JP4252307B2 - ゴム配合物をベースとする製品を製造するための押出し装置 - Google Patents
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Description
(技術分野)
本発明は、薄いストリップの形態をなす、ゴム配合物をベースとする製品を製造するための押出し装置に関する。
より詳しくは、本発明は異形製品(profiled product)の製造装置であって、該装置から排出されるときにフォームまたはドラム上に直接堆積されるか、他の材料上に直接重畳される非常に幅広で非常に薄いストリップの形態をなす、ゴム配合物をベースとする異形製品の製造装置に関する。
【0002】
(背景技術)
タイヤカバーの製造分野では、ゴム配合物からなる半成品が製造され、これらの半成品は次に互いに連結される。製品の温度および該製品を形成するゴム配合物の性質により、タイヤの製造中に一方の製品を他方の製品に接着させるときにしばしば困難に遭遇する。製造業者により長い間行なわれてきた解決法は、有機溶媒中に溶解されたゴム溶液を一方の製品に塗布することである。今では、環境保護の理由から、このような溶剤を使用しないことが探求されている。従って、新しい解決法に頼る必要がある。
【0003】
1つの解決法は、「接着」すべき2つの製品の間に、しばしば「結合コンパウンド」と呼ばれる非常に強い接着力をもつ粉末を備えた非常に薄いゴム製品の層を堆積させることである。このような結合コンパウンドは、リトレッディングの分野で硬化カーカスと新しいトレッドとを結合するのに非常に長期間に亘って使用されている。
【0004】
このような層を押出し装置の排出端に直接配置できるようにし、特に、結合コンパウンドの温度、粘着性および他の特性を維持できるようにするため、また、工業上の見地から、要素の全幅を覆うことができる非常に薄いストリップを直接製造することは特に有利である。かくして、例えばリトレッディングされるタイヤを製造する場合には、硬化したタイヤカーカスの幅と同じ幅を有しかつ数十分の一ミリメートルの厚さをもつストリップを製造することが探求されている。
また、非常に正確な態様でタイヤカバーを製造することが探求されている。製造時のこの精度は、ゴム製品の寸法により影響を受け、特に、製品の厚さおよび幅の精度および一定性により定まる。
【0005】
ゴムの押出しを行なう種々の装置カテゴリは既に知られている。アキュムレーションチャンバ上に開口しておりかつゴム配合物を押出しオリフィスまで押出す1つ以上の押出しスクリューを慣用的に備えている押出し装置は、2つのカテゴリすなわち、
・通常、固定壁と協働するローラの外面を形成する押出しプレートに特徴を有する「ローラダイ押出し機」と呼ばれている押出し装置と、
・固定壁を形成する押出しプレートに特徴を有するいわゆる「フラットダイ押出し機」とに分けられる。
【0006】
これらの押出し機は、各カテゴリの押出し機の異なる長所により、輪郭が実質的に一定な製品を大きい長さで押出すことができる。いずれのカテゴリの押出し機でも、得られた押出しストリップの幅は、押出しスクリューの直径、または幾つかの押出しスクリューを備えた押出し機の場合には押出しスクリューの中心間距離により制限される。これは、製品の幅従って押出しオリフィスの幅が押出しオリフィスの直径に比べて非常に大きいと、押出しプレートと同じ正しい供給速度で充分な混合を得ることについての供給問題、および押出しプレート内に混合物を保持することの困難性並びに押出しオリフィスの全幅に亘る混合物、圧力および供給速度の分散の困難性があることによる。
【0007】
従って、装置のこれらの種々の項目により、得られる製品の幅は制限される。機械をコンパクドにするという工業的な理由から押出しスクリュー(単一または複数)のサイズを制限することが探求されているため、この幅は一層制限される。
これらの問題を矯正するため、フランス国特許FR−2 294 039には、ゴム配合物をベースとする製品の幅広で薄いストリップを製造するための、カレンダに組合される押出し機が開示されている。この押出し機の排出端には、ゴム配合物をアキュムレーションチャンバ内に押出す押出しスクリューが設けられ、排出端からは2つのローラが配置されている。該ローラの軸線は押出しスクリューの回転軸線に垂直であり、両ローラ間のギャップでストリップの「輪郭」が形成される。
【0008】
このような装置は、幅広ストリップについて、製品の品質に或る効果を与える、些細なこととはいえない技術的困難性を有している。これは、押出しオリフィスが製品の最終幅とは非常に異なっており、従って、押出しスクリューの直径より非常に大きいサイズをもつ押出しプレートの場合について上述したのと同じ態様で、ゴム配合物を押出しかつ非常に広い表面上に不規則分散させるという問題を引起こすことによる。これにより、幅が一定でない製品が作られるという危険が生じる。
また、このような装置は非常に大型になってしまう。なぜならば、このような装置は、押出しスクリューの方向にこのような幅および軸線方向寸法(この寸法も大きい)を得ることができるようにするため、ストリップの幅の方向にかなり大きい横方向間隔を必要とするからである。
【0009】
(発明の開示)
本発明の目的は、上記欠点を解消することにある。
【0010】
以下の説明において、「軸線方向」、「半径方向」および「周方向」とは、押出し装置のローラに対し、それぞれ、軸線方向、半径方向および周方向に平行な方向をいう。
【0011】
本発明によれば、ゴム配合物をベースとする製品を製造する押出し装置は、回転ローラと、ゴム配合物の入口オリフィスと、ローラの表面の一部を周方向に覆うルーフ(vault)とを有し、ゴム配合物は、入口オリフィスから、ルーフとローラとの間に位置する空気ギャップを通り、ローラの外面と協働する壁により形成される、製品の輪郭を定めるための押出しオリフィスに向かって押され、ローラに向かって配向されたルーフの内面には、ローラの表面と協働して配合物の可塑化のためのチャンバを形成するための突出スレッドが設けられており、少なくとも2つのスレッドが実質的に軸線方向に延びていることを特徴とする。
【0012】
かくして、押出しオリフィスは軸線方向に配置されかつルーフと協働するローラの軸線方向は配合物に有効な可塑化加工を行ない、このため、ローラの長さに一致する装置の一定サイズをもつ幅広ストリップを得ることができる。本来的に、本発明の装置により、これより小さい幅をもつストリップまたは狭小ストリップを製造することが絶対的に排除されるものではない。
【0013】
実質的に軸線方向に延びている2つのスレッドは、押出しオリフィスに近接して配置されたスレッドで構成するのが有利であり、これにより、特に、ゴム配合物の方向および分散を押出しオリフィスに向かわせることができる。
【0014】
可塑化チャンバを形成するルーフの領域を、ゴム配合物の漏洩を受入れる2つの縁部で定めることもできる。これにより、押出される製品の幅を制御できる。このような漏洩受入れシステムには、慣用のシーリング装置(ジョイント等)を設けることができる。
【0015】
本発明の変更形態によれば、可塑化チャンバを形成するルーフの領域はセクタに分割され、2つの連続セクタは、実質的に軸線方向に延びている互いに平行な突出スレッドにより分離されている。
【0016】
他の変更形態によれば、可塑化チャンバを形成するルーフの領域はヘリカルスレッドを有し、該ヘリカルスレッドは、同じスレッドで、左捩れスレッドおよび右捩れスレッド(またはこの逆)を備えている。実際には、ゴム配合物に異なる加工を行なうために異なる形態のスレッドを選択でき、この選択は、特に、ゴム配合物の性質に基いて行われる。
【0017】
有利なことは、壁が固定プレートからなり、該プレートには実質的に軸線方向に延びている窩(alveolus)が設けられており、該窩は、装置の閉位置において、ルーフに設けられかつ実質的に軸線方向に延びているスレッドによりルーフの最終セクタから分離され、プレートの窩は前記スレッドより長い軸線方向長さを有することである。ゴム配合物の移動の終時にこの拡開を行なうことにより、ゴム配合物を窩の全長に亘って分散でき、従って、ばりを生じさせることなく同時にあらゆる横方向漏洩を回収して、異形製品の厚さおよび幅の均一性を保証することができる。
【0018】
(発明を実施するための最良の形態)
本発明の他の特徴および長所は、添付図面を参照して述べる本発明の押出し装置の一実施形態についての以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。 以下の説明において、図示の本発明の種々の変更形態における同じ構成要素には、同じ参照番号が使用される。
【0019】
図1に示すように、押出し装置1は、軸線XX′の回りで回転しかつ外面51を備えたローラ5と、ルーフ(vault)6とを有し、該ルーフ6は外面51と協働してゴム配合物を可塑化させるチャンバを形成しかつローラ5の一部を周方向に覆う。ルーフ6の両横方向端部61、62には、ゴム配合物の入口オリフィス15と、異形製品の押出しオリフィス21とが設けられている。ゴム配合物は、入口オリフィス15から、ルーフ6とローラ5との間に形成されるギャップを通り、押出しオリフィス21に向かって押される。
【0020】
ローラ5はシャフト9に取付けられており、該シャフト9と一体に回転する。図示の実施形態ではシャフト9およびローラ5はワンピースに形成されているが、2つの別体部品として形成することも考えられる。かくしてローラ5は直径d(シャフト9の直径に等しい)のショルダ52、53を有し、ローラ5の外面51は、dより大きい直径Dをもつローラ5のゾーンに一致する。
【0021】
両ショルダ52、53には、ベアリング(図示せず)を介して、それぞれ2つのフランジ7、8が取付けられている。各フランジ7、8は、ローラ5の中央に対して軸線方向内方にショルダ71、81を支持しており、各ショルダ71、81は、それぞれ、ルーフ6の両軸線方向端部63、64の各々により支持されたショルダと協働して、ルーフ6を装置に固定することができる。
【0022】
ショルダ71および端部63のショルダは、フランジ7のショルダ71に形成された通孔711と、端部63に形成された通孔631とを使用して、ねじ(図示せず)により一体に固定される。これと同じことが、ショルダ81と、ルーフ6の端部64により支持されたショルダとの固定に適用される。
ショルダ71、81と、ショルダ63、64とのそれぞれの連結は、他の任意の手段により行ない得ることは明白である。
【0023】
図1および図4から理解されようが、フランジ7とフランジ8との間には、2つの支持要素10、11がそれぞれ取付けられており、両要素は、ローラ5に対して周方向にオフセットされている。支持要素10、11はねじ等の任意の適当な手段によりフランジ7、8に強固に固定され、或いはこれらの全要素10、11、7、8をワンピース構造に製造することもできる。
【0024】
ルーフ6の端部62は、図2に示すようにルーフ6により支持されたリム65に形成された通孔13と協働する、前記支持要素により支持されたロッド12の回りで支持要素10に枢着される。
【0025】
リム65の外壁651は、支持要素10の壁101と協働して、ゴム配合物のための入口オリフィス15を形成する。この入口オリフィス15は、ローラ5の表面51と接触して開く。本質的に安全性の理由から、ローラ5から離れた、入口オリフィス15へのアクセスを維持するため、入口オリフィス15に開口するアクセスチャネル16を設けることができる。
【0026】
支持要素11はルーフ6の反対側端部(従って端部61)と協働し、この端部61が例えばねじにより固定されて、装置を閉じることができるようになっている。ハンドル61′を用いてルーフ6を軸線12の回りで枢動させて、特に掃除のためにローラ5にアクセスできるようにするため、前記固定は、図1に示すように着脱可能であることが有利である。
【0027】
また、特に図2および図4に示すように、押出しプレート20が支持要素11の内側に取付けられており、これにより、押出しプレート20がローラ5の表面51と協働して、異形製品を押出すためのオリフィス21を形成する。プレートの代わりに、例えば他のローラの外面を形成する可動壁を設けることを考えることもできる。
【0028】
ローラ5は、これ自体は既知の態様で冷却装置25を支持している。冷却装置25はフィードチャネル251を有し、該フィードチャネル251は、ローラ5の一端を通りかつローラの中央領域で流れを2つの半径方向チャネル252に分配し、ローラ5の表面51の下を通る冷却流体循環「システム」253を形成している。
ローラ5のこの端部はモータ駆動されてその軸線回りに回転でき、かつここでは詳細に説明しないフレームに取付けられている。本発明はこの点に関係するものではない。
【0029】
本発明による装置の機能を理解できるように、ルーフ6について以下により詳細に説明する。
図2に示すように、ルーフ6の中央領域は中央領域65を有し、該中央領域65は半径方向セクタ67に分割されており、各セクタ67は凹状面67′を備えている。連続する2つのセクタ67はスレッド68により分離されている。押出される製品のストリップの厚さと、スレッド68とローラ5の表面51との間の通路との比は少なくとも1より大きく、かつこの通路が戻りスループット(return throughput)に制限を与えないように製品の平均厚さに関係している。
【0030】
図示のセクタは同一サイズおよび曲率半径を有するが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々のサイズおよび/または曲率半径をもつセクタを考えることができる。
また、ルーフはセクタに分割されないものを考えることができるが、セクタは配合物を押出しオリフィスに向けて案内すると同時に配合物の全幅に亘って分散させることができるように実質的に軸線方向に延びている少なくとも2つのスレッドを有し、ルーフの他のスレッドは、図7および図8に示すように、ヘリカルスレッドまたは軸線方向スレッドに対して収斂または拡開するするように異なる方向に配向することができる。ヘリカルスレッドは、同じスレッドで右捩れスレッドおよび次に左捩れスレッド(またはこの逆)となるように構成できる。かくして図7には軸線方向スレッドの方向に収斂したスレッド68Aが示され、一方図8には軸線方向スレッドに向かって収斂するスレッド68Cの後から続く拡開スレッド68Bが示されている。
これらのセクタは、装置の機能時に理解されようが、ゴム配合物の漏洩を受け止める2つの縁部69、70により軸線方向に限定されている。
【0031】
ルーフの最終のセクタ67はスレッド68により押出しプレート20から分離されており、押出しプレート自体は窩(alveolus)201を支持している。窩201は、この窩201の縁部により異形製品の出口幅を固定する拡開部を形成すべく、ルーフのセクタ67より軸線方向に長い。また、この窩201はルーフ6のセクタ67より深くて、押出しオリフィス21へのゴム配合物の供給連続性を確保するためのゴム配合物のリザーバを形成している。
【0032】
ブレード20にはスレッド202も設けられており、該スレッド202はローラ5の回転方向で窩201の後に続いている。このスレッド202は、得られるゴム配合物をベースとする製品の輪郭を定め、かくして、スレッド202の表面とローラ5との間の間隔が押出される輪郭の厚さを定める。
従って、プレート20とローラ5の表面51との間隔を調節すること、従って、得られるゴム製品のストリップの輪郭に従って押出しオリフィスの高さを定めることができる。
【0033】
本発明の装置は、5mm以下の厚さをもつストリップの製造に有利に使用できる。なぜならば、本発明の装置により行なわれるゴム配合物の可塑化作業は必然的に工具の性質によって制限を受けるからである。しかしながら、例えば、装置の入口オリフィス内に導入される前に既に加工されているゴム配合物を使用することにより、導入されるゴム配合物の性質および形状に従ってより厚いストリップを製造することを考えることもできる。
例えばフィンガのような配合物の加工性を高める付加部材を設けることもできる。
【0034】
より詳しくは、本発明の装置は、0.5mm以下の厚さをもつストリップを製造でき、従って形成/製造ドラムまたはカーカス上に直接置くことができる非常に薄いストリップを製造できるだけでなく、得られたストリップを装置の押出しオリフィスから出てくる他の材料上に重畳させることにより製品を二重化させることもできる。かくして、本発明の装置により、0.3mm以下の厚さをもつストリップを製造できる。
【0035】
また本発明の装置は、幾つかの装置を組合せて、例えば本発明の2つの装置を互いに対向配置することにより、一方の装置から出てくる異形製品をそれぞれの押出しオリフィスから直接出てくる他の製品と二重化させて、通常「複合体(complex)」と呼ばれている製品を作ることができる。
また、本発明の幾つかの装置を、ドラムまたはより一般的には回転面の回転方向に連続的に配置することにより、ドラム上に幾つかの製品を連続的に配置することができる。
【0036】
更に、ローラダイ押出し機の押出しヘッドに本発明の装置を使用して、装置の入口オリフィスを押出し機により支持された少なくとも1つの押出しスクリューの端部に配置することにより、押出し物の断面調節および加工品の均一性を向上できる。
【0037】
ここに示す例では、入口オリフィス15および押出しオリフィス21がローラに関して直径方向に対向して配置されている。これにより、ローラ5の表面51の周囲の約180°を解放して、選択された支持体(ローラ、ドラム、カーカス、インサート等)に作用する最小の機械的応力で押出し物を堆積させることができるという長所が得られる。本来的に、希望する可塑化の度合いまたは配合物に従って、セクタの数を増減させ、従ってルーフの周方向長さを増減させることができる。
【0038】
以下、特に図2および図4を参照して、上記実施形態に示された装置の機能を簡明に説明する。
ゴム配合物Aが入口オリフィス15に供給され、ゴム配合物は、慣用押出し機で一般的に行なわれている供給態様と同様に、連続ストリップの形態またはシートの形態でアクセスチャネル16内に導入される。
ゴム配合物Aは、入口オリフィス15から、ルーフ6の種々のセクタ67およびスレッド68を通って、ルーフ6と、回転時に配合物を押出すローラ5の表面51とにより形成される可塑化チャンバ内に押出される。
ゴム配合物は、該配合物の加工中に生じる温度上昇を伴って流動して、オーバーフローを形成し、次に受入れ縁部69、70上で膨張する。これらの漏洩は受入れ縁部69、70上で循環すると同時にローラ5の回転により常時押される。
【0039】
かくして配合物Aはプレート20まで、より正確には窩201まで押され、ここで配合物は窩の軸線方向全長に亘って分散される。受入れ縁部により引起こされた全ての漏洩も窩内に注がれる。かくして、窩201の軸線方向長さは異形製品の幅を決定し、異形製品は、次に、ローラ5の表面51とプレート20のスレッド202とにより形成された押出しオリフィスを通って出る。これと同時に、異形製品の厚さはスレッド202とローラ5との間の間隔により定められる。
このようにして、非常に幅広でかつ非常に薄い一定幅の異形製品を得ることができる。
【0040】
本来的に、ルーフの中央ゾーンより長い窩を全くもたないプレートまたは壁を考えることができ、この場合には、本発明の装置と押出し物の幅決定を行なうブレードシステムとを組合せるのが有利であり、必要に応じてフラッシュをリサイクルさせることができる。
【0041】
本発明の押出し装置の幾つかの使用例について、以下に説明する。本来的に、これらの例は、本発明の範囲をこれらの用途のみに限定するものではない。
図5に示す本発明の変更形態によれば、この装置は、ゴム配合物のための第二入口オリフィス15aを有し、この第二入口オリフィスは、可塑化チャンバの内側に配置された第一オリフィスと同じものでもよくまたは異ならせることもできる。この装置は、例えば、同時押出しを行なうこともできる。
【0042】
図6に示す本発明の他の実施形態によれば、プレート20の窩201の内側にテクスタイルまたは金属糸201bを通すためのオリフィスを設けて、フォームまたはドラム上に直接置くことができるプライを作ることができる。
【0043】
本発明の範囲を逸脱することなく、装置の入口オリフィス15が押出し機により支持された少なくとも1つの押出しスクリューの端部に配置されるように、本発明の装置を押出し機の押出しダイ上に取付けることを考えることもできる。
また、幾つかのゴム配合物を押出す装置に本発明の幾つかの装置を使用して、少なくとも2つの装置をドラムの回転方向に連続的に配置して、ドラム上に幾つかの製品を連続的に配置できるようにするか、2つの装置を互いに対向させて配置して、一方の装置から出る異形製品が他方の装置ののそれぞれの押出しオリフィスから直接排出される製品と二重化されるように構成することを考えることができる。
【0044】
図9には、本発明による2つの装置1′、1″を組合せた他の使用例であって、各装置から出る異形製品により二重化された異形製品を製造する装置が示されている。かくして、この二重異形製品は、両装置からの排出端でローラにより取出されることを考えることができる。
また、本発明の装置を、カレンダを備えた押出し装置からの排出端に使用することを考えることもできる。
【0045】
本発明による1つ以上の装置を使用した装置のこれらの例は、本発明の範囲を制限するものではなく、従ってこのような装置をこれらの例にのみ使用することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による装置が開位置にあるところを示す部分斜視図である。
【図2】 閉位置にある図1の装置の或る要素(プレートおよびルーフ)を示す斜視図である。
【図3】 図1の装置の軸線方向断面図である。
【図4】 図3の装置のIV−IV線に沿う半径方向断面図である。
【図5】 本発明の変更形態による図2と同様な斜視図である。
【図6】 本発明の他の変更形態による図4と同じ半径方向断面図である。
【図7】 図2の装置のルーフスレッドの変更形態を示す概略斜視図である。
【図8】 図2の装置のルーフスレッドの他の変更形態を示す概略斜視図である。
【図9】 本発明による装置の一用途の半径方向概略断面図である。
Claims (11)
- ゴム配合物をベースとする製品を製造する押出し装置(1)において、回転ローラ(5)と、ゴム配合物が供給される入口オリフィス(15)と、ローラ(5)の外面(51)の一部を周方向に覆うルーフ(6)とを有し、ゴム配合物は、入口オリフィス(15)から、ルーフ(6)とローラ(5)との間に位置する空気ギャップを通り、ルーフ(6)に固定されたプレート(20)により形成され、ローラ(5)の外面(51)と互いに向かい合うプレート(20)により形成される、製品の輪郭を定めるための押出しオリフィス(21)に向かって押され、ルーフ(6)は、ローラ(5)側に向くその内面に、ローラ(5)の外面(51)と共に、配合物を可塑化するためのチャンバを形成するための軸線方向に延びる複数の突出スレッド(68)を有し、前記プレート(20)には軸線方向に延びている窩(201)が設けられており、該窩(201)は、ルーフ(6)がローラ(5)を覆う閉位置において、ルーフ(6)に設けられた軸線方向に延びているプレート(20)のスレッド(202)によりルーフ(6)から分離され、プレート(20)の窩(201)は前記スレッド(68)より長い軸線方向長さを有することを特徴とする押出し装置。
- 軸線方向に延びている前記プレート(20)のスレッド(202)は、軸線方向に延びる押出しオリフィス(21)の周囲の近傍に配置されたスレッド(202)からなることを特徴とする請求項1記載の押出し装置。
- 前記可塑化チャンバを形成するルーフ(6)のゾーンは、2つの縁部(69、70)により横方向に限定されていることを特徴とする請求項1または2記載の押出し装置。
- 前記可塑化チャンバを形成するルーフ(6)のゾーンはセクタ(67)に分割され、2つの連続セクタ(67)は、互いに平行な突出スレッド(68)および軸線方向に延びているスレッドにより分離されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の押出し装置。
- 前記可塑化チャンバを形成するルーフ(6)のゾーンにおいて、前記スレッド(68)は、軸線方向に対して角度を持つように形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の押出し装置。
- 前記プレート(20)の窩(201)の深さは、ルーフ(6)のセクタ(67)の深さより大きいことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の押出し装置。
- 前記ルーフ(6)は、ローラ(5)と一体の支持体(10)により支持された回転軸線を中心に枢動できるように取付けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の押出し装置。
- 前記可塑化チャンバの内側に配置された第一入口オリフィス(15)と、その形状及び/又は位置が同一または異なる、ゴム配合物のための第二入口オリフィス(15a)を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の押出し装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の押出し装置を有し、該装置の入口オリフィス(15)が、押出し機により支持された少なくとも1つの押出しスクリューの端部に配置されていることを特徴とする押出しダイを備えた押出し機。
- 請求項1〜9のいずれか1項記載の少なくとも2つの押出し装置を有し、該装置がドラムの回転方向に連続的に配置されていて、ドラム上に製品を連続的に堆積できることを特徴とするゴム配合物を押出す装置。
- 請求項1〜10のいずれか1項記載の少なくとも2つの押出し装置を有し、2つの押出し装置が互いに対向して配置されており、一方の装置から出る所定形状の製品が、それぞれの押出しオリフィスからの排出端で他方の製品と直接に重畳させられることを特徴とする2つの所定形状の製品を重畳させる装置。
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