JP6939512B2

JP6939512B2 - 押出機への材料供給方法

Info

Publication number: JP6939512B2
Application number: JP2017244327A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎本田; 幸伸河村; 岡本　淳; 淳岡本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-12-20
Also published as: JP2019111649A; EP3501784A1; EP3501784B1

Description

本発明は、押出機の材料投入口に、材料に供給するための方法に関する。

従来、ゴムを含む可塑性の材料を押し出すスクリューを備えた押出機が知られている。例えば、下記特許文献１は、長尺状のリボンゴムが供給され、スクリューにより押し出される押出し機を提案している。特許文献１の押出し機は、ゴム供給口に連結されたホッパーに、ガイド部材を取り付けて、リボンゴムの供給過多を抑制することで、リボンゴムの切断の発生を低減させている。

特開２０１４−１２４８２６号公報

しかしながら、特許文献１の押出機への材料供給方法は、材料が可塑化しにくいものである場合には、材料を練り込むことで発生する熱による予熱（以下、「熱入れ」という。）が不足することがあった。一方、この材料供給方法は、材料が可塑化しやすいものである場合には、熱入れが過剰となることがあった。

この材料への熱入れは、不足すると、押出機より押し出される予備成形品に生地切れ等が生じるおそれがある。また、材料への熱入れが過剰であると、材料が焼けて予備成形品の品質が変化するおそれがある。このため、特許文献１の押出機への材料供給方法は、材料を安定して押出成形するために、更なる改善が望まれていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、材料を安定して押出成形することができる押出機への材料供給方法を提供することを主たる目的としている。

本発明は、ゴムを含む可塑性の材料を押し出すスクリューを備えた押出機の材料投入口に、前記材料を供給するための方法であって、前記材料を、幅Ａの帯状として前記材料投入口に供給する工程を含み、前記材料の前記幅Ａが、前記スクリューのフライト幅の５０％〜１５０％であることを特徴とする。

本発明の押出機への材料供給方法において、前記材料の前記幅Ａが、前記フライト幅の９０％〜１１０％であるのが望ましい。

本発明の押出機への材料供給方法において、前記材料は、断面矩形状であり、前記材料の厚さＢが、前記スクリューのフライト正味深さの５０％以上であるのが望ましい。

本発明の押出機への材料供給方法において、前記材料の前記厚さＢが、前記フライト正味深さの１２０％以下であるのが望ましい。

本発明の押出機への材料供給方法において、前記材料の断面積が、前記スクリューのフライト正味断面積の９０％〜１１０％であるのが望ましい。

本発明の押出機への材料供給方法において、前記材料は、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上であるのが望ましい。

本発明の押出機への材料供給方法は、材料の幅Ａが、スクリューのフライト幅の５０％〜１５０％である。このような押出機への材料供給方法は、これまで着目されていなかった材料の幅とフライト幅との比を特定することで、材料をスクリューにスムーズに噛み込ませ、材料への過不足のない熱入れをすることができる。このため、本発明の材料供給方法は、材料を安定して押出成形することができる。

本発明の押出機の一実施形態を示す部分断面図である。図１のＸ−Ｘ線の断面図である。他の実施形態の押出機を示す部分断面図である。図３のＹ−Ｙ線の断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１は、本実施形態の押出機１への材料供給方法に用いられる押出機１を示す部分断面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線の断面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態の押出機１は、ゴムを含む可塑性の材料Ｇを予備成形品として押し出すためのものである。押出機１は、略円筒状のバレル２と、バレル２の内部に収容されたスクリュー３とを備えるのが望ましい。

本実施形態のバレル２は、その一端側Ｓ１に、材料Ｇをバレル２の内部に供給するための材料投入口４を有している。このようなバレル２は、材料投入口４から帯状の材料Ｇが供給され、スクリュー３によりバレル２の他端側Ｓ２に押し出されることに役立つ。

スクリュー３は、材料投入口４からバレル２の内部に供給された材料Ｇを、バレル２の他端側Ｓ２に押し出すためのものである。スクリュー３は、例えば、バレル２の一端側Ｓ１の外部に配された駆動装置（図示省略）により回転される。本実施形態のスクリュー３は、回転中心である軸本体５と、軸本体５からスクリュー３の径方向外側に突出するフライト６とを含んでいる。

本実施形態の軸本体５は、バレル２の長手方向に沿って、直線状に配されている。軸本体５は、少なくとも材料投入口４の近傍において、略一定の直径Ｄを有するのが望ましい。このような軸本体５は、駆動装置（図示省略）からの回転力を、確実に伝達することができる。

フライト６は、例えば、スクリュー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。フライト６は、少なくとも材料投入口４の近傍において、スクリュー３の軸方向に略一定のフライト幅Ｃを有するのが望ましい。ここで、フライト幅Ｃとは、軸本体５の周方向の同一の位置において、隣接する一対のフライト６間の距離である。このようなフライト６は、押出機１から押し出される材料Ｇを途切れさせることなく、連続して押出成形することができる。

次に、本実施形態の押出機１への材料供給方法が説明される。
本実施形態の押出機１への材料供給方法は、ゴムを含む可塑性の材料Ｇを押し出すスクリュー３を備えた押出機１の材料投入口４に、材料Ｇを供給するための方法である。本実施形態の材料供給方法は、材料Ｇを、幅Ａの帯状として材料投入口４に供給する工程を含んでいる。

材料Ｇの幅Ａは、好ましくは、スクリュー３のフライト幅Ｃの５０％〜１５０％である。材料Ｇの幅Ａがフライト幅Ｃの５０％よりも小さいと、材料Ｇの供給量が不足し、押し出される予備成形品に生地切れ等が生じるおそれがある。材料Ｇの幅Ａがフライト幅Ｃの１５０％よりも大きいと、材料Ｇがフライト６と干渉し、スクリュー３にスムーズに噛み込まず、材料Ｇが材料投入口４から逆流する（以下、「バックフロー」という。）おそれがある。

本実施形態の押出機１への材料供給方法は、これまで着目されていなかった材料Ｇの幅Ａとフライト幅Ｃとの比を特定することで、材料Ｇがスクリュー３にスムーズに噛み込まれ、材料Ｇへの過不足のない熱入れをすることができる。このため、本実施形態の材料供給方法は、材料Ｇを安定して押出成形することができる。

材料Ｇの幅Ａは、より好ましくは、フライト幅Ｃの９０％〜１１０％である。このような材料Ｇは、材料Ｇの幅Ａとフライト幅Ｃとが近似しているので、材料投入口４に適度な量のゴム溜まり（以下、「バンク」という。）Ｇ１を形成することができる。適度な量のバンクＧ１は、材料Ｇがスクリュー３へ噛み込むときに、材料Ｇへの熱入れを開始することができる。このため、本実施形態の材料供給方法は、材料Ｇをより安定して押出成形することができる。

材料Ｇの厚さＢは、好ましくは、スクリュー３のフライト正味深さＥの５０％以上である。ここで、スクリュー３のフライト正味深さＥとは、スクリュー３の軸本体５の外周面とバレル２の内周面との間の最短距離である。材料Ｇの厚さＢがフライト正味深さＥの５０％よりも小さいと、材料Ｇの供給量が不足し、押し出される予備成形品に生地切れ等が生じるおそれがある。

材料Ｇの厚さＢは、好ましくは、フライト６の正味深さＥの１２０％以下である。材料Ｇの厚さＢがフライト６の正味深さＥの１２０％よりも大きいと、材料Ｇがスクリュー３にスムーズに噛み込むことができず、バックフローが発生するおそれがある。

材料Ｇの断面積は、好ましくは、スクリュー３のフライト正味断面積Ｆの９０％〜１１０％である。ここで、スクリュー３のフライト正味断面積Ｆとは、軸本体５の周方向の同一の位置において、隣接する一対のフライト６と、軸本体５の外周面と、バレル２の内周面とにより定められる面積である。このような材料Ｇは、材料Ｇの断面積とフライト正味断面積Ｆとが近似しているので、スクリュー３によりスムーズに噛み込まれ得る。このため、本実施形態の材料供給方法は、材料Ｇをより安定して押出成形することができる。

材料Ｇは、例えば、断面矩形状である。このような材料Ｇは、その幅Ａ、厚さＢ及び断面積の管理が容易である。なお、材料Ｇの断面形状は、矩形状に限定されるものではなく、例えば、小判状であってもよいし、楕円状であってもよい。

本実施形態の材料Ｇは、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上である。ここで、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）とは、ＪＩＳＫ６３００−１に準じて測定された値である。このような材料Ｇは、例えば、タイヤに成型されたときの転がり抵抗が小さく、タイヤの低燃費化に適している。

図３は、他の実施形態の押出機１１を示す部分断面図であり、図４は、図３のＹ−Ｙ線の断面図である。図３及び図４に示されるように、この実施形態の押出機１１は、ゴムを含む可塑性の材料Ｇを押し出すためのものである。押出機１１は、バレル１２と、バレル１２の内部に収容されたスクリュー１３と、スクリュー１３に隣接してバレル１２の内部に収容されたフィードロール１７とを含むのが望ましい。

この実施形態のバレル１２は、材料Ｇをバレル１２の内部に供給するための材料投入口１４を有している。バレル１２は、例えば、材料投入口１４の近傍において、スクリュー１３及びフィードロール１７を収容可能な形状である。また、バレル１２は、フィードロール１７を収容していない部分において、略円筒状であるのが望ましい。このようなバレル１２は、材料投入口１４から帯状の材料Ｇが供給され、スクリュー１３により押し出されることに役立つ。

スクリュー１３は、上述の実施形態のスクリュー３と同様に、回転中心である軸本体１５と、軸本体１５からスクリュー１３の径方向外側に突出するフライト１６とを含むのが望ましい。

この実施形態の軸本体１５は、バレル１２の長手方向に沿って、直線状に配されている。軸本体１５は、少なくとも材料投入口１４の近傍において、略一定の直径Ｄ１を有するのが望ましい。このような軸本体１５は、バレル１２の一端側Ｓ１の外部に配された駆動装置（図示省略）からの回転力を、確実に伝達することができる。

フライト１６は、少なくとも材料投入口１４の近傍において、スクリュー１３の軸方向に略一定のフライト幅Ｃ１を有するのが望ましい。このようなフライト１６は、押出機１１から押し出される材料Ｇを途切れさせることなく、連続して押出成形することができる。

フィードロール１７は、例えば、略円柱状に形成されている。フィードロール１７とスクリュー１３とは、それぞれの回転軸が略平行に配されるのが望ましい。この実施形態では、スクリュー１３の軸本体１５の外周面とフィードロール１７の外周面との最短距離が、スクリュー１３のフライト正味深さＥ１である。

この実施形態のスクリュー１３のフライト正味断面積Ｆ１は、スクリュー１３の回転軸とフィードロール１７の回転軸とを含む平面上において、隣接する一対のフライト１６と、軸本体１５の外周面と、フィードロール１７の外周面とにより定められる面積である。

次にこの実施形態の押出機１１への材料供給方法が説明される。
この実施形態の押出機１１への材料供給方法は、上述の実施形態と同様に、材料Ｇを、幅Ａの帯状として材料投入口１４に供給する工程を含んでいる。材料Ｇの幅Ａは、スクリュー１３のフライト幅Ｃ１の５０％〜１５０％であるのが好ましく、フライト幅Ｃ１の９０％〜１１０％であるのがより好ましい。

このような押出機１１への材料供給方法は、材料Ｇがスクリュー１３にスムーズに噛み込まれ、材料Ｇへの過不足のない熱入れをすることができる。このため、本実施形態の材料供給方法は、材料Ｇを安定して押出成形することができる。

材料Ｇの厚さＢは、スクリュー１３のフライト正味深さＥ１の５０％〜１２０％であるのが好ましく、フライト正味深さＥ１の１０５％〜１２０％であるのがさらに好ましい。このような材料Ｇは、スクリュー１３とフィードロール１７との間で適度な量のバンクＧ１が形成され、材料Ｇがスクリュー１３へ噛み込むときに、材料Ｇへの熱入れを開始することができる。

材料Ｇの断面積は、好ましくは、スクリュー１３のフライト正味断面積Ｆ１の９０％〜１１０％である。このような材料Ｇは、材料Ｇの断面積とフライト正味断面積Ｆ１とが近似しているので、スクリュー１３によりスムーズに噛み込まれ得る。このため、この実施形態の材料供給方法は、材料Ｇをより安定して押出成形することができる。

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、上述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。

図３及び図４の押出機を用いて、表１の断面形状を有する材料により押出成形した。このときの噛み込み不良によるバックフローの発生の有無と、押し出される予備成形品の生地切れの有無とがテストされた。また、予備成形品の吐出直後の温度が計測された。

材料及び押出機の共通仕様と各テスト方法とは、以下のとおりである。
材料のムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）：１１７
押出機の種類：単層押出機
押出機の温調：８０℃
押出機の回転数：１０ｒｐｍ

＜バックフロー＞
材料投入口に材料のスクリューへの噛み込み不良によるバックフローの発生が、目視により確認された。結果は、発生の有無で表示され、バックフローの無いものが、材料のスクリューへの噛み込みがスムーズであることを示す。

＜生地切れ＞
押出機より押し出された予備成形品の生地切れが、目視により確認された。結果は、発生の有無で表示され、生地切れが無いものが、安定した押出成形が行われていることを示す。

＜予備成形品の温度＞
押出機より押し出された予備成形品の押し出し直後の温度が計測された。結果は、温度で表示され、１００℃に近いものが過不足のない熱入れがされていることを示す。

テストの結果が表１に示される。

テストの結果、比較例の材料は、バックフロー及び生地切れが発生したのに対し、実施例の材料は、バックフロー及び生地切れが発生していないことが確認された。また、実施例の材料は、予備成形品の温度が比較例の材料に対して１００℃に近く、過不足のない熱入れが行われていることが確認された。このため、実施例の材料は、比較例に対して、材料をより安定して押出成形することができることが確認された。

１押出機
３スクリュー
４材料投入口

Claims

ゴムを含む可塑性の材料を押し出すスクリューをバレルの内部に備えた押出機の材料投入口に、前記材料を供給するための方法であって、
前記材料を、幅Ａの帯状として前記材料投入口に供給する工程を含み、
前記材料の前記幅Ａが、前記スクリューのフライト幅の５０％〜１５０％であり、
前記材料の厚さＢが、前記スクリューの軸本体の外周面と前記バレルの内周面との間の最短距離の５０％〜１２０％である、
押出機への材料供給方法。
前記材料の前記幅Ａが、前記フライト幅の９０％〜１１０％である、請求項１に記載の押出機への材料供給方法。
前記材料は、断面矩形状である、請求項１又は２に記載の押出機への材料供給方法。
前記材料の断面積が、前記スクリューの前記軸本体の周方向の同一の位置において、隣接する一対のフライトと、前記軸本体の外周面と、前記バレルの内周面とにより定められる面積の９０％〜１１０％である、請求項１〜３のいずれかに記載の押出機への材料供給方法。
前記材料は、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上である、請求項１〜４のいずれかに記載の押出機への材料供給方法。