JP2002127225A - 短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大
きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を与えるこ
とで、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押
出し、更に押出された直後の円筒状成形体を容易にシー
ト化できる短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製
造装置を提供する。 【解決手段】 マンドレル８に連結した内ダイ９を吐出
口１１に向って径を拡張させた円錐形としてこれを外ダ
イ１０に収容し、かつ内ダイ１０をその軸心中心に回転
させながら、短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に
大きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を同時に
付与して、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体
１３を押出成形し、押出された直後の円筒状成形体１３
を拡張手段３５によってさらに径を拡張させながら円周
方向へ張力を与え、そしてこの円筒状成形体を切断手段
４０によって軸方向へ切開しながらシートにする短繊維
入りゴムシートの製造方法及びその製造装置にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は短繊維入りゴムシー
トの製造方法及びその製造装置に係り、詳しくはマンド
レルに連結した内ダイを吐出口に向って径を拡張させて
円錐形とし、この内ダイを回転させることによって、短
繊維混入ゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方
向への引き伸ばし及びせん断力を同時に与えることで、
短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押出し、
この押出された直後の円筒状成形体にさらに円周方向へ
張力を与えつつ切開してシートに仕上げる短繊維入りゴ
ムシートの製造方法及びその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、未加硫ゴム中に短繊維を一定方向
へ配向させる方法としては、図８（ａ）に示す圧延シー
ト作製工程のように、回転速度を変えた一対のカレンダ
ーロールに短繊維入り未加硫ゴムを投入し、圧延された
ゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向に配向させ、
そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その
後、図８（ｂ）に示す積層工程のようにカットした圧延
シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層し、続いて図
８（ｃ）に示す巻付け工程のように短繊維が幅方向に配
向した積層物を成形ドラムに巻き付けて伝動ベルトの作
製に使用していた。

【０００３】即ち、ＶリブドベルトやローエッジＶベル
トの伝動ベルトの製造方法では、円筒状の成型ドラムの
周面に１〜複数枚のカバー帆布と接着ゴム層とを巻き付
けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニ
ングし、更に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た
後、これを加硫してベルトスリーブにしていた。ここで
使用する圧縮ゴム層は、上記の図８（ｂ）に示すように
３〜４枚重ね合わせた厚みのもので、シート幅方向に短
繊維が配向したものを成型ドラムに巻き付けていた。

【０００４】しかし、圧延シートは、厚みを薄くしなけ
れば、短繊維をシート圧延方向に充分に配向させること
ができないために、やむを得ずシートを重ねていたため
にベルト成形用シートを得るには多大の工数を要してい
た。

【０００５】これを改善する方法として、特公平６−９
８４７号公報には、拡張ダイを取付けた押出機を用い、
短繊維を押出円筒体の円周方向に配向させるもので、中
間空間に、入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定
の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間部を設け、拡張
ダイの出口空間の断面積を入口空間の断面積より所定量
大きく形成し、さらに入口部分の流路幅が中間部分の流
路幅よりも狭く、出口部分の流路幅が中間部分の流路幅
以下に設定したものが、提案された。

【０００６】そして、特開平６−１０６６０２号公報に
は、押出した短繊維を円周方向に配向させた円筒状エラ
ストマーを軸方向に切開する切断装置と、切開されたエ
ラストマーを平板状に展開する展開装置を設け、更に押
出装置と切断装置との間に案内装置を設けて、ここから
空気を吹出すようにして、円筒状エラストマーの円周方
向への収縮を抑えながら冷却し、不均一な収縮に起因す
る短繊維を配向の乱れを阻止し、またシートの両端と中
央との距離が等しくなるように展開機構の傾きを調節で
きるようにしてフレアの発生を阻止した製造装置が開示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
拡張ダイを使用する方法では、入口空間／中間空間、中
間空間／出口空間の流路幅比率、入口部分／出口部分の
半径、断面積の制御により３次元的に配向率の調整を行
うものであるが、ダイ形状に起因する流れの力で配向率
を制御しているため、ダイを交換しなければ配向率を変
えることができなかった。

【０００８】また、押出装置と切断装置との間に設けた
案内装置で空気を吹出して、円筒状エラストマーを冷却
して円周方向への収縮を抑えながら、不均一な収縮に起
因する短繊維を配向の乱れを阻止する製造装置では、押
出された円筒状エラストマーを空冷した後に刃物で軸方
向へ切断するところから、刃物にかなりの負担がかか
り、特に厚みの大きい円筒状エラストマーを長時間にわ
たって切開するときには、刃物の交換は必須であった。

【０００９】本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究し
た結果、成形体の厚みに関係なく、マンドレルに連結し
た内ダイを吐出口に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、そして内ダイをその軸心中心に回転させることに
よって、短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大き
くなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を与えること
で、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押出
し、更に押出された直後の円筒状成形体を容易にシート
化できる短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製造
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成すべ
く本願請求項１記載の発明は、短繊維を混入したゴムを
シリンダーの押出スクリューで混練りした後、マンドレ
ルの先端に接続したダイから押出し、得られた短繊維入
り筒状のゴム形体からシートに仕上げる短繊維入りゴム
シートの製造方法において、マンドレルに連結した内ダ
イを吐出口に向って径を徐々に拡張させた円錐形として
これを外ダイに収容し、かつ内ダイをその軸心中心に回
転させながら、短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々
に大きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を付与
して、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押
出成形し、押出された直後の円筒状成形体をさらに径を
拡張させながら円周方向へ張力を与え、そして上記円筒
状成形体を軸方向に切開しながら展開してシートにす
る、短繊維入りゴムシートの製造方法にある。

【００１１】この製造方法では、外ダイに収容した円錐
形の内ダイをその軸心中心に回転させることにより、短
繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周
方向への引き伸ばしとせん断力を同時に付与することが
できることから、短繊維を円周方向に配向させた円筒状
成形体を得ることができる。しかも、内ダイの周速度を
調節することによって、厚みの大きい円筒状成形体でも
短繊維を円周方向に配向させることができ、また内ダイ
の周速度を変量することで、短繊維の円周方向への配向
率を制御できるのでダイの交換が不要になる。また、押
出された直後の円筒状成形体にさらに円周方向へ張力を
与えつつ切開することで、容易にシートに仕上げること
が可能になる。

【００１２】本願請求項２記載の発明は、円筒状成形体
を切開するとき、押出された直後の円筒状成形体をさら
に円錐形状の補助ガイドで径を拡張させ、円周方向へ張
力を与える製造方法であり、切開すると容易にシート化
することができる。

【００１３】本願請求項３記載の発明は、円筒状成形体
を切開するとき、圧縮気体を円筒状成形体内部に吹き付
けながら円周方向へ張力を与える製造方法であり、円筒
状成形体を円周方向へ引張る機能と早期に冷却させる機
能を備えている。

【００１４】本願請求項４記載の発明は、ガイド部材を
切開したシートの両端部に当接させながらシートを展開
する製造方法であり、切開したシートの端部が重なるこ
となく容易にシート化することができる。

【００１５】本願請求項５記載の発明は、円筒状成形体
を重力に抗する方向に押出すようにした製造方法であ
り、円筒状成形体が重力により変形せず、寸法変化の少
ない状態で押出が可能になる。

【００１６】本願請求項６記載の発明は、内ダイの内部
を冷却しながら軸心を中心に回転させる製造方法であ
り、内ダイの内部を冷却することで、内ダイの周速を高
めても内部発熱によるゴムのスコーチを阻止し、その結
果厚みの大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配
向させることができる。

【００１７】本願請求項７記載の発明は、短繊維を混入
したゴムをシリンダーの押出スクリューで混練りした
後、マンドレルの先端に接続したダイから押出し、得ら
れた短繊維入り筒状のゴム形体からシートに仕上げる短
繊維入りゴムシートの製造装置において、押出スクリュ
ーの回転により短繊維を含むゴムを混練するシリンダー
と、短繊維混入ゴムをマンドレルの回転によって移動さ
せる押出部と、マンドレルに連結した内ダイを外ダイに
収容し、内ダイの径を吐出口に向って徐々に拡張させる
とともに、内ダイをその軸心中心に回転可能にし、円周
方向への引き伸ばしとせん断力を付与して短繊維を円周
方向に配向させた円筒状成形体に押出するダイ部と、押
出された直後の円筒状成形体にさらに円周方向へ張力を
与える拡張手段と、上記円筒状成形体を軸方向へ切開に
する切断手段と、を備えた短繊維入りゴムシートの製造
装置にある。

【００１８】請求項１記載と同様に吐出口に向って徐々
に大きくなる円周方向に引き伸ばしと回転方向のせん断
力を同時に短繊維混入ゴムに与えるため、短繊維を円周
方向に配向させた円筒状成形体を得ることができる。し
かも、内ダイの周速度を調整することによって、厚みの
大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配向させる
ことができ、また内ダイの周速度を変量することで、短
繊維の円周方向への配向率を制御できてダイの交換が不
要になる。また、押出された直後の円筒状成形体にさら
に円周方向へ張力を与えつつ切開することで、容易にシ
ートに仕上げることができる。

【００１９】本願請求項８記載の発明は、拡張手段が押
出された直後の円筒状成形体をさらに径を拡張させ円周
方向へ張力を与える円錐形状の補助ガイドである製造装
置にあり、円筒状成形体には円周方向に張力がかかって
いるために、切開すると容易にシート化することができ
る。

【００２０】本願請求項９記載の発明は、拡張手段が押
出された直後の円筒状成形体内部に圧縮気体を吹き付け
ながら円周方向へ張力を与える気体吹き付け装置である
製造装置にあり、請求項８と同様に円筒状成形体には円
周方向に張力がかかっているために、切開すると容易に
シート化することができる。また、円筒状成形体を早期
に冷却させる機能を備えている。

【００２１】本願請求項１０記載の発明は、ガイド部材
が切開したシートの両端部に当接するように配置されて
いる製造装置にあり、切開したシートの端部が重なるこ
となく完全にシート化することができる。

【００２２】本願請求項１１記載の発明は、軸心を中心
に回転する内ダイが内部を冷却する装置を備えている製
造装置にあり、内ダイを冷却することで、内ダイの周速
を高めることができ、その結果厚みの大きい円筒状成形
体でも短繊維を円周方向に配向させることができる。

【００２３】本願請求項１２記載の発明は、内ダイの径
が吐出口に向って徐々に拡張するテーパー角度θが３０
°≦θ＜９０°であり、内ダイの最小径Ａと最大径Ｂの
比率である拡張比Ｂ／Ａが１．５〜１２．５である短繊
維入りゴム成形体の製造装置にある。

【００２４】本願請求項１３記載の発明は、内ダイと外
ダイの流路幅が、内ダイがマンドレルに連結した根元部
から吐出口まで均一である短繊維入りゴム成形体の製造
装置にある。

【００２５】本願請求項１４記載の発明は、円筒状成形
体を重力に抗する方向に押出すようにダイ部を配置した
製造装置にあり、円筒状成形体が重力により変形せず、
寸法変化の少ない状態で押出が可能になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図１は本発明に係る短繊維
入りゴム成形体の製造装置の概略図、図２は内ダイの断
面図である。本発明の短繊維入りゴム成形体の製造装置
１では、押出スクリュー３の回転により短繊維を含むゴ
ムを混練するシリンダー２と、多孔板５を通過した短繊
維混入ゴム６を次の管へ移動させる連結管４と、連結管
４から送られてきた短繊維混入ゴム６をマンドレル８の
回転によって次工程へ移動させる押出部７と、マンドレ
ル８に連結した内ダイ９を吐出口１１に向って径を徐々
に拡張させて円錐形としてこれを外ダイ１０に収容し、
かつ内ダイ９をその軸心中心に回転させながら、短繊維
混入ゴム６を吐出口１１に向って徐々に大きくなる円周
方向の引き伸ばしとせん断力を同時に付与して、短繊維
を円周方向に配向させた円筒状成形体１３を押出成形す
るダイ部１５と、押出された直後の円筒状成形体１３に
さらに円周方向へ張力を与える拡張手段３５と、上記円
筒状成形体１３を軸方向へ切開する切断手段４０とを備
えている。

【００２７】シリンダー２はこの中に回転可能に押出ス
クリュー３を収容し、短繊維を含むゴム配合物を原料投
入口１７から入れて押出スクリュー３の回転によって短
繊維とゴムとを混練して短繊維混入ゴム６にする。この
時にシリンダー２内の空気やゴム配合物から発生したガ
ス等は排気口（図示せず）から排出される。シリンダー
２の温度はゴム種に応じて変更するが、通常４０〜１０
０°Ｃに調節され、短繊維がゴムにミキシングしやすい
温度にする。また、この場合の混練時間はゴムの加硫が
進行しない程度に調節する。

【００２８】連結管４は、短繊維混入ゴム６を押出部７
までガイドするものである。

【００２９】押出部７では、連結管４から送られてきた
短繊維混入ゴム６に押出部７に収容されたマンドレル８
の回転によってせん断力を与えながら、該短繊維混入ゴ
ム６を４０〜１００°Ｃまで加熱して熱可塑化し、押出
成形しやすい状態にする。

【００３０】ダイ部１５はマンドレル８に連結した内ダ
イ９を吐出口１１に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、これを外ダイ１０に収容し、かつ内ダイ９をその
軸心Ｘ中心に回転させながら、短繊維混入ゴム６を吐出
口１１に向って徐々に大きな円周方向への引き伸ばしと
せん断力を付与して、短繊維を円周方向に配向させた円
筒状成形体１３を押出成形する。

【００３１】そして、ダイ部１５は水平に配置されたシ
リンダー２と直角に固定され、しかも吐出口１１から押
出される円筒状成形体１３を重力に抗するように置か
れ、円筒状成形体１３が重力により変形せず、寸法変化
の少ない状態で押出を可能にしている。

【００３２】内ダイ９とマンドレル８は間隙を設けて支
軸３０に装着し、支軸３０は一端がナット３１で固定さ
れた固定板３４に固定され、また他端がフレーム３３に
支持されている。駆動ベルト（図示せず）を取付けたプ
ーリ３２はマンドレル８に固着され、該駆動ベルトの走
行によって、支軸３０を軸芯として内ダイ９とマンドレ
ル８を同時に回転させる。

【００３３】また、内ダイ９と外ダイ１０の流路幅Ｗ
は、内ダイ９がマンドレル８に連結した根元部１４から
吐出口１１まで均一になり、円筒状成形体１３の押出に
ブレーキをかけることなく軸方向Ｘへスムーズに流し、
また内部歪みのない均一な厚みの円筒状成形体１３に仕
上げる。

【００３４】内ダイ９の形状は、せん断力の大きさに影
響を与える要因になる。本実施例では図２に示すよう
に、根元部１４から吐出口１１に向って徐々に径が拡張
するテーパー角度θが３０°≦θ＜９０°であり、内ダ
イ９の最小径Ａが２０〜１７０ｍｍ、最大径Ｂが１００
〜２５０ｍｍ、そしてその比率である拡張比Ｂ／Ａが
１．５〜１２．５に設定される。この設定範囲未満であ
れば、内ダイ９の吐出口１１付近での円周方向への引き
伸ばしが小さくて、厚みの大きな円筒状成形体１３の外
層では短繊維が円周方向に配向しなくなる。一方、この
設定範囲を越えると、円周方向への引き伸ばしが大きく
なり過ぎて、押出圧力が劣る場合には、円筒状成形体１
３が裂けやすい。

【００３５】また、内ダイ９の回転数と最大径Ｂによっ
て決定される周速度もせん断力の大きさに影響を与えて
いる。その周速度は２．５〜３５ｃｍ／秒であり、好ま
しくは５．０〜２０ｃｍ／秒であり、２．５ｃｍ／秒未
満の場合には、内ダイ９の吐出口１１付近でのせん断力
が小さくて、肉厚の大きな円筒状成形体１３の外層では
短繊維が円周方向に配向しにくくなり、一方３５ｃｍ／
秒を越えると、せん断力が大きくなって、内部発熱が大
きくなり、該短繊維混入ゴム６の加硫によってゴム焼け
が発生する。

【００３６】内ダイ９と外ダイ１０間の短繊維混入ゴム
６の内部発熱を抑制するために、マンドレル８とこれに
連結した内ダイ９の内部に冷却水を循環させる冷却装置
１９を設けることができる。冷却装置１９では、内ダイ
９の外部から冷却水を入れポンプ２０によって内ダイ９
とマンドレル８内に設けた通路２１を通過させて内ダイ
９へ排出して循環させる。上記冷却装置１９はゴムの内
部発熱を押さえることができることから、内ダイ９の周
速度を高めることができ、肉厚の大きくても短繊維が円
周方向に配向した円筒状成形体１３を押出成形すること
ができる。

【００３７】押出し直後の円筒状成形体１３に円周方向
へ張力を与える拡張手段３５の一つとして、円錐形状の
補助ガイド３６が支軸３０に空転可能に挿入されてい
る。補助ガイド３６はポリアミド樹脂、フッ素樹脂など
の円筒状成形体１３との離型性に富みかつ軽量なものが
好ましく、押出された直後の円筒状成形体１３が径を拡
張する方向へ変形する機能があれば、寸法は問わない
が、軸方向Ｄへ向って徐々に径が拡張するものであれば
よい。そのテーパー角度は５〜６０°であり、５°未満
になると、円周方向への張力が小さくて容易に切開でき
なくなり、また円筒状成形体１３がシート化するまでの
距離が長くなって、切開したシート４４が自重により変
形し正しく切開できなくなる不具合が起る。一方６０°
を越えると、円周方向へ張力が大きくなりすぎて、切開
方向が不安定になり左右対称に正しく切開できなくなる
ことがある。

【００３８】また、他の拡張手段３５としては、圧縮空
気を排出する気体吹き付け装置３７であり、押出された
直後の円筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ引張る
機能と円筒状成形体１３を早期の冷却する機能を備えて
いる。この気体吹き付け装置３７は、円筒状成形体１３
の外部に配置され、圧縮空気を供給するコンプレッサー
（図示せず）と、これに接続し円筒状成形体１３の内部
に設置されたノズル３８からなり、圧縮空気３９をノズ
ル３８から多方向へ排出して円筒状成形体１３を膨張さ
せ円周方向へ張力を与える。これによって、円筒状成形
体１３の切開作業が容易になり、また円筒状成形体１３
を早期に冷却して、ゴムのスコーチを防ぎ品質を安定化
させる働きがある。

【００３９】円筒状成形体１３を軸方向Ｄへ切開する切
断手段４０は、カッター、ナイフといった刃物、あるい
はレーザーナイフ、超音波振動からなり、円筒状成形体
１３を引裂くように切断するもので、円筒状成形体１３
の中央部分に位置して左右対称に切断する。無論、刃物
のような切断手段４０に加熱すれば、円筒状成形体１３
の切開を容易にすることもできる。また、ここで使用す
る刃物の場合、回転できるものが好ましく、これによっ
て円筒状成形体１３を容易に切断することができる。

【００４０】ガイド部材４３は例えば合成樹脂製、金属
製の棒状体、筒状体であり、両端部４５が切開したシー
ト４４の両端部４５に当接するようにガイドロール４６
の手前に配置されている。切開したシート４４の端部４
５が折れ曲がることなく完全に展開してシート化し、ガ
イドロール４６へ巻付けて、連続して移動させることが
できる。

【００４１】ここで使用するゴムは、天然ゴム、ブチル
ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、
エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファ
ン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリ
ルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エ
チレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピ
レン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−
α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、または
これらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例とし
ては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、
エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シク
ロオクタジエンなどがあげられる。

【００４２】上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド
繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長
さは繊維の種類によって異なるが１〜１０ｍｍ程度の短
繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜５ｍ
ｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿である
と５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量は
ゴム１００重量部に対して１０〜４０重量部である。

【００４３】更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボ
ンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫
促進剤、加硫剤等が添加される。

【００４４】上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可
塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチル
アジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセ
バケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホ
スフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石
油系の軟化剤が含まれる。

【００４５】本発明では、予めゴム少なくとも短繊維を
オープンロール、混練機などによって荒練してマスター
バッチを作製する。この方法では、オープンロールによ
ってポリマー１００重量部に１０〜４０重量部の短繊維
を投入して混練した後、混練したマスターバッチをいっ
たん放出し、これを２０〜５０°Ｃまで冷却する。これ
はゴムのスコーチを防止するためである。

【００４６】尚、短繊維とともに１〜１０重量部の軟化
剤を投入することができる。これによって短繊維とゴム
のなじみが良くなり、ゴム中への分散が良くなるばかり
か、短繊維自体が絡み合って綿状になるのを防ぐ効果が
ある。即ち、軟化剤が短繊維に浸透し、素繊維同士の絡
み合いがほぐれるための潤滑剤としての役割をはたし、
短繊維が綿状になるのを阻止し、かつ短繊維とゴムのな
じみが良くなって短繊維の分散が良くなる

【００４７】続いて、短繊維を含んだゴムをシリンダー
２の押出スクリュー３で混練りした後、マンドレル８の
先端に接続したダイ部１５から押出して円筒状成形体１
３を製造するが、上述のごとくマンドレル８に連結した
内ダイ９を吐出口に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、これを外ダイ１０に収容し、かつ内ダイ９をその
軸心Ｘ中心に回転させながら、短繊維混入ゴム６を吐出
口１１に向って徐々に大きくなる円周方向の引き伸ばし
とせん断力を付与して、短繊維２２を円周方向に配向さ
せた円筒状成形体１３を押出成形する。

【００４８】その後、連続して押出成形された円筒状成
形体１３は、短繊維２２が内層から外層にかけて円周方
向に配向した厚さ１〜１０ｍｍのものであり、上記拡張
手段３５、切開手段４０、ガイド部材４３を組み合せて
用いることによって押出方向に連続して切開し、短繊維
２２が幅方向に配向した幅（内ダイ９の最大径Ｂ×π）
の連続した長尺の完全なシート４４を得ることができ
る。これを次工程の成型ドラムの周面に巻付け、その後
伝動ベルトの成形に使用することができる。

【００４９】

【実施例】次に、短繊維入りゴム成形体の製造方法の具
体的実施例を以下に示す。 実施例１〜２ 表１に示すクロロプレンゴム配合物、表２に示すＥＰＤ
Ｍゴム配合物を用い、予めオープンロールによってゴム
に短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッ
チをいったん放出し、これを常温まで冷却する。このマ
スターバッチと他の配合剤を図１に示す短繊維入りゴム
成形体の製造装置のシリンダーに投入し、押出スクリュ
ーの回転により短繊維を混入した。そして、表３に示す
条件で内ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊維
混入ゴムを吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向の
引き伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向に
配向させた円筒状成形体を押出成形した。

【００５０】更に、連続して押出された円筒状成形体
に、回転軸に対して空転可能に装着された円錐形状の補
助ガイド（テーパー角度３０°、長さ６０ｍｍ）によっ
てさらに円周方向へ張力を与え、また気体吹き付け装置
により気圧６ｋｇｆ／ｃｍ²の圧縮空気をノズルから供
給して円筒状成形体を膨張させて円周方向へ張力を与え
た。そして、切断手段としてナイフを使用し、また棒状
のガイド部材（直径３０ｍｍ、長さ６００ｍｍ）をガイ
ドロールの手前に配置し、切開したシートの両端部に当
接させた。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】本実施例における成形条件の押出スクリュ
ーの温度と回転数、内ダイの周速度（変量）と温度、円
筒状成形体の厚みと外径、吐出量、円筒状成形体の内外
層温度、円筒状成形体の厚み、内ダイの最小径、最大
径、拡張比、補助ガイドのテーパー角度と長さ、圧縮空
気の圧力、そして棒状のガイド部材の直径、長さ等を表
３に示す。

【００５４】

【表３】

【００５５】かくして得られたシートの短繊維配向性の
評価を行なった。この評価では、図３に示すようにシー
トを４枚にスライスして外層から内層の４層に区分
した。これらの各シートの円周方向と軸方向のそれぞれ
の引張強度（ＴＢ）をＪＩＳＫ６２５１に準じて測定
し、引張強度比（ＴＢ比）（円周方向／軸方向）を求め
た。円周方向の引張強度が軸方向の引張強度に比べて大
きい程、即ち引張強度比が大きいほど、短繊維の円周方
向への配向性が良好になっている。その結果を図４と図
５に示す。

【００５６】これによると、外層と内層には短繊維配向
性の差がなく、内ダイの周速度が高くなるにつれてＴＢ
比が高くなり、短繊維がより円周方向に配向しているこ
とが判る。そして、得られたシートは端部の重なりもな
く、トラブルなく連続して切開することができた。

【００５７】比較例１〜２ 表１に示すクロロプレンゴム配合物、表２に示すＥＰＤ
Ｍゴム配合物を用い、予めオープンロールによってゴム
に短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッ
チをいったん放出し、これを常温まで冷却する。このマ
スターバッチと他の配合剤を短繊維入りゴム成形体の製
造装置（実施例とはダイ部のみ異なる）のシリンダーに
投入し、押出スクリューの回転により短繊維を混入し
た。ここで使用する内ダイは円錐形ではなく拡張比が１
となる外径１００ｍｍの円筒形であり、また外ダイは内
径１０４ｍｍの円筒形を使用した。

【００５８】比較例における成形条件は基本的に実施例
と同じであるが、実施例と相違している内ダイの外径、
外ダイの内径、内外ダイの長さについては表４に示す。

【００５９】

【表４】

【００６０】連続して押出された円筒状成形体を実施例
１と同様にナイフによって切開してシートにし、短繊維
配向性の評価を行なった。その結果を図６と図７に示
す。

【００６１】その結果、円筒形のダイ部を有する比較例
では、内層と外層にＴＢ比の差があり、内層に比べて外
層の短繊維配向性が悪くなっており、また内ダイの周速
度を高めてもＴＢ比が向上していないことから、内ダイ
のせん断力だけでは、短繊維が円周方向に配向しにくい
ことが判る。

【００６２】比較例３ 実施例と同様に表１に示すクロロプレンゴム配合物、表
２に示すＥＰＤＭゴム配合物を図１に示す短繊維入りゴ
ム成形体の製造装置のシリンダーに投入し、押出スクリ
ューの回転により短繊維を混入した。そして、表３に示
す条件で内ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊
維混入ゴムを吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向
の引き伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向
に配向させた円筒状成形体を押出成形した。

【００６３】更に、連続して押出された円筒状成形体を
用いてナイフを使用して切開した。このとき、ガイドロ
ールを使用したが、円錐形状の補助ガイドと気体吹き付
け装置の拡張手段を使用しなかった。その結果、円周方
向の張力が働かないため、円筒状成形体を切開性が悪
く、またシート端部が重なるために手作業によってシー
ト化する必要があった。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本願請求項に係る発明で
は、マンドレルに連結した内ダイを吐出口に向って径を
拡張させて円錐形としてこれを外ダイに収容し、かつ内
ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊維を含むゴ
ムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向への引き
伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向に配向
させた円筒状成形体を押出成形し、押出された直後の円
筒状成形体をさらに径を拡張させながら円周方向へ張力
を与え、そして上記円筒状成形体を軸方向へ切開しなが
ら展開してシートにする短繊維入りゴムシートの製造方
法とその装置にあり、外ダイに収容した円錐形の内ダイ
をその軸心中心に回転させることにより、短繊維を含む
ゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向への引
き伸ばしとせん断力を付与することができることから、
短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を得ること
ができ、しかも内ダイの周速度を調節することによって
厚みの大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配向
させることができ、また内ダイの周速度を変量すること
で、短繊維の円周方向への配向率を制御できるのでダイ
の交換が不要になり、また押出された直後の円筒状成形
体にさらに円周方向へ張力を与えつつ切開することで、
容易に展開してシートに仕上げることができるといった
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る短繊維入りゴム成形体の製造装置
の概略図である。

【図２】内ダイの断面図である。

【図３】円筒状成形体をナイフで切開して得たシートを
外層から内層にかけて４層にスライスした状態を示す図
である。

【図４】実施例１に係り、クロロプレンゴム配合物を用
いた得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張
強度比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフであ
る。

【図５】実施例２に係り、ＥＰＤＭゴム配合物を用いた
得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張強度
比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフである。

【図６】比較例１に係り、クロロプレンゴム配合物を用
いた得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張
強度比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフであ
る。

【図７】比較例２に係り、ＥＰＤＭゴム配合物を用いた
得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張強度
比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフである。

【図８】従来における未加硫ゴム中に短繊維を一定方向
へ配向させる圧延シート作製工程を（ａ）に、カットし
た圧延シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層する積
層工程を（ｂ）に、そして積層物を成形ドラムに巻き付
ける巻付け工程を（ｃ）に示す。

【符号の説明】

１ 短繊維入りゴム成形体の製造装置 ２ シリンダー ３ 押出スクリュー ４ 連結管 ６ 短繊維混入ゴム ７ 押出部 ８ マンドレル ９ 内ダイ １０ 外ダイ １１ 吐出口 １３ 円筒状成形体 １５ ダイ部 ３５ 拡張手段 ３６ 補助ガイド ３７ 気体吹き付け装置 ４０ 切断手段 ４３ ガイド部材 ４４ シート

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短繊維を混入したゴムをシリンダーの押
   出スクリューで混練りした後、マンドレルの先端に接続
   したダイから押出し、得られた短繊維入り筒状のゴム形
   体からシートに仕上げる短繊維入りゴムシートの製造方
   法において、 マンドレルに連結した内ダイを吐出口に向って径を徐々
   に拡張させた円錐形としてこれを外ダイに収容し、かつ
   内ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊維を含む
   ゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向への引
   き伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向に配
   向させた円筒状成形体を押出成形し、 押出された直後の円筒状成形体をさらに径を拡張させな
   がら円周方向へ張力を与え、そして該円筒状成形体を軸
   方向に切開しながら展開してシートにする、ことを特徴
   とする短繊維入りゴムシートの製造方法。
2. 【請求項２】 円筒状成形体を切開するとき、押出され
   た直後の円筒状成形体をさらに円錐形状の補助ガイドで
   径を拡張させ、円周方向へ張力を与える請求項１記載の
   短繊維入りゴムシートの製造方法。
3. 【請求項３】 円筒状成形体を切開するとき、圧縮気体
   を円筒状成形体内部に吹き付けながら円周方向へ張力を
   与える請求項１または２記載の短繊維入りゴムシートの
   製造方法。
4. 【請求項４】 ガイド部材を切開したシートの両端部に
   当接させながらシートを展開する請求項１〜３のいずれ
   かに記載の短繊維入りゴムシートの製造方法。
5. 【請求項５】 円筒状成形体を重力に抗する方向に押出
   すようにした請求項１〜４のいずれかに記載の短繊維入
   りゴムシートの製造方法。
6. 【請求項６】 内ダイの内部を冷却しながら軸心を中心
   に回転させる請求項１〜５のいずれかに記載の短繊維入
   りゴムシートの製造方法。
7. 【請求項７】 短繊維を混入したゴムをシリンダーの押
   出スクリューで混練りした後、マンドレルの先端に接続
   したダイから押出し、得られた短繊維入り筒状のゴム形
   体からシートに仕上げる短繊維入りゴムシートの製造装
   置において、 押出スクリューの回転により短繊維を含むゴムを混練す
   るシリンダーと、 短繊維混入ゴムをマンドレルの回転
   によって移動させる押出部と、 マンドレルに連結した内ダイを外ダイに収容し、内ダイ
   の径を吐出口に向って徐々に拡張させるとともに、内ダ
   イをその軸心中心に回転可能にし、円周方向への引き伸
   ばしとせん断力を付与して短繊維を円周方向に配向させ
   た円筒状成形体に押出するダイ部と、 押出された直後の円筒状成形体にさらに円周方向へ張力
   を与える拡張手段と、 上記円筒状成形体を軸方向に切開する切断手段と、を備
   えたことを特徴とする短繊維入りゴムシートの製造装
   置。
8. 【請求項８】 拡張手段が、押出された直後の円筒状成
   形体をさらに径を拡張させ円周方向へ張力を与える円錐
   形状の補助ガイドである請求項７記載の短繊維入りゴム
   シートの製造装置。
9. 【請求項９】 拡張手段が、押出された直後の円筒状成
   形体内部に圧縮気体を吹き付けながら円周方向へ張力を
   与える気体吹き付け装置である請求項７または８記載の
   短繊維入りゴムシートの製造装置。
10. 【請求項１０】 ガイド部材が切開したシートの両端部
    に当接するように配置されている請求項７〜９のいずれ
    かに記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
11. 【請求項１１】 軸心を中心に回転する内ダイは、内部
    を冷却する装置を備えている請求項７〜１０のいずれか
    に記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
12. 【請求項１２】 内ダイの径が吐出口に向って徐々に拡
    張するテーパー角度θは、３０°≦θ＜９０°であり、
    内ダイの最小径Ａと最大径Ｂの比率である拡張比Ｂ／Ａ
    が１．５〜１２．５である請求項７〜１１のいずれかに
    記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
13. 【請求項１３】 内ダイと外ダイの流路幅は、内ダイが
    マンドレルに連結した根元部から吐出口まで均一である
    請求項７〜１２のいずれかに記載の短繊維入りゴムシー
    トの製造装置。
14. 【請求項１４】 円筒状成形体を重力に抗する方向に押
    出すようにダイ部を配置した請求項７〜１３のいずれか
    に記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。