JP4506234B2

JP4506234B2 - 粘性体の混合装置

Info

Publication number: JP4506234B2
Application number: JP2004098160A
Authority: JP
Inventors: 健一日比; 修一鳥海
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005279477A

Description

本発明は、粘性体の混合装置に関し、更に詳しくは、１００，０００ＰＳ以上の高粘性体であっても外気を遮断した状態で混合、脱泡及び排出をすることができる粘性体の混合装置に関するものである。

車のガラスとボディー等の継目や間隙等に充填して水密、気密の機能を果たすために使用されるシーラントは、材料となる粉体とプレポリマーと可塑剤を混合及び脱泡して製造される高粘性体であり、このシーラントの製造に際しては、粘性体の混合装置が使用される。

このシーラントの製造方法にはバッチ方式と連続方式とがあり、バッチ方式では、図１４に示すように、縦型ミキサー（プラネタリーミキサー）１２等が使用され、この縦型ミキサー１２で粉体タンク１１Ａとプレポリマータンク１１Ｂと可塑剤タンク１１Ｃとから、それぞれ粉体とプレポリマーと可塑剤をバッチ供給で受けて、混合及び脱泡している（例えば、引用文献１参照。）。

この縦型ミキサー１２によるバッチ混合の方法では、高粘性体であっても混合作業時に容器内を真空（減圧）にすることにより脱泡及び脱気が可能であるが、粘性体を排出するためにラムプレス１３を使用している。そのため、混合物である粘性体を縦型ミキサー１２からラムプレス１３に移送する際に、容器１２ａを縦型ミキサー１２から切り離して、ラムプレス１３をセットする必要があるため、この作業時に粘性体が外気に触れ、外気の湿気で粘性体が硬化し製品不良が生じるという問題がある。

一方、連続方式では、図１５に示すように粉体とプレポリマーと可塑剤の定量供給を受けて連続混合機１４で連続混合し、この混合物をギヤポンプ１５で脱泡機１６に連続的に定量移送して、脱泡機１６で脱泡している。

この連続方式では、外気に触れることなく、気泡を含まない粘性体を得ることが可能であるが、連続混合機１４はシーラントの材料の一つである粉体を定量で連続供給され、真空（減圧）にすると真空ポンプ（図示しない）にこの粉体が吸引され付着してしまうため、真空にすることができないので、この連続混合機１４の後流側に脱泡機１６が必要になる。また、定量供給であるため、定量供給装置１５，１７，１８も複数個必要になる。そのため、システム構成が複雑化しコスト高になるという問題がある。
特開平０９−２２０４５９号公報

本発明の目的は、シーラント等の粘性体を外気に触れることなく混合、脱泡及び排出することができる、構造が単純で低コストの粘性体の混合装置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粘性体の混合装置は、粘性体の材料の供給を受けて混合及び脱泡する混合装置において、該混合装置が、上部ケースで形成される投入部と上部ケースの下部に連結されたドラムで形成された混合部とを有する横型ミキサーと、前記ドラムの下部に設けられた排出口に直結された真空対応のギヤポンプと、このギヤポンプに接続された排出側配管と、この排出側配管から分岐して前記上部ケースに接続された循環ラインとを備え、前記上部ケースに材料投入口と真空吸引口とを設け、前記ドラムの内部を横切るように設けられた回転軸の長手方向中途の位置に植立した支持部材の両端に一対の案内羽根を固定し、この一対の案内羽根を、前記回転軸を中心にして回転する際に前記排出口の直上を通過する位置に配置し、前記材料投入口を通じて横型ミキサーにバッチ投入された粘性体の材料を、前記横型ミキサーを気密状態にして前記案内羽根によって攪拌混合し、この際に、粘性体の材料を前記ギヤポンプの駆動により前記循環ラインを通じて前記横型ミキサーに循環させ、その後、横型ミキサー内を真空吸引して減圧しながら混合し、混合した混合物を排出する際には、前記循環ラインを閉じて前記ギヤポンプの駆動により前記排出側配管を通じて行なう構成にする。

この真空対応のギヤポンプとは、ギヤポンプ内の気密性を維持できる構造になっており、吸引側に圧力がなくても、粘性体を吸引側からギヤポンプ内に吸引して吐出側から圧力を持って排出できるギヤポンプのことをいう。なお、この真空対応のギヤポンプは、ギヤポンプの仕様を真空対応とすることにより容易に入手できる。

本発明によれば、横型ミキサーと真空対応のギヤポンプとを組み合わせたことにより、シーラント等の粘性体の材料を横型ミキサーにバッチ供給した後、ミキサーにより混合し、その後、真空吸引にして減圧しながら混合することにより、容易に混合と脱泡を行うことができ、材料を混合してできた粘性体を真空対応のギヤポンプで外気に触れることなく、高圧で排出できる。特に真空対応のギヤポンプを用いているので、１００，０００ＰＳ以上の高粘性体も製造できる。

また、上記の粘性体の混合装置において、前記横型ミキサーで混合した混合物を、前記ギヤポンプに接続された排出側配管から前記横型ミキサー内に戻す循環ラインを設けると、混合したものを繰り返し投入口から横型ミキサー内に戻すことができるので、よりきめ細かく混合及び脱泡を行うことができる。

そして、前記循環ラインの横型ミキサー内への投入口にスリットノズルを設けた場合には、混合した粘性体をスリットノズルからシート状にして、横型ミキサーの混合部に送り込めるので、より混合と脱泡を促進できる。

また、前記回転軸の長手方向両サイドに、前記粘性体の材料を回転軸の長手方向中央側に寄せる中寄せ羽根を設けることもできる。前記案内羽根が、回転方向に対して５°〜１０°の迎え角を有するとともに、長手方向中央が両端よりも回転方向に対して後退したＶ字状であり、案内羽根とドラムの壁面との隙間を０．１ｍｍ〜５０ｍｍにすることもできる。

前記粘性体の材料は、例えば、シーラントの材料となる粉体と、プレポリマーと、可塑剤である。

本発明の粘性体の混合装置によれば、横型ミキサーと真空対応のギヤポンプとを組み合わせて混合装置を構成したので、従来のバッチ方式に比べて、シーラント等の粘性体を外気に触れることなく混合、脱泡、及び排出することができる。また、連続方式に比べて、混合装置と脱泡装置とを別体で設ける必要が無くなるので、装置の構成を単純化でき、コストを低減できる。

以下、本発明の粘性体の混合装置について、シーラント製造用の粘性体の混合装置を例にして、図に示す実施の形態を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態の粘性体の混合装置１０を使用したバッチ方式のシーラント製造システム１を示す。この混合装置１０は、粉体タンク１１Ａとプレポリマータンク１１Ｂと可塑剤タンク１１Ｃからそれぞれ粉体とプレポリマーと可塑剤をバッチ供給で受けて、回転軸２６に固定された攪拌用の羽根２７，２８を回転して混合し、更に、内部を真空吸引して減圧して脱泡した後、この混合物を排出する装置である。

図１に示すように、この粘性体の混合装置１０は攪拌羽根２７，２８を備えた回転軸２６を有する横型ミキサー２０と、混合してできた粘性体を抜き出す真空対応のギヤポンプ３０とからなる。

図２，図３及び図７〜図９に示すように、この横型ミキサー２０は、上部ケース２１で形成される投入部Ａとドラム２５で形成される混合部Ｂとからなり、投入部Ａには材料投入口２２と循環投入口２３と掻落しローラー２４が設けられ、混合部Ｂには案内羽根（センター羽根）２７と中寄せ羽根（サイド羽根）２８を備えた回転軸２６が設けられ、更に、ギヤポンプ３０の排出側（吐出側）と循環投入口２３を接続する外側配管の循環ライン４０を有して構成される。

この上部ケース２１で囲われた投入部Ａは、シーラント（粘性体）の材料の粉体、プレポリマー、可塑剤の投入を受ける部分である。これらの材料は、それぞれ粉体タンク１１Ａ、プレポリマータンク１１Ｂ、可塑剤タンク１１Ｃから材料投入口２２を経由してバッチ投入され、投入部Ａを経由して下側のドラム２５の内部の混合部Ｂに入る。

この投入部Ａと混合部Ｂの境には、ドラム径（ミキサー胴径）の１／３〜１／２０の範囲の太さの径で、モータ３２によりドラム２５の回転軸２６と逆方向に回転する掻落しローラ２４が設けられており、この掻落しローラ２４により、混合部Ｂの入口近傍に付着する材料を掻き落とす。

また、ドラム２５で囲われた混合部Ｂは、シーラントの材料の供給及び循環する混合物の供給を受けて混合及び脱泡する部分であり、これらの材料や混合物はモータ３３で回転駆動する攪拌混合用の回転軸２６に設けた案内羽根２７と中寄せ羽根２８により攪拌混合される。

この攪拌時に、図示しない真空ポンプ等で真空吸引口２９から横型ミキサー２０の内部を真空吸引して減圧することにより、混合物の脱泡を行うことができる。また、このドラム２５の長手方向中央の下部には、ギヤポンプ３０が直結された排出口２０ａが設けられている。この排出口２０ａは、１００，０００ＰＳ以上の高粘性体の排出を容易にするために、その口径Ｄを２５０ｍｍφ以上とすることが好ましい。つまり、配管寸法では２５０Ａより太くする。また、排出口２０ａの断面は円形以外に四角形等の角形等でも良く、その場合は断面積を４０，０００ｍｍ²以上とすることが好ましい。

図４及び図９〜図１１に案内羽根２７を示す。この案内羽根２７は、ドラム２５の回転軸２６に植立した支持部材２７ｓの両端に固定支持された一対の羽根であり、図４に示すように、回転方向Ｒに対して迎え角αを持ってドラム２５内の長手方向の中央のドラム２５の壁面近傍に配置される。なお、排出口２０ａがドラム２５内の長手方向の中央の配置されていない場合には、案内羽根２７は、この排出口２０ａの直上を通過する位置に配置される。

この迎え角αとは、案内羽根２７の回転方向の先端と後端を結ぶ直線ｂが、回転軸２６の回転中心Ｃｒと案内羽根２７の中心Ｃｂを結ぶ直線ａと直交する接線ｃとなす角度のことをいう。ここでは、案内羽根２７の進行方向の先端側が回転軸２６側に入る場合をプラス方向とし、この迎え角αが１°〜８９°の範囲内、好ましくは５°〜１０°の範囲にあるように形成する。

そして、図１１に示すように、案内羽根２７のドラムの長手方向の長さＬ１は、排出口２１ｂの口径Ｄより大きく形成される。なお、幅Ｌ２は長さＬ１の１／５程度で両側が少し後退した形状、即ち、後退角βが１６０°程度になるように形成される。

この案内羽根２７は、ドラム２５の壁面との隙間Ｓを、０．１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは６ｍｍ〜８ｍｍ程度にして、横型ミキサー２０の排出口２０ａの上側を通過するように配置され、材料又は混合物を攪拌すると共に排出口２０ａからギヤポンプ３０に送り出す。つまり、この案内羽根２７は攪拌機能と排出促進機能を有している。

また、図１２及び図１３に示すように、中寄せ羽根２８は先端から後端が、ドラム２５の壁面近傍から回転軸２６側に傾斜し、かつ、ドラム長手方向に関して側壁側から中央側に傾斜して形成され、ドラム２５内の長手方向の両サイドにそれぞれ配置される。この中寄せ羽根２８は、材料又は混合物を攪拌すると共に長手方向の中央側に寄せる。つまり、この中寄せ羽根２８は攪拌機能と中央側への移送機能を有している。なお、ドラム２５の長手方向の長さが長い時には、サイド部分だけでなく中寄せ羽根２８を長手方向に３個所以上配置してもよい。

そして、この案内羽根２７と中寄せ羽根２８は、モータ３３によりプリー２６ａを介して回転駆動される回転軸２６の回転に従って、回転数３０〜１５０ｒｐｍでドラム２５内を回転し、材料又は混合物を効率よく混合、あるいは、脱泡しながら混合を行い、排出する。なお、この案内羽根２７と中寄せ羽根２８以外の攪拌用羽根を設けてもよい。

また、真空対応のギヤポンプ３０が、横型ミキサー２０の排出口２０ａに直接接続して設けられる。この真空対応のギヤポンプ３０は、ケース自体も気密構造となっていて、外部から内部に空気が入らないように形成され、ギヤポンプ内の気密性を維持できる構造になっており、吸引側に圧力がなくても、粘性体を吸引側からギヤポンプ内に吸引して吐出側から圧力を持って排出できるギヤポンプであり、ギヤポンプの仕様を真空対応とすることにより容易に入手できる。

なお、通常のギヤポンプは、高圧力で材料を吐出できるが、入口側の圧力が高いことが必要で、この入口側の圧力によりポンプ内に材料を送り込むことにより、回転する一対のギヤにより高い圧力で吐出できるようになっており、入口側の圧力が低いとポンプ内に材料が送り込まれず、ポンプとしての機能が低下してしまう。そのため、真空対応のギヤポンプが必要となる。

そして、循環ライン４０は、真空対応のギヤポンプ３０の排出側配管３１から横型ミキサー２０内に混合物を戻すためのラインであり、循環ライン４０からの混合物は、上部ケース２１の天井部分に設けられた循環投入口２３から投入されるが、この循環投入口２３には、隙間が０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度のスリットノズル２３ａが設けられており、循環投入される混合物はここでシート状になる。

この粘性体の混合装置１０でシーラントを製造する場合には、先ず、最初に、混合装置である横型ミキサー２０内に、所定の比率でシーラントの材料である粉体とプレポリマーと可塑剤をバッチ供給する。この供給が終わったら横型ミキサー２０を気密状態にすると共に回転軸２６を回転駆動し、案内羽根２７や中寄せ羽根２８によりシーラントの材料を攪拌混合する。この際適宜ギヤポンプ３０を駆動し、循環ライン４０を活用して混合物を循環させて混合の促進を図る。

ある程度攪拌混合が進んだら横型ミキサー２０内を真空吸引して減圧し、脱泡及び脱気を行う。この脱泡及び脱気は混合と同じであるが、横型ミキサー２０内を減圧している点が異なる。

そして、混合と脱泡及び脱気が完了したら、真空対応のギヤポンプ３０を駆動し、循環ライン４０を閉じて、排出側配管３１から製品である混合物、即ち、シーラントを排出する。

上記の構成の粘性体の混合装置１０によれば、横型ミキサー２０と真空対応のギヤポンプ３０とを組み合わせているので、従来のバッチ方式に比べて、シーラント等の粘性体を外気に触れることなく混合、脱泡、及び排出することができる。また、連続方式に比べて、混合装置と脱泡装置とを別体で設ける必要が無くなるので、装置の構成を単純化でき、コストも低減できる。特に、１００，０００ＰＳ以上の高粘性体を混合、脱泡及び排出するのに効果を奏することができる。

本発明の実施の形態の粘性体の混合装置を組み入れたシーラント製造システムを模式的に示す説明図である。本発明の実施の形態の粘性体の混合装置を模式的に示す側断面図である。図２の粘性体の混合装置を模式的に示す横断面図である。案内羽根の迎え角の説明図である。本発明の実施の形態の粘性体の混合装置のドラム部分を示す側面図である。図５の粘性体の混合装置のドラム部分を示す正面図である。図５の粘性体の混合装置の側断面図である。図５の粘性体の混合装置の横断面図である。図５の粘性体の混合装置の案内羽根を示す横断面図である。図５の粘性体の混合装置の案内羽根を示す水平断面図である。図５の粘性体の混合装置の案内羽根を示す、図９及び図１０のＵ方向矢視図である。図５の粘性体の混合装置の中寄せ羽根の正面図である。図５の粘性体の混合装置の中寄せ羽根の側面図である。従来技術のバッチ方式のシーラント製造システムを模式的に示す説明図である。従来技術の連続方式のシーラント製造システムを模式的に示す説明図である。

符号の説明

１シーラント製造システム
１０粘性体の混合装置
２０横型ミキサー
２０ａ排出口
２１上部ケース
２２材料投入口
２３循環投入口
２４掻落しローラー
２５ドラム
２６回転軸
２７案内羽根
２８中寄せ羽根
２９真空吸引口
３０ギヤポンプ
４０循環ライン
Ａ投入部
Ｂ混合部
α 迎え角
Ｒ回転方向

Claims

粘性体の材料の供給を受けて混合及び脱泡する混合装置において、該混合装置が、上部ケースで形成される投入部と上部ケースの下部に連結されたドラムで形成された混合部とを有する横型ミキサーと、前記ドラムの下部に設けられた排出口に直結された真空対応のギヤポンプと、このギヤポンプに接続された排出側配管と、この排出側配管から分岐して前記上部ケースに接続された循環ラインとを備え、
前記上部ケースに材料投入口と真空吸引口とを設け、前記ドラムの内部を横切るように設けられた回転軸の長手方向中途の位置に植立した支持部材の両端に一対の案内羽根を固定し、この一対の案内羽根を、前記回転軸を中心にして回転する際に前記排出口の直上を通過する位置に配置し、
前記材料投入口を通じて横型ミキサーにバッチ投入された粘性体の材料を、前記横型ミキサーを気密状態にして前記案内羽根によって攪拌混合し、この際に、粘性体の材料を前記ギヤポンプの駆動により前記循環ラインを通じて前記横型ミキサーに循環させ、その後、横型ミキサー内を真空吸引して減圧しながら混合し、混合した混合物を排出する際には、前記循環ラインを閉じて前記ギヤポンプの駆動により前記排出側配管を通じて行なう構成にした粘性体の混合装置。
前記循環ラインの横型ミキサー内への循環投入口にスリットノズルを設けた請求項１記載の粘性体の混合装置。
前記回転軸の長手方向両サイドに、前記粘性体の材料を回転軸の長手方向中央側に寄せる中寄せ羽根を設けた請求項１または２に記載の粘性体の混合装置。
前記案内羽根が、回転方向に対して５°〜１０°の迎え角を有するとともに、長手方向中央が両端よりも回転方向に対して後退したＶ字状であり、案内羽根とドラムの壁面との隙間が０．１ｍｍ〜５０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の粘性体の混合装置。
前記粘性体の材料が、シーラントの材料となる粉体と、プレポリマーと、可塑剤である請求項１〜４のいずれかに記載の粘性体の混合装置。