(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシリンダと、このシリンダ内に配置されるスクリューと、このシリンダの先端に設置されるヘッドと、このヘッドの先端部に配置され押出口を有するダイとを備えたゴム押出装置において、
前記押出口の前端面から前方へ突出した位置に先端があり、この先端から前記シリンダ側に向かって少なくとも前記ダイの押出流路の内部まで延在する整流体と、この整流体の先端よりも前方で、かつ、この整流体の先端近傍に配置されている押圧機構とを備え、前記押圧機構が前記押出口からのゴム押出物を挟む位置に対向して配置されている接触部を有し、前記押出流路の内面と前記整流体とのすき間に、前記スクリューにより押し出されたゴムを通過させて前記押出口から前記ゴム押出物を押し出し、前記ゴム押出物の対向する表面に前記接触部が接触しつつ、前記ゴム押出物の押出方向に移動して前記ゴム押出物を押圧した状態にする構成にしたことを特徴とするゴム押出装置。
【請求項２】
前記整流体の前記押出口の前端面からの前記シリンダ側に向かう延在長さが１０ｍｍ以上である請求項１に記載のゴム押出装置。
【請求項３】
前記整流体が板状である請求項１または２に記載のゴム押出装置。
【請求項４】
前記押圧機構が、前記ゴム押出物を挟む位置に周面を対向させて配置されている一対のローラであり、前記接触部が前記一対のローラの周面である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。
【請求項５】
前記押圧機構が、前記ゴム押出物を挟む位置に搬送面を対向させて配置されている一対のベルトコンベヤであり、前記接触部が前記一対のベルトコンベヤの搬送面である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出装置。
【請求項６】
前記接触部を冷却する冷却手段を備え、この冷却手段により冷却した前記接触部によって前記ゴム押出物を冷却する構成にした請求項１〜５のいずれかに記載のゴム押出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム押出装置に関し、さらに詳しくは、簡易な構成でありながら、ゴム押出物の押出方向の収縮を抑制し、収縮しない状態になるまでに要する時間を短縮するとともに、後工程でのゴム押出物の使用に悪影響が生じないようにしたゴム押出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ等のゴム製品を製造する際には、ゴム押出装置によって未加硫ゴムを押出す押出し工程がある。ゴム押出装置では、内設されたスクリューによって未加硫ゴムを可塑化し、先端のダイに形成された押出口から押し出すことにより、所定形状に型付けされたゴム押出物にする。このゴム押出物は、冷却後に所定長さに切断される。ゴムは粘弾性特性を有するので、押出し工程での歪をエネルギーとして内部に溜め込み、これが原因となって切断した後、主に、押出し方向に収縮（シュリンク）する。収縮が過大になると、予め設定された寸法との差異が大きくなり、後工程で支障が生じるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決する方法は、従来、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、押出機の下流側に配置した振動装置によって、ゴム押出物に振動を与えてゴムの収縮速度を早くする。このようにしてゴム押出物を十分に収縮させることにより、後工程での収縮を防止している。
【０００４】
その他の対策として、押出機の下流側に複数の搬送コンベヤを直列に配置して、下流の搬送コンベヤ程、搬送速度を遅く設定する方法が知られている。この方法では、搬送コンベヤを乗り移る際にゴム押出物を強制的に収縮させることにより、後工程での収縮を防止している。しかしながら、これら従来の対策では、装置が大掛かりになるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４４０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構成でありながら、ゴム押出物の押出方向の収縮を抑制し、収縮しない状態になるまでに要する時間を短縮するとともに、後工程でのゴム押出物の使用に悪影響が生じないようにしたゴム押出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明のゴム押出装置は、筒状のシリンダと、このシリンダ内に配置されるスクリューと、このシリンダの先端に設置されるヘッドと、このヘッドの先端部に配置され押出口を有するダイとを備えたゴム押出装置において、前記押出口の前端面から前方へ突出した位置に先端があり、この先端から前記シリンダ側に向かって少なくとも前記ダイの押出流路の内部まで延在する整流体と、この整流体の先端よりも前方で、かつ、この整流体の先端近傍に配置されている押圧機構とを備え、前記押圧機構が前記押出口からのゴム押出物を挟む位置に対向して配置されている接触部を有し、前記押出流路の内面と前記整流体とのすき間に、前記スクリューにより押し出されたゴムを通過させて前記押出口から前記ゴム押出物を押し出し、前記ゴム押出物の対向する表面に前記接触部が接触しつつ、前記ゴム押出物の押出方向に移動して前記ゴム押出物を押圧した状態にする構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記押出流路の内面と前記整流体とのすき間に、前記スクリューにより押し出されたゴムを通過させることにより、このゴムは押出流路の内面および整流体の表面と接触しつつ押出口から押し出されることになる。このゴムの押出流路の内面および整流体の表面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。これら部分は、押出口から押し出された際に、この歪に起因して押出方向に伸びる挙動を示すので、結果的にゴム押出物の収縮を抑えることができる。しかも、整流体を押出口の前端面から突出させているので、ゴム押出物のゴムには押出方向と直交する方向の歪を最大限に残留させることができ、これに伴って、ゴム押出物の収縮を抑える効果が増大する。即ち、大掛かりな構造を必要とすることなく、整流体を設けた簡易な構成でありながら、押出し直後からゴム押出物の押出方向の収縮を抑制できる。これにより、ゴム押出物が収縮しない状態になるまでに要する時間を短縮することが可能になる。
【０００９】
一方、整流体を押出口の前端面から突出させることにより、ゴム押出物が整流体によって分割された状態になるリスクが高くなる。そこで本発明では、ゴム押出物が分割された状態になったとしても、押圧機構を構成する接触部がゴム押出物の対向する表面に接触してゴム押出物を押圧した状態にすることで、ゴム押出物が分割した状態のままになることを防止できる。これにより、後工程において、ゴム押出物が分割された状態になっていて、そのままでは使用できない等の悪影響が生じることを回避できる。しかも、接触部はゴム押出物に接触しつつ、ゴム押出物の押出方向に移動するので、整流体によるゴム押出物の収縮抑制効果を低減させることもない。
【００１０】
ここで、例えば、前記整流体の前記押出口の前端面からの前記シリンダ側に向かう延在長さが１０ｍｍ以上である仕様にする。この仕様によれば、整流体の表面に接触するゴムの部分に対して、押出方向と直交する方向の歪を十分に与えることができる。そのため、ゴム押出物の押出方向の収縮を抑制するには有利になる。
【００１１】
前記整流体は例えば板状にする。板状の整流体にすることで通過するゴムに対する抵抗が過大になることを防止できるので、ゴムを円滑に押出し易くなる。
【００１２】
前記押圧機構としては例えば、前記ゴム押出物を挟む位置に周面を対向させて配置されている一対のローラを用いて、前記接触部を前記一対のローラの周面にする。或いは、前記押圧機構として前記ゴム押出物を挟む位置に搬送面を対向させて配置されている一対のベルトコンベヤを用いて、前記接触部を前記一対のベルトコンベヤの搬送面にすることもできる。
【００１３】
前記接触部を冷却する冷却手段を備え、この冷却手段により冷却した前記接触部によって前記ゴム押出物を冷却する構成にすることもできる。この構成によれば、押出直後にゴム押出物を冷却できるので、後工程でのゴム押出物の冷却時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のゴム押出装置を平面視で例示する説明図である。
【図２】図１のダイを正面視で例示する説明図である。
【図３】図１のヘッド周辺を側面断面視で例示する説明図である。
【図４】本発明のゴム押出装置によって押し出した直後のゴム押出物の状態を側面断面視で例示する説明図である。
【図５】押圧機構によりゴム押出物を押圧する状態を側面断面視で例示する説明図である。
【図６】本発明のゴム押出装置の別の実施形態を平面視で例示する説明図である。
【図７】図６のヘッド周辺を側面断面視で例示する説明図である。
【図８】従来のゴム押出装置によって押し出した直後のゴム押出物の状態を側面断面視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のゴム押出装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図３に例示する本発明のゴム押出装置１は、筒状のシリンダ２と、シリンダ２の内部に配置されるスクリュー４と、シリンダ２の先端に設置されるヘッド３とを備えている。ヘッド３の先端にはダイ５が取り付けられている。ダイ５には押出口６が形成されていている。このゴム押出装置１はさらに、整流体８と、押圧機構として機能する２つのローラ１０とを備えている。図１、図３ではゴム押出物Ｒを仮想線（二点鎖線）で示している。
【００１７】
整流体８の先端８ａは押出口６の前端面から前方へ突出した位置にあり、整流体８の後端８ｂはシリンダ２側に向かって少なくともダイ５の押出流路７の内部の位置にある。即ち、整流体８は、押出口６の前端面から前方へ突出した位置からシリンダ２側に向かって少なくともダイ５の押出流路７の内部まで延在している。
【００１８】
この実施形態の整流体８は平板状であるが、板状の他、円柱状は円錐状、角錐状など様々な形状を採用することができる。整流体８の押出口６の前端面から前方への突出長さａは例えば１０ｍｍ以上であり、突出長さａの上限値は例えば１００ｍｍ程度であるが、これに限定されずに２００ｍ程度にすることもできる。
【００１９】
整流体８の押出口６の前端面からのシリンダ２側に向かう延在長さｂは１０ｍｍ以上にすることが好ましい。この整流体８は、整流体８から下方に延びる接続部９を介してダイ５に固定されていて、ダイ５およびヘッド３に形成された押出流路７に跨って延在している。整流体８は、ダイ５に形成された押出流路７のみに延在させることもできるが、ダイ５およびヘッド３に形成された押出流路７の内部に設置するとよい。延在長さｂの上限値は例えば１００ｍｍ程度であるが、これに限定されずに２００ｍｍ程度にすることもできる。
【００２０】
この実施形態では、１枚の平板状の整流体８が板厚方向を押出口６の厚さ方向に向けて配置されて、押出口６の幅方向中央部に配置されている。押出流路７と整流体８との幅方向のすき間ｗ、ｗは１０ｍｍ以上である。左右のすき間ｗ、ｗは異ならせることもできるが同じにするとよい。押出流路７と整流体８との厚さ方向のすき間ｔ１、ｔ２はそれぞれ０．５ｍｍ以上である。上下のすき間ｔ１、ｔ２は異ならせることもできるが同じにするとよい。
【００２１】
上下に配置された２つのローラ１０は、整流体８の先端８ａよりも前方で、かつ、整流体８の先端近傍に配置されている。互いのローラ１０の周面１０ａは、押出口６から押し出されるゴム押出物Ｒを挟む位置に対向して配置された状態になっている。それぞれのローラ１０の周面１０ａは、ゴム押出物Ｒの対向する表面に接触する接触部となる。それぞれのローラ１０は円滑にフリー回転する状態に構成することも、ゴム押出物Ｒの押出速度と同等の周面速度で回転駆動される構成にすることもできる。
【００２２】
この実施形態では、下側に配置されているローラ１０は、一定位置に固定されている。上側に配置されているローラ１０は、ギャップ調整機構１２によって上下移動可能に保持されている。上側のローラ１０が上下移動することで、互いのローラ１０の対向する周面１０ａどうしのギャップｇ（最短距離）を変化させることができる。周面１０ａどうしのギャップｇを変化させることができれば他の構造を用いることもできる。このギャップｇは、例えば、押出口６の厚さ方向の寸法と同じ大きさに設定する。
【００２３】
このローラ１０の支持軸は、内部に冷却水が流通する冷却手段１３になっている。この冷却手段１３によって周面１０ａが冷却される構造になっている。冷却された周面１０ａの温度は、押出直後のゴム押出物Ｒよりも低温であり、例えば、３０℃〜５０℃程度である。周面１０ａを冷却することができれば、他の構造を用いることもできる。尚、ギャップ調整機構１２や冷却手段１３は任意で設けることができる。上側のローラ１０の支持軸は、ギャップ調整機構１２によって軸支されている。
【００２４】
生産ラインでこのゴム押出装置１によってゴム押出物Ｒを押し出す際には、所定量の未加硫ゴムおよび配合剤をシリンダ２内に投入する。これら材料は回転するスクリュー４により混合、混練される。混合、混練された未加硫のゴムＲ１は、ある程度柔らかくなって（可塑化されて）押出口６から押出口６の断面形状に型付けされて、未加硫のゴム押出物Ｒとしてシート状に押し出される。例えば、所定形状に形成されたタイヤトレッドゴムなどのゴム押出物Ｒが、このゴム押出装置１による押し出し方法によって製造される。
【００２５】
この際に、スクリュー４により前方に押し出されたゴムＲ１が、押出流路７と整流体８の間のすき間を通過して押出口６から押し出される。即ち、スクリュー４によってシリンダ２側から押し出されたゴムＲ１は、押出流路７の内面および整流体８の表面と接触しつつ押出口６から板状のゴム押出物Ｒとして押し出される。ゴム押出物Ｒは、一対のローラ１０の間を通過して、後工程に搬送される。
【００２６】
ここで、整流体８を備えていない図８に例示する従来のゴム押出装置では、ゴム押出物Ｒは、押出流路７の内面に接触しつつ押出口６から押出される。この際に、押出流路７の内面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。本発明の発明者は、従来のゴム押出装置による多数のゴム押出物Ｒの形状を観察、分析することにより、図８に例示するように、この歪が残留した部分は、押し出された際に、この歪に起因して先端方向（押出方向）に伸びる挙動を示すことを知得した。
【００２７】
そのため、ゴム押出物Ｒの先端部は、外周部分が相対的に先端方向（押出方向）に突出し、断面中央部が相対的に後方に窪んだ形状になる。即ち、ゴム押出物Ｒを押出す直前に押出方向と直交する方向に歪を残留させると、押出後にその部分が押出方向に伸び、これに伴って、収縮しようとする断面中央部の収縮を抑制する。本発明はこの原理を利用している。
【００２８】
本発明のゴム押出装置１では図４に例示するように、押出流路７の内面および整流体８の表面と接触する部分には、押出方向と直交する方向の歪が残留する。この歪が残留した部分が、押し出された際に、この歪に起因して押出方向に伸びる挙動を示すので、従来に比して、押出方向に伸びる部分が増大する。その結果、収縮しようとする断面中央部の収縮が抑制されて、全体として、ゴム押出物Ｒの収縮が抑制されることになる。
【００２９】
しかも、本発明では、整流体８を押出口６の前端面から前方に突出させているので、ゴム押出物Ｒのゴムには押出方向と直交する方向の歪を最大限に残留させることができる。これに伴って、ゴム押出物Ｒの収縮を抑える効果を最大限に増大させることができる。
【００３０】
それ故、本発明のゴム押出装置１によれば、大掛かりな構造を必要とすることなく、整流体８を設けた簡易な構成でありながら、押出し直後からゴム押出物Ｒの押出方向の収縮を抑制することが可能になる。これにより、ゴム押出物Ｒが収縮しない状態になるまでに要する時間を短縮することが可能になる。
【００３１】
整流体８の押出口６の前端面から前方への突出長さａが１０ｍｍ程度であれば、整流体８によって一時的に分割されたゴムＲ１は、押し出された流れのなかで、分割された後ですぐに分割面どうしが自然に接合して一体化する。即ち、整流体８によって分割された未加硫ゴムのスウェル（広がろうとする性質）によって、ゴム押出物Ｒの分割面どうしが自動的に接合する。それ故、ゴム押出物Ｒはそのまま製造ラインの次工程に送って使用することができる。
【００３２】
一方で、突出長さａが大きい程、整流体８によるゴム押出物Ｒの収縮抑制効果は大きくなる。ところが、突出長さａが過大になると未加硫ゴムのスウェルだけでは、整流体８によって一時的に分割されたゴムＲ１を接合して一体化することができなくなる。即ち、ゴム押出物Ｒが整流体８によって分割された状態のままになるリスクが高くなる。ゴム押出物Ｒが分割された状態のままになると、後工程では、そのままゴム押出物Ｒを使用できない等の悪影響が生じる。
【００３３】
本発明では、この問題を解決するために押圧機構として機能するローラ１０を設けている。このゴム押出装置１では、ゴム押出物Ｒが分割された状態になったとしても、図５に例示するようにローラ１０の周面１０ａがゴム押出物Ｒの対向する表面に接触してゴム押出物Ｒを押圧した状態にすることで、分割面が接合されるので、ゴム押出物Ｒが分割した状態のままになることを防止できる。
【００３４】
しかも、周面１０ａはゴム押出物Ｒに接触しつつ、ゴム押出物Ｒの押出方向に移動する。したがって、ゴム押出物Ｒに接触する周面１０ａが、ゴム押出物Ｒに対して押出方向の歪みを与えることはほとんどない。それ故、整流体８によるゴム押出物Ｒの収縮抑制効果を低減させることもない。
【００３５】
尚、対向する周面１０ａどうしのギャップｇが過小であると、ゴム押出物Ｒが過剰に変形して整流体８によるゴム押出物Ｒの収縮抑制効果が低減する可能性がある。そこで、対向する周面１０ａどうしのギャップｇを適切に設定して、ゴム押出物Ｒを変形させない程度の押圧力（例えば、０．５ＭＰａ程度）によってゴム押出物Ｒを押圧するとよい。
【００３６】
この実施形態では冷却手段１３を備えているので、冷却手段１３により冷却した周面１０ａによって、押出直後のゴム押出物Ｒを積極的に冷却しつつ押圧できる。ゴム押出物Ｒは通常、後工程において冷却されるので、冷却手段１３を設けることで、後工程でのゴム押出物Ｒの冷却時間を短縮できるというメリットがある。
【００３７】
整流体８の延在長さｂを１０ｍｍ以上にすると、整流体８の表面に接触するゴムの部分に対して、押出方向と直交する方向の歪を十分に与えることができる。そのため、ゴム押出物Ｒの押出方向の収縮を抑制するには有利になる。適切な延在長さｂは例えば、１０ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００３８】
整流体８を板状にすることで通過するゴムＲ１に対する抵抗が過大になることを防止できるので、ゴムＲ１を円滑に押出し易くなる。平板状の整流体８は、相対的に面積が大きい平面が押出流路７の相対的に面積が大きい内面に対向するように、押出流路７の延設方向に沿った向きに延在させる。例えば、断面四角形状の押出流路７の場合は断面四角形状の整流体８を使用し、断面円形状の押出流路７の場合は断面円形状の整流体８を使用して、押出流路７と整流体８の断面形状どうしは同じ形状（相似形状）にする。
【００３９】
また、押出流路７の断面積に対して整流体８の断面積が過大になると、ゴムに対する抵抗が過大になり、ゴム温度が高くなり過ぎる、或いは、整流体８に過大な外力が作用する等の問題が生じる。そのため、押出流路７の断面積に対する整流体８の断面積が占める割合は４０％以下が好ましく、より好ましくは５％〜３０％、さらに好ましくは５％〜２０％にする。
【００４０】
複数の整流体８を設けることもできる。この場合、押出流路７の断面視で、整流体８の表面と押出流路７の内面との最大離間距離、隣り合う整流体８どうしの最大離間距離が１００ｍｍ以下になるように配置にすることが好ましい。具体的には、押出口６が幅寸法３００ｍｍ、高さ寸法５０ｍｍの長方形状の場合、押出流路７には例えば幅寸法１０ｍｍ、高さ寸法５ｍｍの３つの整流体８を幅方向に配置し、互いの幅方向間隔、最も右側の整流体８と押出口６の右内面、最も左側の整流体８と押出口６の左内面がそれぞれ等間隔になるようにすることが好ましい。
【００４１】
図６、７に例示するゴム押出装置１の別の実施形態は、先の実施形態とは押圧機構の仕様のみが異なっている。図６ではゴム押出物Ｒを仮想線（二点鎖線）で示している。この実施形態では、一対のベルトコンベヤ１１を押圧機構として機能させている。
【００４２】
上下に配置された２つのベルトコンベヤ１１は、整流体８の先端８ａよりも前方で、かつ、整流体８の先端近傍に配置されている。互いのベルトコンベヤ１１の搬送面１１ａは、押出口６から押し出されるゴム押出物Ｒを挟む位置に対向して配置された状態になっている。それぞれのベルトコンベヤ１１の搬送面１１ａは、ゴム押出物Ｒの対向する表面に接触する接触部となる。それぞれのベルトコンベヤ１１はフリーに回転走行する状態に構成することも、ゴム押出物Ｒの押出速度と同等の搬送速度で回転駆動される構成にすることもできる。
【００４３】
この実施形態では、下側に配置されているベルトコンベヤ１１は、一定位置に固定されている。上側に配置されているベルトコンベヤ１１は、支持プーリ１３に接続されたギャップ調整機構１２によって上下移動可能に保持されている。上側のベルトコンベヤ１１が上下移動することで、互いのベルトコンベヤ１１の対向する搬送面１１ａどうしのギャップｇ（最短距離）を変化させることができる。搬送面１１ａどうしのギャップｇを変化させることができれば他の構造を用いることもできる。このギャップｇは、例えば、押出口６の厚さ方向の寸法と同じ大きさに設定する。
【００４４】
このベルトコンベヤ１１の支持プーリは内部には冷却水が流通する冷却手段１３になっている。この冷却手段１３によって搬送面１１ａが冷却される構造になっている。冷却された搬送面１１ａの温度は、押出直後のゴム押出物Ｒよりも低温であり、例えば、３０℃〜５０℃程度である。搬送面１１ａを冷却することができれば、他の構造を用いることもできる。上側のベルトコンベヤ１１の支持プーリは、ギャップ調整機構１２によって軸支されている。
【００４５】
この実施形態の使用方法は、先の実施形態と実質的に同じであり、同様の効果を得ることができる。即ち、ゴム押出物Ｒが分割された状態になったとしても、それぞれの搬送面１１ａがゴム押出物Ｒの対向する表面に接触してゴム押出物Ｒを押圧した状態にする。これによって分割面が接合されるので、ゴム押出物Ｒが分割した状態のままになることを防止できる。
【００４６】
また、搬送面１１ａはゴム押出物Ｒに接触しつつ、ゴム押出物Ｒの押出方向に移動するので、ゴム押出物Ｒに対して押出方向の歪みを与えることはほとんどない。それ故、整流体８によるゴム押出物Ｒの収縮抑制効果を低減させることもない。
【００４７】
押圧機構としてベルトコンベヤ１１（搬送面１１ａ）を用いると、ローラ１０（周面１０ａ）を用いる場合に比して、ゴム押出物Ｒの表面との接触面積を大きくすることができる。これに伴い、冷却手段１３によってゴム押出物Ｒをより冷却し易くなる。
【００４８】
また、ベルトコンベヤ１１を用いると、ローラ１０を用いる場合に比して、押出口６により近い位置でゴム押出物Ｒを挟むとともに、より長い間、ゴム押出物Ｒを押圧し易くなる。これにより、ゴム押出物Ｒが押出口６から押し出されて押圧機構によって挟んで押圧されるまでの間に、自重で変形することを防止するには有利になる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ゴム押出装置
２  シリンダ
３  ヘッド
４  スクリュー
５  ダイ
６  押出口
７  押出流路
８  整流体
８ａ  先端
８ｂ  後端
９  接続部
１０  ローラ（押圧機構）
１０ａ  周面（接触部）
１１  ベルトコンベヤ（押圧機構）
１１ａ  搬送面（接触部）
１２  ギャップ調整部
１３  冷却手段
Ｒ  ゴム押出物
Ｒ１  ゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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