(57)【要約】【課題】混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させるスクレーパの負荷を軽減しつつ、長時間安定した混練操作を可能にする生産性に優れたゴム材料の混練方法および混練装置を提供する。【解決手段】高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒをスクレーパ１０により、はく離させて落下させた後、落下した受け渡しコンベヤ６の搬送面にゴム材料Ｒを押えロール１１により押圧すると、はく離させたゴム材料Ｒは混練ロール２ａ、２ｂにより挟圧された状態から収縮しようとしてスクレーパ１０と押えロール１１の間のゴム材料ＲにテンションＴを発生させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料を一対の混練ロールで挟圧しながら搬送し、その混練ロールに巻き付いたゴム材料をスクレーパではく離しながら下方のコンベヤに落下させた後、再び前記一対の混練ロールの上方に搬送して繰り返し混練を行なうに際し、前記ゴム材料を前記コンベヤ上の落下位置で押えローラで押圧しながら搬送するゴム材料の混練方法。
【請求項２】
前記コンベヤの搬送速度を、前記ゴム材料が巻き付いた混練ロールの表面速度の９０％〜１２０％にする請求項１に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項３】
前記スクレーパまたは前記押えロールの少なくとも一方に負荷を検知するセンサを設け、該センサの検知信号に基づいて、前記コンベヤの搬送速度と前記ゴム材料が巻き付いた混練ロールの表面速度との速度差を制御する請求項１または２に記載のゴム材料の混練方法。
【請求項４】
前記ゴム材料が、シリカおよびシランカップリング剤を配合したシリカ配合ゴムである請求項１〜３のいずれかに記載のゴム材料の混練方法。
【請求項５】
一対の混練ロールと、該一対の混練ロールの下方位置から再び上方位置に至る循環経路を形成するコンベヤとを設け、前記一対の混練ロールの高速側混練ロールにスクレーパを配置するとともに、該高速側混練ロールの下方に対応させて前記コンベヤ上のゴム材料を押圧する押えローラを配置したゴム材料の混練装置。
【請求項６】
前記コンベヤの搬送速度を前記高速側混練ロールの表面速度の９０％〜１２０％に設定した請求項５に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項７】
前記スクレーパを、回転軸に放射状に羽根状体を突設した構成にし、前記高速側混練ロールの回転方向と同じ方向に回転するようにした請求項５または６に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項８】
前記スクレーパと前記押えロールとの間隔を１ｍ以下になるよう配置するとともに、前記スクレーパを、前記高速側混練ロールと最も近接する近接点を、該高速側混練ロールの回転中心よりも下側にし、かつ該回転中心よりも前記一対の混練ロールの下方に配置したコンベヤの搬送方向側に位置するようにして配置するとともに、前記押えロールを、その中心が、前記近接点から下方に引いた垂線と、該垂線に対し前記近接点から前記一対の混練ロールの下方に配置した前記コンベヤの搬送方向側に４５°の角度をなすように引いた斜線との間に位置するようにして配置する請求項５〜７に記載のゴム材料の混練装置。
【請求項９】
前記スクレーパまたは前記押えロールの少なくとも一方に負荷を検知するセンサを設け、該センサの送信する検知信号に基づいて、前記コンベヤの搬送速度と前記高速側混練ロールの表面速度との速度差を制御する制御装置を設けた請求項５〜８のいずれかに記載の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混練装置に関し、さらに詳しくは、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離するスクレーパの負荷を軽減しつつ、円滑にはく離するようにした材料の混練方法および混練装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤ等のゴム製品の製造に使用する加硫前のゴム材料は、天然ゴム等の原料ゴムと、カーボンブラック等の配合剤とをバンバリーミキサと呼ばれる密閉型混練機に所定量投入して予備混練を行なった後、ロール混練機で目標粘度になるように混練する方法が一般的である。
【０００３】
ロール混練機は、ゴム材料を挟圧する一対の混練ロールと、この一対の混練ロールの下方からゴム材料を再び上方に搬送する循環経路を形成するコンベヤとから構成され、ゴム材料を混練ロールにより繰り返し混練するようになっている。
【０００４】
ゴム材料の粘着性が高い場合には、混練ロールの間を通過したゴム材料が下方のコンベヤに落下せず、混練ロールに巻き付いてしまうという問題があった。ゴム材料に高いせん断力を与えるため、一対の混練ロールの表面速度を異なるように設定している場合には、ゴム材料の特性上、高速側混練ロールに巻き付きが生じていた。このような場合には、混練操作を中断し、巻き付いたゴム材料をはく離させる必要があり、混練ゴムの生産性低下の原因となっていた。
【０００５】
この問題を解決するため、混練ロールの表面にスクレーパを配置し、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させて、下方に配置したコンベヤに落下させるようにした混練装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、スクレーパには、ゴム材料をはく離させる際に過大な負荷がかかるため、破損や摩耗、過電流による停止、サーマルトリップ（発熱により停止すること）を生じ易く、そのため、長時間安定してゴム材料をはく離しながら混練操作を行なうことが困難であった。
【０００７】
この問題を解決するため、種々の回転構造のスクレーパ（例えば、特許文献２、３参照）が提案されているが、十分に安定して、はく離しながら混練できるとはいえなかった。
【特許文献１】特開昭５９−２０１８３７号公報
【特許文献２】特開平７−２１４５４６号公報
【特許文献３】特開２００５−１２５４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、混練ロールに巻き付いたゴム材料をはく離させるスクレーパの負荷を軽減しつつ、長時間安定した混練操作を可能にする生産性に優れたゴム材料の混練方法および混練装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明のゴム材料の混練方法は、ゴム材料を一対の混練ロールで挟圧しながら搬送し、その混練ロールに巻き付いたゴム材料をスクレーパではく離しながら下方のコンベヤに落下させた後、再び前記一対の混練ロールの上方に搬送して繰り返し混練を行なうに際し、前記ゴム材料を前記コンベヤ上の落下位置で押えローラで押圧しながら搬送することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のゴム材料の混練装置は、一対の混練ロールと、該一対の混練ロールの下方位置から再び上方位置に至る循環経路を形成するコンベヤとを設け、前記一対の混練ロールの高速側混練ロールにスクレーパを配置するとともに、該高速側混練ロールの下方に対応させて前記コンベヤ上のゴム材料を押圧する押えローラを配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のゴム材料の混練方法および混練装置によれば、スクレーパにより、はく離されてコンベヤ上に落下したゴム材料を落下位置で押えロールにより押圧するので、混練ロール間で挟圧されて圧延状態にあるゴム材料が混練ロールからはく離された後に収縮しようとする。この収縮力によって、スクレーパと押えロールの間のゴム材料にテンションを発生させることができ、このテンションが、混練ロールに巻き付いたゴム材料を引き剥がすように作用するため、スクレーパに過度の負荷を与えることなく長時間にわたり円滑にはく離させることができる。
【００１２】
また、このようにゴム材料の収縮力によるテンションを利用するので、スクレーパに対する負荷を軽減することができ、スクレーパの破損や摩耗を防ぎながら長時間の安定的な混練操作を行なうことができる。これにより、混練操作を中断することなく、連続して行なうことが可能になり、生産性の高い混練を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のゴム材料の混練装置および混練方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１に例示するように、本発明の混練装置１は、対向する一対の混練ロール２ａ、２ｂを備え、この混練ロール２ａ、２ｂの下方から水平方向に延びる搬送面と、中途から上下方向に回動可能な搬送面を有する受け渡しコンベヤ６が配置されている。受け渡しコンベヤ６の上方にはゴム材料Ｒを搬送面に押圧する押えロール１１、ゴム温度を検知する温度センサ７、ゴム材料Ｒを冷却する冷却ファン８が配置されている。
【００１４】
受け渡しコンベヤ６の回動部の上方からは、混練ロール２ａ、２ｂの上方に延びるように練り返しコンベヤ５が配置されている。この練り返しコンベヤ５および受け渡しコンベヤ６により、ゴム材料Ｒを混練ロール２の間に繰り返し供給する循環経路が形成されている。
【００１５】
一対の混練ロール２ａ、２ｂは、同外径で、それぞれ別個に設けられた電動モータ４により互いに反対方向に回転駆動され、回転速度はそれぞれ独立して調整可能になっていて、練り返しコンベヤ５および受け渡しコンベヤ６が配置されている側の混練ロール２ａの表面速度が、他方の混練ロール２ｂよりも高速となるように設定されている。
【００１６】
この高速側混練ロール２ａの表面に近接してスクレーパ１０が配置されている。このスクレーパ１０は、高速側混練ロール２ａとほぼ同じ幅で、平行に配置されていて、回転軸を中心に放射状に突設された剥がし羽根を有している。この剥がし羽根は、図示しない電動モータにより、高速側混練ロール２ａの回転方向と同じ方向に回転するように構成されている。
【００１７】
スクレーパ１０は、ゴム材料Ｒをはく離させることができれば、上記で例示した構造に限定されることない。スクレーパ１０を単なるクサビ状の鉄板等にすることにより、構造を単純化することができ、上記で例示したように、羽根状体を回転させるような構造にすることにより、負荷を軽減させることができる。
【００１８】
また、混練ロール２ａ、２ｂのロールギャップを検知するギャップセンサが設けられ、低速側混練ロール２ｂにはアクチュエータ３が備わり、低速側混練ロール２ｂを移動させてロールギャップを変更可能としている。
【００１９】
電動モータ４の電力レベル（駆動トルク）、ロール表面速度、ロールギャップ、ゴム温度の各データは、制御装置９に送信されるようになっている。制御装置９は、これらのデータに基づいて、混練ロール２ａ、２ｂの表面速度、ロールギャップ、受け渡しコンベヤ５および練り返しコンベヤ６の搬送速度を制御し、循環経路においてゴム温度を制御できるようになっている。このようにして、ゴム材料Ｒには混練ロール２ａ、２ｂにより、適切なせん断力が付与されて、所定の混練時間で目標粘度になるように混練される。
【００２０】
この混練装置１には、バンバリーミキサにより、原料ゴムとカーボンブラック等の非加硫系配合剤とを予備的に混練したゴム材料Ｒが投入される。粘着性の低いゴム材料Ｒの場合は、混練ロール２ａ、２ｂに巻き付くことがないので、図１に示すように混練ロール２ａ、２ｂで挟圧されて、その間を通過した後、下方に配置されている受け渡しコンベヤ６の搬送面に落下して、そのまま連続的に混練ロール２ａ、２ｂの上方へ搬送されて、混練ロール２ａ、２ｂの間に供給される。
【００２１】
しかし、混練するゴム材料Ｒが、シリカおよびシランカップリング剤を配合したシリカ配合ゴムもしくは、シリカ配合ゴムを一部に含んでいる場合には、粘着性が高いため、図２に示すように高速側混練ロール２ａの表面に密着して、巻き付いてしまうことがある。このように巻き付くと、混練ロール２ａ、２ｂの間を通過したゴム材料Ｒが受け渡しコンベヤ６上に落下せずに、ゴム材料Ｒを循環させて混練できなくなる。尚、図２は、構成要素の一部を省略して図示している。
【００２２】
このような粘着性が高いゴム材料Ｒを混練する場合には、本発明では、ゴム材料Ｒが巻き付く高速側混練ロール２ａの表面に近接して配置されたスクレーパ１０の剥がし羽根が、この混練ロール２ａの回転方向と同じ方向に回転して、巻き付いたゴム材料Ｒをはく離させる。
【００２３】
ゴム材料Ｒは相対的に表面速度の速い混練ロール２ａに巻き付くので、この混練装置１では、受け渡しコンベヤ６および練り返しコンベヤ５が配置されている側（図２では右側）を高速側混練ロール２ａとして、その表面速度Ｖ１を他方の混練ロール２ｂの表面速度Ｖ２に対して速くしている。
【００２４】
これにより、スクレーパ１０を高速側混練ロール２ａに対してだけ設ければよく、また、混練ロール２ａ、２ｂを通過したゴム材料Ｒを受け渡しコンベヤ６の搬送方向に向けて落下させて、円滑に循環させるようにしている。
【００２５】
本発明は、両方の混練ロール２ａ、２ｂの表面速度Ｖ１、Ｖ２が同じ場合にも適用でき、その場合は、両方の混練ロール２ａ、２ｂに対してスクレーパ１０を設けるようにする。
【００２６】
高速側混練ロール２ａの表面からはく離されたゴム材料Ｒは、下方に配置している受け渡しコンベヤ６の搬送面に押えロール５により押圧される。ここで、両方の混練ロール２ａ、２ｂの間を通過して挟圧されたゴム材料Ｒは、混練ロール２ａ、２ｂ通過後にスクレーパ１０により混練ロール２ａからはく離されると圧延された状態から収縮しようとする。このゴム材料Ｒの収縮力により、スクレーパ１０と押えロール１１の間の連続しているゴム材料Ｒには、テンションＴが発生する。
【００２７】
このテンションＴは、高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒを引き剥がすように作用し、スクレーパ１０と押えロール１１との協動により、ゴム材料Ｒが円滑にはく離される。また、このテンションＴにより、巻き付いたゴム材料Ｒは剥がれ易くなっているので、スクレーパ１０の負荷は軽減され、スクレーパ１０の破損や摩耗を防いで長期間安定してゴム材料Ｒをはく離させることができる。
【００２８】
これによって、高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒをはく離させるために混練操作を中断することなく、もしくは、中断する回数を減らすことができ、混練ゴムを生産性よく得ることができる。
【００２９】
さらに、受け渡しコンベヤ６の搬送速度Ｖ３と高速側混練ロール２ａの表面速度Ｖ１との相対速度を制御し、受け渡しコンベヤ６によりスクレーパ１０と押えロール１１の間の連続しているゴム材料Ｒに、搬送方向先端側と後端側とで速度差を生じさせて、テンションＴを発生させることができる。このテンションＴにより、高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒを一層容易に、はく離させることもできる。
【００３０】
ゴム材料Ｒの特性にもよるが、未加硫のゴム材料Ｒなので、スクレーパ１０と押えローラ１１との間隔が１ｍを超えると、発生したテンションＴは、ゴム材料Ｒが延びて塑性変形することにより吸収されて、高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒに有効に伝わりにくくなる。そこで、この間隔は概ね１ｍ以下が好ましく、下限値は、高速側混練ロール２ａと受け渡しコンベヤ６との必要なクリアランス等により規定される。
【００３１】
また、受け渡しコンベヤ６の搬送速度Ｖ３についてもゴム材料Ｒの特性によって違いがあるが、高速側混練ロール２ａの表面速度Ｖ１の９０％〜１２０％程度にすることが好ましい。搬送速度Ｖ３が表面速度Ｖ１の９０％未満では、特に収縮率の小さなゴム材料Ｒの場合、発生するテンションＴが小さいので、ゴム材料Ｒのはく離を補助する効果が小さく、１２０％超では、特に収縮率の大きなゴム材料Ｒの場合、過大なテンションＴが発生して、スクレーパ１０と押えロール１１との間でゴム材料Ｒが破断する可能性が高くなる。尚、受け渡しコンベヤ６から練り返しコンベヤ５へのゴム材料Ｒの受け渡しを円滑にするため、互いに同じ搬送速度Ｖ３にしている。
【００３２】
スクレーパ１０は、高速側混練ロール２ａに最も近接する点Ｐ（以下、近接点Ｐという）が、高速側混練ロール２ａの回転中心よりも下側に位置するように配置することが好ましく、更に、高速側混練ロール２ａの回転中心よりも受け渡しコンベヤ６の搬送方向側（図２では右側）に配置することが特に好ましい。このように配置することで、はく離したゴム材料Ｒを受け渡しコンベヤ６の搬送面に落下させ易くなる。
【００３３】
押えロール１１は、その中心がスクレーパ１０の近接点Ｐから下方に引いた垂線ＶＬと、この近接点Ｐから垂線ＶＬに対し、受け渡しコンベヤ６の搬送方向側に４５°の角度Ａをなすように引いた斜線ＳＬとの間に位置するように配置することが好ましい。このように配置することで、高速側混練ロール２ａから巻き付いたゴム材料Ｒをはく離させ易くし、はく離から受け渡しコンベヤ６の搬送面で押圧するまでのゴム材料Ｒの流れを円滑にすることができる。
【００３４】
図３に別の実施形態の一部を拡大し、構成要素の一部を省略して示す。この混練装置１のスクレーパ１０には、ゴム材料をはく離させる際に生じる負荷（例えば、回転負荷など）を検知するセンサ１２を設けている。センサ１２の検知信号は、制御装置９に送信されるようになっている。
【００３５】
制御装置９は、センサ１２の検知信号に基づいて、高速側混練ロール２ａに巻き付いているゴム材料Ｒの有無およびその量を演算する。この演算結果に基づいて、制御装置９は、受け渡しコンベヤ６および練り返しコンベヤ５の搬送速度Ｖ３と高速側混練ロール２ａの表面速度Ｖ１を制御し、搬送速度Ｖ３と表面速度Ｖ１との速度差を制御する。
【００３６】
例えば、高速側混練ロール２ａに巻き付いているゴム材料Ｒの量が多く、スクレーパ１０の負荷が大きい場合は、搬送速度Ｖ３の速度アップ率を上げて表面速度Ｖ１との速度差を大きくして発生するテンションＴを大きくする。巻き付いているゴム材料Ｒが少量でスクレーパ１０の負荷が小さい場合は、搬送速度Ｖ３の速度アップ率を下げて表面速度Ｖ１との速度差を小さくする。
【００３７】
高速側混練ロール２ａに巻き付いたゴム材料Ｒの量は、はく離後に押えロール１１の負荷により把握することもできる。そこで、センサ１２を、押えロール１１に取り付けるようにしてもよい。
【００３８】
このように構成して、はく離直後のゴム材料Ｒにより生じる押えロール１１の負荷を検知したセンサ１２の検知信号に基づいて、上記と同様に、制御装置９により、受け渡しコンベヤ６および練り返しコンベヤ５の搬送速度Ｖ３と高速側混練ロール２ａの表面速度Ｖ１との速度差の制御を行なうようにする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の混練装置の実施形態を例示する概略側面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す概略側面図である。
【図３】混練装置の他の実施形態を一部を拡大して示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  混練装置
２ａ  高速側混練ロール      ２ｂ  低速側混練ロール
３  アクチュエータ
４  電動モータ
５  練り返しコンベヤ      ６  受け渡しコンベヤ
７  温度センサ
８  冷却ファン
９  制御装置
１０  スクレーパ
１１  押えロール
１２  応力センサ
【図１】
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【図２】
2008023843.tif 000004
【図３】
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