(57)【要約】【課題】一定の冷却水供給能力内で、ジャケット構造としたチャンバ、加圧蓋及びロータを介して、混練材料を最適に冷却することができる密閉式混練機を提供すること。【解決手段】チャンバ１、加圧蓋２及びロータ３、３をジャケット構造とし、ジャケット構造のジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に冷却水を通水することによって混練材料を冷却するようにした密閉式混練機において、加圧蓋２の上下方向の位置を検出する検出器６と、この検出器６によって検出した加圧蓋２の上下方向の位置に合わせて、チャンバ１、加圧蓋２及びロータ３、３のジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に通水する冷却水の水量を制御するアクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３の制御機構７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練材料を収容するチャンバと、チャンバの上部開口部に上下方向に摺動可能に挿入される加圧蓋と、チャンバに収容された混練材料を混練する並列した２本のロータとを備え、前記チャンバ、加圧蓋及びロータをジャケット構造とし、該ジャケット構造のジャケットに冷却水を通水することによって混練材料を冷却するようにした密閉式混練機において、加圧蓋の上下方向の位置を検出する検出器と、該検出器によって検出した加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御するアクチュエータの制御機構とを備えたことを特徴とする密閉式混練機。
【請求項２】
混練材料を収容するチャンバと、チャンバの上部開口部に上下方向に摺動可能に挿入される加圧蓋と、チャンバに収容された混練材料を混練する並列した２本のロータとを備え、前記チャンバ、加圧蓋及びロータをジャケット構造とし、該ジャケット構造のジャケットに冷却水を通水することによって混練材料を冷却するようにした密閉式混練機の冷却方法において、検出器によって検出した加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御することを特徴とする密閉式混練機の冷却方法。
【請求項３】
加圧蓋の上下方向の位置が予め設定した所定位置より低下し、かつ、上下動の幅が所定の範囲内になった場合に、加圧蓋のジャケットに通水する冷却水の水量の割合を増大させることを特徴とする請求項２記載の密閉式混練機の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うための密閉式混練機及びその冷却方法に関し、特に、一定の冷却水供給能力内で、ジャケット構造としたチャンバ、ロータ及び加圧蓋を介して、混練材料を最適に冷却するようにした密閉式混練機及びその冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うための密閉式混練機として、図５〜図６に示すような、混練材料を収納するチャンバ１と、このチャンバ１の上部を閉鎖する加圧蓋２と、チャンバ１内に回転可能に取り付けられたロータ軸３１にロータ翼３２を有する一対のロータ３、３とを備えた密閉式混練機が実用化されている。
ところで、この種の密閉式混練機を用いて高粘度の材料の混練を行った場合、混練材料に付与されるせん断力によって混練材料が発熱し、次第に混練材料の粘度が低下する。そして、混練材料の粘度が低下すると、混練材料に十分なせん断力を与えることができず、フィラーの分散不良が生じたり、加硫剤、促進剤等の配合剤を添加する混練においては、混練材料の昇温は、混練材料の加熱による化学反応を起こし、成形時の加工不良の原因ともなる。
そのため、この種の密閉式混練機においては、チャンバ１、加圧蓋２、ロータ３、３をジャケット構造とし、このジャケット構造のジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に冷却水を通水することによって、混練時の混練材料の昇温を抑制するようにしている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ところで、この密閉式混練機で混練される混練材料は、混練の開始から終了までの間で、その状態は刻々と変化し、特に、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との接触状態は大きく変化する。
すなわち、混練初期において混練材料は、粘度が大きく、弾性的で、ロータ３、３の回転によって加圧蓋２を大きく上下動させる。したがって、混練初期において、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との実際の接触面積は小さい。
そして、混練が進むと混練材料の粘度（弾性）が低下し、ロータ３、３の回転による加圧蓋２の上下動が小さくなるとともに、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との実際の接触面積は大きくなる。
【０００４】
このように、密閉式混練機では、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との接触状態が大きく変化するにもかかわらず、冷却水の水量の制御は、手動バルブによって調節した開度に応じた冷却水の水量を、電磁弁又は手動弁によって通水又は非通水を切り換えるのみであり、混練時の混練材料の状態変化に対応した制御はされていなかった。
このため、混練時の混練材料の昇温を抑制することが十分にできなかったり、冷却水の供給能力を高める必要が生じるという問題があった。
【特許文献１】特公平７−５５４９１号公報
【特許文献２】特許第３６５５０６２号公報
【特許文献３】特公昭６０−３３５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の密閉式混練機の有する問題点に鑑み、一定の冷却水供給能力内で、ジャケット構造としたチャンバ、加圧蓋及びロータを介して、混練材料を最適に冷却することができる密閉式混練機及びその冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の密閉式混練機は、混練材料を収容するチャンバと、チャンバの上部開口部に上下方向に摺動可能に挿入される加圧蓋と、チャンバに収容された混練材料を混練する並列した２本のロータとを備え、前記チャンバ、加圧蓋及びロータをジャケット構造とし、該ジャケット構造のジャケットに冷却水を通水することによって混練材料を冷却するようにした密閉式混練機において、加圧蓋の上下方向の位置を検出する検出器と、該検出器によって検出した加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御するアクチュエータの制御機構とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、上記密閉式混練機を使用する本発明の密閉式混練機の冷却方法は、混練材料を収容するチャンバと、チャンバの上部開口部に上下方向に摺動可能に挿入される加圧蓋と、チャンバに収容された混練材料を混練する並列した２本のロータとを備え、前記チャンバ、加圧蓋及びロータをジャケット構造とし、該ジャケット構造のジャケットに冷却水を通水することによって混練材料を冷却するようにした密閉式混練機の冷却方法において、検出器によって検出した加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御することを特徴とする。
【０００８】
この場合において、加圧蓋の上下方向の位置が予め設定した所定位置より低下し、かつ、上下動の幅が所定の範囲内になった場合に、加圧蓋のジャケットに通水する冷却水の水量の割合を増大させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の密閉式混練機及びその冷却方法によれば、加圧蓋の上下方向の位置を検出する検出器と、該検出器によって検出した加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御するアクチュエータの制御機構とを備え、検出器によって検出した混練状態によってその位置が変化する加圧蓋の上下方向の位置に合わせて、制御機構によって前記チャンバ、加圧蓋及びロータのジャケットに通水する冷却水の水量を制御することにより、一定の冷却水供給能力内で、ジャケット構造としたチャンバ、加圧蓋及びロータを介して、混練材料を最適に冷却することができ、混練材料の品質と生産性の向上を図ることのできる。
【００１０】
この場合、より具体的には、加圧蓋の上下方向の位置が予め設定した所定位置より低下し、かつ、上下動の幅が所定の範囲内になった場合に、加圧蓋のジャケットに通水する冷却水の水量の割合を増大させることによって、混練材料を効率的に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の密閉式混練機及びその冷却方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、本発明の冷却方法に用いる密閉式混練機について、従来装置と同様の構造は同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１〜図３に、本発明の密閉式混練機及びその冷却方法の一実施例を示す。
この密閉式混練機は、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料の混練を行うためのもので、混練材料を収容するチャンバ１と、チャンバ１の上部開口部に上下方向に摺動可能に挿入される加圧蓋２と、チャンバに収容された混練材料を混練する、チャンバ１内に回転可能に取り付けられたロータ軸３１にロータ翼３２を有する並列した２本のロータ３、３とを備えている。
【００１３】
そして、チャンバ１、加圧蓋２及びロータ３、３は、それぞれジャケット構造とし、ジャケット構造のジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に、外部から冷却水を通水することによって、混練材料が接触する伝熱面を介して、混練材料を冷却するようにしている。
各ジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３には、冷却水供給管４から、それぞれ流量制御アクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３によって水量を制御された冷却水が、供給口Ｊ１ａ、Ｊ２ａ、Ｊ３ａを介して送り込まれる。そして、ジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に通水された冷却水は、混練材料と接触する伝熱面によって混練材料の熱を奪い、排出口Ｊ１ｂ、Ｊ２ｂ、Ｊ３ｂを介して冷却水排出管５に戻り、冷却装置（図示省略）によって再び冷却され、冷却水供給管４に送られ、循環するようにされている。
【００１４】
また、密閉式混練機には、リニアスケール、光電管、リミットスイッチ等からなる加圧蓋２の上下方向の位置を検出する検出器６ａ、６ｂを、特に限定されるものではないが、例えば、チャンバ１及び加圧蓋２の上部等の適宜箇所に配設することにより、加圧蓋２の上下方向の位置を検出できるようにしている。
ここで、加圧蓋２の上下方向の位置を検出する検出器６ａ、６ｂは、本実施例に示すほか、例えば、図４に示す変形実施例のように、加圧蓋２の上方に一方の検出器６ａ、加圧蓋２を押圧する加圧シリンダＳの本体側（固定側）に他方の検出器６ｂを配設して、加圧蓋２の上下方向の位置を検出するようにすることもできる。
【００１５】
そして、検出器６ａ、６ｂからの加圧蓋２の上下方向の位置データを受け、流量制御アクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３を制御する制御機構７を配設するようにしている。
【００１６】
この流量制御アクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３は、冷却水供給管４からの冷却水の量を制御できる機構であれば、特にその機構は限定されず、例えば、電磁弁等を利用することもできる。
【００１７】
混練作業中、加圧蓋２は、加圧シリンダＳによってロータ３、３側に押圧されている。
そして、混練初期において混練材料は、粘度が大きく、弾性的で、ロータ３、３の回転によって加圧蓋２を大きく上下動させる。したがって、混練初期において、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との実際の接触面積は小さい。
そして、混練が進むと混練材料の粘度（弾性）が低下し、ロータ３、３の回転による加圧蓋２の上下動が小さくなるとともに、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との実際の接触面積は大きくなる。
図３に、加圧蓋２の上下方向の位置を縦軸に、時間を横軸にとったグラフを示す。
図３に示すように、加圧蓋２は、ロータ３、３の回転によって、細かく上下動（振動）しながら混練初期において、加圧蓋２は、ロータ３、３の回転による混練材料の持ち上がりで、一旦、最高位置Ａを経た後、混練が進み、混練材料の粘度（弾性）が低下すると、加圧蓋２は上下動しながら徐々に下限Ｂに向かい、混練終期には、図１に示す加圧蓋２の位置である下限Ｂに到達する。
【００１８】
加圧蓋２の上下方向の位置が、図３における、下限Ｂ＋ロータ翼３２の翼高さｈ以上の位置では、混練材料は加圧蓋２の伝熱面２ａに十分に接触しておらず、実際の接触面積は小さく、加圧蓋２のジャケットＪ２に冷却水を通水しても効果的ではない。
一方、加圧蓋２の上下方向の位置が、下限Ｂ＋ロータ翼３２の翼高さｈ以下になると、次第に混練材料の粘度は低下し、加圧蓋２の上下動の幅（振動幅）が小さくなり（特に、上下動の幅がロータ翼高さｈの３０％以内に収まったときに）、加圧蓋２の伝熱面２ａと混練材料との実際の接触面積は増加し、冷却効果は向上する。
【００１９】
このような知見に基づき、混練を開始した後、検出器６ａ、６ｂからの加圧蓋２の上下方向の位置データを制御機構７に送り、流量制御アクチュエータＡ１、Ａ２、Ａ３を制御して、前記加圧蓋２の上下方向の位置データに対応した水量の冷却水を、チャンバ１、加圧蓋２及びロータ３の各ジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に通水するようにするもので、この場合、所定量の冷却水を、チャンバ１、加圧蓋２及びロータ３の各ジャケットＪ１、Ｊ２、Ｊ３に、どのような割合で振り分けるかを、制御機構７で制御するようにしている。
【００２０】
この制御は、加圧蓋２のジャケットＪ２に通水する冷却水の水量の割合をどのタイミングで増加させるかを、加圧蓋２の上下方向の位置によって制御するようにする。
【００２１】
具体的には、図３に示す混練開始Ｔ１から、混練終了Ｔ２までの間で、加圧蓋２の上下方向の位置が、下限Ｂ＋ロータ翼３２の翼高さｈより上方に位置する間（Ｔ１〜Ｔ３の間）は、加圧蓋２のジャケットＪ２には少量（例えば、冷却水の全水量の０〜２０％程度）の冷却水を通水するようにし、残りの冷却水（例えば、冷却水の全水量の１００〜８０％程度）は、チャンバ１及びロータ３のジャケットＪ１、Ｊ３に通水するようにする。
【００２２】
そして、混練が進み、加圧蓋２の上下方向の位置が、下限Ｂ＋ロータ翼３２の翼高さｈと、下限Ｂとの間（Ｔ３以降）で、本実施例においては、さらに、加圧蓋２の上下動の幅（振動幅）がロータ翼高さｈの３０％以内に収まったとき（Ｔ４）に、加圧蓋２のジャケットＪ２に通水する冷却水の水量の割合を増大させる（例えば、冷却水の全水量の２０〜４０％程度）ようにし、残りの冷却水（例えば、冷却水の全水量の８０〜６０％程度）をチャンバ１及びロータ３のジャケットＪ１、Ｊ３に通水するようにする。
【００２３】
なお、加圧蓋２のジャケットＪ２に通水する冷却水の水量の割合を、加圧蓋２の上下方向の位置が、下限Ｂ＋ロータ翼３２の翼高さｈ以下（Ｔ３以降）になった後に、増大させるようにしてもよく、まだ、増大させる割合も、１段階で増大させることも、多段階で増大させることも、さらには、無段階で増大させることもできる。
【００２４】
以上、本発明の密閉式混練機及びその冷却方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の密閉式混練機及びその冷却方法は、一定の冷却水供給能力内で、ジャケット構造としたチャンバ、加圧蓋及びロータを介して、混練材料を最適に冷却することができることから、ゴム、プラスチック等の高粘度の材料を混練する場合に好適に適用することができ、また、適用対象も、新規の密閉式混練機のほか、既設の密閉式混練機に加圧蓋の上下方向の位置を検出する検出器等を付設することによって適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の密閉式混練機の一実施例を示す説明図である。
【図２】同密閉式混練機の冷却水の循環経路を示す説明図である。
【図３】混練開始から終了までの加圧蓋の上下方向の位置を示すグラフである。
【図４】本発明の密閉式混練機の変形実施例を示す説明図である。
【図５】従来の密閉式混練機を示す説明図である。
【図６】同平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    チャンバ
２    加圧蓋
３    ロータ
４    冷却水供給管
５    冷却水排出管
６ａ  検出器
６ｂ  検出器
７    アクチュエータの制御機構
Ａ１、Ａ２、Ａ３  流量制御アクチュエータ
Ｊ１  ジャケット
Ｊ２  ジャケット
Ｊ３  ジャケット
Ｓ    加圧シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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