(57)【要約】【課題】ゴム組成物を十分に混練できる押出機の提供。【解決手段】押出機２は、第一ゴム材料及び第二ゴム材料を含む材料から得られるゴム組成物を混連する。押出機２は、シリンダー室４ｂ及び吐出口４ｄを備えるシリンダー４と、シリンダー室４ｂに開口し第一ゴム材料が投入される少なくとも一つの第一投入口１０ｂと、第一投入口１０ｂより吐出口４ｄの近くに位置してシリンダー室４ｂに開口し第二ゴム材料が投入される少なくとも一つの第二投入口１２ｂと、シリンダー室４ｂで回転してゴム組成物を混練しつつ吐出口４ｄから押し出すスクリュー６と、を備える。好ましくは、押出機２は、供給装置を備える。この供給装置は、シリンダー室４ｂに投入されるゴム材料を第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配する機能と、第一ゴム材料を第一投入口１０ｂに供給する機能と、第二ゴム材料を第二投入口１２ｂに供給する機能とを備える。【選択図】図１
2020069708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ゴム材料及び第二ゴム材料を含む材料から得られるゴム組成物を混連する押出機であって、
シリンダー室及び吐出口を備えるシリンダーと、
前記シリンダー室に開口し前記第一ゴム材料が投入される少なくとも一つの第一投入口と、
前記第一投入口より前記吐出口の近くに位置して前記シリンダー室に開口し前記第二ゴム材料が投入される少なくとも一つの第二投入口と、
前記シリンダー室で回転して前記ゴム組成物を混練しつつ前記吐出口から押し出すスクリューと
を備える、押出機。
【請求項２】
前記吐出口から前記第一投入口までの距離Ｌ１に対する、前記吐出口から前記第二投入口までの距離Ｌ２の比が、０．４以上０．６以下である、請求項１に記載の押出機。
【請求項３】
前記シリンダー室に投入されるゴム材料を前記第一ゴム材料と前記第二ゴム材料とに分配する機能と、
前記第一ゴム材料を前記第一投入口に供給する機能と、
前記第二ゴム材料を前記第二投入口に供給する機能と
を備える供給装置を備える、請求項１又は２に記載の押出機。
【請求項４】
前記吐出口と前記第二投入口との間でシリンダー内で混練される前記ゴム組成物の圧力を測定するセンサーと、
前記センサーの測定する圧力を受信する機能と、前記供給装置を制御して前記第二投入口に供給される前記第二ゴム材料の供給量を制御する機能と、を備える制御装置と
を備える、請求項３に記載の押出機。
【請求項５】
前記供給装置が、前記第二ゴム材料を前記第一ゴム材料よりも細かく裁断する機能を備える、請求項３又は４に記載の押出機。
【請求項６】
前記第二投入口を備える第二押出機を備えており、
前記供給装置が前記第二ゴム材料を前記第二押出機に供給する機能を備えており、
前記制御装置が前記第二押出機の押出量を制御する機能を備える、請求項４に記載の押出機。
【請求項７】
前記第二投入口が前記シリンダーの内壁面より半径方向内側で開口している、請求項１から６のいずれかに記載の押出機。
【請求項８】
複数の前記第一投入口又は複数の前記第二投入口を備えており、複数の前記第一投入口又は複数の前記第二投入口が前記シリンダーの周方向に互いに位置を変えて配置されている、請求項１から７のいずれかに記載の押出機。
【請求項９】
（Ａ）第一投入口から第一ゴム材料をシリンダーに供給する工程、
（Ｂ）前記第一ゴム材料から得られる第一ゴム組成物を混練している状態で、前記シリンダーに前記第一投入口より前記シリンダーの吐出口に近い第二投入口から第二ゴム材料を供給する工程、
（Ｃ）前記第一ゴム組成物と前記第二ゴム材料から得られる第二ゴム組成物とを混練する工程
及び
（Ｄ）前記第一ゴム組成物と前記第二ゴム組成物とを含むゴム組成物を前記吐出口から押し出す工程
を含む、タイヤ用ゴム組成物の押出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物を混練する押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１７−１３６８０４公報には、押出機が開示されている。この押出機は、ゴム組成物を混練して押し出す。この押出機では、ホッパーからゴム材料が投入される。投入されたゴム材料から混練されたゴム組成物が得られる。このゴム組成物は、押出ヘッドに送られる。この押出ヘッドで、このゴム組成物から、所定の断面形状を備えるタイヤ用ゴム部材が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１３６８０４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
押出機のホッパーに投入されたゴム材料は、ゴム溜まりを形成することがある。このゴム溜まりは、ゴム材料の供給を妨げる。ゴム材料が十分に供給されない押出機は、所定の断面形状のゴム部材を押し出すことができない。また、近年、タイヤ用ゴム部材の製造では、低燃費などのタイヤ性能の観点から、従来よりも高硬度で且つ薄いゴム部材の製造が要求される。このため、押出機に従来よりも高硬度なゴム材料が投入される。この様なゴム材料から得られるゴム組成物で、十分に混練することは一層容易でない。一方で、薄いゴム部材の押出成形では、従来よりもゴム組成物を十分に混練することが要求される。
【０００５】
本発明の目的は、ゴム組成物の混練に優れる押出機の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る押出機は、第一ゴム材料及び第二ゴム材料を含む材料から得られるゴム組成物を混連する。この押出機は、シリンダー室及び吐出口を備えるシリンダーと、前記シリンダー室に開口し前記第一ゴム材料が投入される少なくとも一つの第一投入口と、前記第一投入口より前記吐出口の近くに位置して前記シリンダー室に開口し前記第二ゴム材料が投入される少なくとも一つの第二投入口と、前記シリンダー室で回転して前記ゴム組成物を混練しつつ前記吐出口から押し出すスクリューと、を備える。
【０００７】
好ましくは、前記吐出口から前記第一投入口までの距離Ｌ１に対する、前記吐出口から前記第二投入口までの距離Ｌ２の比は、０．４以上０．６以下である。
【０００８】
好ましくは、この押出機は、前記シリンダー室に投入されるゴム材料を第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配する機能と、前記第一ゴム材料を前記第一投入口に供給する機能と、前記第二ゴム材料を前記第二投入口に供給する機能と、を備える供給装置を備える。
【０００９】
好ましくは、この押出機は、
前記吐出口と前記第二投入口との間でシリンダー内で混練される前記ゴム組成物の圧力を測定するセンサーと、
前記センサーの測定する圧力を受信する機能と、前記供給装置を制御して前記第二投入口に供給される第二ゴム材料の供給量を制御する機能と、を備える制御装置と
を備える。
【００１０】
好ましくは、前記供給装置は、前記第二ゴム材料を前記第一ゴム材料よりも細かく裁断する機能を備える。
【００１１】
好ましくは、この押出機は、前記第二投入口を備える第二押出機を備える。前記供給装置は、前記第二ゴム材料を前記第二押出機に供給する機能を備えている。前記制御装置は、前記第二押出機の押出量を制御する機能を備える。
【００１２】
好ましくは、前記第二投入口は、前記シリンダーの内壁面より半径方向内側で開口している。
【００１３】
好ましくは、この押出機は、複数の前記第一投入口又は複数の前記第二投入口を備える。複数の前記第一投入口又は複数の前記第二投入口は、前記シリンダーの周方向に互いに位置を変えて配置されている。
【００１４】
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物の押出方法は、
（Ａ）第一投入口から第一ゴム材料をシリンダーに供給する工程、
（Ｂ）前記第一ゴム材料から得られる第一ゴム組成物を混練している状態で、前記シリンダーに前記第一投入口より前記シリンダーの吐出口に近い第二投入口から第二ゴム材料を供給する工程、
（Ｃ）前記第一ゴム組成物と前記第二ゴム材料から得られる第二ゴム組成物とを混練する工程
及び
（Ｄ）前記第一ゴム組成物と前記第二ゴム組成物とを含むゴム組成物を前記吐出口から押し出す工程
を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る押出機では、第一投入口と、第一投入口より吐出口の近くに位置する第二投入口と、を備えている。これにより、ゴム材料は、第一投入口と第二投入口とから分散投入される。分散投入されることで、ゴム溜まりの発生が抑制される。また、分散投入することで、ゴム組成物を十分に混練することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る押出機が示された概念図である。
【図２】図２（ａ）は図１の線分IIa−IIａに沿った断面図であり、図２（ｂ）は図１の線分IIｂ−IIｂに沿った断面である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態に係る押出機が示された概念図である。
【図４】図４は、図３の線分IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図５は、本発明の更に他の実施形態に係る押出機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１８】
図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）には、本発明の一実施形態に係る押出機２が示されている。押出機２は、シリンダー４、スクリュー６、モーター８、第一ホッパー１０、第二ホッパー１２、多数のピン１４及びセンサー１６を備えている。図示されないが、この押出機２は、更に供給装置及び制御装置を備えている。図１の左右方向左向きが、押出機２の前後方向前向きである。
【００１９】
この押出機２では、供給装置は、ゴム材料を第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配する機能と、第一ゴム材料を第一ホッパー１０に供給する機能と、第二ゴム材料を第二ホッパー１２に供給する機能とを備えている。この押出機２では、第一ゴム材料及び第二ゴム材料から混練されたゴム組成物が得られる。このゴム組成物は、図示されない押出ヘッドから押し出される。これにより、ゴム組成物から所定の断面形状のタイヤ用ゴム部材が得られる。
【００２０】
この押出機２のシリンダー４は、本体４ａ、シリンダー室４ｂ、内壁面４ｃ及び吐出口４ｄを備えている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される様に、本体４ａの形状は、略筒状である。図１に示される様に、本体４ａの内に、シリンダー室４ｂが形成されている。このシリンダー室４ｂは、シリンダー４の軸線に沿って延びる、円柱状の空間である。このシリンダー室４ｂは、内壁面４ｃで囲まれている。吐出口４ｄは、シリンダー室４ｂ前端の開口である。
【００２１】
スクリュー６は、シリンダー室４ｂに配置されている。スクリュー６は、シャフト６ａ及び羽根６ｂを備えている。シャフト６ａはシリンダー室４ｂの軸線に沿って前後方向に延びている。羽根６ｂは、スクリュー６の外周面から半径方向外向きに突出している。このシャフト６ａの後端部にモーター８が接続されている。このモーター８は、シャフト６ａを回転させる機能を備えている。この羽根６ｂは、シャフト６ａの軸線周りに回転することで、シリンダー室４ｂ内のゴム組成物を吐出口４ｄに向かって押し出す形状を備えている。
【００２２】
第一ホッパー１０は、開口１０ａ及び第一投入口１０ｂを備えている。開口１０ａは、シリンダー４の外に開口している。第一投入口１０ｂは、シリンダー室４ｂに開口している。第一ホッパー１０は、この開口１０ａから第一投入口１０ｂまで第一ゴム材料を案内する機能を備えている。第一投入口１０ｂは、内壁面４ｃよりシリンダー室４ｂの内側に開口している。
【００２３】
第二ホッパー１２は、開口１２ａ及び第二投入口１２ｂを備えている。開口１２ａは、シリンダー４の外に開口している。第二投入口１２ｂは、シリンダー室４ｂに開口している。第二ホッパー１２は、この開口１２ａから第二投入口１２ｂまで、第二ゴム材料を案内する機能を備えている。第二投入口１２ｂは、内壁面４ｃよりシリンダー室４ｂの内側に開口している。
【００２４】
第二ホッパー１２は、第一ホッパー１０よりシリンダー４の吐出口４ｄの近くに位置している。この第二投入口１２ｂは、第一投入口１０ｂより吐出口４ｄの近くに位置している。図１の両矢印Ｌ１は、吐出口４ｄから第一投入口１０ｂの中心までの距離を表している。両矢印Ｌ２は、吐出口４ｄから第二投入口１２ｂの中心までの距離を表している。この距離Ｌ１及び距離Ｌ２は、シリンダー４の軸線に沿った直線距離として求められる。
【００２５】
図２（ａ）には、第二ホッパー１２の、シリンダー４の軸線に垂直な断面が示されている。図示されないが、第一ホッパー１０の、シリンダー４の軸線に垂直な断面は、第二ホッパー１２のそれと同様にされている。
【００２６】
図１に示される様に、複数のピン１４は、シリンダー４の軸方向に沿って、等間隔で配置されている。図２（ｂ）に示される様に、複数のピン１４は、シリンダー４の周方向に沿って、等間隔で配置されている。それぞれのピン１４は、本体１４ａ及び先端部１４ｂを備えている。本体１４ａは、シリンダー４の本体４ａに固定されている。ピン１４の先端部１４ｂは、円柱形状を備えている。この先端部１４ｂは、内壁面４ｃより、シリンダー室４ｂの内側に突出している。
【００２７】
図１に示される様に、センサー１６は、シリンダー４の本体４ａに固定されている。センサー１６は、シリンダー４の軸方向において、第二ホッパー１２と吐出口４ｄとの間に配置されている。センサー１６は、吐出口４ｄより第二投入口１２ｂの近くに配置されている。センサー１６は、第二投入口１２ｂの近傍で、シリンダー室４ｂ内のゴム組成物の圧力を測定する機能を備える。
【００２８】
図示されない制御装置は、センサー１６からゴム組成物の圧力のデータを受信する機能と、このゴム組成物の圧力が所定の圧力範囲内か否かを判定する機能と、ゴム組成物の圧力が所定の範囲内にないときに供給装置を制御して第二ホッパー１２に供給される第二ゴム材料の量を調整する機能と、を備えている。
【００２９】
ここで、この押出機２を用いたゴム組成物の押出方法が説明される。準備されたゴム材料は、供給装置によって、第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配される（ＳＴＥＰ１）。第一ゴム材料は第一ホッパー１０へ供給される（ＳＴＥＰ２）。第一ゴム材料から混練された第一ゴム組成物が得られる（ＳＴＥＰ３）。第一ゴム組成物を混練している状態で、第二ゴム材料は第二ホッパー１２へ供給される（ＳＴＥＰ４）。第一ゴム組成物と第二ゴム材料から得られる第二ゴム組成物とがシリンダー室４ｂで混練される（ＳＴＥＰ５）。第一ゴム組成物と第二ゴム組成物とを含むゴム組成物が、吐出口４ｄから押し出される（ＳＴＥＰ６）。この押出方法で得られたゴム組成部が、図示されない押出ヘッドから押し出されて、所定の断面形状のタイヤ用ゴム部材が得られる。
【００３０】
押出機２は、第一投入口１０ｂと第二投入口１２ｂとを備える。これにより、第一投入口１０ｂから投入される第一ゴム材料の量は、少なくできる。これにより、第一ゴム材料から得られる第一ゴム組成物は十分に混練される。第二ゴム材料は、第一ゴム組成物が混練された状態で、第二投入口１２ｂから投入される。第一ゴム組成物が混練されているので、第二ゴム材料から得られる第二ゴム組成物も十分に混練される。第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分けることで、この押出機２は、高硬度のゴム材料から得られるゴム組成物をも十分に混練することができる。混練に優れているので、押出機２では従来より薄いゴム部材の成形が容易である。
【００３１】
吐出口４ｄから第一投入口１０ｂまでの距離Ｌ１に対する、吐出口４ｄから第二投入口１２ｂまでの距離Ｌ２の比が小さい押出機２は、第一ゴム組成物の混練に優れる。この観点から、この比Ｌ２／Ｌ１は、好ましくは０．６以下である。一方で、この比Ｌ２／Ｌ１が大きい押出機２は、第二ゴム組成物の混練に優れる。この観点から、この比Ｌ２／Ｌ１は、好ましくは０．４以上である。
【００３２】
この押出機２は、供給装置を備える。この供給装置は、ゴム材料を第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配する機能と、第一ゴム材料を第一投入口１０ｂに供給する機能と、第二ゴム材料を第二投入口１２ｂに供給する機能とを備える。この供給装置を備えるこで、押出機２は、ゴム材料を、第一投入口１０ｂと第二投入口１２ｂとに分散して投入できる。
【００３３】
押出機２は、センサー１６と制御装置とを備えている。この制御装置は、ゴム組成物の圧力に基づき、第二投入口１２ｂに供給される第二ゴム材料の供給量を制御する。これにより、押出機２は、吐出口４ｄから押し出されるゴム組成物の圧力を制御できる。ゴム組成物の圧力を制御するで、押出機２は、ゴム組成物の量を安定させる。押出機２は、押出成形されるゴム部材の品質の向上に寄与する。
【００３４】
押出機２では、供給装置は、第一ゴム材料より第二ゴム材料を細かく裁断する機能を備える。この押出機２では、第二ゴム材料をより細かく裁断することで、短い混練時間で十分に混練された第二ゴム組成物が得られる。例えば、シート状のゴム材料は、供給装置によって、シート状の第一ゴム材料と、第一ゴム材料より幅の狭いシート状の第二ゴム材料と、に裁断される。又は、このゴム材料は、シート片の第一ゴム材料と、第一ゴム材料より小さいシート片の第二ゴム材料とに裁断される。例えば、第一ゴム材料のシート片の大きさに対して、第二ゴム材料のシート片の大きさを１／４以下にされる。これらは例示であって、供給装置は、第一ゴム材料より第二ゴム材料を細かく裁断できればよい。
【００３５】
押出機２では、第二投入口１２ｂは、内壁面４ｃよりシリンダー４の半径方向内側で開口している。シリンダー室４ｂで第一ゴム組成物が吐出口４ｄに向かって押し出されている状態において、第二ゴム材料が投入し易くされている。図示されないが、この観点から、この第二投入口１２ｂは、更に、吐出口４ｄに向かって開口していることが好ましい。この押出機２では、第一投入口１０ｂも、第二投入口１２ｂと同様にされている。
【００３６】
この押出機２では、第二ホッパー１２の形状はピン１４のそれと異なる。この第二ホッパー１２は、ピン１４の本体１４ａ及び先端部１４ｂと同じ形状を備えることが好ましい。第二投入口１２ｂは、先端部１４ｂと同様に形成された部分の先端に形成されることが好ましい。これにより、ピン１４の装着部を備えるシリンダー４に、第二ホッパー１２を容易に装着しうる。また、第二ホッパー１２の装着位置を種々変更調整しうる。また、第一ホッパー１０の形状も、第二ホッパー１２と同様に、ピン１４のそれと同じにされることが好ましい。
【００３７】
図３及び図４には、本発明の他の実施形態に係る押出機２２が示されている。ここでは、前述の押出機２と異なる構成について説明がされ、押出機２と同様の構成について説明が省略される。また、ここでは、押出機２と同様の構成については、同じ符号を用いて説明がされる。図４は、図３の線分IV−IVに沿った断面が示されている。
【００３８】
押出機２２は、押出機２と同様に、シリンダー４、スクリュー６、モーター８、多数のピン１４、センサー１６、供給装置及び制御装置を備えている。この押出機２２は、第一ホッパー１０及び第二ホッパー１２に代えて、第一押出機２４及び第二押出機２６を備えている。
【００３９】
第一押出機２４は、シリンダー２８、スクリュー３０、モーター３２及び第一投入口としてしての第一吐出口３４を備えている。シリンダー２８は。シリンダー室２８ａを備えている。スクリュー３０は、シャフト３０ａ及び羽根３０ｂを備えている。このシャフト３０ａはモーター３２に連結されている。第一吐出口３４は、シリンダー室４ｂにおいてシリンダー４の内壁面４ｃより内側に開口している。
【００４０】
第二押出機２６は、シリンダー３６、スクリュー３８、モーター４０及び第二投入口としてしての第二吐出口４２を備えている。シリンダー３６は。シリンダー室３６ａを備えている。スクリュー３８は、シャフト３８ａ及び羽根３８ｂを備えている。このシャフト３８ａはモーター４０に連結されている。第二吐出口４２は、シリンダー室４ｂにおいてシリンダー４の内壁面４ｃより内側に開口している。
【００４１】
この押出機２２では、供給装置は、ゴム材料を第一ゴム材料と第二ゴム材料とに分配する機能と、第一ゴム材料を第一押出機２４に供給する機能と、第二ゴム材料を第二押出機２６に供給する機能とを備えている。
【００４２】
第一押出機２４は、第一ゴム材料を練りながら第一吐出口３４に送る機能を備える。第二押出機２６は、第二ゴム材料を練りながら第二吐出口４２に送る機能を備える。
【００４３】
制御装置は、センサー１６からゴム組成物の圧力のデータを受信する機能と、このゴム組成物の圧力が所定の圧力範囲内か否かを判定する機能と、ゴム組成物の圧力が所定の範囲内にないときに供給装置を制御して第二押出機２６に供給される第二ゴム材料の量を調整する機能と、モーター４０を制御して第二押出機２６が押し出す第二ゴム材料の押出量を調整する機能と、を備えている。
【００４４】
この押出機２２では、第一押出機２４を備えることで、第一吐出口３４から投入される第一ゴム材料の量を高精度に制御できる。押出機２２では、第二押出機２６を備えることで、第二吐出口４２から投入される第二ゴム材料の量を高精度に制御できる。これにより、ゴム組成物の量を高精度に制御できる。また、この押出機２２は、ゴム組成物を更に十分に混練できる。この押出機２２は、押出成形されるゴム部材の品質の向上に寄与する。この押出機２２では、制御装置が第二押出機２６が押し出す第二ゴム材料の量を制御する。これにより、この押出機２２は、ゴム部材の品質の向上に一層寄与する。
【００４５】
図５には、本発明の更に他の実施形態に係る押出機５２が示されている。この押出機５２は、第二押出機２６を４台備える他は、押出機２２と同様に構成されている。この押出機５２では、シリンダー４の周方向に、複数の第二押出機２６が等間隔に配置されている。この押出機５２では、第二ゴム材料を更に分散して投入できる。この押出機５２は、ゴム部材の品質の向上に一層寄与しうる。この観点から、この第二押出機２６の数は、２以上の複数であることが好ましい。第二押出機２６が第二吐出口４２から第二ゴム材料を押し出すので、シリンダー４の周方向の配置位置に関わらず、第二ゴム材料を押し出すことができる。図示されないが、第一押出機２４も、第二押出機２６と同様に、複数にされることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上説明された方法は、タイヤ用ゴム部材の押出機に広く適用されうる。
【符号の説明】
【００４７】
２、２２、５２・・・押出機
４・・・シリンダー
４ｂ・・・シリンダー室
４ｃ・・・内壁面
４ｄ・・・吐出口
６・・・スクリュー
１０・・・第一ホッパー
１０ａ・・・第一投入口
１２・・・第二ホッパー
１２ａ・・・第二投入口
１４・・・ピン
１６・・・センサー
３４・・・第一吐出口
４２・・・第二吐出口
【図１】
2020069708.tif 000003
【図２】
2020069708.tif 000004
【図３】
2020069708.tif 000005
【図４】
2020069708.tif 000006
【図５】
2020069708.tif 000007