JPS5933413B2 - 密閉型混練機に於ける混練材料の品質制御法 - Google Patents

密閉型混練機に於ける混練材料の品質制御法

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JPS5933413B2
JPS5933413B2 JP56106561A JP10656181A JPS5933413B2 JP S5933413 B2 JPS5933413 B2 JP S5933413B2 JP 56106561 A JP56106561 A JP 56106561A JP 10656181 A JP10656181 A JP 10656181A JP S5933413 B2 JPS5933413 B2 JP S5933413B2
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kneading
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mixed
waveform
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達雄 正木
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Kobe Steel Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/02Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
    • B29B7/22Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/28Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for measuring, controlling or regulating, e.g. viscosity control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29B7/06Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
    • B29B7/10Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、密閉型混練機に於ける混線材料の混練度を
検出しつつ混線材料の品質を制御しつつ混練制御する方
法である。
ゴムやプラスチック等の可塑物を混練する場合には、パ
ンバリ−ミキサー(米国フアーレル社登録商法)で知ら
れている密閉型混練機が多く使用されている。
前述の密閉型混練機は、周知の通り、断面メガネ型のチ
ャンバー内に、断面形状が卵型の混練ロータ2本を回転
自在にして配設すると共に前記チャンバー上部に混線材
料投入口と下部に排出口とを設けてなる構成を基本構成
としてなるものであり、この混練機によつて混線材料を
前記投入口よりチャンバー内へ投入し、同チャンバー内
に於いて混練ロータで混練すると共に、混練が終了すれ
ば、前記チャンバー下部の排出機構を作動させ排出する
このような混練機を使用して混線材料を混練する場合に
は、チャンバー内の混線材料の混線状態を何等かの手段
でもつてその性状を逐次知る必要がある。
何故ならば混線材料の混練度合を逐次把握しつつ混線材
料の排出をしなければ、排出された混線材料の品質が目
的とする物性が得られない場合が多々ある。換言すれば
、この種混練機は、被混練物に各種添加物を配合して混
練する場合がほとんどであり、この場合、混線材料の物
性を満足させるに必要な条件として、均一な可塑度およ
びフィラー薬品等の添加物の均一な分散度が要求され、
かつこの点を充分に満足させるためには添加物の投入時
期、混練終了時点あるいは運転条件の制御をする必要が
ある。
従来この種混練機における混練度の制御は、経験的に得
られた時期、温度、電力波形あるいは消費電力量をもと
にして単に混練機の設定上の調整を行なうようにしてい
た。
つまり、予じめ混練物のサンプリング練りを行ない、そ
の結果から経験的に混線材料の投入量、投入順序、時期
およびロータの回転数、ウェイト圧力、冷却条件等の運
転条件を決定し、また、投入時期、排出時期を決定する
条件として、混練時間、混線材料温度、電力波形ならび
に消費電力量の基準を定め、これらのいくつかを製造上
の規格として混練するようにしているのが現状である。
ところが、前示の場合でも、混練機の一回分毎の混線材
料の品質にバラツキが生じ、目的とする混線材料が得ら
れず品質管理上好ましくない。本発明は、以上の諸点に
鑑み、同種同一の混線材料であれば常に一定の品質が得
られるように制御することを可能にすることを目的とし
、その特徴とするところは、混練機の混練稼動中に於け
る混練ロータの回転により混練される混線材料の圧力波
形を前記圧力検出器で逐次検出し、その検出後の圧力波
形と予じめ混練機に於ける排出時の圧力波形を測定して
得た基準圧力波形とを比較演算回路にて比較演算し、か
つその比較演算回路にて得た結果が一致した場合には前
記混練機に設けた排出機構を作動させて混練室内の混線
材料を排出するようにした点にある。以下、本発明を実
施例に基づき詳述する。
第1図は、本発明対象の密閉型混練機の要部のみを示す
概略断面図、第2図は密閉型混練機に於ける混線材料の
投入時、中間時期および混線材料の排出時期に於ける混
練ロータの回転方向と圧力発生方向とを示すグラフ、第
3図は基準圧力波形を示すグラフ、第4図は、混練ロー
タとチヤンバ間を混線材料が流れる性状を示す概念図、
第5図は本発明に適用する制御系の一例を示す線図であ
る。
まず、本発明の品質制御法の対象となる密閉型混練機の
構成ならびに圧力検出器の取付構造を第1図の実施例に
基づき説明すると、混練機は、一般にバンバリミキサ一
と指称されて周知の構造であるので、詳細な説明を省略
するが、断面メガネ型のチヤンバ一1内に、断面卵型の
ローター対2,2を可回動に設置し、前記チヤンバ一1
の上部に混線材料投入口3と下部に排出口4を夫々設け
ると共に投入口3にはフローチングウエイト5が昇降自
在にして挿通してなり、かつ排出口4には駆動機構は省
略してなるジスチヤージドア6を開閉自在にして設けて
なり、かつ前記チヤンバ一内圧力を測定するための圧力
検出器7をチヤンバ一周壁に貫通状に穿設した挿支孔8
内に設置してなる構成である。
なお、前示の圧力検出器7の具体的構造の至取付け構成
については、具体的説明を省略するが、一例として、出
願人が先に出願した圧力検出器(実公・昭55−476
36号公報)の内容を適用する。
以上の構成の混練機に於ける投入口3より投入された混
線材料は、一対の混練ロータ2,2とチヤンバ一1内周
壁内面との間で生じる剪断、切断により混練捏和作用を
受けるのであり、その運転稼動に当つて、混練ロータ2
,2表面とチヤンバ一1内面に生ずる圧力の測定をチヤ
ンバ一1周壁面に設けた圧力検出器7により検出する。
混練機チヤンバ一1内の圧力は、一般的には、混線材料
個有の係数と混線材料の受ける剪断応力(混線材料の可
塑度の代表値)との積がそれに当ると認識されているが
、これを具体的にみると、下記の通りである。
但し、 以上の観点にたつて、稼動中の圧力波形についてみると
、第2図に示す通り、混線材料の投入時(1)には、圧
力波形はシヤープで最大圧力が発生する。
ところが、同波形をみれば判る通り、不規則であり、時
には圧力が発生しない場合もある。これは、混線材料が
まだ可塑化されていないことを意味し、チヤンバ一全域
に混線材料が分布していないことになる。また、混練の
中間時期()では、混練が進行するに従つて圧力が下り
、ら\規則的な波形を示し、混線材料の投入時に比べて
可塑化が進み、かつ混線材料がチヤンバ一内に広く分布
しつつあることを示している。
さらに、排出時()の圧力波形をみると、それは圧力が
下り、全体的に規則正しい波形となつていることが分り
、このことは混線材料の可塑化が最大限に進んだことを
示し、混線材料がチヤンバ一内に広く分布していること
を意味する。
なお、矢示Aはロータ回転方向、Bは圧力発生方向、P
は圧力を夫々示す。このように、チヤンバ一内の混線材
料の可塑度、分布ならびに圧力との間に相当因果関係が
あり、それらは圧力波形により窺い知ることができる。
本発明の制御方法はこの現象を原則として利用し、混練
機に於ける混練度を把握して品質を制御するようにした
ものであり、具体的には第3図乃至第5図に基づき説明
する。混線材料は、ゴム、プラスチツク等種々雑多の場
合があり、その標準となる圧力波形は、前述の通り、一
律な波形とはならず、材料によつてその波形が異なる。
従つて、本発明では、混線材料ごとに所期目的とする品
質が得られた場合の混線材料の最適の圧力波形(排出前
の圧力波形)を圧力検出器で検出し、これを基準モデル
波形とする。
この基準モデル波形は、第3図および第4図に示す通り
、混練ロータ2の角度θと圧力波形の圧力値の分布を最
大圧力をPlO、圧力発生位置をP1としてそれらを等
分P1〜PlOに区分して設定する。
なお、この場合、0点マークOは混練ロータ2の前面カ
ーブの圧力発生部分を避ける方が良策であり、また、同
マークOは同混練ロータ2の軸端に設けた電磁発信器ま
たはリミツトスイツチ等を使用して同ロータ2の一回転
毎に電気信号を発信する。上述の如く設定された基準モ
デル波形の圧力とロータの角度は、計算機に入力して記
憶させる。
第4図における符号Fは、混線材料の流れを示し、Mは
混線材料自体を示し、また、Rは混練ロータ2の回転方
向を示す。以下に制御系の一実施例を第5図により詳述
する。
第5図の符号は、7は圧力検出器、10は動ひずみ計、
11は計算機、12はリレー、13は電磁弁、6はジス
チヤージドアであるが、操作する場合は、次の通りであ
る。
まず計算機11へ予めモデルとなる基準圧力波形及び材
料の温度を記憶させる。
この場合の入力は電流値を使用する。第3図に示すよう
に、θ座標に対するP値をメモリーする。
θは次の手法により時間で表わす。
第4図の場合の例によりθ1〜θ9一竺=10゜とする
θ10=ラウンド巾を角度に換算した値 11−ーーエυ ロータ回転数が40rpmの時、前記θ1−θ9を時間
に換算すると同様にθ10,θ0,θ11を時間に換算
し、この時間に対する圧力(電流値)を記憶する。
又ロータ1回転毎にO点マークOの記号を計算機11へ
入れる。
以上の操作により基準モデル波形が記憶される。
次に、実際の混練機に於ける圧力波形は、圧力検出器7
(具体的にストレンゲージ式)で得られる電流で出力し
、この電流を動ひずみ計10へ入力して増巾し、増巾さ
れた出力電流を計算機11へ入力する。入力された電流
は、前記計算機11内で、既に記憶された角度θに対応
する圧力(電流値)を読みとり、基準モデル波形との比
較演算を行ない、材料温度と各記憶値に対する入力値が
一致した時合致したことを表す信号を計算機11より発
信する。
この場合、許容できる範囲のメモリー値に許容範囲を設
定してもよい。次いで、この発信リレー12を作動させ
電磁弁13を励磁してジスチヤージドアの駆動機構を作
動させて同ドアを開き混線材料を排出する。
以上の如く操作して制御するのであるが、混練中に添加
剤や油を供給する場合には、それぞれに対応するリレー
12を設け、前述の通り、計算機11内へ入力された基
準モデル波形と稼動して得られる圧力波形とが一致した
ときにそれらを供給するようにしてもよい。なお、基準
モデル圧力波形と入力の圧力波形との電流瞬時値が計算
機11内での処理が不都合であれば夫々のθの値に対応
する一波形の積算電磁値を使用してもよい。
この発明の制御は以上の通りに行なうが、前述の通り、
圧力波形全体が一致した時を判断基準とすることが理想
的であるが、その判断基準の判定の簡易法として次の手
法も考えられる。
即ち、 1実稼動による圧力波形の数値と基準モデル波形に於け
る最高圧力PlO値のみ合致した場合を判断基準とする
か、または、2一回分毎の混練による圧力波形面積値(
剪断応力量)が基準モデルの値と合致した場合、を判断
基準としてもよい。
以上のように本発明は、ゴム、プラスチツクなどの可塑
物を密閉型混練機で混練する場合に於ける混練度合の品
質制御法として、混練機の混練稼動中に於ける混練ロー
タの回転により混練される混線材料の圧力波形を前記圧
力検出器で逐次検出し、その検出後の圧力波形と予じめ
混練機に於ける排出時の圧力波形を測定して得た基準圧
力波形とを比較演算回路にて比較演算し、かつその比較
演算回路にて得た結果が一致した場合に前記混練機に設
けた排出機構を作動して混練室内の混線材料を排出する
ようにしたので、混練機の稼動中にあつても逐次混練度
を検出でき、かつその時点に於ける可塑度を知ることが
できるので、混練途中での添加剤の投入、オイルの注入
などの操作が極めて適切な時期に行なえる。
従つて、この種混練機に於ける混線材料の品質が一定と
なるような制御が容易かつ正確に行なえる極めて実用的
な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明対象の密閉型混練機の要部のみを示す
概略断面図、第2図は密閉型混練機に於ける混線材料の
投入時、中間時期および混線材料の排出時期に於ける混
練ロータの回転方向と圧力発生方向とを示すグラフ、第
3図は基準圧力波形を示すグラ入第4図は、混練ロータ
とチヤンバ一間を混線材料が流れる性状を示す概念図、
第5図は本発明に適用する制御系の一例を示す線図であ
る。 符号、1・・・・・・チヤンバ一 2・・・・・・ロー
タ、3・・・・・・投入口、4・・・・・・排出口、5
・・・・・・フローチングウエイト、6・・・・・・ジ
スチヤージドア、7・・・・・・圧力検出器、10・・
・・・・動力ひずみ計、11・・・・・・計算機、12
・・・・・・リレー 13・・・・・・電磁弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 二つの劃定された混練室を連通状態にして構成した
    チャンバー内に、断面卵型の混練ローターを2本平行に
    して可回転に配設し、かつ前記混練室内に供給された混
    線材料を前記2本の混練ロータとチャンバー内壁面との
    間で剪断混練する密閉型混練機に於ける混線材料の混線
    状況を前記チャンバー内に通ずる位置に設けた圧力検出
    器により測定しつつ混線材料の混練度を検出して同材料
    の品質を制御する品質制御法において、前記混練機の混
    練稼動中に於ける混練ロータの回転により混練される混
    線材料の圧力波形を前記圧力検出器で逐次検出し、その
    検出後の圧力波形と予じめ混練機に於ける最適の圧力波
    形を測定して得た基準圧力波形とを比較演算回路にて比
    較演算し、かつその比較演算回路にて得た結果が一致し
    た場合に、前記混練機に設けた排出機構を作動して混練
    室内の混線材料を排出するようにしたことを特徴とする
    密閉型混練機に於ける混線材料の品質制御法。
JP56106561A 1981-07-07 1981-07-07 密閉型混練機に於ける混練材料の品質制御法 Expired JPS5933413B2 (ja)

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