JP4004980B2

JP4004980B2 - 繊維配向押出装置

Info

Publication number: JP4004980B2
Application number: JP2003074892A
Authority: JP
Inventors: 剛小島; 章三堀内
Original assignee: 株式会社三葉製作所
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004276555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、拡張ダイと外部ダイの隙間からスクリューで押し出す事によりシートを形成する繊維配向押出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、繊維配向押出装置は、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、押出成形時にその繊維の方向を一定方向に配向させ、揃える事で配向方向の強度を向上させている。従来より素材中に不連続繊維を配向する方法が種々提案されている。図３は、従来の繊維配向押出装置の一例を示す要部横断面図、図４はその要部縦断面図である。繊維配向押出装置は、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、スクリュー１によって拡張ダイ２および外部ダイ３で拡張して押し出す事により中空パイプを形成すると共に、切り開きカッター４で切断してシートを形成する。
【０００３】
また、他の繊維の配向方法として引用文献１に示すように、ダイの内面および外面の軸線からの距離を溝の入口よりも出口で大きくなり且つ、溝の入口面積に対する出口面積の比が２またはそれ以上となるように、内面および外面をダイの軸線から発散せしめ、内面および外面を実質的に静止させるものが開示されている。また、引用文献２には、拡張ダイを取付けた押出機を使用し、出口空間の断面積を入口空間の断面積より大きく形成し、中間空間が入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間を備えた短繊維の配向方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５３−１４２６９号公報
【特許文献２】
特開平１−３０４９２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の繊維配向押出装置および繊維の配向押出方法では、ゴム、合成樹脂マトリックスの流動する流路壁面に接触している部分、およびその近傍の短繊維がゴム、合成樹脂マトリックスの流れ方向に整流されてしまい、流れと直角方向の配向性能が著しく低下する事があった。この劣化の程度は、ゴム配合、短繊維の特性により変化するが、押出厚が薄い場合にその劣化の程度が顕著に表われる。一方この配向性能の低下を抑える為に、大きな拡張比を設けたヘッドにすると、それを支える構造物に大きな応力がかかり、破損の恐れが有った。解決方法として拡張部全体を回転し配向を改善する方法もあるが、ダイ出口部の周速が増大しせん断発熱によりゴム又は合成樹脂の物性が劣化するため、回転速度を上げることが出来ず実際の生産に適用が困難であった。
【０００６】
本発明は、前記実情に鑑み提案されたもので、拡張ダイの入口部分にパイプ状の素材流路を設け、このパイプ状の素材流路の内壁又は外壁を回転させることにより、素材中の短繊維をゴム又は合成樹脂のせん断発熱による温度上昇を抑えながら周方向に配向することができる繊維配向押出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明は、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、固定された拡張ダイと外部ダイの隙間からスクリューで押し出す事により中空パイプを形成すると共に、この中空パイプをカッターで切り開いて配向性シートを製造する繊維配向押出装置であって、前記拡張ダイの直前に断面形状が円筒状の素材流路を設けると共に、当該素材流路に回転力を与えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する外筒を回転駆動するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明において、前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する内筒を素材の押し出しスクリューと連結し回転駆動するものであることを特徴するものである。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明において、前記内筒の長さは、前記押し出しスクリューの直径Ｄの０．７５倍以上であることを特徴するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る繊維配向押出装置の一例を示す要部横断面図、図２は本発明に係る繊維配向押出装置の一例を示す要部縦断面図である。ここで、繊維配向押出装置１０は、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、拡張ダイ１１と外部ダイ１２の間隙からスクリュー１３で押し出す事により中空パイプを形成すると共に、この中空パイプをカッター１４で切り開いて配向性シートＳを製造するものであって、拡張ダイである拡張ダイ１１の直前に断面形状が円筒状の素材流路１５を設けると共に、当該素材流路１５に軸線Ｊ回りの回転力を与えている。
【００１８】
スクリュー１３は、図外の駆動機構により回転駆動されると共に、図１，２に示すようにその先端が延設されて素材流路１５の内筒１６を構成している。また、内筒１６はスクリュー１３の先端に固定されており先端部が、先細りの円錐形状となっている。更に、内筒１６の外表面に凹凸１６ａを形成してもよい。凹凸１６ａは、滑り防止のために設けるもので、軸線Ｊ方向に浅い溝と低い突起を交互に形成したものでもよく、また、小突起を内筒１６の外表面に規則的またはランダムに配設したものであってもよい。更に、浅い溝または突起をスパイラル状に配設してもよく、２本のスパイラルがそれぞれ直交するように配設してもよい。
【００１９】
円筒状の素材流路１５の外周を構成するシリンダーライナー１７およびヘッドライナー１８は、固定ボルト１９で固着されている。また、拡張ダイ１１は、保持部材２０および固着ボルト２１によってヘッドライナー１８に固着されている。また、拡張ダイ１１の外周の一部には、カッター２２が固着されており、押し出された中空パイプを切り開いて配向性シートを形成する。
【００２０】
次に、以上のように構成された本発明に係る繊維配向押出装置１０の使用態様について説明する。先ず、ゴムまたは合成樹脂等から成る素材中に短繊維を混入し、スクリュー１３によって押し出す。押し出された素材と短繊維は、円筒状の素材流路１５に至り、ここで回転力を受ける。図１、２に示す実施の形態では、素材流路１５において内筒１６が回転する。したがって、この部分で素材と短繊維の混合体は周方向の回転力が与えられ、短繊維が周方向に配向される。短繊維が周方向に配向された素材は、拡張ダイ１１と外部ダイ１２の隙間を通って押し出される。また、押し出された素材は、カッター２２で切断され、シート状に形成される。
【００２２】
また、別の実施の形態として、素材流路１５の外周を形成するヘッドライナー１８を回転駆動する構成としてもよい。このように構成しても、短繊維の混入された素材流路１５を効果的に回転することができ、周方向に配向することができる。更に、素材流路１５の外周を形成するヘッドライナー１８の内周に凹凸を形成してもよい。凹凸は、滑り防止のために設けるもので、軸線Ｊ方向に浅い溝と低い突起を交互に形成したものでもよく、また、小突起を外筒であるヘッドライナー１８の内周面に規則的またはランダムに配設したものであってもよい。更に、浅い溝または突起をスパイラル状に配設してもよく、２本のスパイラルがそれぞれ直交するように配設してもよい。
【００２４】
更に、内筒１６の長さＬは、スクリュー１３の直径Ｄの０．７５倍以上に設定される。このように構成した場合、素材流路１５に十分な回転力を付与することができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００２９】
また、本発明では、ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、拡張ダイと外部ダイの隙間からスクリューで押し出す事により中空パイプを形成すると共に、この中空パイプをカッターで切り開いて配向性シートを製造する繊維配向押出装置であって、前記拡張ダイの直前に断面形状が円筒状の素材流路を設けると共に、当該素材流路に回転力を与えるので、素材中の短繊維がせん断力により円周方向に導かれ、配向性能に優れたパイプを製造することができる。また、ゴム又は合成樹脂素材のせん断発熱による物性劣化を抑えた配向性能に優れたシート部材を製造することができる。更に、内筒の外表面に凹凸を形成しても良く、このように構成した場合、内筒外表面の滑りが防止されて、混入した短繊維が素材の押し出し方向に向くのを阻止できる。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明において、前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する外筒を回転駆動するので、拡張ダイの直前の円筒状の素材流路に効果的に回転運動を与え、短繊維の配向を促すことができる。また、外筒の内周面に凹凸を形成してもよく、このように構成した場合、外筒の内周面に接触する素材の滑りを防止して、混入した短繊維が素材の押し出し方向に向くのを阻止することができる。したがって、短繊維の配向性に優れたパイプ或いはシートを製造することができる。
【００３１】
また、請求項３に記載の発明において、前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する内筒を素材の押し出しスクリューと連結回転駆動し、拡張ダイの直前の円筒状の素材流路に効果的に回転運動を与え、短繊維の配向を促すことができる。
【００３６】
また、請求項４に記載の発明において、前記内筒の長さは、前記押し出しスクリューの直径Ｄの０．７５倍以上であるので、前記円筒状の素材流路に効果的に回転運動を与えることができる。したがって、混入した短繊維が接触する壁面で素材の流れ方向に整流されてしまう事を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る繊維配向押出装置の一例を示す要部横断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る繊維配向押出装置の一例を示す要部縦断面図である。
【図３】図３は、従来の繊維配向押出装置の一例を示す要部横断面図である。
【図４】図４は、従来の繊維配向押出装置の一例を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
Ｓ配向性シート
Ｊ軸線
１０繊維配向押出装置
１１拡張ダイ
１２外部ダイ
１３スクリュー
１４カッター
１５素材流路
１６内筒
１７シリンダーライナー
１８ヘッドライナー
１９固定ボルト
２０保持部材
２１固着ボルト
２２カッター
２３調芯ボルト

Claims

ゴムまたは合成樹脂から成る素材中に短繊維を練り込み、固定された拡張ダイと外部ダイの隙間部からスクリューで押し出す事により中空パイプを形成すると共に、この中空パイプをカッターで切り開いて配向性シートを製造する繊維配向押出装置であって、
前記拡張ダイの直前に断面形状が円筒状の素材流路を設けると共に、当該素材流路に回転力を与えることを特徴とする繊維配向押出装置。
前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する外筒を回転駆動するものであることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向押出装置。
前記素材流路に与える回転力は、流路を形成する内筒を素材の押し出しスクリューと連結し回転駆動するものであることを特徴とする請求項２に記載の繊維配向押出装置。
前記内筒の長さは、前記押し出しスクリューの直径Ｄの０．７５倍以上であることを特徴とする請求項３に記載の繊維配向押出装置。