(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短繊維入りゴムシートをその短繊維を押出方向と直角な方向に配向させて形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置であって、
スクリュ押出機本体と、
該スクリュ押出機本体に連結されかつスクリュ押出機本体からの短繊維入りゴムを柱状体として押し出す吐出口を有する第１のヘッドと、
該第１のヘッドとの間に、前記柱状体をその軸心に直角に向き換えし、この柱状体により、この柱状体と同心な円盤状シートを形成する円盤成形間隙を前記第１のヘッドとの間に形成する第２のヘッドとを具え、
前記円盤状シートの外周縁を周方向に複数箇所切断して該円盤状シートを複数の帯状シートに分割する切断手段と、
前記分割された各帯状シートを巻き取り装置に案内する案内ローラを有する案内手段とを設けるとともに、
前記円盤成形間隙は、吐出口が開口する前記第１のヘッド前端の端面と、第２のヘッド後端の端面とからなり、端面間が互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、該円盤成形間隙は、前記端面の外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口を具えることを特徴とする短繊維入りゴムシートの押出形成装置。
【請求項２】
前記吐出口の直径Ｄ１は、前記円盤成形間隙の直径Ｄ２の１／３倍以下であることを特徴とする請求項１記載の短繊維入りゴムシートの押出形成装置。
【請求項３】
前記円盤成形間隙の隙間ｄは０．５〜１０．０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の短繊維入りゴムシートの押出形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、短繊維が押出方向と直角な方向に配向する短繊維入りゴムシートを効率良く形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
例えば、空気入りタイヤでは、所望のタイヤ性能をうるために、短繊維をタイヤ軸方向に配向させたゴム補強層を設ける場合があり、このとき前記ゴム補強層は、図６（Ａ）に示すように、短繊維ｆを長さ方向と直角な向き（即ち巾方向）に配向させた帯状のゴムシートｇ１をタイヤ周方向に周回することにより形成される。
【０００３】
ところが、図６（Ｂ）に示すように、カレンダーロールやローラヘッド押出機等によって連続的に押出成形される一般的なゴムシートｇ２では、ゴム中の短繊維ｆは、ゴム流れによって押出し方向（長さ方向）に沿って配向する。従って、このゴムシートｇ２をゴム補強層に使用する場合には、ゴムシートｇ２をいったん所定巾ｗで切断し、各切断片ｇ２ａをその非切断縁ｅ、ｅ間で再度連結し直すことが必要となるなど、製造効率が非常に悪いものとなる。
【０００４】
そこで、図６（Ｃ）に示すように、押出機によって押出成形されるチューブ状体ｇ３を、螺旋状にカットしていくことにより帯状のゴムシートｇ３ａに展開することが提案されている。しかし、かかる場合には、カットを精度良く行うことが難しく、又複雑な構造のカット手段が必要となる。又螺旋状にカットしていくため、ゴムシートｇ３ａは、厳密には短繊維ｆが巾方向に対してやや傾斜した配向のものとなるなど、巾方向に配向する高品質のゴムシートが得られないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、装置構造を簡易としながらも、短繊維が巾方向に配向する高品質の短繊維入りゴムシートを、効率良く形成しうる短繊維入りゴムシートの押出形成装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、
短繊維入りゴムシートをその短繊維を押出方向と直角な方向に配向させて形成する短繊維入りゴムシートの押出形成装置であって、
スクリュ押出機本体と、
該スクリュ押出機本体に連結されかつスクリュ押出機本体からの短繊維入りゴムを柱状体として押し出す吐出口を有する第１のヘッドと、
該第１のヘッドとの間に、前記柱状体をその軸心に直角に向き換えし、この柱状体により、この柱状体と同心な円盤状シートを形成する円盤成形間隙を前記第１のヘッドとの間に形成する第２のヘッドとを具え、
前記円盤状シートの外周縁を周方向に複数箇所切断して該円盤状シートを複数の帯状シートに分割する切断手段と、
前記分割された各帯状シートを巻き取り装置に案内する案内ローラを有する案内手段とを設けるとともに、
前記円盤成形間隙は、吐出口が開口する前記第１のヘッド前端の端面と、第２のヘッド後端の端面とからなり、端面間が互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、該円盤成形間隙は、前記端面の外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口を具えることを特徴としている。
【０００７】
又請求項２の発明では、前記吐出口の直径Ｄ１は、前記円盤成形間隙の直径Ｄ２の１／３倍以下であることを特徴としている。
【０００８】
又請求項３の発明では、前記円盤成形間隙の隙間ｄは０．５〜１０．０ｍｍであることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の短繊維入りゴムシートの押出形成装置を示す側面図、図３はそのヘッドを拡大して示す断面図で、図２はヘッドの正面図である。
【００１０】
図１〜３において、短繊維入りゴムシートの押出形成装置１（以下、押出形成装置１という）は、スクリュ押出機本体２と、該スクリュ押出機本体２からの短繊維入りゴムＧを柱状体Ｇａとして押し出す第１のヘッド３と、前記柱状体Ｇａを同心な円盤状シートＧｂに押出成形する円盤成形間隙４を前記第１のヘッド３との間に形成する第２のヘッド５と、前記円盤状シートＧｂの外周縁Ｂを周方向に切断して複数の帯状シートＧｃに分割する切断手段６と、各帯状シートＧｃを巻き取り装置（図示しない）に案内する案内手段７とを具えて構成している。
【００１１】
なお前記スクリュ押出機本体２は、ゴム投入口９Ａを設けたシリンダ９内に、スクリュー軸１０を収納した周知構造をなす。そして電動機Ｍにより前記スクリュー軸１０を駆動させることにより、投入される短繊維入りゴムＧを混練しながらシリンダ９前端で開口する押出し口１１から押し出す。
【００１２】
又前記第１のヘッド３は、図２に示す如く、前記シリンダ９にフランジ止めされるブロック状をなし、その前端に、前記押出し口１１からの短繊維入りゴムＧを柱状体Ｇａとして押し出す吐出口１２を形成している。なお吐出口１２と押出し口１１との間は、前記押出し口１１から断面積を漸減させながら先細状にのびる案内流路１３によって導通している。
【００１３】
次に、前記第２のヘッド５は、前記第１のヘッド３の前端に、支持手段１４を介して着脱自在に取り付き、前記第１のヘッド３前端の端面３Ｓと、第２のヘッド５後端の端面５Ｓとの間に円盤成形間隙４を形成する。
【００１４】
ここで、図２にも明らかのように、前記吐出口１２が開口する前記第１のヘッド３の前記端面３Ｓと、第２のヘッド５の後端の端面５Ｓは、互いに平行に向かい合う同心かつ同径の円形平面であって、この端面３Ｓ、５Ｓ間の円盤状スペースとして前記円盤成形間隙４が形成される。なお該円盤成形間隙４は、前記吐出口１２と同心に導通するとともに、前記端面３Ｓ、５Ｓの外周縁に沿って周方向に連続してのびる環状口４Ａで開口している。
【００１５】
従って、図４に略示するように、吐出口１２から柱状体Ｇａとして前方に押し出される短繊維入りゴムＧは、いったん前記端面５Ｓに当接して軸心Ｊと直角な向きに向き変えするとともに、前記円盤成形間隙４内を半径方向外方に向かって放射状に広がりながら押し出される。これによって、円盤成形間隙４内に、前記柱状体Ｇａと同心な円盤状シートＧｂが形成される。
【００１６】
このとき、短繊維入りゴムＧ内の短繊維ｆは、同図に示す如く、前記柱状体Ｇａにおいては、前方に向く押出し方向に配向している。しかし、円盤成形間隙４内では、短繊維入りゴムＧは、周方向に引き延ばされながら半径方向外方に押し出される。その結果、円盤状シートＧｂにおいては、短繊維ｆは、この周方向への引き延ばしによって向き変えし、軸心Ｊから離れるに従いその配向を半径方向から周方向へと変化させる。
【００１７】
なお円盤状シートＧｂの外周縁Ｂにおいて、短繊維ｆを周方向に確実に配向させるためには、前記吐出口１２の直径Ｄ１を、前記円盤成形間隙４の直径Ｄ２の１／３倍以下とするのが好ましく、１／３倍を越えると配向が不十分となる恐れが生じる。なお直径Ｄ１が直径Ｄ２の１／３より必要以上に小さいと、当装置が大きくなって設備投資の不必要な損失を招くとともに取り扱い性を損ねることとなる。
【００１８】
又本例では、前記吐出口１２からの短繊維入りゴムＧが、半径方向外方に向かって放射状に向き変えするのを円滑化するとともに、全体のボリューム配分を調整するために、前記端面５Ｓに、吐出口１２に向かって円錐状に突出する同心な突起部１５を設けている。この突起部１５の突出高さｈとしては、前記円盤成形間隙４の隙間ｄの０．５〜１．２倍が好ましく、又そのテーパ角αは、９０〜１５０°が好ましい。
【００１９】
又本例では、前記円盤成形間隙４内でのゴム流れを乱さないように、前記端面３Ｓ、５Ｓは、前記突起部１５以外は凹凸のない平滑面で形成している。
【００２０】
又前記支持手段１４は、図５に示すように、本例では、前記第２のヘッド５の外周面から半径方向外側に立上がる基体１７Ａと、この基体１７Ａから折れ曲がり前記環状口４Ａを横切ってのびるアーム部１７Ｂとを有するＬ字状の支持金具１７を具える。又前記アーム部１７Ｂの後端部分に設ける取り付け口１７Ｂ１には、前記第１のヘッド３の頭部３Ａ後端と係止することにより第２のヘッド５を固定する楔状の係止金具１８が着脱自在に挿入保持される。さらに本例では、前記アーム部１７Ｂの後端部分に、前記端面３Ｓ、５Ｓの間の芯ズレなどを調節することにより円盤状シートＧｂの厚さ不均一を調整するボルト調整金具１９を取り付けている。なお支持手段１４では、前記支持金具１７を第１のヘッド３に形成することもできる。
【００２１】
ここで、第２のヘッド５は、前記円盤成形間隙４内に、ある程度の短繊維入りゴムＧが充填された時点では、このゴムＧの内圧によって前記間隔ｄが広がる向きに強く押圧される。そのため、前記係止金具１８が第１のヘッド３の頭部３Ａ後端と係止することのみで、従来的なスパイダ金具を用いるこのなく、第２のヘッド５は前記間隔ｄを有して固定されうる。
【００２２】
しかし、円盤成形間隙４内にゴムＧがある程度充填されるまでの押出し初期においては、押圧力が過小であり、従って、前記隙間ｄを有して第２のヘッド５を保持するために、前記環状口４Ａに、前記隙間ｄに相当する厚さのスペーサを周方向に例えば４〜８箇所仮置きし、円盤成形間隙４内にゴムＧが充分に充填された時点で、このスペーサを取り除いている。これによって、円盤状シートＧｂの厚さを全体に亘って均一化している。しかし、これだけでは調整しきれない場合もあり、本例では、前記ボルト調整金具１９及び楔状の係止金具１８を用いて、微調整を行っている。
【００２３】
次に、前記切断手段６は、前記円盤状シートＧｂの外周縁Ｂを周方向に複数箇所切断することにより、この外周縁Ｂの外側において前記円盤状シートＧｂを複数の帯状シートＧｃに分割する切断刃６Ａを具える。この切断刃６Ａは、前記支持金具１７の形成位置に夫々設けられ、本例では、支持金具１７の側面に沿って取り付けられる好ましい場合を例示している。なお切断刃６Ａとして、本例では板状のナイフを例示しているが、前記環状口４Ａを横切るものであればワイヤ状（糸を含む）のものも採用しうる。
【００２４】
このように、切断刃６Ａによって分割された各帯状シートＧｃは、前記環状口４Ａから半径方向外方に向かって押し出されるため、帯状シートＧｃ、Ｇｃ間には、隙間Ｋ（図３、４に示す）が形成される。そして、前記支持金具１７のアーム部１７Ｂが、この隙間Ｋを通ることにより、各帯状シートＧｃは支持手段１４との接触が防止される。
【００２５】
次に、前記案内手段７は、図４に示すように、前記分割された各帯状シートＧｃを、巻き取り装置（図示しない）に案内する案内ローラ７Ａを具える。この案内ローラ７Ａは、図５のごとく前記支持金具１７の形成位置に夫々設けられる。本例では、案内ローラ７Ａの一端が、前記支持金具１７の側面に、ボールジョイント等の自在継ぎ手２０を介して、自在な向きに傾斜可能に一端支持されている。
【００２６】
なお巻き取り装置としては、巻き取りリールを有する周知構造の種々のものが使用できる。
【００２７】
このように、本実施形態の押出形成装置１は、短繊維が巾方向に配向する短繊維入りの帯状シートＧｃを、第１、第２のヘッド３、５を用いた一連の押出成形によって自動的に形成しうるため、該帯状シートＧｃの製造効率を大幅に高めることができる。又短繊維の配向方向を巾方向に正確に合わせることができ、かつ帯状シートＧｃの巾も安定するなど、帯状シートＧｃの品質を向上しうる。
【００２８】
さらに押出形成装置１は、構造が簡易であり、又装置の小型化に貢献できる。特に、押出形成装置１は、小径な柱状体Ｇａから円盤状シートＧｂを形成するため、装置の小型化に有利であり、又この小型化によって前記円盤成形間隙４の隙間ｄのバラツキが少なくなるため、帯状シートＧｃの厚さも均一化でき品質のさらなる向上が図りうる。
【００２９】
又この押出形成装置１は、厚さ０．５〜１０．０ｍｍの範囲の帯状シートＧｃの形成に好適に採用しうる。即ち、前記隙間ｄを０．５〜１０．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００３０】
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、本発明は図示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うる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、装置構造を簡易かつ小型としながらも、短繊維が巾方向に配向する高品質の短繊維入りゴムシートを、効率良く形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押出形成装置の一実施例を示す側面図である。
【図２】そのヘッドを拡大して示す断面図である。
【図３】ヘッドを拡大して示す正面図である。
【図４】本発明の作用効果を説明する短繊維入りゴムのゴム流れを概念的に説明する斜視図である。
【図５】支持手段を、切断手段及び案内手段とともに説明する斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
２      スクリュ押出機本体
３      第１のヘッド
４      円盤成形間隙
５      第２のヘッド
６      切断手段
７      案内手段
７Ａ    案内ローラ
１２    吐出口
ｆ      短繊維
Ｇ      短繊維入りゴム
Ｇａ    柱状体
Ｇｂ    円盤状シート
Ｇｃ    帯状シート
Ｊ      柱状体の軸心
【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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