JP6712214B2 - ゴム押出成型用ダイ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム押出成型用ダイに関する。

従来、２種類のゴムを合体させてゴム部材を押出成型するゴム押出成型用ダイとして例えば、次のような構成のものが公知である。

特許文献１には、２種類のゴムを合流させる合流部を有するプレダイと、プレダイ内で合流されたゴムを吐出させる口金とを備え、さらに、プレダイは、水平方向に流動する第１ゴムに対して、成型品の下面を構成する第２ゴムを下方側から供給するための通路を備えるゴム押出成型用ダイが開示されている。

このようなゴム押出成型用ダイでは、水平方向に流動する第１ゴムの下面に対してほぼ直角の方向から第２ゴムを衝突させ、第１ゴムの下面に作用する第２ゴムの圧力を高めるため、第１ゴムと第２ゴムとの界面を所望形状にすることが難しい。また、第２ゴムの供給量速度を低下させる等により第１ゴムの下面に作用する第２ゴムの圧力を抑えることで第１ゴムと第２ゴムとの界面を所望形状に形成することができるが、このような場合、第１ゴムと第２ゴムとの界面にエアが混入しやすくなる問題がある。

特開２０１５−４７８３８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、２種類のゴムを合体させてゴム部材を押出成型するゴム押出成型用ダイにおいて、２種類のゴムの界面へのエアの混入を抑えつつ界面形状を所望形状に形成することを課題とする。

実施形態のゴム押出成型用ダイは、口金と、押出機と前記口金の間に設けられる挿入ホルダ及びプレフォームダイとを備え、前記挿入ホルダは、押出機側から前記口金側に向かうほど上下方向の長さが漸次短くなるテーパ状の挿入孔を有し、前記プレフォームダイは、前記挿入孔に挿入され、押出機から供給される第１ゴム及び第２ゴムを合流させ、前記口金は、前記プレフォームダイ内で合流した前記第１ゴム及び前記第２ゴムを吐出するゴム押出成型用ダイにおいて、前記プレフォームダイは、前記第１ゴムが流れる上部ゴム流路と、前記第２ゴムが流れ前記上部ゴム流路より断面積が小さい下部ゴム流路と、前記第１ゴム及び前記第２ゴムを合流させる合流部とを備え、前記上部ゴム流路は、押出機側から口金側に向かうほど下方に傾斜し、前記下部ゴム流路は、前記上部ゴム流路の下方に設けられ、押出機側から口金側に向かうほど上方に傾斜し、前記第１ゴム及び前記第２ゴムの流動方向に対する前記合流部の長さＬが、前記合流部の口金側端部における高さＨの３５％以上に設定され、上下方向に対する、前記上部ゴム流路の上面の角度をＡ１、前記上部ゴム流路の下面の角度をＢ１、前記下部ゴム流路の上面の角度をＢ２としたときに、下記式１及び２を満たすものである。
式１：Ａ１≦Ｂ１≦Ａ１＋１０°
式２：Ｂ１−２０°≦Ｂ２≦Ｂ１−１０°

本発明の好ましい態様において、前記下部ゴム流路の下面は、幅方向中央部に上面へ向けて突出する突起を備えてもよい。この場合において、前記突起は、押出機側から合流部側に向かうほど突出量が漸次小さくなり、前記下部ゴム流路と前記合流部の連結部において前記下部ゴム流路の下面から突出しなくなるように、前記下部ゴム流路の下面の押出機側端部から前記連結部にわたって設けられることが好ましい。また、押出機側端部における前記突起の突出量をＸ１、前記下部ゴム流路の高さをＸ、前記突起の幅方向の長さをＷ１、前記下部ゴム流路の幅方向の長さをＷとしたときに、下記式３及び４を満たすことが好ましい。
式３：Ｘ／４≦Ｘ１≦Ｘ／３
式４：Ｗ／６≦Ｗ１≦Ｗ／４

実施形態のゴム押出成型用ダイでは、２種類のゴムを層状に重ねたゴム部材を押出成型するゴム押出成型用ダイにおいて、界面へのエアの混入を抑えつつ界面形状を所望形状に形成することができる。

本実施形態に係るゴム押出成型用ダイの概略断面図である。 プレフォームダイをゴムの押出機側から見た図である。 図１のゴム押出成型用ダイによって形成されるゴム部材の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るゴム押出成型用ダイ１の概略断面図である。ゴム押出成型用ダイ１は、２台の押出機２，３からそれぞれ押し出された種類の異なる第１ゴム２０及び第２ゴム２１を合流させ、図３に例示するような第１ゴム２０及び第２ゴム２１を層状に重ね合わせて一体化したシート状のゴム部材２２として吐出する。

このゴム押出成型用ダイ１は、シート状のゴム部を吐出する口金４と、押出機２，３と口金４との間に設けられる挿入ホルダ５及びプレフォームダイ６を備える。以下、ゴム押出成型用ダイ１の押出機側を後側、口金側を前側と記載することがある。

挿入ホルダ５は、押出機側から口金側へ前後方向Ｐに貫通する挿入孔７が設けられている。挿入孔７は、押出機側から口金側に向かうほど上下方向Ｒの長さが漸次短くなる先細テーパ状の断面形状をなしている。

挿入ホルダ５は、挿入孔７にプレフォームダイ６が挿入されると、プレフォームダイ６との間に、上部ゴム流路１０、下部ゴム流路１１、及び合流部１２を区画形成する。

上部ゴム流路１０は、プレフォームダイ６に設けられた下面１０ａ及び左右側面１０ｂと、挿入ホルダ５に設けられた上面１０ｃによって囲まれた空間である。上部ゴム流路１０の上面１０ｃ及び下面１０ａは、押出機側から口金側に向かうほど（つまり、前方に向かうほど）下方に傾斜する傾斜面で構成されており、上部ゴム流路１０が前方に向かうほど下方に傾斜している。

上部ゴム流路１０の後端は挿入ホルダ５及びプレフォームダイ６の押出機側端面（後端面）の上部に開口し押出機２の吐出口２ａが接続され、上部ゴム流路１０の前端は合流部１２に接続されている。これにより、押出機２の吐出口２ａから吐出された第１ゴムが、後端より上部ゴム流路１０に供給され上部ゴム流路１０を前方へ向けて流れた後、合流部１２に流れ込む。

下部ゴム流路１１は、上部ゴム流路１０の下方に配置された空間であり、プレフォームダイ６に設けられた下面１１ａ、左右側面１１ｂ、及び上面１１ｃによって囲まれている。下部ゴム流路１１の上面１１ｃ及び下面１１ａは、押出機側から口金側に向かうほど上方に傾斜する傾斜面で構成されており、下部ゴム流路１１が前方に向かうほど上方に傾斜している。

下部ゴム流路１１の後端はプレフォームダイ６の後端面の下部に開口し押出機３の吐出口３ａが接続され、下部ゴム流路１１の前端は上部ゴム流路１０の前端部の下面に接続されている。これにより、押出機３の吐出口３ａから吐出された第２ゴム２１が、後端より下部ゴム流路１１に供給され下部ゴム流路１１を前方へ向けて流れた後、上部ゴム流路１０を流れる第１ゴムと合流してから合流部１２に流れ込む。

また、下部ゴム流路１１は、その断面積（第２ゴム２１の流動方向に対して垂直な平面で切断した時の断面積）が、上部ゴム流路１０の断面積（第１ゴム２０の流動方向に対して垂直な平面で切断した時の断面積）より小さく設定されている。

合流部１２は、上部ゴム流路１０の前方に設けられた空間であり、プレフォームダイ６に設けられた下面１２ａ及び左右側面１２ｂと、挿入ホルダ５に設けられた上面１２ｃによって囲まれている。合流部１２の上面１２ｃは、上部ゴム流路１０の上面１０ｃを前方に延長した同一平面で構成され、前方に向かうほど下方に傾斜している。合流部１２の下面１２ａは、上部ゴム流路１０の前端から前後方向に水平に延びる平面で構成され、口金４よりゴム部材２２を吐出する方向と平行に設けられている。合流部１２の左右側面１２ｂは、上部ゴム流路１０の左右側面１０ｂに連続して前方に向かって真っ直ぐに延びている。

合流部１２には上部ゴム流路１０の前端部で合流した直後の第１ゴム２０及び第２ゴム２１が流れ込む。第１ゴム２０及び第２ゴム２１は、合流部１２を前方へ向けて流れた後、合流部１２の前端に設けられた口金４より外部へ吐出される。

このような構成のゴム押出成型用ダイ１において、上下方向Ｒに対する、上部ゴム流路１０の上面１０ｃの角度をＡ１、上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度をＢ１、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度をＢ２とすると、下記式１及び２を満たすように各面の角度Ａ１，Ｂ１，Ｂ２が設定される。
式１：Ａ１≦Ｂ１≦Ａ１＋１０°
式２：Ｂ１−２０°≦Ｂ２≦Ｂ１−１０°

一例を挙げると、上部ゴム流路１０の上面１０ｃの角度Ａ１は６０°以上７０°以下に、上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度Ｂ１は６０°以上８０°以下に、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２は４０°以上７０°以下に設定することができ、この例では、角度Ａ１が６６°、角度Ｂ１が７１°、角度Ｂ２が５６°に設定されている。

また、合流部１２の下面１２ａは、合流部１２における第１ゴム２０及び第２ゴム２１の流動方向（つまり、前後方向）Ｐに沿った長さＬが、合流部１２の口金側端部における高さＨの３５％以上５５％以下に設定され、この例では、長さＬが１５ｍｍ、高さＨが３４ｍｍに設定されている。

本実施形態では、望ましい形態として、下部ゴム流路１１の下面１１ａに幅方向Ｑの中央部に上方へ向けて突出する突起１３が設けられている。

突起１３は、押出機側端部から下部ゴム流路１１と合流部１２の連結部１４にわたって第２ゴム２１のゴム流動方向に沿って延びている。突起１３の突出量は、押出機側端部から連結部１４に向かうほど漸次小さくなり、連結部１４において下面１１ａと同じ高さになって下部ゴム流路１１の下面１１ａから突出していない。また、突起１３は、幅方向Ｑの中央部の突出量が大きく幅方向外側に向かうほど漸次突出量が小さくなっている。

このような突起１３は、押出機側端部における、突起１３の上下方向Ｒへの突出量をＸ１、下部ゴム流路１１の高さ（つまり、上下方向Ｒの長さ）をＸ、突起１３の幅方向Ｑの長さをＷ１、下部ゴム流路１１の幅方向Ｑの長さをＷとすると、下記式３及び４を満たすように、突起１３の突出量Ｘ１及び幅方向Ｑの長さＷ１を設定することができる。
式３：Ｘ／４≦Ｘ１≦Ｘ／３
式４：Ｗ／６≦Ｗ１≦Ｗ／４

また本実施形態では、望ましい形態として、上下方向Ｒに対する、挿入ホルダ５に設けられた挿入孔７の上面７ａ（この例では、上部ゴム流路１０の上面１０ｃに相当）の角度Ａ１と、挿入孔７の下面７ｂの角度Ａ２は、例えば、６０°以上７０°以下の範囲に設定することができる。上面７ａの角度Ａ１及び下面７ｂの角度Ａ２は同じ角度に設定してもよく、例えば、角度Ａ１及び角度Ａ２をそれぞれ６６°に設定することができる。

また、上下方向Ｒに対する下部ゴム流路１１の下面１０ａの角度Ｂ３は、下部ゴム流路１１の上面１０ｃの角度Ｂ２より小さく設定することができ、例えば、下記式５を満たすように下面１０ａの角度Ｂ３を設定することができる。
式５：Ｂ２−１０°≦Ｂ３≦Ｂ２

本実施形態のゴム押出成型用ダイ１では、第１ゴム２０及び第２ゴム２１を合流させる合流部１２の前後方向Ｐに沿った長さＬが、合流部１２の口金側端部における高さＨの３５％以上に設定されているため、層状に重なった第１ゴム２０と第２ゴム２１と十分に押圧することができ、第１ゴム２０と第２ゴム２１の界面へのエアの混入を抑えることができる。

また、上記式１及び２を満たすように、上部ゴム流路１０の上面１０ｃ及び下面１０ａの角度Ａ１及び角度Ｂ１と、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２を設定することにより、下側に配置される第２ゴム２１の形状（厚み）を均一にすることができる。

また、本実施形態において、下部ゴム流路１１の下面１１ａの幅方向Ｑの中央部に突起１３を設けることで、断面積が小さい下部ゴム流路１１であってもその幅方向端部へゴムが流れやすくなり、下側に配置される第２ゴム２１の形状（厚み）を均一にすることができる。その際、押出機側から合流部１２側に向かうほど突起１３の突出量が漸次小さくなり、連結部１４において下部ゴム流路１１の下面１１ａから突出しなくなるように、突起１３が設けられているため、さらに下側に配置される第２ゴム２１の形状（厚み）を均一にすることができる。

さらにまた、本実施形態において、上記式１及び２を満たすように、上部ゴム流路１０の上面１０ｃ及び下面１０ａの角度Ａ１及び角度Ｂ１と、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２を設定することに加え、上記式５を満たすように、下部ゴム流路１１の上面１１ｃ及び下面１０ａの角度Ｂ２及び角度Ｂ３を設定する。つまり、上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度Ｂ１が上面１０ｃの角度Ａ１より所定範囲内で大きく設定され、上部ゴム流路１０が第１ゴム２０の流動方向前方に向かうほど流路断面積が小さくなる先細形状をなしていることに加え、下部ゴム流路１１の下面１１ａの角度Ｂ３が上面１１ｃの角度Ｂ２より所定範囲内で小さく設定され、下部ゴム流路１１が第２ゴムの流動方向前方に向かうほど流路断面積が小さくなる先細形状をなしていることにより、より一層、第１ゴム２０と第２ゴム２１との界面へのエアの混入を抑えつつ界面形状を所望形状に形成する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

上記実施形態の構成と効果を具体的に示すために、構成を種々変更したゴム押出成型用ダイを用いてシート状のゴム部材２２を試作し、得られたゴム部材２２について、エア入りの有無と、第１ゴム２０と第２ゴム２１との界面精度を評価した。なお、界面精度については、界面形状が目標範囲内であれば「○」と評価し、目標範囲外であれば「×」と評価した。比較例及び実施例のゴム押出成型用ダイの特徴は表１の通りである。

実施例１は、図１及び２に示すようなゴム押出成型用ダイ１である。

実施例２〜６は、上記式１及び２を満たす範囲内で上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度Ｂ１や下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２を変更した例である。

比較例１は、上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度Ｂ１が上面１０ｃの角度Ａ１より小さく、上記式１の下限値を下回っている。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例２は、上部ゴム流路１０の下面１０ａの角度Ｂ１が上記式１の上限値を上回っている。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例３は、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２が上記式２の下限値を下回っている。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例４は、下部ゴム流路１１の上面１１ｃの角度Ｂ２が上記式２の上限値を上回っている。それ以外は、実施例１と同じとした。

結果は表１に示す通りである。比較例１〜４ではいずれも界面精度が悪く、更に比較例２ではエア入りも有った。これに対して、実施例１〜６ではいずれもエアの混入を抑えつつ界面形状を所望形状に形成することができた。

１…ゴム押出成型用ダイ、２…押出機、２ａ…吐出口、３…押出機、４…口金、５…挿入ホルダ、６…プレフォームダイ、７…挿入孔、１０…上部ゴム流路、１０ａ…下面、１０ｂ…側面、１０ｃ…上面、１１…下部ゴム流路、１２…合流部、１３…突起、１４…連結部、２０…第１ゴム、２１…第２ゴム

Claims (4)

1. 口金と、押出機と前記口金の間に設けられる挿入ホルダ及びプレフォームダイとを備え、
   前記挿入ホルダは、押出機側から前記口金側に向かうほど上下方向の長さが漸次短くなるテーパ状の挿入孔を有し、
   前記プレフォームダイは、前記挿入孔に挿入され、押出機から供給される第１ゴム及び第２ゴムを合流させ、
   前記口金は、前記プレフォームダイ内で合流した前記第１ゴム及び前記第２ゴムを吐出するゴム押出成型用ダイにおいて、
   前記プレフォームダイは、前記第１ゴムが流れる上部ゴム流路と、前記第２ゴムが流れ前記上部ゴム流路より断面積が小さい下部ゴム流路と、第１ゴム及び第２ゴムを合流させる合流部とを備え、
   前記上部ゴム流路は、押出機側から前記口金側に向かうほど下方に傾斜し、
   前記下部ゴム流路は、前記上部ゴム流路の下方に設けられ、押出機側から前記口金側に向かうほど上方に傾斜し、
   前記合流部の下面は、水平方向に延びる平面で構成され、前記第１ゴム及び前記第２ゴムの流動方向に沿った長さが、前記合流部の前記口金側端部における高さＨの３５％以上に設定され、
   上下方向に対する、前記上部ゴム流路の上面の角度をＡ１、前記上部ゴム流路の下面の角度をＢ１、前記下部ゴム流路の上面の角度をＢ２としたときに、下記式１及び２を満たすゴム押出成型用ダイ。
   式１：Ａ１≦Ｂ１≦Ａ１＋１０°
   式２：Ｂ１−２０°≦Ｂ２≦Ｂ１−１０°
2. 前記下部ゴム流路の下面は、幅方向中央部に上面へ向けて突出する突起を備える請求項１に記載のゴム押出成型用ダイ。
3. 前記突起は、押出機側から前記合流部側に向かうほど突出量が漸次小さくなり、前記下部ゴム流路と前記合流部の連結部において前記下部ゴム流路の下面から突出しなくなるように、前記下部ゴム流路の下面の押出機側端部から前記連結部にわたって設けられている請求項２に記載のゴム押出成型用ダイ。
4. 押出機側端部における、前記突起の突出量をＸ１、前記下部ゴム流路の高さをＸ、前記突起の幅方向の長さをＷ１、前記下部ゴム流路の幅方向の長さをＷとしたときに、下記式３及び４を満たす請求項２又は３に記載のゴム押出成型用ダイ。
   式３：Ｘ／４≦Ｘ１≦Ｘ／３
   式４：Ｗ／６≦Ｗ１≦Ｗ／４

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