(57)【要約】【課題】  エラストマーの押し出し後の膨張率を減じて形状の安定化を図る。【解決手段】  スクリュー２は、螺旋翼５にピン通過用の複数の切欠部１０が形成された混練領域６と、混練領域６の押出方向Ａ下流側に配される可塑化領域７とを含む。可塑化領域７は、押出方向Ａで隣り合う螺旋翼５、５間を延びるバリア１４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑性のエラストマーを混練しながら押し出すための螺旋翼を有するスクリューであって、
前記螺旋翼にピン通過用の切欠部が形成された混練領域と、
前記混練領域の押出方向下流側に配され、かつ押出方向で隣り合う螺旋翼間を延びるバリアを有する可塑化領域とを含む、スクリュー。
【請求項２】
前記可塑化領域は、３〜６枚のバリアを有する、請求項１記載のスクリュー。
【請求項３】
前記バリアの高さは、前記螺旋翼の高さよりも小、かつ前記高さの差が４mm以下である、請求項１又は２記載のスクリュー。
【請求項４】
前記バリアの厚さｔは、前記高さの差Ｄの１．５倍以上である、請求項３記載のスクリュー。
【請求項５】
前記混練領域の押出方向上流側に、前記螺旋翼が１条ねじで形成されたフィード領域が配される、請求項１〜４のいずれかに記載のスクリュー。
【請求項６】
前記混練領域の前記螺旋翼及び前記可塑化領域の螺旋翼は、それぞれ２条ねじで形成されている、請求項５記載のスクリュー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のスクリューと、前記スクリューを内部に配するバレルとを含む押出機であって、
前記バレルは、前記混練促進領域の前記螺旋翼に形成された前記切欠部に挿入される複数のピンを含む、押出機。
【請求項８】
前記バレルは、前記エラストマーを投入する投入口を含み、
前記投入口は、前記混練領域の押出方向上流側のフィード領域に前記エラストマーを投入する、請求項７に記載の押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可塑性のエラストマーを混練しながら押し出すためのスクリュー及び押出機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１には、バレル内にスクリューを配した押出機において、前記バレルの内周面からスクリュー芯に向かって複数本のピンを突出させたピン式押出機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−１３７９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このピン式押出機では、スクリューとバレルとの間で練られるエラストマーが、前記ピンによってさらに剪断、撹拌される。そのため、混合分散効果に優れるという利点がある。
【０００５】
しかし、このようなピン式押出し機の場合、エラストマーの組成によっては、吐出口から押し出されたエラストマーが、押し出し後に大きく膨張してしまい、形状が安定しないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、可塑性のエラストマーの押し出し後の膨張率を減じて形状の安定化を図りうるスクリュー及び押出機を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、可塑性のエラストマーを混練しながら押し出すための螺旋翼を有するスクリューであって、前記螺旋翼にピン通過用の切欠部が形成された混練領域と、前記混練領域の押出方向下流側に配され、かつ押出方向で隣り合う螺旋翼間を延びるバリアを有する可塑化領域とを含む。
【０００８】
本発明のスクリューにおいて、前記可塑化領域は、３〜６枚のバリアを有するのが望ましい。
【０００９】
本発明のスクリューにおいて、前記バリアの高さは、前記螺旋翼の高さよりも小、かつ前記高さの差が４mm以下であるのが望ましい。
【００１０】
本発明のスクリューにおいて、前記バリアの厚さｔは、前記高さの差Ｄの１．５倍以上であるのが望ましい。
【００１１】
本発明のスクリューにおいて、前記混練領域の押出方向上流側に、前記螺旋翼が１条ねじで形成されたフィード領域が配されるのが望ましい。
【００１２】
本発明のスクリューにおいて、前記混練領域の前記螺旋翼及び前記可塑化領域の螺旋翼は、それぞれ２条ねじで形成されているのが望ましい。
【００１３】
本発明は、上記のスクリューと、前記スクリューを内部に配するバレルとを含む押出機であって、前記バレルは、前記混練促進領域の前記螺旋翼に形成された前記切欠部に挿入される複数のピンを含む。
【００１４】
本発明の押出機において、前記バレルは、前記エラストマーを投入する投入口を含み、前記投入口は、前記混練領域の押出方向上流側のフィード領域に前記エラストマーを投入するのが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスクリューは、螺旋翼にピン通過用の切欠部が形成された混練領域と、その押出方向下流側に配される可塑化領域とを含み、可塑化領域は、押出方向で隣り合う螺旋翼間を延びるバリアを有する。
【００１６】
混練領域では、ピン式押出機と同様、スクリューとバレルとの間で練られるエラストマーが、前記切欠部に挿入されるピンによって剪断される。しかもバレルとエラストマーとの間の抵抗が増すため練り効果も高まり、混合分散効果を高めることができる。
【００１７】
又可塑化領域では、隣り合う螺旋翼間を通るエラストマーは、バリア上を乗り越えながら下流側に流れる。この乗り越え時、エラストマーは薄膜状に変形するが、その時、エラストマーは剪断方向及び引っ張り方向に変形し、分子が一様にかつ細かく切断される。このように可塑化領域では、エラストマーの分子の切断効果が高く発揮される。そのため、押し出し後のエラストマーの膨張率を減じることができ、形状の安定化を図ることが可能となる。
【００１８】
又可塑化領域では、エラストマーが薄膜状に変形する際、エラストマー自体が発熱して熱入れ性が高まる。その結果、分子の切断効果と相俟って添加物の混合、分散が促進される。そのため、押し出されたエラストマーの表面性が滑らかになるなど、表面性の向上にも貢献しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の押出機の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１のスクリューの側面図である。
【図３】（ａ）は押出機の混練領域における断面図、（ｂ）はそのＩ−Ｉ線断面図である。（ｂ）
【図４】（ａ）は押出機の可塑化領域における断面図、（ｂ）はバリアの作用を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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を示す側面図である。図１に示されるように、本実施形態の押出機１は、可塑性のエラストマーＧを混練しながら押出方向Ａに押し出すためのスクリュー２と、スクリュー２を内部に配するバレル３とを含む。ここで、可塑性のエラストマーＧとして、例えば、未加硫ゴム、熱可塑性エラストマーなどが適用しうる。
【００２１】
スクリュー２は、スクリュー軸４と、スクリュー軸４からスクリュー２の径方向外側に突出する螺旋翼５とを有する。螺旋翼５は、エラストマーＧを混練しながら押し出すためのものであり、例えば、１条ねじ、２条ねじ、又は多条ねじとして形成される。
【００２２】
ここで、１条ねじとは、スクリュー軸４の軸方向の同一部分において、１つの螺旋翼５を有する態様である。また、２条ねじとは、スクリュー軸４の軸方向の同一部分において、２つの螺旋翼５を有する態様である。さらに、多条ねじとは、スクリュー軸４の軸方向の同一部分において、２つ以上の螺旋翼５を有する態様である。２条ねじは、多条ねじの一態様である。
【００２３】
図２は、図１のスクリュー２の側面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態のスクリュー２は、混練領域６と、この混練領域６の押出方向Ａ下流側に配される可塑化領域７とを含む。なお混練領域６の押出方向Ａ上流側には、フィード領域８が配される。
【００２４】
スクリュー２においては、フィード領域８では螺旋翼５が１条ねじで形成されるのが望ましい。又混練領域６及び可塑化領域７では、螺旋翼５が多条ねじ、特には２条ねじで形成されるのが望ましい。
【００２５】
混練領域６では、螺旋翼５にピン通過用の切欠部１０が形成される。本実施形態では、螺旋翼５の４ヶ所に切欠部１０が形成される場合が示される。切欠部１０の形成箇所の数は、これに限定されるものではなく、押し出されるエラストマーＧの種類に応じて、適宜変更され得る。
【００２６】
このような混練領域６では、切欠部１０に挿入される後述するピン１３と共に、スクリュー２とバレル３との間で練られるエラストマーＧを、剪断する。しかもバレル３とエラストマーＧとの間の抵抗が増すため練り効果も高まり、混合分散効果を高めることができる。
【００２７】
図４（ａ）に示されるように、可塑化領域７では、押出方向Ａで隣り合う螺旋翼５、５間を延びるバリア１４を有する。バリア１４の高さは、螺旋翼５の高さよりも小である。そのため、図４（ｂ）に概念的に示されるように、エラストマーＧは、薄膜状に変形しながら、バリア１４上を乗り越えて押出方向Ａ下流側に流れる。この薄膜状の変形に際して、エラストマーＧは剪断方向及び引っ張り方向に変形し、分子が一様にかつ細かく切断される。即ち、可塑化領域７では、エラストマーＧの分子の切断効果が高く発揮される。そのため、押し出し後のエラストマーＧの膨張率を減じることができ、押し出し後の形状の安定化を図ることが可能となる。
【００２８】
しかも、可塑化領域７では、エラストマーＧが薄膜状に変形する際、エラストマー自体が発熱して熱入れ性が高まる。その結果、前述の分子の切断効果と相俟って添加物の混合、分散が促進される。そのため、押し出されたエラストマーＧの表面性を滑らかにするという効果も奏しうる。
【００２９】
ここで、バリア１４の高さと螺旋翼５の高さとの差Ｄは、４mm以下であるのが望ましい。高さの差Ｄが４mmを越えると、薄膜状への変形が不充分となり分子の切断効果が減じる。その結果、膨張率の低減効果が充分に得られなくなる。そのために、高さの差Ｄの上限は３mm以下がさらに望ましい。高さの差Ｄの下限は１mm以上が望ましく、１mmを下回ると、流動が阻害されエラストマーＧの吐出量の低下を招く。
【００３０】
又分子の切断効果を高めるためには、バリア１４の厚さｔが、前記高さの差Ｄの１．５倍以上であるのが望ましい。厚さｔが高さの差Ｄの１．５倍を下回ると、バリア１４を乗り越す際、エラストマーＧの分子の引っ張り方向への変形が不充分となり、切断効果が減じる傾向を招く。なお、厚さｔの上限は、高さの差Ｄの１０．０倍以下であるのが好ましく、１０．０倍を越えると、流動が阻害されエラストマーＧの吐出量の低下を招く。
【００３１】
可塑化領域７におけるバリア１４の形成数は、膨張率の低減効果と吐出量の低下との観点から、３〜６枚の範囲が望ましい。バリア１４のリード角θは、特に記載されることがなく、０〜９０°の範囲で適宜設定できる。
【００３２】
なお混練領域６がない場合、高さの差Ｄを４mm以下としたバリア１４を乗り越えさせることが難しくなり、膨張率の低減効果を充分に得ることが難しくなる。又吐出量の大きな低下を招く。即ち、混練領域６と可塑化領域７との相乗作用により、吐出量の大きな低下を招くことなく、膨張率の低減効果を充分に得ることが可能になる。
【００３３】
次に、本実施形態の押出機１において、エラストマーＧの押し出し後の膨張率を減じるためのより望ましい態様が説明される。図１に示されるように、バレル３は、例えば、略一定の内径を有する略円筒状に形成されている。バレル３は、エラストマーＧを投入する投入口１１と、混練されたエラストマーＧを吐出する吐出口１２とを含む。
【００３４】
投入口１１は、フィード領域８の位置に設けられ、エラストマーＧは、投入口１１からフィード領域８内に投入される。このフィード領域８では、螺旋翼５が１条ねじで形成されるため、投入されたエラストマーＧに対して、優れた噛み込み性を発揮する。これにより、エラストマーＧを投入口１１からあふれさせずに、バレル３内に確実に送り込むことができる。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、バレル３は、混練領域６の螺旋翼５に形成された切欠部１０に挿入される複数のピン１３を含む。図３（ｂ）に示されるように、バレル３は、螺旋翼５の１つの切欠部１０に、複数（例えば４〜８本）のピン１３が挿入されるのが望ましい。又バレル３では、ピン１３が押出方向Ａに多列（例えば３〜５列）で配されるのが望ましい。このようなピン１３は、スクリュー２とバレル３との間で練られるエラストマーＧを、剪断する。又ピン１３によりバレル３とエラストマーＧとの間の抵抗が増すため練り効果も高まり、混合分散効果が高められる。ピン１３のバレル３内への突出量は、適宜変更可能であるのが望ましい。
【００３６】
スクリュー２は、バレル３の押出方向Ａ上流側に配された駆動部１５により、一方向に回転するのが望ましい。スクリュー２の回転速度は、駆動部１５により、適宜調整され得る。このようなスクリュー２は、押出機１の運転状況に合わせて、回転速度を容易に変更することができる。
【００３７】
スクリュー２は可塑化領域７の押出方向Ａ下流側に、螺旋翼５が２条ねじで形成された押出し領域９を具えるのが好ましい。このよう押出し領域９は、エラストマーＧをバレル３の吐出口１２から安定して吐出させることができる。
【００３８】
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。
【実施例】
【００３９】
本発明の効果を確認するため、図１に示す構造をなしかつ前端にガーベイダイを設けた押出機を作成した。そして、それぞれ同じ回転数及び同じ温度条件で運転するとともに、エラストマーＧの押し出し後の膨張率、可塑性、押し出し物の表面性、及び吐出量を測定し、従来例及び比較例と比較した。従来例として、ピン式押出機が使用される。
【００４０】
エラストマーとして、天然ゴム１００重量部に対し、カーボンブラック５０重量部、及びオイル５重量部を配合したものを使用した。
【００４１】
＜膨張率＞
ガーベイダイの吐出口の断面積Ｓａと、この吐出口から押出成形された成形物の６０分後の断面積Ｓｂとの比Ｓｂ／Ｓａ（単位％）で評価した。数値が小さい方が形状の安定性に優れている。
【００４２】
＜可塑性＞
ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し、１３０℃におけるムーニー粘度（1+4）を測定し、従来例を１００とした指数で示す。数値が小さい方が可塑性能に優れている。
【００４３】
＜表面性＞
吐出口から押出成形された成形物の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を測定した。数値が小さい方が表面が滑らかである。
【００４４】
＜吐出量＞
１２０℃の温度制限下において押出機を運転し、そのときの吐出量を従来例を１００とした指数で示す。数値が大きい方が吐出量が多く良好である。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
表に示されるように、実施例では、エラストマーの押し出し後の膨張率が低く、形状安定性に優れるのが確認できる。又吐出量の大きな低下を抑えうることも確認できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  押出機
２  スクリュー
３  バレル
５  螺旋翼
６  混練領域
７  可塑化領域
８  フィード領域
１０  切欠部
１１  投入口
１３  ピン
１４  バリア
Ａ  押出方向
Ｇ  エラストマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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