JP7338171B2 - ゴム押出機及びゴム押出方法 - Google Patents

Description

本発明は、未加硫ゴムを押出成形するためのゴム押出機に関する。

従来、バレルと、バレルの内部に配されたスクリューとを含むゴム押出機が知られている。例えば、下記特許文献１では、スクリュー軸の途中に堰き止め領域を設けることで、低発熱性のゴム部材の品質低下を抑制しうるゴム部材の製造装置を提案している。

特開２０１５－０１３４１４号公報

しかしながら、特許文献１のゴム部材の製造装置では、粘度の高い未加硫ゴムを押出成形する場合に、未加硫ゴムがスクリューに噛み込まず生産性が低下することがあり、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、高粘度の未加硫ゴム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、ゴム押出機であって、バレルと、前記バレルの内部に未加硫ゴムを投入するための投入部と、前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムを押出方向に押し出すためのスクリューとを含み、前記バレル内には、前記未加硫ゴムを分断するための分断部と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込むための練り部と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧するための加圧部とが設けられており、前記投入部には、前記未加硫ゴムを前記スクリューに噛み込ませる噛み込み部が設けられることを特徴とする。

本発明のゴム押出機において、前記投入部は、前記バレル上に設けられた投入口を含み、前記噛み込み部は、前記投入口に設けられた歯車機構を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記噛み込み部は、前記スクリューのフライトのピッチ長を大きくした拡幅機構を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記噛み込み部は、前記スクリューのフライトの高さを部分的に小さくした低高機構を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記練り部は、前記スクリューのフライト間を延びるバリア部を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記練り部は、前記スクリューに同心状に設けられた円筒状のダム部を含むのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記加圧部は、前記スクリューのフライトのデプスが、前記未加硫ゴムの前記押出方向に向けて漸減するように構成されているのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、前記加圧部は、前記スクリューのフライトのピッチ長が、前記未加硫ゴムの前記押出方向に向けて漸減するように構成されているのが望ましい。

本発明のゴム押出機において、投入される前記未加硫ゴムは、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上であるのが望ましい。

本発明は、ゴム押出方法であって、ゴム押出機のバレルの内部に未加硫ゴムを投入する投入工程と、前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムをスクリューにより押出方向に押し出す押出工程とを含み、前記押出工程は、前記未加硫ゴムを分断する工程と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込む工程と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧する工程とを含み、前記投入工程は、前記ゴム押出機の噛み込み部により前記未加硫ゴムを投入することを特徴とする。

本発明のゴム押出機において、バレルと、前記バレルの内部に未加硫ゴムを投入するための投入部と、前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムを押出方向に押し出すためのスクリューとを含み、前記バレル内には、前記未加硫ゴムを分断するための分断部と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込むための練り部と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧するための加圧部とが設けられている。

このようなゴム押出機の分断部は、未加硫ゴムの流動性を高め、未加硫ゴムの発熱・可塑化を促進することができ、押出成形の生産性を向上させることができる。また、このゴム押出機の練り部は、投入される未加硫ゴムの投入量が変動した場合であっても、未加硫ゴムを均質に練ることができる。さらに、このゴム押出機の加圧部は、分断された未加硫ゴムの残留応力を上げることなく未加硫ゴムを一体化することができる。このため、このゴム押出機は、均質に練られた未加硫ゴムを、所望の形状に安定して押し出すことができる。

本発明のゴム押出機において、投入部には、未加硫ゴムをスクリューに噛み込ませる噛み込み部が設けられる。このような投入部は、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムを確実にバレルの内部に投入することができ、未加硫ゴムの投入不良による生産ロスを低減することができる。このため、本発明のゴム押出機は、高粘度の未加硫ゴムの品質と生産性とを両立することができる。

本発明のゴム押出方法において、ゴム押出機のバレルの内部に未加硫ゴムを投入する投入工程と、前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムをスクリューにより押出方向に押し出す押出工程とを含み、前記押出工程は、前記未加硫ゴムを分断する工程と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込む工程と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧する工程とを含んでいる。

このようなゴム押出方法の分断する工程は、未加硫ゴムの流動性を高め、未加硫ゴムの発熱・可塑化を促進することができ、押出成形の生産性を向上させることができる。また、このゴム押出方法の練り込む工程は、投入される未加硫ゴムの投入量が変動した場合であっても、未加硫ゴムを均質に練ることができる。さらに、このゴム押出方法の加圧する工程は、分断された未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムを一体化することができる。このため、このゴム押出方法は、均質に練られた未加硫ゴムを、所望の形状に安定して押し出すことができる。

本発明のゴム押出方法において、投入工程は、ゴム押出機の噛み込み部により未加硫ゴムを投入している。このような投入工程は、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムを確実にバレルの内部に投入することができ、未加硫ゴムの投入不良による生産ロスを低減することができる。このため、本発明のゴム押出方法は、高粘度の未加硫ゴムの品質と生産性とを両立することができる。

本発明のゴム押出機の一実施形態を示す断面図である。 本発明のゴム押出方法の一実施形態を示すフローチャートである。 押出工程のフローチャートである。 第２の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。 第３の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。 第３の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。 第４の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。 第５の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。

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、バレル２と、バレル２の内部に未加硫ゴムＧを投入するための投入部３と、バレル２の内部の未加硫ゴムＧを吐出する吐出部４とを含んでいる。ゴム押出機１は、バレル２の内部に投入された未加硫ゴムＧを、投入部３側から吐出部４側に向けた押出方向Ａに押し出すためのスクリュー５を含むのが望ましい。

本実施形態のバレル２内には、未加硫ゴムＧを分断するための分断部６と、分断部６で分断された未加硫ゴムＧを局部的に練り込むための練り部７と、練り部７で練り込まれた未加硫ゴムＧを押出方向Ａに向けて加圧するための加圧部８とが設けられている。

ここで、「未加硫ゴムＧを分断する」とは、連続する帯状体として投入された未加硫ゴムＧを、少なくとも部分的に細分化することを意味する。また、「未加硫ゴムＧを局部的に練り込む」とは、未加硫ゴムＧを局所的に狭い領域に通すことで、未加硫ゴムＧにバレル２とスクリュー５とによる練りよりも強く練ることを意味する。

加圧部８は、例えば、未加硫ゴムＧの圧力を一次関数的にゆるやかに高めるように加圧することができる。加圧部８は、例えば、未加硫ゴムＧの圧力を複数回に分割してステップ状に高めることもでき、また、二次関数的に高めることもできる。このように、加圧部８は、未加硫ゴムＧを押出方向Ａに向けて徐々に加圧するのが望ましい。このような加圧部８は、例えば、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率が０．１ＭＰａ／ｓ以下となる範囲で加圧することができる。

このようなゴム押出機１の分断部６は、未加硫ゴムＧの流動性を高め、未加硫ゴムＧの発熱・可塑化を促進することができ、押出成形の生産性を向上させることができる。また、このゴム押出機１の練り部７は、投入される未加硫ゴムＧの投入量が変動した場合であっても、未加硫ゴムＧを均質に練ることができる。さらに、このゴム押出機１の加圧部８は、分断された未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができる。このため、本実施形態のゴム押出機１は、均質に練られた未加硫ゴムＧを、所望の形状に安定して押し出すことができる。

より好ましい態様として、投入される未加硫ゴムＧは、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上の高粘度の未加硫ゴムＧである。未加硫ゴムＧは、ゴム成分、シリカ、及びシランカップリング剤を少なくとも含むのが望ましい。このような未加硫ゴムＧは、変形に伴う発熱が抑制され、タイヤに用いられた場合に燃費性能を向上させることができる。

ゴム成分としては、特に制限されるものではないが、例えば、ジエン系ゴム、ブチル系ゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等が挙げられる。ジエン系ゴムとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＰ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）には、例えば、末端変性Ｓ－ＳＢＲや主鎖変性Ｓ－ＳＢＲ、水素添加ＳＢＲに加え、スチレン・ブタジエンと非共役オレフィンとからなる多元共重合体が含まれる。ゴム成分は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

シリカとしては、特に制限されるものではなく、この技術分野において一般的なものを用いることができる。シリカとしては、例えば、乾式法シリカ（無水シリカ）、湿式法シリカ（含水シリカ）等が挙げられる。

シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤等が挙げられる。シランカップリング剤は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

未加硫ゴムＧは、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤に加えて、例えば、カーボンブラック、充填剤等をさらに配合してもよい。

カーボンブラックとしては、特に制限されるものではなく、未加硫ゴムＧに配合される公知のカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、この技術分野において一般的に用いられるＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ等が挙げられる。カーボンブラックは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

充填剤としては、特に制限されるものではなく、有機系充填剤及び無機系充填剤のいずれを含んでいてもよい。充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、雲母、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、クレー、タルク、酸化チタン、カーボンファイバー、セルロースファイバー、カーボンナノチューブ（多層、単層）、グラフェン等が挙げられる。

未加硫ゴムＧは、上述の成分に加えて、さらに、従来この技術分野で用いられる配合剤を適宜配合することができる。配合剤としては、例えば、酸化亜鉛、熱可塑性ポリウレタン、ステアリン酸、老化防止剤、オイル、ワックス等が挙げられる。

バレル２は、スクリュー５に同心状に設けられた中空の略円筒形状に形成されるのが望ましい。バレル２は、例えば、軸方向の一方側に投入部３が設けられ、他方側に吐出部４が設けれている。本実施形態のバレル２は、１２０℃以下の温度に調整されている。このようなバレル２は、内部の未加硫ゴムＧに残留応力が生じることを抑制し、未加硫ゴムＧの品質を向上させることができる。

投入部３は、例えば、バレル２に設けられた投入口２ａを含んでいる。投入部３には、未加硫ゴムＧをスクリュー５に噛み込ませる噛み込み部９が設けられるのが望ましい。このような投入部３は、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができ、未加硫ゴムＧの投入不良による生産ロスを低減することができる。

噛み込み部９は、例えば、投入口２ａに設けられた歯車機構９Ａを含んでいる。歯車機構９Ａは、一対の歯車が同調して駆動源（図示省略）により回転するのが望ましい。歯車機構９Ａは、例えば、バレル２の外形近傍に設けられてもよく、バレル２の外形近傍と投入口２ａの中間位置との２箇所に設けられてもよい。このような噛み込み部９は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧをスクリュー５に向けて送り込むことができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを強制的にバレル２の内部に投入することができる。

吐出部４は、特に制限されるものではなく、この技術分野において一般的なものを用いることができる。図示は省略されるが、吐出部４は、例えば、ギヤポンプ、ダイ等が設けられたヘッドを連結することができる。

スクリュー５は、スクリュー軸５ａとスクリュー軸５ａの周囲にらせん状に延びるフライト５ｂとを含むのが望ましい。本実施形態のフライト５ｂのピッチ長Ｐは、スクリュー５のねじ長さの全域において略同一である。スクリュー５は、例えば、投入部３側の端部に設けられた駆動部Ｍにより、回転速度を変更自在に回転駆動されるように構成されている。このようなスクリュー５は、未加硫ゴムＧの粘度に応じて回転速度を調整することができるので、未加硫ゴムＧの良好な品質を維持することができる。

本実施形態の分断部６は、バレル２に設けられた複数のピン部６Ａを含んでいる。このような分断部６は、未加硫ゴムＧの粘度に応じてピン部６Ａの突出量を容易に調整することができ、押出成形の生産性をより向上させることができる。

複数のピン部６Ａは、例えば、バレル２の軸方向において、少なくとも２箇所、本実施形態では、３箇所に設けられている。本実施形態のピン部６Ａの軸方向の配設ピッチは、略同一のピッチＰ１を有している。図示は省略されるが、複数のピン部６Ａは、バレル２の周方向において、少なくとも２箇所、本実施形態では、３箇所に設けられている。本実施形態のピン部６Ａの周方向の配設ピッチは、略同一である。複数のピン部６Ａは、例えば、バレル２にらせん状に設けられていてもよい。

各ピン部６Ａは、例えば、バレル２の内面からの突出量を自在に調整可能に設けられている。スクリュー５のピン部６Ａに対応する位置には、例えば、ピン部６Ａの突出量が最大に調整されたときにも干渉しないように、フライト５ｂの高さＨが小さい又はフライト５ｂが部分的に欠如している部分が設けられている。ここで、「フライト５ｂの高さＨ」は、その位置でのフライト５ｂの外径と、その位置でのスクリュー軸５ａの直径との差の１／２である。すなわち、「フライト５ｂの高さＨ」は、その位置でのスクリュー軸５ａの外面とフライト５ｂの外面との径方向の距離である。

練り部７は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂ間を延びる、少なくとも１つ、本実施形態では1つのバリア部７Ａを含んでいる。バリア部７Ａは、例えば、軸方向に複数設けられていてもよく、周方向に複数設けられていてもよい。

本実施形態のバリア部７Ａは、スクリュー５の軸方向に対して、角度を有して設けられている。バリア部７Ａは、例えば、スクリュー５の軸方向に沿って設けられていてもよい。このようなバリア部７Ａは、未加硫ゴムＧの吐出量を低減することなく、バリア部７Ａとバレル２との間の狭い領域で未加硫ゴムＧを局部的に練り込むことができる。

本実施形態の加圧部８は、スクリュー５のフライト５ｂ間の空間容積が、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されている。加圧部８は、例えば、フライト５ｂ間の空間容積が一定の部分を挟んで複数設けられていてもよい。このような加圧部８は、分断された未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができ、押し出される未加硫ゴムＧの品質を向上させることができる。なお、加圧部８の押出方向Ａの下流側には、例えば、フライト５ｂ間の空間容積が一定の部分が設けられていてもよい。

加圧部８は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのデプスＤが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されている。ここで、「フライト５ｂのデプスＤ」は、フライト５ｂの最大外径と、その位置でのスクリュー軸５ａの直径との差の１／２である。すなわち、「フライト５ｂのデプスＤ」は、その位置でのスクリュー軸５ａの外面とフライト５ｂの最大外径位置での外面との径方向の距離である。

加圧部８は、加圧部８の開始位置でのデプスＤ１と加圧部８の終了位置でのデプスＤ２との差と、加圧部８の軸方向の長さＬ１との比（Ｄ２－Ｄ１）／Ｌ１が、好ましくは、１％～５％である。このような加圧部８は、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率を小さくすることができ、未加硫ゴムＧの吐出量を増やした場合にも、残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができる。

加圧部８の軸方向の長さＬ１は、分断部６の軸方向の長さＬ２よりも大きいのが望ましい。加圧部８の軸方向の長さＬ１は、好ましくは、スクリュー５のねじ長さの１０％以上である。このような加圧部８は、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率を小さくすることができ、未加硫ゴムＧの吐出量を増やした場合にも、残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができる。

本実施形態の練り部７及び加圧部８には、ピン部６Ａが設けられていない。このため、未加硫ゴムＧは、練り部７及び加圧部８で分断されることなく、押し出される未加硫ゴムＧの品質を向上させることができる。

次に、図１を参酌して、本実施形態のゴム押出機１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法が説明される。

図２は、本実施形態のゴム押出方法のフローチャートである。図２に示されるように、本実施形態のゴム押出方法では、まず、ゴム押出機１のバレル２の内部に未加硫ゴムＧを投入する投入工程Ｓ１が行われる。投入工程Ｓ１は、ゴム押出機１の投入部３に設けられた噛み込み部９により未加硫ゴムＧを投入するのが望ましい。このような投入工程Ｓ１は、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができ、未加硫ゴムＧの投入不良による生産ロスを低減することができる。

投入工程Ｓ１は、例えば、ゴム押出機１の投入口２ａに設けられた歯車機構９Ａにより未加硫ゴムＧを投入している。このような投入工程Ｓ１は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧをスクリュー５に向けて送り込むことができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを強制的にバレル２の内部に投入することができる。

本実施形態のゴム押出方法では、投入工程Ｓ１の次に、バレル２の内部に投入された未加硫ゴムＧをスクリュー５により押出方向Ａに押し出す押出工程Ｓ２が行われる。押出工程Ｓ２の詳細は、後述される。ゴム押出方法では、押出工程Ｓ２の次に、吐出工程Ｓ３が行われるのが望ましい。吐出工程Ｓ３は、この技術分野において一般的なものが適宜採用可能であり、ここでの詳細な説明は省略される。

図３は、押出工程Ｓ２のフローチャートである。図３に示されるように、本実施形態の押出工程Ｓ２では、まず、未加硫ゴムＧを分断する工程Ｓ２１が行われる。このような分断する工程Ｓ２１は、未加硫ゴムＧの流動性を高め、未加硫ゴムＧの発熱・可塑化を促進することができ、押出成形の生産性を向上させることができる。

分断する工程Ｓ２１は、バレル２に設けられた複数のピン部６Ａにより未加硫ゴムＧを分断するのが望ましい。このような分断する工程Ｓ２１は、未加硫ゴムＧの粘度に応じてピン部６Ａの突出量を容易に調整することができ、押出成形の生産性をより向上させることができる。

本実施形態の押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１の次に、分断された未加硫ゴムＧを局部的に練り込む工程Ｓ２２が行われる。このような練り込む工程Ｓ２２は、投入される未加硫ゴムＧの投入量が変動した場合であっても、未加硫ゴムＧを均質に練ることができる。

練り込む工程Ｓ２２は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂ間を延びるバリア部７Ａにより未加硫ゴムＧを練り込んでいる。このような練り込む工程Ｓ２２は、未加硫ゴムＧの吐出量を低減することなく、バリア部７Ａとバレル２との間の狭い領域で未加硫ゴムＧを局部的に練り込むことができる。

本実施形態の押出工程Ｓ２は、練り込む工程Ｓ２２の次に、練り込まれた未加硫ゴムＧを押出方向Ａに向けて加圧する工程Ｓ２３を含んでいる。加圧する工程Ｓ２３は、スクリュー５のフライト５ｂ間の空間容積が、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されることにより未加硫ゴムＧを加圧するのが望ましい。このような加圧する工程Ｓ２３は、未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができる。このため、本実施形態のゴム押出方法は、均質に練られた未加硫ゴムＧを、所望の形状に安定して押し出すことができる。

加圧する工程Ｓ２３は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのデプスＤが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されることにより未加硫ゴムＧを加圧している。このような加圧する工程Ｓ２３は、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率を小さくすることができ、未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを加圧することができる。

図４は、第２の実施形態のゴム押出機１１の断面図である。上述の実施形態と共通の機能を有する構成要素は、共通の符号が付され、その説明が省略される。図４に示されるように、第２の実施形態のゴム押出機１１は、上述のゴム押出機１と同様、バレル２と、投入部３と、吐出部４と、スクリュー５とを含んでいる。また、バレル２内には、分断部６と練り部７と加圧部８とが設けられるのが望ましい。

この実施形態の投入部３に設けられた噛み込み部９は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのピッチ長Ｐを大きくした拡幅機構９Ｂを含んでいる。拡幅機構９Ｂのフライト５ｂのピッチ長Ｐ２は、好ましくは、拡幅機構９Ｂ以外の部分のフライト５ｂのピッチ長Ｐの１１０％～１５０％である。このような噛み込み部９は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧをフライト５ｂ間に入り込ませることができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができる。

この実施形態の練り部７は、例えば、スクリュー５に同心状に設けられた円筒状のダム部７Ｂを含んでいる。このような練り部７は、ダム部７Ｂとバレル２との間の狭い領域でダム部７Ｂを通過する全ての未加硫ゴムＧを局部的に強く練り込むことができる。ダム部７Ｂには、例えば、軸方向に貫通する複数の小孔（図示省略）が設けられていてもよい。

ダム部７Ｂの押出方向Ａの下流側には、バレル２内の空気を吸引するためのベント部１０が設けられるのが望ましい。ベント部１０は、例えば、真空ポンプＶを含んでいる。このようなベント部１０は、ダム部７Ｂの押出方向Ａの下流側で未加硫ゴムＧに含まれる空気や揮発成分を脱気することができ、未加硫ゴムＧの品質をより向上させることができる。

第２の実施形態のゴム押出機１１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法は、図２及び図３に示されたフローチャートのとおりである。すなわち、この実施形態のゴム押出方法は、投入工程Ｓ１と押出工程Ｓ２と吐出工程Ｓ３とを含んでいる。押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１と練り込む工程Ｓ２２と加圧する工程Ｓ２３とを含むのが望ましい。

この実施形態の投入工程Ｓ１は、例えば、ゴム押出機１のスクリュー５のフライト５ｂのピッチ長Ｐを大きくした拡幅機構９Ｂにより未加硫ゴムＧを投入している。このような投入工程Ｓ１は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧをフライト５ｂ間に入り込ませることができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができる。

この実施形態の練り込む工程Ｓ２２は、例えば、スクリュー５に同心状に設けられた円筒状のダム部７Ｂにより未加硫ゴムＧを練り込んでいる。このような練り込む工程Ｓ２２は、ダム部７Ｂとバレル２との間の狭い領域でダム部７Ｂを通過する全ての未加硫ゴムＧを局部的に強く練り込むことができる。

この実施形態の押出工程Ｓ２は、練り込む工程Ｓ２２の後に、未加硫ゴムＧに含まれる空気や揮発成分を脱気する工程（図示省略）が行われてもよい。このような押出工程Ｓ２は、未加硫ゴムＧの品質をより向上させることができる。

図５は、第３の実施形態のゴム押出機２１の断面図である。上述の実施形態と共通の機能を有する構成要素は、共通の符号が付され、その説明が省略される。図５に示されるように、第３の実施形態のゴム押出機２１は、上述のゴム押出機１、１１と同様、バレル２と、投入部３と、吐出部４と、スクリュー５とを含んでいる。また、バレル２内には、分断部６と練り部７と加圧部８とが設けられるのが望ましい。

この実施形態の投入部３に設けられた噛み込み部９は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂの高さＨを部分的に小さくした低高機構９Ｃを含んでいる。低高機構９Ｃは、例えば、フライト５ｂが部分的に欠如している部分であってもよい。このような噛み込み部９は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧを低高機構９Ｃに入り込ませることができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができる。

この実施形態の分断部６は、上述の分断部６と同様、バレル２に設けられた複数のピン部６Ａを含んでいる。この実施形態のピン部６Ａは、バレル２の軸方向において、少なくとも３箇所に設けられている。ピン部６Ａの軸方向の配設ピッチは、練り部７側のピッチＰ３が、投入部３側のピッチＰ４よりも小さいのが望ましい。このような分断部６は、押出方向Ａの下流側で未加硫ゴムＧをより細かく分断することができ、未加硫ゴムＧの流動性をより向上させることができる。

この実施形態の練り部７は、例えば、ダム部７Ｂとバリア部７Ａとを含んでいる。バリア部７Ａは、ダム部７Ｂの押出方向Ａの下流側に位置するのが望ましい。このような練り部７は、ダム部７Ｂにより練り込まれた未加硫ゴムＧを、さらにバリア部７Ａにより練り込むことができるので、未加硫ゴムＧをより強く練り込むことができる。

この実施形態では、ダム部７Ｂとバリア部７Ａとの間に、バレル２内の空気を吸引するためのベント部１０が設けられるのが望ましい。このようなベント部１０は、ダム部７Ｂとバリア部７Ａとの間の未加硫ゴムＧに含まれる空気や揮発成分を効率よく脱気することができる。

第３の実施形態のゴム押出機２１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法は、図２及び図３に示されたフローチャートのとおりである。すなわち、この実施形態のゴム押出方法は、投入工程Ｓ１と押出工程Ｓ２と吐出工程Ｓ３とを含んでいる。押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１と練り込む工程Ｓ２２と加圧する工程Ｓ２３とを含むのが望ましい。

この実施形態の投入工程Ｓ１は、例えば、ゴム押出機１のフライト５ｂの高さＨを部分的に小さくした低高機構９Ｃにより未加硫ゴムＧを投入している。このような投入工程Ｓ１は、未加硫ゴムＧの投入当初や投入される未加硫ゴムＧが途切れた場合にも、未加硫ゴムＧを低高機構９Ｃに入り込ませることができ、帯状体として連続して投入される未加硫ゴムＧを確実にバレル２の内部に投入することができる。

この実施形態の分断する工程Ｓ２１は、例えば、練り部７側のピッチＰ３が投入部３側のピッチＰ４よりも小さい複数のピン部６Ａにより未加硫ゴムＧを分断している。このような分断する工程Ｓ２１は、押出方向Ａの下流側で未加硫ゴムＧをより細かく分断することができ、押出成形の生産性をより向上させることができる。

この実施形態の練り込む工程Ｓ２２は、例えば、スクリュー５に設けられたダム部７Ｂとバリア部７Ａとにより未加硫ゴムＧを練り込んでいる。この実施形態では、練り込む工程Ｓ２２で未加硫ゴムＧに含まれる空気や揮発成分を脱気するのが望ましい。このような練り込む工程Ｓ２２は、未加硫ゴムＧをより強く練り込むことができ、押し出される未加硫ゴムＧの品質をより向上させることができる。

図６は、第４の実施形態のゴム押出機３１の断面図である。上述の実施形態と共通の機能を有する構成要素は、共通の符号が付され、その説明が省略される。図６に示されるように、第４の実施形態のゴム押出機３１は、上述のゴム押出機１等と同様、バレル２と、投入部３と、吐出部４と、スクリュー５とを含んでいる。また、バレル２内には、分断部６と練り部７と加圧部８とが設けられるのが望ましい。

この実施形態の投入部３に設けられた噛み込み部９は、例えば、投入口２ａに設けられた歯車機構９Ａと、フライト５ｂのピッチ長Ｐを大きくした拡幅機構９Ｂと、フライト５ｂの高さＨを部分的に小さくした低高機構９Ｃとを含んでいる。噛み込み部９は、例えば、歯車機構９Ａ、拡幅機構９Ｂ及び低高機構９Ｃの中の２つを含むものであってもよい。このような噛み込み部９は、複数の機構の相互作用により、高粘度の未加硫ゴムＧであったとしても、より確実にバレル２の内部に投入することができる。

この実施形態の分断部６は、複数のピン部６Ａの配設ピッチが略同一のものが例示されているが、分断部６は、例えば、複数のピン部６Ａの配設ピッチが異なるものであってもよい。また、この実施形態の練り部７は、バリア部７Ａが例示されているが、練り部７は、例えば、ダム部７Ｂを含むものであってもよい。

第４の実施形態のゴム押出機３１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法は、図２及び図３に示されたフローチャートのとおりである。すなわち、この実施形態のゴム押出方法は、投入工程Ｓ１と押出工程Ｓ２と吐出工程Ｓ３とを含んでいる。押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１と練り込む工程Ｓ２２と加圧する工程Ｓ２３とを含むのが望ましい。

この実施形態の投入工程Ｓ１は、例えば、ゴム押出機１の歯車機構９Ａ、拡幅機構９Ｂ及び低高機構９Ｃにより未加硫ゴムＧを投入している。このような投入工程Ｓ１は、複数の機構の相互作用により、高粘度の未加硫ゴムＧであったとしても、より確実にバレル２の内部に投入することができる。

図７は、第５の実施形態のゴム押出機４１の断面図である。上述の実施形態と共通の機能を有する構成要素は、共通の符号が付され、その説明が省略される。図７に示されるように、第５の実施形態のゴム押出機４１は、上述のゴム押出機１等と同様、バレル２と、投入部３と、吐出部４と、スクリュー５とを含んでいる。また、バレル２内には、分断部６と練り部７と加圧部８とが設けられるのが望ましい。この実施形態のスクリュー５は、例えば、スクリュー軸５ａの直径が、スクリュー５のねじ長さの全域において略同一である。

この実施形態の投入部３の噛み込み部９は、歯車機構９Ａが例示されているが、噛み込み部９は、例えば、拡幅機構９Ｂ及び低高機構９Ｃの少なくとも１つを含むものであってもよい。この実施形態の分断部６は、複数のピン部６Ａの配設ピッチが略同一のものが例示されているが、分断部６は、例えば、複数のピン部６Ａの配設ピッチが異なるものであってもよい。また、この実施形態の練り部７は、バリア部７Ａが例示されているが、練り部７は、例えば、ダム部７Ｂを含むものであってもよい。

この実施形態の加圧部８は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのピッチ長Ｐが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されている。加圧部８は、加圧部８開始位置でのピッチ長Ｐ５と加圧部８終了位置でのピッチ長Ｐ６との差と、加圧部８の軸方向の長さＬ１との比（Ｐ５－Ｐ６）／Ｌ１が、好ましくは、３％～８％である。このような加圧部８は、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率を小さくすることができ、未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを一体化することができる。

第５の実施形態のゴム押出機４１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法は、図２及び図３に示されたフローチャートのとおりである。すなわち、この実施形態のゴム押出方法は、投入工程Ｓ１と押出工程Ｓ２と吐出工程Ｓ３とを含んでいる。押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１と練り込む工程Ｓ２２と加圧する工程Ｓ２３とを含むのが望ましい。

この実施形態の加圧する工程Ｓ２３は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのピッチ長Ｐが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されることにより未加硫ゴムＧを加圧している。このような加圧する工程Ｓ２３は、未加硫ゴムＧの圧力の単位時間当たりの上昇率を小さくすることができ、未加硫ゴムＧの残留応力を上げることなく未加硫ゴムＧを加圧することができる。

図８は、第６の実施形態のゴム押出機５１の断面図である。上述の実施形態と共通の機能を有する構成要素は、共通の符号が付され、その説明が省略される。図８に示されるように、第６の実施形態のゴム押出機５１は、上述のゴム押出機１等と同様、バレル２と、投入部３と、吐出部４と、スクリュー５とを含んでいる。また、バレル２内には、分断部６と練り部７と加圧部８とが設けられるのが望ましい。

この実施形態の投入部３の噛み込み部９は、歯車機構９Ａと低高機構９Ｃが例示されているが、噛み込み部９は、例えば、上述の複数の機構の少なくとも１つを含むものであってもよい。この実施形態の分断部６は、練り部７側のピッチＰ３が投入部３側のピッチＰ４よりも小さい複数のピン部６Ａが例示されているが、分断部６は、例えば、複数のピン部６Ａの配設ピッチが略同一のものであってもよい。また、この実施形態の練り部７は、バリア部７Ａが例示されているが、練り部７は、例えば、ダム部７Ｂを含むものであってもよい。

この実施形態の加圧部８は、スクリュー５のフライト５ｂのデプスＤが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減し、かつ、スクリュー５のフライト５ｂのピッチ長Ｐが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されている。このような加圧部８は、未加硫ゴムＧの圧力の適度に上昇させることができ、未加硫ゴムＧを効率よく一体化することができる。

第６の実施形態のゴム押出機５１を用いて未加硫ゴムＧを押出成形するためのゴム押出方法は、図２及び図３に示されたフローチャートのとおりである。すなわち、この実施形態のゴム押出方法は、投入工程Ｓ１と押出工程Ｓ２と吐出工程Ｓ３とを含んでいる。押出工程Ｓ２は、分断する工程Ｓ２１と練り込む工程Ｓ２２と加圧する工程Ｓ２３とを含むのが望ましい。

この実施形態の加圧する工程Ｓ２３は、例えば、スクリュー５のフライト５ｂのデプスＤとピッチ長Ｐとが、未加硫ゴムＧの押出方向Ａに向けて漸減するように構成されることにより未加硫ゴムＧを加圧している。このような加圧する工程Ｓ２３は、未加硫ゴムＧの圧力の適度に上昇させることができ、未加硫ゴムＧを効率よく一体化することができる。

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され得る。

図１、図４ないし図８のゴム押出機を用いて、図２及び図３のゴム押出方法で未加硫ゴムを押出成形する実施例が行われた。比較例として、噛み込み部、分断部及び加圧部を有さないゴム押出機を用いて、従来のゴム押出方法で未加硫ゴムが押出成形された。各ゴム押出方法で、それぞれ、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が８０、９５、１１０、１３０の４種類の未加硫ゴムを押出成形したときの品質と生産性がテストされた。このテストでは、ベント部を含む実施例のゴム押出機であっても、脱気することなく押出成形が行われた。主なテスト方法は、以下のとおりである。

＜品質＞
各ゴム押出方法で、押し出された未加硫ゴムの品質が、未加硫ゴムの表面粗さ及び残留応力から総合的に評価された。結果は、１～４の４段階で評価され、１の方が品質に優れていることを示す。各評価の目安は、以下のとおりである。
１：非常に良好
２：良好
３：標準
４：不良

＜生産性＞
各ゴム押出方法で、押し出された未加硫ゴムの品質が標準以上を維持できる回転数で各ゴム押出機を回転させ、噛み込み不良等によりゴム押出機が停止していた時間も含めて１時間生産したときの吐出量が計測された。結果は、１～４の４段階で評価され、１の方が生産性に優れていることを示す。各評価の目安は、以下のとおりである。
１：非常に多量
２：多量
３：標準
４：少量

テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のゴム押出機及びゴム押出方法は、比較例に対して、品質が良好であり、また、吐出量が多いことが確認でき、特に高粘度の未加硫ゴムを押出成形したときの品質と生産性とを両立していることが確認された。

１ ゴム押出機
２ バレル
３ 投入部
５ スクリュー
６ 分断部
６ａ ピン部
７ 練り部
８ 加圧部
９ 噛み込み部

Claims (8)

1. ゴム押出機であって、
   バレルと、前記バレルの内部に未加硫ゴムを投入するための投入部と、前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムを押出方向に押し出すためのスクリューとを含み、
   前記バレル内には、前記未加硫ゴムを分断するための分断部と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込むための練り部と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧するための加圧部とが設けられており、
   前記投入部には、前記未加硫ゴムを前記スクリューに噛み込ませる噛み込み部が設けられ、
   前記投入部は、前記バレル上に設けられた投入口を含み、
   前記噛み込み部は、前記投入口に設けられた歯車機構と、前記スクリューのフライトのピッチ長を大きくした拡幅機構と、前記スクリューのフライトの高さを部分的に小さくした低高機構とを含む、
   ゴム押出機。
2. 前記拡幅機構の前記フライトのピッチ長は、前記拡幅機構以外の部分の前記フライトのピッチ長の１１０％～１５０％である、請求項１に記載のゴム押出機。
3. 前記練り部は、前記スクリューのフライト間を延びるバリア部を含む、請求項１又は２に記載のゴム押出機。
4. 前記練り部は、前記スクリューに同心状に設けられた円筒状のダム部を含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のゴム押出機。
5. 前記加圧部は、前記スクリューのフライトのデプスが、前記未加硫ゴムの前記押出方向に向けて漸減するように構成されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のゴム押出機。
6. 前記加圧部は、前記スクリューのフライトのピッチ長が、前記未加硫ゴムの前記押出方向に向けて漸減するように構成されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のゴム押出機。
7. 投入される前記未加硫ゴムは、ムーニー粘度ＭＬ１＋４（１００℃）が９０以上である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のゴム押出機。
8. ゴム押出方法であって、
   ゴム押出機のバレルの内部に未加硫ゴムを投入する投入工程と、
   前記バレルの内部に投入された前記未加硫ゴムをスクリューにより押出方向に押し出す押出工程とを含み、
   前記押出工程は、前記未加硫ゴムを分断する工程と、分断された前記未加硫ゴムを局部的に練り込む工程と、練り込まれた前記未加硫ゴムを前記押出方向に向けて加圧する工程とを含み、
   前記投入工程は、前記ゴム押出機の投入口に設けられた歯車機構と、前記スクリューのフライトのピッチ長を大きくした拡幅機構と、前記スクリューのフライトの高さを部分的に小さくした低高機構とにより前記未加硫ゴムを投入する、
   ゴム押出方法。

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