(57)【要約】【課題】短繊維の配向方向を任意に調節可能な短繊維入りの未加硫ゴムテープの製造方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】芯体５をクロスヘッド押出機３のクロスヘッド４に通し、該クロスヘッド４から短繊維入り未加硫ゴム２を押し出しつつ、芯体５を回転させながら中心軸６方向Ｂに移動させることによって、芯体５の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層１１を形成し、芯体５とともに回転しながら移動する未加硫ゴム層１１に切断手段１２を接触させ、未加硫ゴム層１１を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、クロスヘッドダイ９を回転させながら芯体５をクロスヘッド４に通すことによって、クロスヘッドダイ９と芯体５の回転速度の差によって未加硫ゴム層１１中の短繊維１の配向方向Ｃを調節する。【選択図】図１
2008162032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しながら、前記芯体を中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、該未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、前記芯体を中心軸まわりに回転させながらクロスヘッドに通すことによって、前記未加硫ゴム層中の短繊維を芯体の中心軸方向に対して傾斜する方向に配向させることを特徴とする短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法。
【請求項２】
芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しながら、前記芯体を中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、該未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、前記クロスヘッドダイを回転させながら前記芯体をクロスヘッドに通すことによって、前記未加硫ゴム層中の短繊維を芯体の中心軸方向に対して傾斜する方向に配向させることを特徴とする短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法。
【請求項３】
芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しつつ、前記芯体を回転させながら中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、前記芯体とともに回転しながら移動する未加硫ゴム層に切断手段を接触させ、未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、前記クロスヘッドダイを回転させながら芯体をクロスヘッドに通すことによって、クロスヘッドダイと芯体の回転速度の差によって前記未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を調節することを特徴とする短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法。
【請求項４】
短繊維入り未加硫ゴムを押し出すクロスヘッド押出機と、該クロスヘッド押出機のクロスヘッドに通される芯体と、該芯体を回転させながら中心軸方向に移動させる移動手段と、回転自在に設けられたクロスヘッドダイと、前記芯体の周囲に形成された短繊維入り未加硫ゴム層を切断する切断手段とを備え、前記クロスヘッドダイと芯体の回転速度の差によって前記未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を調節することを特徴とする短繊維入り未加硫ゴムテープの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕石等の固形物を含む流体を圧送するのに適した耐摩耗性を備えた短繊維入りゴム製筒体の製造に有用な短繊維入りゴムテープを製造する方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクイーズ式ポンプの先端ホースとして使用される耐摩耗性を備えたゴムホースとして、特許文献１に示すものが知られている。このゴムホースは、内面ゴム層として短繊維を配合した短繊維入りゴムを使用し、かつ短繊維入りゴム中の短繊維をポンピングホースの長さ方向に配向させた構成とされている。上記構成によれば、固形物との摩擦係数が小さくなり、固形物による早期損傷や高速流体摩耗に起因する寿命の低下を効果的に防止することが可能となる。
【０００３】
円筒状のゴム製筒体の内面ゴム層を、長さ方向に短繊維が配向した短繊維入りゴムで構成をするには、長さ方向に短繊維が配向されたゴムシートをマンドレルに巻きつけたり、特許文献２に示すように、クロスヘッド方式の押出機から押し出した短繊維入りゴムをマンドレルに塗布する方法が知られている。
【０００４】
ところで、先端ホース等のゴム製筒体としては、外観が円筒形状のもの以外に円錐台形状のものも一般的に使用されている。内面ゴム層の表面が円錐台形状の場合、マンドレルにゴムシートを巻きつけて内面ゴム層を形成する方法ではシワが発生したり、厚みが不均一になってゴム製筒体の耐磨耗性等の特性が場所によってバラつくことがあった。また、クロスヘッド方式の押出機は、外面が円筒形状のものにしか適用することができないといった問題が生じていた。
【０００５】
上記問題を解決する方法として、短繊維入り未加硫ゴムテープをマンドレルの周囲に巻きつけて未加硫ゴム層を形成し、これを加硫することによって短繊維入りゴム製筒体を製造することも考えられる。
【特許文献１】実開平６−１７８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、短繊維入り未加硫ゴムテープをマンドレルの周囲に螺旋状に巻きつける場合、前記未加硫ゴムテープはマンドレルの外周面に回転軸方向に対して傾斜した状態で巻きつけることになる。
【０００７】
したがって、マンドレルの周囲に形成された未加硫ゴム層中の短繊維をマンドレル軸方向に配向させるには、予めマンドレルに巻きつける未加硫ゴムテープ中の短繊維がテープ長さ方向に対して所定の角度に傾斜するように配向していることが必要とされるが、短繊維入り未加硫ゴムテープ中の短繊維を任意の角度に配向させるのは困難となっていた。
【０００８】
そこで、本発明は、短繊維の配向方向を任意に調節可能な短繊維入りの未加硫ゴムテープの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しながら、芯体を中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、該未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、芯体を中心軸まわりに回転させながらクロスヘッドに通すことによって、未加硫ゴム層中の短繊維を芯体の中心軸方向に対して傾斜する方向に配向させることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、従来、クロスヘッド押出機では芯体の中心軸方向と平行な方向にしが短繊維を配向させることができなかったところ、本発明では芯体を回転させながら芯体の中心軸方向に移動させることによって、未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を芯体の中心軸方向に対して傾斜させることが可能となる。短繊維の配向角度は、芯体の回転速度を変更することによって調節することができる。
【００１１】
また、芯体を回転させる代わりに、クロスヘッドダイを回転させることによっても未加硫ゴム層中の短繊維を芯体の中心軸方向に対して傾斜する方向に配向させることが可能である。すなわち、芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しながら、芯体を中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、該未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、クロスヘッドダイを回転させながら芯体をクロスヘッドに通すことによって、未加硫ゴム層中の短繊維を芯体の中心軸方向に対して傾斜する方向に配向させることもできる。
【００１２】
上記製造方法により形成された未加硫ゴム層は、芯体ごと保管し、使用時に未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出してもよいが、クロスヘッド押出機から押し出された直後にカットすれば、まだ未加硫ゴム層が柔らかいため、容易にテープ状に切り出すことができる。
【００１３】
得られた未加硫ゴムテープは、マンドレルの外周に螺旋状に巻きつけて未加硫ゴム層を形成し、これを加硫することによって短繊維入りゴム製筒体を製造することができる。このとき、未加硫ゴムテープ中の短繊維の配向方向は、マンドレルに螺旋状に巻きつけたときにマンドレル軸方向に平行になるように予め調整しておけばよい。
【００１４】
なお、未加硫ゴムテープは、クロスヘッド押出機から未加硫ゴム層を押し出しつつ、そこからテープ状に切り出して、そのまま直接マンドレルにまきつければ、ゴムがまだ軟化した状態であることから、テープ間の隙間を少なくすることができ、最終製品における空隙の発生を抑制することができる。
【００１５】
クロスヘッド押出機から未加硫ゴム層を押し出しつつテープ状に切り出すには、未加硫ゴム層をカットする切断手段を設け、切断手段を未加硫ゴム層に押し当てながら芯体を回転させればよい。これにより、未加硫ゴムテープにおける短繊維の配向方向をテープ長さ方向に対して傾斜させることができる。ただ、この場合には、未加硫ゴムテープ中の短繊維の配向方向は一定で調節することができない。
【００１６】
そこで、本発明では、芯体をクロスヘッド押出機のクロスヘッドに通し、該クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しつつ、前記芯体を回転させながら芯体の中心軸方向に移動させることによって、芯体の周囲に短繊維入り未加硫ゴム層を形成し、前記芯体とともに回転しながら移動する未加硫ゴム層に切断手段を接触させ、未加硫ゴム層を螺旋状にテープ状に切り出す短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法であって、前記クロスヘッドダイを回転させながら芯体をクロスヘッドに通すことによって、クロスヘッドダイと芯体の回転速度の差によって前記未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を調節可能とした。
【００１７】
また、本発明に係る短繊維入り未加硫ゴムテープの製造方法を実施するための未加硫ゴムテープの製造装置としては、短繊維入り未加硫ゴムを押し出すクロスヘッド押出機と、該クロスヘッド押出機のクロスヘッドに通される芯体と、該芯体を回転させながら芯体の中心軸方向に移動させる移動手段と、回転自在に設けられたクロスヘッドダイと、前記芯体の周囲に形成された短繊維入り未加硫ゴム層を切断する切断手段とを備え、前記クロスヘッドダイと芯体の回転速度の差によって前記未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を調節するようにした構成のものを用いることができる。
【００１８】
上記構成によれば、クロスヘッド押出機から未加硫ゴム層を押し出しながらテープ状に切り出すことが可能であり、かつテープ中の短繊維の配向方向を任意に調節することができる。
【００１９】
本発明で用いられる短繊維は、未加硫ゴムに混合してカレンダーロール等によって圧延したり、押出装置から押出すことにより、圧延方向又は押出方向に配向する性質を有するものであって、未加硫ゴム層中でマンドレル回転軸から半径方向に放射状に配向したときに、耐摩耗性が向上するものであれば特に制限なく使用することができる。
【００２０】
ただ、耐摩耗性や未加硫ゴムへの分散性等を考慮すると、短繊維としては、平均繊維径が１μｍ〜２０μｍで、平均繊維長さが３ｍｍ〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、未加硫ゴムへの短繊維の配合量としては、耐摩耗性、ハンドリング性及び加硫後のゴム特性等を考慮すると、未加硫ゴム１００重量部に対して短繊維を０．５重量部〜５重量部混合したものが好ましい。
【００２１】
短繊維の材質としては、タイヤ、ベルト等の補強用繊維として用いられる繊維素材である炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ナイロン繊維及びポリエステル繊維等を例示することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、クロスヘッドから短繊維入り未加硫ゴムを押し出しつつ、芯体及びクロスヘッドダイを回転させながら芯体をクロスヘッドに通すことによって、クロスヘッドダイと芯体の回転速度の差によって未加硫ゴム層中の短繊維の配向方向を調節するようにしたため、未加硫ゴム層から切り出した未加硫ゴムテープ中の短繊維の配向方向を任意に調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明にかかる短繊維入り未加硫ゴムテープの製造装置を示す概略断面図を、図２は図１の斜視図を、それぞれ示す。
【００２４】
本実施形態における未加硫ゴムテープの製造装置は、短繊維１入り未加硫ゴム２を押し出すクロスヘッド押出機３と、該クロスヘッド押出機３のクロスヘッド４に通される円筒状の芯体５と、芯体５を芯体の中心軸６まわりに回転させながら中心軸６方向に移動させる移動手段７と、クロスヘッド本体８に対して回転自在に設けられたクロスヘッドダイ９と、芯体５の周囲に形成された短繊維入り未加硫ゴム層１１を切断する切断手段１２とを備えている。クロスヘッドダイ９には円形の押出口が形成されており、円筒状の芯体５がクロスヘッドダイ９の押出口を通過する際に、芯体５の周囲に均等な隙間が形成されるようになっている。
【００２５】
芯体５は、クロスヘッド４に挿通した状態で移動手段７によって支持され、移動手段７は進行方向Ａに移動しながら芯体５を中心軸６まわりに回転させるようになっている。これにより、芯体５は中心軸６まわりに回転しながら、中心軸６に沿って進行方向Ａに移動するようになっている。切断手段１２は、クロスヘッド４に対して進行方向Ａ下流側に設置されており、芯体５の表面に形成された円筒状の未加硫ゴム層１１に押し当てた状態でセットされる。そして、芯体５を回転させながら中心軸６に沿って進行方向Ａに移動させることにより、未加硫ゴム層１１を螺旋状にカットし、未加硫ゴムテープ１５を切り出すようになっている。なお、本実施形態では、切断手段１２としてカッターが用いられている。
【００２６】
上記構成の短繊維入り未加硫ゴムテープの製造装置を用いて、短繊維入り未加硫ゴムテープを製造する方法について説明する。先ず、押出機１３からクロスヘッド４内に短繊維入り未加硫ゴム２を供給すると、未加硫ゴム２はクロスヘッド４内に形成されたゴム流路１４を通過し、最終的に芯体５とクロスヘッドダイ９の間の狭い隙間から押し出される。
【００２７】
このとき、未加硫ゴム２中の短繊維１は押出し方向に配向する。すなわち、芯体５が進行方向Ａに向かってまっすぐに移動する場合、未加硫ゴム層１１中の短繊維１は、図３に示すように、中心軸６方向Ｂと平行な方向に配向する。
【００２８】
ところが、本実施形態では、切断手段１２において未加硫ゴムテープ１５を切り出すため、芯体５を回転させながら中心軸６に沿って進行方向Ａに移動させている。この場合、芯体５とクロスヘッドダイ９の間の隙間を通過する未加硫ゴム２は、進行方向Ａに向かって押し出される力以外に芯体５の回転力、すなわち進行方向Ａに直交する力が作用する。よって、未加硫ゴム２中の短繊維１は、図４に示すように、中心軸方向Ｂに対して傾斜するように配向する。
【００２９】
このときの未加硫ゴム層１１中の短繊維１の配向角度α（中心軸６方向Ｂと短繊維１の配向方向Ｃとの間の角度）は、芯体５の進行方向Ａへの移動速度及び芯体５の回転周速度Ｘによって決定される。そこで、本実施形態では、短繊維１の配向角度αを任意に調節可能するために、クロスヘッドダイ９を回転自在としたものである。クロスヘッドダイ９は回転装置１６によってクロスヘッド本体８に対して回転自在で、回転周速度Ｙを変更可能とされている。
【００３０】
具体的には、クロスヘッドダイ９を芯体５と同じ方向でかつ同じ回転周速度Ｙで回転させると、図５に示すように、短繊維１に対しては進行方向Ａに直交する力は相殺されて進行方向Ａにのみ力が作用する。よって、このときの短繊維１の配向方向Ｃは中心軸６方向Ｂと平行になり、配向角度αは０°となる。
【００３１】
次に、クロスヘッドダイ９の回転方向は芯体５の回転方向と同じとしながらも、回転周速度Ｙを回転周速度Ｘよりも大きくなるようにすると、図６に示すように、短繊維１の配向方向Ｃが図４のときと反対向きとなる。
【００３２】
未加硫ゴムテープ１５をネジレを生じずに得るためには、芯体５の回転周速度Ｘは一定とするのが好ましい。ただ、芯体５の回転周速度Ｘを変化させることによっても、図７に示すように、短繊維１の配向角度αを調節することは可能である。
【００３３】
以上説明したように、本発明においては、芯体５の回転周速度Ｘとクロスヘッドダイ９の回転周速度Ｙの速度差を変化させることにより、未加硫ゴム層１１中の短繊維１の配向角度αを調節することができる。これにより、例えば、図１に示すように、短繊維入り未加硫ゴムテープ１５中の短繊維１の配向角度β（テープ１５の長さ方向Ｄと短繊維１の配向方向Ｃとの間の角度）を９０°に配向するように、すなわちテープ幅方向に配向させるには芯体５の回転周速度Ｘよりもクロスヘッドダイ９の回転周速度Ｙの方が大きくなるように調節すればよい。
【００３４】
本実施形態においては、芯体５とクロスヘッドダイ９との回転方向は同じ方向としているが、これは回転方向を逆にすると、短繊維の配向方向が乱れるためであり、両者の回転方向を同じ方向としつつ、両者の回転周速度差によって未加硫ゴム層１１中の短繊維１の配向角度α、引いては未加硫ゴムテープ１５における短繊維１の配向角度βを調節することが可能となる。
【００３５】
このようにして得られた短繊維入り未加硫ゴムテープ１５は、マンドレルに螺旋状に巻き付けて未加硫ゴム層を形成した後、加硫処理を施すことにより、耐摩耗性に優れた短繊維入りゴム製筒体を得ることが可能となる。未加硫ゴムテープ１５をマンドレルに螺旋状に巻きつける際には、マンドレルに未加硫ゴムテープ１５を巻きつけたときに、短繊維１の配向方向がマンドレルの回転軸方向に対して平行になるように、予め未加硫ゴムテープ１５における短繊維１の配向角度βを調節しておく。
【００３６】
短繊維入りゴム製筒体は、未加硫ゴム層のみからなる単層構造であってもよいし、他の層を積層した積層構造とすることも可能である。このような構造の製品としては、たとえば、スラリーや生コンクリートを圧送するスクイーズ式ポンプのポンピングチューブ、先端ホース、ドッキングホースなどを挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る短繊維入り未加硫ゴムテープの製造装置を示す概略断面図
【図２】図１の斜視図
【図３】上記製造装置の第１の製造条件により形成された未加硫ゴム層を示す概略図
【図４】上記製造装置の第２の製造条件により形成された未加硫ゴム層を示す概略図
【図５】上記製造装置の第３の製造条件により形成された未加硫ゴム層を示す概略図
【図６】上記製造装置の第４の製造条件により形成された未加硫ゴム層を示す概略図
【図７】上記製造装置の第５の製造条件により形成された未加硫ゴム層を示す概略図
【符号の説明】
【００３８】
１        短繊維
２        短繊維入り未加硫ゴム
３        クロスヘッド押出機
４        クロスヘッド
５        芯体
６        中心軸
７        移動手段
８        クロスヘッド本体
９        クロスヘッドダイ
１１        未加硫ゴム層
１２        切断手段
１３        押出機
１４        ゴム流路
１５        未加硫ゴムテープ
１６        回転装置
Ａ        進行方向
Ｂ        中心軸方向
Ｃ        短繊維の配向方向
Ｄ        テープ長さ方向
【図１】
2008162032.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008162032.tif 000005
【図４】
2008162032.tif 000006
【図５】
2008162032.tif 000007
【図６】
2008162032.tif 000008
【図７】
2008162032.tif 000009