JP2000043032A - ゴムの連続混練押出し装置 - Google Patents
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Abstract
硫促進剤を添加するファイナルゴム混練および押出しを
連続して行い、混練に伴う発熱を抑え、短時間加硫配合
ゴムにも焼けを生じさせず、かつ混練後の加硫性ゴム組
成物を経時変化させずに物性の安定した状態で押出し、
寸法精度の良好な押出し品を得る。 【解決手段】 連続混練機のバレル13の基部側およ
び中央部にそれぞれゴム供給口13aおよび添加剤供給
口13bを開口し、ゴム供給口に定量ギヤーポンプ16
を介してスクリューフィーダー15を接続し、添加剤供
給口に加硫剤および加硫促進剤の定量供給装置25、2
7を接続し、バレル13の吐出側端部に押出機28また
は定量ギヤーポンプ29を介して押出し用ダイヘッド3
0を接続し、定量ギヤーポンプ16に送られるゴムの圧
力を一定に制御して連続混練機内の混練を大気圧下で行
う。
Description
押出し装置に関し、非加硫性ゴム組成物(原料ゴムに加
硫剤と加硫促進剤を除く他の配合剤、例えば補強剤、充
填剤、可塑剤等を添加、混練して得られたゴム組成物)
に加硫剤および加硫促進剤を添加、混練するファイナル
ゴム混練と、得られた加硫性ゴム組成物を所定の断面形
状に押出し成形する押出し工程との連続化を可能にする
ものである。
トリップ等、ゴムの押出し成形品は、バンバリーミキサ
ー等の混練機を用いて原料ゴムに補強剤、充填剤、可塑
剤等の添加剤(ただし、加硫剤および加硫促進剤を除
く)を配合、混練(ノンプロゴム混練)してシート状に
し、離型剤を付け、冷却して積み取り、次いで上記の非
加硫性ゴム組成物からなるゴムシートを混練機に再投入
し、加硫剤および加硫促進剤を添加、混練(ファイナル
ゴム混練)し、得られた加硫性ゴム組成物をシート状に
し、離型剤を付け、冷却して積み取り、しかるのち押出
機に供給して所望の形状に押出し、冷却し、所望の長さ
に切断し加硫して製造されていた。なお、ウェザースト
リップ等の発泡成形品では、上記の加硫剤および加硫促
進剤と共に発砲剤が添加される。
物に加硫剤を添加して行う混練、いわゆるファイナルゴ
ム混練をバンバリーミキサーやニーダーによるバッチ式
で、一度に大容量で行っていたので、発熱量が大きくな
り、かつ加硫剤その他の薬品の均一分散が困難であっ
た。また、発熱を抑えることが困難であるため、特に短
時間または低温で加硫が始まる配合の加硫性ゴム組成物
(短時間加硫配合ゴム)では、混練時に焼けが生じて混
練が困難になっていた。また、押出しには種々の押出機
が使用されるが、ファイナルゴム混練工程から分離した
別工程で行われるため、加硫性ゴム組成物に経時変化が
生じ、物性が不安定になっていた。また、押出し品の形
状を均一にするには、押出し圧力を高く設定する必要が
あり、そのため押出しヘッドおよびダイを通過する際の
圧力損失が大きくなり、押出機先端部でバックフロー現
象が発生し、温度上昇が一層増大するという問題があっ
た。また、バッチ式混練の問題を解決するため、2軸ス
クリューを備えた樹脂用連続混練機を用いて上記のファ
イナルゴム混練を連続で行うことが試みられたが、この
場合は剪断発熱が大きくなり、ゴム焼けが生じるという
問題があった。
ゴム組成物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練す
るファイナルゴム混練および押出しを連続して行うこと
ができ、混練に伴う発熱を抑え、短時間加硫配合ゴムで
あっても焼けを生じさせないで容易に短時間で混練し、
かつ混練後の加硫性ゴムに経時変化させずに物性の安定
した状態で押出し、寸法精度の良好な押出し品が得られ
るようにしたものである。
続混練押出し装置は、連続混練機のバレルの基部側およ
び中央部にそれぞれゴム供給口および添加剤供給口を開
口し、ゴム供給口に定量ギヤーポンプを介してゴム供給
装置を接続し、添加剤供給口に加硫剤および加硫促進剤
の定量供給装置を接続し、上記バレルの吐出側端部に押
出機または定量ギヤーポンプを介して押出し用ダイヘッ
ドを接続し、上記ゴム供給装置から定量ギヤーポンプに
送られるゴムの圧力を一定に制御して上記連続混練機内
のゴムを大気圧下で混練するようにしたことを特徴とす
る。
は、ゴム供給装置から定量ギヤーポンプおよびゴム供給
口を経て連続混練機に所定量ずつ供給され、この連続混
練機内で混練されながら吐出側に送られる。上記の非加
硫性ゴム組成物が添加剤供給口に到達すると、加硫剤お
よび加硫促進剤がその定量供給装置から添加剤供給口を
経て連続混練機内に供給され、上記の非加硫性ゴム組成
物に添加され、この非加硫性ゴム組成物が加硫剤および
加硫促進剤と混練されつつ更に吐出側に送られ、この吐
出側端部から押出機および定量ギヤーポンプの一方また
は両者を介して押出し用ダイヘッドに送られ、所望の断
面形状に成形されて吐出される。
ム組成物は、連続混練機を通過する間に加硫剤および加
硫促進剤が添加され、いわゆるファイナルゴム混練が行
われるが、従来のバッチ式と異なり、ゴムが少量ずつ連
続的に混練され、しかも連続混練機に供給されるゴム量
を制御することにより、連続混練機のバレル内に加硫性
ゴム組成物が充満するのを防ぎ、上記混練を大気圧下で
行うことができるため、混練に伴う熱の発生が抑制さ
れ、焼けが発生しない。そして、混練で得られた加硫性
ゴム組成物が直ちに押出機および定量ギヤーポンプの少
なくとも一方を介してダイヘッドに送られるので、ゴム
物性の経時変化が起きず、上記加硫性ゴムのムーニー粘
度、スコーチが安定し、押出し品のプロファイル精度が
向上する。なお、連続混練機とダイヘッド間に押出機お
よび定量ギヤーポンプを順に配設し、押出機の吐出側の
ゴム圧力が一定になるように押出機の速度を制御するこ
ともでき、この場合は押出し精度が向上する。
ュー式連続混練機がバレルを開放でき、掃除が簡単で、
ゴムの連続混練用として取扱いが容易な点で好ましい。
また、当然ながら通常のとおり、ニーディングスクリュ
ーおよびバレルがそれぞれ温度調節機能を備えたもので
あればよいが、ニーディングスクリューがスクリュー羽
根の連続する送りスクリュー部とスクリュー羽根が切欠
かれてセグメント化されたニーディング部とからなり、
バレル内で一方向に回転しながら軸方向に1ピッチ相当
距離を往復するものであり、上記ニーディング部を囲む
バレル内面に剪断ピンが突設されて上記スクリュー羽根
の間に入るようにしたもの、例えばBUSS社製「コニ
ーダー」が好ましく、かかる混練機を用いることによ
り、ニーディング部の加硫性ゴム組成物が後戻りした
り、セグメント化されたスクリュー羽根の縁や剪断ピン
で分断されたりして混練能率が向上する。
物を定量ギヤーポンプに連続的に供給し、その供給量を
定量ギヤーポンプの供給側(入り口側)ゴム圧に応じて
調整できるものであればよく、後記のスクリューフィー
ダーが好適であるが、これに限るものではない。また、
上記非加硫性ゴム組成物の形態は、上記供給量の調整を
容易にする点でリボン状またはシート状が好ましいが、
バンバリーミキサーその他のバッチ式混練機で混練され
た直後の塊状の形態でもよく、この場合はゴム供給装置
として、水平方向の2本のコーン形スクリューを小径側
で交差させたコニカルフィーダーを用いることにより、
塊状の非加硫性ゴム組成物を定量ギヤーポンプに送るこ
とができ、シートやリボンの成形工程の省略が可能にな
る。
出機または定量ギヤーポンプは、上記連続混練機から吐
出される加硫性ゴム組成物の所定量をダイヘッドに連続
して供給できるものであればよく、また押出機および定
量ギヤーポンプを直列に接続して用いることもできる。
そして、押出機は、1本または2本のスクリューを用い
たスクリューフィーダーが好適である。
リュー式連続混練機(BUSS社製「コニーダー」)の
ニーディングスクリューであり、温度調節が可能なマン
ドレル11の表面に薄板からなるフィン状のスクリュー
羽根12を突設して形成され、温度調節が可能な円筒状
のバレル13を貫通してスクリュー駆動装置14に片持
ち状に支持され、所定の速度で一方向に回転しながら軸
方向にスクリュー羽根の1ピッチ相当距離を往復する。
上記のニーディングスクリュー10は、その軸方向の複
数箇所(図示例では3箇所)に複数ピッチにまたがるス
クリュー羽根12の切欠き部12aを有し、この切欠き
部12aではスクリュー羽根12が図2に示すようにセ
グメント12bを形成している。図2は、1ピッチ間の
スクリュー羽根12に3個の切欠き部12aを等間隔に
設け、3枚のセグメント12bを形成したものを示す。
なお、隣接ピッチの切欠き部12aは、同じ位相に設け
られる。
照)、基部側(スクリュー駆動装置14側)および中央
部にそれぞれゴム供給口13aおよび添加剤供給口13
bが設けられる。なお、この実施形態では、前記ニーデ
ィングスクリュー10におけるスクリュー羽根12の切
欠き部12aは、ゴム供給口13aと添加剤供給口13
bとの間、添加剤供給口13bの右方および先端部の3
箇所にそれぞれ設けられ、ゴム供給口13aおよび添加
剤供給口13bの各直下、並びに添加剤供給口13bお
よび自由端の中間部直下のスクリュー羽根12は、上記
切欠き部12aの無い連続ねじ部となっている。そし
て、上記切欠き部12aの並ぶニーディング部のバレル
13の内面には、複数本の剪断ピン13cが突設され、
セグメント12bの間に進入するようになっている。ま
た、上記の連続ねじ部はニーディングスクリューの送り
スクリュー部を、またスクリュー羽根の複数ピッチにま
たがる切欠き部12aはニーディング部をそれぞれ構成
するが、送りスクリュー部およびニーディング部の長さ
および個数は目的に応じて変更することができ、例えば
送りスクリュー部はゴム供給口13aと添加剤供給口1
3bの各直下のみに設け、残りは全てニーディング部1
2aとして混練効果を増大することができる。
スクリューフィーダー15が定量ギヤーポンプ16を介
して接続され、上記スクリューフィーダー15の上部に
前記非加硫性ゴム組成物からなるゴムリボンまたはゴム
シート17が連続的に供給される。18は、ゴムシート
17の供給ローラであり、下方のキャリヤー19からゴ
ムシート17を所定速度で引出す。20はゴム供給圧制
御装置であり、上記定量ギヤーポンプ16の供給側のゴ
ム圧を圧力センサー21で検出し、その大きさに応じて
スクリューフィーダー15の駆動モーター15Aを変速
し、上記ゴム圧を一定に維持する。
用のホッパー22が接続され、その内側にモーター駆動
で回転する押込みスクリュー23が挿入される。そし
て、上記ホッパー22の左側上方に架橋剤タンク24お
よび定量供給装置25が上下に配設され、架橋剤タンク
24から落下する架橋剤を定量供給装置25が受けて計
量し、上記ホッパー22に投下される架橋剤の単位時間
当たり重量を一定に保ち、また反対の右側上方に促進剤
タンク26および定量供給装置27が上下に配設され、
促進剤タンク26から落下する架橋促進剤を定量供給装
置27が受けて計量し、上記ホッパー22に投下される
架橋促進剤の単位時間当たり重量を一定に維持する。
の右側開口端には、スクリュー式押出機28の基部側が
接続され、その吐出口に押出用の定量ギヤーポンプ29
を介してダイヘッド30が接続される。そして、上記ス
クリュー式押出機28の上端の駆動モーター28Aに吐
出圧力制御装置31が接続され、上記スクリュー式押出
機28の吐出端におけるゴム圧を圧力センサー32で検
出し、その大きさに応じて上記駆動モーター28Aを変
速し、上記吐出端のゴム圧を一定に維持する。
からなるゴムシート17は、キャリヤー19から供給ロ
ーラ18で引上げられ、連続混練機の基部側上方に位置
するスクリューフィーダー15に供給され、練られなが
ら下降し、定量ギヤーポンプ16を介して連続混練機の
バレル13の基部側に供給される。このとき、定量ギヤ
ーポンプ16の供給側のゴム圧が前記のとおり一定に制
御される。
非加硫性ゴム組成物は、ニーディングスクリュー10の
回転によって右方の吐出側端部に向かって送られ、その
間に回転と同期して1ピッチ相当距離を往復し、スクリ
ュー羽根12のセグメント12bの縁やバレル13内面
の剪断ピン13cで切断されて剪断作用を受け、混練さ
れる。そして、非加硫性ゴム組成物が添加剤供給口13
bの下を通る際、上方の加硫剤タンク24および促進剤
タンク26から吐出された加硫剤および加硫促進剤が定
量供給装置25、27およびホッパー22を経て押込み
スクリュー23でバレル13内に定量ずつ連続的に供給
され、上記バレル13内を通る非加硫性ゴム組成物に添
加される。したがって、この非加硫性ゴム組成物が加硫
剤および加硫促進剤と共に更に吐出側に進み、その間に
再び上記同様に往復したり、切断されたりしながら上記
の加硫剤等と混練され、加硫性ゴム組成物となってバレ
ル13の吐出側端部に到達する。
リュー式押出機28の上端に吐出され、このスクリュー
式押出機28で送られ、定量ギヤーポンプ29を経てダ
イヘッド30から押出し成形品33として押出される。
この場合、スクリュー式押出機28の吐出側、すなわち
定量ギヤーポンプ29の供給側のゴム圧が前記のとおり
一定に制御される。
る非加硫性ゴム組成物の供給側定量ポンプ16の供給側
ゴム圧力が一定に制御されるので、バレル13内に上記
のゴム組成物を充満させずに、大気圧下で送りながら混
練することができ、そのためニーディングスクリュー1
0のスクリュー羽根12に切欠き部12aやセグメント
12bを形成し、またバレル13内面に剪断ピン13a
を突設して混練能率を高め、しかも混練に伴う熱の発生
を抑制することができる。したがって、加硫性ゴム組成
物が連続混練機から直ちにスクリュー式押出機28に送
られることとあいまち、スクリュー式押出機28に供給
される加硫性ゴム組成物の物性が安定する。そして、上
記の加硫性ゴム組成物がスクリュー式押出機28および
定量ギヤーポンプ29を経てダイヘッド30から押出さ
れ、その際にスクリュー式押出機28の吐出側圧力が一
定に制御されるため、押出し成形品33の外形精度が向
上する。
してのスクリューフィーダー15およびこれに続く定量
ギヤーポンプ16の配置は、定量ギヤーポンプ16から
吐出された非加硫性ゴム組成物がバレル13のゴム供給
口13aに円滑に供給される形態であれば、鉛直方向、
水平方向または傾斜方向のいずれでもよい。また、スク
リュー式押出機28は、鉛直、水平または斜めのいずれ
に配置してもよく、さらに水平方向のスクリュー式押出
機28を連続混練機のバレル13の吐出端下方に位置さ
せ、バレル13の吐出端から加硫性ゴム組成物を落下さ
せてもよい。
は、非加硫性ゴム組成物に加硫剤および加硫促進剤を添
加して行うファイナルゴム混練および押出しを連続して
行うことができ、その際に混練に伴う発熱を抑え、短時
間加硫配合ゴムであっても焼けを生じさせないで短時間
で容易に混練することができ、かつ混練後の加硫性ゴム
組成物を該組成物に経時変化が生じない間に押出すこと
ができ、寸法精度の良好な押出し品が得られる。特に請
求項2に記載した発明によれば、スクリュー式連続混練
機における混練時のゴム組成物に加わる剪断作用が増大
し、混練能率が向上し、混練の所要時間が更に短縮され
る。
羽根 12a:切欠き部 12b:セグメン
ト 13:バレル 13a:ゴム供給
口 13b:添加剤供給口 13c:剪断ピン 14:スクリュー駆動装置 15:スクリュー
フィーダー 15A、28A:駆動モーター 16、29:定量
ギヤーポンプ 17:ゴムシート 18:供給ローラ 19:キャリヤー 20:ゴム供給圧
制御装置 21、32:圧力センサー 22:ホッパー 23:押込みスクリュー 24:架橋剤タン
ク 25、27:定量供給装置 26:促進剤タン
ク 28:スクリュー式押出機 30:ダイヘッド 31:吐出圧力制御装置 33:押出し成形
品
Claims (2)
- 【請求項1】 連続混練機のバレルの基部側および中央
部にそれぞれゴム供給口および添加剤供給口を開口し、
ゴム供給口に定量ギヤーポンプを介してゴム供給装置を
接続し、添加剤供給口に加硫剤および加硫促進剤の定量
供給装置を接続し、上記バレルの吐出側端部に押出機ま
たは定量ギヤーポンプを介して押出し用ダイヘッドを接
続し、上記ゴム供給装置から定量ギヤーポンプに送られ
るゴムの圧力を一定に制御して上記連続混練機内のゴム
を大気圧下で混練するようにしたことを特徴とするゴム
の連続混練押出し装置。 - 【請求項2】 連続混練機が単軸のスクリュー式連続混
練機であり、そのニーディングスクリューおよびバレル
がそれぞれ温度調節機能を備え、ニーディングスクリュ
ーがスクリュー羽根の連続する送りスクリュー部とスク
リュー羽根が切欠かれてセグメント化されたニーディン
グ部とからなり、バレル内で一方向に回転しながら軸方
向に1ピッチ相当距離を往復するものであり、上記ニー
ディング部を囲むバレル内面に剪断ピンが突設されて上
記スクリュー羽根の間に入るようにしたものである請求
項1記載のゴムの連続混練押出し装置。
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