(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム種類毎に、予め、押出機のヘッドの先端に取り付けられたダイスを前後に貫通して延在する押出口に設置した熱電対によってゴム押出物の内部温度を測定することにより、押出機のスクリュー回転数とゴム押出物の内部温度との関係を把握しておくとともに、ゴム押出物の許容内部温度範囲を把握しておき、前記押出機によりゴム押出物を押出す際には、押出口に設置した熱電対によりゴム押出物の内部温度を測定し、この測定したゴム押出物の内部温度と、予め把握しておいたこのゴム押出物のゴム種についての押出機のスクリュー回転数とゴム押出物の内部温度との関係とに基づいて、この押出機のスクリュー回転数を制御することにより、押出しているゴム押出物の内部温度を、予め把握している許容内部温度範囲内に維持することを特徴とするゴム押出物の押出制御方法。
【請求項２】
前記許容内部温度範囲を、許容温度中心値を中心にした±５℃以内の範囲に設定し、前記熱電対により測定したゴム押出物の内部温度が前記許容温度中心値を超えた場合にスクリュー回転数を低下させ、前記熱電対により測定したゴム押出物の内部温度が前記許容温度中心値に満たない場合にスクリュー回転数を上昇させて押出を行なう請求項１に記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項３】
前記押出機によりゴム押出物を押出す際には、前記押出機のヘッドの内部温度を逐次測定し、このヘッド内部温度を所定の範囲に維持する請求項１または２に記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項４】
前記押出機によりゴム押出物を押出す際には、前記押出機のヘッドの内部圧力を逐次測定し、このヘッド内部圧力を所定の範囲に維持する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項５】
前記押出機に設置されて前記押出口が形成されたダイスに、前記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前記押出口の周面と周面との間に緊張することにより前記熱電対を前記押出口に設置し、前記押出機により押出している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このゴム押出物の内部温度として前記熱電対により測定する請求項１〜４のいずれかに記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項６】
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５に記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項７】
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５または６に記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項８】
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５〜７のいずれかに記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項９】
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８に記載のゴム押出物の押出制御方法。
【請求項１０】
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５〜９のいずれかに記載のゴム押出物の押出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム押出物の押出制御方法に関し、さらに詳しくは、押出機から押し出されるゴム押出物の内部温度を高精度で測定し、発泡の発生を抑制した高品質のゴム押出物を得ることができるゴム押出物の押出制御方法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。
【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るゴム押出物の内部温度を高精度で測定し、発泡の発生を抑制した高品質のゴム押出物を得ることができるゴム押出物の押出制御方法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押出制御方法は、ゴム種類毎に、予め、押出機のヘッドの先端に取り付けられたダイスを前後に貫通して延在する押出口に設置した熱電対によってゴム押出物の内部温度を測定することにより、押出機のスクリュー回転数とゴム押出物の内部温度との関係を把握しておくとともに、ゴム押出物の許容内部温度範囲を把握しておき、前記押出機によりゴム押出物を押出す際には、押出口に設置した熱電対によりゴム押出物の内部温度を測定し、この測定したゴム押出物の内部温度と、予め把握しておいたこのゴム押出物のゴム種についての押出機のスクリュー回転数とゴム押出物の内部温度との関係とに基づいて、この押出機のスクリュー回転数を制御することにより、押出しているゴム押出物の内部温度を、予め把握している許容内部温度範囲内に維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、押出機によりゴム押出物を押出す際には、押出口に設置した熱電対によりゴム押出物の内部温度を精度よく測定することができる。そして、測定したゴム押出物の内部温度と、予め把握しておいたこのゴム押出物のゴム種についての押出機のスクリュー回転数とゴム押出物の内部温度との関係とに基づいて、押出機のスクリュー回転数を制御して、押出しているゴム押出物の内部温度を予め把握している許容内部温度範囲内に維持するので、ゴム押出物が高温になり過ぎて発泡が生じる不具合を効果的に防止できる。これにより、内部発泡がない高品質のゴム押出物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のゴム押出物の押出制御方法により制御される押出機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】スクリューの回転数Ｎとゴム押出物Ｒの内部温度Ｔｎとの関係を例示するグラフ図である。
【図６】金属線の拡大図である。
【図７】図７Ａは図６のＡ−Ａ断面図、図７Ｂは図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】金属線の変形例を示す説明図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のゴム押出物の押出制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
本発明を実施するには図１〜図４に例示する押出機１を用いる。この押出機１は、周知の一軸や二軸等のゴム押出機であり、スクリュー３が内設されている。押出機１のヘッド２の先端にはダイス４が取り付けられている。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１２が配置されている。
【００１２】
ヘッド２には、ヘッド２の内部温度Ｔｈを測定する温度センサ２ａおよび内部圧力Ｐｈを測定する圧力センサ２ｂが設置されている。押出口７には熱電対８が設置されている。この実施形態では、熱電対８が金属線９に内設されている。金属線９の線径は例えば０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。尚、図２ではわかり易くするため、金属線９を誇張して大きく記載している。温度センサ２ａ、圧力センサ２ｂおよび熱電対８による検知データは制御装置１１に入力される。この制御装置１１は、スクリュー３の回転数Ｎを制御する。
【００１３】
金属線９はダイス４に固定されて押出口７の周面７ａと周面７ａとの間に緊張されている。金属線９は間隔をあけた位置で一対の固定部材１０によって保持されている。
それぞれの固定部材１０は、楔形状に形成された部分を有し、２つの部材をビス１０ａ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９を挟んで連結することにより、固定部材１０は金属線９を保持する。この実施形態の固定部材１０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。
【００１４】
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。
【００１５】
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１０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１０と対応する形状になっている。それぞれの固定部材１０はダイス４（嵌合部６）に対して着脱自在である。
【００１６】
金属線９を保持した一対の固定部材１０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９はダイス４の内部に固定される。これにより、金属線９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１０は実施形態で例示した構造に限らず、金属線９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９を押出口７を横断するように緊張させることもできる。
【００１７】
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９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９としては、例えば、図６、図７に例示するような複数の金属製のフィラメント９ａを撚って構成された金属ワイヤ等が使用される。
【００１８】
図６、図７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９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９ａが撚られて金属線９が構成されている。リード線８ｂは、金属線９の長手方向中途の位置から金属線９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は制御装置１１に接続されている。尚、筒状の金属線９を用いて、この金属線９に熱電対８を内挿した構造にすることもできる。
【００１９】
金属線９の外周面のうち、固定部材１０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９ｂ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９ｂにより被覆されていない。即ち、金属線９の外周面と、固定部材１０およびダイス４とは直接接触せずに断熱材９ｂが介在する構造になっている。断熱材９ｂ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９ｂの厚さは例えば０．１ｍｍ以下であり、金属線９の線径に比して非常に小さくなっている。
【００２０】
次に、この押出機１を用いた本発明の手順を説明する。
【００２１】
まず事前にゴム種類毎に、押出機１によってゴム押出物Ｒを押出して、その内部温度Ｔを押出口７に設置した熱電対８によって測定する。内部温度Ｔの測定の詳細については後述する。これにより、ゴム種類毎に図５に例示する押出機１のスクリュー３の回転数Ｎとゴム押出物Ｒの内部温度Ｔｎとの関係を把握しておく。また、ゴム押出物Ｒの許容内部温度範囲Ｔａを把握しておく。これら把握したデータは制御装置１１に記憶しておく。
【００２２】
許容内部温度範囲Ｔａとは、ゴム押出物Ｒに内部発泡が生じないとともに、適切な可塑性が得られる温度範囲である。一般にはスクリュー３の回転数Ｎが大きくなると押出速度が速くなり、ゴム押出物Ｒの内部温度Ｔは上昇する。内部温度Ｔを測定した際に、ゴム押出物Ｒの内部状態を観察して、内部発泡が生じた場合の内部温度Ｔｘよりも低い範囲に許容内部温度範囲Ｔａが設定される。
【００２３】
生産ラインでこの押出機１によってゴム押出物Ｒを押し出す際には、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤を押出機１に投入する。これら材料は押出機１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９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９によって左右に切開される。
【００２４】
金属線９には熱電対８が内設されているので、この熱電対８（温度検知部８ａ）によってゴム押出物Ｒの切開された部位（切開面Ｒｆ）の温度が測定される。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を通じて制御装置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Ｔであり、押出直後のゴム押出物Ｒの内部温度Ｔとほぼ等しいとみなせる。事前にゴム種毎に、押出機１のスクリュー３の回転数Ｎとゴム押出物Ｒの内部温度Ｔｎとの関係を把握する際にも、同様にしてゴム押出物Ｒの内部温度Ｔを測定する。
【００２５】
ここで、熱電対８により測定したゴム押出物Ｒの内部温度Ｔと、予め把握しておいたこのゴム押出物Ｒと同じゴム種についての押出機１のスクリュー３の回転数Ｎとゴム押出物Ｒの内部温度Ｔｎとの関係とに基づいて、スクリュー３の回転数Ｎを制御して、押出しているゴム押出物Ｒの内部温度Ｔを、予め把握している許容内部温度範囲Ｔａ内に維持する。
【００２６】
即ち、押出しているゴム種については、スクリュー３の回転数Ｎによって内部温度Ｔがどのように変化するのかが把握できているので、回転数Ｎを制御することで内部温度Ｔを許容内部温度範囲Ｔａ内に維持する。具体的には、押出中に測定した内部温度Ｔが許容内部温度範囲Ｔａの上限よりも高くなりそうな場合は回転数Ｎを低下させ、下限よりも低くなりそうな場合は回転数Ｎを上昇させる。
【００２７】
このように、事前に取得したデータに基づいて、押出しているゴム押出物Ｒの内部温度Ｔを適切な温度範囲（許容内部温度範囲Ｔａ）内に制御するので、ゴム押出物Ｒが高温になり過ぎて発泡が生じる不具合を効果的に防止できる。また、ゴム押出物Ｒが低温になり過ぎて可塑化が不十分になることもない。それ故、内部発泡がない高品質のゴム押出物を得ることができる。
【００２８】
押出中にスクリュー３の回転数Ｎを変化させても直ちに内部温度Ｔが変化するわけではなく、いわゆる応答遅れが生じる。そこで、例えば、許容内部温度範囲Ｔａを、許容温度中心値Ｔｃを中心にした±５℃以内の範囲に設定する。そして、熱電対８により測定したゴム押出物Ｒの内部温度Ｔが許容温度中心値Ｔｃを超えた場合にスクリュー３の回転数Ｎを低下させ、許容温度中心値Ｔｃに満たない場合に回転数Ｎを上昇させて押出を行なう。例えば、許容内部温度範囲Ｔａが１１０℃〜１２０℃であれば、許容温度中心値Ｔｃを１１５℃に設定する。この制御を行なうことによって、応答遅れに起因して内部温度Ｔが許容内部温度範囲Ｔａを外れるというリスクを回避することができる。
【００２９】
さらに、押出機１によりゴム押出物Ｒを押出す際に、押出機１のヘッド２の内部温度Ｔｈを逐次測定することもできる。そして、測定したヘッド内部温度Ｔｈに基づいてスクリュー３の回転数Ｎを制御して内部温度Ｔｈを所定の範囲に維持する。或いは、押出機１によりゴム押出物Ｒを押出す際に、押出機１のヘッド２の内部圧力Ｐｈを逐次測定することもできる。そして、測定したヘッド内部圧力Ｐｈに基づいてスクリュー３の回転数Ｎを制御してヘッド内部圧力Ｐｈを所定の範囲（一定）に維持する。上記したヘッド内部温度Ｔｈおよびヘッド２の内部圧力Ｐｈに基づくスクリュー３の回転数Ｎの制御を同時に行って、内部温度Ｔｈおよび内部圧力Ｐｈを所定の範囲に維持することもできる。
【００３０】
この内部温度Ｔｈの所定の範囲、内部圧力Ｐｈの所定の範囲とは、予め把握しているそのゴム種のゴム押出物Ｒの押出に最適な範囲である。このように制御することにより、一段と応答性よくゴム押出物Ｒの内部温度Ｔを許容内部温度範囲Ｔａ内に維持できる。
【００３１】
この実施形態では、金属線９は熱電対８を内設しながらも細径（例えば線径０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下）なので、押出機１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９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９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。
【００３２】
金属線９の外周面は断熱材９ｂにより被覆されて固定部材１０およびダイス４には直接接触していないので、金属線９に伝わる固定部材１０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１０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。
【００３３】
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Ｔを測定することが可能になっている。
【００３４】
金属線９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９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。
【００３５】
したがって、ゴム押出物Ｒは金属線９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１２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Ｔを測定することができる。
【００３６】
図６に例示する金属線９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８に例示するように温度検知部８ａが金属線９の外部に露出した状態でセットすることもできる。図８に例示する金属線９は、フィラメント９ａ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９ａどうしの隙間から温度検知部８ａが金属線９の外部に露出した状態になっている。この構造の金属線９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。
【００３７】
尚、金属線９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９の振れが大きくなる。一方、金属線９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９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Ｔを精度よく測定するには不利になる。
【００３８】
金属線９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１０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９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１０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１０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９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９を強く緊張させることができる。
【００３９】
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９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９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９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９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９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。
【符号の説明】
【００４０】
１  押出機
２  ヘッド
２ａ  温度センサ
２ｂ  圧力センサ
３  スクリュー
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  金属線
９ａ  フィラメント
９ｂ  断熱材
１０  固定部材
１０ａ  ビス
１１  制御装置
１２  引取りコンベヤ
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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