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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