JP2005238653A

JP2005238653A - ゴム押出し装置

Info

Publication number: JP2005238653A
Application number: JP2004052012A
Authority: JP
Inventors: Isao Oiwa; 勇夫大岩
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】混練り性能と押出加工性能との双方に優れ、かつゴム流れを円滑化しうる。
【解決手段】主流路３に収納されかつストレート軸部４Ａにテーパ軸部４Ｂを連接した主スクリュー軸４と、前記ストレート軸部４Ａの近傍に先端部分６ｅが位置しかつ副流路５に収納されるテーパスクリュー軸１１からなる副スクリュー軸６とを具える。前記副流路５の先端領域１５は、副スクリュー軸６の前方に立ち塞がるとともに、主流路３の軸心に対して、スクリュー軸４、６間の交差角度αよりも１０°以上大きい角度βで主流路３の内周面３Ｓと交わる案内面部１７とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、二軸テーパスクリュ押出機と一軸スクリュ押出機との双方の利点を有し、優れた混練り性を発揮しながら押出加工を高精度で行ういるゴム押出し装置に関する。

ゴムの押出加工では、素練りされた材料ゴムを、例えば特許文献１などに記載の二軸テーパスクリュ押出機ａ（図７）等に投入し、この二軸テーパスクリュ押出機ａ内で加硫剤などの薬剤と前記材料ゴムとを混練りするとともに、そこから連続的に押し出してゴムの押出加工を行う場合がある。

しかし、二軸テーパスクリュ押出機ａでは、混練り性能に優れている反面、押出圧力が低いため高精度の押出加工を行うことが難しい。そこで近年、前記二軸テーパスクリュ押出機ａにおける一方のテーパスクリュ軸ｂの先端に、ストレートスクリュ部ｂ１（１点鎖線で示す）を延設し、混練り性能と押出加工性能との双方に優れるゴム押出し装置の開発が望まれている。しかし、係る構造のものは、他方のテーパスクリュ軸によって押進されるゴムと、一方のテーパスクリュ軸により押進されるゴムとを合流させることが難しく、ゴム流れの円滑さに劣るという問題がある。
特開２００１−３６０２０１号公報

そこで本発明は、混練り性能と押出加工性能との双方に優れるとともに、ゴム流れを円滑化しうるゴム押出し装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、ハウジングと、このハウジングに設けられ前端にノズルを含むヘッド部を取り付けうる主流路に収納される主スクリュー軸と、前記ノズルと隔てた後方で該主流路に傾いて交わる副流路に収納されるとともに前記主スクリュー軸近傍に位置する先端部分から後方に向かって太さが漸増するテーパスクリュー軸からなる副スクリュー軸とを含み、
かつ前記主スクリュー軸は、その先端部分から前記主流路と副流路との交わり部分をこえて後方にのびる太さ一定のストレート軸部と、該ストレート軸部に一連に連なり後方に向かって太さが漸増するテーパ軸部とからなるとともに、
前記副流路は、副スクリュー軸の先端部分が入る先端領域と、それに後方で続く副流路傾斜領域とからなり、
かつ前記先端領域は、前記主スクリュー軸の軸心と副スクリュー軸の軸心とを含む面内において、前記主流路の軸心に対して、前記主スクリュー軸と副スクリュー軸との交差角度αよりも１０°以上大きい角度βで前記主流路の内周面と交わる案内面部としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記角度βは、４５〜９０゜であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記ハウジングは、前記先端領域を形成する案内面部材を取り外し可能に具えたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記ハウジングは、ベッドに固定され前記主スクリュー軸と副スクリュー軸とが配される基部と、前記先端領域を含めて離脱し前記ストレート軸部と副スクリュー軸の先端部分を露出させうる移動部分とを含み、
かつ該移動部分は、前記ベッドに設けた走行台を介して前記基部に接離しうるとともに、前記移動部分に前記先端領域を形成したことを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記案内面部は、凹曲面状に湾曲することを特徴としている。

又請求項６の発明では、前記主スクリュー軸と副スクリュー軸とは、該主スクリュー軸と副スクリュー軸とをそれぞれ調温しうる温度調整手段を含み、その温度差によりゴム停滞を防ぐゴム流動手段を具えることを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、混練り性能と押出加工性能との双方に優れ、かつゴム流れを円滑に行うことができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明のゴム押出し装置の平面図、図２はその側面図である。
図１において、ゴム押出し装置１は、ベッドＦに保持されるハウジング２と、このハウジング２に設けられた主流路３に収納される主スクリュー軸４と、前記主流路３に傾いて交わる副流路５に収納される副スクリュー軸６とを含んで形成される。

なお前記ハウジング２の前端には、前記主流路３に通じ、この主流路３からの混練ゴムを所望の断面形状に成形して押し出す押出加工用のノズル７Ａを含むヘッド部７が取り付けられる。本例では、前記ヘッド部７から所望断面形状のゴムストリップを連続的に押し出す場合を例示しているが、ノズル先端にさらにカッタ刃を設けてペレットを形成する如く構成することもできる。又ハウジング２の後端には、モータ９によって作動し前記主スクリュー軸４と副スクリュー軸６とを回転駆動するギヤボックス等の駆動伝達手段８が取り付けられる。

次に、前記主スクリュー軸４は、その先端部分４ｅから前記主流路３と副流路５との交わり部分１０をこえて後方にのびる太さ一定のストレート軸部４Ａと、該ストレート軸部４Ａに一連に連なり後方に向かって太さが漸増するテーパ軸部４Ｂとから形成される。前記「太さ」とは、スクリュ羽根を含んだ太さであって、このスクリュ羽根を除いた基軸部分の太さも、ストレート軸部４Ａでは一定、かつテーパ軸部４Ｂではテーパ状としている。なおスクリュ羽根においては、基軸部分からの突出高さ及び螺旋ピッチを、ストレート軸部４Ａでは一定とし、かつテーパ軸部４Ｂでは、突出高さ及び螺旋ピッチを後方に向かって漸増している。

又前記副スクリュー軸６は、前記ストレート軸部４Ａの近傍に位置する先端部分６ｅから後方に向かって太さが漸増する所謂テーパスクリュー軸１１によって形成される。この副スクリュー軸６も前記テーパ軸部４Ｂと同様、基軸部分はテーパ状であり、かつスクリュ羽根の突出高さ及び螺旋ピッチは後方に向かって漸増している。本例では、前記主スクリュー軸４の軸心と副スクリュー軸６の軸心との交差角度αは、１０〜３０°であって、この交差角度αの二等分線ｊを中心として、前記テーパ軸部４Ｂを副スクリュー軸６と線対称で形成している。このとき、各スクリュー軸４、６を逆回転することにより、材料ゴムへの噛み込み性が高まり、優れた混練り性能を発揮することができる。

又「前記先端部分６ｅがストレート軸部４Ａの近傍に位置する」とは、図３に前記交わり部１０を拡大して示すように、ストレート軸部４Ａの外周面と、前記先端部分６ｅ（スクリュ羽根を含む）の外周面との間の間隙ｄが、前記ストレート軸部４Ａの外径Ｄの１．０〜１０％の範囲であることを意味し、この先端部分６ｅにおいてストレート軸部４Ａの外周面と最も接近している。

又前記主流路３の内周面３Ｓ、及び副流路５の内周面５Ｓは、図４（Ａ）〜（Ｃ）に図１のＩ−Ｉ線〜III −III 線断面図を示すように、それぞれ収納する主スクリュー軸４の外周面、及び副スクリュー軸６の外周面と近接して形成されている。なおホッパ１２の材料ゴム投入口１２Ａにおいて、主流路３と副流路５とは広く上開口するとともに、主流路３と副流路５との間は前記内周面５Ｓの下端からのびる水平な継ぎ面ＳＬによって互いに導通している。なお図４（Ｃ）の如く、ホッパ１２以外の位置では、主流路３と副流路５との間は、前記内周面５Ｓの下端及び上端からのびる水平な継ぎ面ＳＬ、ＳＵによって互いに導通している。

又前記副流路５は、図３の如く、前記副スクリュー軸６の先端部分６ｅが入る先端領域１５と、それに後方で続く副流路傾斜領域１６とからなり、本例では、スクリュ羽根に面する範囲を副流路傾斜領域１６で形成している

又先端領域１５は、前記副流路５の前方を立ち塞ぐ前壁であって、少なくとも前記副スクリュー軸６の軸心と交差する位置まで主流路３側に迫り出している。しかも、この前壁である先端領域１５は、前記主スクリュー軸４の軸心と副スクリュー軸６の軸心とを含む面（図３の断面）内において、前記主流路３の軸心に対して角度βで前記主流路３の内周面３Ｓと交わる案内面部１７として形成される。この案内面部１７として、本例の如く、凹曲面状に滑らかに湾曲する湾曲面とするのが好ましいが、要求により直線状のびる傾斜面とすることもできる。ここで前記角度βは、前記交差角度αよりも少なくとも１０°以上大であることが必要であり、好ましくは前記角度βを４５〜９０゜の範囲、さらに好ましくは６０〜９０゜の範囲に設定する。なお案内面部１７が湾曲面の場合には、前記角度βは、前記内周面３Ｓとの交点における接線の角度を意味する。

このように構成した本実施形態のゴム押出し装置１は、投入された材料ゴムを、前記テーパ軸部４Ｂと副スクリュー軸６との間で強力に噛み込みでき、薬剤の分散性を高め優れた混練性能を発揮しうる。

又副スクリュー軸６に巻き付いて前進するゴムは、主スクリュー軸４側のゴムと合流する際、前記案内面部１７にぶつかって進路変えし、主スクリュー軸４側に横移動することにより、主スクリュー軸４側のゴムに強く押し付けられることとなる。その結果、合流した双方のゴムが、互いに良く混ざり合い、円滑かつ安定したゴム流れを確保することが可能となる。このとき、前記案内面部１７が、凹曲面状、好ましくは本例の如き半球面状をなすことにより、さらにスムーズなゴムの横移動が達成されるためより好ましいものとなる。なお前記角度β、αの角度差（β−α）が、１０°未満、及び前記角度βが４５°未満では、前記主スクリュー軸４側のゴムへの押し付け力が弱くなり、合流したゴムがよく混ざり合えずに、副スクリュー軸６側のゴムの停滞を招く傾向となる。

又合流し互いに混ざり合ったゴムは、前記ストレート軸部４Ａによってさらに混練りされるとともに、強い押出力が付与される。従って、粘性の高いゴム材料に対しても、種々な断面形状に高精度を有して押出加工しうるなど、優れた押出加工性能を発揮できる。

ここで、本実施形態のゴム押出し装置１では、前記案内面部１７（先端領域１５）に、副スクリュー軸６側のゴムが強くぶつかるため、この案内面部１７にゴムが押付けられて付着する傾向にある。又この付着ゴムは成長して厚さを増すとともに、案内面部１７から剥がれ落ちて異物として混練ゴム中に混入するなど、ゴム品質を低下させる恐れを招く。そこで本例では、前記ハウジング２に、前記案内面部１７を形成する案内面部材１８を、取り外し可能に取り付けている。なお要求によっては、取り外し可能とはせずに前記ハウジング２の内面を直接加工して、前記案内面部１７をハウジング２と一体に形成することもできる。

本例では、前記案内面部材１８は、図３、５に示すように、前記ハウジング２の側面にボルト等により固定される取付け板部１９と、この取付け板部１９から突出する壁板部２０とを具えるＴ字状をなし、該壁板部２０の先端２０ｅを、前記内周面３Ｓと同一の円弧面で形成している。又壁板部２０の後面に、前記案内面部１７を凹設している。このように、案内面部材１８を取り外し可能に形成することにより、付着ゴムの有無の確認、及び付着ゴムの除去、清掃を容易に行いうるとともに、案内面部１７への加工、処理を容易とするという利点が生まれる。そのため、案内面部１７に、例えば研磨処理を施すなど表面粗さを密にすることができ、又テフロン（デュポン社の商標）でコーティングなどの離型処理を容易に施すことも可能となる。

又本例では、前記主スクリュー軸４と、副スクリュー軸６とに、該主スクリュー軸４と副スクリュー軸６とをそれぞれ独立して調温しうる温度調整手段２１（図３）を設けている。この温度調整手段２１としては、各スクリュー軸４、６内にスチームや温水などの熱媒体を通す熱媒体方式、及びスクリュー軸４、６内に電熱ヒータなどを埋設するヒータ方式などが適宜採用しうる。そして、前記スクリュー軸４、６間に温度差を持たせて主スクリュー軸４側のゴムの流動性と副スクリュー軸６側のゴムの流動性とを相違せしめ、これによって前記合流に際してのゴム停滞を緩和させるゴム流動手段２２を、前記温度調整手段２１と、各スクリュー軸４、６の温度を測定する温度センサ、及び各スクリュー軸４、６の温度を制御するコントローラ等と協同して構成している。

次に、図６（Ａ）、（Ｂ）に本発明のゴム押出し装置１の他の実施例を例示する。本例では、前記ハウジング２は、ベッドＦに固定され前記主スクリュー軸４と副スクリュー軸６とが配される基部２Ａと、前記案内面部１７を含めて基部２Ａから離脱でき前記ストレート軸部４Ａと副スクリュー軸６の先端部分６ｅとを露出させうる移動部分２Ｂとを含んで形成される。

なお前記移動部分２Ｂは、前記ベッドＦに設けた走行台２３に支持され、該走行台２３が主スクリュー軸４の軸心方向に平行移動することにより前記基部２Ａに接離できる。又移動部分２Ｂには、その接離面２Ｂｓに前記案内面部１７が形成されており、従って、移動部分２Ｂの離間状態において、案内面部１７を露出でき、付着ゴムの確認、及び付着ゴムの除去、清掃を行いうる。

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、ゴムを含む種々のエラストマ材料の押出加工に用いうる等、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明のゴム押出し装置を示す平面図である。その側面図である。交わり部を先端領域とともに示す拡大断面図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、主流路を及び副流路を示す図１のＩ−Ｉ線〜III−III線断面図である。案内面部材を示す三面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、ゴム押出し装置の他の実施例を示す平面図及び側面図である。従来技術を説明する二軸テーパスクリュ押出機の略平面図である。

符号の説明

２ハウジング
２Ａ基部
２Ｂ移動部分
３主流路
４主スクリュー軸
４Ａストレート軸部
４Ｂテーパ軸部
５副流路
６副スクリュー軸
７ヘッド部
７Ａノズル
１０交わり部分
１１テーパスクリュー軸
１５先端領域
１６副流路傾斜領域
１７案内面部
１８案内面部材
２１温度調整手段
２２ゴム流動手段
２３走行台
Ｆベッド

Claims

ハウジングと、このハウジングに設けられ前端にノズルを含むヘッド部を取り付けうる主流路に収納される主スクリュー軸と、前記ノズルと隔てた後方で該主流路に傾いて交わる副流路に収納されるとともに前記主スクリュー軸近傍に位置する先端部分から後方に向かって太さが漸増するテーパスクリュー軸からなる副スクリュー軸とを含み、
かつ前記主スクリュー軸は、その先端部分から前記主流路と副流路との交わり部分をこえて後方にのびる太さ一定のストレート軸部と、該ストレート軸部に一連に連なり後方に向かって太さが漸増するテーパ軸部とからなるとともに、
前記副流路は、副スクリュー軸の先端部分が入る先端領域と、それに後方で続く副流路傾斜領域とからなり、
かつ前記先端領域は、前記主スクリュー軸の軸心と副スクリュー軸の軸心とを含む面内において、前記主流路の軸心に対して、前記主スクリュー軸と副スクリュー軸との交差角度αよりも１０°以上大きい角度βで前記主流路の内周面と交わる案内面部としたことを特徴とするゴム押出し装置。
前記角度βは、４５〜９０゜であることを特徴とする請求項１記載のゴム押出し装置。
前記ハウジングは、前記先端領域を形成する案内面部材を取り外し可能に具えたことを特徴とする請求項１又は２記載のゴム押出し装置。
前記ハウジングは、ベッドに固定され前記主スクリュー軸と副スクリュー軸とが配される基部と、前記先端領域を含めて離脱し前記ストレート軸部と副スクリュー軸の先端部分を露出させうる移動部分とを含み、かつ該移動部分は、前記ベッドに設けた走行台を介して前記基部に接離しうるとともに、前記移動部分に前記先端領域を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のゴム押出し装置。
前記案内面部は、凹曲面状に湾曲することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のゴム押出し装置。
前記主スクリュー軸と副スクリュー軸とは、該主スクリュー軸と副スクリュー軸とをそれぞれ調温しうる温度調整手段を含み、その温度差によりゴム停滞を防ぐゴム流動手段を具えることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のゴム押出し装置。