JP2019116023A - ゴム押出装置及びゴム押出方法 - Google Patents

ゴム押出装置及びゴム押出方法 Download PDF

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坂本　雅之
Masayuki Sakamoto
雅之 坂本
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Abstract

【課題】混練されて押し出されるゴムの品質を向上し得るゴム押出装置及びゴム押出方法を提供する。【解決手段】未加硫のゴム材料Ｇを混練して押し出すためのゴム押出装置１である。ゴム材料Ｇを実質的に密閉された空間で混練するミキサー２と、ミキサー２で混練されたゴムＧａを受け取り、さらに混練して押し出すスクリュー１３を備えた押出機３とを含んでいる。押出機３には、押出機３内のガスを吸引するための脱気部１４が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、ミキサーと押出機とを用いて、未加硫のゴム材料を混練して押し出すためのゴム押出装置に関する。
未加硫のゴム材料を混練するゴム押出装置として、実質的に密閉された空間で混練するミキサーや、スクリュー軸により混練して押し出す押出機が知られている。ミキサーは、例えばバンバリーミキサー等が周知であり、ゴム材料を可塑化するとともに、添加剤の飛散を防止し、かつ、添加剤をゴム材料中に均一に分散させるのに適している。押出機は、例えばゴム材料を所定の断面形状に、連続して押出成形するのに適している。
例えば、下記特許文献１は、ミキサーと、ミキサーで混練されたゴムを受け取り、さらに混練して押し出す押出機とを含むゴム押出装置を提案している。このようなゴム押出装置は、未加硫のゴム材料を均一に混練し、ゴムの化学反応を促進することで、混練されたゴムの品質を向上させている。
特開２０１６−１４１０５６号公報
未加硫のゴム材料は、混練されているときに、エタノール等のガスが発生し得る。種々の実験の結果、混練中に発生するエタノールを排出することで、ゴムの化学反応を促進し得ることが判明した。
しかしながら、上記特許文献１のゴム押出装置は、混練中に発生するエタノール等のガスを排出させる手段を有しておらず、ゴムの化学反応をより促進させるために、さらなる改善の余地があった。
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、押出機に脱気部を設けることを基本として、混練されて押し出されるゴムの品質を向上し得るゴム押出装置及びゴム押出方法を提供することを主たる目的としている。
本発明は、未加硫のゴム材料を混練して押し出すためのゴム押出装置であって、前記ゴム材料を実質的に密閉された空間で混練するミキサーと、前記ミキサーで混練されたゴムを受け取り、さらに混練して押し出すスクリューを備えた押出機とを含み、前記押出機には、前記押出機内のガスを吸引するための脱気部が設けられていることを特徴とする。
本発明に係るゴム押出装置において、前記押出機には、エタノールセンサが設けられているのが望ましい。
本発明に係るゴム押出装置において、前記エタノールセンサは、前記脱気部のゴム押出方向の下流側に設けられているのが望ましい。
本発明に係るゴム押出装置において、前記押出機には、複数の前記脱気部が設けられているのが望ましい。
本発明に係るゴム押出装置において、前記押出機は、前記スクリューが収容されるケーシングを備え、前記ケーシング又は前記スクリューには、予め定められた温度に制御される温度制御手段が設けられているのが望ましい。
本発明に係るゴム押出装置において、前記温度は、１２０〜１６５℃であるのが望ましい。
本発明は、未加硫のゴム材料を混練して押し出すための方法であって、密閉式のミキサーで、前記ゴム材料を混練する第１混練工程と、スクリュー式の押出機で、前記第１混練工程で混練されたゴムをさらに混練しながら前記押出機内のガスを吸引する第２混練工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係るゴム押出方法において、前記第２混練工程は、前記押出機内のエタノールの濃度を検出する工程と、検出された前記エタノールの濃度に基づいて、前記押出機の運転速度を変化させる工程とを含むのが望ましい。
本発明に係るゴム押出方法において、前記第２混練工程は、前記押出機内のエタノールの濃度を検出する工程と、検出された前記エタノールの濃度に基づいて、前記押出機の温度を変化させる工程とを含むのが望ましい。
本発明のゴム押出装置は、ゴム材料を実質的に密閉された空間で混練するミキサーと、前記ミキサーで混練されたゴムを受け取り、さらに混練して押し出すスクリューを備えた押出機とを含んでいる。このようなゴム押出装置は、ゴム材料を可塑化するとともに、添加剤の飛散を防止し、かつ、添加剤をゴム材料中に均一に分散することができるので、混練されるゴムの化学反応効率を向上させることができる。また、本発明のゴム押出装置は、ゴムを所定の断面形状の押出体として、連続して押出成形することができる。
本発明のゴム押出装置の押出機には、前記押出機内のガスを吸引するための脱気部が設けられている。このような押出機は、混練中のゴムから発生するエタノール等を含むガスを排出することができるため、ゴムの化学反応をより促進させることができる。
本発明のゴム押出方法は、密閉式のミキサーで、ゴム材料を混練する第１混練工程と、スクリュー式の押出機で、前記第１混練工程で混練されたゴムをさらに混練しながら前記押出機内のガスを吸引する第２混練工程とを含んでいる。
このようなゴム押出方法は、ゴム材料を可塑化するとともに、添加剤の飛散を防止し、かつ、添加剤をゴム材料中に均一に分散することができるので、混練されるゴムの化学反応効率を向上させることができる。また、本発明のゴム押出方法は、混練中のゴムから発生するエタノール等を含むガスを排出することができるため、混練されるゴムの化学反応をより促進させることができる。さらに、本発明のゴム押出方法は、ゴムを所定の断面形状の押出体として、連続して押出成形することができる。
本発明のゴム押出装置の一実施形態を示す概念断面図である。 ミキサーの断面図である。 押出機の断面図である。 本発明のゴム押出方法の一実施形態を示すフローチャートである。 第２混練工程のフローチャートである。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のゴム押出装置１を示す概念断面図である。図１に示されるように、ゴム押出装置１は、未加硫のゴム材料Ｇを混練して押し出すためのものである。本実施形態のゴム押出装置１は、ゴム材料Ｇを混練する密閉式のミキサー２と、ミキサー２で混練されたゴムＧａを受け取り、さらに混練して押出体Ｇｂとして押し出す押出機３と、ミキサー２にゴム材料Ｇを搬送する搬送コンベア４とを含んでいる。
ミキサー２には、ゴム材料Ｇを実質的に密閉された空間で混練するバンバリーミキサー又はインターメッシュミキサーが好適に用いられる。このようなミキサー２は、ゴム材料Ｇを可塑化するとともに、添加剤の飛散を防止し、かつ、添加剤をゴム材料Ｇ中に均一に分散することができるので、混練されるゴムＧａの化学反応効率を向上させることができる。
図２は、ミキサー２の断面図である。図２に示されるように、本実施形態のミキサー２は、ゴム材料Ｇの投入口５と、投入口５から投入されたゴム材料Ｇを収容する混合室６と、混合室６内のゴム材料Ｇを加圧するラムウェイト７と、ラムウェイト７を昇降可能に保持する昇降具８とを備えている。
混合室６には、並列する一対の攪拌ロータ９が配されている。このような混合室６では、攪拌ロータ９により、混合室６内に収容されるゴム材料Ｇと添加剤とが混練され、ゴム材料Ｇの可塑化と添加剤の分散とが行われている。なお、添加剤は、投入口５からゴム材料Ｇとともに投入されてもよいし、専用の副投入口（図示省略）から投入されてもよい。
攪拌ロータ９は、例えば、基軸の周囲に攪拌羽根が螺旋状に形成されている。攪拌ロータ９は、モータ（図示省略）を介して、互いに同方向又は逆方向に回転駆動されるのが望ましい。
混合室６は、例えば、断面形状が、一対の攪拌ロータ９と同心な２つの円筒面を連ねた略ひょうたん状である。この略ひょうたん状のくびれ部分には、投入口５から下方にのびる縦孔１０が接続されるのが望ましい。
本実施形態の縦孔１０には、昇降具８によって昇降可能に支持されたラムウェイト７が配されている。ラムウェイト７は、混合室６を実質的に密閉された空間にし、混合室６内に投入されたゴム材料Ｇを加圧することができる。このようなラムウェイト７は、攪拌ロータ９による攪拌効率及び混練効率を向上させ得る。なお、昇降具８には、例えば、周知のシリンダが用いられる。
ミキサー２で混練されたゴムＧａは、混合室６の下部に設けられた排出口１１から、塊状のゴムＧａとして押出機３に排出されるのが望ましい。このようなゴムＧａは、ミキサー２から押出機３へ搬送する時間が不要であるため、ミキサー２で混練されたゴムＧａの化学反応が抑制されることなく、押出機３で引き続き混練され得る。
図３は、押出機３の断面図である。図２に示されるように、本実施形態の押出機３は、ケーシング１２と、ケーシング１２内に収容されたスクリュー１３とを備えている。このような押出機３は、ゴムＧａを混練するとともに、所定の断面形状の押出体Ｇｂとして、連続して押出成形することができる。
本実施形態のケーシング１２は、スクリュー１３が収容されるケーシング本体１２Ａと、ミキサー２で混練されたゴムＧａを受け取るホッパー１２Ｂと、ゴムＧａを押出体Ｇｂとして吐出するヘッド１２Ｃとを有している。
スクリュー１３は、ケーシング１２内のゴムＧａをさらに混練して押し出すためのものである。本実施形態のスクリュー１３は、軸本体１３Ａと、軸本体１３Ａからスクリュー１３の径方向外側に突出する螺旋翼１３Ｂとを備えている。
軸本体１３Ａは、ケーシング１２の長手方向に沿って、直線状に配されるのが望ましい。螺旋翼１３Ｂは、例えば、スクリュー１３の軸方向にずれながら周方向に連続して形成されている。このような螺旋翼１３Ｂは、ケーシング１２内のゴムＧａを、混練しながら押し出すことができる。スクリュー１３は、ケーシング１２の外部に配された駆動装置Ｍにより駆動されるのが望ましい。
本実施形態のケーシング１２又はスクリュー１３には、予め定められた温度に制御される温度制御手段Ｃ（図示省略）が設けられている。温度制御手段Ｃは、押出機３の温度が、１２０〜１６５℃となるように制御している。このような温度制御手段Ｃは、ゴムＧａの化学反応を促進し、ゴムＧａの品質を向上させることができる。
本実施形態の押出機３には、さらに、押出機３内のガスを吸引するための脱気部１４と、押出機３内のエタノールの濃度を検出するエタノールセンサ１５とが設けられている。本実施形態の脱気部１４及びエタノールセンサ１５は、ケーシング本体１２Ａに設けられている。
脱気部１４は、真空装置Ｐに接続されているのが望ましい。このような脱気部１４は、押出機３の内部を負圧にすることができる。このため、押出機３は、混練中のゴムＧａから発生するエタノール等を含むガスを排出することができ、ゴムＧａの化学反応をより促進し、ゴムＧａの品質をより向上させることができる。
本実施形態では、脱気部１４のゴム押出方向の上流側のスクリュー１３には、ダム部１６が設けられる。押出機３は、ダム部１６によりゴムＧａの押出量が制限されることにより、脱気部１４において、より効率的に脱気することができる。
本実施形態の押出機３には、１つの脱気部１４が設けられている。押出機３には、複数の脱気部１４が設けられていてもよい。複数数の脱気部１４が設けられた押出機３は、押出機３の内部をより大きな負圧にすることができ、ゴムＧａから発生するエタノール等を含むガスを、より効率的に排出することができる。
エタノールセンサ１５は、脱気部１４のゴム押出方向の下流側に設けられるのが望ましい。このようなエタノールセンサ１５は、脱気部１４でガスが排出された後のゴムＧａから発生するエタノールの濃度を検出することができ、ゴムＧａの化学反応の程度、ひいては、混練されたゴムＧａの状態を、精度よく把握することができる。
エタノールセンサ１５は、ヘッド１２Ｃの近傍に設けられるのが望ましい。エタノールセンサ１５は、ヘッド１２Ｃに設けられていてもよい。このようなエタノールセンサ１５は、ゴムＧａの混練の最終段階で発生するエタノールを検出することができ、押出体Ｇｂの混練状態を、精度よく把握することができる。
本実施形態の搬送コンベア４は、ゴム材料Ｇの保管場所からミキサー２の投入口５までのびている。搬送コンベア４は、例えば、周知のベルトコンベアである。このような搬送コンベア４は、ゴム材料Ｇを所定の保管場所からミキサー２まで、円滑に搬送することができる。
次に、図１乃至図３を参酌しつつ、本発明のゴム押出方法の一実施形態が説明される。
図４は、本実施形態のゴム押出方法を示すフローチャートである。図４に示されるように、本実施形態のゴム押出方法は、未加硫のゴム材料Ｇを混練して押し出すための方法である。
本実施形態のゴム押出方法では、まず、ゴム材料Ｇを所定の保管場所からミキサー２まで搬送する搬送工程Ｓ１が行われる。搬送工程Ｓ１は、例えば、塊状のゴム材料Ｇを搬送コンベア４により搬送している。搬送工程Ｓ１は、後述する第１混練工程Ｓ２に連動して、断続的に行われるのが望ましい。
本実施形態のゴム押出方法では、次に、密閉式のミキサー２で、ゴム材料Ｇを混練する第１混練工程Ｓ２が行われる。第１混練工程Ｓ２は、投入口５から投入されたゴム材料Ｇと添加剤とを、混合室６内に収容する。第１混練工程Ｓ２は、次に、ラムウェイト７を下降させることにより、混合室６を密閉状態にするとともにゴム材料Ｇを加圧する。第１混練工程Ｓ２は、次に、攪拌ロータ９により、混合室６内に収容されるゴム材料Ｇと添加剤とを混練し、ゴム材料Ｇの可塑化と添加剤の分散とが行われる。
このような第１混練工程Ｓ２は、ゴム材料Ｇを可塑化するとともに、添加剤の飛散を防止し、かつ、添加剤をゴム材料Ｇ中に均一に分散することができるので、混練されるゴムＧａの化学反応を促進させることができる。
本実施形態のゴム押出方法は、次に、ミキサー２で混練されたゴムＧａをミキサー２から排出する排出工程Ｓ３が行われる。排出工程Ｓ３は、例えば、ミキサー２の混合室６の下部に設けられた排出口１１から、塊状のゴムＧａとして押出機３に排出される。
このような排出工程Ｓ３は、ミキサー２から押出機３へ搬送する時間が不要であるため、ミキサー２で混練されたゴムＧａの化学反応が抑制されることなく、押出機３で引き続き混練され得る。
本実施形態のゴム押出方法は、次に、スクリュー式の押出機３で、第１混練工程Ｓ２で混練されたゴムＧａをさらに混練しながら押し出す第２混練工程Ｓ４が行われる。本実施形態の第２混練工程Ｓ４では、ゴムＧａをさらに混練しながら押出機３内のガスを吸引している。第２混練工程Ｓ４では、ゴムＧａを所定の断面形状の押出体Ｇｂとして、連続して押出成形するのが望ましい。
このような第２混練工程Ｓ４は、混練中のゴムＧａから発生するエタノール等を含むガスを排出することができるため、ゴムＧａの化学反応をより促進し、ゴムＧａの品質をより向上させることができる。
図５は、第２混練工程Ｓ４を示すフローチャートである。図５に示されるように、本実施形態の第２混練工程Ｓ４では、まず、エタノールセンサ１５により、押出機３内のエタノールの濃度を検出する検出工程Ｓ４１が行われる。このような検出工程Ｓ４１は、ゴムＧａから発生するエタノールの濃度を検出することができ、ゴムＧａの化学反応の程度、ひいては、混練されたゴムＧａの状態を、精度よく把握することができる。
本実施形態の第２混練工程Ｓ４では、次に、検出されたエタノールの濃度に基づいて、押出機３の運転速度を変化させる速度制御工程Ｓ４２が行われる。速度制御工程Ｓ４２は、例えば、検出されたエタノールの濃度が高い場合、ゴムＧａの化学反応が十分促進されていると判断し、押出機３の運転速度を上げて、生産性を向上させることができる。
本実施形態の第２混練工程Ｓ４では、次に、検出されたエタノールの濃度に基づいて、押出機３の温度を変化させる温度制御工程Ｓ４３が行われる。温度制御工程Ｓ４３は、例えば、検出されたエタノールの濃度が低い場合、ゴムＧａの化学反応が抑制されていると判断し、押出機３の温度を上げて、ゴムＧａの化学反応を促進させることができる。
速度制御工程Ｓ４２と温度制御工程Ｓ４３とは、同時に行なわれてもよく、また、いずれか一方のみが行われてもよい。
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得る。
１ ゴム押出装置
２ ミキサー
３ 押出機
１３ スクリュー
１４ 脱気部
Ｇ ゴム材料
Ｇａ ゴム

Claims (9)

  1. 未加硫のゴム材料を混練して押し出すためのゴム押出装置であって、
    前記ゴム材料を実質的に密閉された空間で混練するミキサーと、前記ミキサーで混練されたゴムを受け取り、さらに混練して押し出すスクリューを備えた押出機とを含み、
    前記押出機には、前記押出機内のガスを吸引するための脱気部が設けられていることを特徴とするゴム押出装置。
  2. 前記押出機には、エタノールセンサが設けられている請求項１に記載のゴム押出装置。
  3. 前記エタノールセンサは、前記脱気部のゴム押出方向の下流側に設けられている請求項２に記載のゴム押出装置。
  4. 前記押出機には、複数の前記脱気部が設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載のゴム押出装置。
  5. 前記押出機は、前記スクリューが収容されるケーシングを備え、
    前記ケーシング又は前記スクリューには、予め定められた温度に制御される温度制御手段が設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載のゴム押出装置。
  6. 前記温度は、１２０〜１６５℃である請求項５に記載のゴム押出装置。
  7. 未加硫のゴム材料を混練して押し出すための方法であって、
    密閉式のミキサーで、前記ゴム材料を混練する第１混練工程と、
    スクリュー式の押出機で、前記第１混練工程で混練されたゴムをさらに混練しながら前記押出機内のガスを吸引する第２混練工程とを含むことを特徴とするゴム押出方法。
  8. 前記第２混練工程は、前記押出機内のエタノールの濃度を検出する工程と、検出された前記エタノールの濃度に基づいて、前記押出機の運転速度を変化させる工程とを含む請求項７記載のゴム押出方法。
  9. 前記第２混練工程は、前記押出機内のエタノールの濃度を検出する工程と、検出された前記エタノールの濃度に基づいて、前記押出機の温度を変化させる工程とを含む請求項７又は８記載のゴム押出方法。
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