(57)【要約】【課題】押出機用スクリューのフライトの吐出口と口金の開口部との位置関係に起因するゴム成形品のゲージ変動を抑制する。【解決手段】押出機１０に用いられるスクリュー１２のフライト２０を、スクリュー軸１２ａのホッパー１３側の外周面に始端２１ａを有し、口金１５側の外周面に終端２１ｂを有する主フライト２１と、上記スクリュー軸１２ａのホッパー１３側よりも下流側の外周面で、上記主フライト２１により形成されたスクリュー１２の溝部１２ｂにそれぞれ始端２２ａ，２３ａを有し、口金１５側の外周面にそれぞれ終端２２ｂ，２３ｂを有する第１及び第２の副フライト２２，２３とから構成するとともに、軸方向からみたときの上記各フライト２１，２２，２３の終端２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの位置が周方向に互いにずれた位置になるように、上記各フライト２１，２２，２３を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機のシリンダに回転可能に支持されて、上記押出機のシリンダの後部に設けられたホッパー口から供給される、ロールで熱入れされたゴム材を搬送し、このゴム材を、上記シリンダの先端部に取付けられた口金から予め設定された断面形状に成形して押出す押出機用スクリューにおいて、上記スクリューはスクリュー軸の外周面に螺旋状に形成されたフライトを複数備えており、上記各フライトのうちの少なくとも２つのフライトは、上記スクリューを軸方向からみたときの上記口金側の終端位置が周方向に互いに異なっていることを特徴とする押出機用スクリュー。
【請求項２】
上記スクリューのフライトは、上流側である上記ホッパー口側では１条フライト構造を有し、下流側である上記口金側では多条フライト構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の押出機用スクリュー。
【請求項３】
スクリューの上流側から下流側にかけてフライトの条数が増加していることを特徴とする請求項２に記載の押出機用スクリュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム材を成形して押出す押出機に用いられるスクリューに関するもので、特に、ゲージ変動の少ないゴム成形品を製造するためのスクリューの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤトレッド、サイドウォールなどの決められた断面形状が要求されるゴム部材を作製する場合には、スクリューを用いた押出機が使用されている。例えば、タイヤトレッドの押出工程においては、練り上げられたトレッド用配合ゴム材を熱入れロールで加熱して軟らかくし、これを、図５に示すような、押出機５０のホッパー５１に供給し、スクリュー５２により上記ゴム材をシリンダ５３の先端側に搬送し、シリンダ５３の先端側に取付けられたヘッド５４の口金５５の開口部５５ａから押出機５０の外部に押出すことにより、上記ゴム材を予め設定された断面形状に成形し、その後冷却して必要長さに切断するようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８６８２３号公報
【特許文献２】特開２００４−９４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記スクリュー５２の軸の外周面には螺旋状の羽根部（以下、フライトという）５２Ｆが形成されており、このフライト５２Ｆにより、上記ゴム材が上記スクリュー５２の上流側であるホッパー５１側から下流側である口金５５側に搬送される。この搬送されたゴム材は、上記フライト５２Ｆの上記口金５５側の端部である終端５２ａに隣接する溝部５２ｂから上記口金５５方向に吐出される。以下、スクリュー５２の溝部５２ｂの上記終端５２ａにより開口して上記搬送されたゴム材を吐出する部分を当該フライト５２Ｆの吐出口Ｐと呼ぶ。
図６（ａ）〜（ｄ）は、フライト５２Ｆの吐出口Ｐの位置とヘッド５４の口金５５の開口部５５ａとの位置関係を示す図で、上記スクリュー５２を軸方向からみたときに、上記吐出口Ｐよりも９０度回転した位置Ｑ及び上記吐出口Ｐよりも２７０度回転した位置Ｓが上記口金５５の開口部５５ａに一致した場合にはゴム材が吐出しにくくなる。その結果、図６（ａ），（ｃ）の下側の図に示すように、押出されたゴム成形品５６では、左右の厚さｄL，ｄRの差が少ない。これに対して、図６（ｂ），（ｄ）に示すように、上記吐出口Ｐが上記口金５５の開口部５５ａに一致した場合には、ゴム材が吐出しやすくなるので、上記吐出口Ｐからゴム材が勢いよく押出される。しかしながら、フライト５２Ｆの上記口金５５の開口部５５ａに一致したもう一方の位置（上記吐出口Ｐよりも１８０度回転した位置）Ｒでは、上記吐出口Ｐに比較して、ゴム材が吐出しにくいので、図６（ｂ），（ｄ）の下側の図に示すように、押出されたゴム成形品５６にゲージ変動が発生してしまう。具体的には、図６（ｂ）では、ゴム成形品５６の吐出口Ｐ側である左側の厚さｄLが厚く、上記吐出口Ｐ側と反対側である右側の厚さｄRが薄くなり、図６（ｄ）では、右側の厚さｄRが厚く左側の厚さｄLが薄くなる。
【０００４】
上記フライト５２Ｆとしては、１条フライトもしくは２条フライトなどが一般に使用されている。押出し時の脈動数は、上記フライト５２Ｆの数（条数）で決まる。この脈動は押出物のゲージ変動を発生させるため、これが精密押出しにおいては、品質上の問題点となっている。そこで、フライト数を増やして上記吐出口Ｐの回転の周波数を高くして、上記ゲージ変動を抑制することも考えられるが、フライト数を増やすと、ゴムが噛み込み難いだけでなく、ゴム材の搬送経路が長くなってしまうため、押出し能力が低下してしまうといった問題点がある。
そこで、スクリューのフライト構造として、上流側では１条フライトとし、下流側では２条フライトとすることも考えられるが、下流側を２条フライトとしても、上記スクリューを軸方向からみたときの吐出口の位置は同じである。すなわち、下流側を２条フライトとしても口金５５の開口部５５ａと吐出口Ｐとの位置関係は変わらないので、上記口金５５の開口部５５ａとの位置関係に起因するゲージ変動を十分に抑制することは困難であった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、押出機に用いられるスクリューのフライトの吐出口と口金の開口部との位置関係に起因するゲージ変動を抑制することのできる押出機用スクリュー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】
【０００６】
本願の請求項１に記載の発明は、押出機のシリンダに回転可能に支持されて、上記押出機のシリンダの後部に設けられたホッパー口から供給される、ロールで熱入れされたゴム材を搬送し、このゴム材を、上記シリンダの先端部に取付けられた口金から予め設定された断面形状に成形して押出す押出機用スクリューにおいて、上記スクリューはスクリュー軸の外周面に螺旋状に形成されたフライトを複数備えており、上記各フライトのうちの少なくとも２つのフライトは、上記スクリューを軸方向からみたときの上記口金側の終端位置が周方向に互いに異なっていることを特徴とする。これにより、スクリューの先端側にてゴム材を口金方向に吐出させる吐出口の数が増えるので、口金の開口部との位置関係で生じる押出し時の脈動に起因するゲージ変動の大きさを低減することができ、安定した断面寸法を有するゴム成形品を得ることができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の押出機用スクリューであって、上記スクリューのフライトは、上流側である上記ホッパー口側では１条フライト構造を有し、下流側である上記口金側では多条フライト構造を有していることを特徴とする。一般に、フライト数が多いとゲージ変動は少なくなるが、噛み込み領域（ホッパーから投入されたゴム材をフライトで噛み込んでシリンダとスクリューとの間の空間に送り込む領域）ではフライト数が多いと、ゴム材の噛み込みがうまくいかない恐れがある。そこで、押出機用スクリューを上記の構成とすれば、噛み込み不良を防止しつつ、ゲージ変動を少なくできる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の押出機用スクリューであって、スクリューの上流側から下流側にかけてフライトの条数が増加していることを特徴とする。これにより、上流側では１回転当りにフライトが進む距離であるリードを短くしてゴム材を効率良く下流側に送るようにできるとともに、下流側ではフライトの回転の周波数が高くなりゲージ変動を少なくできるので、ゲージ変動の少ないゴム成形品を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係る押出機用スクリューを備えた押出機１０の概要を示す模式図で、図２はスクリュー１２の先端側の斜視図である。各図において、１１は容器であるシリンダ、１２は上記シリンダ１１内に回転可能に装着されたスクリュー、１３は図示しない熱入れロールで加熱されたゴム材をシリンダ１１内に投入するためのホッパー、１４は上記シリンダ１１の先端側に設けられたヘッド、１５はこのヘッド１４の先端側に取付けられた口金である。上記口金１５には、上記スクリュー１２により当該口金１５から押出されるゴム材を必要とされる所定の断面形状に成形するための開口部１５ａが設けられている。また、この口金１５は、押出物の種類により交換可能なように、上記ヘッド１４に対して着脱可能に取付けられている。
本例のスクリュー１２のフライト２０は、スクリュー軸１２ａに螺旋状に形成された１つの主フライト２１と第１及び第２の副フライト２２，２３とを備えている。主フライト２１はスクリュー軸１２ａのホッパー１３側に始端２１ａを有し、口金１５側に終端２１ｂを有している。第１の副フライト２２は、上記スクリュー軸１２ａのホッパー１３側よりも所定距離だけ下流側で、上記主フライト２１により形成されるスクリュー１２の溝部１２ｂに始端２２ａを有している。この第１の副フライト２２の終端２２ｂの位置は、スクリュー１２の軸方向では上記主フライト２１の終端２１ｂと同じ位置で、かつ、周方向では上記主フライト２１の終端２１ｂの位置から１２０度回転した位置にある。また、第２の副フライト２２は、スクリュー軸１２ａの上記第１の副フライト２２の始端２２ａよりもホッパー１３側に始端２３ａを有している。この第２の副フライト２３の終端２３ｂの位置は、軸方向では上記主フライト２１の終端２１ｂ及び上記第１の副フライト２２の終端２２ｂと同じ位置で、かつ、周方向では上記第１の副フライト２２の終端２２ｂの位置から更に１２０度回転した位置にある。
すなわち、本例のスクリュー１２は、同図の符号１２Ａで示す、ホッパー１３のシリンダ１１の入り口にかかる箇所であるホッパー口１３ｓの直下を含む領域が主フライト２１から成る１条フライトであり、同図の符号１２Ｂで示す、上記領域１２Ａよりも下流側の領域１２Ｂが上記主フライト２１と上記第１及び第２の副フライト２２，２３とから成る３条フライトとなっている。上記領域１２Ａは、ホッパー１３から投入されたゴム材をフライト２０で噛み込んでシリンダ１１とスクリュー１２との間の空間に送り込む領域（噛み込み領域）で、上記領域１２Ｂは上記送り込まれたゴム材を圧縮しながら搬送する搬送領域である。
また、本例のスクリュー１２では、図２（ａ）にも示すように、軸方向からみたときの上記主フライト２１の終端２１ｂの位置と上記第１の副フライト２２の終端２２ｂの位置と上記第２の副フライト２３の終端２３ｂの位置とが周方向に互いに１２０度ずつずれた位置になるように、上記主フライト２１と上記第１及び第２の副フライト２２，２３とが形成されている。これにより、上記フライト２０は、上記主フライト２１の上記終端２１ｂとこの主フライト２１よりも周方向に１２０度ずれた位置にある第１の副フライト２２との間に形成された第１の吐出口Ｐ１と、上記第１の副フライト２２の上記終端２２ｂとこの第１の副フライト２２よりも周方向に１２０度ずれた位置にある第２の副フライト２３との間に形成された第２の吐出口Ｐ２と、上記第２の副フライト２３の上記終端２３ｂとこの第２の副フライト２３よりも周方向に１２０度ずれた位置にある上記主フライト２１との間に形成された第３の吐出口Ｐ３の３個の吐出口を有することになる。
また、図２（ｂ）に示すように、上記第２の吐出口Ｐ２は上記第１の吐出口Ｐ１に対して、スクリュー１２の回転方向とは逆方向に１２０度ずれた位置に配置されており、上記第３の吐出口Ｐ３は上記第２の吐出口Ｐ２に対して、スクリュー１２の回転方向とは逆方向に１２０度ずれた位置に配置されている。なお、図２（ｂ）の符号１５ａは、上述した口金１５の開口部で、スクリュー１２の回転時には、本例では、スクリュー１２の軸方向からみたときに、上記主フライト２１の終端２１ｂと上記第１の副フライト２２の終端２２ｂと上記第２の副フライト２３の終端２３ｂとが、互いに１２０度の位相でずれながら、上記開口部１５ａの位置に一致するように回転する。
【０００８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、スクリュー１２の軸方向からみたときの、上記フライト２０の第１〜第３の吐出口Ｐ１〜Ｐ３の位置とヘッド１４の口金１５に形成された開口部１５ａとの位置関係を示す図で、図３（ａ）に示すように、上記主フライト２１の終端２１ｂにより形成される第１の吐出口Ｐ１が上記口金１５の開口部１５ａに来たときには、上記第１の副フライト２２の終端２２ｂにより形成される第２の吐出口Ｐ２と上記第２の副フライト２３の終端２３ｂにより形成される第３の吐出口Ｐ３とは上記第１の吐出口Ｐ１にたいしてそれぞれ±１２０度ずれた位置にある。したがって、下流側から送られてきたゴム材は全て上記第１の吐出口Ｐ１からのみ押出されるのではなく、上記第２及び第３の吐出口Ｐ２，Ｐ３からも押出される。その結果、図３（ｄ）に示すように、押出されたゴム成形品２４では左右の厚さｄL，ｄRの差が少なくなる。すなわち、ゲージ変動が小さくなる。また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、上記第２の吐出口Ｐ２（もしくは上記第３の吐出口Ｐ３）が上記口金１５の開口部１５ａに来たときには、ゴム材は上記第２の吐出口Ｐ２（もしくは上記第３の吐出口Ｐ３）と上記第２の吐出口Ｐ２よりも±１２０度ずれた位置にある上記第１の吐出口Ｐ１及び上記第３の吐出口Ｐ３（もしくは上記第２の吐出口Ｐ２）から吐出されるので、この場合も、図３（ｄ）に示すように、押出されたゴム成形品２４のゲージ変動は小さくなる。すなわち、主フライト２１の終端２１ｂにより形成される第１の吐出口Ｐ１とは異なる位置に別の吐出口（ここでは、上記第１及び第２の吐出口Ｐ２，Ｐ３）を設けるようにすれば、口金１５の開口部１５ａとの位置関係に起因するゲージ変動を抑制することができる。
また、本例のスクリュー１２は、上記のように、噛み込み領域１２Ａが主フライト２１から成る１条フライトで、搬送領域１２Ｂが３条フライトとなっている。上記噛み込み領域１２Ａのフライト数が多いと、ゴム材の噛み込みがうまくいかない恐れがあるが、本例では、上記噛み込み領域１２Ａを１条フライトとしているので、噛み込み不良を防止することができる。一方、上記搬送領域１２Ｂを３条フライトとして、ゴムの流れを円滑にするようにしているので、ゲージ変動を抑制することができる。
【０００９】
このように、本実施の形態によれば、ゴム部材を押出成形する押出機１０に用いられるスクリュー１２のフライト２０を、スクリュー軸１２ａのホッパー１３側の外周面に始端２１ａを有し、口金１５側の外周面に終端２１ｂを有する主フライト２１と、上記スクリュー軸１２ａのホッパー１３側よりも所定距離だけ下流側の外周面で、上記主フライト２１により形成されたスクリュー１２の溝部１２ｂにそれぞれ始端２２ａ，２３ａを有し、口金１５側の外周面にそれぞれ終端２２ｂ，２３ｂを有する第１及び第２の副フライト２２，２３とから構成するとともに、軸方向からみたときの上記主フライト２１の終端２１ｂの位置と、上記第１の副フライト２２の終端２２ｂの位置と、上記第２の副フライト２３の終端２３ｂの位置とが周方向に互いにずれた位置になるように、上記主フライト２１と上記第１及び第２の副フライト２２，２３とを形成することにより、上記フライト２０に互いに異なる位置に開口する３つの吐出口Ｐ１〜Ｐ３を設けるようにしたので、口金１５の開口部１５ａとの位置関係に起因するゴム成形品２４のゲージ変動を確実に抑制することができる。
また、上記フライト２０の噛み込み領域１２Ａを１条フライトとし、この噛み込み領域１２Ａよりも下流側の搬送領域１２Ｂを３条フライトとしたので、噛み込み不良を防止することができるとともに、ゴムの流れを円滑にできるので、ゲージ変動を更に抑制することができる。
【００１０】
なお、上記実施の形態では、噛み込み領域１２Ａよりも下流側に第１及び第２の副フライト２２，２３を設けたが、図４に示すように、第１の副フライト２２だけを設けてもよい。
あるいは、更に、副フライトの数を増やして副フライトを４つ以上としてもよい。なお、この場合にも、軸方向からみたときの副フライトの終端の位置と主フライト２１の終端２１ｂの位置とが異なるように（軸方向からみたときの終端の位置が重ならないように）、上記複数の副フライトを形成するようにする必要がある。
このように、吐出口の数を更に増やすようにすれば、吐出口と口金１５の開口部１５ａとの位置関係に起因するゲージ変動を更に抑制することができる。また、フライト２０の条数を増加させる場合には、スクリュー１２の搬送方向に向かって徐々にその条数を増加させることが好ましい。これにより、ゴムの流れに影響を与えることなく、フライトを追加できる。
また、フライト２０の条数が増えるとフライト１枚当たりにかかる圧力が少なくて済むので、フライトの厚さを薄くしてゴム材の流路を広げてゴムの流れを円滑にすることができ、ゲージ変動を更に抑制することができる。
また、軸方向からみたときの主フライト２１の終端２１ｂの位置と副フライトの終端の位置との周方向のずれ角は必ずしも１２０度に限るものではない。すなわち、必ずしも吐出口を周方向に等分に配置する必要はなく、上記ずれ角もしくは吐出口の周方向の位置は、スクリュー１２の回転数やゴム材の温度などの押出条件により適宜決定される。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、フライトの吐出口と口金の開口部との位置関係に起因するゲージ変動を抑制することができるので、形状寸法の安定したゴム押出し品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本最良の形態に係る押出機の構成を示す図である。
【図２】本最良の形態に係る押出機用スクリューの部分拡大図である。
【図３】本発明による押出機用スクリューの作用を説明するための図である。
【図４】本発明による押出機用スクリューの他の構成を示す図である。
【図５】従来の押出機の構成を示す図である。
【図６】吐出口の位置とゲージ変動の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０  押出機、１１  シリンダ、１２  スクリュー、１２Ａ  噛み込み領域、
１２Ｂ  搬送領域、１２ａ  スクリュー軸、１２ｂ  溝部、１３  ホッパー、
１３ｓ  ホッパー口、１４  ヘッド、１５  口金、１５ａ  口金の開口部、
２０  フライト、２１  主フライト、２１ａ  主フライトの始端、
２１ｂ  主フライトの終端、２２  第１の副フライト、
２２ａ  第１の副フライトの始端、２２ｂ  第１の副フライトの終端、
２３  第２の副フライト、２３ａ  第２の副フライトの始端、
２３ｂ  第２の副フライトの終端、２４  ゴム成形品、Ｐ１〜Ｐ３  吐出口。
【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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