JP3678518B2 - Screw shaft for elastomer extruder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エラストマー材料を用いて押出し成形する際に、押出された製品内にエアー溜まりが発生するのを効果的に抑制でき、製品品質を向上しうるエラストマー押出し機用のスクリュー軸に関する。
【0002】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
例えば、タイヤのトレッドゴム、サイドウオールゴムなど、一定断面形状を有するエラストマー製品を押出成形をする際には、成型ノズルを前端に設けたシリンダの中心孔内に、スクリュー軸を配した押出し機が用いられ、該スクリュー軸の回転によって、シリンダ内のエラストマー材料を混練りしかつ成型ノズルから押出している。
【0003】
このスクリュー軸としては、従来、スクリュー軸から送られてきたエラストマー材料が、前方に向かって抵抗なく円滑に流れるように、軸前端には、例えば図6(A)、(B)に示すように、円錐状や円錐台上に突出する突出部aを形成している。
【0004】
しかしながら、このスクリュー軸を用いた場合には、図7に拡大して示すように、軸前端部分bでの押出圧が、その外側部分c(羽根側)での押出圧に比して減じるため、エラストマー材料中のエアーが、この軸前端部分bに溜まりやすく、例えば図8(A)、(B)に示すように、エラストマー製品dの中央部分や厚肉の部分に、エアー溜まりeが空洞状に形成されるなど、製品品質の低下さらには不良品の発生を招来していた。
【0005】
そこで本発明は、スクリュー軸の前端に凹み部を形成することを基本として、軸前端部分に渦状の乱流を発生せしめ、この軸前端部分に集中し易いエアーを材料全体に亘って分散させることにより、集中的なエアー溜まりの形成を抑制し、前記問題点を解決しうるエラストマー押出し機用のスクリュー軸の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のエラストマー押出し機用のスクリュー軸は、エラストマー押出し機のシリンダの中心孔内に回転可能に配置され、後端側の投入口から投入されるエラストマー材料を混練りしながら前端側のノズル口に向かって押出すスクリュー軸であって、
前記中心孔内を同心にのびる基軸と、該基軸の外周で前端側に向かって螺旋状にのびるスクリュー羽根とを具えるとともに、前記基軸の前端に、この基軸の中心線と同心をなしかつ後方に向かって凹む凹み部を形成したことを特徴としている。
【0007】
前記凹み部は、基軸の中心線部を最深部とするコーン状、又は球面状をなすことが好ましく、又基軸前端での凹み部の直径D1を基軸の直径Dの0.6倍以上かつ、凹み部の深さHを、基軸の直径Dの0.05〜0.23倍とするのがよい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。
なおスクリュー軸1が配される、エラストマー押出し機2は、図1に示すように、押出し機本体3の一側面から略水平にのびるシリンダ5と、このシリンダ5の前端に取付きかつ成形用のノズル口6を有するヘッド7とを具える。
【0009】
前記シリンダ5は、本例では図2に示すように、その軸心方向に例えば3分割されてなる筒体5A、5B、5Cからなり、各筒体5A、5B、5Cは向き合う端部のフランジF間をボルト連結することにより一体に接合される。又シリンダ5の後端側の周壁には、エラストマー材料を投入する投入口9が設けられるとともに、その周囲には、エラストマー材料を加熱し混練り効率を高めるスチーム、温水などが通る、加熱媒体流路10が、その略全長に亘り形成される。
【0010】
前記ヘッド7は、前記シリンダ5の中心孔11に連なる例えば先細状の流路12を有し、この流路12を介して製品断面形状に合う前記ノズル口6を開口している。
【0011】
そして前記シリンダ5の中心孔11には、前記投入口9から供給されるエラストマー材料を混練りしながらノズル口6に向かって押出すスクリュー軸1が配される。
【0012】
前記スクリュー軸1は、前記中心孔11内を同心にのびかつ後端が減速器を介して駆動モータMに接続される基軸13と、この基軸13の外周上を前端側に向かって螺旋状にのびるスクリュー羽根14とを具える。
【0013】
前記基軸13は、本例では図3に示すように、主部15前端に、キャップ体16を着脱自在に設けてなり、このキャップ体16の前端に、凹み部17を形成している。なお前記スクリュー羽根14は、前記主部15の略全長に亘って例えば一条、二条等の螺旋形状で形成される。
【0014】
前記キャップ体16は、前記主部15と略同径の頭部19後端に、前記主部15前端に設けるネジ穴15Aに螺合するネジ部20を段差を介して形成している。なおキャップ体16と主部15とは、この段差部分に配するシール材21を用いて気密に連結する。又キャップ体16の前記頭部19には、後方に向かって凹む凹み部17を形成している。この凹み部17は、前記基軸13の中心線Xと同心をなすことにより、この中心線X上に最深部17Aを設けたコーン状(円錐状)に形成される。
【0015】
このようなスクリュー軸1によって前記流路12内に押出されるエラストマー材料は、図4に示すように、前記流路12の壁面側部分Cの流れF1においては、スクリュー羽根14による押出力の影響を強く受けるため、その押出圧が強くなる。他方、軸前端側部分Bにおいては、前記凹み部17の形成によってその容積が増大するとともに圧力はさらに減少し、その結果、軸前端側部分Bのエラストマー材料が、前記流れF1に引きずられて渦状の乱流F2を発生する。これによってエラストマー材料中のエアーが、全体に細かく分散され、実質的にエアー溜まりのない高品質のエラストマー製品を、構成簡易にかつ歩留まりよく生産できる。
【0016】
又この渦状の乱流F2を円滑に発生させるには、基軸13前端における凹み部17の直径D1を基軸13の直径Dの0.6倍以上、及びその深さHを、前記直径Dの0.05〜0.23倍とすることが好ましい。なお本例では、前記深さHを直径Dの0.14倍程度とするとともに、前記最深部17Aとなる頂部を円弧面で滑らかに形成し、乱流F2の流れを円滑化している。又本例では、凹み部17の前記直径D1を、直径Dの約0.85倍程度とし、この凹み部17の前縁17eと基軸13外周との間の領域Yを円弧面で滑らかに連結している。これによって、前記壁面側部分Cの流れF1と乱流F2との合流をスムーズとしている。
【0017】
なお前記直径D1が0.6D未満のとき及び深さHが0.05D未満のとき、前記軸前端側部分Bにおける容積の増大及び圧力の減少が不充分となって、前記流れF1よる材料への引きずりが小となり、又深さHが0.23Dを超えると、渦状流れの抵抗となって、何れも乱流F2の発生を阻害する。
【0018】
なお円滑な渦状流れとするためには、前記凹み部17は、コーン状の他、図5に示すように球面状に形成することもできる。
【0019】
【実施例】
図3に示すコーン状の凹み部を有するスクリュー軸を用いて、図8(A)に示すタイヤのトレッドゴムを押出成形し、そのときのエアー溜まりの発生の有無を、成型品を解体して確認した。使用するスクリュー軸におけるスクリュー羽根の外径は199.2mm、基軸の直径Dは130mm、凹み部の深さHは14.0mm、直径D1は112mmであった。
【0020】
実験の結果、目視可能な大きさのエアー溜まりの発生は見受けられず、製品内のエアーが確実に細分化し全体に亘って分散されているのが確認できた。
【0021】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は構成しているため、軸前端部分に渦状の乱流を発生でき、この軸前端部分に集中しやすいエアーを材料全体に亘って分散しかつ細分化させうる。その結果、実質的にエアー溜まりのない高品質のエラストマー製品を、構成簡易にかつ歩留まりよく生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例取り付けた押出機の側面図である。
【図2】そのシリンダをスクリュー軸とともに示す断面図である。
【図3】スクリュー軸前端の凹み部を拡大して示す断面図である。
【図4】実施例品の作用効果を説明する断面図である。
【図5】凹み部の他の例を示す断面図である。
【図6】(A)、(B)は、従来のスクリュー軸の前端形状を示す側面図である。
【図7】従来のスクリュー軸における材料流れを示す断面である。
【図8】(A)、(B)は、従来の押出成形による問題点を説明するエラストマー製品の断面図である。
【符号の説明】
2 エラストマー押出し機
5 シリンダ
6 ノズル口
9 投入口
11 中心孔
13 基軸
14 スクリュー羽根
17 凹み部
17A 最深部
X 基軸の中心線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw shaft for an elastomer extruder that can effectively suppress the occurrence of air accumulation in an extruded product and can improve product quality when extrusion molding is performed using an elastomer material.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
For example, when extruding an elastomer product having a constant cross-sectional shape such as a tire tread rubber or a side wall rubber, an extruder having a screw shaft disposed in the center hole of a cylinder provided with a molding nozzle at the front end is used. Used, the elastomer material in the cylinder is kneaded and extruded from the molding nozzle by the rotation of the screw shaft.
[0003]
As this screw shaft, as shown in FIGS. 6A and 6B, for example, an elastomer material that has been conventionally sent from the screw shaft flows smoothly forward without resistance at the shaft front end. The protrusion part a which protrudes on a cone shape or a truncated cone is formed.
[0004]
However, when this screw shaft is used, as shown in an enlarged view in FIG. 7, the extrusion pressure at the shaft front end portion b is reduced as compared with the extrusion pressure at the outer portion c (blade side). The air in the elastomer material easily collects in the shaft front end portion b. For example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the air reservoir e is hollow in the central portion or thick portion of the elastomer product d. In other words, the quality of the product is deteriorated and defective products are generated.
[0005]
Therefore, the present invention is based on the formation of a recess at the front end of the screw shaft, and generates a vortex-like turbulent flow at the front end portion of the shaft, and disperses air that tends to concentrate on the front end portion of the shaft over the entire material. Accordingly, an object of the present invention is to provide a screw shaft for an elastomer extruder that can suppress the formation of a concentrated air reservoir and solve the above problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the screw shaft for the elastomer extruder of the present invention is rotatably arranged in the center hole of the cylinder of the elastomer extruder, and is mixed with the elastomer material to be fed from the inlet on the rear end side. A screw shaft that pushes toward the nozzle port on the front end side while kneading,
A base shaft extending concentrically in the center hole and a screw blade extending spirally toward the front end on the outer periphery of the base shaft, and at the front end of the base shaft are concentric with the center line of the base shaft and rearward It is characterized by the formation of a dent that is recessed toward.
[0007]
The concave portion preferably has a cone shape or a spherical shape with the center line portion of the base shaft as the deepest portion, and the diameter D1 of the concave portion at the front end of the base shaft is not less than 0.6 times the diameter D of the base shaft, and The depth H of the dent is preferably 0.05 to 0.23 times the diameter D of the base shaft.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the elastomer extruder 2 on which the
[0009]
In this example, as shown in FIG. 2, the
[0010]
The
[0011]
A
[0012]
The
[0013]
In the present example, as shown in FIG. 3, the
[0014]
The
[0015]
As shown in FIG. 4, the elastomer material extruded into the
[0016]
In order to smoothly generate the vortex-like turbulent flow F2, the diameter D1 of the
[0017]
When the diameter D1 is less than 0.6D and when the depth H is less than 0.05D, the volume and pressure decrease in the shaft front end side portion B are insufficient, and the material by the flow F1 is obtained. If the drag becomes small and the depth H exceeds 0.23D, it becomes a resistance of the spiral flow, and both of them inhibit the generation of the turbulent flow F2.
[0018]
In order to obtain a smooth spiral flow, the
[0019]
【Example】
Using the screw shaft having the cone-shaped recess shown in FIG. 3, the tire tread rubber shown in FIG. 8 (A) is extruded and the presence or absence of air accumulation at that time is disassembled. confirmed. The outer diameter of the screw blade in the screw shaft used was 199.2 mm, the diameter D of the base shaft was 130 mm, the depth H of the recess was 14.0 mm, and the diameter D1 was 112 mm.
[0020]
As a result of the experiment, it was confirmed that no air reservoir having a visible size was observed, and that the air in the product was surely fragmented and dispersed throughout.
[0021]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, a vortex-like turbulent flow can be generated at the front end portion of the shaft, and air that tends to concentrate on the front end portion of the shaft can be dispersed and subdivided over the entire material. As a result, a high-quality elastomer product substantially free of air accumulation can be produced with a simple structure and high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an extruder equipped with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cylinder together with a screw shaft.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a recess at the front end of the screw shaft.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the effect of the embodiment product.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of a recess.
FIGS. 6A and 6B are side views showing a front end shape of a conventional screw shaft. FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a material flow in a conventional screw shaft.
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views of an elastomer product for explaining problems caused by conventional extrusion molding. FIGS.
[Explanation of symbols]
2
Claims (3)
前記中心孔内を同心にのびる基軸と、該基軸の外周で前端側に向かって螺旋状にのびるスクリュー羽根とを具えるとともに、前記基軸の前端に、この基軸の中心線と同心をなしかつ後方に向かって凹む凹み部を形成したエラストマー押出し機用のスクリュー軸。 A screw shaft that is rotatably arranged in the center hole of the cylinder of the elastomer extruder, and extrudes toward the nozzle port on the front end side while kneading the elastomer material that is input from the input port on the rear end side,
A base shaft extending concentrically in the center hole and a screw blade extending spirally toward the front end on the outer periphery of the base shaft, and at the front end of the base shaft are concentric with the center line of the base shaft and rearward A screw shaft for an elastomer extruder having a recess recessed toward the surface.
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