JP2002120221A - 密閉式混練機 - Google Patents

密閉式混練機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の密閉式混練機では混練材料の内部まで
十分な冷却が行われないため一次混練の終了時には混練
材料の温度は高温であり、一次混練と二次混練の間に冷
却時間を設けるか一次混練終了後、冷却の必要性から別
の混練機に移して二次混練を行う場合もあり生産性を阻
害する要因となっていた。本発明は、かゝる点に鑑み、
一次混練終了時における混練材料の温度を加硫剤系添加
許容温度以下に抑え、一次混練終了後直ちに二次混練が
行える密閉式混練機を提供すること。 【解決手段】 混練材料を収納するチャンバー3と、該
チャンバー3内に取付けられた一対のロータ2を備えた
密閉式混練機1において、チャンバー3内面半径に対し
ロータ2軸半径の比を0.65以上としたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック、ゴム
等の粘稠材料を混練せしめる密閉式混練機のうち、特に
そのロータ軸の形状に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の密閉式混練機の一例を図4乃至図
5に示す。図において密閉式混練機50は、混練材料を
収納する混練槽(以下、「チャンバー3」という)と該
チャンバー3の側壁7a、7bに貫通するロータ駆動軸
54a、54b(以下総称するときは、単に54とい
う)を両端に備え、チャンバー3内で混練材料を混練せ
しめるロータ翼53を形成したロータ軸部52よりなる
対をなすロータ51、51と、加圧蓋8よりなり、混練
材料の混練に際しては、加圧蓋8を上部に開放した状態
で(図4の8aの位置参照)混練材料を適宜手段でチャ
ンバー3内に投入し、加圧蓋8を下方に下ろし(図4の
実線位置参照)ロータ駆動軸54に連結したモーター等
の駆動手段によりロータ51を回転駆動することにより
混練材料の混練を行うものである。なお、対となるロー
タ駆動軸54はギヤ等の連結手段を用いることにより他
方を従動軸としても良い。
【0003】従来の密閉式混練機を用いた混練において
はチャンバー内面半径Rc’とロータ軸部半径Rr’の
比(Rr’/Rc’、以下同じ)は0.5前後であり、
また、ロータ翼53のランド幅w’とロータ軸部半径R
r’の比(w’/Rr’以下同じ)は0.3前後、更
に、ロータ軸部外周面とチャンバー壁面との間隙m’は
チャンバー内面半径Rc’の50%前後であった。この
ことはロータ軸部外周面とチャンバー内壁面との間隙が
大きく、チャンバー内で、混練される混練材料に厚みを
保たせることになる。
【0004】混練に際し、混練時の剪断及び分散による
内部発熱等で混練材料やチャンバー内、並びにロータ軸
の発熱は著しく、このため、チャンバー壁内やロータ軸
内に冷却水を循環させるも、混練材料の厚みが大きく熱
伝導率の低い混練材料(特にゴム等)の場合、混練速
度、つまり発熱する早さに対し混練材料内部まで十分な
冷却がなされていない。
【0005】ここで、混練容積の小さな混練機において
は内部温度の上昇が小さく混練材料内部の冷却が十分行
われる場合もあるが、量産設備としては生産性が劣り現
実的ではない。
【0006】上記密閉式混練機において、一般的な混練
工程では、加硫剤系を含まずに混練を行う一次混練と、
一次混練によって一定の混練工程の終わった混練材料と
加硫剤を混ぜて行う二次混練に分けられるが、加硫剤系
を混ぜるためには混練材料の温度がある一定温度(材料
によって異なる)以下であることが必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した通
り、従来の密閉式混練機では混練材料の内部まで十分な
冷却が行われないため一次混練の終了時には混練材料の
温度は高温であり、一次混練と二次混練の間に冷却時間
を設けるか一次混練終了後、冷却の必要性から別の混練
機に移して二次混練を行う場合もあり生産性を阻害する
要因となっていた。本発明は、かゝる点に鑑み、一次混
練終了時における混練材料の温度を加硫剤系添加許容温
度以下に抑え、一次混練終了後直ちに二次混練が行える
密閉式混練機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明は、チャンバー内面半径に対しロータ軸半
径の比を0.65以上としたことを特徴とする。
【0009】上記の構成からなる本発明は、チャンバー
内面半径に対するロータ軸部半径の比を0.65以上と
したことにより、従来の混練機より15%以上大きくな
り、混練材料に接するロータ軸部の冷却表面積を拡大す
ることにより混練材料の温度上昇を加硫剤系添加許容温
度以下に低減を図ることができる。
【0010】また第2の発明は、ロータ軸部半径に対し
ロータ翼のランド幅の比を0.25以下としたことを特
徴とする。
【0011】上記の構成からなる本発明は、ロータ軸部
半径に対しロータ翼のランド幅の比を従来の混練機より
小とすることにより、チャンバー内壁面とロータ翼のラ
ンド部で生じる混練材料の発熱を抑えることができると
共に、混練材料の噛み込み性と混練性能に関係するロー
タ翼の傾斜角度の範囲も広くとることが可能となる。
【0012】また第3の発明は、ロータ軸部外周面とチ
ャンバー内壁面との間隙をチャンバー内面半径の35%
以下としたことを特徴とする。
【0013】上記の構成からなる本発明は、ロータ軸部
外周面とチャンバー内壁面との間隙をチャンバー内面半
径の35%以下とすることにより混練材料の厚みを可及
的に小とし、混練材料内部まで十分冷却することを可能
とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図1乃至図3に示
す実施例に基づいて説明する。図において密閉式混練機
1は、ロータの取付けが接線方式の加圧ニーダーの例で
ある。周知構造と同様(同一構造に関しては同一の符号
を付して説明を省略する)に混練材料を収納するチャン
バー3と該チャンバー3の側壁7a、7bに貫通するロ
ータ駆動軸6a、6bを両端に備え、チャンバー3内で
混練材料を混練せしめるロータ翼5を形成したロータ軸
部4よりなる対をなすロータ2、2と、加圧蓋8よりな
る。この際、対をなすロータ2、2のロータ翼5、5は
図1に示す如く相互に重ならない接線方式とすることが
好ましい。
【0015】但し、本発明の密閉式混練機1は、上記チ
ャンバー3の内面半径Rcに対しロータ軸部4の半径R
rの比を0.65以上とし、また、ロータ軸部4の外周
面とチャンバー3の内壁面との間隙mをチャンバー内面
半径Rcの35%以下としたものである。
【0016】これは混練温度の上昇を防止するための実
験から決定したもので、その実験結果を図6以下に示
す。なお、本実験は混練容量が55リットルクラスの混
練機を使用して行ったものである。
【0017】図6は本発明の混練機による一次混練の混
練チャートを、図7は従来型の混練機による一次混練の
混練チャートを示し、x軸に時間、y軸はE、E’が電
力値、T、T’は混練材料温度を示す。電力値が途中0
となる間隔があるのは、一次混練中にロータの回転を止
め混練材料の追加や薬剤の投入を行う必要があるからで
ある。
【0018】図7から明らかな通り、従来型の混練機で
は一次混練中に材料の最高温度は120℃を越え、加硫
剤系が投入可能な温度である100乃至120℃の範囲
から外れ、二次混練を行うためには一定の冷却工程が必
要となるも、本発明の混練機では、図6に示す如く、一
次混練中に材料の最高温度は120℃を越えることはな
く、二次混練までの冷却工程が不要とすることができ
た。
【0019】図8は、ロータ軸部半径Rrとチャンバー
内面半径Rcの比と混練温度との関係を示す。aはアク
リルゴム配合材料、bはニトリルゴム配合材料、cはク
ロロプレンゴム配合材料をそれぞれ示す。図8から明ら
かな通り、ロータ軸部の半径Rrとチャンバー内面半径
Rcの比が1に近づくほど、換言するとチャンバー内壁
とロータ軸部との間隙mが小さくなるほど混練材料の厚
みは小となり、混練材料の温度が下がることを示してい
る。
【0020】一方、混練材料の温度を下げる効果のある
反面、間隙mが小となるほど混練できる混練材料の容積
も少なくなり量産設備として生産性が劣ることとなる。
【0021】本発明者らはこれらの実験の結果、量産設
備として十分な生産量を保持すると共に、一次混練終了
時に混練材料の最高温度を加硫剤系添加許容温度以下に
抑えることの出来るロータ軸部半径Rrとチャンバー内
面半径Rcの比を0.65以上(好ましくは0.7以
上)、同様の観点からロータ軸部外周面とチャンバー内
壁面との間隙mをチャンバー内面半径Rcの35%以下
(好ましくは30%以下)とした。
【0022】更に、ロータ翼5のランド部で生じる発熱
の抑制とロータ翼5の傾斜角度の範囲を広くとるために
ロータ軸部半径Rrとロータ翼5のランド幅wの比を
0.25以下(好ましくは0.2以下)とした。
【0023】上記構成において、混練材料の混練に際し
ては、従来と同様、混練材料投入後、ロータ2を回転駆
動することにより混練材料の一次混練に引き続き二次混
練を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】以上の如く本発明によるときは、混練中
における混練材料の厚みを薄く抑えその冷却を十分に行
うことができるから、一次混練終了時における混練材料
の温度を加硫剤系添加許容温度以下に抑えることがで
き、従って一次混練終了後直ちに二次混練が可能であ
る。噛み合い方式の密閉式混練機でも同様の冷却効果が
得られる。また、ロータ軸部半径とロータ翼のランド幅
の比を0.25以下としたからチャンバー内壁面とロー
タ翼のランド部で生じる混練材料の発熱を抑えることが
できると共に、混練材料の噛み込み性と混練性能に関係
するロータ翼の傾斜角度の範囲も広くとることが可能と
なる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉式混練機の正面図である。
【図2】本発明の密閉式混練機の一部断面側面図であ
る。
【図3】本発明の密閉式混練機に用いるロータの正面図
である。
【図4】従来例の密閉式混練機の正面図である。
【図5】従来例の密閉式混練機の一部断面側面図であ
る。
【図6】本発明による混練機による一次混練の混練チャ
ート図てある。
【図7】従来型の混練機による一次混練の混練チャート
図てある。
【図8】ロータ軸部半径とチャンバー内面半径の比と混
練温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 密閉式混練機 2 ロータ 3 チャンバー 4 ロータ軸部 5 ロータ翼 Rc チャンバー内面半径 Rr ロータ軸部半径 w ランド幅 m 間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F201 AP05 BA01 BC02 BC12 BK01 BK14 BK26 BK34 BK54 4G078 AA13 AB06 AB07 BA01 BA07 CA01 CA05 CA12 CA17 DA30 EA15

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 混練材料を収納するチャンバーと、該チ
    ャンバー内に取付けられた一対のロータを備えた密閉式
    混練機において、チャンバー内面半径に対しロータ軸半
    径の比を0.65以上としたことを特徴とする密閉式混
    練機。
  2. 【請求項2】 混練材料を収納するチャンバーと、該チ
    ャンバー内に取付けられた一対のロータを備えた密閉式
    混練機において、ロータ軸部半径に対しロータ翼のラン
    ド幅の比を0.25以下としたことを特徴とする密閉式
    混練機。
  3. 【請求項3】 混練材料を収納するチャンバーと、該チ
    ャンバー内に取付けられた一対のロータを備えた密閉式
    混練機において、ロータ軸部外周面とチャンバー内壁面
    との間隙をチャンバー内面半径の35%以下としたこと
    を特徴とする密閉式混練機。
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