JP2004114534A - ゴムの連続混練装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】混練に要する時間を短縮して生産効率を向上させること。
【解決手段】このゴムの連続混練装置１００は、まず、ロールコーター２０によってオイルや溶剤に溶かした薬剤等の液体添加剤を塗工する。次に、スプレー装置３０によってカーボンブラック、シリカ等の固体添加剤３を原料ゴム１の表面に塗工する。液体添加剤２と固体添加剤３とが塗工された原料ゴム１は、カッター１５で切断された後、混練押出手段であるスクリュー式混練装置１０の第一原料投入口１０ｉ１に投入される。スクリュー式混練装置１０では、原料ゴム１と液体添加剤２と固体添加剤３とを連続的に混練すると同時に、出口１０ｏに向かってこれらの混合ゴムを移送し、出口１０ｏから押出す。
【選択図】 図１
【解決手段】このゴムの連続混練装置１００は、まず、ロールコーター２０によってオイルや溶剤に溶かした薬剤等の液体添加剤を塗工する。次に、スプレー装置３０によってカーボンブラック、シリカ等の固体添加剤３を原料ゴム１の表面に塗工する。液体添加剤２と固体添加剤３とが塗工された原料ゴム１は、カッター１５で切断された後、混練押出手段であるスクリュー式混練装置１０の第一原料投入口１０ｉ１に投入される。スクリュー式混練装置１０では、原料ゴム１と液体添加剤２と固体添加剤３とを連続的に混練すると同時に、出口１０ｏに向かってこれらの混合ゴムを移送し、出口１０ｏから押出す。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴムの混練に関し、さらに詳しくは、連続して原料ゴムを混練・押出しすることにより、混練に要する時間を短縮して生産効率を向上させることのできるゴムの連続混練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤやコンベアベルト、あるいはホース等を構成するゴム材料は、原料ゴムの素練及びカーボンブラックや薬剤を投入して混練するマスターバッチ練を２〜３回繰り返し、その後、加硫して混練するファイナルバッチ練を１〜２回行い、押出し成形によって押出されることにより製造されていた。しかし、この製造方法では、原料ゴムとカーボンブラックや薬剤との分散度を評価しながら、バッチの回数を増やすので、最終的な製品を得るまで時間を要するという問題があった。また、混練中における原料ゴムの温度調整が困難であり、原料ゴムを所定温度以下に保って混練するためには、混練を途中で停止して原料ゴムの温度が低下するまで待つ必要があった。さらに、マスターバッチ練からファイナルバッチ練に移行するとき、あるいはファイナルバッチ練から成形工程へ移行するときには、人手によって原料ゴムを搬出し、投入する必要があった。これらの原因によって、従来の混練方法では生産効率が低いという問題があった。このような問題を解決するために、特許文献１や特許文献２には、マスターバッチ練、ファイナルバッチ練及び押出し成形を一連の連続した工程で行うゴムの混練押出し成形方法や連続混練装置が開示されている。
【特許文献１】
特開２００２−１４４３９８号公報 ｐ２〜４ 図１
【特許文献２】
特開平１１−１７９７８５号公報 ｐ７〜ｐ１３ 図１
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、人手の介在は抑えることができるが、一つの混練装置でマスターバッチ練を繰り返してから、もう一つの混練装置でファイナルバッチ練に移行するため、混練時間を十分に短くすることはできない。また、特許文献２に開示された発明でも、人手の介在は抑えることができるが、薬剤等の混練工程と加硫・混練工程とが必要であり、混練時間を十分に短くすることはできない。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、混練に要する時間を短縮して生産性を向上させることのできるゴムの連続混練装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤又は液体添加剤の少なくとも一方の添加剤を前記原料ゴムの幅方向に対して均一に塗工する塗工手段と、前記添加剤が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
このゴムの混連装置は、シート状に成形した原料ゴムの幅方向に対して均一に添加剤を塗工し、この原料ゴムを混練しながら押出す。このため、混練工程においては原料ゴム中に添加剤が十分に分散するので、素練から仕上げ練までを連続して混練できる。これによって、生産性を向上させることができる。ここで、固体添加剤とはカーボンブラックやシリカ等のように、固体として原料ゴム中に分散する添加剤をいう（以下同様）。液体添加剤とは、オイルや溶剤に溶かした薬剤のように、液体として原料ゴム中に分散する添加剤をいう（以下同様）。また、本発明において塗工手段とは、液体添加剤をゴム表面に塗工する手段、又は固体添加剤をゴム表面に塗工する手段のうち少なくとも一方をいう。
【０００６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤を塗工する固体添加剤塗工手段と、前記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工する液体添加剤塗工手段と、前記液体添加剤と前記固体添加剤とが塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段とを備えたことを特徴とする。このゴムの連続混練装置は、固体添加剤塗工手段と液体添加剤塗工手段とを備え、固体添加剤と液体添加剤とを別個に原料ゴム表面へ塗工してから、混練押出手段によって混練する。このため、それぞれの塗工条件又は塗工量をそれぞれ別個に制御できるので、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。
【０００７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、液体添加剤に固体添加剤を分散させた分散液を塗工する液体添加剤塗工手段と、前記分散液が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段と、を備えたことを特徴とする。このゴムの連続混練装置では、固体添加剤を液体添加剤に分散させた分散液を液体添加剤塗工手段によって原料ゴムに塗工する。このため、１工程でゴム添加剤を原料ゴムに塗工できるので、その結果として製造時間を短くできる。
【０００８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段は、ロールコーター又はカーテンコーターであることを特徴とする。このように、液体添加剤塗工手段としてロールコーター又はカーテンコーターを使用すれば、原料ゴムの幅方向に均一に液体添加剤を塗工できる。これによって、混練工程においては原料ゴム中へ均一に液体添加剤が分散するので、品質の高い製品を得ることができる。
【０００９】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段にロールコーターを使用する場合には、当該ロールコーターに備えられる上記液体添加剤を上記原料ゴムに塗工する塗工用ロールを多孔質で構成することを特徴とする。このように、塗工用ロールを多孔質で構成すれば、塗工用ロールが液体添加剤をよく吸収するので、効率よく原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工できる。
【００１０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段には、液体添加剤を上記原料ゴムの表面に塗工する塗工用ロールと、上記原料ゴムに所定の圧力を与えるバックアップロールとを対向配置したロールコーターを用い、上記原料ゴムを前記塗工用ロールとバックアップロールとの間を通過させて上記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工するとともに上記原料ゴムをシート状に圧延することを特徴とする。
【００１１】
このゴムの連続混練装置では、ロールコーターによって液体添加剤を原料ゴムに塗工するとともに、原料ゴムを圧延してシート状に成形する。このように、一工程で原料ゴムの圧延と液体添加剤の塗工とが終了するので、製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００１２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、上記塗工用ロールと上記バックアップロールとの周速度を異ならせることを特徴とする。ロールコーターにおいては、塗工用ロールとバックアップロールとの間を原料ゴムが通過するときに、塗工用ロールから液体添加剤が原料ゴムの表面に塗工される。このように塗工用ロールとバックアップロールとの周速度を異ならせれば、原料ゴムには両者の周速度が異なることに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができるので、製品の品質が向上する。
【００１３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、気流によって上記固体添加剤を上記原料ゴムの表面に吹き付けるスプレー式の塗工手段であることを特徴とする。このように、スプレー式の固体添加剤塗工手段を用いれば、固体添加剤の投入量を制御することによって、原料ゴムに塗工する固体添加剤の量を容易に制御できる。これによって、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００１４】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、上記液体添加剤塗工手段の前に配置することを特徴とする。このように、先に固体添加剤を塗工することによって、原料ゴムと混練装置との摩擦力が大きくなるので、効率よく混練することができる。
【００１５】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、原料ゴムをシート状に成形する圧延手段を備え、上記固体添加剤又は上記液体添加剤の少なくとも一方をシート状に成形した原料ゴムに塗工する前に、原料ゴムをシート状に成形することを特徴とする。このように、固体添加剤や液体添加剤を原料ゴムに塗工する前に原料ゴムをシート状に成形するので、原料ゴムから一貫して最終製品まで製造できる。また、連続混練機の前に原料ゴムの圧延手段を設けることにより、従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮できる。さらに、原料ゴムの圧延手段にシート厚の調整機構を設ければ、原料ゴムの種類を変更した場合でも、原料ゴムを一定の厚さに加工でき、また、混練条件等に応じてもゴムシートの厚さを変化させることができる。これによって、原料ゴムの種類や製造条件が変化しても柔軟に対応できるので、生産効率が向上する。
【００１６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記圧延手段として、少なくとも一対の圧延ロール間を上記原料ゴムが通過する時に上記原料ゴムをシート状に圧延するロール形圧延手段を用い、原料ゴムの圧延時においては前記一対の圧延ロール同士の周速度を異ならせることを特徴とする。このように、ロール形圧延手段を用いて対向する圧延ロールの周速度を異ならせれば、これに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、シート状に延ばされた原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなり、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができる。
【００１７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記ロール形圧延手段に設けられている上記一対の圧延ロールの一方には、さらに液体添加剤を塗工する手段が設けられていることを特徴とする。このようにすれば、原料ゴムをシート状に圧延すると同時に液体添加剤を原料ゴムに塗工できるので製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。ここで、液体添加剤を塗工する手段としては、ロールコーターやカーテンコーターが挙げられる。
【００１８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記混練押出手段は、入口と出口を有する筒状のケーシングと、当該ケーシング内に配置されるスクリュー軸とを備え、上記原料ゴムが前記スクリュー軸の回転によって前記ケーシングの入口から出口に向かって押出されるとともに、前記スクリュー軸と前記ケーシングとの間で混練されるスクリュー式の混練手段であることを特徴とする。
【００１９】
このように、混練押出手段にスクリュー式の混練装置を使用するので、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できる。これによって、ゴムの生産性を向上させることができる。なお、スクリュー式の混練装置は、スクリュー軸が１軸であってもよいし、２軸であってもよい。２軸式のスクリュー式混練装置を使用した場合には、より効率よく原料ゴムを混練できるので、製品の品質や生産性をより向上させることができる。
【００２０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、上記スクリュー軸の内部には、冷却媒体を流す冷却流路を設けたことを特徴とする。スクリュー形の混練装置に使用するスクリュー軸は比較的簡単な形状なので、冷却流路をスクリュー軸全体にわたって取り回すことができる。また、冷却流路の寸法も大きくすることができるので、冷却流路内壁とスクリュー軸との距離を小さくできる。これによって伝熱効率を高くできるので、混練中における原料ゴムの温度を容易に所定温度以下に維持できる。その結果、製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くしても原料ゴムの温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。なお、冷却媒体としては、水や油等を使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るゴムの混練方法を示すフローチャートである。実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００及びゴムの混練方法は、シート状の原料ゴム１に、カーボンブラック、シリカ等の固体添加剤３や、オイル、薬剤等の液体添加剤２をコーターやスプレー等の塗工手段によって塗工してから、混練押出手段であるスクリュー式混練装置１０によって前記添加剤が塗工された原料ゴム１を連続的に混練する点に特徴がある。
【００２３】
原料ゴム１はシート状に加工されており、原料ゴムストッカー４０から液体添加剤塗工手段であるコーター２０へ送られる。原料ゴム１は、予めシート状に加工した原料ゴム１をストックしておき、必要に応じて原料ゴムストッカー４０へ供給することができる。また、ブロック状の原料ゴムをプレス装置等によってシート状に加工しつつ、コーター２０へ供給してもよい。この方法については後述する。
【００２４】
原料ゴムストッカー４０から送られてきたシート状の原料ゴム１には、まずスプレー装置３０によってカーボンブラックやシリカ等の固体添加剤３が塗工される（ステップＳ１０１）。このようにすると、固体添加剤３の存在によってスクリュー式混練装置１０では当該スクリュー式混練装置１０と原料ゴム１との摩擦力が上昇し、混練速度が向上する。また、液体添加剤塗工手段にロールコーター２０（図１参照）を使用した場合には、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとによって、固体添加剤３が原料ゴム１に押し込まれる。これによって、混練工程においては、原料ゴム１中へ十分に固体分散剤を分散させることができる。
【００２５】
図３は、固体添加剤の塗工手段例を示す説明図である。この実施の形態１において、固体添加剤塗工手段としては気流を利用したスプレー装置３０を使用する。スプレー装置３０は、圧縮空気がノズル３１に送られて、ノズル３１の手前でタンク３２から供給される固体添加剤３を原料ゴム１の表面に吹き付ける構造である。図３（ａ）に示すように、スプレー装置３０のノズル３１は、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して複数配置されているので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に固体添加剤３を塗工できる。また、このスプレー装置３０では、単位時間当たりにおける固体添加剤３の供給量を調整することで、原料ゴム１に塗工する固体添加剤３の量を制御できるので、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００２６】
図３（ｂ）、（ｃ）には、他の固体添加剤の塗工手段例を示す。この固体添加剤塗工手段３０’は、ふるいを利用したものである。固体添加剤塗工手段３０’には、底部にメッシュ３４Ｍを有する固体添加剤溜め３４が備えられている。固体添加剤溜め３４には、カーボンブラックやシリカ等の固体添加剤３が投入されている。そして、固体添加剤溜め３４は、駆動手段であるモーター３５によって図３（ｃ）中の矢印Ａ方向に往復運動して、内部の固体添加剤３がメッシュ３４Ｍを通過してシート状の原料ゴム１上に塗工される。固体添加剤３の塗工量は、固体添加剤の粒度、メッシュ３４Ｍの粗さ、あるいは固体添加剤溜め３４の振動数等によって調整できるので、製品の種類に応じて塗工量を制御することができる。また、図３（ｂ）に示すように、固体添加剤溜め３４はシート状の原料ゴム１の幅方向に対して十分な長さなので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に固体添加剤３を塗工できる。
【００２７】
固体添加剤３が塗工された原料ゴム１はコーター２０に送られる。コーター２０では、液体添加剤２であるオイルと薬剤との混合液が原料ゴム１に塗工される（ステップＳ１０２）。実施の形態１において、コーター２０には図１（ａ）、（ｂ）に示すようなロールコーター２０を使用する。ロールコーター２０は、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲと供給ロール２０ＳＲとを有している。塗工用ロール２０ＣＲは供給ロール２０ＳＲと接しており、供給ロール２０ＳＲが回転することにより、液体添加剤溜め２０Ｐに溜められた液体添加剤２が供給ロール２０ＳＲから塗工用ロール２０ＣＲに供給される。また、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとが接しており、両者の間をシート状の原料ゴム１が通過するときに、塗工用ロール２０ＣＲから原料ゴム１の表面に液体添加剤２が塗工される。図１（ｂ）に示すように、塗工用ロール２０ＣＲはシート状の原料ゴム１の幅方向に十分な大きさなので、原料ゴム１の幅方向に対して略均一に液体添加剤２を塗工することができる。
【００２８】
また、コーター２０には、また、図１（ｃ）に示すようにカーテンコーター２０’を使用してもよい。カーテンコーター２０’は、液溜め２０’Ｃに設けられたスリット２０’Ｓから液体添加剤２をシート状の原料ゴム１上に塗工する。図１（ｃ）からは明らかではないが、液溜め２０’Ｃは、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して十分な大きさなので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に液体添加剤２を塗工することができる。カーテンコーター２０’では、原料ゴム１の速度とスリット２０’Ｓの開口面積によって、液体添加剤２の塗工量を制御することができる。
【００２９】
このように、コーター２０にロールコーターやカーテンコーターを使用することにより、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して液体添加剤２を略均一の厚さに塗工できる。ここで、薬剤は溶剤に溶かされてオイルと混合されるが、この溶剤にはオイルが溶けやすい溶剤を選択することが好ましい。
【００３０】
実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００においては、混合液の塗工と固体添加剤の塗工とを別工程としているので、それぞれの塗工又は塗工量それぞれ別個に制御できる。これによって、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。なお、これらの固体添加剤３を前記混合液に分散させた固体添加剤３の分散液を、液体添加剤塗工手段であるコーター２０で原料ゴム１に塗工してもよい。このようにすると、１工程でゴム添加剤を原料ゴム１に塗工でき、その結果として製造時間を短くできる。
【００３１】
図４は、固体添加剤の塗工位置を変更した例を示す説明図である。同図に示すように、固体添加剤３を塗工するスプレー装置３０をコーター２０の下流側へ配置して、液体添加剤２の塗工後に原料ゴム１へ塗工してもよい。この場合には、先に塗工した液体添加剤２によって固体添加剤３の脱落を抑制できる。
【００３２】
液体添加剤２及び固体添加剤３を塗工した原料ゴム１は、スクリュー式混練装置１０に投入されて、原料ゴム１と添加剤とが混練される（ステップＳ１０３）。この混練過程で、原料ゴム１に添加剤が所定の分散度まで分散される。なお、図１に示すように、原料ゴム１の投入前にはカッター１５によって原料ゴムシートを切断してもよい。スクリュー式混練装置１０は、混練羽根がスクリュー状であり、原料ゴム１と添加剤を混練すると同時に両者の混合ゴムをスクリュー式混練装置１０の出口まで押し出す機能を持つ。このため、投入された原料ゴム１は、表面に塗工された液体添加剤２及び固体添加剤３と混練されながら連続的に押し出されて、混練の次工程において所定の形状に成形される。
【００３３】
図５は、この発明の実施の形態１で使用するスクリュー式混練装置の構造を示す説明図である。図４に示すように、このスクリュー式混練装置１０は、螺旋状の混練羽根１０ｗを有するスクリュー軸１０ｓを２軸備えた２軸型スクリュー式混練装置である。なお、単一のスクリュー軸を備えた１軸型のスクリュー式混練装置を使用してもよい。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、２本のスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２が噛み合った状態で、ケーシングである複数のバレル１０ｂ１〜１０ｂ５内に収められている。なお、バレル１０ｂ１等の個数は５個に限られるものではなく、スクリュー式混練装置１０の使用によって異なる。図５（ｂ）に示すように、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状は、断面内形状が六角形である二つの通路１１ａ、１１ｂをそれらの一辺同士でつなげた多角形状であり、各通路１１ａ、１１ｂ内にはそれぞれ前記スクリュー軸１０ｓが配置される。バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状をこのような多角形状とすることにより、原料ゴム１はバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の内壁面に押し付けられる。これによって、スクリュー式混練装置１０の混練区間が短くとも添加剤が原料ゴム１内へ十分に分散される。また、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５と混練羽根１０ｗとで囲まれる原料ゴム１は、混練羽根１０ｗの回転によって刻々とその形状が変化する。これによって、原料ゴム１に与えられるエネルギー効率が高くなるので、スクリュー式混練装置１０の混練区間が短くとも原料ゴム１を十分に混練できる。
【００３５】
このように、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状を多角形状とすれば、効率よく原料ゴム１を混練して添加剤を原料ゴム１中に分散させることができるので連続混練においては好ましい。なお、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状はこの形状に限られない。図５（ｃ）に示すように、断面内形状が略円形である通路を二つ連結した形状でもよい。特にバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状を多角形とすると、混練の効率が高くなるが混練羽根１０ｗと通路１１ａ、１１ｂとの隙間に原料ゴム１が溜まる場合がある。このような場合には、図５（ｃ）に示すように、断面内形状が略円形である通路を二つ連結した形状として、原料ゴム１の滞留を抑制してもよい。また、断面内形状が多角形であっても、角部を滑らかに形成して原料ゴム１の滞留を抑制しつつ、混練効率をある程度高めるようにしてもよい。
【００３６】
２本のスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２は、図５（ｂ）に示すように同じ方向に回転して、原料ゴム１を混連しながら押し出す。第一原料投入口１０ｉ１から投入された原料ゴム１は、混練羽根１０ｗとバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の内面との間で押しつぶされながら出口１０ｏまで送られる。また、第二原料投入口１０ｉ２からは加硫剤が投入される。
【００３７】
原料ゴム１がスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２によって出口１０ｏへ移送される過程で、添加剤及び加硫剤は原料ゴム１に所定の分散度まで混練されて、出口１０ｏから押し出される（ステップＳ１０４）。出口１０ｏから押出された混合ゴムは、ロールプレス機５０（図１（ａ）参照）によってシート状に成形される。このように、スクリュー式混練装置１０によれば、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム１中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できるので、原料ゴム１を連続的に混練できる。これによって、従来のバッチ式の製造装置と比較してゴムの生産性を向上させることができる。
【００３８】
また、後述するように、スクリュー軸１０ｓ内に冷却流路を設けることもできる。スクリュー形の混練機に使用するスクリュー軸１０ｓは比較的簡単な形状なので、冷却流路をスクリュー軸１１ｓ全体にわたって取り回すことができる。また、冷却流路の寸法も大きくすることができるので、冷却流路内壁とスクリュー軸１０ｓとの距離を小さくできる。これによって伝熱効率を高くできるので、混練中における原料ゴム１の温度を容易に所定温度以下に維持できる。その結果、製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くして連続混練しても原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。
【００３９】
実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００では、シート状の原料ゴム１に添加剤を塗工してからこの原料ゴム１を混練押出し手段により混練する。このため、連続的に原料ゴム１を混練して押出すことができるので、製品の生産性を向上させることができる。また、シート状に成形した原料ゴム１上へ均一に液体添加剤２や固体添加剤３を塗工するので、次の混練押出し工程において、これらの添加剤を原料ゴム１中へ均一に分散させやすくなる。これによって混練時間を短くできるので、生産性を向上させることができる。また、添加剤を原料ゴム１へ十分に分散させることができるので、混練後における製品の品質を向上させることができる。以上、この発明の実施の形態１について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。実施の形態２に係るゴムの連続混練装置１０１は、実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００と略同様の構成であるが、オイル、薬剤等の液体添加剤２を塗工する際には、多孔質の塗工用ロール２１ＣＲを備えたロールコーター２１を使用する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略する。
【００４１】
ロールコーター２１に備えられている塗工用ロール２１ＣＲは、多孔質で作られている。この実施の形態においてはスポンジを使用するが、他にも多孔質のセラミックス等を使用することができる。このように、塗工用ロール２１ＣＲにスポンジその他の多孔質を使用するので、塗工用ロール２１ＣＲが液体添加剤２をよく吸収して効率よく原料ゴム１の表面に塗工できる。以上、この発明の実施の形態２について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４２】
（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置１０２は、上記実施の形態１及び２に係るゴムの連続混練装置１００、１０１と略同一の構成であるが、シート状の原料ゴム１に添加剤を塗工する前段に原料ゴムの圧延手段を設けて、ブロック状の原料ゴムをシート状に圧延する点が異なる。その他の構成は実施の形態１等と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００４３】
このゴムの連続混練装置１０２においては、添加剤塗工手段の前に、原料ゴム１をシート状に加工する手段が含まれる。実施の形態３においては、原料ゴム１をシート状に成形する圧延手段としてロール形圧延手段であるロールプレス機５２を使用する。なお、このロールプレス機５２は複数組のプレスロール５２ｒ１〜５２ｒ３を備えた多段式のロールプレス機であるが、プレスロール５２は１段でもよい。
【００４４】
まず、切断手段であるペールカッター（図示せず）によって所定の形状に切断した原料ゴムブロック１Ｂをロールプレス機５２に投入する。原料ゴムブロック１Ｂは、複数組のプレスロール５２ｒ１、５２ｒ２を通過する間に徐々にシート状に延ばされて、仕上げ用プレスロール５２ｒ３によって所定の厚さに成形される。この工程によって、原料ゴムブロック１Ｂをシート状に成形するとともに従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮することができる。
【００４５】
ここで、仕上げ用プレスロール５２ｒ３を構成する一対のロールの周速度ω１とω２とを異ならせてもよい。このようにすると、仕上げ用プレスロール５２ｒ３を通過する原料ゴムブロック１Ｂには、一対の仕上げ用プレスロール５２ｒ３の周速度が異なることに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、仕上げ用プレスロール５２ｒ３によってシート状に延ばされた原料ゴム１の表面が粗面化される。このように、原料ゴム１の表面を粗面化すれば、原料ゴム１の表面に添加剤が付着しやすくなるので、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴム１へ分散させることができる。また、圧延によって原料ゴム１が薄く延ばされるので、混練時には液体添加剤２や固体添加剤３が原料ゴム１の厚さ方向に対して分散しやすくなるので、混練の効率を向上させることができる。なお、実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００（図１参照）においても、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとの周速度ω１とω２とを異ならせることによって、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４６】
シート状に成形した原料ゴム１には、液体添加剤２及び固体添加剤３が塗工された後、スクリュー式混練装置１０により混練されるが、これらの工程については実施の形態１で説明した通りである。実施の形態３に係るゴムの連続混練装置１０２では、添加剤を塗工する前に原料ゴム１をシート状に成形するので、原料ゴム１から一貫して最終製品まで製造できる。また、原料ゴム１の圧延手段にシート厚の調整機構を設ければ、原料ゴム１の種類を変更した場合でも、原料ゴム１を一定の厚さに加工でき、また、混練条件等に応じてもゴムシートの厚さを変化させることができる。これによって、原料ゴムの種類や製造条件が変化しても柔軟に対応できるので、生産効率が向上する。特に原料ゴム１の圧延手段にロールプレス機５２を使用する場合には、プレスロール５２ｒ１等の間隔を調整すればゴムシート厚を調整できる。これにより、ゴムシート厚を細かく制御することも比較的容易なので好ましい。以上、この発明の実施の形態３について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４７】
（実施の形態４）
図８は、この発明の実施の形態４に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置１０３は、上記実施の形態２に係るゴムの連続混練装置１０１と略同一の構成であるが、原料ゴム１をシート状に圧延して所定の厚さに調整する時にシート状の原料ゴム１に添加剤を塗工する点が異なる。その他の構成は実施の形態２と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００４８】
このゴムの連続混練装置１０３においては、圧延機能と液体添加剤の塗工機能をもつロールプレスコーター５５を使用して、原料ゴム１の成形と同時に液体添加剤２を原料ゴムの表面に塗工する。ロールプレスコーター５５は、少なくとも一対のプレスロールを備えている。なお、この実施の形態においては３組のプレスロール５５ｒ１〜５５ｒ３を備える。原料ゴムブロック１Ｂは３組のプレスロール５５ｒ１〜５５ｒ３を通過する間に所定の厚さのシート状に成形される。
【００４９】
仕上げ用プレスロール５５ｒ３の上流側にはノズル３１が備えられており、ここで固体添加剤３が圧延途中の原料ゴムブロック１Ｂに塗工される。このように、圧延途中で固体添加剤３を原料ゴムブロック１Ｂに塗工するので、プレスロールによって固体添加剤が原料ゴム１中に分散される。これによって、固体添加剤の分散度が向上するので、スクリュー式混練装置１０における混練時間を短縮できる。なお、固体添加剤３は液体添加剤２の塗工前に原料ゴムブロック１Ｂに塗工されればよいので、ノズル３１の配置場所は図示した場所に限られない。圧延前の原料ゴムブロック１Ｂに固体添加剤３を塗工すれば、複数段の圧延ロールによって、固体添加剤３をより原料ゴム１中に分散させることができる。
【００５０】
仕上げ用プレスロール５５ｒ３は、原料ゴムブロック１Ｂを圧延すると同時に、シート状に圧延した原料ゴム１の表面に液体添加剤２を塗工する。このため、スリットコーターにより液体添加剤２が供給されて、圧延と同時に原料ゴム１の表面にこの液体添加剤２を塗工する。
【００５１】
原料ゴム１を圧延する際には、実施の形態３で説明したように、仕上げ用プレスロール５３ｒ３を構成するロール同士の周速度ω１とω２とを異ならせてもよい。このようにすれば、シート状に延ばされた原料ゴム１の表面が粗面化されて添加剤が付着しやすくなるので、原料ゴム１の幅方向に対してより均一に添加剤を塗工できる。これによって、混練時にはより素早く添加剤を原料ゴム１へ均一に分散させることができるので、生産効率を向上させつつ製品の品質を高くできる。
【００５２】
固体添加剤３及び液体添加剤２が塗工され、シート状に圧延された原料ゴム１は、スクリュー式混練装置１０に投入されて混練されて、押出される。なお、固体添加剤３はロールプレスコーター５５で原料ゴムが圧延された後に塗工してもよい。圧延前に固体添加剤３を塗工すれば、圧延と同時に固体添加剤３が原料ゴム１内に練り込まれるので、次の混練工程で効率よく固体添加剤３を分散させることができる。これによって、混練時間を短縮することもできる。
【００５３】
このゴムの連続混練装置１０３では、原料ゴム１を圧延する時に原料ゴム１へ液体添加剤２を塗工するので、液体添加剤塗工手段を別個に設けた場合と比較して製造工程を短縮できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。以上、この発明の実施の形態４について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００５４】
（実施の形態５）
図９は、この発明の実施の形態５に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置は、上記実施の形態１〜４に係るゴムの連続混練装置１００〜１０３と略同一の構成であるが、押出し混練手段であるスクリュー式混練装置１１に、混練中の原料ゴム１を冷却する手段を設けた点が異なる。その他の構成は実施の形態２と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００５５】
図９に示すように、混練押出し手段であるスクリュー式混練装置１１に備えられているバレル１１ｂ１〜１１ｂ４内には、冷却手段として冷却媒体を流す冷却流路１１ｃが形成されている。この冷却流路１１ｃに水や油等の冷却媒体を流すことによって、混練中に発生する熱を冷却する。温度が上昇した冷却媒体は、図示しない冷却手段で冷却された後、再び冷却流路１１ｃに供給される。
【００５６】
これによって、混練中における原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができるので、製品の品質劣化を抑えることができる。また、冷却手段によって積極的に原料ゴム１を冷却するので、混練速度を高くしても原料ゴム１の発熱を抑えることができる。これによって、製品の生産効率が向上する。ここで、従来は、カーボンブラック、オイル、薬品を混入するマスターバッチ練は１５０℃程度の温度で、また、加硫材を混入するファイナルバッチ練は１００℃程度の温度で行う必要があった。このため、従来はマスターバッチ練とファイナルバッチ練との間で冷却時間が必要であったが、このスクリュー式混練装置１１では冷却手段によってこの温度調整を容易にできるので、冷却時間を短縮して効率よく混練できる。なお、図９（ｃ）に示すように、バレル１１ｂ１〜１１ｂ４の表面にフィン１１ｆを設けて、大気中への放熱を促進してもよい。
【００５７】
また、図９（ｂ）に示すように、スクリュー軸１１ｓ’内にも冷却流路１１ｃｃを設けて、ここに冷却媒体を流して混練中の原料ゴム１を冷却してもよい。このようにすれば、スクリュー式混練装置１１の内部と外部とから混練中の原料ゴム１を冷却できるので、さらに効率よく原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えて、製品の品質劣化を抑えることができる。また、さらに効率よく原料ゴム１を冷却できるので、混練速度をさらに高くしても原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができる。これによって、製品の生産性をさらに向上させることができる。
【００５８】
（変形例）
図１０は、実施の形態５の変形例に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置は、スクリュー式混練装置１２を構成するバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向を複数のブロックに分けて、ブロック毎に冷却する点に特徴がある。スクリュー式混練装置１２は、ケーシングである中空のバレル１２ｂ１〜１２ｂ４を複数連結して構成してある。この複数のバレル１２ｂ１〜１２ｂ４は、それぞれ内部に冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４が形成されており、それぞれの冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４に冷却媒体を流すことができる。これによって、それぞれの冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４に流す冷却媒体の温度や流量を調整することによって、それぞれのバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の温度を独立して制御することができる。
【００５９】
この変形例に係るゴムの連続混練装置では、スクリュー式混練装置１２を構成するケーシングであるバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向を複数のブロックに分けてそれぞれ独立に冷却する。これによって、混練工程が進むにつれて原料ゴム１の温度が上昇しても、そのブロックにおける冷却流路１２ｃ１や１２ｃ２等に流す冷却媒体の温度を低くしたり流量を大きくしたりすることによって、原料ゴム１の温度上昇を抑えることができる。その結果、混練工程においては原料ゴム１の温度を一定温度以下に保ち易くなるので、製品の品質ばらつきを抑えて高品質な製品を得ることができる。また、効率的に原料ゴム１を冷却できるので、混練速度をさらに高くすることができ、その結果、生産性をさらに向上させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るゴムの連続混練装置では、シート状に成形した原料ゴムの幅方向に対して均一に添加剤を塗工し、この原料ゴムを混練しながら押出すようにした。これにより、混練工程においては原料ゴム中に添加剤が十分に分散するので、素練から仕上げ練までを連続して混練でき、生産性を向上させることができる。
【００６１】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤と液体添加剤とを別個に原料ゴム表面へ塗工してから、混練押出手段によって混練するようにした。このため、それぞれの塗工又は塗工量それぞれ別個に制御できるので、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。
【００６２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤を液体添加剤に分散させた分散液を液体添加剤塗工手段によって原料ゴムに塗工するようにしたので、１工程でゴム添加剤を原料ゴムに塗工でき、その結果、製造時間を短くできる。
【００６３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、液体添加剤塗工手段としてロールコーター又はカーテンコーターを使用するようにした。これにより、原料ゴムの幅方向に均一に液体添加剤を塗工できるので、混練工程においては原料ゴム中へ均一に液体添加剤が分散させることができ、品質の高い製品を得ることができる。
【００６４】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、液体添加剤塗工手段にロールコーターを使用する場合には、液体添加剤を原料ゴムに塗工する塗工用ロールを多孔質で構成するようにした。このため、塗工用ロールが液体添加剤をよく吸収するので、効率よく原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工できる。
【００６５】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、ロールコーターによって液体添加剤を原料ゴムに塗工するとともに、原料ゴムを圧延してシート状に成形するようにした。このため、一工程で原料ゴムの圧延と液体添加剤の塗工とが終了するので、製造工程を簡略化でき、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００６６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、塗工用ロールとバックアップロールとの周速度を異ならせるようにした。これにより、原料ゴムには塗工用ロールとバックアップロールの周速度が異なることに起因するせん断力が作用し、これによって原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができるので、製品の品質が向上する。
【００６７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、スプレー式の固体添加剤塗工手段を用いるようにしたので、固体添加剤の投入量を制御することによって、原料ゴムに塗工する固体添加剤の量を容易に制御できる。これによって、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００６８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、上記液体添加剤塗工手段の前に配置することを特徴とする。このように、先に固体添加剤を塗工することによって、原料ゴムと混練装置との摩擦力が大きくなるので、効率よく混練することができる。
【００６９】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤や液体添加剤を原料ゴムに塗工する前に原料ゴムをシート状に成形するようにしたので、原料ゴムから一貫して最終製品まで製造できる。また、連続混練機の前に原料ゴムの圧延手段を設けることにより、従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮できる。
【００７０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、原料ゴムの圧延時において、ロール形圧延手段を用いて対向する圧延ロールの周速度を異ならせた。したがって、原料ゴムには周速度が異なることに起因するせん断力が作用し、シート状に延ばされた原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができる。
【００７１】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、ロール形圧延手段に設けられている上記一対の圧延ロールの一方に、液体添加剤を塗工する手段を設けるようにした。このため、原料ゴムをシート状に圧延すると同時に液体添加剤を原料ゴムに塗工できるので製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００７２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、混練押出手段にスクリュー式の混練装置を使用するようにした。これにより、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できるので、ゴムの生産性を向上させることができる。
【００７３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、さらに、上記スクリュー軸の内部に冷却流路を設けた。これによって混練中における原料ゴムの温度を容易に所定温度以下に維持して製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くしても原料ゴムの温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るゴムの混練方法を示すフローチャートである。
【図３】固体添加剤の塗工手段例を示す説明図である。
【図４】固体添加剤の塗工位置を変更した例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１で使用するスクリュー式混練装置の構造を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図１０】実施の形態５の変形例に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 原料ゴム
１Ｂ 原料ゴムブロック
２ 液体添加剤
３ 固体添加剤
１０、１１、１２ スクリュー式混練装置
１０ｓ１、１０ｓ２、１１ｓ スクリュー軸
１０ｗ 混練羽根
１１ｃ、１１ｃｃ、１２ｃ１〜１２ｃ４ 冷却流路
１５ カッター
２０ コーター（ロールコーター）
２０’ カーテンコーター
２１ ロールコーター
３０ スプレー装置
３１ ノズル
３２ タンク
４０ 原料ゴムストッカー
５０、５２ ロールプレス機
５５ ロールプレスコーター
１００、１０１、１０２、１０３ 連続混練装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、ゴムの混練に関し、さらに詳しくは、連続して原料ゴムを混練・押出しすることにより、混練に要する時間を短縮して生産効率を向上させることのできるゴムの連続混練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤやコンベアベルト、あるいはホース等を構成するゴム材料は、原料ゴムの素練及びカーボンブラックや薬剤を投入して混練するマスターバッチ練を２〜３回繰り返し、その後、加硫して混練するファイナルバッチ練を１〜２回行い、押出し成形によって押出されることにより製造されていた。しかし、この製造方法では、原料ゴムとカーボンブラックや薬剤との分散度を評価しながら、バッチの回数を増やすので、最終的な製品を得るまで時間を要するという問題があった。また、混練中における原料ゴムの温度調整が困難であり、原料ゴムを所定温度以下に保って混練するためには、混練を途中で停止して原料ゴムの温度が低下するまで待つ必要があった。さらに、マスターバッチ練からファイナルバッチ練に移行するとき、あるいはファイナルバッチ練から成形工程へ移行するときには、人手によって原料ゴムを搬出し、投入する必要があった。これらの原因によって、従来の混練方法では生産効率が低いという問題があった。このような問題を解決するために、特許文献１や特許文献２には、マスターバッチ練、ファイナルバッチ練及び押出し成形を一連の連続した工程で行うゴムの混練押出し成形方法や連続混練装置が開示されている。
【特許文献１】
特開２００２−１４４３９８号公報 ｐ２〜４ 図１
【特許文献２】
特開平１１−１７９７８５号公報 ｐ７〜ｐ１３ 図１
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された発明では、人手の介在は抑えることができるが、一つの混練装置でマスターバッチ練を繰り返してから、もう一つの混練装置でファイナルバッチ練に移行するため、混練時間を十分に短くすることはできない。また、特許文献２に開示された発明でも、人手の介在は抑えることができるが、薬剤等の混練工程と加硫・混練工程とが必要であり、混練時間を十分に短くすることはできない。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、混練に要する時間を短縮して生産性を向上させることのできるゴムの連続混練装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤又は液体添加剤の少なくとも一方の添加剤を前記原料ゴムの幅方向に対して均一に塗工する塗工手段と、前記添加剤が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００５】
このゴムの混連装置は、シート状に成形した原料ゴムの幅方向に対して均一に添加剤を塗工し、この原料ゴムを混練しながら押出す。このため、混練工程においては原料ゴム中に添加剤が十分に分散するので、素練から仕上げ練までを連続して混練できる。これによって、生産性を向上させることができる。ここで、固体添加剤とはカーボンブラックやシリカ等のように、固体として原料ゴム中に分散する添加剤をいう（以下同様）。液体添加剤とは、オイルや溶剤に溶かした薬剤のように、液体として原料ゴム中に分散する添加剤をいう（以下同様）。また、本発明において塗工手段とは、液体添加剤をゴム表面に塗工する手段、又は固体添加剤をゴム表面に塗工する手段のうち少なくとも一方をいう。
【０００６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤を塗工する固体添加剤塗工手段と、前記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工する液体添加剤塗工手段と、前記液体添加剤と前記固体添加剤とが塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段とを備えたことを特徴とする。このゴムの連続混練装置は、固体添加剤塗工手段と液体添加剤塗工手段とを備え、固体添加剤と液体添加剤とを別個に原料ゴム表面へ塗工してから、混練押出手段によって混練する。このため、それぞれの塗工条件又は塗工量をそれぞれ別個に制御できるので、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。
【０００７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、シート状に成形された原料ゴムの表面に、液体添加剤に固体添加剤を分散させた分散液を塗工する液体添加剤塗工手段と、前記分散液が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段と、を備えたことを特徴とする。このゴムの連続混練装置では、固体添加剤を液体添加剤に分散させた分散液を液体添加剤塗工手段によって原料ゴムに塗工する。このため、１工程でゴム添加剤を原料ゴムに塗工できるので、その結果として製造時間を短くできる。
【０００８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段は、ロールコーター又はカーテンコーターであることを特徴とする。このように、液体添加剤塗工手段としてロールコーター又はカーテンコーターを使用すれば、原料ゴムの幅方向に均一に液体添加剤を塗工できる。これによって、混練工程においては原料ゴム中へ均一に液体添加剤が分散するので、品質の高い製品を得ることができる。
【０００９】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段にロールコーターを使用する場合には、当該ロールコーターに備えられる上記液体添加剤を上記原料ゴムに塗工する塗工用ロールを多孔質で構成することを特徴とする。このように、塗工用ロールを多孔質で構成すれば、塗工用ロールが液体添加剤をよく吸収するので、効率よく原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工できる。
【００１０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記液体添加剤塗工手段には、液体添加剤を上記原料ゴムの表面に塗工する塗工用ロールと、上記原料ゴムに所定の圧力を与えるバックアップロールとを対向配置したロールコーターを用い、上記原料ゴムを前記塗工用ロールとバックアップロールとの間を通過させて上記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工するとともに上記原料ゴムをシート状に圧延することを特徴とする。
【００１１】
このゴムの連続混練装置では、ロールコーターによって液体添加剤を原料ゴムに塗工するとともに、原料ゴムを圧延してシート状に成形する。このように、一工程で原料ゴムの圧延と液体添加剤の塗工とが終了するので、製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００１２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、上記塗工用ロールと上記バックアップロールとの周速度を異ならせることを特徴とする。ロールコーターにおいては、塗工用ロールとバックアップロールとの間を原料ゴムが通過するときに、塗工用ロールから液体添加剤が原料ゴムの表面に塗工される。このように塗工用ロールとバックアップロールとの周速度を異ならせれば、原料ゴムには両者の周速度が異なることに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができるので、製品の品質が向上する。
【００１３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、気流によって上記固体添加剤を上記原料ゴムの表面に吹き付けるスプレー式の塗工手段であることを特徴とする。このように、スプレー式の固体添加剤塗工手段を用いれば、固体添加剤の投入量を制御することによって、原料ゴムに塗工する固体添加剤の量を容易に制御できる。これによって、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００１４】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、上記液体添加剤塗工手段の前に配置することを特徴とする。このように、先に固体添加剤を塗工することによって、原料ゴムと混練装置との摩擦力が大きくなるので、効率よく混練することができる。
【００１５】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、原料ゴムをシート状に成形する圧延手段を備え、上記固体添加剤又は上記液体添加剤の少なくとも一方をシート状に成形した原料ゴムに塗工する前に、原料ゴムをシート状に成形することを特徴とする。このように、固体添加剤や液体添加剤を原料ゴムに塗工する前に原料ゴムをシート状に成形するので、原料ゴムから一貫して最終製品まで製造できる。また、連続混練機の前に原料ゴムの圧延手段を設けることにより、従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮できる。さらに、原料ゴムの圧延手段にシート厚の調整機構を設ければ、原料ゴムの種類を変更した場合でも、原料ゴムを一定の厚さに加工でき、また、混練条件等に応じてもゴムシートの厚さを変化させることができる。これによって、原料ゴムの種類や製造条件が変化しても柔軟に対応できるので、生産効率が向上する。
【００１６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記圧延手段として、少なくとも一対の圧延ロール間を上記原料ゴムが通過する時に上記原料ゴムをシート状に圧延するロール形圧延手段を用い、原料ゴムの圧延時においては前記一対の圧延ロール同士の周速度を異ならせることを特徴とする。このように、ロール形圧延手段を用いて対向する圧延ロールの周速度を異ならせれば、これに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、シート状に延ばされた原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなり、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができる。
【００１７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記ロール形圧延手段に設けられている上記一対の圧延ロールの一方には、さらに液体添加剤を塗工する手段が設けられていることを特徴とする。このようにすれば、原料ゴムをシート状に圧延すると同時に液体添加剤を原料ゴムに塗工できるので製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。ここで、液体添加剤を塗工する手段としては、ロールコーターやカーテンコーターが挙げられる。
【００１８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、上記混練押出手段は、入口と出口を有する筒状のケーシングと、当該ケーシング内に配置されるスクリュー軸とを備え、上記原料ゴムが前記スクリュー軸の回転によって前記ケーシングの入口から出口に向かって押出されるとともに、前記スクリュー軸と前記ケーシングとの間で混練されるスクリュー式の混練手段であることを特徴とする。
【００１９】
このように、混練押出手段にスクリュー式の混練装置を使用するので、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できる。これによって、ゴムの生産性を向上させることができる。なお、スクリュー式の混練装置は、スクリュー軸が１軸であってもよいし、２軸であってもよい。２軸式のスクリュー式混練装置を使用した場合には、より効率よく原料ゴムを混練できるので、製品の品質や生産性をより向上させることができる。
【００２０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置は、上記ゴムの連続混練装置において、さらに、上記スクリュー軸の内部には、冷却媒体を流す冷却流路を設けたことを特徴とする。スクリュー形の混練装置に使用するスクリュー軸は比較的簡単な形状なので、冷却流路をスクリュー軸全体にわたって取り回すことができる。また、冷却流路の寸法も大きくすることができるので、冷却流路内壁とスクリュー軸との距離を小さくできる。これによって伝熱効率を高くできるので、混練中における原料ゴムの温度を容易に所定温度以下に維持できる。その結果、製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くしても原料ゴムの温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。なお、冷却媒体としては、水や油等を使用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るゴムの混練方法を示すフローチャートである。実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００及びゴムの混練方法は、シート状の原料ゴム１に、カーボンブラック、シリカ等の固体添加剤３や、オイル、薬剤等の液体添加剤２をコーターやスプレー等の塗工手段によって塗工してから、混練押出手段であるスクリュー式混練装置１０によって前記添加剤が塗工された原料ゴム１を連続的に混練する点に特徴がある。
【００２３】
原料ゴム１はシート状に加工されており、原料ゴムストッカー４０から液体添加剤塗工手段であるコーター２０へ送られる。原料ゴム１は、予めシート状に加工した原料ゴム１をストックしておき、必要に応じて原料ゴムストッカー４０へ供給することができる。また、ブロック状の原料ゴムをプレス装置等によってシート状に加工しつつ、コーター２０へ供給してもよい。この方法については後述する。
【００２４】
原料ゴムストッカー４０から送られてきたシート状の原料ゴム１には、まずスプレー装置３０によってカーボンブラックやシリカ等の固体添加剤３が塗工される（ステップＳ１０１）。このようにすると、固体添加剤３の存在によってスクリュー式混練装置１０では当該スクリュー式混練装置１０と原料ゴム１との摩擦力が上昇し、混練速度が向上する。また、液体添加剤塗工手段にロールコーター２０（図１参照）を使用した場合には、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとによって、固体添加剤３が原料ゴム１に押し込まれる。これによって、混練工程においては、原料ゴム１中へ十分に固体分散剤を分散させることができる。
【００２５】
図３は、固体添加剤の塗工手段例を示す説明図である。この実施の形態１において、固体添加剤塗工手段としては気流を利用したスプレー装置３０を使用する。スプレー装置３０は、圧縮空気がノズル３１に送られて、ノズル３１の手前でタンク３２から供給される固体添加剤３を原料ゴム１の表面に吹き付ける構造である。図３（ａ）に示すように、スプレー装置３０のノズル３１は、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して複数配置されているので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に固体添加剤３を塗工できる。また、このスプレー装置３０では、単位時間当たりにおける固体添加剤３の供給量を調整することで、原料ゴム１に塗工する固体添加剤３の量を制御できるので、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００２６】
図３（ｂ）、（ｃ）には、他の固体添加剤の塗工手段例を示す。この固体添加剤塗工手段３０’は、ふるいを利用したものである。固体添加剤塗工手段３０’には、底部にメッシュ３４Ｍを有する固体添加剤溜め３４が備えられている。固体添加剤溜め３４には、カーボンブラックやシリカ等の固体添加剤３が投入されている。そして、固体添加剤溜め３４は、駆動手段であるモーター３５によって図３（ｃ）中の矢印Ａ方向に往復運動して、内部の固体添加剤３がメッシュ３４Ｍを通過してシート状の原料ゴム１上に塗工される。固体添加剤３の塗工量は、固体添加剤の粒度、メッシュ３４Ｍの粗さ、あるいは固体添加剤溜め３４の振動数等によって調整できるので、製品の種類に応じて塗工量を制御することができる。また、図３（ｂ）に示すように、固体添加剤溜め３４はシート状の原料ゴム１の幅方向に対して十分な長さなので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に固体添加剤３を塗工できる。
【００２７】
固体添加剤３が塗工された原料ゴム１はコーター２０に送られる。コーター２０では、液体添加剤２であるオイルと薬剤との混合液が原料ゴム１に塗工される（ステップＳ１０２）。実施の形態１において、コーター２０には図１（ａ）、（ｂ）に示すようなロールコーター２０を使用する。ロールコーター２０は、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲと供給ロール２０ＳＲとを有している。塗工用ロール２０ＣＲは供給ロール２０ＳＲと接しており、供給ロール２０ＳＲが回転することにより、液体添加剤溜め２０Ｐに溜められた液体添加剤２が供給ロール２０ＳＲから塗工用ロール２０ＣＲに供給される。また、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとが接しており、両者の間をシート状の原料ゴム１が通過するときに、塗工用ロール２０ＣＲから原料ゴム１の表面に液体添加剤２が塗工される。図１（ｂ）に示すように、塗工用ロール２０ＣＲはシート状の原料ゴム１の幅方向に十分な大きさなので、原料ゴム１の幅方向に対して略均一に液体添加剤２を塗工することができる。
【００２８】
また、コーター２０には、また、図１（ｃ）に示すようにカーテンコーター２０’を使用してもよい。カーテンコーター２０’は、液溜め２０’Ｃに設けられたスリット２０’Ｓから液体添加剤２をシート状の原料ゴム１上に塗工する。図１（ｃ）からは明らかではないが、液溜め２０’Ｃは、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して十分な大きさなので、原料ゴム１の幅方向に対して均一に液体添加剤２を塗工することができる。カーテンコーター２０’では、原料ゴム１の速度とスリット２０’Ｓの開口面積によって、液体添加剤２の塗工量を制御することができる。
【００２９】
このように、コーター２０にロールコーターやカーテンコーターを使用することにより、シート状の原料ゴム１の幅方向に対して液体添加剤２を略均一の厚さに塗工できる。ここで、薬剤は溶剤に溶かされてオイルと混合されるが、この溶剤にはオイルが溶けやすい溶剤を選択することが好ましい。
【００３０】
実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００においては、混合液の塗工と固体添加剤の塗工とを別工程としているので、それぞれの塗工又は塗工量それぞれ別個に制御できる。これによって、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。なお、これらの固体添加剤３を前記混合液に分散させた固体添加剤３の分散液を、液体添加剤塗工手段であるコーター２０で原料ゴム１に塗工してもよい。このようにすると、１工程でゴム添加剤を原料ゴム１に塗工でき、その結果として製造時間を短くできる。
【００３１】
図４は、固体添加剤の塗工位置を変更した例を示す説明図である。同図に示すように、固体添加剤３を塗工するスプレー装置３０をコーター２０の下流側へ配置して、液体添加剤２の塗工後に原料ゴム１へ塗工してもよい。この場合には、先に塗工した液体添加剤２によって固体添加剤３の脱落を抑制できる。
【００３２】
液体添加剤２及び固体添加剤３を塗工した原料ゴム１は、スクリュー式混練装置１０に投入されて、原料ゴム１と添加剤とが混練される（ステップＳ１０３）。この混練過程で、原料ゴム１に添加剤が所定の分散度まで分散される。なお、図１に示すように、原料ゴム１の投入前にはカッター１５によって原料ゴムシートを切断してもよい。スクリュー式混練装置１０は、混練羽根がスクリュー状であり、原料ゴム１と添加剤を混練すると同時に両者の混合ゴムをスクリュー式混練装置１０の出口まで押し出す機能を持つ。このため、投入された原料ゴム１は、表面に塗工された液体添加剤２及び固体添加剤３と混練されながら連続的に押し出されて、混練の次工程において所定の形状に成形される。
【００３３】
図５は、この発明の実施の形態１で使用するスクリュー式混練装置の構造を示す説明図である。図４に示すように、このスクリュー式混練装置１０は、螺旋状の混練羽根１０ｗを有するスクリュー軸１０ｓを２軸備えた２軸型スクリュー式混練装置である。なお、単一のスクリュー軸を備えた１軸型のスクリュー式混練装置を使用してもよい。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、２本のスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２が噛み合った状態で、ケーシングである複数のバレル１０ｂ１〜１０ｂ５内に収められている。なお、バレル１０ｂ１等の個数は５個に限られるものではなく、スクリュー式混練装置１０の使用によって異なる。図５（ｂ）に示すように、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状は、断面内形状が六角形である二つの通路１１ａ、１１ｂをそれらの一辺同士でつなげた多角形状であり、各通路１１ａ、１１ｂ内にはそれぞれ前記スクリュー軸１０ｓが配置される。バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状をこのような多角形状とすることにより、原料ゴム１はバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の内壁面に押し付けられる。これによって、スクリュー式混練装置１０の混練区間が短くとも添加剤が原料ゴム１内へ十分に分散される。また、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５と混練羽根１０ｗとで囲まれる原料ゴム１は、混練羽根１０ｗの回転によって刻々とその形状が変化する。これによって、原料ゴム１に与えられるエネルギー効率が高くなるので、スクリュー式混練装置１０の混練区間が短くとも原料ゴム１を十分に混練できる。
【００３５】
このように、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状を多角形状とすれば、効率よく原料ゴム１を混練して添加剤を原料ゴム１中に分散させることができるので連続混練においては好ましい。なお、バレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状はこの形状に限られない。図５（ｃ）に示すように、断面内形状が略円形である通路を二つ連結した形状でもよい。特にバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の断面内形状を多角形とすると、混練の効率が高くなるが混練羽根１０ｗと通路１１ａ、１１ｂとの隙間に原料ゴム１が溜まる場合がある。このような場合には、図５（ｃ）に示すように、断面内形状が略円形である通路を二つ連結した形状として、原料ゴム１の滞留を抑制してもよい。また、断面内形状が多角形であっても、角部を滑らかに形成して原料ゴム１の滞留を抑制しつつ、混練効率をある程度高めるようにしてもよい。
【００３６】
２本のスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２は、図５（ｂ）に示すように同じ方向に回転して、原料ゴム１を混連しながら押し出す。第一原料投入口１０ｉ１から投入された原料ゴム１は、混練羽根１０ｗとバレル１０ｂ１〜１０ｂ５の内面との間で押しつぶされながら出口１０ｏまで送られる。また、第二原料投入口１０ｉ２からは加硫剤が投入される。
【００３７】
原料ゴム１がスクリュー軸１０ｓ１、１０ｓ２によって出口１０ｏへ移送される過程で、添加剤及び加硫剤は原料ゴム１に所定の分散度まで混練されて、出口１０ｏから押し出される（ステップＳ１０４）。出口１０ｏから押出された混合ゴムは、ロールプレス機５０（図１（ａ）参照）によってシート状に成形される。このように、スクリュー式混練装置１０によれば、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム１中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できるので、原料ゴム１を連続的に混練できる。これによって、従来のバッチ式の製造装置と比較してゴムの生産性を向上させることができる。
【００３８】
また、後述するように、スクリュー軸１０ｓ内に冷却流路を設けることもできる。スクリュー形の混練機に使用するスクリュー軸１０ｓは比較的簡単な形状なので、冷却流路をスクリュー軸１１ｓ全体にわたって取り回すことができる。また、冷却流路の寸法も大きくすることができるので、冷却流路内壁とスクリュー軸１０ｓとの距離を小さくできる。これによって伝熱効率を高くできるので、混練中における原料ゴム１の温度を容易に所定温度以下に維持できる。その結果、製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くして連続混練しても原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。
【００３９】
実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００では、シート状の原料ゴム１に添加剤を塗工してからこの原料ゴム１を混練押出し手段により混練する。このため、連続的に原料ゴム１を混練して押出すことができるので、製品の生産性を向上させることができる。また、シート状に成形した原料ゴム１上へ均一に液体添加剤２や固体添加剤３を塗工するので、次の混練押出し工程において、これらの添加剤を原料ゴム１中へ均一に分散させやすくなる。これによって混練時間を短くできるので、生産性を向上させることができる。また、添加剤を原料ゴム１へ十分に分散させることができるので、混練後における製品の品質を向上させることができる。以上、この発明の実施の形態１について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４０】
（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。実施の形態２に係るゴムの連続混練装置１０１は、実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００と略同様の構成であるが、オイル、薬剤等の液体添加剤２を塗工する際には、多孔質の塗工用ロール２１ＣＲを備えたロールコーター２１を使用する点が異なる。その他の構成は実施の形態１と同様なのでその説明を省略する。
【００４１】
ロールコーター２１に備えられている塗工用ロール２１ＣＲは、多孔質で作られている。この実施の形態においてはスポンジを使用するが、他にも多孔質のセラミックス等を使用することができる。このように、塗工用ロール２１ＣＲにスポンジその他の多孔質を使用するので、塗工用ロール２１ＣＲが液体添加剤２をよく吸収して効率よく原料ゴム１の表面に塗工できる。以上、この発明の実施の形態２について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４２】
（実施の形態３）
図７は、この発明の実施の形態３に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置１０２は、上記実施の形態１及び２に係るゴムの連続混練装置１００、１０１と略同一の構成であるが、シート状の原料ゴム１に添加剤を塗工する前段に原料ゴムの圧延手段を設けて、ブロック状の原料ゴムをシート状に圧延する点が異なる。その他の構成は実施の形態１等と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００４３】
このゴムの連続混練装置１０２においては、添加剤塗工手段の前に、原料ゴム１をシート状に加工する手段が含まれる。実施の形態３においては、原料ゴム１をシート状に成形する圧延手段としてロール形圧延手段であるロールプレス機５２を使用する。なお、このロールプレス機５２は複数組のプレスロール５２ｒ１〜５２ｒ３を備えた多段式のロールプレス機であるが、プレスロール５２は１段でもよい。
【００４４】
まず、切断手段であるペールカッター（図示せず）によって所定の形状に切断した原料ゴムブロック１Ｂをロールプレス機５２に投入する。原料ゴムブロック１Ｂは、複数組のプレスロール５２ｒ１、５２ｒ２を通過する間に徐々にシート状に延ばされて、仕上げ用プレスロール５２ｒ３によって所定の厚さに成形される。この工程によって、原料ゴムブロック１Ｂをシート状に成形するとともに従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮することができる。
【００４５】
ここで、仕上げ用プレスロール５２ｒ３を構成する一対のロールの周速度ω１とω２とを異ならせてもよい。このようにすると、仕上げ用プレスロール５２ｒ３を通過する原料ゴムブロック１Ｂには、一対の仕上げ用プレスロール５２ｒ３の周速度が異なることに起因するせん断力が作用する。このせん断力によって、仕上げ用プレスロール５２ｒ３によってシート状に延ばされた原料ゴム１の表面が粗面化される。このように、原料ゴム１の表面を粗面化すれば、原料ゴム１の表面に添加剤が付着しやすくなるので、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴム１へ分散させることができる。また、圧延によって原料ゴム１が薄く延ばされるので、混練時には液体添加剤２や固体添加剤３が原料ゴム１の厚さ方向に対して分散しやすくなるので、混練の効率を向上させることができる。なお、実施の形態１に係るゴムの連続混練装置１００（図１参照）においても、塗工用ロール２０ＣＲとバックアップロール２０ＢＲとの周速度ω１とω２とを異ならせることによって、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４６】
シート状に成形した原料ゴム１には、液体添加剤２及び固体添加剤３が塗工された後、スクリュー式混練装置１０により混練されるが、これらの工程については実施の形態１で説明した通りである。実施の形態３に係るゴムの連続混練装置１０２では、添加剤を塗工する前に原料ゴム１をシート状に成形するので、原料ゴム１から一貫して最終製品まで製造できる。また、原料ゴム１の圧延手段にシート厚の調整機構を設ければ、原料ゴム１の種類を変更した場合でも、原料ゴム１を一定の厚さに加工でき、また、混練条件等に応じてもゴムシートの厚さを変化させることができる。これによって、原料ゴムの種類や製造条件が変化しても柔軟に対応できるので、生産効率が向上する。特に原料ゴム１の圧延手段にロールプレス機５２を使用する場合には、プレスロール５２ｒ１等の間隔を調整すればゴムシート厚を調整できる。これにより、ゴムシート厚を細かく制御することも比較的容易なので好ましい。以上、この発明の実施の形態３について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００４７】
（実施の形態４）
図８は、この発明の実施の形態４に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置１０３は、上記実施の形態２に係るゴムの連続混練装置１０１と略同一の構成であるが、原料ゴム１をシート状に圧延して所定の厚さに調整する時にシート状の原料ゴム１に添加剤を塗工する点が異なる。その他の構成は実施の形態２と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００４８】
このゴムの連続混練装置１０３においては、圧延機能と液体添加剤の塗工機能をもつロールプレスコーター５５を使用して、原料ゴム１の成形と同時に液体添加剤２を原料ゴムの表面に塗工する。ロールプレスコーター５５は、少なくとも一対のプレスロールを備えている。なお、この実施の形態においては３組のプレスロール５５ｒ１〜５５ｒ３を備える。原料ゴムブロック１Ｂは３組のプレスロール５５ｒ１〜５５ｒ３を通過する間に所定の厚さのシート状に成形される。
【００４９】
仕上げ用プレスロール５５ｒ３の上流側にはノズル３１が備えられており、ここで固体添加剤３が圧延途中の原料ゴムブロック１Ｂに塗工される。このように、圧延途中で固体添加剤３を原料ゴムブロック１Ｂに塗工するので、プレスロールによって固体添加剤が原料ゴム１中に分散される。これによって、固体添加剤の分散度が向上するので、スクリュー式混練装置１０における混練時間を短縮できる。なお、固体添加剤３は液体添加剤２の塗工前に原料ゴムブロック１Ｂに塗工されればよいので、ノズル３１の配置場所は図示した場所に限られない。圧延前の原料ゴムブロック１Ｂに固体添加剤３を塗工すれば、複数段の圧延ロールによって、固体添加剤３をより原料ゴム１中に分散させることができる。
【００５０】
仕上げ用プレスロール５５ｒ３は、原料ゴムブロック１Ｂを圧延すると同時に、シート状に圧延した原料ゴム１の表面に液体添加剤２を塗工する。このため、スリットコーターにより液体添加剤２が供給されて、圧延と同時に原料ゴム１の表面にこの液体添加剤２を塗工する。
【００５１】
原料ゴム１を圧延する際には、実施の形態３で説明したように、仕上げ用プレスロール５３ｒ３を構成するロール同士の周速度ω１とω２とを異ならせてもよい。このようにすれば、シート状に延ばされた原料ゴム１の表面が粗面化されて添加剤が付着しやすくなるので、原料ゴム１の幅方向に対してより均一に添加剤を塗工できる。これによって、混練時にはより素早く添加剤を原料ゴム１へ均一に分散させることができるので、生産効率を向上させつつ製品の品質を高くできる。
【００５２】
固体添加剤３及び液体添加剤２が塗工され、シート状に圧延された原料ゴム１は、スクリュー式混練装置１０に投入されて混練されて、押出される。なお、固体添加剤３はロールプレスコーター５５で原料ゴムが圧延された後に塗工してもよい。圧延前に固体添加剤３を塗工すれば、圧延と同時に固体添加剤３が原料ゴム１内に練り込まれるので、次の混練工程で効率よく固体添加剤３を分散させることができる。これによって、混練時間を短縮することもできる。
【００５３】
このゴムの連続混練装置１０３では、原料ゴム１を圧延する時に原料ゴム１へ液体添加剤２を塗工するので、液体添加剤塗工手段を別個に設けた場合と比較して製造工程を短縮できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。以上、この発明の実施の形態４について説明したが、ここで説明した本発明の構成要素は、以下の実施の形態においても必要に応じて適用できる。
【００５４】
（実施の形態５）
図９は、この発明の実施の形態５に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置は、上記実施の形態１〜４に係るゴムの連続混練装置１００〜１０３と略同一の構成であるが、押出し混練手段であるスクリュー式混練装置１１に、混練中の原料ゴム１を冷却する手段を設けた点が異なる。その他の構成は実施の形態２と同様なのでその説明を省略するとともに、同一の構成要素には同一の符号を付する。
【００５５】
図９に示すように、混練押出し手段であるスクリュー式混練装置１１に備えられているバレル１１ｂ１〜１１ｂ４内には、冷却手段として冷却媒体を流す冷却流路１１ｃが形成されている。この冷却流路１１ｃに水や油等の冷却媒体を流すことによって、混練中に発生する熱を冷却する。温度が上昇した冷却媒体は、図示しない冷却手段で冷却された後、再び冷却流路１１ｃに供給される。
【００５６】
これによって、混練中における原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができるので、製品の品質劣化を抑えることができる。また、冷却手段によって積極的に原料ゴム１を冷却するので、混練速度を高くしても原料ゴム１の発熱を抑えることができる。これによって、製品の生産効率が向上する。ここで、従来は、カーボンブラック、オイル、薬品を混入するマスターバッチ練は１５０℃程度の温度で、また、加硫材を混入するファイナルバッチ練は１００℃程度の温度で行う必要があった。このため、従来はマスターバッチ練とファイナルバッチ練との間で冷却時間が必要であったが、このスクリュー式混練装置１１では冷却手段によってこの温度調整を容易にできるので、冷却時間を短縮して効率よく混練できる。なお、図９（ｃ）に示すように、バレル１１ｂ１〜１１ｂ４の表面にフィン１１ｆを設けて、大気中への放熱を促進してもよい。
【００５７】
また、図９（ｂ）に示すように、スクリュー軸１１ｓ’内にも冷却流路１１ｃｃを設けて、ここに冷却媒体を流して混練中の原料ゴム１を冷却してもよい。このようにすれば、スクリュー式混練装置１１の内部と外部とから混練中の原料ゴム１を冷却できるので、さらに効率よく原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えて、製品の品質劣化を抑えることができる。また、さらに効率よく原料ゴム１を冷却できるので、混練速度をさらに高くしても原料ゴム１の温度を一定温度以下に抑えることができる。これによって、製品の生産性をさらに向上させることができる。
【００５８】
（変形例）
図１０は、実施の形態５の変形例に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。このゴムの連続混練装置は、スクリュー式混練装置１２を構成するバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向を複数のブロックに分けて、ブロック毎に冷却する点に特徴がある。スクリュー式混練装置１２は、ケーシングである中空のバレル１２ｂ１〜１２ｂ４を複数連結して構成してある。この複数のバレル１２ｂ１〜１２ｂ４は、それぞれ内部に冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４が形成されており、それぞれの冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４に冷却媒体を流すことができる。これによって、それぞれの冷却流路１２ｃ１〜１２ｃ４に流す冷却媒体の温度や流量を調整することによって、それぞれのバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の温度を独立して制御することができる。
【００５９】
この変形例に係るゴムの連続混練装置では、スクリュー式混練装置１２を構成するケーシングであるバレル１２ｂ１〜１２ｂ４の長手方向を複数のブロックに分けてそれぞれ独立に冷却する。これによって、混練工程が進むにつれて原料ゴム１の温度が上昇しても、そのブロックにおける冷却流路１２ｃ１や１２ｃ２等に流す冷却媒体の温度を低くしたり流量を大きくしたりすることによって、原料ゴム１の温度上昇を抑えることができる。その結果、混練工程においては原料ゴム１の温度を一定温度以下に保ち易くなるので、製品の品質ばらつきを抑えて高品質な製品を得ることができる。また、効率的に原料ゴム１を冷却できるので、混練速度をさらに高くすることができ、その結果、生産性をさらに向上させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るゴムの連続混練装置では、シート状に成形した原料ゴムの幅方向に対して均一に添加剤を塗工し、この原料ゴムを混練しながら押出すようにした。これにより、混練工程においては原料ゴム中に添加剤が十分に分散するので、素練から仕上げ練までを連続して混練でき、生産性を向上させることができる。
【００６１】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤と液体添加剤とを別個に原料ゴム表面へ塗工してから、混練押出手段によって混練するようにした。このため、それぞれの塗工又は塗工量それぞれ別個に制御できるので、製造条件の変更に対しても柔軟に対応できる。
【００６２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤を液体添加剤に分散させた分散液を液体添加剤塗工手段によって原料ゴムに塗工するようにしたので、１工程でゴム添加剤を原料ゴムに塗工でき、その結果、製造時間を短くできる。
【００６３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、液体添加剤塗工手段としてロールコーター又はカーテンコーターを使用するようにした。これにより、原料ゴムの幅方向に均一に液体添加剤を塗工できるので、混練工程においては原料ゴム中へ均一に液体添加剤が分散させることができ、品質の高い製品を得ることができる。
【００６４】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、液体添加剤塗工手段にロールコーターを使用する場合には、液体添加剤を原料ゴムに塗工する塗工用ロールを多孔質で構成するようにした。このため、塗工用ロールが液体添加剤をよく吸収するので、効率よく原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工できる。
【００６５】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、ロールコーターによって液体添加剤を原料ゴムに塗工するとともに、原料ゴムを圧延してシート状に成形するようにした。このため、一工程で原料ゴムの圧延と液体添加剤の塗工とが終了するので、製造工程を簡略化でき、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００６６】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、塗工用ロールとバックアップロールとの周速度を異ならせるようにした。これにより、原料ゴムには塗工用ロールとバックアップロールの周速度が異なることに起因するせん断力が作用し、これによって原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができるので、製品の品質が向上する。
【００６７】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、スプレー式の固体添加剤塗工手段を用いるようにしたので、固体添加剤の投入量を制御することによって、原料ゴムに塗工する固体添加剤の量を容易に制御できる。これによって、製造条件の変化にも柔軟に対応できる。
【００６８】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、上記ゴムの連続混練装置において、上記固体添加剤塗工手段は、上記液体添加剤塗工手段の前に配置することを特徴とする。このように、先に固体添加剤を塗工することによって、原料ゴムと混練装置との摩擦力が大きくなるので、効率よく混練することができる。
【００６９】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、固体添加剤や液体添加剤を原料ゴムに塗工する前に原料ゴムをシート状に成形するようにしたので、原料ゴムから一貫して最終製品まで製造できる。また、連続混練機の前に原料ゴムの圧延手段を設けることにより、従来の素練り工程を兼ねることができるので、全体の混練時間を短縮できる。
【００７０】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、原料ゴムの圧延時において、ロール形圧延手段を用いて対向する圧延ロールの周速度を異ならせた。したがって、原料ゴムには周速度が異なることに起因するせん断力が作用し、シート状に延ばされた原料ゴムの表面が粗面化されるので、原料ゴムの表面に添加剤が付着しやすくなる。その結果、混練時にはより均一に添加剤を原料ゴムへ分散させることができる。
【００７１】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、ロール形圧延手段に設けられている上記一対の圧延ロールの一方に、液体添加剤を塗工する手段を設けるようにした。このため、原料ゴムをシート状に圧延すると同時に液体添加剤を原料ゴムに塗工できるので製造工程を簡略化できる。これによって、全体として見ればより短い時間で製品を製造できるので、生産効率が向上する。
【００７２】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、混練押出手段にスクリュー式の混練装置を使用するようにした。これにより、添加剤を所定の分散度となるまで原料ゴム中に混練させる工程と、次工程へ混合ゴムを押し出す工程とを同時に実行できるので、ゴムの生産性を向上させることができる。
【００７３】
また、次の発明に係るゴムの連続混練装置では、さらに、上記スクリュー軸の内部に冷却流路を設けた。これによって混練中における原料ゴムの温度を容易に所定温度以下に維持して製品の品質劣化を抑えることができる。また、混練速度をさらに高くしても原料ゴムの温度を一定温度以下に抑えることができるので、生産性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るゴムの混練方法を示すフローチャートである。
【図３】固体添加剤の塗工手段例を示す説明図である。
【図４】固体添加剤の塗工位置を変更した例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１で使用するスクリュー式混練装置の構造を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【図１０】実施の形態５の変形例に係るゴムの連続混練装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 原料ゴム
１Ｂ 原料ゴムブロック
２ 液体添加剤
３ 固体添加剤
１０、１１、１２ スクリュー式混練装置
１０ｓ１、１０ｓ２、１１ｓ スクリュー軸
１０ｗ 混練羽根
１１ｃ、１１ｃｃ、１２ｃ１〜１２ｃ４ 冷却流路
１５ カッター
２０ コーター（ロールコーター）
２０’ カーテンコーター
２１ ロールコーター
３０ スプレー装置
３１ ノズル
３２ タンク
４０ 原料ゴムストッカー
５０、５２ ロールプレス機
５５ ロールプレスコーター
１００、１０１、１０２、１０３ 連続混練装置
Claims (14)
- シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤又は液体添加剤の少なくとも一方の添加剤を前記原料ゴムの幅方向に対して均一に塗工する塗工手段と、
前記添加剤が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押出す混練押出手段と、
を備えたことを特徴とするゴムの連続混練装置。 - シート状に成形された原料ゴムの表面に、固体添加剤を塗工する固体添加剤塗工手段と、
前記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工する液体添加剤塗工手段と、
前記液体添加剤と前記固体添加剤とが塗工された前記原料ゴムを混練しながら押し出す混練押出手段と、
を備えたことを特徴とするゴムの連続混練装置。 - シート状に成形された原料ゴムの表面に、液体添加剤に固体添加剤を分散させた分散液を塗工する液体添加剤塗工手段と、
前記分散液が塗工された前記原料ゴムを混練しながら押し出す混練押出手段と、
を備えたことを特徴とするゴムの連続混練装置。 - 上記液体添加剤塗工手段は、ロールコーター又はカーテンコーターであることを特徴とする請求項２又は３に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記液体添加剤塗工手段にロールコーターを使用する場合には、当該ロールコーターに備えられる上記液体添加剤を上記原料ゴムに塗工する塗工用ロールを多孔質で構成することを特徴とする請求項３又は４に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記液体添加剤塗工手段には、液体添加剤を上記原料ゴムの表面に塗工する塗工用ロールと、上記原料ゴムに所定の圧力を与えるバックアップロールとを対向配置したロールコーターを用い、上記原料ゴムを前記塗工用ロールとバックアップロールとの間を通過させて上記原料ゴムの表面に液体添加剤を塗工するとともに上記原料ゴムをシート状に圧延することを特徴とする請求項３又は４に記載のゴムの連続混練装置。
- さらに、上記塗工用ロールと上記バックアップロールとの周速度を異ならせることを特徴とする請求項６に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記固体添加剤塗工手段は、気流によって上記固体添加剤を上記原料ゴムの表面に吹き付けるスプレー式の塗工手段であることを特徴とする請求項２、４〜６のいずれか１項に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記固体添加剤塗工手段は、上記液体添加剤塗工手段の前に配置することを特徴とする請求項２、４〜７のいずれか１項に記載のゴムの連続混練装置。
- さらに、原料ゴムをシート状に成形する圧延手段を備え、上記固体添加剤又は上記液体添加剤の少なくとも一方をシート状に成形した原料ゴムに塗工する前に、原料ゴムをシート状に成形することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記圧延手段として、少なくとも一対の圧延ロール間を上記原料ゴムが通過する時に上記原料ゴムをシート状に圧延するロール形圧延手段を用い、原料ゴムの圧延時においては前記一対の圧延ロール同士の周速度を異ならせることを特徴とする請求項１０に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記ロール形圧延手段に設けられている上記一対の圧延ロールの一方には、さらに液体添加剤を塗工する手段が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のゴムの連続混練装置。
- 上記混練押出手段は、
入口と出口を有する筒状のケーシングと、
当該ケーシング内に配置されるスクリュー軸とを備え、
上記原料ゴムが前記スクリュー軸の回転によって前記ケーシングの入口から出口に向かって押出されるとともに、前記スクリュー軸と前記ケーシングとの間で混練されるスクリュー式の混練手段であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のゴムの連続混練装置。 - さらに、上記スクリュー軸の内部には、冷却媒体を流す冷却流路を設けたことを特徴とする請求項１３に記載のゴムの連続混練装置。
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