CN101043994B - 橡胶材料的混炼装置以及混炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续进行从橡胶材料与非硫化类配合剂的混炼到混炼硫化类配合剂从而得到最终混炼橡胶的为止的一连串的工序的橡胶材料的混炼装置以及使用该混炼装置的混炼方法。通过分配传送带，将由1台密闭型混炼机混炼的预混炼橡胶有选择地供给到并列设置2列以上的混炼线而成的混炼线组。混炼线由串联连结的多个开放型辊式混炼机构成。将在混炼线组中进行混炼从而变为目标粘度的中间混炼橡胶与硫化类配合剂在最终混炼机中进行混炼从而得到最终混炼橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶材料的混炼装置以及混炼方法，更详细地说，涉及不论橡胶材料的量、配合剂的种类、配合比例如何都能进行在通用时生产率优异的混炼的橡胶材料的混炼装置，以及使用该混炼装置从而得到粘度稳定的混炼橡胶的混炼方法。
背景技术
以往，对于作为轮胎等橡胶产品的材料而使用的硫化前的橡胶材料，需要将天然橡胶等原料橡胶、炭黑等配合剂定量投入到称作班伯利混炼机(バンバリ一ミキサ)的密闭型混炼机进行混炼，通过该混炼制成不仅使所投入的材料均匀地混合还降低到一定的粘度的混炼橡胶。
然而，由于因混炼过程中的摩擦产生的发热等，混炼橡胶在到达目标粘度之前温度会过度地上升，所以会招致品质降低。因此，由于上限温度的制约，混炼橡胶难以仅通过一次的混炼操作达到目标粘度。因此，必须重复数次地实施将暂时从密闭型混炼机取出的混炼橡胶冷却后再投入进行混炼操作。其结果，浪费很大能量，同时成为生产率降低的原因。
为了解决这样的问题，提出了多种在密闭型混炼机上串联配置多台辊式混炼机而进行混炼的方法(例如参照专利文献1、2)。然而，在如上所述的以往的混炼方法中，具有不能完全对应橡胶材料的量、配合剂的种类、配合比例等的变化的缺点。例如，在得到橡胶量较少的混炼橡胶时，会有到达得到最终混炼橡胶为止的时间变得很长的问题；当在橡胶材料中混炼难以混炼的配合剂时，会有不能使能连续地一次混炼好的量变多的问题。
另外，在以往的混炼装置中，对原料橡胶与非硫化类配合剂进行混炼的混炼机和投入硫化类配合剂进行混炼的最终混炼机是分开的。因此，到达将从最初的混炼机排出的混炼橡胶投入最终混炼机为止的中间冷却时间不是固定的，难以得到品质稳定的混炼橡胶。
专利文献1：日本国特开昭63-56407号公报
专利文献2：日本国特许第2936348号公报
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种不论橡胶材料的量、配合剂的种类、配合比例如何都能在通用时进行混炼的生产率优异的橡胶材料的混炼装置。
本发明的其他的目的在于提供一种橡胶材料的混炼方法，其在使用上述混炼装置对橡胶材料进行混炼时，在同一批次的混炼条件下，使混炼橡胶的粘度不会有偏差地稳定化，另外在多个批次之间也能得到没有粘度偏差的稳定的品质。
用于达成上述目的的本发明的橡胶材料的混炼装置，其特征在于：在并列设置有至少2列以上混炼线而成的混炼线组的上游侧，配置有1台对橡胶材料与非硫化类配合剂进行混炼的密闭型混炼机，并在该混炼线组的下游侧，配置有1台对从该混炼线组排出的中间混炼橡胶与硫化类配合剂进行混炼的最终混炼机，其中，所述混炼线是串联连结至少2台以上包括一对混炼辊、重炼传送带和交接传送带的开放型辊式混炼机而成的；并且，在所述密闭型混炼机与所述混炼线组之间配置有计量装置、和将由该计量装置计量出的预混炼橡胶有选择地移动分配到所述混炼线组中的至少1个混炼线上的分配装置，在所述混炼线组与所述最终混炼机之间配置有将所述中间混炼橡胶输送到所述最终混炼机的输送装置。
在该混炼装置中，由于包括并列设置有至少2列以上混炼线而成的混炼线组，其中所述混炼线是串联连结至少2台以上开放型辊式混炼机而成的，所以能够将从密闭型混炼机排出后由计量装置计量出的预混炼橡胶根据它的量和混炼时间等混炼条件，通过分配装置供给到从多个混炼线中选择出的混炼线上。由此，能够根据混炼条件以较高的生产率得到最终混炼橡胶。
另外，本发明的橡胶材料的混炼方法，其特征在于：使用上述的混炼装置，通过所述密闭型混炼机对橡胶材料与非硫化类配合剂进行预混炼，并且对于从该密闭型混炼机排出的预混炼橡胶，在所述辊式混炼机的混炼线中，将所述一对混炼辊的辊间隙设为0.5mm～3.0mm、且将混炼橡胶的温度控制在40℃～90℃而进行混炼。
根据该混炼方法，通过将辊间隙和混炼橡胶的温度同时控制为上述的范围内进行混炼，能够给予混炼橡胶充分的剪切力从而使粘度迅速地降低，得到没有偏差的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶。由此，不但在同一批次的混炼条件下，即使在多个批次之间，最终混炼橡胶的粘度也变得稳定且均匀。
另外，本发明的其他的橡胶材料的混炼方法，其特征在于：使用上述的混炼装置，通过所述密闭型混炼机对橡胶材料与非硫化类配合剂进行预混炼，并且对于从该密闭型混炼机排出的预混炼橡胶，将从所述密闭型混炼机投入到所述混炼线的最初的辊式混炼机时的所述预混炼橡胶的温度设为90℃以上，将从该最初的辊式混炼机排出到第2辊式混炼机时的混炼橡胶的温度控制在60℃～80℃。
在该混炼方法中，由于将投入到最初的辊式混炼机时的预混炼橡胶的温度控制在90℃以上，所以在将从密闭型混炼机排出的预混炼橡胶投入最初的辊式混炼机之前不需要特别地冷却，直接投入即可。因此，能够将前处理的时间、能量的损失降为最小限度。另外，由于从最初的辊式混炼机排出到第2辊式混炼机时的混炼橡胶的温度为60℃～80℃即可，所以能够给混炼橡胶充分的剪切力从而使粘度迅速地降低。由此，能够得到没有偏差的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶，最终混炼橡胶的品质也变得稳定。
附图说明
图1是举例表示本发明的橡胶材料的混炼装置的概略结构图。
图2是图1的概略俯视图。
图3是图1的X-X向视图。
图4是举例表示构成混炼线的辊式混炼机的概要的说明图。
图5是表示本发明的橡胶材料的混炼方法的一个示例的控制流程图。
图6是表示由本发明的橡胶材料的混炼方法进行的控制过程的一个示例的曲线图。
图7是表示本发明的橡胶材料的混炼方法中的橡胶温度和辊间距的控制范围的曲线图。
图8是表示辊式混炼机中的混炼时间与橡胶温度的关系的曲线图。
图9是表示辊式混炼机中的混炼时间与功率级的关系的曲线图。
图10是表示推定值的粘度指数与实测的最终粘度的关系的曲线图。
图11是举例表示辊式混炼机的变形例的概要的说明图。
图12是放大图11的主要部分、举例表示推定贮料量的方法的说明图。
图13是表示辊式混炼机中的贮料量以及辊通过次数与粘度降低的关系的曲线图。
具体实施方式
在图1～图3所举例表示的橡胶材料的混炼装置的实施方式中，在被称作班伯利混炼机的密闭型混炼机1的一侧，连接有计量并供给天然橡胶等原料橡胶和炭黑等非硫化类配合剂的原料计量供给装置2。在密闭型混炼机1的另一侧，配设有压片辊3。压片辊3包括向互相相反方向转动的1对混炼辊，使混炼的橡胶W通过辊之间。
在压片辊3的排出部上，配置有供给传送带4，在该供给传送带4的排出侧，经由切割装置5a、计量传送带5b能够连接地配设有分配传送带5。在分配传送带5上，能够连接地配设有2列混炼线6A、6B。分配传送带5能在混炼线6A、6B之间往复移动。各个混炼线6A、6B由在与分配传送带5垂直的方向上串联连结的2台辊式混炼机6a和6b、7a和7b构成。串联连结的辊式混炼机的台数并不限于2台。并列的混炼线6A、6B的列数也并不限于2列。
辊式混炼机6a、6b、7a、7b，具有向互相相反方向转动的混炼辊8，形成为开放构造。进而，具备从混炼辊8的下方向上方形成循环通路的重炼传送带9，在重炼传送带9的一端可转动地连接有交接传送带10。在交接传送带10的另一端为上抬状态时，通过了混炼辊8的混炼的橡胶W通过重炼传送带9循环，重复连续地被供给到混炼辊8而被混炼。在交接传送带10的另一端为下垂状态时，混炼后的橡胶W通过交接传送带10而向下一工序输送。
在混炼线6A、6B的送出侧，在垂直方向上连结有中间输送传送带18。在中间输送传送带18的送出端部，经由供给传送带19连接有包括硫化类配合剂Q的投入装置20的最终混炼机21。最终混炼机21是包括一对混炼辊25、重炼传送带22和交接传送带23的开放型辊式混炼机。
在最终混炼机21的排出部，在垂直方向上连接有最终送出传送带24，在该最终送出传送带24的送出侧，经由压片辊26、送出传送带27、取样装置28以及冷却装置29连接有产品库存工序30。
由该混炼装置进行的橡胶材料的混炼方法如下所述。另外，在下面的说明中，将来自密闭型混炼机1的、在混炼线6A、6B中混炼结束前的阶段的橡胶叫做预混炼橡胶W。将在混炼线6A、6B中混炼结束、但在最终混炼机21中混炼结束前的阶段的橡胶叫做中间混炼橡胶W，将在最终混炼机21中混炼结束后的橡胶叫做最终混炼橡胶Wa。
在通过原料计量供给装置2计量出天然橡胶等原料橡胶和炭黑等非硫化类配合剂后，将它们投入密闭型混炼机1，均匀地混炼从而制成预混炼橡胶W。该预混炼橡胶W的粘度还很高，容易切断，所以适用性较差。因此，将预混炼橡胶W在后工序的混炼线6A、6B中混炼，使粘度降低到目标粘度，得到中间混炼橡胶W。
预混炼橡胶W通过压片辊3进行混炼使得成为一定温度以下，制成薄片状后被输送到供给传送带4。然后，预混炼橡胶W从供给传送带4经过切割装置5a，被移送到计量传送带5b上。
预混炼橡胶W在计量传送带5b受到计量，根据该量、混炼的时间等混炼条件，选择是通过1个混炼线6A进行混炼，还是通过2个混炼线6A、6B进行混炼。在通过1个混炼线6A进行混炼时，将计量传送带5b上的预混炼橡胶W直接供给到一方的混炼线6A。
在通过2个混炼线6A、6B进行混炼时，通过切割装置5a将预混炼橡胶W均匀地分割，并通过计量传送带5b与分配传送带5保持着时间差供给到各个混炼线6A、6B。在向一方的混炼线6B供给预混炼橡胶W时，分配传送带5向该混炼线6B移动。
另外，在具有3个以上混炼线6A、6B时也一样，将通过切割装置5a分割成规定比例的预混炼橡胶W顺次供给到各个混炼线6A、6B等上。
被供给到混炼线6A、6B的各个预混炼橡胶W通过第1辊式混炼机6a、7a反复混炼，接下来通过第2辊式混炼机6b、7b反复混炼。该混炼例如在第1辊式混炼机6a、7a和第2辊式混炼机6b、7b中顺次进行混炼，控制成使橡胶温度T降低到10℃左右。对于详细的混炼方法在后面叙述。
将通过混炼线6A、6B而达到目标粘度的各个中间混炼橡胶W，移送到配设在与混炼线6A、6B垂直的方向上的中间输送传送带18上。接下来，各个中间混炼橡胶W从中间输送传送带18经由供给传送带19而被供给并汇集到最终混炼机21。在最终混炼机21中，通过投入装置20投入基于投入到密闭型混炼机1中的材料的重量、以一定比例计量出的硫化类配合剂Q，使之与中间混炼橡胶W进行混炼。
投入硫化类配合剂Q并被均匀地混炼后得到的最终混炼橡胶Wa通过交接传送带23，被排出到最终送出传送带24。由最终送出传送带24送出的最终混炼橡胶Wa，经由压片辊26、送出传送带27、取样装置28以及冷却装置29而被供给到产品库存工序30。在取样装置28，对最终混炼橡胶Wa进行取样从而进行品质检查，规定品质的最终混炼橡胶Wa被存放在产品库存工序30。
如上所述，根据该混炼装置，能够连续地一次进行从橡胶材料等的投入到得到最终混炼橡胶Wa为止的一连串的工序。另外，能够根据在密闭型混炼机1中混炼的材料的重量即预混炼橡胶W的量、配合剂的种类、配合比例、混炼时间等混炼条件，以规定比例将预混炼橡胶W分割，并通过混炼线6A、7A，将分割后的各个混炼橡胶W混炼到目标粘度。这样，能够通过可对应于各种混炼条件且在通用时生产率优异的混炼，得到中间混炼橡胶W以及最终混炼橡胶Wa。
因此，即使对于不能在一列混炼线中混炼的预混炼橡胶W的量、或不能混炼的较短时间，也能够在规定的时间周期内容易地得到规定量的目标粘度的中间混炼橡胶W。
另外，能将密闭型混炼机1的设置台数抑制到最小限度，所以能够削减过大的设备费用和空间。
作为构成混炼线6A、6B的辊式混炼机6a、6b、7a、7b能够使用例如图4所示的辊式混炼机6。该辊式混炼机6，具有被电动机12向互相相反方向旋转驱动的一对混炼辊8，具备重炼传送带9和交接传送带10，基本结构与前面所说明的辊式混炼机6a、6b、7a、7b相同。
在一个辊8上具备调节器13，其能够使该辊8移动从而调整辊之间的间隙(辊间隙h)。在混炼辊8的下方配置有辊间隙传感器15。另外，配置有检测通过了混炼辊8的预混炼橡胶W的温度的温度传感器14和对预混炼橡胶W冷却的冷却风扇11。电动机12的功率级P(驱动转矩)、辊表面速度V、辊间隙h、橡胶温度T这些数据被送入运算装置16。
在使用该辊式混炼机6作为各个混炼线6A、6B的最初的第1辊式混炼机6a、7a时，如下所述那样进行混炼。在对从分配传送带5供给的预混炼橡胶W进行混炼时，由辊间隙传感器15检测辊间隙h，由调节器13将辊间隙h控制为0.5mm以上3.0mm以下。并且，由温度传感器14检测预混炼橡胶W的温度，由冷却风扇11调解冷却程度，使得控制在40℃以上90℃以下的范围内，反复对预混炼橡胶W混炼。该控制通过运算装置16进行。
如果对该控制范围进行图示，就是图7的长方形内部。如果辊间隙h不到0.5mm，则不能使规定时间内能混炼的橡胶量增多，另外辊间隙h的控制也比较困难。另一方面，如果辊间隙h超过3.0mm，则不能给预混炼橡胶W充分的剪切力，不能使粘度迅速地降低。
如果橡胶温度T超过90℃，则即使反复混炼也不能给预混炼橡胶W充分的剪切力，不能使粘度降低。另一方面，如果橡胶温度T不到40℃，则会产生下述问题：相对于混炼辊8的负荷变大、机械强度不足，或者由于预混炼橡胶W的流动性降低故橡胶薄片变得容易切断，从而产生故障的危险性增大。
因此，通过将辊间隙h与橡胶温度T同时控制在该范围内进行混炼，能够稳定地施加充分的剪切力从而迅速地使粘度降低。由此，在同一批次的混炼条件下，能够得到没有偏差的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶W。在多个批次之间粘度的偏差也消失，能够得到稳定的均匀品质的最终混炼橡胶Wa。
在图7中的长方形内部的控制范围内，特别是如果将辊间隙h与橡胶温度T控制在平行四边形内部的范围内，则能够更迅速地促进预混炼橡胶W的粘度的降低。
另外，作为其他的方法，将由分配传送带5供给的预混炼橡胶W在橡胶温度T为90℃以上的状态下投入最初的辊式混炼机6a、7a。此时，从密闭型混炼机1放出的预混炼橡胶W的温度T大约为90℃以上170℃以下的范围。然后，将由该辊式混炼机6a、7a混炼并排出时的橡胶温度T控制为60℃以上80℃以下。
在该方法中，在将从密闭型混炼机1放出的预混炼橡胶W投入第1辊式混炼机6a、7a之前不必特别进行冷却，直接投入即可。因此，能够将用于投入到辊式混炼机6a、7a的前处理的时间、能量的损失降为最小限度。进而，将预混炼橡胶W的温度T降到对于粘度降低有效的60℃～80℃的范围内，且将温度变化缩小，所以橡胶温度T的控制容易，能够施加充分的剪切力从而使粘度迅速地降低。
由此，不但在同一批次的混炼条件下，即使在多个批次之间也能够得到没有偏差的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶W，进而能够得到均匀品质的最终混炼橡胶Wa。
此时，如果将辊间隙h控制为0.5mm以上3.0mm以下，能够进一步促进预混炼橡胶W的粘度降低。
在将该辊式混炼机6周作在并列的混炼线6A、6B中串联连结的第1辊式混炼机6a、7a以及第2辊式混炼机6b、7b时，如下述那样进行混炼。与上述的方法同样，将从密闭型混炼机1放出、由分配传送带5分配的预混炼橡胶W在橡胶温度T为90℃以上的状态下投入第1辊式混炼机6a、7a。然后，将由第1辊式混炼机6a、7a混炼并排出时的橡胶温度T控制为60℃以上80℃以下。
将该预混炼橡胶W保持着该温度的状态通过交接传送带10投入第2辊式混炼机6b、7b。在第2辊式混炼机6b、7b中进行控制，使得对该预混炼橡胶W进行混炼后排出的橡胶温度T在40℃以上75℃以下。
这样，通过串联的2台辊式混炼机6a和6b、7a和7b将橡胶温度T连续地缓慢降低，从而在对粘度降低有效的温度范围内进行混炼，所以能够施加充分的剪切力从而迅速地使粘度降低，得到目标粘度的中间混炼橡胶W。
因此，不但在同一批次的混炼条件下，即使在多个批次之间也能够得到没有偏差的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶W，进而能够得到均匀的品质的最终混炼橡胶Wa。
此时同样，如果将辊式混炼机6a、6b、7a、7b的辊间隙h控制为0.5mm以上3.0mm以下，能够进一步促进预混炼橡胶W的粘度降低。
一边将由辊式混炼机6进行的混炼的粘度控制控制成基于橡胶温度T、混炼辊8的驱动转矩、辊间隙h和辊表面速度V按时间顺序推定计算出粘度，并在规定时间内该推定粘度为目标粘度，一边进行混炼。作为在混炼操作过程中橡胶粘度的推定所使用的计算式，没有特别限定，可以列举下面的(1)式。
ηMV＝P/[K·exp[Ea/R(1/T-1/373)]·-(V/2h)A]...(1)
在这里，ηMV：粘度指数(将基准温度设为100℃，将剪切速度设为2[1/s])
P：辊驱动的功率级P(与驱动转矩对应)
K：系数
Ea：活化能
R：气体常数
T：橡胶温度
V：辊表面速度
h：辊间隙
A：0.3～1.0(由混炼橡胶确定的系数)
在图5中列举了该控制流程，基于该图进行说明。首先，在通过辊式混炼机6a将预混炼橡胶W混炼到某种程度的某一时刻，取得电动机12的功率级P(驱动转矩)、辊表面速度V、辊间隙h、橡胶温度T这些数据，在运算装置16中使用上述(1)式推定预混炼橡胶W的粘度。
然后，将预先设定的该时刻的目标粘度与推定粘度相比较，如果推定粘度在目标粘度的允许范围内，则不改变混炼条件，保持原样继续混炼。如果推定粘度比目标粘度高，则增加工作的冷却风扇11的数目、加快风扇转速等等来增强由冷却风扇11进行的冷却，使橡胶温度T降低从而促进粘度降低。也可以减小辊间隙h来促进粘度降低。
如果推定粘度比目标粘度低，则减少工作的冷却风扇11的数目、减慢风扇转速等等来减弱冷却、或停止冷却，抑制橡胶温度T的降低从而使粘度难以降低。也可以增大辊间隙h来抑制粘度降低。
橡胶温度T的冷却装置不仅限于冷却风扇11，也可以使流体在混炼辊8内部流通从而进行热交换。也可以通过控制辊表面速度V使之改变来调整混炼时间。
在规定的混炼时间内，确定适当次数反复实施该控制。然后，当在规定的混炼时间内达到目标粘度时，如虚线所示结束控制。如果对该控制过程进行图示，则变为图6那样，在T1～T4的测定时间所推定的粘度E通过该控制逐渐接近预先设定的目标粘度G，能够在规定混炼时间Tf内达到目标粘度ηf。
在该控制方法中，在由上述(1)式等计算推定粘度时，优选的是，在橡胶温度T和功率级P(驱动转矩)中不使用具有较大的变动的实测值，而使用预先设定为单调减少函数关系的推定值。所谓单调减少函数关系，是由例如Y＝AlogX+B、Y＝AexpX+B、Y＝AXB(这里，X为实测值、Y为推定值、A、B为常数)等表示的函数关系。即，基于实际数值连续地计算出近似曲线、将测定时刻的代表橡胶温度以及代表功率级(转矩)作为推定值。另外，也可以使用实测值的最近规定时间的移动平均值。
在图8以及图9中，作为分别由单调减少函数关系求出的橡胶温度T以及功率级P的推定值的示例，共同示出了实测值以及该实测值的每1分钟的移动平均值。在图8、9中，上下变动较大的虚线是实测值，上下变动的实线是每1分钟的移动平均值，作为实线的倾斜直线是推定值。可知，通过单调减少函数关系得到的推定值和每1分钟的移动平均值比实测值变化稳定，特别是通过单调减少函数关系得到的推定值更稳定。
图10分别表示：基于通过单调减少函数关系求出的橡胶温度T以及功率级P的推定值计算推定粘度从而进行控制时的最终粘度指数(ηMV)与实测的最终粘度之间的关系，以及基于每1分钟的移动平均值计算推定粘度从而进行控制时的最终粘度指数(ηMV)与实测的最终粘度之间的关系。在图10中用圆形符号图示的数据表示前者的单调减少函数关系的情况，用三角形符号图示的数据表示后者的每1分钟的移动平均值的情况。从该结果可以看出通过基于两者的推定值的控制方法，能够得到在某种程度上偏差较小的稳定的粘度的中间混炼橡胶W。特别是可知，如果使用通过单调减少函数关系得到的推定值则变为与实测粘度更接近的关系，每一批次中都能够得到粘度的偏差较少的稳定的粘度的中间混炼橡胶W。由此，也能在规定时间内得到粘度的偏差较少的稳定的目标粘度的中间混炼橡胶W。
在图11中举例表示图4所示的辊式混炼机6的变形例。该辊式混炼机7在辊式混炼机6中添加了贮料量传感器17，其他的构造相同，所以简略化进行图示。
在辊式混炼机7中，根据在混炼辊8上在混炼过程中滞留的预混炼橡胶W即所谓的贮料量B，由混炼辊8施加在预混炼橡胶W上的剪切力进行变化。如果贮料量B较多，则从较宽宽度的状态挤入混炼辊8的较窄间隙，所以剪切力变大从而粘度降低变大。因此，由于贮料量B的不同，在混炼的预混炼橡胶W中会产生粘度的偏差。
在该辊式混炼机7中，为了抑制这样的粘度的偏差，设置有贮料量传感器17。作为贮料量传感器17，使用红外线照相机、光学传感器等检测贮料量B。具体地说，例如检测从混炼辊8的顶面到混炼辊8上的预混炼橡胶W的顶面为止的高度H等，将该检测数据输入连接在贮料量传感器17上的运算装置16，进行数据处理从而推定贮料量B。
基于图12说明作为推定该贮料量B的方法的一个示例，将贮料量B近似为圆柱体进行推定的方法。图中的线段CL是作为一对混炼辊8的中间的中心线。
通过贮料量传感器17检测从混炼辊8的顶面到混炼辊8上的预混炼橡胶W的顶面的高度H，计算出距混炼辊8的顶面高度H的水平线与中心线CL的交点C，计算出通过交点C且与两辊8的表面相切的圆的面积。然后，通过贮料量传感器17或其他的装置检测混炼辊8的辊宽度方向的预混炼橡胶W的长度，将计算出的圆的面积与预混炼橡胶W的辊宽度方向长度相乘从而计算出圆柱体的体积，将其设为贮料量B。
通过在运算装置16中输入混炼辊8的中心坐标、外径、辊间隙等数据，能够通过运算装置16实时推定贮料量B。贮料量B的推定并不仅限于此，也可以通过其他的方法近似计算。
在混炼的橡胶W的粘度比规定粘度高时，进行控制以使贮料量B增加。为了使贮料量B增加，可以提高交接传送带10以及重炼传送带9的传送带输送速度CV，或降低重炼传送带9的高度位置从而缩短预混炼橡胶W的循环通路。
另一方面，在混炼的预混炼橡胶W的粘度比规定粘度低时，进行控制以使贮料量B减少。为了使贮料量B减少，可以降低交接传动带10以及重炼传送带9的传动带输送速度CV，或提高重炼传送带9的高度位置从而延长预混炼橡胶W的循环通路。
例如，仅使贮料量B变化而对相同预混炼橡胶W进行辊式混炼时的粘度为图13所示的结果。图13中的贮料量(指数)是位于混炼辊8上的预混炼橡胶W的体积相对于的基准体积的指数，该指数越大意味着贮料量B越多。即，在图13中，图示形状按照菱形、正方形、三角形、圆的顺序，贮料量B逐渐增加。所谓粘度指数，是相对于基准粘度的指数，该指数越大粘度越高，将辊式混炼之前(辊通过次数0次)的粘度指数设为10。
从该结果可知，贮料量B越多越能使粘度迅速地降低，辊通过次数越增加其效果的差异变得越大。实施这样的测定来收集并储存数据，预先把握贮料量B与粘度降低的关系，用于贮料量B的增减控制。
一边将由该辊式混炼机6a进行的粘度控制控制成基于橡胶温度T、混炼辊8的驱动转矩P、辊间隙h、辊表面速度V和贮料量B按时间顺序推定计算粘度，并在规定时间内该推定粘度为目标粘度，一边进行混炼。作为在混炼操作过程中橡胶粘度的推定所使用的计算式，例如可以列举在上述的(1)式中添加有贮料量B的项的下面的(2)式。
ηMV＝P/[K·exp[Ea/R(1/T-1/373)]·(V/2h-1/B)A]...(2)
这里，B为贮料量，其他的记号与(1)式相同。
这样，为了将预混炼橡胶W混炼成规定粘度，除了预混炼橡胶W的温度控制、适当的辊间隙h的设定等，还一边通过贮料量传感器17检测贮料量B一边基于该检测数据控制贮料量B的增减，由此能够得到精度更高的稳定的规定粘度的中间混炼橡胶W。由此，最终混炼橡胶Wa也变为粘度稳定的均匀品质。
上述的橡胶材料的混炼装置以及混炼方法，在生产轮胎等橡胶产品时能够有效地加以利用。
Claims (10)
1.一种橡胶材料的混炼装置，其特征在于：在并列设置有至少2列以上混炼线而成的混炼线组的上游侧，配置有1台对橡胶材料与非硫化类配合剂进行混炼的密闭型混炼机，并在该混炼线组的下游侧，配置有1台对从该混炼线组排出的中间混炼橡胶与硫化类配合剂进行混炼的最终混炼机，其中，所述混炼线是串联连结至少2台以上包括一对混炼辊、重炼传送带和交接传送带的开放型辊式混炼机而成的；并且，在所述密闭型混炼机与所述混炼线组之间配置有将预混炼橡胶分割成规定比例的切割装置和计量传送带，且设有能够在所述并列的混炼线之间往复移动的分配传送带，按照由所述计量传送带所计量的预混炼橡胶的量选择是通过1个混炼线进行混炼还是通过2个混炼线进行混炼；在所述混炼线组与所述最终混炼机之间配置有将所述中间混炼橡胶输送到所述最终混炼机的输送装置。
2.如权利要求1所述的橡胶材料的混炼装置，其特征在于：所述最终混炼机包括一对混炼辊、重炼传送带和交接传送带。
3.如权利要求1或2所述的橡胶材料的混炼装置，其特征在于：在所述开放型辊式混炼机上，设置有所述一对混炼辊的驱动装置和辊间隙调整装置，还设置有辊间隙传感器和混炼橡胶的橡胶温度传感器、以及基于该辊间隙传感器和橡胶温度传感器的检测数据控制所述混炼辊的驱动装置和辊间隙调整装置的运算装置。
4.如权利要求3所述的橡胶材料的混炼装置，其特征在于：在所述开放型辊式混炼机上设置有由所述运算装置控制的混炼橡胶的冷却装置。
5.如权利要求3或4所述的橡胶材料的混炼装置，其特征在于：在所述辊式混炼机上，设置有滞留在所述一对混炼辊上的橡胶的贮料量传感器，并将该贮料量传感器的检测数据输入所述运算装置。
6.一种橡胶材料的混炼方法，其特征在于：使用如权利要求1～5中的任意一项所述的混炼装置，通过所述密闭型混炼机对橡胶材料与非硫化类配合剂进行预混炼，并且对于从该密闭型混炼机排出的预混炼橡胶，在所述辊式混炼机的混炼线中，将所述一对混炼辊的辊间隙设为0.5mm～3.0mm、且将混炼橡胶的温度控制在40℃～90℃而进行混炼。
7.一种橡胶材料的混炼方法，其特征在于：使用如权利要求1～5中的任意一项所述的混炼装置，通过所述密闭型混炼机对橡胶材料与非硫化类配合剂进行预混炼，并且对于从该密闭型混炼机排出的预混炼橡胶，将从所述密闭型混炼机投入到所述混炼线的最初的辊式混炼机时的所述预混炼橡胶的温度设为90℃以上，将从该最初的辊式混炼机排出到第2辊式混炼机时的混炼橡胶的温度控制在60℃～80℃。
8.如权利要求7所述的橡胶材料的混炼方法，其特征在于：将由所述第2辊式混炼机混炼并排出的混炼橡胶的温度控制在40℃～75℃。
9.如权利要求6～8中的任意一项所述的橡胶材料的混炼方法，其特征在于：将所述辊间隙传感器和橡胶温度传感器的检测数据输入到所述运算装置，通过该运算装置，基于从预先设定的粘度推定式计算出的粘度与目标粘度之差，控制所述混炼辊的驱动装置、所述辊间隙调整装置和所述冷却装置中的至少一个。
10.如权利要求9所述的橡胶材料的混炼方法，其特征在于：再将所述贮料量传感器的检测数据输入到所述运算装置，基于由该运算装置得出的所述计算粘度与目标粘度之差，控制所述重炼传送带的输送速度和所述重炼传送带的位置中的至少一个。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100609 Termination date: 20151018 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |