JP4137441B2

JP4137441B2 - ゴムあるいはゴム系組成物の混練方法および混練装置

Info

Publication number: JP4137441B2
Application number: JP2001399291A
Authority: JP
Inventors: 将雄村上; 則文山田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003190756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムの流動性・加工性を改善するための素練りやゴムと各種配合剤などを添加した混練対象物を混練するゴムあるいはゴム系組成物の混練方法および混練装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムと各種の配合剤からなるゴム系組成物の混練物を製造する際、所定量の原料を１回ずつ断続的に混練処理するバッチ式がよく用いられる。この場合、押出し加工等の成形加工性や配合剤の分散度などが所望の状態、即ち所望の粘度レベルや分散度レベルとなるまで、反復してバッチ式の混練処理が繰り返される。この反復した混練工程は、通常レミル工程と呼ばれており、インターナルミキサーなどのバッチ式混練装置が用いられる。
【０００３】
しかし、かかるバッチ式混練装置を用いて混練処理を行う場合、混練工程の後、搬送装置等を用いて該混練装置から押出機へと搬送し、所望の形態に成形する必要があり、塊状の混練物の搬送工程が生じてしまう。そのため、装置の複雑化・大型化を招きやすく、さらに作業者の手による作業に頼らざるを得ず、省力化を図ることができない。また、バッチ式混練装置による混練において、混練物温度が劣化が懸念される限界に達した時に混練装置から排出しシート化し冷却するが、まだ所望の粘度に低下していなかった場合、所望の粘度に達するまでレミル工程を繰り返し行うことになる。５回程度までレミルが行われる事もある。レミル工程は、複数回の混練、シート成形、冷却工程を経る為、エネルギー効率の観点からも、生産性向上の観点からも望ましくない。
【０００４】
一方、かかる生産性向上等の観点から、連続的に混練処理するゴム系組成物の混練方法も開示されている（特開平１１−２６２９４５号公報）。これは、プラスチック系組成物の代表的な混練押出機である２軸スクリュー押出機をゴムの混練に用いるものであって、該２軸スクリュー押出機にゴム投入口を設け、そこにゴム供給用押出機をさらに接続し、連続的にゴム系組成物を供給しながら、該２軸混練押出機にて連続混練を行うものである。
【０００５】
しかし、上記公報記載の連続式混練方法では、混練状態、即ち粘度レベル及び配合剤の分散度レベルを調整することは、前記２軸混練押出機の回転数を制御する等の手段によってできる程度の限られた範囲内でしか可能でなく、バッチ式混練装置を用いて調整されているような広範囲の粘度レベルや分散度レベルに調整することは困難である。スクリュー形状を変えることにより、種々の粘性等を有するゴム系組成物に対して広く適用することは可能であるが、２軸混練押出機のスクリューは、通常スプライン加工を加えた軸にセグメント化された混練翼（ロータセグメント、ニーディングディスク、スクリューセグメントなど）を組み込んで構成されており、大型の設備になるとスクリュー形状あるいは構成を変更することは相当の手間と時間を要する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、ゴム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練方法および混練装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練方法は、筒状の空洞部であるチャンバを有し、該チャンバに連通し、かつチャンバの長手方向に離間する複数の投入口が設けられたバレルと、該バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、前記チャンバ内で回転する２軸のスクリューセットと、を備える混練用押出機を用いて行われ、（１）ゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を、所望の混練状態に応じ、前記複数の投入口のうち１つの投入口を選択して前記チャンバ内に供給するゴム供給工程と、（２）前記スクリューセットと前記チャンバ内壁との間に形成される空間で、前記混練対象物に剪断力を加えて混練を行うとともに下流側に押し出す混練工程と、（３）前記混練用押出機の先端部から、混練された混練物を排出させるゴム排出工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、混練対象物は、選択された投入口から先端部までの間で混練されることになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練方法を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練方法は、第１の発明において、前記複数の投入口のうち、前記混練対象物を供給する投入口の押出し方向下流側に位置する投入口を選択して前記チャンバ内に所定の配合剤を供給することで、該配合剤と前記混練対象物とを混合することを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、連続混練処理であっても、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度調整が可能であるとともに、混練途中の所定の状態でゴム系組成物に配合剤を混合することが望ましい場合にも、容易にそれを実現できる。
【００１１】
第３の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練方法は、第１の発明または第２の発明において、前記ゴム供給工程は、６５℃以下の温度に調整されている前記混練対象物を供給するものであることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、混練対象物に対して効果的に剪断力を付与できるため、効率よく粘度低下を図ることができ、高い混練効率を実現することができる。すなわち、供給時の混練対象物の温度が６５℃以下に保たれていれば、混練効率が低下することなく、安定した品質の混練物を効率よく製造することができる。
【００１３】
第４の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練方法は、第１〜３の発明のいずれかにおいて、前記ゴム供給工程は、リボン状、あるいは短冊リボン状、または小片状に形成した前記混練対象物を供給するものであることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、投入口から混練対象物を定量的に供給することが容易になる。したがって、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきによって、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生じることを防止できる。
【００１５】
第５の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練方法は、第１〜４の発明のいずれかにおいて、前記ゴム供給工程は、定量供給手段を用いて前記混練対象物を供給するものであることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきを小さくし、混練物の品質や物性のばらつきを抑える事ができる。
【００１７】
第６の発明に係るゴムあるいはゴム系組成物の混練装置は、ゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を流動させるとともに剪断力を与えて、ゴムを素練りしあるいは配合剤の分散混合および分配混合を促進し、所望の混練状態の混練物とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置であって、（１）筒状の空洞部であるチャンバを有したバレルと、（２）前記バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、（３）前記チャンバ内で回転することで、前記混練対象物に対して、剪断力を加えて混練するとともに、下流側に押出す２軸のスクリューセットと、（４）前記バレルの複数箇所に設けられ、前記チャンバ内に前記混練対象物を受け入れる投入口と、（５）前記複数の投入口のうち選択された１の投入口から前記混練対象物を供給するゴム供給装置と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、混練対象物は、選択された投入口から先端部までの間で混練されることになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態に係るゴム系組成物の混練装置１の側面からみた断面模式図を示している。本図に示すように、この混練装置１は、同方向回転噛合型の２軸混練用押出機２と、この２軸混練用押出機２にゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を供給するゴム供給装置３とを備えている。なお、本実施形態に係るゴム系組成物の混練方法は、この混練装置１を用いてゴム等の混練を行うものである。
【００２０】
まず、混練装置１について説明する。混練装置１に備えられる２軸混練用押出機２は、一対のスクリュ―セット５と、このスクリューセット５が回転するための筒状の空洞部であるチャンバ６を有したバレル７とを備えている。一対のスクリューセット５は、図１の側面図において重なるように、軸心同士が平行となって配置されている。この一対のスクリューセット５は、バレル７の一端側に設けられ、図示しないモータおよび減速機を備える駆動部８（図中左側に図示）に連結され、同方向に回転駆動される。そして、バレル７には、まゆ型断面の筒状空洞部として形成されるチャンバ６が設けられており、このチャンバ６内に、一対のスクリューセット５が収納されている（図２のＡ−Ａ'線矢視断面図を参照）。
【００２１】
このバレル７には、チャンバ６内にゴムあるいはゴムに充填剤や添加剤等の各種配合剤などを添加したものからなる混練対象物を受け入れる投入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ）が、チャンバ６の長手方向に離間する複数箇所に設けられている。これらの投入口９のいずれかから後述するゴム供給装置３によって供給された混練対象物は、チャンバ６内でスクリューセット５が回転することで、図中右側に向かって軸方向に押出されるとともに、連続的に混練が行われる。
【００２２】
各投入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、混練対象物の投入口として使用されない場合には、蓋部材１０（１０ａ、１０ｂ）が嵌挿される。投入口９ａを使用し、その他の投入口（９ｂ、９ｃ）を使用しない場合には、図１に示すように対応する蓋部材１０ａ、１０ｂが、投入口９ｂ、９ｃにそれぞれ嵌挿される。図３に、蓋部材１０ａが、投入口９ｂに嵌挿された状態のＢ−Ｂ'線矢視断面図を示す。本図に示すように、蓋部材１０が投入口９に取り付けられている部分では、図２のＡ−Ａ'線矢視断面図と同様のまゆ型断面のチャンバ６が形成されている。
【００２３】
投入口９ｂから混練対象物を供給したい場合には、投入口９ａおよび９ｃに蓋部材１０ａおよび１０ｂをそれぞれ取り付け、同様に、投入口９ｃから混練対象物を供給したい場合には、投入口９ａおよび９ｂに蓋部材１０ａおよび１０ｂをそれぞれ取り付けることになる。なお、最上流側の投入口９ａ以外の投入口９ｂおよび９ｃから混練対象物を供給する場合には、スクリューセットの潤滑のため混練対象物と同材料を最上流側の投入口９ａから少量供給するようにしても良い。これにより、スクリューセット５とバレル７の干渉が低減される。
【００２４】
また、バレル７には、図２（Ａ−Ａ'線矢視断面図）及び図３（Ｂ−Ｂ'線矢視断面図）に示されるように、バレル７内部に形成され、チャンバ６の周囲を囲むように複数の冷却経路１１が設けられている。この冷却経路１１は、チャンバ６の長手方向に沿って設けられる貫通孔として形成されている。この冷却経路１１に冷却水等の冷媒を導通させることにより、バレル７を低温に保ち、チャンバ６の内壁６ａを介し混練対象物から抜熱し、混練対象物が高温となることを抑制する。なお、図３に示すように、蓋部材１０にも、バレル７と対応して冷却経路１１が形成されるように貫通孔が設けられている。
【００２５】
なお、高粘性のゴム系組成物等の混練を行う場合、混練中の発熱により高温になりやすい。とくに、ゴム・エラストマー材料の場合、一般的に処理中の材料温度を、熱劣化を防ぐため１６０〜１８０℃（材料により異なる）までに抑える必要がある。このため、混練中に冷却経路１１による冷却を行うことが必要となる。このゴム・エラストマー材料等の場合、放熱しにくい性質を有していることで、例えば断熱材として利用されるという側面も備えているものであるが、このため、混練処理中の冷却処理は、更に重要な工程因子となる。
【００２６】
また、バレル７は、図示しないが、複数のユニットが軸方向に組み合わされて構成されており、このユニット配設構成を変更することで、所望の位置に、または所望の個数の投入口９を配置させることができる。そして、バレル７の先端部７ａは、大気開放となっており、この先端部７ａから混練された塊状の混練物が排出される。なお、所定の断面形状に成形された混練物を排出するようにするため、先端部７ａにダイス部を接続してもよい。
【００２７】
つぎに、スクリューセット５は、図示しないが、複数のスクリューセグメントが、スクリューセット５軸方向（以下、単に「軸方向」という）に組み込まれることで構成されている。スクリューセット５の各スクリューセグメントは、図２および図３の断面図から理解されるように、２条の螺旋翼を備えている。そして、螺旋翼の先端５ａとチャンバ内壁６ａとが近接して隙間が小さくなるように設けられることで、混練対象物の噛み込みを良くするようになっている。このスクリューセット５とチャンバ内壁６ａとの間に形成される空間で、混練対象物に剪断力を加えて混練を行うとともに下流側へと押出していく。
【００２８】
また、チャンバ６内への混練対象物の供給は、ゴム供給装置３により行われるが、このゴム供給装置３は、周回駆動される無端体である搬送ベルト３ａを備えている。この搬送ベルト３ａの周回とともに、この上に載置される短冊リボン状に形成されたゴム材料である混練対象物Ｒが、投入口９に向かって定量的に搬送される。そして、ゴム供給装置３の搬送終端３ｂから落下して、チャンバ６内に供給される。このゴム供給装置３は、搬送ベルト３ａの周回駆動速度を調整することで、投入口９から供給する短冊リボン状の混練対象物Ｒを定量供給する供給速度（単位時間当たりの供給量）を調整できる定量供給手段となっている。
【００２９】
また、図１においては、ゴム供給装置３の搬送終端３ｂが、バレル７の最上流側に位置する投入口９ａ上に位置している例（図中の位置（ａ））を実線で示している。なお、投入口９ｂや９ｃから混練対象物Ｒを供給したい場合は、図中２点差線で示すように、ゴム供給装置３を軸方向に移動させ、位置（ｂ）や位置（ｃ）に配置すればよい。
【００３０】
以上説明したように、２軸混練用押出機２は、複数の投入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ）を有しており、これらのうち１の投入口９を選択して混練対象物の供給を行うことができる。したがって、混練対象物は、選択された１の投入口９から先端部７ａまでの間を混練されることになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口９を適宜選択することでチャンバ６内を混練対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。これにより、ゴム系組成物の製造に関して、広範囲にわたる粘度および配合剤分散度の調整・制御が可能になる。
【００３１】
つぎに、本実施形態に係るゴム系組成物の混練方法について説明する。本実施形態に係る混練方法は、混練装置１を用いて行われ、ゴム供給工程、ゴム混練工程、ゴム排出工程の順に混練対象物を処理して、混練物の製造を行う。
【００３２】
まず、ゴム供給工程について説明する。図１において、混練対象物の種類や、調整したい粘度レベルあるいは調整したい配合剤分散度レベルに応じて、複数の投入口９のうち１の投入口を選択する。これにより、混練対象物が、チャンバ６内を通過する長さが決定され、混練対象物に付与される混練仕事量が調整可能となる。
【００３３】
そして、上記選択した１の投入口の上に搬送終端３ｂが位置するように、混練対象物の定量供給手段であるゴム供給装置３を配置する。図１では、投入口９ａが選択されている様子を図示している。投入口９ａを選択した場合、混練対象物は、チャンバ６の略全長に亘って混練されることになる。なお、混練対象物に付与したい混練仕事量が少なくてよい場合（要求される粘度低下幅が小さい場合等）は、投入口９ａでなく、投入口９ｂあるいは投入口９ｃを選択すればよい。ちなみに、選択していない他の投入口に対しては、蓋部材１０が取り付けられる。
【００３４】
ゴム供給装置３を配置した後、ゴム、あるいはカーボンブラックなどの充填剤や添加剤等の各種配合剤が添加されたゴムからなる混練対象物を、図示しないホッパー等から供給する。図１では、短冊リボン状に形成された混練対象物Ｒを２軸押出機２に供給する例を図示しているが、例えば、小片状に形成した混練対象物を供給するものであってもよい。また、シート状あるいはリボン状に形成された混練対象物が、ゴム供給装置３の上方に備えられる図示しないフィーダーロールやカッターロールなどにより、適宜長さ（あるいは適宜大きさ）に切り出されながらゴム供給装置３に対して供給されるものであってもよい。
【００３５】
つぎに、搬送ベルト３ａ上に載置した混練対象物Ｒを、搬送ベルト３ａを周回駆動させることで、投入口９（図１では、９ａ）に向かって搬送する。そして、搬送終端３ｂから落下させて、混練対象物Ｒをチャンバ６内に供給する。このとき、供給する混練対象物Ｒの温度は６５℃以下に調整されている。これにより、混練対象物に対して効果的に剪断力を付与できるため、効率よく粘度低下を図ることができ、高い混練効率を実現することができる。なお、本実施形態では、ゴム供給装置として、搬送ベルト３ａを備えるものを例示しているが、押出しスクリュータイプなどのゴム定量供給手段を用いる場合、６５℃以下に調整することがとくに重要となる。すなわち、押出しスクリュータイプ等の場合、２軸混練用押出機２に供給される混練対象物の温度が可塑化できるある程度の温度に達していないと、定量供給精度が悪化してしまう。そのため、常温よりも高めの温度で混練対象物を２軸混練用押出機２に供給する場合もあるが、この場合、供給時の混練対象物の温度が６５℃以下に保たれていれば、逆に、温度が高くなりすぎて混練効率が低下してしまうことを防止できる。したがって、安定した品質の混練物を効率よく製造することができる。
【００３６】
以上でゴム供給工程が終了し、次いでゴム混練工程で、混練対象物を所望の混練状態となるまで混練を行う。混練対象物の混練処理は、２軸のスクリューセット５を駆動部８により同方向に回転駆動することで行われる（図２参照）。すなわち、スクリューセット５とチャンバ内壁６ａとの間に形成される空間で、混練対象物に剪断力を加えることで混練が行われる。そして、スクリューセット５に形成された螺旋翼により、混練対象物に対して剪断による混練仕事を付与するとともに、下流側（図中右側）へとバレル７の先端部７ａに向かって押出していく。この混練工程中、混練対象物には、バレル７内で軸方向に形成された冷却経路１１内を流動する冷却水等の冷媒により、チャンバ内壁６ａおよびバレル７を通じて冷却される。これにより、混練対象物が高温となりすぎて熱劣化を生じることが抑制される。また、高温となることで、粘度が低下し、混練対象物に十分な機械的剪断力が付与されず、混練効率が低下することも防止できる。
【００３７】
上記混練工程が終了すると、混練対象物は、バレル７の先端部７ａから排出され（ゴム排出工程）、所望の混練状態に調整された混練物が得られる。
【００３８】
以上が、本実施形態に係るゴム系組成物の混練方法の説明であるが、粘度および配合剤分散度の調整は、混練対象物の投入位置を選択することのみよって行われるものに限らず、付加的にスクリューセット５の回転速度を変更することによっても、粘度および分散度の小幅な調整を行うことができる。
【００３９】
なお、混練装置１を用いて、ゴム系組成物の混練を行う場合、上述した混練方法に限らず、所定の配合剤を別途２軸混練用押出機２へと供給することで、配合剤と混練対象物との混合を行うタイミングを調整することも可能となる。
【００４０】
図４は、配合剤供給装置１２を用いて、所定の配合剤をチャンバ６内に供給する様子を示したものである。この場合、混練対象物Ｒは、ゴム供給装置３により投入口９ａへと供給されており、投入口９ｂには、蓋部材１０が取り付けられている。また、押出しスクリュータイプの配合剤供給装置１２の排出口１２ａが、混練対象物を供給する投入口９ａの押出し下流側に位置する投入口９ｃに対して開放されている。すなわち、配合剤供給装置１２のホッパー部１２ｂから供給される所定の配合剤は、押出しスクリューにより定量的にチャンバ６内へと投入口９ｃから供給される。そして、投入口９ａの位置から投入口９ｃの位置までチャンバ６内を通過して混練された混練対象物と混合される。
【００４１】
この混練方法によると、混練途中の所定の状態でゴム系組成物に配合剤を混合することが望ましい場合にも、容易にそれを実現できることになる。例えば、配合剤として混合される架橋薬品や架橋促進剤は、他の薬品・配合剤と混練時の制限温度が異なる。このような配合剤を混合する場合などに、上記構成は、有効となる。
【００４２】
ここで、本発明の効果について詳述するために、以下、実施例に基づいてより具体的に説明する。なお、以下に説明する実施例は、あくまで本発明適用の例示である。
（実施例）
本実施例では、前述した実施形態例に係る混練装置１（図１参照）を用い、混練物の製造実験を行った。なお、２軸混練用押出機２として、スクリュー径５９ｍｍで、スクリューセット５の長さとスクリュー径との比（Ｌ／Ｄ）が、３６のものを使用した。なお、以下の説明において、バレル７の軸方向の長さをこのＬ／Ｄ値を用いて示す（例えば、バレル７の上流端からＬ／Ｄが１８の位置であれば、バレル７の軸方向の真中の位置を示す）。また、連続混練中は、バレル７に設けられる冷却液経路１１に冷却水を導通することで、バレル温度が３０℃前後に保たれるように温度調整しながら混練を行い、バレル７の先端部７ａから混練物を塊状のまま排出した。
【００４３】
また、混練対象物を供給する投入口９の位置としては、バレル７の上流端に位置する投入口９ａと、上流端からＬ／Ｄが２５．２の位置にある投入口９ｃとを選択し、それぞれの投入口から混練対象物を供給した場合について、ムーニー粘度低下値を測定した。なお、スクリュー回転速度は３００ｒｐｍとし、供給する混練対象物（ゴム材料）の温度は２５℃、供給速度は１５０ｋｇ／ｈｒとした。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
表１に示すとおり、混練装置１を用いると、投入口を適宜選択して混練対象物の通過するバレル長さを変更することで、ムーニー粘度低下値で２３ポイントの範囲に亘る調整が可能といえる。なお、比較のため、スクリュー回転速度やゴム材料供給速度を変更してムーニー粘度値の調整を試みたが、設備仕様として最低限確保しなければならない生産量の制約や、材料温度の制約などにより、最大で１４ポイントの範囲のムーニー粘度低下値しか調整できない結果となった。したがって、バレル通過長さを変更することで、粘度調整を行うことの有効性が確認された。また、他の比較例として、スクリューセグメントの構成を変更することによるムーニー粘度低下値の調整幅についても調査したところ、２０ポイントのムーニー粘度低下値の調整が可能だった。しかし、スクリューセグメント交換のための設備停止時間が相当な長時間に及ぶため、実生産への適用は困難と考えられた。この観点からも、本発明の有効性が確認された。
【００４６】
また、原料ゴム（混練対象物）の供給温度の違いによる効果を比較するため、供給温度を種々変更してムーニー粘度低下値の調査を行った。ちなみに、調査は、混練装置１にて、スクリューセグメントの構成を一部変更して行った。表２に、２５℃、６０℃、１４０℃における調査結果を示す。なお、その他の実験条件としては、表１に結果を示す実験の場合と同様とした。
【００４７】
【表２】

【００４８】
表２に示すとおり、供給温度が２５℃と６０℃の場合は、ゴム材料通過Ｌ／Ｄ長を変更することで、２０ポイントに亘るムーニー粘度低下値の調整が可能であった。また、２５℃と６０℃とでは、ムーニー粘度低下値に差は無かった。しかし、１４０度になると、ゴム材料通過Ｌ／Ｄ長が長い２８．８の場合に、ムーニー粘度低下値の幅が小さくなり、２５℃および６０℃の場合に比較して混練効率が低下していることが確認された。またその場合ゴムの変質が懸念される限界温度まで昇温してしまう結果となった。これは高温になったため、混練効率が大幅に低下したと考えられる。以上の実験結果より、供給温度を６０℃以下とすること、生産ラインの場合の工程管理上の温度ばらつきを考慮すれば、供給温度を６５℃以下とすることで、高い混練効率を維持し、且つ安定した品質の混練物を得られることが確認された。
【００４９】
以上が、実施例を含む実施形態の説明であるが、本発明に係るゴム系組成物の混練方法および混練装置は、上述した実施形態に限定されるものでなく、例えば、次にように変更して実施してもよい。
（１）本実施形態においては、スクリューセットが、スクリューセグメントのみを組み合わせて構成されている例を示しているが、この通りでなくてもよく、ロータセグメントやニーディングディスクを任意に組み合わせてあるものでも、本発明を適用し得る。例えば、図５に示すように、複数のロータセグメント１３（１３ａ〜１３ｊ）とスクリューセグメント１４とが組み込まれたスクリューセット５を備えるものであってもよい。この場合、ロータセグメント１３を用いることで、混練対象物に対して、強い剪断力を作用させ、高い混練効率を実現できる。なお、図５において、本実施形態における混練装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付している。
【００５０】
（２）本実施形態においては、投入口として、３箇所設けられている混練装置１を示しているが、この通りでなくてもよく、スクリューセットの軸方向に２箇所乃至は４箇所以上設けられているものでもよい。また、投入口を設ける箇所も、種々選択し得る。
【００５１】
（３）本実施形態例においては、ゴム供給装置として、搬送ベルトを備えるものを例示しているが、必ずしもこの通りでなくもよく、フィーダーロールを備えるものや、押出しスクリュータイプ（１軸押出しスクリューや２軸テーパスクリューフィーダなど）や、ギヤポンプなどからなるものであってもよい。これらのような定量供給装置を用いることで、ゴムやその他配合剤の供給ばらつきが生じることがなく、混練物の品質や物性のばらつきを抑えることができる。即ち、当該ばらつきを容易に製品品質管理上許容される許容限界以下（例えば、硬度σ_n-1＝３．０以下）に下げることができる。
【００５２】
（４）本実施形態例においては、投入口から供給する混練対象物の形態としては、短冊リボン状のものを説明しているが、必ずしもこの通りでなくても、本発明を適用し得る。例えば、リボン状、小片状、粉末状、シート状であってもよい。これらのような形態の混練対象物を供給することで、投入口から混練対象物を定量的に供給することが容易になる。したがって、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきによって、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生じることを防止できる。
【００５３】
【発明の効果】
第１の発明によると、混練対象物は、選択された投入口から先端部までの間で混練されることになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練方法を提供することができる。
【００５４】
第２の発明によると、連続混練処理であっても、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度調整が可能であるとともに、混練途中の所定の状態でゴム系組成物に配合剤を混合することが望ましい場合にも、容易にそれを実現できる。
【００５５】
第３の発明によると、混練対象物に対して効果的に剪断力を付与できるため、効率よく粘度低下を図ることができ、高い混練効率を実現することができる。すなわち、供給時の混練対象物の温度が６５℃以下に保たれていれば、混練効率が低下することなく、安定した品質の混練物を効率よく製造することができる。
【００５６】
第４の発明によると、投入口から混練対象物を定量的に供給することが容易になる。したがって、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきによって、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生じることを防止できる。
【００５７】
第５の発明によると、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきを小さくし、混練物の品質や物性のばらつきを抑えることができる。
【００５８】
第６の発明によると、混練対象物は、選択された投入口から先端部までの間で混練されることになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態にかかるゴム系組成物の混練装置の側面からみた断面模式図を示している。
【図２】図１のＡ−Ａ'線矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線矢視断面図である。
【図４】本実施形態にかかるゴム系組成物の混練装置の側面からみた断面模式図を示している。
【図５】変形例に係るゴム系組成物の混練装置の側面からみた断面模式図を示している。
【符号の説明】
１混練装置
２２軸混練用押出機
３ゴム供給装置
３ａ搬送ベルト
５スクリューセット
６チャンバ
７バレル
７ａ先端部
９、９ａ、９ｂ、９ｃ投入口
１０蓋部材
１１冷却経路
１２配合剤供給装置

Claims

筒状の空洞部であるチャンバを有し、該チャンバに連通し、かつチャンバの長手方向に離間してゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を受け入れ可能な複数の投入口が設けられたバレルと、
該バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、
前記投入口の位置に応じて移動自在なゴム供給装置と、
前記チャンバ内で回転する２軸のスクリューセットと、
を備える混練用押出機を用いて行われ、
（１）所望の混練状態に応じ、前記複数の投入口のうち１つの投入口を選択し、且つ、選択した投入口の位置に応じて移動し配置した前記ゴム供給装置から、前記混練対象物を前記チャンバ内に供給するゴム供給工程と、
（２）前記スクリューセットと前記チャンバ内壁との間に形成される空間で、前記混練対象物に剪断力を加えて混練を行うとともに下流側に押し出す混練工程と、
（３）前記混練用押出機の先端部から、所望の混練状態に調整された混練物を排出させるゴム排出工程と、
を有することを特徴とするゴムあるいはゴム系組成物の混練方法。
前記複数の投入口のうち、前記混練対象物を供給する投入口の押出し方向下流側に位置する投入口を選択して前記チャンバ内に所定の配合剤を供給することで、該配合剤と前記混練対象物とを混合することを特徴とする請求項１に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練方法。
前記ゴム供給工程は、６５℃以下の温度に調整されている前記混練対象物を供給するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練方法。
前記ゴム供給工程は、リボン状、あるいは短冊リボン状、または小片状に形成した前記混練対象物を供給するものであ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あるいはゴム系組成物の混練方法。
前記ゴム供給工程は、定量供給手段を用いて前記混練対象物を供給するものであ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あるいはゴム系組成物の混練方法。
ゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を流動させるとともに剪断力を与えて、ゴムを素練りしあるいは配合剤の分散混合および分配混合を促進し、所望の混練状態の混練物とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置であって、
（１）筒状の空洞部であるチャンバを有したバレルと、
（２）前記バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、
（３）前記チャンバ内で回転することで、前記混練対象物に対して、剪断力を加えて混練するとともに、下流側に押出す２軸のスクリューセットと、
（４）前記バレルの複数箇所に設けられ、前記チャンバ内に前記混練対象物を受け入れる投入口と、
（５）前記複数の投入口のうち選択された１の投入口から前記混練対象物を供給するべく、当該選択された投入口の位置に応じて移動自在なゴム供給装置と、
を備えることを特徴とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。