JP2008207472A

JP2008207472A - ゴム混練・成型システム及びゴム混練・成型方法

Info

Publication number: JP2008207472A
Application number: JP2007046841A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kawasaki; 泰川崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】ゴムの混練及び成型を行う場合に、混練されたゴムの保管を不要にし、かつ熱エネルギーの無駄をなくす。
【解決手段】バンバリーミキサー１から排出された混練済のゴムＧ１は二軸押出機２のホッパー２１に投入される。二軸押出機２は、投入されたゴムＧ１を押し出す。押し出されたゴムは、ストレーナ３を通ることで異物が除去され、ギアポンプ４により定量で押出ヘッド５へ送られ、リボン状に成型されたゴムＧ２が押し出される。バンバリーミキサー１で混練する工程から押出ヘッド５より押し出す工程までを連続して行うので、混練されたゴムの保管は不要である。また、ゴムの成型時の熱入れが不要であるため、熱エネルギーの無駄がなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴムの混練から成型まで連続して行うゴム混練・成型システム及びゴム混練・成型方法に関する。

タイヤトレッドなどのゴムの押出成型品を製造する工程には、素練りを終了した原料ゴムにカーボンブラック、加硫剤、オイルなどを添加して混練する混練工程と、混練されたゴムを押出成型する押出成型工程とがある。

混練工程の一般的な手順では、第１工程として、原料ゴムと、加硫剤を除く配合剤とをバンバリーミキサーで混練するノンプロ練りを行い、次いで第２工程として、ノンプロ練りされたゴムを上記のバンバリーミキサーから排出して十分に冷却した後に、バンバリーミキサーに供給し、加硫剤を含む配合剤を添加してさらに混練するプロ練りを行っている。ここで、ノンプロ練りはカーボンブラックなどの分散を十分に行うことを目的とするものであるため、１４０〜１６０℃程度の温度で実行する。一方、プロ練りは主に加硫剤等の分散を十分に行うことを目的とするものであるため、ゴムの加硫が生じる温度（約１４０℃）よりも低い温度で実行する。

プロ練りされたゴム部材はスラブ状のシートに成型され、防着（ダスティング）処理の後に乾燥・冷却して保管する。押出成型工程では、保管されたスラブ状のシートをコールドフィード押出機に供給して熱入れし、その先端の口金から押し出して成型するか、又はヒートアップローラなどで熱入れしてホットフィード押出機に供給し、その先端の口金から押出して成型する。

しかしながら、従来の工程では、混練後のゴムの防着のため、ゴム物性確保に必要のないダスティング処理を施す必要がある。また、混練後のゴムのダスティング及び乾燥・冷却の設備並びに保管スペースを確保する必要がある。さらに、保管時間のバラツキによりゴム物性のバラツキが発生するという問題がある。また、常温まで冷却され、保管されていたゴムを成型時に熱入れするため、熱エネルギーを無駄にしているという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ゴムの混練及び成型を行う場合に、混練されたゴムの保管を不要にし、かつ熱エネルギーの無駄をなくすことである。

請求項１の発明は、ゴムを混練するゴム混練装置と、該ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出成型装置とからなるゴム混練・成型システムである。
請求項２の発明は、請求項１記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記ゴム押出成型装置は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に接続されたギアポンプと、該ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記ゴム押出成型装置は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結され、前記ゴム混練装置から排出されたゴムをシート状に成型するシート状ゴム成型手段と、該シート状ゴム成型手段で成型されたシート状ゴムを搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送されたシート状ゴムが供給されるとともに、該シート状ゴムを成型して押し出す押出成型手段とからなることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記シート状ゴム成型手段は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたロールであることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記シート状ゴム成型手段は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に配置されたロールとからなること特徴とする。
請求項６の発明は、請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記押出成型手段は、ゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に接続されたギアポンプと、該ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記押出成型手段は、搬送機能付ギアポンプと、該搬送機能付ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、前記搬送手段により搬送されているシート状ゴムの一部をサンプルとして採取するサンプル採取手段を有することを特徴とする。
請求項９の発明は、ゴムを混練するゴム混練工程と、該ゴム混練工程で混練されたゴムを成型して押し出す押出成型工程とを有し、前記ゴム混練工程から押出成型工程まで連続して行うことを特徴とするゴム混練・成型方法である。
請求項１０の発明は、請求項９記載のゴム混練・成型方法において、混練されたゴムをシート状に成型するシート状ゴム成型工程を有し、前記押出成型工程は、該シート状ゴム成型工程で成型されたシート状ゴムを成型して押し出すことを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１０記載のゴム混練・成型方法において、前記シート状ゴムの一部をサンプルとして採取するサンプル採取工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、ゴムの混練から押出成型までを連続して行うので、混練されたゴムの保管が不要になり、かつ熱エネルギーの無駄がなくなる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
［１］第１の実施形態
図１に示すように、本発明の第１の実施形態のゴム混練・成型システムは、バンバリーミキサー１と、バンバリーミキサー１のゴム排出口（図示せず）の下に配置された二軸押出機２と、二軸押出機２の出口に接続されたストレーナ３と、ストレーナ３の出口に接続されたギアポンプ４と、ギアポンプ４の出口に接続された押出ヘッド５とからなる。つまり、本実施形態のゴム混練・成型システムでは、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結されている。ここで、ストレーナ３とギアポンプ４の配置を反対にしてもよい。

バンバリーミキサー１は、ゴムのプロ練りを行い、ゴム排出口からプロ練り済のゴムＧ１を排出し、二軸押出機２のホッパー２１に落下させる。二軸押出機２は、投入されたゴムＧ１を二軸スクリュー２２により前方（図の右方）へ押し出す。二軸押出機２から押し出されたゴムは、ストレーナ３内のスクリーン３１を通ることで異物が除去され、ギアポンプ４内に送り込まれる。ギアポンプ４内に送り込まれたゴムは、ギア４１の働きにより定量で押出ヘッド５へ送られ、その出口（口金）から、任意の断面積、断面形状に成型されたゴムＧ２が排出される。

このように、本実施形態のゴム混練・成型システムによれば、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結し、バンバリーミキサー１で混練する工程から押出ヘッド５より押し出す工程までを連続して行うので、混練したゴムＧ１にダスティング処理を行った後に保管する工程は不要となる。このため、混練したゴムＧ１のダスティング及び乾燥・冷却の設備並びに保管スペースは不要である。また、保管時間のバラツキによりゴム物性のバラツキの発生の問題もなくなる。さらに、保管されていたゴムの成型時の熱入れも不要であるため、熱エネルギーの無駄がなくなる。

［２］第２の実施形態
図２は本発明の第２の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。この図において、図１と同一又は対応する構成要素には図１と同じ符号を付した。

本実施形態のゴム混練・成型システムは、バンバリーミキサー１と、バンバリーミキサー１のゴム排出口（図示せず）の下に配置された一対のシートロール１１と、一端がシートロール１１の下に配置されたベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２の他端側に配置されたフィードロール付ギアポンプ１３と、フィードロール付ギアポンプ１３の出口に接続されたストレーナ３と、ストレーナ３の出口に接続された押出ヘッド５と、ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部を評価用サンプルとして採取するサンプル採取装置１４とからなる。本実施形態のゴム混練・成型システムも、第１の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結されている。

バンバリーミキサー１は、ゴムのプロ練りを行い、ゴム排出口からプロ練り済のゴムＧ１を排出し、一対のシートロール１１の接触部に落下させる。シートロール１１はゴムＧ１を圧延してシート状ゴムＧ３とし、ベルトコンベア１２の一端（図の左端）に載せる。ベルトコンベア１２は、シート状ゴムＧ３を他端（図の右端）へ搬送する。シート状ゴムＧ３は、ベルトコンベア１２の他端からフィードロール付ギアポンプ１３内に供給され、フィードロール１３２の働きにより前方（図の右方）へ搬送され、ギア１３１の働きにより定量で前方のストレーナ３へ送出される。そして、ストレーナ３内のスクリーン３１を通ることで異物が除去されて、押出ヘッド５へ送られ、その出口（口金）から、任意の断面積、断面形状に成型されたゴムＧ２が排出される。

ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部は、混練されたゴムＧ１のバッチ毎の評価用サンプルとしてサンプル採取装置１４により採取される。この評価用サンプルは、配合剤の有無或いは分散不良を検出するため、少量のサンプルを全バッチから採取し、加硫試験機による加硫カーブ、比重などの検査に用いる。ここで、サンプル採取装置１４は、例えば特開平５−３０６９７５号公報に記載のものを使用できるが、人手により採取してもよい。

このように、本実施形態のゴム混練・成型システムによれば、第１の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結し、バンバリーミキサー１で混練する工程から押出ヘッド５より押し出す工程までを連続して行うので、第１の実施形態と同じ効果が得られる。

それに加えて、本実施形態では、ゴムＧ１が常温のシートロール１１に接触することで冷却されるとともに、シートロール１１により圧延されてシート状ゴムとされることでゴムの表面積が広くなり、外気に冷却される度合いが高まる。このため、第１の実施形態と比べ、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度が同じであれば、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は低くなる。

実際に測定したところ、第１の実施形態では、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度を１０５℃にした場合、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は１２０℃であり、１５℃上昇していた。この温度上昇は、ストレーナ３及びギアポンプ４内を通るときに、スクリーン３１との摩擦による発熱、ギア４１による剪断発熱などによるものである。これに対し、本実施形態では、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度を１０５℃にした場合、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は１１２℃であり、７℃低下していた。このことは、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度を同じにする場合、第１の実施形態に比べ、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度を７℃高くできることを意味する。このため、十分な時間をかけ、十分な練り回転数で混練できることになり、薬品の分散不良、ゴム粘度低下を防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、ゴムＧ１を圧延してシート状ゴムＧ３に成型しているため、評価用サンプルを採取することができる。

［３］第３の実施形態
図３は本発明の第３の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。この図において、図１、図２と同一又は対応する構成要素には図１、図２と同じ符号を付した。

本実施形態のゴム混練・成型システムは、バンバリーミキサー１と、バンバリーミキサー１のゴム排出口（図示せず）の下に配置された一対のシートロール１１と、一端がシートロール１１の下に配置されたベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２の他端側に配置された二軸押出機２と、二軸押出機２の出口に接続されたストレーナ３と、ストレーナ３の出口に接続されたギアポンプ４と、ギアポンプ４の出口に接続された押出ヘッド５と、ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部を評価用サンプルとして採取するサンプル採取装置１４とからなる。つまり、本実施形態は、第２の実施形態におけるフィードロール付ギアポンプ１３に代えて、二軸押出機２及びギアポンプ４を設けたものとも言えるし、第１の実施形態におけるバンバリーミキサー１と、二軸押出機２との間にシートロール１１及びベルトコンベア１２を付加し、かつサンプル採取装置１４を付加したものとも言える。また、本実施形態のゴム混練・成型システムも、第１及び第２の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結されている。

バンバリーミキサー１は、ゴムのプロ練りを行い、ゴム排出口からプロ練り済のゴムＧ１を排出し、一対のシートロール１１の接触部に落下させる。シートロール１１はゴムＧ１を圧延してシート状ゴムＧ３とし、ベルトコンベア１２の一端（図の左端）に載せる。ベルトコンベア１２は、シート状ゴムＧ３を他端（図の右端）へ搬送する。シート状ゴムＧ３は、ベルトコンベア１２の他端から二軸押出機２のホッパー２１に投入される。二軸押出機２は、投入されたゴムＧ１を二軸スクリュー２２により前方（図の右方）へ押し出す。二軸押出機２から押し出されたゴムは、ストレーナ３内のスクリーン３１を通ることで異物が除去され、ギアポンプ４内に送り込まれる。ギアポンプ４内に送り込まれたゴムは、ギア４１の働きにより定量で押出ヘッド５へ送られ、その出口（口金）から、任意の断面積、断面形状に成型されたゴムＧ２が排出される。

ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部は、第２の実施形態と同様、混練されたゴムＧ１のバッチ毎の評価用サンプルとしてサンプル採取装置１４により採取される。

このように、本実施形態のゴム混練・成型システムによれば、第１及び第２の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結し、バンバリーミキサー１で混練する工程から押出ヘッド５より押し出す工程までを連続して行うので、第１の実施形態と同じ効果が得られる。また、第２の実施形態と同様、混練後のゴムＧ１をシート状ゴムＧ３に成型するとともに、その一部を評価用サンプルとして採取しているので、第２の実施形態と同じ効果も得られる。

さらに、本実施形態では、シート状ゴムＧ３が二軸押出機２内を通る過程で冷却されるため、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度が同じであれば、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は第２の実施形態よりも低くなる。実際に測定したところ、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度を１０５℃にした場合、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は１０７℃であり、第２の実施形態よりもさらに７℃低下していた。従って、本実施形態によれば、バンバリーミキサー１内で第２の実施形態よりもさらに良い条件で混練を行うことができる。

［４］第４の実施形態
図４は本発明の第４の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。この図において、図１〜図３と同一又は対応する構成要素には図１〜図３と同じ符号を付した。

本実施形態のゴム混練・成型システムは、バンバリーミキサー１と、バンバリーミキサー１のゴム排出口（図示せず）の下に配置された二軸押出機２と、二軸押出機２の出口に配置されたシーティング用カレンダロール１５と、一端がシーティング用カレンダロール１５のゴム排出側に配置されたベルトコンベア１２と、ベルトコンベア１２の他端側に配置されたフィードロール付ギアポンプ１３と、フィードロール付ギアポンプ１３の出口に接続されたストレーナ３と、ストレーナ３の出口に接続された押出ヘッド５と、ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部を評価用サンプルとして採取するサンプル採取装置１４とからなる。また、本実施形態のゴム混練・成型システムも、第１乃至第３の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結されている。

バンバリーミキサー１は、ゴムのプロ練りを行い、ゴム排出口からプロ練り済のゴムＧ１を排出し、二軸押出機２のホッパー２１に落下させる。二軸押出機２は、投入されたゴムＧ１を二軸スクリュー２２により前方（図の右方）へ押し出す。二軸押出機２から押し出されたゴムは、シーティング用カレンダロール１５により圧延され、シート状ゴムＧ３に成型される。シート状ゴムＧ３は、ベルトコンベア１２の一端（図の左端）に載せられ、他端（図の右端）へ搬送される。ベルトコンベア１２により搬送されたシート状ゴムＧ３は、フィードロール付ギアポンプ１３内に供給され、フィードロール１３２の働きにより前方（図の右方）へ搬送され、ギア１３１の働きにより定量で前方のストレーナ３へ送出される。そして、ストレーナ３内のスクリーン３１を通ることで異物が除去されて、押出ヘッド５へ送られ、その出口（口金）から、任意の断面積、断面形状に成型されたゴムＧ２が排出される。

ベルトコンベア１２により搬送されているシート状ゴムＧ３の一部は、第２及び第３の実施形態と同様、混練されたゴムＧ１のバッチ毎の評価用サンプルとしてサンプル採取装置１４により採取される。

このように、本実施形態のゴム混練・成型システムによれば、第１乃至第３の実施形態と同様、バンバリーミキサー１から押出ヘッド５まで直結し、バンバリーミキサー１で混練する工程から押出ヘッド５より押し出す工程までを連続して行うので、第１の実施形態と同じ効果が得られる。また、第２及び第３の実施形態と同様、混練後のゴムＧ１をシート状ゴムＧ３に成型するとともに、その一部を評価用サンプルとして採取しているので、第２及び第３の実施形態と同じ効果も得られる。さらに、第３の実施形態と同様、二軸押出機２を通しているので、第３の実施形態と同様の冷却効果が得られる。実際に測定したところ、バンバリーミキサー１の出口におけるゴムＧ１の内部温度を１０５℃にした場合、押出ヘッド５の出口におけるゴムＧ２の内部温度は１０６℃であり、第３の実施形態より１℃低かった。

本発明の第１の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。本発明の第２の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。本発明の第３の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。本発明の第４の実施形態のゴム混練・成型システムの構成を示す図である。

符号の説明

１・・・バンバリーミキサー、２・・・二軸押出機、４・・・ギアポンプ、５・・・押出ヘッド、１１・・・シーティングロール、１２・・・ベルトコンベア、１３・・・フィードロール付ギアポンプ、１４・・サンプル採取装置、１５・・・シーティング用カレンダロール。

Claims

ゴムを混練するゴム混練装置と、該ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出成型装置とからなるゴム混練・成型システム。
請求項１記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記ゴム押出成型装置は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に接続されたギアポンプと、該ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項１記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記ゴム押出成型装置は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結され、前記ゴム混練装置から排出されたゴムをシート状に成型するシート状ゴム成型手段と、該シート状ゴム成型手段で成型されたシート状ゴムを搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送されたシート状ゴムが供給されるとともに、該シート状ゴムを成型して押し出す押出成型手段とからなることを特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記シート状ゴム成型手段は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたロールであることを特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記シート状ゴム成型手段は、前記ゴム混練装置のゴム排出口に直結されたゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に配置されたロールとからなること特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記押出成型手段は、ゴム押出機と、該ゴム押出機の出口に接続されたギアポンプと、該ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記押出成型手段は、搬送機能付ギアポンプと、該搬送機能付ギアポンプの出口に接続された押出ヘッドとからなることを特徴とするゴム混練・成型システム。
請求項３記載のゴム混練・成型システムにおいて、
前記搬送手段により搬送されているシート状ゴムの一部をサンプルとして採取するサンプル採取手段を有することを特徴とするゴム混練・成型システム。
ゴムを混練するゴム混練工程と、該ゴム混練工程で混練されたゴムを成型して押し出す押出成型工程とを有し、前記ゴム混練工程から押出成型工程まで連続して行うことを特徴とするゴム混練・成型方法。
請求項９記載のゴム混練・成型方法において、
混練されたゴムをシート状に成型するシート状ゴム成型工程を有し、前記押出成型工程は、該シート状ゴム成型工程で成型されたシート状ゴムを成型して押し出すことを特徴とするゴム混練・成型方法。
請求項１０記載のゴム混練・成型方法において、
前記シート状ゴムの一部をサンプルとして採取するサンプル採取工程を有することを特徴とするゴム混練・成型方法。