JP2004130537A

JP2004130537A - 押出機および該押出機に用いられる通過量制御方法

Info

Publication number: JP2004130537A
Application number: JP2002294853A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hisanaga; 久永　数也; Kazuhisa Kunii; 國井　和久; Munemitsu Yamada; 山田　宗光
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】異なる使用条件に応じて、堰からのコンパウンドの通過量を制御することにより、製品品質および生産性を安定して維持することができる押出機を提供する。
【解決手段】シリンダー内にスクリュー軸の外周に円筒形の堰が形成されるスクリューを収納し、被押出材料を押出成形する押出機であって、前記堰に対向するシリンダーの部位に、内周部に軸方向の複数の通路を形成する固定部と、内径がシリンダーの内径と同径であり、内周部に軸方向の複数の通路が形成されており、かつ周方向に回動自在な可動部とからなる前記被押出材料の通過量制御手段が設けられている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は押出機および該押出機に用いられる通過量制御方法に関する。さらに詳しくは、たとえばゴムと薬品からなる可塑化されたゴム混練物をスクリューで押出成形するスクリュー押出機や、押し出しされるまでのあいだに、スクリュー溝内の圧力を開放するベント域を有するベント押出機などの押出機および該押出機に用いられる通過量制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリンダ内にスクリューを収納するスクリュー押出機に材料供給ホッパおよび薬品供給ホッパが設置され、材料供給工程、薬品供給工程、混練工程および圧縮（加圧）工程からなる押出成形を連続的に行なうものがある（特許文献１、２参照）。この押出機は、可塑化された被押出材料（以下、コンパウンドという）から、これらに含まれているガスや揮発物質を取り除き、より緻密な中間製品を押し出す機能を備えている。
【０００３】
このため、前記スクリューのスクリュー軸方向の一部に堰を設け、コンパウンドが堰を通過することにより表面積を増加させ、堰通過直後に減圧し、脱気している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−７１６１５号公報
【特許文献２】
特開２０００−５２３３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる押出機では、堰通過直後のベント域でのコンパウンドの表面積は多いほど、脱気効果は向上するが、堰通過抵抗が増すためコンパウンドの通過量が減少するという問題がある。
【０００６】
一方、中間製品の形状を得るため、押出機先端に流速を整えるフローチャンネル（スクリュー先端からダイに到るまでのコンパウンドの流路）と口金を備えているものがあるが、これらの抵抗により、口金からの通過量が堰からの通過量より少ない場合はベント域のスクリュー溝にコンパウンドが充満し、脱気ができなくなる（ベントアップ）という問題がある。
【０００７】
前記堰および口金からの通過量は、コンパウンド特性、押出機の温度条件、スクリューの回転数などの使用条件により変化するので、同じスクリューを用いても、異なる使用条件においてはベント効果、押出製品の品質およびコンパウンドの通過効率を維持することは難しい。
【０００８】
本発明は、叙上の事情に鑑み、異なる使用条件に応じて、堰からのコンパウンドの通過量を制御することにより、製品品質および生産性を安定して維持することができる押出機および該押出機に用いられる通過量制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の押出機は、シリンダー内にスクリュー軸の外周に円筒形の堰が形成されるスクリューを収納し、被押出材料を押出成形する押出機であって、前記堰に対向するシリンダーの部位に、内周部に軸方向の複数の通路を形成する固定部と、内径がシリンダーの内径と同径であり、内周部に軸方向の複数の通路が形成されており、かつ周方向に回動自在な可動部とからなる前記被押出材料の通過量制御手段が設けられてなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の押出機に用いられる通過量制御方法は、シリンダー内にスクリュー軸の外周に円筒形の堰が形成されるスクリューを収納し、被押出材料を押出成形する押出機において、前記堰に対向するシリンダーの部位に設けられる、軸方向の複数の通路と該通路に対向する複数の通路との位相を変化させて、前記堰からの被押出材料の通過量を制御することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の押出機および該押出機に用いられる通過量制御方法を説明する。
【００１２】
本発明の押出機は、たとえばゴムを供給するためのゴム供給ホッパと、薬品を供給するための薬品供給装置とを備え、材料供給工程、薬品供給工程、混練工程および圧縮（加圧）工程からなる押出成形を連続的に行なうためのゴム混練機に用いることができる。
【００１３】
本発明の一実施の形態にかかわる押出機は、図１〜３に示されるように、シリンダー１、該シリンダー１内に収納されるスクリュー２およびコンパウンドの通過量制御手段３から構成されている。また、このスクリュー２には、たとえば電動モータの駆動源により、変速ギアを介して回転させるための回転駆動装置が接続されている。前記薬品供給装置の上流側のスクリュー２のスクリュー軸４の外周には、円筒形の堰５が形成されている。この堰５の外径とシリンダー１の壁面との径差は１／１００〜１／１０ｍｍに設定されている。前記堰５の後方（ホッパー側）Ｄ１のフライト（螺旋）２ａの少なくとも１リードは、スクリュー溝の谷径が後方Ｄ１に向かうにしたがい大きくなり、終端はスクリュー外径と接続している。また、前記堰５の前方Ｄ２のフライト（螺旋）２ａの少なくとも１リードは、スクリュー溝の谷径が前方Ｄ２に向かうにしたがい大きくなり、終端はスクリュー外径と接続している。なお、本実施の形態では、前記通過量制御手段３の下流にベントホール６が形成され、スクリュー溝内の圧力を開放するベント域Ｓを有しているが、本発明においては、ベント域を省いてもよい。
【００１４】
前記通過量制御手段３は、前記堰５に対向するシリンダー１の部位Ｐに設けられており、内周部に軸方向の複数の通路７ａを形成する固定部（セグメント）７と、内周部に軸方向の複数の通路８ａが形成する可動部（セグメント）８とから構成されている。この固定部７と可動部８は、スクリュー軸方向に２つに分割されており、可動部８は、内径がシリンダー１の内径と同径であり、シリンダー１の周方向に回動自在になるように左右のシリンダー１ａ、１ｂのあいだに組み込まれている。前記固定部７の通路７ａは、シリンダー１ａの内壁に形成されており、通路７ａ、８ａは、ともに歯型の谷部のような浅い溝形状を呈しており、同ピッチで配列されている。この通路７ａでは、コンパウンドの流入側が傾斜面７ａ１とされ、通路８ａに対向する部分がストレート面７ａ２とされている。また、通路８ａでは、通路７ａに対向する部分がストレート面８ａ２とされており、コンパウンドの流出側が傾斜面８ａ１とされている。前記可動部８の回動幅は、周方向に通路７ａ、８ａの溝幅Ｗの範囲である。なお、本実施の形態では、固定部７と可動部８のうち、固定部７を後方Ｄ１に配置し、可動部８を前方Ｄ２に配置しているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、逆の配置とすることもできる。
【００１５】
前記通路７ａ、８ａの個数、形状および寸法は、本発明において、とくに限定されるものではなく、適宜選定することができる。たとえば通路７ａ、８ａの溝軸方向角度θとして、スクリュー軸方向に対して５〜３５°に設定する。これは、角度θが５°未満であると、自浄効果が減少し、角度θが３５°をこえると、コンパウンドの通過抵抗が増大して、コンパウンドの通過効果が低下するからである。また、通路７ａ、８ａの溝幅Ｗ×高さＨは、とくに限定されるものではないが、概ね３．０〜６．０ｍｍ^２が目安である。これは、固定部７の通路７ａと可動部８の通路８ａの位相が同じであるとき（溝全開時）、３．０ｍｍ^２未満であると、通過量が減少し、６．０ｍｍ^２をこえると、ベント効果が減少し、押出製品の品質（揮発物の抜気による発泡減少）を維持することができないからである。また、通路７ａ、８ａの溝断面形状は、台形、円弧形または楕円形であり、通路７ａ、８ａ間の最小幅（山部の先端幅）Ｔは、１ｍｍ未満では摩耗が早く、性能を維持することができないため、１ｍｍ以上であるのが好ましい。そして、通路７ａ、８ａの個数は、前述の寸法関係に基づいて適宜選定することができる。
【００１６】
また、通路７ａ、８ａの軸方向の長さＡは、シリンダー１の内径Ｄに対し、通常０．２〜０．６Ｄである。これは、長さＡが０．２Ｄ未満であると、コンパウンドの通過量が増加してベント効果が減少し、長さＡが０．６Ｄをこえると、コンパウンドの通過抵抗が増大して、コンパウンドの通過効率が低下するからである。通路７ａ、８ａの前後分割比としては、６０〜８０：４０〜２０であるのが好ましい。なお、前記堰５の軸方向長さＢは、０．８〜０．９５Ａとすることができる。これは、Ｂが０．８Ａ未満であると、コンパウンドの通過後、コンパウンドの表面積の減少によりベント効果が減少し、Ｂが０．９５Ａをこえると、コンパウンドの通過抵抗が増大して、コンパウンドの通過効率が低下するからである。
【００１７】
本実施の形態では、周方向に回動できる可動部の通路溝と、固定部の通路溝の位相をずらすことにより、通路の溝断面積が可変となるので、堰からのコンパウンドの通過量を制御することにより、常にベント域でのコンパウンドの自由表面を一定に保つことができるとともに、通路からのコンパウンドの通過量と、流速を整えるために押出機先端に取り付けられる口金とから押出されるコンパウンドの流量との平衡を保つことができる。したがって、押出機を分解することなく、同一スクリューで異なった使用条件に応じて、広範囲に使用でき、かつ寸法精度および発泡の有無を考慮した押出製品の品質を安定して維持することができる。これにより、生産性も安定して維持することができる。
【００１８】
なお、前記通過量制御手段３は、かなりの高圧力に耐え得るとともに、コンパウンドの滲み出しがないように機構上の配慮が必要である。たとえば図４に示されるように、シリンダー２１をシリンダーライナー２１ａとシリンダーコンテナ２１ｂからなる２重構造として、可動部８の外周に形成される雄ねじ部２２に、該雄ねじ部２２に螺合する雌ねじ部２３を有するロックねじ２４をねじ込んでシールするシール構造を採用することができる。これにより、可動部８とシリンダーライナー２１ａの当接面およびロックねじ２４とシリンダーライナー２１ａとの当接面がともにシール面Ｆとなり、シール性を向上する。または図５に示されるように、２重構造であるシリンダー３１のシリンダーコンテナ３１ｂにともにフランジ３２を形成し、左右のフランジ３２から可動部８の孔３３にボルト３４を挿通してナット３５により締め付けてシールするシール構造を採用することもできる。これにより、可動部８と左右のシリンダーライナー３１ａとの当接面がシール面Ｆとなり、シール性を向上する。なお、可動部８の回動幅は、前記孔３３とボルト３４とのあいだの隙間により確保することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、同じスクリューである場合でも、異なる使用条件に応じて、コンパウンドの通過量を制御することができるため、製品品質および生産性を安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押出機にかかわる一実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】図１の押出機の通過量制御手段の要部拡大図である。
【図３】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の押出機にかかわるシール構造の一例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の押出機にかかわるシール構造の他の例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１　　シリンダー
２　　スクリュー
２ａ　フライト（螺旋）
３　　通過量制御手段
４　　スクリュー軸
５　　堰
６　　ベントホール
７　　固定部（セグメント）
７ａ　固定部の通路
８　　可動部（セグメント）
８ａ　可動部の通路

Claims

シリンダー内にスクリュー軸の外周に円筒形の堰が形成されるスクリューを収納し、被押出材料を押出成形する押出機であって、前記堰に対向するシリンダーの部位に、内周部に軸方向の複数の通路を形成する固定部と、内径がシリンダーの内径と同径であり、内周部に軸方向の複数の通路が形成されており、かつ周方向に回動自在な可動部とからなる前記被押出材料の通過量制御手段が設けられてなる押出機。
前記可動部の回動幅が前記通路の溝幅である請求項１記載の押出機。
前記固定部および可動部に形成される通路がスクリュー軸方向に対して５〜３５°に設定されている請求項１または２記載の押出機。
前記通過量制御手段の下流にベント域を有する請求項１、２または３記載の押出機。
シリンダー内にスクリュー軸の外周に円筒形の堰が形成されるスクリューを収納し、被押出材料を押出成形する押出機において、前記堰に対向するシリンダーの部位に設けられる、軸方向の複数の通路と該通路に対向する複数の通路との位相を変化させて、前記堰からの被押出材料の通過量を制御する通過量制御方法。