JP4807664B2 - 混練機 - Google Patents

Description

本発明は、混練機に関する。
また、本発明は、ゴム等の被混練材料の混練に用いられる密閉式混練機に関する。

この種の密閉式混練機は、図３及び図４に概略的に示されるように、チャンバー１１と、このチャンバー１１の内部に形成された混練室１００と、この混練室１００内に配置された一対のロータ５００，５００と、この混練室１００の上部へ延びるケーシング１２と、このケーシング１２内に昇降可能に配置されたフローティングウエイト１３と、該混練室１００の下部に位置する材料温度検出部１４とを備えている。

そして、混練室１００は、軸心が互いに平行な二つの円筒状空間を、その円周方向一部で互いに連通させた形状を呈している。
また、各円筒状空間と同心的に配置された回転軸１５，１５を介して、各ロータ５００，５００が、図示されていないモータにより互いに異なる方向へ回転されるようになっている。

すなわちこの密閉式混練機は、図示されていない上部投入口からケーシング１２へ投入したゴム材料等の被混練材料を、フローティングウエイト１３の降下により混練室１００に圧入し、この混練室１００内でロータ５００，５００の回転によって所要時間混練し、材料排出部より排出するものである。

ところで、上記混練の過程では、被混練材料が連続的に剪断を受けることによって発熱する。特に、ゴム材の混練においては発熱が著しいため、粘度低下により混練不足となったり、加硫促進剤を添加して一度で混練（１ステージ混練）しようとすると、被混練ゴム材に温度上昇による加硫反応を生じて、その後の金型による成形ができなくなってしまう。
したがって、このような剪断発熱による温度上昇を抑制するため、密閉式混練機には冷却手段が設けられており、この冷却手段としては、ジャケット方式によるものが採用されている。

しかしながら、従来のジャケット方式による冷却手段は、図３及び図４に示されるように、チャンバー１１に混練室１００の外壁２００を包囲するカバー体４００を形成し、これら外壁２００とカバー体４００とで形成される密閉間隙３００内に、所要数の仕切板６００、６００によって蛇行した流路を形成し、この流路の一端に開設した流入口９００から他端に開設した流出口１０００へ向けて冷却媒体Xを連続的に流すものである。
しかし、混練室１００との間の外壁２００が、強度計算上かなりの厚みとなっているので、冷却速度が遅いものであった。

そして、この従来のジャケット方式によると、混練を開始すると、剪断発熱によって被混練材料の温度が上昇して行く。
このため、温度上昇が著しいことから、まず被混練材料に加硫促進剤を添加せずに混練（Ａ練り）を行い、次にこの材料中に加硫促進剤を添加して混練（Ｂ練り）を行うといった、２ステージ混練が行われている。

２ステージ混練においては、密閉式混練機によるＡ練りの後、いったん被混練材料を排出して所定時間冷却し、次に再び密閉式混練機によってＢ練りを行う方法と、密閉式混練機によるＡ練りの後に、ロールによって連続的にＢ練りを行う方法とがあるが、いずれの場合も、１ステージ混練と比較すると多くの工数を要していた。

また、加硫促進剤を添加することができる材料温度の上限は１００〜１２０℃である場合が多いので、従来のジャケット方式の冷却手段においては、例えば１分当たりの冷却速度が２０℃程度であっても、Ａ練りの過程で例えば材料温度が１４０〜１６０℃まで上昇した場合は、加硫促進剤が添加可能な温度まで冷却されるのに１〜３分の待ち時間が必要になる。しかも、被混練材料は大きなブロック状になっているため、前記待ち時間が経過しても内部の温度は容易に下がらない。

この結果、Ｂ練りが開始されると短時間で材料温度が上昇してしまい、生地焼け現象を引き起こす恐れがあった。
そこで、少しでも冷却効率を高めるために、カバー体の外周面に放熱板を設ける態様が提案された（特開２００１−１７０４７０号公報）。

しかし、この態様によっても、冷却効率を十分高めることが出来なかった。
また、従来のものは、外壁の肉厚が比較的厚いため、熱効率が悪く、生産性が上がらなかった。
このため、冷却媒体の温度も比較的低くする必要があったため、結露が発生し、被混練材料に悪影響を与えていた。
特開２００１−１７０４７０号公報 特公平７−３０１号公報

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、ジャケット方式による冷却手段を備える密閉式混練機において、冷却効率を高めることによって、被混練材料の温度上昇を抑制して生地焼け等の発生を防止すると共に、１ステージ混練を可能とし、生産性及び品質の向上を図ることにある。

本発明の混練機は、一対のロータが回転する混練室の外壁と、前記外壁との間に密閉間隙を形成しているカバー体と、前記密閉間隙に供給される冷却媒体とよりなる混練機において、前記密閉間隙が複数の仕切板により軸方向に区画された複数個の冷却室を形成すると共に、前記仕切板に周方向位置が交互に異なる連通孔をそれぞれ設け、前記冷却媒体用の流入孔と流出孔とを連通させると共に、前記流入孔及び流出孔が、共に混練室の下方又は上方のいずれか一方に設けられていることを特徴とする。

本発明に係る密閉式混練機によると、混練中の剪断発熱による温度上昇が従来より低く抑えられるので、次の混練を開始できる温度までチャンバー内を冷却すための待ち時間を短縮することができ、特に、このような冷却効率の向上によって、１ステージ混練も可能となるので、この場合は工数も著しく削減されて、生産性が向上する。

しかも、温度上昇が抑えられることによって、温度上昇に伴う被混練材料の粘度低下も抑制されるため、より大きな剪断力を与えて練り効率を向上させ、その結果、材料の品質向上を図ることができる。
また、本発明のものは、外壁の肉厚が比較的薄いため、熱効率が良く、生産性向上が図られた。
このため、冷却媒体の温度も、従来に比較して、それ程低くする必要がないため、結露の心配がなく、被混練材料に悪影響を及ぼすことも無い。

また、請求項１記載の発明の混練機によれば、２ステージ混練において、Ａ練り後の被混練物に加硫剤系をロールで投入してＢ練りを行う場合は、作業者によって、前記加硫剤系の投入にバラツキを生じる恐れがあったのに対し、１ステージ混練を可能とすることによって、当該密閉式混練機での加硫剤系の投入も可能となり、加硫剤系の投入・混練作業の自動化や、品質のバラツキの低減を図ることができると共に、流入孔及び流出孔が、共に混練室の下方に設けられているので、メンテナンス作業がやり易い。

請求項２記載の発明の混練機によれば、冷却媒体Ｘが連通孔８を通過する際、乱流に遷移するため、冷却効率が更に高められる。

図１及び図２は本発明に係る密閉式混練機の概略的な構成を示すものである。
すなわち、この密閉式混練機は、一対のロータ５、５が回転する混練室１の外壁２と、この外壁２との間に密閉間隙３を形成しているカバー体４とが存在する。
この密閉間隙３には、水等の冷却媒体Ｘが供給されている。

そして、この密閉間隙３には、複数の仕切板６により軸方向に区画された複数個の冷却室７が形成されている。
また、仕切板６の一方の端部近傍には、周方向位置が交互に異なる連通孔８がそれぞれ設けられている。
この連通孔８は、仕切板６に設けられた丸い貫通孔であり、冷却媒体Ｘが連通孔８を通過する際、乱流に遷移するため、冷却効率が更に高められる。

このことにより、冷却媒体Ｘは、流入孔９から流出孔１０へと流れることができる。
更に、仕切板６の内外周の全面が外壁２及びカバー体４に一体的に固着されている構成になっているため、外壁２を補強する効果が高い。
このため、外壁２の肉厚を、従来に比べ薄くすることが出来、冷却効率を高めることが出来る。

加えて、仕切板６の端面もケーシング１２側に一体固着することにより、この効果を更に増幅できる。
また、流入孔９及び流出孔１０が、共に混練室１の下方に設けられているので、メンテナンスが容易である。
本実施例では、流入孔９及び流出孔１０を下方に設けたが、上方にまとめて設ける態様としても良い。

更に、連通孔８が混練室１の上方に設けられているので、冷却効率が良い。
更に、流入孔９と流出孔１０とが軸方向一端と他端とに位置している態様としているため、混練室１の全面を効果的に冷却できる。

一対のロータ５、５は、互いに異なる方向に回転している。
通常混練室１内で混練される被混練物は、加硫促進剤が添加されているゴム配合物であり、このことにより、１ステージ混練が可能である。

また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明に係る密閉式混練機の概略構成を示すもので、ロータの軸心と直交する平面で切断した断面図。 本発明に係る密閉式混練機仕切板の内部構造図。 従来の密閉式混練機の概略構成を示すもので、ロータの軸心と直交する平面で切断した断面図。 図３に示す従来に係る密閉式混練機仕切板の内部構造図。

符号の説明

１‥‥混練室
２‥‥外壁
３‥‥密閉空間
４‥‥カバー体
５‥‥ロータ
６‥‥仕切板
７‥‥冷却室
８‥‥連通孔
９‥‥流入孔
１０‥‥流出孔
１１‥‥チャンバー
１２‥‥ケーシング
１３‥‥フローティングウエイト
１５‥‥回転軸

Claims (2)

1. 一対のロータ（５）（５）が回転する混練室（１）の外壁（２）と、前記外壁（２）との間に密閉間隙（３）を形成しているカバー体（４）と、前記密閉間隙（３）に供給される冷却媒体（Ｘ）とよりなる混練機において、前記密閉間隙（３）が複数の仕切板（６）により軸方向に区画された複数個の冷却室（７）を形成すると共に、前記仕切板（６）に周方向位置が交互に異なる連通孔（８）をそれぞれ設け、前記冷却媒体（Ｘ）用の流入孔（９）と流出孔（１０）とを連通させると共に、前記流入孔（９）及び流出孔（１０）が、共に混練室（１）の下方又は上方のいずれか一方に設けられていることを特徴とする混練機。
2. 前記連通孔（８）が丸い貫通孔であることを特徴とする請求項１記載の混練機。

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