WO2018221219A1 - ゴム押出機及びそのスクリュー - Google Patents

Abstract

未加硫ゴムの生産性が低下することなく、未加硫ゴム内の揮発成分を効率よく除去し得るゴム押出機を提供する。　未加硫ゴムＧを混練しながら押し出すためのゴム押出機１である。未加硫ゴムＧを投入するための投入口５と未加硫ゴムＧを吐出するための吐出口６とを有するバレル２と、バレル２内に配されかつ未加硫ゴムＧを押し出すためのスクリュー３と、バレル２内の空気を吸引するためのベント４とを含んでいる。スクリュー３は、未加硫ゴムＧの押出量を局部的に制限するダム部７と、投入口５からダム部７までの第１スクリュー部８と、ダム部７から吐出口６までの第２スクリュー部９とを有している。第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１は、スクリュー３の全有効ねじ長さＬの５０％以上である。

Description

ゴム押出機及びそのスクリュー

　本発明は、未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機及びそのスクリューに関する。

　未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機として、スクリューを有するゴム押出機が知られている。従来のスクリューを有するゴム押出機は、投入口から投入された未加硫ゴムを、スクリューで混練しながら吐出口から吐出する。

　一般的に未加硫ゴム内には、揮発成分が含まれている。未加硫ゴム内に揮発成分が多く残存していると、ゴム押出機から吐出された未加硫ゴムが加硫成形される際に、当該揮発成分が気化し、最終製品の性能不良や破損等の原因となる気泡が多数発生するという問題があった。

　そこで、下記特許文献１では、スクリューにダム部を設け、当該ダム部を通過した未加硫ゴム内の揮発成分を除去するためのベントを含むゴム押出機を提案している。

特開２００５－１６１８０８号公報

　上記特許文献１のゴム押出機は、ダム部において未加硫ゴムを薄く引き延ばすことで、未加硫ゴム内の揮発成分を気化し、当該揮発成分を除去し易い状態にしている。しかしながら、特許文献１のゴム押出機では、ダム部により未加硫ゴムの押出量が規制されるため、その生産性が大幅に低下するという問題があった。

　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、未加硫ゴムの生産性が低下することなく、未加硫ゴム内の揮発成分を効率よく除去し得るゴム押出機及びそのスクリューを提供することを主たる目的としている。

　本発明は、未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機であって、前記未加硫ゴムを投入するための投入口と前記未加硫ゴムを吐出するための吐出口とを有するバレルと、前記バレル内に配されかつ前記未加硫ゴムを押し出すためのスクリューと、前記バレル内の空気を吸引するためのベントとを含み、前記スクリューは、前記未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、前記投入口から前記ダム部までの第１スクリュー部と、前記ダム部から前記吐出口までの第２スクリュー部とを有し、前記第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、前記スクリューの全有効ねじ長さＬの５０％以上であることを特徴とする。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第１スクリュー部の前記有効ねじ長さＬ１は、前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬの６０％以下であるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２は、前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬの３５％以上であるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬと前記スクリューの外径Ｄとの比Ｌ／Ｄは、１６～２４であるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第１スクリュー部の前記有効ねじ長さＬ１と前記第１スクリュー部の外径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は、８～１２であるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第２スクリュー部は、少なくとも前記ベントが形成される位置に対応する部分が、１条ねじスクリューで形成されるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第２スクリュー部は、前記ダム部から前記吐出口に向かって、前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２の３０％～１００％の範囲が、１条ねじスクリューで形成されるのが望ましい。

　本発明に係るゴム押出機において、前記第１スクリュー部は、２条ねじスクリューで形成されるのが望ましい。

　本発明は、未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機用のスクリューであって、前記未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、前記ダム部より前記未加硫ゴムの押出方向の上流側に位置する第１スクリュー部と、前記ダム部より前記未加硫ゴムの押出方向の下流側に位置する第２スクリュー部とを有し、前記第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、前記第１スクリュー部、前記ダム部及び前記第２スクリュー部を含む全有効ねじ長さＬの５０％以上であることを特徴とする。

　本発明に係るスクリューにおいて、前記第２スクリュー部は、前記ダム部から前記下流側に向かって、前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２の３０％～１００％の範囲が、１条ねじスクリューで形成されるのが望ましい。

　本発明のゴム押出機は、未加硫ゴムを投入するための投入口と未加硫ゴムを吐出するための吐出口とを有するバレルと、バレル内に配されかつ未加硫ゴムを押し出すためのスクリューと、バレル内の空気を吸引するためのベントとを含んでいる。このようなゴム押出機は、未加硫ゴムを混練しながら押し出すことができるとともに、バレル内を減圧することができ、未加硫ゴム内の揮発成分を効率よく除去することができる。

　本発明のゴム押出機のスクリューは、未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、投入口からダム部までの第１スクリュー部と、ダム部から吐出口までの第２スクリュー部とを有している。このようなスクリューは、ダム部において未加硫ゴムを薄く引き延ばし、未加硫ゴム内の揮発成分を気化し、当該揮発成分を除去し易い状態にすることができる。

　本発明のゴム押出機において、第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、スクリューの全有効ねじ長さＬの５０％以上である。このようなスクリューは、第１スクリュー部における未加硫ゴムの搬送力を向上させ、その結果、ダム部の未加硫ゴムの押出量を増加させることができる。このため、本発明のゴム押出機は、未加硫ゴムの生産性を低下させることなく、未加硫ゴム内の揮発成分を効率よく除去することができる。

　本発明のスクリューは、未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、ダム部より未加硫ゴムの押出方向の上流側に位置する第１スクリュー部と、ダム部より未加硫ゴムの押出方向の下流側に位置する第２スクリュー部とを有している。このようなスクリューは、ダム部において未加硫ゴムを薄く引き延ばし、未加硫ゴム内の揮発成分を気化し、当該揮発成分を除去し易い状態にすることができる。

　本発明のスクリューにおいて、第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、第１スクリュー部、ダム部及び第２スクリュー部を含む全有効ねじ長さＬの５０％以上である。このようなスクリューは、第１スクリュー部における未加硫ゴムの搬送力を向上させ、その結果、ダム部の未加硫ゴムの押出量を向上させることができる。このため、本発明のスクリューを用いたゴム押出機は、未加硫ゴムの生産性を低下させることなく、ゴム押出機に設けられたベントにより、未加硫ゴム内の揮発成分を効率よく除去することができる。

本発明のゴム押出機の一実施形態を示す断面図である。 他の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。 さらに他の実施形態のゴム押出機を示す断面図である。

　以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
　図１は、本実施形態のゴム押出機１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態のゴム押出機１は、未加硫ゴムＧを混練しながら上流側Ａから下流側Ｂに向けて押し出している。ゴム押出機１は、略円筒状のバレル２と、バレル２内に配されたスクリュー３と、バレル２内の空気を吸引するためのベント４とを含んでいるのが望ましい。

　バレル２は、例えば、未加硫ゴムＧの押出方向の上流側Ａから下流側Ｂにかけて、略一定の内径ｄを有している。バレル２は、上流側Ａの円周部に、未加硫ゴムＧを投入するための投入口５を有するのが望ましい。また、バレル２は、下流側Ｂの端部に、未加硫ゴムＧを吐出するための吐出口６を有するのが望ましい。

　スクリュー３は、バレル２内の未加硫ゴムＧを押し出すためのものである。スクリュー３は、スクリュー軸３ａと、スクリュー軸３ａからスクリュー３の径方向外側に突出する螺旋翼３ｂとを含んでいるのが望ましい。スクリュー軸３ａは、例えば、バレル２の上流側Ａに位置する駆動装置Ｍにより駆動される。

　本実施形態のスクリュー３は、所定の全有効ねじ長さＬと所定の外径Ｄとを有している。ここで、スクリュー３の全有効ねじ長さＬは、螺旋翼３ｂが形成されている範囲の上流側Ａの端部から下流側Ｂの端部までの軸方向長さである。また、スクリュー３の外径Ｄは、螺旋翼３ｂの最大外径である。

　スクリュー３の全有効ねじ長さＬとスクリュー３の外径Ｄとの比Ｌ／Ｄは、好ましくは、１６～２４である。比Ｌ／Ｄが１６より小さいと、未加硫ゴムＧを適切に搬送できず、投入口５から未加硫ゴムＧがあふれるおそれがある。逆に、比Ｌ／Ｄが２４より大きいと、ねじりトルクが大きくなり、スクリュー３が破損するおそれがある。

　本実施形態のスクリュー３は、未加硫ゴムＧの押出量を局部的に制限するダム部７と、ダム部７より上流側Ａの第１スクリュー部８と、ダム部７より押出方向の下流側Ｂの第２スクリュー部９とを有している。このようなスクリュー３は、ダム部７において未加硫ゴムＧを薄く引き延ばし、未加硫ゴムＧ内の揮発成分を気化し、当該揮発成分を除去し易い状態にすることができる。

　本実施形態の第１スクリュー部８は、バレル２の投入口５からダム部７までの領域に位置している。また、本実施形態の第２スクリュー部９は、ダム部７からバレル２の吐出口６までの領域に位置している。

　本実施形態のスクリュー軸３ａは、ダム部７、第１スクリュー部８及び第２スクリュー部９を、一体的に連結している。また、本実施形態の螺旋翼３ｂは、第１スクリュー部８に位置する第１螺旋翼８ａと、第２スクリュー部９に位置する第２螺旋翼９ａとを含んでいる。

　第１螺旋翼８ａは、例えば、所定のリード角θ１を有し、スクリュー軸３ａの軸方向にずれながら周方向に連続して形成されている。このような第１螺旋翼８ａは、バレル２内の未加硫ゴムＧを、投入口５からダム部７に向かって混練しながら押し出すことができる。

　第１スクリュー部８の外径Ｄ１は、第１螺旋翼８ａの外径である。本実施形態では、第１スクリュー部８の外径Ｄ１は、スクリュー３の外径Ｄに等しい。第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１と第１スクリュー部８の外径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は、好ましくは、８～１２である。比Ｌ１／Ｄ１が８より小さいと、未加硫ゴムＧを適切に搬送できず、投入口５から未加硫ゴムＧがあふれるおそれがある。逆に、比Ｌ１／Ｄ１が１２より大きいと、後述する第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２が相対的に小さくなり、第２スクリュー部９付近に位置するベント４が未加硫ゴムＧで閉塞されるおそれがある。

　第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１は、第１螺旋翼８ａが形成されている範囲の軸方向長さ、すなわち、ダム部７から第１螺旋翼８ａの上流側Ａの端部までの軸方向長さである。第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１は、スクリュー３の全有効ねじ長さＬの５０％以上であるのが好ましい。第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１をスクリュー３の全有効ねじ長さＬの５０％以上とすることで、第１スクリュー部８における未加硫ゴムＧの搬送力が大幅に向上し、その結果、ダム部７の未加硫ゴムＧの押出量を増加させることができる。このため、ゴム押出機１は、未加硫ゴムＧの生産性を低下させるおそれがない。

　また、第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１は、スクリュー３の全有効ねじ長さＬの６０％以下であるのが好ましい。第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１をスクリュー３の全有効ねじ長さＬの６０％以下とすることで、後述する第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２が相対的に大きくなり、第２スクリュー部９付近に位置するベント４が未加硫ゴムＧで閉塞されるおそれがない。

　第２螺旋翼９ａは、例えば、所定のリード角θ２を有し、スクリュー軸３ａの軸方向にずれながら周方向に連続して形成されている。このような第２螺旋翼９ａは、バレル２内の未加硫ゴムＧを、ダム部７から吐出口６に向かって混練しながら押し出すことができる。

　本実施形態の第２スクリュー部９のリード角θ２は、第１スクリュー部８のリード角θ１より大きい。このため、第２スクリュー部９は、ダム部７を通過した未加硫ゴムＧを、効率よく吐出口６へ押し出すことができ、第２スクリュー部９付近に位置するベント４が未加硫ゴムＧで閉塞され難くすることができる。

　第２スクリュー部９の外径Ｄ２は、第２螺旋翼９ａの外径である。本実施形態では、第２スクリュー部９の外径Ｄ２は、第１スクリュー部８の外径Ｄ１に等しく、かつ、スクリュー３の外径Ｄに等しい。

　また、第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２は、第２螺旋翼９ａが形成されている範囲の軸方向長さ、すなわち、ダム部７から第２螺旋翼９ａの下流側Ｂの端部までの軸方向長さである。第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２は、スクリュー３の全有効ねじ長さＬの３５％以上であるのが好ましい。第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２をスクリュー３の全有効ねじ長さＬの３５％以上とすることで、第２スクリュー部９付近に位置するベント４が未加硫ゴムＧで閉塞されるおそれがない。

　なお、本実施形態のスクリュー３の全有効ねじ長さＬは、第１スクリュー部８の有効ねじ長さＬ１と、第２スクリュー部９の有効ねじ長さＬ２と、ダム部７の軸方向長さＬ３との和である。

　本実施形態のダム部７は、スクリュー軸３ａの外径を大きくしたものが例示されている。ダム部７の態様は、これに限定されず、未加硫ゴムＧの押出量を局部的に制限するものであれば、周知の種々の態様が採用され得る。

　本実施形態のベント４は、バレル２に形成されたベント口４ａと、真空ポンプ４ｂと、ベント口４ａと真空ポンプ４ｂとを接続する接続管４ｃとを含んでいる。このようなベント４は、バレル２内を負圧にすることができ、バレル２内の空気を吸引することができる。

　ベント口４ａは、ダム部７の下流側Ｂで、ダム部７に隣接して設けられるのが望ましい。このようなベント口４ａを含むベント４は、ダム部７で薄く引き延ばされた未加硫ゴムＧの揮発成分を、効率よく除去することができる。

　図２は、他の実施形態のゴム押出機１Ａを示す断面図である。上記実施形態と実質的に同一の要素は、同一の符号が付され、その説明が省略される。図２に示されるように、この実施形態のゴム押出機１Ａは、略円筒状のバレル２と、バレル２内に配されたスクリュー３Ａと、バレル２内の空気を吸引するためのベント４とを含んでいる。

　この実施形態のスクリュー３Ａは、未加硫ゴムＧの押出量を局部的に制限するダム部７と、ダム部７より上流側Ａの第１スクリュー部８Ａと、ダム部７より押出方向の下流側Ｂの第２スクリュー部９Ａとを有している。

　この実施形態の第１スクリュー部８Ａは、２条ねじスクリューで形成されている。第１スクリュー部８Ａの有効ねじ長さＬ１は、スクリュー３Ａの全有効ねじ長さＬの５０％～６０％であるのが好ましい。このような第１スクリュー部８Ａは、未加硫ゴムＧをダム部７に向かって安定して押し出すことができ、未加硫ゴムＧの第１スクリュー部８Ａでの圧力を一定に保つことができる。

　この実施形態の第２スクリュー部９Ａは、少なくともベント４が形成される位置に対応する部分が、１条ねじスクリューで形成されている。このような第２スクリュー部９Ａは、未加硫ゴムＧを吐出口６に向かって効率よく押し出すことができ、粘度の高い未加硫ゴムＧであっても、ベント４が未加硫ゴムＧで閉塞されるおそれがない。

　図３は、さらに他の実施形態のゴム押出機１Ｂを示す断面図である。上記実施形態と実質的に同一の要素は、同一の符号が付され、その説明が省略される。図３に示されるように、この実施形態のゴム押出機１Ｂは、略円筒状のバレル２と、バレル２内に配されたスクリュー３Ｂと、バレル２内の空気を吸引するためのベント４とを含んでいる。

　なお、図１及び図２においては、理解を容易にするために、スクリュー３の外径Ｄ方向の寸法を誇張して示されていたが、図３では、スクリュー３Ｂの全有効ねじ長さＬとスクリュー３Ｂの外径Ｄとの比Ｌ／Ｄが１６の場合が示されている。

　この実施形態のスクリュー３Ｂは、未加硫ゴムＧの押出量を局部的に制限するダム部７と、ダム部７より上流側Ａの第１スクリュー部８Ｂと、ダム部７より押出方向の下流側Ｂの第２スクリュー部９Ｂとを有している。

　この実施形態の第１スクリュー部８Ｂは、２条ねじスクリューで形成されている。第１スクリュー部８Ｂの有効ねじ長さＬ１は、スクリュー３Ｂの全有効ねじ長さＬの５０％～６０％であるのが好ましい。このような第１スクリュー部８Ｂは、未加硫ゴムＧをダム部７に向かって安定して押し出すことができ、未加硫ゴムＧの第１スクリュー部８Ｂでの圧力を一定に保つことができる。

　この実施形態の第２スクリュー部９Ｂは、ダム部７から下流側Ｂに位置する吐出口６に向かって、少なくとも一部の範囲が、１条ねじスクリューで形成されている。１条ねじスクリューが形成される範囲のダム部７からの長さＬ４は、好ましくは、第２スクリュー部９Ｂの有効ねじ長さＬ２の３０％～１００％である。このような第２スクリュー部９Ｂは、ベント４近傍において、未加硫ゴムＧを効率よく押し出すことができ、吐出口６近傍において、未加硫ゴムＧを安定して押し出すことができる。

　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得る。

　　１　　ゴム押出機
　　２　　バレル
　　３　　スクリュー
　　４　　ベント
　　５　　投入口
　　６　　吐出口
　　７　　ダム部
　　８　　第１スクリュー部
　　９　　第２スクリュー部
　　Ｇ　　未加硫ゴム

Claims (10)

1. 　未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機であって、
   　前記未加硫ゴムを投入するための投入口と前記未加硫ゴムを吐出するための吐出口とを有するバレルと、
   　前記バレル内に配されかつ前記未加硫ゴムを押し出すためのスクリューと、
   　前記バレル内の空気を吸引するためのベントとを含み、
   　前記スクリューは、前記未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、前記投入口から前記ダム部までの第１スクリュー部と、前記ダム部から前記吐出口までの第２スクリュー部とを有し、
   　前記第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、前記スクリューの全有効ねじ長さＬの５０％以上であるゴム押出機。
2. 　前記第１スクリュー部の前記有効ねじ長さＬ１は、前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬの６０％以下である請求項１に記載のゴム押出機。
3. 　前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２は、前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬの３５％以上である請求項１又は２に記載のゴム押出機。
4. 　前記スクリューの前記全有効ねじ長さＬと前記スクリューの外径Ｄとの比Ｌ／Ｄは、１６～２４である請求項１～３のいずれかに記載のゴム押出機。
5. 　前記第１スクリュー部の前記有効ねじ長さＬ１と前記第１スクリュー部の外径Ｄ１との比Ｌ１／Ｄ１は、８～１２である請求項１～４のいずれかに記載のゴム押出機。
6. 　前記第２スクリュー部は、少なくとも前記ベントが形成される位置に対応する部分が、１条ねじスクリューで形成される請求項１～５のいずれかに記載のゴム押出機。
7. 　前記第２スクリュー部は、前記ダム部から前記吐出口に向かって、前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２の３０％～１００％の範囲が、１条ねじスクリューで形成される請求項１～６のいずれかに記載のゴム押出機。
8. 　前記第１スクリュー部は、２条ねじスクリューで形成される請求項１～７のいずれかにゴム押出機。
9. 　未加硫ゴムを混練しながら押し出すためのゴム押出機用のスクリューであって、
   　前記未加硫ゴムの押出量を局部的に制限するダム部と、前記ダム部より前記未加硫ゴムの押出方向の上流側に位置する第１スクリュー部と、前記ダム部より前記未加硫ゴムの押出方向の下流側に位置する第２スクリュー部とを有し、
   　前記第１スクリュー部の有効ねじ長さＬ１は、前記第１スクリュー部、前記ダム部及び前記第２スクリュー部を含む全有効ねじ長さＬの５０％以上であるスクリュー。
10. 　前記第２スクリュー部は、前記ダム部から前記下流側に向かって、前記第２スクリュー部の有効ねじ長さＬ２の３０％～１００％の範囲が、１条ねじスクリューで形成される請求項９に記載のスクリュー。

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