JP6243747B2

JP6243747B2 - 押出機用ストレーナ

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Publication number: JP6243747B2
Application number: JP2014019291A
Authority: JP
Inventors: 柳田　幸宏; 幸宏柳田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: JP2015145113A; CN104816448A; CN104816448B

Description

本発明は、例えば成形用ゴム材料や成形用合成樹脂材料等、高分子材料を連続的に押し出す押出機に設けられて、材料中の異物を除去するストレーナに関する。

成形用ゴム材料（以下、ゴム材料という）のコンパウンドは、ストレーナ工程において、押出機によって、ストレーナと呼ばれるフィルタ装置を通過するように押し出され、このストレーナによって、異物が除去されるようになっている。

図６は従来のストレーナ１００を示すもので、すなわちこの種のストレーナ１００は、メッシュ材からなるストレーナ本体１０１が、ブレーカープレート１０２とフロントプレート１０３の間に挟持された構成を備え、ゴム材料が図６（Ｂ）における左から右へ通過するように配置される。ストレーナ１００によってゴム材料を濾過するためには非常に大きな圧力が必要であるが、メッシュ材であるストレーナ本体１０１にはその圧力に耐える強度がないため、ストレーナ１００は、ストレーナ本体１０１をブレーカープレート１０２によって背後（ゴム材料の流れの下流側）から支持する構造となっている。なお、従来のストレーナとしては、下記の先行技術文献に開示されているようなものがある。

特開２００５−１６９８８９号公報特開２００４−００９７１４号公報特開平７−１４８８２３号公報

ブレーカープレート１０２（及びフロントプレート１０３）には、ゴム材料を通すための多数の貫通孔１０２ａ（１０３ａ）が開設されており、その孔径が小さいほどストレーナ本体１０１の耐圧性が向上し、貫通孔１０２ａ（１０３ａ）の開口面積の総和が大きいほど圧力損失が低下する。しかしながら、貫通孔１０２ａ（１０３ａ）の孔径を小さくするほど、そこにゴム材料が詰まってしまった場合に詰まったゴム材料を除去することが困難になり（清掃性の悪化）、貫通孔１０２ａ（１０３ａ）の開口面積の総和を大きくするほど、ブレーカープレート１０２の強度が低下してしまう問題がある。

また通常、ブレーカープレート１０２は円盤状であってその円形の外周縁において不図示のハウジングに支持されているため、ゴム材料の圧力に対する強度を確保するためには厚さｔを大きくする必要があり、その場合、貫通孔１０２ａの長さも長くなるので、さらなる清掃性の悪化や圧力損失の増大や重量の増大をきたしてしまうおそれがある。

さらには、圧力損失が大きいと、貫通孔１０２ａ（１０３ａ）における摩擦負荷の増大や、押出機のスクリュの剪断作用によってゴム材料の温度が高くなりすぎ、その結果、ゴム材料の品質も不安定になるおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ストレーナ本体の保護、ブレーカープレートの強度の確保、ストレーナ工程における圧力損失の低減、清掃性悪化や重量増大の防止を図ったストレーナを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る押出機用ストレーナは、押出機による高分子材料の流路に取り付けられるストレーナであって、ストレーナ本体と、前記ストレーナ本体を下流側から支持し前記高分子材料の通路となる多数の貫通孔を有する円盤状のブレーカープレートと、前記ブレーカープレートを下流側から支持する支持体とを備え、前記支持体が、前記ブレーカープレートの外径部に当接可能な円環状の枠部と、前記枠部の円周方向等配位置から前記枠部の内径の略１／３の長さで内周側へ向けて延びる複数の梁部とからなるものである。

請求項２の発明に係る押出機用ストレーナは、請求項１に記載された構成において、前記支持体の梁部が前記枠部の円周方向６等配位置から半径方向へ延びるものである。

請求項３の発明に係る押出機用ストレーナは、請求項１又は２に記載された構成において、ストレーナ本体の上流側に配置されて、前記ストレーナ本体をブレーカープレートとの間で挟持するフロントプレートを備え、このフロントプレートが、前記ブレーカープレートと対応する円環状の枠部及びこの枠部の円周方向等配位置から前記枠部の略１／３の長さで内周側へ向けて延びる複数の梁部からなるものである。

本発明に係る押出機用ストレーナによれば、高分子材料の濾過の際の負荷を、ブレーカープレートとこれを下流側から支持する支持体とで受けるため、ブレーカープレートに作用する応力が減少する。このためブレーカープレートの薄肉化を図ることができ、その結果、ストレーナ工程における圧力損失の低減が可能になり、したがって成形用高分子材料の生産性が向上し、かつ成形用高分子材料の熱履歴の低減により品質が安定化し、しかもブレーカープレートの清掃性悪化や重量増大を防止することができる。

本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい第一の実施の形態を示す一部切断した斜視図である。本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい第一の実施の形態を示す一部切断した分解斜視図である。本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい第一の実施の形態におけるブレーカープレートと支持体の関係を下流側から見た説明図である。本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい第一の実施の形態における支持体を示すもので、（ａ）は上流側から見た図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿って切断した断面図である。本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい他の実施の形態を示す一部切断した分解斜視図である。従来の技術に係る押出機用ストレーナの一例を示すもので、（ａ）は上流側から見た図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿って切断した断面図である。

以下、本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１〜図４は第一の実施の形態を示すものである。

第一の実施の形態のストレーナは、高分子材料としてのゴム材料の押出機に用いられるものであって、図１及び図２に示すように、ストレーナ本体１と、前記ストレーナ本体１をゴム材料の流れにおける下流側から支持するブレーカープレート２と、前記ブレーカープレート２をさらに下流側から支持する支持体３と、前記ストレーナ本体１を前記ブレーカープレート２との間で挟持するフロントプレート４を備える。

ストレーナ本体１は、成形用ゴム材料を濾過するものであって、例えば、メッシュの大きさや形状等の異なる金網を複数枚重ねて構成され、円盤状をなしている。

ブレーカープレート２は、例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）などの鋼材からなるものであって、ストレーナ本体１及びフロントプレート４よりも適宜大径の円盤状をなし、正面（ゴム材料の流れにおける上流側を向く面）の外径部に、円周方向へ延びる環状突縁部２１及びその内周に沿った環状溝２２が形成され、環状溝２２の内周側には、成形用ゴム材料の通路となる円形の多数の貫通孔２３が開設されている。

支持体３は、例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）などの鋼材からなるものであって、ブレーカープレート２の背面（ゴム材料の流れにおける下流側を向く面）の外径部に当接可能な円環状（円筒状）の枠部３１と、この枠部３１から内周側へ向けて半径方向に延び、ブレーカープレート２の背面に当接可能な複数の梁部３２を備える。

フロントプレート４は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの鋼材からなるものであって、軸方向の厚さがブレーカープレート２よりも薄く、背面の外径部にブレーカープレート２の環状溝２２と嵌合可能な環状突縁部４１が形成され、その内周側の領域には、成形用ゴム材料の通路となる円形の多数の貫通孔４２が開設されている。この貫通孔４２は、ブレーカープレート２の貫通孔２３と同一の孔径かつ同一のパターンで設けられており、すなわちブレーカープレート２とフロントプレート４が互いに位置決めされ嵌合された状態では、ブレーカープレート２の貫通孔２３とフロントプレート４の貫通孔４２が互いに重合（開口位置が一致）し、ストレーナ本体１は、フロントプレート４の環状突縁部４１（ブレーカープレート２の環状溝２２）の内周側に配置され、ブレーカープレート２とフロントプレート４の間に挟み込まれた状態で組み込まれるようになっている。

ここで、図３に示すように、直径Ｄ_Ａが支持体３の枠部３１の内径と同等の円Ａの中に、それより小さく直径Ｄ_Ｂが互いに等しい円Ｂを最密充填する場合、直径Ｄ_ＢがＤ_Ａの1/3であれば、７個の円Ｂを描くことができる。そして仮に、それぞれの円Ｂの縁を、ゴム材料の流れの方向に対して支持することができれば、各円Ｂ内に作用する応力はＤ_Ｂ ^４/Ｄ_Ａ ^４であり、このような支持を行わない場合に円Ａ内に作用する応力に比較して1/81となり、かつそれを７つに均等に分布させることができる。これは、ブレーカープレート２の貫通孔２３による開口面積（貫通孔２３の開口面積の総和）の減少を可及的に抑えつつ、ブレーカープレート２に作用する応力を最小化できることを意味する。

そこで、図示の実施の形態では、枠部３１の内周に半径方向へ延びて円Ａの直径Ｄ_Ａの１/３程度の長さＬを持つ梁部３２を、円周方向６等配（６０°間隔）で設けた支持体３によって、ブレーカープレート２を下流側から支持するようにした。このようにすることによって、図３に星印で示すように、各円Ｂの縁を支持する各複数個所の支持部Ｓを確保し、ブレーカープレート２に作用する応力を軽減・分割することができる。

図４に示すように、支持体３の梁部３２は、その延長方向（支持体３の半径方向）と直交する方向の幅Ｗが先端側ほど小さくなるように、この梁部３２の両側面が互いに角度θをなして傾斜している。Ｗ及びθは強度や開口面積（貫通孔２３の開口面積の総和）を考慮して適切に設定され、好ましくは、Ｌ/Ｗ≧１．０，θ≦３０°とする。

また、成形用ゴム材料の流れの方向に対する梁部３２の厚さｔ_３は強度及び作業性を考慮して適切に設定され、好ましくは、ブレーカープレート２における貫通孔２３の開設領域の厚さｔ_２（図２参照）とすると、ｔ_３/ｔ_２≧１．０とする。また、梁部３２における上流側の端面３２ａは、枠部３１の上流側の端面３１ａと面一であるが、下流側の端面３２ｂは、先端側ほどｔ_３が減少するように傾斜している。

なお、ブレーカープレート２における環状溝２２の内周側には、円周方向６等配で、貫通孔２３が開設されていない領域２４が半径方向に延びている。そして、ブレーカープレート２の背面の外径部に形成された位置決め凹部と、支持体３の正面の外径部に打ち込まれた位置決めピン３３を互いに係合させることによって、ブレーカープレート２と支持体３は、前記領域２４と梁部３２が互いに同位相上に位置するように、円周方向に互いに位置決めされるようになっている。

一方、フロントプレート４も、支持体３の梁部３２及びブレーカープレート２の領域２４に対応して、円周方向６等配で、貫通孔４２が開設されていない領域４３が半径方向に延びている。そして、フロントプレート４の環状突縁部４１に形成された位置決め凹部４４と、ブレーカープレート２の環状突縁部２１の外周面に突設された位置決め突起２６を互いに係合させることによって、フロントプレート４とブレーカープレート２は、前記領域２４，４３が互いに同位相上に位置するように、円周方向に互いに位置決めされるようになっている。

以上のように構成された第一の実施の形態のストレーナは、ゴム材料の押出機のヘッドに取り付けられ、このヘッドから押し出されるゴム材料を濾過するものである。すなわち成形用ゴム材料は、まず最も上流側のフロントプレート４の各貫通孔４２を通過した後、ストレーナ本体１のメッシュにより濾過され、さらにブレーカープレート２の各貫通孔２３を通って下流側へ押し出される。

ここで、ストレーナ本体１のメッシュの目開きは非常に細かく、フロントプレート４及びブレーカープレート２の貫通孔４２，２３の孔径φ（図１参照）も押出機のヘッドによる流路内径に比較して著しく小さいものであるため、ゴム材料が通過する際に圧力損失を生じる。そして、この圧力損失による負荷は、ブレーカープレート２とこれを下流側から支持する支持体３とで受けるため、ブレーカープレート２に作用する応力は、前記負荷をブレーカープレート２のみで受ける場合に比較して減少する。特に、支持体３が、枠部３１に、その内径Ｄ_Ａの1/3程度の長さＬを持つ梁部３２を、円周方向６等配（60度間隔）で設けた構造とすることで、上述のように、ブレーカープレート２に作用する応力を著しく軽減・分割することができるので、ブレーカープレート２の厚さｔ_２を薄肉としてその軽量化を図ることができる。例えば、先に説明した図６に示す従来のブレーカープレート１０２の厚さｔとの比較において、この実施の形態によるブレーカープレート２の厚さｔ_２は、１/４程度となっている。

また、ブレーカープレート２の薄肉化は、段替え作業の労力を軽減するばかりでなく、貫通孔４２，２３からなる材料通路の長さを減少させることになり、その結果、圧力損失も大幅に低減される。例えば、ブレーカープレート２の厚さｔ_２を１/３にすれば、貫通孔２３の長さも１/３になり、その結果、貫通孔２３をゴム材料が通過する際の流動抵抗も１/３になる。したがって単位時間当たりのゴム材料の濾過量が増大（生産性が向上）するばかりでなく、ゴム材料の熱履歴が低減してその品質が安定化し、しかもブレーカープレート２の貫通孔２３への材料の詰まりも起こりにくくなり、貫通孔２３の清掃も容易になる。

そしてブレーカープレート２の貫通孔２３への材料の詰まりが起こりにくくなる結果、この貫通孔２３（及びフロントプレート４の貫通孔４２）を小径化することができる。このため、貫通孔２３の開設数を増加させることで、支持体３の梁部３２によって貫通孔２３が開設されない領域２４が存在するにもかかわらず、貫通孔２３の開口面積の総和を増大させることができ、しかも貫通孔２３の小径化によるストレーナ本体１の耐圧性の向上を図り、ストレーナ本体１におけるサポートメッシュの枚数を削減することができる。

なお、支持体３の梁部３２の長さや数は、図示の形態に限定するものではなく、例えば円周方向３〜８等配としても良く、先端同士を互いに円周方向につなげる環状部を設けることなども考えられるが、図示のように、円Ａの直径Ｄ_Ａの１/３程度の長さＬを持つ梁部３２を、円周方向６等配（６０°間隔）で設けた構成とすることが最も好適である。

次に図５は、本発明に係る押出機用ストレーナの好ましい他の実施の形態を示すものである。

この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、フロントプレート４を、支持体３と対応して、ブレーカープレート２の正面の外径部に当接可能な円環状（円筒状）の枠部４５と、この枠部４５から内周側へ向けて半径方向に延び、ブレーカープレート２の正面に当接可能な複数の梁部４６を備え、すなわちストレーナ本体１が、フロントプレート４の枠部４５と梁部４６によってブレーカープレート２に押さえられるようにした点にある。

なお、参照符号５は押出機のヘッドであり、支持体３の枠部３１は、その外周面３１ａ及び背面３１ｂが、ヘッド５に形成された環状凹部５１に嵌入状態で固定されるようになっている。また、フロントプレート４の枠部４５の内周面４５ａは、ゴム材料の流動抵抗を軽減するために円錐面状に形成されている。

このように構成すれば、ストレーナ本体１の正面側がフロントプレート４で覆われていない分、言い換えればストレーナ本体１の正面側に、図１及び図２に示す貫通孔４２が存在しない分、ゴム材料が通過する際に生じる圧力損失が一層小さく抑えられる。このため、第一の実施の形態による効果を一層高めることができる。

なお、この形態でも、支持体３の梁部３２及びフロントプレート４の梁部４６の長さや数は、例えば円周方向３〜８等配としても良く、先端同士を互いに円周方向につなげる環状部を設けることなども考えられるが、梁部３２，４６は、第一の実施の形態と同様、円Ａの直径Ｄ_Ａの１/３程度の長さとし、円周方向６等配（６０°間隔）で設けた構成とすることが最も好適である。

また、図示の例では、ブレーカープレート２における支持体３の梁部３２との当接部分に、貫通孔２３が開設されていない領域２４を設けたが、これは限定されるものではなく、すなわち貫通孔２３は、支持体３の枠部３１の内周側となる領域の全域に分布する構成としても良い。

１ストレーナ本体
２ブレーカープレート
２３貫通孔
３支持体
３１枠部
３２梁部
４フロントプレート
４２貫通孔
４５枠部
４６梁部

Claims

押出機による高分子材料の流路に取り付けられるストレーナであって、ストレーナ本体と、前記ストレーナ本体を下流側から支持し前記高分子材料の通路となる多数の貫通孔を有する円盤状のブレーカープレートと、前記ブレーカープレートを下流側から支持する支持体とを備え、前記支持体が、前記ブレーカープレートの外径部に当接可能な円環状の枠部と、前記枠部の円周方向等配位置から前記枠部の内径の略１／３の長さで内周側へ向けて延びる複数の梁部とからなることを特徴とする押出機用ストレーナ。
前記支持体の梁部が前記枠部の円周方向６等配位置から半径方向へ延びることを特徴とする請求項１に記載の押出機用ストレーナ。
ストレーナ本体の上流側に配置されて、前記ストレーナ本体をブレーカープレートとの間で挟持するフロントプレートを備え、このフロントプレートが、前記ブレーカープレートと対応する円環状の枠部及びこの枠部の円周方向等配位置から前記枠部の略１／３の長さで内周側へ向けて延びる複数の梁部からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出機用ストレーナ。