JP2002127227A - 短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大
きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を与えるこ
とで、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押
出し、更に押出された直後の円筒状成形体を容易にシー
ト化できる短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製
造装置を提供する。 【解決手段】 マンドレル８に連結した内ダイ９を吐出
口１１に向って径を徐々に拡張させた円錐形としてこれ
を外ダイ１０に収容し、かつ内ダイ１０をその軸心中心
に回転させながら、短繊維を含むゴムに吐出口に向って
徐々に大きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を
付与して、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体
１３を押出成形し、押出された円筒状成形体１３の表面
層に軸方向へ直線状の切込み部５１を入れ、切込みを入
れた円筒状成形体をさらに径を拡張させながら円周方向
へ張力を与え、そして上記円筒状成形体を直線状の切込
み部５１で切断手段４０によって切開しながらシートに
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は短繊維入りゴムシー
トの製造方法及びその製造装置に係り、詳しくはマンド
レルに連結した内ダイを吐出口に向って径を拡張させて
円錐形とし、この内ダイを回転させることによって、短
繊維混入ゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方
向への引き伸ばしとせん断力を同時に与えることで、短
繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押出し、更
に押出された直後の円筒状成形体を確実に切開してシー
トに仕上げる短繊維入りゴムシートの製造方法及びその
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、未加硫ゴム中に短繊維を一定方向
へ配向させる方法としては、図８（ａ）に示す圧延シー
ト作製工程のように、回転速度を変えた一対のカレンダ
ーロールに短繊維入り未加硫ゴムを投入し、圧延された
ゴムシート中の短繊維をシートの圧延方向に配向させ、
そして成形するベルト幅に応じて切断していた。その
後、図８（ｂ）に示す積層工程のようにカットした圧延
シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層し、続いて図
８（ｃ）に示す巻付け工程のように短繊維が幅方向に配
向した積層物を成形ドラムに巻き付けて伝動ベルトの作
製に使用していた。

【０００３】即ち、ＶリブドベルトやローエッジＶベル
トの伝動ベルトの製造方法では、円筒状の成型ドラムの
周面に１〜複数枚のカバー帆布と接着ゴム層とを巻き付
けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニ
ングし、更に圧縮ゴム層を順次巻き付けて積層体を得た
後、これを加硫してベルトスリーブにしていた。ここで
使用する圧縮ゴム層は、上記の図８（ｂ）に示すように
３〜４枚重ね合わせた厚みのもので、シート幅方向に短
繊維が配向したものを成型ドラムに巻き付けていた。

【０００４】しかし、圧延シートは、厚みを薄くしなけ
れば、短繊維をシート圧延方向に充分に配向させること
ができないために、やむを得ずシートを重ねていたため
にベルト成形用シートを得るには多大の工数を要してい
た。

【０００５】これを改善する方法として、特公平６−９
８４７号公報には、拡張ダイを取付けた押出機を用い、
短繊維を押出円筒体の円周方向に配向させるもので、中
間空間に、入口空間の所定の流路幅から出口空間の所定
の流路幅まで流路幅が変化する拡大空間部を設け、拡張
ダイの出口空間の断面積を入口空間の断面積より所定量
大きく形成し、さらに入口部分の流路幅が中間部分の流
路幅よりも狭く、出口部分の流路幅が中間部分の流路幅
以下に設定したものが、提案された。

【０００６】そして、特開平６−１０６６０２号公報に
は、押出した短繊維を円周方向に配向させた円筒状エラ
ストマーを軸方向に切開する切断装置と、切開されたエ
ラストマーを平板状に展開する展開装置を設け、更に押
出装置と切断装置との間に案内装置を設けて、ここから
空気を吹出すようにして、円筒状エラストマーの円周方
向への収縮を抑えながら冷却し、不均一な収縮に起因す
る短繊維を配向の乱れを阻止し、またシートの両端と中
央との距離が等しくなるように展開機構の傾きを調節で
きるようにしてフレアの発生を阻止した製造装置が開示
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
拡張ダイを使用する方法では、入口空間／中間空間、中
間空間／出口空間の流路幅比率、入口部分／出口部分の
半径、断面積の制御により３次元的に配向率の調整を行
うものであるが、ダイ形状に起因する流れの力で配向率
を制御しているため、ダイを交換しなければ配向率を変
えることができなかった。

【０００８】また、押出装置と切断装置との間に設けた
案内装置で空気を吹出して、円筒状エラストマーを冷却
して円周方向への収縮を抑えながら、不均一な収縮に起
因する短繊維を配向の乱れを阻止する製造装置では、押
出された円筒状エラストマーを空冷した後に刃物で軸方
向へ切断するところから、刃物にかなりの負担がかか
り、特に厚みの大きい円筒状エラストマーを長時間にわ
たって切開するときには、刃物の交換は必須であった。

【０００９】本発明はかかる問題に着目し、鋭意研究し
た結果、成形体の厚みに関係なく、マンドレルに連結し
た内ダイを吐出口に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、そして内ダイをその軸心中心に回転させることに
よって、短繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大き
くなる円周方向への引き伸ばしとせん断力を与えること
で、短繊維を円周方向に配向させた円筒状成形体を押出
し、更に押出された直後の円筒状成形体を容易にシート
化できる短繊維入りゴムシートの製造方法及びその製造
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成すべ
く本願請求項１記載の発明は、短繊維を混入したゴムを
シリンダーの押出スクリューで混練りした後、マンドレ
ルの先端に接続したダイから押出し、得られた短繊維入
り筒状のゴム形体からシートに仕上げる短繊維入りゴム
シートの製造方法において、（１）マンドレルに連結し
た内ダイを吐出口に向って径を徐々に拡張させた円錐形
としてこれを外ダイに収容し、かつ内ダイをその軸心中
心に回転させながら、短繊維を含むゴムに吐出口に向っ
て徐々に大きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断力
を同時に付与して、短繊維を円周方向に配向させた円筒
状成形体を押出成形し、（２）押出された円筒状成形体
の表面層に軸方向に直線状の切込み部を入れ、（３）切
込みを入れた円筒状成形体をさらに径を拡張させながら
円周方向へ張力を与え、（４）上記円筒状成形体を直線
状の切込み部で切開しながらシートにする、短繊維入り
ゴムシートの製造方法にある。

【００１１】この製造方法では、外ダイに収容した円錐
形の内ダイをその軸心中心に回転させることにより、短
繊維を含むゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周
方向への引き伸ばしとせん断力を同時に付与することが
できることから、短繊維を円周方向に配向させた円筒状
成形体を得ることができる。しかも、内ダイの周速度を
調節することによって、厚みの大きい円筒状成形体でも
短繊維を円周方向に配向させることができ、また内ダイ
の周速度を変量することで、短繊維の円周方向への配向
率を制御できるのでダイの交換が不要になる。また、押
出された円筒状成形体の表面層に予め軸方向へ直線状の
切込み部を入れた後、円筒状成形体に円周方向へ張力を
与えつつ、該切込み部で切開しながら容易にシートに仕
上げることが可能になる。

【００１２】本願請求項２記載の発明は、押出された直
後の円筒状成形体をさらに円錐形状の補助ガイドで径を
拡張させ、円周方向へ張力を与える短繊維入りゴムシー
トの製造方法であり、切開によるシート化が容易にな
る。

【００１３】本願請求項３記載の発明は、カッターを円
錐形状の補助ガイドを支持台にして円筒状成形体の表面
へ押圧することで、軸方向へ直線状の切込み部を設ける
短繊維入りゴムシートの製造方法にあり、予め円筒状成
形体の円周方向に配向した短繊維を部分的に切断し、そ
の後の切開によるシート化が容易になる。

【００１４】本願請求項４記載の発明は、円筒状成形体
を切開するとき、圧縮気体を円筒状成形体内部に吹き付
けながら円周方向へ張力を与える製造方法であり、切開
すると容易にシート化することができる。

【００１５】本願請求項５記載の発明は、ガイド部材を
切開したシートの両端部に当接する製造方法であり、切
開したシートの端部が重なることなく容易にシート化す
ることができる。

【００１６】本願請求項６記載の発明は、円筒状成形体
を重力に抗する方向に押出すようにした製造方法であ
り、円筒状成形体が重力により変形せず、寸法変化の少
ない状態で押出が可能になる。

【００１７】本願請求項７記載の発明は、内ダイの内部
を冷却しながら軸心を中心に回転させる製造方法であ
り、内ダイの内部を冷却することで、内ダイの周速を高
めても内部発熱によるゴムのスコーチを阻止し、その結
果厚みの大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配
向させることができる。

【００１８】本願請求項８記載の発明は、短繊維を含む
ゴムをシリンダーの押出スクリューで混練りした後、マ
ンドレルの先端に接続したダイから押出し、得られた短
繊維入り筒状のゴム形体からシートに仕上げる短繊維入
りゴムシートの製造装置において、押出スクリューの回
転により短繊維を含むゴムを混練するシリンダーと、短
繊維混入ゴムをマンドレルの回転によって移動させる押
出部と、マンドレルに連結した内ダイを外ダイに収容
し、内ダイの径を吐出口に向って徐々に拡張させるとと
もに、内ダイをその軸心中心に回転可能にし、円周方向
への引き伸ばしとせん断力を付与して短繊維を円周方向
に配向させた円筒状成形体に押出するダイ部と、押出さ
れた直後の円筒状成形体の表面層に軸方向へ直線状の切
込み部を設ける切込み手段と、切込みを入れた円筒状成
形体にさらに円周方向へ張力を与える拡張手段と、円筒
状成形体を上記直線状の切込み部分で切開する切断手段
と、を備えた短繊維入りゴムシートの製造装置にある。

【００１９】請求項１記載と同様に吐出口に向って徐々
に大きくなる円周方向に引き伸ばしと回転方向のせん断
力を同時に短繊維混入ゴムに与えるため、短繊維を円周
方向に配向させた円筒状成形体を得ることができる。し
かも、内ダイの周速度を調整することによって、厚みの
大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配向させる
ことができ、また内ダイの周速度を変量することで、短
繊維の円周方向への配向率を制御できてダイの交換が不
要になる。また、押出された円筒状成形体の表面層に予
め軸方向へ直線状の切込み部を入れた後、円筒状成形体
に円周方向へ張力を与えつつ、該切込み部で切開するた
めに容易にシートに仕上げることが可能になる。

【００２０】本願請求項９記載の発明は、 拡張手段
が、押出された直後の円筒状成形体をさらに径を拡張さ
せ円周方向へ張力を与える円錐形状の補助ガイドである
短繊維入りゴムシートの製造装置にあり、円筒状成形体
には円周方向に張力がかかっているために、切開による
シート化が容易になる。

【００２１】本願請求項１０記載の発明は、切込み手段
が円筒状成形体を表面から押圧して軸方向へ直線状の切
込み部を設けるカッターであり、該カッターの支持台が
円錐形状の補助ガイドである短繊維入りゴムシートの製
造装置にあり、予め円筒状成形体の円周方向に配向した
短繊維を部分的に切断し、その後の切開によるシート化
が容易になる。

【００２２】本願請求項１１記載の発明は、拡張手段が
押出された直後の円筒状成形体内部に圧縮気体を吹き付
けながら円周方向へ張力を与える気体吹き付け装置であ
る短繊維入りゴムシートの製造装置にあり、請求項９と
同様に円筒状成形体には円周方向に張力がかかっている
ために、切開によるシート化が容易になる。

【００２３】本願請求項１２記載の発明は、ガイド部材
が切開したシートの両端部に当接するように配置されて
いる短繊維入りゴムシートの製造装置にあり、切開した
シートの端部が重なることなく完全にシート化すること
ができる。

【００２４】本願請求項１３記載の発明は、軸心を中心
に回転する内ダイは、内部を冷却する装置を備えている
短繊維入りゴムシートの製造装置にあり、内ダイを冷却
することで、内ダイの周速を高めることができ、その結
果厚みの大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配
向させることができる。

【００２５】本願請求項１４記載の発明は、内ダイの径
が吐出口に向って徐々に拡張するテーパー角度θが３０
°≦θ＜９０°であり、内ダイの最小径Ａと最大径Ｂの
比率である拡張比Ｂ／Ａが１．５〜１２．５である短繊
維入りゴム成形体の製造装置にある。

【００２６】本願請求項１５記載の発明は、内ダイと外
ダイの流路幅が、内ダイがマンドレルに連結した根元部
から吐出口まで均一である短繊維入りゴム成形体の製造
装置にある。

【００２７】本願請求項１６記載の発明は、円筒状成形
体を重力に抗する方向に押出すようにダイ部を配置した
製造装置にあり、円筒状成形体が重力により変形せず、
寸法変化の少ない状態で押出が可能になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図１は本発明に係る短繊維
入りゴム成形体の製造装置の概略図、図２は内ダイの断
面図である。本発明の短繊維入りゴム成形体の製造装置
１では、押出スクリュー３の回転により短繊維を含むゴ
ムを混練するシリンダー２と、多孔板５を通過した短繊
維混入ゴム６を次の管へ移動させる連結管４と、連結管
４から送られてきた短繊維混入ゴム６をマンドレル８の
回転によって次工程へ移動させる押出部７と、マンドレ
ル８に連結した内ダイ９を吐出口１１に向って径を徐々
に拡張させて円錐形としてこれを外ダイ１０に収容し、
かつ内ダイ９をその軸心中心に回転させながら、短繊維
混入ゴム６を吐出口１１に向って徐々に大きくなる円周
方向の引き伸ばしとせん断力を同時に付与して、短繊維
を円周方向に配向させた円筒状成形体１３を押出成形す
るダイ部１５と、円筒状成形体の表面層に軸方向へ直線
状の切込み部を設ける切込み手段５０と、切込みを入れ
た円筒状成形体にさらに円周方向へ張力を与える拡張手
段３５と、そして円筒状成形体を上記直線状の切込み部
分で切開する切断手段４０とを備えている。

【００２９】シリンダー２はこの中に回転可能に押出ス
クリュー３を収容し、短繊維を含むゴム配合物を原料投
入口１７から入れて押出スクリュー３の回転によって短
繊維とゴムとを混練して短繊維混入ゴム６にする。この
時にシリンダー２内の空気やゴム配合物から発生したガ
ス等は排気口（図示せず）から排出される。シリンダー
２の温度はゴム種に応じて変更するが、通常４０〜１０
０°Ｃに調節され、短繊維がゴムにミキシングしやすい
温度にする。また、この場合の混練時間はゴムの加硫が
進行しない程度に調節する。

【００３０】連結管４は、短繊維混入ゴム６を押出部７
までガイドするものである。

【００３１】押出部７では、連結管４から送られてきた
短繊維混入ゴム６に押出部７に収容されたマンドレル８
の回転によってせん断力を与えながら、該短繊維混入ゴ
ム６を４０〜１００°Ｃまで加熱して熱可塑化し、押出
成形しやすい状態にする。

【００３２】ダイ部１５はマンドレル８に連結した内ダ
イ９を吐出口１１に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、これを外ダイ１０に収容し、かつ内ダイ９をその
軸心Ｘ中心に回転させながら、短繊維混入ゴム６を吐出
口１１に向って徐々に大きな円周方向への引き伸ばしと
せん断力を付与して、短繊維を円周方向に配向させた円
筒状成形体１３を押出成形する。

【００３３】そして、ダイ部１５は水平に配置されたシ
リンダー２と直角に固定され、しかも吐出口１１から押
出される円筒状成形体１３を重力に抗するように置か
れ、円筒状成形体１３が重力により変形せず、寸法変化
の少ない状態で押出を可能にしている。

【００３４】内ダイ９とマンドレル８は間隙を設けて支
軸３０に装着し、支軸３０は一端がナット３１で固定さ
れた固定板３４に固定され、また他端がフレーム３３に
支持されている。駆動ベルト（図示せず）を取付けたプ
ーリ３２はマンドレル８に固着され、該駆動ベルトの走
行によって、支軸３０を軸芯として内ダイ９とマンドレ
ル８を同時に回転させる。

【００３５】また、内ダイ９と外ダイ１０の流路幅Ｗ
は、内ダイ９がマンドレル８に連結した根元部１４から
吐出口１１まで均一になり、円筒状成形体１３の押出に
ブレーキをかけることなく軸方向Ｄへスムーズに流し、
また内部歪みのない均一な厚みの円筒状成形体１３に仕
上げる。

【００３６】内ダイ９の形状は、せん断力の大きさに影
響を与える要因になる。本実施例では図２に示すよう
に、根元部１４から吐出口１１に向って徐々に径が拡張
するテーパー角度θが３０°≦θ＜９０°であり、内ダ
イ９の最小径Ａが２０〜１７０ｍｍ、最大径Ｂが１００
〜２５０ｍｍ、そしてその比率である拡張比Ｂ／Ａが
１．５〜１２．５に設定される。この設定範囲未満であ
れば、内ダイ９の吐出口１１付近での円周方向への引き
伸ばしが小さくて、厚みの大きな円筒状成形体１３の外
層では短繊維が円周方向に配向しなくなる。一方、この
設定範囲を越えると、円周方向への引き伸ばしが大きく
なり過ぎて、押出圧力が劣る場合には、円筒状成形体１
３が裂けやすい。

【００３７】また、内ダイ９の回転数と最大径Ｂによっ
て決定される周速度もせん断力の大きさに影響を与えて
いる。その周速度は２．５〜３５ｃｍ／秒であり、好ま
しくは５．０〜２０ｃｍ／秒であり、２．５ｃｍ／秒未
満の場合には、内ダイ９の吐出口１１付近でのせん断力
が小さくて、肉厚の大きな円筒状成形体１３の外層では
短繊維が円周方向に配向しにくくなり、一方３５ｃｍ／
秒を越えると、せん断力が大きくなって、内部発熱が大
きくなり、該短繊維混入ゴム６の加硫によってゴム焼け
が発生する。

【００３８】内ダイ９と外ダイ１０間の短繊維混入ゴム
６の内部発熱を抑制するために、マンドレル８とこれに
連結した内ダイ９の内部に冷却水を循環させる冷却装置
１９を設けることができる。冷却装置１９では、内ダイ
９の外部から冷却水を入れポンプ２０によって内ダイ９
とマンドレル８内に設けた通路２１を通過させて内ダイ
９へ排出して循環させる。上記冷却装置１９はゴムの内
部発熱を押さえることができることから、内ダイ９の周
速度を高めることができ、肉厚の大きくても短繊維が円
周方向に配向した円筒状成形体１３を押出成形すること
ができる。

【００３９】切込み手段５０は、図４に示すように押出
された直後の円筒状成形体１３の表面層に軸方向Ｄに沿
って直線状の切込み部５１を設ける機能を有している。
即ち、回転する円盤状の切込みカッター５２が円筒状成
形体１３の表面層を押圧して、円周方向に配向した短繊
維の一部を切断し、連続した直線状の切込み部５１を形
成するが、上記円筒状成形体１３の内部には下記に示す
円錐形状の補助ガイド３６が接しているため、これが切
込みカッター５２の支持台として機能している。円筒状
成形体１３への切込み部５１の深さは、円筒状成形体１
３の厚さに対して３０〜９０％が好ましい。３０％未満
では、次の工程であるシートの切開が困難になる。

【００４０】押出し直後の円筒状成形体１３に円周方向
へ張力を与える拡張手段３５の一つとして、円錐形状の
補助ガイド３６が支軸３０に空転可能に挿入されてい
る。補助ガイド３６はポリアミド樹脂、フッ素樹脂など
の円筒状成形体１３との離型性に富みかつ軽量なものが
好ましく、押出された直後の円筒状成形体１３が径を拡
張する方向へ変形する機能があれば、寸法は問わない
が、軸方向Ｄへ向って徐々に径が拡張するものであれば
よい。そのテーパー角度は５〜６０°であり、５°未満
になると、円周方向への張力が小さくて容易に切開でき
なくなり、また円筒状成形体１３がシート化するまでの
距離が長くなって、切開したシート４４が自重により変
形し正しく切開できなくなる不具合が起る。一方６０°
を越えると、円周方向へ張力が大きくなりすぎて、切開
方向が不安定になり左右対称に正しく切開できなくなる
ことがある。

【００４１】また、他の拡張手段３５としては、圧縮空
気を排出する気体吹き付け装置３７であり、押出された
直後の円筒状成形体１３を膨張させて円周方向へ引張る
機能と円筒状成形体１３を早期の冷却する機能を備えて
いる。この気体吹き付け装置３７は、円筒状成形体１３
の外部に配置され、圧縮空気を供給するコンプレッサー
（図示せず）と、これに接続し円筒状成形体１３の内部
に設置されたノズル３８からなり、圧縮空気３９をノズ
ル３８から多方向へ排出して円筒状成形体１３を膨張さ
せ円周方向へ張力を与える。これによって、円筒状成形
体１３の切開作業が容易になり、また円筒状成形体１３
を早期に冷却して、ゴムのスコーチを防ぎ品質を安定化
させる働きがある。

【００４２】円筒状成形体１３を軸方向Ｄへ切開する切
断手段４０は、カッター、ナイフといった刃物、あるい
はレーザーナイフ、超音波振動からなり、円筒状成形体
１３を引裂くように切断するもので、円筒状成形体１３
の中央部分に位置して左右対称に切断する。無論、刃物
のような切断手段４０に加熱すれば、円筒状成形体１３
の切開を容易にすることもできる。また、ここで使用す
る刃物の場合、自転できる回転体刃物が好ましく、これ
によって円筒状成形体１３を容易に切断することができ
る。

【００４３】ガイド部材４３は例えば合成樹脂製、金属
製の棒状体、筒状体であり、両端部４５が切開したシー
ト４４の両端部４５に当接するようにガイドロール４６
の手前に配置されている。切開したシート４４の端部４
５が折れ曲がることなく完全にシート化し、ガイドロー
ル４６へ巻付けて、連続して移動させることができる。

【００４４】ここで使用するゴムは、天然ゴム、ブチル
ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、
エチレン−プロピレンゴム、アルキル化クロロスルファ
ン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、水素化ニトリ
ルゴムと不飽和カルボン酸金属塩との混合ポリマー、エ
チレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）やエチレン−プロピ
レン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）からなるエチレン−
α−オレフィンエラストマー等のゴム材の単独、または
これらの混合物が使用される。ジエンモノマーの例とし
ては、ジシクロペンタジエン、メチレンノルボルネン、
エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、シク
ロオクタジエンなどがあげられる。

【００４５】上記ゴムには、アラミド繊維、ポリアミド
繊維、ポリエステル繊維、綿等の繊維からなり繊維の長
さは繊維の種類によって異なるが１〜１０ｍｍ程度の短
繊維が用いられ、例えばアラミド繊維であると３〜５ｍ
ｍ程度、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、綿である
と５〜１０ｍｍ程度のものが用いられる。その添加量は
ゴム１００重量部に対して１０〜４０重量部である。

【００４６】更に、本発明のゴムには、軟化剤、カーボ
ンブラックからなる補強剤、充填剤、老化防止剤、加硫
促進剤、加硫剤等が添加される。

【００４７】上記軟化剤としては、一般的なゴム用の可
塑剤、例えばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）等のフタレート系、ジオクチル
アジペート（ＤＯＡ）等のアジペート系、ジオクチルセ
バケート（ＤＯＳ）等のセバケート系、トリクレジルホ
スフェート等のホスフェートなど、あるいは一般的な石
油系の軟化剤が含まれる。

【００４８】本発明では、予めゴム少なくとも短繊維を
オープンロール、混練機などによって荒練してマスター
バッチを作製する。この方法では、オープンロールによ
ってポリマー１００重量部に１０〜４０重量部の短繊維
を投入して混練した後、混練したマスターバッチをいっ
たん放出し、これを２０〜５０°Ｃまで冷却する。これ
はゴムのスコーチを防止するためである。

【００４９】尚、短繊維とともに１〜１０重量部の軟化
剤を投入することができる。これによって短繊維とゴム
のなじみが良くなり、ゴム中への分散が良くなるばかり
か、短繊維自体が絡み合って綿状になるのを防ぐ効果が
ある。即ち、軟化剤が短繊維に浸透し、素繊維同士の絡
み合いがほぐれるための潤滑剤としての役割をはたし、
短繊維が綿状になるのを阻止し、かつ短繊維とゴムのな
じみが良くなって短繊維の分散が良くなる

【００５０】続いて、短繊維を含んだゴムをシリンダー
２の押出スクリュー３で混練りした後、マンドレル８の
先端に接続したダイ部１５から押出して円筒状成形体１
３を製造するが、上述のごとくマンドレル８に連結した
内ダイ９を吐出口に向って径を徐々に拡張させて円錐形
とし、これを外ダイ１０に収容し、かつ内ダイ９をその
軸心Ｘ中心に回転させながら、短繊維混入ゴム６を吐出
口１１に向って徐々に大きくなる円周方向の引き伸ばし
とせん断力を付与して、短繊維２２を円周方向に配向さ
せた円筒状成形体１３を押出成形する。

【００５１】その後、連続して押出成形された円筒状成
形体１３は、短繊維２２が内層から外層にかけて円周方
向に配向した厚さ１〜１０ｍｍのものであり、上記拡張
手段３５、切開手段４０、ガイド部材４３を組み合せて
用いることによって押出方向に連続して切開し、短繊維
２２が幅方向に配向した幅（内ダイ９の最大径Ｂ×π）
の連続した長尺の完全なシート４４を得ることができ
る。これを次工程の成型ドラムの周面に巻付け、その後
伝動ベルトの成形に使用することができる。

【００５２】

【実施例】次に、短繊維入りゴム成形体の製造方法の具
体的実施例を以下に示す。 実施例１〜２ 表１に示すクロロプレンゴム配合物、表２に示すＥＰＤ
Ｍゴム配合物を用い、予めオープンロールによってゴム
に短繊維を投入して混練した後、混練したマスターバッ
チをいったん放出し、これを常温まで冷却する。このマ
スターバッチと他の配合剤を図１に示す短繊維入りゴム
成形体の製造装置のシリンダーに投入し、押出スクリュ
ーの回転により短繊維を混入した。そして、表３に示す
条件で内ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊維
混入ゴムを吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向の
引き伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向に
配向させた円筒状成形体を押出成形した。

【００５３】更に、連続して押出された円筒状成形体
に、回転軸に対して空転可能に装着された円錐形状の補
助ガイド（テーパー角度３０°、長さ６０ｍｍ）によっ
てさらに円周方向へ張力を与え、また気体吹き付け装置
により気圧６ｋｇｆ／ｃｍ²の圧縮空気をノズルから供
給して円筒状成形体を膨張させて円周方向へ張力を与え
た。そして、切断手段としてナイフを使用し、また棒状
のガイド部材（直径３０ｍｍ、長さ６００ｍｍ）をガイ
ドロールの手前に配置し、切開したシートの両端部に当
接させた。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】本実施例における成形条件の押出スクリュ
ーの温度と回転数、内ダイの周速度（変量）と温度、円
筒状成形体の厚みと外径、吐出量、円筒状成形体の内外
層温度、円筒状成形体の厚み、内ダイの最小径、最大
径、拡張比、切込み部の深さ、補助ガイドのテーパー角
度と長さ、圧縮空気の圧力、そして棒状のガイド部材の
直径、長さ等を表３に示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】かくして得られたシートは端部の重なりも
なく、連続してトラブルなく切開することができた。ま
た、シートの短繊維配向性の評価を行なった。この評価
では、図５に示すようにシートを４枚にスライスして外
層から内層の４層に区分した。これらの各シートの
円周方向と軸方向のそれぞれの引張強度（ＴＢ）をＪＩ
Ｓ Ｋ６２５１に準じて測定し、引張強度比（ＴＢ比）
（円周方向／軸方向）を求めた。円周方向の引張強度が
軸方向の引張強度に比べて大きい程、即ち引張強度比が
大きいほど、短繊維の円周方向への配向性が良好になっ
ている。その結果を図６と図７に示す。

【００５９】これによると、外層と内層には短繊維配向
性の差がなく、また内ダイの周速度が高くなるにつれ
て、ＴＢ比が高くなり、短繊維がより円周方向に配向し
ていることが判る。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本願請求項に係る発明で
は、外ダイに収容した円錐形の内ダイをその軸心中心に
回転させることにより、短繊維を含むゴムに吐出口に向
って徐々に大きくなる円周方向への引き伸ばしとせん断
力を同時に付与することができることから、短繊維を円
周方向に配向させた円筒状成形体を得ることができる。
しかも、内ダイの周速度を調節することによって、厚み
の大きい円筒状成形体でも短繊維を円周方向に配向させ
ることができ、また内ダイの周速度を変量することで、
短繊維の円周方向への配向率を制御できるのでダイの交
換が不要になる。また、押出された円筒状成形体の表面
層に予め軸方向へ直線状の切込み部を入れた後、円筒状
成形体に円周方向へ張力を与えつつ、該切込み部で切開
しながら容易にシートに仕上げることが可能になる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る短繊維入りゴム成形体の製造装置
の概略図である。

【図２】内ダイの断面図である。

【図３】円筒状成形体に直線状の切込み部を入れ、さら
に円周方向へ張力を与えながら、上記円筒状成形体を切
開してシートにする状態を示す説明図である。

【図４】図３のＺ−Ｚ方向の断面図である。

【図５】円筒状成形体をナイフで切開して得たシートを
外層から内層にかけて４層にスライスした状態を示す図
である。

【図６】実施例１に係り、クロロプレンゴム配合物を用
いた得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張
強度比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフであ
る。

【図７】実施例２に係り、ＥＰＤＭゴム配合物を用いた
得られたシートの各スライス層ごとのＴＢ比（引張強度
比）と内ダイの周速度との関係を示すグラフである。

【図８】従来における未加硫ゴム中に短繊維を一定方向
へ配向させる圧延シート作製工程を（ａ）に、カットし
た圧延シートを数枚重ね合わせて所定厚みに積層する積
層工程を（ｂ）に、そして積層物を成形ドラムに巻き付
ける巻付け工程を（ｃ）に示す。

【符号の説明】

１ 短繊維入りゴム成形体の製造装置 ２ シリンダー ３ 押出スクリュー ４ 連結管 ６ 短繊維混入ゴム ７ 押出部 ８ マンドレル ９ 内ダイ １０ 外ダイ １１ 吐出口 １３ 円筒状成形体 １５ ダイ部 ３５ 拡張手段 ３６ 補助ガイド ３７ 気体吹き付け装置 ４０ 切断手段 ４３ ガイド部材 ４４ シート ５０ 切込み手段 ５１ 切込み部 ５２ 切込みカッター

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短繊維を混入したゴムをシリンダーの押
   出スクリューで混練りした後、マンドレルの先端に接続
   したダイから押出し、得られた短繊維入り筒状のゴム形
   体からシートに仕上げる短繊維入りゴムシートの製造方
   法において、 マンドレルに連結した内ダイを吐出口に向って径を徐々
   に拡張させた円錐形としてこれを外ダイに収容し、かつ
   内ダイをその軸心中心に回転させながら、短繊維を含む
   ゴムに吐出口に向って徐々に大きくなる円周方向への引
   き伸ばしとせん断力を付与して、短繊維を円周方向に配
   向させた円筒状成形体を押出成形し、 押出された円筒状成形体の表面層に軸方向に直線状の切
   込み部を入れ、 切込みを入れた円筒状成形体をさらに径を拡張させなが
   ら円周方向へ張力を与え、 上記円筒状成形体を直線状の切込み部で切開しながらシ
   ートにする、ことを特徴とする短繊維入りゴムシートの
   製造方法。
2. 【請求項２】 押出された直後の円筒状成形体をさらに
   円錐形状の補助ガイドで径を拡張させ、円周方向へ張力
   を与える請求項１記載の短繊維入りゴムシートの製造方
   法。
3. 【請求項３】 カッターを円錐形状の補助ガイドを支持
   台にして円筒状成形体の表面へ押圧することで、軸方向
   へ直線状の切込み部を設ける請求項２記載の短繊維入り
   ゴムシートの製造方法。
4. 【請求項４】 円筒状成形体を切開するとき、圧縮気体
   を円筒状成形体内部に吹き付けながら円周方向へ張力を
   与える請求項１または２記載の短繊維入りゴムシートの
   製造方法。
5. 【請求項５】 ガイド部材を切開したシートの両端部に
   当接する請求項１〜４のいずれかに記載の短繊維入りゴ
   ムシートの製造方法。
6. 【請求項６】 円筒状成形体を重力に抗する方向に押出
   すようにした請求項１〜５のいずれかに記載の短繊維入
   りゴムシートの製造方法。
7. 【請求項７】 内ダイの内部を冷却しながら軸心を中心
   に回転させる請求項１〜６のいずれかに記載の短繊維入
   りゴムシートの製造方法。
8. 【請求項８】 短繊維を混入したゴムをシリンダーの押
   出スクリューで混練りした後、マンドレルの先端に接続
   したダイから押出し、得られた短繊維入り筒状のゴム形
   体からシートに仕上げる短繊維入りゴムシートの製造装
   置において、 押出スクリューの回転により短繊維を含むゴムを混練す
   るシリンダーと、 短繊維混入ゴムをマンドレルの回転によって移動させる
   押出部と、 マンドレルに連結した内ダイを外ダイに収容し、内ダイ
   の径を吐出口に向って徐々に拡張させるとともに、内ダ
   イをその軸心中心に回転可能にし、円周方向への引き伸
   ばしとせん断力を付与して短繊維を円周方向に配向させ
   た円筒状成形体に押出するダイ部と、 押出された直後の円筒状成形体の表面層に軸方向に直線
   状の切込み部を設ける切込み手段と、 切込みを入れた円筒状成形体にさらに円周方向へ張力を
   与える拡張手段と、 円筒状成形体を上記直線状の切込み部分で切開する切断
   手段と、を備えたことを特徴とする短繊維入りゴムシー
   トの製造装置。
9. 【請求項９】 拡張手段が、押出された直後の円筒状成
   形体をさらに径を拡張させ円周方向へ張力を与える円錐
   形状の補助ガイドである請求項８記載の短繊維入りゴム
   シートの製造装置。
10. 【請求項１０】 切込み手段が円筒状成形体を表面から
    押圧して軸方向へ直線状の切込み部を設けるカッターで
    あり、該カッターの支持台が円錐形状の補助ガイドであ
    る請求項９記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
11. 【請求項１１】 拡張手段が、押出された直後の円筒状
    成形体内部に圧縮気体を吹き付けながら円周方向へ張力
    を与える気体吹き付け装置である請求項８または９記載
    の短繊維入りゴムシートの製造装置。
12. 【請求項１２】 ガイド部材が切開したシートの両端部
    に当接するように配置されている請求項８〜１１のいず
    れかに記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
13. 【請求項１３】 軸心を中心に回転する内ダイは、内部
    を冷却する装置を備えている請求項８〜１２のいずれか
    に記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
14. 【請求項１４】 内ダイの径が吐出口に向って徐々に拡
    張するテーパー角度θは、３０°≦θ＜９０°であり、
    内ダイの最小径Ａと最大径Ｂの比率である拡張比Ｂ／Ａ
    が１．５〜１２．５である請求項８〜１３のいずれかに
    記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。
15. 【請求項１５】 内ダイと外ダイの流路幅は、内ダイが
    マンドレルに連結した根元部から吐出口まで均一である
    請求項８〜１４のいずれかに記載の短繊維入りゴムシー
    トの製造装置。
16. 【請求項１６】 円筒状成形体を重力に抗する方向に押
    出すようにダイ部を配置した請求項８〜１５のいずれか
    に記載の短繊維入りゴムシートの製造装置。