JP2016215414A - Rubber extruder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム押出装置に関し、さらに詳しくは、簡易な構成でありながら、押し出されたゴム押出物の押出方向の収縮を短時間に抑制することができるゴム押出装置に関するものである。 The present invention relates to a rubber extrusion device, and more particularly to a rubber extrusion device capable of suppressing shrinkage in the extrusion direction of an extruded rubber extrudate in a short time while having a simple configuration.
タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム押出装置によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。ゴム押出装置では、内設されたスクリューによって未加硫ゴムを可塑化し、先端のダイに形成された押出口から押し出すことにより、所定形状に型付けされたゴム押出物にする。このゴム押出物は、冷却後に所定長さに切断される。ゴムは粘弾性特性を有するので、押出し工程での歪をエネルギーとして内部に溜め込み、これが原因となって切断した後、主に、押出し方向に収縮(シュリンク)する。収縮が過大になると、予め設定された寸法との差異が大きくなり、後工程で支障が生じるという問題がある。 When manufacturing rubber products such as tires, there is an extrusion process in which unvulcanized rubber is extruded by a rubber extrusion device. In the rubber extrusion device, the unvulcanized rubber is plasticized by an internal screw, and is extruded from an extrusion port formed in the die at the tip to form a rubber extrudate molded into a predetermined shape. This rubber extrudate is cut to a predetermined length after cooling. Since rubber has viscoelastic properties, the strain in the extrusion process is stored in the interior as energy, and after cutting due to this, it shrinks (shrinks) mainly in the extrusion direction. If the shrinkage is excessive, a difference from a preset dimension becomes large, and there is a problem that troubles occur in a subsequent process.
このような問題を解決する方法は、従来、種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、押出機の下流側に配置した振動装置によって、ゴム押出物に振動を与えてゴムの収縮速度を早くする。このようにしてゴム押出物を十分に収縮させることにより、後工程での収縮を防止している。 Various methods for solving such problems have been proposed in the past (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, the rubber extrudate is vibrated by a vibration device arranged on the downstream side of the extruder to increase the shrinkage speed of the rubber. In this way, the rubber extrudate is sufficiently shrunk to prevent shrinkage in the subsequent process.
その他の対策として、押出機の下流側に複数の搬送コンベヤを直列に配置して、下流の搬送コンベヤ程、搬送速度を遅く設定する方法が知られている。この方法では、搬送コンベヤを乗り移る際にゴム押出物を強制的に収縮させることにより、後工程での収縮を防止している。しかしながら、これら従来の対策では、装置が大掛かりになり、また、収縮を抑えるまでに要する時間が長くなるという問題がある。 As another countermeasure, a method is known in which a plurality of transport conveyors are arranged in series on the downstream side of the extruder, and the downstream transport conveyor and the transport speed are set slower. In this method, the rubber extrudate is forcibly contracted when the transfer conveyor is transferred to prevent contraction in the subsequent process. However, with these conventional measures, there is a problem that the apparatus becomes large and the time required to suppress the shrinkage becomes long.
本発明の目的は、簡易な構成でありながら、押し出されたゴム押出物の押出方向の収縮を短時間に抑制することができるゴム押出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber extrusion device capable of suppressing the shrinkage in the extrusion direction of an extruded rubber extrudate in a short time while having a simple configuration.
上記目的を達成するため本発明のゴム押出装置は、筒状のシリンダと、このシリンダ内に配置されるスクリューと、このシリンダの先端に設置されるヘッドと、このヘッドの先端部に配置され押出口を有するダイとを備えたゴム押出装置において、前記押出口の前端面から前方への突出量が10mm以内の所定位置から前記シリンダ側に向かって延在する整流体を少なくとも前記ダイに形成された押出流路の内部に設置し、前記押出流路と前記整流体との厚さ方向のすき間および前記押出流路と前記整流体との幅方向のすき間に、前記スクリューにより押し出されたゴムを通過させて前記押出口から押し出す構成にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a rubber extrusion device according to the present invention comprises a cylindrical cylinder, a screw disposed in the cylinder, a head installed at the tip of the cylinder, and a pusher disposed at the tip of the head. In the rubber extrusion apparatus including a die having an outlet, at least the rectifying body extending toward the cylinder side from a predetermined position within a forward projection amount of 10 mm or less from the front end surface of the extrusion port is formed on the die. The rubber pushed out by the screw is installed inside the extrusion flow path, and in the gap in the thickness direction between the extrusion flow path and the rectification body and in the width direction gap between the extrusion flow path and the rectification body. It is configured to pass through and push out from the extrusion port.
本発明によれば、ダイに形成された押出流路の内部に整流体を設置して、押出流路と整流体の厚さ方向の間のすき間および押出流路と整流体の幅方向の間のすき間に、スクリューにより押し出されたゴムを通過させることにより、このゴムは押出流路の内面および整流体の表面と接触しつつ押出口から押し出されることになる。このゴムの押出流路の内面および整流体の表面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。これら部分は、押し出された際に、この歪に起因して押出方向に伸びる挙動を示すので、結果的にゴム押出物の収縮を抑えることができる。しかも、整流体を押出口の前端面から突出させているので、ゴムには押出方向と直交する方向の歪を最大限に残留させることができ、これに伴って、ゴム押出物の収縮を抑える効果が増大する。即ち、大掛かりな構造を必要とすることなく、整流体を設けた簡易な構成でありながら、押出し直後からゴム押出物の押出方向の収縮を抑制できる。これにより、短時間で十分にゴム押出物の収縮を抑えることが可能になる。 According to the present invention, the rectifying body is installed inside the extrusion flow path formed in the die, and the gap between the extrusion flow path and the thickness direction of the rectification body and between the extrusion flow path and the width direction of the rectification body are set. By passing the rubber extruded by the screw between the gaps, the rubber is extruded from the extrusion port while being in contact with the inner surface of the extrusion flow path and the surface of the rectifier. The strain in the direction orthogonal to the extrusion direction remains in the portion in contact with the inner surface of the rubber extrusion channel and the surface of the rectifier. When these portions are extruded, they exhibit a behavior of extending in the extrusion direction due to this strain, and as a result, shrinkage of the rubber extrudate can be suppressed. In addition, since the rectifier is protruded from the front end surface of the extrusion port, the rubber can be left with the maximum strain in the direction orthogonal to the extrusion direction, and accordingly, the shrinkage of the rubber extrudate is suppressed. The effect is increased. That is, the shrinkage of the rubber extrudate in the extruding direction can be suppressed immediately after extrusion, while having a simple configuration provided with a rectifier without requiring a large structure. This makes it possible to sufficiently suppress the shrinkage of the rubber extrudate in a short time.
また、整流体が、前記押出口の前端面から前方への突出量が10mm以内の所定位置からシリンダ側に向かって延在することで、押出流路と整流体の間のすき間を通過したゴム押出物は、押出口の前端面の近傍位置である整流体の前端を通過した直後に一体化するのでゴム押出物は整流体によって分割されたままになることがない。それ故、ゴム押出物を後工程で支障なく使用することができる。 Moreover, the rubber | gum which passed through the clearance gap between an extrusion flow path and a rectification | straightening body because the rectification | straightening body extends toward the cylinder side from the predetermined position where the protrusion amount to the front from the front-end surface of the said extrusion opening is within 10 mm. Since the extrudate is integrated immediately after passing through the front end of the rectifying body, which is in the vicinity of the front end face of the extrusion port, the rubber extrudate does not remain divided by the rectifying body. Therefore, the rubber extrudate can be used without difficulty in the subsequent process.
ここで、例えば、前記整流体の延在長さが10mm以上である仕様にする。この仕様によれば、整流体の表面に接触するゴムの部分に対して、押出方向と直交する方向の歪を十分に与えることができる。そのため、ゴム押出物の押出方向の収縮を抑制するには有利になる。 Here, for example, the extension length of the rectifier is set to 10 mm or more. According to this specification, distortion in a direction orthogonal to the extrusion direction can be sufficiently applied to the rubber portion that contacts the surface of the rectifying body. Therefore, it is advantageous for suppressing shrinkage in the extrusion direction of the rubber extrudate.
前記整流体は例えば板状にする。板状の整流体にすることで通過するゴムに対する抵抗が過大になることを防止できるので、円滑な押出作業が確保できる。前記整流体は、例えばその板厚方向を前記押出口の厚さ方向に向けて配置する。或いは、前記整流体は、その板厚方向を前記押出口の幅方向に向けて配置することもできる。 For example, the rectifier is plate-shaped. Since the resistance to the rubber passing therethrough can be prevented by using a plate-like rectifier, a smooth extrusion operation can be ensured. For example, the plate body is arranged with its plate thickness direction facing the thickness direction of the extrusion port. Alternatively, the rectifier may be arranged with its plate thickness direction facing the width direction of the extrusion port.
以下、本発明のゴム押出装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a rubber extrusion device of the present invention is explained based on an embodiment shown in a figure.
図1〜図3に例示する本発明のゴム押出装置1は、筒状のシリンダ2と、シリンダ2の内部に配置されるスクリュー4と、シリンダ2の先端に設置されるヘッド3とを備えている。ヘッド3の先端にはダイ5が取り付けられている。ダイ5には押出口6が形成され、押出口6の前方には引き取りコンベヤ9が配置されている。
A rubber extrusion device 1 of the present invention illustrated in FIGS. 1 to 3 includes a
押出口6の前端面から前方に所定寸法aだけ突出した所定位置からシリンダ2側に向かって整流体8が延在している。整流体8の延在長さbは、例えば10mm以上である。この整流体8は平板状であり、少なくともダイ5に形成された押出流路7の内部に設置される。この整流体8から下方に延びる接続部8aを介して、整流体8はダイ5に固定されていて、ダイ5およびヘッド3に形成された押出流路7に跨って延在している。整流体8は、ダイ5に形成された押出流路7のみに延在させることもできるが、ダイ5およびヘッド3に形成された押出流路7の内部に設置するとよい。
A
所定寸法aは0mm超10mm以下に設定される。延在長さbの上限値は例えば100mm程度であるが、これに限定されない。また、整流体8は、押出口6の前端面からシリンダ側2に向かって10mm以上延在させることが好ましい。
The predetermined dimension a is set to more than 0 mm and not more than 10 mm. The upper limit value of the extension length b is, for example, about 100 mm, but is not limited to this. Moreover, it is preferable to extend the rectifying
この実施形態では、1枚の平板状の整流体8が板厚方向を押出口6の厚さ方向に向けて配置されて、押出口6の幅方向中央部に配置されている。押出流路7と整流体8との幅方向のすき間w、wは10mm以上である。左右のすき間w、wは異ならせることもできるが同じにするとよい。押出流路7と整流体8との厚さ方向のすき間t1、t2はそれぞれ0.5mm以上である。上下のすき間t1、t2は異ならせることもできるが同じにするとよい。
In this embodiment, a single flat plate-like rectifying
生産ラインでこのゴム押出装置1によってゴム押出物Rを押し出す際には、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤を押出機1に投入する。これら材料は回転するスクリュー4により混合、混練される。混合、混練された未加硫ゴムは、ある程度柔らかくなって(可塑化されて)押出口6から押出口6の断面形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Rとしてシート状に押し出される。
When extruding the rubber extrudate R by the rubber extrusion device 1 in the production line, a predetermined amount of unvulcanized rubber and compounding agent are charged into the extruder 1. These materials are mixed and kneaded by the rotating
この際に、スクリュー4により前方に押し出されたゴムが、押出流路7と整流体8の間のすき間w、w、t1、t2を通過して押出口6から押し出される。即ち、スクリュー4によってシリンダ2側から押し出されたゴムは、押出流路7の内面および整流体7の表面と接触しつつ押出口6から押し出される。
At this time, the rubber pushed forward by the
ここで、従来のゴム押出装置では、ゴム押出物Rは、押出流路7の内面に接触しつつ押出口6から押出される。この際に、押出流路7の内面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。本発明の発明者は、従来のゴム押出装置による多数のゴム押出物Rの形状を観察、分析することにより、図4に例示するように、この歪が残留した部分は、押し出された際に、この歪に起因して先端方向(押出方向)に伸びる挙動を示すことを知得した。
Here, in the conventional rubber extrusion apparatus, the rubber extrudate R is extruded from the
そのため、ゴム押出物Rの先端部は、外周部分が相対的に先端方向(押出方向)に突出し、断面中央部が相対的に後方に窪んだ形状になる。即ち、ゴム押出物Rを押出す直前に押出方向と直交する方向に歪を残留させると、押出後にその部分が押出方向に伸び、これに伴って、収縮しようとする断面中央部の収縮を抑制する。本発明はこの原理を利用している。 Therefore, the tip of the rubber extrudate R has a shape in which the outer peripheral portion relatively protrudes in the tip direction (extrusion direction) and the central portion of the cross section is relatively recessed backward. That is, if a strain is left in the direction orthogonal to the extrusion direction immediately before the rubber extrudate R is extruded, the portion extends in the extrusion direction after extrusion, and accordingly, shrinkage of the central portion of the cross section to be contracted is suppressed. To do. The present invention utilizes this principle.
図5に例示するように本発明のゴム押出装置1では、押出流路7の内面および整流体8の表面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。この歪が残留した部分が、押し出された際に、この歪に起因して押出方向に伸びる挙動を示すので、従来に比して、押出方向に伸びる部分が増大する。その結果、収縮しようとする断面中央部の収縮が抑制されて、全体として、ゴム押出物Rの収縮が抑制されることになる。
As illustrated in FIG. 5, in the rubber extrusion device 1 of the present invention, strain in a direction orthogonal to the extrusion direction remains in a portion that contacts the inner surface of the
しかも、本発明では、整流体8を押出口6の前端面から突出させているので、ゴムには押出方向と直交する方向の歪を最大限に残留させることができる。これに伴って、ゴム押出物Rの収縮を抑える効果が最大限に増大させることができる。
Moreover, in the present invention, since the rectifying
それ故、本発明のゴム押出装置1によれば、大掛かりな構造を必要とすることなく、整流体8を設けた簡易な構成でありながら、押出し直後からゴム押出物Rの押出方向の収縮を抑制することが可能になる。即ち、引き取りコンベヤ9の上で、ゴム押出物Rが十分に収縮させるために長時間待つ等の処理をしなくても、短時間に収縮が収まる。それ故、従来に比して短時間で十分にゴム押出物Rの収縮を抑えることが可能になる。
Therefore, according to the rubber extrusion device 1 of the present invention, the rubber extrudate R is contracted in the extrusion direction immediately after extrusion, while having a simple structure provided with the rectifying
しかも、整流体8の押出口6の前端面から前方への突出寸法aは10mm以下であり、ゴム押出物Rは、押出流路7と整流体8との厚さ方向のすき間t1、t2および押出流路7と整流体8との幅方向のすき間w、wを通過して押し出されるので、整流体8によって一次的に分割されたゴムは、押し出された流れのなかで、分割された後ですぐに分割面どうしが自然に接合して一体化する。即ち、整流体8によって分割された未加硫ゴムのスウェル(広がろうとする性質)によって、ゴム押出物Rの分割面どうしが自動的に接合する。
In addition, the forward projecting dimension a from the front end face of the
したがって、ゴム押出物Rの分割面どうしが接合することにより分割面は消滅し、引き取りコンベヤ9によって次工程に搬送される。それ故、ゴム押出物Rはそのまま製造ラインの次工程に送って使用することができる。
Therefore, when the split surfaces of the rubber extrudate R are joined, the split surfaces disappear and are conveyed to the next process by the take-up
整流体8の延在長さbを10mm以上にすると、整流体8の表面に接触するゴムの部分に対して、押出方向と直交する方向の歪を十分に与えることができる。そのため、ゴム押出物Rの押出方向の収縮を抑制するには有利になる。適切な延在長さbは例えば、10mm〜50mmである。
When the extending length b of the rectifying
整流体8の前端位置は、押出口6の前端面から前方に10mm超の位置に設定すると、ゴム押出物Rは整流体8によって分割されたままの状態になる可能性が高くなり、後工程での使用に支障が生じる。それ故、この所定寸法aを10mm以下に設定することで、後工程で支障なくそのまま使用できるゴム押出物Rを得ることができる。
If the front end position of the rectifying
整流体8は板状の他、円柱状は円錐状、角錐状など様々な形状にすることができる。板状の整流体8にすることで通過するゴムに対する抵抗が過大になることを防止できるので、円滑な押出作業が確保できる。平板状の整流体8は、相対的に面積が大きい平面が押出流路7の相対的に面積が大きい内面に対向するように、押出流路7の延設方向に沿った向きに延在させる。例えば、断面四角形状の押出流路7の場合は断面四角形状の整流体8を使用し、断面円形状の押出流路7の場合は断面円形状の整流体8を使用して、押出流路7と整流体8の断面形状どうしは同じ形状(相似形状)にする。
In addition to the plate shape, the rectifying
また、押出流路7の断面積に対して整流体8の断面積が過大になると、ゴムに対する抵抗が過大になり、ゴム温度が高くなり過ぎる、或いは、整流体8に過大な外力が作用する等の問題が生じる。そのため、押出流路7の断面積に対する整流体8の断面積が占める割合は40%以下が好ましく、より好ましくは5%〜30%、さらに好ましくは5%〜20%にする。
If the cross-sectional area of the rectifying
複数の整流体8を設けることもできる。この場合、押出流路7の断面視で、整流体8の表面と押出流路7の内面との最大離間距離、隣り合う整流体8どうしの最大離間距離が100mm以下になるように配置にすることが好ましい。具体的には、押出口6が幅寸法300mm、高さ寸法50mmの長方形状の場合、押出流路7には例えば幅寸法10mm、高さ寸法5mmの3つの整流体8を幅方向に配置し、互いの幅方向間隔、最も右側の整流体8と押出口6の右内面、最も左側の整流体8と押出口6の左内面がそれぞれ等間隔になるようにすることが好ましい。
A plurality of rectifying
図6、7に例示するゴム押出装置1の実施形態は、先の実施形態とは整流体8の仕様のみが異なっている。この実施形態では、平板状の1枚の整流体8がその板厚方向を押出口6の幅方向に向けて、押出口6の幅方向中央部に配置されている。整流体8の先端下方の隅に切欠部8bが形成されている。
The embodiment of the rubber extrusion device 1 illustrated in FIGS. 6 and 7 is different from the previous embodiment only in the specifications of the rectifying
整流体8は、押出口6の前端面から前方に所定寸法aだけ突出した所定位置からシリンダ2側に向かって延在している。整流体8の延在長さbは、例えば10mm以上である。この平板状の整流体8は、少なくともダイ5に形成された押出流路7の内部に設置される。この整流体8の上端部が押出流路7の内面に固定され、整流体8の下端部が押出流路7の内面に固定されて、ダイ5およびヘッド3に形成された押出流路7に跨って延在している。整流体8は、ダイ5に形成された押出流路7のみに延在させることもできるが、ダイ5およびヘッド3に形成された押出流路7の内部に設置するとよい。
The
整流体8の押出口6の前端面から前方に突出する所定寸法aは0mm超10mm以下に設定される。延在長さbは10mm以上であり、その上限値は例えば100mm程度である。また、整流体8は、押出口6の前端面からシリンダ側2に向かって10mm以上延在させることが好ましい。
The predetermined dimension a protruding forward from the front end face of the
押出流路7と整流体8との幅方向のすき間w、wは10mm以上である。左右のすき間w、wは異ならせることもできるが同じにするとよい。押出流路7と整流体8との厚さ方向のすき間tは0.5mm以上である。即ち、整流体8に切欠部8bが形成されることにより、厚さ方向のすき間tが設けられている。このすき間tは、整流体8の上側に切欠部8bを形成して上側に設けることもできる。或いは、整流体8の上側および下側に一対の切欠部8bを形成して上側および下側にすき間tを設けることもできる。
The gaps w and w in the width direction between the
この実施形態のゴム押出装置1では、スクリュー4により前方に押し出されたゴムが、押出流路7と整流体8の間のすき間w、w、tを通過して押出口6から押し出される。ゴム押出物Rは整流体8によって幅方向に2分割にされそうになる。ところが、整流体8に形成した切欠部8bによってすき間tが設けられているので、ゴム押出物Rは整流体8の前端を通過した直後に一体化することができ、ゴム押出物Rを後工程で支障なく使用することが可能になる。
In the rubber extrusion device 1 of this embodiment, the rubber extruded forward by the
切欠部8bは、押出口6の前端面から後方に所定寸法cだけ引っ込んだ位置にする。整流体8の前端を通過した直後にゴム押出物Rを確実に一体化させるには、所定寸法cを1mm以上に設定するとよい。
The
断面円形状の押出流路および押出口を備えた押出装置を用いてゴム押出物を押出した。この際に、整流体の有無だけを異ならせて押出を行なった。整流体は、平板状であり、押出口の前端面よりも前方に2mm突出した位置からシリンダ側に10mm延在させて、図6、図7に例示するように押出流路を横切るように設置した。押出したゴムを押出流路と整流体との厚さ方向のすき間および押出流路と整流体との幅方向のすき間に通過させて押出口から押出した。押出流路の断面積に対して、整流体の断面積が占める割合は10%程度であった。 The rubber extrudate was extruded using an extruder equipped with an extrusion channel having a circular cross section and an extrusion port. At this time, extrusion was carried out by changing only the presence or absence of the rectifying body. The rectifying body is flat and extends 10 mm toward the cylinder from the position protruding 2 mm forward from the front end face of the extrusion port, and is installed so as to cross the extrusion flow path as illustrated in FIGS. 6 and 7. did. The extruded rubber was extruded from the extrusion port through a gap in the thickness direction between the extrusion flow path and the rectifying body and a gap in the width direction between the extrusion flow path and the rectifying body. The ratio of the cross-sectional area of the rectifier to the cross-sectional area of the extrusion channel was about 10%.
整流体の有無だけを異ならせた2種類のサンプルについて、押出直後と十分に押出方向の収縮が収まった時とを比較して、押出方向の収縮率を測定した。その結果、整流体を設けて押出したゴム押出物は、整流体を設けずに押出したゴム押出物に比して、押出方向の収縮率が40%程度低減したことが確認できた。 For two types of samples that differed only in the presence or absence of a rectifying body, the shrinkage in the extrusion direction was measured by comparing immediately after extrusion with the time when the shrinkage in the extrusion direction was sufficiently reduced. As a result, it was confirmed that the rubber extrudate obtained by extruding with the rectifying member had a shrinkage rate in the extruding direction reduced by about 40% as compared with the rubber extrudate extruded without the rectifying member.
1 押出装置
2 シリンダ
3 ヘッド
4 スクリュー
5 ダイ
6 押出口
7 押出流路
8 整流体
8a 接続部
9 引取りコンベヤ
R ゴム押出物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記押出口の前端面から前方への突出量が10mm以内の所定位置から前記シリンダ側に向かって延在する整流体を少なくとも前記ダイに形成された押出流路の内部に設置し、前記押出流路と前記整流体との厚さ方向のすき間および前記押出流路と前記整流体との幅方向のすき間に、前記スクリューにより押し出されたゴムを通過させて前記押出口から押し出す構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。 In a rubber extrusion device comprising a cylindrical cylinder, a screw arranged in the cylinder, a head installed at the tip of the cylinder, and a die arranged at the tip of the head and having an extrusion port,
A rectifying body extending toward the cylinder side from a predetermined position within a forward projection amount of 10 mm or less from the front end face of the extrusion port is installed at least inside the extrusion flow path formed in the die, and the extrusion flow The rubber extruded by the screw is passed through the gap in the thickness direction between the path and the rectifying body and the gap in the width direction between the extrusion flow path and the rectifying body, and extruded from the extrusion port. A rubber extrusion device.
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