JP2006116726A - ゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置 - Google Patents

ゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】混練り時間と練り返しシステムラインで混練りする時間とを同期させることにより、最終目標のゴム製品を効率良く生産することが出来るゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置の提供。
【解決手段】混練りロール３の排出部には、混練りされたシート状の混練り材料Ｗを受け取り、次工程に搬送する供給コンベヤー４が設置してあり、この供給コンベヤー４の排出側には、カッター装置４ａ，計量コンベヤー４ｂを介して複数台の練り返し装置６ａ，６ｂを直列に連結した練り返しシステムライン５が接続されている。練り返しシステムライン５の練り返し装置６ａ，６ｂは、それぞれ混練り材料Ｗの混練り中に、最終目標品質の半製品ゴム材料となるようにゴム粘度を制御する冷却手段７を備えると共に、シーティングロール８，練り返しコンベヤー９，受渡しコンベヤー１０等により構成されて直列に配設されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置にかかわり、更に詳しくは混練り機での混練り時間に対応させて練り返しシステムラインで混練り材料の材料粘度を測定しながら目標粘度となるように繰り返し混練し、この混練りした材料を最終混練り装置に供給して加硫系配合薬品と共に所定の時間内で混練り作業を行うゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置に関するものである。
従来、タイヤ等のゴム製品の材料として使用するゴム材料は、天然ゴム等の原料ゴムとカーボン，加硫剤以外の配合薬品とをバンバリーミキサーと呼称される密閉型混練り機に所定量投入して混練りし、原料ゴムとカーボン，配合薬品とを均一に混合させると共に、可塑化（粘度低下）をさせる方法が行われている。
しかしながら、ゴム材料等の混練り中にゴム材料の摩擦や配合薬品類の発熱等により混練り材料が目標温度以上に上昇してしまい、混練り材料の上限温度の制約から目標とする可塑化を得るためには一定の温度に制御する必要がある。このため、混練りした混練り材料を一度混練り機から放出させて一定温度になるまで冷却した後に、混練り機に再度投入して混練り作業を繰り返し行う必要があった。
この結果、ゴム材料の生産性の低下と多大なエネルギーを必要とし、更に混練り機も複数台設置する必要があるため多大な設備費用とスペースが必要となっていた。
このような課題を解決するために、多台数のミキシングロールを直列に配設して混練りを行う混練り方法や、混練り装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
しかし、上記のような従来の混練り方法は、ゴム材料の配合によっては、最終目標の半製品ゴム材料を得るためには、少なくとも複数回以上の繰り返し混練りを行う必要があったり、また密閉型混練り機で混練りする時間と、材料粘度を目標粘度に混練りする時間とは特に対応させていないため、混練り材料の搬送工程において遊び時間が生じたり、待機時間が生じることがあり、生産性の向上を図ることが難しいと言う問題があった。
更に、従来の混練り方法では、混練り材料の温度等は考慮されていたが、目標粘度を与える温度に適正に制御する機能がなく、最終目標の半製品ゴム材料を得ることが難しいと言う問題があった。また従来の混練り装置は、原料ゴムと配合薬品との混練りと、加硫系配合薬品を投入して混練りを行う最終混練り装置とは分離されているために、中間冷却時間が一定せず、混練り材料を効率良く混練りさせることが出来ず、また生産性の向上を図ることが難しいと言う問題があった。
特開昭６３−５６４０７号公報 特許第２９３６３４８号公報
この発明はかかる従来の問題点に着目し、混練り機による混練り時間と練り返しシステムラインで混練りする時間とを同期させることにより、混練り材料を効率良く混練りさせて混練り材料の生産性を向上させると共に、最終目標の半製品ゴム材料を効率良く生産することが出来るゴム材料の混練り制御方法及びその制御装置を提供することを目的とするものである。
この発明は、上記目的を達成するため、この発明のゴム材料の混練り制御方法は、計量されたゴム材料と配合薬品とを混練り機に投入して一定時間混練りした後、この混練り材料を複数台の練り返し装置を直列に連結した練り返しシステムラインに供給し、この練り返しシステムラインの各練り返し装置で、前記混練り機による一定混練時間に対応し、かつ目標粘度となるように混練り材料の粘度を測定しながら繰り返し混練して順次下流側に向かって搬送し、この混練り終了後、中間搬送コンベヤーにより最終混練り装置に供給して加硫系配合薬品と共に前記一定時間に対応させて混練り作業を行い、半製品ゴムまでの混練り作業を連続的に行うことを要旨とするものである。
ここで、前記混練り材料を直列に連結した練り返し装置を通過する間に、冷却手段を介して混練り材料を目標粘度となるように混練り制御するものである。
また、この発明のゴム材料の混練り制御装置は、計量されたゴム材料と配合薬品とを混練りする混練り機に、供給コンベヤーを介して複数台の練り返し装置を直列に連結した練り返しシステムラインを接続し、前記複数台の練り返し装置に、混練り材料を一定時間内で目標粘度となるように混練りする冷却手段をそれぞれ設け、前記練り返しシステムラインの搬出側に、中間搬送コンベヤーを介して加硫系配合薬品の投入装置を備えた最終混練り装置を接続したことを要旨とするものである。
ここで、前記冷却手段が、材料温度測定装置、冷却装置、ロールギャップ調整機構であり、また前記練り返し装置は、冷却手段、シーティングロール，練り返しコンベヤー，受渡しコンベヤーを直列に配設し、混練り機から混練りされた材料を混練り機による混練り時間に対応して目標品質に到達させるように混練り制御するものである。
このように、この発明では、混練り機による混練り時間に対応させて練り返しシステムラインで混練りする混練り材料の粘度を測定しながら目標粘度となるように混練し、この混練りした材料を最終混練り装置に供給して加硫系配合薬品と共に、所定時間内で混練り作業を行うことにより目標とする品質の混練り半製品ゴム材料を効率良く生産することが出来るものである。
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).混練り機による混練り時間に対応させて練り返しシステムラインで混練りする混練り材料の粘度を測定しながら目標粘度となるように混練し、この混練りした材料を最終混練り装置に供給して加硫系配合薬品と共に、所定時間内で混練り作業を行うことにより目標とする品質の半製品ゴム材料を効率良く生産することが出来る。
(b).混練り機による混練り時間と、混練り材料を目標粘度に混練りする時間を対応させて制御するので、高い生産性を備えながら、効率良く最終目標品質の半製品ゴム材料を得ることが出来る。
(c).従来のような多大なエネルギーを必要とせずに、最終目標品質の半製品ゴム材料を効率良く生産することが出来る。
以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明のゴム材料の混練り制御方法を実施するための混練り制御装置全体の概略構成図、図２は図１の概略平面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視一部側面図、図４は図１のＢ−Ｂ矢視一部拡大側面図を示し、この混練り装置のバンバリーミキサーと呼称される密閉型の混練り機１の材料供給側には、天然ゴム等の原料ゴムとカーボン，硫黄剤以外の配合薬品を計量して供給する原料計量供給装置２（供給コンベヤー）が接続され、また原料ゴムとカーボン，配合薬品とを均一に混合させた混練り材料の排出側近傍には、ダンプロールと呼称される混練りロール３が配設されている。
前記混練りロール３の排出部には、混練りされたシート状の混練り材料Ｗを受け取り、次工程に搬送する供給コンベヤー４が設置してあり、この供給コンベヤー４の排出側には、カッター装置４ａ，計量コンベヤー４ｂを介して複数台（この実施形態では２台であるが、台数には限定されない）の練り返し装置６ａ，６ｂを直列に連結した練り返しシステムライン５が接続されている。
前記練り返しシステムライン５の練り返し装置６ａ，６ｂは、それぞれ混練り材料Ｗの混練り中に、最終目標品質の半製品ゴム材料となるようにゴム粘度を制御する冷却手段７を備えると共に、シーティングロール８，練り返しコンベヤー９，受渡しコンベヤー１０等により構成されて直列に配設されている。
前記冷却手段７としては、この実施形態では、赤外線温度計等の材料温度測定装置７ａ、冷却ロールや冷却エアー等の冷却装置７ｂ及びロールギャップ調整機構７ｃ等により構成され、材料温度測定装置７ａにより常時、混練り材料Ｗの材料温度を検出しながら図示しない制御装置を介して冷却装置７ｂの冷却量やロールギャップ調整機構７ｃのロールキャップ量を調整するように制御するものである。
即ち、混練りする混練り材料Ｗの粘度を制御するには、図４に示すように混練り材料Ｗを冷却装置７ｂにより冷却する他、ロールギャップ調整機構７ｃにより駆動ロール７ｘ，７ｙのギャップ（間隙）を調整して混練り材料Ｗに剪断変形を与えることが有効で在ることが知られており、この発明の実施形態では、上記のような材料温度測定装置７ａ、冷却装置７ｂ及びロールギャップ調整機構７ｃにより混練り材料Ｗの温度制御を行っている。
このようにして、混練り機１で一定時間混練りされた混練り材料Ｗを、練り返しシステムライン５の練り返し装置６ａ，６ｂを通して混練りする際、前記混練り機１の混練り時間に対応（少なくとも混練り時間以下）させて各練り返し装置６ａ及び６ｂにより混練りし、目標とする材料粘度となるように制御するものである。
混練り材料の粘度は、材料温度を上げるように制御すると粘度低下効率が低下し、材料温度を下げるように制御すれば粘度低下効率は高くなることから、この発明の実施形態では、材料粘度を測定しながら上記のような冷却手段７により順次材料温度を制御してハンドリングを容易にすると共に、最終製品の目標とする品質に到達させるように構成している。
次ぎに、前記練り返しシステムライン５の練り返し装置６ａ，６ｂの搬出側には、練り返し装置６ａ，６ｂと直交する向きに中間搬送コンベヤー１１が連結され、この中間搬送コンベヤー１１の搬出端側には、供給コンベヤー１２を介して加硫系配合薬品Ｑの投入装置１３を備えた最終混練り装置１４が接続されている。この最終混練り装置１４には、最終混練りロール１５と練り返しコンベヤー１６とで構成され、前記練り返しシステムライン５により目標品質とな混練り材料Ｗに対して一定比率の硫黄等の加硫系配合薬品Ｑを投入して均一に混合するまで混練りして放出させるものである。
なお、この最終混練り装置１４にも、上記のような赤外線温度計等の材料温度測定装置７ａ、冷却ロールや冷却エアー等の冷却装置７ｂ及びロールギャップ調整機構７ｃ等により構成される冷却手段７を設けることが望ましい。
前記最終混練り装置１４の放出部には、直交する向きに最終搬出コンベヤー１７が接続され、この最終搬出コンベヤー１７の搬出側には、シーティングロール１８，搬出コンベヤー１９，混練り製品のサンプリング装置２０及び冷却装置２１を介して製品ストック工程２２に接続されている。なお、この発明の実施形態では、最終製品のストックする前に混練り製品のサンプリングを行うことで、品質のチェックを確実に行っている。
次ぎに、上記のような混練り制御装置により、ゴム材料の混練り制御方法について説明する。
先ず、原料計量供給装置２により天然ゴム等の原料ゴムとカーボン，加硫剤以外の配合薬品を計量した後、計量された材料を混練り機１に投入して原料ゴムとカーボン，配合薬品とを均一に一定時間混合させる。
そして、混練りした材料は、混練りロール３により一定温度以下となるように混練りした後にシート状にして搬出し、このシート状の混練り材料Ｗを供給コンベヤー４で受け取り、カッター装置４ａ，計量コンベヤー４ｂを介して練り返しシステムライン５に直接供給する。
練り返しシステムライン５に供給された混練り材料Ｗは、上述したように混練り機１の混練り時間に対応（少なくとも混練り時間以下）させて各練り返し装置６ａ及び６ｂにより混練りし、目標とする材料粘度となるように制御するものである。即ち、練り返し装置６ａ，６ｂに設けた冷却手段７により上述したように混練り材料Ｗの粘度を測定しながら混練り機１の混練り時間に合わせて一定時間混練して温度制御を行い、シーティングロール８，練り返しコンベヤー９，受渡しコンベヤー１０等により混練り材料Ｗが所定の温度低下となるように順次混練り作業が繰り返し作業を行うものである。
例えば、この実施形態では、１台目の練り返し装置６ａと２台目の練り返し装置６ｂとでは、１０℃程度の温度差により低下させるものである。
このように、各練り返し装置６ａ及び６ｂで混練りする際に、その混練り時間を混練り機１の混練り時間に対応（少なくとも混練り時間以下）させることで、直列に配設した各練り返し装置６ａ及び６ｂで搬送する混練り材料が待機したり、搬送に詰まるようなことがなく効率良く目標とする粘度に混練して次工程へ搬出させることが出来る。
このようにして、最終製品目標とする品質到達前の状態にした混練り材料Ｗを、練り返し装置６ａ，６ｂと直交する向きに配設された中間搬送コンベヤー１１上に移載し、この中間搬送コンベヤー１１から供給コンベヤー１２を介して最終混練り装置１４に供給し、最終混練り装置１４では、混練り機１の混合重量と一定比率で計量された加硫系配合薬品Ｑと、練り返しシステムライン５により最適な状態に混練りされたゴム材料とを再度集約し、初期の混合重量と同一にした状態で温度制御及び粘度制御を行いながら最終製品の混練り作業を一定時間繰り返し行う。
そして、加硫系配合薬品Ｑを投入して均一に混合された最終製品の混練り材料Ｗａは、放出部に接続された最終搬出コンベヤー１７に排出され、この最終搬出コンベヤー１７により搬出された混練り材料Ｗａは、シーティングロール１８，搬出コンベヤー１９，混練り製品のサンプリング装置２０及び冷却装置２１を介して製品ストック工程２２に供給されてストックされるものである。
このように、この発明の実施形態では、混練り機１による混練り時間に対応させて練り返しシステムライン５で混練りする混練り材料Ｗの粘度を測定しながら目標粘度となるように混練し、この混練りした材料を最終混練り装置１４に供給して加硫系配合薬品Ｑと共に、所定時間内で混練り作業を行うことにより目標とする品質の混練りゴム材料を効率良く生産することが出来る。
またゴム材料と加硫剤を除く配合薬品との混練りから、加硫系配合薬品Ｑの投入して最終目標とする最終製品の混練り工程までの一連の工程を粘度を測定しながら温度制御を行いながら行うことが出来るので、高い生産性を備えながら、効率良く最終目標品質のゴム材料製品を得ることが出来るものである。
この発明のゴム材料の混練り方法を実施するための混練り装置全体の概略構成図である。 図１の概略平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視一部側面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視一部拡大側面図である。
符号の説明
１ 混練り機 ２ 原料計量供給装置
３ 混練りロール ４ 供給コンベヤー
４ａ カッター装置 ４ｂ 計量コンベヤー
５ 練り返しシステムライン
６ａ，６ｂ 練り返し装置
７ 冷却手段 ７ａ 材料温度測定装置
７ｂ 冷却装置 ７ｃ ロールギャップ調整機構
７ｘ，７ｙ 駆動ロール
８ シーティングロール ９ 練り返しコンベヤー
１０ 受渡しコンベヤー １１ 中間搬送コンベヤー
１２ 供給コンベヤー １３ 投入装置
１４ 最終混練り装置 １５ 最終混練りロール
１６ 練り返しコンベヤー １７ 最終搬出コンベヤー
１８ シーティングロール １９ 搬出コンベヤー
２０ サンプリング装置 ２１ 冷却装置
Ｗ 混練り材料 Ｗａ 最終混練り材料
Ｑ 加硫系配合薬品

Claims (5)

  1. 計量されたゴム材料と配合薬品とを混練り機に投入して一定時間混練りした後、この混練り材料を複数台の練り返し装置を直列に連結した練り返しシステムラインに供給し、この練り返しシステムラインの各練り返し装置で、前記混練り機による一定混練時間に対応し、かつ目標粘度となるように混練り材料の粘度を測定しながら繰り返し混練して順次下流側に向かって搬送し、この混練り終了後、中間搬送コンベヤーにより最終混練り装置に供給して加硫系配合薬品と共に前記一定時間に対応させて混練り作業を行い、最終製品までの混練り作業を連続的に行うゴム材料の混練り制御方法。
  2. 前記混練り材料を直列に連結した練り返し装置を通過する間に、冷却手段を介して混練り材料を目標粘度となるように混練り制御する請求項１に記載のゴム材料の混練り制御方法。
  3. 計量されたゴム材料と配合薬品とを混練りする混練り機に、供給コンベヤーを介して複数台の練り返し装置を直列に連結した練り返しシステムラインを接続し、前記複数台の練り返し装置に、混練り材料を一定時間内で目標粘度となるように混練りする冷却手段をそれぞれ設け、前記練り返しシステムラインの搬出側に、中間搬送コンベヤーを介して加硫系配合薬品の投入装置を備えた最終混練り装置を接続して成るゴム材料の混練り制御装置。
  4. 前記冷却手段が、材料温度測定装置、冷却装置、ロールギャップ調整機構である請求項３に記載のゴム材料の混練り制御装置。
  5. 前記練り返し装置は、冷却手段、シーティングロール，練り返しコンベヤー，受渡しコンベヤーを直列に配設し、混練り機から混練りされた材料を混練り機による混練り時間に対応して目標品質に到達させるように混練り制御する請求項２，３または４に記載のゴム材料の混練り制御装置。
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