JP3589487B2 - 粘性材料押出装置 - Google Patents
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- B29C48/32—Extrusion nozzles or dies with annular openings, e.g. for forming tubular articles
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、不連続な強化繊維を含む粘性材料を押出す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤー強化高圧油圧ホースは、一般的に、様々な用途に使用されている。例えば、一つの部品が他の部品に対して可動でなければならないような油圧回路において可動部品間の可撓性接続を可能にしている。典型的な強化油圧ホースの構造が米国特許第３、３５７、４５６号及び同第４、２６２、７０４号に開示されている。
このような油圧ホースの重要な領域のひとつにはライナ構造、即ちコア構造がある。上述の２つの特許において、マンドレル上に積層テープを重ねて巻付け、次いで、隣接しあうワイヤプライ間にエラストマ層を配置した状態で一連のワイヤプライを巻くことによって、ライナ部材が形成される。積層テープは、未硬化エラストマの二つの層からなっており、目の粗いメッシュ繊維がこの二つの層の間に挟まれている。この製造方法に付随する問題は、形成されるホースの長さがカレンダー処理された積層テープストックロールによって制限されることである。また、好ましくないことには、積層テープの製造は、時間を消耗し、激しい労働力を必要とし、かつ比較的費用のかかる多段階工程となり、再利用不可能である相当の廃棄副産物を産みだすことになる。
【０００３】
様々な工程が、特に、連続した高圧ホースを製造するために開発されてきた。このような工程の例が、米国特許第４、５０１、６２９号に開示されている。ライナはマンドレル上に粘性材料を押出すことによって形成されている。
米国特許第３、９３３、９６０号は、粘性材料内に組み入れられた短い不連続繊維を有する強化管を形成する方法を示している。繊維は円周方向に配向されており、内圧に抵抗するのに充分な力を与える。不連続繊維を含む粘性材料が押し出されるときに、粘性材料の流れによって繊維が流れ方向に向かって軸線方向に配向される。不連続な強化繊維の例が米国特許第３、６９７、３６４号及び同第３、７０９、８４５号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粘性ポリマー材料をマンドレルのまわりに押出すときに、不連続繊維が、この粘性ポリマー材料内でらせん形状に配向される特に連続したホースライナを製造するための比較的簡易な押出装置を提供するものである。押出装置は繊維のらせん形状の配向を制御し、ライナの半径方向の強さを増大させ、スムースな外側周囲表面を形成し、一定した壁の厚さのライナを形成して、ワイヤ間の空間を埋める。このような構成によって、設備と、労働力及び天然資源が節約されるということがわかった。
本発明は、上述の一つか二つ以上の問題を解決するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、不連続強化繊維を含む粘性材料を押出す装置を提供する。この押出装置は、入口端部と、出口端部と、軸線を有する本体ボアを形成する内側本体表面を備える本体と、前記本体ボアに開く入口通路とを備える。押出装置は、更に、前記本体ボアの前記軸線と同軸線のらせん形ボアを有するらせん形状組立体を備えている。押出ヘッド組立体が、本体に結合されている。押出ダイは押出通路を備えている。この押出通路は、らせん形状組立体を受け入れる内側ボアを有している。押出ダイが、前記回転押出ヘッド組立体に結合されて、該回転押出ヘッド組立体と回転可能である。複数のらせん状羽根が円錐形に収束した表面から内側に延びる。マンドレルが前記らせん形ボアと前記押出ダイ内で同軸線に延びている。前記押出本体に対して前記ヘッド組立体を回転させる手段が設けられている。
【０００６】
【実施例】
図を参照してみる。詳細には、図１と図２を参照すると、不連続強化繊維を含む粘性材料を押し出すのに適した種類の装置１０が示されている。押出装置１０は入口端部１２と、出口端部１４と、バレル、即ち押出本体１６を備えている。押出本体１６は、中心軸線２２を有する本体ボア２０を形成する内側本体表面１８と、本体ボアと軸線方向に並んでいる外側円筒形パイロット表面２６を備えるパイロットハブ２４と、取りつけ表面３０を有する外側に突出したフランジ２８と、本体ボアの方に開く入口通路３２とを備えている。入口通路３２は、公知のように、粘性材料を供給する源に結合されている。
押出装置１０は、更に本体ボア２０内の軸線２２と軸線方向に並んでいるらせん状ボア３８を有するらせん状組立体３６を備えている。らせん状組立体３６は所定の直径と末端部４２とを備える外側円筒形状表面４０を備えた管状ノーズ３９を有している。
装置１０は、押出本体１６に回転可能に結合された押出ヘッド組立体４４を備えている。押出ヘッド組立体４４は、ほぼ管状のダイ支持部材４６と、ダイスリーブ４８と、押出ダイ５０と、ロックリング５２と、押出本体１６に対して押出ヘッド組立体を回転させる手段５４とを含んでいる。
【０００７】
管状ダイ支持部材４６は保持リング５６によって押出本体１６に回転可能に固定されている。保持リング５６は押出本体１６の取りつけ表面３０に固定されている。支持部材４６は、軸線方向にスラスト軸線受５８によって支持されている。ダイスリーブ４８は、支持部材４６にねじで支持部材４６に結合されている。ダイスリーブ４８は、ダイスリーブ肩部６２と軸線方向の細長いキー６４とを有する内部周囲段付き表面６０を備えている。
図３、図４及び図５からよくわかるように、押出ダイ５０はダイ入口端部７０とダイ出口端部７２とを有するダイ本体６８と、ダイ肩部７６を有する外側円筒形ダイ段付き表面７４及び軸線方向の外側細長いダイキー溝７８とを備えている。ダイ本体６８は、更にダイ押出通路８０を形成しており、らせん形状組立体３６を受け取るようになっている。押出ダイ５０が回転押出ヘッド組立体４４に結合されて、この組立体４４とともに回転可能である。ダイスリーブのキー６４が押出ダイ５０のキー溝７８と係合し、ダイ肩部７６とスリーブ肩部６２が接触した状態で、外側円筒形ダイ段付き表面７４は、摺動可能にダイスリーブ４８の内側円筒形段付き表面６０内に配置されている。更に、押出通路８０は、所定の断面積の出口直径８４を備えたほぼ円筒形状の表面８２を有している。ダイ押出通路８０は、らせん形状ボア３８と軸線方向に並んでいる。円錐形状押出通路８０は、押出ダイ５０の出口端部７２の方向に向かって直径が小さくなっているほぼ円錐形状である。
【０００８】
複数のらせん状の羽根９０は押出通路８０から内側に延びている。好ましい例において、図３では、円錐形押出通路８０の周囲を同間隔あけられた４個のらせん形状羽根９０が示されている。図６の平面展開図では、らせん形状の羽根９０は、押出ダイ５０の軸線方向の中心線に対して、４０°から７０°の押出ダイ５０のねじれ角“Ａ”で配置される。ねじれ角が大きくなりすぎたり、或いは小さくなりすぎたりすると所望の角度から外れ、ホースの性能に悪影響を及ぼすようになる。羽根９０は、約５５°のねじれ角“Ａ”で配置されて、押出ダイ５０の出口端部７２に向かって幅“Ｗ”が小さくなっていくのが好ましい。
押出本体１６に対する押出ヘッド組立体４４を回転させる手段５４は複数の押さえねじ９６によって支持部材４６に作動的に結合されているスプロケット９４と、このスプロケットを取り囲むエンドレスチェーン９８とを備えている。
マンドレル１００は、らせん形ボア３６とダイ押出通路８０内を同軸線に延びている。マンドレル１００は公知のように装置１０の出口端部１４の方に向かって軸線方向に可動であり、粘性材料はマンドレルの周りで押し出され、その後で、マンドレルは形成されたホースライナから取り除かれる。
【０００９】
不連続の強化用繊維を含む高分子材料が、従来の方法でらせん形組立体３４のまわりに分配される。押出ダイ５０の円錐形通路８０は、連続して移動するマンドレル１００の外側周囲表面のまわりに溶融材料を流すような構造である。押出ダイ５０のらせん形状羽根９０は複数のチャネル１０２を作り出し、これによって不連続な強化用繊維は、粘性材料内で材料の流れとほぼ平行な方向に配向される。好ましい実施例において、繊維の角度は、マンドレルの縦軸線に対して、約４０°から７０°内に維持されており、より好ましい角度は、約５４°４４’である。この角度は、繊維強化のための数学的で理論的な望ましい角度である。繊維の角度が大きくなりすぎたり、或いは小さくなりすぎたりすると所望の角度から外れ、ホースの性能に悪影響を及ぼすようになる。本発明の他の態様、目的及び利点は、図面、明細書及び添付の請求の範囲から得ることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略図を表しており、部品の関係を表すために一部切欠いて示す。
【図２】押出ヘッド組立体を介しての概略、拡大断面図である。
【図３】押出ダイの概略端面図である。
【図４】図３の線４─４に沿った押出ダイの概略断面図であり、らせん形状羽根の一部分と中間の谷間構造を表している。
【図５】図４の線５─５に沿った概略端面図である。
【図６】ダイの軸線方向中心線に対しての角度形状を表す、らせん形状羽根の概略平面展開図である。
【符号】
１０ 装置
１２ 入口端部
１４ 出口端部
１６ 押出本体
１８ 内側本体表面
２０ 本体ボア
２２ 中心軸線
２４ パイロットハブ
２６ パイロット表面
３２ 入口通路
３６ らせん形状組立体
３８ ラセン形ボア
３９ 管状ノーズ
４４ 押出ヘッド組立体
４６ ダイ支持部材
４８ ダイスリーブ
５０ 押出ダイ
５２ ロックリング
６２ ダイスリーブ肩部６２
６４ 細長いキー
８０ 押出通路
９０ らせん形状羽根
９４ スプロケット
１００ マンドレル
【産業上の利用分野】
本発明は、不連続な強化繊維を含む粘性材料を押出す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤー強化高圧油圧ホースは、一般的に、様々な用途に使用されている。例えば、一つの部品が他の部品に対して可動でなければならないような油圧回路において可動部品間の可撓性接続を可能にしている。典型的な強化油圧ホースの構造が米国特許第３、３５７、４５６号及び同第４、２６２、７０４号に開示されている。
このような油圧ホースの重要な領域のひとつにはライナ構造、即ちコア構造がある。上述の２つの特許において、マンドレル上に積層テープを重ねて巻付け、次いで、隣接しあうワイヤプライ間にエラストマ層を配置した状態で一連のワイヤプライを巻くことによって、ライナ部材が形成される。積層テープは、未硬化エラストマの二つの層からなっており、目の粗いメッシュ繊維がこの二つの層の間に挟まれている。この製造方法に付随する問題は、形成されるホースの長さがカレンダー処理された積層テープストックロールによって制限されることである。また、好ましくないことには、積層テープの製造は、時間を消耗し、激しい労働力を必要とし、かつ比較的費用のかかる多段階工程となり、再利用不可能である相当の廃棄副産物を産みだすことになる。
【０００３】
様々な工程が、特に、連続した高圧ホースを製造するために開発されてきた。このような工程の例が、米国特許第４、５０１、６２９号に開示されている。ライナはマンドレル上に粘性材料を押出すことによって形成されている。
米国特許第３、９３３、９６０号は、粘性材料内に組み入れられた短い不連続繊維を有する強化管を形成する方法を示している。繊維は円周方向に配向されており、内圧に抵抗するのに充分な力を与える。不連続繊維を含む粘性材料が押し出されるときに、粘性材料の流れによって繊維が流れ方向に向かって軸線方向に配向される。不連続な強化繊維の例が米国特許第３、６９７、３６４号及び同第３、７０９、８４５号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粘性ポリマー材料をマンドレルのまわりに押出すときに、不連続繊維が、この粘性ポリマー材料内でらせん形状に配向される特に連続したホースライナを製造するための比較的簡易な押出装置を提供するものである。押出装置は繊維のらせん形状の配向を制御し、ライナの半径方向の強さを増大させ、スムースな外側周囲表面を形成し、一定した壁の厚さのライナを形成して、ワイヤ間の空間を埋める。このような構成によって、設備と、労働力及び天然資源が節約されるということがわかった。
本発明は、上述の一つか二つ以上の問題を解決するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、不連続強化繊維を含む粘性材料を押出す装置を提供する。この押出装置は、入口端部と、出口端部と、軸線を有する本体ボアを形成する内側本体表面を備える本体と、前記本体ボアに開く入口通路とを備える。押出装置は、更に、前記本体ボアの前記軸線と同軸線のらせん形ボアを有するらせん形状組立体を備えている。押出ヘッド組立体が、本体に結合されている。押出ダイは押出通路を備えている。この押出通路は、らせん形状組立体を受け入れる内側ボアを有している。押出ダイが、前記回転押出ヘッド組立体に結合されて、該回転押出ヘッド組立体と回転可能である。複数のらせん状羽根が円錐形に収束した表面から内側に延びる。マンドレルが前記らせん形ボアと前記押出ダイ内で同軸線に延びている。前記押出本体に対して前記ヘッド組立体を回転させる手段が設けられている。
【０００６】
【実施例】
図を参照してみる。詳細には、図１と図２を参照すると、不連続強化繊維を含む粘性材料を押し出すのに適した種類の装置１０が示されている。押出装置１０は入口端部１２と、出口端部１４と、バレル、即ち押出本体１６を備えている。押出本体１６は、中心軸線２２を有する本体ボア２０を形成する内側本体表面１８と、本体ボアと軸線方向に並んでいる外側円筒形パイロット表面２６を備えるパイロットハブ２４と、取りつけ表面３０を有する外側に突出したフランジ２８と、本体ボアの方に開く入口通路３２とを備えている。入口通路３２は、公知のように、粘性材料を供給する源に結合されている。
押出装置１０は、更に本体ボア２０内の軸線２２と軸線方向に並んでいるらせん状ボア３８を有するらせん状組立体３６を備えている。らせん状組立体３６は所定の直径と末端部４２とを備える外側円筒形状表面４０を備えた管状ノーズ３９を有している。
装置１０は、押出本体１６に回転可能に結合された押出ヘッド組立体４４を備えている。押出ヘッド組立体４４は、ほぼ管状のダイ支持部材４６と、ダイスリーブ４８と、押出ダイ５０と、ロックリング５２と、押出本体１６に対して押出ヘッド組立体を回転させる手段５４とを含んでいる。
【０００７】
管状ダイ支持部材４６は保持リング５６によって押出本体１６に回転可能に固定されている。保持リング５６は押出本体１６の取りつけ表面３０に固定されている。支持部材４６は、軸線方向にスラスト軸線受５８によって支持されている。ダイスリーブ４８は、支持部材４６にねじで支持部材４６に結合されている。ダイスリーブ４８は、ダイスリーブ肩部６２と軸線方向の細長いキー６４とを有する内部周囲段付き表面６０を備えている。
図３、図４及び図５からよくわかるように、押出ダイ５０はダイ入口端部７０とダイ出口端部７２とを有するダイ本体６８と、ダイ肩部７６を有する外側円筒形ダイ段付き表面７４及び軸線方向の外側細長いダイキー溝７８とを備えている。ダイ本体６８は、更にダイ押出通路８０を形成しており、らせん形状組立体３６を受け取るようになっている。押出ダイ５０が回転押出ヘッド組立体４４に結合されて、この組立体４４とともに回転可能である。ダイスリーブのキー６４が押出ダイ５０のキー溝７８と係合し、ダイ肩部７６とスリーブ肩部６２が接触した状態で、外側円筒形ダイ段付き表面７４は、摺動可能にダイスリーブ４８の内側円筒形段付き表面６０内に配置されている。更に、押出通路８０は、所定の断面積の出口直径８４を備えたほぼ円筒形状の表面８２を有している。ダイ押出通路８０は、らせん形状ボア３８と軸線方向に並んでいる。円錐形状押出通路８０は、押出ダイ５０の出口端部７２の方向に向かって直径が小さくなっているほぼ円錐形状である。
【０００８】
複数のらせん状の羽根９０は押出通路８０から内側に延びている。好ましい例において、図３では、円錐形押出通路８０の周囲を同間隔あけられた４個のらせん形状羽根９０が示されている。図６の平面展開図では、らせん形状の羽根９０は、押出ダイ５０の軸線方向の中心線に対して、４０°から７０°の押出ダイ５０のねじれ角“Ａ”で配置される。ねじれ角が大きくなりすぎたり、或いは小さくなりすぎたりすると所望の角度から外れ、ホースの性能に悪影響を及ぼすようになる。羽根９０は、約５５°のねじれ角“Ａ”で配置されて、押出ダイ５０の出口端部７２に向かって幅“Ｗ”が小さくなっていくのが好ましい。
押出本体１６に対する押出ヘッド組立体４４を回転させる手段５４は複数の押さえねじ９６によって支持部材４６に作動的に結合されているスプロケット９４と、このスプロケットを取り囲むエンドレスチェーン９８とを備えている。
マンドレル１００は、らせん形ボア３６とダイ押出通路８０内を同軸線に延びている。マンドレル１００は公知のように装置１０の出口端部１４の方に向かって軸線方向に可動であり、粘性材料はマンドレルの周りで押し出され、その後で、マンドレルは形成されたホースライナから取り除かれる。
【０００９】
不連続の強化用繊維を含む高分子材料が、従来の方法でらせん形組立体３４のまわりに分配される。押出ダイ５０の円錐形通路８０は、連続して移動するマンドレル１００の外側周囲表面のまわりに溶融材料を流すような構造である。押出ダイ５０のらせん形状羽根９０は複数のチャネル１０２を作り出し、これによって不連続な強化用繊維は、粘性材料内で材料の流れとほぼ平行な方向に配向される。好ましい実施例において、繊維の角度は、マンドレルの縦軸線に対して、約４０°から７０°内に維持されており、より好ましい角度は、約５４°４４’である。この角度は、繊維強化のための数学的で理論的な望ましい角度である。繊維の角度が大きくなりすぎたり、或いは小さくなりすぎたりすると所望の角度から外れ、ホースの性能に悪影響を及ぼすようになる。本発明の他の態様、目的及び利点は、図面、明細書及び添付の請求の範囲から得ることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略図を表しており、部品の関係を表すために一部切欠いて示す。
【図２】押出ヘッド組立体を介しての概略、拡大断面図である。
【図３】押出ダイの概略端面図である。
【図４】図３の線４─４に沿った押出ダイの概略断面図であり、らせん形状羽根の一部分と中間の谷間構造を表している。
【図５】図４の線５─５に沿った概略端面図である。
【図６】ダイの軸線方向中心線に対しての角度形状を表す、らせん形状羽根の概略平面展開図である。
【符号】
１０ 装置
１２ 入口端部
１４ 出口端部
１６ 押出本体
１８ 内側本体表面
２０ 本体ボア
２２ 中心軸線
２４ パイロットハブ
２６ パイロット表面
３２ 入口通路
３６ らせん形状組立体
３８ ラセン形ボア
３９ 管状ノーズ
４４ 押出ヘッド組立体
４６ ダイ支持部材
４８ ダイスリーブ
５０ 押出ダイ
５２ ロックリング
６２ ダイスリーブ肩部６２
６４ 細長いキー
８０ 押出通路
９０ らせん形状羽根
９４ スプロケット
１００ マンドレル
Claims (4)
- 入口端部と、出口端部と、軸線を有する本体ボアを形成する内側本体表面を備える本体と、前記本体ボアに開く入口通路と、前記本体ボアの前記軸線に対し軸線方向に並んだらせん形ボアを有するらせん形状組立体とを備えた、不連続強化用繊維を含む粘性材料を押出す装置であって、
前記出口端部に隣接して回転可能に前記本体に結合した押出ヘッド組立体と、所定の断面積を有する出口直径を備えたほぼ円筒形の表面を備え、前記装置の前記出口端部の方向に向かって直径が小さくなっていくほぼ円錐形状の押出通路を備えるダイ本体を有する押出ダイを備え、前記らせん形状組立体は、所定の直径を備える外側周辺円筒表面と前記押出ダイの前記押出通路内に配置されている末端部とを有する管状ノーズを含んでおり、前記押出ダイは前記回転押出ヘッド組立体に結合されて、かつ該回転押出ヘッド組立体と回転可能であり、
前記押出ダイの前記軸線方向の中心線に対して約４０°から約７０°の範囲のねじれ角で配置され、前記ダイ出口端部に向かって幅が小さくなり、前記ダイ本体に結合されて、該ダイ本体の内側から前記押出通路に延びている複数のらせん形状羽根と、
前記らせん形ボアと前記押出ダイ通路内を同軸線に延びて、前記装置の前記出口端部に向かって軸線方向に可動なマンドレルと、
前記押出本体に対して前記押出ヘッド組立体を回転させる手段と、が設けられたことを特徴とする押出装置。 - ４個のらせん形状の羽根があることを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
- 前記羽根は、５５°のねじれ角で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
- 前記押出ヘッド組立体は、前記本体に回転可能に取りつけられたほぼ管状のダイ支持部材を備えており、前記回転ヘッド組立体を前記本体に対して回転させる前記手段は、前記支持部材に作動的に結合されたスプロケットと、該スプロケットを取り囲むエンドレスチェインとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
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| JP (1) | JP3589487B2 (ja) |
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| DE19631532C2 (de) * | 1996-07-24 | 1998-12-24 | Stefan Krebs | Vorrichtung zur nichtaxialen Ausrichtung von Fasern in einem rohrförmigen Produkt aus Faserverbundwerkstoff |
| US5804222A (en) * | 1997-04-29 | 1998-09-08 | Brown; Jearl D. | Co-extrusion head for coating wire |
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