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【発明の名称】 ゴム材料の混練方法および混練装置
【発明者】 【氏名】平井 秀憲

【氏名】松井 孝宏

【要約】 【課題】混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させるスクレーパの負荷を軽減しつつ、長時間安定した混練操作を可能にする生産性に優れたゴム材料の混練方法および混練装置を提供する。

【構成】高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rをスクレーパ10により、はく離させて落下させた後、落下した受け渡しコンベヤ6の搬送面にゴム材料Rを押えロール11により押圧すると、はく離させたゴム材料Rは混練ロール2a、2bにより挟圧された状態から収縮しようとしてスクレーパ10と押えロール11の間のゴム材料RにテンションTを発生させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム材料を一対の混練ロールで挟圧しながら搬送し、その混練ロールに巻き付いたゴム材料をスクレーパではく離しながら下方のコンベヤに落下させた後、再び前記一対の混練ロールの上方に搬送して繰り返し混練を行なうに際し、前記ゴム材料を前記コンベヤ上の落下位置で押えローラで押圧しながら搬送するゴム材料の混練方法。
【請求項2】
前記コンベヤの搬送速度を、前記ゴム材料が巻き付いた混練ロールの表面速度の90%〜120%にする請求項1に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項3】
前記スクレーパまたは前記押えロールの少なくとも一方に負荷を検知するセンサを設け、該センサの検知信号に基づいて、前記コンベヤの搬送速度と前記ゴム材料が巻き付いた混練ロールの表面速度との速度差を制御する請求項1または2に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項4】
前記ゴム材料が、シリカおよびシランカップリング剤を配合したシリカ配合ゴムである請求項1〜3のいずれかに記載のゴム材料の混練方法。
【請求項5】
一対の混練ロールと、該一対の混練ロールの下方位置から再び上方位置に至る循環経路を形成するコンベヤとを設け、前記一対の混練ロールの高速側混練ロールにスクレーパを配置するとともに、該高速側混練ロールの下方に対応させて前記コンベヤ上のゴム材料を押圧する押えローラを配置したゴム材料の混練装置。
【請求項6】
前記コンベヤの搬送速度を前記高速側混練ロールの表面速度の90%〜120%に設定した請求項5に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項7】
前記スクレーパを、回転軸に放射状に羽根状体を突設した構成にし、前記高速側混練ロールの回転方向と同じ方向に回転するようにした請求項5または6に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項8】
前記スクレーパと前記押えロールとの間隔を1m以下になるよう配置するとともに、前記スクレーパを、前記高速側混練ロールと最も近接する近接点を、該高速側混練ロールの回転中心よりも下側にし、かつ該回転中心よりも前記一対の混練ロールの下方に配置したコンベヤの搬送方向側に位置するようにして配置するとともに、前記押えロールを、その中心が、前記近接点から下方に引いた垂線と、該垂線に対し前記近接点から前記一対の混練ロールの下方に配置した前記コンベヤの搬送方向側に45°の角度をなすように引いた斜線との間に位置するようにして配置する請求項5〜7に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項9】
前記スクレーパまたは前記押えロールの少なくとも一方に負荷を検知するセンサを設け、該センサの送信する検知信号に基づいて、前記コンベヤの搬送速度と前記高速側混練ロールの表面速度との速度差を制御する制御装置を設けた請求項5〜8のいずれかに記載のゴム材料の混練装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ゴム材料の混練方法および混練装置に関し、さらに詳しくは、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離するスクレーパの負荷を軽減しつつ、円滑にはく離するようにした材料の混練方法および混練装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、タイヤ等のゴム製品の製造に使用する加硫前のゴム材料は、天然ゴム等の原料ゴムと、カーボンブラック等の配合剤とをバンバリーミキサと呼ばれる密閉型混練機に所定量投入して予備混練を行なった後、ロール混練機で目標粘度になるように混練する方法が一般的である。
【0003】
ロール混練機は、ゴム材料を挟圧する一対の混練ロールと、この一対の混練ロールの下方からゴム材料を再び上方に搬送する循環経路を形成するコンベヤとから構成され、ゴム材料を混練ロールにより繰り返し混練するようになっている。
【0004】
ゴム材料の粘着性が高い場合には、混練ロールの間を通過したゴム材料が下方のコンベヤに落下せず、混練ロールに巻き付いてしまうという問題があった。ゴム材料に高いせん断力を与えるため、一対の混練ロールの表面速度を異なるように設定している場合には、ゴム材料の特性上、高速側混練ロールに巻き付きが生じていた。このような場合には、混練操作を中断し、巻き付いたゴム材料をはく離させる必要があり、混練ゴムの生産性低下の原因となっていた。
【0005】
この問題を解決するため、混練ロールの表面にスクレーパを配置し、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させて、下方に配置したコンベヤに落下させるようにした混練装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
しかしながら、スクレーパには、ゴム材料をはく離させる際に過大な負荷がかかるため、破損や摩耗、過電流による停止、サーマルトリップ(発熱により停止すること)を生じ易く、そのため、長時間安定してゴム材料をはく離しながら混練操作を行なうことが困難であった。
【0007】
この問題を解決するため、種々の回転構造のスクレーパ(例えば、特許文献2、3参照)が提案されているが、十分に安定して、はく離しながら混練できるとはいえなかった。
【特許文献1】特開昭59−201837号公報
【特許文献2】特開平7−214546号公報
【特許文献3】特開2005−125498号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させるスクレーパの負荷を軽減しつつ、長時間安定した混練操作を可能にする生産性に優れたゴム材料の混練方法および混練装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため本発明のゴム材料の混練方法は、ゴム材料を一対の混練ロールで挟圧しながら搬送し、その混練ロールに巻き付いたゴム材料をスクレーパではく離しながら下方のコンベヤに落下させた後、再び前記一対の混練ロールの上方に搬送して繰り返し混練を行なうに際し、前記ゴム材料を前記コンベヤ上の落下位置で押えローラで押圧しながら搬送することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明のゴム材料の混練装置は、一対の混練ロールと、該一対の混練ロールの下方位置から再び上方位置に至る循環経路を形成するコンベヤとを設け、前記一対の混練ロールの高速側混練ロールにスクレーパを配置するとともに、該高速側混練ロールの下方に対応させて前記コンベヤ上のゴム材料を押圧する押えローラを配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明のゴム材料の混練方法および混練装置によれば、スクレーパにより、はく離されてコンベヤ上に落下したゴム材料を落下位置で押えロールにより押圧するので、混練ロール間で挟圧されて圧延状態にあるゴム材料が混練ロールからはく離された後に収縮しようとする。この収縮力によって、スクレーパと押えロールの間のゴム材料にテンションを発生させることができ、このテンションが、混練ロールに巻き付いたゴム材料を引き剥がすように作用するため、スクレーパに過度の負荷を与えることなく長時間にわたり円滑にはく離させることができる。
【0012】
また、このようにゴム材料の収縮力によるテンションを利用するので、スクレーパに対する負荷を軽減することができ、スクレーパの破損や摩耗を防ぎながら長時間の安定的な混練操作を行なうことができる。これにより、混練操作を中断することなく、連続して行なうことが可能になり、生産性の高い混練を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明のゴム材料の混練装置および混練方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図1に例示するように、本発明の混練装置1は、対向する一対の混練ロール2a、2bを備え、この混練ロール2a、2bの下方から水平方向に延びる搬送面と、中途から上下方向に回動可能な搬送面を有する受け渡しコンベヤ6が配置されている。受け渡しコンベヤ6の上方にはゴム材料Rを搬送面に押圧する押えロール11、ゴム温度を検知する温度センサ7、ゴム材料Rを冷却する冷却ファン8が配置されている。
【0014】
受け渡しコンベヤ6の回動部の上方からは、混練ロール2a、2bの上方に延びるように練り返しコンベヤ5が配置されている。この練り返しコンベヤ5および受け渡しコンベヤ6により、ゴム材料Rを混練ロール2の間に繰り返し供給する循環経路が形成されている。
【0015】
一対の混練ロール2a、2bは、同外径で、それぞれ別個に設けられた電動モータ4により互いに反対方向に回転駆動され、回転速度はそれぞれ独立して調整可能になっていて、練り返しコンベヤ5および受け渡しコンベヤ6が配置されている側の混練ロール2aの表面速度が、他方の混練ロール2bよりも高速となるように設定されている。
【0016】
この高速側混練ロール2aの表面に近接してスクレーパ10が配置されている。このスクレーパ10は、高速側混練ロール2aとほぼ同じ幅で、平行に配置されていて、回転軸を中心に放射状に突設された剥がし羽根を有している。この剥がし羽根は、図示しない電動モータにより、高速側混練ロール2aの回転方向と同じ方向に回転するように構成されている。
【0017】
スクレーパ10は、ゴム材料Rをはく離させることができれば、上記で例示した構造に限定されることない。スクレーパ10を単なるクサビ状の鉄板等にすることにより、構造を単純化することができ、上記で例示したように、羽根状体を回転させるような構造にすることにより、負荷を軽減させることができる。
【0018】
また、混練ロール2a、2bのロールギャップを検知するギャップセンサが設けられ、低速側混練ロール2bにはアクチュエータ3が備わり、低速側混練ロール2bを移動させてロールギャップを変更可能としている。
【0019】
電動モータ4の電力レベル(駆動トルク)、ロール表面速度、ロールギャップ、ゴム温度の各データは、制御装置9に送信されるようになっている。制御装置9は、これらのデータに基づいて、混練ロール2a、2bの表面速度、ロールギャップ、受け渡しコンベヤ5および練り返しコンベヤ6の搬送速度を制御し、循環経路においてゴム温度を制御できるようになっている。このようにして、ゴム材料Rには混練ロール2a、2bにより、適切なせん断力が付与されて、所定の混練時間で目標粘度になるように混練される。
【0020】
この混練装置1には、バンバリーミキサにより、原料ゴムとカーボンブラック等の非加硫系配合剤とを予備的に混練したゴム材料Rが投入される。粘着性の低いゴム材料Rの場合は、混練ロール2a、2bに巻き付くことがないので、図1に示すように混練ロール2a、2bで挟圧されて、その間を通過した後、下方に配置されている受け渡しコンベヤ6の搬送面に落下して、そのまま連続的に混練ロール2a、2bの上方へ搬送されて、混練ロール2a、2bの間に供給される。
【0021】
しかし、混練するゴム材料Rが、シリカおよびシランカップリング剤を配合したシリカ配合ゴムもしくは、シリカ配合ゴムを一部に含んでいる場合には、粘着性が高いため、図2に示すように高速側混練ロール2aの表面に密着して、巻き付いてしまうことがある。このように巻き付くと、混練ロール2a、2bの間を通過したゴム材料Rが受け渡しコンベヤ6上に落下せずに、ゴム材料Rを循環させて混練できなくなる。尚、図2は、構成要素の一部を省略して図示している。
【0022】
このような粘着性が高いゴム材料Rを混練する場合には、本発明では、ゴム材料Rが巻き付く高速側混練ロール2aの表面に近接して配置されたスクレーパ10の剥がし羽根が、この混練ロール2aの回転方向と同じ方向に回転して、巻き付いたゴム材料Rをはく離させる。
【0023】
ゴム材料Rは相対的に表面速度の速い混練ロール2aに巻き付くので、この混練装置1では、受け渡しコンベヤ6および練り返しコンベヤ5が配置されている側(図2では右側)を高速側混練ロール2aとして、その表面速度V1を他方の混練ロール2bの表面速度V2に対して速くしている。
【0024】
これにより、スクレーパ10を高速側混練ロール2aに対してだけ設ければよく、また、混練ロール2a、2bを通過したゴム材料Rを受け渡しコンベヤ6の搬送方向に向けて落下させて、円滑に循環させるようにしている。
【0025】
本発明は、両方の混練ロール2a、2bの表面速度V1、V2が同じ場合にも適用でき、その場合は、両方の混練ロール2a、2bに対してスクレーパ10を設けるようにする。
【0026】
高速側混練ロール2aの表面からはく離されたゴム材料Rは、下方に配置している受け渡しコンベヤ6の搬送面に押えロール5により押圧される。ここで、両方の混練ロール2a、2bの間を通過して挟圧されたゴム材料Rは、混練ロール2a、2b通過後にスクレーパ10により混練ロール2aからはく離されると圧延された状態から収縮しようとする。このゴム材料Rの収縮力により、スクレーパ10と押えロール11の間の連続しているゴム材料Rには、テンションTが発生する。
【0027】
このテンションTは、高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rを引き剥がすように作用し、スクレーパ10と押えロール11との協動により、ゴム材料Rが円滑にはく離される。また、このテンションTにより、巻き付いたゴム材料Rは剥がれ易くなっているので、スクレーパ10の負荷は軽減され、スクレーパ10の破損や摩耗を防いで長期間安定してゴム材料Rをはく離させることができる。
【0028】
これによって、高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rをはく離させるために混練操作を中断することなく、もしくは、中断する回数を減らすことができ、混練ゴムを生産性よく得ることができる。
【0029】
さらに、受け渡しコンベヤ6の搬送速度V3と高速側混練ロール2aの表面速度V1との相対速度を制御し、受け渡しコンベヤ6によりスクレーパ10と押えロール11の間の連続しているゴム材料Rに、搬送方向先端側と後端側とで速度差を生じさせて、テンションTを発生させることができる。このテンションTにより、高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rを一層容易に、はく離させることもできる。
【0030】
ゴム材料Rの特性にもよるが、未加硫のゴム材料Rなので、スクレーパ10と押えローラ11との間隔が1mを超えると、発生したテンションTは、ゴム材料Rが延びて塑性変形することにより吸収されて、高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rに有効に伝わりにくくなる。そこで、この間隔は概ね1m以下が好ましく、下限値は、高速側混練ロール2aと受け渡しコンベヤ6との必要なクリアランス等により規定される。
【0031】
また、受け渡しコンベヤ6の搬送速度V3についてもゴム材料Rの特性によって違いがあるが、高速側混練ロール2aの表面速度V1の90%〜120%程度にすることが好ましい。搬送速度V3が表面速度V1の90%未満では、特に収縮率の小さなゴム材料Rの場合、発生するテンションTが小さいので、ゴム材料Rのはく離を補助する効果が小さく、120%超では、特に収縮率の大きなゴム材料Rの場合、過大なテンションTが発生して、スクレーパ10と押えロール11との間でゴム材料Rが破断する可能性が高くなる。尚、受け渡しコンベヤ6から練り返しコンベヤ5へのゴム材料Rの受け渡しを円滑にするため、互いに同じ搬送速度V3にしている。
【0032】
スクレーパ10は、高速側混練ロール2aに最も近接する点P(以下、近接点Pという)が、高速側混練ロール2aの回転中心よりも下側に位置するように配置することが好ましく、更に、高速側混練ロール2aの回転中心よりも受け渡しコンベヤ6の搬送方向側(図2では右側)に配置することが特に好ましい。このように配置することで、はく離したゴム材料Rを受け渡しコンベヤ6の搬送面に落下させ易くなる。
【0033】
押えロール11は、その中心がスクレーパ10の近接点Pから下方に引いた垂線VLと、この近接点Pから垂線VLに対し、受け渡しコンベヤ6の搬送方向側に45°の角度Aをなすように引いた斜線SLとの間に位置するように配置することが好ましい。このように配置することで、高速側混練ロール2aから巻き付いたゴム材料Rをはく離させ易くし、はく離から受け渡しコンベヤ6の搬送面で押圧するまでのゴム材料Rの流れを円滑にすることができる。
【0034】
図3に別の実施形態の一部を拡大し、構成要素の一部を省略して示す。この混練装置1のスクレーパ10には、ゴム材料をはく離させる際に生じる負荷(例えば、回転負荷など)を検知するセンサ12を設けている。センサ12の検知信号は、制御装置9に送信されるようになっている。
【0035】
制御装置9は、センサ12の検知信号に基づいて、高速側混練ロール2aに巻き付いているゴム材料Rの有無およびその量を演算する。この演算結果に基づいて、制御装置9は、受け渡しコンベヤ6および練り返しコンベヤ5の搬送速度V3と高速側混練ロール2aの表面速度V1を制御し、搬送速度V3と表面速度V1との速度差を制御する。
【0036】
例えば、高速側混練ロール2aに巻き付いているゴム材料Rの量が多く、スクレーパ10の負荷が大きい場合は、搬送速度V3の速度アップ率を上げて表面速度V1との速度差を大きくして発生するテンションTを大きくする。巻き付いているゴム材料Rが少量でスクレーパ10の負荷が小さい場合は、搬送速度V3の速度アップ率を下げて表面速度V1との速度差を小さくする。
【0037】
高速側混練ロール2aに巻き付いたゴム材料Rの量は、はく離後に押えロール11の負荷により把握することもできる。そこで、センサ12を、押えロール11に取り付けるようにしてもよい。
【0038】
このように構成して、はく離直後のゴム材料Rにより生じる押えロール11の負荷を検知したセンサ12の検知信号に基づいて、上記と同様に、制御装置9により、受け渡しコンベヤ6および練り返しコンベヤ5の搬送速度V3と高速側混練ロール2aの表面速度V1との速度差の制御を行なうようにする。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の混練装置の実施形態を例示する概略側面図である。
【図2】図1の一部を拡大して示す概略側面図である。
【図3】混練装置の他の実施形態を一部を拡大して示す概略側面図である。
【符号の説明】
【0040】
1 混練装置
2a 高速側混練ロール 2b 低速側混練ロール
3 アクチュエータ
4 電動モータ
5 練り返しコンベヤ 6 受け渡しコンベヤ
7 温度センサ
8 冷却ファン
9 制御装置
10 スクレーパ
11 押えロール
12 応力センサ
【出願人】 【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
【出願日】 平成18年7月21日(2006.7.21)
【代理人】 【識別番号】100066865
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一

【識別番号】100066854
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 賢照

【識別番号】100068685
【弁理士】
【氏名又は名称】斎下 和彦


【公開番号】 特開2008−23843(P2008−23843A)
【公開日】 平成20年2月7日(2008.2.7)
【出願番号】 特願2006−198873(P2006−198873)