JP2003145532A - ゴムあるいはゴム系組成物の混練装置および混練方法 - Google Patents

ゴムあるいはゴム系組成物の混練装置および混練方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整
・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし
て、混練物製造プロセスの大幅な合理化を図る混練装置
および混練方法を提供する。 【解決手段】 （１）筒状の空洞部であるチャンバ６を
有したバレル７と、（２）チャンバ６内で回転すること
で、混練対象物を下流側に押出す２軸のスクリューセッ
ト５と、（３）スクリューセット５に組み込まれ、チャ
ンバ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス
（２０ａ、２０ｂ）で混練対象物の混練を行う複数の混
練翼部（１４〜１８）と、（４）バレル７の一端側に設
けられ、チャンバ６内にゴム等を受け入れる供給口８
と、（５）バレル７の複数箇所に設けられ、混練された
混練物を排出する排出口９と、（６）複数の排出口９の
うち選択された１の排出口９のみから混練物を排出する
ように切り換える排出位置切換手段１０と、を備えるこ
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、ゴムの流動性・加
工性を改善するための素練りやゴムと各種配合剤などを
添加した混練対象物を混練するゴムあるいはゴム系組成
物の混練装置および混練方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ゴムと各種の配合剤からなるゴム系組成
物の混練物を製造する際、とくに天然ゴムを主体とした
タイヤ用ゴムコンパウンドを製造する場合においては、
所定量の原料を１回ずつ断続的に混練処理するバッチ式
がよく用いられる。この場合、押出し加工等の成形加工
性や配合剤の分散度などが所望の状態、即ち所望の粘度
レベルや分散度レベルとなるまで、反復してバッチ式の
混練処理が繰り返される。この混練工程は、通常レミル
工程と呼ばれており、インターナルミキサーなどのバッ
チ式混練装置が用いられる。
【０００３】しかし、かかるバッチ式混練装置を用いて
混練処理を行う場合、混練工程の後、搬送装置等を用い
て該混練装置から押出機へと搬送し、所望の形態に成形
する必要があり、塊状の混練物の搬送工程が生じてしま
う。そのため、装置の複雑化・大型化を招きやすく、さ
らに作業者の手による作業に頼らざるを得ず、省力化が
図ることができない。また、バッチ式混練装置による混
練においては、劣化防止および混練効率向上のため、混
練中に高温になり過ぎることを防止する必要があり、一
旦混練を行った塊状の混練物をシート化して冷却し、再
びレミル工程を繰り返すことが通常行われている。この
レミル工程は、所望の粘度に低下するまで行われ、５回
程度までレミルが行われることもよくある。したがっ
て、生産性向上の観点からも望ましくない。
【０００４】一方、かかる生産性向上等の観点から、連
続的に混練処理するゴム系組成物の混練方法も開示され
ている（特開平１１−２６２９４５号公報）。これは、
プラスチック系組成物の代表的な混練押出機である２軸
混練押出機をゴムの混練に用いるものであって、該２軸
混練押出機にゴム投入口を設け、そこにゴム供給用押出
機をさらに接続し、連続的にゴム系組成物を供給しなが
ら、該２軸混練押出機にて連続混練を行うものである。
【０００５】しかし、上記公報記載の連続式混練装置で
は、混練状態、即ち粘度レベル及び配合剤の分散度レベ
ルを調整することは、前記２軸混練押出機の回転数を制
御する等の手段によってできる程度の限られた範囲内で
しか可能でなく、バッチ式混練装置によって調整されて
いるような広範囲の粘度レベルや分散度レベルに調整す
ることは困難である。スクリュー形状を変えることによ
り、種々の粘性等を有するゴム系組成物に対して広く適
用することは可能であるが、２軸混練押出機のスクリュ
ーは、通常スプライン加工を加えた軸にセグメント化さ
れた混練翼（ロータセグメント、ニーディングディス
ク、スクリューセグメントなど）を組み込んで構成され
ており、大型の設備になるとスクリュー形状あるいは構
成を変更することは相当の手間と時間を要する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みることにより、ゴム系組成物の混練物製造に関し
て、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御
を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練
物製造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製
造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練
装置および混練方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練
装置は、ゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムか
らなる混練対象物を流動させるとともに剪断力を与え
て、ゴムを素練りしあるいは配合剤を分配混合および分
散混合させ、所望の混練状態の混練物とするゴムあるい
はゴム系組成物の混練装置であって、（１）筒状の空洞
部であるチャンバを有したバレルと、（２）前記チャン
バ内で回転することで、混練対象物を下流側に押出す２
軸のスクリューセットと、（３）前記スクリューセット
に組み込まれ、前記チャンバ内壁との間に形成される楔
状空間およびチップクリアランスで混練対象物の混練を
行う複数の混練翼部と、（４）前記バレルの一端側に設
けられ、前記チャンバ内にゴム等を受け入れる供給口
と、（５）前記バレルの複数箇所に設けられ、混練され
た混練物を排出する排出口と、（６）前記複数の排出口
のうち選択された１の排出口のみから混練物を排出する
ように切り換える排出位置切換手段と、を備えることを
特徴とする。
【０００８】この構成によると、バレルと各混練翼部と
で各混練部を形成させ、この複数段に設けられる各混練
部の混練物押出し方向下流側で排出口をそれぞれ設ける
ことができ、さらに、排出位置切換手段により、スクリ
ューセット軸方向の所定位置にある排出口から素練りさ
れたゴムあるいは混練されたゴム系組成物を排出するこ
とができる。すなわち、連続式混練装置であっても、混
練対象物を通過させる混練部の段数を所望の粘度レベル
および配合剤分散度レベルに応じて選択することができ
る。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、
広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可
能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製
造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工
程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練装置
を得ることができる。また、供給口をバレルの一端側に
設けることで、スクリューセットの回転駆動部と負荷が
最大となる位置との距離を短くする構成とすることがで
き、スクリューセットが損傷することを抑制できる。
【０００９】請求項２に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練装置は、請求項１において、前記チャンバと前
記各混練翼部とで形成される各混練部に対して少量の潤
滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、前記複数の混練部の
うち、混練物を排出するように切り換えられた前記排出
口に対して混練物の押出し方向下流側に位置している各
混練部にのみ、前記少量の潤滑剤を供給するように切り
換える潤滑剤供給切換手段と、を備えることを特徴とす
る。
【００１０】この構成によると、選択された排出口の下
流側の混練部に対しては、少量の潤滑剤を供給すること
で、チャンバ内壁と混練翼部、または混練翼部同士が、
直接金属接触することを防止できる。
【００１１】請求項３に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練装置は、請求項１または２において、前記混練
翼部として、２翼または３翼の螺旋翼を備えるロータセ
グメントが用いられていることを特徴とする。
【００１２】この構成によると、複数の螺旋翼の頂部近
傍とチャンバ内壁との間の楔状空間およびチップクリア
ランスで効率よく混練を行うことができる。
【００１３】請求項４に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前
記チップクリアランスの大きさが、前記スクリューセッ
ト軸方向または周方向に変化していることを特徴とす
る。
【００１４】この構成によると、狭いチップクリアラン
スを形成する翼の頂部近傍およびそのチップクリアラン
ス部分では、混練対象物に強い剪断力を加えるととも
に、広いチップクリアランス部分では、混練対象物の通
過を促すことができる。このため、混練対象物を送りな
がら、混練する材料に容易且つ均等な剪断作用を加える
ことができ、混練する材料の可塑化溶融および充填剤や
添加剤等の各種配合剤の練り込み、分散混合が促進さ
れ、十分な混練を行うことができ、スクリューセット全
長を有効的に使用できる。そして、チャンバ内での混練
対象物の偏在が生じにくいため、スクリューセットに加
わる機械的負荷を低減できる。また、狭いチップクリア
ランスを形成する翼ではチャンバ内壁に付着した混練対
象物を掻き取る作用があり、混練部での混練対象物の剥
離性が良好になり、金属への付着性のあるゴム系組成物
が混練部内に残留してしまうことを防止できる。
【００１５】請求項５に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、筒状の空洞部であるチャンバを有し、
該チャンバに連通し、かつチャンバの長手方向に離間す
る複数の排出口が設けられたバレルと、混練翼部が組み
込まれて前記チャンバ内で回転するスクリューセット
と、を備える混練用押出機を用いて行われ、（１）ゴム
からなる混練対象物を前記チャンバ内に供給するゴム供
給工程と、（２）前記混練用押出機の前記混練翼部と前
記チャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチッ
プクリアランスで、前記混練対象物の混練を行う混練工
程と、（３）所望の混練状態に応じ、前記複数の排出口
のうち１の排出口を選択し、混練された混練対象物を排
出させるゴム排出工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】この構成によると、混練用押出機で連続的
にゴム系組成物の混練を行うとともに、所望の混練状態
に応じて、チャンバの長手方向の所定位置で、混練した
混練対象物の排出を行うため、バレル内を通過させる長
さを所望の粘度レベルおよび配合剤分散度レベルに応じ
て選択することができる。したがって、ゴム系組成物の
混練物製造に関して、スクリューの組み替えを行うこと
なく広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御
を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練
物製造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製
造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にすること
ができる。そのため、とくに大型化した設備に対して有
効である。
【００１７】請求項６に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、請求項５において、前記選択された１
の排出口の混練物押出し方向下流側に位置し、前記チャ
ンバと前記混練翼部とで形成される混練部に対して、少
量の潤滑剤を供給することを特徴とする。
【００１８】この構成によると、選択された排出口の下
流側の混練部に対しては、少量の潤滑剤を供給すること
で、チャンバ内壁と混練翼部、または混練翼部同士が、
直接金属接触することを防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。図１は、本実施形態に係るゴム系
組成物の混練装置１の側面からみた断面模式図を示して
いる。本図に示すように、この混練装置１は、同方向回
転噛合型の２軸混練押出機２と、この２軸混練押出機２
にゴムからなる混練対象物を供給するゴム供給装置３
と、潤滑剤となる少量のプロセス油を供給する潤滑剤供
給手段４等を備えている。
【００２０】まず、２軸混練押出機２は、一対のスクリ
ュ―セット５と、このスクリューセット５が回転するた
めの筒状の空洞部であるチャンバ６を有したバレル７と
を備えている。一対のスクリューセット５は、図１の側
面図において重なるように、軸心同士が平行となって配
置されているものであり、バレル７の外部で図示しない
駆動部（図中左側に位置する）に連結され、同方向に回
転駆動される。そして、バレル７には、まゆ型断面の筒
状空洞部として形成されるチャンバ６が設けられてお
り、このチャンバ６内に、一対のスクリューセット５が
収納されている（図２のＡ−Ａ'線矢視断面図を参
照）。
【００２１】このバレル７の一端側には、チャンバ６内
にゴムあるいはゴムに充填剤や添加剤等の各種配合剤な
どを添加したものからなる混練対象物を供給するための
供給口８（ホッパー部）が設けられており、この供給口
８から後述するゴム供給装置３によって供給された混練
対象物は、チャンバ８内でスクリューセット５が回転す
ることで、図中右側に向かって軸方向に押出されるとと
もに、連続的に混練が行われる。
【００２２】バレル７には、混練対象物の押出し下流側
に向かって、混練された混練物を排出する排出口９（９
ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が、後述する各混練部１２（１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ）の押出し下流
端側に設けられている。各排出口９は、図４のＣ−Ｃ'
線矢視断面図に示す排出口９ａのように、下方に向かっ
て開口しており、混練対象物がこの位置まで押出されて
くると、下方に排出されるようになっている。
【００２３】この排出口９には、図５の断面図に示すよ
うに、排出位置切換手段となる閉塞部材１０が嵌挿また
は取り外しされることで、閉塞／開放に切り換えられ
る。この閉塞部材１０が嵌挿されている排出口９では、
混練対象物の排出は行われず、閉塞部材１０が取り外さ
れて開放状態にある排出口９では、混練対象物の排出が
行われることになる。この排出位置切換に関しては、後
で詳述する。
【００２４】また、バレル７には、図２（Ａ−Ａ'線矢
視）、図３（Ｂ−Ｂ'線矢視）、図４（Ｃ−Ｃ'線矢視）
の各矢視断面図に示すように、チャンバ６の周囲を囲む
ように複数の冷却液流路１１が、スクリューセット５の
軸方向（以下、単に「軸方向」という）に形成されてい
る。この冷却液流路１１に冷却水等の冷媒を導通させる
ことにより、バレル７を通じて、連続混練中の混練対象
物が高温となることが抑制される。
【００２５】なお、バレル７は、各混練部１２ａ〜ｅに
対応する複数のユニット（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７
ｅ）が軸方向に組み合わされて構成されており、バレル
７の先端（バレルユニット７ｅの端部）は、大気開放と
なっており、塊状で混練された混練物が排出されるよう
になっているものを図示しているが、先端に所定の断面
形状に成形された混練物を排出するようにダイス部を接
続していてもよい。
【００２６】スクリューセット５は、供給口８の直下に
位置するスクリューセグメント１３と、複数の混練翼部
（１４、１５、１６、１７、１８）とが、軸方向に組み
込まれることで形成されている。
【００２７】スクリューセグメント１３は、図２（Ａ−
Ａ'線矢視断面）に示すように、２条の螺旋翼を備えて
おり、螺旋翼の先端１３ａとチャンバ内壁６ａとが近接
して隙間が小さくなるように設けられることで、投入さ
れた混練対象物の噛み込みを良くするようになってい
る。
【００２８】そして、軸方向に組み合わされる各混練翼
部（第１混練翼部１４、第２混練翼部１５、第３混練翼
部１６、第４混練翼部１７、第５混練翼部１８）は、そ
れぞれ、バレルユニット７ａ〜７ｅとともに、各混練部
１２（第１混練部１２ａ、第２混練部１２ｂ、第３混練
部１２ｃ、第４混練部１２ｄ、第５混練部１２ｅ）を形
成している。
【００２９】また、各混練翼部１４〜１８は、２翼の螺
旋翼を供える複数のロータセグメント（１４ａ、１４ｂ
等）をそれぞれ備えている。即ち、第１混練翼部１４
は、捩じれ角の大きい４個のロータセグメント１４ａと
捩じれ角の小さい１個のロータセグメント１４ｂを備え
ており、同様に、第２〜４混練翼部（１５〜１７）も同
様の構成を備える（捩じれ角の大きい４個のロータセグ
メント１５ａ〜１７ａと捩じれ角の小さいロータセグメ
ント１５ｂ〜１７ｂ）。なお、第５混練翼部１８は、捩
じれ角の大きい５個のロータセグメント１８ａを備えて
いる。ここで、捩じれ角とは、スクリューセット５の周
方向に沿いながら軸方向に進行するように形成された螺
旋翼の頂部における螺旋方向に向かう接線と軸方向と
が、軸と平行な面に投射されてなす角である（図１で
は、ロータセグメント１４ａの大きい捩じれ角αおよび
ロータセグメント１４ｂの小さい捩じれ角βを図示）。
【００３０】図６に１つのロータセグメント（例えば、
ロータセグメント１４ａ）の概略図を示す。本図に示す
ように、螺旋翼の頂部１９には、高位チップ部１９ａと
低位チップ部１９ｂとが、軸方向に区分されて形成され
ている。なお、図６においては、２翼の螺旋翼のうち一
方のみが図示されている。
【００３１】再び、図１に戻り、各混練翼部（１４〜１
８）の捩じれ角の大きいロータセグメント（１４ａ、１
５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ）は、それぞれ軸方向に
螺旋翼が螺旋方向に連続して滑らかに連なるように組み
合わされている。また、捩じれ角の小さいロータセグメ
ント（１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ）も、各混練翼
部で押出し最下流側に位置した捩じれ角の大きいロータ
セグメント（１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ）の螺旋
翼と折れ曲がりながら連続するように組み合わされてい
る。
【００３２】図３は、Ｂ−Ｂ'線矢視断面図であるが、
ロータセグメント１４ａは、２軸のスクリューセット５
にそれぞれ設けられており、これらは、同方向に噛合し
て回転するようになっている（回転方向を図中矢印で示
す）。そして、各ロータセグメント１４ａには、２翼の
螺旋翼が形成されており、一方の螺旋翼の頂部には、高
位チップ部１９ａが、他方の螺旋翼の頂部には、低位チ
ップ部１９ｂが形成されている。この構成は、他の混練
翼部（１２ｂ〜１２ｅ）のロータセグメント（１５ａ〜
１８ａ）においても、同様である。
【００３３】そして、この高位チップ部１９ａとチャン
バ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス２０
ａの大きさは、互いに接近して相対的に狭くなってお
り、一方、低位チップ部１９ｂとチャンバ内壁６ａとの
間に形成されるチップクリアランス２０ｂの大きさは、
相対的に広くなっている。このように、チップクリアラ
ンスの大きさは、スクリューセット周方向に変化するよ
うに形成されている。
【００３４】また、図１に示すように、高位チップ部１
９ａと低位チップ部１９ｂとが軸方向に交互に形成され
ることで、チップクリアランスの大きさも軸方向に交互
に変化するように形成されている。
【００３５】このように、チップクリアランスの大きさ
を軸方向または周方向に変化することで、狭いチップク
リアランス部分（２０ａ）では、混練対象物に強い剪断
力を加えるとともに、広いチップクリアランス部分（２
０ｂ）では、混練対象物の通過を促し、容易に均等に混
練物に剪断作用を加えることができるため、混練対象物
を送りながら、且つ十分な混練を行うことができ、スク
リューセット５全長を有効的に使用できる。そして、チ
ャンバ６内での混練対象物の偏在が生じにくいため、ス
クリューセット５に加わる機械的負荷を低減できる。ま
た、狭いチップクリアランス部分（２０ｂ）ではチャン
バ内壁６ａに付着した混練対象物を掻き取るため、混練
部での混練対象物の剥離性が良好になり、かかる混練対
象物が混練部内に残留してしまうことを防止できる。
【００３６】なお、ロータセグメント（１４〜１８）の
螺旋翼が形成する捩じれ角（α、β）は、４５°以下に
形成されていることが好ましい。このように捩じれ角
（α、β）を小さく設定することにより、混練部（１２
ａ〜ｅ）内における混練対象物の充満率を高め、剪断力
が加わりやすくしている。
【００３７】また、図４にＣ−Ｃ'線矢視断面図を示す
が、第１混練部１２ａの押出し下流端側に位置するロー
タセグメント１４ｂの下方には、排出口９ａが設けられ
ている。同様の排出口（９ｂ、９ｃ、９ｄ）は、各混練
部（１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）の下流端側にも設けられ
ている。
【００３８】各排出口（９ａ〜９ｄ）の直上に位置する
ロータセグメント（１４ｂ〜１７ｂ）の捩じれ角βは、
上流側のロータセグメント（１４ａ〜１７ａ）の捩じれ
角αに比して小さく設定されているため、合成ゴムを軸
方向に押出す力よりも、開放された排出口（９ａ〜９
ｄ）から外部へと押出す力が大きくなるようになってい
る。したがって、図５に示す閉塞部材１０が取り外され
て開放状態にある排出口９では、混練物の排出が行わ
れ、閉塞部材１０が嵌挿されている排出口９では、混練
対象物がバレル６内を下流側に混練されながら押出され
ていくことになる。
【００３９】このように、複数段に設けられる各混練部
（１２ａ〜１２ｅ）の混練対象物の押出し下流側で排出
口９を設け、さらに、排出位置切換手段である閉塞部材
１０を嵌挿／取り外しすることにより、軸方向の所定位
置にある排出口９から混練された混練物を排出させるこ
とができる。すなわち、連続式混練装置であっても、混
練対象物を通過させる混練部の段数を所望の粘度レベル
および配合剤分散度レベルに応じて選択することができ
る。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、
広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可
能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製
造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工
程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練装置
を得ることができる。
【００４０】以上説明したように、２軸混練押出機２が
構成され、供給口８から供給された混練対象物は、２軸
混練押出機２内で混練され、所望の粘度・分散度に調整
された後、いずれかの排出口９から排出される。そし
て、先述したように、この２軸混練押出機２の一端側に
設けられた供給口８へのゴムの供給は、供給口８の上方
に設けられたゴム供給装置３によって行われる。
【００４１】このゴム供給装置３は、シート状の混練対
象物を定量的に２軸混練押出機２に供給する装置であ
り、フィーダーロール２１と、カッターロール２２とを
備えている。
【００４２】フィーダーロール２１は、互いに逆方向に
回転する一対のロールで、シート状の混練対象物をロー
ル間に挟んで送るものであり、図示しない駆動装置によ
って可変速に回転駆動され、ゴムシート供給速度（単位
時間当たりの供給量）を調整できるようになっている。
【００４３】また、カッターロール２２は、フィーダー
ロール２１の下方に配設され、ゴムシートを挟んで互い
に逆方向に回転する一対のロールであり、ロール外周の
所定箇所には、カッター刃２２ａが備えられている。こ
のカッター刃２２ａにより、カッターロール２２が回転
するごとにゴムシートに予め切り目が入れられ、ゴムシ
ートが２軸混練押出機２のスクリューセグメント１３に
より引き込まれても、切れ目部分で切断され、定量的に
２軸混練押出機２に混練対象物が供給されることにな
る。
【００４４】また、混練装置１には、潤滑剤となる少量
のプロセス油を２軸混練押出機２のチャンバ６内に供給
するための潤滑剤供給手段４と、少量のプロセス油を供
給する位置を切り換えるための潤滑剤供給切換手段２３
とが備えられている。
【００４５】潤滑剤供給手段４は、プロセス油を貯蔵す
るタンク２４と、タンク２４と各混練部（１２ｂ、１２
ｃ、１２ｄ、１２ｅ）とを接続する供給路２６と、供給
路２６を通じてプロセス油を送液するポンプ２５とを備
えている。供給路２６は、各混練部（１２ｂ〜１２ｅ）
の最上流側で、各分岐路（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２
６ｄ）を通じてバレル７に接続している。
【００４６】各分岐路（２６ａ〜２６ｄ）には、潤滑剤
供給手段２３を構成する各切換弁（２３ａ、２３ｂ、２
３ｃ、２３ｄ）が設けられている。すなわち、各切換弁
（２３ａ〜２３ｄ）をそれぞれ開／閉することにより、
ポンプ２５による少量のプロセス油の各混練翼部（１２
ｂ〜１２ｅ）への供給／遮断を切り換えることができ
る。
【００４７】したがって、各切換弁（２３ａ〜２３ｄ）
を切り換えることで、各混練部（１２ｂ〜１２ｅ）のう
ち、混練対象物の押出し下流側に位置している各混練部
にのみ、少量のプロセス油を供給することができ、混練
対象物の混練を行っていない混練部において、チャンバ
内壁６ａと混練翼部、または混練翼部同士が、直接金属
接触することを防止できる。
【００４８】以上が、本実施形態例に係る混練装置１の
構成である。つぎに、図１に基づいて、その作動形態に
ついて説明する。まず、カーボンブラックなどの充填剤
や添加剤等の各種配合剤が添加され、シート状に成形さ
れた混練対象物が、ゴム供給装置３によって、供給口８
から２軸混練押出機２のチャンバ６内へと供給される。
このシート状の混練対象物は、フィーダーロール２１、
カッターロール２２によりにより定量的にチャンバ６内
に供給される。
【００４９】このとき、チャンバ６内では、一対のスク
リューセット５が図示しない駆動部によって同方向に噛
合して回転している（図２〜４参照）。そして、チャン
バ６内に供給された混練対象物は、スクリューセグメン
ト１３に設けられる２翼の螺旋翼により、第１混練部１
２ａへと押出される。
【００５０】第１混練部１２ａでは、押出されてきた混
練対象物が、混練翼部１４とチャンバ内壁６ａとの間に
滞留するように充満していき、充満しながら、チップク
リアランス（２０ａ、２０ｂ）で、流動するとともに剪
断力を与えられて混合および分散されるように混練され
る。
【００５１】このとき、前述したように、高位チップ部
１９ａとチャンバ内壁６ａとの間に形成される狭い楔状
空間およびチップクリアランス２０ａでは、混練対象物
に強い剪断力が加えられて粘度低下が促進される。そし
て、低位チップ部１９ｂとチャンバ内壁６ａとの間に形
成されるチップクリアランス２０ｂでは、混練対象物の
高剪断域の通過による均等な剪断の付加が促されること
になる。
【００５２】第１混練部１４で混練された混練対象物
は、その終端に位置するロータセグメント１４ｂまで至
るが、第１混練部１４のみの混練で、十分に所望の混練
状態（所望の粘度低下や分散度レベルが得られる状態）
となる場合には、排出口９ａから閉塞部材１０を取り外
しておく。これにより、所望の混練状態となった混練物
が、排出口９ａから排出される（図４参照）。
【００５３】このとき、混練を行わない混練部の下流端
にそれぞれ位置する他の排出口（９ｂ、９ｃ、９ｄ）に
は、閉塞部材１０を嵌挿しておく。そして、潤滑剤供給
手段４のポンプ２５を作動させておくとともに、各切換
弁（２３ａ〜２３ｄ）のうち第１の切換弁２３ａを開状
態にしておく。これにより、混練が行われない第２混練
部１２ｂ以降の下流側の各混練部にプロセス油が供給さ
れ、スクリューセット５とバレル７や、スクリューセッ
ト５同士が金属接触して高い音が発生したり、かじりが
発生して摩耗・焼き付きが起こることを防止できる。
【００５４】そして、混練が行われていない各混練部に
供給されたプロセス油は、スクリューセット５の回転と
ともに、下流側に流動し、バレル７の先端から外部へと
排出される。バレル７の先端から排出されたプロセス油
は、異物を除去した後、タンク２４へと戻され、再利用
される。
【００５５】また、第１混練部１２ａのみの混練では、
粘度低下や配合剤分散度が十分出ない場合は、排出口９
ａに閉塞部材１０を嵌挿しておき、第２混練部１２ｂ以
降でも混練を行うことになる。このとき、前述したよう
に、混練に用いる混練部の段数を選択し、選択した１の
排出口９のみを開放状態としておき、その排出口９から
所望の混練状態となった混練物を排出することになる。
【００５６】そして、このとき、上記選択した１の排出
口９の上流側で接続している分岐路に設けられた切換弁
２３については、閉状態としておき、排出口の下流側で
接続している最初の分岐路に設けられた切換弁２３につ
いては、開状態としておく。これにより、混練を行って
いない混練部には、プロセス油が供給される。
【００５７】なお、全ての混練部（１２ａ〜１２ｅ）を
用いて混練を行う必要がある場合は、全ての排出口（９
ａ〜ｄ）を閉塞状態とし、バレル７の先端（バレルユニ
ット７ｅ端部）の先端から混練物を押出すことになる。
【００５８】以上が、本実施形態例に係るゴム系組成物
の混練装置１の作動の説明であるが、粘度および配合剤
分散度調整は、混練物の排出位置切換のみによって行わ
れるものに限らず、スクリューセット５の回転速度を変
更することによっても、粘度および分散度の小幅な調整
を行うことができる。
【００５９】また、上記の実施形態例の説明は、本発明
に係るゴム系組成物の混練方法の実施形態の説明を兼ね
るものである。
【００６０】なお、実施の形態は、上述した各実施形態
例に限定されるものではなく、例えば、次のように変更
して実施してもよい。 （１）本実施形態例においては、排出位置切換手段とし
て、閉塞部材を用いているが、必ずしもこの例に限定さ
れるものではなく、シャッタータイプやドアタイプな
ど、開放／閉塞状態を切換可能なものであれば、種々の
形態を備えるものであっても本発明を適用し得る。
【００６１】（２）本実施形態例においては、混練翼部
として２翼の螺旋翼を備えるロータセグメントを用いる
例を示しているが、３翼の螺旋翼を供えるロータセグメ
ントであっても、同様に本発明を適用し得る。
【００６２】（３）本実施形態例においては、５段の混
練部を構成する押出機を例示しているが、５段に限られ
ず、４段以下又は６段以上であってもよい。また、長く
連続して構成される１つの混練部であってもよい。長く
連続する混練部を備えるものである場合は、混練部の長
手方向の複数箇所に排出口が設けられていれば、本発明
を適用し得る。
【００６３】（４）本実施形態例においては、各混練部
同士は、連続して組み合わされている例を示している
が、必ずしもこれに限られず、任意の混練部と混練部と
の間にスクリューセグメントを設けるものであってもよ
い。また、ロータセグメントのみでなく、ニーディング
ディスクも組み合わせてあるものであってもよい。
【００６４】本実施形態例においては、各混練翼部は、
５個のロータセグメントが組み合わされた例を示してい
るが、必ずしもこれに限られず、４以下または６以上の
ロータセグメントが組み合わされているものでよい。ま
た、各ロータセグメントの螺旋翼で形成される捩じれ角
ついても、ロータセグメント単位で任意に組み合わされ
るものであってもよい。
【００６５】（６）本実施形態例においては、ゴム供給
装置として、一段のフィーダーロールを用いるものを例
示しているが、必ずしもこれに限られず、複数段のフィ
ーダーロールを備えるものであってもよい。また、フィ
ーダーロールで供給するものに限られず押出しスクリュ
ータイプ（１軸押出しスクリューや２軸テーパスクリュ
フィーダなど）や、ギヤポンプなどからなるものであっ
てもよい。そして、供給される混練対象物の形態として
も、シート状に限らず、リボン状や塊状、粉末状など連
続的に混練対象物を供給可能であれば、種々のものであ
ってもよい。
【００６６】（７）本実施形態例においては、潤滑剤供
給手段として少量のプロセス油を供給するものを例示し
ているが、これに限られず、少量のゴムを供給するもの
であっても本発明と同様の効果を奏し得る。
【００６７】（８）本実施形態例においては、混練押出
機に供給される混練対象物としては、各種配合剤等が添
加されたものを供給する場合を説明しているが、事前に
配合剤を添加することなく、原料ゴムと配合剤を個別に
混練押出機に供給するものであってもよい。なお、この
場合、ゴムの定量供給装置とともに、各種配合剤用の定
量フィーダも備える必要がある。
【００６８】
【発明の効果】請求項１の発明によると、バレルと各混
練翼部とで各混練部を形成させ、この複数段に設けられ
る各混練部の混練物押出し方向下流側で排出口をそれぞ
れ設けることができ、さらに、排出位置切換手段によ
り、スクリューセット軸方向の所定位置にある排出口か
ら素練りされたゴムや混練されたゴム系組成物を排出す
ることができる。すなわち、連続式混練装置であって
も、混練対象物を通過させる混練部の段数を所望の粘度
レベルおよび配合剤分散度レベルに応じて選択すること
ができる。したがって、ゴムあるいはゴム系組成物の混
練物製造に関して、広範囲に亘る粘度や配合剤分散度の
調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能
にし、混練物製造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性
の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能
にする混練装置を得ることができる。また、供給口をバ
レルの一端側に設けることで、スクリューセットの回転
駆動部と負荷が最大となる位置との距離を短くする構成
とすることができ、スクリューセットが損傷することを
抑制できる。
【００６９】請求項２の発明によると、選択された排出
口の下流側の混練部、すなわち混練を行っていない混練
部に対しては、少量の潤滑剤を供給することで、チャン
バ内壁と混練翼部、または混練翼部同士が、直接金属接
触することを防止できる。
【００７０】請求項３の発明によると、複数の螺旋翼の
頂部とチャンバ内壁とのチップクリアランスで効率よく
ゴム系組成物の混練を行うことができる。
【００７１】請求項４の発明によると、狭いチップクリ
アランス部分では、混練対象物に強い剪断力を加えると
ともに、広いチップクリアランス部分では、混練対象物
の通過を促し均等な剪断力を加えることができるため、
混練対象物を送りながら、且つ十分な混練を行うことが
でき、スクリューセット全長を有効的に使用できる。そ
して、チャンバ内での混練対象物の偏在が生じにくいた
め、スクリューセットに加わる機械的負荷を低減でき
る。また、狭いチップクリアランス部分ではチャンバ内
壁との間に存在する混練対象物を掻き取り、混練部での
混練対象物の剥離性が良好になり、かかる混練対象物が
混練部内に残留してしまうことを防止できる。
【００７２】請求項５の発明によると、混練用押出機で
連続的にゴム系組成物の混練を行うとともに、所望の混
練状態に応じて、チャンバの長手方向の所定位置で、混
練した混練対象物の排出を行うため、バレル内を通過さ
せる長さを所望の粘度レベルおよび配合剤分散度レベル
に応じて選択することができる。したがって、ゴム系組
成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配
合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混
練処理を可能にし、混練物製造プロセスの大幅な合理
化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低
コスト化を可能にすることができる。
【００７３】請求項６の発明によると、選択された排出
口の下流側の混練部、すなわち混練を行っていない部分
の混練部に対しては、少量の潤滑剤を供給することで、
チャンバ内壁と混練翼部、または混練翼部同士が、直接
金属接触することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態例にかかるゴム系組成物の混練装置
の側面からみた断面模式図を示している。
【図２】図１のＡ−Ａ'線矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ'線矢視断面図である。
【図５】本実施形態例に係るゴム系組成物の混練装置に
おいて、排出口に閉塞部材が嵌挿されている状態を示す
断面図である。
【図６】本実施形態例に係るゴム系組成物の混練装置に
おける１つのロータセグメントを示す概略図である。
【符号の説明】
１ 混練装置 ２ ２軸混練押出機 ３ ゴム供給装置 ５ スクリューセット ６ チャンバ ７ バレル ８ 供給口 ９ 排出口 ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 排出口 １０ 閉塞部材 １２ 混練部 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ 混練部 １４、１５、１６、１７、１８ 混練翼部 ２０ａ、２０ｂ チップクリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｂ 7/60 Ｂ２９Ｂ 7/60 // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 (72)発明者 山田 則文 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 4F201 AA45 AB07 AB11 AL16 BA01 BC13 BC37 BK02 BK13 BK26 BK54 BK71 BQ04 BQ14 BQ50 BQ54 4G037 AA02 AA12 EA03 4G078 AA13 AA26 AB07 BA01 BA07 BA09 CA01 CA05 CA12 CA17 DA09 DA17 EA03 EA10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ゴムあるいは各種配合剤などを添加した
    ゴムからなる混練対象物を流動させるとともに剪断力を
    与えて、ゴムを素練りしあるいは配合剤の分散混合およ
    び分配混合を促進し、所望の混練状態の混練物とするゴ
    ムあるいはゴム系組成物の混練装置であって、（１）筒
    状の空洞部であるチャンバを有したバレルと、（２）前
    記チャンバ内で回転することで、混練対象物を下流側に
    押出す２軸のスクリューセットと、（３）前記スクリュ
    ーセットに組み込まれ、前記チャンバ内壁との間に形成
    される楔状空間およびチップクリアランスで剪断を加え
    混練対象物の混練を行う複数の混練翼部と、（４）前記
    バレルの一端側に設けられ、前記チャンバ内にゴム等を
    受け入れる供給口と、（５）前記バレルの複数箇所に設
    けられ、混練された混練物を排出する排出口と、（６）
    前記複数の排出口のうち選択された１の排出口のみから
    混練物を排出するように切り換える排出位置切換手段
    と、を備えることを特徴とするゴムあるいはゴム系組成
    物の混練装置。
  2. 【請求項２】 前記チャンバと前記各混練翼部とで形成
    される各混練部に対して少量の潤滑剤を供給する潤滑剤
    供給手段と、前記複数の混練部のうち、混練物を排出す
    るように切り換えられた前記排出口に対して混練物の押
    出し方向下流側に位置している各混練部にのみ、前記少
    量の潤滑剤を供給するように切り換える潤滑剤供給切換
    手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のゴ
    ムあるいはゴム系組成物の混練装置。
  3. 【請求項３】 前記混練翼部として、２翼または３翼の
    螺旋翼を備えるロータセグメントが用いられていること
    を特徴とする請求項１または２に記載のゴムあるいはゴ
    ム系組成物の混練装置。
  4. 【請求項４】 前記チップクリアランスの大きさが、前
    記スクリューセット軸方向または周方向に変化している
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴム
    あるいはゴム系組成物の混練装置。
  5. 【請求項５】 筒状の空洞部であるチャンバを有し、該
    チャンバに連通し、かつチャンバの長手方向に離間する
    複数の排出口が設けられたバレルと、混練翼部が組み込
    まれて前記チャンバ内で回転するスクリューセットと、
    を備える混練用押出機を用いて行われ、（１）ゴムから
    なる混練対象物を前記チャンバ内に供給するゴム供給工
    程と、（２）前記混練用押出機の前記混練翼部と前記チ
    ャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチップク
    リアランスで、前記混練対象物の混練を行う混練工程
    と、（３）所望の混練状態に応じ、前記複数の排出口の
    うち１の排出口を選択し、混練された混練対象物を排出
    させるゴム排出工程と、を有することを特徴とするゴム
    あるいはゴム系組成物の混練方法。
  6. 【請求項６】 前記選択された１の排出口の混練物押出
    し方向下流側に位置し、前記チャンバと前記混練翼部と
    で形成される混練部に対して、少量の潤滑剤を供給する
    ことを特徴とする請求項５に記載のゴムあるいはゴム系
    組成物の混練方法。
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