JPH1177666A - 高分子材料混練機の混練制御方法 - Google Patents
高分子材料混練機の混練制御方法Info
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- JPH1177666A JPH1177666A JP10191939A JP19193998A JPH1177666A JP H1177666 A JPH1177666 A JP H1177666A JP 10191939 A JP10191939 A JP 10191939A JP 19193998 A JP19193998 A JP 19193998A JP H1177666 A JPH1177666 A JP H1177666A
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- kneading
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
- B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
- B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/18—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/183—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft having a casing closely surrounding the rotors, e.g. of Banbury type
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29B7/00—Mixing; Kneading
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- B29B7/283—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for measuring, controlling or regulating, e.g. viscosity control measuring data of the driving system, e.g. torque, speed, power
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- B29B7/7476—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
- B29B7/7495—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants for mixing rubber
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- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/82—Heating or cooling
- B29B7/823—Temperature control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 材料品質のバラツキの少ない高分子材料混練
機の混練制御方法を提供すること。 【解決手段】 固体状の高分子材料を、ロータ１６を備
えた密閉式混練機（バンバリーミキサー）１２を用いて
素練りまたは混練するに際して、ロータ電力（ロータ１
６の回転電力）及び混練機１２内の高分子材料温度検知
し、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ第１・２
変数とする２変数関数である粘度予測式に、回転電力及
び高分子材料温度の各瞬時値を所定周期で入力して、予
め設定した粘度基準値と比較して、この粘度基準値への
到達の有無に基づき混練を終了する。
機の混練制御方法を提供すること。 【解決手段】 固体状の高分子材料を、ロータ１６を備
えた密閉式混練機（バンバリーミキサー）１２を用いて
素練りまたは混練するに際して、ロータ電力（ロータ１
６の回転電力）及び混練機１２内の高分子材料温度検知
し、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ第１・２
変数とする２変数関数である粘度予測式に、回転電力及
び高分子材料温度の各瞬時値を所定周期で入力して、予
め設定した粘度基準値と比較して、この粘度基準値への
到達の有無に基づき混練を終了する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体状の高分子材
料を、ロータを備えた密閉式混練機を用いて混練または
素練りをするに際して、混練状態を制御する方法に関す
る。
料を、ロータを備えた密閉式混練機を用いて混練または
素練りをするに際して、混練状態を制御する方法に関す
る。
【０００２】ここでは、原料ゴムに各種配合剤を添加し
てバンバリーミキサーを使用して混練する場合を、例に
採り説明するが、これに限られるものではなく、ＮＲ等
の原料ゴムの素練りや樹脂材料の混練に際しても、本発
明は適用できるものである。
てバンバリーミキサーを使用して混練する場合を、例に
採り説明するが、これに限られるものではなく、ＮＲ等
の原料ゴムの素練りや樹脂材料の混練に際しても、本発
明は適用できるものである。
【０００３】
【背景技術】バンバリーミキサー１２は、図１に示す如
く、ひょうたん形をしたチャンバー１４の中で２本の羽
根付きロータ１６が数回転の差をもって互いに逆回転
し、材料は上部のホッパ１８より投入されて上部よりフ
ローティングウェイト（以下、単に「ウェイト」と称す
る。）２０で押しつけられ、主としてチャンバー１４の
壁とロータ１６との間で練られるように形成された構成
である（社団法人日本ゴム協会東海支部編集「ゴム技術
のＡＢＣ」昭48-4-1、p 175 〜176 参照）。
く、ひょうたん形をしたチャンバー１４の中で２本の羽
根付きロータ１６が数回転の差をもって互いに逆回転
し、材料は上部のホッパ１８より投入されて上部よりフ
ローティングウェイト（以下、単に「ウェイト」と称す
る。）２０で押しつけられ、主としてチャンバー１４の
壁とロータ１６との間で練られるように形成された構成
である（社団法人日本ゴム協会東海支部編集「ゴム技術
のＡＢＣ」昭48-4-1、p 175 〜176 参照）。
【０００４】当該バンバリーミキサー１２を用いたゴム
混練は、例えば、下記のように行う。
混練は、例えば、下記のように行う。
【０００５】まず、バンバリーミキサー１２にホッパ１
８から原料ゴムを投入しウェイト２０を下降させた状態
で、所定時間素練り後、ウェイト２０を上昇させ、薬剤
（加硫系薬剤を除く。）を添加して、所定時間混練後、
混練をいったん止め、ウェイト２０を上昇させ、該ウェ
イト２０に付着しているカーボンブラック等を落して、
さらに所定時間混練した後、ドロップドア２２を開とし
て、混練ゴムを排出する。なお、上記薬剤としては、カ
ーボンブラック、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、
プロセスオイル等を挙げることができる。
８から原料ゴムを投入しウェイト２０を下降させた状態
で、所定時間素練り後、ウェイト２０を上昇させ、薬剤
（加硫系薬剤を除く。）を添加して、所定時間混練後、
混練をいったん止め、ウェイト２０を上昇させ、該ウェ
イト２０に付着しているカーボンブラック等を落して、
さらに所定時間混練した後、ドロップドア２２を開とし
て、混練ゴムを排出する。なお、上記薬剤としては、カ
ーボンブラック、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、
プロセスオイル等を挙げることができる。
【０００６】この際、均一な可塑度及び薬剤の均一な分
散度が要求される。このため、従来は、この種の密閉型
混練機における混練工程の制御は、主として経験的に定
められた混練時間をもとに行っていた。即ち、予め混練
物のサンプル練りを行い、その結果から、経験的に投入
量・投入順序及び運転条件（ロータ回転数、冷却条件）
等を決定して、主として混練時間（投入時期及び排出時
期）により制御していた。
散度が要求される。このため、従来は、この種の密閉型
混練機における混練工程の制御は、主として経験的に定
められた混練時間をもとに行っていた。即ち、予め混練
物のサンプル練りを行い、その結果から、経験的に投入
量・投入順序及び運転条件（ロータ回転数、冷却条件）
等を決定して、主として混練時間（投入時期及び排出時
期）により制御していた。
【０００７】なお、本発明の発明性に直接関係ないが、
関連先行技術文献として、特公昭６０−３３５３０号公
報、特開平４−２６５７０７・５−１６１３４・６−１
０６５２５号公報等がある。
関連先行技術文献として、特公昭６０−３３５３０号公
報、特開平４−２６５７０７・５−１６１３４・６−１
０６５２５号公報等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には、原
料ポリマーの性状、可塑度、温度のバラツキ、投入時期
のずれ、混練用ロータの羽根とチャンバーと隙間バラツ
キ等により、材料品質のバラツキが生じる。そして、こ
の材料品質のバラツキの一因は、ゴム混練物の粘度のバ
ラツキであることが分かった。
料ポリマーの性状、可塑度、温度のバラツキ、投入時期
のずれ、混練用ロータの羽根とチャンバーと隙間バラツ
キ等により、材料品質のバラツキが生じる。そして、こ
の材料品質のバラツキの一因は、ゴム混練物の粘度のバ
ラツキであることが分かった。
【０００９】このときの粘度曲線は、図３の従来制御方
法の欄に示すものとなると推定される。即ち、原料ゴム
投入後の所定時間の素練りにおいて、発熱・剪断等によ
り粘度が漸減する。ここでウェイトを上げカーボンブラ
ック、プロセスオイル等の薬剤を投入すると、その添加
により一旦、粘度が上がるが、薬剤がゴム中に混入され
るに従い、粘度が漸減するいわゆる濡れ主導域（Wettin
g Controlled Region)を示す。暫くすると薬剤の分散に
より、粘度が漸増するいわゆる分散主導域（Dispersion
Controlled Region)を示し、粘度のピークを示すＢＩ
Ｔ（BlackIncorporated Time : カーボン混入時間）に
至る。そして、ＢＩＴを経過すると、ゴム分子（ポリマ
ー）切断が進み、粘度が漸減する。なお、各領域の区分
については、一般的な通念に基づいているが、詳細には
現在も諸説論じられている。
法の欄に示すものとなると推定される。即ち、原料ゴム
投入後の所定時間の素練りにおいて、発熱・剪断等によ
り粘度が漸減する。ここでウェイトを上げカーボンブラ
ック、プロセスオイル等の薬剤を投入すると、その添加
により一旦、粘度が上がるが、薬剤がゴム中に混入され
るに従い、粘度が漸減するいわゆる濡れ主導域（Wettin
g Controlled Region)を示す。暫くすると薬剤の分散に
より、粘度が漸増するいわゆる分散主導域（Dispersion
Controlled Region)を示し、粘度のピークを示すＢＩ
Ｔ（BlackIncorporated Time : カーボン混入時間）に
至る。そして、ＢＩＴを経過すると、ゴム分子（ポリマ
ー）切断が進み、粘度が漸減する。なお、各領域の区分
については、一般的な通念に基づいているが、詳細には
現在も諸説論じられている。
【００１０】従って、従来は上記の如く混練時間で制御
していたため、図例の如く混練物排出粘度にバラツキが
発生し易かった。
していたため、図例の如く混練物排出粘度にバラツキが
発生し易かった。
【００１１】本発明者らは、上記にかんがみて、材料品
質のバラツキの少ない高分子材料混練機の混練制御方法
を提供することを目的とする。
質のバラツキの少ない高分子材料混練機の混練制御方法
を提供することを目的とする。
【００１２】
(1) 本発明者らは、上記問題を解決するために、鋭意努
力をする過程で、材料品質のばらつきは、主として粘度
ばらつきにあることを見出し、下記構成の高分子材料混
練機の混練制御方法に想到した。
力をする過程で、材料品質のばらつきは、主として粘度
ばらつきにあることを見出し、下記構成の高分子材料混
練機の混練制御方法に想到した。
【００１３】固体状の高分子材料を、ロータを備えた密
閉式混練機を用いて素練りまたは混練するに際して、ロ
ータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ検知し、該検知
したロータ電力及び材料温度の各瞬時値を所定の演算周
期で、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ第１・
２変数とする２変数関数である粘度予測式に入力して演
算し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較し
て、該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を終了す
る、ことを特徴とする。
閉式混練機を用いて素練りまたは混練するに際して、ロ
ータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ検知し、該検知
したロータ電力及び材料温度の各瞬時値を所定の演算周
期で、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ第１・
２変数とする２変数関数である粘度予測式に入力して演
算し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較し
て、該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を終了す
る、ことを特徴とする。
【００１４】このときロータ電力の振幅幅△Ｐが、温度
変化に対して、図６に示す如く変動する場合は、前記ロ
ータ電力及び高分子材料温度の各瞬時値の代わりに、所
定の積算区間におけるロータ電力積算平均値及び材料温
度平均値を、前記粘度予測式に入力して演算を行うこと
が望ましい。
変化に対して、図６に示す如く変動する場合は、前記ロ
ータ電力及び高分子材料温度の各瞬時値の代わりに、所
定の積算区間におけるロータ電力積算平均値及び材料温
度平均値を、前記粘度予測式に入力して演算を行うこと
が望ましい。
【００１５】更には、該検知したロータ電力及び材料温
度の所定の積算区間におけるロータ電力積算値（区間ロ
ータ電力量）及び材料温度平均値をそれぞれ所定の演算
周期で、区間ロータ電力量及び高分子材料温度をそれぞ
れ第１・２変数とする２変数関数である粘度予測式に入
力して演算し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と
比較して、該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を
終了するようにしてもよい。
度の所定の積算区間におけるロータ電力積算値（区間ロ
ータ電力量）及び材料温度平均値をそれぞれ所定の演算
周期で、区間ロータ電力量及び高分子材料温度をそれぞ
れ第１・２変数とする２変数関数である粘度予測式に入
力して演算し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と
比較して、該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を
終了するようにしてもよい。
【００１６】
【実施の態様】 (1) 以下、本発明の一実施態様を、図例に基づいて説明
をする。
をする。
【００１７】本実施態様の高分子材料混練機の混練制御
方法は、基本的には、固体状の高分子材料を、ロータ１
６を備えた密閉式混練機（バンバリーミキサー）１２を
用いて素練りまたは混練するに際して、ロータ電力（ロ
ータ１６の回転電力）及び混練機１２内の高分子材料温
度を検知し、ロータ電力及び材料温度の各瞬時値を所定
の演算周期で、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞ
れ第１・２変数とする２変数関数である粘度予測式に入
力して、予め設定した粘度基準値と比較して、この粘度
基準値への到達の有無に基づき混練を終了する構成を、
基本的構成とする。ここでは、ロータ電力及び高分子材
料温度の検知は、所定周期でサンプリング検知をする場
合を例にとるが、アナログ的な連続検知信号を制御装置
へ直接入力して、制御装置内で演算部へ所定演算周期で
入力させてもよい。
方法は、基本的には、固体状の高分子材料を、ロータ１
６を備えた密閉式混練機（バンバリーミキサー）１２を
用いて素練りまたは混練するに際して、ロータ電力（ロ
ータ１６の回転電力）及び混練機１２内の高分子材料温
度を検知し、ロータ電力及び材料温度の各瞬時値を所定
の演算周期で、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞ
れ第１・２変数とする２変数関数である粘度予測式に入
力して、予め設定した粘度基準値と比較して、この粘度
基準値への到達の有無に基づき混練を終了する構成を、
基本的構成とする。ここでは、ロータ電力及び高分子材
料温度の検知は、所定周期でサンプリング検知をする場
合を例にとるが、アナログ的な連続検知信号を制御装置
へ直接入力して、制御装置内で演算部へ所定演算周期で
入力させてもよい。
【００１８】(2) 上記粘度予測式は、例えば、下記一次
式とする。
式とする。
【００１９】ｙ100 ＝αｘ＋β（Ｔ−１００）＋γ ｙ100 ：１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ） ｘ：ロータ電力、Ｔ：材料温度、α，β，γ：任意定数 当該粘度予測式の求め方を下記組成の混練物について行
った事例について説明をする。
った事例について説明をする。
【００２０】配合組成 イソプレンゴム（ＮＲ） １００重量部 カーボンブラック ４０重量部 プロセスオイル １０重量部 亜鉛華 ５重量部 ステアリン酸 １重量部 上記組成の配合物を、バンバリーミキサーを用いて混練
した。即ち、ＮＲを６０秒素練り後、残りの薬剤（加硫
系薬剤を除く。）を添加し、１５秒、３０秒、４５秒、
１分、１分１５秒、１分３０秒、２分、３分、５分の各
時間混練し一旦止め、ウェイトに付着しているカーボン
ブラック等を落して、さらに３０秒混練するゴム混練を
行って、９種類のＮＲゴム混練物を得た。
した。即ち、ＮＲを６０秒素練り後、残りの薬剤（加硫
系薬剤を除く。）を添加し、１５秒、３０秒、４５秒、
１分、１分１５秒、１分３０秒、２分、３分、５分の各
時間混練し一旦止め、ウェイトに付着しているカーボン
ブラック等を落して、さらに３０秒混練するゴム混練を
行って、９種類のＮＲゴム混練物を得た。
【００２１】なお、バンバリーミキサーの仕様は、内容
積１．５Ｌの接線式であり、ロータ回転数は５０rpm 、
バッチ充填率は７３％とした。
積１．５Ｌの接線式であり、ロータ回転数は５０rpm 、
バッチ充填率は７３％とした。
【００２２】各ゴム混練物について、排出時電力・温度
を測定するとともに、１００℃における粘度（ＭＬ1+4
１００℃）をムーニー剪断円盤式粘度計で測定した。
を測定するとともに、１００℃における粘度（ＭＬ1+4
１００℃）をムーニー剪断円盤式粘度計で測定した。
【００２３】それと同時に、該粘度計で、各混練物の７
５℃、１００℃、１２５℃、１４５℃の各温度（Ｔ℃）
におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ）をプロットしたグラ
フから回帰式を求めると、式となる。
５℃、１００℃、１２５℃、１４５℃の各温度（Ｔ℃）
におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ）をプロットしたグラ
フから回帰式を求めると、式となる。
【００２４】ｙ＝−０．４１４３Ｔ＋Ｃ… 但し、ｙ：Ｔ℃の材料におけるムーニー粘度（ＭＬ
1+4 ） Ｃ：任意定数 式から、瞬時温度Ｔd ℃と１００℃とにおける粘度の
関係式は、式で表せる。
1+4 ） Ｃ：任意定数 式から、瞬時温度Ｔd ℃と１００℃とにおける粘度の
関係式は、式で表せる。
【００２５】 ｙTd＝ｙ100 −０．４１４３（Ｔｄ−１００）… そして、式に基づき、ある混練時点の、瞬時温度Ｔｄ
℃における粘度（ｙTd）／電力値（ｘ）関係をプロット
した図４に示すグラフから回帰式を求めると、式とな
る。
℃における粘度（ｙTd）／電力値（ｘ）関係をプロット
した図４に示すグラフから回帰式を求めると、式とな
る。
【００２６】ｙTd＝７．４１２３ｘ＋１８．８１５… このとき、式を式に代入して移項すると、下記粘度
予測式が得られる。
予測式が得られる。
【００２７】 ｙ100 ＝７．４１２３ｘ＋０．４１４３（Ｔｄ−１００）＋１８．８１５… (3) 次に、上記粘度予測式を使用しての、制御方法を説
明をする。
明をする。
【００２８】この際、バンバリーミキサー１２には、図
１に示す如く、非接触式の温度検知部２４を備えてい
る。具体的には、図２に示すような、非接触式赤外温度
計２４を使用することが望ましい。当該赤外温度計２４
は、石英ガラス２６で集光し、光ファイバー２８で検出
素子３０に連結し、該検出素子３０で電気信号に変換
し、演算増幅器３２で演算増幅する構成である。
１に示す如く、非接触式の温度検知部２４を備えてい
る。具体的には、図２に示すような、非接触式赤外温度
計２４を使用することが望ましい。当該赤外温度計２４
は、石英ガラス２６で集光し、光ファイバー２８で検出
素子３０に連結し、該検出素子３０で電気信号に変換
し、演算増幅器３２で演算増幅する構成である。
【００２９】この赤外温度計の信号は、マイクロコンピ
ュータ等の制御装置３４に入力可能に接続されている。
ュータ等の制御装置３４に入力可能に接続されている。
【００３０】また、ロータ１６の駆動モータ３６の電力
値も、制御装置３４に入力可能の接続されている。
値も、制御装置３４に入力可能の接続されている。
【００３１】そして、制御装置３４からの出力信号が、
ドロップドア２２の操作部２２ａに入力可能に接続され
ている。
ドロップドア２２の操作部２２ａに入力可能に接続され
ている。
【００３２】そして、制御装置３４の制御部には図５に
示すフローチャートに基づくプログラミングが、比較演
算部には粘度予測式及び粘度基準値が、それぞれキーボ
ード等を介して入力されている。
示すフローチャートに基づくプログラミングが、比較演
算部には粘度予測式及び粘度基準値が、それぞれキーボ
ード等を介して入力されている。
【００３３】(4) 次に、上記混練装置における制御方法
を説明する。
を説明する。
【００３４】まず、無負荷状態でロータ１６の駆動モー
タ３６の運転を開始し、定常回転であることを確認した
後、原料ゴムを投入し、ウェイト２０を下降させて所定
時間素練りを行う。すると、図３の本発明の制御方法の
欄に示す如く粘度は、一旦立ち上がるが、発熱・剪断等
により粘度が漸減する。ここでウェイトを上げ、カーボ
ンブラック、プロセスオイル等の薬剤を投入すると、い
わゆる濡れ主導域（Wetting Controlled Region ）を示
す。暫くすると薬剤の分散により、粘度が漸増するいわ
ゆる分散主導域（Dispersion Controlled Region)を示
し、粘度のピークを示すＢＩＴ（Black Incorporated T
ime : カーボン混入時間）に至る。このＢＩＴの検知
は、モータ３６からの電力値により、比較演算部が判定
する。そして、ロータ電力及び高分子材料温度を所定の
サンプリング周期毎に検知し、該検知したロータ電力及
び高分子材料温度の各瞬時値を、比較演算部に所定の演
算周期（所定時間間隔）で入力させて、瞬時材料粘度を
演算する。そして、該演算粘度値を予め入力された所定
粘度と比較し、該所定粘度に達したならば、混練の終了
を指示する。即ち、操作部２２ａを操作させてドロップ
ドア２２が開として、ゴム混練物を排出させる。上記所
定のサンプリング周期は、０．１〜０．５秒、演算周期
は、通常、０．１〜３秒、望ましくは０．３〜１秒とす
る。短過ぎると、過剰制御となり、長すぎると、品質
（排出粘度）のバラツキが発生し易い。
タ３６の運転を開始し、定常回転であることを確認した
後、原料ゴムを投入し、ウェイト２０を下降させて所定
時間素練りを行う。すると、図３の本発明の制御方法の
欄に示す如く粘度は、一旦立ち上がるが、発熱・剪断等
により粘度が漸減する。ここでウェイトを上げ、カーボ
ンブラック、プロセスオイル等の薬剤を投入すると、い
わゆる濡れ主導域（Wetting Controlled Region ）を示
す。暫くすると薬剤の分散により、粘度が漸増するいわ
ゆる分散主導域（Dispersion Controlled Region)を示
し、粘度のピークを示すＢＩＴ（Black Incorporated T
ime : カーボン混入時間）に至る。このＢＩＴの検知
は、モータ３６からの電力値により、比較演算部が判定
する。そして、ロータ電力及び高分子材料温度を所定の
サンプリング周期毎に検知し、該検知したロータ電力及
び高分子材料温度の各瞬時値を、比較演算部に所定の演
算周期（所定時間間隔）で入力させて、瞬時材料粘度を
演算する。そして、該演算粘度値を予め入力された所定
粘度と比較し、該所定粘度に達したならば、混練の終了
を指示する。即ち、操作部２２ａを操作させてドロップ
ドア２２が開として、ゴム混練物を排出させる。上記所
定のサンプリング周期は、０．１〜０．５秒、演算周期
は、通常、０．１〜３秒、望ましくは０．３〜１秒とす
る。短過ぎると、過剰制御となり、長すぎると、品質
（排出粘度）のバラツキが発生し易い。
【００３５】ここで、サンプリング周期及び演算周期の
設定（タイミング設定）は、通常、検知部からの信号を
シーケンサを介して外部制御するが、マイコンン等で直
接制御してもよい。
設定（タイミング設定）は、通常、検知部からの信号を
シーケンサを介して外部制御するが、マイコンン等で直
接制御してもよい。
【００３６】上記において、ロータ電力の振幅△Ｐが、
温度変化に対して、図６に示す如く変動する場合は、前
記ロータ電力及び高分子材料温度の各瞬時値の代わり
に、ロータ電力及び材料温度の所定の積算区間における
ロータ電力積算平均値及び材料温度平均値を所定の演算
周期で、前記粘度予測式に入力して演算を行うこともで
きる。
温度変化に対して、図６に示す如く変動する場合は、前
記ロータ電力及び高分子材料温度の各瞬時値の代わり
に、ロータ電力及び材料温度の所定の積算区間における
ロータ電力積算平均値及び材料温度平均値を所定の演算
周期で、前記粘度予測式に入力して演算を行うこともで
きる。
【００３７】上記ロータ電力積算平均値は、
【００３８】
【数１】
【００３９】（ただしｎ：自然数）で示されるものであ
る。このとき所定積算区間△ｔは１〜６０秒、望ましく
は１０〜２０秒、そして、所定周期△Ｔも所定積算区間
△ｔと一致する（図６参照）。
る。このとき所定積算区間△ｔは１〜６０秒、望ましく
は１０〜２０秒、そして、所定周期△Ｔも所定積算区間
△ｔと一致する（図６参照）。
【００４０】更に、ロータ電力積算平均値で入力する
と、平均値化による数値まるめ等によるバラツキが発生
するおそれがあるときは、ロータ電力及び材料温度の所
定区間におけるロータ電力積算値（区間ロータ電力量）
及び材料温度平均値をそれぞれ所定の演算周期で、区間
ロータ電力量及び高分子材料温度をそれぞれ第１・２変
数とする２変数関数である粘度予測式に入力して演算
し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較して、
該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を終了するこ
とが望ましい。
と、平均値化による数値まるめ等によるバラツキが発生
するおそれがあるときは、ロータ電力及び材料温度の所
定区間におけるロータ電力積算値（区間ロータ電力量）
及び材料温度平均値をそれぞれ所定の演算周期で、区間
ロータ電力量及び高分子材料温度をそれぞれ第１・２変
数とする２変数関数である粘度予測式に入力して演算
し、該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較して、
該粘度基準値への到達の有無に基づき混練を終了するこ
とが望ましい。
【００４１】例えば、粘度予測式を、前記同様の下記一
次式としたする。
次式としたする。
【００４２】 ｙ100 ＝αｘ′＋β（Ｔa −１００）＋γ ｙ100 ：１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ） ｘ′：区間ロータ電力量、Ｔa ：材料温度平均値、α，
β，γ：任意定数 このとき区間ロータ電力量は、
β，γ：任意定数 このとき区間ロータ電力量は、
【００４３】
【数２】
【００４４】（ただし、ｎ：自然数）で示されるもので
ある。
ある。
【００４５】このとき、材料温度Ｔ℃におけるムーニー
粘度は、前述と同様 ｙT ＝−０．４１４３Ｔ＋Ｃ… 但し、ｙT ：Ｔ℃の材料におけるムーニー粘度（ＭＬ
1+4 ） Ｃ：任意定数 式から、材料温度平均値Ｔa ℃と１００℃とにおける
粘度の関係式は、′式で表せる。
粘度は、前述と同様 ｙT ＝−０．４１４３Ｔ＋Ｃ… 但し、ｙT ：Ｔ℃の材料におけるムーニー粘度（ＭＬ
1+4 ） Ｃ：任意定数 式から、材料温度平均値Ｔa ℃と１００℃とにおける
粘度の関係式は、′式で表せる。
【００４６】 ｙTa＝ｙ100 −０．４１４３（Ｔa −１００）…′ そして、式に基づき、ある混練時点の、所定の積算区
間の材料温度平均値Ｔａ℃における平均粘度（ｙTa）／
区間ロータ電力量（ｘ′）関係をプロットした図７に示
すグラフから回帰式を求めると、′式となる。
間の材料温度平均値Ｔａ℃における平均粘度（ｙTa）／
区間ロータ電力量（ｘ′）関係をプロットした図７に示
すグラフから回帰式を求めると、′式となる。
【００４７】 ｙTa＝０．１３６９ｘ′＋１８．８１５…′ このとき、′式を′式に代入して移項すると、下記
粘度予測式′が得られる。
粘度予測式′が得られる。
【００４８】 ｙ100 ＝７．４１２３ｘ′＋０．４１４３（Ｔa −１００）＋２１．６３３… ′ 上記予測式を使用しての、制御方法は、電力及び材
料温度の瞬時値を用いる場合と同様である。なお、この
場合の、所定の積算区間時間（△ｔ）及び所定演算周期
△Ｔは、前述の如く、通常、１〜６０秒、望ましくは１
０〜２０秒とする。
料温度の瞬時値を用いる場合と同様である。なお、この
場合の、所定の積算区間時間（△ｔ）及び所定演算周期
△Ｔは、前述の如く、通常、１〜６０秒、望ましくは１
０〜２０秒とする。
【００４９】これらの所定の積算区間、所定のサンプリ
ング周期、演算周期、及び演算方法は、使用する密閉式
混練機、材料の要求品質に応じて、適宜決定する。
ング周期、演算周期、及び演算方法は、使用する密閉式
混練機、材料の要求品質に応じて、適宜決定する。
【００５０】
【発明の作用・効果】本発明の高分子材料混練機の混練
制御方法は、上記の如く、粘度予測式に基づいて混練制
御を行う。この為、混練物排出粘度のバラツキが小さく
なる（図３参照）。また、粘度バラツキの大きな原料ゴ
ムを用いる場合においても、本発明の混練制御方法を採
用することにより、混練物の粘度バラツキを小さくする
ことができる。
制御方法は、上記の如く、粘度予測式に基づいて混練制
御を行う。この為、混練物排出粘度のバラツキが小さく
なる（図３参照）。また、粘度バラツキの大きな原料ゴ
ムを用いる場合においても、本発明の混練制御方法を採
用することにより、混練物の粘度バラツキを小さくする
ことができる。
【００５１】ちなみに、上記配合物について、従来の時
間よる制御及び本発明の上記電力瞬時値又は電力積算値
粘度式による制御を行ったところ、粘度基準値を粘度
（ＭＬ 1+4 １００℃）＝６０としたとき、分散値は前者
がσ2 ＝４．１１であったのに対し、後者がσ2 ＝１．
４１（瞬時値制御）、σ2 ＝１．５９（積算値制御）で
あった。なお、本発明におけるサンプリング周期は０．
３秒、瞬時値の演算周期は１秒、積算値の積算定区間は
１０秒、演算周期は１０秒とした。
間よる制御及び本発明の上記電力瞬時値又は電力積算値
粘度式による制御を行ったところ、粘度基準値を粘度
（ＭＬ 1+4 １００℃）＝６０としたとき、分散値は前者
がσ2 ＝４．１１であったのに対し、後者がσ2 ＝１．
４１（瞬時値制御）、σ2 ＝１．５９（積算値制御）で
あった。なお、本発明におけるサンプリング周期は０．
３秒、瞬時値の演算周期は１秒、積算値の積算定区間は
１０秒、演算周期は１０秒とした。
【図１】本発明の一実施態様における高分子材料混練機
の混練制御方法の概略システム図
の混練制御方法の概略システム図
【図２】図１における非接触式温度計の一例を示す要部
概略図
概略図
【図３】従来及び本発明の制御方法のモデル的対比図表
【図４】ロータ電力とムーニー粘度との関係回帰式を求
めるためのグラフ図
めるためのグラフ図
【図５】本発明の混練物の制御方法を示すフローチャー
ト図
ト図
【図６】ロータ電力の振幅幅が大きい場合の材料温度と
ロータ電力の関係を示すモデル的グラフ図
ロータ電力の関係を示すモデル的グラフ図
【図７】ロータ電力積算値とムーニー粘度との関係回帰
式を求めるためのグラフ図
式を求めるためのグラフ図
１２ バンバリーミキサー（密閉式混練機） １６ 羽根付きロータ ２０ フローティングウェイト ２２ ドロップドア２ ４ 温度検知部（非接触式赤外温度計） ３４ 制御装置（マイクロコンピュータ） ２６ 駆動モータ
フロントページの続き (72)発明者 今井 英幸 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 竹内 勝政 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 固体状の高分子材料を、ロータを備えた
密閉式混練機を用いて素練りまたは混練するに際して、 ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ検知し、 該検知したロータ電力及び材料温度の各瞬時値を所定の
演算周期で、ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ
第１・２変数とする２変数関数である粘度予測式に入力
して演算し、 該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較して、該粘
度基準値への到達の有無に基づき混練を終了する、 ことを特徴とする高分子材料混練機の混練制御方法。 - 【請求項２】 固体状の高分子材料を、ロータを備えた
密閉式混練機を用いて素練りまたは混練するに際して、 ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ検知し、 該検知したロータ電力及び材料温度の所定の積算区間に
おけるそれぞれのロータ電力積算平均値及び材料温度平
均値を所定の演算周期で、ロータ電力及び高分子材料温
度をそれぞれ第１・２変数とする２変数関数である粘度
予測式に入力して演算し、 該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較して、該粘
度基準値への到達の有無に基づき混練を終了する、 ことを特徴とする高分子材料混練機の混練制御方法。 - 【請求項３】 前記粘度予測式が下記一次式であること
を特徴とする請求項１又は２記載の高分子材料混練機の
混練制御方法。 ｙ100 ＝αｘ＋β（Ｔ−１００）＋γ ｙ100 ：１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ） ｘ：ロータ電力、Ｔ：材料温度、α，β，γ：任意定数 - 【請求項４】 固体状の高分子材料を、ロータを備えた
密閉式混練機を用いて素練りまたは混練するに際して、 ロータ電力及び高分子材料温度をそれぞれ検知し、 該検知したロータ電力及び材料温度の所定の積算区間に
おけるロータ電力積算値（区間ロータ電力量）及び材料
温度平均値をそれぞれ所定の演算周期で、区間ロータ電
力量及び高分子材料平均温度をそれぞれ第１・２変数と
する２変数関数である粘度予測式に入力して演算し、 該演算値を、予め設定した粘度基準値と比較して、該粘
度基準値への到達の有無に基づき混練を終了する、 ことを特徴とする高分子材料混練機の混練制御方法。 - 【請求項５】 前記粘度予測式が下記一次式であること
を特徴とする請求項４記載の高分子材料混練機の混練制
御方法。 ｙ100 ＝α′ｘ′＋β（Ｔa −１００）＋γ ｙ100 ：１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4 ） ｘ′：区間ロータ電力量、Ｔa ：材料温度平均値、α，
β，γ：任意定数
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191939A JPH1177666A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-07 | 高分子材料混練機の混練制御方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-192521 | 1997-07-17 | ||
| JP19252197 | 1997-07-17 | ||
| JP10191939A JPH1177666A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-07 | 高分子材料混練機の混練制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177666A true JPH1177666A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=26507003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191939A Withdrawn JPH1177666A (ja) | 1997-07-17 | 1998-07-07 | 高分子材料混練機の混練制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1177666A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6817748B2 (en) * | 2002-11-05 | 2004-11-16 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method for evaluating and controlling a mixing process |
| CN102300689A (zh) * | 2009-01-30 | 2011-12-28 | 芬欧汇川有限公司 | 用于在复合材料的制造中控制质量的方法和设备 |
| JP2017056666A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム混練機における混練判定方法およびゴムの混練り方法 |
| EP4215328A1 (de) * | 2022-01-25 | 2023-07-26 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Verfahren sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur herstellung und temperaturbestimmung einer kautschukmischung |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191939A patent/JPH1177666A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6817748B2 (en) * | 2002-11-05 | 2004-11-16 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method for evaluating and controlling a mixing process |
| CN102300689A (zh) * | 2009-01-30 | 2011-12-28 | 芬欧汇川有限公司 | 用于在复合材料的制造中控制质量的方法和设备 |
| JP2017056666A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 住友ゴム工業株式会社 | ゴム混練機における混練判定方法およびゴムの混練り方法 |
| EP4215328A1 (de) * | 2022-01-25 | 2023-07-26 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Verfahren sowie vorrichtung und computerprogrammprodukt zur herstellung und temperaturbestimmung einer kautschukmischung |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050224 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060516 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060824 |