JP2005053190A - Method for producing kneaded material and apparatus used in the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴムと薬品とを均一に分散させた混練体を連続的に効率よく製造しうる混練体の混練体の製造方法、及びそれに用いる装置に関する。 The present invention relates to a kneaded body manufacturing method capable of continuously and efficiently manufacturing a kneaded body in which rubber and chemicals are uniformly dispersed, and an apparatus used therefor.
素練りされたゴムと、例えば加硫剤や加硫促進剤などの薬品とを混練する装置として、例えばバンバリミキサ等の密閉式混合機、及び一軸或いは二軸のスクリュー式ゴム押出機などが知られている。 Known devices for kneading kneaded rubber with chemicals such as vulcanizing agents and vulcanization accelerators include, for example, hermetic mixers such as Banbury mixers and uniaxial or biaxial screw rubber extruders. ing.
このうち、密閉式混合機は、閉じた系のなかで混練りが行われるため、混練体全体に亘り薬品の分散を均一に行うことができ、高品質の混練体を形成しうるという利点がある。しかし密閉式混合機では、一度に多量のゴムを混練するため発熱量が大きく、加硫温度が低い配合のゴム組成物では、混練中に焼けが生じる恐れを招く。又混練が終了するまでの間、次の工程、例えば最終のゴム製品成形用の押出機(便宜上製品押出機という)に投入するための材料とするために前記密閉式混合機からの塊状の混練体を長尺帯状のストリップ或いはペレットに形成する工程を停止して待機させる必要があるなど、生産効率の低下を招く。又同配合の混練体が一度に多量に形成されるため、特に多品種少量生産の傾向が強いタイヤの製造においては、材料ストックが過大になるという問題も生じる。 Among these, the closed mixer is kneaded in a closed system, so that it is possible to uniformly disperse the chemical throughout the kneaded body and to form a high-quality kneaded body. is there. However, in a closed mixer, since a large amount of rubber is kneaded at a time, a calorific value is large, and a rubber composition having a low vulcanization temperature may cause burning during kneading. In addition, until the kneading is finished, the next step, for example, the lump kneading from the hermetic mixer is used as a material for feeding into the final rubber product molding extruder (referred to as a product extruder for convenience). It is necessary to stop and wait for the process of forming the body into a strip-like strip or pellet, causing a reduction in production efficiency. In addition, since a kneaded body of the same composition is formed in a large amount at a time, there is a problem that the material stock becomes excessive particularly in the manufacture of tires that have a strong tendency to produce a variety of products in small quantities.
そのために、近年、スクリュー式ゴム押出機を用い、混練体を連続的に形成することが提案されている。しかしこのものは、一本のシリンダ内で連続的に押し出されながら混練りするものであるため、シリンダの断面方向には薬品がある程度均一に分散されるものの、押出方向に対して配合割合に粗密が現れるなど分配の均一性に劣り、密閉式混合機に比して混練体の品質を損ねるという問題がある。なおゴムと薬品とは、スクリュー軸による搬送効率が相違するため、均一な分配比率で薬品を連続的に投入した場合にも、出口では分配比率の変動を招く。 Therefore, in recent years, it has been proposed to continuously form a kneaded body using a screw type rubber extruder. However, since this is kneaded while being continuously extruded in a single cylinder, the chemicals are dispersed to some extent uniformly in the cross-sectional direction of the cylinder, but the mixing ratio in the extrusion direction is coarse. As a result, the uniformity of distribution is inferior, and the quality of the kneaded body is impaired as compared with a closed mixer. In addition, since the conveyance efficiency by a screw shaft differs between rubber | gum and a chemical | drug | medicine, even when a chemical | medical agent is continuously injected | thrown-in with a uniform distribution ratio, the fluctuation | variation of a distribution ratio will be caused in an exit.
そこで本発明は、一軸スクリュ式の第1のゴム押出機により一次混練した後、二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機により二次混練するとともに、このテーパースクリュ軸の螺旋ピッチPを特定することを基本として、薬品の分散性と分配性とを高めることができ、均一性に優れた混練体を連続的に効率よく製造しうる混練体の混練体の製造方法、及びそれに用いる装置を提供することを目的としている。 Accordingly, in the present invention, the primary kneading is performed by the first rubber extruder of the single screw type, and then the second kneading is performed by the second rubber extruder of the biaxial taper screw type, and the helical pitch P of the tapered screw shaft is specified. A method for producing a kneaded body of a kneaded body that can improve the dispersibility and dispersibility of chemicals and can produce a kneaded body with excellent uniformity continuously and efficiently, and an apparatus used therefor It is intended to provide.
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、ゴムと薬品との混練体を製造する混練体の製造方法であって、
ゴム供給手段から定量的に送られるゴムと、薬品供給手段から定量的に送られる薬品とを、一軸スクリュ式の第1のゴム押出機に同時に投入して混練し、一次混練ゴムとして第1のゴム押出機から連続的に押し出す一次混練ステップと、
この一次混練ゴムを二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機に投入し、該一次混練ゴムをさらに混練して第2のゴム押出機から混練体を押し出す二次混練ステップとを少なくとも具えるとともに、
前記第2のゴム押出機は、そのテーパースクリュ軸の螺旋ピッチPを、このテーパースクリュ軸の大径側の直径dの1.1〜1.5倍としたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application is a kneaded body manufacturing method for manufacturing a kneaded body of rubber and chemicals,
The rubber sent quantitatively from the rubber supply means and the chemical sent quantitatively from the chemical supply means are simultaneously put into a single screw type first rubber extruder and kneaded to form the first kneaded rubber as the first kneaded rubber. A primary kneading step continuously extruded from a rubber extruder;
The primary kneaded rubber is put into a biaxial taper screw type second rubber extruder, and further includes a secondary kneading step of further kneading the primary kneaded rubber and extruding a kneaded body from the second rubber extruder. With
The second rubber extruder is characterized in that the helical pitch P of the taper screw shaft is 1.1 to 1.5 times the diameter d on the large diameter side of the taper screw shaft.
又請求項2の発明は、ゴムと薬品との混練体を製造する混練体の製造装置であって、
前記ゴムを定量的に供給するゴム供給手段と、
前記薬品を定量的に供給する薬品供給手段と、
前記ゴム供給手段、薬品供給手段から同時に供給されるゴム、薬品を混練し、一次混練ゴムとして連続して押し出す一軸スクリュ式の第1のゴム押出機と、
前記一次混練ゴムをさらに混練して混練体を押し出す二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機とを具えるとともに、
前記第2のゴム押出機は、そのテーパースクリュ軸の螺旋ピッチPを、このテーパースクリュ軸の大径側の直径dの1.1〜1.5倍としたことを特徴としている。
The invention of claim 2 is an apparatus for producing a kneaded body for producing a kneaded body of rubber and chemicals,
Rubber supply means for quantitatively supplying the rubber;
A medicine supply means for quantitatively supplying the medicine;
The rubber supply means, the rubber supplied simultaneously from the chemical supply means, the first rubber extruder of the single screw type, which kneads the chemical and continuously extrudes it as the primary kneaded rubber;
And further comprising a biaxial taper screw type second rubber extruder for further kneading the primary kneaded rubber and extruding the kneaded body,
The second rubber extruder is characterized in that the helical pitch P of the taper screw shaft is 1.1 to 1.5 times the diameter d on the large diameter side of the taper screw shaft.
本発明は叙上の如く構成しているため、薬品の分散性と分配性とを高めることができ、均一性に優れた混練体を連続的に効率よく製造することができる。 Since the present invention is configured as described above, the dispersibility and dispersibility of the chemical can be improved, and a kneaded body excellent in uniformity can be produced continuously and efficiently.
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図1は、本発明の混練体の製造方法を実施するための製造装置を示す側面図である。
図1において、混練体の製造装置1は、ゴムGを定量的に供給するゴム供給手段2と、薬品Cを定量的に供給する薬品供給手段3と、前記ゴムG及び薬品Cを混練して一次混練ゴムG1として連続して押し出す第1のゴム押出機4と、この一次混練ゴムG1をさらに混練して混練体G0として連続的に押し出す第2のゴム押出機5とを少なくとも具えて構成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a production apparatus for carrying out the method for producing a kneaded body of the present invention.
In FIG. 1, a kneaded body manufacturing apparatus 1 includes a rubber supply means 2 for quantitatively supplying rubber G, a chemical supply means 3 for quantitatively supplying chemical C, and the rubber G and chemical C are kneaded. It comprises at least a
ここで、前記ゴムGは、周知の如く密閉式混合機によって素練りされた可塑性の原料ゴムであって、本例では、巾及び厚さを一定とした長尺帯状のストリップGsが使用される。このストリップGsは、密閉式混合機等からの原料ゴムを、例えばシーティングロール等でシート化しかつスリッタ等により一定巾にカットする、或いはストリップ形成用の押出機で押出成形することにより形成できる。なお、前記巾及び厚さにバラツキがある場合には、ゴムGの供給量が変動するため、薬品Cの配合割合自体が不安定となり、高品質の混練体G0が得られ難くなる。 Here, the rubber G is a plastic raw rubber kneaded by a hermetic mixer as is well known, and in this example, a long strip Gs having a constant width and thickness is used. . The strip Gs can be formed by forming a raw rubber from a closed mixer or the like into a sheet with, for example, a sheeting roll and cutting it to a certain width with a slitter or the like, or extruding with a strip forming extruder. If the width and thickness vary, the amount of rubber G to be supplied fluctuates, so that the compounding ratio of the chemical C itself becomes unstable, making it difficult to obtain a high-quality kneaded body G0.
又薬品Cとしては、粉末状、顆粒状、ペレット状のものが使用できるが、特に薬品にゴムを適度にブレンドした所謂ゴムマスターバッチのペレットは、薬品供給手段3の表面への付着が少なく、又薬品同士の密着凝集も少ないことから好ましく使用しうる。なおゴムマスターバッチのペレットとしては、0.01g〜1.0gのものが好適である。 Further, as the medicine C, powder, granule and pellets can be used. In particular, the so-called rubber masterbatch pellet in which rubber is appropriately blended with medicine has little adhesion to the surface of the medicine supply means 3, Further, it can be preferably used because there is little adhesion and aggregation between chemicals. In addition, as a pellet of a rubber masterbatch, the thing of 0.01g-1.0g is suitable.
次に、製造装置1の前記ゴム供給手段2は、本例では、前記ストリップGsのロール体Rを保持するロールスタンド6と、このロール体Rから巻き戻されるストリップGsを下流側に搬送する搬送コンベヤ7と、搬送されるストリップGsの基準長さ単位の重量を測定する測定手段8と、重量測定されたストリップGsを第1のゴム押出機4に供給する供給コンベヤ9とを具える。
Next, the rubber supply means 2 of the manufacturing apparatus 1 in this example transports the roll stand 6 that holds the roll body R of the strip Gs and the strip Gs that is rewound from the roll body R to the downstream side. A conveyor 7, measuring means 8 for measuring the weight of the transported strip Gs in a reference length unit, and a
そしてゴム供給手段2は、本例では、一定断面形状を有して長さ方向に連続する前記ストリップGsを一定速度で送ることにより、このストリップGsを第1のゴム押出機4に定量的に供給しうる。なお前記ストリップGsを基準長さ単位で切断し、この切断片を単位とした定量で間欠的に供給することもできる。
In this example, the rubber supply means 2 quantitatively sends the strip Gs to the
又前記測定手段8は、コンベヤ付きの周知の重量計を有し、この重量計上を移動するストリップGsの基準長さ単位の重量を測定し、制御手段10に出力する。なお本例の如く、連続するストリップGsを測定する場合には、前記重量計に加え、ストリップGsの移動速度を計測する速度計例えばロータリエンコーダ等を具え、この移動速度と前記基準長さ単位の重量とを制御手段10に出力し、定量的に供給するゴムの実質的な供給量を算出する。 The measuring means 8 has a well-known weighing scale with a conveyor, measures the weight of the reference length unit of the strip Gs moving on the weighing scale, and outputs it to the control means 10. When measuring the continuous strip Gs as in this example, in addition to the weighing scale, a speedometer for measuring the moving speed of the strip Gs, for example, a rotary encoder is provided, and the moving speed and the reference length unit are measured. The weight is output to the control means 10, and the substantial supply amount of the rubber to be supplied quantitatively is calculated.
次に、前記薬品供給手段3は、本例では、薬品Cを貯蔵する例えば容量50リットル程度の貯蔵ホッパ11と、該貯蔵ホッパ11から搬送管12を介して搬送される薬品Cを受ける例えば容量0.3リットル程度の計量ホッパ13と、該計量ホッパ13に送られる薬品Cの重量を測定する測定手段14と、重量測定された薬品Cを第1のゴム押出機4に供給する供給管15とを具える。なお前記貯蔵ホッパ11には、収容する薬品の貯蔵量を計測する測定手段16が付設され、貯蔵量をその上限値と下限値の間で管理する。なお測定手段16は、重量計であっても又薬品上面のレベル高さを測定するレベル計であっても良い。
Next, in this example, the medicine supply means 3 stores, for example, a
又前記搬送管12には、電磁振動式及びスクリュー式等のフィーダーが配設され、貯蔵ホッパ11内の薬品Cを徐々に計量ホッパ13に移送する。
In addition, a feeder such as an electromagnetic vibration type or a screw type is disposed in the
又前記測定手段14は、重量計であって、前記計量ホッパ13に移送される薬品Cの重量を測定し、前記制御手段10に出力する。そして、制御手段10は、前記計量ホッパ13内の薬品重量が、前記測定手段8によって測定されたゴム供給量に対応する供給量に達するまで、前記フィーダーを作動させる。なおゴム供給量に対応する薬品供給量は、予め設定される混練体のゴムと薬品との配合比率から算出される。
The measuring means 14 is a weigh scale, and measures the weight of the medicine C transferred to the weighing
又前記供給管15には、前記搬送管12と同様、電磁振動式及びスクリュー式等のフィーダーが配設され、ゴム供給量に応じた重量の薬品Cを、前記ゴム供給手段2からのゴムGと同時に、第1のゴム押出機4に供給する。このとき、薬品Cをより均一に分配して供給し、混練体の均一性を高めるために、前記薬品Cの供給サイクルを1〜10秒の範囲とするのが好ましい。
Similarly to the
次に、前記第1のゴム押出機4は、所謂一軸スクリュ式の押出機であって、ゴムGと薬品Cとが同時に投入される投入口21aを設けたシリンダ21内に、スクリュー軸22を収納した周知構造をなす。そして電動機による前記スクリュー軸22の回転により、投入されたゴムGと薬品Cとを混練しながら押進し、前端の吐出口23から一次混練ゴムG1として連続的に吐出する(一次混練ステップ)。
Next, the
ここで、第1のゴム押出機4は、定量的に同時投入されたゴムGと薬品Cとが前記基準長さ単位において確実にセットされるように混練りすることを主目的とするもので、特に高い混合性能は要求されない。従って、本例の如く、スクリュー軸22の外径Dと長さLとの比L/Dを10より大とした汎用のゴム押出機を使用する以外にも、図3、4に示すように前記比L/Dを4〜10、さらには4〜8とした短いゴム押出機を使用することもできる。
Here, the main purpose of the
次に、前記第2のゴム押出機5は、所謂二軸テーパースクリュ式の押出機であり、図2(A)、(B)に示すように、ケーシング30と、このケーシング30内に回動可能に水平支持される2本のテーパースクリュ軸31とを有する。そして、電動機による前記テーパースクリュ軸31の回転により、投入口30aから供給される前記一次混練ゴムG1をさらに混練し、前端の吐出口30bから混練体G0として連続的に吐出する(二次混練ステップ)。
Next, the
このとき、前記一次混練ゴムG1の投入は、各押出機4、5を直結せずに前記吐出口23と投入口30aとを離間せしめ、吐出口23からの一次混練ゴムG1を、本例の如く、自然落下的に投入する、或いは図3に示すように、いったん搬送コンベヤ32を介して移送した後、自然落下的に投入することが好ましい。これによって、一次混練ゴムG1のうち、先に吐出された部分と後に吐出された部分とが混ざり合う機会が増す、すなわち混練りの時間軸方向の前後で混ざり合う機会が増すため、分配性を高めうる。なお一次混練ゴムG1は、連続するストリップの状態で第2のゴム押出機5に投入することもできるが、前記吐出口23で順次切断しペレットの状態で投入するのが、分配性をさらに高める上で好ましい。なおペレットの場合の直径は、10〜30mmの範囲が好ましい。
At this time, the primary kneading rubber G1 is charged by separating the
又前記第2のゴム押出機5では、前記テーパースクリュ軸31は、各軸心が前端に向かって互いに近づくように、水平面内で交差配列するとともに、テーパースクリュ軸31の基軸部31a廻りに形成される羽根31bの螺旋の向き、および回転方向を、テーパースクリュ軸31、31間で互いに相違させている。
In the
そして、この第2のゴム押出機5において特に重要なことは、前記羽根31bの螺旋ピッチPを、このテーパースクリュ軸31の大径側の直径dの1.1〜1.5倍の範囲とすることである。
Particularly important in the
ここで、一軸スクリュ式の第1のゴム押出機4では、スクリュー軸22の羽根の間にゴムを巻き込み、この羽根の間のゴムのねじれ回転と、スクリュー軸22に対する大きな回転とによって練りが進行するため、混練りの時間軸方向の前後で混ざり合う範囲が非常に少なく、分配性に劣る。
Here, in the
これに対し、二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機5では、羽根の間のゴムは、この羽根に巻き込まれて順次前方に送られるよりも、テーパースクリュ軸31の回転によって半径方向外側に移動させられ、他方側のテーパースクリュ軸31に取り込まれて練られるなど、テーパースクリュ軸31、31間での相互の移動が繰り返されながら練りが進行する。従って、この移動により、混ざり合う範囲が大きく広がり、分散性だけでなく分配性を大巾に高めることができるのである。
On the other hand, in the
しかし、前記螺旋ピッチPと直径dとの比P/dが1.1未満では、ゴムが羽根に巻き込まれやすくなり、テーパースクリュ軸31、31間の移動が抑えられるため、分配性の向上効果が見込めない。又比P/dが1.5を越えると、前方へ移動することが少なく、必要な押出量を確保することができなくなる。
However, when the ratio P / d between the helical pitch P and the diameter d is less than 1.1, rubber is easily caught in the blade, and movement between the
なお前記第2のゴム押出機5からの混練体G0は、製品押出機に投入するための材料とするため、連続するストリップの状態で吐出するか、又はペレットの状態に順次切断しながら吐出することができる。なおストリップの場合には、通常、巻取装置によりリールに巻き取っていったん保管するが、巻き取らずにそのまま製品押出機に投入しても良い。
The kneaded body G0 from the
又前記製造装置1では、前記混練体G0の均一性をさらに高めるために、図3、4に示すように、第2のゴム押出機5の下流側に、第3のゴム押出機33を配設することができる。この第3のゴム押出機33は、本例では第1のゴム押出機4と同様の一軸スクリュ式であって、合計三台の押出機を使用する場合には、第1、第3のゴム押出機4、33として、スクリュー軸の前記比L/Dを4〜10、さらには4〜8とした短軸のものを採用することができる。なお第3のゴム押出機33への混練体G0の投入も、各押出機5、33を直結せず、搬送コンベヤ32を介して或いは介さずに自然落下的に投入するのが好ましく、又第3のゴム押出機33からの混練体G0も、ストリップの状態或いはペレットの状態とすることができる。
Further, in the manufacturing apparatus 1, in order to further improve the uniformity of the kneaded body G0, a
なお、要求により第3のゴム押出機33として、第2のゴム押出機5と同様の二軸テーパースクリュ式のものを採用することもできる。又特に薬品の配合比率が高い混練体を形成する場合、より高品質の混練体を形成する場合、或いは薬品の配合比率が低い混練体を形成する場合などにおいては、第2のゴム押出機5の下流側に、第1、第2のゴム押出機4、5を順次連設することもできる。
Note that a biaxial taper screw type similar to the
次に、前記ゴム供給手段2として、前述の如く、前記ストリップGsを基準長さ単位で切断し、この切断片を単位とした定量で第1のゴム押出機4に間欠的に供給することもできる。係る場合には、ストリップGsを基準長さ単位で切断する切断手段と、切断長さを決定するための側長計例えばロータリエンコーダ等とを設ける。又前記測定手段8では、切断片1個の重量を測定する。
Next, as the rubber supply means 2, as described above, the strip Gs is cut in units of a reference length, and supplied to the
又切断片を使用する場合には、この切断片と薬品供給手段3からの定量の薬品とを確実にセットするために、先に第1のゴム押出機4のホッパに同時投入された切断片と薬品とがシリンダ21内に移送され、ホッパ内に見えなくなってから次の切断片と薬品とを投入するのが好ましい。なお切断片の長さは、100mm〜1000mmの範囲が好ましい。
When a cut piece is used, the cut piece previously introduced into the hopper of the
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
2 ゴム供給手段
3 薬品供給手段
4 第1のゴム押出機
5 第2のゴム押出機
31 テーパースクリュ軸
G ゴム
G0 混練体
G1 一次混練ゴム
C 薬品
2 Rubber supply means 3 Chemical supply means 4
Claims (2)
ゴム供給手段から定量的に送られるゴムと、薬品供給手段から定量的に送られる薬品とを、一軸スクリュ式の第1のゴム押出機に同時に投入して混練し、一次混練ゴムとして第1のゴム押出機から連続的に押し出す一次混練ステップと、
この一次混練ゴムを二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機に投入し、該一次混練ゴムをさらに混練して第2のゴム押出機から混練体を押し出す二次混練ステップとを少なくとも具えるとともに、
前記第2のゴム押出機は、そのテーパースクリュ軸の螺旋ピッチPを、このテーパースクリュ軸の大径側の直径dの1.1〜1.5倍としたことを特徴とする混練体の製造方法。 A kneaded body manufacturing method for manufacturing a kneaded body of rubber and chemicals,
The rubber sent quantitatively from the rubber supply means and the chemical sent quantitatively from the chemical supply means are simultaneously put into a single screw type first rubber extruder and kneaded to form the first kneaded rubber as the first kneaded rubber. A primary kneading step continuously extruded from a rubber extruder;
The primary kneaded rubber is put into a biaxial taper screw type second rubber extruder, and further includes a secondary kneading step of further kneading the primary kneaded rubber and extruding a kneaded body from the second rubber extruder. With
In the second rubber extruder, the helical pitch P of the taper screw shaft is 1.1 to 1.5 times the diameter d on the large diameter side of the taper screw shaft. Method.
前記ゴムを定量的に供給するゴム供給手段と、
前記薬品を定量的に供給する薬品供給手段と、
前記ゴム供給手段、薬品供給手段から同時に供給されるゴム、薬品を混練し、一次混練ゴムとして連続して押し出す一軸スクリュ式の第1のゴム押出機と、
前記一次混練ゴムをさらに混練して混練体を押し出す二軸テーパースクリュ式の第2のゴム押出機とを具えるとともに、
前記第2のゴム押出機は、そのテーパースクリュ軸の螺旋ピッチPを、このテーパースクリュ軸の大径側の直径dの1.1〜1.5倍としたことを特徴とする混練体の製造装置。 A kneaded body manufacturing apparatus for manufacturing a kneaded body of rubber and chemicals,
Rubber supply means for quantitatively supplying the rubber;
A medicine supply means for quantitatively supplying the medicine;
The rubber supply means, the rubber supplied simultaneously from the chemical supply means, the first rubber extruder of the single screw type, which kneads the chemical and continuously extrudes it as the primary kneaded rubber;
And further comprising a biaxial taper screw type second rubber extruder for further kneading the primary kneaded rubber and extruding the kneaded body,
In the second rubber extruder, the helical pitch P of the taper screw shaft is 1.1 to 1.5 times the diameter d on the large diameter side of the taper screw shaft. apparatus.
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