(57)【要約】【課題】ゴム組成物がゴム流路に長時間滞留するようなことがなく、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム部材であっても、ゴム焼けの発生を招くことなく、適切に熱入れされて押出成形することができる熱入れ押出技術を提供する。【解決手段】内部にスクリューが収納されて、投入されたゴム組成物をスクリューの回転によって下流側の押出ヘッドまで熱入れしながら送り出すシリンダーと、送り出されてきたゴム組成物を先端部に設けられた口金の開口部から押出す押出ヘッドを備えた熱入れ押出機であって、口金の開口部が、シリンダー径の８０〜１００％の開口幅、および１．０〜３．５ｍｍの開口ゲージで、一文字状に形成されている熱入れ押出機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にスクリューが収納されて、投入されたゴム組成物を前記スクリューの回転によって下流側の押出ヘッドまで熱入れしながら送り出すシリンダーと、送り出されてきた前記ゴム組成物を先端部に設けられた口金の開口部から押出す押出ヘッドを備えた熱入れ押出機であって、
前記口金の開口部が、前記シリンダー径の８０〜１００％の開口幅、および１．０〜３．５ｍｍの開口ゲージで、一文字状に形成されていることを特徴とする熱入れ押出機。
【請求項２】
前記口金の開口部が、水平方向の一文字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱入れ押出機。
【請求項３】
一文字状に形成された前記口金の開口部が、９０度の角度で交差するように２つ設けられて、開口部全体として十字状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱入れ押出機。
【請求項４】
さらに、前記押出ヘッドに、前記押出ヘッドの温度を調節する温度調節手段が設けられ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項に記載の熱入れ押出機。
【請求項５】
前記温度調節手段が、前記押出ヘッドの温度を５０〜９０℃に調節する温度調節手段であることを特徴とする請求項４に記載の熱入れ押出機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱入れ押出機を備えていることを特徴とするゴム押出成形装置。
【請求項７】
請求項６に記載のゴム押出成形装置を用いてゴム部材の押出成形を行うゴム押出成形方法であって、
シリンダー内に収納されたスクリューの回転によって、前記熱入れ押出機に投入されたゴム組成物を下流側の押出ヘッドまで熱入れしながら送り出した後、
所定の形状に形成された前記口金の開口部から、所定の速度で押出し、
さらに、カレンダーロールによって所定の形状に圧延して、所定のゴム部材を成形することを特徴とするゴム押出成形方法。
【請求項８】
前記押出ヘッドの温度を５０〜９０℃に調節することを特徴とする請求項７に記載のゴム押出成形方法。
【請求項９】
前記ゴム部材が、トラック・バス用タイヤのプライフィラーストリップであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のゴム押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ用のゴム材料であるゴムストリップの製造に際して行われる熱入れ押出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの製造においては、各部位における要求特性が異なるため、トレッドゴム、サイドウォールゴム、インナーライナーゴムなど種々のゴム部材が使用されており、近年、成形ドラム上に帯状のゴムストリップを連続的に螺旋状に巻き重ねるストリップワインド工法（ＳＴＷ工法）を用いて、種々のゴム部材を順次形成し、積層することにより、生カバーを成形することが行われている。
【０００３】
これらのゴムストリップは、熱入れ押出機が組み込まれたゴム押出成形装置を用いて、製造されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このようなゴム押出成形装置の一例を図３に示す。図３に示すように、このゴム押出成形装置１は、熱入れ押出機２を備えており、熱入れ押出機２は、シリンダー３に収容されてモータ４によって回転するスクリュー５と、ゴム組成物が押し出される吐出部（開口部）が設けられた口金（ダイプレート）を先端に有する押出ヘッド６とを備えている。
【０００５】
そして、図３に示したゴム押出成形装置に設けられた従来の熱入れ押出機の構成を図４に示す。なお、図４において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図４に示すように、予めバンバリーミキサーなどによって混練されたゴム組成物は、熱入れ押出機の投入口（図示せず）から投入された後、シリンダー３内で、スクリュー５の回転によってさらに混練されると共に、その摩擦熱によって熱入れされながら、押出ヘッド６のゴム流路９まで送られる。そして、ゴム流路９に送り込まれたゴム組成物は、その後、押出ヘッド６の先端に設けられた口金（ダイプレート）の開口部７から押出され、さらに図示しないカレンダーロールによって所定の形状に圧延されて、ゴムストリップに成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−４３３１７号公報
【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、従来の熱入れ押出機では、送り込まれたゴム組成物がゴム流路に長時間滞留するため、熱によって一部で加硫が開始して、所謂、ゴム焼けが発生する場合があった。
【０００８】
特に、トラック、バスなどの大型車両のタイヤ（ＴＢタイヤ）では、普通車用のタイヤに比べて大きな耐久強度が要求されるため、ＴＢタイヤの成形時、プライ材料を補強するプライフィラーストリップ（Ｐ／Ｆストリップ）が使用されるが、このＰ／Ｆストリップは配合材料に２．０ＰＨＲ以上と高比率で不溶性硫黄が含まれているため、ゴム焼けが発生し易い。
【０００９】
そこで、本発明は、ゴム組成物がゴム流路に長時間滞留するようなことがなく、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム部材であっても、ゴム焼けの発生を招くことなく、適切に熱入れされて押出成形することができる熱入れ押出技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記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。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
内部にスクリューが収納されて、投入されたゴム組成物を前記スクリューの回転によって下流側の押出ヘッドまで熱入れしながら送り出すシリンダーと、送り出されてきた前記ゴム組成物を先端部に設けられた口金の開口部から押出す押出ヘッドを備えた熱入れ押出機であって、
前記口金の開口部が、前記シリンダー径の８０〜１００％の開口幅、および１．０〜３．５ｍｍの開口ゲージで、一文字状に形成されていることを特徴とする熱入れ押出機である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、
前記口金の開口部が、水平方向の一文字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱入れ押出機である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
一文字状に形成された前記口金の開口部が、９０度の角度で交差するように２つ設けられて、開口部全体として十字状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱入れ押出機である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、
さらに、前記押出ヘッドに、前記押出ヘッドの温度を調節する温度調節手段が設けられ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項に記載の熱入れ押出機である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、
前記温度調節手段が、前記押出ヘッドの温度を５０〜９０℃に調節する温度調節手段であることを特徴とする請求項４に記載の熱入れ押出機である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の熱入れ押出機を備えていることを特徴とするゴム押出成形装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載のゴム押出成形装置を用いてゴム部材の押出成形を行うゴム押出成形方法であって、
シリンダー内に収納されたスクリューの回転によって、前記熱入れ押出機に投入されたゴム組成物を下流側の押出ヘッドまで熱入れしながら送り出した後、
所定の形状に形成された前記口金の開口部から、所定の速度で押出し、
さらに、カレンダーロールによって所定の形状に圧延して、所定のゴム部材を成形することを特徴とするゴム押出成形方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、
前記押出ヘッドの温度を５０〜９０℃に調節することを特徴とする請求項７に記載のゴム押出成形方法である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、
前記ゴム部材が、トラック・バス用タイヤのプライフィラーストリップであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のゴム押出成形方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ゴム組成物がゴム流路に長時間滞留するようなことがなく、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム部材であっても、ゴム焼けの発生を招くことなく、適切に熱入れされて押出成形することができる熱入れ押出技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱入れ押出機を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る熱入れ押出機を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】ゴム押出成形装置の一例を示す図である。
【図４】従来の熱入れ押出機の構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態に基づき、図面を用いて本発明を具体的に説明する。
【００２３】
１．第１の実施の形態
本発明者は、従来の熱入れ押出機において、ゴム流路にゴム組成物が長時間滞留して、ゴム焼けが発生する原因について、種々の実験を行い、検討した。その結果、従来の熱入れ押出機では、図４に示すように、口金（ダイプレート）の開口部７が円形（径ｄ）に形成されて、押出ヘッド６のゴム流路９が開口部７に向けて円錐形状に形成されていることが原因であることが分かった。
【００２４】
即ち、従来の熱入れ押出機においては、押出ヘッド６に設けられたゴム流路９が、円形のシリンダー３の出口（径ｄ１）から円形の開口部７（径ｄ）に向けて、径が徐々に小さくなるように円錐形状に形成されているため、ゴム流路９は空間の体積が大きくなっている。このため、この円錐形状のゴム流路９に滞留したゴム組成物は、大きな径の上流側から下流側の小さな径の開口部７に向けて送られることになり、ゴム組成物のゴム流路９での滞留時間が長くなって熱入れされたゴム組成物が高温になると共に、小さな径の開口部７に向けて移動するゴム組成物同士が摩擦されることによってさらに温度が上昇し、この結果としてゴム焼けの発生を招いてしまうことが分かった。
【００２５】
そこで、本発明者は、滞留したゴム組成物のゴム流路９から開口部７への移動に際して、滞留時間が長くならず、スムーズに開口部７まで移動できるように、ゴム流路９の形状と開口部７の形状について、鋭意検討を行った。
【００２６】
その結果、開口部７の形状を従来の円形から一文字状に変更し、それに合わせてゴム流路９の形状を変更することにより、ゴム焼けの発生を防止できることが分かった。そして、この一文字状の開口部を水平方向に設けると、より好ましいことが分かった。
【００２７】
以下、本実施の形態について、具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る熱入れ押出機を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態に係る熱入れ押出機は、略円筒状のシリンダー３と、シリンダー３内に収納されるスクリュー（図示せず）と、シリンダー３の先端部に取り付けられた押出ヘッド６とを備えており、押出ヘッド６が開口部が設けられた口金（ダイプレート）（図示せず）を有している点では、従来の熱入れ押出機と同様である。
【００２９】
しかし、本実施の形態においては、押出ヘッド６の内部に形成されたゴム流路９と開口部７の形状とが、従来の熱入れ押出機と異なっている。
【００３０】
具体的には、前記したように、開口部７が一文字状に形成されており、それに合わせて、ゴム流路９が形成されている。即ち、本実施の形態においては、ゴム流路９について、上流側のシリンダー３の端部側では円形（径ｄ１）であったものが、下流側に向かうにつれて小さくなるように絞り込む際、水平方向では開口部の幅ｄがシリンダー径ｄ１から大きく減少しないように、具体的には、シリンダー径ｄ１の８０〜１００％の幅となるようにしている。一方、開口部７のゲージ（開口ゲージ）については、ゴムストリップの厚みに合わせて薄く、具体的には、１．０〜３．５ｍｍとして、全体として開口部７を一文字状に形成している。
【００３１】
口金の開口部７をこのような形状とし、それに合わせてゴム流路９を形成させることにより、シリンダー３内のスクリューから送り出されてきたゴム組成物は水平方向にはあまり狭くならず、水平方向に広がった状態で開口部７へ向けて送られることになるため、従来に比べてゴム組成物がゴム流路９に滞留する時間が短縮される。また、ゴム組成物も余分な摩擦を生じることなくスムーズに送られる。この結果、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム材料であってもゴム焼けの発生を防止することができ、安定した品質のゴムストリップを製造することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、押出ヘッド６に、押出ヘッド６の温度を調節する温度調節手段が設けられていることが好ましい。これにより、Ｐ／Ｆストリップなどのように温度の影響を受けやすいゴム組成物が必要以上の高温に曝されることを抑制して、より確実に、ゴム焼けの発生を防止することができる。具体的には、押出ヘッド６の温度を５０〜９０℃に調節できることが好ましく、５０〜６０℃に調節できるとより好ましい。
【００３３】
このような温度調節手段としては、例えば、温度センサーなどの温度検出手段と、チラー冷却装置などの冷却手段、および、前記温度検出手段により検出された押出ヘッド６の温度に基づいて前記冷却手段の作動を制御する制御手段の組み合わせによって構成させることができる。
【００３４】
２．第２の実施の形態
上記した第１の実施の形態により、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム材料であってもゴム焼けの発生を防止することができ、安定した品質のゴムストリップを製造することができることが分かったが、押出成形されたゴムストリップの表面を詳細に観察したところ、表面に硫黄など一部の配合材料が移行して結晶化することにより、ブルーミングが発生したゴムストリップが製造されている場合があり、さらなる改善が必要なことが分かった。
【００３５】
このようなブルーミングは、Ｐ／Ｆストリップのように高比率で不溶性硫黄が含まれているゴム材料の場合、上記した第１の実施の形態では、ゴム流路における滞留時間の短縮が未だ十分とは言えず、押出成形されたゴムストリップの冷却に時間が掛かることによって発生する。そこで、本発明者は、さらに実験を行い、ゴム組成物がゴム流路に滞留する時間をより短縮でき、また、ゴム組成物をよりスムーズに送ることができるゴム流路および口金（ダイプレート）の開口部の形状について検討を行った。
【００３６】
その結果、開口部の形状を、上記した一文字状の開口部を９０度の角度で交差するように２つ設けて、開口部全体として十字状に形成し、それに合わせてゴム流路を形成すればよいことが分かった。
【００３７】
図２は本実施の形態に係る熱入れ押出機を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施の形態に係る熱入れ押出機は、ゴム流路９について、９０度の角度で交差する十字状の開口部に向けて、上流側のシリンダー３の端部側に形成された円形から、水平方向および鉛直方向において、開口部７の開口幅が第１の実施の形態と同様に、シリンダー径ｄ１の８０〜１００％の幅となるようにしている。一方、開口部７のゲージ（開口ゲージ）についても、第１の実施の形態と同様に、１．０〜３．５ｍｍとしている。
【００３９】
このような構成とすることにより、ゴム組成物は、押出ヘッド６の先端部近傍まで一箇所に集中することなく短時間の滞留でよりスムーズに移動し、その後、十字状の開口部７から水平方向および鉛直方向に分かれて押出されるため、ゴム流路９における滞留時間をさらに短縮させることができ、押出されたゴムストリップを素早く冷却させることができる。この結果、硫黄などの配合材料がブルームしてくることを充分に防止することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においても、ゴム組成物をより素早く冷却する手段として、第１の実施の形態の場合と同様に、押出ヘッド６に、押出ヘッド６の温度を調節する温度調節手段が設けられていることが好ましい。
【実施例】
【００４１】
［１］実験１
本実験は、水平方向に一文字状の開口部が形成された熱入れ押出機を用いることによる効果を確認した実験である。
【００４２】
１．ゴムストリップの作製
（１）現行ゴムストリップの作製
図４に示す従来の熱入れ押出機（温度調節手段なし）を用いて、ＴＢタイヤ用のＰ／Ｆストリップ（不溶性硫黄２．０ＰＨＲ含有）の押出成形を行った（３００ｍ）。なお、口金の開口部は円形とし、その径はシリンダー（径９０ｍｍ）比４０％とした。
【００４３】
（２）試験用ゴムストリップの作製
図１に示す新タイプの熱入れ押出機を用いて、上記と同様に、Ｐ／Ｆストリップの押出成形を行った。なお、このとき、表１に示すように、口金の開口幅はシリンダー（径９０ｍｍ）比５０〜１００％、開口ゲージは０．５〜４．０ｍｍと変化させた。そして、ここでは、押出されたＰ／Ｆストリップの温度が９０℃以下となるように、温度調節手段を用いて、押出ヘッドを６０℃に温度調整した。
【００４４】
２．評価
評価は、押出された直後の各Ｐ／Ｆストリップの温度を測定した。結果を表１に示す。なお、表１において太線で囲まれた箇所が実施例である。
【００４５】
【表１】
2019077087.tif 000003
【００４６】
表１に示すように、従来の熱入れ押出機ではＰ／Ｆストリップの温度が殆どの開口ゲージで１００℃を超えており、ゴム焼けの発生を防止することができなかった。また、新タイプの熱入れ押出機であっても、開口幅が８０％未満の場合や、開口ゲージが１．０ｍｍ未満の場合には、同様に、Ｐ／Ｆストリップの温度が１００℃を超えており、ゴム焼けの発生を防止することができなかった。そして、開口ゲージが３．５ｍｍを超えた場合には、ゴム表面の熱入れ肌が荒くなり、圧延時シートの穴あきが発生した。
【００４７】
これに対して、開口幅を８０％以上とし、開口ゲージを１．０〜３．５ｍｍとした場合には、Ｐ／Ｆストリップの温度は１００℃未満であり、ゴム焼けの発生を防止することができた。そして、表１より、開口幅を大きく、開口ゲージを大きくするにつれて、Ｐ／Ｆストリップの温度が低くなっていることが分かる。
【００４８】
しかしながら、ゴム焼けが発生していないＰ／Ｆストリップの表面を観察したところ、硫黄が表面に浮いてブルームしている（ブルーミング）ことが分かり、ブルーミングの発生を防止するためには、さらに、温度低下を図る必要があることが分かった。
【００４９】
［２］実験２
本実験は、開口部が水平方向および鉛直方向の十字状に形成された熱入れ押出機を用いることにより、ブルーミングの発生が防止できることを検証した実験である。
【００５０】
口金の開口部が十字状に形成されていることを除いては、実験１と同様にして、Ｐ／Ｆストリップの押出成形を行った。
【００５１】
評価は、実験１と同様に、押出成形直後のＰ／Ｆストリップの温度を測定し、さらに、ブルームの発生状況について評価した。ここで、ブルームの発生状況については、発生があった場合を「不可」、なかった場合を「良」と評価した。
【００５２】
表２にＰ／Ｆストリップの温度の測定結果を、表３にブルームの発生状況についての評価結果を示す。なお、表１と同様に太線で囲まれた箇所が実施例である。そして、現行との比較のために、現行の結果も併せて記載している。
【００５３】
【表２】
2019077087.tif 000004
【００５４】
【表３】
2019077087.tif 000005
【００５５】
表２より、開口幅が大きくなり、開口ゲージが大きくなるにつれて、Ｐ／Ｆストリップの温度が低くなっており、開口部を大きなゲージで十字状に形成することにより、ゴム組成物の流路内での滞留がより緩和され、Ｐ／Ｆストリップを充分に冷却できることが分かる。そして、その結果、表３に示すように、ブルームの発生を防止することができる。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１                ゴム押出成形装置
２                熱入れ押出機
３                シリンダー
４                モータ
５                スクリュー
６                押出ヘッド
７                開口部
９                ゴム流路
ｄ                開口部の径または幅
ｄ１              シリンダーの内径
【図１】
2019077087.tif 000006
【図２】
2019077087.tif 000007
【図３】
2019077087.tif 000008
【図４】
2019077087.tif 000009