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JPS6015457B2 - ゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形方法および装置 - Google Patents
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JPS6015457B2 - ゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形方法および装置 - Google Patents

ゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形方法および装置

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JPS6015457B2
JPS6015457B2 JP55065691A JP6569180A JPS6015457B2 JP S6015457 B2 JPS6015457 B2 JP S6015457B2 JP 55065691 A JP55065691 A JP 55065691A JP 6569180 A JP6569180 A JP 6569180A JP S6015457 B2 JPS6015457 B2 JP S6015457B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として成形に際し加硫または分子間架橋によ
るイｂ学変化を伴うゴム類、合成樹脂等の押出成形方法
と装置に関する。
なお、以下特記しない限りゴムの場合を例にとって説明
する。
従来、ゴム類または熱架橋性合成樹脂の押出成形は、可
塑化した原料をスクリュあるいはその他の形式の押出機
により圧送し、押出機の先端に装着したダィヘッドから
所要の形状に成形して押出したものを、他の場所で更に
連続加硫その他の装置で加熱、加流して製品とする方法
が行われている。
この成形後の加硫には、ホットチャンバ式、ドラム式、
最管式、液体媒体奴稀、高周波加旅およびその他の方法
があるが、何れも比較的大形の設備となり、高エネルギ
ーを消費し、高価でもある。また、設備面積の大きいも
のが多い上、それぞれ加工上の難点も少くない。元来、
ゴム類の加硫現象は温度と時間とを要因変数（パラメー
タ）とする熱履歴につて進行する。
成形加硫時におけるゴム類の加硫速度は温度に対して敏
感であり、例えば１０ｑｏの温度上昇によりその加硫時
間は温度上昇以前の加硫時間のほぼ１′２に短縮する。
そして、一且加硫（スコーチ）したゴムは、それまでの
可塑性および流動性を不可逆的に失って流動不能の状態
となる。また、コムは熱の不良導体でむしろ断熱材に近
く、以下述べる数値は配合されたゴム原料の成分含有率
により一定でないが、例えばその熱伝導度は鉄の１／５
００水の１／５、空気の６倍と云われている。なお、ゴ
ムの比熱は鉄の４倍以上である。上記のような性質を有
するゴム類に対し、従来の押出成形機による加熱（冷却
を含む）方法を見るに、原料を機械装置内で圧縮混練、
加熱軟化、送進流動等の各過程を経てダィに圧入するま
での間、上記各部の連続した構造体を介して加熱する方
法が一般的である。
即ち、上記構造体（主にふく厚い鋼材）の壁の外面から
ヒータを押し当てて加熱したり、構造体の壁中に熱媒体
の流路を設け、これに適温の熱媒体を通じて加熱（又は
冷却）したり、更に原料自体の摩擦に伴う発熱も加え、
これらによってダィの直前の原料温度を所定の温度たと
えば８０〜１３０午０の範囲内の任意の一定温度に保持
するようにしている。ところで、上述のゴム類の性質か
ら、原料ゴムをダィ内で成形する間に加硫するには、押
出装贋から圧出する原料ゴムの温度を例えば８０℃のゴ
ム温度をさらに高めて１現砂前後で加硫し得る高温度、
例えば１８ぴ０に昇温してダイに送入すればよいことが
分かる。
ところが、上記従来の加熱方法は、上述したように主と
して鋼材の、ふく厚い構造体を媒体とする熱移動である
ために、発熱体と被加熱体（原料）との加熱応答は時間
を要し、到底上記のような大中な昇温をダィの直前で急
速にしかもスコーチを回避しながら行なうことは難しい
。また、押出成形は、一般に成形品が一定の速度で連続
的に押出されるものであるから、発熱体と被加熱体との
闇に熱平衡が成立ち、発熱体による一定の加熱量に対し
、加熱部の一点を通過する原料温度が常に（時間的に）
不変に保たれる熱の定常状態にあることが最も望ましい
。
さらに、上記加熱量を変えた場合でも、新たな熱平衡が
成立つまでに要する時間はできるだけ短時間でなければ
ならない。しかし従来の加熱方法では、上記のように加
熱部の熱容量が大であり、したがって加熱応答の後れが
大で熱平衡が成立つまでに長時間を要し、この間先に通
過して加熱された原料と後から加熱された原料とでは加
熱のされ方が異なり、原料温度のむらを生ずるという欠
点がある。さらにまた、上記定常状態において加熱量を
調整するに際し、加熱入力の行き過ぎを全くなくすると
いうことは考えられない。一旦加熱入力が行き過ぎると
、ダィを通過してダィ出口から押出されるべき原料がス
コーチを生じ、スコーチした原料は、その送進を阻む流
路上の障碍物たとえばマンドレル、スパイダ−、あるい
は原料の速度（圧力）分布の必要からなされる流路断面
の変形の狭窄した部分を通り抜けることができず、押出
成形は不能となるため装置全対を止めて分解清掃しなけ
ればならなくなる。本発明の目的は、原料ゴムをダィへ
送る直前に大中に昇温し、成形された原料がダイ内を進
行中に加硫されるようにするか、または成形品がダィ出
口を出てからいよる〈の間ほぼ上記ダイ内の高温度を保
持するようにして加硫し、こうして成形および加硫を一
体的に行なうようにすることにある。
本発明は上述したような従釆の問題点を解決するため次
のようにした。
即ち、押出装置から氏出した原料を成形してダィ先端の
出口から押出すまでの流路を、原料の流動方向に対する
流路の直角断面論廓に変化を有する部分と、上記輪廓に
ほぼ変化のない部分（ダィラソド）とに分け、両者の間
に金属の電気抵抗材となる比較的細い多数の抵抗発熱管
または狭いスリット状の狭窄した通路からなる加熱通路
を設け、上記抵抗発熱管のほぼ両端から管に通電するか
、または上記狭いスリット状の通路内に配置した抵抗発
熱体に通電してジュール熱を発生させ、上記管内または
スリット状の通路内を通過する原料と上記ジュール熱を
発生する発熱体とを直接触れさせ、または皮膜様薄層を
介して触れさせて加熱し、ほぼ常時定常状態をもって上
記原料を短時間で加孫し得る高温度まで加熱し、これを
上記ダィランドの流路断面に閉口するように配置した上
記管の出口または上記スリット状の通路出口からほぼ同
一温度に加熱されているダィランド内に圧出し、原料が
ダィランド内で成形されてそれが押出される間に加硫さ
せるか、ないしは成形品がダィランド出口を出てからい
ざらくの間ほぼ上記ダィ内の高温度を保持するようにし
て加硫するものである。以下、添付の図面を参照しなが
ら本発明の実施態様について詳しく説明する。
第１図は、本発明によって断面が円形のホ−スを成形す
る押出装置の一例の要部を示す断面図で、図において、
１は円筒状の可塑化シリンダであり、その内部に原料濠
練移送用の回転スクリュ軸２が設けられている。
３は可塑化シリンダ内の原料流路、４はプレーカプレー
ト、５はアダプタ、６はアダプタ内の原料流路、７は前
部マンドレル、８は所用の変形を施した原料流路、８′
は加熱通路入口、８″は加熱通路出口、９はスパィダ、
１０は前部ダイヘッド、１１，１１′はヒータ、１２は
抵抗発熱管、１２′は加熱通路、１３，１４は加熱部基
板、１５，１５′は接続端子、１６はランド構造体、１
７はマンドレル、１８はダィランド、１９は通気孔、２
０，２０′は電熱ヒータである。
プレーカプレート４を通過した流動状の原料は、アダプ
タ内の原料流路６からマンドレル７およびスパイダ９に
より所用の速度分布を付与するため変形を施した流路８
を適って加熱通路入口８′に達する。この間原料はヒー
ター１１，１１′によってスコーチのおそれのない安全
な温度範囲たとえば８０〜１３０ｑｏ内の一定温度に保
たれる。抵抗発熱管１２はニッケルーク。ム合金、ニッ
ケルークロム−鉄合金、鉄−炭素合金、ステンレス鋼ま
たはその他の金属からなる電気抵抗材となる比較的細い
管を多数並べて用い、この多数の管の一方の入口すなわ
ち加熱通路入口８′をそれぞれ流路８の断面形状に対応
して配列し、加熱部基板１３と固定して流路８から送ら
れる原料を加熱通路１２′に導入する。一方、加熱通路
出口８″は上記と同様にそれぞれダィランド１８の入口
断面形状に対応して配列し、加熱部基板１４と固定して
管内を通過する原料をダィランド流路に圧出できるよう
になっている。また接続端子１５，１５′に外部から電
力可変の電源を接続し、原料通過中の抵抗発熱管１２に
ジュール熱を発生させ、これによって発熱管１２の管内
すなわち加熱通路１２′を通過する原料を、加熱通路１
２′を通過する間に例えば８０午○から１８０ｑｏまで
定常状態をもって加熱昇温させる。上記１８０℃の温度
は原料を例えば１現砂前後で加硫し得る高温度であり、
ダィランド１８内に氏出された高温度の原料はダィラン
ド内で成形押出される間にほぼ加硫に到達する。ダィラ
ンド１８は、ランド構造体１６とマンドレル１７からな
り、原料流動方向に対してその直角断面形状に殆ど変化
のない流路である。なお、上記ダィランドを通過し終っ
たゴムが未だ加硫不足の場合には、ダィランド出口から
所要の距離に至る間で加熱してほぼ上記高温度を保持し
得るようにして加硫を完了させる。通気孔１９には適温
の加熱空気を吹込んでマンドレル１７を加熱してもよく
、また上記加硫不足のゴムを加硫する際、マンドレル１
７の端から加熱空気を吹 一世すようにして管状の成形
品をその管内から加熱することもできる。抵抗発熱管１
２は例えば内径１．０〜１．５欄、内厚０．１５〜０．
２柳程度のステンレススチール管からなり、その５０〜
５００本を用いて加熱通路を形成する。発熱管１２は、
円形管に限るものでなく異形管を使用し得ることは当然
であり、さらに口径の大きい管中により小さい口径の管
を挿入し、上記それぞれの管の隙間および／または上記
管内を流路にして原料を通過させて上記のように加熱昇
温することもできる。抵抗発熱管１２に対して印加する
電力は、通常３〜８Ｖ、３００〜３００船程度の低圧の
大電流である。この電力は抵抗発熱管１２に対して一見
過大であるが、発熱管内を定量的に原料が強制対流して
発生したジュール熱を奪い去るので、加熱量と除熱量と
はほぼ常に一致し、仮に加熱入力を調整するに際しても
発熱体の熱容量が非常に小であるため、加熱入力の変化
に直ちに対応して熱平衡を成立し、こうして熱の定常状
態を保ちながら押出成形を行なうことができる。第２図
は、第１図のＡ−Ａ線における断面を矢印方向に見た拡
大図であり、ランド構造体１６とマンドレル１７の間の
環状のダィランド１８内に、ほぼ均等な割合で配置した
抵抗発熱管１２の出口を示したものであるｄ発熱管１２
の管内すなわち加熱通路１２′を通過して上記のように
昇溢した高温度の原料ゴムは、仮にスコーチすることが
あってもダイランド内に押出され、そのままダィランド
内を通過してさらに外部に押出すことができる。
したがって、そのまま成形押出しを続行する間に発熱管
に印加している加熱入力を調整して適正な入力に変え、
適正な加硫成形品を得ることができる。第３図は、第１
図と同様なストレートダイにおける切断面がほぼ正三角
形の成形品を得るためのダィランドの第２図と同様な断
面図である。
このダイランド１８は正三角形の断面をなしており、加
熱通路１２′の出口は上記三角形の面積中に任意の密度
で配置されている。さらに、図面で明らかなように、上
記三角形の頂点に近い加熱通路は口径の大きい抵抗発熱
管１２ａが用いられている。このように任意の密度およ
び／または口径に差のある管を用いる理由は、稀路内に
おける原料の速度（圧力）分布に所望の変化を与えるた
めである。第４図は、上記と異なるクロスヘッドダィに
おける一実施例を示したもので、図において、所要の変
形を施した原料流路８を経て加熱通路入口８′に達した
原料は、抵抗発熱管１２の管内に圧入されて上記のよう
に高温に加熱されたのちダイランド１６に至り、ケーブ
ル２１をコーティングして押出される。
２１′はケーブル２１を案内するガイド金具、２２はケ
ーブルをコーティングしたゴムを示す。
その他は第１図に関して説明したものと同様であるので
、対応部分に同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
第５図は、本発明の上記例と異なる平板押出用ダィ（平
板用シーティングダィ）を示す一部切欠断面図で、図に
おいて、３０，３０′は加熱用通路構造体であり、両者
はその合せ面で密着させるか、必要に応じ簡単に離間す
るようにもできる。
そして構造体３０，３０′の、合せ面上の一辺からその
対応へ蓮適する溝をそれぞれ穿議し、その構内面に耐熱
電気絶縁層２３，２３′を付着し、さらにその上面に薄
い板状の電気抵抗発熱体２４．２４′を配置する。そし
て抵抗発熱体２４，２４′のほぼ両端と接続して、構造
体３０，３０′を貫通する導電螺子２６，２６′，２７
，２７′をもって抵抗発熱体２４，２４′を構造体と電
気的に絶縁してそれに固定する。そして導電螺子２６，
２６′，２７．２７′を通じ、上記礎造体の外部に設け
た可変電源（図示せず）から抵抗発熱体２４，２４′に
適当な電力を印加する。抵抗発熱体２４，２４′の対向
する間隙が原料の通過する流路２５となる。なお、上記
の流路間隙は通常たとえば１側前後と狭くし、抵抗発熱
体２４，２４′に直接触れながら通過する原料を効率よ
く加熱する。一般に、流離２５の上記間隙が狭いほど、
また流路の長さが長いほど上記加熱効果は良好であるが
、流路２５を通過する原料の圧力降下はその許容範囲を
越えてはならない。なお、加熱、用通路構造体３０，３
０′に対し複数の媒体通路２８，２９，２８′，２９′
を設け、上記媒体通路の一方２８，２８′に通じる媒体
温度を押出装置側より圧出する原料温度（例えば８ぴ０
）とほぼ等しく、また媒体通路の他の一方２９，２９′
に通じる媒体温度をダィランド１６の温度（例えば１８
０℃）とほぼ等しくなし、構造体３０，３０′に対し、
ほぼ原料の通過する方向に沿ってほぼ上記温度差と同程
度の温度勾配を付与する。このようにすることにより、
上述の抵抗発熱管１２の例と同様に、加熱流路２５を通
過する原料ゴムに対し加熱入力の変化に対応して素早く
熱平衡を成立させることができる。次に、加熱用通路２
５内に形成する耐熱電気絶縁層２３，２３′について説
明する。これらの層２３，２３′は、例えばポリアミド
イミドワニス、変性ポリエステルワニス、シリコーンワ
ニス等の耐熱電気絶縁性ワニス、その他の耐熱電気絶縁
材料を流延または塗布して得られる耐熱電気絶縁性塗膜
層であり、または、セラミックコーティングないし紙郷
、グラスラィニング等になる耐熱電気絶縁層でもよい。
また、シリコーンパゥンドから別に成形したものを当て
て、耐熱電気絶縁層２３，２３′に代えることもできる
。次に、電気抵抗発熱体２４，２４′について述べる。
これらは、例えばニッケル−クロム合金、鉄−クロムー
アルミニウム合金、その他市販の解熱抵抗材料を主に薄
板状にして使用する。また上記以外に、例えば鉄（鋼）
、ステンレススチールなどのような通常電熱抵抗材とし
て使用しない一般の金属材料も同様に使用できる。上記
材料は、薄板状のほか線状（針金）にして加熱用通路２
５に配置して抵抗発熱体となし、原料を発熱体２４，２
４′の表面に直接触れて通過するようにして用いる。こ
れとは別に、抵抗発熱体２４，２４′の表面に、例えば
弗素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、あるいはセラ
ミック等をコーティングするなどして薄層を形成し、こ
の薄層を介して通過する原料を加熱するようにしてもよ
い。
上記簿層は、電気絶縁性を与え、併せて原料の流動時の
抵抗を減殺し、さらに原料残留物の除去に際して離型性
（非粘着性）をよくする等の効果を有する。その他は第
１図に関して説明したものと同様であるので、対応部分
に同一符号を付して詳細な説明は省略する。第６図は、
第５図のＢ−Ｂ線における矢印方向の拡大断面図で、１
８はダィランドの断面を示しており、加熱通路出口２５
は、ダイランド１８の断面形状とほぼ同じ形をして上記
ダィランドの流路内に閉口している。
本発明装置における抵抗発熱管１２の管内を通過する原
料ゴムは、管内壁に付着することなく全量が流動し、こ
れにより管内においてスコーチを生ずることなく、常に
一定（可変）の流速をもって、原料ゴムを上記所望温度
に昇温してダィに袋進することができる。
抵抗発熱管１２は、加熱電力の調整ミス等により管内で
加硫したゴムも押出圧によって管内から圧出し、さらに
ダィランド内から外部へ押出し排除することができるの
で、押出装置を停止することなく上記加熱入力のミスを
修正して良好な押出成形に復することが可能である。ま
た抵抗発熱管１２の入口８′は、特に、変形を施した流
路８の出口と蓮適するように配置するだけに限るもので
なく、格別変形を施すことのない原料流路たとえば通常
のアダプタと直接運通させることも、当然可能である。
さらに、抵抗発熱管１２は、口径の一様な管または口径
の異なる管を通常多数（例外的には単数又は少数の場合
もあり）用い、これら多数の管の出口をダィランドの原
料流動方向に対する直角断面上に任意に配置したもので
あるから、上述したストレ−トダィ、クロスヘッドダィ
、平板押出用ダィに限らず、異形物押出用ダイ（プロフ
アィルダィ）、Ｔダィ等による押出成形ににも同様にし
て使用することができる。本発明による押出成形は、ゴ
ムに限るものでなく、成形に際して熱架橋反応を伴う合
成樹脂たとえば架橋剤を配合した熱可塑性樹脂、あるし
、、液状の原料を用いて熱硬化性樹脂成形品を押出成形
するにも利用することができる。
またゴム類および合成樹脂の発泡体を連続成形すること
もできる。本発明は、押出成形における消費エネルギー
が従釆の方法に比べて甚だ少なくてすむので非常に経済
的であり、かつ袋鷹も安価であるから、工業的に極めて
有利である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の要部の側断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明装置の変形のものの
第２図と同様な断面図、第４図は本発明装置の他の例の
断面図、第５図は本発明菱鷹のさらに他の実施例の一部
断側面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ線断面図である。 １……可塑化シリンダ、２・・・…回転スクリュ軸、３
・・・・・・原料流路、４・・・・・・プレーカプレー
ト、５・・・・・・アダプタ、６・・・・・・原料流路
、７・・・・・・前部マンドレル、８・・・・・・変形
を施した原料流路、８′・・・・・・加熱通路入口、８
″・・・・・・加熱通路出口、９・・・・・・スパィダ
、１０……前部ダィヘッド、１１，１１′・・・・・・
ヒータ、１２・・・・・・抵抗発熱管、１２′・・・・
・・加熱通路、１２ａ・・…・口径の大なる抵抗発熱管
、１３，１４・・・・・・加熱部基板、１５，１５′・
・・・・・接続端子、１６・・・・・・ランド構造体、
１７・・・・・・マンドレル、１８・・・・・・ダイラ
ンド、１９・・・・・・通気孔、２０，２０′……電熱
ヒーター、２１……ケーフル、２１′…・・・ガイド金
具、２２・・・・・・コーティングしたゴム、２３，２
３′……耐熱電気絶縁層、２４，２４′・・…・電気抵
抗発熱体、２５・・・・・・加熱流路、２６，２６′，
２７，２７′…・・・導電螺子、２８，２８′，２９，
２９′・・・・・・媒体通路、３０，３０′・・・・・
・加熱用通路構造体。 希ｌ図 籍２図 第３図 第４図 稀５図 第６図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 成形に際し加硫、架橋または発泡反応を伴うゴム類
    、合成樹脂の成形用原料を押出機により反応の促進を無
    視し得る温度範囲に制御して圧出し、押出機からの該原
    料を比較的細い多数の抵抗発熱管の管内を通過させ、ま
    た、その抵抗発熱管には電力可変の電源を接続して同管
    にジユール熱を発生せしめ、印加する加熱量と通過する
    原料との間に定常状態を保たせながら、該原料を反応直
    前の温度まで急速に加熱し、加熱した原料を、ダイの原
    料通路に圧入して、ダイ内を進行中またはダイ出口を出
    てからしばらくの間ほぼ上記温度を保持して、反応を完
    了させることを特徴とするゴム類、熱架橋性合成樹脂の
    押出成形方法。 ２ 成形に際し加硫、架橋または発泡反応を伴うゴム類
    、合成樹脂等の成形用原料を反応の促進を無視し得る温
    度範囲に制御して圧出する押出機と、押出機からの原料
    を比較的細い多数の抵抗発熱管の管内を通過する間に該
    抵抗発熱管に発生させたジユール熱をもつて反応直前の
    高温度まで急速に加熱する加熱通路と、該抵抗発熱管に
    可変電力を印加する電源と、該加熱通路に接続しかつ、
    加熱された成形用原料とほぼ同様な高温度に昇温された
    ダイとからなることを特徴とするゴム類、熱架橋性合成
    樹脂の押出成形装置。 ３ 抵抗発熱管の原料出口を、環状の通路を有するダイ
    の通路に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第２
    項に記載したゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形装置
    。 ４ 抵抗発熱管の原料出口を、平板押出用ダイの原料通
    路に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載したゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形装置。 ５ 抵抗発熱管の原料出口を、異形物押出用ダイの原料
    通路に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第２項
    に記載したゴム類、熱架橋性合成樹脂の押出成形装置。
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