(57)【要約】【課題】回転及び前後駆動されるスクリューを用いたとしてもささくれ立ちのないゴムを成形することのできる連続混練ゴム押出成形用ダイを提供すること。【解決手段】回転駆動されると共に前後方向に往復駆動されるスクリュー１２を備えた連続混練押出機に用いられる連続混練ゴム押出成形用ダイ１１であって、ダイ１１から押し出し成形されるゴムの断面形状を規定する成形部１１ｂを備え、この成形部１１ｂの上流側に第１の断面積を有する第１の成形領域１１ｃを形成し、下流側に第１の断面積よりも大きな第２の断面積を有する第２の成形領域１１ｄを形成した。【選択図】    図２
2004174982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されると共に前後方向に往復駆動されるスクリューを備えた連続混練押出機に用いられる連続混練ゴム押出成形用ダイであって、
ダイから押し出し成形されるゴムの断面形状を規定する成形部を備え、この成形部の上流側に第１の断面積を有する第１の成形領域を形成し、下流側に第１の断面積よりも大きな第２の断面積を有する第２の成形領域を形成したことを特徴とする連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項２】
前記第２の成形領域は、前記成形部の出口に面取りを施すことにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項３】
前記第２の断面積は、前記第２の成形領域におけるゴムの流れ方向の所定範囲においては、一定であることを特徴とする請求項１に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項４】
前記成形部の出口に更に面取りを施したことを特徴とする請求項３に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項５】
前記第２の断面積は、上流側から下流側に向けて徐々に大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項６】
前記第１の成形領域及び第２の成形領域は、共に断面形状が円、楕円、円状、楕円状のいずれか１つであり、第２の成形領域のほうが面積が１０％以上大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【請求項７】
前記第１の成形領域及び第２の成形領域は、共に断面形状が正方形、長方形、正方形状、長方形状のいずれか１つであり、第２の成形領域のほうが、高さ方向で１０％、幅方向で５％以上、第１の成形領域よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続混練ゴム押出成形用ダイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動されると共に前後方向に往復駆動されるスクリューを備えた連続混練押出機に用いられる連続混練ゴム押出成形用ダイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続混練押出機として、短軸又は二軸のスクリューと、押し出し先端部に連続混練ゴム押出成形用ダイを備えたものが知られている。成形用ダイは、得ようとするゴムの断面形状を備えた吐出口を有している。種々の断面形状の成形用ダイを用意しておくことで、種々の断面形状のゴムを押し出し成形することができる。かかる連続混練押出機により、連続的に連続混練ゴム押出成形を行うことができる。
【０００３】
また、上記のスクリューは、バレル内で回転駆動するだけでなく、前後方向に往復駆動する構造のものも知られている。例えば、特開２０００−４３０３２号公報に開示される押出し装置がある。かかる構造のスクリューを採用することで、ゴムの混練効率を向上させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−４３０３２号公報、特許請求の範囲の請求項２、［０００８］欄
【発明が解決しようとする課題】
上記の連続混練押出機における課題は、以下の通りである。すなわち、  成形用ダイから押し出し成形されたゴムは、スウェルにより断面形状が少し大きくなる。これは、スクリューにより混練されたゴムは、成形用ダイの成形領域では、かなり圧縮作用を受け、この時の残留応力により、成形用ダイから吐出された直後に形状が大きくなるのである。
【０００５】
そして、スクリューは回転しながらも前後方向にも往復駆動されるようになっているため、これに連動して押し出し成形されたゴムも逆方向に引き戻される。この時、成形用ダイから吐出されたゴムの断面形状は大きくなっているため、ダイリップで剪断作用を受ける。そのため、得られたゴム成形品にささくれ立ちが発生し、品質低下を招く。これを図５に示す。図５において、図番１は成形用ダイ、図番２はバレル、図番３はスクリューを示す。押し出し成形されたゴムを図番４で示し、ゴム４には所定間隔ごとにささくれ４ａ（ただし、実際よりも強調して描いている。）が形成される。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、回転及び前後駆動されるスクリューを用いたとしてもささくれ立ちのないゴムを成形することのできる連続混練ゴム押出成形用ダイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係る連続混練ゴム押出成形用ダイは、
回転駆動されると共に前後方向に往復駆動され、効率良くゴム混練を行うスクリューを備えた連続混練押出機に用いられる連続混練ゴム押出成形用ダイであって、
ダイから押し出し成形されるゴムの断面形状を規定する成形部を備え、この成形部の上流側に第１の断面積を有する第１の成形領域を形成し、下流側に第１の断面積よりも大きな第２の断面積を有する第２の成形領域を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
この構成による連続混練ゴム押出成形用ダイは、成形部を備えており、上流側に第１の断面積を有する第１の成形領域が形成され、下流側に第２の断面積を有する第２の成形領域が形成される。そして、第２の断面積は、第１の断面積よりも大きくなるように設定されている。この断面積の大きな第２の成形領域において、内部応力を緩和することができる。よって、この第２の成形領域を通過した後に成形用ダイの吐出口から押し出し成形されたゴムのスウェルを抑制することができる。その結果、回転及び前後駆動されるスクリューを用いたとしてもささくれ立ちのないゴムを成形することのできる連続混練ゴム押出成形用ダイを提供することができる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態として、前記第２の成形領域は、前記成形部の出口に面取りを施すことにより形成したものがあげられる。
【０００９】
面取りを施すだけの構成であるので、簡単な加工によりささくれ立ちをなくすことができる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態として、前記第２の断面積は、前記第２の成形領域におけるゴム流れ方向の所定範囲においては、一定であるものがあげられる。
【００１１】
所定範囲、一定の第２の断面積とすることにより、内部応力の開放を十分に行うことができる。この場合において、前記成形部の出口に更に面取りを施すことが、より効果的である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態として、前記第２の断面積は、上流側から下流側に向けて徐々に大きくなるように形成されているものがあげられる。
かかる構成により、内部応力を徐々に緩和していくことができる。
【００１３】
本発明の別の好適な実施形態として、前記第１の成形領域及び第２の成形領域は、共に断面形状が円、楕円、円状、楕円状のいずれか１つであり、第２の成形領域のほうが面積が１０％以上大きくなるように設定されているものがあげられる。
【００１４】
成形されるゴムの断面形状は、要求される仕様等により種々の形状が考えられる。断面形状を円、楕円、円状、楕円状とする場合、第２の成形領域の方が面積を１０％以上大きくすれば、ささくれ立ちをなくすことができる。円状・楕円状とは、円・楕円に近い任意の断面形状を含む意味である。
【００１５】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記第１の成形領域及び第２の成形領域は、共に断面形状が正方形、長方形、正方形状、長方形状のいずれか１つであり、第２の成形領域のほうが、高さ方向で１０％、幅方向で５％以上、第１の成形領域よりも大きくなるように設定されているものがあげられる。
【００１６】
断面形状を正方形、長方形、正方形状、長方形状とする場合、上記のように第２の成形領域の大きさを設定することで、成形されるゴムのささくれ立ちをなくすことができる。正方形状・長方形状とは、正方形・長方形に近い任意の断面形状を含む意味である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る連続混練ゴム押出成形用ダイの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、連続混練ゴム押出成形用ダイが使用される連続混練押出機の構成を示す概念図である。図２は、第１実施形態に係る成形用ダイの構成を示す拡大図である。
【００１８】
＜連続混練押出機の構成＞
図１に示すように、連続混練押出機は、円筒形のバレル１０と、バレル内に設けられたスクリュー１２と、成形用ダイ１１とを備えている。スクリュー１２は、スクリュー軸の周りにスクリュー羽根が突設して形成されている。また、スクリュー１２は、スクリュー駆動装置１３により、所定の速度で回転駆動しながら、軸方向（矢印Ａ）に往復駆動される。回転駆動だけでなく、前後方向に往復駆動することで、ゴム材料の混練を効率良く行うことができる。
【００１９】
この連続混練押出機は、非加硫性ゴム組成物（ノンプロゴム）の混練、このノンプロゴムの再混練（リミル）、加硫性ゴム組成物（ファイナルゴム）を製造するための混練、ファイナルゴムの再混練に使用することができる。加硫性ゴム組成物の製造を行う場合には、図１の連続混練押出機は次のような構成となる。
【００２０】
また、上記バレル１０の上面には、基部側（スクリュー駆動装置１３側）と中央部側にゴム供給口１０ａと添加剤供給口１０ｂが各別に設けられる。ゴム供給口１０ａから非加硫性ゴム組成物（原料ゴムに加硫剤と加硫促進剤を除く他の配合剤、例えば補強剤、充填剤、可塑剤等を添加、混練して得られたゴム組成物）が供給される。添加剤供給口１０ｂからは、加硫剤および加硫促進剤が添加される。なお、ゴム供給口１０ａや添加剤供給口１０ｂへ材料を供給するための装置は、公知の構造のものを採用することができる。例えば、本出願人による特開２０００−４３０３２号公報（前述した特許文献１）に開示される構成を採用することができる。また、ゴムの供給形態は、ペレット、ストランド、リボンによるもの等があるが、特定の形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１の構成例では、ホッパーは２つであるが、ホッパーの数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。これは、他の混練を行う場合も同じである。
【００２２】
連続混練押出機の先端部には、成形用ダイ１１が設けられている。この成形用ダイ１１は、導入部１１ａと成形部１１ｂとを備えている。成形部１１ｂは、押し出し成形されるストリップゴムの断面形状に対応した断面形状を有している。導入部１１ａは、バレル１０内で混練されたゴム材料を成形部１１ｂへと導くための空間を有する。そのため、導入部１１ａのスクリュー軸と直交する方向（ゴムの流れ方向）の断面積は、徐々に小さくなるように設定されている。
【００２３】
＜連続混練ゴム押出成形用ダイの構成（第１実施形態）＞
次に、第１実施形態に係る成形用ダイ１１の構成を図２に示す。図２において、成形部１１ｂは、上流側に第１の成形領域１１ｃを形成し、下流側に第２の成形領域１１ｄを形成している。第１の成形領域１１ｃは第１の断面積（ゴムの流れ方向に直交する方向の断面）を有し、第２の成形領域１１ｄは第２の断面積を有する。第２の断面積は第１の断面積よりも大きい。図２の例では、第２の成形領域１１ｄは、成形部１１の出口（吐出口）に面取りを施すことにより形成される。面取りであるので、徐々に第２の断面積が大きくなるように形成されている。例えば、４５゜の傾斜面として形成することができる。なお、各成形領域１１ｃ，１１ｄの断面形状は、特定の形状に限定されるものではなく、種々の形状が考えられる。例えば、面取りの形状については、傾斜面（平面的な削り取り面）に限定されるものではなく、Ｒ面のような曲面状の削り取り面にしてもよい。
【００２４】
このように、第２の成形領域１１ｄを設けることで、成形されるゴムの前後運動による戻りの影響を緩和することができる。成形部１１の吐出口から押し出し成形されたゴムは、内部応力の影響で断面形状が大きくなる（スウェル）が、吐出される前に内部応力を緩和することで、スウェルを抑制することができる。スウェルの抑制により、スクリュー１２の前後方向に伴うゴム表面のささくれ立ちをなくすことができる。
【００２５】
＜連続混練ゴム押出成形用ダイの構成（第２実施形態）＞
次に、成形用ダイの別実施形態を図３に示す。この例でも第１の成形領域１１ｅと第２の成形領域１１ｆが形成されている。第１の成形領域１１ｅは第１の断面積を有しており第１の断面積は変化しない。また、第２の成形領域１１ｆは第１の断面積よりも大きな第２の断面積を有しており、前後のテーパ部１１ｇ，１１ｈを除いては、断面積は変化しない。上流側にあるテーパ部１１ｇにより、第１の断面積から第２の断面積への変化がなめらかになるようにしている。吐出口にあるテーパ部１１ｈは、図２と同様の面取りである。
【００２６】
＜面積比の設定＞
第１・第２の成形領域１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆにおける断面形状であるが、円形や楕円形の断面形状とする場合、第２の断面積は第１の断面積よりも面積が１０％程度大きくなるように設定することが好ましい。１０％未満であるとささくれ立ちをなくすことが難しい。第１の成形領域１１ｃ，１１ｅにおいては、第１の断面積の変化はない。なお第２の断面積の最大値は、成形用ダイ１１の形状により決まる。すなわち、  図２、図３のＢで示す大きさが最大値となる。また、幾何学的に完全な円や楕円でなくてもよく、円状や楕円状（円や楕円に近い形状、長円等の任意の形状）の場合も、上記の設定とすることができる。断面積の比率の設定は、スウェルの大きさを考慮して最適値を決めることができる。
【００２７】
また、断面形状を長方形や正方形とする場合、図４に示すような形状とすることが好ましい。図４は、成形用ダイ１１を正面（ゴムの流れ方向視）から見た形状である。第１の成形領域１１ｅにおいては、少し歪んだ形状の長方形であるが、第２の成形領域１１ｆにおいては、完全な長方形としている。これは、スウェルの大きさに応じて断面形状を決めたものであり、幅方向の周辺、高さ方向の周辺に行くほどスウェルが大きくなるので、寸法も上記周辺に行くほど大きくなるように断面形状を設定している。
【００２８】
断面形状が長方形又は正方形の場合、第１の成形領域１１ｅにおける幅寸法（最も幅が狭い部分の寸法＝中央部の寸法）をＷ、高さ寸法（最も高さが小さくなる部分の寸法＝中央部の寸法）をＨとし、
Ｗ’／Ｗ≧１０５％
Ｈ’／Ｈ≧１１０％
となるように設定するのが好ましい。Ｗ×Ｈはダイリップランドの断面寸法であり、Ｗ’×Ｈ’は、ほぼ成形品の寸法に等しい。Ｗ’×Ｈ’は、スウェルの大きさにしたがって設定することができる。すなわち、スウェルが小さい場合は、完全な長方形に近づき、スウェルが大きい場合は、長方形の歪み度合いが大きくなる。
【００２９】
【実施例】
一般タイヤ配合のゴムを用いて、Ｌ／Ｄ＝１１の連続混練押出機に断面円形の成形用ダイ１１を取り付けて、円柱状のストリップゴムを連続押し出し成形した。なお、図１に示すようにＬはスクリュー１２の長さであり、Ｄはスクリュー１２の外径寸法である。バレル１０の内径（直径）はφ４６ｍｍとし、成形用ダイ１１の第１の成形領域の大きさはφ２０ｍｍである。この吐出口から押し出し成形されたゴムは、スウェルによりφ２４ｍｍとなる。
【００３０】
第２の成形領域を有しない成形用ダイの場合は、ゴムの表面にささくれ立ちが発生し、±０．５ｍｍ程度のばらつきが発生する。一方、図２に示す第２の成形領域を形成した成形用ダイの場合は、ばらつきが±０．３ｍｍに低減し、図３に示す構造の場合は±０．２ｍｍに更に低減する。
【００３１】
＜別実施形態＞
（１）ゴムの押出機の構成は図１のものに限定されるものではない。例えば、スクリューと成形用ダイの間に定量送り出し用のギヤーポンプが設けられた連続混練押出機でもよい。スクリューは１軸ではなく２軸であってもよい。また、ホッパーが１つしかない押出機であってもよく、３つ以上のホッパーを備えた押出機であってもよい。
【００３２】
（２）連続混練ゴム押出成形用ダイから押し出し成形されるゴムの断面形状は、本実施形態で例示したものに限定されるものではなく、その他の断面形状、例えば、異形断面であってもよい。
【００３３】
（３）図２の成形用ダイは、２段階で断面積を変更し、図３の成形用ダイでは、面取り１１ｈを含めると３段階で断面積を変更しているが、これに限定されるものではない。さらに、段階的（４段階以上）に断面積を変更してもよい。また、断面積の変更態様についても段階的に変化させるのではなく、流線型形状として徐々に変化させるようにしてもよい。また、段階的に変更する領域と、徐々に変化させる領域とをいっしょにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続混練ゴム押出成形用ダイが使用される連続混練押出機の構成を示す概念図
【図２】第１実施形態に係る成形用ダイの構成を示す拡大図
【図３】第２実施形態に係る成形用ダイの構成を示す拡大図
【図４】ダイの吐出口の正面図
【図５】従来技術において押し出し成形されたゴムのささくれ立ちを示す図
【符号の説明】
１０      バレル
１１      成形用ダイ
１１ｂ    成形部
１１ｃ，１１ｅ    第１の成形領域
１１ｄ，１１ｆ    第２の成形領域
１２      スクリュー
【図１】
2004174982.tif 000003
【図２】
2004174982.tif 000004
【図３】
2004174982.tif 000005
【図４】
2004174982.tif 000006
【図５】
2004174982.tif 000007