対により測定することを特徴とする。

【0008】

本発明のゴム押出物の温度測定装置は、押出機に設置されたダイスの押出口の前面に配置される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスに固定して緊張させる固定手段と、前記金属線に内設される熱電対とを備え、前記押出口から押し出されるゴム押出物が前記金属線により一時的に切開されて、この切開直後でゴム押出物の切開面どうしが接合する前に、前記切開された部位の温度を前記熱電対により測定する構成にしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、押出機に設置されたダイスに線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線を固定して、このダイスの押出口の前面に緊張させ、押出機から押出したゴム押出物をこの金属線によって一時的に切開するので、ゴム押出物と金属線との接触面積は非常に小さくなり、これに伴い、接触時間も非常に短くなる。細径の金属線なので、押し出されたゴム押出物が接触してもゴム押出物の温度はほとんど変化しない。これにより、金属線の温度の影響を最小限にして押出直後のゴム押出物の内部を切開面として露出させることができる。そして、この切開直後でゴム押出物の切開面どうしが接合する前に、切開された部位の温度を熱電対により測定するので、従来に比して高精度の測定が可能になる。

【0010】

また、金属線によって一時的に切開されたゴム押出物は、切開された後ですぐに切開面どうしが接合して一体化する。それ故、温度測定したゴム押出物はそのまま製造ラインの次工程に送って使用することができる。即ち、本発明ではゴム押出物を一時的に切開するだけなので、ゴム押出物を使用する製造ラインの次工程に影響を与えることなくゴム押出物の内部温度を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のゴム押出物の温度測定装置を例示する説明図である。

【図2】図１の金属線周辺を拡大して例示する平面図である。

【図3】図１のダイス周辺を拡大して例示する正面図である。

【図4】金属線の拡大図である。

【図5】図５Ａは図４のＡ−Ａ断面図、図５Ｂは図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図6】金属線の変形例を示す説明図である。

【図7】緊張機構を一部断面視で例示する説明図である。

【図8】緊張機構により金属線を緊張させる工程を例示する説明図である。

【図9】測定したゴム押出物の表面温度および内部温度を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明のゴム押出物の温度測定方法および装置を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0013】

図１〜３に例示する本発明のゴム押出物の温度測定装置１の実施形態は、線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線２と、この金属線２を押出機７に取り付けられたダイス８に固定して緊張させる固定手段３と、金属線２に内設される熱電対６とを備えている。押出機７は、周知の一軸や二軸等の押出機であり、スクリューが内設されている。ダイス８に形成された押出口９の前方には引き取りコンベヤ１０が配置されている。

【0014】

この実施形態ではさらに、ダイス８の押出口９の近傍に設置される規制部材４と、ゴム押出物Ｒの押出方向とは反対方向に向かって金属線２を常時押圧して緊張させる緊張機構５（５ａ、５ｂ、５ｃ）とが設けられている。

【0015】

金属線２は、ダイス８の押出口９の前面に配置される。押出口９の形状は一般的に、幅方向寸法が厚さ方向寸法よりも大きくなっている。この実施形態では、金属線２は押出口９の厚さ方向（図３では上下方向）に延ばして緊張されている。金属線２としては、例えば、図４、図５に例示するような複数の金属製のフィラメント２ａを撚って構成された金属ワイヤ等が使用される。

【0016】

図４、図５に例示するように熱電対６は温度検知部６ａと、温度検知部６ａから延びるリード線６ｂとにより構成されていて、撚り構造の金属線２に内設されている。この実施形態では、熱電対６（温度検知部６ａ）をコアにして複数のフィラメント２ａが撚られて金属線２が構成されている。リード線６ｂは、金属線２の長手方向中途の位置から金属線２の外側に突出して延長されている。延長されたリード線６ｂはデータ処理機１１に接続されている。尚、筒状の金属線２を用いて、この金属線２に熱電対６を内挿した構造にすることもできる。

【0017】

金属線２の外周面のうち、ダイス８の表面に位置している部分はフィルム状の断熱材２ｂにより被覆され、押出口９に位置している部分の大半は断熱材２ｂにより被覆されていない。即ち、金属線２の外周面とダイス８とは直接接触せずに断熱材２ｂが介在する構造になっている。断熱材２ｂとしては、例えば２０℃時の熱伝導率が０．１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の樹脂等を用いる。断熱材２ｂの厚さは例えば０．１ｍｍ以下であり、金属線２の線径に比して非常に小さくなっている。

【0018】

この実施形態の固定手段３は、固定ビス３ａである。金属線２は固定手段３によって、ダイス８に着脱自在に固定されている。固定手段３は、金属線２をダイス８に固定して緊張させるものであればよい。

【0019】

規制部材４は例えば金属板であり、ビス等によってダイス８に着脱自在に固定される。規制部材４は、金属線２を覆うようにダイス８に固定されて、金属線２を押さえつける。即ち、金属線２は断熱材２ｂを介在させて規制部材４によりダイス８に押さえつけられている。規制部材４は、例えば、一般炭素鋼以上の剛性を有するようにして容易に曲がらない仕様にする。

【0020】

緊張機構５は、例えば、ガイドフレーム５ａや調整ネジ５ｂ等で構成されている。ガイドフレーム５ａに案内された金属線２を調整ネジ５ｂを用いて押圧することで金属線２を常時緊張させる。詳細は後述する。

【0021】

次に、押出機７から押し出された直後のゴム押出物Ｒの内部温度を測定する本発明の測定方法の手順を説明する。

【0022】

まず、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤を押出機７に投入する。これらは押出機７により混合、混練される。混合、混練された未加硫ゴムは、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）押出口９から押出口９の形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Ｒとしてシート状に押し出される。押出口９の前面には金属線２が緊張されているので、ゴム押出物Ｒの幅方向中央部は、金属線２によって左右に切開される。

【0023】

金属線２は熱電対６を内設しながらも線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の細径なので、押出機７から押出したゴム押出物Ｒを切開する際のゴム押出物Ｒとの接触面積は非常に小さくなり、これに伴い、接触時間も非常に短くなる。それ故、ゴム押出物Ｒが金属線２に接触してもゴム押出物Ｒの温度はほとんど変化しない。また、細径の金属線２は、押し出されたゴム押出物２の温度と直ぐに同じ温度になる。

【0024】

金属線２によって切開されたゴム押出物Ｒは、押し出された流れのなかで、切開された後ですぐに切開面Ｒｆどうしが自然に接合して一体化する。即ち、金属線２によって切断された未加硫ゴムのスウェル（広がろうとする性質）によって、ゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆどうしが自動的に接合する。

【0025】

ここで、金属線２に内設された熱電対６（温度検知部６ａ）は、ゴム押出物Ｒの切開直後でゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆどうしが接合する前に、切開された部位（切開面Ｒｆ）の温度を測定する。温度検知部６ａにより測定された温度データはリード線６ｂを通じてデータ処理機１１に入力される。切開直後のゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆの温度は、即ち、押出直後のゴム押出物Ｒの内部温度である。金属線２の外周面は断熱材２ｂにより被覆されてダイス８には直接接触していないので、金属線２に伝わるダイス８の熱は僅かである。それ故、温度検知部６ａはダイス８の温度の影響を排除して、ゴム押出物Ｒの内部温度をリアルタイムで精度よく測定することができる。

【0026】

このようにして、ゴム押出物Ｒの切開面Ｒｆの温度を、切開直後に熱電対６により測定することで、切開面Ｒｆの温度に外部環境等による影響が生じることを抑制できる。そのため、本発明によれば、従来に比して高精度でゴム押出物Ｒの内部温度を測定することが可能になっている。本発明の温度測定装置１は、既存の押出機７にも適用することができるので高い汎用性を有している。

【0027】

ゴム押出物Ｒは金属線２により一時的に切開された後、切開面Ｒｆどうしが接合することにより切開面Ｒｆは消滅し、引き取りコンベヤ１０によって次工程に搬送される。それ故、温度測定したゴム押出物Ｒはそのまま製造ラインの次工程に送って使用することができる。即ち、本発明ではゴム押出物Ｒを一時的に切開するだけなので、ゴム押出物Ｒを使用する製造ラインの次工程に影響を与えることなくゴム押出物Ｒの内部温度を測定することができる。

【0028】

図４に例示する金属線２には熱電対６（温度検知部６ａ）が外部に露出することなく内設されているが、図６に例示するように温度検知部６ａが金属線２の外部に露出した状態でセットすることもできる。図６に例示する金属線２は、フィラメント２ａどうしが隙間をあけて撚られている。この撚り構造によって、フィラメント２ａどうしの隙間から温度検知部６ａが金属線２の外部に露出した状態になっている。この構造の金属線２を用いると、ゴム押出物Ｒに温度検知部６ａを直接的に接触させることができるので、測定精度を向上させるには益々有利になる。

【0029】

金属線２は、押出口９の厚さ方向両端部において規制部材４によって押さえられていて移動が規制されている。そのため、金属線２はゴム押出物Ｒにより押圧される状況でありながら左右に振れることが抑制される。そのため、ゴム押出物Ｒを所定位置で安定して切開することが可能になり、押出直後のゴム押出物Ｒの内部温度を安定して測定することができる。

【0030】

尚、金属線２の線径が０．２ｍｍ未満であると、ゴム押出物２による押圧によって切断し易くなり、また、ゴム押出物Ｒに押圧された際の金属線２の振れが大きくなる。一方、金属線２の線径が０．５ｍｍ超になると、ゴム押出物Ｒとの接触面積が大きくなり、これに伴って、接触時間も長くなる。これにより、金属線２の温度が切開面Ｒｆの温度に影響を及ぼし、ゴム押出物Ｒの内部温度を精度よく測定するには不利になる。

【0031】

金属線２はゴム押出物Ｒに押圧され続けるので、伸びが生じたり、緊張が緩むことがある。このような場合、ゴム押出物Ｒを所定位置で安定して切開することができなくなる。そこで、この実施形態では、図７に例示するような緊張機構５が設けられている。緊張機構５を構成するガイドフレーム５ａには、金属線２が案内されるガイド穴と、ネジ穴とが形成されていて、ガイド穴には金属線２が貫通し、ネジ穴には調整ネジ５ｂが螺合するともに押圧コマ５ｃが挿入されている。ガイドフレーム５ａは一部がダイス８に埋設されていて、金属線２が貫通するガイド穴は、ダイス８の前面と同一レベルの位置にある。

【0032】

図８に例示するように、調整ネジ５ｂを回転させてガイドフレーム５ａに締め付けることで、押圧コマ５ｃが押し込まれて、この押圧コマ５ｃが金属線２をゴム押出物Ｒの押出方向とは反対方向に常時押圧する。図８では、左から右に向かう方向がゴム押出物Ｒの押出方向である。このように金属線２を押出方向とは反対方向に常時押圧することで、金属線２の緊張状態が常時維持されるので、ゴム押出物Ｒをより安定して切開することができる。緊張機構５は、金属線２の一方端部だけでなく追加して他方端部にも設けることができる。金属線２の緊張状態を維持するために金属線２を押圧する方向は、例えば、ゴム押出物Ｒの押出方向と同じ方向にすることもできるが、押出方向と反対方向にすると、規制部材４に追加的な負担が生じることを回避できる。

【0033】

ゴム押出物Ｒが１０ｃｍ／ｓｅｃ未満の押出速度で押出される場合は、金属線２に対する負荷がそれ程大きくないが、１０ｃｍ／ｓｅｃ以上の押出速度で押出す場合は、金属線２に対する負荷が過大になる。そこで、ゴム押出物Ｒの押出速度が１０ｃｍ／ｓｅｃ以上に設定される場合は、図３に例示するように、金属線２を押出口９の厚さ方向に延ばして緊張することが好ましい。尚、金属線２の緊張方向を押出口９の幅方向に対して直交（交差角度９０°）させることもできるが、図３に例示するように押出口９の幅方向に対してある程度傾けて交差（例えば交差角度４５°〜８０°）させると、金属線２により一時的に切開された切開面Ｒｆどうしを接合させ易くなる。

【0034】

本発明により得られたゴム押出物Ｒの内部温度データは、押出機７でゴム押出物Ｒを押出す際の最適な条件設定を決定する際などに有効に利用することができる。また、ゴム押出物Ｒの内部の温度分布を把握できるので、ゴム押出物Ｒの高温部分をより集中的に冷却してヤケ防止や部材の安定化対策に利用することができる。ヤケを防止してゴム押出物Ｒの歩留まりを向上させることもできるので、省エネルギに寄与し、また、エコロジー対策にもなる。

【実施例】

【0035】

同じ押出機により同条件下で同じスペック（幅約１８０ｍｍ厚さ約１５ｍｍ）の未加硫のゴム押出物を押出した際に、押出直後のゴム押出物の表面温度をサーモグラフィ装置で測定し（比較例）、また、ゴム押出物の幅方向一方端から幅寸法の約１／４の位置を金属線により一時的に左右に切開した際の切開面の温度を金属線に内設した熱電対で測定した（実施例）。切開面の温度測定には、図１〜５に例示した温度測定装置と同様の設備を用いて、線径０．４ｍｍの金属線を押出口の前面に厚さ方向に緊張した。測定結果を模式的に図９に示した。破線が比較例を示し、実線が実施例を示している。

【0036】

図９の結果から実施例は、比較例よりも全般的に測定温度が高く、押出直後のゴム押出物の内部温度を精度よく把握できていることが分かる。

【符号の説明】

【0037】

１ 温度測定装置
２ 金属線
２ａ フィラメント
３ 固定手段
３ａ 固定ビス
４ 規制部材
５ 緊張機構
５ａ ガイドフレーム
５ｂ 調整ネジ
５ｃ 押圧コマ
６ 熱電対
６ａ 温度検知部
６ｂ リード線
６ｃ 断熱材
７ 押出機
８ ダイス
９ 押出口
１０ 引取りコンベヤ
１１ データ処理部
Ｒ ゴム押出物
Ｒｆ 切開面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】