JPS6339305A - バツチ式の混合方法及びそのミキサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

従来の技術 バッチ式のミキサーは、例えば、プラスチック材料やゴ
ム材料のようなボリマイイ料を混合するために長年にわ
たって市販されてきている。一応満足に機能するいわゆ
る内部ミキサと称する色々なバッチ式ミキサが多数の製
造業者によって種々の異なった設計で製造されている。 成功を収めているバッチ式ミキサの中には、本出願人に
よって「ハンバリ　（Ｂａｎｂｕｒｙ）　ｊという商標
で供給されているバッチ式のミキ→ノ°が含まれている
。 バッチ式のミキサが最初に紹介された時には、満足な混
合を行なうための混合動作の制御か操作者の熟練度にほ
とんど完全に委ねられていた。特に、ゴム材料は混合が
不充分であるために、混合した材料からは満足な製品が
作られなかったり、混合される材料が損傷や破壊を受け
たりすることがある。例えば、これらの材料があまり高
い温度にされると、材料の劣化が仕じる。近年、バッチ
式ミキサの計装が改良されて、操作者が利用できる情報
が増え、混合の制御を助けていると共に、成る種の自動
制御器も紹介されている。然し乍ら、混合動作は、依然
として、操作、昔に著しく依存しており、混合動作の制
御には、操作杆がほとんど常時に注意を払うことが必要
である。 バッチ式ミキサの制御器を改良するために種々の提案が
なされている。例えば、英国特許第２．０８４，０３５
号を参照されたい。この制御器！；ｌ：　、混合温度及
び比エネルギを監視し、ｌＩト合プＩＪセス中に測定し
た温度及び（ｌ給エネルギを、混合ｌ晶度と消費される
比エネルギとを相関さＵ”る埴の記１ａされた理想的な
曲線と比較し、そして制御１３号を発生ずることによっ
てｌｆｊ合プｌ：Ｉ　ｊ、４スを制御するＬ）（７）で
、ミキサの混合プレー１゛の回転速度及び／又はミキサ
の混合チャンバを閉しろために圧力作動のプうンジャに
よって加えられる圧力を制御する。 英国特許第２．１６３．０６１号に６．１、ミ；トリ゛
の＝一定の回転速度においてトルク（入イ１トハノチ温
度に対し７で修正した）を測定し、ｉ・ルクの変化率を
測定し。 外挿法によって所定の粘度に達するまでの時間を予想し
、その後、この予想される時間中混合動作を続レノるこ
とにより、所定の粘度に達すると推定されるまでポリマ
を混合するためのプロセスが開示されている。このよう
なプロセスは、混合動作の制御性を改善するが、完全に
満足であるとはいえない。 ミキサの能力の改善に伴い、例えば、工場内の温度（夏
と冬とで甚だしい変化が生じる）や、別々の製造業者に
よって供給される材料の品質（公称は同じであるが）及
び供給素材のばらつきといった外的な可変ファクタを補
償するようにミキサを運転するには不充分であるような
比較的短い時間内に種々の原料がミキサに添加されてい
る。これまでに提案されたシステムの多くは、全混合サ
イクルを始めから自動的に制御しようとするもので、例
えば、ミキサへの種々の混合材料の添加、例えばゴ１、
の場合には、カーボンブランク、オイル、充填剤、薬剤
、酸化防止剤、等の添加を正確に制御するように試みら
れている。混合チャンバへ原料を導入する最初の供給段
階の間に混合動作を正確に有用に制御する−１−で問題
となるのは、このような制御が非常に複雑であり月一つ
あまり効果的であると思われないことである。全ての原
料を混合チャンバに導入しそして最初の混合を行なった
後にその混合サイクルの後の段階のめを自動的に正確に
制御することにより／ＪＬ合プロセスの改善された制御
結果を有効に得ることができると分かっている。ここで
、最初の混合とは、種々の原料を軟化及び結合してこれ
らがチＶンハ内で適切に移動するように充分にＹ１？４
合することを、０゛味する。 この最初の混合段階の後に行なわれる後の７１Ｌ合段階
とは、全混合物を通してＩ＋；ｔ　Ｆｌを完全に分１Ｗ
させ且つ粘度を下げて混合された材料が極微なレー・ル
において実質的に均質になるように混合１才２１に作用
すると共に、混合された素材を均質とするように材料の
ポリマ組成物に充分に作用するものである。ゴムを処理
する時には、生ゴムをバッチ式のミキサの多数のチャン
クに入れ、カーボンブラックを粉末で入れそしてオイル
及び軟化剤を一般的に液体で入れるのがｊｉｒｌ常のや
り方であり、最初の混合段階は、原料が混合チャンバに
入れられた時に終わると考えられ、まだ内張で混合チャ
ンバ内のゴム片を区別できることが認められる。一方、
材料が充分に混合されてミキサから放出される時には、
ゴムのかたまりが他の原料と完全に分散及び混合されて
いて、混合された材料が完全に均質であるようにみえる
。 発明の構成 本発明の１つの目的は、例えば、ゴムやプラスチックの
ようなポリマ材料より成る組成物のノ＼・ノチを混合す
る改良された混合方法を提供することである。 ポリマ材料より成る組成物を混合するための本発明によ
る方法は、混合チャンバ内で回転するように取り付けら
れた２つの混合ロータと、混合チャンバに向かって開い
た通路でスライド移動するように取り付けられていて混
合チャンバ内の材料に圧力を加えることのできるラムと
、ミキサの温度を制御する手段とを備えた内部ミキサに
おいて良好に実施例される。 本発明は、その１つの特徴において、上記Ｉ：１−夕を
規定の速度で回転し、混合動作の開始後に混合すべき各
々の材ｆ４を適当なインターバルで混合チャンバに導入
し、ラムに適当な圧力を加え、そして混合ずべき全ての
祠ネ：１を添加した後であって、ラムが通路内の所定の
位置に達し且つ少なくとも１つの予め選択された状態に
達した時に、制御段階を開始し、この制御段階は、７１
１合の質を決定することのできる混合変数を監視し、こ
れらの監視される混合変数の値に基づいて？ＩＮ合プロ
セスの制御変数を調整し、これに、Ｊ−リ、混合が満足
なものあると思われる監視される混合変数の予め定めら
れた最終的な目標値に向かって混合プ１１１セスを相続
することより成る方法を提供する。 本発明は、その別の特徴においては、ＹＦ３合ずべき各
々の材料を混合動作の適当な点におい゛ζ混合チャンバ
に導入し、全ての材料を導入した後に、制御段階を開始
し、この制御段階は、混合の質を決定することのできる
少なくとも３つの混合変数を監視し、監視される混合変
数の値に基づいて、ロータの回転速度及び／又はラムに
よって加えられる圧力を調整して、監視される混合変数
の予め定められた目標値に向かって混合プロセスを続け
るようにし、そしてこれらの目標値に到達するか或いは
これらの目標値に同時に到達し得ない場合には最も重要
な

【」標値に達した時に混合を終了することより成る方
法を提供する。 本発明は、更に別の特徴においては、選択された数の実
験的な組成物バッチを混合し、この実験的なバッチの混
合中に、混合の質を決定することのできる少なくとも３
つの混合変数を監視し、実験的なバッチの混合から組み
立てられるデータを使用して、混合変数の少なくとも１
つをロータの回転速度及び／又はラムによって加えられ
る圧力に各々関連させる多数の関係を導出し、実験的な
バッチの後に組成物のバッチを自動制御器を用いて混合
し、この自動制御器では、混合変数が監視されると共に
、上記導出された関係を用いて、この監視される混合変
数の所定の目標値を達成するようにロータの速度及びラ
ムの圧力が調整され、そしてこれらの１１標稙に到達し
た時或いはこれらの［１標値に同時に到達し得ない場合
には最も重要な目標（直に到達した１１、冒こｌ捏合を
終ｒさせることより成る方法を提供する。 本発明は、その更に別の１．′ｌ徴においては、混合す
べき材料に供給されるエネルギの増加をロータの速度及
びラムの圧力の少なくとも一方に関係イ・］けする第１
の一連の方程式を記憶し、この一連の方程式の各々は、
材料の供給段階に続く混合サイクルの自動制御段階にお
いて一定の周期内の特定の時間インターバルにわたるエ
ネルギの増加を予想するのに有効であり、次いで、材料
の温度の変化をロータの速度及びラムの圧力の少なくと
も一方に関係付けする第２の＝一連の方形式を記憶し、
これら一連の方程式の各々は、十記憶］　Ｏ）−・ｊｌ
ｌの方程式に適用できる対応する時間増分にわたるエネ
ルギ増加を予想するのにイ１効であり、次いで、上記第
１及び第２の一連の方程式から、温度の変化及びエネル
ギ入力の変化を所望の作動範囲にわたって連続的に時間
、ロータ速度及び／又は→ムの圧力に各々関係付けする
第１及び第２の関係を導出し、次いで、混合ナイクル中
にロータによって材料に送られるべき目標エネルギ、混
合サイクルの終わりに材料が到達すべき目標温度及び混
合サイクルの目標長さに対する所望の目標値を自動制御
段階中に成る間隔で記憶し、エネルギ入力を上記記４．
１された目標エネルギと比較し、実際の材料温度を記憶
された目標温度と比較し、混合サイクル中の経過時間を
目標時間と比較し、次いで、これら目標値に到達するた
めに必要な供給すべき残りのエネルギ、残りの温度」二
昇及び残りの時間を計算し、この必要な残りの時間が」
二記一定の周期を越える場合には、該一定の周期を残り
の時間の割合として計算し、供給すべき残りのエネルギ
及び残りの温度上昇の同じ割合を計算し、上記第１及び
第２の一連の方程式から上記一定の周期に適した方程式
を利用し、上記一定の周期の終わりに供給すべきエネル
ギ及び温度の上記計算された割合を最も厳密に得るため
に必要なロータ速度及び／又はラム圧力を計算し、ロー
タ速度及び／又はラム圧力をこれらの計算された値に調
整し、目標時間を達成するに必要な残りの時間が−１，
記一定の周期より短い時には、−に記憶１及び第２の関
係を利用して、その目標時間Ｇこ１ｊ轢エネルギ及び目
標温度を最も厳密に得るに必要なＩ’、Ｉ−ラ速度及び
／又はラム圧力を計算し、ぞして１１−ラ速度及び／又
はラム圧力をこれらの８１’ｌ’Ｊされた値に調整する
という方法を提供ずろ。 本発明は、その更に別の特徴においてＧ：ｌ、ポリマ４
Ａ事１より成る組成物を混合するための内部ミキサであ
って、ｌｆＸ合チャンバ内で回転するように取り４＝Ｊ
番Ｊられた２つの混合１’ｌ−夕と、混合ニーヤニ／ハ
に向かって開いた１ｌｌｌ路内でスライ１移動づ−るよ
）に取り（・１りられ“Ｃい゛（千士ンハ内のＨｆ−１
に加える圧力を調整するごとのできるソＪ、と、ミ；１
−りの温度を制御するための■一段と、ｙ−ヤンハ内の
＋、４月の温度を監視する手段と、ロータによってＪＴ
Ａｆ［に供給されるエネルギを監視する手段と、（Ｉ（
給されるエネルギの目標値、組成物の温度及び混合チト
ンハから混合した組成物の放出を行なうべき混合時間を
記憶するだめの手段と、ミキサの作動中に監視される供
給エネルギ、組成物の温度及び時間に基づいてロータの
速度及びラムの圧力を調整する制御手段であって、放出
時に上記の記憶された目標値を得るか或いはこれらの記
せされた目標値が同時に達成できない場合には最も重要
と考えられる「１標値を放出時に得るようにする制御手
段とを具備したミキサを提供する。 本発明による方法においては、混合が満足なものである
と考えられそして材料の放出を行なうことができる時を
判断するのに用いられる混合変数は、混合された材料の
温度と、全消費電力と、混合サイクルを開始してからの
時間と、ロータに加えられる１−ルクと、混合サイクル
を開始してからのロータの全回転数とを含む。これら制
御変数は、混合リーイクルの自動的に制御される後の段
階中に調整され、選択された混合変数に対する所定の目
標値を好ましくはｉＭ択された時間に得るようにされる
。混合変数の適当な組合せとしては、温度と電力、温度
と１−ルク、温度とロータ回転数、ロータロ転数とトル
ク、ｉ、Ｔ−夕回転数と電力そしてトルクと電力が含ま
れる。本発明の好ましい方法に用いることが所望される
混合変数は、混合時間、全エネルギ及び温度である。好
ましい制御変数は、ロータの速度及びラムの圧力である
。 はとんどの内部ハノチミ；１−リ゛にト？いては、混合
チャンバの」二に配置されたホッパから）が人通路を経
゛ζ混合チャンバへ材料が供給されることが明らかであ
る。混合ｉ１ｔ［路を経て導入されたイイオ′１を混合
するためのミ；トサの作動中には、−・般に１−ラＪ、
１と称する蓋部材によって通路が閉しられる。７ｄ合ず
べき材料は、導入通路を経て混合チャンバへ供給され、
材料が混合チャンバへ導入されると、材料が導入通路を
通して混合チャンバから逃げないように阻止するために
ラムが下げられろ。混合動作中には、混合チャンバに著
しい圧力１−昇が牛しるので、ラムを成る圧力のもとて
下方に押Ｕ７やることが必要である。ｒ：Ｉ−夕の設計
により、ラムにか＼る実際の後方圧力が若干変化し、ラ
ムが成る程度振動するが、ラムに加えられる下方の圧力
は、既知の混合プロセス中にラムが機械的なストッパに
対してその最も下の位置に保持されるようにしばしば高
い値に選択される。ラムによって加えられる圧力を変え
ることにより、混合の特性を変えることができる。 」二記の好ましい制御変数と同様に、他のファクタも本
発明の混合プロセスに影響を及ぼず。このようなファク
タは、ミキサの温度（通常は、水循環系統によって制御
される）と、混合チャンバの１充填フアクターｊとを含
む。この「充填ファクタ」とは、混合すべき材料によっ
て占有される混合チャンバの全自由容積の割合を意味す
る。あまりに高い「充填ファクタ」を選択すると、自由
容積が不足することによって材料の移動が阻止され、交
配混合及び充分な混合が不可能となる。同様に、非常に
小さな「充填ファクタ」が選択された場合にも、高い剪
断力で、混合チャンバ内の材料を均質にして充分な混合
を確保することが困難となる。 原料の特定の提案された混合について、本発明による方
法を実施する場合には、「充填ファクタ」及び冷却材の
温度が、ミキ→ノ“のユーザによりこのような事柄につ
いての経験から判断される。 本発明による方法を実施する場合には、種々の変数の関
係を確立することが必要である。便利なことに、ミキサ
は、□混合動作の後の段階を通じて制御変数を特定の値
にセソトシて同様の材料の多数のバッチを混合し、完全
に７１と合した時に材料を放出するものとしそしてオペ
１／−夕によってプログラムされた成る状態に達Ｕ７た
時に均質化が生しるものとすることにより、混合変数と
制御変数を関係イ」けると共に混合変数の変化を経過１
１、冒３１と関係付（）るー・運の方程式をご１ンピ−
７４−夕が発生できるようにプログラムされたーＪンピ
フーータ制御器を有している。本発明の方法を実ｈ（口
する場合、制ワ１１を行なうために導出された関係は、
１つの特定の充填ファクタ及び１、一定の冷ＪＪＩ　４
．４温度Ｇ、＝シか適用できない。放出時に得られる１
ルクレー・ルも予想り−ることができる。 以下、材料のバッチ？ｌ’４合を制御するだめの本発明
の方法及びこの方法の実施に用いるのに適した内部ミキ
サについて、添付図面を参照して詳細に説明する。この
方法及びミキサは、本発明を一例として説明するために
選択されたものであることを理解されたい。 実施例 第１図に示されたミキサは、本出願人によりパンハリ　
（Ｂｕｎｈｕｒｙ）という商標で供給されている形式の
内部ハソチミキザである。このキサは、ハウジング１０
を具備し、この中には、−船釣に数字の１８」の断面形
状をした混合チャンバ１２が形成されており、これは、
２つの接合された平行な円筒部分】４．１６で構成され
る。２つのロータ１８．２０ば、水平面内にある平行な
軸の周りで回転するように取り付けられ、ロータ１８は
円筒部分１４内に取り旬けられそしてロータ２０は円筒
部分１６内に取り付りられ、その各々の回転軸は、各円
筒部分の軸と同軸である。ロータ１８．２０ば適当な形
状を有するもので、パンハリのミキサは、例えば、英国
特許第１，３４０．２４４号に示された種々の異なった
形状のロータを有するように製造され、本発明は、これ
らのミー１ニサや、更に別のロータ形状を有する他の内
部バッチミー１−サにも適用できる。以下に詳細に述べ
る例に使用されたロータ１８．２０は、本出願人によっ
て供給されるいわゆる「４翼」ロータである。 ロータ１８．２０ば、互いに逆方向に若干異なった回転
速度で回転される。例えば、ロータ１８．２０の駆動シ
ャツ１−は互いにギア連結されており、一方のロータ１
８の駆動シャツ１−のギアはロータ２０の駆動シャフト
のギアにかめあうようにされ、ロータ１８の駆動シャフ
トのギアは２９個の歯を有しそしてロータ２０の駆動シ
ャフトのギアは２８個の歯を有するだＬＪであるのが適
当である。 従って、２つのロータが互いに同じ位置Ｇコ達するのは
あまり頻繁でない。たがいにかみあ・）ギアしＪ、適当
なモータ４３　（第２図）によって適当に駆動され、該
モータの速度は、■−）−夕１８．２０の回転速度を制
御ずくために既知のやり方で変えることができる。ロー
タ１乏（，２０の各々は、ｌ捏合チャンバ１２の当該円
筒部分１４．１６の容積部をスイープするが、２つのロ
ーラ１８．２０によってスイープされる混合チャンバ１
２の容積部は互いに交差しない。この例で使用するミキ
サのロータは異なった速度で回転するが、本発明は、ロ
ータが同じ速度で回転する場合にも適用できる。 ミキサは、混合チャンバ１２へと開いた導入開口２２を
有しており、これば、２つの円筒部分１４．１６の間の
中央でハウジング１０の、Ｆ部に形成される。既知の構
造の供給組立体が、混合すべき材料をこの導入開口２２
を経て混合チャンバ１２へ供給するように配置される。 この供給組立体はポソバ２４を備え、そのスロート部分
２６は導入開口２２へと通じている。ラム２８　（公知
の内部ミキサでは、［おもり−１又は「プランジャ」と
も称する）によって形成された蓋部材は、ミキサの運転
中に導入開口２２を閉じるように構成される。ラム２８
は、ピストン・シリンダ構成体のピストンロッド３０の
下端部に取り付けられ、そのシリンダ３２ば、導入開口
２２の上でホッパ２４の−に部に取り付けられている。 ラム２８は、開口２２及びホッパ２４のスロート部２６
内をスライドし、混合動作中に混合チャンバ】２から開
口２２を通して材料が逃げないようにする。ラム２８は
、加圧流体、通常は空気をシリンダ３２に導入すること
により最も一七の位置へ」−げられ、この持ち上がった
位置に保持される間に、混合ずべき材料がホッパ２４及
び導入開口２２を通して混合チャンバ１２へ導入される
。混合すべき材料の幾つかは、例えば、ゴム素材のよう
なＩｔ　ｌ”ｌの大きな部片の形態であり、簡単に混合
チャンバー、落下しないが、ラム２８により混合チャン
バ１２へ押し込むことができる。混合すべき４４月が導
入量［１２２へ導入されると、ラムは、ごこに示ずプ１
コセスでは、制御された圧力状態にある空気をシリンダ
３２に導入することにより下げられ、この空気圧は、う
１．２８の重量とあいｓｔ：　、てうＪ・２８を下方に
押しやり、混合すべき＋４　ｆｉを混合チャンバへ押し
込む。混合ずべき全ての祠＊１が混合チャンバ１２へ供
給されると、ラム２８が作動値：６“に到達し、混合ず
べき材料の上にの・口られる。１：Ｊ−タ１８．２０が
ミキサの運転中に回転されると、混合チャンバ１２内の
材料は、上向きの大きな力をラムに及ぼし、これは、シ
リンダ３２内の空気圧によって与えられる下向きの力に
対抗するものである。ラム２８によって混合チャンバ内
の材料に課せられる圧力（シリンダ３２内の空気圧によ
って決まる）は、混合チャンバ内の材料の混合及び均質
化に影響を及ぼず。ロータ１８．２０の設計により、混
合チャンバ１２内の材料によってラム２８に働く力は著
しく変動する。本発明の方法では、ラムが適当な停止距
離内に入るまで成る制御された圧力のもとで下降され、
ラムはこれが作動位置にある時に混合すべき材料にのせ
られる。ここに示す方法では、ラム２８は、混合を行な
う時に導入開口２２内で成る程度」二下に移動する。ラ
ム圧力によってラムが機械的なストッパに到達させられ
ると、ラムを「浮動」させるに充分な程圧力が軽減され
る。 又、ミキ→ノは、混合チャンバ１２からの放出開口３４
も備えており、これも、混合チャンバ１２の２つの円筒
部分１４．１６の間の中央でハウジング１０の下部に形
成される。ミキサは、ハウジングＩＯにジャーナル軸受
さね、７：軸３７の周りで枢着運動するように取り（り
ｔ　ｌられた蓋部材、即ち、ドロップドア３６′と称す
るものを備えている。放出開口３４は、実質的に、混合
チャンバ１２の全長に沿って延びる。第１図において、
トー１ニドノブドア３６は、放出量１コ３４の壁にぴっ
たりと保合する閉じた位置で示されており、放出量「１
３４は、混合中に混合チャンバ１２から材料が逃げない
ようにシールされる。ドロップｌＸ７３Ｇは、ハウジン
グ１０に取り（；Ｊげられたシリンダ、１０　、ｌり成
るロック手段３８によってその閉した位置に保持される
。シリンダ４０からはピストンロンド４２が突出してい
る。ピストン１１７ド４２は、シリンダの外方に押しや
られてドロップドア３６の表面に係合し、ドア３６を放
出量［＋３４の壁にしっかりと係合させ、この開口をシ
ールする。ド［トップドア３６を開こうとする時には、
ビスＩ・ンロソド４２がドアから外れるように引っ張ら
れ、従って、既知に構成の移動手段（図示せず）により
ドアを軸３７の周りで枢着回転してドアが放出開口３４
から完全に外れるように動かすことができる。ドア３６
を閉じようとする時には、ドア３６が上記の移動手段に
よってその閉した状態に向かって枢着回転される。もち
ろん、内部ミキサからの放出開口を閉じる他の手段を、
本発明の方法に用いるためのミキサに使用することもで
きる。 又、ここに示ずミキサは、これを制御するだめの適当な
コンピュータ４４　（ここに示すミキサでは、ハネウェ
ルのｒＰｃ６２０／３０及び６２７−７０ミニコンピユ
ータである）を備えている。 コンピュータ４４による制御を行なわない状態での第１
図のミキサの操作においては、ラムが最も上の位置にあ
る状態で材料が導入開口２２を経て混合チャンバ１２に
導入され、次いで、材料がラム２８によって混合チャン
バ１２に押し込まれる一方、ロータ１８．２０が矢印Ａ
の方向に適当な速度で回転させられる（２つのロータ１
８．２０ばギア結合されているので、２つのロータ１８
．２０の実際の回転速度はこ、二に示ずミー１−リーで
は若干異なることを想起されたい）。ドロップドア３６
は、混合中にその閉した位（イ（第１図に示す）にロッ
クされる。４Ａｔｅ＋がラム２８によって混合チャンバ
に入れられる時には、シリンダ３２（及びその自重）に
よって加えられる圧力のもとでラム２８が徐々に下降し
、第１図に示す最もＦの位置に到達する。混合ずべき材
料は、その全部が混合の始めにポソバ２４へ供給される
のではなく、混合動作の開始後に幾つかの月利が成る間
隔で導入される。ゴム素）Ａを混合する時には、混合動
作の始めにゴム素材を導入しそしてこの最初に導入した
材料が充分に＋＋Ｊ塑状態になった後に、例えば、カー
ボンブランクやオイルを含む川に別のバッチ材料を導入
するのが一般的である。更に別の材ギ４を導入するため
に、ｌ’Ｊ−夕１８．２０はモータ４３によって回転さ
れ続け、ラム２）（はシリンダ３２によって上昇されて
、ポソパ２４をＩＩＩして導入開口２２に更に別の材料
を供給できるようにされ、次いで、ラム２８は再びＦげ
られる。混合動作を開始した後に種々の材料を導入する
間隔は、その作業に携わる化学者（又は混合作業につい
て良（知っている他の者）により、彼自身の経験及び熟
練度に基づき、更に別の材料を追加すべき時、例えば、
導入開口２２におけるラム２８の位置、混合チャンバ１
２内の材料の温度又は材料を混合チャンバ１２に導入し
てからこのチャンバ内の材料に対して行なった作用の程
度といったものを指示する種々のガイドラインを用いる
ことにより決定され、そして更に、彼はその経験と熟練
度により、シリンダ３２に加えるべき適当な圧力及びロ
ータ１８．２０の適当な回転速度を判断する。 最近では、ラムの速度及びロータの圧力が、種々の材料
の導入についてのパラメータ、速度、圧力並びに適当な
メモリに記憶されるパラメータと共にプリセントされる
ような半自動のシステムが紹介されており、コンピュー
タの制御器は、例えば、１カーボンブランク追加」や「
オイル追加」といった可視信号を発生することにより、
次の材料を追加すべき時や材料の性質を指示するように
構成される。然し乍ら、これらのパラメータは、化学者
が混合作業に精通した他の−Ｈによって最初に決定され
てメモリに入力される。この種の既知の制御システムに
は、ミキサ“内の材料の温度、供給するエネルギ及び時
間を監視するシスう−ムであって、設定されたパラメー
タの１つに到達し、即ち、プリセットされた温度又はエ
ネルギ人力或いは時間に達したと判断した時に、更に別
の＋４利を追加するための可視信号がｌ’Ｈえられるよ
うなシステムが含まれる。 混合すべき材料の少なくとも幾つかは、通常、あまり著
しい熱に曝すと悪影響を受けるので、材料にあまり激し
く作用しないように注意しなければならない。さもなく
ば、相和１の温度がｄ忍められない程上昇してしまう。 −・方、４．４１１が充分な作用を受けなければ、商業
的に受Ｌ）入れられている時間周期内に更に別の材料を
導入することができない。ハウジング１０内の１ｌｌｌ
路（図示せず）及び好ましくばミキサの他部分に熱交換
流体を通ずごとによりミキサに成る程度の温度制御を与
えることが−船釣である。このように流される流体は加
熱されるが（特に、周囲温度が低い場合）、周囲温度に
あってもよいし冷却されてもよい。使用される熱交換流
体は、通常は、水であり、その加熱／冷却は、蒸気／電
気ヒータ並びに冷水の追加によって制御されるのが便利
である。 これらの既知のプロセスにおいては全ての材料が混合チ
ャンバ１２に導入された後に、材料が強力な混合及び均
質化作用を受ける。ロータの回転速度及びラム２８によ
って加えられる圧力は、満足な混合作用を生じるように
予め選択される。材料に供給されるエネルギ、材料の温
度又は材料を混合する時間を考慮することにより完全な
混合が達せられると思われる。 本発明の方法では、コンピュータ４４を含む」二記のミ
キサを使用し、混合すべき材料の特定の組成物より成る
多数のバッチが処理され、コンピュータ４４は、制御変
数（ロータ速度及びラム圧力であるのが適当である）と
、混合変数（これは、全エネルギ入力、混合チャンバ１
２内の材料の温度、混合の時間及びロータに加えるｉ・
ルク）を含む）の選択された変数とを関係（＝Ｊげる多
数の一連の方程式を混合サイクルの後段階で一定の時間
周期にわたって種々の時間増分で形成する。種々の方程
式が形成された後ＧＪ、コンピュータ４４を用いて、オ
ペレータによる監視を最小限として同じ組成物（又は厳
密に関係した組成物）の更に別のバッチの混合を自動的
に制御するごとがごきる。 前述の如く、従来、混合操作全体を最初から最後まで厳
密に制御する試めがなされた。？７月■の送給段階後に
、すなわら後段階において、勺・ｆクルを極めて厳密に
制御すれば、例えば周囲温度等の外的要素、原料の一貫
性その他の要素がかなり変動しても、略々同一の組成の
名バッチを許容し得る程度に一様に混合し均質化するこ
とができるという事が分った。混合室中の混合物に混合
すべき材料を全て加えた後、ラム２８が入口間「Ｉ　２
２　ｉｆの所定位置（混合室１２へのラム２８の下降を
規制する機械的ストッパー（図示−已ず）から所定距離
内で、混合すべき材ｆ：１の上にう１．２８が体止する
「ラム着座」位置）に到達し、且つ、予め選ばれた混合
パラメータのうちの少くとも１つ（供給されたエネルギ
ー、温度、又は混合時間）に到達した時、混合サイクル
の後段階の自動制御を開始することができるということ
が分った。色々な材料を混合室１２へ導入する時刻は混
合物の最終的品質を左右する主要な要素ではなく、混合
サイクル開始後、時間をおいて材料を混合室１２へ導入
するようにコンピュータ４４をプログラムすることがで
きる。使用したシステムは上記のものであり、ユーザー
は、コンピュータを、適当な速度でロータを回転させ、
供給段階で適当なラム圧力をかけ、且つ、予め選ばれた
混合パラメータ（供給されたエネルギー、材料温度及び
混合時間）のうち少くとも１つに到達した時に材料を導
入させるようにプロゲラ１、し、予め選ばれた混合パラ
メータ（複数個ある場合には、そのうちの１つ）に到達
した時に他の材料を更に導入させる。 混合・リーイクル開始時点から自動制御サイクル開始時
点までの時間は、（上述の如く）色々な外的要因に応し
て相当光なる。実際、材料を混合するとともに混合室１
２へ導入する供給段階は、最新設計の密閉式バッチ混合
機を用いる場合にはしばしば余りにも短いので、先に４
Ｍ案された成る制御システムで提案された如く供給段階
を幾つかの部分に分割してその各部分で混合操イ１を厳
密に制御しようと試みることは現実的には不＋＋Ｊ能で
ある。 本発明の実施例たるプロセスを実行するための、本発明
の実施例たる混合機を、第１図を参照して説明するが、
これは、第２図に略図示した制御システムを含んでいる
。上述の如く、この制御ａ１１システムは、複数の入力
を持つコンピュータ４４から成る。コンピュータ４４は
、人力信号を、その後の処理のためにディジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器を含むことがある。入力４６は、
モータ４３へ供給される電流から得られたロータ１８．
２０にかかるトルクの示度をコンピュータ４４に提供す
る。入力４８は１１−夕１８．２０のうらの一方の回転
の総数をコンピュータ４４に提供する。 入力５０は混合物１２中の混合物の温度の測定値をコン
ピュータに提供する。入力５３はロータ速度の測定値を
コンピュータ４４に提供する。入力５３はラム２８の位
置の示度をコンピュータに提供する。 コンピュータ４４は複数の出力を出す。出力５６は、モ
ータ４３の速度を、従ってロータ速度を、制御するロー
タ速度制御装置へ制御信号を提供する。出力６０は制御
信号をラムに与え、シリンダ３２へ入る空気圧を制御し
てラム２８にかかる圧力を制御し、且つこのラムを通し
て混合室１２中の材料にかかる圧力を制御し、そして開
口２２中のラム位置を制御する。出力６４は、ドア制御
信号を、シリンダ４０を制御する制御手段と、混合サイ
クルが終了したとコンピュータ４４が認めた時に落とし
ドア３６をロック解除し開放して混合室１２からの材料
の排出を許すとともに、新たな混合サイクルの開始時に
新たなバッチの材料の導入前にドアを閉じてロックする
移動手段とに与える。また、出力５４は、ゴム原料等の
固形物をポソパ２２に送る固形物供給ユニット５５に信
号を与える。他の出力５８は、カーボンブラック等の粉
末材をポソバ２２へ送る粉末材供給ユニット５９へ信号
を与える。更に、混合室Ｊ２ヘオイルを注入するオイル
注入ユニット６３へ信υをＩｊ。 える出力６２もある。なお、：Ｊンビュータ４４の出力
６６は、ハウジング１０とロータ１８．２０の中の通路
を通って循環する水の温度を１ｉ１Ｊ御することによっ
て混合機自体の温度を制御する。この水は１つ以上のリ
ザーバから循環され、その温度は、冷水（を通は工場給
水設備からの水が充分に冷たい）を導入して温度を下げ
、水蒸気を注入して（あるいは電気的に加熱しζ）　？
ＡＬ度をトげるとい方法で、制御される。 本発明を具現するプロセスを実行するために混合機を準
備する際には、先ず、混合しようとする混合物について
、制御変数と選択された混合変数とを結びつけ、制御変
数を一定に保った時の選択された混合変数の時間に幻す
る関係を定める一連の方程式を立てる必要がある。勿論
、混合物が、既に混合したことのあるものと同一であれ
ば、その色々な方程式は既に決定されていて、コンピュ
ータ４４からアクセス可能な例えばフロッピーディスク
等のメモリーに記憶されており、どの混合物を処理ずべ
きかを指示することだげが必要である。しかし、新たな
混合物を初めて処理しようとする場合には、発見的手法
で制御システムにその方程式を導出させることが必要と
なろう。 制御システムのコンピュータ４４は、一連の管理下の試
験（全部で１４）から色々な関係を決定するするように
整えられる。ポリマー処理装置については普通は二次形
式の多項方程式が実験結果と許容し得る一致を示す（す
なわち、多項方程式中のより高次の項は余りにも小さく
て意味のある効果をもたらさない）という事が確証され
ており、それ故、「中心混合回転実験計画法」（“ｃｅ
ｎ　ｔｒａ　Ｉｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｒｏｔａｔａｂｌ
ｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　”　）とい
う実験技術が可能となっている。この中心混合回転計画
法は、各変数に５つのレヘルずなわち、−ａ、−１，０
、＋１、→−ａを割り当てる。ここで、ａ−２Ｋ／　４
であり、ｋは独立変数の数である。 本例においては２つの独立変数（ロータ速度とラム圧）
があり、この実験計画法の概略図を第３図に示してあり
、ここでＲＰとＲ３とは独ダＬ制御変数である（ＲＰは
ラム圧であり、Ｒ３はロータ速度である）。数個の点の
中の１点、ずなわら中心点（ＲＰとＲ５が共に０に等し
い）から暉れζ示されている点の各々に設定されている
制御変数で実験を１回行なう。その中心点について帆１
、数回の実験を行なって、達成された精度の見積もりを
得る。制御変数と、その混合変数に対する関係との調査
は、本混合機を使って本プロセスを実行する際に通常使
われる制御変数の範囲全体にわたって実行される。 コンピュータ４４は、その発見的手法モード時に、ＲＰ
＝Ｏ１Ｒ３＝Ｏの点で実験を数回行なって実験誤差を決
定し且つ第３図に示した他の点の各々でも実験を行なう
ようにプログラムされる。 そこで、導出される方程式の精度を決定するためＲＰ＝
０、Ｒ５＝０の点で実験を６回行ない、第３図に示した
その他の点の各々について実験を１回（合計８回）行な
うようにプログラムされる。 実験を行なう順序は、例えば「第１バッチ」効果等の結
果としての変数の効果を小さくするために無作為化され
る。そこで、便宜上、実験を次の順序で行なうことがで
きる。 コード化した値 パンチ番号　　ロータ速度　　　ラム圧従って、コンピ
ュータは、新たな混合物を初めて処理しようとする時に
はオペレータを促して所要の実験を行なわせるようにプ
ログラムされる。 １組の実験の各々において、混合されるべき混合室の充
填係数及び混合機の温度と同様に祠籾の組成は当然に一
定に保たれる。／１１１合すべき材料の各バッチについ
て更に＋Ａ　ｆｌを加えるべき１１、）を判定する同一
の規準を用いて各混合り゛イクル開始後に様々な混合す
べき成分を加えるように混合機は整えられる。新たな混
合物についての最初の実験以前にコンビ１−夕４４から
の催促を受けたユーザーが前記規準をコンピュータ４４
に人力する。実験データの測定は各混合リーイクルの全
期間をｉ［１１シてなされるが、制御変数とｒｉｔ合変
数との関係を確立するだめのデータは、混合り゛イクル
の中途で、供給工程後の混合の後段階の開始時から発生
ずる。 この後段階は、人力５３−Ｌの信号で示される如くラム
２８が着座位置に到達しく＋４料添加後にラム２８が開
口２２内の最低位置から所定距離にある時、ラム２８は
原料−１−に着座したものと認められる）、月つ、１以
−ヒの他の状態のうちの最初のもの（新たな混合物につ
いての最初の実験的混合サイクル以前に、ユーザーは、
″１ンピュータに催促されてコンピュータに人力する）
に到達した時に、始まる。前記の他の状態とは、混合サ
イクル開始時から所定時間が経過した時、又は原料が所
定温度に達した時、又は混合サイクル開始時から所定量
のエネルギーを原料に供給した時である。各混合サイク
ルについて、コンピュータ４４は、第３図に示した調査
するべき実験ポイントのうちの次のものに合致するよう
にロータ速度とラム圧を調節してしまっているであろう
。新たな混合物について発見的手法モードで動作する前
に、コンピュータ４４はオペレータを促して、どんな排
出規準でコンピュータ４４がその混合物について充分な
混合がなされたと見做すべきかを指示させているであろ
う。これは、例えば、混合物が特定の温度に到達した時
、又は混合機の中の混合物に特定量のエネルギーが導入
された時、又は（混合開始時から所定時間経過後、又は
、好ましくは、これら到達すべきものの中の最初のもの
である。少くとも後段階を通じて、好ましくは各混合サ
イクルの全期間を通じて、考察中の特定の実験ポイント
に対して適切な値にロータ速度とラム圧とを一定に４　
；（ 保つことによって、後段階におい゛ζ様々な時間間隔で
ラム圧とロータ速度とを７１１合変数の変化、例えば温
度変化や供給されたエネルギー量の変化、と関連させろ
方程式を６′「立することができる。普通に行なわれて
いるように、モータ４３に供給される電流を利用して電
力消費ｈ［を測定する。第７図は、発見的手法モートで
動作して得られる代表的実験結果のグラフを示す。 ロータ速度とラノ、圧とを混合変数の変化と関連させる
方程式を導くために、先ず、各混合変数の変化を時間の
変化に関連さける方程式を確立する必要がある。これを
行なうために、受（δしたデータに対して「多項式回帰
解１１法Ｊ　　（ＰｏｌｙｎｏｍｉａｌＲｅｇｒｅｓｓ
ｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　）と称１！’　ｌ’すれる
解析技術を実行するマイクロコンピュータやミニ１ンビ
エータの多数のモデルに対し゛Ｃソフトウェア（Ｊ（給
会社から市販されている適当なゾログラＪ、を用いてコ
ンビ１−夕をプｌ−１グラＪ、する。利用可能なゾｌ−
１グラＪ、　４１ニー・船内に７次方程式の絹を用いて
解析を実行する、二とができる。この多項式回帰解析法
（１［、一ド記の形の方程式を用いて実行される。 ここでｄＴは温度変化であり、ｄＥはエネルギー変化で
あり、ｄｔは時間の増加であり、八つ及びＢ、は適当な
係数である。実際には、通常の条件下では二次形式の方
程式が温度変化を計算するのに適切であり、一方、エネ
ルギー変化を計算するには５次方程式が望ましいという
結論が出ている。各々予め設定されたロータ速度とラム
圧とにおける混合変数の１つ（温度又はエネルギー）の
変化を時間と関連させる、各々１４個の方程式から成る
２組の連立方程を確立した後、多変数回帰解析法（Ｍｕ
ｌｔｉｖａｒｉａｔｅ　　Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ）と称せられる他の解析技術がコンピュー
タ４４によってなされる。マイクロコンピュータやミニ
コンピユータの多数のモデルに対して適当なプログラム
がソフトウェア供給会社から市販されている。多変量回
帰解析法は、従属変数（温度変化又はエネルギー変化）
を独立変数（本例ではロータ速度とラム圧）に関連させ
る多項方程式の定数を決定する手段である。上述した如
く、一般に二次形式の方程式がポリマ処理から得られた
データと良＜一致する。斯くして、採用した実験設計に
ついては、方程式の一般的形式は下記の通りである。 ここでｄＴば温度増加量、ｄ　Ｅは供給されたエネルギ
ー、Ｒ３はロータ速度、Ｒ＋１１はラム圧、Ｃｘ及びＤ
ｘは色々な係数である。 計算を簡単にするために、比較的に短い有限の時間内に
限って、この有限時間内の適当な時間増分で温度又はエ
ネルギーの変化を予測するのが好都合である。ポリマー
処理の場合、適当な有限時間は３０秒であり、この有限
時間内で、適切な時間の増分は５秒である。そこで、１
コ一タ速度とうム圧のうちの少くとも１つに温度の増加
を関連させる第１の方程式の組と、供給されたエネルギ
ーを関連させる第２の方程式の組とを導くために、０か
ら３０秒まで５秒毎の時間増分に先立って、ずなわち５
．１０，１５．２０．２５．３０秒先に回帰解析法を実
行するようにコンピュータ４４がプログラムされる。斯
くして、第１及び第２の方程式の組において、各方程式
は３０秒の有限時間にわたって特定の時間間隔で（ごの
間隔は５秒間である）温度又はエネルギーの増加をそれ
ぞれ予測するのに有効である。 このようにして導かれた第１及び第２の方程式の組は、
本発明を具体化するポリマー材料の混合プロセスを実施
する混合機の働きを制御する際に使うため、コンピュー
タ４４に記憶される。これらの方程式の組から、所望の
動作範囲、すなわち上記有限時間及び制御変数の利用可
能な全範囲にわたって連続的にそれぞれ温度変化及び入
力エネルギー変化を時間及びロータ速度及び／又はラム
圧と関連させる第１及び第２の関係が導かれる。 発見的手法モードで動作する際に、各バッチを混合し排
出するとき、コンピュータはオペレータを促して次の実
験的混合操作を実行させ、１１−タ速度とラム圧とを適
当なレヘルに設定する。発見的手法モードにおける各混
合サイクルについて、コンピュータは、調査中のロータ
速度及びラム圧に対して適用される方程式ｆｌｌを計算
して、上述したように、その作られた方程式を将来の利
用のために記憶する。１４混合ザイクルずなわら全部で
１４回の実験を含む発見的手法モード動作の終了時に、
コンピュータは発見的手法動作が完了した事を表わす信
号を出し７、方程式（２）を計算し２でこれを記憶し、
斯くして混合機は調査済みのｌＩ７．合物のグループを
処理するようにプログラムされる。以後、混合機は、オ
ペレータの介入を殆んどあるいは全く必要とせずに、当
該混合物のグループを混合する、本発明のプロセスを自
動的に実行することができる。 ポリマー材料から成る混合物を混合する本発明のプロセ
スを混合機が実行する際、混合動作開始後、適当な時に
コンピュータ４４の出力５４゜５８．６２からホッパ２
４へ送られる適当な信号に応してその混合物の材料が供
給され、ラム２８がシリンダ３２によって持ち上げられ
て材料を入口開口２２へ落下させ、次にラム２８は下降
されて材料を混合室へ押し込む。材料供給時には混合機
の動作は精密に制御されるが、材料供給段階が完了する
まで複雑な制御手段を用いようとする試みはなされない
。混合サイクル中の供給段階時には、混合機の温度、ロ
ータ速度及びラム圧は当該供給段階に適した値に（上述
の如く）選択されている。ポリマー材料（及び、場合に
よっては、混合物の他の幾つかの成分）は混合ザイクル
開始時に混合室１２へ導入され、その後、ユーザーがコ
ンピュータ４４に入力した当該混合物に関する処理指令
の一部分として記憶される材料供給指令（混合機の発見
的手法モードで使われる材料供給指令と同一）に応じて
残りの材料が導入される。 全ての材料が供給されて材料供給段階が終了した後、中
間の段階となり、次に混合サイクルの自動制御段階が始
まる。 混合操作の開始前に、混合操作中の排出時に達成したい
混合変数の「１標値、すなわち（混合１Ｊ゛イクル開始
後の）排出時、祠オ′そ１の７ノ１出温度、及び混合中
に供給される全エネルギー鼠をユーリ゛−かｍｌンビュ
ータ４４に入力している（これらのＬ１標は、そのうち
の１つだけを達成する必要がある発見的手法モードで使
われるＩＪＩ−出条件とは異なっていてもよい）。 一］二連の如く、材料供給段階終−ｆＶ１．冒こ中間段
階が現われてもよい。ラムが材料−１−に着座していな
いか（ずなわらその行程の最））十−側の位置から所定
範囲内に存在しないか）、又は予めプログラムされた時
間、温度又はコーネルギー１）（給についての規準のい
ずれもが達成されていなりれば、ラノ、が着座し且つ予
めプｌコグラムされている規準のうりの少くとも１つが
達成されるまで混合機は中間段階にとどまっており、そ
れが達成されると混合サイクルの自動制御される後段階
が始まる。当然に、若しくイ料供給段階終了３Ｈでにラ
ム２８が着座し且つ予めプログラムされている規準のう
ちの１つが達成されるならば、中間段階は存在しない。 自動制御される後段階に入る時、各混合変数の現行状態
を当該変数の目標値と比較する。先ず混合ザイクルに費
やされた時間を目標混合時間と比較して残っている時間
を計算し、若し残っている時間が前述の有限時間より長
ければその有限時間がその残り時間中に占める割合を計
算し、目標温度を達成するために残っている温度増加分
の同一の割合を計算し、方程式（２）のうちの該当する
ものを適用して、残っている温度増加分の前記の計算さ
れた割合を有限時間終了時に達成するためにロータ速度
及び／又はラム圧をどれだけ変化させればよいか（若し
必要ならば）を決定する。若し可能ならば、ロータ速度
及びラム圧の一方を一定に保も、他方を調整する。適用
されたロータ速度とう１、圧は次に有限時間中に加えら
れるエネルギーを予測するために他方の方程式（２）に
使われる。若しこれが許容し得る公差の範囲内にあれば
それ以上の調整を行なわないが、若し公差外であれば、
０一タ速度とラム圧の一方（なるべくは、温度変更時に
一定に保たれたものが好ましい）がコンピュータで調節
されて、予測されたエネルギ入力を所要レヘルにもって
ゆく。次に調節し的されたロータ速度／ラム圧を使って
Ｒｌｉｔ速時間中のｒ測／Ａ！１度上昇を計算し、若し
これが許容し得る公差の範囲外であれば制御変数の１つ
を更に調節して予測温度上昇を許容し得る数字にもって
ゆく。プｌ」セス全体を反復するまでそれ以−にのＥＬ
Ｍ整は行なわず、現行状態と目標値との比較から開始し
て、残り時間中に占める有限時間の割合を計算し直す。 混合ザイクルに費やされた時間とＩ］標待時間を比較し
て、混合ザイクルの残り時間が前記の有限時間より少な
い事が分ったならば、残り時間について第１及び第２の
関係を使って、温度変化を４Ｌじさせ且つ目標時に１］
標の温度及びエネルギー供給を達成するために必要なエ
ネルギーを供給するために必要なロータ速度及び／又は
ラム圧の調整量を計算し、目標時における混合ザイクル
の終了まで、選択した時間間隔で反復する。 混合サイクル終了時における目標温度達成について許容
し得る公差は、目標エネルギーについて許容し得る公差
よりはるかに小さいので、コンピュータはｌ」標温度の
達成を優先させるようにプログラムされる。しかし、９
通は、使用する方程式（２）は混合機を発見的手法モー
ドで同一混合物（又は実質上同一の混合物）に対して作
動させることによって導かれているので、普通の条件下
では、混合サイクル終了時すなわち目標時に、許容し得
る公差の範囲内で、目標温度及び目標エネルギ入力、こ
の３つの目標値を全て達成すると期待することができる
。 それでも、優先システムを使ってプロセスを制御するよ
うに整えられているので、若し目標値を全て達成するこ
とは不可能であるとコンピュータが判断したならば、コ
ンピュータは次には温度及びエネルギ入力の目標値に同
時に達するように制御しようと試みる（目標温度及びエ
ネルギ入力が達成される時が目標時に近いか否かに拘ら
ず、けれども、なるべく目標時に近い時に）。普通の条
件下では、少くともこの事は達成可能である。 しかし、成る場合には（例えば、ニーデーが非現実的な
目標値を入力したり、作動条件が正常範囲から外れてい
たり、原料の品質が悪かったりした場合）、上記の状態
のいずれをも達成し得ない事が判明する。この場合には
コンビＪ、−夕は目標時及び温度又は目標時及びエネル
ギーを達成するべく制御しようとする。若しこれも達成
し７得ないと判明したならば、コンピュータ４４しＪ、
目標としている時、温度又はエネルギ入力のいずれかが
最初に達成された時に混合ザイクルを終了さ−Ｕる現在
のシステムに戻るか、これらのうちの好ましいもの（排
出温度が適当である）を達成するために続行することが
できる。 若しコンピュータ４４が自動制御段階のいずれの部分に
おいても満足なロータ速度とラム圧とを計算することが
できなければ、警＋［！（ｒ￥　４Ｅが発せらて、予め
選択された排出混合変数が達成不ｉｉＪ能であること、
及び、場合によってはその理由、例えば不適当な成分が
加えられたこと、前検量が正しくなかったこと、作動条
件が変化したことなど、を示す。 このようにして、もし可能ならば、予め選択された目標
排出温度と予め選択された排出エネルギ入力とが共に目
標時に達成されるようにロータ速度とラム圧とが最適化
される。 本発明を具体化するこのプロセスを実行する際には、例
えばエネルギ入力対材料温度の特定の道に混合操作を沿
わせる試みはなされないで、予め選択された目標混合変
数（時、温度及び総エネルギ入力）が確実に同時に（す
なわち排出時に）達成されるようにする試みだけがなさ
れる。 材料供給段階が終了した後まで厳密な自動制御を開始し
なくても、混合を厳密に自動制御すれば過度に複雑且つ
高価にすることなく所望の排出条件を確実に達成し得る
ということが見出された。 最終的な混合の質は、混合操作の材料供給段階での出来
事より最終混合段階にはるかに著しく左右されるように
思われる。 開 先ず発見的手法モー１で運転された′［５１定の混合物
を混合する特定の混合機を使った本発明の適用例につい
て説明する。このγ１７．合機は、本出願人の会社の製
造した「Ｆ４０Ｊ型というハンヘリー（Ｂａｎｂｕｒｙ
）混合機であって、いわゆる４　翼＋：＋−タを持って
いる。利用ずべき最大Ｉ：Ｉ−タ速度は１０１０５ＲＰ
毎分１０５回転）で最小ロータ速度は３５ＲＰＭである
。これらの速度は第３図のＲ３−−１−１，４１及びＩ
ンＳ−・−１，、ＩＩの点にそれぞれ対応する。これら
の速度から中間速度は４５ＰＰＭ（Ｒ３−−１）、７０
ＲＩ）Ｍ（ｌン′、５−０）。 ９５ＲＰＭ　１ｓ＝ｉ−１）であると計算することがで
きる。同様に利用する最大ラム圧は９０１１５１（約６
２１ＫＮ／ポ、　　ＲＰ−１−１，１４に対応）であり
、最小ラム圧は２０りＳＩ（約１３８ＫＮ／ｍ＋。 ＲＰ−−１，４１４に対応）である。これらの両極値か
ら、中間実験ポイントば 約３０ＰＳＩ　　（約２０１ＫＮ／ｎｒ、　　ＲＰ−−
１）　。 ５５ＰＳＴ　　（約３７９ＫＮ／ｍ、　ｌン１）＝（］
）。 ８０ＰＳＴ（約５５２ＫＮ／ｍ、ＲＰ＝＋　１）である
と計算することができる。 本例を実行する際に処理される混合物は下記成分から成
る。 重量割合 カーボンブランク　　　　　　　　３４．０オイル　　
　　　　　　　　　１３．１酸化防止剤　　　　　　　
　　　　１．２１００．００ 充填係数０．８２を用いた。循還させる水の温度は下記
の通りに設定した。 ハウジング１０、側部　　　　　４０℃落としドア３６
の頂部　　　　　３０°Ｃロータ１８，２０　　　　　
　　　２５°Ｃ本例において発見的手法モードにおける
各実験の材料供給段階では、時点ｔ＝Ｑにおいてゴムと
カーボンブランクとを混合室に供給し、調査する特定の
ラム圧でラム２８を降下させ、当該実験において調査す
る速度でロータ１Ｂ、２０を回転させる。時点ｔ−１５
秒においてラムを１−Ｙｌさ−ｖ■つオイルを加えた。 ラム２８を同一圧力で降下させた。混合サイクルの「後
段階」は、ラム２８が着座した時（すなわち、本例では
、その最低位置から２０印以内にある■、い及び温度Ｔ
−゛５５℃の時に開始するようにコンピュータ４４にプ
ｌ′１グラムされる。この開始時点はおよそ時点ｔ−３
５秒であった。 後段階における混合機の働きを解析するために適当な長
さとして３０秒の有限時間を選択し、この時間内で、５
秒間の増分を仮定した。発見的手法モードにおいて実験
バッチに対して多項回帰解析法と多変量回帰解析法を実
行した結果、研究の対象としている特定の混合物につい
て方程式（２）において唯一重要な制御変数項は１１−
夕速度であるという結論を得た（（Ｒ３）”項からの寄
与及びラム圧に係る項からの寄与は小さ過ぎて意味を成
さなかった）、勿論、これは他の化合物には当てはまら
ない。斯くして、本例に当てはまる方程式はｄＴ＝Ｃｏ
＋Ｃ，Ｒ３方程式（３） ｄＥ＝Ｄ、　十〇、Ｒ３方程式（４） であり、そして、５秒という時間増分の値について係数
Ｃ６，ｃ、、Ｄｏｔ　　Ｄ＋を下記の表１及び表２に掲
げる。 ５つ 犬−ｔ’ 待朋■１−陽−く一秒）　　　　一方程Ｊ口？）−ｑ係
−数−−Ｃｏ　　　　　　　　ＣＩ ５　　　　　　　　３．９５４　　　　２．４９４Ｂ１
０　　　　　　　　９．２３４　　　　３．３６０９１
５　　　　　　　１４．７６１　　　　４．４７５．＋
２０　　　　　　　２０．５３３　　　　５．８３４！
１１２５　　　　　　　２６．５５４　　　　７．４３
９Ｂ３０　　　　　　　３２．８２０　　　　９．２９
０！］Ｌ−々 称皿澗瀞］並）　　　　　、ｊｉ−Ｊか使仲羞数−一−
−Ｄｏ　　　　　　　Ｄｌ ５　　　　　　　　１１．９３８６　　　　、’（，６
３１９１０２５，６°７４３７．４１１１ｉ３１５　　
　　　　　４０．７４７９　　　１２．０Ｆｉ８１１２
０　　　　　　　５６．８５５７　　　１７．ｌ［１３
６２５１３，１１３Ｇ　　　　２２．５２２（＋３０　
　　　　　　９１．３２２９　　　２８．３３２５これ
らの結果は、各時間間隔について温度増加及びエネルギ
ー増加をそれぞれロータ速度に対してプロットすること
によりグラフに表わすことができ（第４図及び第５図を
参照）、これらのグラフに表わされた関係をコンピュー
タ４４に記憶させることができる。 これらの関係を記憶ａさせてしまうと、第６図のフロー
チャー１・で概略を示したように、例示した混合物を自
動的に処理することができる。オペレータは、便宜上適
当な識別番号を入力することにより、どの混合物を処理
すべきかをコンピュータに指示し、且つ、固形物供給ユ
ニット５５、粉末供給ユニット５９及びオイル注入ユニ
ット６３が正しい成分を運び得ることを確実にする。ま
た、オペレータは混合サイクル時間（ｔＴ）、排出温度
（Ｔｔ　）及びエネルギ入力（ＥＴ　）の所望の目標値
をコンピュータに入力し、「プロセス開始」スイッチを
押す。目標値が現実的であると仮定してコンピュータ４
４は、以上に略述し且つフローチャート（第６図）に示
したように目標値を達成ずべく混合プロセスを制御する
。プロセス実行中の適当な時に、目標値に温度目標値及
びエネルギ入力目標値の一方（又＆ｊ両方）を達成する
ことは可能でないとコンピュータ４４が断定したならば
、コンピュータは適当な警告を表示さ−Ｕる。すると、
プロセス続行中にオペレータは時、温度及びエネルギ入
力（５、Ｔ、　、ｌミ、）の新たなト１標値を入力する
ごとができる。また、目標値を変更せずにプロセスを続
行させるごともでき、この場合にはコンピュータは「１
標工ネルギ入力及び目標温度の新たな好ましいｌ」標（
上記を参照）を同時に（この時が目標時ではないという
事実に拘らず）達成しようと試みる。［Ｉ標値Ｔ□及び
Ｅアの同時達成をあきらめると、コンビエータ４４は例
示のプロセスを実行している際に、エネルギ入力に拘ら
ず温度「１標１゛、を達成−する」、・）にプし７グラ
ムされる。 プロセスの働きの例として、入力された１１標稙が達成
可能であると仮定する。 １、現行状態　経過混合時間　　ｔ＝１５０秒原料温度
　　　　Ｔ＝１００°Ｃ エネルギ入力　　−２，０ＯｋｉｙＨ２、目標値　混合
時間　　　ｔＴ＝２０５秒原料高度　　　Ｔ、−１３５
℃ エネルギ入力ＥＴ　＝　３．　ＯＯｋｉｙ！１３、残り
の混合時間３０秒 （２０５−１５０）＝５５秒 有限時間　　　　　−３０秒 この時間中に必要とされる温度増加Ｔｘ４、有限時間（
３０秒）の終了時に１９°Ｃの温度」−昇を達成するた
めに必要なロータ速度ＲＳχが−１，４１４、すなわち
最小回転速度の３５Ｒ，＋１．Ｍ、であることが第４図
から分る（そしてコンビエータ４４は記憶している適当
な関係からｍくことができる）。 ５、第５図から有限時間の終了時にロータ速度Ｒ５ｘに
おけるエネルギ入力が分る（そしてコンピュータは記ｔ
ｏシている適当な関係からこれを導くことができる。１
′−１−夕速度　１．４１４の場合、エネルギー増加は
０．５１であり、ずなわち約０．０３　ｋｗｌｌのエネ
ルギー不足であり、すなわち約５％で、許容可能な公差
の中にある。 ６、第６図に示したように、残り時間が３０秒より少く
なるまで１０秒毎にこの手順を反復し、残り時間が３０
秒より少くなると、第４図及第５図に示した関係を使っ
て直接に目標値に向かう方法がとられる。 以上に略述した種類の厳密なプロセス制御の目的は、生
産物の質についてのバッチからバッチへの一貫性を達成
するためである。ポリマー処理産業、特にゴム産業、で
使われる混合の質の尺度は、ムーニー粘度である。現在
、ムーニー粘度の測定は「オフライン」でなされる（従
って混合作業を修正するには遅過ぎる）。混合中に流動
学的性質を測定して混合ザイクル終了時の混合物の予測
Ｊ、一二−粘度を評価すれば、適宜制御を行なって所望
のムーニー粘度を達成することが可能となる。 １−ルクはオンラインで測定することのできる流動学的
性質である。モータ４３に流入する電流をトルクの指標
として使うことができる。」二連の混合物を使う例示の
混合機の発見的手法モード動作で使われた１４バッチに
対する測定を含む実験における、（一定温度を含む所定
条件下で）オフラインで測定されたムーニー粘度と排出
時のモータ電流により測定されたトルクとを比較して、
排出時にトルク（モータ電流）とムーニー粘度（オフラ
インで測定した）との間に明らかな相関は無いという結
果が得られた（表３参照）。 表−−−−３− ガ１−す１１号　　１Ｊ肘Ｗ時−１−フにり−ム−ニー
粘−慶に」２１０　　　　　１３９３９　ＮＭ　　　　
　４４　ｔｉｔ位１　　　　　　　１２４（ｉｏ　　　
　　　　　４　２９１４９１６４，２ １３１６０２、Ｉ　　　　　　　　　４２一貫性を得る
ため、ラムが着座している間に排出されたバッチのみを
考慮した（表３に記録）。 混合機からの排出後に２０一ル粉砕機を１回通過させた
後に採ったサンプルを用いて、１２１℃の温度でムーニ
ー粘度を測定した。 モータ電流は混合室内の混合物の状態を反映する。例え
ば、原料温度が−にがると粘度が下がってモータ電流が
減少し、また、混合物に供給されたエネルギーが多いほ
ど粘度が下がりモータ電流が減少する。発見的手法モー
ドにおける実験の他の変数がロータ速度とラム圧だった
ので、全バッチについて同一の温度及びエネルギ入力で
測定を行なうことによってこれらの変数の影響を調べる
ことが可能となる。当該実験において、温度１３５°Ｃ
で、供給されたエネルギーが±１０％の範囲内で一定で
あることが見出された（第４図参照）。 一表ヨー、、、−１、−４− −１−１３，ＯＯｋ圓１１５９７　アンペア−１＋１　
　　　　２．４１８　　　６３０＋１　　　　−１　　
　３．０２　　６５１−１−１　　　　　　　　＋１　
　　　　２．９４　　　　７２３−１．４１４　　　　
　　０　　　　　３．０１　　　　５４５→−１，４１
４０３，３３６５３ ０−１，４１４２，８５６０６ ０＋１．４１４　　２．８６　　　　６８００　　　　
　　　　０　　　　　３．０４　　　　６５８０　　　
　　　　　０　　　　　３．２０　　　　６８６０　　
　　　　　　０　　　　　３．１Ｂ　　　　　６３５０
　　　　　　　　０　　　　　３．３１　　　　６１３
０　　　　　　　　０　　　　　３．０５　　　　６７
８０　　　　　　　　０　　　　　２．８］　　　　　
６４５このデータに対して多変量回帰解析法を実行して
次の方程式を立てた。 モータ電流＝６５４　＋（３７，５ｘＲ３）　　＋（２
６，２ｘＲＰ）−（１９，６Ｘ（Ｒ５）２）　　　方程
式（５）この方程式は原料温度が１３５℃で供給される
エネルギーが３．０４±０．３　ｋｗＨであるときに成
り立つ。 モータ電流に多変量回帰解析法を実行して方程式（６）
を得たが、これは温度範囲９０〜１５５℃の中で、ラム
２８がその行程の最後の５ｃｍの中にある時に有効であ
る。 モータ電流−９０３＋（２４，０６ｘＲ３）　＋（２０
，６６ｘＲＰ）−（２０，２７ｘ　（Ｒ３）　”）　−
（０，８１ｘ供給エネルギー）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・方程式（６）本例に使用した混合機（Ｆ
　４０　Ｂａｎｂｕｒｙ）については、モータ電流とト
ルクとの間に直線的関係がある。方程式（６）を用いて
予測したモータ電流／トルクを排出時のムーニー粘度測
定値と比較すると、ロータ速度とラム圧とを一定に保っ
た場合にモータ電流予測値とトルクとの間に合理的な相
関がある。従って、特定のロータ速度及びラム圧で予測
されたモータ電流が実現されるように、それ故排出時に
所望のムーニー粘度が実現されるようにプロセスを制御
する一連の方程式を導くことができる。あるいは、混合
ザイクル終ｒ時にモータに流れている電流（上述の時、
温度及びエネルギーの目標値を持った制御システムを使
って測定した値）を使って、ムーニー粘度が所望の値に
なったか否かを判定し、若し否ならば、モータ電流が所
望の値になるまで（それ故ムーニー粘度が所望の値にな
るまで）現行のロータ速度及びラム圧又は新たに計算さ
れた「Ｊ−夕速度及びラム圧で混合操作を更に続行する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプＶ：Ｉセスを実行するのに使・う密
閉式混合機の概略断面図である。 第２図は本発明のプ１１セスを実行するために第１図に
示した混合機にイ・１加する制御回路を示１図である。 第３図は」二連の方程式を作る際に用いられる実験技術
を示す図である。 第４図はロータ速度と温度との関係を示す図である。 第５図は例示のプロセスで供給されたエネルギーとロー
タ速度との関係を示すグラフである。 第６ａ図ないし第６Ｃ図は密閉式混合機を制御して本発
明のプロセスを実行するコンピュータの動作を示すフロ
ーチャートである。 第７図は混合機を発見的手法モードで動作させる時に得
られる典型的実験結果のグラフを示す。 ＱｒｋＷｌで 〔１（墨ニー’ｙ　／１１才丁 手続補正書（方式） ６２．８．２６ 昭１　１　　”　　虐ｌ 特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿 ■、事件の表示　　　昭和６２年特許願第１０４１８７
号２、発明の名称　　　バッチ式の混合方法及びそのミ
キサ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名　称　　ファーレル　ブリッジ　リミテッド４、代理
人

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリマ材料より成る組成物を内部ミキサで混合す
   る方法において、上記ミキサは、混合チャンバ内で回転
   するように取り付けられた２つの混合ロータと、混合チ
   ャンバに向かって開いた通路でスライド移動するように
   取り付けられていて混合チャンバ内の材料に圧力を加え
   ることのできるラムと、ミキサの温度を制御する手段と
   を備えており、上記方法は、上記ロータを規定の速度で
   回転し、混合動作の開始後に混合すべき各々の材料を適
   当なインターバルで混合チャンバに導入し、ラムに予め
   選択された圧力を加え、そして混合すべき全ての材料を
   添加した後であって、ラムが通路内の所定の位置に達し
   且つ少なくとも１つの予め選択された状態に達した時に
   、制御段階を開始し、この制御段階は、混合の質を決定
   することのできる混合変数を監視し、これらの監視され
   る混合変数の値に基づいて混合プロセスの制御変数を調
   整し、これにより、混合が満足なものあると思われる予
   め定められた最終的な混合変数の目標値に向かって混合
   プロセスを継続することを特徴とする方法。
2. （２）ポリマ材料より成る組成物を内部ミキサで混合す
   る方法において、上記ミキサは、混合チャンバ内で回転
   するように取り付けられた２つの混合ロータと、混合チ
   ャンバに向かって開いた通路でスライド移動するように
   取り付けられていて混合チャンバ内の材料に圧力を加え
   ることのできるラムと、ミキサの温度を制御する手段と
   を備えており、上記方法は、混合すべき各々の材料を混
   合動作の適当な点において混合チャンバに導入し、全て
   の材料を導入した後に、制御段階を開始し、この制御段
   階は、混合の質を決定することのできる少なくとも３つ
   の混合変数を監視し、監視される混合変数の値に基づい
   て、ロータの回転速度及び／又はラムによって加えられ
   る圧力を調整して、監視される混合変数の予め定められ
   た目標値に向かって混合プロセスを続けるようにし、そ
   してこれらの目標値に到達するか或いはこれらの目標値
   に同時に到達し得ない場合には最も重要な目標値に達し
   た時に混合を終了させることを特徴とする方法。
3. （３）ポリマ材料より成る組成物を内部ミキサで混合す
   る方法において、上記ミキサは、混合チャンバ内で回転
   するように取り付けられた２つの混合ロータと、混合チ
   ャンバに向かって開いた通路でスライド移動するように
   取り付けられていて混合チャンバ内の材料に圧力を加え
   ることのできるラムと、ミキサの温度を制御する手段と
   を備えており、上記方法は、選択された数の実験的な組
   成物バッチを混合し、この実験的なバッチの混合中に、
   混合の質を決定することのできる少なくとも３つの混合
   変数を監視し、実験的なバッチの混合から組み立てられ
   るデータを使用して、混合変数の少なくとも１つをロー
   タの回転速度及び／又はラムによって加えられる圧力に
   各々関連させる多数の関係を導出し、実験的なバッチの
   後に組成物のバッチを自動制御器を用いて混合し、この
   自動制御器では、混合変数が監視されると共に、上記導
   出された関係を用いて、この監視される混合変数の所定
   の目標値を達成するようにロータの速度及びラムの圧力
   が調整され、そしてこれらの目標値に到達した時或いは
   これらの目標値に同時に到達し得ない場合には最も重要
   な目標値に到達した時に混合を終了させることを特徴と
   する方法。
4. （４）上記制御変数は、ロータの速度及びラムの圧力で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. （５）上記混合変数は、組成物の温度、混合中に組成物
   に供給されるエネルギ、混合時間及びトルクから選択さ
   れる特許請求の範囲第２項ないし第４項のいずれかに記
   載の方法。
6. （６）上記制御変数は、組成物の温度、混合中に組成物
   に供給されるエネルギ及び混合時間である特許請求の範
   囲第５項に記載の方法。
7. （７）ポリマ材料より成る組成物を内部ミキサで混合す
   る方法において、上記ミキサは、混合チャンバ内で回転
   するように取り付けられた２つの混合ロータと、混合チ
   ャンバに向かって開いた通路でスライド移動するように
   取り付けられていて混合チャンバ内の材料に加えられる
   圧力を調整することのできるラムと、ミキサの温度を制
   御する手段とを備えており、上記方法は、混合すべき材
   料に供給される。エネルギの増加をロータの速度及びラ
   ムの圧力の少なくとも一方に関係付けする第１の一連の
   方程式を記憶し、この一連の方程式の各々は、材料の供
   給段階に続く混合サイクルの自動制御段階において一定
   の周期内の特定の時間インターバルにわたるエネルギの
   増加を予想するのに有効であり、次いで、材料の温度の
   変化をロータの速度及びラムの圧力の少なくとも一方に
   関係付けする第２の一連の方形式を記憶し、これらの一
   連の方程式の各々は、上記第１の一連の方程式に適用で
   きる対応する時間増分にわたるエネルギ増加を予想する
   のに有効であり、次いで、上記第１及び第２の一連の方
   程式から、温度の変化及びエネルギ入力の変化を所望の
   作動範囲にわたって連続的に時間、ロータ速度及び／又
   はラムの圧力に各々関係付けする第１及び第２の関係を
   導出し、次いで、混合サイクル中にロータによって材料
   に送られるべき目標エネルギ、混合サイクルの終わりに
   材料が到達すべき目標温度及び混合サイクルの目標長さ
   に対する所望の目標値を自動制御段階中に或る間隔で記
   憶し、エネルギ入力を上記記憶された目標エネルギと比
   較し、実際の材料温度を記憶された目標温度と比較し、
   混合サイクル中の経過時間を目標時間と比較し、次いで
   、これら目標値に到達するために必要な供給すべき残り
   のエネルギ、残りの温度上昇及び残りの時間を計算し、
   この必要な残りの時間が上記一定の周期を越える場合に
   は、該一定の周期を残りの時間の割合として計算し、供
   給すべき残りのエネルギ及び残りの温度上昇の同じ割合
   を計算し、上記第１及び第２の一連の方程式から上記一
   定の周期に適した方程式を利用し、上記一定の周期の終
   わりに供給すべきエネルギ及び温度の上記計算された割
   合を最も厳密に得るために必要なロータ速度及び／又は
   ラム圧力を計算し、ロータ速度及び／又はラム圧力をこ
   れらの計算された値に調整し、目標時間を達成するに必
   要な残りの時間が上記一定の周期より短い時には、上記
   第１及び第２の関係を利用して、その目標時間に目 Wエネルギ及び目標温度を最も厳密に得るに必要なロー
   ラ速度及び／又はラム圧力を計算し、そしてローラ速度
   及び／又はラム圧力をこれらの計算された値に調整する
   ことを特徴とする方法。
8. （８）ポリマ材料より成る組成物を混合するための内部
   ミキサにおいて、混合チャンバ内で回転するように取り
   付けられた２つの混合ロータと、混合チャンバに向かっ
   て開いた通路内でスライド移動するように取り付けられ
   ていてチャンバ内の材料に加える圧力を調整することの
   できるラムと、ミキサの温度を制御するための手段と、
   チャンバ内の材料の温度を監視する手段と、ロータによ
   って材料に供給されるエネルギを監視する手段と、供給
   されるエネルギの目標値、組成物の温度及び混合チャン
   バから混合した組成物の放出を行なうべき混合時間を記
   憶するための手段と、ミキサの作動中に監視される供給
   エネルギ、組成物の温度及び時間に基づいてロータの速
   度及びラムの圧力を調整する制御手段であって、放出時
   に上記の記憶された目標値を得るか或いはこれらの記憶
   された目標値が同時に達成できない場合には最も重要と
   考えられる目標値を放出時に得るようにする制御手段と
   を具備することを特徴とするミキサ。
9. （９）実質的に添付図面を参照して説明するように構成
   され、配置されそして動作されるポリマ材料より成る組
   成物を混合する方法。
10. （１０）混合チャンバ内で回転するように取り付けられ
    た２つの混合ロータと、混合チャンバに向かって開いた
    通路内でスライド移動するように取り付けられたラムと
    、ミキサの温度を制御する手段とを備えた内部ミキサで
    あって、特許請求の範囲第１項ないし第７項及び第９項
    のいずれかに記載の方法を実施するように構成、配置及
    び作動されることを特徴とするミキサ。