JP6844202B2 - ゴム押出機 - Google Patents

Description

本発明は、脱気部を有し、かつ、未加硫のゴム材料を混練して上流側から下流側に向けて効率的に押し出すためのゴム押出機に関する。

未加硫のゴム材料を混練して押し出すためのゴム押出機として、スクリュー軸を有するゴム押出機が知られている。従来のスクリュー軸を有するゴム押出機は、上流側に位置する投入口から投入された未加硫のゴム材料を、スクリュー軸で混練して押し出すことで、下流側に位置する吐出口から吐出している。

このようなゴム押出機によるゴム材料の押出成形において、ゴム材料には、投入時の空気の巻き込みや、ゴム押出機内で発生する揮発成分ガス等により、ゴム材料内に空隙が生じる場合があった。ゴム材料内の空隙は、押出成形品の破断や最終製品の破損等の原因となっていた。

そこで、下記特許文献１では、ケーシングと、ケーシングの内部に収容されたスクリュー軸と、ケーシング内の空気を吸引するための脱気部とを有するゴム押出機を提案している。

特開２００８−３０２６６０号公報

上記特許文献１のゴム押出機は、脱気部の上流側にゴム材料の押出量を規制するダム部が形成されている。ダム部は、脱気部の密閉度を高めるとともに、ゴム材料のせん断発熱を促すために必要であるものの、ダム部によりゴム材料の押出量が規制されるため、吐出口から吐出されるゴム材料の吐出量も減少し、ひいては生産性が著しく低下するという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ダム部に貫通孔を形成することを基本として、未加硫のゴム材料の品質と生産性とを両立し得るゴム押出機を提供することを主たる目的としている。

本発明は、未加硫のゴム材料を混練して上流側から下流側に向けて押し出すためのゴム押出機であって、ケーシングと、前記ケーシングの内部に収容されたスクリュー軸と、前記ケーシング内の空気を吸引するための脱気部とを有し、前記スクリュー軸は、軸本体と、前記軸本体から径方向外側に突出する螺旋翼と、前記脱気部の前記上流側に位置しかつ前記軸本体よりも直径が大きいダム部とを含み、前記ダム部には、前記スクリュー軸の軸方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明に係るゴム押出機において、前記ダム部の直径は、前記ダム部よりも前記上流側の前記軸本体の直径の１．２〜２．５倍であるのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記貫通孔は、前記下流側の出口の直径が、前記上流側の入口の直径よりも小さいのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記貫通孔は、前記入口から前記出口にかけて直径が漸減するテーパー形状であるのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記貫通孔の前記出口の直径は、前記入口の直径の５０％〜８０％であるのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記入口の直径は、１〜５mmであるのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記ダム部には、複数の前記貫通孔が形成されているのが望ましい。

本発明に係るゴム押出機において、前記ダム部は、その外周に前記スクリュー軸の軸方向にのびる溝が形成されているのが望ましい。

本発明のゴム押出機は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に収容されたスクリュー軸と、前記ケーシング内の空気を吸引するための脱気部とを有している。このようなゴム押出機は、脱気部によりゴム押出機の内部を負圧にすることができる。このため、本発明のゴム押出機は、ゴム材料内に巻き込まれた空気及びゴム材料内で発生したガス等を吸引することができ、品質の高いゴム材料を押し出すことができる。

本発明のゴム押出機において、スクリュー軸は、軸本体と、前記軸本体から径方向外側に突出する螺旋翼と、脱気部の上流側に位置しかつ前記軸本体よりも直径が大きいダム部とを含んでいる。このようなゴム押出機は、脱気部近傍の密閉度が向上するとともに、未加硫のゴム材料のせん断発熱を促進することができ、脱気部による吸引効率を向上させることができる。このため、本発明のゴム押出機は、ゴム材料内の空隙を大幅に減少させ、より高品質なゴム材料を押し出すことができる。

本発明のゴム押出機のダム部には、スクリュー軸の軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。このようなダム部は、ゴム材料の押出量を増加させることができるため、ゴム押出機の生産性を向上させることができる。

本発明のゴム押出機の一実施形態を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線の断面図である。 ダム部の斜視図である。 他の実施形態のダム部の断面図である。 さらに他の実施形態のダム部の斜視図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のゴム押出機１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態のゴム押出機１は、未加硫のゴム材料Ｇを混練して上流側Ｕから下流側Ｄに向けて押し出している。

本実施形態のゴム押出機１は、略円筒状のケーシング２と、ケーシング２の内部に収容されたスクリュー軸３と、ケーシング２内の空気を吸引するための脱気部４とを有している。このようなゴム押出機１は、脱気部４によりゴム押出機１の内部を負圧にすることができる。このため、ゴム押出機１は、ゴム材料Ｇ内に巻き込まれた空気及びゴム材料Ｇ内で発生したガス等を吸引することができ、品質の高いゴム材料Ｇを押し出すことができる。ゴム押出機１から押し出されたゴム材料Ｇは、例えば、ゴム押出機１の下流側Ｄに配されたギヤポンプ５等に供給される。

本実施形態のケーシング２は、ゴム材料Ｇを投入するための投入口６と、ゴム材料Ｇをギヤポンプ５へ吐出するための吐出口７とを含んでいる。このため、ゴム材料Ｇは、上流側Ｕの投入口６からケーシング２内に投入され、下流側Ｄの吐出口７から押し出されている。吐出口７の断面積は、スクリュー軸３が収容される位置でのケーシング２の断面積よりも小さいのが望ましい。このようなケーシング２を有するゴム押出機１は、吐出口７から押し出されるゴム材料Ｇが途切れることなく、連続して押出成形することができる。

スクリュー軸３は、ケーシング２内のゴム材料Ｇを押し出すためのものである。スクリュー軸３は、例えば、ケーシング２の上流側Ｕの外部に配された駆動装置Ｍにより回転されている。本実施形態のスクリュー軸３は、回転中心である軸本体８と、軸本体８からスクリュー軸３の径方向外側に突出する螺旋翼９と、脱気部４の上流側Ｕに位置しかつ軸本体８よりも直径が大きいダム部１０とを含んでいる。

このようなスクリュー軸３を有するゴム押出機１は、ダム部１０により、脱気部４近傍の密閉度が向上するとともに、未加硫のゴム材料Ｇのせん断発熱を促すことができ、脱気部４による吸引効率を向上させることができる。このため、このゴム押出機１は、ゴム材料Ｇ内の空隙を大幅に減少させ、より高品質なゴム材料Ｇを押し出すことができる。

軸本体８は、ケーシング２の長手方向に沿って、直線状に配されるのが望ましい。本実施形態の軸本体８は、ダム部１０よりも上流側Ｕの第１軸体８Ａと、ダム部１０よりも下流側Ｄの第２軸体８Ｂとを含んでいる。第１軸体８Ａの直径ｄ１は、第２軸体８Ｂの直径ｄ２よりも大きいのが望ましい。このような軸本体８は、第１軸体８Ａ側に配される駆動装置Ｍからの回転力を、確実に伝達することができる。

螺旋翼９は、例えば、スクリュー軸３の軸方向にずれながら周方向に連続して形成されている。このような螺旋翼９は、ケーシング２内のゴム材料Ｇを、上流側Ｕから下流側Ｄに向けて混練しながら押し出すことができる。

本実施形態の螺旋翼９は、ダム部１０よりも上流側Ｕの第１翼９Ａと、ダム部１０よりも下流側Ｄの第２翼９Ｂとを含んでいる。第１翼９Ａの直径ｄ３は、第２翼９Ｂの直径ｄ４に略等しいのが望ましい。第１翼９Ａの軸方向ピッチｐ１は、第２翼９Ｂの軸方向ピッチｐ２よりも小さいのが望ましい。このような螺旋翼９は、ゴム押出機１から押し出されるゴム材料Ｇが途切れることなく、連続して押出成形することができる。

本実施形態のダム部１０は、ゴム材料Ｇがダム部１０を通過する時にゴム材料Ｇを分断し、ゴム材料Ｇのせん断発熱を促進させている。このようなダム部１０は、ゴム材料Ｇののせん断発熱により、ゴム材料Ｇ内の揮発成分のガス化を促進し、より高品質なゴム材料Ｇを成形することができる。

図２は、図１のＡ−Ａ線の断面図である。図２に示されるように、ダム部１０の直径ｄ５は、第１軸体８Ａの直径ｄ１の１．２〜２．５倍であるのが好ましい。ダム部１０の直径ｄ５が第１軸体８Ａの直径ｄ１の１．２倍よりも小さいと、ダム部１０においてゴム材料Ｇのせん断発熱を促進することが困難になるとともに、後述する貫通孔１１が形成できないおそれがある。また、ダム部１０の直径ｄ５が第１軸体８Ａの直径ｄ１の２．５倍よりも大きいと、第１軸体８Ａの直径ｄ１が小さくなり、第１軸体８Ａの強度が不足するおそれがある。

図３は、ダム部１０の斜視図である。図２及び図３に示されるように、ダム部１０には、スクリュー軸３の軸方向に貫通する少なくとも１つの、本実施形態では複数の貫通孔１１が形成されている。複数の貫通孔１１は、例えば、ダム部１０の径方向の同じ位置に、周方向に等間隔に形成されている。このようなダム部１０は、ゴム材料Ｇの押出量を増加させることができるため、ゴム押出機１の生産性を向上させることができる。

各貫通孔１１は、上流側Ｕの入口１１ａと、下流側Ｄの出口１１ｂとを有している。貫通孔１１の入口１１ａの直径ｄ６は、好ましくは、１〜５mmである。ダム部１０は、入口１１ａの直径ｄ６を１〜５mmとすることで、ゴム材料Ｇのせん断発熱とゴム材料Ｇの押出量とをバランスよく向上することができる。このため、ゴム押出機１は、未加硫のゴム材料Ｇの品質と生産性とを両立することができる。

貫通孔１１の出口１１ｂの直径ｄ７は、貫通孔１１の入口１１ａの直径ｄ６よりも小さいのが望ましい。貫通孔１１の出口１１ｂの直径ｄ７は、好ましくは、貫通孔１１の入口１１ａの直径ｄ６の５０％〜８０％である。このような貫通孔１１は、ゴム材料Ｇのせん断発熱をより促進させることができる。

本実施形態の貫通孔１１は、入口１１ａから出口１１ｂにかけて直径が漸減するテーパー形状である。このような貫通孔１１は、内部を通過するゴム材料Ｇの脱気を促進し、より均質なゴム材料Ｇを成形することができる。貫通孔１１は、断面形状が階段状に形成されていてもよい。

本実施形態のダム部１０は、その外周にスクリュー軸３の軸方向にのびる溝１２が形成されている。このようなダム部１０は、溝１２によりゴム材料Ｇのせん断発熱を促進することができる。本実施形態の溝１２は、細く浅い溝１２が多数形成されているが、溝１２は、貫通孔１１に近似する大きさの溝であってもよい。

図１に示されるように、脱気部４は、真空装置Ｐに接続されているのが望ましい。このような脱気部４は、ゴム押出機１の内部を負圧にすることができる。このため、ゴム押出機１は、ゴム材料Ｇ内に巻き込まれた空気及びゴム材料Ｇ内で発生したガス等を吸引することができ、品質の高いゴム材料Ｇを押し出すことができる。

脱気部４は、ダム部１０の下流側Ｄで、ダム部１０に隣接して設けられるのが望ましい。このような脱気部４は、ダム部１０で分断されたゴム材料Ｇが再び合流する部位近傍を負圧にできるため、ゴム材料Ｇが合流する際に巻き込む空気をも効率よく吸引することができる。

本実施形態では、脱気部４の上流側Ｕは、ダム部１０に押し付けられるゴム材料Ｇにより密閉され、脱気部４の下流側Ｄは、吐出口７の断面積が小さいことに伴い密となったゴム材料Ｇにより密閉されている。このため、脱気部４近傍のゴム押出機１の内部は、両端がゴム材料Ｇにより密閉された小さな空間となり得る。その結果、脱気部４は、ダム部１０で分断されたゴム材料Ｇが再び合流する部位近傍を効率よく負圧にすることができ、ゴム材料Ｇ内の空気及びガスをより確実に吸引することができる。

図４は、他の実施形態のダム部２０の断面図である。図４に示されるように、この実施形態のダム部２０には、スクリュー軸３の軸方向に貫通する複数の貫通孔２１が形成されている。この実施形態の複数の貫通孔２１は、ダム部２０の径方向の異なる位置に形成されている。これらの貫通孔２１は、例えば、径方向の異なる位置の貫通孔２１の中心線が同じ断面となるように、周方向に等間隔に形成されている。なお、この実施形態においても、複数の貫通孔２１は、それぞれ、入口２１ａから出口２１ｂにかけて直径が漸減するテーパー形状である。

このようなダム部２０は、上述のダム部１０と同様に、ゴム材料Ｇの押出量を増加させることができるため、ゴム押出機１の生産性を向上させることができる。また、このダム部２０には、直径の小さい貫通孔２１を多数形成されているので、ゴム材料Ｇのせん断発熱をより促進することができる。

図５は、さらに他の実施形態のダム部３０の断面図である。図５に示されるように、この実施形態のダム部３０には、スクリュー軸３の軸方向に貫通する複数の貫通孔３１が、ダム部３０の径方向の異なる位置に形成されている。この実施形態の複数の貫通孔３１は、径方向の異なる位置の貫通孔３１の中心線が異なる断面となるように、周方向に等間隔に形成されている。なお、この実施形態の貫通孔３１の形状は、貫通孔２１（図４に示す）と同様にテーパー形状である。

このようなダム部３０は、上述のダム部１０と同様に、ゴム材料Ｇ（図４に示す）の押出量を増加させることができるため、ゴム押出機１の生産性を向上させることができる。また、このダム部３０には、直径の小さい貫通孔３１を多数形成されているので、ゴム材料Ｇのせん断発熱をより促進することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

１ ゴム押出機
２ ケーシング
３ スクリュー軸
４ 脱気部
８ 軸本体
９ 螺旋翼
１０ ダム部
１１ 貫通孔
Ｇ ゴム材料
Ｕ 上流側
Ｄ 下流側

Claims (8)

1. 未加硫のゴム材料を混練して上流側から下流側に向けて押し出すためのゴム押出機であって、
   ケーシングと、前記ケーシングの内部に収容されたスクリュー軸と、前記ケーシング内の空気を吸引するための脱気部と、前記ケーシングの上流側の外部に配された駆動装置とを有し、
   前記スクリュー軸は、軸本体と、前記軸本体から径方向外側に突出する螺旋翼と、前記脱気部の前記上流側に位置しかつ前記軸本体よりも直径が大きいダム部とを含み、
   前記軸本体は、前記ダム部よりも上流側で前記駆動装置から前記ダム部まで延びる第１軸体と、前記ダム部よりも下流側で前記ダム部から先端まで延びる第２軸体とを含み、
   前記第１軸体の直径は、前記第２軸体の直径よりも大きく、
   前記螺旋翼は、前記第１軸体から突出する第１翼と、前記第２軸体から突出する第２翼とを含み、
   前記第１翼の軸方向ピッチは、前記第２翼の軸方向ピッチよりも小さく、
   前記ダム部には、前記スクリュー軸の軸方向に貫通する貫通孔が形成され、かつ、前記ダム部の外周に前記スクリュー軸の軸方向にのびる溝が形成されていることを特徴とするゴム押出機。
   
2. 前記ダム部の直径は、前記ダム部よりも前記上流側の前記軸本体の直径の１．２〜２．５倍である請求項１に記載のゴム押出機。
3. 前記貫通孔は、前記下流側の出口の直径が、前記上流側の入口の直径よりも小さい請求項１又は２に記載のゴム押出機。
4. 前記貫通孔は、前記入口から前記出口にかけて直径が漸減するテーパー形状である請求項３に記載のゴム押出機。
5. 前記貫通孔の前記出口の直径は、前記入口の直径の５０％〜８０％である請求項３又は４に記載のゴム押出機。
6. 前記入口の直径は、１〜５mmである請求項３乃至５のいずれかに記載のゴム押出機。
7. 前記ダム部には、複数の前記貫通孔が形成されている請求項１乃至６のいずれかに記載のゴム押出機。
8. 前記ダム部には、複数の前記貫通孔が形成され、
   複数の前記貫通孔は、前記ダム部の径方向の異なる位置に形成されている請求項１乃至７のいずれかに記載のゴム押出機。

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