JP2023023716A

JP2023023716A - ゴム加工方法

Info

Publication number: JP2023023716A
Application number: JP2021129499A
Authority: JP
Inventors: 秀憲平井; Hidenori Hirai; 直紀高田; Naoki Takada; 圭佑神崎; Keisuke Kanzaki
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-02-16

Abstract

【課題】品質異常や練り不良を効果的に防止することを可能にしたゴム加工方法を提供する。【解決手段】密閉式ゴム混練機１内で配合剤Ｘと共に未加硫ゴムＲ１を混練した後、該密閉式ゴム混練機１により混練された未加硫ゴムＲ２をロール圧延機２１によりシート状に加工するゴム加工方法において、ロール圧延機１から排出されるゴムシートＲ３の温度を該ゴムシートＲ３の幅方向に沿って測定し、該ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機１における加工条件及び／又は材料条件を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、密閉式ゴム混練機内で配合剤と共に未加硫ゴムを混練した後、混練された未加硫ゴムをロール圧延機によりシート状に加工するゴム加工方法に関し、更に詳しくは、品質異常や練り不良を効果的に防止することを可能にしたゴム加工方法に関する。

タイヤやゴムホース等のゴム製品を製造する際には、原料ゴムにカーボンブラックやオイル等の非加硫系配合剤が混練された未加硫ゴムを硫黄等の加硫系配合剤と共に密閉式ゴム混練機内で混練することが行われている。

ところが、密閉式ゴム混練機内での未加硫ゴムの温度が高過ぎると、意図せずに加硫が進行したり、局所的な焼けが発生したりして、ゴム組成物としての品質が低下することになる。一方、密閉式ゴム混練機内での未加硫ゴムの温度が低過ぎると、特に硬いゴムでは練り不良が発生し、加硫系配合剤が均一に分散しないという問題がある。

そのため、例えば、密閉式ゴム混練機内のドロップドアの位置に熱電対を設置し、その熱電対により密閉式ゴム混練機内で混練される未加硫ゴムの温度を測定し、その測定温度に基づいて品質異常や練り不良を判定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、密閉式ゴム混練機内に設置された熱電対は、その設置部分（例えば、ドロップドア）の温度の影響を受けたり、或いは、硬いゴムの摩擦熱の影響を受けたりするので、密閉式ゴム混練機内で混練されている未加硫ゴムの温度を必ずしも正確に検出することができない。そのため、熱電対により測定された密閉式ゴム混練機内の未加硫ゴムの温度を指標とする判定手法では、品質異常や練り不良を確実に検知することができないのが現状である。

特開２０１９－４３０５５号公報

本発明の目的は、品質異常や練り不良を効果的に防止することを可能にしたゴム加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のゴム加工方法は、密閉式ゴム混練機内で配合剤と共に未加硫ゴムを混練した後、該密閉式ゴム混練機により混練された未加硫ゴムをロール圧延機によりシート状に加工するゴム加工方法において、前記ロール圧延機から排出されるゴムシートの温度を該ゴムシートの幅方向に沿って測定し、該ゴムシートから得られる温度情報に基づいて前記密閉式ゴム混練機における加工条件及び／又は材料条件を調整することを特徴とするものである。

本発明では、密閉式ゴム混練機内で配合剤と共に未加硫ゴムを混練した後、該密閉式ゴム混練機により混練された未加硫ゴムをロール圧延機によりシート状に加工するゴム加工方法において、ロール圧延機から排出されるゴムシートの温度を該ゴムシートの幅方向に沿って測定することにより、該ゴムシートから得られる温度情報に基づいて未加硫ゴムの混練状態を詳細に把握することができる。そして、このような温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機における加工条件及び／又は材料条件を調整するので、密閉式ゴム混練機内での未加硫ゴムの温度が高過ぎることによる品質異常のみならず、密閉式ゴム混練機内での未加硫ゴムの温度が低過ぎることによる練り不良を防止することができる。

本発明において、温度情報に基づいて調整される密閉式ゴム混練機における加工条件は、ローター回転数、ラム上下回数、加工時間、設定温度、積算電力の少なくとも１つを含むことが好ましい。このような加工条件を調整することで、未加硫ゴムの混練状態を適正化することができる。

また、温度情報に基づいて調整される密閉式ゴム混練機における材料条件は、未加硫ゴムの投入時の温度を含むことが好ましい。このような材料条件を調整することで、未加硫ゴムの混練状態を適正化することができる。

温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機における加工条件又は材料条件を調整する際に、ロール圧延機の駆動状態を判定条件として加味することが好ましい。例えば、ロール圧延機が停止した際には、ゴムシートの熱がロール側に移動し、その影響がゴムシートの温度情報に現れるので、ロール圧延機の駆動状態を判定条件として加味することで、より正確なフィードバックを行うことができる。

好適なゴム加工方法として、温度情報はゴムシートの幅方向の平均温度とゴムシートの幅方向の温度分布とを含み、平均温度が予め設定された第１の閾値よりも高い場合、密閉式ゴム混練機による加工時間を短縮し、平均温度が予め設定された第１の閾値よりも低く、かつ、温度分布において予め設定された第２の閾値よりも低くなる少なくとも１つの極小値が存在する場合、密閉式ゴム混練機による加工時間を延長することが好ましい。これにより、未加硫ゴムの混練状態を適正化することができる。

本発明で使用される密閉式ゴム混練機の一例を示す断面図である。本発明で使用されるロール圧延機の一例を示す断面図である。図２のロール圧延機から排出されるゴムシートを示す平面図である。ゴムシートの幅方向の平均温度と時間との関係を示すグラフである。ゴムシートの幅方向の温度分布を示すグラフである。

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。図１は本発明で使用される密閉式ゴム混練機の一例を示し、図２は本発明で使用されるロール圧延機の一例を示し、図３は図２のロール圧延機から排出されるゴムシートを示すものである。

図１に示すように、密閉式ゴム混練機１は、上下方向に延在する筒状のケーシング２と、該ケーシング２の下部に連結されたチャンバー３とを備えている。ケーシング２の上下方向の中間部には、投入扉４を備えた投入口５が設けられている。この投入口５から未加硫ゴムＲ１及び配合剤Ｘが投入される。より具体的には、未加硫ゴムＲ１は原料ゴムにカーボンブラックやオイル等の非加硫系配合剤が混練された未加硫ゴムであり、配合剤Ｘは硫黄等の加硫系配合剤である。ケーシング２内には、チャンバー３を閉止するためのラム６がケーシング２の長手方向に沿って摺動自在に配設されている。ラム６は、未加硫ゴムＲ１及び配合剤Ｘがケーシング２の内部に投入される際には上方の待機位置に配置され、未加硫ゴムＲ１及び配合剤がケーシング２の内部に投入された後は待機位置から下方に移動してチャンバー３の上部を塞ぐ位置に配置される。

一方、チャンバー３内には、一対のローター７，７が平行に配設されている。各ローター７は水平方向に配設されたローター軸７ａと該ローター軸７ａの外周面に突設された撹拌羽根７ｂとを有している。これら一対のローター７，７は制御装置８の制御に基づいて互いに反対方向に回転するように駆動される。チャンバー３の下部には、ドロップドア９を備えた排出口１０が設けられている。未加硫ゴムＲ１と配合剤Ｘとの混練物からなる未加硫ゴムＲ２は排出口１０から排出されて次工程に供される。また、ドロップドア９にはチャンバー３内に突出する温度センサ１１が埋設されており、温度センサ１１の測定結果が制御装置８に供給されるようになっている。

図２に示すように、ロール圧延機２１は、水平方向に延在する筒状のケーシング２２と、該ケーシング２２の長手方向に延在していて該ケーシング２２内に収容されたスクリュー軸２３と、ケーシング２２の先端側に配設された一対のロール２４，２４とを備えている。ケーシング２２の後端側の上部には投入口２５が設けられ、ケーシング２２の先端には排出口２６が形成されている。投入口２５に投入された未加硫ゴムＲ２はスクリュー軸２３の回動に伴ってケーシング２２の先端側に移動し、排出口２６から押し出されるようになっている。排出口２６から押し出された未加硫ゴムＲ２は一対のロール２４，２４の隙間を通過し、その隙間によって規定される厚さを有するゴムシートＲ３に加工される。なお、ゴムシートＲ３は不図示のガイド部材により一定幅となるように成形される。

ゴムシートＲ３の搬送経路には、非接触式の温度測定装置３１が配設されている。温度測定装置３１は、ロール圧延機２１から排出されるゴムシートＲ３の温度を該ゴムシートＲ３の幅方向に沿って測定する。つまり、図３に示すように、ゴムシートＲ３の全幅に亘る測定線Ｌに沿ってゴムシートＲ３の温度が連続的に採取されるようになっている。このような温度測定装置３１としては、例えば、赤外線サーモグラフィを用いることができる。赤外線サーモグラフィは、ゴムシートＲ３の搬送に伴ってゴムシートＲ３の幅方向の温度情報を画像又は動画として連続的に取り込む。そのようにして取り込まれた温度情報から参照すべき情報が抽出される。勿論、温度測定装置３１として他の装置を用いることも可能である。

次に、上述した装置を用いたゴム加工方法について説明する。先ず、図１に示すように、密閉式ゴム混練機１の内部に配合剤Ｘと共に未加硫ゴムＲ１を投入し、チャンバー３をラム６で閉塞した状態で一対のローター７，７を回動させることにより、配合剤Ｘと共に未加硫ゴムＲ１を混練する。混練開始から混練終了までに、必要に応じてラム６を上下動させることができる。つまり、ラム６を下方位置に配置した状態で混練する工程を１ステージとして、複数のステージを繰り返すことができる。

このようにして得られた未加硫ゴムＲ２は、図２及び図３に示すように、ロール圧延機２１に供される。ロール圧延機２１は投入口２５から投入された未加硫ゴムＲ２をシート状に加工する。その際、ロール圧延機２１から排出されるゴムシートＲ３の温度を温度測定装置３１によりゴムシートＲ３の幅方向に沿って連続的に測定する。そして、ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機１における加工条件及び／又は材料条件を調整する。つまり、ゴムシートＲ３から得られる温度情報を密閉式ゴム混練機１における加工条件及び／又は材料条件のためのフィードバックとして利用する。

上述したゴム加工方法によれば、密閉式ゴム混練機１内で配合剤Ｘと共に未加硫ゴムＲ１を混練した後、該密閉式ゴム混練機１により混練された未加硫ゴムＲ２をロール圧延機２１によりシート状に加工するにあたって、ロール圧延機１から排出されるゴムシートＲ３の温度を該ゴムシートＲ３の幅方向に沿って測定することにより、該ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて未加硫ゴムＲ１の混練状態を詳細に把握することができる。そして、このような温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機１における加工条件及び／又は材料条件を調整するので、密閉式ゴム混練機１内での未加硫ゴムＲ２の温度が高過ぎることによる品質異常のみならず、密閉式ゴム混練機１内での未加硫ゴムＲ２の温度が低過ぎることによる練り不良を防止することができる。

上述したゴム加工方法において、ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて調整される密閉式ゴム混練機１における加工条件は、ローター回転数、ラム上下回数、加工時間、設定温度、積算電力の少なくとも１つを含むことが好ましい。このような加工条件を調整することで、未加硫ゴムＲ２の混練状態を適正化することができる。

より具体的には、温度情報として、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度とゴムシートＲ３の幅方向の温度分布とを利用することができる。例えば、ゴムシートＲ３の長手方向の任意の位置における幅方向の温度分布を測定し、その平均温度を求めた場合、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度と時間との関係は例えば図４のようになる。ここで、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度が予め設定された第１の閾値Ｔ１よりも高い場合、密閉式ゴム混練機１による加工時間を短縮する。つまり、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度が第１の閾値Ｔ１よりも高い場合、意図せずに加硫が進行したり、局所的な焼けが発生したりして、ゴム組成物としての品質が低下する恐れがあると判定し、密閉式ゴム混練機１による加工時間を短縮するのである。第１の閾値Ｔ１は、品質異常が発生していない場合におけるゴムシートＲ３の幅方向の平均温度を指標として任意に選択することができる。また、必要であれば、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度の下限値を規定するための閾値を設定することも可能である。

一方、ゴムシートＲ３の幅方向の温度分布は例えば図５のようになる。ここで、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度が予め設定された第１の閾値Ｔ１よりも低く、かつ、ゴムシートＲ３の幅方向の温度分布において予め設定された第２の閾値Ｔ２よりも低くなる少なくとも１つの極小値が存在する場合（特に、第２の閾値Ｔ２よりも低くなる少なくとも１つの極小値が同一バッチにおいて複数回検出される場合）、密閉式ゴム混練機１による加工時間を延長する。例えば、図３において、ゴムシートＲ３の一部に配合剤Ｘの塊が存在していると、その部分の温度が局所的に低くなるため、図５の温度分布において第２の閾値Ｔ２を下回るような極小値が検出される。そのため、ゴムシートＲ３の幅方向の平均温度が第１の閾値Ｔ１よりも低い場合、高温による品質異常の問題は生じないものの、ゴムシートＲ３の幅方向の温度分布において予め設定された第２の閾値Ｔ２よりも低くなる少なくとも１つの極小値が存在する場合、練り不良による配合剤Ｘの塊が存在していると判定し、密閉式ゴム混練機１による加工時間を延長する。第２の閾値Ｔ２は、練り不良により配合剤Ｘの塊が形成された場合におけるゴムシートＲ３の局所的な温度を指標として任意に選択することができるが、例えば、ゴムシートＲ３の平均温度の８０％以下に設定可能である。

なお、密閉式ゴム混練機１による加工時間を短縮する替りに、ローター回転数を低下させ、ラム上下回数を減らし、設定温度を低くし、或いは、積算電力を低下させることが可能である。同様に、密閉式ゴム混練機１による加工時間を延長する替りに、ローター回転数を増加させ、ラム上下回数を増やし、設定温度を高くし、或いは、積算電力を増大させることが可能である。特に、密閉式ゴム混練機１による加工時間を調整した場合、未加硫ゴムＲ２の混練状態を容易に適正化することができる。

また、ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて調整される密閉式ゴム混練機１における材料条件としては、加硫系の配合剤Ｘを含まない未加硫ゴムＲ１の投入時の温度を含むことが好ましい。例えば、未加硫ゴムＲ１の投入時の温度を高くすることにより、配合剤Ｘが均一に分散するので、ゴムシートＲ３の幅方向の温度分布において予め設定された第２の閾値Ｔ２よりも低くなる少なくとも１つの極小値が存在する場合には、密閉式ゴム混練機１における材料条件を変更し、未加硫ゴムＲ１の投入時の温度を高くすることも可能である。

また、ゴムシートＲ３から得られる温度情報に基づいて密閉式ゴム混練機１における加工条件又は材料条件を調整する際に、ロール圧延機２１の駆動状態を判定条件として加味すると良い。例えば、ロール圧延機２１が停止した際には、ゴムシートＲ３の熱がロール２４側に移動し、その影響がゴムシートＲ３の温度情報に現れるので、ロール圧延機１の駆動状態を判定条件として加味することで、より正確なフィードバックを行うことができる。例えば、ロール圧延機２１が停止した場合、停止時にゴムシートＲ３がロール２４と接触していた部分に関する温度情報をフィードバックから除外することができる。

１密閉式ゴム混練機
２ケーシング
３チャンバー
４投入扉
５投入口
６ラム
７ローター
８制御装置
９ドロップドア
１０排出口
１１温度センサ
２１ロール圧延機
２２ケーシング
２３スクリュー軸
２４ロール
２５投入口
２６排出口
３１温度測定装置
Ｒ１，Ｒ２未加硫ゴム
Ｒ３ゴムシート
Ｘ配合剤

Claims

密閉式ゴム混練機内で配合剤と共に未加硫ゴムを混練した後、該密閉式ゴム混練機により混練された未加硫ゴムをロール圧延機によりシート状に加工するゴム加工方法において、前記ロール圧延機から排出されるゴムシートの温度を該ゴムシートの幅方向に沿って測定し、該ゴムシートから得られる温度情報に基づいて前記密閉式ゴム混練機における加工条件及び／又は材料条件を調整することを特徴とするゴム加工方法。
前記温度情報に基づいて調整される前記密閉式ゴム混練機における加工条件は、ローター回転数、ラム上下回数、加工時間、設定温度、積算電力の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴム加工方法。
前記温度情報に基づいて調整される前記密閉式ゴム混練機における材料条件は、前記未加硫ゴムの投入時の温度を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム加工方法。
前記温度情報に基づいて前記密閉式ゴム混練機における加工条件又は材料条件を調整する際に、前記ロール圧延機の駆動状態を判定条件として加味することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のゴム加工方法。
前記温度情報は前記ゴムシートの幅方向の平均温度と前記ゴムシートの幅方向の温度分布とを含み、前記平均温度が予め設定された第１の閾値よりも高い場合、前記密閉式ゴム混練機による加工時間を短縮し、前記平均温度が予め設定された第１の閾値よりも低く、かつ、前記温度分布において予め設定された第２の閾値よりも低くなる少なくとも１つの極小値が存在する場合、前記密閉式ゴム混練機による加工時間を延長することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のゴム加工方法。