(57)【要約】【課題】密閉型混練機の混練室に投入した配合剤の噴出を防止しつつ、品質の安定したゴム材料を得ることができるゴム材料の混練方法および装置を提供する。【解決手段】混練室４に原料ゴムＧと配合剤Ｎとからなるゴム材料Ｒを投入した後、ラムウエイト８を下方移動させて混練室４を塞いだ状態にする際に、混練室４に投入されているゴム材料Ｒとラムウエイト８の下面８ａとの接触状態を状態センサ１３より検知し、この状態センサ１３による検知データに基づいて、混練室４に投入されているゴム材料に対してラムウエイト８により付与されるラム圧力の大きさを、制御部１２によって調整しつつ、ロータ３を回転させてゴム材料Ｒを混練する。【選択図】図３
2019093590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ゴムと配合剤とからなるゴム材料を密閉型混練機の混練室に投入し、ラムウエイトによって前記混練室を塞いだ状態にして、前記混練室に内設されたロータを回転させることにより前記ゴム材料を混練するゴム材料の混練方法において、
前記混練室に投入されている前記ゴム材料と前記ラムウエイトの下面との接触状態を状態センサより検知し、前記状態センサによる検知データに基づいて、前記混練室に投入されている前記ゴム材料に対して前記ラムウエイトによって付与されるラム圧力の大きさを調整する制御を行うことを特徴とするゴム材料の混練方法。
【請求項２】
前記検知データに基づいて、前記ラムウエイトの下方移動速度を調整する請求項１に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項３】
前記状態センサとして、前記ラムウエイトに取り付けられたロードセルを使用する請求項１または２に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項４】
前記状態センサとして、前記ラムウエイトと前記混練室に投入されている前記ゴム材料との上下距離を検知する距離センサを使用する請求項１または２に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項５】
前記状態センサとして、前記ラムウエイトの下面の温度を検知する温度センサを使用する請求項１または２に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項６】
前記ゴム材料を複数バッチ連続して混練する際に、その混練よりも前に混練したバッチでの前記ラム圧力の制御に基づいて、その混練での前記ラム圧力の制御を行う請求項１〜５のいずれかに記載のゴム材料の混練方法。
【請求項７】
今回混練するゴム材料と同じ組成のゴム材料を以前に混練している場合には、以前の混練での前記ラム圧力の制御に基づいて、今回の混練での前記ラム圧力の制御を行う請求項１〜５のいずれかに記載のゴム材料の混練方法。
【請求項８】
混練室に内設されたロータと、この混練室の上方で上下移動して前記混練室を塞いだ状態にすることが可能なラムウエイトとを有して、前記混練室に投入された原料ゴムと配合剤とからなるゴム材料が、回転する前記ロータにより混練される密閉型混練機を備えたゴム材料の混練装置において、
前記ラムウエイトの下面と前記混練室に投入されている前記ゴム材料との接触状態を検知する状態センサと、この状態センサによる検知データが入力される制御部とを有し、前記状態センサによる検知データに基づいて、前記混練室に投入されている前記ゴム材料に対して前記ラムウエイトによって付与されるラム圧力の大きさが前記制御部により調整される構成にしたことを特徴とするゴム材料の混練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム材料の混練方法および装置に関し、さらに詳しくは、密閉型混練機の混練室に投入した配合剤の噴出を防止しつつ、品質の安定したゴム材料を得ることができるゴム材料の混練方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ等のゴム製品を製造する際には、原料ゴムに各種配合剤を分散させて混練することにより未加硫のゴム材料を得る混練工程がある。この混練工程では、例えば、密閉型混練機が使用されている。密閉型混練機は、混練室にロータが内設され、混練室の上方には上下移動するラムウエイトが配置されている。混練室に投入された原料ゴムと各種配合剤とは、上部をラムウエイトで塞がれた状態の混練室で、回転するロータにより混練される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この混練の際には、ラムウエイトが混練室の蓋として機能することにより、配合剤が混練室から噴出することを防止している。しかしながら、配合剤を混練室に投入した直後などでは、混練室内の見掛けの体積が大きくなっていて、しかも、ラムウエイトが下限位置に降下している。このとき、混練室がゴム材料（原料ゴムおよび配合剤）によって充満していると、混練室ではゴム材料に過大な圧力が作用し、飛散し易い配合剤が混練室とラムウエイトとのすき間から混練室の外部に噴出することがある。配合剤が混練室から噴出すると、混練したゴム材料では配合剤の量が不足するため品質にばらつきが生じる。
【０００４】
一方、ラムウエイトが下限位置よりも上方に配置された状態で混練工程を行われると、原料ゴムに対して配合剤を十分に分散させて練り込み難くなる。この場合も混練したゴム材料の品質がばらつくため、品質の安定したゴム材料を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、密閉型混練機の混練室に投入した配合剤の噴出を防止しつつ、品質の安定したゴム材料を得ることができるゴム材料の混練方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のゴム材料の混練方法は、原料ゴムと配合剤とからなるゴム材料を密閉型混練機の混練室に投入し、ラムウエイトによって前記混練室を塞いだ状態にして、前記混練室に内設されたロータを回転させることにより前記ゴム材料を混練するゴム材料の混練方法において、前記混練室に投入されている前記ゴム材料と前記ラムウエイトの下面との接触状態を状態センサより検知し、前記状態センサによる検知データに基づいて、前記混練室に投入されている前記ゴム材料に対して前記ラムウエイトによって付与されるラム圧力の大きさを調整する制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明のゴム材料の混練装置は、混練室に内設されたロータと、この混練室の上方で上下移動して前記混練室を塞いだ状態にすることが可能なラムウエイトとを有して、前記混練室に投入された原料ゴムと配合剤とからなるゴム材料が、回転する前記ロータにより混練される密閉型混練機を備えたゴム材料の混練装置において、前記ラムウエイトの下面と前記混練室に投入されている前記ゴム材料との接触状態を検知する状態センサと、この状態センサによる検知データが入力される制御部とを有し、前記状態センサによる検知データに基づいて、前記混練室に投入されている前記ゴム材料に対して前記ラムウエイトによって付与されるラム圧力の大きさが前記制御部により調整される構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、混練室に投入されているゴム材料とラムウエイトの下面との接触状態を検知する状態センサの検知データに基づいて、ゴム材料に対してラムウエイトによって付与されるラム圧力の大きさを調整する制御が行われる。そのため、混練室に投入されているゴム材料の体積に応じて、ラム圧力を適切に調整することが可能になる。これに伴い、ゴム材料に過剰なラム圧力が付与されて、飛散し易い配合剤が混練室の外部に噴出するという不具合を防止することが可能になる。それ故、原料ゴムに対して所定量の配合剤を十分に分散させて混練した品質の安定したゴム材料を得るには有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のゴム材料の混練装置を例示する説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のラムウエイトを下限位置よりも上方の所定位置に停止させてゴム材料を混練している状態を例示する説明図である。
【図４】図１のラムウエイトを下限位置で停止させてゴム材料を混練している状態を例示する説明図である。
【図５】本発明のゴム材料の混練装置の別の実施形態を例示する説明図である。
【図６】本発明のゴム材料の混練装置のさらに別の実施形態を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のゴム材料の混練方法および装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図２に例示する本発明のゴム材料の混練装置１は、未加硫のゴム材料Ｒを混練する。ゴム材料Ｒは原料ゴムＧと複数種類の非加硫系の配合剤Ｎとからなり、混練することで原料ゴムＧに配合剤Ｎを均等に分散させるようにして適切な粘度のゴム材料Ｒにする。
【００１３】
原料ゴムＧとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、１，２−ポリブタジエン、クロロプレンゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（アクリルニトリルゴム、水素化ニトリルゴム）、エチレンプロピレンジエンゴム等を例示できる。これらを１種単独でまたは２種以上を組合せて使用する。非加硫系の配合剤Ｎとしては、例えば、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸等の中から適宜、必要なものを使用する。
【００１４】
この混練装置１は、バンバリーミキサー等の密閉型混練機２と、状態センサ１３と、状態センサ１３に検知された検知データが逐次入力される制御部１２とを備えている。
【００１５】
密閉型混練機２は、混練室４と、混練室４の上端開口４ａに接続されて上方に延在するラムウエイト室５と、混練室４を塞ぐことができるラムウエイト８とを備えている。混練室４には対向配置された一対のロータ３と油投入部６ａとが設けられている。それぞれのロータ３の回転軸３ａには翼３ｂが突設されていて、平行して配置された回転軸３ａは駆動用モータによって回転駆動される。ロータ３の回転は制御部１２により制御される。
【００１６】
混練室４の底面には開閉する排出扉１０が設けられ、温度計１１がその先端部を混練室４に露出して設けられている。温度計１１は混練室４で混練されているゴム材料Ｒの温度を逐次検知する。温度計１１による温度データは制御部１２に入力される。
【００１７】
ラムウエイト室５の内部を上下移動するラムウエイト８は、所定位置まで下方移動すると混練室４の上端開口４ａを塞ぐことができる。ラムウエイト８は、油圧シリンダ等の昇降機構８ｂによって上下移動される。図面には、ラムウエイト８が移動できる下限位置ＬＰ(ラムウエイト８が最も降下した場合のラムウエイト８の上面の位置)と、下限位置ＬＰよりも上方の所定位置ＰＰが示されている。
【００１８】
ラムウエイト８の上下移動（上下位置）が制御部１２により制御されることで、混練室４に投入されているゴム材料に対してラムウエイト８によって付与されるラム圧力が調整される。この実施形態では、ラム圧力を逐次検知する圧力センサ１４がラムウエイト８に取り付けられている。圧力センサ１４により検知された検知データは制御部１２に入力される。ラムウエイト室５にはさらに、原料ゴムＧを投入するゴム投入部６ｂと、配合剤Ｎをホッパ７から投入する配合剤投入部９とが設けられている。
【００１９】
制御部１２には電力計１２ａが付設されている。ロータ３の回転駆動に要した瞬時電力が電力計１２ａにより逐次検知される。電力計１２ａにより検知された瞬時電力は、制御部１２に入力される。制御部１２では瞬時電力を積算した積算電力量が算出され、任意の混練期間おけるロータ３の回転駆動に要した電力量（ロータ３に作用する負荷）を把握することができる。制御部１２にはその他に、ロータ３の回転数等が入力される。
【００２０】
状態センサ１３は、混練室４に投入されているゴム材料Ｒと、ラムウエイト８の下面８ａとの接触状態を検知する。この実施形態では状態センサ１３として、ラムウエイト８の下面８ａにロードセル１３ａが取り付けられている。ラムウエイト８の下面８ａが混練室４に投入されているゴム材料Ｒに接触していないと、ロードセル１３ａはゴム材料Ｒから荷重を受けないため、検知される荷重データの値はゼロとなる。
【００２１】
一方、ラムウエイト８の下面８ａが混練室４に投入されているゴム材料Ｒに接触すると、ロードセル１３ａはゴム材料Ｒに押圧されて荷重を受けるのでロードセル１３ａにより検知される荷重データの値はゼロ超の値になる。ラムウエイト８の下面８ａが混練室４に投入されているゴム材料Ｒに強く接触する程、ロードセル１３ａはより強く押圧されるため、検知される荷重データの値は大きくなる。即ち、ロードセル１３ａが検知する荷重データの大きさによって、ラムウエイト８の下面８ａとゴム材料Ｒの接触状態（接触の有無や接触の強さ）を把握することができる。
【００２２】
以下、本発明のゴム材料の混練方法の手順を説明する。
【００２３】
まず、ゴム投入部６ｂを通じて所定量の原料ゴムＧを混練室４に投入し、ロータ３を回転させることにより素練りを行う。適度に原料ゴムＧの素練りを行った後に、所定量の必要な種類の配合剤Ｎを配合剤投入部９を通じて混練室４に投入する。
【００２４】
その後、混練室４を塞ぐためにラムウエイト８を下限位置ＬＰに向かって下方移動させる。このラムウエイト８を下方移動させる際に、ラムウエイト８の下面８ａが混練室４に投入されているゴム材料Ｒから受ける荷重データをロードセル１３ａによって逐次検知する。
【００２５】
混練室４に粉状の配合剤Ｎが投入された直後のように、配合剤Ｎが原料ゴムＧに混練されていない段階では、配合剤Ｎの体積が過大になっていることがある。この場合、ラムウエイト８が下限位置ＬＰよりもある程度上方位置に下方移動した時点で、下面８ａが配合剤Ｎに接触する。そのままラムウエイト８を下限位置ＬＰまで下方移動させると、ラム圧力によって配合剤Ｎが混練室４とラムウエイト８とのすき間から混練室４の外部に噴出する。この実施形態では、制御部１２に逐次入力されるロードセル１３ａが検知した荷重データに基づいて、制御部１２によって、ラムウエイト８の下面８ａがゴム材料Ｒ（配合剤Ｎ）に接触したと判断される。
【００２６】
ラムウエイト８の下面８ａがゴム材料Ｒ（配合剤Ｎ）に接触したと判断されると、制御部１２によって、図３に例示するように、ラムウエイト８を下限位置ＬＰよりも上方の所定位置ＰＰで停止して、付与するラム圧力を最大のラム圧力よりも小さく調整する制御が行われる。最大のラム圧力とは、ラムウエイト８を下限位置ＬＰまで下方移動させた時にゴム材料Ｒに付与されるラム圧力である。このようにしてラムウエイト８により混練室４を塞いだ状態にして、ロータ３を回転させることにより、混練室４の内部でゴム材料Ｒを混練する。混練中には適宜、油投入部６ａからオイルをゴム材料Ｒに供給する。
【００２７】
例えば、ゴム材料Ｒの配合毎に、事前にゴム材料Ｒを試験混練する等によって混練室４に投入されている配合剤Ｎが混練室４から噴出しない目安となる限界ラム圧力を予め把握しておき、この限界ラム圧力を制御部１２に入力しておく。そして、圧力センサ１４により逐次検知されるラム圧力が、限界ラム圧力を超えないように制御するとよい。
【００２８】
一方、混練室４に投入されているゴム材料Ｒの体積が過大ではない場合は、ラムウエイト８が下限位置ＬＰ、或いは、下限位置ＬＰの近傍まで下方移動させても下面８ａにゴム材料Ｒ（配合剤Ｎ）が接触しない。そこで、ラムウエイト８を下限位置ＬＰまで下方移動させて混練室４を塞いだ状態にする。ゴム材料Ｒの体積が過大ではないので、下限位置ＬＰに下方移動させたラムウエイト８により付与されるラム圧力によって配合剤Ｎが混練室４の外部に噴出することはない。そのため、この状態でロータ３を回転させることにより混練室４の内部でゴム材料Ｒを混練する。
【００２９】
このようにして、混練室４に投入されているゴム材料Ｒ（原料ゴムＧや配合剤Ｎ）の体積に応じて、ラム圧力を適切に調整することできるので、過剰なラム圧力が付与されることで、飛散し易い配合剤Ｎが混練室４の外部に噴出するという不具合を防止することができる。したがって、原料ゴムＧに練り込まれる配合剤Ｎの量が不足することがなく、十分に分散させて混練した品質の安定したゴム材料Ｒを得ることができる。
【００３０】
混練を行うことで、原料ゴムＧに配合剤Ｎがある程度、練り込まれて分散し、かつ、ゴム材料Ｒの体積が減少する。これにより、ラムウエイト８の下面８ａにゴム材料Ｒが接触しなくなって（接触し難くなって）、ロードセル１３ａが検知する荷重データはゼロ、或いは、ゼロに近い値になる。即ち、ラムウエイト８が同じ高さ位置にそのまま停止していると、ラム圧力が小さくなるので、ロードセル１３ａが逐次検知する荷重データに基づいて、ラム圧力を大きくする、または、当初の大きさに戻すなどの調整をすることができる。これにより、図４に例示するように、ラムウエイト８を下限位置ＬＰまで下方移動させて、ゴム材料Ｒを混練することも可能になる。
【００３１】
また、ロードセル１３ａの検知データに基づいて、ラムウエイト８の下方移動速度を調整することもできる。例えば、ロードセル１３ａの検知する荷重データがゼロの場合は、ラムウエイト８の下方移動速度を相対的に速くする。一方、ロードセル１３ａの検知する荷重データがゼロ超になった場合は、ラムウエイト８の下方移動速度を相対的に遅くする。このようにラムウエイト８の下方移動速度を制御することで、粉状の配合剤Ｎの混練室４の外部への噴出を防止しつつ、ラムウエイト８によって混練室４を迅速に塞いだ状態にして混練を開始することができる。
【００３２】
状態センサ１３には、ロードセル１３ａに限らず、他のセンサ類を採用することができる。状態センサ１３としては、図５に例示するように、ラムウエイト８と混練室４に投入されているゴム材料Ｒとの上下距離Ｌを検知する距離センサ１３ｂや、図６に例示するように、ラムウエイト８の下面８ａの温度を検知する温度センサ１３ｃを用いることもできる。
【００３３】
図５に例示するラムウエイト８の下面８ａに設置された距離センサ１３ｂは、下面８ａと混練室４に投入されているゴム材料Ｒとの上下距離Ｌを逐次検知することができる。距離センサ１３ｂにより検知された上下距離Ｌのデータ値がゼロの時は、下面８ａがゴム材料Ｒに接触していると判断することができる。一方、上下距離Ｌのデータがゼロ超の時は下面８ａがゴム材料Ｒに接触していないと判断することができる。したがって、距離センサ１３ｂを状態センサ１３として用いることができる。
【００３４】
図６に例示するラムウエイト８の下面８ａに設置された温度センサ１３ｃは、下面８ａの温度を逐次検知することができる。ゴム材料Ｒが接触することで下面８ａの温度は変化する。そのため、温度センサ１３ｃが検知する温度データの変化によって、下面８ａがゴム材料Ｒに接触しているか否かを判断することができる。したがって、温度センサ１３ｃを状態センサ１３として用いることができる。
【００３５】
上述した種々の実施形態は、あるゴム材料Ｒを複数バッチ連続して混練する際にも適用することができる。この場合は例えば、その混練よりも前に混練したバッチにおけるラム圧力の制御に基づいて、その混練でのラム圧力の制御を行うこともできる。
【００３６】
あるゴム材料Ｒを複数バッチ連続して混練する場合、それぞれのバッチにおける混練室４に投入されているゴム材料Ｒの上端位置は大きくは変わらない。そこで、その混練の１回前に混練したバッチのゴム材料Ｒが、配合剤Ｎの噴出が発生せずに適切に混練されているならば、そのバッチにおける混練と同様にラム圧力の制御することで適切にゴム材料Ｒを混練することができる。
【００３７】
今回混練するゴム材料Ｒと同じ組成のゴム材料Ｒを以前に混練している場合にも上述した種々の実施形態を適用することができる。この場合は例えば、以前の混練の際でのラム圧力の制御に基づいて、今回の混練でのラム圧力の制御を行う。以前の混練によってゴム材料Ｒが、配合剤Ｎの噴出が発生せずに適切に混練されているならば、以前に混練と同様にラム圧力を制御することで適切にゴム材料Ｒを混練することができる。
【００３８】
本発明は、原料ゴムＧと非加硫系の配合剤Ｎとを混練する場合だけでなく、原料ゴムＧに加硫系の配合剤Ｎを混練する場合にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  混練装置
２  密閉型混練機
３  ロータ
３ａ  回転軸
３ｂ  翼
４  混練室
４ａ  上端開口
５  ラムウエイト室
６ａ  油投入部
６ｂ  ゴム投入部
７  ホッパ
８  ラムウエイト
８ａ  下面
８ｂ  昇降機構
９  配合剤投入部
１０  排出扉
１１  温度計
１２  制御部
１２ａ  電力計
１３  状態センサ
１３ａ  ロードセル
１３ｂ  距離センサ
１３ｃ  温度センサ
１４  圧力センサ
Ｇ  原料ゴム
Ｎ  配合剤
Ｒ  ゴム材料
【図１】
2019093590.tif 000003
【図２】
2019093590.tif 000004
【図３】
2019093590.tif 000005
【図４】
2019093590.tif 000006
【図５】
2019093590.tif 000007
【図６】
2019093590.tif 000008