(57)【要約】【課題】押出機から押し出されてダイスを通過しているゴム押出物の内部温度を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。【解決手段】押出機９に設置されたダイス４の内部に、熱電対８を内設した線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線２を固定して、ダイス７の押出口７の周面７ａと周面７ａとの間に緊張し、押出口７から未加硫のゴム押出物Ｒを押出して、ゴム押出物Ｒを金属線２により一時的に切開しつつ、こ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、切開した部位の温度を熱電対８により測定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機に設置されたダイスの内部に、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周面と周面との間に緊張し、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】
前記金属線を一対の固定部材によって保持し、これら固定部材を前記ダイスに形成された嵌合部に嵌合することにより、前記金属線を前記押出口の周面と周面との間に緊張する請求項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】
前記一対の固定部材がそれぞれ、前記嵌合部に嵌合した際に前記押出口の周面から前記ダイスの外周面に向かって狭くなる楔形状を有し、前記押出口を通過するゴム押出物の圧力により前記固定部材をダイスの外周面側に向かって押圧して、嵌合している嵌合部に対する固定強力および前記金属線の緊張張力を増大させる請求項４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し、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周面と周面との間に張設される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスの内部に固定して緊張させる固定部材と、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】
前記固定部材を前記金属線を保持する一対の固定部材により構成し、この一対の固定部材が嵌合する嵌合部が前記ダイスに形成され、前記一対の固定部材を前記嵌合部に嵌合することにより、前記金属線を前記押出口の周面と周面との間に緊張させる構成にした請求項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】
前記一対の固定部材がそれぞれ、前記嵌合部に嵌合した際に前記押出口の周面から前記ダイスの外周面に向かって狭くなる楔形状を有し、前記押出口を通過するゴム押出物の圧力により前記ダイスの外周面側に向かって押圧される構成にした請求項１０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、押出機から押し出されてダイスを通過しているゴム押出物の内部温度を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、押出機から押し出されてダイスを通過しているゴム押出物の内部温度を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の内部に、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周面と周面との間に緊張し、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周面と周面との間に張設される線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の金属線と、この金属線を前記ダイスの内部に固定して緊張させる固定部材と、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の内部に線径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周面と周面との間に緊張し、押出機から押出されてダイスを通過している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、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前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、高精度の測定が可能になる。
【００１０】
また、ゴム押出物が一時的に切開されるのはダイスを通過している段階なので、ダイスを通過した後、直ち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平面視で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】ダイスの構成部材を正面視で例示する説明図である。
【図４】ダイスの構成部材を側面視で例示する説明図である。
【図５】金属線の拡大図である。
【図６】図６Ａは図５のＡ−Ａ断面図、図６Ｂは図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】金属線の変形例を示す説明図である。
【図８】ゴム押出物の圧力により保持部材が押圧される状態をダイスの正面断面視で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１〜４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９に取り付けられたダイス４の内部に固定して緊張させる固定部材３と、金属線２に内設される熱電対８とを備えている。押出機９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４に形成された押出口７の前方には引き取りコンベヤ１０が配置されている。尚、図２ではわかり易くするため、金属線２を誇張して大きく記載している。
【００１４】
この実施形態の固定部材３は、金属線２を間隔をあけた位置で保持する一対の固定部材３になっている。それぞれの固定部材３は、楔形状に形成された部分を有し、２つの部材をビス３ａ等の連結材により連結して一体化した構造になっている。そして、２つの部材の互いの対向面に金属線２を挟んで連結することにより、固定部材３は金属線２を保持する。この実施形態の固定部材３は、正面視で２つの楔形状を互いの細い側で接合したような形態になっている。
【００１５】
ダイス４は２つの分割体４Ａ、４Ｂにより構成されている。一方の分割体４Ａ（大型分割体４Ａ）は他方の分割体４Ｂ（小型分割体４Ｂ）よりもサイズが大きくなっている。小型分割体４Ｂが大型分割体４Ａの前面に形成された取付け凹部５に嵌め込んで取り付けられて、両者が一体化する構造になっている。それぞれの分割体４Ａ、４Ｂには同じ大きさおよび形状の押出口７が形成されている。
【００１６】
大型分割体４Ａの取付け凹部５には、取付け凹部５よりも更に凹ませた２つの嵌合部６が形成されている。それぞれの嵌合部６は、押出口７の上側の周面７ａおよび下側の周面７ａに相当する位置に形成されている。それぞれの固定部材３は、ダイス４に形成された嵌合部６に嵌合して取り付けられる。嵌合部６は正面視で２つの楔形状を互いの細い側で接合したような形状であり、固定部材３と対応する形状になっている。それぞれの固定部材３はダイス４（嵌合部６）に対して着脱自在である。
【００１７】
金属線２を保持した一対の固定部材３をそれぞれ、対応する嵌合部６に嵌合することにより、金属線２はダイス４の内部に固定される。これにより、金属線２は、押出口７の周面７ａと周面７ａとの間に押出口７を縦断するように緊張される。固定部材３は実施形態で例示した構造に限らず、金属線２をダイス４の内部に固定して、押出口７の周面７ａと周面７ａとの間に緊張させるものであればよい。また、金属線２を押出口７を横断するように緊張させることもできる。
【００１８】
押出口７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７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５、図６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。
【００１９】
図５、図６に例示するように熱電対８は温度検知部８ａと、温度検知部８ａから延びるリード線８ｂ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８（温度検知部８ａ）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８ｂ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８ｂ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８を内挿した構造にすることもできる。
【００２０】
金属線２の外周面のうち、固定部材３およびダイス４に相当する位置にある部分はフィルム状の断熱材２ｂにより被覆され、押出口７に相当する位置にあ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、固定部材３およびダイス４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。
【００２１】
次に、押出機９から押し出されてダイス４を通過しているゴム押出物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９に投入する。これらは押出機９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７から押出口７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７の周面７ａと周面７ａとの間には金属線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８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９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８（温度検知部８ａ）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８ａにより測定された温度データはリード線８ｂ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、ダイス４を通過しているゴム押出物Ｒの内部温度であり、押出直後のゴム押出物Ｒの内部温度とほぼ等しいとみなせる。金属線２の外周面は断熱材２ｂにより被覆されて固定部材３およびダイス４には直接接触していないので、金属線２に伝わる固定部材３やダイス４の熱は僅かである。それ故、温度検知部８ａは固定部材３やダイス４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８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９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。特に、本発明ではダイス４を通過しているゴム押出物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５に例示する金属線２には熱電対８（温度検知部８ａ）が外部に露出することなく内設されているが、図７に例示するように温度検知部８ａ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７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８ａ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８ａ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】
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。
【００３０】
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。ところが、この実施形態では、一対の固定部材３がそれぞれ、嵌合部６に嵌合した状態では押出口７の周面７ａからダイス４の外周面４ａに向かって狭くなる楔形状を有している。そのため図８に例示するように、押出口７を通過するゴム押出物Ｒの圧力により、それぞれの固定部材３はダイス４の外周面４ａ側に向かって押圧される。この押圧によって、それぞれの固定部材３の嵌合部６に対する固定強力が増大するとともに、金属線２の緊張張力が増大する。それ故、ゴム押出物Ｒを押出すことにより自動的に金属線２を強く緊張させることができる。
【００３１】
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７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７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７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。
【００３２】
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９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】
【００３３】
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、ダイスを通過している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１〜６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周面と周面との間に押出口を縦断するように緊張した。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。
【００３４】
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、実質的に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。また、実施例では、金属線により切開したゴム押出物の切開面がダイスを通過した後、直ちに接合した。
【符号の説明】
【００３５】
１  温度測定装置
２  金属線
２ａ  フィラメント
２ｂ  断熱材
３  固定部材
４  ダイス
４Ａ、４Ｂ  分割体
４ａ  外周面
５  取付け凹部
６  嵌合部
７  押出口
７ａ  周面
８  熱電対
８ａ  温度検知部
８ｂ  リード線
９  押出機
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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