JPS6042016B2 - ゴムの押出成形、加硫方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はゴムの押出成形、加硫方法及びその装置に関
し、特に最近、合成樹脂の成形、架橋に採用されるよう
になつて来た剪断発熱方式を、はじめてゴムの成形、加
硫に最も有効に利用するものである。

ゴムと合成樹脂とは似たようであるが、合成樹脂の架橋
技術と、ゴムの加硫技術とははつきり異る。

ゴムにはゴム独特の技術、ノーハウが必要である。従来
、合成樹脂、ゴムの架橋には高圧蒸気が用いられ、一部
で蒸気のかわりに１０〜２０に９／ｃｌｔの高圧高温不
活性ガスを用いる大がかりな装置も用いられている。

一方、ゴムの加硫には未だ剪断発熱方式が導入されてい
ない。

例えばゴムホースを成形し、冷却後巻取り、蒸し釜に入
れて加硫したり、連続加工では蒸気管内を通過させて加
硫したり、特殊な熱媒体を満たし圧力を高めた加硫管へ
通す等の方法がとられている。蒸気によつて加硫温度ま
で成形ゴムを昇温させるには面倒な圧力容器設備を要し
、熱媒体・（主として硝酸系融塩）を用いると、ゴムに
付着した分を回収する設備、ゴムを洗滌した排水が公害
源となるのを防ぐ処理設備が必要になる。

本発明者は蒸気も溶融塩も使わすにコムを連続加硫する
方法を探求した。

そして合成樹脂で使わ・れはじめた剪断発熱方式を導入
し、スクリュー押出機から出たゴムを剪断発熱により加
硫温度まで昇温させて加硫管へ入れ、蒸気や溶融塩によ
る加熱を不要にする事を考えた。しかし、公知の剪断発
熱装置によつてゴムを安定して一定温度まで昇・温させ
る事は、トラブルの続出により不可能な事が分つた。そ
こで、まずゴム用剪断発熱技術の開発に取組み、最近、
成功して特許出願した。これにより、ゴムを所要温度ま
で安定して昇温させる事が可能になつた。しかし、剪断
発熱筒の中でゴムが出口である成形ダイに達する前に加
硫温度に達するとスコーチ（炭化部分）が発生し、作業
中断などの事故を起すおそれが出てくる。しかし、これ
は剪断発熱装置の温度制御機構を研究開発して、ゴムが
剪断発熱筒の終端で所要温度に達するようにし、さらに
その昇温ゴムの一部でも停滞してスコーチを生じないよ
う円滑なゴム通路から成形ダイに至るようにして解決で
きた。また昇温コムを受入れた加硫管内部の加硫温度保
持に、加熱した空気又は不活性ガスを用い、その内圧を
低く抑えて装置の著しい簡素化を得たのてある。次にま
ず、この発明方法の概要を述べると、スクリュー押出機
で脱気、混練したゴム素材を剪断発熱筒へ導入し、この
発熱筒内壁と相対回転するマンドレルとの間隙で１６０
内〜２３０℃の加硫又はその直下まて昇温させ、遅滞な
く発熱筒先端の成形ダイから、これに気密接続した加硫
管内の成形ゴム送り機構上へ押出し、該加硫管内を上記
加硫温度で、圧力０．５〜４．０ｋ９／Ｃｌｌの空気又
は不活性ガスにより満たし保温して、ゴムの加硫を終え
させることを特徴とするコムの押出成形、加硫方法であ
る。

この発明装置の実施例を図面に示している。

その主要部をあけると、コム素材を脱気しつ）混練して
押出すスクリュー押出機１、この押出機１から出たゴム
を筒内へ受入れ、筒の内壁、マンドレルの相対回転によ
り発熱させる剪断発熱筒２、この発熱筒２の先端出口に
設けた成形ダイ３、発熱筒２先端に気密接続した加硫管
４、この加硫管４内の１６０気〜２３０℃の加硫温度で
圧力０．５〜４．０ｋ９／ｄに保持する空気又は不活性
ガス供給、加熱装置５、及び加硫管４の先端延長室内に
設けた成形コム引取装置６等である。スクリュー押出機
１は周知のもの故、出口だけ！を画いたが、その外筒に
図示しないガス抜穴をつけた脱気式のものを用いる。

そうてないと、内蔵ガス量が多いため、加硫管４の内圧
が０．５〜４．０ｋ９／Ｃ＃ｆでは抑えきれなくなる。
押出機１の出口と剪断発熱筒２の入口とをつな４ぐ屈曲
管７は着脱可能であるから、材料ゴムが変つた時、内部
に残つた材料を取出し清掃するのに好都合である。

剪断発熱筒２は合成樹脂用のものの模倣でなく、ゴム用
として独自のものである。

主な特徴はマンドレル８の発熱用円柱面８ａと、発熱筒
２内壁との間隙は５〜２５醒であり、その発熱間隙の軸
方向長さは発熱筒内壁直径の１〜２．５倍である事、マ
ンドレル８の上記円柱面８ａの手前の送りネジ部８ｂの
ネジ山頂部と筒内壁との間隙は５〜２０ｗｎの範囲内で
、発熱調節のためのマンドレル回転数変化によつて押出
量を大きくは変えないネジ寸法である事、発熱用円柱面
８ａを出たゴムが成ノ形ダイ３の出口に達する内部通路
には、ゴムを遅滞させる屈曲部、段部がない事である。
マンドレル８は一般には中空でないが、この実施例は中
間ブレードを有するゴム・ホースの製造装置で、内側ホ
ース１０に外皮を被覆するもので．あるため、マンドレ
ル８の中空部に内側ホース案内管９を通し固定している
。

この案内管９はマンドレル８の支軸の役割も兼ねている
。マンドレル８の回転は、図示しない駆動部の回転駆動
力を伝える歯車１１，１２によつている。マンドレル８
はその摺動回転面８ｃが発熱筒２内壁と摺動回転するた
め、受入れたゴムをすべて前方へ送出すのである。従来
は押出機１から出た８００〜１１０℃程度の温度のゴム
を直接、加硫管４へ入れて、１６００〜２３０℃程度の
加流温度まで昇温させるため高温高圧の蒸気、溶融塩を
必要とし、それでも伝熱性の悪いゴムを外面から加熱し
て内部まで昇温させるため長い加硫管が必要であつた。

この発明によれば、押出機１から出たゴムを剪断発熱筒
２へ入れ、こ）で内外均一に加硫温度又はその直下まで
昇温させる。昇温したゴムは一般には成形ダイ３から押
出して加硫管４へ送るのてあるが、この実施例は内側ホ
ース１０が案内管９から出た所で外皮として被覆し、内
側ホース１０と一体化して成形ダイ３から押出される。
なお、先にスクリュー押出機１として脱気式のものを用
いる理由に、加硫管４の内圧が低くてすむように、と述
べたが、さらにこの実施例では、成形ダイ３に達する前
、内側ホース１０を被覆する際、ゴム内部から水分、ガ
スが出て穴を生ずるのを防ぐためにも予め脱気しておく
必要があるのである。

同様な目的で、この実施例では被覆されるブレード打ち
された内側ホース１０を予備乾燥し、ブレート糸の水分
を除去して供給する事も重要なノーハウである。

加硫中にブレード糸から出た水分の気化により外皮がふ
くれるのを防ぎ、加硫管４の内圧が低くても足りるよう
にするのである。この実施例は、発熱筒２先端に気密接
続した加硫管４か直結てなく、間も可動気密仲介管１３
を介入させている。この仲介者１３と発熱筒２との間は
バッキングを介してボルト締め（図略）し、加硫管４と
の間はＯリングをはめた端部を加硫管４内壁沿いに摺動
して抜き差しできるようにしている。鎖線て示すように
仲介管１３を加硫管４内へ挿入することにより、発熱筒
２、加硫管４間を開放てきる。これは内側ホース１０と
外皮との偏肉調整や空押し出しの作業場所を作り、また
点検、清掃を容易にする。さて加硫管４は従来、蒸気又
は溶融塩が入つていた所である。

剪断発熱方式を採用した結果、加硫管４は入つて来たゴ
ムを加熱昇温させる場所でなく、既に加硫温度又はその
直下に達しているゴムの温度を加硫温度に保持して加硫
を進め、その間、内蔵する水分、ガスが外へ出ないよう
圧力を加えるだけの場所となつた。その結果、加硫管４
内に加硫温度の気体を満たし、成形ゴムから熱が放散し
ないようにすればよい。この実施例はガス供給加熱装置
５を一まとめに画いているが、供給装置と加熱装置は別
でもよい。

図のＰは圧力計てあるが、加硫管４の内圧はゴムの材質
、特に含有ガス、水分に応じて加減する。数多くの実験
の結果、上述の脱気式スクリュー押出機１を使用し、内
側ホース１０を予備乾燥して供給ずれは０．５〜４．０
ｋｇ／ｄの内圧て足りる事が確かめられた。これは合成
樹脂架橋の際の圧力に比べると極めて低い値てある。加
硫管４内には成形コムＧの送り機構としてカイドロール
１４を設けている。これはコンベア・ベルト、樋（筒状
、半筒状、板状）であつても、あるいはそれらの組合せ
てあつてもよい。成形ゴムＧの寸法保持と外観向上に役
立てる事ができる。さらにこの装置の加硫管４の大きな
特徴として、その先端延長室４ａ内に成形ゴム引取装置
６を設けた点である。

引取装置６は図のようなピンチロールのほか、キヤプス
タン、キヤタピラ、その他周知の引取機構を採用てきる
。動力源は加硫管外に設けてよい。従来は引取装置を加
硫管の外側に設けている。

そのため加硫管４の内圧を保つシール部１５が引取装置
ど成形ダイとの中間にあり、そのシールとゴムとの摩擦
が変動するため成形ゴムＧの引取速度が変動し、出てき
た製品の外径寸法が変動する不具合があつた。この発明
は引取装置６を加硫管延長室４ａ内に設けたので成形ダ
イ３と引取装置６の間にシール部１５がなくなり、成形
ゴムＧの寸法変動はなくなつた。

シール部１５は加硫管４の内圧が低いため簡単なパッキ
ンで足りる。そして、従来より摩擦を強めシール効果を
高めても上述のような製品の寸法変動が起らなくなつた
。なお、ガス洩れ分はガス供給加熱装置５から補給てき
る。加硫室４から出る成形ゴムＧをシール部１５の摩擦
抵抗に打勝つて引出さねばならないが、この実施例は巻
取機１６の巻取張力制御装置によソー定速度又は一定張
力が巻取つている。

以上、一実施例によつて説明したが、この発明の加硫温
度１６０よ〜２３０しＣはゴムの材質により適宜決定す
べきものであり、加硫管内圧０．５〜４．０ｋ９／ｃイ
もゴムの含有水分、ガスに応じて実験的に適宜決定すべ
きである。

この発明装置の各部形状、寸法は発明の要旨を変えるこ
となく、設計条件に応じて周知技術により多様に変化す
るのは当然である。

この発明はコｌ、の押出成形、加硫作業に剪断発熱方式
をとり入れるためのノーハウを開示した。

コムを剪断発熱により加硫温度まて昇温させる』と、成
形ダイに達する前にスコーチが発生する危険がある事、
これを避けるには剪断発熱による昇温の上限を正確に加
硫温度かその直下とし、通路の屈曲、段部等により流れ
を遅滞させる事なく成形ダイから押出す必要がある事を
明示した。脱気ｊ式スクリュー押出機を使う事により加
硫管の内圧は合成樹脂の場合のような高圧を要せず、０
．５〜４．０ｋ９／ｄて足りる事も明らかにした。そし
て、成形コムの引取装置を加硫管延長室内に設ける事に
より従来の製品寸法の変動原因が解フ消する事も示した
。従来のゴムの押出成形、加硫方法に比べると、蒸気、
溶融塩を使用しないため高圧蒸気の危険性、溶融金属塩
による公害の可能性が解消した事、加硫設備が著しく簡
素化した事、溶融塩と水との接触を避ける注意が不要に
なつた事、シール部が簡素化され操作が簡易化し、能率
が向上し、製品寸法が安定した事、といつた大きな効果
を得られた。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例説明図である。 １・・・・・・スクリュー押出機、２・・・・・・剪断
発熱筒、３・・・・・・成形ダイ、４・・・・・・加硫
管、５・・・・・・ガス供給熱装置、６・・・・・・引
取装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリュー押出機で脱気、混練したゴム素材を剪断
   発熱筒へ導入し、この発熱筒内壁と相対回転するマンド
   レルとの間隙で１６０°〜２３０℃の加硫温度又はその
   直下まで昇温させ遅滞なく発熱筒先端の成形ダイから、
   これに気密接続した加硫管内の成形ゴム送り機構上へ押
   出し、該加硫管内を上記加硫温度で、圧力０．５〜４．
   ０ｋｇ／ｃｍ＾２の空気又は不活性ガスにより満たし保
   温して、ゴムの加硫を終えさせることを特徴とするゴム
   の押出成形、加硫方法。 ２ ゴム素材を脱気しつゝ混練して押出すスクリュー押
   出機と、この押出機から出たゴムを筒内へ受入れ、筒の
   内壁、マンドレルの相対回転により発熱させる剪断発熱
   筒と、この発熱筒の先端出口に設けた成形ダイと、上記
   発熱筒先端に気密接続した加硫管と、この加流管内を１
   ６０°〜２３０℃の加硫温度で圧力０．５〜４．０ｋｇ
   ／ｃｍ＾２に保持する空気又は不活性ガス供給、加熱装
   置と、上記加硫管の先端延長室内に設けた成形ゴム引取
   装置とを備えることを特徴とするゴムの押出成形、加硫
   装置。