(57)【要約】【課題】外観にしわの形成されない品質のよい薄肉ゴムを押し出し成形することができる薄肉ゴムの押出装置及び方法を提供すること。【解決手段】シート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置１であって、薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第１ダイ６１と、この第１ダイ６１のすぐ上流側に配置され、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第２ダイ６２とを備え、この第２ダイ６２は、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されている。また、第１ダイ６１及び第２ダイ６２にゴム材料を送り込むためのスクリュー２と、このスクリュー２の先端側に配置されるギヤーポンプ３とを備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置であって、
薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第１ダイと、
この第１ダイのすぐ上流側に配置され、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第２ダイとを備えたことを特徴とする薄肉ゴムの押出装置。
【請求項２】
前記第２ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄肉ゴムの押出装置。
【請求項３】
前記第１ダイ及び第２ダイにゴム材料を送り込むためのスクリューと、このスクリューの先端側に配置されるギヤーポンプとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄肉ゴムの押出装置。
【請求項４】
シート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出方法であって、
スクリューによりゴム材料を混練して送り出すステップと、
前記スクリューにより送り込まれるゴム材料を、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第２ダイを通過させるステップと、
前記第２ダイを通過したゴム材料を、薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第１ダイから押し出すステップとを有することを特徴とする薄肉ゴムの押出方法。
【請求項５】
前記第２ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄肉ゴムの押出方法。
【請求項６】
前記スクリューの先端側にギヤーポンプが配置されており、このギヤーポンプにより混練されたゴム材料を送り出すステップを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の薄肉ゴムの押出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置及び薄肉ゴムの押出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の断面形状を有するゴムを押し出し成形するにあたり、製造するゴム押出装置は古くから知られている。その基本構成として、スクリュー押出機を備えており、供給されたゴム材料を混練し可塑化する。混練されたゴム材料はダイヘッドに送り込まれ、所定の断面形状を有するダイからゴムが押し出し成形される。例えば、空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴムを製造する場合には、トレッド部の断面形状に対応したダイヘッドを用いて、トレッドゴムを押し出し成形する。このゴムを成形ドラムに巻き付けることで、トレッドゴムのゴム層が形成される。あるいは、断面積の小さなストリップゴムを押し出し成形する。ストリップゴムの場合は、これを成形ドラム上に巻き付けていくことで、所定の断面形状のゴム層を形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかるゴムの押出装置（押出方法）の課題は次の通りである。上記のゴムの押出装置から押し出し成形されるゴムは、厚肉であり、薄肉のゴムではない。薄肉のゴムとは、例えば、０．３〜１ｍｍレベルの厚さのシート状に形成されるゴムのことをいう。
【０００４】
しかしながら、かかる薄肉のゴムをダイヘッドから押し出し成形すると、外観にしわが形成された薄肉ゴムが成形される。かかるしわが形成される理由は、薄肉ゴムの幅方向におけるゴム材料の流速が一定ではないからである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、外観にしわの形成されない品質のよい薄肉ゴムを押し出し成形することができる薄肉ゴムの押出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る薄肉ゴムの押出装置は、
ート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置であって、
薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第１ダイと、
この第１ダイのすぐ上流側に配置され、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第２ダイとを備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
かかる薄肉ゴムの押出装置によれば、第１ダイと第２ダイとを備えており、第１ダイの断面開口は薄肉ゴムの断面形状に対応した形状を有している。また、第１ダイのすぐ上流側に第２ダイが配置されており、この第２ダイは、流速分布を均一に近づけるような断面形状を有している。理論的には、断面積が小さくなると流速が早くなり、断面積が大きくなると流速が小さくなる。よって、この点を考慮して流速分布が一定になるように第２ダイの断面形状を設定することができる。その結果、外観にしわの形成されない品質のよい薄肉ゴムを押し出し成形することができる薄肉ゴムの押出装置を提供することができる。
【０００６】
本発明の好適な実施形態として、前記第２ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されているものがあげられる。
【０００７】
ゴムの押出装置の場合、ダイヘッドの近傍では、流路の幅方向外側にいくほど流速が速くなる傾向がある。そこで、幅方向外側にいくほど断面高さを高くする（すなわち、  断面積が大きくなる）ことで、流速分布が一定になるようにすることができる。これにより、外観にしわの形成されない薄肉ゴムを押し出し成形することができる。
【０００８】
本発明の別の好適な実施形態として、前記第１ダイ及び第２ダイにゴム材料を送り込むためのスクリューと、このスクリューの先端側に配置されるギヤーポンプとを備えているものがあげられる。
【０００９】
厚さの薄いゴムを押し出し成形する場合は、高い成形圧力を必要とする。そこで、ギヤーポンプを用いてゴム材料を送り込むようにすることで、高い成形圧力を実現することができる。
【００１０】
上記課題を解決するため本発明に係る薄肉ゴムの押出方法は、
スクリューによりゴム材料を混練して送り出すステップと、
前記スクリューにより送り込まれるゴム材料を、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第２ダイを通過させるステップと、
前記第２ダイを通過したゴム材料を、薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第１ダイから押し出すステップとを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の好適な実施形態として、前記第２ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されているものがあげられる。
【００１２】
本発明の別の好適な実施形態として、前記スクリューの先端側にギヤーポンプが配置されており、このギヤーポンプにより混練されたゴム材料を送り出すステップを有するものがあげられる。
かかる構成による薄肉ゴムの押出方法の作用・効果は、既に述べた通りである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る薄肉ゴムの押出装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、押出装置の断面構成を示す模式図である。
【００１４】
図１において、右側から順にスクリュー押出機２、ギヤーポンプ３、第１流路４、第２流路５、ダイヘッド６を備えている。スクリュー押出機２は、不図示のゴム材料供給口から供給されるゴム材料を混練・可塑化して前方に押出す。ギヤーポンプ３は、一対のギヤーにより構成され、スクリュー押出機２から供給されるゴム材料を更に混練・可塑化すると共に、定量のゴム材料を前方の流路に向けて送り出す。第１流路４と第２流路５とがギヤーポンプ３の前方に配置されるが、第１流路４は所定の大きな断面積を有している。第２流路５では、徐々に流路の断面積が小さくなっていく。
【００１５】
図２は、ダイヘッド６（ダイを保持するホルダ）の詳細を示す拡大図である。ダイヘッド６の流路方向の一番先端に第１ダイ６１が配置され、この第１ダイ６１のすぐ上流側に第２ダイ６２が配置される。このダイヘッド６からは薄肉のゴムが押し出し成形される。ここで薄肉とは、厚み５ｍｍ以下程度のものをいう。特には、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の厚みのものをいう。かかる薄さにすれば、例えば、空気入りタイヤのインナーライナを製造するのに好適である他、種々の断面形状のゴム層を形成するのに都合がよいと考えられる。厚さの薄いゴム（ゴムシート）を適宜、成形ドラムに重ね巻きすることで多様な断面形状を有するゴム層を形成可能である。
【００１６】
図３は、第１ダイ６１を正面から見た図である。開口部６１ａの形状は、形成されるシート状の薄肉ゴムの断面形状にあわせて決められている。したがって、開口部６１ａの形状は横長の矩形に形成されている。
【００１７】
図４、図５は第２ダイ６２の構造を示している。第２ダイ６２は、形成される薄肉ゴムの幅方向に沿ったゴム材料の流速分布を一定にするために設けられる。流速分布にムラが生じると、押し出し成形されるゴムの外観表面にしわが形成され、所望の品質のものが得られない。そこで、流速分布を一定にするために第２ダイ６２を配置する。図４は、第１実施形態に係る第２ダイの構造を示す。（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は平面断面図である。開口部６２ａの形状は、流速分布を一定にするため、矩形には形成されない。幅方向の中央部分が最も断面高さが小さく、幅方向外側に行くほど断面高さが高くなるように設定している。また、図５の第２実施形態においても、幅方向外側に行くほど断面高さが高くなるように設定されている。この第１ダイ６１や第２ダイ６２の形状は、押し出し成形される薄肉ゴムのサイズ、材質等の変更に応じて設定されるものである。
【００１８】
ダイヘッド６の内部にも第３流路６３が形成されており、第２流路５と連結されている。第３流路６３は、凹部に形成されており、第１ダイ６１と第２ダイ６２とを配置する場合（交換する場合）には、図２の右側からダイ６１，６２の脱着を行う。なお、各ダイ６１，６２については、特に固定させるための手段は必要ない。ゴム材料を押し出し成形する場合、図２の右側から圧力が作用するので、各ダイ６１，６２は、図２の左側へ押し付けられるように常に圧力が作用するからである。各ダイ６１，６２のみを交換するようにしたので、ダイヘッドの全体を交換しなくて良い。よって、仕様の変更に対しても容易に対応することができる。また、第２ダイ６２の断面形状は、２次元曲線（ゴム材料の流れ方向において、どの部分の断面形状も同じ形状）であり、製作も容易である。
【００１９】
第２流路５は、ダイアダプタ５０の内部に形成されている。また、ダイヘッド６はダイアダプタ５０にネジにより締結される。また、ゴムの場合は樹脂とは異なり粘度が高い。したがって、樹脂とは異なりゴムを薄肉に押し出し成形することは、一般的には困難であると考えられている。そこで、本発明においては、押出装置１としてギヤーポンプ３を使用している。ギヤーポンプ３を用いることで、高い押し出し圧力を実現でき、薄肉ゴムを狭い開口部６１ａから押出すことができる。
【００２０】
＜実施例＞
次に、実際に薄肉ゴムの押し出し成形を行った結果を説明する。まず、ゴム材料としてＣＲ系ゴムを使用した。このＣＲ系ゴムの特性は下記のようになっている。
【００２１】
ムーニー粘度＝３２ＭＬ（１＋４）１００℃
ムーニー粘度とは、ＪＩＳ  Ｋ  ６３００に準拠したものである。
見かけ粘度＝６００Ｐａ・ｓｅｃ（１０００ｓｅｃ−１：９５℃、Ｌ／Ｄ＝５）見かけ粘度とは、キャピラリーレオメータ試験（ＡＳＴＭ  Ｄ  １７０３に準拠）で測定したものである。
ダイスウェル＝４１％（１０００ｓｅｃ−１：９５℃、Ｌ／Ｄ＝５）
ダイスウェルとは、ストランド径／キャピラリー径である。（ＡＳＴＭ  Ｄ    ３８３５  参照）
ここでＬ／Ｄとは、キャピラリーの直径と長さの比を取ったものである。
【００２２】
図６は、第２ダイ６２がない状態で薄肉ゴムを押し出し成形した場合の、ゴムの外観表面を示す図である。幅方向における流速分布が一定していないので、表面に凹凸ができしわが形成されている。図７は、図３に示す第１ダイ６１と、図４に示す第２ダイ６２を設けた状態で薄肉ゴムを成形した例である。表面の凹凸はなくなっているが、幅方向両端部にしわが残っている。図８は、図３に示す第１ダイ６１と、図５に示す第２ダイ６２を設けた状態で薄肉ゴムを成形した例である。しわがなくなり、品質のよいゴムを成形することができる。このように、適切な構造の第２ダイ６２を設けることで、流速分布を一定にし、表面にしわのないきれいな表面の薄肉ゴムを押し出し成形することができる。
【００２３】
＜別実施形態＞
第１ダイ及び第２ダイの取り付け構造の別実施形態を説明する。図１と図２に示すダイヘッド６０の場合、第１ダイ６１と第２ダイ６２を交換するには、ダイヘッド６をダイアダプタ５から取り外す必要がある。これに替えて、第１ダイ６１をダイヘッド６の前側から脱着可能にしてもよい。すなわち、  第１ダイ６１をネジにより前側から取り付けられるように構成しても良い。これにより、交換作業がさらに容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄肉ゴムの押出装置の断面構成を示す模式図
【図２】ダイヘッドの詳細を示す拡大図
【図３】第１ダイの形状を示す図
【図４】第１実施形態に係る第２ダイの構造を示す図
【図５】第２実施形態に係る第２ダイの構造を示す図
【図６】実験結果を示す図
【図７】実験結果を示す図
【図８】実験結果を示す図
【符号の説明】
１        薄肉ゴムの押出装置
２        スクリュー押出機
３        ギヤーポンプ
６        ダイヘッド
６１      第１ダイ
６１ａ    開口部
６２      第２ダイ
６２ａ    開口部
【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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