JPS5949952A - 剪断発熱、押出成形装置 - Google Patents

剪断発熱、押出成形装置

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JPS5949952A
JPS5949952A JP57160867A JP16086782A JPS5949952A JP S5949952 A JPS5949952 A JP S5949952A JP 57160867 A JP57160867 A JP 57160867A JP 16086782 A JP16086782 A JP 16086782A JP S5949952 A JPS5949952 A JP S5949952A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は1)11断発熱、押出成形装置に関する。
高分子材料を1↓V断発熱により連続的に加硫、又は架
橋温度近くに昇温させて成形部へ押出す装j値は、米国
特許第3,555,616号、日本の特開昭50−40
667、特開昭53−1157801特公昭53−19
029、特許第1065095号等、種々のものが提案
されている。
本発明者はゴム、ニジストマー用押出成形装置の専門家
として、発表された上記剪断発熱による押出成形関係の
発明を検討して来た。その結束、高分子制料と称しても
、ゴム、ニジストマーに関してはそのま\工業的に実施
できる発明が見出せなかった。例えば’i’l−許第1
065095号によって実験すると相料にjM大圧力、
過熱を生じ、作業中断を促けられなかった。また火陥の
工場作終での問題点として、作業終了時や材料変更時、
装置内部のゴム、ニジストマー〇M 掃が極めて面倒な
点がある。
即ち・1′llf出簡を主とする押出装置と、発熱筒を
主とする剪断発熱装置とをまず分離しなければならない
が、夫々の装置は駆動モータ、減速機等の重置物が付属
するため分離、結合が困難である。押出筒内のスクリュ
ーを抜出して清掃することも必要になるが、これも不都
合である(スクリューは通常、押出方向へ抜く)。
押出成形、連a加瞳、加工ラインは10〜100mと長
く伸びる。そこで工場内を何効利用する/jめ、加工ラ
イン相互の間隔を極力、狭めねばならない。従来の多く
の発明のようにラインに直角に押出装置を配置^:する
と、ジイン間隔が広くなるためライン設置数が減ること
も実用上問題点であった。
以上り問題点をまとめると、ゴム、ニジストマーに関し
てはji’fl宋の発明で、そのま\適用し得るものが
ない事、内部清掃が1!1姉である事、そして−ライ/
の床面積が大きくなる事、等となる。
この発明は剪断発熱を用いる押出成形装置4として、は
じめて直ちにゴム、ニジストマーに適用できる装置1′
“i:、 J4体的寸法を提示し、上記問題点を)j’
f/肖する。
この発明の概略をまず述べると、ゴム、ニジストマーを
剪断発熱により連続的に加硫又は架橋温度近くに昇/晶
させて成形部から押出す装置でちって、押出スクリュー
を内ノ載する押出筒と、この押出i&7端がら出た材料
を連結′Uを1ijj して受入れ、相対回転するマン
ドレル、内壁間へ導いて剪断発!、Aさき、成形部へ進
める発、鵬簡とを備えることを蒸水とする。そして、形
状的にはその押出筒と発熱筒とは両者の軸心が平行する
よう配置され、連結前は押出筒端と発、典面胴部とをつ
なき゛着脱容易な屈曲管で、清掃時、二つ割り開放0J
′能な11ケ造にして、上記床面積と清掃の問題を解消
した。
押出筒は脱気孔を有し、その押出スクリューはミキシン
グ部を有するものにし得る。
ゴム、ニジストマーに材料を限定したこの発明装置r1
.のノーハウに当る寸法としては、まずマンドレルの発
熱用円柱面と、発熱11か内壁との間隙を5〜25 m
mとし、一段高分子材料用として従来、推奨された値よ
り著しく大きい。そして、その発熱間隙の1抽方向長さ
は内壁直径、7)1〜25倍とする。即ちゴム、エラス
トマーに対してはゆるい間隙で比較的しい区間のおだや
かな剪断を加え過大発熱を防ぐ必要を明示した。
またマンドレルは発熱用円柱面の手前に送りネジ部を設
け、そのネジ部のネジ山頂部と発熱面内壁との間隙は5
〜20 mmの範囲内で、発熱調節のだめのマ/ドVル
回転Ej、夏化によって製品押出量を大きくは変えない
事と又該発熱油入口部における過大圧力上昇を防ぐネジ
寸法とすべき事を示す。
、\らに、マンドレルの先端は角度90°以内の円錐形
周面の尖頭となり、内径一定な上記発熱筒の先端部内周
には筒状成形部をはめており、この成形部は上記円錐形
周面に沿って内径を縮小し発熱筒内径の1/2−1/1
0に縮小後、成形ダイ通過に適した1す1面の成形路に
変って出口に数例けた成形ダイに至る内部通路をもつも
のとする事を示している。
次に図面を参照しで、従来技術と、この発明の実症態様
とを説明する。
第1図は従来の剪断発熱、押出成形装置の代表的な例を
示す。高分子材料押出筒100の先端に連結管10/を
付け、剪断発熱1沼/θ、2.7)胴に直角に接続して
いる。押出筒100の中に押出用スクリュー103、発
熱節10.2J)中にマンドレル/りtが入り、発熱節
102先端に成形ダイ10Sが取付けられている。
押出筒100内の材料はスクリュー103により押出さ
れ、多孔板10b、連結管10/を通って発熱筒102
内へ入る。その入った所はマンドレルIO’l J’)
摺動回転部1otIaが発熱筒10コ内壁に隙間なく滑
合している所より少し前で、マンドレル軸が細くなり送
りネジ107を付けた材料受入部/(Mbである。
ネジ107で前進させられる材料は受入部10tahか
ら、マンドレル軸がより太くなり、発熱節102内壁と
の間隙を狭めた発熱部IO’ICを通過中に剪断発熱し
、発熱筒102先端の成形部ダイtOSから押出される
。発熱部10ticにも低い羽根107又はネジ条を付
けているが、これは無いものもある。
さて、この発明の一実施例を第2図に示す。
そ、7)/は押出筒、lαは真空ポンプにつながるガス
抜穴、コは押出スクリュー、コαはミキンング部、3は
連結管、ダは剪断発熱筒、Sはそのマンドレル、Saは
その摺動回転部、sbは送りネジ部、31”は剪断発熱
部、3tは先端部である。
発熱筒1If)先端に面状成形部gをはめ、これに成形
ダイ9をつけ、袋ナラ)10により取付けている。//
は連結管3に付けた圧力計である。
前述のように、この発明の形態的特徴としては押出筒l
と剪断発熱面ダとは平行に配置べされ、連結管3は両筒
/ 、’Iをつなぎ着脱容易な屈曲管で二つ割開放可能
である。その構造の一例を第3〜6図に示す。
連結パα3はこの例では90°に彎曲した軸線を含む面
で二分割された半割り体で、両端の鍔も分割されている
。この例では発熱面q胴部の座グαに対しては鍔を四本
Dボルト13により1収付けている。そして押出筒/端
のf’4 lbに対しては、44図のシェルマウスクラ
フグ/11.を使い第5図のように連結管3の半割り鍔
を抱合わすと同時に押出筒、ii%/bに抱合わせ、−
挙に王者を締合わしている。
また連結管3D両鍔だけでなく、管部も第6図のワンタ
ッチバンド締めRを二面用いて、半割り′■部を抱合わ
せている。
もつとも、連結管3.7)#−割りの仕方、その抱合せ
法、押出管/、発熱Wヶとの固定方法は上記実梅例に限
らない。
押出筒/の図示しない周相の(A料受入口へ入れられた
材料は、押出スクリューコの回転により進められ、ガス
抜穴/aから脱気され、スクリューλの途中に設けた周
知の各種ミキシング部コαにより畠度分布を均一にされ
、押出筒/先端の多孔板/ユを通過して連結管3へ入る
予め材料を脱気しておくのは、ゴム、エラストマーの場
合、剪断発熱肖り内で120〜220 ’Cに舛7tA
させた時、内部の水分、揮発分が気化して押出成形品を
発泡させるのを防ぐためである。
また予めミキンング部コαを通して温度分布を均一にす
るのは、発熱筒q内で剪断により発熱させるトλ、材料
温度が不均一では発熱部も不均一になるからである。ゴ
ム、エラストマーの剪断力、粘度は温度により大幅に変
化するから、同じ剪断作用を受けても発熱!正が変る。
温度均一74C材料を剪断発熱させて、はじめて温度均
一で均質な押出成形品が得られる。
連結管3に圧力計l/な付ける事により、発熱筒q入口
、r)材料圧力が見られる。この位置の圧力は押出筒l
のスクリューコによる押出力と、発熱筒q内の抵抗によ
り決まるが、ゴム、エラストマーに対しては50〜30
0に−の範囲が好ましい小を実験で確めている。
図では略したが、押出1品17、連結管3、発熱部+’
i ’lにはサーモカノズルをねじ込んで温度検出し、
これを一定温度に調節する自動温1規調節装置6をジャ
ケットの形で付設するが、周知技術ゆえ説明を略す。
連結管3から発熱筒グへ押込まれたゴム、ニジストマー
はマンドレル! f)、1’2Sリネジ部shと筒グ内
壁との間隙6を満たす。j習動回転部Sαと発熱筒ダ内
壁との間隙は材料をほとんど通さず、さらに送りネジの
前方(図の左方)への送り作用がちる事により、入込ん
だ材料はマンドレルSの剪断発熱部3cy)方へン亀む
。その発熱部3cは円柱面で、これと発熱1に1ケ内壁
との間隙7へ進んだゴム、エラストマーヲ:+lrl 
常、マ/トレルS四の回転にょろり’J断作用により発
熱させる。発熱した材料がマントし/ル先端部3dl)
円錐面、尖頭を過ぎ、発熱筒グ先1喘に袋ナラ)10に
より取付けたフローガイド(導入案内部)つき成形部g
、ダイ9を抜けて外部へ出るのである。
+%結管3から材料を受入れたマンドレルSの送りネジ
部shと発熱肖り内壁との関係寸法で重要なのは、ネジ
山頂部と藺内壁との間隙で、これに比べればネジ山の高
さ、山数は大して問題でなかった。
上の間隙を決めるのに大がかりな実験を要したのであっ
て、その姑論が5〜20ITl111である。
外側力面とネジ山1貝の間隙が5〜20 mmというの
は凍りネジの常識から、かけ離れた過大な匝のようであ
る。医りネジとして、送り作用を有効に働かすには上記
間隙が小さいほどよく、5〜20 mmと開いていては
送り作用が著しく弱まる。
しかし、この常識外の1直にしたところが、この発明の
最大の、¥j倣である。
次にこの5〜20 m+nの範囲を導き出した研究、実
験の経過を説明する。いうまでもなく、すf元口的は第
1図の実殉例装置において、ゴム、ニジストマーをその
加硫、架橋温度近くまで剪断発熱させて順調に押出成形
を進めるに遇した具体的寸法を求めるにある。押出筒/
側は寸法、運転条件ともに従来へりとし、これに対し剪
断発熱部111則の寸j左をいろいろに変えて、マンド
レルSの回転速度変化にともなう発熱部、っまり押出部
の材料温度を調べた。
4辺、発熱筒q内壁とネジ山頂との間隙を通常の「若り
ネジのように0.5 mmにして実験したところ、マン
ドレルの回転数に比例して材料が発熱するのはよいが、
同一回転数で、ダイ9からの押出−計が著しく変動した
。加えて発熱筒グ入口の圧力も大幅に変化し、押出筒l
のガス抜穴/αから材料がはみ出るべ/ドアツブ現象ま
で生じ、継続運転不能であった。それから上記1「1隙
の値を変えて実験を続け、)Aリネジ部shの寸法の影
・岸が大きい事、通常、7)砿りネジのように内壁との
間隙が小さく、推進力の大きな形では不可である事、そ
して、実用に耐える寸法が否かは、発熱状態よりも、発
熱調節りだめのマンドレル回転数調節による押出部、圧
カD変化が少い事が継続運転に4ましい条件である事が
分った。
特にマンドレル回転数を変えて発熱調節をしても、ダイ
9からの押出叶があまり変らないルこそ、実用澄として
使えるか否かの最大の目安になるという、いわゆるノー
ノ・つをイ■た。
第7図は数多くのガ験の中で、起用に酬える範囲に入る
一歩手前の実験データ、第8図は実用に適した範囲の実
、l験データを示す。
いずれも押出Sヴ品はゴムホース(9,5X 13.5
 mm )で材質はNBR、ji+1出1i4j /の
スクリュー回転数は毎分10である。異るのはマンドレ
ル1ηリネジ部sh、7)外洋で、第7図の方はネジ山
頂と発熱筒q内壁との間隙が4.61nm 、第8図ノ
)方は6.5 mn+になる寸法である。ネジ山高さは
上記間隙に等しい寸〆んに作ったが、その後、山高さは
あまり影り費しない事が分った。第7図の押出:1(は
マントVル回転Ii!1.1)変化により最初の方で大
きく変動し、回転数がある4’1’、 度増大すると、
あまり変らなくなっている。間隙がさらに大きくなった
第8図では押出1片がほとんど変らなく/ヨっている。
段階的史・験により、間隙が上述の5〜20 mmであ
れば、押出!’+l: l)″−11ソ安定し、I用に
1耐える事、上の条件で最適1直は6〜7mmでちる市
が分った。
押出成形される製品の11TI常手法のものに対しては
、その直径がWつでも、」二の間隙の範囲は変りなくノ
1冷用できる。
なお、送りネジ山の高さはこれに比べて影響が少い。t
!K Hすればネジ山がなくても剪断発熱に支1%’i
ないが、車結胃3から押込まれた材料をマンドンルSノ
)+、わりに均等に回り込ませる作用、狭い発熱間隙7
への進入をIIJ)ける作用をする。なお作へ終了時の
清掃、ダイ交換を行う際、この送りネジが残存材料を押
出す利便もある。
−1股的目安として、送りネジ山の高さは山頂と簡弘内
壁との間隙とはソ等しくするか、や\大にする。(j、
!度でよい。
山数は、上))十lとのネジ山が上述の作用を果、すた
めに必“皮な数であるから上1,1’、: jtl隙と
のBq連もあるが、0.5〜3山で充分であった。
さて送りネジ部層外周間隙6から発熱部3r外周J)発
さく5間I・TJi7へiitんだ材料は、こ\で本来
の目的である剪断と・6緒を生ずる。発熱部srの円柱
+*i fJ″−発、椿筒グ内傍に可し相吋回転し、間
隙り内の材料が間隙をtil+’成する両面との摩擦に
より剪断さり、る。これによる発傷暇は発熱間隙の大小
、間隙部分J)長さ、そして材料の材′凪とマンドレル
S、7)回転数が影7p4’Hする。しかし、装置とし
ては間隙の大きさと長さを4えればよい。
間隙7/)−失いはどt可断作用が敞しくなり、間隙7
.7)腸さL(マ/ドレル発)2為にl+ 3r 、/
)、を叱ざ)がノ走い1・王ど発9艷各が累積される。
どららかを設Jハして1111の適当なin’i:を求
める事になるので、本発明行は発−僑間隙7のト′Cさ
Lな発請商ダ内洋I)7)1〜2.5倍と設定し、これ
に対するjj! lX京7の大きさをノロ憾的に求めた
。実;倹では間隙7の大きさを4.5 n++n以下に
するとIE力計/lの圧力が:300 KqAa以上に
なり、押出筒/Dガス抜穴/αから材料が押出されるべ
/トアッグが生じたり、また発・格がマンドレル3/)
旧1転数に敏感過ぎて火1tl不龍でらった。間隙7を
5〜10胴とする小により好結肢を得られた。ハ訃μ験
l嫡ノ)発熱諮りの内ifDは90ml11であるが、
実用イ幾り内径りも通、・よこの程度で、ちすり大きく
変るもつでないから、この間隙寸法は広く、商用できる
イl\帖間隙7をIt’ll過して昇温した材nは、マ
ンドレル先”fr f’tii 3dの円価形周面と、
これに沿う成形部gy)内部ノ用路り間を鵡んで中央部
に渠り、成形−fへgの出口に1寸けたダイ?から外部
へ出る。
マンドレル先端部Sdはjμ川用0°以内、’)l’1
.離形周面と、この例では半径2〜10 +11m j
) 、i求面尖屓をなしている。
フローガイドつき成形部gは筒体で、内部11&路の終
端にダイgが付き、内径−足な発側0の先端部内周には
め造本、袋ナツトIOで止めている。その内部4路は発
熱1川隙7の材料を受入れる大径入口からマンドレル先
端部Sd沿いに内径を縮小し、内径dがヂタ熱絢ダ内径
I)7)l/2〜2/10に゛なったら、そ7t *で
の円形1祈而を、成形ダイ9・t・t if4に1尚し
た断面に変えた成)「5路gαとなって出口のダイワへ
慣る。
このような形押にした理由は、マンドレルタ先端を流線
形にして、発熱したゴム、ニジストマーを停滞なく装置
外へ押出し、渦流部分でスコーチ(炭化部分)が発生し
作疾中11#となる事故を防ぐ事、そして、このように
円滑に中央に集め絞った材料を突然、ダイ9にぶつけて
部分的停滞部を生ぜしめないよう、絞り込んだ先にダイ
9を通過するに適した断面の成形路gαを設け、ダイワ
付近でも長く停滞する材料がないようにした事にある。
以上、この発明f)実施態様を一実施例によって、説明
したが、実砲態様はこの発明の要旨を変えることなく設
計者、現嚇技術者の公知技術により変化、応用し得るも
のである事はいうまでもない。
この発明はゴム、ニジストマーに高性能な9ソ断発熱方
式り押出成形装置を防用する平易な直を開いた。それは
ゴム、エラストマーの押出成形に適したl;q度、圧力
のもとで連続4転できる実用囁り条件は、温度制御のた
めの発熱節マンドレル回転数が変っても、押出吐の変化
が少い事に絞ってよい、と9・う(σf究成果を提示し
た。
そして、その置体的数値を実験に基き明確に示した。
マンドレル発熱部の円柱面と発熱肖内壁との間の発熱間
隙は、一段高分子材利用のように激しい剪断を1.10
える狭いものでなく、ゆるやかな剪断をや\長い区間に
わたり加える事により好調な運転を続51られるすfを
示した。
また、押出機内ですでに加硫、架橋温度近くに昇温しで
いるゴム、エラストマーを停滞させてはスコーチを発生
し作業中断となる危険がある事に着眼し、発熱筒先端の
成形部に材料の円滑な層流移動を確保できる特殊通路を
提示した。
また、この発明は従来、内部m FMが困難であり床面
、(a?大きく便した剪断発熱、押出成形装−同の欠点
をIt <ため、押出筒と剪断発熱筒とをつなぐ連績庁
を二つ割開放町龍で着脱容易な屈曲管にするという最も
簡単な改善によって目的を達した。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の装置の一例説明図、第2図はこの発明の
詳細な説明図、第6図はその連結1・の斜視図、第4.
5図はこれに使用するシェルマウスクランプの一例の正
面及び側面図、第6図は同じくバンド締めの説明崗、枦
、7.8図は実験テータニ例の線図である。 /・・・押出匍、3・・・連結t、ダ・・・剪断発熱筒
。 l1許出願人 株式会社三葉製作所 同  代理人  福  1) 化  行ra」   代
理人  福  1) 武  通IT51  代理人  
福  1) 賢  三第7図 第8図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ゴム、ニジストマーを剪断発熱により連続的
    に加硫又は架橋温度近くに昇温させて成形部から押出す
    装置であって、押出スクリューを内蔵するゴム、ニジス
    トマー押出筒と、この押出筒11品から出た材料を連結
    管を通して受入れ、相対回転するマンドレル、内壁間へ
    導いて剪断発熱させ、成形部へ仇める発熱筒とを備え、 上記マンドレルの発熱用円柱面と、発熱筒内壁との間隙
    は5〜25 mmであり、その発熱間隙の軸方向長さは
    上記内壁直径の1〜2,5培で、らることを特徴とする
    剪断発熱、押出成形装置。
  2. (2)  ゴム、エラストマーを剪断発熱により連続的
    に加硫又は架橋温度近くに昇温させて成形部から押出す
    装置、であって、押出スクリューを内蔵するゴム、ニジ
    ストマー押出筒と、この押出筒端から出た材料を連結管
    を通して受入れ、相対回転するマンドレル、内壁間へ導
    いて剪1新発熱させ、成形部へ進める発熱筒とを1tη
    え、 上記マンドレルは発熱用円柱面の手前に送りネジ部を付
    し、そのネジ部のネジ山頂部と筒内壁との間隙は5〜2
    0r11m、7)範囲内で、発熱調節のためのマンドレ
    ル回転数変化によって製品押出叶を大きくは変えないネ
    ジ寸法であることを特1ソにとする剪断発熱、押出成形
    装置。
  3. (3)  ゴム、ニジストマーを剪断発熱により連続的
    に加硫又は架橋磁度近くに昇温させて成形部から押出す
    装置〃であって、押出スクリューを内蔵するゴム、ニジ
    ストマー押出筒と、こD押出筒端から出た材料を連結?
    〒を通して受入れ、相対回転するマンドレル、内壁間へ
    導いて115断発堵させ、成形部へ仇める発熱節とを備
    え、 上記マンドレルの先)喘は頂角90°以内の円錐形周面
    をもつ尖頭となり、内径一定な上記発熱筒の先端部内周
    には筒状成形部をはめており、この成形部は上記円錐形
    周面に沿って内径を縮小し発熱筒内径の1−72〜1/
    1oに縮小後、成1[ソダイ辿過に適した断面の成形路
    に変って出口に取付けた成形ダイに至る内部通路ケもつ
    ことを特徴とする剪1新発熱、押出成形装置。
  4. (4)  ゴム、エラストマーを剪断発熱により連続的
    に加1・(コ又は架橋温度近くに昇温させて成形部から
    押出す装置であって、押出スクリューを内蔵する高分子
    材料押出面と、この押出筒端から出た材料を連結管を通
    して受入れ、相対回転するマンドレル、内壁jh″lへ
    導いて剪断発熱させ、成形部へ進める発熱筒とを備え1
    、七記哩出筒と発熱筒とは両者の軸心が平行するように
    配置「1°され、上記連結管は押出筒端と発熱1^11
    詞部とをつなぎ着!脱容易な屈曲管で、清掃時、二つ制
    り開放可能な構造であることを特徴とする剪断発、・:
    、4〜、押出成形装置。
  5. (5)  特許請求の範囲(1)、・12 ’lt<の
    装とにおいて、その押出筒は脱気孔を何し、またその押
    出スクリューJ・よ、ミキシング部をイイする剪断発熱
    、押出成形装置。
JP57160867A 1982-09-17 1982-09-17 剪断発熱、押出成形装置 Granted JPS5949952A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6193222U (ja) * 1984-11-27 1986-06-16
US4822548A (en) * 1986-06-13 1989-04-18 Firma Carl Freudenberg Method and apparatus for manufacturing a thread-reinforced rubber hose
JPH0214117A (ja) * 1989-05-23 1990-01-18 Mitsuba Seisakusho:Kk ゴム、樹脂類の複合押出成形法

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JPH0411372B2 (ja) * 1989-05-23 1992-02-28

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