JP4318193B2

JP4318193B2 - ゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ

Info

Publication number: JP4318193B2
Application number: JP27362999A
Authority: JP
Inventors: 荒夫梅田
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2001096601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はゴム・樹脂等からなる円筒状体を押出成形するために使用される押出ダイであって、スパイダマークが発生しないスパイダを拡張領域と圧縮領域との間に設けた押出用ダイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のゴム・樹脂等円筒状体押出機の一般的な押出用ダイの長さ方向断面図で、図５に示すように、押出用ダイ１０は、押出機（全体は図示せず）の先端部４０、即ち、内部にスクリュー２を備えたバレル１の先端に、スクリーン３，ブレーカープレート４を挟んで取り付けられている。さらに、押出用ダイ１０は、拡張領域７、スパイダ８、圧縮領域９およびこれらの内部にスパイダ部材５に支持されたマンドレル３６を備えている。
【０００３】
円筒状体に成形されるゴム・樹脂等は、押出機混練り部分（図示せず）により加熱、混練りされて流動状態となる。このゴム・樹脂等は、フィルター３により異物を除去され、押出用ダイ１０に送り込まれ、拡張領域７とマンドレル３６により円筒状に成形され、スパイダ８を通過した後、圧縮領域９により圧縮されてスパイダ部材５による欠陥（スパイダーマークという、詳細後述）を補修しながらノズル１１より円筒状体として押し出される。
【０００４】
従来の押出ダイのスパイダ８は、図４（ａ）に正面図を示すように、押出用ダイ１０の外筒３５（図５参照）に接するスパイダ外筒１２の内側に十字形状のスパイダ部材５を設けてマンドレル支持体６を一体として支持している。この事例においてはマンドレル支持体６は管状であって、その内側に詳細後述のマンドレル３１（図８参照）を嵌合して支持する。スパイダ部材５には開口部１３が形成され、ゴム・樹脂等の流路となる。また、スパイダ部材５の他の形状として図４（ｂ）に一部省略して示すように、スパイダ部材５’を渦巻き状に形成されたもの、および図３に示すように円形の開口部を２層又は３層に設けたものもある。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の押出ダイでは、押出用ダイ１０の内部にマンドレル３６を支持することを目的とするスパイダ部材５が、拡張領域７で成形され流動するゴム・樹脂等の円筒状体を貫通して取り付けられている。従って、この円筒状体はスパイダ部材５の位置で流れ方向に一度切断され、続く圧縮領域９により圧縮され再び円筒状体に成形される。このときスパイダ部材５により切断され間隙を生じた部分が圧縮領域９により十分修復されず、流れ方向に溝状の欠陥を生じる問題がある。この溝状の欠陥箇所は、いわゆるスパイダマークと称されるものである。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイであって、スパイダマークの生じないスパイダを備えた押出用ダイを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体（以下、ゴム・樹脂等円筒状体ともいう）の押出用ダイは、拡張領域と圧縮領域との間にスパイダを設けた押出用ダイであって、前記スパイダが円盤状であり、外周側にスパイダ外筒を形成し、その内側にマンドレルを支持するマンドレル支持体をスパイダ部材を介して支持し、このスパイダ部材に前記ゴム・樹脂等の流路である開口部を設けて、この開口部が複数層の同心円状に断続的に形成され、前記スパイダの外周を均等に分割した基準長さの両端と前記スパイダの中心点とを結ぶ扇形を想定したとき、この扇形内における前記開口部の面積が何れの扇形においても等しくなる。
【０００７】
このスパイダ部材の間に開口部を同心円状に複数層設けることにより、外周側開口部（複数層の開口部のうち外周側の開口部をいう）と中心側開口部（複数層の開口部のうち中心側の開口部をいう）との間に外周方向に連続する支持部材が形成され、かつ、これらの開口部が断続的に形成されることにより、スパイダ外筒と円筒状のマンドレル支持体とを連結する半径方向の支持部材を形成する（これらの支持部材と一体としてスパイダ部材という）。また、開口部が複数層の同心円状に設けられることにより、外周側開口部と中心側開口部とが交互にかつ形状により半径方向に一部重複させて設けることができる。これにより詳細後述の半径方向開口率を調整して、これらの開口部を通過するゴム・樹脂等の量を全周にわたって均一に調整することができる。
【０００８】
スパイダは、円筒状体を押出成形するために円盤状に形成されている。このスパイダの外周を均等に分割して基準長さを想定し、各基準長さの両端と前記スパイダの中心を結ぶ扇形を想定したとき、その扇形内の開口部面積が何れの扇形においても等しくなるように設計されている。すなわち、スパイダの円周方向何れの扇形においても開口部の面積が等しくなり、開口部より押し出されるゴム・樹脂等の厚さはその外周方向何れの位置においても等しくなる。すなわち、スパイダマークを生じないようにすることができる。
【０００９】
なお、本願明細書においては、上記のように想定された扇形を基準扇形ともいい、この基準扇形内に形成された開口部の面積を上記基準扇形の面積で除した値を半径方向開口率ともいう。
【００１０】
請求項２に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイは、スパイダが円盤状であり、外周側にスパイダ外筒を形成し、その内側にマンドレルを支持するマンドレル支持体をスパイダ部材を介して支持し、このスパイダ部材に前記ゴム・樹脂等の流路である開口部を設けて、この開口部が複数層の同心円状に断続的に形成され、スパイダの中心角度（３６０°）を均等に分割した扇形を想定したとき、何れの扇形においても前記開口部の面積が等しくなる。
【００１１】
上記請求項１において基準長さにより円盤状のスパイダを扇形に区分する方法に代えて、中心角度（３６０°）を均等に分割した扇形に区分した。何れの扇形においても前記開口部の面積を等しくすることにより、押し出されたゴム等の円筒状体の厚さは外周方向何れの位置においても均等となる。
【００１２】
請求項３に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイは、前記開口部が外周側開口部と中心側開口部との２層に設けられた扇形であって、この両側辺の延長線がスパイダの中心点にて交差し、外周側開口部の側辺の延長線が中心側開口部の側辺と一致し、かつ、外周側開口部と中心側開口部が外周方向に交互に設けられている。
【００１３】
外周側開口部と中心側開口部の側辺の延長線が一致するので、外周側開口部と中心側開口部とが半径方向に重複せず、かつ外周方向に離間しない位置関係となる。これらの開口部より押し出された円筒状体は、重複した箇所や離間した箇所がなく、スパイダマークを発生させない。
【００１４】
請求項４に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイは、前記開口部が、外周側開口部と中心側開口部との２層に設けられた扇形であって、外周側開口部の半径方向長さが中心側開口部の半径方向長さより短い。上記基準扇形において外周側開口部の外周側長さは、中心側開口部の外周側長さより長くなるので、上記基準扇形における開口部面積（半径方向開口率）を等しくするためには、外周側開口部の半径方向長さを中心側開口部の半径方向長さより短くする必要がある。
【００１５】
請求項５に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイは、前記開口部が、外周側開口部と中心側開口部との２層にかつスパイダの外周方向に交互に設けられた扇形であって、その両側辺の延長線がスパイダの中心点にて交差し、その交差角度が、前記スパイダの中心角度を前記開口部の数に応じて均等に分割した角度である。
【００１６】
開口部の両側辺の延長線が中心点で交わり、かつ、その交差角度が、開口部数（２層の合計数）に応じてスパイダの中心角度を均等に分割された角度である。これによって外周側開口部と中心側開口部とをスパイダ全周に均等に分散配置される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る円筒状体の押出ダイについて実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は実施例１に係るスパイダ８を示す正面図および断面図で、図２は実施例２に係るスパイダ８’を示す正面図、図３は実施例３に係るスパイダ８”を示す正面図である。
【００２１】
実施例１
図１（ａ）にスパイダ８の正面図を示すように、スパイダ８の外周方向に均等にかつ２層に並べられた開口部（外周側開口部１４および中心側開口部１５）が扇形であって、半径方向に重複しないように交互に配列されている。
【００２２】
外周側開口部１４、中心側開口部１５の外周方向長さは、スパイダ８の外周を１２等分した所定の長さｘの両端（区分点１７）とスパイダ８の中心点ｃを結んだ半径表示線１６に区切られる長さｙ、ｚとされる。それぞれの開口部１４、１５の側辺は、上記半径表示線１６に一致し、外周側開口部１４の側辺と中心側開口部１５の側辺とは同一の半径表示線１６上に並べられている。この位置関係により外周側開口部１４と中心側開口部１５とは、半径方向に重複せずまた外周方向に離間しない位置関係となる。
【００２３】
外周側開口部１４の半径方向長さａは、中心側開口部１５の半径方向長さｂより短く設計され、ａ：ｂは、各々の開口部断面積を等しくなるように決めることにより導き出される。これにより基準長さ（詳細後述、実施例１ではスパイダの全周を３０等分した長さ）に対応する扇形の面積に対する開口部の面積の比率（半径方向開口率という）は一定となる。なお、同心円状に並んだ外周側開口部１４の層と中心側開口部１５の層との間には、スパイダ外筒１２とマンドレル支持体６とを連結するに足るスパイダ部材５を形成できる間隔ｄをあけている。
【００２４】
このような外周側開口部１４，中心側開口部１５を形成することにより、上記半径方向開口率はスパイダ８の全周にわたり均一となり、押し出されたゴム・樹脂等からなる円筒状体の厚さは均一になる。
【００２５】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図で、スパイダ８は、図１（ｂ）のように上記スパイダ外筒１２の中心側に外周側開口部１４、中心側開口部１５が形成され、これらの中心側に円筒状のマンドレル支持部６を設けている。このマンドレル支持部６の中空部分に、図８に長さ方向の断面図で示すマンドレル３１を嵌合し、このマンドレル３１の結合部３２にマンドレル先端部３０を取り付け、これを拡張領域、圧縮領域の間に装着して押出用ダイを構成する。なお、図８の仮想線はスパイダ８をマンドレル３１に嵌合した状態を表し、ゴム・樹脂等の流れ方向を矢印ｘ’で表している。
【００２６】
実施例２
図２に示すように、実施例２の押出用ダイのスパイダ８’の開口部１４’、１５’の形状は三角形状であって、外周側層に一つの頂点をスパイダ中心方向に向けた三角形状である外層側開口部１４’を、中心側層に一つの頂点をスパイダ外周側に向けた三角形状である中心側開口部１５’を配し、それぞれを交互に、かつ接近させて配列している。
【００２７】
断続的に配置された外周側開口部１４’の間隙に、中心側開口部１５’の頂点の一つを接近させて配列されている。これによって、マンドレル支持体６’を支持するスパイダ部材５’を薄く設計することができ、スパイダ８’全体としての開口率を大きく設計できる。また、開口部１４’、１５’の周方向端部１８を鋭角に設計することにより、基準長さに対する扇形１９の半径方向開口率をより均一にすることができる。
【００２８】
一方、周方向端部１８を鋭角とすると、押出作業の終了時に押し出されずに付着して残るゴム・樹脂等（残ゴム等ともいう）の除去が困難となり、また、スパイダ８の加工が困難となる。そこで実施例２では、この開口部１４’、１５’の周方向端部１８を半円形に成形することにより、残ゴム等の処理を容易にし、スパイダの加工を容易とする。半径方向開口率には多少のバラツキが生じるが、比較例に比して格段に少なくできる。
【００２９】
なお、半径方向開口率を算定するための基準長さは、スパイダ８’の外周を、外周側開口部１４’の中心側角部を通る半径と隣り合う中心側開口部１５’の外周側角部を通る半径との間を５等分して定めた（▲１▼〜▲５▼で示す各長さ）。
【００３０】
比較例１
図３に示すように、比較例１の押出用ダイのスパイダ８”は、開口部１４”、１５”の断面形状が円形であり、外周側開口部１４”が中心側開口部１５”より大きな円形である。２層に設けられた断続する開口部１４”、１５”の断面形状を円形とすることによりスパイダ８”の加工がきわめて簡単になり、残ゴム等の付着も少なくなる。また、開口部１４”、１５”が半径方向に一部重複させることにより半径方向開口率のバラツキを減少できる。なお、半径方向開口率を算定するための基準扇形は、スパイダ８”の外周を、外周側開口部１４”の中心を通る半径と、隣り合う他の外周側開口部１４”の中心を通る半径との間を８等分し基準長さ（▲１▼〜▲８▼）として扇形を設定した。
【００３１】
比較例２
図４（ａ）に示すように、比較例２のスパイダ８は、スパイダ外筒１２の内側に十字形状のスパイダ部材５を設けてマンドレル支持体６を支持し、スパイダ部材５の間に開口部１３が形成されている。なお、半径方向開口率を算定するための基準長さは、スパイダ８の外周を１６（▲１▼〜16）に均等分割している。
【００３２】
実施例１、２と比較例１、２との半径方向開口率のバラツキを対比すると次のようになる。
【００３３】
図６（ａ）は実施例１、図６（ｂ）は実施例２について、図６（ｃ）は比較例１、図７は比較例２について、それぞれ半径方向開口率を指数化した数（開口指数という）を縦軸に、基準長さ（▲１▼，▲２▼等）により分割された基準扇形の番号（扇形番号ともいう）、または外周の位置を表す位置番号（比較例２の場合）を横軸に並べて表している。各図における指数のバラツキが半径方向開口率のバラツキを表す。なお、半径方向開口率は、スパイダ８、８’、８”の外周を均等に分割した各基準長さｘの両端とスパイダ部中心点ｃを結ぶ基準扇形（図１参照）を想定したときの各扇形内に占める開口部１３、１４、１５などの面積を扇形全体の面積で除して算定する。外周の各番号、各位置における半径方向開口率のバラツキが小さいほど、ゴム・樹脂等からなる円筒状体の厚さのバラツキは小さくなる。
【００３４】
図６（ａ）は実施例１の開口指数を、一組の外周側開口部１４と中心側開口部１５とを５つに区分した扇形番号順（図１(ａ)参照）に表示している。開口指数は、扇形番号に関わらずほぼ２０に安定し、半径方向開口率が一定であることを示している。図６（ｂ）に実施例２の開口指数を扇形番号順に示し、開口指数はほぼ１７より２５の間にバラツキ、半径方向開口率のバラツキは３２％となる。図６（ｃ）に比較例１の開口指数を扇形番号順に示し、開口指数は５より９にバラツキ、半径方向開口率のバラツキは４５％となる。この比較例１では押し出された円筒状体にスパイダーマークが僅か残っていた。図７には比較例２の開口指数を位置番号順（スパイダ８の全周を１６に区分する）に表し、開口指数は０と１２との間にバラツキ、半径方向開口率のバラツキは１００％と大きく変化する。すなわち、スパイダ８のスパイダ部材５に対応する部分（▲１▼、▲５▼、▲９▼、13）では開口部面積は０となり、開口部１３（図４（ａ）参照）に相当する部分（▲２▼、▲３▼、▲４▼等）では開口指数は１２となる。比較例２においては、このスパイダ部材５により円筒状に成形されたゴム・樹脂等が流れ方向に切断されて、その跡がスパイダーマークとして残される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイには、次のような優れた効果がある。
【００３６】
(1) 請求項１に記載の円筒状体の押出用ダイは、そのスパイダに同心円に並べられた複数層に断続的に並べられた開口部を設け、半径方向開口率を均一とすることにより、押し出されるゴム・樹脂等の量はスパイダの外周方向何れの位置をとっても等しくなり、ノズルより押し出される円筒状体の厚さは外周方向何れの位置においても均一になり、スパイダマークのない円筒状体が得られる。
【００３７】
(2) 請求項２に記載の円筒状体の押出用ダイは、基準扇形を想定する方法として基準長さに代えて中心角度を均等に分割した扇形を想定するものであり、半径方向開口率を特定する一つの手段を開示したものである。請求項１と同様にスパイダマークのない円筒状体が得られる。
【００３８】
(3) 請求項３に記載の円筒状体の押出用ダイは、開口部が扇形で有る場合に、外周側開口部の側辺と中心側開口部の側辺とが同一線上に並ぶことにより、外周側開口部と中心側開口部とが半径方向に重複することがなく、また、離間することがないので、これらの開口部により押し出されたゴム等の円筒状体にはスパイダマークが生じない。
【００３９】
(4) 請求項４に記載の円筒状体の押出用ダイは、開口部が扇形であり、外周側開口部の半径方向長さを中心側開口部のそれより短くする。これにより同一基準扇形において、外周側開口部の円周方向長さが中心側開口部の円周方向長さより長いことによる開口部面積の変化を、半径方向長さを調整することにより相殺して半径方向開口率を一定にする。
【００４０】
(5) 請求項５に記載の円筒状体の押出用ダイは、外周側開口部と中心側開口部とが交互に設けられた扇形であって、各扇形に対応する中心角度が前記扇形の数に応じて均等に分割された角度であり、開口部が全周に均一に分散配置され、押し出される円筒状体の厚さは全周にわたって均衡する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るスパイダを示すもので、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係るスパイダを示す正面図である。
【図３】比較例１に係るスパイダを示す正面図である。
【図４】従来の一般的なスパイダ部を示す正面図で、図４（ａ）はスパイダ部材５が十字形である比較例２のスパイダを示し、図４（ｂ）はスパイダ部材５’が渦巻き形状であるスパイダを示す。
【図５】従来のスパイダを使用する一般的な押出機の先端部分を示す断面図である。
【図６】本発明のスパイダの半径方向開口率を指数で表示した線図で、図６（ａ）は実施例１のスパイダについて算定したものであり、図６（ｂ）は実施例２のスパイダについて算定したものであり、図６（ｃ）は比較例１のスパイダについて算定したものである。
【図７】比較例２のスパイダの半径方向開口率を指数で表示した線図である。
【図８】本発明の実施例１に係るスパイダ８とマンドレル３１、マンドレル先端部３０の位置関係を表す断面図である。
【符号の説明】
１：バレル
２：スクリュー
３：スクリーン
４：ブレーカープレート
５、５’、５”：スパイダ部材
６：マンドレル支持体
７：拡張領域
８・８’・８”：スパイダ
９：外筒
１０：金型
１１：ノズル
１２：スパイダ外筒
３１：マンドレル

Claims

拡張領域と圧縮領域との間にスパイダを設けた、ゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイであって、
前記スパイダが円盤状であり、外周側にスパイダ外筒を形成し、その内側にマンドレルを支持するマンドレル支持体をスパイダ部材を介して支持し、前記スパイダ部材に前記ゴム・樹脂等の流路である開口部を設けて、この開口部が複数層の同心円状に断続的に形成され、
前記スパイダの外周を均等に分割した基準長さの両端と前記スパイダの中心点とを結ぶ扇形を想定したとき、この扇形内における前記開口部の面積が何れの扇形においても等しくなることを特徴とするゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ。
拡張領域と圧縮領域との間にスパイダを設けた、ゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイであって、
前記スパイダが円盤状であり、外周側にスパイダ外筒を形成し、その内側にマンドレルを支持するマンドレル支持体をスパイダ部材を介して支持し、前記スパイダ部材に前記ゴム・樹脂等の流路である開口部を設けて、この開口部が複数層の同心円状に断続的に形成され、
前記スパイダの中心角度を均等に分割した扇形を想定したとき、何れの扇形においても前記開口部の面積が等しくなることを特徴とするゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ。
前記開口部が、外周側開口部と中心側開口部との２層に設けられた扇形であって、
該扇形の側辺の延長線がスパイダの中心点にて交差し、外周側開口部の側辺の延長線が中心側開口部の側辺と一致し、かつ、外周側開口部と中心側開口部が外周方向に交互に設けられている請求項１または２に記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ。
前記開口部が、外周側開口部と中心側開口部との２層に設けられた扇形であって、
前記外周側開口部の半径方向長さが前記中心側開口部の半径方向長さより短い請求項１〜３の何れかに記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ。
前記開口部が、外周側開口部と中心側開口部との２層にかつスパイダの外周方向に交互に設けられた扇形であって、
該扇形の両側辺の延長線がスパイダの中心点にて交差し、その交差角度が、前記スパイダの中心角度を前記開口部の数に応じて均等に分割した角度である請求項１〜４の何れかに記載のゴム・樹脂等からなる円筒状体の押出用ダイ。