(57)【要約】【課題】スクリュー軸内及びスクリュー羽根内と、シリンダー内に突出させた複数本のピンの内部との少なくとも一方に、冷却水を循環させて冷却効果を改善したピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置を提供する。【解決手段】シリンダー５に於ける冷却装置は、スクリュー軸７の長手方向の中心部と、その外周に冷却水Ｗの内外循環水路２０ａ，２０ｂを形成し、この内外循環水路２０ａ，２０ｂは、スクリュー軸７の先端において接続され、外周水路２１ｂは、ピン１９に近接するスクリュー羽根６内に形成した冷却水通路２２に接続させてあり、冷却水通路２２には循環仕切り部材２３が内装してある。スクリュー羽根６の間欠部１８に配設した複数本のピン１９内や、スクリュー軸７の流れ調整部２５の溝部２６に配設した複数本のピン１９内は、二重管構造にして、内管２７に注入した冷却水Ｗを外管２８に循環させてスクリュー軸７を冷却するように構成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラル状のスクリュー羽根を備えたスクリュー軸を回転自在に内装したシリンダーに、スクリュー羽根とシリンダー内壁との空間部に放射方向から中心に向かって複数本のピンを突設させたピンタイプ混練連続押出し装置において、
前記スクリュー軸の長手方向の中心部と、その外周に冷却水の内外循環水路を形成し、この内外循環水路の外周水路を、前記ピンに近接するスクリュー羽根内に形成した冷却水通路に接続させて構成したことを特徴とするピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【請求項２】
前記スクリュー羽根内の冷却水通路に循環仕切り部材を内装した請求項１に記載のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【請求項３】
スパイラル状のスクリュー羽根を備えたスクリュー軸を回転自在に内装したシリンダーに、スクリュー羽根とシリンダー内壁との空間部に放射方向から中心に向かって複数本のピンを突設させたピンタイプ混練連続押出し装置において、
前記複数本のピンの長手方向の内部に、冷却水の循環水路を形成したことを特徴とするピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【請求項４】
スパイラル状のスクリュー羽根を備えたスクリュー軸を回転自在に内装したシリンダーに、スクリュー羽根とシリンダー内壁との空間部に放射方向から中心に向かって複数本のピンを突設させたピンタイプ混練連続押出し装置において、
前記スクリュー軸の長手方向の中心部と、その外周に冷却水の内外循環水路を形成し、この内外循環水路の外周水路を、前記ピンに近接するスクリュー羽根内に形成した冷却水通路に接続させる共に、前記複数本のピンの長手方向の内部に、冷却水の循環水路を形成したことを特徴とするピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【請求項５】
前記スクリュー羽根内の冷却水通路に循環仕切り部材を内装した請求項４に記載のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【請求項６】
前記シリンダーの材料供給部を、ペレット状のゴム材料を供給するゴム供給手段と粉体状の配合剤を供給する配合剤供給手段とから成る材料同一供給部に接続した請求項１，２，３，４または５に記載のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置に係わり、更に詳しくはスパイラル状のスクリュー羽根を備えたスクリュー軸内または、シリンダー内に突出させた複数本のピンの内部の少なくとも一方に、冷却水の循環水路を形成して混練するゴム状弾性材料の混合低温化を図るようにしたピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に空気入りタイヤなどのゴム製品の製造工程において、タイヤのキャップトレッドやサイドトレッド等のゴム押出し成形品は、混練機を用いて原料ゴムに補強剤、充填剤、可塑剤などの添加剤を配合して混練する、所謂、ノンプロゴム混練を行ってシート状のゴム組成物を形成する。
【０００３】
そしてゴム組成物が冷却後にこのシート状のゴム組成物を再び混練機に投入し、このゴム組成物に、加硫剤や加硫促進剤を添加して混練する、所謂、ファイナルゴム混練を行い、このファイナルゴム混練により得られたシート状のゴム組成物を押出機に供給して、所定の部品形状に形成する方法が行われている。
【０００４】
また、近年ではスクリュー軸を回転自在に内装したシリンダーに、スクリュー羽根とシリンダー内壁との空間部に放射方向から中心に向かって複数本のピンを突設させ、混練時の抵抗を大きくしたピンタイプの混練連続押出し装置が採用されてきており、このピンタイプの混練連続押出し装置は、ゴム材料の混練特性に優れているとされている。
【０００５】
然しながら、このような従来のピンタイプの混練機は、ピンによる混練抵抗が大きいことから、発熱量も大きくなる。この結果、ファイナルゴム混練のように、一度に大容量のゴム組成物に加硫剤や加硫促進剤を添加して混練を行う工程では、発熱量が益々大きくなる上に、加硫剤やその他の薬品の均一分散が困難となり、更に短時間または低温で加硫が始まる配合のゴム組成物の場合には、混練時に所謂、焼けが生じて混練が困難になることがあった。
【０００６】
また、ノンプロ混練りにおいても混練部の発熱が大きいことによる混練り効率の悪化を避けられないことがあった。
【０００７】
そこで、ピンタイプの混練機において、効率的な混練を維持させるためには、効果的な冷却が必要であり、このため、従来のピンタイプの混練機では、スクリュー内に冷却水を通水させたり、またシリンダーライナーの外周に冷却水の通水路を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１２３２８４７号明細書（第２〜３頁、図２）。
【特許文献２】
特表平７−５０６５４４号公報（第５〜６頁、図２）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上記のようなピンタイプの混練機の冷却手段は、単にスクリュー内に冷却水を通水させるか、シリンダーライナーの外周に冷却水の通水路を設けたものしかなく、混練りによる発熱が発生しているピンのシリンダー内挿入部、或いはピンと近接するスクリュー羽根の内部の循環通水がなく、効果的な冷却が行われていないのが現状である。
【００１０】
この発明はかかる従来の問題点に着目し、スクリュー軸内及びスクリュー羽根内と、シリンダー内に突出させた複数本のピンの内部との少なくとも一方に、冷却水を循環させて冷却効果を改善し、混練時の低温化により、混合物の物性の向上と混合効率を改善することを可能としたピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、この発明のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置は、スクリュー軸の長手方向の中心部と、その外周に冷却水の内外循環水路を形成し、この内外循環水路の外周水路を、前記ピンに近接するスクリュー羽根内に形成した冷却水通路に接続させて構成したことを要旨とするものである。
【００１２】
ここで、前記スクリュー羽根内の冷却水通路に循環仕切り部材を内装するものである。
【００１３】
また、この発明の他のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置は、複数本のピンの長手方向の内部に、冷却水の循環水路を形成したことを要旨とするものである。
【００１４】
更に、この発明のピンタイプ混練連続押出し装置の冷却装置は、スクリュー軸の長手方向の中心部と、その外周に冷却水の内外循環水路を形成し、この内外循環水路の外周水路を、前記ピンに近接するスクリュー羽根内に形成した冷却水通路に接続させる共に、前記複数本のピンの長手方向の内部に、冷却水の循環水路を形成したことを要旨とするものである。
【００１５】
また、前記シリンダーに、ペレット状のゴム材料を供給するゴム供給手段と粉体状の配合剤を供給する配合剤供給手段とから成る材料同一供給部を接続することも可能である。
【００１６】
上述した構成によれば、カーボン／ポリマーの混練りに関して、従来困難とされていた１００°Ｃ以下の混練や、７０°Ｃ近傍でのリミルによる粘土低下（カーボン等、配合剤の分散）の大幅な改善を図ることが出来、加硫剤を入れた混合温度の低下等、混合温度低下による混練り効率を大幅に向上させることが出来、混練物の高物性化も図ることが出来るものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、この発明の冷却装置を実施したピンタイプ混練連続押出し装置の概略正面図、図２は図１の平面図を示し、１は供給されたゴム・配合剤を混練して押し出すスクリュー式押出機、２はペレット状の定量のゴム材料をスクリュー式押出機１に供給するゴム供給手段、３ａ，３ｂは粉体状の配合剤（この実施形態では、定量の補強剤、充填剤、可塑剤等の他、加硫剤や加硫促進剤を言う）をスクリュー式押出機１に供給する各々の配合剤供給手段である。
【００１９】
前記スクリュー式押出機１は、ベース４の上方に横設支持されたシリンダー５内に図３に示すようなスクリュー羽根６を備えたスクリュー軸７が回転可能に内装されている。
【００２０】
前記シリンダー５の後部側には、ゴム・配合剤の混合物をスクリュー式押出機１に供給するための材料同一供給部８が設けられている。この材料同一供給部８では、例えば、１００：１の割合で、ゴム供給手段２から供給されたペレット状のゴム材料に配合剤供給手段３ａ，３ｂから供給された上記粉体状の配合剤を振りかけて均一に配合できるように所謂、まぶした状態にする。
【００２１】
スクリュー軸７の後部には、駆動モータ等の駆動部９が連結され、この駆動部９の作動によりスクリュー軸７が所定の回転速度で回転駆動するようになっている。
【００２２】
ベース４上に立設された架台１０，１１Ａ，１１Ｂ上に上記ゴム供給手段２と配合剤供給手段３ａ，３ｂが設けられている。ゴム供給手段２は、後部の駆動部９の上方に配設された架台１０上に設置され、ペレット状のゴム材料を収容するホッパー１２を有している。このホッパー１２は、スクリュー式押出機１の材料同一供給部８に配管１３を介して接続され、混練に使用される所定量のペレット状のゴム材料がホッパー１２から材料同一供給部８に定量供給されるようになっている。
【００２３】
前記配合剤供給手段３ａ，３ｂは、ゴム供給手段２の前側に配設された左右の架台１１Ａ，１１Ｂ上にそれぞれ設置され、配合剤の粉体を収容するホッパー１４を備えている。両ホッパー１４も配管１５を介して材料同一供給部８に接続してあり、混練に要する所定量の配合剤の粉体をホッパー１４から材料同一供給部８に定量供給できるようにしてある。図中、１６，１７はホッパー１２，１４の蓋である。
【００２４】
前記スクリュー軸７の外周面に形成された螺旋状のスクリュー羽根６には、所定の間隔で間欠部１８が形成され、この間欠部１８に対応する位置には、前記シリンダー５に取付けられた複数本のピン１９が中心に向かって放射方向から突出して設けられている。
【００２５】
次に、この発明の実施形態におけるスクリュー軸７と、シリンダー５に設けられた冷却装置の構成について具体的に説明する。
【００２６】
先ず、スクリュー軸７に於ける冷却装置は、図４に示すように、スクリュー軸７の長手方向の中心部と、その外周に冷却水Ｗの内外循環水路２０ａ，２０ｂを形成し、この内外循環水路２０ａ，２０ｂは、スクリュー軸７の先端において接続され、内部循環水路２１ａは、スクリュー軸７の基端部において図示しない冷却水供給手段と接続され、また外周水路２１ｂは、スクリュー軸７の基端部において図示しない排水管に接続されている。
【００２７】
更に、外周水路２１ｂは、図４に示すように、前記ピン１９に近接するスクリュー羽根６内に形成した冷却水通路２２に接続させて構成し、スクリュー羽根６内の冷却水通路２２には、冷却水Ｗを循環させるための循環仕切り部材２３が内装してある。
【００２８】
従って、スクリュー式押出機１による混練物の混練時には、スクリュー軸７の長手方向の中心部に形成された内部循環水路２１ａを通る冷却水Ｗは、スクリュー軸７の先端において反転して外周水路２１ｂに流入しながらスクリュー軸７を常時冷却すると共に、スクリュー羽根６内の冷却水通路２２に流入した冷却水Ｗは、ピン１９に近接するスクリュー羽根６を常時冷却することが出来る。  この結果、カーボン／ポリマー等の混練物を、常に１００°Ｃ以下で混練することが可能となり、７０°Ｃ近傍でのリミルによる粘土低下の大幅な改善を図ることが出来、加硫剤を入れた混合温度の低下等、混合温度低下による混練り効率を大幅に向上させることが出来るものである。
【００２９】
また、この発明の他の実施形態として、図５〜図７に示すように、シリンダー５に取付けられた前記複数本のピン１９の長手方向の内部に、冷却水Ｗの循環水路２４を設けることも可能である。
【００３０】
即ち、上記のようにスクリュー羽根６の間欠部１８に対応して配設した複数本のピン１９内や、図５及び図６に示すように、スクリュー軸７の中間に形成した流れ調整部２５の溝部２６に対応して配設した複数本のピン１９内を、図７に示すように二重管構造にして、内管２７に注入した冷却水Ｗを外管２８に循環させてスクリュー軸７を冷却するように構成したものである。
【００３１】
なお、上記の各実施形態は、シリンダー５に於ける冷却装置と、スクリュー軸７に設けた冷却装置とを別々に設ける場合について説明したが、第１実施形態におけるシリンダー５に於ける冷却装置とスクリュー軸７に設けた冷却装置とを併用させて、冷却水Ｗを循環させて冷却効果を改善し、混練時の低温化により、混合物の物性の向上と混合効率を改善することも可能である。
【００３２】
これにより、カーボン／ポリマーの混練り関して、従来困難とされていた１００°Ｃ以下の混練や、７０°Ｃ近傍でのリミルによる粘土低下の大幅な改善を図ることが出来、加硫剤を入れた混合温度の低下等、混合温度低下による混練り効率を大幅に向上させることが出来、混練物の高物性化を図ることが出来る。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、上記のようにピンタイプ混練連続押出し装置において、スクリュー軸内及びスクリュー羽根内と、シリンダー内に突出させた複数本のピンの内部との少なくとも一方に、冷却水の循環させて冷却効果を改善するので、混練時の低温化によって混合物の物性の向上と混合効率を改善するが可能となり、特に、カーボン／ポリマーの混練り関して、従来困難とされていた１００°Ｃ以下の混練や、７０°Ｃ近傍でのリミルによる粘土低下の大幅な改善を図ることが出来、加硫剤を入れた混合温度の低下等、混合温度低下による混練り効率を大幅に向上させることが出来、混練物の高物性化を図ることが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の冷却装置を実施したピンタイプ混練連続押出し装置の概略正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】スクリュー軸の一部拡大正面図である。
【図４】図３のＸ部の一部切欠した拡大図である。
【図５】シリンダーに取付けたピンの一部拡大断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ矢視半側面図である。
【図７】シリンダーに取付けたピンの断面図である。
【符号の説明】
１  スクリュー式押出機        ２  ゴム供給手段
３ａ，３ｂ  配合剤供給手段            ４  ベース
５  シリンダー                ６  スクリュー羽根
７  スクリュー軸              ８  材料同一供給部
９  駆動部
１０，１１Ａ，１１ｂ  架台
１２  ホッパー                １３  配管
１４  ホッパー                １５  配管
１６，１７  蓋                １８  間欠部
１９  ピン
２０ａ，２０ｂ  内外循環水路
２１ａ  内部循環水路        ２１ｂ  外周水路
２２  冷却水通路              ２３  循環仕切り部材
２４  循環水路                ２５  流れ調整部
２６  溝部                    ２７  内管
２８  外管                      Ｗ  冷却水
【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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【図７】
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