JP3974426B2 - 短繊維入りゴムシートの押出形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、短繊維が押出方向と直角な方向に配向する短繊維入りゴムシートを効率良く形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
例えば、空気入りタイヤでは、所望のタイヤ性能をうるために、短繊維をタイヤ軸方向に配向させたゴム補強層を設ける場合があり、このとき前記ゴム補強層は、図6(A)に示すように、短繊維fを長さ方向と直角な向き(即ち巾方向)に配向させた帯状のゴムシートg1をタイヤ周方向に周回することにより形成される。
【0003】
ところが、図6(B)に示すように、カレンダーロールやローラヘッド押出機等によって連続的に押出成形される一般的なゴムシートg2では、ゴム中の短繊維fは、ゴム流れによって押出し方向(長さ方向)に沿って配向する。従って、このゴムシートg2をゴム補強層に使用する場合には、ゴムシートg2をいったん所定巾wで切断し、各切断片g2aをその非切断縁e、e間で再度連結し直すことが必要となるなど、製造効率が非常に悪いものとなる。
【0004】
そこで、図6(C)に示すように、押出機によって押出成形されるチューブ状体g3を、螺旋状にカットしていくことにより帯状のゴムシートg3aに展開することが提案されている。しかし、かかる場合には、カットを精度良く行うことが難しく、又複雑な構造のカット手段が必要となる。又螺旋状にカットしていくため、ゴムシートg3aは、厳密には短繊維fが巾方向に対してやや傾斜した配向のものとなるなど、巾方向に配向する高品質のゴムシートが得られないという問題がある。
【0005】
そこで本発明は、装置構造を簡易としながらも、短繊維が巾方向に配向する高品質の短繊維入りゴムシートを、効率良く形成しうる短繊維入りゴムシートの押出形成装置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、本願請求項1の発明は、
短繊維入りゴムシートをその短繊維を押出方向と直角な方向に配向させて形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置であって、
スクリュ押出機本体と、
該スクリュ押出機本体に連結されかつスクリュ押出機本体からの短繊維入りゴムを柱状体として押し出す吐出口を有する第1のヘッドと、
該第1のヘッドとの間に、前記柱状体をその軸心に直角に向き換えし、この柱状体により、この柱状体と同心な円盤状シートを形成する円盤成形間隙を前記第1のヘッドとの間に形成する第2のヘッドとを具え、
前記円盤状シートの外周縁を周方向に複数箇所切断して該円盤状シートを複数の帯状シートに分割する切断手段と、
前記分割された各帯状シートを巻き取り装置に案内する案内ローラを有する案内手段とを設けるとともに、
前記円盤成形間隙は、吐出口が開口する前記第1のヘッド前端の端面と、第2のヘッド後端の端面とからなり、端面間が互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、該円盤成形間隙は、前記端面の外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口を具えることを特徴としている。
【0007】
又請求項2の発明では、前記吐出口の直径D1は、前記円盤成形間隙の直径D2の1/3倍以下であることを特徴としている。
【0008】
又請求項3の発明では、前記円盤成形間隙の隙間dは0.5〜10.0mmであることを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
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、本発明の短繊維入りゴムシートの押出形成装置を示す側面図、図3はそのヘッドを拡大して示す断面図で、図2はヘッドの正面図である。
【0010】
図1〜3において、短繊維入りゴムシートの押出形成装置1(以下、押出形成装置1という)は、スクリュ押出機本体2と、該スクリュ押出機本体2からの短繊維入りゴムGを柱状体Gaとして押し出す第1のヘッド3と、前記柱状体Gaを同心な円盤状シートGbに押出成形する円盤成形間隙4を前記第1のヘッド3との間に形成する第2のヘッド5と、前記円盤状シートGbの外周縁Bを周方向に切断して複数の帯状シートGcに分割する切断手段6と、各帯状シートGcを巻き取り装置(図示しない)に案内する案内手段7とを具えて構成している。
【0011】
なお前記スクリュ押出機本体2は、ゴム投入口9Aを設けたシリンダ9内に、スクリュー軸10を収納した周知構造をなす。そして電動機Mにより前記スクリュー軸10を駆動させることにより、投入される短繊維入りゴムGを混練しながらシリンダ9前端で開口する押出し口11から押し出す。
【0012】
又前記第1のヘッド3は、図2に示す如く、前記シリンダ9にフランジ止めされるブロック状をなし、その前端に、前記押出し口11からの短繊維入りゴムGを柱状体Gaとして押し出す吐出口12を形成している。なお吐出口12と押出し口11との間は、前記押出し口11から断面積を漸減させながら先細状にのびる案内流路13によって導通している。
【0013】
次に、前記第2のヘッド5は、前記第1のヘッド3の前端に、支持手段14を介して着脱自在に取り付き、前記第1のヘッド3前端の端面3Sと、第2のヘッド5後端の端面5Sとの間に円盤成形間隙4を形成する。
【0014】
ここで、図2にも明らかのように、前記吐出口12が開口する前記第1のヘッド3の前記端面3Sと、第2のヘッド5の後端の端面5Sは、互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、この端面3S、5S間の円盤状スペースとして前記円盤成形間隙4が形成される。なお該円盤成形間隙4は、前記吐出口12と同心に導通するとともに、前記端面3S、5Sの外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口4Aで開口している。
【0015】
従って、図4に略示するように、吐出口12から柱状体Gaとして前方に押し出される短繊維入りゴムGは、いったん前記端面5Sに当接して軸心Jと直角な向きに向き変えするとともに、前記円盤成形間隙4内を半径方向外方に向かって放射状に広がりながら押し出される。これによって、円盤成形間隙4内に、前記柱状体Gaと同心な円盤状シートGbが形成される。
【0016】
このとき、短繊維入りゴムG内の短繊維fは、同図に示す如く、前記柱状体Gaにおいては、前方に向く押出し方向に配向している。しかし、円盤成形間隙4内では、短繊維入りゴムGは、周方向に引き延ばされながら半径方向外方に押し出される。その結果、円盤状シートGbにおいては、短繊維fは、この周方向への引き延ばしによって向き変えし、軸心Jから離れるに従いその配向を半径方向から周方向へと変化させる。
【0017】
なお円盤状シートGbの外周縁Bにおいて、短繊維fを周方向に確実に配向させるためには、前記吐出口12の直径D1を、前記円盤成形間隙4の直径D2の1/3倍以下とするのが好ましく、1/3倍を越えると配向が不十分となる恐れが生じる。なお直径D1が直径D2の1/3より必要以上に小さいと、当装置が大きくなって設備投資の不必要な損失を招くとともに取り扱い性を損ねることとなる。
【0018】
又本例では、前記吐出口12からの短繊維入りゴムGが、半径方向外方に向かって放射状に向き変えするのを円滑化するとともに、全体のボリューム配分を調整するために、前記端面5Sに、吐出口12に向かって円錐状に突出する同心な突起部15を設けている。この突起部15の突出高さhとしては、前記円盤成形間隙4の隙間dの0.5〜1.2倍が好ましく、又そのテーパ角αは、90〜150°が好ましい。
【0019】
又本例では、前記円盤成形間隙4内でのゴム流れを乱さないように、前記端面3S、5Sは、前記突起部15以外は凹凸のない平滑面で形成している。
【0020】
又前記支持手段14は、図5に示すように、本例では、前記第2のヘッド5の外周面から半径方向外側に立上がる基体17Aと、この基体17Aから折れ曲がり前記環状口4Aを横切ってのびるアーム部17Bとを有するL字状の支持金具17を具える。又前記アーム部17Bの後端部分に設ける取り付け口17B1には、前記第1のヘッド3の頭部3A後端と係止することにより第2のヘッド5を固定する楔状の係止金具18が着脱自在に挿入保持される。さらに本例では、前記アーム部17Bの後端部分に、前記端面3S、5Sの間の芯ズレなどを調節することにより円盤状シートGbの厚さ不均一を調整するボルト調整金具19を取り付けている。なお支持手段14では、前記支持金具17を第1のヘッド3に形成することもできる。
【0021】
ここで、第2のヘッド5は、前記円盤成形間隙4内に、ある程度の短繊維入りゴムGが充填された時点では、このゴムGの内圧によって前記間隔dが広がる向きに強く押圧される。そのため、前記係止金具18が第1のヘッド3の頭部3A後端と係止することのみで、従来的なスパイダ金具を用いるこのなく、第2のヘッド5は前記間隔dを有して固定されうる。
【0022】
しかし、円盤成形間隙4内にゴムGがある程度充填されるまでの押出し初期においては、押圧力が過小であり、従って、前記隙間dを有して第2のヘッド5を保持するために、前記環状口4Aに、前記隙間dに相当する厚さのスペーサを周方向に例えば4〜8箇所仮置きし、円盤成形間隙4内にゴムGが充分に充填された時点で、このスペーサを取り除いている。これによって、円盤状シートGbの厚さを全体に亘って均一化している。しかし、これだけでは調整しきれない場合もあり、本例では、前記ボルト調整金具19及び楔状の係止金具18を用いて、微調整を行っている。
【0023】
次に、前記切断手段6は、前記円盤状シートGbの外周縁Bを周方向に複数箇所切断することにより、この外周縁Bの外側において前記円盤状シートGbを複数の帯状シートGcに分割する切断刃6Aを具える。この切断刃6Aは、前記支持金具17の形成位置に夫々設けられ、本例では、支持金具17の側面に沿って取り付けられる好ましい場合を例示している。なお切断刃6Aとして、本例では板状のナイフを例示しているが、前記環状口4Aを横切るものであればワイヤ状(糸を含む)のものも採用しうる。
【0024】
このように、切断刃6Aによって分割された各帯状シートGcは、前記環状口4Aから半径方向外方に向かって押し出されるため、帯状シートGc、Gc間には、隙間K(図3、4に示す)が形成される。そして、前記支持金具17のアーム部17Bが、この隙間Kを通ることにより、各帯状シートGcは支持手段14との接触が防止される。
【0025】
次に、前記案内手段7は、図4に示すように、前記分割された各帯状シートGcを、巻き取り装置(図示しない)に案内する案内ローラ7Aを具える。この案内ローラ7Aは、図5のごとく前記支持金具17の形成位置に夫々設けられる。本例では、案内ローラ7Aの一端が、前記支持金具17の側面に、ボールジョイント等の自在継ぎ手20を介して、自在な向きに傾斜可能に一端支持されている。
【0026】
なお巻き取り装置としては、巻き取りリールを有する周知構造の種々のものが使用できる。
【0027】
このように、本実施形態の押出形成装置1は、短繊維が巾方向に配向する短繊維入りの帯状シートGcを、第1、第2のヘッド3、5を用いた一連の押出成形によって自動的に形成しうるため、該帯状シートGcの製造効率を大幅に高めることができる。又短繊維の配向方向を巾方向に正確に合わせることができ、かつ帯状シートGcの巾も安定するなど、帯状シートGcの品質を向上しうる。
【0028】
さらに押出形成装置1は、構造が簡易であり、又装置の小型化に貢献できる。特に、押出形成装置1は、小径な柱状体Gaから円盤状シートGbを形成するため、装置の小型化に有利であり、又この小型化によって前記円盤成形間隙4の隙間dのバラツキが少なくなるため、帯状シートGcの厚さも均一化でき品質のさらなる向上が図りうる。
【0029】
又この押出形成装置1は、厚さ0.5〜10.0mmの範囲の帯状シートGcの形成に好適に採用しうる。即ち、前記隙間dを0.5〜10.0mmの範囲とするのが好ましい。
【0030】
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、種々の態様に変形して実施しうる。
【0031】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、装置構造を簡易かつ小型としながらも、短繊維が巾方向に配向する高品質の短繊維入りゴムシートを、効率良く形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の押出形成装置の一実施例を示す側面図である。
【図2】そのヘッドを拡大して示す断面図である。
【図3】ヘッドを拡大して示す正面図である。
【図4】本発明の作用効果を説明する短繊維入りゴムのゴム流れを概念的に説明する斜視図である。
【図5】支持手段を、切断手段及び案内手段とともに説明する斜視図である。
【図6】(A)〜(C)は、従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
2 スクリュ押出機本体
3 第1のヘッド
4 円盤成形間隙
5 第2のヘッド
6 切断手段
7 案内手段
7A 案内ローラ
12 吐出口
f 短繊維
G 短繊維入りゴム
Ga 柱状体
Gb 円盤状シート
Gc 帯状シート
J 柱状体の軸心
Claims (3)
- 短繊維入りゴムシートをその短繊維を押出方向と直角な方向に配向させて形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置であって、
スクリュ押出機本体と、
該スクリュ押出機本体に連結されかつスクリュ押出機本体からの短繊維入りゴムを柱状体として押し出す吐出口を有する第1のヘッドと、
該第1のヘッドとの間に、前記柱状体をその軸心に直角に向き換えし、この柱状体により、この柱状体と同心な円盤状シートを形成する円盤成形間隙を前記第1のヘッドとの間に形成する第2のヘッドとを具え、
前記円盤状シートの外周縁を周方向に複数箇所切断して該円盤状シートを複数の帯状シートに分割する切断手段と、
前記分割された各帯状シートを巻き取り装置に案内する案内ローラを有する案内手段とを設けるとともに、
前記円盤成形間隙は、吐出口が開口する前記第1のヘッド前端の端面と、第2のヘッド後端の端面とからなり、端面間が互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、該円盤成形間隙は、前記端面の外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口を具えることを特徴とする短繊維入りゴムシートの押出形成装置。 - 前記吐出口の直径D1は、前記円盤成形間隙の直径D2の1/3倍以下であることを特徴とする請求項1記載の短繊維入りゴムシートの押出形成装置。
- 前記円盤成形間隙の隙間dは0.5〜10.0mmであることを特徴とする請求項1又は2記載の短繊維入りゴムシートの押出形成装置。
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