JP2005001228A - ゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供すること。
【解決手段】非加硫性ゴムが供給される第1供給部2と、この第1供給部2の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部3とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機1を備えたゴム連続混練設備であって、第1供給部2を介して非加硫性ゴムを供給させるための単軸押出機4と、この単軸押出機4のダイの近傍に設けられた圧力センサー5と、第2供給部3を介して加硫系薬品を供給させるためのスクリューフィーダ6と、ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、圧力センサー5の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ6による薬品供給量を制御する制御装置7とを備えた。
【選択図】 図1
【解決手段】非加硫性ゴムが供給される第1供給部2と、この第1供給部2の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部3とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機1を備えたゴム連続混練設備であって、第1供給部2を介して非加硫性ゴムを供給させるための単軸押出機4と、この単軸押出機4のダイの近傍に設けられた圧力センサー5と、第2供給部3を介して加硫系薬品を供給させるためのスクリューフィーダ6と、ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、圧力センサー5の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ6による薬品供給量を制御する制御装置7とを備えた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のタイヤのトレッドやウェザーストリップ等のゴム製品を得るために、まず、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、加硫剤や加硫促進剤を除く)を配合・混練(ノンプロゴム混練)してシート状の非加硫性ゴムを製造する。次に、この非加硫性のゴムシートを混練機に再供給し、加硫剤及び加硫促進剤を添加・混練(ファイナルゴム混練)し、加硫性のゴムシートを得る。そして、この加硫性ゴムシートを押出機に供給し、所望の断面形状にして押し出し成形し、所望の形状のゴム製品を製造している(例えば、下記特許文献1)。
【0003】
ここでファイナルゴム混練を行う場合のゴム連続混練設備の構成(模式図)を図3に示す。ゴム混練を行うために、ゴム連続混練押出機100が設けられており、第1供給部101と第2供給部102とを備えている。ゴム連続混練押出機100は、スクリュー100aと、このスクリュー100aを回転駆動する駆動装置100bとを備えている。第1供給部101からは、シート状のノンプロゴムG(非加硫性ゴム)が供給され、第1供給部101よりも下流側にある第2供給部102からは、硫黄(加硫剤)及び加硫促進剤(これらは加硫系薬品に相当)が粉体の形で供給される。加硫系薬品は、スクリューフィーダ103のホッパー103aから供給され、このスクリューフィーダ103により定量が第2供給部102から供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品とを配合・混練させ、連続混練押出機100の先端部からファイナルゴムを押し出し成形する。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−43032号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、連続混練押出機100内におけるノンプロゴムと加硫系薬品の混合比率が変動すると、所望の品質のファイナルゴムを得ることができない。この混合比率の変動は、第1供給部101から供給されるノンプロゴムの供給量にばらつきが生じることに起因している。連続混練押出機100へのノンプロゴムの定量供給に、押出機を使用する場合、この供給用押出機に供給するノンプロゴムに粘度等の不均一性があると、供給用押出機におけるゴム搬送量に変動が生じる。供給用押出機に投入されるノンプロゴムは、バンバリーミキサーで混練するのが一般的であるが、バッチ内ばらつきやバッチ間ばらつきが存在する。したがって、上記のような供給されるノンプロゴムには不均一性が生じる。このように、連続混練押出機100へのゴム供給量が変動すると、連続混練押出機100内でのノンプロゴムと加硫系薬品との混合比率が不均一となる。その結果、得られるファイナルゴムも品質にばらつきが生じることになる。
【0006】
また、供給用押出機によりゴムを供給する場合に、ギヤーポンプを用いると供給量を安定させることはできるが、ギヤーポンプを用いるとコストが上昇するという問題がある。
【0007】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記第1供給部を介して非加硫性ゴムを供給させるためのゴム供給押出機と、
このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0008】
この構成によるゴム連続混練設備の作用・効果は、以下の通りである。非加硫性ゴムは、第1供給部からゴム供給押出機により供給される。また、加硫系薬品は、第2供給部から薬品供給機により供給される。ただし、ゴムや薬品の供給形態については、特定の構成に限定されるものではない。ゴム供給押出機のダイの近傍には、圧力センサーが設けられており、ゴムの圧力を検出することができる。圧力センサーにより検出されるゴムの圧力と、ゴムの押し出し量との間には、所定の関係があることを本願発明者らは見出した。そこで、圧力センサーの検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御するようにする。すなわち、 第1供給部へのゴムの供給量に変動が生じた場合は、第2供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【0009】
本発明の好適な実施形態として、前記第1供給部から供給されたゴムが前記第2供給部の位置に送られてくるまで、前記制御装置による制御のタイミングを遅らせるようにしているものがあげられる。
【0010】
第2供給部は、第1供給部よりも下流側に設けられ、距離が離れている。したがって、第1供給部におけるゴムの供給量に変動が生じたとしても、実際に影響がでてくるのは、変動が検出されてから、そのゴムが第2供給部の位置に送られてくる時点である。したがって、その時間差の分だけ制御のタイミングをずらせることで、ゴムと薬品の混合比率を正確に制御することができる。
【0011】
上記課題を解決するため本発明に係る別のゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記ゴム連続混練押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
この構成によると、連続混練押出機のダイの近傍に圧力センサーを設けている。この圧力センサーにより、連続混練押出機から押出されるゴムの圧力(ゴムの押し出し量)を検出する。この検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御する。すなわち、 連続混練押出機からのゴムの押し出し量に変動が生じた場合は、第2供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴム連続混練設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。 図1は、本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図である。
【0014】
<設備の構成>
ゴム連続混練押出機1は、第1供給部2と第2供給部3とを備えている。各供給部2,3の構造は、特定の構造に限定されるものではない。ゴム連続混練押出機1は、スクリュー1aと、このスクリュー1aを駆動する駆動装置1bとを備えている。スクリュー1aは、バレル1c内に設けられている。スクリュー1aは、回転駆動だけでなく、前後方向にも駆動することができる。第1供給部1から供給されるノンプロゴム(非加硫性ゴムに相当)は、スクリュー1aにより混練されながら前進していく(図1の矢印A方向)。スクリュー1aの先端側に設けられたダイ1dから、所定の断面形状のファイナルゴム(加硫性ゴムに相当)が押し出される。
【0015】
第1供給部2からノンプロゴムGを供給するために、ゴム供給用の単軸押出機4(ゴム供給押出機に相当)が設けられている。単軸押出機4は、ゴムを混練して押し出しするためのスクリュー4aと、スクリュー4aの先端側に設けられたダイ4bと、スクリュー4aを駆動する駆動装置4cと、ノンプロゴムGを供給するホッパー4dを備えている。ホッパー4dからは、前工程で混練されたノンプロゴムが供給される。ダイ4bからは、所定の断面形状のゴムが供給される。
【0016】
また、ダイ4bの近傍(押し出し出口の近傍)には、圧力センサー5が設けられている。この圧力センサー5は、ダイ4bの近傍におけるゴムの圧力を検出するものであり、検出される圧力値は、第1供給部2へ供給されるゴムの供給量に対応している。
【0017】
第1供給部2から距離Lだけ離れた下流側には第2供給部3が設けられ、ここから硫黄や加硫促進剤(加硫系薬品Kに相当)が粉体の形で供給される。そのために、スクリューフィーダ6(薬品供給機に相当)が設けられており、ホッパー6aから加硫系薬品Kを供給し、第2供給部3へと送り込む。なお、スクリューフィーダ6は1つだけ設けた構成を図示しているが、薬剤の種類毎にスクリューフィーダを設けることが好ましい。加硫系薬品の供給は、自由落下により第2供給部3から供給する。
【0018】
制御装置7は、第2供給部3へ供給する加硫系薬品Kの供給量を制御する。具体的には、圧力センサー5の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を制御することで、供給量を制御することができる。なお、事前に圧力値と押し出し量の関係を計測して調べておき、これをデータベース8(データ記憶部)に登録しておく。これに基づいて、実際の単軸押出機4からの押し出し量を得ることができる。なお、スクリューフィーダ6を薬剤の種類毎に複数設ける場合は、スクリュー回転数の制御も夫々について行われる。
【0019】
ノンプロゴムと加硫系薬品とを混合する場合は、所定の比率で混合させる必要があり、この混合比率ができるだけばらつかないような工夫が必要である。しかし、第1供給部2から供給されるゴムの供給量にはばらつきが生じる。そこで、単軸押出機4によるゴムの供給量を圧力センサー5により常時モニターし、ゴムの供給量に変動があった場合は、これに連動させて加硫系薬品の供給量も変動させ、ゴムと加硫系薬品の混合比率を一定に保持するようにしている。そのため、制御装置7により圧力値の変動を検出すると、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を変えて、薬剤供給量を制御する。これにより、ゴムと薬品の混合比率(均一性)を維持することができる。単軸押出機4に高価なギヤーポンプを設けなくても、混合比率の均一性を維持することができる。
【0020】
また、第1供給部2と第2供給部3とは距離L離れているので、圧力センサー5により圧力値の変動を検出してからただちに薬剤供給量の供給量を変えるのではなく、ゴムが第1供給部2から第2供給部3まで移動する時間に相当する分だけ、制御を行うタイミングを遅らせる。これにより、ゴムの供給量の変動タイミングと、薬剤の供給量制御タイミングとを合わせることができ、精度を高めることができる。
【0021】
<作用>
図1に示す、ゴム連続混練設備の作用を簡単に説明する。単軸押出機4のホッパー4dからノンプロゴムを供給し、第1供給部2を介してノンプロゴムを供給する。連続混練押出機1により、ノンプロゴムの連続混練押し出しが行われる。一方、スクリューフィーダ6により加硫系薬品が供給され、第2供給部3から連続混練押出機1に供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品を混練してファイナルゴムを製造することができる。
【0022】
また、圧力センサー5により第1供給部2へのゴムの供給量(押し出し量)を常時モニターし、制御装置7は、ゴム供給量を監視している。制御装置7は、押し出し量に対応した量の加硫系薬品を第2供給部3から供給させる。ゴム供給量が変動した場合は、混合比率が一定になるように、変動後のゴムの供給量に対応した加硫系薬品の供給量を求める。この求められた供給量になるように、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を制御する。これにより、混合比率を一定に(所定水準に)維持することができる。
【0023】
<第2実施形態>
図2に第2実施形態に係るゴム連続混練設備を示す。図1と異なる点は、圧力センサー9が連続混練押出機1のダイ1dの近傍に設けられている点である。すなわち、 連続混練押出機1から押し出しされるゴムの押し出し量を圧力センサー9により検出し、薬剤の供給量を制御する。図2の構成の場合、圧力センサー9が第2供給部3よりも下流側にある。そこで、圧力センサー9により圧力値の変動を検出した場合は、ただちに薬剤供給量の制御を行う。
【0024】
<実施例>
次に、実施例について説明する。連続混練押出機1としては、公知のスクリュー式連続混練機(BUSS社製「コニーダー」)を用いた。スクリュー1aの径はφ46mm、スクリュー1aのL/D=11とした。Lとは、スクリュー1aの長さであり、Dはスクリューの外径である。スクリュー1aの回転数は150rpmとした。また、ノンプロゴム供給用の単軸押出機4については、スクリュー4aの径はφ60mm、スクリュー4aのL/D=8とした。スクリューフィーダ6としては、重量式ツインスクリュータイプのものを使用した。ゴムの処理量は、25kg/hとした。連続混練押出機1から排出されるゴムの温度は105〜110℃とした。
【0025】
ゴムの配合部数(phr)であるが、SBR系ノンプロゴム165phrに対して、硫黄(粉体)2.0phr、加硫促進剤CBS(化学名はN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾスルフェンアミド)(粉体)1.5phrとした。
【0026】
比較例として図3に示す構造のゴム連続混練設備を用いた。連続混練押出機1や単軸押出機4やスクリューフィーダ6については同じ構成を用いた。ゴムと薬剤も同じとした。
【0027】
上記の条件下、混練されたゴムの均一性の試験(加硫特性試験)を行った。測定器として、Alpha Technologies社製のレオメータMDR2000を使用した。試験温度は160℃とした。試験は、JIS K6300に準拠して行った。試験結果を表1と表2に示す。
【0028】
【表1】
【表2】
この表において、MHは最大トルクを示す。t90は、最大トルクの90%のトルク値に到達するまでの時間を示す。サンプル数nは20個である。ただし、最初の1分間は除き、インターバル30秒ごとに採取する。Aveは平均値を示す。σは、標準偏差を示す。CVは変動率(%)を示す。表1と表2の変動率を比較してみると、MHについては、実施例が2.5%、比較例が3%である。t90については、実施例が2.6%、比較例が3%である。変動率が小さい方がばらつきは小さいことになる。この表からも分かるように、実施例のほうが変動率が小さい。したがって、実施例のほうが均一性の面で優れていることが分かり、ばらつきが改善されている。以上のように、本発明の効果を確認することができた。
【0029】
<別実施形態>
連続混練押出機により押し出し成形されるゴムの種類や加硫系薬品の種類については、特定のものに限定されるものではない。連続混練押出機へのゴムや加硫系薬品の供給形態については、特定の形態に限定されるものではない。例えば、薬剤を自由落下により供給してもよいし、圧力をかけた状態で供給しても良い。また、薬剤供給機としてスクリューフィーダ以外のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図2】第2実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図3】従来技術に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【符号の説明】
1 連続混練押出機
2 第1供給部
3 第2供給部
4 単軸押出機
5,9 圧力センサー
6 スクリューフィーダ
7 制御装置
8 データベース
【発明の属する技術分野】
本発明は、非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のタイヤのトレッドやウェザーストリップ等のゴム製品を得るために、まず、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、加硫剤や加硫促進剤を除く)を配合・混練(ノンプロゴム混練)してシート状の非加硫性ゴムを製造する。次に、この非加硫性のゴムシートを混練機に再供給し、加硫剤及び加硫促進剤を添加・混練(ファイナルゴム混練)し、加硫性のゴムシートを得る。そして、この加硫性ゴムシートを押出機に供給し、所望の断面形状にして押し出し成形し、所望の形状のゴム製品を製造している(例えば、下記特許文献1)。
【0003】
ここでファイナルゴム混練を行う場合のゴム連続混練設備の構成(模式図)を図3に示す。ゴム混練を行うために、ゴム連続混練押出機100が設けられており、第1供給部101と第2供給部102とを備えている。ゴム連続混練押出機100は、スクリュー100aと、このスクリュー100aを回転駆動する駆動装置100bとを備えている。第1供給部101からは、シート状のノンプロゴムG(非加硫性ゴム)が供給され、第1供給部101よりも下流側にある第2供給部102からは、硫黄(加硫剤)及び加硫促進剤(これらは加硫系薬品に相当)が粉体の形で供給される。加硫系薬品は、スクリューフィーダ103のホッパー103aから供給され、このスクリューフィーダ103により定量が第2供給部102から供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品とを配合・混練させ、連続混練押出機100の先端部からファイナルゴムを押し出し成形する。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−43032号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、連続混練押出機100内におけるノンプロゴムと加硫系薬品の混合比率が変動すると、所望の品質のファイナルゴムを得ることができない。この混合比率の変動は、第1供給部101から供給されるノンプロゴムの供給量にばらつきが生じることに起因している。連続混練押出機100へのノンプロゴムの定量供給に、押出機を使用する場合、この供給用押出機に供給するノンプロゴムに粘度等の不均一性があると、供給用押出機におけるゴム搬送量に変動が生じる。供給用押出機に投入されるノンプロゴムは、バンバリーミキサーで混練するのが一般的であるが、バッチ内ばらつきやバッチ間ばらつきが存在する。したがって、上記のような供給されるノンプロゴムには不均一性が生じる。このように、連続混練押出機100へのゴム供給量が変動すると、連続混練押出機100内でのノンプロゴムと加硫系薬品との混合比率が不均一となる。その結果、得られるファイナルゴムも品質にばらつきが生じることになる。
【0006】
また、供給用押出機によりゴムを供給する場合に、ギヤーポンプを用いると供給量を安定させることはできるが、ギヤーポンプを用いるとコストが上昇するという問題がある。
【0007】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記第1供給部を介して非加硫性ゴムを供給させるためのゴム供給押出機と、
このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0008】
この構成によるゴム連続混練設備の作用・効果は、以下の通りである。非加硫性ゴムは、第1供給部からゴム供給押出機により供給される。また、加硫系薬品は、第2供給部から薬品供給機により供給される。ただし、ゴムや薬品の供給形態については、特定の構成に限定されるものではない。ゴム供給押出機のダイの近傍には、圧力センサーが設けられており、ゴムの圧力を検出することができる。圧力センサーにより検出されるゴムの圧力と、ゴムの押し出し量との間には、所定の関係があることを本願発明者らは見出した。そこで、圧力センサーの検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御するようにする。すなわち、 第1供給部へのゴムの供給量に変動が生じた場合は、第2供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【0009】
本発明の好適な実施形態として、前記第1供給部から供給されたゴムが前記第2供給部の位置に送られてくるまで、前記制御装置による制御のタイミングを遅らせるようにしているものがあげられる。
【0010】
第2供給部は、第1供給部よりも下流側に設けられ、距離が離れている。したがって、第1供給部におけるゴムの供給量に変動が生じたとしても、実際に影響がでてくるのは、変動が検出されてから、そのゴムが第2供給部の位置に送られてくる時点である。したがって、その時間差の分だけ制御のタイミングをずらせることで、ゴムと薬品の混合比率を正確に制御することができる。
【0011】
上記課題を解決するため本発明に係る別のゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記ゴム連続混練押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【0012】
この構成によると、連続混練押出機のダイの近傍に圧力センサーを設けている。この圧力センサーにより、連続混練押出機から押出されるゴムの圧力(ゴムの押し出し量)を検出する。この検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御する。すなわち、 連続混練押出機からのゴムの押し出し量に変動が生じた場合は、第2供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴム連続混練設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。 図1は、本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図である。
【0014】
<設備の構成>
ゴム連続混練押出機1は、第1供給部2と第2供給部3とを備えている。各供給部2,3の構造は、特定の構造に限定されるものではない。ゴム連続混練押出機1は、スクリュー1aと、このスクリュー1aを駆動する駆動装置1bとを備えている。スクリュー1aは、バレル1c内に設けられている。スクリュー1aは、回転駆動だけでなく、前後方向にも駆動することができる。第1供給部1から供給されるノンプロゴム(非加硫性ゴムに相当)は、スクリュー1aにより混練されながら前進していく(図1の矢印A方向)。スクリュー1aの先端側に設けられたダイ1dから、所定の断面形状のファイナルゴム(加硫性ゴムに相当)が押し出される。
【0015】
第1供給部2からノンプロゴムGを供給するために、ゴム供給用の単軸押出機4(ゴム供給押出機に相当)が設けられている。単軸押出機4は、ゴムを混練して押し出しするためのスクリュー4aと、スクリュー4aの先端側に設けられたダイ4bと、スクリュー4aを駆動する駆動装置4cと、ノンプロゴムGを供給するホッパー4dを備えている。ホッパー4dからは、前工程で混練されたノンプロゴムが供給される。ダイ4bからは、所定の断面形状のゴムが供給される。
【0016】
また、ダイ4bの近傍(押し出し出口の近傍)には、圧力センサー5が設けられている。この圧力センサー5は、ダイ4bの近傍におけるゴムの圧力を検出するものであり、検出される圧力値は、第1供給部2へ供給されるゴムの供給量に対応している。
【0017】
第1供給部2から距離Lだけ離れた下流側には第2供給部3が設けられ、ここから硫黄や加硫促進剤(加硫系薬品Kに相当)が粉体の形で供給される。そのために、スクリューフィーダ6(薬品供給機に相当)が設けられており、ホッパー6aから加硫系薬品Kを供給し、第2供給部3へと送り込む。なお、スクリューフィーダ6は1つだけ設けた構成を図示しているが、薬剤の種類毎にスクリューフィーダを設けることが好ましい。加硫系薬品の供給は、自由落下により第2供給部3から供給する。
【0018】
制御装置7は、第2供給部3へ供給する加硫系薬品Kの供給量を制御する。具体的には、圧力センサー5の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を制御することで、供給量を制御することができる。なお、事前に圧力値と押し出し量の関係を計測して調べておき、これをデータベース8(データ記憶部)に登録しておく。これに基づいて、実際の単軸押出機4からの押し出し量を得ることができる。なお、スクリューフィーダ6を薬剤の種類毎に複数設ける場合は、スクリュー回転数の制御も夫々について行われる。
【0019】
ノンプロゴムと加硫系薬品とを混合する場合は、所定の比率で混合させる必要があり、この混合比率ができるだけばらつかないような工夫が必要である。しかし、第1供給部2から供給されるゴムの供給量にはばらつきが生じる。そこで、単軸押出機4によるゴムの供給量を圧力センサー5により常時モニターし、ゴムの供給量に変動があった場合は、これに連動させて加硫系薬品の供給量も変動させ、ゴムと加硫系薬品の混合比率を一定に保持するようにしている。そのため、制御装置7により圧力値の変動を検出すると、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を変えて、薬剤供給量を制御する。これにより、ゴムと薬品の混合比率(均一性)を維持することができる。単軸押出機4に高価なギヤーポンプを設けなくても、混合比率の均一性を維持することができる。
【0020】
また、第1供給部2と第2供給部3とは距離L離れているので、圧力センサー5により圧力値の変動を検出してからただちに薬剤供給量の供給量を変えるのではなく、ゴムが第1供給部2から第2供給部3まで移動する時間に相当する分だけ、制御を行うタイミングを遅らせる。これにより、ゴムの供給量の変動タイミングと、薬剤の供給量制御タイミングとを合わせることができ、精度を高めることができる。
【0021】
<作用>
図1に示す、ゴム連続混練設備の作用を簡単に説明する。単軸押出機4のホッパー4dからノンプロゴムを供給し、第1供給部2を介してノンプロゴムを供給する。連続混練押出機1により、ノンプロゴムの連続混練押し出しが行われる。一方、スクリューフィーダ6により加硫系薬品が供給され、第2供給部3から連続混練押出機1に供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品を混練してファイナルゴムを製造することができる。
【0022】
また、圧力センサー5により第1供給部2へのゴムの供給量(押し出し量)を常時モニターし、制御装置7は、ゴム供給量を監視している。制御装置7は、押し出し量に対応した量の加硫系薬品を第2供給部3から供給させる。ゴム供給量が変動した場合は、混合比率が一定になるように、変動後のゴムの供給量に対応した加硫系薬品の供給量を求める。この求められた供給量になるように、スクリューフィーダ6のスクリュー回転数を制御する。これにより、混合比率を一定に(所定水準に)維持することができる。
【0023】
<第2実施形態>
図2に第2実施形態に係るゴム連続混練設備を示す。図1と異なる点は、圧力センサー9が連続混練押出機1のダイ1dの近傍に設けられている点である。すなわち、 連続混練押出機1から押し出しされるゴムの押し出し量を圧力センサー9により検出し、薬剤の供給量を制御する。図2の構成の場合、圧力センサー9が第2供給部3よりも下流側にある。そこで、圧力センサー9により圧力値の変動を検出した場合は、ただちに薬剤供給量の制御を行う。
【0024】
<実施例>
次に、実施例について説明する。連続混練押出機1としては、公知のスクリュー式連続混練機(BUSS社製「コニーダー」)を用いた。スクリュー1aの径はφ46mm、スクリュー1aのL/D=11とした。Lとは、スクリュー1aの長さであり、Dはスクリューの外径である。スクリュー1aの回転数は150rpmとした。また、ノンプロゴム供給用の単軸押出機4については、スクリュー4aの径はφ60mm、スクリュー4aのL/D=8とした。スクリューフィーダ6としては、重量式ツインスクリュータイプのものを使用した。ゴムの処理量は、25kg/hとした。連続混練押出機1から排出されるゴムの温度は105〜110℃とした。
【0025】
ゴムの配合部数(phr)であるが、SBR系ノンプロゴム165phrに対して、硫黄(粉体)2.0phr、加硫促進剤CBS(化学名はN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾスルフェンアミド)(粉体)1.5phrとした。
【0026】
比較例として図3に示す構造のゴム連続混練設備を用いた。連続混練押出機1や単軸押出機4やスクリューフィーダ6については同じ構成を用いた。ゴムと薬剤も同じとした。
【0027】
上記の条件下、混練されたゴムの均一性の試験(加硫特性試験)を行った。測定器として、Alpha Technologies社製のレオメータMDR2000を使用した。試験温度は160℃とした。試験は、JIS K6300に準拠して行った。試験結果を表1と表2に示す。
【0028】
【表1】
【表2】
この表において、MHは最大トルクを示す。t90は、最大トルクの90%のトルク値に到達するまでの時間を示す。サンプル数nは20個である。ただし、最初の1分間は除き、インターバル30秒ごとに採取する。Aveは平均値を示す。σは、標準偏差を示す。CVは変動率(%)を示す。表1と表2の変動率を比較してみると、MHについては、実施例が2.5%、比較例が3%である。t90については、実施例が2.6%、比較例が3%である。変動率が小さい方がばらつきは小さいことになる。この表からも分かるように、実施例のほうが変動率が小さい。したがって、実施例のほうが均一性の面で優れていることが分かり、ばらつきが改善されている。以上のように、本発明の効果を確認することができた。
【0029】
<別実施形態>
連続混練押出機により押し出し成形されるゴムの種類や加硫系薬品の種類については、特定のものに限定されるものではない。連続混練押出機へのゴムや加硫系薬品の供給形態については、特定の形態に限定されるものではない。例えば、薬剤を自由落下により供給してもよいし、圧力をかけた状態で供給しても良い。また、薬剤供給機としてスクリューフィーダ以外のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図2】第2実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図3】従来技術に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【符号の説明】
1 連続混練押出機
2 第1供給部
3 第2供給部
4 単軸押出機
5,9 圧力センサー
6 スクリューフィーダ
7 制御装置
8 データベース
Claims (4)
- 非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記第1供給部を介して非加硫性ゴムを供給するためのゴム供給押出機と、
このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給するための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするゴム連続混練設備。 - 前記第1供給部から供給されたゴムが前記第2供給部の位置に送られてくるまで、前記制御装置による制御のタイミングを遅らせるようにしていることを特徴とする請求項1に記載のゴム連続混練設備。
- 非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記ゴム連続混練押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするゴム連続混練設備。 - 非加硫性ゴムが供給される第1供給部と、この第1供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第2供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、
前記第1供給部を介して非加硫性ゴムをゴム供給押出機により供給させる工程と、
このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーによりゴム圧力を検出する工程と、
前記第2供給部を介して加硫系薬品を薬品供給機により供給させる工程と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する工程とを備えたことを特徴とするゴム連続混練方法。
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-
2003
- 2003-06-11 JP JP2003166763A patent/JP2005001228A/ja not_active Withdrawn
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