JPH05124086A - ゴム混合材およびゴム類似材料の押出装置 - Google Patents

ゴム混合材およびゴム類似材料の押出装置

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JPH05124086A
JPH05124086A JP4114091A JP11409192A JPH05124086A JP H05124086 A JPH05124086 A JP H05124086A JP 4114091 A JP4114091 A JP 4114091A JP 11409192 A JP11409192 A JP 11409192A JP H05124086 A JPH05124086 A JP H05124086A
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extruder
extrusion
rubber
gear
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ヴイルフリート・バウムガルテン
Heinz Klein
ハインツ・クライン
Hans F Ramm
ハンス・フリードベルト・ラム
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Paul Troester MaschinenfabriK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴム混合材およびゴム類似材料の加工に好適
な押出装置の提供。 【構成】 スクリュ３を備えた押出機と押出ヘッド８間
に歯車ポンプ（６，１２）を配設する。スクリュー３の
先端１０は歯車ポンプ（６，１２）のケーシング６内部
まで、または同径歯車１２の両軸に平行な平面、または
大径歯車１２の接線方向の平面まで、またはこれを越え
て両歯車１２間の隙間の中まで延出する。また、極度に
敏感なゴム混合材の加工のためには、押出機スクリュー
３の長さは押出されるゴム材料の十分な可塑化に必要な
だけの長さとし、またスクリュ３を備えたシングルスク
リュー押出機に各スクリュー２１が逆方向に回転され、
かつこれらが互いに螺合するツインスクリュー押出機
を、押出圧形成のために接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスクリュ押出機と押出材
をストランド状に成形する押出ヘッドとを有する、ゴム
混合材およびゴム類似材料の押出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の押出装置はゴム製造機械の生産
開始の頃から周知で、今日ではプラスチックおよびゴム
工業界の至る所で使用されている。プラスチックの製造
に際してこれら押出装置はプラスチックの完全溶融と均
質化に役立ち、これはその後液化した製品として再加工
される。ゴム工業では押出機は本質的にゴム材料の可塑
化に役立つもので、該材料は押出ヘッドで成形され、押
出ヘッドから出たのち再加工、例えば加硫作用を受け
る。ゴム工業では押出機には常温の混合材か、または予
め機械による加工によって加熱された混合材のいずれか
が投入される。製品を一定にするため、また一定の混合
材とするためには、押出機内でガス抜きを行なうことが
重要で、そのためには混合および可塑化ゾーンの後に負
圧が支配するガス抜きゾーンを備え、これに圧力成形ゾ
ーンが続く真空押出機が役立つのである。
【０００３】かかる押出機の共通の特徴は一般的に、恰
も摩擦機械のように材料圧が上昇するに従って低下する
搬送特性を有することである。この性能低下はスクリュ
もしくは利用できるスクリュの圧力形成ゾーンが短かい
程大きくなるのである。常温投入の場合のスクリュが長
いときは性能の低下は往々にしてして２次的な役割を演
ずるに過ぎない。しかし真空押出機の場合は時折、混合
材の性質、ノズル抵抗、温度状態または同様な事象で生
ずる極度の材料圧によって、スクリュの圧力形成ゾーン
内に強い塞き止めを生ずるので、真空ゾーンから材料が
溢れ出ることになり、製品に障害を与えることになる。
【０００４】さらに高い材料圧の場合は、スクリュ押出
機がこの高圧を形成するとき搬送する材料に望ましくな
い高い温度発生をもたらすという欠点がある。従って加
硫が生ずる恐れがあり、その結果押出機内でも加硫が始
まることになるため材料の温度は制限されねばならなく
なり押出能力は甚だしく低下する。この問題は特に迅速
に加硫される混合材（例えば電線やケーブルを被覆する
場合）において相当な重要性を有するのである。
【０００５】自動車工業用のゴム製型材の生産において
は、近時において、通常の真空押出機では殆んど満たし
得ない程の極く高い精度要求が出されている。この場合
には殆んど連続的な加硫化を排除して作業が行われ、加
硫化した材料の公差に大きな変動があるときは不良品と
見做され、このような加硫化した欠陥品は再生使用が出
来ないので高価な損失を生ずることになる。
【０００６】押出機特有の押出パラメータの変動は例え
ばドイツ連邦共和国公開特許公報第３０１３１８４号に
図表で示されている。熱可塑性プラスチックの加工にお
いて、この変動は押出材の押出機から押出ヘッドまでの
道程間に、圧力に依存しない特性を有する搬送手段、最
終的には歯車ポンプを投入することで除去されることは
以前から周知である。またドイツ連邦共和国公開特許公
報第３９１７５２３号によれば迅速な材料温度調節は投
入量に無関係に、搬送により軟化させる押出機に後続し
て搬送により硬化させるポンプを使用することにより達
成されることが周知となった。ドイツ民主共和国特許公
報第９３０２０号において、押出機の押出機状態の変動
は歯車ポンプの投入により激減し、または完全に排除さ
れることが周知となっている。ドイツ連邦共和国特許公
報第３８３３７７７号では、押出機と歯車ポンプの組合
わせの高速押出機により、この組合せの出口における変
動を小さくして高い押出速度を達成することを可能とし
た。ドイツ連邦共和国公開特許公報第１７７９１７４号
では高重合度のプラスチックの押出しのために押出機と
歯車ポンプの組合せを利用しており、その加工温度は低
すぎてはならないわけで、従って材料の機械的な分解に
際して強い構造が生ずることはないが、しかし他方では
（前記温度が）あまり高くないので分子量の化学的な減
小が生ずるのである。ドイツ連邦共和国特許公報第３１
３３６４７号ではプラスチック加工のための遊星ロール
式押出機が開示され、ここで、遊星ロールの先端は歯車
ポンプのケーシング内に突出している。
【０００７】ドイツ連邦共和国公開特許公報第２７００
００３号によれば押出機と歯車ポンプと有する、押出型
材の生産設備において、押出機と歯車ポンプ間にフィル
タスクリーンを配設し、溶解したプラスチック材料を瀘
過して未溶解部分が歯車ポンプに損傷を与えないように
することが周知である。
【０００８】プラスチック加工においては溶解したプラ
スチックが低粘性の形態で押出機から出て歯車ポンプか
ら良好に搬送されるが、ゴム加工ではこれらの関係は全
く異なるものである。押出機から出る可塑化されたゴム
材料は溶解したプラスチックとは全く比較にならないも
ので、一般に高粘性で、時々極めて破壊的となるゴム混
合材の性質は別として、分子は全く別の関連を互に持っ
ている。このことからゴム混合材を扱うには常に押出ヘ
ッドを離れる前の加硫化の恐れを考慮し、特にゴム混合
材の押出機の入口から押出ヘッドの入口端に至るすべて
の流路を、混合材がいづれかの場所に留まる時間が他の
場所より長くなることのないよう、特にいくつかの流れ
の陰になっている場所に停滞することのないように形成
しなければならない。なぜなら押出機設備で滞留があま
り長いと混合材は加硫を始めるからである。既に加硫過
程にある混合材の部分がこのような流れの陰の場所から
始まれば、これが押出機の流れに合流して不均質な押出
材が押出ヘッドを出、結局使用不能の製品つまり欠陥品
となるのである。
【０００９】これらの２つの問題は、押出パラメータ
（圧力，温度，流れ速度，混合常数その他）が不変であ
るため、近時において要求される極度に高い精度に対す
る要求を満たさんがため、たとえ押出機と歯車ポンプの
組合せを無理に使用することがあるにしても、それ自体
をゴム工業に導入することが出来ない理由なのである。
また、圧縮に対して極度に敏感なゴム混合材は歯車ポン
プで搬送してはならない。なぜなら歯車の間に侵入した
搬送物は著しい圧縮により降伏するからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の欠
点を排除するものであり、その目的は、押出材が本質的
にはただ可塑化ゾーンにおいてのみ加熱され、圧力形成
ゾーンでは均等に圧力が加わるものの、加熱することは
殆どなく、従って正確かつ不変の押出パラメータが得ら
れる押出装置を提供することである。また本発明のもう
１つの課題は、特に圧縮に敏感なゴム混合材に適する、
押出機と圧力に無関係な特性を持つ搬送装置との組合せ
装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム材料の押
出装置において、押出機と押出ヘッド間に歯車ポンプを
配設し、かつスクリュの先端を両歯車が同径ならば歯車
軸に平行な平面まで、あるいは大歯車の接線方向の平面
まで、またはこの平面を越えて歯車ポンプの両歯車の間
の隙間に延出させることから成る。
【００１２】スクリュ先端をポンプの歯車に極端に近づ
けることにより、押出機内で可塑化されたゴム混合体
は、押出機内の絶え間のない相互運動に支配される材料
部分が直線状の搬送道程を通過する場合のようには成形
できない状態であるにしても押出機内の混捏過程で惹き
起された相互運動をしている状態で歯車ポンプに導入さ
れるのである。かくして素材が歯車に及ぼす力は、直線
状の道程でほとんど成形できてしまうゴム材料を搬送す
る場合より低く、また搬送は歯車ポンプの歯によって押
出機内で材料に押しつけられた運動を続け、動いたゴム
材料に由来する抵抗は、直線状の道程でほとんど成形で
きてしまうゴム材料を搬送する場合より小さいのであ
る。
【００１３】スクリュで歯車ポンプの歯内への直接移行
を可能とするためには歯車ポンプのケーシングが入口側
で押出機シリンダまたはシリンダブッシュを包囲するこ
とが目的に適っている。
【００１４】この目的のためには押出機のスクリュの先
端および特にその後端部までもスクリュシリンダから突
出していることが効果的である。
【００１５】スクリュ先端と歯車間の狭い間隔にも拘ら
ず、異物が歯車ポンプ内で損傷を惹き起こす前に混合体
から異物を隔離するために、特に角度をつけた、または
丸みをもたせたフィルタスクリーンをスクリュ先端と歯
車の歯先円との間の隙間に配設することが目的に適って
いる。
【００１６】本発明によればスクリュは圧力ゾーンのな
い、または極く短かくてただ押出し圧の一部のみを発生
させる長さを持たせることが可能である。これは押出機
の長さの著しい短縮をもたらすがまた、押出機内におけ
る混合材の調整法およびゴム混合材の加工法において全
く別の可能性をもたらすのである。なぜなら押出機の短
い圧力ゾーンは高温度の発生を妨げるからである。
【００１７】特に重要なことは、電源電圧の変動または
他の不規則性の発生の恐れがある所では、歯車ポンプの
高精度の、特にデジタル制御による駆動を配慮すること
である。
【００１８】押出パラメータの精度向上のために押出機
スクリュの圧力／回転数制御用に圧力検出器を特に歯車
ポンプの流入側、特に歯車の直前に配設することは目的
に適っている。
【００１９】押出器内に搬送により軟化させる特性を持
つスクリュと、搬送により硬化させる特性を持つ歯車ポ
ンプを組合せることは、押出結果を特に良好にする。
【００２０】押出パラメータ、特に温度の正確な維持の
ためには、スクリュの真空ゾーンの後に十分な流入圧の
発生のために僅かなねじ山を設けることが目的に適って
いる。
【００２１】また、特に圧縮に敏感なゴム混合材に適す
る、押出機と圧力に無関係な特性を持つ搬送装置との組
合せの提供の課題は、押出機スクリュの長さを押出され
るゴム材料の十分な可塑化に必要なだけの長さとし、か
つシングルスクリュ押出機の後に、各スクリュが逆方向
に回転され、かつそのスクリュが互いに螺合するツイン
スクリュ押出機を押出圧成形のために接続することによ
って解決される。
【００２２】このような装置では押出パラメータである
圧力、温度、流れ速度および混合常数が作動中完全に一
定となる利点を有する。これにより極めて高い精度の要
求が満たされる。このときの押出し温度は比較的に低
い。押出される材料は歯車ポンプによって搬送された材
料の一部に作用するような圧縮には降伏しない。押出材
の比較的低い温度によって押出装置の内部での加硫は確
実に避けられるのである。
【００２３】シングルスクリュ押出機の可塑化ゾーンの
背後に、押出材がその可塑化の後でガス抜きされるガス
抜きゾーンを配設すれば、押出された製品は巣や気泡の
ないものとなるので目的に適っている。
【００２４】シングルスクリュ押出機のスクリュがガス
抜きゾーンの後に短かいスクリュセクションを有すれ
ば、これによって押出材のガス抜きゾーンからツインス
クリュ押出機への連続搬送が達成されることになり、有
効である。
【００２５】可塑化されたゴム材料は溶解したプラスチ
ックとは反対に、まだ大幅な分子結合が残されているの
で、シングルスクリュ押出機のスクリュがツインスクリ
ュ押出機への進入域直前まで導入されると、このような
分子間結合はシングルスクリュ押出機からツインスクリ
ュ押出機への移行にあたり強化されず、ツインスクリュ
押出機内で再び（結合が）破壊されるので目的に適って
いる。
【００２６】この移行の道程を出来るだけ短くするため
には、シングルスクリュ押出機のスクリュ軸をツインス
クリュ押出機の（２本の）スクリュ軸を通る平面に垂直
に配設し、またシングルスクリュ押出機のスクリュ軸の
軸線がツインスクリュ押出機のスクリュ螺合部通るよう
にすることは目的に適っている。
【００２７】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面を参照して説明
すると、図１および図２に示した押出機はシリンダ１か
ら成り、これにシリンダブッシュ２が挿入され、その内
部に駆動用パワーユニット４で駆動される押出スクリュ
３が回転可能に配設されている。シリンダ１の端部には
フランジ５が設けられ、これに歯車ポンプのケーシング
６が螺着されている。このケーシング６には押出ヘッド
８のフランジ７が螺着され、その押出口９を通って材料
が押出装置から押し出される。
【００２８】図２の断面図から明らかなように、シリン
ダブッシュ２はスクリュ先端１０を出来るだけ歯車１２
の歯先円１１に近づけるため歯車ポンプのケーシング６
に深く挿入されており、スクリュ先端１０自身は、両歯
車１２の両軸１４を通る面に平行な、または大径の歯車
１２の接線方向に延びる平面１３に至っている。延びて
いる。ここで歯車ポンプの歯車１２は同径であっても異
なる径のものであっても良い。
【００２９】異物を排除するためにフィルタスクリーン
１５を歯車１２とスクリュ先端１０間に配設することは
目的に適っている。このフィルタスクリーン１５は所望
の角度をつけて形成される。
【００３０】図３〜図５に示したシングルスクリュ押出
機はシリンダ１とこれに挿入されたブッシュ２とスクリ
ュ３とから成り、該スクリュ３に加工さるべきゴム混合
材がホッパ２０を介して給装され、かつスクリュ３の回
転は駆動装置４により与えられる。スクリュは材料投入
部（Ａ），可塑化部（Ｂ），ガス抜き部（Ｃ）および搬
送部（Ｄ）の複数のセクションを有する。スクリュ先端
１８のセクションには温度検出器１７および圧力検出器
１６が駆動装置４の制御用に配設されている。このシン
グルスクリュ押出機１〜４のスクリュ３はツインスクリ
ュ押出機に押出材を搬送する。このツインスクリュ押出
機はフランジを介して取り付けられたケーシング１９内
に駆動装置２２によって互いに反対方向に駆動される２
本のスクリュ２１を有し、これらのスクリュ２１のねじ
山は互に螺合している。このツインスクリュ押出機２
１，２２は押出材を押出ヘッド８に搬送し、搬送過程で
必要な押出圧を生成するがここでは望ましくない温度を
上昇させることはない。
【００３１】図４および図５の実施例ではシングルスク
リュ押出機のスクリュ３の軸はツインスクリュ押出機２
１，２２のスクリュ２１の両軸を通る平面２４に垂直に
配設され、またシングルスクリュ押出機のスクリュ３の
軸の延長線はツインスクリュ押出機の両スクリュ２１の
スクリュ螺合部を通っている。かくしてシングルスクリ
ュ押出機１〜４からツインスクリュ押出機２１，２２に
至る押出材の道程を可能な限り短くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】歯車ポンプケーシングが押出機シリンダのシリ
ンダブッシュを包囲している押出機と歯車ポンプの組合
せからなる本発明の一実施例の押出装置の正面図。
【図２】図１の歯車ポンプケーシング、押出機のシリン
ダブッシュ及びシリンダの断面図。
【図３】シングルスクリュ押出機と別のツインスクリュ
押出機から成る本発明の別の実施例の押出装置の縦断面
図。
【図４】シングルスクリュ押出機のスクリュ軸の軸線が
ツインスクリュ押出機のスクリュねじ山の螺合部を通る
構造の、図３に示した実施例の変形例の押出装置の縦断
面図。
【図５】図４の横断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ ２ シリンダブッシュ ３，２１ スクリュ ４，２２ 駆動装置 ６ ケーシング（歯車ポンプ） ８ 押出ヘッド １０，１８ スクリュ先端 １１ 歯先円 １２ 歯車 １３，２４ 平面 １５ フィルタスクリーン １６ 圧力検出器 １７ 温度検出器
フロントページの続き (72)発明者 ハインツ・クライン ドイツ連邦共和国 3017 パツテンセン， ベルリナー・シユトラーセ 11 (72)発明者 ハンス・フリードベルト・ラム ドイツ連邦共和国 3005 ヘミンゲン−ア ーニユーム，アーニユマー・キルヒシユト ラーセ ５ベー

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スクリュ押出機と押出材をストランド状
    に成形する押出ヘッドより成る、ゴム混合材およびゴム
    類似材料の押出装置であって、押出機（１，４）と押出
    ヘッド（８）間に歯車ポンプ（６，１２）を配設すると
    ともに、スクリュ先端（１０）を同径の歯車（１２）の
    軸（１４）に平行な、または大径の歯車（１２）の接線
    方向の平面（１３）まで、またはこれを越えて歯車ポン
    プ（６，１２）の両歯車（１２）間の隙間まで延出させ
    たことを特徴とするゴム混合材およびゴム類似材料の押
    出装置。
  2. 【請求項２】 歯車ポンプ（６，１２）のケーシング
    （６）はその入口側においてシリンダ（１）またはシリ
    ンダブッシュ（２）を包囲していることを特徴とする請
    求項１に記載の押出装置。
  3. 【請求項３】 押出機のスクリュはその先端（１０）お
    よび特にその端末部分までスクリュシリンダ（１）から
    突出させたことを特徴とする請求項１に記載の押出装
    置。
  4. 【請求項４】 特に角度をつけた、または丸みをもたせ
    たフィルタスクリーン部材（１５）をスクリュ先端（１
    ０）と歯車（１２）の歯先円（１１）との間の隙間に配
    設したことを特徴とする請求項１に記載の押出装置。
  5. 【請求項５】 スクリュ（３）は加圧ゾーンを持たない
    か、または極く短い、押出圧の一部だけを形成するゾー
    ンを持っていることを特徴とする請求項１に記載の押出
    装置。
  6. 【請求項６】 歯車ポンプは高精度で、特にデジタル制
    御で駆動されることを特徴とする請求項１に記載の押出
    装置。
  7. 【請求項７】 押出機スクリュの圧力／回転数制御のた
    め、圧力検出器（１６）を特に歯車ポンプの流入側、特
    に歯車（１２）の直前に配設したことを特徴とする請求
    項１に記載の押出装置。
  8. 【請求項８】 押出機内の搬送により軟化させる特性を
    もつスクリュと搬送により硬化させる特性をもつ歯車ポ
    ンプを組合せたことを特徴とする請求項１に記載の押出
    装置。
  9. 【請求項９】 真空押出機を有するものであって、スク
    リュ（３）は真空ゾーンの後に流入口圧力の形成に十分
    なだけの僅かなねじ部を有することを特徴とする請求項
    １に記載の押出装置。
  10. 【請求項１０】 シングルスクリュ押出機と、押出材を
    ストランド状に成形する押出ヘッドとを有する押出装置
    において、押出機スクリュ（３）の長さを押出されるゴ
    ム材料の十分な可塑化に必要なだけの長さに設定し、か
    つこのシングルスクリュ押出機（１〜４）の後に、各ス
    クリュ（２１）が互いに逆方向に回転され、かつそのス
    クリュねじ山が互に螺合するツインスクリュ押出機（２
    １，２２）を、押出圧形成のために接続したことを特徴
    とするゴム混合材およびゴム類似材料の押出装置。
  11. 【請求項１１】 シングルスクリュ押出機（１〜４）の
    可塑化ゾーン（Ｂ）の後にガス抜きゾーン（Ｃ）を配設
    したことを特徴とする請求項１０に記載の押出装置。
  12. 【請求項１２】シングルスクリュ押出機（１〜４）のス
    クリュ（３）はガス抜きゾーン（Ｃ）の後に、押出材を
    ガス抜きゾーン（Ｃ）からツインスクリュ押出機（２
    １，２２）へ連続的に搬送するのに足る、僅かなスクリ
    ュねじ部を有することを特徴とする請求項１１に記載の
    押出装置。
  13. 【請求項１３】 シングルスクリュ押出機（１〜４）の
    スクリュ（３）はツインスクリュ押出機（２１，２２）
    の進入領域の直前まで導かれていることを特徴とする請
    求項１０に記載の押出装置。
  14. 【請求項１４】 シングルスクリュ押出機（１〜４）の
    スクリュ（３）の軸はツインスクリュ押出機（２１，２
    ２）のスクリュ（２１）の両軸を通る平面（２４）に垂
    直に配設されていること、およびシングルスクリュ押出
    機（１〜４）のスクリュ軸（３）の延長線がツインスク
    リュ押出機（２１，２２）のスクリュねじ山の螺合を通
    っていることを特徴とする請求項１０に記載の押出装
    置。
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