(57)【要約】【課題】未加硫ゴムの生産性を向上させる。【解決手段】未加硫ゴムＧｕを含む可塑性の材料Ｇを吐出するスクリュー軸１２を有する押出機２と、押出機２から吐出された材料Ｇを定量的に吐出する一対のギヤ１７を具えたギヤポンプ３とが一体に連結された押出装置１である。スクリュー軸１２とギヤ１７との間には、材料Ｇ中に含まれる異物を除去するための異物除去装置７を具えている。【選択図】図１
2017007141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未加硫ゴムを含む可塑性の材料を吐出するスクリュー軸を有する押出機と、前記押出機から吐出された前記材料を定量的に吐出する一対のギヤを具えたギヤポンプとが一体に連結された押出装置であって、
前記スクリュー軸と前記ギヤとの間に、前記材料中に含まれる異物を除去するための異物除去装置を具えていることを特徴とする押出装置。
【請求項２】
前記異物除去装置は、網状のストレイナーと、前記ストレイナーよりも目が粗い複数の孔を有するブレーカープレートとを含む請求項１記載の押出装置。
【請求項３】
前記ストレイナーは、前記ブレーカープレートよりも材料押出方向の上流側に配されている請求項２記載の押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未加硫ゴムを含む可塑性の材料を吐出する押出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、円筒状の成形フォーマ上に、テープ状の未加硫のゴムストリップを螺旋状に巻回して貼り付けられることにより、トレッドゴム等のタイヤ用ゴム部材を形成する所謂ストリップワインド方式が提案されている。このようなゴムストリップの製造工程では、例えば、未加硫ゴムを定量的に吐出する押出装置が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９１２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
未加硫ゴムには、加硫促進剤等の添加物が配合されている。添加物は、例えば、バンバリーミキサー等を用いた混練によって十分に拡散されなかった分が、ゴムストリップの表面に異物として析出する場合がある。このような異物は、タイヤ用ゴム部材の成形不良を招きやすい。
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、未加硫ゴムの生産性を向上させることができる押出装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、未加硫ゴムを含む可塑性の材料を吐出するスクリュー軸を有する押出機と、前記押出機から吐出された前記材料を定量的に吐出する一対のギヤを具えたギヤポンプとが一体に連結された押出装置であって、前記スクリュー軸と前記ギヤとの間に、前記材料中に含まれる異物を除去するための異物除去装置を具えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る前記押出装置において、前記異物除去装置は、網状のストレイナーと、前記ストレイナーよりも目が粗い複数の孔を有するブレーカープレートとを含むのが望ましい。
【０００８】
本発明に係る前記押出装置において、前記ストレイナーは、前記ブレーカープレートよりも材料押出方向の上流側に配されているのが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の押出装置は、未加硫ゴムを含む可塑性の材料を吐出するスクリュー軸を有する押出機と、押出機から吐出された材料を定量的に吐出する一対のギヤを具えたギヤポンプとが一体に連結されている。スクリュー軸とギヤとの間に、材料中に含まれる異物を除去するための異物除去装置を具えている。このような異物除去装置により、材料中に含まれる異物が除去されるため、材料を用いた成形品に、成形不良が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明の押出装置は、材料中に含まれる異物を除去しながら、材料を定量的に吐出することができる。従って、本発明では、材料が押出装置に投入される前に、異物を予め除去しておく必要がない。従って、本発明の押出装置は、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の押出装置を概念的に示す側部断面図である。
【図２】図１の連結部及び異物除去装置の拡大図である。
【図３】異物除去装置の分解断面図である。
【図４】ストレイナーの正面図である。
【図５】ブレーカープレートを上流側から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の押出装置を概念的に示す側部断面図である。本実施形態の押出装置１は、未加硫ゴムＧｕを含む可塑性の材料Ｇを吐出する押出機２と、押出機２から吐出された材料Ｇを定量的に吐出するギヤポンプ３とを含んで構成されている。本実施形態の押出装置１は、押出機２とギヤポンプ３とが、連結部４を介して一体に連続している。本実施形態の材料Ｇとしては、未加硫ゴムＧｕである場合が例示されるが、可塑性の材料であれば、特に限定されない。
【００１３】
ギヤポンプ３から吐出された未加硫ゴムＧｕは、材料押出方向Ｄａの下流側（以下、単に「下流側」ということがある。）Ｓ２に配置されたカレンダーヘッド１０によって圧延され、テープ状のゴムストリップＧｓに成形される。ゴムストリップＧｓは、例えば、トレッドゴム等を含むタイヤ用ゴム部材の形成に用いられる。従って、本実施形態の押出装置１は、タイヤを製造する生産ラインの一部を構成している。
【００１４】
押出機２は、シリンダ１１と、スクリュー軸１２とを含んで構成されている。
【００１５】
シリンダ１１は、略円筒状に形成される。シリンダ１１の内部には、未加硫ゴムＧｕを流すためのチャンバー１１ｃが設けられている。このチャンバー１１ｃは、シリンダ１１の長手方向に沿って水平にのびている。シリンダ１１の材料押出方向Ｄａの上流側（以下、単に「上流側」ということがある。）Ｓ１には、未加硫ゴムＧｕが投入される投入口１１ａが設けられている。また、シリンダ１１の下流側Ｓ２には、未加硫ゴムＧｕを吐出する吐出口１１ｂが設けられている。
【００１６】
スクリュー軸１２は、シリンダ１１のチャンバー１１ｃ内を水平にのびている。スクリュー軸１２は、例えば、減速機付きモータ（図示省略）によって、水平軸回りに回転駆動される。
【００１７】
このような押出機２では、スクリュー軸１２が回転駆動されることにより、投入口１１ａから投入された未加硫ゴムＧｕが吐出口１１ｂに向かって押し出される。
【００１８】
ギヤポンプ３は、定容積型の押出しポンプとして構成されている。ギヤポンプ３は、ケーシング１５と、チャンバー１６と、一対のギヤ１７、１７とを含んで構成されている。ケーシング１５は、押出機２の吐出口１１ｂ側に配置されている。チャンバー１６は、ケーシング１５の内部に形成されている。
【００１９】
一対のギヤ１７、１７は、チャンバー１６内に上下に配置され、互いに噛み合わされている。一対のギヤ１７、１７は、モーターＭ１によって、水平軸回りに回転駆動される。このような一対のギヤ１７、１７により、押出機２の吐出口１１ｂから押し出された未加硫ゴムＧｕが、ギヤポンプ３の下流側Ｓ２に配置される押出しヘッド５へ一定量ずつ通過される。
【００２０】
押出しヘッド５は、ヘッド本体２２と、口金２３とを含んで構成されている。ヘッド本体２２は、ギヤポンプ３の下流側Ｓ２に交換可能に連結されている。口金２３は、ヘッド本体２２に交換自在に取り付けられている。口金２３は、押出機２の吐出口１１ｂから押し出された未加硫ゴムＧｕを予成形する予成形口２３ａが設けられている。このような押出しヘッド５により、予成形された未加硫ゴムＧｕが、カレンダーヘッド１０に押し出される。
【００２１】
本実施形態の連結部４には、押出機２から吐出された未加硫ゴムＧｕをギヤポンプ３へ通過させるチャンバー２１が設けられている。チャンバー２１は、第１チャンバー部２１ａと、第２チャンバー部２１ｂとを含んでいる。第１チャンバー部２１ａと、第２チャンバー部２１ｂとは、材料押出方向Ｄａで連通している。
【００２２】
図２は、図１の連結部４及び異物除去装置７を拡大して示す断面図である。第１チャンバー部２１ａの内径Ｄ１ａは、上流側Ｓ１（押出機２の吐出口１１ｂ側）から下流側Ｓ２（第２チャンバー部２１ｂ側）にかけて、同一に設定されている。第２チャンバー部２１ｂの内径Ｄ１ｂは、上流側Ｓ１（第１チャンバー部２１ａ側）から下流側Ｓ２（ギヤポンプ３側）に向かって漸増している。このような第２チャンバー部２１ｂにより、押出機２から押し出された未加硫ゴムＧｕ（図１に示す）を、ギヤポンプ３（図１に示す）側にスムーズに通過させることができる。
【００２３】
ところで、未加硫ゴムＧｕ（図１に示す）には、例えば、加硫促進剤等の添加物が配合されている。添加物は、例えば、バンバリーミキサー等を用いた混練によって十分に拡散されなかった分が、ゴムストリップＧｓ（図１に示す）の表面に、異物として析出する場合がある。このような異物は、タイヤ用ゴム部材の成形不良を招きやすい。
【００２４】
タイヤ用ゴム部材の成形不良を防ぐためには、例えば、未加硫ゴムＧｕが押出装置１に投入される前に、未加硫ゴムＧｕの異物を取り除く異物除去工程が別途実施されるのが有効とも考えられる。しかしながら、異物除去工程と押出工程との間には、待ち時間が発生するため、異物除去工程後の未加硫ゴムＧｕを、押出装置１に投入されるまでの間、例えば、予め定められた場所に保管しておく必要がある。この場合、未加硫ゴムＧｕは、例えば、リボン状に形成され、かつ、リール状に巻き取られて保管される。このように、未加硫ゴムＧｕの異物の除去には、多くの工程を必要とするため、生産性が低下しやすい。
【００２５】
図１に示されるように、本実施形態の押出装置１は、押出機２のスクリュー軸１２と、ギヤポンプ３のギヤ１７、１７との間に、異物除去装置７を具えている。図２に示されるように、異物除去装置７は、網状のストレイナー８と、複数の孔を有するブレーカープレート９とを含んで構成されている。本実施形態では、複数のストレイナー８が、一つのブレーカープレート９に、一体に固着されている。
【００２６】
図３は、異物除去装置７の分解断面図である。図４は、ストレイナー８の正面図である。図３及び図４に示されるように、本実施形態のストレイナー８は、リング状の枠部２４と、枠部２４の内側に配置された網部２５とを含んで構成されている。網部２５には、材料押出方向Ｄａに沿って貫通する複数の孔部２５ｈが設けられている。本実施形態の孔部２５ｈは、正面視において正方形状に形成されている。なお、網部２５のメッシュ数については、未加硫ゴムＧｕに配合される添加物の大きさ等に基づいて、適宜設定されうる。
【００２７】
図５は、ブレーカープレート９を上流側Ｓ１から見た正面図である。図３及び図５に示されるように、ブレーカープレート９は、基部２６と、基部２６に設けられた複数の孔２７とを含んで構成されている。
【００２８】
ブレーカープレート９の基部２６は、例えば、円筒状に形成されている。基部２６の外径Ｄ２ａは、連結部４のチャンバー２１の第１チャンバー部２１ａの内径Ｄ１ａ（図１に示す）と同一、又はやや小に設定されている。これにより、基部２６は、第１チャンバー部２１ａ内に配置されうる。
【００２９】
本実施形態のブレーカープレート９の基部２６の外径Ｄ２ａは、従来のブレーカープレート（図示省略）の基部２６の外径（例えば、１００mm〜１３０mm）に比べて小に設定されている。これは、図２に示したチャンバー２１の内径（第１チャンバー部２１ａの内径Ｄ１ａ及び第２チャンバー部２１ｂの内径Ｄ１ｂを含む）が、上述した異物除去工程で用いる装置のチャンバー（図示省略）の内径に比べて、小さく形成されているためである。
【００３０】
このように、本実施形態のブレーカープレート９は、比較的小さな内径Ｄ１ａ、Ｄ１ｂに設定されたチャンバー２１（本実施形態では、第１チャンバー部２１ａ）内に配置されうる。本実施形態のブレーカープレート９の外径Ｄ２ａは、第１チャンバー部２１ａの内径Ｄ１ａに基づいて、例えば、５０mm〜７０mmに設定されている。
【００３１】
本実施形態の基部２６の材料押出方向Ｄａの上流側Ｓ１の端面には、材料押出方向Ｄａの下流側Ｓ２に凹む凹部３０が設けられている。凹部３０は、円筒状に形成されている。凹部３０の内径Ｄ２ｂは、ストレイナー８の枠部２４の外径Ｄ３ａと同一、又は、やや大に設定されている。
【００３２】
図２に示されるように、凹部３０には、各ストレイナー８が重ねて配置される。これにより、ストレイナー８は、ブレーカープレート９の孔２７よりも材料押出方向Ｄａの上流側Ｓ１に配置され、ブレーカープレート９に支持されうる。なお、ストレイナー８とブレーカープレート９との固着には、周知の固定具（図示省略）が用いられる。
【００３３】
図３に示されるように、孔２７は、凹部３０の材料押出方向Ｄａの上流側Ｓ１の端面と、基部２６の材料押出方向Ｄａの下流側Ｓ２の端面との間を、材料押出方向Ｄａに沿って水平にのびている。図５に示されるように、孔２７の外径Ｄ２ｃは、ストレイナー８の孔部２５ｈの１辺の長さＬ３ａ（図４に示す）よりも大に設定されている。即ち、ブレーカープレート９は、ストレイナー８よりも目が粗く設定されている。
【００３４】
このような異物除去装置７が設けられた押出装置１の作用について説明する。
図１に示されるように、押出機２のスクリュー軸１２により連結部４に押し出された未加硫ゴムＧｕは、異物除去装置７のストレイナー８の孔部２５ｈ（図４に示す）を通過する。この孔部２５ｈの通過により、未加硫ゴムＧｕが濾過され、未加硫ゴムＧｕに含まれる異物が取り除かれる。
【００３５】
図２及び図３に示されるように、本実施形態の異物除去装置７には、複数のストレイナー８が設けられている。これにより、未加硫ゴムＧｕが複数段階に亘って、連続して濾過されるため、未加硫ゴムＧｕに含まれる異物が、より効果的に除去される。
【００３６】
なお、ストレイナー８の枚数については、適宜設定されうる。ストレイナー８の枚数が少ないと、未加硫ゴムＧｕに含まれる異物を、効果的に除去できないおそれがある。逆に、ストレイナー８の枚数が多すぎても、未加硫ゴムＧｕに通過抵抗が大きくなり、未加硫ゴムＧｕの温度上昇に起因するゴム焼けが生じるおそれがある。このような観点より、ストレイナー８の枚数は、好ましくは２枚以上が望ましく、好ましくは４枚以下が望ましい。なお、本実施形態のストレイナーの個数は、３枚である。
【００３７】
図１及び図２に示されるように、ストレイナー８で異物が除去された未加硫ゴムＧｕは、ブレーカープレート９の孔２７を通過して、連結部４の第２チャンバー部２１ｂに押し出される。図４及び図５に示されるように、ブレーカープレート９は、ストレイナー８よりも目が粗く設定されている。このため、ブレーカープレート９は、連結部４のチャンバー２１に、未加硫ゴムＧｕをスムーズに押し出すことができる。これにより、未加硫ゴムＧｕの通過抵抗が大きくなるのを抑制でき、温度上昇に起因するゴム焼けを防ぐことができる。
【００３８】
図２に示されるように、本実施形態の第２チャンバー部２１ｂの内径Ｄ１ｂは、上流側Ｓ１から下流側Ｓ２に向かって漸増している。このような第２チャンバー部２１ｂにより、ブレーカープレート９の孔２７を通過した未加硫ゴムＧｕは、ギヤポンプ３のチャンバー１６（図１に示す）にスムーズに押し出される。これにより、未加硫ゴムＧｕの通過抵抗が大きくなるのを抑制でき、未加硫ゴムＧｕの温度上昇に起因するゴム焼けを防ぐことができる。
【００３９】
異物除去装置７によって異物が除去された未加硫ゴムＧｕは、ギヤポンプ３の一対のギヤ１７、１７によって、カレンダーヘッド１０側に定量的に吐出される。ギヤポンプ３から吐出された未加硫ゴムＧｕは、カレンダーヘッド１０によって、テープ状のゴムストリップＧｓに成形され、未加硫ゴムＧｕを用いた成形品（本実施形態では、タイヤ用ゴム部材）の形成に用いられる。未加硫ゴムＧｕは、異物除去装置７によって異物が取り除かれているため、成形不良が生じるのを防ぐことができる。
【００４０】
このように、本実施形態の押出装置１は、未加硫ゴムＧｕ中に含まれる異物を除去しながら、未加硫ゴムＧｕを定量的に吐出することができるため、未加硫ゴムＧｕが押出装置１に投入される前に、異物を予め除去しておく必要がない。従って、本実施形態の押出装置１は、生産性を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態の未加硫ゴムＧｕは、異物が除去された直後に、テープ状のゴムストリップに形成されるため、例えば、ギヤポンプによる押出工程と異物除去工程とが別途実施される場合に比べて、未加硫ゴムＧｕを用いた成形品（本実施形態では、タイヤ用ゴム部材）の成形不良を防ぐことができる。
【００４２】
押出機２での未加硫ゴムＧｕの材料押出方向Ｄａの押出速度Ｖａ（又は、スクリュー軸１２の回転速度）は、異物除去装置７が設けられていない従来の押出機の押出速度（図示省略）に比べて小に設定されるのが望ましい。これにより、未加硫ゴムＧｕが異物除去装置７を通過する際に生じる温度上昇を、効果的に抑制することができる。
【００４３】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例】
【００４４】
図１に示した基本構造を有し、かつ、押出機のスクリュー軸とギヤポンプのギヤとの間に、材料中に含まれる異物を除去するための異物除去装置が設けられた押出装置が製造された（実施例）。この実施例の押出装置が用いられて、バンバリーミキサーで混練された未加硫ゴムから、タイヤのインナーライナーを形成するためのゴムストリップが製造された（実施例）。
【００４５】
実施例のゴムストリップが用いられて、インナーライナーを含むタイヤが１００本製造された。そして、実施例のタイヤについて、インナーライナーの成形不良（異物の析出、又は、エア残り）の有無が、目視にて確認された。さらに、タイヤ１本あたりの製造に要する平均製造時間についても計算された。
【００４６】
また、比較のために、図１に示した基本構造を有し、かつ、異物除去装置を有しない押出装置が製造された（比較例）。比較例では、バンバリーミキサーで混練された未加硫ゴムが押出装置に投入される前に、未加硫ゴムの異物を取り除く異物除去工程が予め実施された。異物除去工程では、未加硫ゴムがリボン状に形成され、かつ、リール状に巻き取られて保管された。そして、異物が取り除かれたリボン状の未加硫ゴムが、比較例の押出装置に投入され、タイヤのインナーライナーを形成するためのゴムストリップが製造された。
【００４７】
比較例のゴムストリップが用いられて、インナーライナーを含むタイヤが１００本製造された。そして、比較例のタイヤについて、インナーライナーの成形不良の有無が、目視にて確認された。さらに、タイヤ１本あたりの製造に要する平均製造時間についても計算された。なお、未加硫ゴムの組成や、その他の仕様は次のとおりである。
未加硫ゴムの組成：
ブチルゴム：１００質量部
酸化亜鉛：１．５質量部
連結部のチャンバー：
第１チャンバーの内径Ｄ１ａ：６０mm
第２チャンバーの内径Ｄ１ｂ（最大径）：８８mm
ブレーカープレート：
基部の外径Ｄ２ａ：６０mm
ストレイナー：
枚数：３枚
比較例の異物除去工程で用いられた装置（リボン押出機）：
チャンバーの内径：１１５mm
【００４８】
テストの結果、実施例でのインナーライナーの成形不良の発生率は、１５．３％であった。比較例でのインナーライナーの成形不良の発生率は、２０．０％であった。従って、実施例は、比較例に比べて、インナーライナーの成形不良を抑制しうることが確認できた。
【００４９】
実施例のタイヤ１本あたりの製造に要する平均製造時間は、比較例のタイヤ１本あたりの製造に要する平均製造時間よりも小であった。このように、実施例の押出装置は、比較例の押出装置とは異なり、異物を予め除去しておく必要がないため、生産性を向上させることができた。
【符号の説明】
【００５０】
１      押出装置
２      押出機
３      ギヤポンプ
７      異物除去装置
１２      スクリュー軸
１７      ギヤ
Ｇ      材料
Ｇｕ    未加硫ゴム
【図１】
2017007141.tif 000003
【図２】
2017007141.tif 000004
【図３】
2017007141.tif 000005
【図４】
2017007141.tif 000006
【図５】
2017007141.tif 000007