JP3192816B2 - 混練機における分散性評価方法 - Google Patents

混練機における分散性評価方法

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JP3192816B2
JP3192816B2 JP07185493A JP7185493A JP3192816B2 JP 3192816 B2 JP3192816 B2 JP 3192816B2 JP 07185493 A JP07185493 A JP 07185493A JP 7185493 A JP7185493 A JP 7185493A JP 3192816 B2 JP3192816 B2 JP 3192816B2
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゴムやプラスチック等の
混練に適用される2ロータ型混練機における分散性の評
価を行う分散性評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の密閉式混練機を図11乃至図14
に示す。図11は混練機ロータの平面図であり、図1
2,図13は図11のE−E断面およびF−F断面であ
る。また、図14はロータの展開図である。ミキシング
チャンバ1内に1対の逆方向に回転する並列のロータ1
2,13が配置されている。各々のロータ12,13に
はそれぞれ2枚の翼14を設け、これらの翼14はロー
タ12,13の軸回りに螺旋状に延び、2枚の翼14の
巻き方向は異なっている。材料を投入する供給口8に
は、図示しないシリンダと接続したフローティングウエ
イト6が供給口8内を上下に移動可能に取付けられてい
る。
【0003】フローティングウエイト6を上死点に位置
させた状態で、供給口8内に材料を投入する。次にフロ
ーティングウエイト6を下方に移動させ、フローティン
グウエイト6の押込み作用によって、材料を混練室7内
に押込む。ここでロータ12,13により材料はローリ
ング作用を受けた後、ロータ12,13とミキシングチ
ャンバ1内壁との間で摺りつぶされ、ロータ12,13
の軸方向に移動する。この移動は翼14の巻き方向が逆
であるため、ロータ12,13の両端部から中央部へ向
うものであり、この繰返しによってゴムの混練が進行す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ゴム混練において配合
剤(例えば増強剤であるカーボンブラック)の分散性は
ゴムの引張強度等の物性を左右するものであり、ロータ
形状(翼の配置)によって大きく異なる。ところで、混
練機においては、その分散性を正確に評価する必要があ
り、特に、1対のロータを並列に配置させた混練機にお
いて、その分散性を容易にかつ正確に評価する評価方法
が要求されていた。
【0005】本発明は、ミキシングチャンバ内における
ゴム原材料などの被混練物質の移動が活発で、短時間で
高分散を達成できる2ロータ型混練機の分散性の評価を
行う分散性評価方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ケーシングとエンドフレームにより密閉
されたミキシングチャンバ内に1対の逆方向に回転する
ロータを並列に配置してなる混練機における分散性評価
方法であって、前記ミキシングチャンバ内に評価材を入
れて前記ロータを回転させ、さらに、ミキシングチャン
バ内におけるロータ間に着色剤を滴下し、その後、前記
ミキシングチャンバ内の前記評価材の一部を、任意の時
間毎にサンプルとして採取し、採取したサンプルを分光
光度計を用いて、吸光度データとして数値化し、吸光度
比(サンプルの吸光度/混合完了時のサンプルの吸光
度)をそれぞれのサンプルについて求め、各採取時間毎
に採取箇所間の吸光度比データの標準偏差を求め、標準
偏差の時間変化に伴う減少度合から混合性を判定する
とを特徴とするものである。
【0007】
【作用】並列に配置された1対のロータを有するミキシ
ングチャンバ内に、評価材を入れてロータを回転させ、
さらに、ミキシングチャンバ内に着色剤を滴下し、任意
の時間毎に評価材の一部をサンプルとして採取し、この
採取したサンプルを分光光度計を用いて、吸光度データ
として数値化し、吸光度比(サンプルの吸光度/混合完
了時のサンプルの吸光度)をそれぞれのサンプルについ
て求め、各採取時間毎に採取箇所間の吸光度比データの
標準偏差を求め、標準偏差の時間変化に伴う減少度合か
ら混合性を判定することにより、2ロータ型の混練機に
おける分散性の評価が可能となる。
【0008】
【実施例】
第1実施例 本発明の第1実施例を図1乃至図4について説明する。
図1は混練機ロータの平面図、図2,図3は図1のA−
A断面及びB−B断面を示し、図4はロータ翼位置を示
す展開図である。ミキシングチャンバ1の内部に並列配
置され互に逆方向に回転する1対のロータ2,3には、
それぞれ2対の長翼4の短翼5(図4の4a,5aと4
b,5b)があり、その配置は長翼5と短翼4が交互で
ある(図4における4aと5b、又は4bと5aの関
係)。ロータ2,3の軸回りに螺旋状に延びた長翼4と
短翼4の巻き方向は、1対の長翼4と短翼5毎に異なっ
ている(図4における4aと5a、又は4bと5bの関
係)。
【0009】ロータ2,3が回転すると、長翼4aの前
流側に位置し、その螺旋巻き方向が異なる短翼5bによ
って向きを変えられた流れ30は長翼4aによって反転
させられ、ロータ端へ向う流れ31となる。その後、ロ
ータ端に接する混練室7内壁によって向きを変えた流れ
32は、次の短翼5a方向に向い、さらに短翼5aによ
って方向を変えられ、次の長翼4bへ向う流れ33とな
る。流れ33は長翼4bによって、前記、ロータ端とは
反対側のロータ端の向う流れ34となる。
【0010】以上の繰返しおよびロータ間での被混練物
受渡しによって、混練室7内での混練は進行する。上
記、ロータ2,3の性能を評価するために、モデルロー
タおよびアクリル製ミキシングチャンバを製作し、CM
C(カルボキシ・メチル・セルロース)水溶液を用いた
可視化モデルによる実験を行った。
【0011】具体的な実験方法および評価方法は次の通
りである。ミキシングチャンバ内に評価材としてCMC
水溶液を入れ、ロータモデル起動と同時に食品用着色剤
水溶液(着色剤)を両ロータモデル軸間の中央部(図1
におけるミキシングチャンバ1の中心部)に少量、滴下
する。次に任意の時間毎に両ロータモデル軸方向のロー
タ間複数箇所からCMCサンプルを採取する。
【0012】これらのサンプルへの食品用着色剤混入
量、分光光度計を用いて吸光度データとして数値化し、
下記に示す吸光度比をそれぞれのサンプルについて求め
る。 吸光度比=サンプルの吸光度/混合完了時サンプルの吸
光度 次に各採取時間毎に採取箇所間の吸光度比データの標準
偏差値を求め、標準偏差値の時間変化に伴なう減少度合
から混合性(着色剤の分散)を評価する。図5は第1実
施例の標準偏差値を従来技術と比較して示したものであ
る。図5において、横軸は経過時間、縦軸はCMCと食
品用着色剤の混合状況を示す吸光度比データの標準偏差
値であり、本実施例のロータ40は従来技術のロータ4
1に較べ、混合完了までの時間が短かい。これはロータ
軸長手方向の被混練物移動が活発になったためであり、
実際のゴム混練においてはカーボンブラック等の分散性
向上を意味する。
【0013】可視化モデルでのCMC挙動は次の通りで
ある。短翼はその螺旋の巻き方向が異なる長翼の前流側
に位置し、CMCの流れ方向を長翼側へ変える。長翼は
短翼の方向から来た流れを反転させ、ロータ端まで押し
流す。ロータ端で混練室内壁によってさらに反転させら
れた流れは次の短翼にて方向を変えられ、再度、長翼に
て前記とは異なる側のロータ端へ向う。
【0014】以上の繰返しによってCMCはロータ軸方
向の移動を活発に行う。したがって、ロータ軸方向中央
のロータ間に滴下した食品用着色剤は短時間にCMCと
混合する。 第2実施例 本発明の第2実施例を図6乃至図9について説明する。
図6は混練機ロータの平面図であり、図7,図8は図6
のC−C断面及びD−D断面を示す。また図9はロータ
の翼位置を示す展開図である。ミキシングチャンバ1内
に並列配置され互に逆方向に回転する1対のロータ2,
3は、それぞれに2翼づつの長翼4a,4bと短翼5
a,5bを有しており、その翼配置は長翼4a又は4b
と短翼5a又は5bが交互である。また、ロータ2,3
の軸回りに螺旋状に巻きついた翼の巻き方向は、長翼4
a,4b同士で異なっており、短翼5a,5bの巻き方
向はそれぞれ回転方向20の前後側に位置する長翼4a
又は4bと異なっている。
【0015】ロータ2,3が図示する回転方向20に回
転すると、長翼4aによって軸長手方向に向う流れ31
a,31bはミキシングチャンバ1内壁と前記、長翼4
aの回転方向20後流側に位置する短翼5aによって反
転する流れ32となり、さらに、次の長翼4bの影響を
受けて、前記、ミキシングチャンバ1内壁とは正対する
側のミキシングチャンバ1内壁へと向う流れ33a,3
3bとなる。次に、短翼5bによって再度、反転する流
れ34となる。
【0016】以上の流れパターンの繰返しおよびロータ
2,3間の被混練物の受授によって混練は短時間で分散
性が進行する。上記ロータ2,3の性能を評価するため
に、モデルロータおよびアクリル製ミキシングチャンバ
を製作し、CMC(カルボキシ・メチル・セルロース)
水溶液を用いた可視化モデルによる実験を行った。
【0017】具体的な実験方法および評価方法は次の通
りである。ミキシングチャンバ内にCMC水溶液を入
れ、モデルロータ起動と同時に食品用着色剤水溶液を両
モデルロータの軸間の中央部(図6のミキシングチャン
バ1の中心部)に少量を滴下する。次に任意の時間毎に
両モデルロータ軸間で軸長手方向の複数箇所から、前
記、CMCと着色剤の混合物サンプルを採取する。
【0018】このサンプルについて、着色剤混入量を分
光光度計において吸光度データとして数値化し、次に示
す吸光度比を求める。 吸光度比=サンプルの吸光度/混合完了時のサンプルの
吸光度 次にサンプルの採取時間毎に採取箇所間の吸光度比デー
タの標準偏差値を求め、標準偏差値の経時変化に伴なう
減少度合から混合性(着色剤の分散性)を評価する。図
10は第2実施例の標準偏差値を従来技術と比較して示
したものである。図10において、横軸は経過時間、縦
軸はCMCと食品用着色剤の混合状況を示す吸光度比デ
ータの標準偏差値であり、本実施例のロータ140は従
来技術のロータ141に較べ、混合完了までの時間が短
かい。これはロータ軸長手方向の被混練物移動が活発に
なったためであり、実際のゴム混練においてはカーボン
ブラック等の分散性向上を意味する。
【0019】可視化モデルにおけるCMC挙動は以下の
通りである。長翼によって軸長手方向に向った流れはミ
キシングチャンバ内壁と短翼によって反転し、次長翼の
影響を受けて、前記、ミキシングチャンバ内壁と正対す
る側の内壁へと向う。しかし、この流れはミキシングチ
ャンバ内壁と短翼によって再度、反転する。
【0020】上記に示すロータ軸長手方向への活発な流
れパターンの繰返しと、並列するロータ間でのCMCの
受授とによって、ロータ間中央部に滴下した食品用着色
剤は短時間にCMCと混合する。
【0021】
【発明の効果】本発明は、ケーシングとエンドフレーム
により密閉されたミキシングチャンバ内に1対の逆方向
に回転するロータを並列に配置してなる混練機における
分散性評価方法であって、前記ミキシングチャンバ内に
評価材を入れて前記ロータを回転させ、さらに、ミキシ
ングチャンバ内におけるロータ間に着色剤を滴下し、そ
の後、前記ミキシングチャンバ内の前記評価材の一部
を、任意の時間毎にサンプルとして採取し、採取したサ
ンプルを分光光度計を用いて、吸光度データとして数値
化し、吸光度比(サンプルの吸光度/混合完了時のサン
プルの吸光度)をそれぞれのサンプルについて求め、各
採取時間毎に採取箇所間の吸光度比データの標準偏差を
求め、標準偏差の時間変化に伴う減少度合から混合性を
判定することにより、次の効果を有する。
【0022】並列に配置された1対のロータを有するミ
キシングチャンバ内に、評価材を入れてロータを回転さ
せ、さらに、ミキシングチャンバ内に着色剤を滴下し、
その後、任意の時間毎に評価材の一部をサンプルとして
採取し、この採取したサンプルを分光光度計を用いて、
吸光度データとして数値化し、吸光度比をそれぞれのサ
ンプルについて求め、さらに、各採取時間毎に採取箇所
間の吸光度比データの標準偏差を求め、標準偏差の時間
変化に伴う減少度合いから混合性を判定することによ
り、確実かつ高精度な分散性の評価を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る混練機ロータの平面
図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1のB−B断面図である。
【図4】図1の混練機ロータの展開図である。
【図5】第1実施例と従来技術の実験結果を示す図であ
る。
【図6】本発明の第2実施例に係る混練機ロータの平面
図である。
【図7】図6のC−C断面図である。
【図8】図6のD−D断面図である。
【図9】図6の混練機ロータの展開図である。
【図10】第2実施例と従来技術の実験結果を示す図で
ある。
【図11】従来の混練機ロータの平面図である。
【図12】図11のE−E断面図である。
【図13】図11のF−F断面図である。
【図14】図11の混練機ロータの展開図である。
【符号の説明】
3 ロータ 4a,4b 長翼 5a,5b 短翼 20 回転方向 30〜34 流れ方向
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−83813(JP,A) 特開 昭60−137609(JP,A) 特開 平1−192509(JP,A) 特開 昭63−125307(JP,A) 特開 昭55−152535(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 7/00 - 7/94 B01F 7/00 - 7/32 B01F 15/00 - 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケーシングとエンドフレームにより密閉
    されたミキシングチャンバ内に1対の逆方向に回転する
    ロータを並列に配置してなる混練機における分散性評価
    方法であって、 前記ミキシングチャンバ内に評価材を入れて前記ロータ
    を回転させ、さらに、ミキシングチャンバ内におけるロ
    ータ間に着色剤を滴下し、その後、前記ミキシングチャ
    ンバ内の前記評価材の一部を、任意の時間毎にサンプル
    として採取し、採取したサンプルを分光光度計を用い
    て、吸光度データとして数値化し、吸光度比(サンプル
    の吸光度/混合完了時のサンプルの吸光度)をそれぞれ
    のサンプルについて求め、各採取時間毎に採取箇所間の
    吸光度比データの標準偏差を求め、標準偏差の時間変化
    に伴う減少度合から混合性を判定することを特徴とする
    混練機における分散性評価方法。
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