(57)【要約】【課題】ゴムの押出初期から安定した品質のゴムシートを押し出すことで、ゴムスクラップ量を削減し、ゴムシートの生産性を向上させる方法を提供する【解決手段】原料ゴムをスクリュー式の押出機に供給し、前記スクリューを回転させて前記原料ゴムを混練しながら前記押出機の先端のダイ（口金）から押し出す、ゴムシートの押出し成形方法であって、前記押出機からの押出速度を当該押出機の定常運転における定常押出速度に立ち上げる際に、当初は、前記定常押出速度より低い押出速度に保持し、押し出されるゴムシートの品質が判定基準を満たした段階にて、前記定常運転に移行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ゴムをスクリュー式の押出機に供給し、前記スクリューを回転させて前記原料ゴムを混練しながら前記押出機の先端のダイから押し出す、ゴムシートの押出し成形方法であって、
前記押出機からの押出速度を当該押出機の定常運転における定常押出速度に立ち上げる際に、当初は、前記定常押出速度より低い押出速度に保持し、押し出されるゴムシートの品質が判定基準を満たした段階にて、前記定常運転に移行することを特徴とするゴムシートの押出し成形方法。
【請求項２】
前記ダイの出側において押出し成形後のゴムシートを引き取るに当たり、前記定常運転に移行する際は、前記押出速度の加速に前記引取速度の加速を同調させることを特徴とする請求項１に記載のゴムシートの押出し成形方法。
【請求項３】
スクリューを内蔵するシリンダと、該シリンダの先端に設置されたダイとを有する押出機であって、
前記ダイの押出し直後のゴムシートの品質を判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に基づいて、前記スクリューの回転速度を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とするゴムシートの押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タイヤのトレッドゴム、サイドウォールゴム、及びベルト等に供するゴムシートを押出し成形する方法、及びゴム押出機に関するものであり、特には、ゴムシートの押出し工程におけるゴムスクラップ量の削減を意図するものである。
【背景技術】
【０００２】
トレッドゴム等に供するゴムシートは、シリンダ内にスクリューを配置したゴム押出機（以下、押出機ともいう）を用いて、該シリンダ内に原料ゴムを投入し、スクリューによって混練しながらシリンダ前方へと移送し、押出機の先端のダイから所望の形状に押出して成形する。
【０００３】
従来、ゴムシートを押出し成形するに当たっては、原料ゴムを投入すると同時に押出機の運転を開始し、そのままスクリューの回転数を上げて、押出機の押出速度を定常速度まで上昇させ、該定常速度にて定常運転を行うのが通例である。この定常速度は、ゴムシートの品質及び生産性が確保される速度の下で押出機を運転できることを条件として、主に原料ゴムの組成に従って予め設定されている。
【０００４】
しかし、スクリューの回転が該定常速度まで立ち上がって定常運転に至った後においても尚、シリンダ内のゴムの加熱状態やスクリューの回転が安定化するまでは、押出し成形されるゴムシートの品質が不安定であり、製品として使用できないゴム成形物、所謂ゴムスクラップが生じていた。
【０００５】
この押出し初期に生じるゴムスクラップに対して、特許文献１では、押出し初期に押出されたゴムシートの吐出速度を検出し、この検出結果に基づいて引出コンベアの速度を設定することで、押出されるゴムに引張力または圧縮力を与えてゴムシートの単位長さあたりの重量を制御し、よってゴムシートの生産性を向上させる技術が開示されている。特に、押出速度が急激に変化する押出し初期の段階から引出コンベアの速度を設定し、ゴムシートの重量及び断面形状を一定に保つことでゴムスクラップの削減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１４６４２号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ゴムシートの吐出速度に応じて引出コンベアの引出速度を制御することにより、両者の速度差に起因する不良を制御することはできるが、押出し初期に生じるゴムスクラップの発生自体は解消することが難しく、依然、課題として残されていた。このような事態を受けて、押出初期におけるゴムスクラップを抑制し、ゴムシートの生産性を向上させる方法が希求されてきた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、生産性を阻害することなしに、押出し初期のゴムスクラップの発生を抑制することのできる方途について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記したように、ゴムシートの品質及び生産性の観点から設定されていた定常速度に至るスクリューの回転の加速を一旦停止し、従来は生産性を阻害すると考えられていた低速度域での運転を行うことが、ゴムスクラップの抑制に有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）原料ゴムをスクリュー式の押出機に供給し、前記スクリューを回転させて前記原料ゴムを混練しながら前記押出機の先端のダイから押し出す、ゴムシートの押出し成形方法であって、
前記押出機からの押出速度を当該押出機の定常運転における定常押出速度に立ち上げる際に、当初は、前記定常押出速度より低い押出速度に保持し、押し出されるゴムシートの品質が判定基準を満たした段階にて、前記定常運転に移行することを特徴とするゴムシートの押出し成形方法。
【００１０】
（２）前記ダイの出側において押出し成形後のゴムシートを引き取るに当たり、前記定常運転に移行する際は、前記押出速度の加速に前記引取速度の加速を同調させることを特徴とする（１）に記載のゴムシートの押出し成形方法。
【００１１】
（３）スクリューを内蔵するシリンダと、該シリンダの先端に設置されたダイとを有する押出機であって、
前記ダイの押出し直後のゴムシートの品質を判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に基づいて、前記スクリューの回転速度を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とするゴムシートの押出機。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、一旦、押出機を定常速度よりも低いある一定の速度で運転した後に、該定常運転に移行することによって、生産性を阻害することなしにゴムスクラップの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のゴム押出機の第１実施形態を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明のゴムシートの押出し成形方法における、押出機の押出速度の変化を示すグラフである。（ｂ）は、従来のゴムシートの押出し成形方法における、押出機の押出速度の変化を示すグラフである。
【図３】第１実施形態において、制御部がゴム押出機を制御する工程を表したフローチャートである。
【図４】本発明のゴム押出機の第２実施形態を示す図である。
【図５】第２実施形態において、制御部がゴム押出機を制御する工程を表したフローチャートである。
【図６】押出機が低速運転から定常運転まで移行する際の、押出機の加速度と引取装置の加速度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら、本発明のゴムシートの押出し成形方法について詳細に説明する。図１は、本発明の方法に直接使用する押出機を示した図である。該押出機１では、原料ゴム１００が、シリンダ１１の後端付近上部に設置された供給口（ホッパ）１３から押出機１内へと供給されると、シリンダ１１の内部に配置されたスクリュー１２が回転し、ゴムが混練されながらシリンダ内を先端に向かって移動し、該シリンダの先端に設置されたダイ１４から押出されてゴムシート１０１に成形される。ここにおいて、押出機１は、ホッパ１３から原料ゴム１００が投入されるのと同時に運転を開始するが、それを可能にしているのがゴム供給センサ１６である。該ゴム供給センサ１６は、ホッパ１３の内側面に対向して設置された発光素子１６ａと受光素子１６ｂから成り、原料ゴム１００がホッパ１３から押出機１内へ供給されると、発光素子１６ａから受光素子１６ｂへ向けて照射される光線が原料ゴム１００に遮られることにより、該押出機１内に原料ゴム１００が投入されたことを検知する。この検知信号が制御部３に送られると、該制御部３は、駆動源１５に信号を送ってスクリュー１２の回転を立ち上げる。
すなわち、スクリュー１２を回転駆動させているのが、該スクリュー１２の基端に設置され、制御部３の制御下にある駆動源１５である。該駆動源１５は、スクリュー回転を立ち上げると、一旦、定常速度より低い速度に回転を維持する。
また、該制御部３は、駆動源１５の他に、押出し成形されたゴムシート１０１の品質をダイ１４の出側において測定する測定器４に接続している。制御部３は、この測定器４からの情報に基づいて品質を判定し、この判定基準を満足する段階でスクリュー１２の回転を定常速度に引き上げる制御を行う。以上の、スクリュー回転数制御によって押出速度を制御する。この押出速度制御については、以下に詳しく説明する。
【００１５】
ここで、押出機１の押出速度の変化を示す図２のグラフと、図３に示された制御部３の制御フローとを参照しながら、本発明のゴムシートの押出し成形方法を従来の方法と比較して説明する。図２のグラフ（ａ）には、本発明の方法における押出機１の押出速度の変化が示されている。上記の通り、制御部３によってスクリュー１２の回転数を制御することによって押出機１の押出速度を制御しており、図２のグラフ上のＳ１〜Ｓ５は、図３の工程Ｓ１〜工程Ｓ５に対応している。一方、グラフ（ｂ）には、従来の方法における押出機１の押出速度の変化が示されている。
【００１６】
さて、原料ゴム１００が押出機１内に供給されると、ゴム供給センサ１６から検知信号を受けた制御部３は、駆動源１５に指令を与えてスクリュー１２の回転を立ち上げる（工程Ｓ１）。上述したように、ここでは、制御部３によるスクリュー１２の回転数制御によって、押出機１の押出速度制御が行われている。続いて、押出機１の押出速度を上昇させるにあたり、制御部３は、定常速度よりも低い速度まで押出速度を上昇させるよう駆動源１５を制御する（工程Ｓ２）。
【００１７】
ここで、上述した定常速度よりも低い速度を、低速度と称する。該低速度とは、原料ゴム１００の混合比に応じて予め算定されている速度のことであり、所望の断面形状を有するゴムシートを押し出すことが困難でない速度であること、且つ時間あたりの生産量が従来の生産量に劣らない速度であること、等の条件を満たした上で、押出すゴム種毎に適宜定められる。以下、本明細書では、押出機１の低速度をＸ１、また、定常速度をＸ２とする。
【００１８】
押出速度がＸ１まで上昇していく工程Ｓ２において、原料ゴム１００は、回転速度を増していくスクリュー１２によって混練される。そして、押出速度がＸ１に達すると、該速度は一定期間維持される（工程Ｓ３）。この押出速度がＸ１である期間に押出し成形されたゴムシート１０１は、複数のセンサを有する測定器４によって幅、重量および温度が測定される。該測定値は制御部３へと送信される。そして、該制御部３が備える演算器（判定手段）によって、それぞれの数値が判定基準を満たしているか否かが判定される（工程Ｓ４）。
【００１９】
続いて、工程Ｓ４にて、ゴムシート１０１の品質が判定基準を満たしていることが確認されると、制御部３は駆動源１５を制御して、押出速度をＸ１からＸ２へ上昇させる（工程Ｓ５）。そして、押出速度がＸ２に達した後は、従来の押出方法と同様に該速度Ｘ２における定常運転Ｐに移行する。なお、工程Ｓ４において、ゴムシート１０１の品質が判定基準を満たしていないと判定された場合、押出機１の押出速度をそのままＸ１に維持する。
一方、グラフ（ｂ）には、従来の方法における押出機の押出速度の変化が示されている。従来の方法では、（ａ）と同一条件の下での押出し成形において、押出速度をＸ２まで一度に立ち上げる（工程Ｓ２′）ので、定常運転Ｐに移行する点が（ａ）とは異なる。上述したように、従来の方法には、押出機１の押出速度を段階的に上昇させる工程は存在せず、判定基準を満たすゴムシート１０１が押し出される点ｔ′以前から定常運転が行われている。
【００２０】
以上、本発明の第１実施形態を説明してきたが、本発明の方法によって、主に、２つの効果がもたらされる。
１つ目として、判定基準を満たす品質のゴムシート１０１を、従来の方法に比べて早期に生産することができる。このことは、図２に示されるｔ＜ｔ′の関係から明らかである。このように、押出工程の初期において、押出機１を定常速度Ｘ２より低速である、原料ゴムの組成に応じて予め算出された低速度Ｘ１にて運転することにより、原料ゴム１００が混練される時間と、原料ゴム１００がシリンダ１１内に滞留する時間とのバランスに優れた状態で、原料ゴムを押出し成形することが可能になる。
【００２１】
２つ目として、押出し工程の初期に生じるゴムスクラップ量を削減できる。再び、図２のグラフ（ｂ）を参照すると、従来の押出方法では押出工程の初期の段階で定常運転Ｐに移行しているため、押出されるゴムシートの総量は多いものの、実際は、地点ｔ′以前に押し出されたゴムシートはゴムスクラップ化している。
一方、グラフ（ａ）を参照すると、本発明の方法では、定常運転Ｐに移行する前に低速度Ｘ１にて低速運転を行い、原料ゴム１００の混練状態を良好にすることに加え、低速運転時に押出されたゴムシートの品質が判定基準を満たした段階で定常運転に移行するので（点ｔ）、ゴムシートを大量に押し出す定常運転時にはゴムシート１０１の品質が安定かし、ゴムスクラップを生じさせることがない。
【００２２】
上述したように、本発明の方法では、押出工程の早い段階から品質の安定したゴムシート１０１を押出し成形できることに加え、押出し工程初期のゴムスクラップ量を削減できることから、ゴムシートの生産性を向上させることができる。
【００２３】
次に、図４に示すのは、本発明の第２実施形態におけるゴム押出機及び当該ゴム押出機から押出されたゴムシートを引取る引取装置である。図４において図１と同じ構成要素は、図１と同じ参照符号を付してその説明を省略する。本発明の第２実施形態は、押出機１には引取装置２を接続してゴムシート１０１を引取搬送するものであり、制御部３は、さらに、引取装置２の運転速度を制御するよう駆動源２１を介して引取装置２に接続している。
【００２４】
本発明の第２実施形態の押出工程は図５に示すとおりであり、このように、押出機１から押出し成形されたゴムシート１０１を引取る工程を含むことで、本発明の効果をさらに増大させることができる（工程Ｓ６）。引取装置２とは、例えば、図４に示されるようなベルトコンベアとすることができる。該ベルトコンベアは、押出機１がダイ１４から原料ゴム１００を押し出す方向と同一の方向に、ゴムシート１０１を引取る。
【００２５】
まず、押出機１に引取装置２を付設した際には、押出機１の押出速度と引取装置２の引取速度とを同調させることが基本であり、押出速度の加速時（工程Ｓ２及び工程Ｓ５）には、両者の加速度を等しくすることが好ましい。
また、以上の押出機１の運転では、押出速度がＸ１からＸ２へ一度に加速しているが、図６に示すように、段階的な加速を行ってもよい。すなわち、押出速度Ｘ１に始まる加速の始点Ｓと押出速度Ｘ２に終わる加速の終点Ｅまでの、押出機１と引取装置２の加速度が等しくなることを条件に、押出速度もしくは引出速度のどちらか一方、またはその両方が、加速する期間と一定速度を維持する期間とを繰り返しながら加速してもよい。この時、ダイ１４付近におけるゴムの滞留を防ぐために、押出速度の加速より先に、押出機１の出側で引出速度を上昇させ、押出されるゴムシート１０１に引張力を与えることが好ましい。
【００２６】
このように、押出機１から押出し成形されたゴムシート１０１を、押田機１の押出速度に引取装置２の引取速度を同調させて引き取ることで、押出機１と引取装置２との加速の不調和によって生じるゴムシート１０１の変形や、ダイ１４付近における原料ゴムの滞留等を回避することができ、ゴムスクラップの抑制およびゴムシート１０１の生産性の向上に寄与することができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について説明する。ここでは、上述した第２実施形態における本発明の方法と従来の方法とによってゴムシートを生産し、判定基準を満たす品質のゴムシートを生産できるに至るまでに要する時間（品質安定化時間）と、押し出されたゴムスクラップ（練り返し本数）の本数と、によって前記２つの方法を評価した。その結果を表１に示す。なお、実施例におけるゴムシートの生産条件は下記の通りである。
記
スクリューの回転速度（低速運転時）：３３６ｒｐｍ
スクリューの回転速度（定常運転時）：４２０ｒｐｍ
引取装置の運転速度（引取速度）：２５．５ｍ／ｍｉｎ
低速運転の定常運転に対する低速率：８０％
【００２８】
【表１】
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【００２９】
（品質安定化時間）
従来の方法において２８秒であった品質安定化時間が、本発明の方法では１５秒に短縮された。およそ、４６％の時間短縮が実現されたことになる。このことから、本発明の方法では、工程の早い段階でゴムシートの品質を安定させることが可能であることが明らかとなった。
【００３０】
（練り返し本数）
同様に、従来の方法で７本生じていた練り返し本数が、本発明の方法では３本に減少した。練り返し本数においても、およそ５７％の削減が達成されたことになる。
以上の結果から、本発明の方法を用いることで、ゴムスクラップ量を５０％前後削減できることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００３１】
１      ゴム押出機
２      引取装置
３      制御部
４      測定器
１１    シリンダ
１２    スクリュー
１３    供給口（ホッパ）
１４    ダイ
１５    駆動源
２１    駆動源
１００  原料ゴム
１０１  ゴムシート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014233965.tif 000008
【図６】
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