JP6123345B2 - ゴム材料と配合剤とを混練りするゴム材料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、オープンロール機を用い、ゴム材料と配合剤とを連続して供給し、混練りされたゴム材料を連続して取り出すゴム材料の製造方法に関し、さらに詳細には、オープンロール機を用いて均一に配合剤が混合されたゴム材料を連続して取り出すゴム材料の製造方法に関する。

ゴム製品は、一般に、各種の配合剤が配合されたゴム材料が加工されることで形成されている。
ゴム材料に各種の配合剤を配合するにあたり、まず、素練りが行われ、配合剤の混合を可能とした性質や、加硫の加工に必要な性質などがゴム材料に付与される。
そして、混練りにおいて、素練りされたゴム材料に、補強材や老化防止材、架橋材、架橋促進材などの配合剤への配合がなされ、混練りでは、ゴム材料に対して配合剤が均一に配合されることが好ましい。
大量のゴムを連続して混練りする装置として、例えば、中空のバレル内に互いに逆向きに回転する一対の混練ロータを配置した密閉式連続混練機（特許文献１）が知られている。

この密閉式連続混練機では、バレルの長手方向の一方の端部の供給口からバレルの内部に被混練材料を連続して供給し、一対の混練ロータにより混練した材料を、バレルの長手方向の他方の端部の取り出し口から連続して取り出すようにしている。

特開２０１１−１５２７０５

しかしながら、密閉式連続混練機では、熱が逃げにくく、冷却効率を高める上で不利であり、また、一対の混練ロータを回転させるために大きな動力源を要し、装置が高価で大掛りなものとなる。
そこで、熱が逃げ易く冷却効率に優れ、大きな動力源を要せず、小型で安価なオープンロール機を用いて混練りを連続して行なうことが考えられる。
オープンロール機を用いた場合、前ロールと後ロールの長手方向の一端に被混練材料を連続して投入し、前ロールと後ロールの長手方向の他端から混練した材料を連続して取り出すことが考えられる。
しかしながら、前ロールと後ロールとの間隙から漏れ出たゴム材料は、その性質によっては、前ロールの外周面に巻き付いたままとなり、前ロールと後ロールとの間に盛り上がるバンクへ戻されず、表層側とロール溝側とでゴムの推進が異なりゴムの練り状態も不均一となり、均一に配合剤が配合されたゴム材料を連続して取り出す上で不利となる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、オープンロール機を用いて均一に配合剤が混合されたゴム材料を連続して取り出すことができるゴム材料の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明のゴム材料と配合剤とを混練りするゴム材料の製造方法は、オープンロール機の前ロールと後ロールの長手方向の一端に位置する供給部に素練りされたゴム材料を配合剤と共に連続して投入し、それら２本のロールを互いに逆向きに回転させ、それら２本のロールの間から漏れ出たゴム材料を前記前ロールの外周面に巻き付け、それら２本のロールの長手方向の一端から他端に向けてゴム材料と配合剤とを混練りしつつ移動させ、前記２本のロールの長手方向の他端に位置する排出部から配合剤が配合されたゴム材料を連続して取り出すに際して、前記後ロールと反対に位置する前記前ロールの側部の外周面に反転部材を配設し、前記反転部材は、前記後ロールと反対に位置する前記前ロールの側部の外周面の下部に入口を有し前記前ロールの側部の外周面の上部で前記入口よりも前記供給部寄りの箇所に出口を有し前記前ロールの側部の外周面の周方向に沿って前記入口から前記出口に延在する反転溝と、前記入口の前記排出部側の端部に配置され前記前ロールの外周面に巻き付いたゴム材料に切れ目を形成するカッターとを備え、前記カッターにより前記前ロールの回転に伴い前記前ロールの外周面に巻き付いたゴム材料に切れ目を連続して形成し、前記切れ目を前記排出部側の端部とするゴム材料部分を、前記前ロールの回転に伴って前記入口から前記反転溝内に侵入させ、前記前ロールの回転に伴って前記反転溝内に侵入した前記ゴム材料部分を、前記反転溝により前記外周面から剥し前記反転溝内で前記排出部側の端部から前記供給部側の端部へと移動させつつ前記ゴム材料部分の表裏を反転させ、前記剥がした箇所よりも前記供給部寄りの前記前ロールの側部の外周面の箇所に前記出口から戻すようにし、前記反転溝は、前記カッターの前記供給部側に位置し前記前ロールの径方向外側に凸状で前記前ロールの外周面に対向する湾曲面と、前記湾曲面の前記供給部側の端部に接続し前記前ロールの外周面に対向する円筒面からなる溝面とを含んで構成され、前記カッター側の前記湾曲面の端部は、前記前ロールの回転に伴い前記入口に侵入したゴム材料部分に接触し、ゴム材料部分を前記前ロールから強制的に剥がして反転させるように前記前ロールの外周面に近接する寸法で形成され、前記端部を除く残りの前記湾曲面の部分と前記溝面は、前記湾曲面によるゴム材料の反転が効率良くなされるように、前記入口に侵入し前記前ロールに巻き付いたゴム材料部分に接触しない寸法で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、前ロールの外周面に巻き付いているゴム材料は、前ロールの回転に伴ってカッターにより切れ目が連続状に形成される。
そして、切れ目よりも供給部側のゴム材料の部分が、前ロールの回転に伴って反転溝に侵入していき、前ロールの外周面から強制的に剥がされ、その表裏が反転され、剥がされた箇所よりも供給部側の前ロールの外周面の箇所に戻される。
したがって、前ロールの外周面に巻き付いているゴム材料の反転が、前ロールの回転に伴って強制的に連続して行われ、ゴム材料と配合剤とを均一に混練りする上で有利となる。
したがって、前ロールと後ロールとの間隙から漏れ出たゴム材料がバンクへ戻されず前ロールの外周面に巻き付いたままとなるような性質の場合であっても、配合剤が均一に混練りされたゴム材料を連続して得る上で有利となる。

前ロールに反転部材が配設されたオープンロール機の混練り時の側面図である。 前ロールに反転部材が配設されたオープンロール機の平面図である。 （Ａ）は供給部側から見た反転部材の斜視図、（Ｂ）は排出部側から見た反転部材の斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＸ矢印方向から見た反転部材の部分と前ロールの部分を見た図であり、反転溝によりゴム材料の部分が反転される説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１、図２に示すように、オープンロール機１０は、互いに平行に配置され温度と回転速度が調節可能な前ロール１２と後ロール１４とを備えている。
前ロール１２の外周面にゴム材料が付着し易いように、前ロール１２の外周面の温度は、後ロール１４の外周面の温度よりも高く設定され、また、前ロール１２の外周面の周速度は、後ロール１４の外周面の周速度よりも大きく設定されている。
前ロール１２の外周面と後ロール１４の外周面には、それら２本のロールの長手方向の一方の端部から他方の端部にむけてゴム材料を移動させるための凹凸構造が形成されている。本実施の形態は凹凸構造として、前ロール１２の外周面と後ロール１４の外周面にそれぞれ螺旋状に形成された凹部１６を用いている。
前ロール１２と後ロール１４とは、互いに逆向きに回転され、前ロール１２と後ロール１４の長手方向の一端は、素練りされたゴム材料が配合剤と共に供給される供給部２０とされ、長手方向の他端は、配合剤が混練りされたゴム材料を取り出す排出部２２とされる。

供給部２０に供給されたゴム材料と配合剤は、互いに逆向きに回転する２本のロール１２、１４間で混練りされると共に、混練りされたゴム材料と配合剤は２本のロール１２、１４間にバンク２４として盛り上がる。
また、２本のロール１２、１４間の間隙から漏れ出た混練りされたゴム材料と配合剤は前ロール１２の外周面に巻き付く。この前ロール１２の外周面に巻き付いたゴム材料２４Ａは、前ロール１２の回転に伴いバンク２４へ戻され混練りされる。
そして、バンク２４は２本のロール１２、１４間で混練りされつつ排出部２２側へと移動していき、排出部２２から配合剤が混練りされたゴム材料が取り出される。

一方、前ロール１２と後ロール１４との間隙から漏れ出たゴム材料２４Ａは、その性質によっては、前ロール１２の外周面に巻き付いたままとなり、バンク２４へ戻されず、均一に配合剤が配合されたゴム材料を連続して取り出す上で不利となる。
そこで、本発明では、前ロール１２の外周面に対向させて反転部材３０を配設し、前ロール１２の回転に伴って、前ロール１２の外周面に巻き付いたゴム材料２４Ａを前ロール１２の外周面から強制的に剥がし、その表裏を反転させ、剥がした箇所よりも供給部２０寄りの前ロール１２の外周面の箇所に戻すようにした。

反転部材３０は、図１、図２に示すように、前ロール１２の軸方向から見て、後ロール１４と反対側に位置する前ロール１２の側部に配置されている。
本実施の形態では、反転部材３０は、前ロール１２の外周面の周方向に沿って前ロール１２の外周面の１／４周程度延在する長さと、前ロール１２の長手方向に沿った幅を有している。
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、反転部材３０は、カッター３２と、前ロール１２の長手方向においてカッター３２の供給部２０側の箇所に設けられた反転溝３４とを備えている。
反転溝３４は、前ロール１２の外周面の周方向に沿ってかつ供給部２０側に変位しつつ、前ロール１２の外周面の１／４周程度延在している。
本実施の形態では、カッター３２が反転部材３０の幅方向に一定の間隔をおいて５枚取着されていると共に、それらカッター３２毎に反転溝３４がそれぞれ形成されている。

カッター３２は、前ロール１２の回転に伴い前ロール１２の外周面に付着したゴム材料２４Ａに切れ目を連続状に入れるものである。
カッター３２は、反転部材３０の長さ方向の両端部のうち前ロール１２の回転方向と逆方向に位置する端部に取着されている。

反転溝３４は、反転部材３０の幅方向において各カッター３２の供給部２０側の反転部材３０の箇所に設けられている。
反転溝３４は、供給部２０側に変位しつつ前ロール１２の外周面の周方向に沿って反転部材３０の長さ方向の全長にわたって延在している。
反転溝３４の延在方向で前ロール１２の回転方向と逆方向の端部に位置する箇所が、反転溝３４の入口３４Ａとなっており、反転溝３４の延在方向で前ロール１２の回転方向の端部に位置する箇所が、反転溝３４の出口３４Ｂとなっている。

反転溝３４は、湾曲面３４０２と、溝面３４０４とを備え、溝面３４０４は、供給部２０側に位置する湾曲面３４０２の端部に接続している。
それら湾曲面３４０２と溝面３４０４は、供給部２０側に変位しつつ前ロール１２の外周面の周方向に沿って延在している。
図４（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、湾曲面３４０２と溝面３４０４は、カッター３２により形成された切れ目を排出部２２側の端部とするゴム材料部分２４Ｃを、前ロール１２の回転に伴ってその内側に侵入させる箇所であり、さらに、湾曲面３４０２は、前ロール１２の回転に伴ってゴム材料部分２４Ｃを前ロール１２から強制的に剥がしその表裏を反転させる箇所である。
本実施の形態では、５枚のカッター３２毎に反転溝３４がそれぞれ形成されているため、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、最も供給部２０側に近い反転溝３４Ｘにおいて、カッター３２により形成された切れ目を排出部２２側の端部とするゴム材料部分２４Ｃが反転溝３４Ｘに侵入し、残りの４つの反転溝３４には、カッター３２により両端に切れ目が入れられたゴム材料部分２４Ｃが侵入する。

排出部２２側の湾曲面３４０２の端部３４０２Ａは、前ロール１２の回転に伴い反転溝３４の内側に侵入したゴム材料部分２４Ｃに接触し、ゴム材料部分２４Ｃを排出部２２側に逃がすことなく前ロール１２から強制的に剥がし、剥がす箇所を排出部２２側から供給部２０側に移動させつつ反転させるように、前ロール１２の外周面に近接する（当接する場合も含む）寸法で形成されている。
端部３４０２Ａを除く残りの湾曲面３４０２の部分と、溝面３４０４は、湾曲面３４０２によるゴム材料２４Ａの反転が効率良くなされるように、反転溝３４内に侵入し前ロール１２に巻き付いたゴム材料部分２４Ｃに接触しない寸法で形成され、溝面３４０４は、円筒面で形成されている。
本実施の形態では、反転溝３４の内側に侵入したゴム材料部分２４Ｃを、供給部２０側に効果的に変位させるように、湾曲面３４０２の端部３４０２Ａに接続する内周面３６が形成されている。
内周面３６は、湾曲面３４０２の全長にわたり一定の幅を持って前ロール１２の外周面に近接する（当接する場合も含む）する円筒面で形成され、供給部２０側に変位しつつ前ロール１２の外周面の周方向に沿って延在している。

したがって、前ロール１２の回転に伴って前ロール１２の外周面に巻き付いているゴム材料２４Ａには、カッター３２により切れ目が連続状に形成される。
そして、前ロール１２の回転に伴って、図３（Ａ）、（Ｂ）に左端に示す最も供給部２０側に近い反転溝３４Ｘには、切れ目を排出部２２側の端部とするゴム材料部分２４Ｃが侵入していく。
また、反転溝３４Ｘを除く残りの４つの反転溝３４には、両端に切れ目が入れられたゴム材料部分２４Ｃが侵入していく。
図４（Ａ）に示すように、反転溝３８内に侵入したゴム材料部分２４Ｃは、入口３８Ａ付近において、ゴム材料部分２４Ｃの排出部２２側の端部２４Ｃ―１が、湾曲面３４０２の端部３４０２Ａに接触し、ゴム材料部分２４Ｃの端部２４Ｃ―１から強制的に剥がされ始め、反転され始める。

反転溝３８内に侵入したゴム材料部分２４Ｃは、前ロール１２の回転に伴い、図４（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、湾曲面３４０２の端部３４０２Ａに接触する箇所が、ゴム材料部分２４Ｃの排出部２２側の端部２４Ｃ―１から供給部２０側の端部２４Ｃ―２（図４（Ａ）参照）へと移動していき、前ロール１２から剥がされ、供給部２０側に移動されつつ反転されていく。
すなわち、湾曲面３４０２の端部３４０２Ａは供給部２０側に変位しつつ前ロール１２の外周面に沿って延在しているので、前ロール１２の回転に伴い、湾曲面３４０２の端部３４０２Ａに接触するゴム材料部分２４Ｃの箇所は、湾曲面３４０２の内側に侵入したゴム材料部分２４Ｃから溝面３４０４の内側に侵入したゴム材料部分２４Ｃへと供給部２０側に向けて移動していく。

この場合、反転溝３４に侵入し湾曲面３４０２の端部３４０２Ａに接触するゴム材料部分２４Ｃの箇所には、カッター３２により切れ目が形成され、反転溝３４よりも排出部２２側の箇所で前ロール１２の外周面に巻き付いたゴム材料２４Ａから切り離されているので、反転溝３４への侵入と湾曲面３４０２による反転が円滑に確実に行なわれる。
そして、出口３８Ｂでは、図４（Ｄ）に示すように、反転溝３４で表裏が反転されたゴム材料部分２４Ｃが、剥がされた箇所よりも供給部２０側の前ロール１２の外周面の箇所に戻される。

したがって、前ロール１２の外周面に巻き付いているゴム材料２４Ａの反転が、前ロール１２の回転に伴って連続して強制的に行われ、排出部２２において配合剤が均一に混練りされたゴム材料を連続して得る上で有利となる。
したがって、前ロール１２と後ロール１４との間隙から漏れ出たゴム材料がバンクへ戻されず前ロール１２の外周面に巻き付いたままとなるような性質の場合であっても、配合剤が均一に混練りされたゴム材料を連続して得る上で有利となる。
また、前ロール１２の外周面から剥がし反転させたゴム材料部分２４Ｃを、剥がした箇所よりも供給部２０側に変位させた箇所に戻すようにしたので、前ロール１２の長手方向に沿った所定の領域で混練りが繰り返して行われることになり、ゴム材料と配合剤とを均一に混練りする上で有利となる。

また、カッター３２が一枚で反転溝３４が一つでも無論上述の効果が奏されるが、本実施の形態では、カッター３２が前ロール１２の長手方向に一定の間隔をおいて５枚取着されていると共に、それらカッター３２毎に反転溝３４がそれぞれ形成され、前ロール１２の長手方向に間隔をおいた５箇所において前ロール１２の外周面に巻き付いているゴム材料部分２４Ｃの表裏の反転が行われるので、排出部２２において配合剤がより一層均一に混練りされたゴム材料を連続して得る上で更に有利となる。

なお、本実施の形態では、前ロール１２の長手方向の中間箇所において、前ロール１２に巻き付いたゴム材料を反転したが、前ロール１２の長手方向に沿った反転部材３０の配置箇所は限定されず任意であり、また、供給部２０と排出部２２との間の前ロール１２の複数箇所において、それぞれ前ロール１２に巻き付いたゴム材料を反転し、剥がした箇所よりも供給部２０側に変位させた箇所に戻すようにしてもよい。
また、ゴム材料を反転させる反転溝３４の構造は、実施の形態以外にも種々考えられ、実施の形態の構造に限定されない。

１０……オープンロール機、１２……前ロール、１４……後ロール、１６……凹部、２０……供給部、２２……排出部、２４……バンク、２４Ａ……前ロール１２の外周面に巻き付いたゴム材料、２４Ｃ……反転溝に侵入したゴム材料部分、３０……反転部材、３２……カッター、３４……反転溝、３４Ａ……反転溝入口、３４Ｂ……反転溝出口、３４０２……湾曲面、３４０４……溝面、３６……内周面。

Claims (2)

1. オープンロール機の前ロールと後ロールの長手方向の一端に位置する供給部に素練りされたゴム材料を配合剤と共に連続して投入し、
   それら２本のロールを互いに逆向きに回転させ、それら２本のロールの間から漏れ出たゴム材料を前記前ロールの外周面に巻き付け、それら２本のロールの長手方向の一端から他端に向けてゴム材料と配合剤とを混練りしつつ移動させ、
   前記２本のロールの長手方向の他端に位置する排出部から配合剤が配合されたゴム材料を連続して取り出すに際して、
   前記後ロールと反対に位置する前記前ロールの側部の外周面に反転部材を配設し、
   前記反転部材は、前記後ロールと反対に位置する前記前ロールの側部の外周面の下部に入口を有し前記前ロールの側部の外周面の上部で前記入口よりも前記供給部寄りの箇所に出口を有し前記前ロールの側部の外周面の周方向に沿って前記入口から前記出口に延在する反転溝と、前記入口の前記排出部側の端部に配置され前記前ロールの外周面に巻き付いたゴム材料に切れ目を形成するカッターとを備え、
   前記カッターにより前記前ロールの回転に伴い前記前ロールの外周面に巻き付いたゴム材料に切れ目を連続して形成し、
   前記切れ目を前記排出部側の端部とするゴム材料部分を、前記前ロールの回転に伴って前記入口から前記反転溝内に侵入させ、
   前記前ロールの回転に伴って前記反転溝内に侵入した前記ゴム材料部分を、前記反転溝により前記外周面から剥し前記反転溝内で前記排出部側の端部から前記供給部側の端部へと移動させつつ前記ゴム材料部分の表裏を反転させ、前記剥がした箇所よりも前記供給部寄りの前記前ロールの側部の外周面の箇所に前記出口から戻すようにし、
   前記反転溝は、前記カッターの前記供給部側に位置し前記前ロールの径方向外側に凸状で前記前ロールの外周面に対向する湾曲面と、前記湾曲面の前記供給部側の端部に接続し前記前ロールの外周面に対向する円筒面からなる溝面とを含んで構成され、
   前記カッター側の前記湾曲面の端部は、前記前ロールの回転に伴い前記入口に侵入したゴム材料部分に接触し、ゴム材料部分を前記前ロールから強制的に剥がして反転させるように前記前ロールの外周面に近接する寸法で形成され、
   前記端部を除く残りの前記湾曲面の部分と前記溝面は、前記湾曲面によるゴム材料の反転が効率良くなされるように、前記入口に侵入し前記前ロールに巻き付いたゴム材料部分に接触しない寸法で形成されている、
   ことを特徴とするゴム材料と配合剤とを混練りするゴム材料の製造方法。
2. 前記反転部材には、前記カッターが前記前ロールの長手方向に間隔をおいて複数枚取着されていると共に、前記カッター毎に前記反転溝がそれぞれ形成され、
   前記複数のカッターと前記複数の反転溝により、前記前ロールの長手方向に沿った複数箇所において、前記ゴム材料部分を前記前ロールの外周面から剥がし、前記ゴム材料の部分の表裏を反転させ、前記剥がした箇所よりも前記供給部寄りの前記前ロールの外周面の箇所に戻すことが行われる、
   ことを特徴とする請求項１記載のゴム材料と配合剤とを混練りするゴム材料の製造方法。

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