JP5956156B2 - 多軸混練押出機、及びウエットマスターバッチの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ゴムラテックスと、充填剤を含有するスラリー溶液とを混合した液から、ゴムと充填剤の混合物を凝固させて脱水した後の、得られた凝固物の乾燥に供される多軸混練押出機、それを用いるウエットマスターバッチの製造方法、その方法によって製造されたウエットマスターバッチを用いたタイヤ用材料、ならびに、そのタイヤ用材料を用いたタイヤに関するものであり、とくに、混練押出機に設けたスクリューの、意図しない振動の発生を有効に防止して、製造されるウエットマスターバッチの品質を高く維持しつつ、製造能率を向上させることができる技術を提案するものである。

ゴム組成物の生成に際しては、ゴム組成物中での充填剤の分散度を高めて、均質な配合を実現するため、いわゆるウエットマスターバッチを用いることが一般に行われている。
このウエットマスターバッチの製造は、ゴムラテックスと、カーボンブラック、シリカ等の充填剤と水とを予め一定の割合で混合してするとともに充填剤を水中に分散させたスラリー溶液とを混合し、この混合液から凝固したものを回収して、予備的に脱水処理を施した後に乾燥することによって行うことができる。

ここで、上述したように、スラリー溶液とゴムラテックスとの混合液から得られる凝固物の乾燥には、特許文献１に記載されたような、内部通路を有するバレル内に、たとえば、互いに噛合する二本のスクリューを設けてなる二軸混練押出機が用いられており、これによれば、バレルの内部通路に供給した前記凝固物を、バレルの周囲に配設したヒーターの作動の下で、いずれも同方向に回転駆動させることができるスクリューで混練することにより、凝固物に含まれる水分を加熱蒸発させるとともに、凝固物中に、カーボンブラック等の充填剤を十分に混合分散させて、バレルの先端から、ウエットマスターバッチを押出して製造することができる。

このような混練押出機に配設されるスクリューとして、従来は、図９に、混練押出機から取り出したスクリューの一本だけを模式的に示すように、図に矢印で示す、凝固物の流動方向に順次に、図示しないホッパーからバレルの内部通路に供給された凝固物を、バレルの先端側に送給する第一の送給セグメント１０２と、送給された凝固物の混練を行う第一の混練セグメント１０３と、凝固物の流動を促進させる第二の送給セグメント１０４と、再度凝固物の混練を行う第二の混練セグメント１０５と、凝固物を、バレル先端の吐出口から押出すべく機能する第三の送給セグメント１０６とを設けて、たとえば、バレルの内径Ｄに対する、スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を４２とした、軸線方向の長さが長いものを用いることとしていた。

特開２００６―３４８２３７号公報

ところで、上述した従来の混練押出機で、ウエットマスターバッチの製造能率を向上させるべく、スクリュー１０１の回転駆動速度を速めて、ウエットマスターバッチの押出し量を増加させた場合は、スクリュー１０１の、軸線方向の長さが長いことに起因して、後端側で片持ち支持されるスクリュー１０１の、なかでも先端側の部分に、スクリュー１０１の軸線方向と直交する上下および左右方向への意図しない振動が発生することになり、このような振動が大きくなると、たとえば、左右に並列に配置した二本のスクリューの相互が衝接したり、スクリュー１０１がバレルに擦れたりするという問題があった。

この一方で、スクリューの、軸線方向の長さを単純に短くしたときは、ウエットマスターバッチの混練押出機に必要とされる所要の乾燥および混練機能が十分に確保されない結果として、混練押出機に供給した凝固物に含まれる水分の除去および、凝固物の混練が、所期したとおりに行われず、製造されるウエットマスターバッチの品質が低下することになるという他の問題があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、ウエットマスターバッチの生産能率を向上させるために、スクリューの回転駆動速度を速くした場合であっても、混練押出機のバレル内で片持ち支持されるスクリューに発生する、意図しない振動を十分小さく抑えるとともに、バレル内に供給された凝固物の混練および、それに含まれる水分の除去を効果的に行って、製造されるウエットマスターバッチの品質の低下を防止することができる多軸混練押出機、それを用いるウエットマスターバッチの製造方法、その方法によって製造されたウエットマスターバッチを用いたタイヤ用材料、ならびに、そのタイヤ用材料を用いたタイヤを提供するにある。

この発明の多軸混練押出機は、ゴムラテックスとスラリー溶液との混合液から得られる凝固物を流動させる内部通路を有するバレルと、バレルの内部通路に前記凝固物を供給するためのホッパーと、バレル内に、いずれも、内部通路の延在方向と平行に延在させて配設されて、回転駆動される複数本のスクリューとを具えてなり、前記凝固物を混練して該凝固物の水分を取り除くことで、ウエットマスターバッチを押出して製造するものであって、
前記複数本のスクリューがともに、凝固物の流動方向に順次に設けた、凝固物の流動を促進させる第一および第二の送給セグメントならびに、凝固物の混練を行う一箇所の混練セグメントを有するとともに、
前記第一と第二の送給セグメントの間に、凝固物を混練するニーディングディスクと、該ニーディングディスクの、前記流動方向の前方側に隣接させて配置されて、バレルの内部通路を、該内部通路の延在方向で部分的に狭める狭窄リングとからなる圧搾セグメントを二箇所以上配設して、バレルの内径Ｄに対する、該スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を３０以下としてなり、
前記狭窄リングは、前記スクリューの軸芯に装着され、他のスクリュー部分に比して外径が大きい円環形状であり、該狭窄リングと前記バレルの内面との間に形成されるクリアランスに凝固物を通過させることで、凝固物が圧搾されるものであり、
二箇所以上配設した前記圧搾セグメントのそれぞれの前記狭窄リングを、流動方向の前方側に向かうに従い、横断面寸法の大きいものとしてなるものである。
ここでいう、「スクリューの有効長さＬ」とは、スクリューセグメントの総長さ、つまり、スクリューを構成する複数のセグメントの、スクリュー軸線方向の全長をいう。

ここで、混練セグメントの、凝固物の流動方向の前方側には、凝固物の、該流動方向とは逆方向の流動をもたらす逆流セグメントを設けることが好ましく、また、圧搾セグメントを構成するニーディングディスクは、ツイストニーディングディスクとすることが好ましい。

また、この発明の、ウエットマスターバッチの製造方法は、ゴムラテックスと、充填剤を含有するスラリー溶液とを混合した液から、充填剤とゴムの混合物を凝固させて脱水した後、得られた凝固物を乾燥させて、ウエットマスターバッチを製造する方法であって、上記のいずれかの多軸混練押出機を用いて、前記凝固物を乾燥させるに当り、前記バレルの一端側に取り付けたホッパーから、バレルの内部通路に供給した凝固物を、いずれも回転駆動される複数本のスクリューの第一送給セグメントにより、バレルの他端側の吐出口に向けて流動させて送給するとともに、圧搾セグメントのニーディングディスクで、凝固物を混練しつつ、凝固物の流速を低下させた状態で、凝固物を狭窄リングに通過させて脱水し、しかる後、第二送給セグメントによって、混練セグメントへ送給された凝固物を混練して、前記吐出口から押出すにある。

この発明の多軸混練押出機によれば、バレル内のスクリューに、一箇所の混練セグメントを設け、バレルの内径Ｄに対する、スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を３０以下として、スクリューの、軸線方向の長さを短くしたことにより、回転駆動されるスクリューの回転速度を、たとえば５００ｒｐｍまで速くした場合であっても、スクリューに生じる意図しない振動を小さく抑えて、バレル内に並列に配置される複数本のスクリューの相互の衝接等を十分確実に防止することができる。

この一方で、このように、スクリューの、軸線方向の長さを短くしたことによっても、第一と第二の送給セグメントの間に、凝固物を混練するニーディングディスクと、バレルの内部通路を狭める狭窄リングとからなる少なくとも一箇所の圧搾セグメントを配設したことで、第一の送給セグメントから送給された凝固物が、ニーディングディスクによって混練されるとともに、バレル内面と狭窄リングとの間の小さなクリアランスを通過することによって圧搾されることになるので、凝固物中の充填剤を混合分散させることができ、また、凝固物に含まれる水分を効果的に取り除くことができる。
これがため、スクリューの回転駆動速度を速くすることで、製造されるウエットマスターバッチの品質を高く維持しつつ、製造能率を向上させることが可能となる。

しかもここでは、第一と第二の送給セグメントの間の、狭窄リングとともに圧搾セグメントを構成するニーディングディスクを、狭窄リングの、凝固物の流動方向の後方側に隣接させて設けたことにより、第一の送給セグメントによって流動力を付与されて、圧搾セグメントに到達する直前の凝固物を、ニーディングディスクによる混練作用に基いて十分に流速低下させた状態で、該凝固物を、ニーディングディスクの、前記流動方向の前方側の狭窄リングによって形成される狭いクリアランスに通過させることになるので、凝固物は、小さな流速の下で狭窄リングに衝突することになり、そのような衝突に起因する、スクリューの振動を小さく抑えつつ、狭窄リングによる、凝固物の水分除去を効果的に行うことができる。

ここにおいて、上述した一箇所の混練セグメントの、凝固物の流動方向の前方側に、凝固物の、流動方向とは逆方向の流動をもたらす逆流セグメントを設けたときは、逆流セグメントの、凝固物を逆流させる作用に基き、逆流セグメントの、流動方向の後方側に位置する混練セグメントでの、凝固物の滞留時間が長くなることから、凝固物に含まれる水分の加熱蒸発および、凝固物中の充填剤の混合分散のさらなる促進をもたらし、併せて、混練セグメントに滞留して充満する凝固物が、後端側で片持ち支持される複数本のスクリューの先端側部分の相互の接近を拘束するべくも機能することになるので、スクリューに生じる振動をより一層小さくすることができる。

なお、圧搾セグメントを構成するニーディングディスクを、ツイストニーディングディスクとしたときは、ツイストニーディングディスクによる凝固物の破砕・練の効果により、圧搾セグメントに作用する圧力を低下させることができる。

また、この発明のウエットマスターバッチの製造方法によれば、上述したような、スクリューの軸線方向の長さを短くした混練押出機を用いることにより、スクリューの回転駆動速度を速くした場合であっても、スクリューに生じる振動を小さくして、バレルの内部通路に供給した凝固物の、スクリューの各セグメントでの混練および水分除去を有効に行うことができるので、押出されるウエットマスターバッチの品質を低下させることなしに、ウエットマスターバッチの製造能率を高めることができる。

混練押出機の、参考形態を一部を破断除去して示す側面図である。 図１の混練押出機から取り出した一本のスクリューを模式的に示す側面図である。 スクリューの送給セグメントを示す部分拡大側面図である。 スクリューの混練セグメントを示す部分拡大斜視図である。 混練セグメントを構成するニーディングディスクの一個を示す正面図および斜視図である。 ツイストニーディングディスクを示す正面図および斜視図である。 図１のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態の混練押出機に配設される一本のスクリューを模式的に示す側面図である。 従来の混練押出機から取り出した一本のスクリューを模式的に示す側面図である。

以下に図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について説明する。
図１に例示する多軸混練押出機１は、ゴムラテックスとスラリー溶液との混合液から得られる凝固物の混練および水分除去を行って、ウエットマスターバッチを押出して製造するものであって、凝固物を流動させる内部通路２を有するバレル３と、バレル３の内部通路２に凝固物を供給するためのホッパー４と、ここでは、バレル３に隣接させて設けたモータ５と、バレル３内に、いずれも、内部通路２の延在方向と平行に延在させて配設されて、モータ５からの駆動力の付与に基き回転駆動される、並列配置の二本のスクリュー６，７とを具えてなる。
なお、この実施の形態では、二本のスクリュー６，７を、図では紙面の表裏方向に並列させて配置しているが、三本以上のスクリューを並列させて配設することも可能である。

ここにおいて、この参考例では、たとえば二本のスクリュー６，７がともに、図２に、混練押出機から一本のスクリュー６だけを取り出して模式的に示すように、図に矢印で示す、凝固物の流動方向に順次に設けた、供給された凝固物の、バレル３の先端側への流動をもたらす第一および第二の送給セグメントＳｆ１，Ｓｆ２ならびに、凝固物の混練を行う一箇所の混練セグメントＳｍを有し、また、第一の送給セグメントＳｆ１と第二の送給セグメントＳｆ２との間に、たとえば一個のツイストニーディングディスク８および、それの、凝固物の流動方向の前方側に配置した狭窄リング９からなる少なくとも一箇所の圧搾セグメントＳｓを設ける。
なお、図に示すところでは、前記混練セグメントＳｍの、凝固物の流動方向の前方側に、後述する逆流セグメントＳｂおよび、第三の送給セグメントＳｆ３をさらに設けている。

そして、上記のように複数のセグメントにて構成されるスクリュー６，７は、バレル３の内径Ｄに対する、スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を３０以下として、従来のものよりも、軸線方向の長さを相対的に短くする。ここでいう、「スクリューの有効長さＬ」は、スクリューセグメントの総長さを意味する。

このことによれば、混練押出機１の稼働に際し、モータ５から駆動力が付与されて回転駆動されるスクリュー６，７が、後端側（図では左側）のみで片持ち支持されていることに起因して、スクリュー６，７の、とくに先端側（図では右側）の部分に生じる振動を、上述したような、スクリュー６，７の、軸線方向の長さの短縮化に基いて十分に小さくすることができる。
また、バレル３の内部通路２に供給された凝固物の混練、凝固物に含まれる水分の除去は、一箇所の混練セグメントＳｍおよび圧搾セグメントＳｓで十分有効に行われることになるので、スクリュー６，７の回転駆動速度をより速めて、ウエットマスターバッチの押出し量を増加させることによっても、製造されるウエットマスターバッチの品質の低下を招くことなしに、製造能率を向上させることが可能となる。

ここで、上述した第一、第二および第三の送給セグメントＳｆ１，Ｓｆ２，Ｓｆ３はいずれも、たとえば、図３に部分拡大側面図で示すように、軸の周囲に、それの延在方向に向かって螺旋状に延びる一条または複数条のねじ溝１０を設けることによって形成することができる。
なおこのねじ溝１０は、Ｕ字状断面を有するものの他、所要に応じて角形状断面を有するものとすることもできる、

またここで、混練セグメントＳｍは、図４に斜視図で例示するように、複数個のニーディングディスク１１を、スクリュー６，７の軸線方向に相互に隣接させて並列させた姿勢で、スクリュー６，７の軸芯１２に取り付けることで構成することができる。
かかるニーディングディスク１１は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、正面視で略楕円形状の円板の中央域に、スクリュー６，７の軸芯１２が貫通される孔１１ａを形成するとともに、長軸上の各周縁に、平坦面状のチップ部分１１ｂを設けてなるものである。

そして、ニーディングディスク１１の孔１１ａの周面および、スクリュー６，７の軸芯１２の周面のそれぞれに、たとえば、相互に噛合する複数のスプライン、セレーションおよび、スプライン溝、セレーション溝等の位置決め嵌合部を設けることによって、ニーディングディスク１１に、それを装着した軸芯１２からの回転駆動力を伝達させて、各ニーディングディスク１１を、軸芯１２と等速で回転させることができる。

図２に示すところでは、混練セグメントＳｍの、凝固物の流動方向の後方側領域を、図４（ａ）に示すような、各ディスク１１の向きが、流動方向の前方側に向かうに従い、スクリューの回転方向とは逆方向に、たとえば、３０〜６０°の範囲内、通常は４５°の角度θで順次にずれた姿勢で、複数個のディスク１１を配置してなる送り混練部Ｍ１とするとともに、送り混練部Ｍ１の、流動方向の前方側領域を、図４（ｂ）に示すような、前記角度θを９０°として複数個のディスク１１を配置してなる中立混練部Ｍ２とし、また、混練セグメントＳｍの、流動方向の最前方側の領域を、各ディスク１１の配置態様が送り混練部Ｍ１とは逆方向となる逆送り混練部Ｍ３としている。

このように、流動方向に順次に、送り混練部Ｍ１、中立混練部Ｍ２および逆送り混練部Ｍ３を設けることは、凝固物が、それの、バレル先端側への流動作用の小さい中立混練部Ｍ２および逆送り混練部Ｍ３で滞留して十分に混練されるとともに、滞留する凝固物が、後端側で片持ちされるスクリュー６，７の先端側部分の相互の近接を拘束するべく機能して、凝固物を、スクリュー６，７に生じる振動の抑制に寄与させることができる点で好ましい。

またここで、図２に示すように、混練セグメントＳｍのディスク１１のピッチ、すなわち各ディスク１１の厚みを、前記流動方向の後方側に位置する送り混練部Ｍ１よりも、前方側領域に位置する逆送り混練部Ｍ３で小さくしたときは、とくに、ディスクピッチを小さくした後端側領域で、隣り合うディスク１１の相互で配置の向きをずらした複数のディスク１１によって形成される隙間の数が増えることになるので、凝固物が、かかる隙間を通過する回数が増加し、これにより、混練セグメントＳｍでの、凝固物の滞留時間が長くなって、そこでの凝固物の混練効果を一層高めることができるとともに、混練セグメントＳｍに滞留する凝固物によって、スクリュー６，７の先端側部分の相互の接近が拘束されて、スクリュー６，７の振動を有効に抑制することができる。

ここにおいて、圧搾セグメントＳｓを構成することができるツイストニーディングディスク８は、たとえば、図６に示すように、チップ部分８ｂを、厚み方向に対して傾斜させて形成したことを除いて、図５に示すニーディングディスク１１と同様の構成を有するものである。なお、図示は省略するが、圧搾セグメントＳｓを構成するツイストニーディングディスクは複数個設けることができ、この場合は、凝固物の流動方向に隣り合うツイストニーディングディスクの相互間のずれ角度を４５°とすることができる。
また、圧搾セグメントＳｓの、ツイストニーディングディスク８の、凝固物の流動方向の前方側に設ける狭窄リング９は、図７に、図１のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿う断面図で示すように、他のスクリュー部分に比して外径が大きい円環形状とすることができ、これにより、内部通路２を流動する凝固物を、部分的に堰き止めるとともに、狭窄リング９とバレル内面との間に形成される小さなクリアランス１３に通過させることで、凝固物が圧搾され、それに含まれる水分が除去されることになる。

なおここで、ツイストニーディングディスク８を、狭窄リング９の、流動方向の後方側に設けているのは、第一送給セグメントＳｆ１でバレル先端側への流動力を付与された凝固物が、圧搾セグメントＳｓの狭窄リング９に到達する前に、凝固物の流速を、ツイストニーディングディスク８によって十分に低下させることで、凝固物の、狭窄リング９への衝突に起因する、スクリュー６，７の振動を小さくし、併せて混練機能を高めるためである。

たとえば一個のツイストニーディングディスクと一個の狭窄リングとで構成されるこのような圧搾セグメントＳｓは、図８に示すスクリュー２６のように、第一の送給セグメントＳｆ１と第二の送給セグメントＳｆ２との間に二箇所設けることができ、さらには、図示は省略するが、三箇所以上設けることもできる。
但し、複数箇所の圧搾セグメントＳｓのそれぞれで、凝固物の水分除去をより有効に行わせるためには、圧搾セグメントＳｓのそれぞれの狭窄リングを、流動方向の前方側に向かうに従い、横断面寸法の大きいものとして、各狭窄リングにより形成されるクリアランスを順次に小さくすることが好ましい。

このような各セグメントの、軸線方向の長さの、バレル３の内径Ｄに対する比としてはそれぞれ、たとえば、第一の送給セグメントＳｆ１をＬ１／Ｄ＝０．５〜１．５、圧搾セグメントＳｓをＬ２／Ｄ＝０．５〜１．５、第二の送給セグメントＳｆ２をＬ３／Ｄ＝０．５〜１．５、混練セグメントＳｍをＬ４／Ｄ＝０．５〜１．５とすることができる。

なお、図２に示すように、混練セグメントＳｍの、流動方向の前方側に、たとえば、軸の周囲への、図３に示す送給セグメントとは逆向きの、螺旋状のねじ溝の形成によって構成することができる逆流セグメントＳｂを設けたときは、逆流セグメントＳｂの作用に基き、混練セグメントＳｍで、凝固物を滞留させて、凝固物の混練をより有効に行わせることができる他、混練セグメントＳｍによってより積極的に滞留される凝固物が、スクリュー６，７の相互の先端側部分を支持することから、スクリューに生じる振動がさらに小さくなる。
また、バレル３の吐出口から凝固物を押出すための、凝固物の流動をもたらすべく、スクリューの最先端部分には、図２に示すように、第三の送給セグメントＳｆ３を設けることができる。

ところで、混練押出機１のバレル３の外周面には、図１に示すように、ヒーター１４を配設することができ、これにより、バレル３の内部通路２を流動する凝固物への熱入れを適正に行って、凝固物に含まれる水分蒸発を促進させることができる。
そして、凝固物から蒸発した水分を、混練押出機１の外部に排出するため、バレル３には、内部通路２を、混練押出機１の外気に連通させる複数個のベント１５を設けることができる。

以上に述べたような多軸混練押出機を、ゴムラテックスとスラリー溶液との混合液から得られる凝固物の乾燥に用いた、ウエットマスターバッチの製造方法を、以下に詳細に説明する。
ウエットマスターバッチは、天然ゴムラテックスおよび合成ゴムラテックスの少なくとも一方と、カーボンブラック等の充填剤を予め水中に分散させてなるスラリー溶液とを混合して凝固させて、得られた凝固物を、予備的に脱水した後に、たとえば図１に示す混練押出機のバレル３の内部通路２に供給して、バレル３の外周側のヒーター１４の作動の下で、凝固物を、スクリュー６，７の回転駆動に基き、バレル先端の吐出口から押出すことにより製造することができる。

ここで、合成ゴムラテックスとしては、スチレンブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリルブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス等が挙げられ、これらは単独で用いることの他、二種以上を組み合わせて用いることも可能である。これらのラテックスは適宜、水で希釈することができる。

またここで、スラリー溶液の製造は、公知の方法で行うことができ、例えば、ローター・ステータータイプのハイシアーミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル等の混合機を用いて行うことができる。例えば、コロイドミルに水を入れ、撹拌しながらカーボンブラックをゆっくり滴下し、その後、ホモジナイザーにて界面活性剤とともに、一定圧力、一定温度で循環させることで、当該スラリー溶液を調製することができる。また、カーボンブラックと水を一定の割合で混合し、細長い導管の一端からこれらの混合液を導入し、激しい水力撹拌の条件下で、均質な組成を有するスラリーの連続した流れを生成させることもできる。
なお、上記の充填剤としては、たとえば、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦグレードのカーボンブラックの他、シリカ、タルク、クレー等の無機充填剤を用いることができる。カーボンブラックを用いる場合は、上記のグレードの一種または、二種以上を混合して用いることができる。

これらのラテックスとスラリー溶液とを混合するには、例えば、ブレンダーミル中にスラリー溶液を入れ、撹拌しながら、上記ラテックスを滴下する方法や、逆に上記ラテックスを撹拌しながら、これに上記スラリー溶液を滴下する方法を用いることができ、また、一定の流量比のラテックス流とスラリー流とを激しい水力撹拌条件下で混合する方法等を用いることも可能である。

そして一般に、ラテックスとスラリー溶液との混合液に、ギ酸、硫酸等の酸性化合物や、塩化ナトリウム等の塩等の凝固剤を添加することによって、ゴムと充填剤の混合物を凝固させる。但し、凝固剤を添加せずとも、ラテックスとスラリー溶液とを混合することによって、凝固がなされる場合もあり、この場合は、凝固剤を用いることを要しない。
また、凝固させるに際して、凝固剤の添加の有無に関わらず、ラテックスとスラリー溶液との混合液を加熱することができる。

このようにして得られた凝固物は、遠心分離等によって脱水処理を施した後に、図１に示す混練押出機１内に投入して乾燥させる。
混練押出機１を用いて凝固物を乾燥するに当っては、はじめに、バレル３の外周側に設けたヒーター１４の作動の下で、たとえば、バレル内で、相互に噛合する、いずれも同一形状の二本のスクリュー６，７を、モータ５からの駆動力の付与に基いて回転駆動させた状態で、凝固物を、ホッパー４から、バレル３の内部通路２に供給するとともに、スクリュー６，７の第一の送給セグメントＳｆ１によって、バレル３の吐出口に向けて流動させる。

次いで、圧搾セグメントＳｓに到達した凝固物を、たとえばツイストニーディングディスク８によって混練するとともに、凝固物の流速を低下させつつ、凝固物を、狭窄リング９と、バレル３の内面との間に形成される狭いクリアランス１３に通過させて圧搾し、凝固物に含まれる水分を有効に取り除く。
しかる後は、第二の送給セグメントＳｆ２で、バレル吐出口への流動を促進された凝固物を、一箇所の混練セグメントＳｍで混練することで、凝固物中で、充填剤を十分に混合分散させ、凝固物を、バレル先端の吐出口から押出して、ウエットマスターバッチを製造する。

このとき、図１，２に示すところでは、混練セグメントＳｆ２の、流動方向の前方側に設けた逆流セグメントＳｂによって、凝固物に、流動方向とは逆方向の流動力が付与されるので、凝固物の、混練セグメントＳｍでの滞留時間が長くなって、混練セグメントＳｍでの混練がさらに有効に行われることになる。

上記のようにして行う、ウエットマスターバッチの製造方法によれば、バレル３の内径Ｄに対する、スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を３０以下としたことにより、スクリュー６，７の回転駆動速度を速くしても、片持ち支持されたスクリュー６，７に生じる振動を、スクリュー６，７の相互の衝接を確実に防止できるほど十分に小さくすることができ、また、スクリュー６，７に設けた、とくに、圧搾セグメントおよび混練セグメントによって、凝固物の水分除去および混練が有効に行われることから、製造されるウエットマスターバッチの品質低下のおそれなしに、その製造能率を向上させることができる。

以上に述べた、この発明の混練押出機を試作し、その性能を従来のものと比較したところ、表１に示す結果を得た。
ここで、参考例装置１は、図１および２に示す構成を有するものとし、また、実施例装置２は、バレル内に配設した二本のスクリューをともに、図８に示すものとしたことを除いて、参考例装置１と同様の構成とした。従来例装置は、バレル内に配設した二本のスクリューをともに、図９に示すものとしたことを除いて、参考例装置１と同様の構成とした。これらの装置の諸元を表２に示す。
なお、これらの各装置を用いて、ウエットマスターバッチを製造した際の、スクリューの回転数は、いずれの装置においても４００ｒｐｍとした。

表１に示すところにおいて、「水分率」および「粘度」のそれぞれの項目は、各装置を用いて製造したウエットマスターバッチの水分率および粘度のそれぞれの測定値であり、また、各数値の下欄に記載した「○」、「△」および「×」は、それぞれの項目の結果の、許容範囲に対する良否を表すものである。なお、スクリュー振動の項目での「△」は、スクリューが多少振動したが、問題となる、二本のスクリューの相互の衝接や、スクリューの、バレル内面への擦れは発生しなかったことを意味する。

ここで、表２の「ディスクのピッチ」は、ニーディングディスク５枚でＬ／Ｄ＝１．０となるディスクの厚みをピッチ１．０として相対的に算出したものである。
またここで、「狭窄リングでのクリアランス」は、バレルの内部通路の半径から、狭窄リングの半径を差し引いた値であり、実施例装置２では、凝固物の流動方向の後方側に位置する狭窄リングのクリアランスを２．０ｍｍとし、前方側に位置する狭窄リングのクリアランスを０．５ｍｍとした。

表１に示す結果から、参考例装置１および実施例装置２は、従来例装置よりも、製造されたウエットマスターバッチの粘度が多少低下しているものの、水分率が大幅に低下しているとともに、スクリューの振動が十分に小さくなっていることから、この発明の混練押出機によれば、凝固物の水分を有効に取り除くことができ、また、スクリューに生じる振動を抑制できることが解かった。

１ 混練押出機
２ 内部通路
３ バレル
４ ホッパー
４ａ 供給口
５ モータ
６，７、２６ スクリュー
８ ツイストニーディングディスク
８ａ 孔
８ｂ チップ部分
９ 狭窄リング
１０ ねじ溝
１１ ニーディングディスク
１１ａ 孔
１１ｂ チップ部分
１２ 軸芯
１３ クリアランス
１４ ヒーター
１５ ベント
Ｓｆ１〜Ｓｆ３ 送給セグメント
Ｓｓ 圧搾セグメント
Ｓｍ 混練セグメント
Ｓｂ 逆流セグメント
Ｍ１ 送り混練部
Ｍ２ 中立混練部
Ｍ３ 逆送り混練部
Ｌ スクリューの有効長さ
Ｄ バレルの内径

Claims (4)

1. ゴムラテックスとスラリー溶液との混合液から得られる凝固物を流動させる内部通路を有するバレルと、バレルの内部通路に前記凝固物を供給するためのホッパーと、バレル内に、いずれも、内部通路の延在方向と平行に延在させて配設されて、回転駆動される複数本のスクリューとを具えてなり、前記凝固物を混練して該凝固物の水分を取り除くことで、ウエットマスターバッチを押出して製造する多軸混練押出機であって、
   前記複数本のスクリューがともに、凝固物の流動方向に順次に設けた、凝固物の流動を促進させる第一および第二の送給セグメントならびに、凝固物の混練を行う一箇所の混練セグメントを有するとともに、
   前記第一と第二の送給セグメントの間に、凝固物を混練するニーディングディスクと、該ニーディングディスクの、前記流動方向の前方側に隣接させて配置されて、バレルの内部通路を、該内部通路の延在方向で部分的に狭める狭窄リングとからなる圧搾セグメントを二箇所以上配設して、バレルの内径Ｄに対する、該スクリューの有効長さＬの比（Ｌ／Ｄ）を３０以下としてなり、
   前記狭窄リングは、前記スクリューの軸芯に装着され、他のスクリュー部分に比して外径が大きい円環形状であり、該狭窄リングと前記バレルの内面との間に形成されるクリアランスに凝固物を通過させることで、凝固物が圧搾されるものであり、
   二箇所以上配設した前記圧搾セグメントのそれぞれの前記狭窄リングを、流動方向の前方側に向かうに従い、横断面寸法の大きいものとしてなる、多軸混練押出機。
2. 混練セグメントの、凝固物の流動方向の前方側に、凝固物の、該流動方向とは逆方向の流動をもたらす逆流セグメントを設けてなる請求項１に記載の多軸混練押出機。
3. 圧搾セグメントを構成するニーディングディスクを、ツイストニーディングディスクとしてなる請求項１もしくは２に記載の多軸混練押出機。
4. ゴムラテックスと、充填剤を含有するスラリー溶液とを混合した液から、ゴムと充填剤の混合物を凝固させて脱水した後、得られた凝固物を乾燥させて、ウエットマスターバッチを製造する方法であって、請求項１〜３のいずれかに記載の多軸混練押出機を用いて、前記凝固物を乾燥させるに当り、
   前記バレルの一端側に取り付けたホッパーから、バレルの内部通路に供給した凝固物を、いずれも回転駆動される複数本のスクリューの第一送給セグメントにより、バレルの他端側の吐出口に向けて流動させて送給するとともに、圧搾セグメントのニーディングディスクで、凝固物を混練しつつ、凝固物の流速を低下させた状態で、凝固物を狭窄リングに通過させて脱水し、しかる後、第二送給セグメントによって、混練セグメントへ送給された凝固物を混練して、前記吐出口から押出すウエットマスターバッチの製造方法。

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