【手続補正書】
【提出日】平成16年12月24日(2004.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  広い喉部を有する内部混合機
【特許請求の範囲】
【請求項１】  石油化学原料と他の原料を混合する内部混合機（４０）であって、混合機ボディと、該混合機ボディ内にある混合チャンバー（１４）と、前記混合機の充填用の喉部開口部（４２）と、前記混合機の排出用の排出口（１８’）と、ラム重り（５０）と、ホッパー（４８）と、前記ラム重り（５０）を前記喉部開口部（４２）内に動かして前記混合チャンバー（１４）内の前記石油化学原料と前記他の原料に圧力をかけるピストン・シリンダー組立体（５２）とを有し、前記混合チャンバー（１４）が8.36 ft3（237 l）を超えない容量を有する内部混合機（４０）において、
前記喉部開口部（４２）が少なくとも576 in2（3,715 cm2）の面積を有し、前記ホッパー（４８）が少なくとも576 in2（3,715 cm2）の断面積を有し、前記ラム重り（５０）が少なくとも576 in2（3,715 cm2）の面積を有していることを特徴とする内部混合機。
【請求項２】  前記喉部開口部（４２）と前記ラム重り（５０）のそれぞれが、幅約18 in（45.72cm）でかつ長さ約32 in（81.28cm）である、請求項１に記載の内部混合機。
【請求項３】  8.36 ft3（237 l）の容量を有する混合チャンバーと、混合機ボディの喉部開口部（４２）と、排出口（１８’）と、前記喉部開口部（４２）の上方にあって混合機（４０）に取り付けられた供給ホッパー（４８）と、前記ホッパー（４８）に取り付けられたピストン・シリンダー組立体（５２）のピストン棒（５８）に接続された、前記ホッパー（４８）内のラム重り（５０）とを有する内部混合機（４０）内で、１回分の石油化学原料と他の原料を混合する方法であって、
ａ．ベイルの形の前記１回分の石油化学原料と前記他の原料を前記ホッパー（４８）内に、前記喉部開口部（４２）を通して供給することを有する方法において、
ｂ．前記ラム重り（５０）を、約79 psi（5.55 kg/cm2）の、前記ピストン・シリンダー組立体（５２）内の圧力によって約54 psi（3.94 kg/cm2）の有効な原料圧力を生じさせるために、18 in（45.72 cm）の幅と32 in（81.28 cm）の長さを有する前記喉部開口部（４２）内に移動させることと、
ｃ．前記１回分を、温度が所定の排出温度に上昇するまで前記有効な原料圧力で混合することと、
ｄ．前記１回分を、前記排出口（１８’）を通して前記混合チャンバー（１４’）から排出することと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、エラストマー原料用の高強度の混合機械に関する。カーボンブラックを含む１回分の原料は、混合機内への材料の動きを制御するピストン棒に連結されたラム重りを有するホッパー内に送り込まれる。ホッパーは、原料が装填されている時以外は閉じられている。
【０００２】
背景技術
米国特許5,492,403号に示されているような8.36 ft3（237 l）のサイズの内部混合機は、何年もの間作製され、ゴム生産設備で稼働されている。混合機ボディは、11.5 in（29.21 cm）×32 in（81.28 cm）の矩形の喉部開口部と、工場から供給された、27.2psi（1.91 kg／cm2）の実効的な原料圧力を付与する空気圧である100 psiでの動作用の、11 in(27.94 cm)の直径のピストン・シリンダーとを有している。混合時間、すなわちゴム混合物の温度を80 °F〜90 °F（27 ℃〜32 ℃）の雰囲気温度（室温）から350 °F（662 ℃）の排出温度に上げるのに必要とされる時間は、3.5から4分である。装填時間は1分から数分を要する。
【０００３】
混合機ボディは、喉部領域内と混合機ボディ内部の摩耗のために、おおよそ７年ごとに交換されている。これら237 lの混合機の、新しいより大きい混合機への完全な交換は、ゴム生産設備の大幅な変更を必要とするであろう、新しい混合機の増大された重量のために、比較的古いゴム生産設備には適していない。新しい混合機と、より大きいサイズの混合機用の他の装置のコストも相当なもの［新しい8.36 ft3（270 l）の混合機組立体のために2,200,000ドル］である。
【０００４】
発明の開示
本発明の目的は、混合機ボディのサイズを大きくする必要のない、現存の8.36 ft3（237 l）のサイズの内部混合機の改良を行うことにある。混合機ボディの喉部のサイズを大きくし、新しいサイズのラム重りおよびホッパーと新しいサイズのピストン・シリンダー装置を追加することによって、生産と品質の大幅な改良が達成される。さらに、喉部領域に耐久板を追加することによって、混合機ボディの交換間隔が長くなる。
【０００５】
本発明の一態様によれば、石油化学原料と、加硫される他の原料とを混合する内部混合機であって、混合機ボディと、混合機ボディ内にある混合チャンバーと、混合機の充填用の喉部開口部と、混合機の排出用の排出口と、ラム重りと、ホッパーと、ラム重りを喉部開口部内に動かして混合チャンバー内の石油化学原料と他の原料に圧力をかけるピストン・シリンダー組立体とを有する内部混合機において、混合チャンバーが8.36 ft3（237 l）以下の容量を有し、喉部開口部が少なくとも576 in2（3,715cm2）の面積を有し、ホッパーが少なくとも576 in2の断面積を有し、ラムが576 in2（3,715 cm2）の面積を有していることを特徴とする内部混合機が提供される。
【０００６】
発明の詳細な記述
図１を参照すると、8.36 ft3（237 l）の容量を有する混合チャンバー１４を備えた混合機ボディ１２を有する、従来技術の内部混合機組立体１０が示されている。ドア１６（閉じられた状態で示されている）は、混合機ボディ１２の排出口１８を閉じるために設けられている。喉部２０は、混合される原料を混合機ボディ１２の上壁２２上に取り付けられたホッパー２４から受け取る混合機ボディの上壁２２に設けられている。ピストン・シリンダー組立体２６は、ホッパー２４内に配置されたラム重り３２に連結されているピストン棒３０に固定されたピストン２８とともに、ホッパー２４上に取り付けられている。
【０００７】
この従来技術の内部混合機組立体１０では、混合機ボディ１２内の喉部２０は、11.5 in（29.21 cm）の幅および32 in（81.28 cm）の長さ、すなわち368 in2（2,373.65 cm2）の総面積を有する開口部を有している。ラム重り３２とホッパー２４は、ラム重りがこの内部混合機組立体１０の動作中に喉部２０内へ移動するように実質的に同じサイズである。
【０００８】
ピストン・シリンダー組立体２６は、100 psi（7.03 kg／cm2）であってよい、工場からの空気圧源と連絡している空気注入管３４を有している。ピストン２８の直径は11 in（27.94 cm）であり、ピストン・シリンダー組立体２６のシリンダー３６内にスライド可能に取り付けられている。シリンダー３６もまた11 in（27.94 cm）の直径を有している。装填ドア３８は、ホッパー２４内に蝶番で取り付けられており、ホッパーへ材料を補給するために不図示の開位置に移動可能である。
【０００９】
図２を参照すると、混合機ボディ１２’が、新しい喉部開口部４２が18 in（45.72 cm）の幅ｗと32 in（81.28 cm）の長さｌを有していることを除いて従来技術の内部混合機組立体１０の混合機ボディ１２と同じである、本発明の実施形態の内部混合機組立体４０が示されている。これは、368 in2（2,378.60 cm2）である、従来技術の組立体１０の喉部２０の面積に対して、576 in2（3,715 cm2）の面積を与える。新しい喉部開口部４２は、その開口部の側面を覆う耐久板４４，４６をさらに有している。
【００１０】
混合機ボディ１２’上には、ラム重り５０を収容するホッパー４８が取り付けられている。ラム重り５０は、新しい喉部開口部４２にぴったり合う大きさに作られており、17.625 in（44.76 cm）の幅と31.625 in（80.32 cm）の長さを有しており、新しい喉部開口部内にスライドするように十分な隙間が設けられている。ホッパー４８上には、ラム重り５０に連結されたピストン棒５８を備えた、シリンダー５６内にスライド可能に取り付けられたピストン５４を有するピストン・シリンダー組立体５２が取り付けられている。シリンダー５６と工場のエア源に連絡されたパイプ６０もまた、シリンダー５６の上端に備え付けられている。ピストンとシリンダーは22 in（55.88 cm）の直径を有しており、工場の空気圧源は79 psi（5.55 kg/cm2）前後でよい。装填ドア６２は、ホッパー４８の側面に蝶番で取り付けられていてよく、原料をホッパーへ補給するために不図示の開位置に移動可能である。
【００１１】
新しい喉部開口部４２の耐久板４４，４６は、ラム重り５０の鋳鋼材料よりも高い硬さである、55〜60のロックウェル硬さを有する焼き戻し鋼板のような材料からなっている。この結果、ラム重り５０が、混合機ボディ１２’の喉部４２の耐久板４４，４６よりも早く摩耗する。この構成によれば、ラム重り５０を交換するのには混合機ボディ１２’よりも費用がかからないので、摩耗した部品の交換における節約になる。
【００１２】
動作時には、生産および混合の質についての大幅な改善が、新しい内部混合機組立体４０を用いて達成されることが分かっている。混合機４０の充填時には、天然ゴムのような石油化学製品のベイルが喉部開口部２０，４２内に送り込まれる。これらのベイルは11.5 in×32 in（29.21 cm×81.28 cm）の一側面を有しており、新しい内部混合機組立体４０のより広い喉部開口部のために、充填が、各々の装填ごとに45秒で自動的に行うことができるように改善されることが分かっている。石油化学製品とともに混合される他の原料は、パラフィンと、粉末または顆粒形状のカーボンブラックと、液状の状態で加熱可能な加工オイルである。新しい内部混合機組立体４０によって、混合された生成物内のカーボンブラックおよび加熱されたオイルの分散度は、従来技術の混合機組立体１０によって生産された混合物内の分散度よりも大幅に改善されることが分かっている。これは、生成物を、分散度を求めるために拡大して検査することによって明らかにされた。
【００１３】
新しい内部混合機組立体４０によれば、54 psi（3.94 kg/cm2）の実効的な原料圧力のもとで混合が行われる。これは、従来技術の内部混合機組立体１０用の27.2 psi（1.91 kg/cm2）の実効的な原料圧力に比類する。実効的な原料圧力は、シリンダー２６内の圧力と、ラム重り５０前面面積で割ったピストン５４前面面積との積である。混合時間もまた、従来技術の内部混合機組立体１０で必要な3.5〜4分から1.5分へと短くなる。混合時間は、温度を、供給温度、すなわちカ氏80 °Fから90 °Fまで（27 ℃から32 ℃まで）の雰囲気温度（室温）から350 °F（177 ℃）の排出温度まで上げるのに必要とされる時間によって決まる。温度の速い上昇は、ラム重り５０の増大された大きさと、ラム重りによって混合チャンバー１４’内の１回分のゴムに加えられる圧力のためであると考えられている。１回分のゴムが混合された後、ドア１６’が、１回分を混合チャンバー１４’から排出するために開かれる。新しい内部混合機組立体４０によって、装填時間が従来技術の混合機組立体１０での1〜数分から45秒に短縮される。これは、24時間の連続運転の間に相当な節減になる。
【００１４】
これらの試験結果から、混合機ボディ１２に対してなんら実質的な変更をすることなく生産および品質を大幅に改善できることが実証された。これは、新しくより大きい装置を購入しなくてよいことと、工場のスペースをより大きな装置のために設計変更することがない点で、大きな節減になる。本発明の以前には、より大きな内部混合機が設計され、9.53 ft3（270 l）の容量で作製されていたのに対して、新しい内部混合機組立体４０による場合にはこれが経済的見地から不必要になる。
【００１５】
特定の代表的な実施形態および詳細を、本発明を説明する目的で示したが、様々な変更および修正を、本発明の範囲から外れることなく行うことができることは、当業者にとっては明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術の内部混合機組立体の断片的な断面図である。
【図２】
図１の混合機と同じ大きさの混合機ボディと、広い喉部と、他の改良品とを有する、本発明の実施形態を示す内部混合機の断片的な断面図である。
【図３】
広い喉部と耐久板を示す、図２の3-3線に沿った、混合機ボディの拡大された断片的な平面図である。
【図４】
喉部および耐久板を示す、図３の4-4線に沿った、混合機ボディの断面図である。