JP6247625B2 - ゴムシート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムシート製造装置に関するものである。

従来のゴムシート製造装置として、押出機から送られてきたゴム材料を、Ｔダイの左右幅方向中央部に設けた材料流入口よりマニホールド内に流入して、流入方向と交差するＴダイの左右幅方向に拡張しながら、リップ部に流し込んでシート状に押し出すようにしたものがある（例えば、特許文献１）。

特開平６−８６０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のＴダイは、シート厚みをコントロールするために複数の温度センサーで分岐管近傍の温度を検知しつつ、シート厚み制御機構により各発熱体の通電量を制御しているため、装置が複雑化するばかりか、高精度の制御が要求され実用化が困難であるという問題があった。そしてさらには、このＴダイのマニホールドは、その全長に亘ってリップ部をスリット状に開口しているが、そのマニホールドは、中央部から左右両端部に亘って適当な横断面となっていることから、マニホールドの圧力損失は、マニホールドの中央部側が小さく、その両端部に向かうに従い漸次大きくなり、それによりマニホールドからリップ部に流れるゴム材料の流速は、リップ部の中央部側が大きく、左右両端部側が小さくなり、従って中央部から排出される（押し出される）ゴム材料の排出量が大きく、両端部から排出されるゴム材料の排出量が小さくなって、形成されるゴムシートの幅方向中央部側が厚く、両端部側が薄くなる、という問題があった。

そこで本発明は、上記の事情に鑑み、Ｔダイのリップ部から排出されるゴム材料の排出量がリップ部全長に亘って均一になるようにして、形成されるゴムシートの厚みをシート全幅に亘って均一化できるようにすると共に実用化可能にしたゴムシート製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明は、押出機から送られてきたゴム材料を、Ｔダイ４の左右幅方向中央部に設けた材料流入口１０よりマニホールド８内に流入させて、流入方向と交差するＴダイ４の左右幅方向に広幅化しつつ、リップ部９に流し込んでシート状に押し出すことによりゴムシート（第１ゴムシート１１）を製造するゴムシート製造装置であって、
前記マニホールド８は、当該マニホールド８の横断面がその中央部から左右両端部に向かうに従い漸次小さく形成されるにあたって、当該マニホールド８とリップランドＲで形成される平面視三角形状のリップランドＲの部分が以下の式を満たすように形成され、
前記Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる前記ゴムシート（第１ゴムシート１１）を所定厚さに延伸するための少なくとも一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂそれぞれの軸線が互いに平行になるように配置し、その状態から、一方の延伸ロール５Ａの軸線に対し、他方の延伸ロール５Ｂの軸線が交差するように当該他方の延伸ロール５Ｂを移動可能に設けてなることを特徴としている。
ｎ_１′＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋１′（ｉ≧１，ｉは自然数）
ｎ_ｉ＋２＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋２″（ｉ≧１，ｉは自然数）
ｎ_１′：Ｔダイ４の中心線Ｃに沿ったリップランドＲの高さ
ｎ_ｉ＋１′：リップランドＲの中央部から左右両端部に向って所定間隔置きに設定されるリップランドＲの高さ
ｎ_ｉ＋１：Ｔダイ４の中心線Ｃから所定間隔置きに設定されたリップランドＲの高さまでのマニホールド８の中央部分から左右両端部に向う傾斜部分の長さ
ｎ_ｉ＋２″：所定間隔置きに設定されるリップランドＲの高さ間のマニホールド８の中央部から左右両端部に向う傾斜部分の長さ

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、マニホールド８の横断面がマニホールド８の中央部から左右両端部へ向かうに従い漸次小さく形成されるにあたって、当該マニホールド８とリップランドＲで形成される平面視三角形状のリップランドＲの部分が、
ｎ _１ ′＝ｎ _ｉ＋１ ＋ｎ _ｉ＋１ ′（ｉ≧１，ｉは自然数）
ｎ _ｉ＋２ ＝ｎ _ｉ＋１ ＋ｎ _ｉ＋２ ″（ｉ≧１，ｉは自然数）
の式を満たすように形成されているから、形成されてくるゴムシート（第１ゴムシート１１）の厚みをシート全幅に亘って均一化することができる。またさらに、本発明によれば、ゴムシート（第１ゴムシート１１）の厚みをシート全幅に亘って均一化するにあたり、複雑な制御装置等が必要でないため、実用化を可能にすることができる。

さらに本発明によれば、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくるゴムシート（第１ゴムシート１１）を更に薄い所定厚さのゴムシート（第２ゴムシート１２）に延伸させるにあたって、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくるゴムシート（第１ゴムシート１１）の厚みがシート全幅に亘って均一化されているため、少なくとも一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂそれぞれの軸線が互いに平行になるように当該少なくとも一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂを配置するだけで当該ゴムシート（第１ゴムシート１１）を延伸させることができる。

さらには、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくるゴムシート（第１ゴムシート１１）の中央部分の厚みが他の部分に比べ厚くなった場合においても、一方の延伸ロール５Ａの軸線に対し、他方の延伸ロール５Ｂの軸線が交差するように当該他方の延伸ロール５Ｂを移動可能に設けているから、そのゴムシート（第１ゴムシート１１）の中央部分の厚みを左右幅方向に広幅化することとなり、もって、当該ゴムシート（第１ゴムシート１１）をさらに均一に平坦化することができる。

本発明の一実施形態に係るゴムシート製造装置の側面図である。 （Ａ）は同実施形態に係るＴダイの一部破断拡大平面図、(a) は（Ａ）のａ−ａ線拡大断面図、(b) は（Ａ）のｂ−ｂ線拡大断面図、(c) は（Ａ）のｃ−ｃ線拡大断面図、(d) は（Ａ）のｄ−ｄ線拡大断面図であり、(e) は（Ａ）のｅ−ｅ線拡大断面図、(f) は（Ａ）のｆ−ｆ線拡大断面図、(g) は（Ａ）のｇ−ｇ線拡大断面図、(h) は（Ａ）のｈ−ｈ線拡大断面図、(i) は（Ａ）のｉ−ｉ線拡大断面図、(j) は（Ａ）のｊ−ｊ線拡大断面図、(k) は（Ａ）のｋ−ｋ線拡大断面図である。 同実施形態に係る一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂの詳細側面図である。 図３に示す同実施形態に係る延伸ロール５Ｂを右側面から見た側面図である。

以下に本発明の好適な一実施形態を図１〜図４に示す図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。

図１に示すゴムシート製造装置１は、装置基台２上に押出機３を備え、押出機３の先端部にＴダイ４を連設し、Ｔダイ４の前方に一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂを設けたものである。

Ｔダイ４は、上型６と下型７とが相互に突き合わされることによって構成される。この上型６と下型７との間には、図２の（Ａ）に示すように、Ｔダイ４の左右幅方向の中央部で、Ｔダイ４の後部側（図２の（Ａ）において上部側）にはゴム材料が供給される材料流入口１０が形成され、また、Ｔダイ４の前部側（図２の（Ａ）において下部側）には、ゴム材料をシート状に排出する（押し出す）リップ部９が形成され、材料流入口１０とリップ部９との間にマニホールド８が形成されている。

マニホールド８は、材料流入口１０から流入したゴム材料を、その流入方向と交差するＴダイ４の左右幅方向に広幅化するための空洞であって、このマニホールド８の一側部にはリップ部９がマニホールド１０の全長に亘ってスリット状に開口している。

そして、このように形成されるマニホールド８の横断面形状（Ｔダイ４の左右幅方向に垂直な断面形状）は、図２の(a) 〜(k) に示すような略円形となっている。

一方、リップ部９は、マニホールド８によってＴダイ４の左右幅方向に広幅化されたゴム材料を薄い所定の厚みでシート状に排出する（押し出す）スリット状の流路である。

ところで、このＴダイ４の特徴は、マニホールド８にあって、ゴム材料がマニホールド８の中央部から左右両端部側へ流動する際にマニホールド８内での圧力損失がマニホールド８の中央部から左右両端部に亘ってほぼ等しくなるように、マニホールド８の横断面をマニホールド８の中央部から左右両端部に向かうに従い漸次小さくしたことである。

すなわち、従来のゴムシート製造装置のＴダイのマニホールドは、前述のように、マニホールドの中央部から左右両端部まで適当な横断面となっていることから、マニホールド内における圧力損失は、マニホールドの中央部側が小さく、その両端部に至るに従って大きくなる。そうするとベルヌーイの法則によって、マニホールドからリップ部に流れるゴム材料の流速はリップ部の左右方向中央部側が大きく、その左右両端部側が小さくなり、従ってリップ部の中央部から排出されゴム材料の排出量が大きく、両端部から排出されるゴム材料の排出量が小さくなって、形成されるゴムシートの幅方向中央部側が厚く、両端部側が薄くなってしまう傾向にある。

そこで、本発明に係るＴダイ４は、マニホールド８の横断面を、マニホールド８内での圧力損失がマニホールド８の中央部から左右両端部に亘ってほぼ等しく、リップ部９からのゴム材料の排出量がリップ部９の中央部からその左右両端部までほぼ同じ均一になるように、マニホールド８の横断面を、図２の(a) 〜(k) に示すようにマニホールド８の中央部から左右両端部に向かうに従って漸次小さく形成するようにしている。なお、図２の(a) はＴダイ４におけるマニホールド８の中央部の断面図で、その横断面形状が最も大きくなっており、図２の(b) 〜(k) は、マニホールド８の中央部からその両端部までマニホールド８の横断面積が漸次小さくなっている状態を示す断面図で、(k) は横断面形状が最も小さい状態を示している。

ここで、より詳しく、マニホールド８の横断面を、図２の(a) 〜(k) に示すようにマニホールド８の中央部から左右両端部に向かうに従って漸次小さく形成する点について説明する。このマニホールド８の横断面を、図２の(a) 〜(k) に示すようにマニホールド８の中央部から左右両端部に向かうに従って漸次小さく形成するにあたっては、図２の（Ａ）に示すマニホールド８とリップランドＲ部分で形成される三角形状の部分が以下の式を満たすように形成されている。

＜式＞
ｎ_１′＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋１′（ｉ≧１，ｉは自然数）・・・（１）
ｎ_ｉ＋２＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋２″（ｉ≧１，ｉは自然数）・・・（２）

ｎ_１´は、Ｔダイ４の中心線Ｃに沿ったリップランドＲ部分の高さを示し、ｎ_ｉ＋１′は、リップランドＲ部分の中央部（Ｔダイ４の中心線Ｃに沿う部分）から左右両端部に向って所定間隔置きに設定されるリップランドＲ部分の高さを示し、ｎ_ｉ＋１は、Ｔダイ４の中心線Ｃから所定間隔置きに設定されたリップランドＲ部分の高さまでのマニホールド８の中央部から左右両端部に向う傾斜部分の長さを示し、ｎ_ｉ＋２″は、所定間隔置きに設定されるリップランドＲ部分の高さ間のマニホールド８の中央部から左右両端部に向う傾斜部分の長さを示す。

すなわち、ｉ＝１とすると、上記式（１），（２）に示すように、ｎ_１′＝ｎ_２＋ｎ_２′，ｎ_３＝ｎ_２＋ｎ_３″が成り立ち、ｉ＝２とすると、ｎ_１′＝ｎ_３＋ｎ_３′，ｎ_４＝ｎ_３＋ｎ_４″が成り立ち、ｉ＝３とすると、ｎ_１′＝ｎ_４＋ｎ_４′，ｎ_５＝ｎ_４＋ｎ_５″が成り立つ、というようになる。

このように、上記式を満たすようにマニホールド８の横断面を、図２の(a) 〜(k) に示すようにマニホールド８の中央部から左右両端部に向かうに従って漸次小さく形成するようにすれば、マニホールド８内での圧力損失がマニホールド８の中央部から左右両端部に亘ってほぼ等しく、リップ部９からのゴム材料の排出量がリップ部９の中央部からその左右両端部までほぼ同じ均一になるようになる。これにより、図１に示すようにＴダイ４によって形成されてくる第１ゴムシート１１の厚みを、シート全幅に亘ってほぼ同じ厚みにすることができる。またさらに、本発明に係るＴダイ４によれば、複雑な制御装置を必要とせず第１ゴムシート１１の厚みを、シート全幅に亘ってほぼ同じ厚みにすることができるため、実用化を可能にすることができる。

なお、図２の（Ａ）に示すＴダイ４のマニホールド８は、その左右両端部からリップ部９の出口開口９ｏまでの長さがその中央部からリップ部９の出口開口９ｏまでの長さより短くなるような略山形傾斜状となっていることから、マニホールド８からリップ部９に流れるゴム材料の流速は、マニホールド８の中央部側と左右両端部側とでは多少異なるが、リップ部９の出口開口９ｏからのゴム材料の排出量は、リップ部９の左右方向中央部からその左右両端部までほぼ均一になるように設定されている。このようにマニホールド８を略山形傾斜状にしたのは、材料流入口１０からマニホールド８に流入したゴム材料が、Ｔダイ４の左右幅方向に徐々に広幅化しながら、リップ部９へスムーズに流れ込むようにするためであり、そうすることによってリップ部９からのゴム材料の排出量の均一化を有効に行なわせることができる。

他方、図１に示すように、Ｔダイ４の前方には一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂが設けてあって、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる所定厚さの第１ゴムシート１１を、この延伸ロール５Ａ，５Ｂにより更に薄い所定厚さの第２ゴムシート１２に延伸することができるようにしている。そして、延伸ロール５Ａ，５Ｂの前方には所定厚さに延伸された第２ゴムシート１２を次の工程へ案内する案内ロール１３が設けられている。

延伸ロール５Ａは、図１に示すように、矢印Ｐ１方向に、上下動することができるものである。図３を用いてより詳しく説明すると、この延伸ロール５Ａの軸部５Ａｏが側面視矩形状の軸取付部５０Ａに取り付けられている。そして、この軸取付部５０Ａの一側端部（図示では、左側端部）には、ＬＭガイド５１Ａが取り付けられている。このＬＭガイド５１Ａは、支持壁面Ｈ上に鉛直上向きに沿って取り付けられているガイドレール５１Ａａと、このガイドレール５１Ａａに沿って移動するガイドブロック５１Ａｂとで構成されている。このガイドブロック５１Ａｂは、軸取付部５０Ａの一側端部（図示では、左側端部）に取り付けられている。これにより、ガイドブロック５１Ａｂがガイドレール５１Ａａに沿って移動すると、軸取付部５０Ａも合せて移動することとなり、もって、延伸ロール５Ａも移動することとなる。それゆえ、延伸ロール５Ａは、図１，図３に示すように、矢印Ｐ１方向に、上下動することができることとなる。なお、この上下動の移動の駆動源として、軸取付部５０Ａの上端部に油圧シリンダ５２Ａが取り付けられている。それゆえ、この油圧シリンダ５２Ａによって、軸取付部５０Ａが、ガイドレール５１Ａａに沿って移動することとなり、もって、延伸ロール５Ａは、図１，図３に示すように、矢印Ｐ１方向に、上下動することができることとなる。なお、本実施形態においては、油圧シリンダ５２Ａでもって、軸取付部５０Ａを移動させる例を示したが、それに限らず、モータで移動させるようにしても良い。

一方、延伸ロール５Ｂは、図１に示すように、矢印Ｐ２方向、すなわち、前後方向（左右方向）に、５〜１０ｍｍ程度移動することができるものである。図３及び図４を用いてより詳しく説明すると、この延伸ロール５Ｂの軸部５Ｂｏが側面視矩形状の軸取付部５０Ｂに取り付けられている。そして、この軸取付部５０Ｂの下端部には、図４に示すように、凸状のスライド部５１Ｂが取付けられており、このスライド部５１Ｂは、支持壁面Ｈの底部にボルト・ナット５２Ｂ（図３，図４参照）によって取り付けられている側面視逆Ｌ字状の一対のガイド部５３Ｂに沿って移動できるようになっている。これにより、スライド部５１Ｂがガイド部５３Ｂに沿って移動すると、軸取付部５０Ｂも合せて移動することとなり、もって、延伸ロール５Ｂも移動することとなる。それゆえ、延伸ロール５Ｂは、図１，図３に示すように、矢印Ｐ２方向、すなわち、前後方向（左右方向）に５〜１０ｍｍ程度移動することができることとなる。

ところで、この前後方向（左右方向）に移動させる駆動源としては、図３に示すように、軸取付部５０Ｂの一側下端部にボールナット５４Ｂが取り付けられており、このボールナット５４Ｂには、シャフト５５Ｂが取り付けられている。これにより、図示しないモータによってシャフト５５Ｂを回転駆動させると、ボールナット５４Ｂにより回転力が直線方向の動きに変換され、もって、軸取付部５０Ｂが直線移動、すなわち、ガイド部５３Ｂに沿って移動することとなる。それゆえ、延伸ロール５Ｂが前後方向（左右方向）に５〜１０ｍｍ程度移動（矢印Ｐ２方向）することとなる。

一方、軸取付部５０Ｂの一側上端部（図示では、右側上端部）には、逆Ｌ字形の案内部５６Ｂが取り付けられており、この案内部５６Ｂによって、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる所定厚さの第１ゴムシート１１が、一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂに案内されるようになっている。なお、図４に示す符号５７Ｂは、深溝玉軸受で、軸部５Ａｏに取り付けられており、符号５８Ｂは、ロータリージョイントで、軸取付部５０Ｂに取り付けられている。

かくして、上記のように構成される一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂは、夫々の軸線が互いに平行になるように設置されている。これにより、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる第１ゴムシート１１の厚みは、シート全幅に亘って均一化されているため、当該第１ゴムシート１１を延伸させることができる。それゆえ、本実施形態によれば、ロールを用いてゴムシートの厚みを均一化するような制御は必要ないため、非常に安価なゴムシート製造装置を製作することができる。

しかしながら一方で、第１ゴムシート１１の厚みは、シート全幅に亘って均一化されているが、場合によっては、第１ゴムシート１１の中央部分の厚みが左右両端部の厚みに比べて若干厚い場合がある。すなわち、ゴム材料は、図２に示す材料流入口１０から流入されるが、その際、ゴム材料の温度が、中心線Ｃに沿う部分（すなわち、中心部分）が高く、左右両端部が低くなっており、その温度差が極端に異なる（例えば、１０度〜１５度）と、ゴム材料の場所によって粘度が異なる場合がある。そうすると、ゴム材料の中心部分の温度が高いとその部分の粘度は低くなり、マニホールド８内を流れやすくなる。一方、ゴム材料の左右両端部の温度が低いとその部分の粘度は高くなるため、マニホールド８内を流れにくくなる。これにより、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる所定厚さの第１ゴムシート１１は、中央部分の厚みが、左右両端部の厚みに比べて若干厚くなる場合がある。

そこで、このような場合に備え、本実施形態においては、延伸ロール５Ｂを前後方向（左右方向）に移動できる（図１，図３に示す矢印Ｐ２参照）ようにしている。すなわち、図３に示すように、延伸ロール５Ａと延伸ロール５Ｂ夫々の軸線が互いに平行になっている状態から（実線位置参照）、延伸ロール５Ｂを、５〜１０ｍｍ程度前後方向（左右方向）に移動させる（仮想線位置参照）。これにより、延伸ロール５Ａと延伸ロール５Ｂがクロスされる状態、すなわち、夫々の軸線が交差する状態となるから、延伸ロール５Ａと延伸ロール５Ｂの軸線上の中央部分の隙間が狭くなり、軸線上の左右両端部分の隙間が広くなることとなる。それゆえ、Ｔダイ４のリップ部９から押し出されてくる所定厚さの第１ゴムシート１１の中央部分の厚みが、左右両端部の厚みに比べて若干厚くなった場合であっても、延伸ロール５Ａと延伸ロール５Ｂの軸線上の中央部分の隙間が狭くなっていることにより、中央部分の厚みが、左右幅方向に広幅化することとなり、もって、第２ゴムシート１２をシート全幅に亘ってさらに均一化できることとなる。

なお、本実施形態においては、一対の延伸ロール５Ａ，５Ｂを一組だけ設ける例を示したが、二組以上設けることもできる。また、延伸ロール５Ａを前後方向（左右方向）に移動させるようにし、延伸ロール５Ｂを上下動するようにしても良い。

さらに、本実施形態においては、マニホールド８の横断面形状を、略円形の形状である例を示したが、それに限らず、どのような形状であっても良い。

１ ゴムシート製造装置
２ 装置基台
３ 押出機
４ Ｔダイ
５Ａ，５Ｂ 延伸ロール
８ マニホールド
９ リップ部
１０ 材料流入口
１１ 第１ゴムシート（ゴムシート）
１２ 第２ゴムシート（ゴムシート）

Claims (1)

1. 押出機から送られてきたゴム材料を、Ｔダイの左右幅方向中央部に設けた材料流入口よりマニホールド内に流入させて、流入方向と交差するＴダイの左右幅方向に広幅化しつつ、リップ部に流し込んでシート状に押し出すことによりゴムシートを製造するゴムシート製造装置であって、
   前記マニホールドは、当該マニホールドの横断面がその中央部から左右両端部に向かうに従い漸次小さく形成されるにあたって、当該マニホールドとリップランドで形成される平面視三角形状のリップランドの部分が以下の式を満たすように形成され、
   前記Ｔダイのリップ部から押し出されてくる前記ゴムシートを所定厚さに延伸するための少なくとも一対の延伸ロールそれぞれの軸線が互いに平行になるように配置し、その状態から、一方の延伸ロールの軸線に対し、他方の延伸ロールの軸線が交差するように当該他方の延伸ロールを移動可能に設けてなるゴムシート製造装置。
   ｎ_１′＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋１′（ｉ≧１，ｉは自然数）
   ｎ_ｉ＋２＝ｎ_ｉ＋１＋ｎ_ｉ＋２″（ｉ≧１，ｉは自然数）
   ｎ_１′：Ｔダイの中心線に沿ったリップランドの高さ
   ｎ_ｉ＋１′：リップランドの中央部から左右両端部に向って所定間隔置きに設定されるリップランドの高さ
   ｎ_ｉ＋１：Ｔダイの中心線から所定間隔置きに設定されたリップランドの高さまでのマニホールドの中央部分から左右両端部に向う傾斜部分の長さ
   ｎ_ｉ＋２″：所定間隔置きに設定されるリップランドの高さ間のマニホールドの中央部から左右両端部に向う傾斜部分の長さ

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