JP2006205583A - Rubber kneading equipment and rubber kneading method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム混練設備及びゴム混練方法に関し、さらに詳しくは、加硫剤マスターバッチのゴムコンパウンドへの取り込み性と分散性を改善し、混練作業効率を向上することを可能にしたゴム混練設備及びゴム混練方法に関する。 The present invention relates to a rubber kneading facility and a rubber kneading method, and more particularly, a rubber kneading facility that improves the incorporation and dispersibility of a vulcanizing agent master batch into a rubber compound and improves the kneading work efficiency. And a rubber kneading method.
従来より、主要成分を含むゴムコンパウンドに加硫剤マスターバッチを混練するにあたって、所定量のゴムコンパウンドを一対のロール上で混練し、これに所定量の加硫剤マスターバッチを投入して分散させることが行われている(例えば、特許文献1参照)。この場合、加硫剤マスターバッチは適当な大きさに裁断され、計量され、ロール上で混練されているゴムコンパウンド中に塊のまま投入されるのが一般的である。 Conventionally, when a vulcanizing agent master batch is kneaded with a rubber compound containing a main component, a predetermined amount of the rubber compound is kneaded on a pair of rolls, and a predetermined amount of the vulcanizing agent master batch is added and dispersed therein. (For example, refer to Patent Document 1). In this case, the vulcanizing agent master batch is generally cut into an appropriate size, weighed, and put into a lump in a rubber compound kneaded on a roll.
しかしながら、加硫剤マスターバッチを塊のまま投入した場合、ゴムコンパウンド中に加硫剤マスターバッチを均一に分散させるまでに多大な時間を要し、混練作業効率が悪いという問題がある。また、加硫剤マスターバッチを塊のまま投入した場合、加硫剤マスターバッチがゴムコンパウンド上から溢れ落ち、その結果、加硫剤マスターバッチが計量通り投入されなかったり、ゴムコンパウンドを循環させるためのコンベヤが汚れるなどの不都合を生じている。
本発明の目的は、加硫剤マスターバッチのゴムコンパウンドへの取り込み性と分散性を改善し、混練作業効率を向上することを可能にしたゴム混練設備及びゴム混練方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rubber kneading equipment and a rubber kneading method that improve the incorporation and dispersibility of a vulcanizing agent master batch into a rubber compound and improve the kneading work efficiency.
上記目的を達成するための本発明のゴム混練設備は、ゴムコンパウンドを混練する一対のロールと、前記ゴムコンパウンドに対して加硫剤マスターバッチを供給するプランジャー押出機と、該プランジャー押出機に前記加硫剤マスターバッチを充填する連続押出機とを備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the rubber kneading equipment of the present invention comprises a pair of rolls for kneading a rubber compound, a plunger extruder for supplying a vulcanizer master batch to the rubber compound, and the plunger extruder. And a continuous extruder for filling the vulcanizing agent master batch.
また、上記目的を達成するための本発明のゴム混練方法は、ゴムコンパウンドを混練する一対のロールと、前記ゴムコンパウンドに対して加硫剤マスターバッチを供給するプランジャー押出機と、該プランジャー押出機に前記加硫剤マスターバッチを充填する連続押出機とを備えたゴム混練設備を用い、前記連続押出機から前記プランジャー押出機に前記加硫剤マスターバッチを充填し、前記プランジャー押出機から前記ゴムコンパウンドに対して前記加硫剤マスターバッチを供給し、前記一対のロールにより前記ゴムコンパウンド中に前記加硫剤マスターバッチを混練することを特徴とするものである。 In addition, the rubber kneading method of the present invention for achieving the above object includes a pair of rolls for kneading a rubber compound, a plunger extruder for supplying a vulcanizing agent master batch to the rubber compound, and the plunger Using a rubber kneading equipment equipped with an extruder and a continuous extruder for filling the vulcanizer master batch, the plunger extruder is filled with the vulcanizer master batch from the continuous extruder, and the plunger extrusion The vulcanizing agent master batch is supplied from a machine to the rubber compound, and the vulcanizing agent master batch is kneaded into the rubber compound by the pair of rolls.
本発明では、ゴムコンパウンドを混練する一対のロールと、ゴムコンパウンドに対して加硫剤マスターバッチを供給するプランジャー押出機と、該プランジャー押出機に加硫剤マスターバッチを充填する連続押出機とを備えたゴム混練設備を用い、連続押出機からプランジャー押出機に加硫剤マスターバッチを充填し、プランジャー押出機からゴムコンパウンドに対して加硫剤マスターバッチを供給し、一対のロールによりゴムコンパウンド中に加硫剤マスターバッチを混練する。この場合、プランジャー押出機から一定量の加硫剤マスターバッチが混練により循環しているシート状のゴムコンパウンドに対して徐々に投入されるので、加硫剤マスターバッチのゴムコンパウンドへの分散性を改善し、混練作業効率を向上することができる。 In the present invention, a pair of rolls for kneading a rubber compound, a plunger extruder for supplying a vulcanizer master batch to the rubber compound, and a continuous extruder for filling the plunger extruder with a vulcanizer master batch Using a rubber kneading facility equipped with a vulcanizer master batch from a continuous extruder to a plunger extruder, a vulcanizer master batch is supplied to the rubber compound from the plunger extruder, and a pair of rolls Knead the vulcanizing agent masterbatch into the rubber compound. In this case, a certain amount of vulcanizing agent master batch is gradually added from the plunger extruder to the sheet-like rubber compound circulated by kneading, so the dispersibility of the vulcanizing agent master batch into the rubber compound is reduced. And kneading work efficiency can be improved.
しかも、加硫剤マスターバッチを混練に先駆けてプランジャー押出機に充填することにより、加硫剤マスターバッチが加温され、ゴムコンパウンドへの取り込み性が良くなるので、この点も混練作業効率の向上に寄与する。また、加硫剤マスターバッチのゴムコンパウンドへの取り込み性が良くなるため、加硫剤マスターバッチがゴムコンパウンド上から溢れ落ちるのを回避することができる。その結果、加硫剤マスターバッチの添加量を厳密に管理することが可能になり、更にはゴムコンパウンドを循環させるためのコンベヤの汚れを防止することが可能になる。 Moreover, by filling the vulcanizer masterbatch into the plunger extruder prior to kneading, the vulcanizer masterbatch is warmed and improved in the incorporation into the rubber compound. Contributes to improvement. Further, since the vulcanizing agent master batch can be easily incorporated into the rubber compound, the vulcanizing agent master batch can be prevented from overflowing from the rubber compound. As a result, it becomes possible to strictly control the amount of the vulcanizing agent master batch added, and to prevent the conveyor for circulating the rubber compound from being contaminated.
本発明において、プランジャー押出機を連続押出機に連結される第1のポジションと加硫剤マスターバッチを放出する第2のポジションとの間で移動自在に構成することが好ましい。そして、連続押出機からプランジャー押出機に加硫剤マスターバッチを充填した後、プランジャー押出機を前記連続押出機に連結される第1のポジションから加硫剤マスターバッチを放出する第2のポジションへ移動させることが好ましい。これにより、一対のロールとプランジャー押出機とを最適な構造で組み合わせることができる。 In the present invention, the plunger extruder is preferably configured to be movable between a first position connected to the continuous extruder and a second position for discharging the vulcanizing agent master batch. Then, after filling the plunger extruder with the vulcanizing agent master batch from the continuous extruder, the plunger extruder is discharged from the first position where the plunger extruder is connected to the continuous extruder. It is preferable to move to a position. Thereby, a pair of roll and a plunger extruder can be combined with an optimal structure.
また、加硫剤マスターバッチをゴムコンパウンド中に均一に分散させるために、プランジャー押出機のプランジャー速度は、以下のように制御することが好ましい。即ち、プランジャー押出機に充填された加硫剤マスターバッチの容量と予め設定された排出時間に基づいてプランジャー押出機からの加硫剤マスターバッチの排出速度を演算し、該加硫剤マスターバッチの排出速度に基づいてプランジャー押出機のプランジャー速度を制御すると良い。特に、ゴムコンパウンドの容量、ロールのガイド間隔、ロールのギャップ量及びロールの表面速度に基づいてゴムコンパウンドの循環時間を演算し、加硫剤マスターバッチの排出時間を循環時間の整数倍に設定すると良い。 Moreover, in order to disperse | distribute a vulcanizing agent masterbatch uniformly in a rubber compound, it is preferable to control the plunger speed | velocity of a plunger extruder as follows. That is, the discharge rate of the vulcanizer masterbatch from the plunger extruder is calculated based on the volume of the vulcanizer masterbatch filled in the plunger extruder and a preset discharge time, and the vulcanizer master is calculated. The plunger speed of the plunger extruder may be controlled based on the batch discharge speed. In particular, the rubber compound circulation time is calculated based on the rubber compound capacity, roll guide interval, roll gap amount and roll surface speed, and the discharge time of the vulcanizer master batch is set to an integral multiple of the circulation time. good.
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態からなるゴム混練設備を示すものである。図1に示すように、このゴム混練設備は、ゴムコンパウンドRを混練する一対のロール1,2と、ゴムコンパウンドRに対して加硫剤マスターバッチAを供給するプランジャー押出機3と、プランジャー押出機3に加硫剤マスターバッチAを充填する連続押出機4とを備えている。ゴムコンパウンドRは、加硫剤を除いて、カーボンブラック等の充填剤をゴム成分に添加した配合物である。一方、加硫剤マスターバッチAは、加硫剤をゴム成分に添加した配合物である。
FIG. 1 shows a rubber kneading facility according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the rubber kneading equipment includes a pair of
一対のロール1,2は回転軸が互いに平行となるように配設され、それぞれ不図示の駆動手段により回転駆動するように構成されている。ロール1,2間にはギャップが形成されている。そのため、ゴムコンパウンドRは剪断力を受けながらロール1,2間を通過する。なお、ロール1,2上にはロール軸方向の両端位置にそれぞれ不図示のガイドが設置され、これらガイドによってゴムコンパウンドRの流路(シート材の幅)が規定されている。
The pair of
一対のロール1,2の上方及び下方にはそれぞれ水平方向に延長するコンベヤ5,6が配設されている。ゴムコンパウンドRは上側のコンベヤ5からロール1,2上に落下し、ロール1,2間を通過して下側のコンベヤ6上に落下し、再びコンベヤ5上に戻って連続的に循環するようになっている。
プランジャー押出機3は、連続押出機4に連結される第1のポジションと加硫剤マスターバッチAを放出する第2のポジションとの間で移動自在に構成されている。このプランジャー押出機3は、シリンダ31と該シリンダ31内を軸方向に移動するプランジャー32とを有し、シリンダ31内に充填された加硫剤マスターバッチAをプランジャー32によって押し出すように構成されている。プランジャー押出機3の第2のポジションは、ゴムコンパウンドRからなるシート材の近傍に設定されているが、その下流側には圧着ロール7が配設されている。圧着ロール7は、加硫剤マスターバッチAをゴムコンパウンドRに圧着させる役割を果たす。
The
連続押出機4は、例えば、2軸押出機である。この連続押出機4は、第1のポジションに移動したプランジャー押出機3に加硫剤マスターバッチAを充填するものである。プランジャー押出機3に加硫剤マスターバッチAを充填する場合、プランジャー32のシリンダ31内での軸方向の移動量に基づいてプランジャー押出機3に充填された加硫剤マスターバッチAの容量を測定することが可能である。
The continuous extruder 4 is, for example, a twin screw extruder. This continuous extruder 4 fills the vulcanizer masterbatch A into the
制御装置8は、プランジャー押出機3のプランジャー速度を制御するものである。この制御装置8では、ゴムコンパウンドRの容量Vc(リットル)、ロールのガイド間隔L(mm)、ロールのギャップ量H(mm)及びロールの表面速度U(m/分)に基づいてゴムコンパウンドRの循環時間T0(分)を演算し、加硫剤マスターバッチAの排出時間T(分)を循環時間T0の整数倍に設定する。好ましくは、T=T0とする。ここで、ゴムコンパウンドRの循環時間T0は、下記(1)式にて表される。
T0=Vc/(L×H×U)×103 ・・・(1)
The control device 8 controls the plunger speed of the
T0 = Vc / (L × H × U) × 10 3 (1)
例えば、ゴムコンパウンドRの容量Vcが200リットルであり、ロールのガイド間隔Lが2000mmであり、ロールのギャップ量Hが4mmであり、ロールの表面速度Uが30m/分であるとき、(1)式より、ゴムコンパウンドの循環時間T0は0.83分となるので、加硫剤マスターバッチの排出時間Tは0.83分に設定すると良い。 For example, when the capacity Vc of the rubber compound R is 200 liters, the guide distance L between the rolls is 2000 mm, the gap amount H between the rolls is 4 mm, and the surface speed U of the roll is 30 m / min, (1) From the equation, since the rubber compound circulation time T0 is 0.83 minutes, the discharge time T of the vulcanizing agent master batch is preferably set to 0.83 minutes.
更に、制御装置8は、プランジャー押出機3に充填された加硫剤マスターバッチAの容量と上述の如く設定された排出時間Tに基づいてプランジャー押出機3からの加硫剤マスターバッチAの排出速度(リットル/分)を演算し、該加硫剤マスターバッチの排出速度に基づいてプランジャー押出機3のプランジャー速度(mm/分)を制御する。つまり、加硫剤マスターバッチAの排出速度は加硫剤マスターバッチAの容量を排出時間Tで除した値であり、それをプランジャー32の断面積で除した値がプランジャー速度である。
Further, the controller 8 controls the vulcanizing agent master batch A from the
次に、上述したゴム混練装置を用いたゴム混練方法について説明する。先ず、一対のロール1,2上にゴムコンパウンドRを投入し、ゴムコンパウンドRを回転するロール1,2間で剪断力を与えながら混練し、ロール1,2間のギャップを通過したゴムコンパウンドRのシート材をコンベヤ5,6等を介してローラ2の周囲に循環させる。一方、連続押出機4からプランジャー押出機3に一定量の加硫剤マスターバッチAを充填した後、プランジャー押出機3を連続押出機4に連結される第1のポジションから加硫剤マスターバッチAを放出する第2のポジションへ移動させる。そして、プランジャー押出機3からゴムコンパウンドRに対して加硫剤マスターバッチAを供給し、一対のロール1,2によりゴムコンパウンドR中に加硫剤マスターバッチAを混練する。
Next, a rubber kneading method using the above-described rubber kneading apparatus will be described. First, a rubber compound R is put on a pair of
このようなゴム混練方法によれば、プランジャー押出機3から一定量の加硫剤マスターバッチAがシート状のゴムコンパウンドRに対して徐々に投入されるので、加硫剤マスターバッチAのゴムコンパウンドRへの分散性を改善し、混練作業効率を向上することができる。つまり、特定の分散性を求めるのであれば混練時間を短縮することが可能になり、特定の混練時間を維持するのであれば分散性を向上することが可能になる。しかも、加硫剤マスターバッチAを混練に先駆けてプランジャー押出機3に充填した場合、加硫剤マスターバッチAが加温され、ゴムコンパウンドRへの取り込み性が良くなるので、この点も混練作業効率の向上に寄与する。
According to such a rubber kneading method, since a predetermined amount of the vulcanizing agent master batch A is gradually fed from the
上述のゴム混練方法においては、プランジャー押出機3のプランジャー速度を適切に制御し、加硫剤マスターバッチAの分散を促進することが望まれる。そこで、上記(1)式に基づいてゴムコンパウンドRの循環時間T0を演算し、加硫剤マスターバッチAの排出時間Tを循環時間T0の整数倍に設定する。そして、プランジャー押出機3に充填された加硫剤マスターバッチAの容量と上述の如く設定された排出時間Tに基づいてプランジャー押出機3からの加硫剤マスターバッチAの排出速度を演算し、該加硫剤マスターバッチの排出速度に基づいてプランジャー押出機3のプランジャー速度を制御する。勿論、加硫剤マスターバッチAの排出速度及びプランジャー押出機3のプランジャー速度はいずれも一定であることが望ましい。
In the rubber kneading method described above, it is desirable to appropriately control the plunger speed of the
このようにしてプランジャー押出機3のプランジャー速度を制御した場合、循環路を周回するゴムコンパウンドRに対して加硫剤マスターバッチAを均等に排出し、混練作業効率をより一層向上することができる。
When the plunger speed of the
上述したゴム混練方法では、加硫剤マスターバッチAの放出に際してプランジャー押出機3の位置を固定しても良く、或いは、プランジャー押出機3をゴムコンパウンドRからなるシート材の幅方向に往復移動させても良い。プランジャー押出機3の位置を固定した場合、図2に示すように、加硫剤マスターバッチAはゴムコンパウンドRからなるシート材の循環方向に沿って直線状に供給されることになる。一方、プランジャー押出機3を往復移動させた場合、図3に示すように、加硫剤マスターバッチAはゴムコンパウンドRからなるシート材の幅方向に振幅しながら循環方向に沿ってジグザグ状に供給されることになる。前者よりも後者の方が分散性の点で有利である。
In the rubber kneading method described above, the position of the
ゴムコンパウンドに加硫剤マスターバッチを混練するにあたって、加硫剤マスターバッチの投入方法を種々異ならせた。実施例1では、図1のゴム混練設備を用い、図2に示すように、加硫剤マスターバッチをゴムコンパウンドからなるシート材の循環方向に沿って直線状に供給した。実施例2では、図1のゴム混練設備を用い、図3に示すように、加硫剤マスターバッチをゴムコンパウンドからなるシート材の循環方向に沿ってジグザグ状に供給した。従来例では、図4に示すように、一対のロールを用いて混練されているゴムコンパウンドに対してブロック状の加硫剤マスターバッチを供給した。 In kneading the vulcanizing agent masterbatch with the rubber compound, the method of charging the vulcanizing agent masterbatch was varied. In Example 1, the rubber kneading equipment of FIG. 1 was used, and as shown in FIG. 2, the vulcanizing agent master batch was linearly supplied along the circulation direction of the sheet material made of rubber compound. In Example 2, the rubber kneading equipment shown in FIG. 1 was used, and as shown in FIG. 3, the vulcanizing agent master batch was supplied in a zigzag shape along the circulation direction of the sheet material made of rubber compound. In the conventional example, as shown in FIG. 4, a block-shaped vulcanizing agent master batch was supplied to a rubber compound kneaded using a pair of rolls.
これら実施例1〜2及び従来例のゴム混練方法について、加硫剤マスターバッチの分散性の指標として、JIS K6300−2に基づきダイ加硫試験機を用いて最大トルクを測定し、その変動係数を求めた。その結果を図5に示す。変動係数は、バッチから10個のサンプルを採取し、これらサンプルから測定される最大トルクの標準偏差と平均値を求め、標準偏差を平均値で除して100倍した値である。変動係数が小さいほど加硫剤マスターバッチの分散性が良好であることを意味する。 For the rubber kneading methods of Examples 1 and 2 and the conventional example, the maximum torque was measured using a die vulcanization tester based on JIS K6300-2 as an index of dispersibility of the vulcanizing agent master batch, and the coefficient of variation was measured. Asked. The result is shown in FIG. The coefficient of variation is a value obtained by taking 10 samples from a batch, obtaining a standard deviation and an average value of the maximum torque measured from these samples, and dividing the standard deviation by the average value and multiplying by 100. The smaller the variation coefficient, the better the dispersibility of the vulcanizing agent master batch.
図5に示すように、混練時間の経過と共に最大トルクの変動係数が減少するが、いずれのタイミングにおいても実施例1〜2の分散性は従来例よりも良好であることが判る。 As shown in FIG. 5, the coefficient of variation of the maximum torque decreases with the lapse of the kneading time, but it can be seen that the dispersibility of Examples 1 and 2 is better than that of the conventional example at any timing.
1,2 ロール
3 プランジャー押出機
4 連続押出機
5,6 コンベヤ
7 圧着ロール
8 制御装置
1, 2
Claims (8)
The rubber compound circulation time is calculated based on the rubber compound capacity, the guide distance of the roll, the gap amount of the roll, and the surface speed of the roll, and the discharge time of the vulcanizing agent master batch is calculated based on the circulation time. The rubber kneading method according to claim 7, wherein the rubber kneading method is set to an integral multiple.
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