JP2018024146A - 押出ヘッドおよびタイヤ用ゴム部材の押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エイペックスゴムのような硬いゴムの場合でも、エッジ部における耳切れの発生を十分に防止することができる押出ヘッドを提供する。【解決手段】タイヤ用ゴム部材を押出成形する押出成形装置に配置される押出ヘッドであって、上流側にプリフォームが配置され、下流側にダイプレートおよび受け金がプリフォームと隣接して配置されており、ダイプレートに形成された開口部のエッジ部分に、ダイプレートと前記受け金とを跨いで、下流側に向けて凸に形成された略円錐形状のゴム滞留部が設けられていると共に、ダイプレートと受け金との合わせ面の位置がプリフォームの中ぐり開口部の底辺よりも高くなるように形成されており、略円錐形状のゴム滞留部が半径５〜１５ｍｍの略円錐形状である押出ヘッド。【選択図】図２

Description

本発明は、エイペックスゴムなど、硬いタイヤ用ゴム部材の押出成形において、押出成形装置の先端に配置される押出ヘッド、および前記押出ヘッドが設けられた押出成形装置を用いて、タイヤ用ゴム部材を押出成形するタイヤ用ゴム部材の押出成形方法に関する。

従来より、タイヤの製造に際しては、インナーライナー、カーカスプライ、サイドウォールゴム、ベルトプライ、トレッドゴム等、種々のタイヤ用ゴム部材が用いられている。これらのタイヤ用ゴム部材に用いられるゴム材料は、一般に、押出成形装置を用いて先端の押出ヘッドから所定の形状に押出成形することにより作製されている（特許文献１〜４）。

図３は、タイヤ用ゴム部材の押出成形において、一般的に使用されている押出成形装置の一部を示す図である。図３において、Ｇは押出成形装置に投入された後スクリューによって送り込まれてきたゴムであり、このゴムＧは、紙面右側の押出ヘッド１０において所定形状に押出成形される。

この押出ヘッド１０は、プリフォーム８、ダイプレート１、受け金２を備えており、プリフォーム８の裏面側から送り込まれたゴムＧは、表面側に形成された中ぐり開口部９から、ダイプレート１と受け金２の合わせ面に形成されたゴム流路に送られ、その後、さらに送られて、先端の所定形状に形成された開口部から押出される。

しかし、このようにして押出成形されたゴム材料は、エッジ部となる部分に「耳切れ」と言われるゴム切れが発生し易いため、従来より、ダイプレート１の裏側でエッジ部に相当する箇所の近傍にゴム滞留部を設けて、ゴム量を確保することにより、耳切れの発生を防止することが行われている。

特開２０１４−２０５３３１号公報 特開２０１５−０３０２４７号公報 特開２０１５−０３９８４９号公報 特開２０１６−０４３６５３号公報

しかしながら、エイペックスゴムなどの硬いゴムの場合には、ゴム滞留部を大きくして十分なゴム量を確保しても、エッジ部におけるゴムの耳切れの発生を十分に防止することができず、押出ヘッドのさらなる改良が求められていた。

そこで、本発明は、エイペックスゴムのような硬いゴムの場合でも、エッジ部における耳切れの発生を十分に防止することができる押出ヘッドを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
タイヤ用ゴム部材を押出成形する押出成形装置に配置される押出ヘッドであって、
上流側にプリフォームが配置され、下流側にダイプレートおよび受け金が前記プリフォームと隣接して配置されており、
前記ダイプレートに形成された開口部のエッジ部分に、前記ダイプレートと前記受け金とを跨いで、下流側に向けて凸に形成された略円錐形状のゴム滞留部が設けられていると共に、
前記ダイプレートと前記受け金との合わせ面の位置が、前記プリフォームの中ぐり開口部の底辺よりも高くなるように形成されており、
前記略円錐形状のゴム滞留部が、半径５〜１５ｍｍの略円錐形状であることを特徴とする押出ヘッドである。

請求項２に記載の発明は、
前記合わせ面の位置が、前記中ぐり開口部の底辺よりも５〜１５ｃｍ高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出ヘッドである。

請求項３に記載の発明は、
前記プリフォームの中ぐり開口部の底辺の位置が、前記略円錐形状のゴム滞留部の最下部よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出ヘッドである。

請求項４に記載の発明は、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の押出ヘッドが設けられた押出成形装置を用いて、タイヤ用ゴム部材を押出成形することを特徴とするタイヤ用ゴム部材の押出成形方法である。

請求項５に記載の発明は、
前記タイヤ用ゴム部材が、ムーニービスコメーターを用いて測定されたゴム硬さが６０〜７０のタイヤ用ゴム部材であることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ用ゴム部材の押出成形方法である。

請求項６に記載の発明は、
前記タイヤ用ゴム部材がエイペックスゴムであることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ用ゴム部材の押出成形方法である。

本発明によれば、エイペックスゴムのような硬いゴムの場合でも、エッジ部における耳切れの発生を十分に防止することができる押出ヘッドを提供することができる。

従来の押出ヘッドのダイプレートと受け金をゴム供給側から見た状態を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る押出ヘッドのダイプレートと受け金をゴム供給側から見た状態を模式的に示す図である。 一般的に使用されている押出成形装置の一部を示す図である。

１．本発明に至る経緯
本発明の実施の形態について説明する前に、本発明に至る経緯について説明する。なお、以下においては、エイペックスゴムの押出成形に使用される押出ヘッドを例に挙げて説明する。

図１は、従来の押出ヘッドのダイプレートと受け金をゴム供給側から見た状態を模式的に示す図であり、図２は本実施の形態に係る押出ヘッドのダイプレートと受け金をゴム供給側から見た状態を模式的に示す図である。なお、図１および図２では、いずれにおいても、図３におけるプリフォーム８の中ぐり開口部９との関係が分かるように、中ぐり開口部９を破線で併せて記載している。

図１に示すように、押出ヘッドのダイプレート１は、両サイドからのゴムのはみ出しが発生しないように、受け金２とボルト止めされることにより一体化されており、ダイプレート１と受け金２によって所定の三角形状の開口部５が形成されている。この開口部５は、プリフォームの中ぐり開口部９に連なる位置に形成される。

そして、押出機より押出されたゴムがプリフォーム８に供給された後、プリフォーム８の中ぐり開口部９から開口部５に供給されて押出成形されることにより、略三角形状のエイペックスゴムが成形される。

この押出ヘッド１０では、ダイプレート１と受け金２により形成された開口部５の両エッジ部６、６’の近傍に略三角錐状のゴム滞留部７、７’が設けられており、プリフォーム８から供給されたゴムの一部をゴム滞留部７、７’に滞留させることにより、開口部５の両エッジ部６、６’における耳切れの発生を防止するようになっている。

しかし、エイペックスゴムのような硬いゴムを押出成形する場合には、ゴム滞留部７、７’に滞留させたゴムをエッジ部６、６’に向けて十分に供給することができず、ゴム滞留部７、７’を最大高さ２０ｍｍ、最大幅３５ｍｍと大きく形成しても、耳切れの発生を防止することが困難であった。

そこで、本発明者は、上記したゴム滞留部の形状と、プリフォームとダイプレートと受け金との位置関係を従来から変更することを検討し、種々の実験の結果、エイペックスゴムのような硬いゴムを適切に押出成形することができる本発明の押出ヘッドに至った。

従来の押出ヘッドと本発明の押出ヘッドとの相違点を具体的に説明する。従来の押出ヘッドにおいては、図１に示すように、略三角錐状のゴム滞留部７、７’がダイプレート１にのみ設けられており、ダイプレート１と受け金２との合わせ面３と、プリフォームの中ぐり開口部９の底辺とが同一面上に位置するように配置されていた。

これに対して、本発明の押出ヘッドは、図２に示すように、ダイプレート１と受け金２の両方を跨るように円錐形状のゴム滞留部７、７’が設けられていると共に、ダイプレート１と受け金２との合わせ面３が、プリフォームの中ぐり開口部９の底辺よりも高くなるようにプリフォーム、ダイプレート、受け金の各々の位置関係が調整されている。

そして、上記した構造を有する本発明の押出ヘッド１０を用いることにより、エイペックスゴムのような硬いゴムであっても、開口部５のエッジ部６、６’に十分な流量のゴムを供給することが可能となるため、エッジ部における耳切れの発生を十分に防止することができる。

２．本発明の実施の形態
以下、図面を参照しつつ実施の形態に基づき本発明を具体的に説明する。

なお、図２では、図１と同様に、プリフォームの中ぐり開口部９との関係が分かるように、プリフォームの中ぐり開口部９を破線で併せて記載している。

本実施の形態に係る押出ヘッドは、図１に記載した従来の押出ヘッドと同様に、ダイプレート１と受け金２とプリフォーム（図示省略）とから構成されている。そして、ダイプレート１と受け金２とがボルト止めされることにより一体化され、このダイプレート１と受け金２から形成された開口部５が、プリフォームの中ぐり開口部９と連なるように、プリフォームと隣接して配置されている。

そして、本実施の形態に係る押出ヘッド１０は、上記した通り、ダイプレート１と受け金２の両方を跨るように円錐形状のゴム滞留部７、７’が下流側に向けて凸に形成されていると共に、ダイプレート１と受け金２との合わせ面３がプリフォームの中ぐり開口部９の底辺よりも高くなるように形成されていることを特徴とする。

具体的には、本実施の形態においては、ダイプレート１と受け金２を合わせた際に、開口部５の両エッジ部６、６’の近傍を中心とし、下流のゴム押出側に向けて徐々に縮径する円錐形状のゴム滞留部７、７’がダイプレート１と受け金２の両方に跨って形成されるように、ダイプレート１と受け金２の各々に加工が施されている。なお、この円錐形状のゴム滞留部７、７’は、ダイプレート１と受け金２の表面に貫通しないように形成されている。

そして、本実施の形態においては、ダイプレート１と受け金２との合わせ面３がプリフォームの中ぐり開口部９の底辺よりも高い位置となるように、ダイプレート１と受け金２とプリフォームの位置関係が設定されている。

上記した押出ヘッド１０を用いてゴムの押出成形を行った場合、以下の（１）〜（３）に示す効果が得られる。

（１）本実施の形態では、ダイプレート１と受け金２との合わせ面３をプリフォームの中ぐり開口部９の底辺よりも高い位置としているため、ダイプレート１と受け金２との開口部５には、中ぐり開口部９の壁面によって大きな抵抗を受けたゴムではなく、中ぐり開口部９の中央部を通過する抵抗の低いゴムが供給される。これにより、ダイプレート１と受け金２とのゴム流路におけるゴム流量が向上する。

（２）ダイプレート１と受け金２の両方に跨ってゴム滞留部７、７’が形成されているため、開口部５のエッジ部６、６’に対して、ダイプレート１側からだけでなく、受け金２側からもゴムを供給することができるため、開口部５のエッジ部６、６’に十分な量のゴムを供給することができる。

（３）ゴム滞留部７、７’の形状を円錐形状としているため、従来の略三角錐上のゴム滞留部と異なり、ゴム滞留部７、７’に流れ込んだゴムを、開口部５のエッジ部６、６’にさらに適切にゴムを供給することができる。

本実施の形態によれば、上記した（１）〜（３）に示す効果が発揮されることにより、エイペックスゴムのような硬いゴムであっても、開口部５のエッジ部６、６’に十分な流量のゴムを供給することが可能となるため、エッジ部における耳切れの発生を十分に防止することができる。

なお、本実施の形態においては、上記した略円錐形状のゴム滞留部のプリフォームに接する面の半径Ｂが５〜１５ｍｍに設定されている。この面の半径Ｂが５ｍｍ未満の場合、ゴムの流れが十分に改善されずエッジ部における耳切れの発生を防止できない。一方、１５ｍｍを超えると、耳切れの発生は防止できるものの、開口部の両サイドにおいてゴムはみ出しが発生する恐れがある。

また、中ぐり開口部９の底辺から合わせ面３までの高さＡは、５〜１５ｍｍにすることが好ましい。これにより、よりスムーズなゴム流れを形成させることができる。

なお、上記においては、エイペックスゴムの押出成形を例に挙げて説明したが、本発明は、ムーニービスコメーターを用いて測定された硬さが６０〜７０のゴムの押出成形に好ましく適用でき、また、通常硬さのゴムの押出成形に適用してもよい。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。

１．試験体の作製（実施例１〜５および比較例１〜２）
図２に示す押出ヘッドを用いて、ダイプレートと受け金との合わせ面の、プリフォームの中ぐり開口部の底辺から合わせ面までの高さ（図２に示す「Ａ」）、および、プリフォームの中ぐり開口部に接する箇所におけるゴム滞留部の円錐形状の底面の半径（図２に示す「Ｂ」）を、表１に示すように変化させたタイヤサイズ２９５／８０ Ｒ２２．５、および２７５／８０ Ｒ２２．５のタイヤ用のエイペックスゴムを押出成形した。

２．評価
各実施例および各比較例において、エイペックスゴムの押出成形を開始して押出ゴムの巻き取りを開始するまでの間に、エッジ部の耳切れ（エッジ切れ）の発生と、エッジ部におけるゴムのはみ出しの発生とについて、目視で観察した。

評価は、エッジ切れの発生やはみ出しゴムの発生が見られなかった場合を「良」、一部に発生が見られた場合を「可」、発生が多く見られた場合を「不可」と、３段階で評価した。

結果を表１に示す。

表１より、ゴム滞留部における底面の半径Ｂを５〜１５ｍｍに設定した実施例１〜実施例５では、エッジ切れが概ね防止されており、ゴムのはみ出しもないことが分かる。これに対して、ゴム滞留部における円錐形状の底面の半径Ｂを３ｍｍにした比較例１では、エッジ切れが多くみられ、また、ゴム滞留部における円錐形状の底面の半径２０ｍｍにした比較例２では、エッジ切れは防止されているものの、ゴムのはみ出しが多く見られることが分かる。

この結果、ゴム滞留部における底面の半径Ｂを５〜１５ｍｍに設定すれば、エッジ切れおよびゴムはみ出しの双方が防止されることが分かる。

なお、ダイプレートと受け金との合わせ面の、プリフォームの中ぐり開口部の底辺から合わせ面までの高さＡを５〜１５ｍｍにした実施例１〜実施例４では、エッジ切れおよびゴムはみ出しの双方が防止されることが分かる。

１ ダイプレート
２ 受け金
３ ダイプレートと受け金との合わせ面
５ 開口部
６、６’ エッジ部
７、７’ ゴム滞留部
８ プリフォーム
９ 中ぐり開口部
１０ 押出ヘッド
Ａ 中ぐり開口部の底辺から合わせ面までの高さ
Ｂ ゴム滞留部の底面の半径
Ｇ ゴム

Claims (6)

1. タイヤ用ゴム部材を押出成形する押出成形装置に配置される押出ヘッドであって、
   上流側にプリフォームが配置され、下流側にダイプレートおよび受け金が前記プリフォームと隣接して配置されており、
   前記ダイプレートに形成された開口部のエッジ部分に、前記ダイプレートと前記受け金とを跨いで、下流側に向けて凸に形成された略円錐形状のゴム滞留部が設けられていると共に、
   前記ダイプレートと前記受け金との合わせ面の位置が、前記プリフォームの中ぐり開口部の底辺よりも高くなるように形成されており、
   前記略円錐形状のゴム滞留部が、半径５〜１５ｍｍの略円錐形状であることを特徴とする押出ヘッド。
2. 前記合わせ面の位置が、前記中ぐり開口部の底辺よりも５〜１５ｃｍ高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の押出ヘッド。
3. 前記プリフォームの中ぐり開口部の底辺の位置が、前記略円錐形状のゴム滞留部の最下部よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押出ヘッド。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の押出ヘッドが設けられた押出成形装置を用いて、タイヤ用ゴム部材を押出成形することを特徴とするタイヤ用ゴム部材の押出成形方法。
5. 前記タイヤ用ゴム部材が、ムーニービスコメーターを用いて測定されたゴム硬さが６０〜７０のタイヤ用ゴム部材であることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ用ゴム部材の押出成形方法。
6. 前記タイヤ用ゴム部材がエイペックスゴムであることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ用ゴム部材の押出成形方法。

Images