JP5657272B2 - 押出ヘッド構造 - Google Patents

Description

本発明は、押出ヘッド構造に関するものである。

従来より、製造するシート幅に応じた横長のスリットを有するＴダイヘッドを押出機の先端に取り付け、Ｔダイヘッドから溶融樹脂を押し出すことで、平板状シートを製造するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、高硬度ゴム材料等のように、高粘度の溶融材料を押し出す場合には、高い圧力で押し出しを行わなければならず、Ｔダイヘッドの高剛性化が必要となる。また、Ｔダイヘッドの取付部から材料が漏れ出すおそれもある。

このような問題を解消するため、特許文献２には、溶融したゴム又は合成樹脂等を円筒状に押出した後、押出し方向に連続的に切断して平板状に展開させるようにした平板状シート製造装置が開示されている。

また、特許文献３には、押出機の先端に取り付ける押出ヘッドとして、放射状支持板により保持される芯金が開示されている。ここで、放射状支持板と芯金とは一体に形成されている。そして、放射状支持板つき芯金の芯金先端部材と、材料押出口となる口金との隙間から材料が円筒状に押し出される。

実開平３−８７２１６号公報 特開２００５−２８０１３８号公報 実開平２−５６６１６号公報

しかしながら、従来の押出ヘッドでは、溶融材料を押し出す際の流動抵抗によって、放射状支持板の基部に応力が集中してしまい、放射状支持板が破損してしまうおそれがある。そのため、高硬度ゴム材料のような高粘度の溶融材料を押し出し成形することが困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高粘度の溶融材料を押し出す際に、その流動抵抗によって生じる応力を分散させることができる押出ヘッド構造を提供することにある。

本発明は、溶融材料を連続的な円筒状にして押出しする押出機の吐出口に設けられる押出ヘッド構造を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記溶融材料の流路をなす貫通孔が形成されたヘッド本体と、
前記溶融材料の吐出側に向かってその外径が徐々に大きくなるテーパー状に形成されたテーパー部と、該テーパー部の吐出側端部に一体形成され且つ該テーパー部との境界位置に段差部が設けられるように該テーパー部よりも外径が小さくなった軸本体部とを有し、前記ヘッド本体の前記貫通孔の内周面との間に隙間を存して配置される軸部材と、
前記軸本体部を嵌合させる嵌合孔と、該嵌合孔に沿って周方向に間隔をあけて形成された複数の流路孔とを有し、該軸部材の軸心が前記ヘッド本体の前記貫通孔の軸心に略一致するように該軸部材を該貫通孔内で保持する保持部材と、
前記軸本体部の吐出側端部に取り付けられ、前記溶融材料の吐出側に向かって徐々に流路を狭めるためのニップルと、
円筒状に形成され且つ前記軸本体部に挿通されることで前記保持部材と前記ニップルとの間に介在されたスペーサ部材とを備え、
前記保持部材は、前記スペーサ部材を介して前記ニップルと前記段差部とに挟持されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、ヘッド本体の貫通孔内には、溶融材料の流路となる隙間を存して軸部材が配置される。この軸部材は保持部材の嵌合孔に嵌合され、軸部材の軸心が貫通孔の軸心に略一致するように保持される。保持部材には、周方向に間隔をあけて複数の流路孔が形成されている。ここで、保持部材は、ニップルと段差部とに挟持されているから、溶融材料が流路孔内を流動する際に、その流動抵抗によって保持部材を下流側に押圧する力が嵌合孔の周縁部とニップルとの当接面において分散される。

また、筒状のスペーサ部材が軸部材に挿通され、保持部材とニップルとの間に介在している。そのため、溶融材料を押し出す際の流動抵抗によって、保持部材が下流側に押圧されたとしても、保持部材がニップルに直接接触することはない。

第２の発明は、第１の発明において、
前記溶融材料は、成形後の硬度がショアＡ７０以上で且つ８０以下のゴム材料で構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、溶融材料を押し出す際の流動抵抗によって生じる応力を分散させることができる押出ヘッド構造を採用したことで、成形後の硬度がショアＡ７０以上で且つ８０以下の高硬度のゴム材料を押し出し成形することが可能となる。

本発明によれば、高粘度の溶融材料を押し出す際に、その流動抵抗によって生じる応力を分散させて保持部材の破損を抑制することができる。

具体的に、軸部材と保持部材とが一体に形成された従来の押出ヘッド構造では、溶融材料を押し出す際の流動抵抗によって、複数の流路孔間に放射状に延びる支持板（以下、スパイダと呼ぶ）の基部に応力が集中してしまい、スパイダが破損してしまうおそれがある。そのため、高硬度ゴム材料のような高粘度の溶融材料を押し出し成形することができなかった。

これに対し、本発明では、軸部材と保持部材とを別々の部材とし、ニップルと軸部材の段差部とで保持部材を挟持させる構成としている。そのため、高粘度の溶融材料を押し出す際に、その流動抵抗によって保持部材が下流側に押圧されると、保持部材の嵌合孔の周縁部がニップルに対して面接触することで応力が分散される。これにより、スパイダの基部に加わる応力を分散させて破損を抑制することができる。また、軸部材と保持部材とを別々の部材とすることで、溶融材料の材質等に応じて最適なスパイダ形状の保持部材を容易に取り替えることができる。

さらに、ニップルと保持部材との間にスペーサ部材を介在させた構成とすれば、ニップルの寿命を延ばすことができるとともにメンテナンスが容易となる。

具体的に、ニップルは、成形物の寸法精度に影響を及ぼす重要な部品であり、高い寸法精度が要求されることから部品コストが高価となる。一方、スペーサ部材は、保持部材が下流側に押圧されるのを受け止めるために、ニップルと保持部材との間に介在させるだけの部品であることから部品コストが安価で済む。そのため、経年使用により保持部材に押圧されてスペーサ部材が摩耗したとしても、スペーサ部材のみを交換するだけで済み、コスト低減に有利となる。

本発明の実施形態に係る押出ヘッドの構成を示す側面断面図である。 保持部材の構成を示す正面図である。 押出機の押出ヘッド周辺の構成を示す側面断面図である。 押出機の押出ヘッド周辺の構成を示す正面図である。 （ａ）は、押し出し成形されたゴム材料を巻き取るためのシート製造装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は側面図である。 押出ヘッドの別の構成を示す側面断面図である。 押出ヘッドの別の構成を示す側面断面図である。 保持部材の別の構成を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る押出ヘッドの構成を示す側面断面図、図２は、保持部材の構成を示す正面図である。図１及び図２に示すように、この押出ヘッド１０は、軸部材２０と、軸部材２０を嵌合孔３１に嵌合させて保持する保持部材３０と、軸部材２０の軸端に取り付けられたニップル４０と、保持部材３０とニップル４０との間に介在されたスペーサ部材１５とを備えている。

前記軸部材２０は、直棒状の軸本体部２１で構成されている。軸本体部２１の一端（図１の右端部）には、テーパー部２２が形成されている。また、軸本体部２１の他端（図１の左端）には、雌ネジ部２３が形成されている。

前記テーパー部２２は、図１の右側から左側に向かってその外径が徐々に大きくなるテーパー状に形成され、テーパー部２２の左端部の外径は、軸本体部２１の外径よりも大きくなっている。これにより、軸本体部２１とテーパー部２２との境界位置には、段差部２４が形成される。

前記保持部材３０は、中央に嵌合孔３１が形成されたリング状の部材で構成されている。さらに、保持部材３０には、周方向に間隔をあけて複数の流路孔３２が形成されている。ここで、隣接する流路孔３２，３２間には、径方向に放射状に延びるスパイダ３３が設けられる。このスパイダ３３は、保持部材３０の厚さ方向の両端がそれぞれテーパー状に形成されており、後述する溶融材料が流路孔３２を通過する際に、スパイダ３３に加わる流動抵抗が少なくなる形状とされている。保持部材３０の嵌合孔３１には、軸本体部２１が嵌合されている。嵌合孔３１の周縁部は、軸部材２０の段差部２４に当接している。

前記スペーサ部材１５は、円筒状の部材で構成され、軸本体部２１に嵌合されている。スペーサ部材１５の右端は、保持部材３０の嵌合孔３１の周縁部に当接している。

前記ニップル４０は、軸方向に突出した雄ネジ部４１と、拡径部４２と、雄ネジ部４１と拡径部４２との間に設けられた当接部４３とを有している。雄ネジ部４１は、軸部材２０の雌ネジ部２３にネジ込みによって締結される。当接部４３は、スペーサ部材１５の左端に当接している。拡径部４２は、ニップル４０の当接部４３から左側に向かってその外径が徐々に大きくなるテーパー状に形成されている。

このような構成の押出ヘッド１０では、軸部材２０の段差部２４とニップル４０の当接部４３とにスペーサ部材１５を介して保持部材３０が挟持される。また、軸部材２０のテーパー部２２の外周面、保持部材３０の流路孔３２の内周面、スペーサ部材１５の外周面、ニップル４０の拡径部４２の外周面が連続しており、後述する溶融材料の流路を構成している。

このような構成とすれば、高粘度の溶融材料を押し出す際に、その流動抵抗によって保持部材３０が下流側に押圧されると、保持部材３０の嵌合孔３１の周縁部がスペーサ部材１５の右端に面接触することで応力が分散される。これにより、スパイダ３３の基部に加わる応力を分散させてスパイダ３３の破損を抑制することができる。また、軸部材２０と保持部材３０とを別々の部材とすることで、溶融材料の材質等に応じて最適なスパイダ形状の保持部材３０を容易に取り替えることができる。

さらに、ニップル４０と保持部材３０との間にスペーサ部材１５を介在させた構成とすれば、ニップル４０の寿命を延ばすことができるとともにメンテナンスが容易となる。

具体的に、ニップル４０は、成形物の寸法精度に影響を及ぼす重要な部品であり、高い寸法精度が要求されることから部品コストが高価となる。一方、スペーサ部材１５は、保持部材３０が下流側に押圧されるのを受け止めるために、ニップル４０と保持部材３０との間に介在させるだけの部品であることから部品コストが安価で済む。そのため、経年使用により保持部材３０に押圧されてスペーサ部材１５が摩耗したとしても、スペーサ部材１５のみを交換するだけで済み、コスト低減に有利となる。

図３は、押出機の押出ヘッド周辺の構成を示す側面断面図、図４は正面図である。図３及び図４に示すように、この押出機５０は、ゴム材料や合成樹脂等の溶融材料を連続的な円筒状にして押し出し成形するものであり、その吐出側にはヘッド本体５１が設けられている。

前記ヘッド本体５１は、前後方向（図３では左右方向）に並ぶように配置されたヘッド前部５２とヘッド後部５３とを有している。ヘッド前部５２及びヘッド後部５３は、図示しない締結ボルトで互いに締結されている。ヘッド本体５１には、溶融材料の流路をなす貫通孔５１ａが形成されている。ヘッド後部５３の貫通孔５１ａ周縁の左端部には、一段窪んだ凹部５３ａが形成されている。また、ヘッド前部５２の貫通孔５１ａ周縁の右端部にも同様に、一段窪んだ凹部５２ａが形成されている。ヘッド後部５３の右端には、ヘッドフランジ５４が取り付けられている。

前記押出ヘッド１０は、貫通孔５１ａの内周面との間に隙間を存してヘッド本体５１内に配置される。具体的には、保持部材３０をヘッド後部５３の凹部５３ａ内に嵌合させるとともに、保持部材３０の外周縁部を押圧する押圧リング５５をヘッド前部５２の凹部５２ａ内に嵌合させた状態で、ヘッド前部５２とヘッド後部５３とを締結させる。これにより、軸部材２０の軸心が貫通孔５１ａの軸心に略一致するように、軸部材２０が貫通孔５１ａ内で保持される。

前記押圧リング５５の内周面は、吐出側に向かって徐々に広くなるテーパー状に形成されている。そして、ヘッド本体５１の貫通孔５１ａの内周面、保持部材３０の流路孔３２の内周面、押圧リング５５の内周面とが連続しており、溶融材料が流通する流路を構成している。

前記ヘッド前部５２の左端部には、溶融材料の吐出口５１ｂの隙間を調整するためのダイス５６が設けられている。このダイス５６は、円筒状に形成されて溶融材料の流路の一部を構成している。ダイス５６の外周部には、ダイス押さえ５７が設けられている。このダイス押さえ５７には、径方向に進退自在な調整ネジ５８が周方向に間隔をあけて配置されており、調整ネジ５８の締め付け量を調整することで、ニップル４０の外周面とダイス５６の内周面との位置を調整して、吐出口５１ｂの隙間を設定している。これにより、押し出し成形する円筒状のゴム材料の厚さを正確に調整することができる。

前記吐出口５１ｂの下流側の下部位置には、ローラカッタ６０が設けられている。このローラカッタ６０は、幅方向に間隔をあけて２つ設けられており、円筒状に押し出し成形されたゴム材料に対して連続的に切り込みが入れられるようになっている。このローラカッタ６０は、カッタアーム６２により保持されている。カッタアーム６２は、ハンドル６１の回転に連動して、ローラカッタ６０を吐出口５１ｂの近傍に位置付けるカット位置と、ローラカッタ６０を吐出口５１ｂから離間させた位置とに切り換え可能に構成されている。

図５は、押し出し成形されたゴム材料を巻き取るためのシート製造装置の構成を示す概略図である。図５に示すように、押出スクリュー７０により押し出されたゴム材料は、ヘッド本体５１の吐出口５１ｂから吐出されて円筒状に押し出し成形される。円筒状に押し出し成形されたゴム材料は、ローラカッタ６０により連続的に切り込みが入れられ、平板状に展開されてゴムシートＳが形成される。このゴムシートＳは、ガイドローラ７１に巻き掛けられ、カレンダーロール７２により矯正されながら、冷却ロール７３に搬送される。冷却ロール７３では、その搬送途中でゴムシートＳの温度が徐々に低下していく。冷却ロール７３で冷却されたゴムシートＳは、巻取ローラ７４で巻き取られる。

なお、本実施形態では、ゴム材料として、成形後の硬度がショアＡ７０以上で且つ８０以下のものを用いて押し出し成形しているが、他にも、ニトリル、フッ素、エチレンプロピレン、クロロピレン等、様々な材料の成形に対しても応用可能である。

また、本実施形態では、保持部材３０の嵌合孔３１に軸部材２０の軸本体部２１を嵌合させるようにしたが、例えば、保持部材３０の嵌合孔３１を雌ネジとし、軸部材２０の軸本体部２１の外周面を雄ネジとして、ネジ込みによって軸部材２０と保持部材３０とを締結させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、ニップル４０の雄ネジ部４１を軸部材２０の雌ネジ部２３にネジ込むことで、ニップル４０と軸部材２０とを締結させる構成としたが、例えば、図６に示すように、ニップル４０に貫通孔４４を形成して、長ボルト４５を貫通孔４４に挿通させて軸部材２０の雌ネジ部２３にネジ込むことで、ニップル４０と軸部材２０とを締結させる構成としてもよい。

また、本実施形態では、ニップル４０と保持部材３０との間にスペーサ部材１５を介在させた構成としたが、例えば、図７に示すように、ニップル４０の当接部４３を保持部材３０の嵌合孔３１の周縁部に直接当接させて、保持部材３０をニップル４０と軸部材２０の段差部２４とで挟持する構成としてもよい。

また、本実施形態では、保持部材３０の流路孔３２を、周方向に間隔をあけて複数形成して、隣接する流路孔３２間にスパイダ３３を設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではなく、例えば、図８に示すように、保持部材３０の周方向に間隔をあけて複数の微細な円形状の流路孔３２を形成した構成としてもよい。

以上説明したように、本発明は、高粘度の溶融材料を押し出す際に、その流動抵抗によって生じる応力を分散させることができる押出ヘッド構造を提供することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 押出ヘッド
１５ スペーサ部材
２０ 軸部材
２４ 段差部
３０ 保持部材
３１ 嵌合孔
３２ 流路孔
４０ ニップル
５０ 押出機
５１ ヘッド本体
５１ａ 貫通孔
５１ｂ 吐出口

Claims (2)

1. 溶融材料を連続的な円筒状にして押出しする押出機の吐出口に設けられる押出ヘッド構造であって、
   前記溶融材料の流路をなす貫通孔が形成されたヘッド本体と、
   前記溶融材料の吐出側に向かってその外径が徐々に大きくなるテーパー状に形成されたテーパー部と、該テーパー部の吐出側端部に一体形成され且つ該テーパー部との境界位置に段差部が設けられるように該テーパー部よりも外径が小さくなった軸本体部とを有し、前記ヘッド本体の前記貫通孔の内周面との間に隙間を存して配置される軸部材と、
   前記軸本体部を嵌合させる嵌合孔と、該嵌合孔に沿って周方向に間隔をあけて形成された複数の流路孔とを有し、該軸部材の軸心が前記ヘッド本体の前記貫通孔の軸心に略一致するように該軸部材を該貫通孔内で保持する保持部材と、
   前記軸本体部の吐出側端部に取り付けられ、前記溶融材料の吐出側に向かって徐々に流路を狭めるためのニップルと、
   円筒状に形成され且つ前記軸本体部に挿通されることで前記保持部材と前記ニップルとの間に介在されたスペーサ部材とを備え、
   前記保持部材は、前記スペーサ部材を介して前記ニップルと前記段差部とに挟持されていることを特徴とする押出ヘッド構造。
2. 請求項１において、
   前記溶融材料は、成形後の硬度がショアＡ７０以上で且つ８０以下のゴム材料で構成されていることを特徴とする押出ヘッド構造。

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