JP2018192662A - ゴム押出物の製造装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押出機から押出したゴムの幅方向端部を切断して、精度よく所定形状のゴム押出物を得ることができるゴム押出物の製造装置および方法を提供する。【解決手段】押出口５の前端で押出口５の高さ方向に金属線６を張設し、この金属線６を境界にして押出口５を中央部領域５ａと端部領域５ｂとに区画し、押出口５の高さ方向に対置した剛体の支持部７を、正面視で押出口５にオーバラップさせずに金属線６の前方側に当接させ、押出したゴムＲを金属線６で切断して中央部領域５ａを通過させたゴムＲを所定形状のゴム押出物Ｒｍにして、端部領域５ｂを通過させたゴムＲを端部ゴムＲｅにする。【選択図】図４

Description

本発明は、押出機から押出したゴムの幅方向端部を切断して、精度よく所定形状のゴム押出物を得ることができるゴム押出物の製造装置および方法に関するものである。

タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム押出機によって未加硫ゴムを押出す押出工程がある。この押出工程では、所定形状のゴム押出物を得る必要があるため、押出機から押出したゴムの幅方向端部をカッター刃やワイヤ等によって切断して所定形状にする方法が提案されている（特許文献１参照）。

押出したゴムをカッター刃などの表面積が大きい切断具を用いて切断すると、カッター刃に起因する比較的大きな流動抵抗が生じる。この流動抵抗よってゴムの切断面が歪むため、ゴムを所定形状に切断するには不利になる。一方、ワイヤを用いてゴムを切断する場合は、押出したゴムとワイヤとの接触面積が非常に小さいため、ワイヤに起因する流動抵抗は問題にならない。しかしながら、押出したゴムに押されてワイヤにたるみや変動が生じて、所定形状のゴム押出物が得られない場合がある。

特開２００２−１９２５９３号公報

本発明の目的は、押出機から押出したゴムの幅方向端部を切断して、精度よく所定形状のゴム押出物を得ることができるゴム押出物の製造装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴム押出物の製造装置は、ゴムを押し出す押出機と、この押出機の押出口の前方で前記押出口の幅方向端部に配置された切断具とを備えて、前記押出口からゴムが押し出されつつ前記切断具により切断されて所定形状のゴム押出物と端部ゴムとに分割され、前記所定形状のゴム押出物を連続的に前方に搬送する搬送機構を有するゴム押出物の製造装置において、前記切断具が、前記押出口の前端で前記押出口の高さ方向に延在して張設される金属線であり、前記金属線を境界にして前記押出口が幅方向中央部を含む中央部領域と、幅方向中央部を含まない端部領域とに区画され、前記押出口の高さ方向に対向して配置される剛体の支持部を有し、それぞれの前記支持部は前記押出口の正面視で前記押出口にオーバラップしない位置に設置されて前記金属線の前方側に当接し、前記押出口から押し出されたゴムが前記金属線によって切断されて、前記中央部領域を通過したゴムが前記所定形状のゴム押出物に成形され、前記端部領域を通過したゴムが前記端部ゴムになる構成にしたことを特徴とする。

本発明のゴム押出物の製造方法は、押出機の押出口からゴムを押出しつつ、このゴムの幅方向端部を切断することにより、所定形状のゴム押出物と端部ゴムとに分割するゴム押出物の製造方法において、前記押出口の押出方向前端で前記押出口の高さ方向に金属線を延在させて張設することにより、前記金属線を境界にして前記押出口を、幅方向中央部を含む中央部領域と、幅方向中央部を含まない端部領域とに区画して、前記押出口の高さ方向に対向して剛体の支持部を配置し、それぞれの前記支持部を前記押出口の正面視で前記押出口にオーバラップしない位置に設置して前記金属線の押出方向前方側に当接させ、前記押出口から押し出したゴムを前記金属線によって切断し、前記中央部領域を通過させたゴムを前記所定形状のゴム押出物に成形し、前記端部領域を通過させたゴムを前記端部ゴムにすることを特徴とする。

本発明によれば、押出口の押出方向前端で押出口の高さ方向に延在させて張設した金属線を用いて押し出されたゴムを切断するので、ゴムに作用する金属線に起因する流動抵抗を最小限にできる。これに伴い、精度よく所定形状のゴム押出物を得るには有利になる。そして、押出口の高さ方向に対置したそれぞれの剛体の支持部を金属線の押出方向前方側に当接させることで、金属線が押出したゴムに押されても金属線にたるみや変動が生じることを回避できる。それ故、金属線を使用しながらも、ゴムを安定的に所定形状に切断することができる。

本発明のゴム押出物の製造装置を側面視で例示する説明図である。 図１の製造装置を平面視で例示する説明図である。 図１の押出口の周辺を側面視で例示する説明図である。 図１の押出口の周辺を正面視で例示する説明図である。 図４の押出口を正面視で例示する説明図である。

以下、本発明のゴム押出物の製造装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図５に例示する本発明のゴム押出物の製造装置１は、押出機２からゴムＲを押出しつつ幅方向端部を切断することで、所定形状のゴム押出物Ｒｍと端部ゴムＲｅを得る。この製造装置１は、ゴムＲを押し出す押出機２と、押出機２の押出口５の前方で押出口５の幅方向端部に配置される金属線６と、金属線６の前方側に当接して配置される剛体の支持部７と、押出口５の前方に配置される搬送機構１２と、制御部１４とを備えている。尚、押出口５の幅方向端部とは、押出口５の幅方向端から幅方向中央側に所定距離の位置までの範囲であり、この所定距離は例えば押出口５の幅方向Ｗの全長の５％〜２０％程度である。幅方向端部以外の範囲が幅方向中央部になる。

切断した端部ゴムＲｅは例えば、連続的に押出機２の内部に戻して使用される。そのため、この実施形態の製造装置１は、押出機２の上方に配置されるリターン機構１３を有している。搬送機構１２およびリターン機構１３としてはベルトコンベヤ等を用いる。押出機２、搬送機構１２およびリターン機構１３の動作は、制御部１４によって制御される。

押出機２は、筒状のシリンダ２ａの後方上方に材料投入口２ｂを有していて、材料投入口２ｂにはホッパ２ｃが接続されている。シリンダ２ａの材料投入口２ｂよりも前方には戻り口３を有していて、戻り口３にはホッパ３ａが接続されている。押出機２の前端にはダイス４が取り付けられている。ダイス４には押出口５となる所定形状の開口が形成されている。リターン機構１３は、押出口５の上方位置から戻り口３（ホッパ３ａ）の上方位置まで延在している。シリンダ２ａにはスクリューが内設されている。

本発明では、押出したゴムＲを切断する切断具として金属線６を使用する。金属線６は、押出口５の前端で押出口５の高さ方向Ｈに延在して張設されている。金属線６としては鋼線ワイヤなどの各種ワイヤを使用することができる。金属線６の外径は例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。金属線６は、押出口５から押し出されたゴムＲに押されても実質的に伸びることがない強度、永久変形することがない剛性を有している。金属線６は複数のフィラメントを撚って形成した撚線構造の金属線６を採用することも、モノフィラメント構造の金属線６を採用することもできる。

押出口５の正面視では、金属線６を境界にして押出口５が幅方向中央部を含む中央部領域５ａと、幅方向中央部を含まない端部領域５ｂとに区画されている。尚、図中の矢印Ｆは押出機２（押出口５）の前方方向およびゴムＲの押出方向を示している。図中の矢印Ｗは押出機２（押出口５）およびゴムＲの幅方向、矢印Ｈは押出機２（押出口５）の高さ方向およびゴムＲの厚さ方向を示している。

製造装置１の構成を詳述すると、押出機２の前端面のダイス４の上方位置には、前方に突出する係止部９が設けられている。係止部９は先端部が拡径したピン体である。この係止部９は、上下移動機構１０によって上下方向（高さ方向Ｈ）に移動可能になっていて所望の上下位置で固定される。上下移動機構１０の動作は制御部１４により制御される。上下移動機構１０は任意で設けることができる。

支持体７は、押出口５の高さ方向Ｈに対向して配置されている。それぞれの支持体７は、押出口５の正面視で押出口５にオーバラップしない位置に設置されている。金属線６のたわみを抑制して安定して支持するために、それぞれの支持体７の高さ方向Ｈの離間距離は最小限にすることが好ましい。

この実施形態では、支持体７として、押出口５の幅方向Ｗに延在する金属製のプレートや棒状体が採用されて、ダイス４の前端面に固定されている。支持体７をダイス４ではなく、シリンダ２ａの前端面に直接固定することもできる。支持体７とダイス４とのすき間に金属線６が上下に挿通されている。金属線６の遊び（変動）を抑制するため、金属線６を挿通させる支持体７とダイス４とのすき間は最小限にすることが好ましく、このすき間は例えば、金属線６の外径の１００％以上１５０％以下、より好ましくは１００％超１２０％以下にする。

押出口５の前方下方には、押出口５の正面視で円弧状のガイド１１が配置されている。このガイド１１は例えば鋼材等の金属で形成されていて、押出口５の正面視で概ね係止部９を中心にした円弧状になっている。

ガイド１１の前方には、幅方向Ｗに間隔をあけて２台の張設機構８が配置されている。張設機構８としては例えば、エアシリンダ等の流体シリンダを採用することができる。この実施形態では、一本の金属線６の長手方向端部がそれぞれ、張設機構８に接続されている。一本の金属線６の長手方向中途が係止部９に掛け回されて折り返されることにより、金属線６は押出口５の幅方向両端部において押出口５の高さ方向Ｈに対して傾斜して延在している。押出口５の高さ方向Ｈに対する金属線６の傾斜角度Ａは例えば０以上４５°以下である。即ち、金属線６は押出口５の高さ方向Ｈに対して傾斜していなくてよい（傾斜角度Ａがゼロでもよい）。

係止部９で折り返された金属線６は、図３に例示するように側面視でガイド１１によって略９０°に屈曲されてそれぞれの張設機構８に接続されている。少なくとも一方の張設機構８を作動させて金属線６を前方方向Ｆへ引張ることで、金属線６を緊張させるテンションを常に作用させる。金属線６とガイド１１との接触摩擦を極力小さくするために、ガイド１１の表面をフッ素樹脂等の低摩擦材にして、或いは、ガイド１１の表面に金属線６を受けるローラ等を配置して低摩擦仕様にするとよい。

この実施形態では、それぞれの張設機構８がガイド１１の円弧状に沿って円滑に移動して所望の位置で固定できる構成になっている。したがって、係止部９の上下移動と、張設機構８のガイド１１に沿った移動とによって、金属線６を移動させることができる。これに伴い、金属線６の延在方向の押出口５の高さ方向Ｈに対する角度（傾斜角度Ａ）および金属線６の押出口５に対する幅方向位置が変更可能になっている。張設機構８の動作および移動は制御部１４により制御される。

押出口５は、この実施形態では高さ方向Ｈの寸法が一定（ｔ１）の長方形状の開口になっている。押出口５の形状は要求されるゴム押出物Ｒｍの形状に応じて決定され、例えば台形状、三形状の開口の場合、幅方向中央部を矩形状にして幅方向両端部を円形や楕円形状にした開口の場合もある。また、押出口５の形状はこの実施形態のように正面視で左右対称であることに限定されず、左右非対称の場合もある。

次に、本発明のゴム押出物の製造方法の手順の一例を説明する。

まず、ゴムＲの材料となる所定量の未加硫の原料ゴムおよび配合剤をホッパ２ｃに投入して材料投入口２ｂを通じてシリンダ２ａの内部に入れる。シリンダ２ａの内部ではこれらの材料が回転するスクリューにより混合、混練されてゴムＲになる。未加硫のゴムＲは、ある程度柔らかくなって押出口５の断面形状に型付けされて押出口５からシート状に押し出される。

押出口５ではゴムＲが押出されつつ、金属線６によってゴムＲの幅方向端部が切断されて、所定形状のゴム押出物Ｒｍと端部ゴムＲｅとに分割される。詳述すると、金属線６により切断されて中央部領域５ａを通過したゴムＲは所定形状のゴム押出物Ｒｍに成形され、端部領域５ｂを通過したゴムＲは端部ゴムＲｅになる。

所定形状のゴム押出物Ｒｍは、搬送機構１２によって途切れることなく連続的に前方方向Ｆに搬送される。端部ゴムＲｅは、リターン機構１３によって途切れることなく連続的にホッパ３ａに投入されて戻り口３を通じてシリンダ２ａの内部に入れられる。即ち、端部ゴムＲｅは再びシリンダ２ａの内部に戻される。シリンダ２ａに戻った端部ゴムＲｅは、材料投入口２ｂを通じてシリンダ２ａの内部に投入された新たな材料とともに混合、混練されて、押出口５から押し出されるゴムＲの一部として使用される。

本発明では、金属線６を用いてゴムＲを切断するので、ゴムＲと金属線６との接触面積が非常に小さくなり、金属線６に起因してゴムＲに作用する流動抵抗を最小限にできる。それ故、ゴムＲの切断面に過度な歪みが生じることがなく、ゴムＲを精度よく所定形状に切断することができる。

金属線６の前方側には、押出口５の高さ方向に対置した剛体の支持部７が当接しているので、押出したゴムＲに金属線６が押されても支持部７によって支持される。そのため、金属線６にたるみや変動が生じることを回避できる。これに伴い、ゴムＲを安定して切断することができるので、金属線６を使用しながらも、ばらつきを抑えて所定形状のゴム押出物Ｒを得ることができる。

端部ゴムＲｅは再度、押出機２の内部に戻されて押し出されるので、ボリュームを小さくした方が押出工程に要する工数、エネルギ等を抑制できる。そこで例えば、端部領域５ｂの開口面積（端部領域５ｂが２つある場合はその合計開口面積）を、押出口５の開口面積の８０％以下或いは５０％以下に設定するとよく、下限は例えば１０％に設定する。

この実施形態のように支持部７が押出口５の幅方向Ｗに延在していると、金属線６の押出口５に対する幅方向位置や傾斜角度Ａを変更しても、変更した位置での金属線６の前方側に当接させて支持することができる。金属線６の幅方向位置や傾斜角度Ａの大きな変更に対応するには、支持部７を押出口５よりも幅方向Ｗに突出させて延在させた仕様にするとよい。

この実施形態では、ゴムＲの押出中に金属線６を所望の位置に移動させることができる。それ故、何らかの原因によって所定形状のゴム押出物Ｒｍを得ることができない場合、ゴムＲの押出中に金属線６を移動させて位置を修正することで、所定形状のゴム押出物Ｒｍを得ることも可能になる。

例えば、同じ形状の押出口５で金属線６の配置を同じにした場合であっても、押出口５からのゴムＲの押出速度を変化させると、押し出されたゴムＲのスウェル特性等に起因して、得られるゴム押出物Ｒの断面形状が異なることがある。そこで、ゴムＲの押出速度に連動させて金属線６の配置を調整する制御を行うことで、ゴムＲの押出速度に拘らず所定形状のゴム押出物Ｒｍを得ることが可能になる。

この実施形態では、端部領域５ｂが中央部領域５ａの幅方向両側に形成されているが、端部領域５ｂは中央部領域５ａの幅方向一方側のみに形成することもできる。即ち金属６を押出口５の幅方向端部の一方のみに配置することもできる。

また、押出口５の幅方向端部の一方に配置する金属線６と他方に配置する金属線６とを別々の金属線６にすることもできる。押出口５の幅方向両端部にそれぞれ別々の金属線６を配置した場合は、それぞれの金属線６を独立別個に制御して所望の位置に移動させることもできる。

１ 製造装置
２ 押出機
２ａ シリンダ
２ｂ 材料投入口
２ｃ ホッパ
３ 戻り口
３ａ ホッパ
４ ダイス
５ 押出口
５ａ 中央部領域
５ｂ 端部領域
６ 金属線
７ 支持部
８ 張設機構
９ 係止部
１０ 上下移動機構
１１ ガイド
１２ 搬送機構
１３ リターン機構
１４ 制御部
Ｒ ゴム
Ｒｍ 所定形状のゴム押出物
Ｒｅ 端部ゴム

Claims (7)

1. ゴムを押し出す押出機と、この押出機の押出口の前方で前記押出口の幅方向端部に配置された切断具とを備えて、前記押出口からゴムが押し出されつつ前記切断具により切断されて所定形状のゴム押出物と端部ゴムとに分割され、前記所定形状のゴム押出物を連続的に前方に搬送する搬送機構を有するゴム押出物の製造装置において、
   前記切断具が、前記押出口の前端で前記押出口の高さ方向に延在して張設される金属線であり、前記金属線を境界にして前記押出口が幅方向中央部を含む中央部領域と、幅方向中央部を含まない端部領域とに区画され、
   前記押出口の高さ方向に対向して配置される剛体の支持部を有し、それぞれの前記支持部は前記押出口の正面視で前記押出口にオーバラップしない位置に設置されて前記金属線の前方側に当接し、
   前記押出口から押し出されたゴムが前記金属線によって切断されて、前記中央部領域を通過したゴムが前記所定形状のゴム押出物に成形され、前記端部領域を通過したゴムが前記端部ゴムになる構成にしたことを特徴とするゴム押出物の製造装置。
2. 前記金属線の延在方向の前記押出口の高さ方向に対する角度および前記押出口に対する前記金属線の幅方向位置を変更可能な構成にした請求項１に記載のゴム押出物の製造装置。
3. 前記支持部が前記押出口の幅方向に延在している請求項１または２に記載のゴム押出物の製造装置。
4. 前記端部領域が前記中央部領域の幅方向両側に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出物の製造装置。
5. 前記押出口の上方で前方に突設された係止部を有し、一本の前記金属線が前記係止部に掛け回されて折り返されることにより、前記押出口の幅方向両端部で前記押出口の高さ方向に対して傾斜して延在している請求項４に記載のゴム押出物の製造装置。
6. 前記端部領域の開口面積の合計が、前記押出口の開口面積の８０％以下に設定されている請求項１〜５のいずれかに記載のゴム押出物の製造装置。
7. 押出機の押出口からゴムを押出しつつ、このゴムの幅方向端部を切断することにより、所定形状のゴム押出物と端部ゴムとに分割するゴム押出物の製造方法において、
   前記押出口の押出方向前端で前記押出口の高さ方向に金属線を延在させて張設することにより、前記金属線を境界にして前記押出口を、幅方向中央部を含む中央部領域と、幅方向中央部を含まない端部領域とに区画して、前記押出口の高さ方向に対向して剛体の支持部を配置し、それぞれの前記支持部を前記押出口の正面視で前記押出口にオーバラップしない位置に設置して前記金属線の押出方向前方側に当接させ、
   前記押出口から押し出したゴムを前記金属線によって切断し、前記中央部領域を通過させたゴムを前記所定形状のゴム押出物に成形し、前記端部領域を通過させたゴムを前記端部ゴムにすることを特徴とするゴム押出物の製造方法。

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