JP2004249517A - Extruder for thin-walled rubber and extrusion method using it - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置及び薄肉ゴムの押出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
所定の断面形状を有するゴムを押し出し成形するにあたり、製造するゴム押出装置は古くから知られている。その基本構成として、スクリュー押出機を備えており、供給されたゴム材料を混練し可塑化する。混練されたゴム材料はダイヘッドに送り込まれ、所定の断面形状を有するダイからゴムが押し出し成形される。例えば、空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴムを製造する場合には、トレッド部の断面形状に対応したダイヘッドを用いて、トレッドゴムを押し出し成形する。このゴムを成形ドラムに巻き付けることで、トレッドゴムのゴム層が形成される。あるいは、断面積の小さなストリップゴムを押し出し成形する。ストリップゴムの場合は、これを成形ドラム上に巻き付けていくことで、所定の断面形状のゴム層を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かかるゴムの押出装置(押出方法)の課題は次の通りである。上記のゴムの押出装置から押し出し成形されるゴムは、厚肉であり、薄肉のゴムではない。薄肉のゴムとは、例えば、0.3〜1mmレベルの厚さのシート状に形成されるゴムのことをいう。
【0004】
しかしながら、かかる薄肉のゴムをダイヘッドから押し出し成形すると、外観にしわが形成された薄肉ゴムが成形される。かかるしわが形成される理由は、薄肉ゴムの幅方向におけるゴム材料の流速が一定ではないからである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、外観にしわの形成されない品質のよい薄肉ゴムを押し出し成形することができる薄肉ゴムの押出装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る薄肉ゴムの押出装置は、
ート状の薄肉ゴムを押し出し成形するための薄肉ゴムの押出装置であって、
薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第1ダイと、
この第1ダイのすぐ上流側に配置され、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第2ダイとを備えたことを特徴とするものである。
【0005】
かかる薄肉ゴムの押出装置によれば、第1ダイと第2ダイとを備えており、第1ダイの断面開口は薄肉ゴムの断面形状に対応した形状を有している。また、第1ダイのすぐ上流側に第2ダイが配置されており、この第2ダイは、流速分布を均一に近づけるような断面形状を有している。理論的には、断面積が小さくなると流速が早くなり、断面積が大きくなると流速が小さくなる。よって、この点を考慮して流速分布が一定になるように第2ダイの断面形状を設定することができる。その結果、外観にしわの形成されない品質のよい薄肉ゴムを押し出し成形することができる薄肉ゴムの押出装置を提供することができる。
【0006】
本発明の好適な実施形態として、前記第2ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されているものがあげられる。
【0007】
ゴムの押出装置の場合、ダイヘッドの近傍では、流路の幅方向外側にいくほど流速が速くなる傾向がある。そこで、幅方向外側にいくほど断面高さを高くする(すなわち、 断面積が大きくなる)ことで、流速分布が一定になるようにすることができる。これにより、外観にしわの形成されない薄肉ゴムを押し出し成形することができる。
【0008】
本発明の別の好適な実施形態として、前記第1ダイ及び第2ダイにゴム材料を送り込むためのスクリューと、このスクリューの先端側に配置されるギヤーポンプとを備えているものがあげられる。
【0009】
厚さの薄いゴムを押し出し成形する場合は、高い成形圧力を必要とする。そこで、ギヤーポンプを用いてゴム材料を送り込むようにすることで、高い成形圧力を実現することができる。
【0010】
上記課題を解決するため本発明に係る薄肉ゴムの押出方法は、
スクリューによりゴム材料を混練して送り出すステップと、
前記スクリューにより送り込まれるゴム材料を、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第2ダイを通過させるステップと、
前記第2ダイを通過したゴム材料を、薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第1ダイから押し出すステップとを有することを特徴とするものである。
【0011】
本発明の好適な実施形態として、前記第2ダイは、薄肉ゴムの幅方向外側にいくほど、断面高さが大きくなるように断面形状が形成されているものがあげられる。
【0012】
本発明の別の好適な実施形態として、前記スクリューの先端側にギヤーポンプが配置されており、このギヤーポンプにより混練されたゴム材料を送り出すステップを有するものがあげられる。
かかる構成による薄肉ゴムの押出方法の作用・効果は、既に述べた通りである。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明に係る薄肉ゴムの押出装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図1は、押出装置の断面構成を示す模式図である。
【0014】
図1において、右側から順にスクリュー押出機2、ギヤーポンプ3、第1流路4、第2流路5、ダイヘッド6を備えている。スクリュー押出機2は、不図示のゴム材料供給口から供給されるゴム材料を混練・可塑化して前方に押出す。ギヤーポンプ3は、一対のギヤーにより構成され、スクリュー押出機2から供給されるゴム材料を更に混練・可塑化すると共に、定量のゴム材料を前方の流路に向けて送り出す。第1流路4と第2流路5とがギヤーポンプ3の前方に配置されるが、第1流路4は所定の大きな断面積を有している。第2流路5では、徐々に流路の断面積が小さくなっていく。
【0015】
図2は、ダイヘッド6(ダイを保持するホルダ)の詳細を示す拡大図である。ダイヘッド6の流路方向の一番先端に第1ダイ61が配置され、この第1ダイ61のすぐ上流側に第2ダイ62が配置される。このダイヘッド6からは薄肉のゴムが押し出し成形される。ここで薄肉とは、厚み5mm以下程度のものをいう。特には、0.05mm〜0.2mm程度の厚みのものをいう。かかる薄さにすれば、例えば、空気入りタイヤのインナーライナを製造するのに好適である他、種々の断面形状のゴム層を形成するのに都合がよいと考えられる。厚さの薄いゴム(ゴムシート)を適宜、成形ドラムに重ね巻きすることで多様な断面形状を有するゴム層を形成可能である。
【0016】
図3は、第1ダイ61を正面から見た図である。開口部61aの形状は、形成されるシート状の薄肉ゴムの断面形状にあわせて決められている。したがって、開口部61aの形状は横長の矩形に形成されている。
【0017】
図4、図5は第2ダイ62の構造を示している。第2ダイ62は、形成される薄肉ゴムの幅方向に沿ったゴム材料の流速分布を一定にするために設けられる。流速分布にムラが生じると、押し出し成形されるゴムの外観表面にしわが形成され、所望の品質のものが得られない。そこで、流速分布を一定にするために第2ダイ62を配置する。図4は、第1実施形態に係る第2ダイの構造を示す。(a)は正面図、(b)は側断面図、(c)は背面図、(d)は平面断面図である。開口部62aの形状は、流速分布を一定にするため、矩形には形成されない。幅方向の中央部分が最も断面高さが小さく、幅方向外側に行くほど断面高さが高くなるように設定している。また、図5の第2実施形態においても、幅方向外側に行くほど断面高さが高くなるように設定されている。この第1ダイ61や第2ダイ62の形状は、押し出し成形される薄肉ゴムのサイズ、材質等の変更に応じて設定されるものである。
【0018】
ダイヘッド6の内部にも第3流路63が形成されており、第2流路5と連結されている。第3流路63は、凹部に形成されており、第1ダイ61と第2ダイ62とを配置する場合(交換する場合)には、図2の右側からダイ61,62の脱着を行う。なお、各ダイ61,62については、特に固定させるための手段は必要ない。ゴム材料を押し出し成形する場合、図2の右側から圧力が作用するので、各ダイ61,62は、図2の左側へ押し付けられるように常に圧力が作用するからである。各ダイ61,62のみを交換するようにしたので、ダイヘッドの全体を交換しなくて良い。よって、仕様の変更に対しても容易に対応することができる。また、第2ダイ62の断面形状は、2次元曲線(ゴム材料の流れ方向において、どの部分の断面形状も同じ形状)であり、製作も容易である。
【0019】
第2流路5は、ダイアダプタ50の内部に形成されている。また、ダイヘッド6はダイアダプタ50にネジにより締結される。また、ゴムの場合は樹脂とは異なり粘度が高い。したがって、樹脂とは異なりゴムを薄肉に押し出し成形することは、一般的には困難であると考えられている。そこで、本発明においては、押出装置1としてギヤーポンプ3を使用している。ギヤーポンプ3を用いることで、高い押し出し圧力を実現でき、薄肉ゴムを狭い開口部61aから押出すことができる。
【0020】
<実施例>
次に、実際に薄肉ゴムの押し出し成形を行った結果を説明する。まず、ゴム材料としてCR系ゴムを使用した。このCR系ゴムの特性は下記のようになっている。
【0021】
ムーニー粘度=32ML(1+4)100℃
ムーニー粘度とは、JIS K 6300に準拠したものである。
見かけ粘度=600Pa・sec(1000sec−1:95℃、L/D=5)見かけ粘度とは、キャピラリーレオメータ試験(ASTM D 1703に準拠)で測定したものである。
ダイスウェル=41%(1000sec−1:95℃、L/D=5)
ダイスウェルとは、ストランド径/キャピラリー径である。(ASTM D 3835 参照)
ここでL/Dとは、キャピラリーの直径と長さの比を取ったものである。
【0022】
図6は、第2ダイ62がない状態で薄肉ゴムを押し出し成形した場合の、ゴムの外観表面を示す図である。幅方向における流速分布が一定していないので、表面に凹凸ができしわが形成されている。図7は、図3に示す第1ダイ61と、図4に示す第2ダイ62を設けた状態で薄肉ゴムを成形した例である。表面の凹凸はなくなっているが、幅方向両端部にしわが残っている。図8は、図3に示す第1ダイ61と、図5に示す第2ダイ62を設けた状態で薄肉ゴムを成形した例である。しわがなくなり、品質のよいゴムを成形することができる。このように、適切な構造の第2ダイ62を設けることで、流速分布を一定にし、表面にしわのないきれいな表面の薄肉ゴムを押し出し成形することができる。
【0023】
<別実施形態>
第1ダイ及び第2ダイの取り付け構造の別実施形態を説明する。図1と図2に示すダイヘッド60の場合、第1ダイ61と第2ダイ62を交換するには、ダイヘッド6をダイアダプタ5から取り外す必要がある。これに替えて、第1ダイ61をダイヘッド6の前側から脱着可能にしてもよい。すなわち、 第1ダイ61をネジにより前側から取り付けられるように構成しても良い。これにより、交換作業がさらに容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】薄肉ゴムの押出装置の断面構成を示す模式図
【図2】ダイヘッドの詳細を示す拡大図
【図3】第1ダイの形状を示す図
【図4】第1実施形態に係る第2ダイの構造を示す図
【図5】第2実施形態に係る第2ダイの構造を示す図
【図6】実験結果を示す図
【図7】実験結果を示す図
【図8】実験結果を示す図
【符号の説明】
1 薄肉ゴムの押出装置
2 スクリュー押出機
3 ギヤーポンプ
6 ダイヘッド
61 第1ダイ
61a 開口部
62 第2ダイ
62a 開口部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin rubber extruder and a thin rubber extrusion method for extruding a sheet-like thin rubber.
[0002]
[Prior art]
In extruding a rubber having a predetermined cross-sectional shape, a rubber extruder to be manufactured has been known for a long time. As a basic configuration thereof, a screw extruder is provided, and the supplied rubber material is kneaded and plasticized. The kneaded rubber material is fed into a die head, and rubber is extruded from a die having a predetermined cross-sectional shape. For example, in the case of producing a rubber constituting a tread portion of a pneumatic tire, the tread rubber is extruded and formed using a die head corresponding to a cross-sectional shape of the tread portion. By winding this rubber around a forming drum, a rubber layer of tread rubber is formed. Alternatively, a strip rubber having a small sectional area is extruded. In the case of a strip rubber, it is wound around a forming drum to form a rubber layer having a predetermined sectional shape.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The problems of such a rubber extruder (extrusion method) are as follows. The rubber extruded from the rubber extruder is thick and not thin rubber. The thin rubber refers to, for example, rubber formed into a sheet having a thickness of 0.3 to 1 mm level.
[0004]
However, when such a thin rubber is extruded and formed from the die head, a thin rubber having a wrinkled appearance is formed. The reason why such wrinkles are formed is that the flow velocity of the rubber material in the width direction of the thin rubber is not constant.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin rubber extruding apparatus and method capable of extruding high quality thin rubber having no wrinkles in appearance.
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems, the thin rubber extruder according to the present invention,
A thin-walled rubber extruder for extruding a thin rubber in a sheet form,
A first die having a cross-sectional opening corresponding to the cross-sectional shape of the thin rubber;
A second die disposed just upstream of the first die and having a cross-sectional shape such that the flow velocity distribution in the width direction of the thin rubber to be molded is made uniform.
[0005]
According to the thin rubber extruder, the first die and the second die are provided, and the cross-sectional opening of the first die has a shape corresponding to the cross-sectional shape of the thin rubber. Further, a second die is disposed immediately upstream of the first die, and the second die has a cross-sectional shape that makes the flow velocity distribution uniform. Theoretically, the flow velocity increases as the cross-sectional area decreases, and decreases as the cross-sectional area increases. Therefore, in consideration of this point, the cross-sectional shape of the second die can be set so that the flow velocity distribution becomes constant. As a result, it is possible to provide a thin rubber extruder capable of extruding high quality thin rubber having no wrinkles in appearance.
[0006]
As a preferred embodiment of the present invention, the second die has a cross-sectional shape formed such that the cross-sectional height increases as going outward in the width direction of the thin rubber.
[0007]
In the case of a rubber extruder, the flow velocity tends to increase near the die head as it goes outward in the width direction of the flow path. Therefore, the flow velocity distribution can be made constant by increasing the cross-sectional height (ie, increasing the cross-sectional area) as going outward in the width direction. Thereby, it is possible to extrude a thin rubber having no wrinkles formed in appearance.
[0008]
As another preferred embodiment of the present invention, one provided with a screw for feeding a rubber material into the first die and the second die, and a gear pump disposed at a tip side of the screw.
[0009]
Extrusion molding of a thin rubber requires a high molding pressure. Therefore, a high molding pressure can be realized by feeding the rubber material using a gear pump.
[0010]
In order to solve the above problems, the method for extruding a thin rubber according to the present invention,
Kneading the rubber material with a screw and sending it out,
Passing the rubber material fed by the screw through a second die having a cross-sectional shape such that the flow velocity distribution in the width direction of the thin rubber to be molded is made uniform.
Extruding the rubber material that has passed through the second die from the first die having a cross-sectional opening corresponding to the cross-sectional shape of the thin rubber.
[0011]
As a preferred embodiment of the present invention, the second die has a cross-sectional shape formed such that the cross-sectional height increases as going outward in the width direction of the thin rubber.
[0012]
As another preferred embodiment of the present invention, a gear pump is arranged at the tip end side of the screw, and has a step of sending out a rubber material kneaded by the gear pump.
The operation and effect of the method for extruding thin rubber with such a configuration are as described above.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A preferred embodiment of a thin rubber extruder according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of the extrusion device.
[0014]
1, a
[0015]
FIG. 2 is an enlarged view showing details of the die head 6 (holder for holding the die). The
[0016]
FIG. 3 is a view of the
[0017]
4 and 5 show the structure of the
[0018]
A
[0019]
The
[0020]
<Example>
Next, the result of actually extruding thin rubber will be described. First, CR rubber was used as a rubber material. The characteristics of this CR rubber are as follows.
[0021]
Mooney viscosity = 32ML (1 + 4) 100 ° C
Mooney viscosity is based on JIS K 6300.
Apparent viscosity = 600 Pa · sec (1000 sec −1 : 95 ° C., L / D = 5) The apparent viscosity is measured by a capillary rheometer test (based on ASTM D 1703).
Die swell = 41% (1000 sec −1 : 95 ° C., L / D = 5)
Die swell is the ratio of strand diameter / capillary diameter. (See ASTM D 3835)
Here, L / D is the ratio of the diameter to the length of the capillary.
[0022]
FIG. 6 is a diagram showing the external surface of the rubber when the thin rubber is extruded and formed without the
[0023]
<Another embodiment>
Another embodiment of the mounting structure of the first die and the second die will be described. In the case of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a cross-sectional configuration of a thin rubber extruder. FIG. 2 is an enlarged view showing details of a die head. FIG. 3 is a view showing a shape of a first die. FIG. FIG. 5 shows the structure of the second die according to the second embodiment. FIG. 6 shows the structure of the second die according to the second embodiment. FIG. 6 shows the structure of the experimental result. FIG. 7 shows the structure of the experimental result. Diagrams [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第1ダイと、
この第1ダイのすぐ上流側に配置され、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第2ダイとを備えたことを特徴とする薄肉ゴムの押出装置。A thin rubber extruder for extruding a sheet-like thin rubber, comprising:
A first die having a cross-sectional opening corresponding to the cross-sectional shape of the thin rubber;
A second die disposed immediately upstream of the first die and having a cross-sectional shape such that the flow velocity distribution in the width direction of the thin rubber to be molded is made uniform. .
スクリューによりゴム材料を混練して送り出すステップと、
前記スクリューにより送り込まれるゴム材料を、成形される薄肉ゴムの幅方向における流速分布を均一に近づけるような断面形状を有する第2ダイを通過させるステップと、
前記第2ダイを通過したゴム材料を、薄肉ゴムの断面形状に対応した断面開口を有する第1ダイから押し出すステップとを有することを特徴とする薄肉ゴムの押出方法。A thin rubber extrusion method for extruding a sheet-like thin rubber, the method comprising:
Kneading the rubber material with a screw and sending it out,
Passing the rubber material fed by the screw through a second die having a cross-sectional shape such that the flow velocity distribution in the width direction of the thin rubber to be molded is made uniform.
Extruding the rubber material that has passed through the second die from a first die having a cross-sectional opening corresponding to the cross-sectional shape of the thin rubber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003040622A JP2004249517A (en) | 2003-02-19 | 2003-02-19 | Extruder for thin-walled rubber and extrusion method using it |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2003
- 2003-02-19 JP JP2003040622A patent/JP2004249517A/en not_active Withdrawn
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