JP6798101B2 - 押出機 - Google Patents

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Description

本発明は、押出機に関する。
従来より、ゴム組成物や合成樹脂など被混練物を混練するための種々の押出機が提案されている。例えば、特許文献１には、いわゆるベント式押出機が開示されている。ベント式の押出機では、スクリューにピッチの狭い領域を形成し、この領域において被混練物を加圧して発熱させる。そして、発熱した被混練物から水分などを気化させ、気化されたガスをベントからシリンダの外部へ真空ポンプによって吸引するようになっている。
特開昭６３−１９１６１２号公報
しかしながら、従来のベント式押出機では、被混練物に熱入れをするため、スクリュー羽根の一部のピッチを小さくしているが、これにより被混練物の吐出量が小さくなるという問題があった。本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、ベント式のように被混練物内のガス等を脱気できつつ、吐出量を増大することができる押出機を提供することを目的とする。
本発明に係る押出機は、軸方向の両端に第１端部及び第２端部を有し、第１端部に吐出口が形成されたシリンダと、前記シリンダ内で回転するシャフト、及び前記シャフトの外周面に設けられるスクリュー羽根、を有するスクリューと、前記シリンダの第２端部側に取付けられ、当該シリンダ内に被混練物を供給する供給部と、前記シリンダの内壁面から突出する複数の突出部材と、を備え、前記シリンダは、下流側に配置され、当該シリンダの外部と連通する脱気孔を備えている。
上記押出機において、前記スクリューの軸方向の中間部には、少なくとも１つの圧縮部を設けることができる。また、前記脱気孔は、前記各圧縮部の下流側に配置することができる。圧縮部では、被混練物の通過量を制御されるために、移送される被混練物を圧縮しつつ発熱させることが可能である。
上記各押出機において、前記シリンダの壁面には、当該シリンダの外部と連通する複数の貫通孔が形成することができ、前記各突出部材は、前記複数の貫通孔の少なくとも一部に着脱自在に取付けることができる。
上記押出機において、前記脱気孔は、前記貫通孔により構成することができる。
上記各押出機では、前記シリンダにおいて、前記圧縮部が配置されている箇所に、前記ピンを設けないようにすることができる。
上記各押出機において、前記スクリュー羽根のピッチは、前記スクリューの全長に亘って等しくすることができる。
上記各押出機において、前記圧縮部は、種々の構成することができるが、例えば、軸方向に隣接する前記スクリュー羽根同士を連結する堰部と、当該スクリュー羽根の外周面において、前記堰部の両端部を結ぶ連続した領域に、前記軸方向に形成される複数の溝と、を備えることができる。
上記各押出機では、前記スクリュー羽根において、前記溝が形成されている箇所の外径を、他の箇所の外径よりも大きくすることができる。
上記各押出機において、前記スクリュー羽根には、軸方向に並ぶ複数の切欠き部を形成することができ、前記各突出部材は、前記スクリュー羽根と干渉しないように、前記切欠き部に突出させることができる。
本発明に係る押出機によれば、ベント式のように被混練物内のガス等を脱気できつつ、吐出量を増大することができる。
本発明に係る押出機の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る押出機の他の例を示す断面図である。
以下、本発明に係る押出機の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、この押出機の概略を示す断面図である。
＜１．押出機の構造＞
図１に示すように、本実施形態に係る押出機は、荒ゴムなどのゴム組成物を供給し、混練して押し出すものである。図１に示すように、この押出機は、円筒状のシリンダ１と、このシリンダ１内で回転するスクリュー２と、を備えている。このシリンダ１において、図１の左側に位置する第１端部には、混練されたゴムが吐出される吐出口１１を有し、図１の右側に位置する第２端部側には、スクリュー２を回転させるモータ６が配置されている。吐出口１１は、要求に応じて内径が調整されており、本実施形態では、内径を小さくしている。
また、このシリンダ１において、第２端部側の上面には、ゴム組成物を供給するホッパ（供給部）３が取付けられており、このホッパ３はシリンダ１の内部空間に連通している。さらに、このシリンダ１には、軸方向に沿って所定間隔をおいて、且つ周方向に等間隔に複数の貫通孔１２が形成されている。各貫通孔１２は、シリンダ１の内外を連通させるとともに、いくつかの貫通孔１２には、シリンダ１の内部空間に突出するピン（突出部材）４が着脱自在に取付けられている。各ピン４は、円筒状に形成され、後述するように、シリンダ１の軸心Ｘに向かって、スクリュー２のシャフト２１に近接する位置まで延びている。
次に、スクリュー２について説明する。スクリュー２は、シリンダ１の軸心Ｘに沿って延びるシャフト２１と、シャフト２１の外周面に取付けられたスクリュー羽根２２と、を備えている。このスクリュー羽根２２のピッチは全長に亘って均等であるが、連続しておらず、軸方向に沿って所定間隔おきに分断されている。すなわち、シャフト２１には、スクリュー羽根２２が形成されていない隙間領域（切欠き部）２３が、軸方向に所定間隔おきに設けられている。そして、この隙間領域２３に、上述した各ピン４が延びるように、シリンダ１の貫通孔１２が位置決めされている。なお、スクリュー羽根２２を完全に分断せず、ピン４と干渉しないように、スクリュー羽根２２の外周面から所定深さの切欠きを設けることもできる。また、ピン４の長さも適宜変更することができる。
また、このスクリュー２の中間部、つまりホッパ３と吐出口との間には、ゴム組成物を圧縮する圧縮部２４が設けられている。圧縮部２４は次のように構成されている。まず、スクリュー羽根２２において圧縮部２４に相当する約３６０°の部分では、他の部分に比べ、スクリュー羽根２２の外径が大きく、シリンダ１の内壁面に近接するように形成されている。より詳細には、ゴム組成物によってスクリュー羽根２２の外周面とシリンダ１の内壁面とがシールされるように、例えば、数ｍｍ程度のクリアランスを形成することができる。
また、この圧縮部２４においては、隣接するスクリュー羽根２２を連結するように、軸方向に延びる堰部２４１を備えている。堰部２４１は、シャフト２１からの高さがスクリュー羽根２２と同じになるように形成されており、これによってスクリュー羽根２２の間を通るゴム組成物は堰部２４１で堰き止められ、下流側に移送されないようになっている。これに対し、圧縮部２４において、スクリュー羽根２２の外周面には、堰部２４１の前端部と後端部を結ぶように約３６０°に亘って、軸方向に延びる複数の細い溝２４２が所定間隔おきに形成されている。したがって、堰部で堰き止められたゴム組成物は、これら溝２４２を介してシリンダ１の下流側に移送されるようになっている。
そして、シリンダ１において、スクリュー羽根２２の圧縮部２４に相当する部分には、ピン４が設けられていない。すなわち、貫通孔１２にピン４を設けず、単に貫通孔１２を閉鎖する。また、圧縮部２４の下流側において、圧縮部２４に最も近接するシリンダ１の貫通孔には、ピン４が設けられておらず、シリンダ１の外部に配置された真空ポンプ５が連結されている。すなわち、この貫通孔は、後述するように脱気孔１３を構成し、ゴム組成物内の水分、空気などを排出するようになっている。そして、この脱気孔１３よりも下流側及び圧縮部２４の上流側には、すべての貫通孔１２にピン４が取付けられており、これらピン４は、スクリュー羽根２２の隙間領域２３に延びている。
＜２．押出機の動作＞
次に、上記のように構成された押出機の動作について説明する。まず、モータを駆動してスクリュー２を回転させる。また、真空ポンプ５も駆動しておく。次に、ホッパ３からゴム組成物を投入する。投入されたゴム組成物は、スクリュー２の回転により下流側へ移送される。このとき、ゴム組成物は、スクリュー羽根２２の間を通過しつつ、ピン４により剪断力が付与されるため、その摩擦によってゴム組成物には熱入れがなされる。そして、圧縮部２４に到達したゴム組成物は、堰部２４１によって堰き止められ、スクリュー羽根２２の間からは下流側に移送できないため、スクリュー羽根２２の外周面に形成された溝２４２から下流側へ移送される。このとき、溝２４２は、スクリュー羽根２２の外周面に約３６０度に亘って形成されているため、溝２４２を通過するゴム組成物は、円筒状に形成されつつ下流側へ移送される。
そして、ゴム組成物は、細い溝２４２を通過することで表面積を増やしながら、さらに発熱し、ゴム組成物中の成分の一部や水分などが気化する。このように、表面積を増加させることで、内包する水分等をゴムの表面に排出させやすくする。こうして気化した成分は、圧縮部２４の下流側において真空ポンプ５により吸引され、脱気孔１３からシリンダ１の外部に排出される。そして、成分の一部や水分などが消失したゴム組成物は、スクリュー２によりさらに下流側に移送され、吐出口１１から吐出される。この過程において、圧縮部２４の下流側でも、ゴム組成物はピン４により熱入れがなされる。
こうして押出機から吐出されたゴム組成物は、タイヤの製造など、各種ゴム製品の製造に用いられる。
＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、シリンダ１の内壁面に複数のピン４が設けられているため、従来のベント式押出機のように、熱入れのためにスクリュー羽根の一部のピッチを狭くする必要がない。そのため、ベント式押出機の特徴を有しながら、スクリュー羽根２２のピッチを広くすることができ、これによって吐出量を増大させることができる。
また、本実施形態の押出機では、いわゆるピン型押出機で用いられるようなシリンダを利用することができる。これにより、次の利点がある。すなわち、一般的なピン型押出機のシリンダには、ピンを取付けるための貫通孔が予め形成されており、この貫通孔にピンを着脱自在に取付けることができる。したがって、このようなシリンダを用いれば、例えば、ゴム組成物に対する必要な熱入れの量に応じて、ピンの数を適宜変更することができる。すなわち、すべての貫通孔にピンを取付けることができるほか、一部の貫通孔にのみピンを取付けることができる。そして、ピンを設けない場合には、キャップなどで貫通孔を閉鎖すればよい。
また、ゴム組成物の種類によっては、ゴム組成物の一部が脱気孔１３から排出されるおそれがある。その場合には、脱気孔１３の位置を適宜変更すればよい。すなわち、脱気孔１３として利用する貫通孔を変更することができる。
さらに、ゴム組成物の種類に応じて、圧縮部２４の位置を変更することができる。例えば、圧縮部２４の位置が異なる複数のスクリュー２をゴム組成物の種類によって使い分けすることができる。このとき、シリンダ１において、圧縮部２４が配置される位置にはピン４を設けないが、ピン４を設けない位置もスクリュー２に合わせて簡単に変更することができる。
このように、ピン型押出機で用いられるような複数の貫通孔が予め形成されているシリンダを用いれば、ピンの位置のみならず、脱気孔の位置も適宜変更することができる。
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。
＜４−１＞
上記実施形態では、スクリュー羽根２２のピッチが軸方向全体に亘って均等にしているが、吐出量が大きく減少しない限りにおいては、ゴム組成物の種類などに応じて、一部のピッチを変えることもできる。
＜４−２＞
上記実施形態では、圧縮部２４を１つ設けているが、２以上設けることもできる。この場合、各圧縮部２４の下流側に脱気孔を設けることができる。このような構成にすると、ゴム組成物からの脱気を複数回に亘って行うことができる。
＜４−３＞
圧縮部２４の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、通過に伴ってゴム組成物を圧縮して発熱させることができるような構成であればよい。例えば、図２に示すように、図１の圧縮部２４に代えて、シャフト２１よりも大径の圧縮部２８を設けることができる。この圧縮部２８は、軸方向に所定の長さを有する円筒状に形成され、シリンダ１の内壁面との間に小さいクリアランスを有している。また、スクリュー羽根２２と同様に傾いている。このような圧縮部２８を用いても、上流側から供給されたゴム組成物が、圧縮部２８とシリンダ１の内壁面との間で圧縮されながら通過し、ゴム組成物内の水分等が気化する。
＜４−４＞
また、上記実施形態では、ピン式押出機のようなシリンダを利用した態様を示しているが、貫通孔を設けず、内壁面に直接ピンを取付けるようなシリンダであってよく、脱気孔も必要な箇所に適宜設けたものであってもよい。
＜４−５＞
上記実施形態では、ゴム組成物を混練して押し出す場合について説明したが、本発明に係る押出機は、ゴム組成物に限られず、樹脂材料など、種々の被混練物に対して適用することができる。
１ ：シリンダ
１１ ：吐出口
１２ ：貫通孔
１３ ：脱気孔
２ ：スクリュー
２１ ：シャフト
２２ ：スクリュー羽根
２４ ：圧縮部
２４１ ：堰部
２４２ ：溝
２８ ：圧縮部
３ ：ホッパ（供給部）
４ ：ピン（突出部材）

Claims (6)

  1. 軸方向の両端に第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部に吐出口が形成されたシリンダと、
    前記シリンダ内で回転するシャフト、及び前記シャフトの外周面に設けられるスクリュー羽根、を有するスクリューと、
    前記シリンダの第２端部側に取付けられ、当該シリンダ内に被混練物を供給する供給部と、
    前記シリンダの内壁面から突出する複数の突出部材と、
    を備え、
    前記スクリューの軸方向の中間部には、移送される前記被混練物を圧縮しつつ発熱させる、少なくとも１つの圧縮部が設けられ、
    前記シリンダは、前記各圧縮部の下流側に配置され、当該シリンダの外部と連通する脱気孔を備え、
    前記圧縮部は、
    軸方向に隣接する前記スクリュー羽根同士を連結する堰部と、
    当該スクリュー羽根の外周面において、前記堰部の両端部を結ぶ連続した領域に、前記軸方向に形成される複数の溝と、を備え、
    前記スクリュー羽根において、前記溝が形成されている箇所の外径は、他の箇所の外径よりも大きい、押出機。
  2. 前記シリンダの壁面には、当該シリンダの外部と連通する複数の貫通孔が形成され、
    前記各突出部材は、前記複数の貫通孔の少なくとも一部に着脱自在に取付けられ、
    前記脱気孔は、前記突出部材が取り付けられていない前記貫通孔により構成されている、請求項１に記載の押出機。
  3. 供給される前記被混練物に応じて、前記突出部材を前記貫通孔に対して着脱することで、前記突出部材が取り付けられていない前記貫通孔を前記脱気孔とするとともに、前記脱気孔の位置を変更可能に構成されている、請求項２に記載の押出機。
  4. 供給される前記被混練物に応じて、前記突出部材の数または位置を変更可能に構成されており、
    前記突出部材が取り付けられていない前記貫通孔は、前記脱気孔を構成するか、またはキャップにより閉じられるように構成されている、請求項３に記載の押出機。
  5. 前記シリンダにおいて、前記圧縮部が配置されている箇所には、前記突出部材が設けられていない、請求項１から４のいずれかに記載の押出機。
  6. 前記スクリュー羽根のピッチは、前記スクリューの全長に亘って等しい、請求項１から５のいずれかに記載の押出機。
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