特許 6583303 ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法

(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】6583303

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/31 20190101AFI20190919BHJP

   B29K 21/00 20060101ALN20190919BHJP

【ＦＩ】

   B29C48/31

   B29K21:00

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-26512(P2017-26512)

(22)【出願日】2017年2月16日

(65)【公開番号】特開2018-130896(P2018-130896A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2018年5月2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】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】杉山 佑一

【審査官】 萩原 周治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２４３７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８７７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２０７６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１３７８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１５５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４８／３１

Ｂ２９Ｋ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のシリンダと、このシリンダの内部空間に配置されるスクリューと、このシリンダの前端に設置されて前記内部空間と連通する押出流路を有するヘッドと、このヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、
前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に移動する押出口可変部材と、前記押出流路の内壁に接触した状態で前記押出流路の延在方向に移動して前記押出流路の前端側から前記押出流路に出入りする整流体とを有し、前記押出口可変部材および前記整流体をその移動方向の所望の位置に位置決めできる構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。

【請求項2】

前記整流体の後端部が、接触している前記押出流路の内壁側から前記押出流路の断面中心部に向かって前記押出流路の前方へ傾斜するテーパ形状になっている請求項１に記載のゴム押出装置。

【請求項3】

対向配置された２つの前記押出口可変部材を有し、前記押出口可変部材のそれぞれが互いが近接および離反する方向に移動することにより前記押出口の面積を変化させ、前記整流体が前記押出口可変部材のそれぞれの表面に接触した状態で前記押出流路の延在方向に移動する構成にした請求項１または２に記載のゴム押出装置。

【請求項4】

前記押出口から押し出されたゴム押出物の形状を検知するセンサと、このセンサの検知データに基づいて前記押出口可変部材および前記整流体のそれぞれの移動方向での位置を制御する制御部とを有する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。

【請求項5】

筒状のシリンダの内部空間にゴム材料を投入し、この内部空間に配置されたスクリューにより、前記ゴム材料を前方に押し出しつつ混合および混練した未加硫ゴムを、前記シリンダの前端に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、
前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に移動する押出口可変部材と、前記押出流路の前端側から前記押出流路に出入りする整流体とを有し、前記押出口可変部材をその移動方向の所望の位置に位置決めし、前記整流体を前記押出流路の内壁に接触した状態で前記押出流路の延在方向に移動させて所望の位置に位置決めして、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とするゴム押出物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法に関し、さらに詳しくは、形状の異なるゴム押出物を製造する際に部品取替えに要する作業工数を低減しつつ、様々な所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法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、ゴム押出装置によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。ゴム押出装置では、内設されたスクリューによって未加硫ゴムを可塑化し、前端のダイに形成されている押出流路に送り込む。ダイの前端には所望の形状の押出口を有する口金が設置されていて、この押出口を未加硫ゴムが通過することにより所望の形状に型付けされたゴム押出物が製造される。必要とされるゴム押出物の形状は様々であり、その形状を変更するには、その形状に対応する押出口を有する口金に取替える必要がある。

【0003】

ゴム押出物の形状を頻繁に変更する場合は、口金を取替えるための工数が増大するため生産性を向上させるには不利になる。そこで例えば、ダイに設置したスライド部材をスライドさせることで、押出口の形状を変更させる構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0004】

これら文献により提案されている構造では、口金を取替えることなく押出口を所望の形状に変更できる利点がある。ところで、押出口を通過して押し出されたゴム押出物はスウェル（膨張）するが、スウェルの程度は押出口の形状（大きさ）によっても変化する。そのため、押出口を所望の形状に変更しただけでは、精度よく所望の形状のゴム押出物を得ることが難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−２４３７３２号公報

【特許文献2】特開２０１２−１８７７１２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、形状の異なるゴム押出物を製造する際に部品取替えに要する作業工数を低減しつつ、様々な所望の形状のゴム押出物を精度よく安定して製造することができるゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法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装置は、筒状のシリンダと、このシリンダの内部空間に配置されるスクリューと、このシリンダの前端に設置されて前記内部空間と連通する押出流路を有するヘッドと、このヘッドに取り付けられて前記押出流路の前端位置で押出口を形成するダイとを備えたゴム押出装置において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に移動する押出口可変部材と、前記押出流路の内壁に接触した状態で前記押出流路の延在方向に移動して前記押出流路の前端側から前記押出流路に出入りする整流体とを有し、前記押出口可変部材および前記整流体をその移動方向の所望の位置に位置決めできる構成にしたことを特徴とする。

【0008】

本発明のゴム押出物の製造方法は、筒状のシリンダの内部空間にゴム材料を投入し、この内部空間に配置されたスクリューにより、前記ゴム材料を前方に押し出しつつ混合および混練した未加硫ゴムを、前記シリンダの前端に設置されたヘッドに形成されている押出流路に送り込み、前記ヘッドに取り付けられたダイにより形成される押出口からゴム押出物として押し出すゴム押出物の製造方法において、前記ダイが前記押出流路の前端位置に配置されて前記押出口の面積を変化させる方向に移動する押出口可変部材と、前記押出流路の前端側から前記押出流路に出入りする整流体とを有し、前記押出口可変部材をその移動方向の所望の位置に位置決めし、前記整流体を前記押出流路の内壁に接触した状態で前記押出流路の延在方向に移動させて所望の位置に位置決めして、前記未加硫ゴムを前記押出流路を通過させて前記押出口から押し出すことにより、所望の形状のゴム押出物を製造することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ダイが押出口の面積を変化させる方向に移動する押出口可変部材を有しているので、押出可変部材をその移動方向の所望の位置に位置決めすることで、押出口を所望の形状に変更することが可能になる。そのため、形状の異なるゴム押出物を製造する際に部品取替えに要する作業工数を低減しつつ、様々な所望の形状のゴム押出物を押し出すことが可能になる。

【0010】

さらには、ダイが押出流路の延在方向に移動して押出流路の前端側から押出流路に出入りする整流体を有しているので、整流体を押出流路の内壁に接触した状態でその移動方向の所望の位置に位置決めすることで、押出口から押し出されたゴム押出物のスウェルの程度を制御できる。そのため、ゴム押出物を所望の形状に精度よく安定して製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明のゴム押出装置の概要を平面視で例示する説明図である。

【図2】図１のヘッドの周辺を正面視で例示する説明図である。

【図3】図１のヘッドの周辺を平面視で例示する説明図である。

【図4】図２のＡ−Ａ断面視でヘッド周辺の内部を例示する説明図である。

【図5】ゴム押出物のスウェルの状態を模式的に例示する説明図であり、図５（Ａ）整流体の挿入長さが短い場合、図５（Ｂ）は挿入長さが長い場合を縦断面視で例示する。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明のゴム押出装置およびゴム押出物の製造方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0013】

図１〜図４に例示する本発明のゴム押出装置１は、筒状のシリンダ２と、シリンダ２の内部に配置されるスクリュー３と、シリンダ２の前端に配置されるヘッド４とを備えている。ヘッド４にはダイ５が取り付けられている。

【0014】

この実施形態ではゴム押出装置１はさらに、センサ９と、センサ９による検知データが入力される制御部１０とを備えている。ダイ５の前方には押し出されたゴム押出物Ｒ２を次工程に搬送するコンベヤ装置１１が配置されている。尚、図１ではアクチュエータ７ａ、７ｂ等の図示を省略していて、図３では保持プレート８ｂを二点鎖線によって図示している。

【0015】

シリンダ２の前端部では内部空間が前方に向かって狭くなっている。ヘッド４は、前後方向に貫通する押出流路４ａを有していて、この押出流路４ａはシリンダ２の内部空間と連通している。押出流路４ａの長さは例えば１ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。

【0016】

ヘッド４の押出流路４ａの前端位置では、ダイ５により押出口６が形成される。ダイ５は、押出流路の前端位置に配置される押出口可変部材５ａと、押出流路４ａの前端側から押出流路４ａに出入りする整流体５ｂとを有している。この実施形態のゴム押出装置１では、ダイ５の前面で左右に対向配置された２つの押出口可変部材５ａを有している。押出口可変部材５ａは例えば角柱形状であり、この実施形態では前方の一角がテーパ状に形成されている。

【0017】

これら押出口可変部材５ａは、ヘッド４の前面に取り付けられた保持部材８ｃによって左右方向に移動可能に保持されている。そして、それぞれの押出口可変部材５ａは、押出流路４ａの前端開口を覆うことができるように配置されている。

【0018】

ヘッド４の左右両側面には固定プレート８ａが外側に張り出して取り付けられていて、それぞれの固定プレート８ａには、アクチュエータ７ａが設置されている。アクチュエータ７ａの作動により、押出口可変部材５ａは互いが近接および離反する方向に移動する。この実施形態ではアクチュエータ７ａが、サーボモータと、サーボモータにより回転して軸方向に移動するボールねじとで構成されている。アクチュエータ７ａによって押出口可変部材５ａを移動させることにより、押出口可変部材５ａにより覆われる押出流路４ａの前端開口面積が変化するため押出口６の面積が変化する。

【0019】

整流体５ｂは平板部分を有していて、この平板部分の一方表面が押出流路４ａの内壁に接触した状態になる。この実施形態では平板部分の後端部が、接触している押出流路４ａの内壁側から押出流路４ａの断面中心部に向かって押出流路４ａの前方へ傾斜するテーパ形状になっている。また、整流体５ｂの前端が上方に約９０°に屈曲した形状になっている。

【0020】

ヘッド４の上面には固定プレート８ｂがヘッド４の前方に張り出して取付けられている。この固定プレート８ｂの下面には、アクチュエータ７ｂが設置されている。アクチュエータ７ｂの作動により、整流体５ｂは押出流路４ａの内壁に接触した状態で押出流路４ａの延在方向（即ち、前後方向）に移動する。この実施形態ではアクチュエータ７ｂが、サーボモータと、サーボモータにより回転して軸方向に移動するボールねじとで構成されている。アクチュエータ７ｂによって整流体５ｂを移動させることにより、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さが変化する。整流体５ｂの挿入長さは例えば５ｍｍ以上１９０ｍｍ以下である。

【0021】

押出口可変部材５ａおよび整流体５ｂは、その移動方向の所望の位置に位置決めされて固定できる構成になっている。それぞれのアクチュエータ７ａ、７ｂの作動はセンサ９による検知データに基づいて制御部１０により独立して制御される。そのため、制御部１０の制御によって押出口可変部材５ａおよび整流体５ｂは所望の位置に位置決めされる。アクチュエータ７ａ、７ｂは上述した機構に限らず、様々な機構を採用することができ、例えば、油圧シリンダ等を用いることもできる。

【0022】

以下、本発明のゴム押出物の製造方法の手順を説明する。

【0023】

ゴム押出装置１によってゴム押出物Ｒ２を製造する際には、原料ゴムおよび配合剤などの所定量のゴム材料Ｒを、シリンダ２の内部空間に投入する。ゴム材料Ｒは回転するスクリュー３により混合、混練される。混合および混練された未加硫ゴムＲ１は、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）、押出流路４ａに送り込まれて押出口６から押出口６の形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Ｒ２として押し出される。例えば、所定形状に形成されたストリップ状のタイヤ部材などのゴム押出物Ｒ２が、本発明より製造される。

【0024】

この際に、押出口可変部材５ａをその移動方向の所望の位置に位置決めして、整流体５ｂを押出流路４ａの内壁に接触した状態で押出流路４ａの延在方向に移動させて所望の位置に位置決めしておく。スクリュー３により前方に押し出された未加硫ゴムＲ１は、整流体５ｂが所望の長さで挿入された押出流路４ａを通過する。押出流路４ａの前端開口面積は、開口部可変部材５ａによって所定の大きさに設定されていて、ダイ５によって所望の形状の押出口６が形成されている。

【0025】

本発明では、この所望の形状に形成された押出口６から未加硫ゴムＲ１が押し出されて所望の形状のゴム押出物Ｒ２が製造される。ゴム押出物Ｒ２は押し出されつつ、搬送コンベヤ装置１１によって次工程に搬送される。

【0026】

ゴム押出物Ｒ２は一般的に押出直後にスウェル（膨張）するため、押出口６と同様の所望の形状どおりにはならない。そこで本発明では、整流体５ｂを押出流路４ａに挿入してその挿入長さを制御することで、ゴム押出物Ｒ２のスウェルの具合を制御する。即ち、押出流路４ａにおいて未加硫ゴムＲ１が整流体５ｂと接触する長さ（面積）を調整することでスウェルの具合を制御する。

【0027】

図５（Ａ）に例示するように押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さＬ１が比較的短い場合は、ゴム押出物Ｒ２のスウェルを抑える効果が小さくなる。一方、図５（Ｂ）に例示するように、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さＬ２（Ｌ２＞Ｌ１）が比較的長い場合は、ゴム押出物Ｒ２のスウェルを抑える効果が大きくなる。尚、図５（Ａ）、（Ｂ）では、スウェルが生じない場合のゴム押出物Ｒ２を一点鎖線によって図示している。

【0028】

例えば、同一のゴム押出装置１を使用して、タイヤに使用するゴム種によって数センチ角のゴム押出物Ｒ２を製造する際に、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さのみを異ならせてゴム押出物Ｒ２のスウェル率（単位長さ当たりの体積の膨張率）を測定すると以下の結果になる。
整流体５ｂの挿入長さが６ｍｍ、１２ｍｍ、２４ｍｍではそれぞれ、スウェル率は１４４％、１２９％、１１３％になる。このように整流体５ｂの挿入長さが長い程、スウェル率は小さくなる。ただし、この挿入長さが所定値以上になると、スウェル率はほとんど変わらないので必要以上に整流体５ｂの挿入長さを長くしても実益がない。

【0029】

スウェルの具合は、ゴム押出物Ｒ２の仕様（形状、大きさ、ゴム物性等）によって異なるので、ゴム押出物Ｒ２の仕様に応じて、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さを適切に設定する。この実施形態では、押出直後のゴム押出物Ｒ２の形状（幅寸法や厚さ寸法）をセンサ９により検知する。制御部１０には、ゴム押出物Ｒ２の形状(幅寸法や厚さ寸法)の目標値が入力されていて、検知データと目標値とを比較して両者の差異が小さくなるように、押出口可変部材５ａの位置と、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さとを制御する。

【0030】

本発明によれば、形状の異なるゴム押出物Ｒ２を製造する際には、押出可変部材５ａを所望の位置に位置決めすることで、押出口６を所望の形状に変更すればよい。それ故、従来のように口金を頻繁に取替える必要がなく、部品取替えに要する作業工数を低減しつつ、様々な所望の形状のゴム押出物Ｒ２を押し出すことが可能になる。

【0031】

さらには、整流体５ｂを所望の位置に位置決めすることで、ゴム押出物Ｒ２のスウェルの程度を制御できる。それ故、ゴム押出物Ｒ２を所望の形状に精度よく安定して製造するには有利になる。換言すると、押出流路４ａに対する整流体５ｂの挿入長さを調整することでゴム押出物Ｒ２の形状を変更することができる。

【0032】

この実施形態のように整流体５ｂの後端部がテーパ形状になっていると、未加硫ゴムＲ１は整流体５ｂに接触した際に大きく乱れることがなく、押出流路４ａを円滑に通過することができる。それ故、不要な圧力損出（流路抵抗）を抑制できる。

【0033】

本発明を用いて、例えばタイヤ構成部材となるゴム押出物Ｒ２を製造すると、精度よく所望の形状にすることができる。そのため、このゴム押出物Ｒ２を用いてタイヤを製造すると、タイヤのユニフォミティを向上させるには有利になる。

【0034】

この実施形態では、押出流路４ａの横断面形状が四角形状になっているが、この形状に限らず様々な形状を採用することができる。したがって、整流体５ｂは押出流路５ｂの横断面形状に合わせてその内壁面に沿った形状にする。

【0035】

押出口可変部材５ａの数は２個に限らず、１個にすることも３個以上にすることもできる。例えば、押出流路４ａに対して、上下左右に対向させて４つの押出口可変部材５ａを設けることもできる。この場合は、ゴム押出物Ｒ２の幅寸法および厚さ寸法を所望の寸法に容易に変更することができる。

【0036】

整流体５ｂの数は１個に限らず、複数にすることもできる。例えば、上下に対向させて２つの整流体５ｂを設けることもできる。

【符号の説明】

【0037】

１ ゴム押出装置
２ シリンダ
３ スクリュー
４ ヘッド
４ａ 押出流路
５ ダイ
５ａ 押出口可変部材
５ｂ 整流体
６ 押出口
７ａ、７ｂ アクチュエータ
８ａ、８ｂ 固定プレート
８ｃ 保持部材
９ センサ
１０ 制御部
１１ コンベヤ装置
Ｒ ゴム材料
Ｒ１ 混練された未加硫ゴム
Ｒ２ ゴム押出物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】