(57)【要約】【課題】原料ゴムを常に適正な粘度に混練することのできる原料ゴム混練機の制御方法を提供する。【解決手段】原料ゴムの混練工程間の経過時間に対する所定の時間範囲におけるロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値としてデータ記憶部３０に設定しておき、経過時間ｔ０が時間範囲の下限よりも短い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値よりも高い値に補正された供給電力量Ｗ０’に設定し、時間範囲の上限よりも長い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値よりも低い値に補正された供給電力量Ｗ０’に設定し、設定された電力量がロータ駆動部１２ａに供給されるまで原料ゴムのロータ１２による混練を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ゴムをミキサー内でロータの回転により混練する混練工程を少なくとも２回以上時間をおいて行う原料ゴム混練機の制御方法において、
前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの経過時間に基づいて、次回の混練工程開始から終了までロータの駆動手段に供給する電力量を制御する
ことを特徴とする原料ゴム混練機の制御方法。
【請求項２】
前回の混練工程終了時の時間情報を所定の記憶手段に記憶するとともに、次回の混練工程開始時の時間情報と記憶手段の時間情報とから前記経過時間を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の原料ゴム混練機の制御方法。
【請求項３】
前記ロータの駆動手段への供給電力量を前記経過時間に応じた所定の補正率によって補正された電力量に設定する
ことを特徴とする請求項２記載の原料ゴム混練機の制御方法。
【請求項４】
前記経過時間に対する所定の時間範囲における供給電力量を基準値として設定しておき、
前記経過時間が前記時間範囲の下限よりも短い場合は、前記供給電力量を前記基準値よりも高い値に補正された電力量に設定し、前記時間範囲の上限よりも長い場合は、前記供給電力量を前記基準値よりも低い値に補正された電力量に設定する
ことを特徴とする請求項２または３記載の原料ゴム混練機の制御方法。
【請求項５】
複数の時間範囲毎に設定された供給電力量を所定の記憶手段に記憶しておき、
供給電力量を前記経過時間に対応する記憶手段の時間範囲の電力量に設定する
ことを特徴とする請求項４記載の原料ゴム混練機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、タイヤ製造において、原料ゴムを混練する原料ゴム混練機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の原料ゴムの混練では、天然ゴム及び合成ゴム等の原料ゴムを混練する素練り工程に続いて、種々の添加物を混合しながら原料ゴムを混練する複数の混練工程を経て、原料ゴムから所定の仕様（例えば、粘度）のコンパウンドを得る。この複数の混練工程では、長時間、原料ゴムを混練し続けると原料ゴムの温度が過度に上昇し、原料ゴムに変質を来すので、所定の時間の混練後、混練された原料ゴムを次の工程に移るまで放置しておく時間を設ける必要がある。この場合、前回の混練工程における混練仕様が同一の場合、次回の混練工程までの放置時間が長い時は、次回の混練により得られるはずであった所定の粘度よりも低くなり、放置時間が短い時は逆に所定の粘度よりも高くなる。
【０００３】
このような混練工程間の放置時間に基づいて所定の仕様の混練ゴムを得る例として、例えば、特許文献１に開示されている発明では、放置前の工程において原料ゴムと非加硫系薬品とを混合し、得られた原料ゴムを１００℃以上２００℃以下の範囲の温度下で少なくとも１０分間放置し、放置後の工程において原料ゴムに加硫系薬品を加えて混練し、これにより、加硫ゴム配合組成物の高温物性以外の特性を損なうことなく、高温物性を向上させることを実現している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２７８３０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
コンパウンドの生産上、混練工程間の放置時間を一定にすることで、コンパウンドの仕様の安定化を図るとともにコンパウンドの生産を効率よく行うことが望まれるが、実際は生産バランス上難しい。そのため、次の混練工程までの放置時間が長い時は、混練により得られるコンパウンドの粘度が所定値よりも低くなり、放置時間が短い時は逆に所定値よりも高くなるといったコンパウンドの粘度のバラツキが生じ、製品の品質に非常に大きな影響を与えているという問題点があった。
【０００６】
また、前記特許文献１の例では、原料ゴムの経過時間とその温度及び放置前後の工程での添加物を特定しているのみであって、これにより前記問題点を解決することはできない。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、原料ゴムの混練工程間の経過時間に拘わらず、原料ゴムを常に適正な粘度に混練することのできる原料ゴム混練機の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、原料ゴムをミキサー内でロータの回転により混練する混練工程を少なくとも２回以上時間をおいて行う原料ゴム混練機の制御方法において、前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの経過時間に基づいて、次回の混練工程開始から終了までロータの駆動手段に供給する電力量を制御するようにしている。
【０００９】
これにより、混練工程間の経過時間に基づいて次回の混練工程のロータの駆動手段に供給する電力量が制御されるので、混練工程間の経過時間に拘わらず原料ゴムが常に適正な粘度に混練される。
【００１０】
請求項２では、請求項１記載の原料ゴム混練機の制御方法において、前回の混練工程終了時の時間情報を所定の記憶手段に記憶するとともに、次回の混練工程開始時の時間情報と記憶手段の時間情報とから前記経過時間を算出するようにしている。
【００１１】
これにより、請求項１の作用に加え、記憶手段の記憶している前回の混練工程終了時の時間情報と、次回の混練開始時の時間情報とから経過時間が算出されることから、経過時間を正確に把握することが可能となる。
【００１２】
請求項３では、請求項２記載の原料ゴム混練機の制御方法において、供給電力量を前記経過時間に応じた所定の補正率によって補正された電力量に設定するようにしている。
【００１３】
これにより、請求項２の作用に加え、供給電力量が経過時間に対応する供給電力量の補正率に基づいて容易に設定される。
【００１４】
請求項４では、請求項２または３記載の原料ゴム混練機の制御方法において、前記経過時間に対する所定の時間範囲における供給電力量を基準値として設定しておき、前記経過時間が前記時間範囲の下限よりも短い場合は、前記供給電力量を前記基準値よりも高い値に補正された電力量に設定し、前記時間範囲の上限よりも長い場合は、前記供給電力量を前記基準値よりも低い値に補正された電力量に設定するようにしている。
【００１５】
これにより、請求項２または３の作用に加え、経過時間が短い場合は、供給電力量の補正前よりも多量の電力が供給され、経過時間が長い場合は、供給電力量の補正前よりも少量の電力が供給される。
【００１６】
請求項５では、請求項４記載の原料ゴム混練機の制御方法において、複数の時間範囲毎に設定された供給電力量を所定の記憶手段に記憶しておき、供給電力量を前記経過時間に対応する記憶手段の時間範囲の電力量に設定するようにしている。
【００１７】
これにより、請求項４の作用に加え、供給電力量が記憶手段に記憶された複数の時間範囲の何れかに対応する供給電力量に設定されることから、供給電力量が多段階に制御される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１０は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本発明の一実施形態を示す原料ゴム混練機の概略断面図、図２は本発明の一実施形態を示す原料ゴム混練機を制御する原料ゴム混練機制御装置のブロック図、図３乃至図５は本発明の一実施形態を示す原料ゴム混練機の動作説明図、図６は前回の混練工程終了後の経過時間と供給電力の補正率の関係を示す図、図７は実施例における次回の混練工程終了後の経過時間毎のムーニー粘度を示す図、図８は比較例における次回の混練工程終了後の経過時間毎のムーニー粘度を示す図、図９は実施例と比較例におけるムーニー粘度を示すグラフ、図１０はロータ制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
同図に示す原料ゴム混練機１０は、ミキサー１１内に配置した一対のロータ１２によって原料ゴムを混練する周知の構成からなり、側部開口部からベルトコンベヤー１５により搬送されてきたポリマーが投入される。ミキサー１１の上方には加圧用のラム１３が上下方向に移動自在に設けられ、下方にはコンパウンドの排出時に開放するドロップドア１４が設けられている。
【００２０】
この原料ゴム混練機１０の制御装置は、ロータ１２を回転させるロータ駆動部１２ａと、時刻及び所定のデータを記憶するデータ記憶部３０と、ドロップドア１４の開閉とロータ駆動部１２ａを制御する制御部４０とから構成されている。
【００２１】
本実施形態では例えば、ポリマーを原料ゴム混練機１０に投入し（図３参照）、ロータ回転数５０ｒｐｍで３０秒混練りした後（図４参照）、ドロップドア１４を開放し原料ゴムをミキサー１１から放出する（図５参照、ここまでを前回の混練工程と呼ぶ）。その後、例えば１８時間経過後、再度、原料ゴム混練機１０に投入し（図３参照）、ロータ駆動部１２ａに２０ｋｗｈの電力量が供給されるまで、ロータ１２を回転数５０ｒｐｍで再度回転し（図４参照）、ドロップドア１４を開放しコンパウンドをミキサー１１から放出する（図５参照、ここまでを次回の混練工程と呼ぶ）。
【００２２】
ロータ駆動部１２ａはロータ１２に接続され、電源（図示せず）から供給される電力により駆動し、制御部４０により制御される。
【００２３】
データ記憶部３０は、前回の原料ゴムの混練工程終了時の時刻を記憶する。また、前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの経過時間ｔ０が、ｔ１≦ｔ０≦ｔ２の場合にロータ駆動部１２ａに供給される電力量の基準値Ｗ０（本実施形態では１２時間〜２４時間）を記憶している。さらに、経過時間ｔ０がｔ０≦ｔ１、及び、ｔ０≧ｔ２の場合における基準の電力量Ｗ０に対するロータ駆動部１２ａへの供給電力量の補正率も記憶されている。
【００２４】
制御部４０は、データ記憶部３０から取得した前回の混練工程終了時の時刻と次回の混練開始時の時刻とから、前回の混練終了時から次回の混練開始時までの経過時間ｔ０を算出する。また、電源からロータ駆動部１２ａに供給される電力量を検知しており、この供給電力量が所定値に達すると、ドロップドア１４を開放する。すなわち、データ記憶部３０からのデータと算出した経過時間ｔ０とから、経過時間ｔ０がｔ１≦ｔ０≦ｔ２の時は、ロータ駆動部１２ａへ電力量Ｗ０が供給されたことを検知すると、ドロップドア１４を開放し、原料ゴムを放出する。経過時間ｔ０がｔ０≦ｔ１あるいはｔ０≧ｔ２の時は、ｔ０がｔ１≦ｔ０≦ｔ２の時のロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を所定の補正率により補正した供給電力量Ｗ０’がロータ駆動部１２ａへ供給されたことを検知すると、ドロップドア１４を開放し、原料ゴムを放出する。
【００２５】
図７乃至図１０を参照し、経過時間ｔ０とロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗとの関係について説明する。
【００２６】
図７の実施例では、経過時間ｔ０の長さに拘わらず、常にロータ駆動部１２ａへの供給電力量は２０ｋｗｈとしている。混練により得られる原料ゴムのムーニー粘度（ＭＬ１＋４（１００℃））は、経過時間ｔ０が１ｈの場合は７０．３、３６ｈの場合は６０．３であり、図１０の破線曲線が示すように経過時間ｔ０が長くなるほどムーニー粘度は低下している。また、この場合の平均ムーニー粘度は６４．４、経過時間ｔ０に対するムーニー粘度の標準偏差は２．９であった。尚、ムーニー粘度とは、ムーニー計のロータの極めて低速な回転数に生じるロータと上下ダイの間に生じる抵抗をトルクで表したもののことである。以下、単に粘度と称する。
【００２７】
一方、図８の比較例では、図７に示すように、１２ｈ≦ｔ０≦２４ｈの場合はロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０は変更せず２０ｋｗｈに維持し、ｔ０≦１２ｈの場合は１２ｈ≦ｔ０≦２４ｈの場合の供給電力量２０ｋｗｈの１．１倍（補正率）の電力量である２２ｋｗｈをロータ駆動部１２ａに供給し、ｔ０≧１２ｈの場合は１２ｈ≦ｔ０≦２４ｈの場合の供給電力量２０ｋｗｈの０．９倍（補正率）の電力量である１８ｋｗｈをロータ駆動部１２ａに供給するようにしてロータ１２を回転する。これにより得られる原料ゴムの粘度は、経過時間ｔ０が１ｈの場合は６６．９、３６ｈの場合は６２．９であり、図９の実線曲線が示すように経過時間ｔ０が長くなるほど粘度が減少しているが、実施例の場合と比べてゆるやかに減少している。また、標準偏差も１．３と実施例の場合よりも小さいだけでなく、粘度の平均は６４．４と実施例の場合と変化がなく、経過時間ｔ０に対応してロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を変更することにより、粘度の経過時間ｔ０に対する分散が抑えられている。
【００２８】
続いて、図１０のフローチャートを参照し、制御部４０の動作について説明する。ここで、ｔ１は１２ｈ、ｔ２は２４ｈである。
【００２９】
次回の混練開始指示があると、まず、次回の混練工程の開始時刻を取得し（Ｓ１）、続いて、データ記憶部３０から前回の混練工程終了時の時刻及び図６のデータを取得する（Ｓ２）。これらの時刻から前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの経過時間ｔ０を算出する（Ｓ３）。ここで、経過時間ｔ０がｔ０≦ｔ１であるか否かを判定する（Ｓ４）。例えば、ｔ０＝１８ｈであれば、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０の補正を行わず、続いてｔ０≧ｔ２であるか否かを判定する（Ｓ５）。この時、ｔ０＝１８ｈなのでｔ０≦ｔ２であるから、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０の補正は行わない。従って、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０は２０ｋｗｈ（＝基準値）に設定する（Ｓ６）。原料ゴムの混連中、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量ＷがＷ０に達したことを検知すると（Ｓ７）、ドロップドア１４を開放する（Ｓ８）。
【００３０】
ステップ２において、例えば、ｔ０＝２７ｈの場合、ｔ０≧ｔ２の場合の供給電力量の補正率（ここでは０．９倍）により、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を補正、すなわち、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０’を１８ｋｗｈとする（Ｓ１０）。そして、上記と同様にステップ７に移る。
【００３１】
ステップ２において、例えば、ｔ０＝５ｈの場合、ｔ０≦ｔ１の場合の供給電力量の補正率（ここでは１．１倍）により、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を補正、すなわち、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０’を２２ｋｗｈとする（Ｓ１１）。そして、上記と同様にステップ７に移る。
【００３２】
ステップ９の後、さらに混練できるように、混練工程終了時の時刻をデータ記憶部３０に記憶し（Ｓ１２）、ステップ１に戻る。
【００３３】
このように、本実施形態の原料ゴム混練機の制御方法によれば、前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの原料ゴムの経過時間ｔ０に応じて、次回の混練工程開始から終了までロータ駆動部１２ａに供給する電力量を制御するようにしたので、混練工程間の原料ゴムの経過時間ｔ０に拘わらず、常に原料ゴムが適正な粘度に混練される。従って、常に安定した粘度のコンパウンドが得られ、製品の品質の安定化を図ることができる。
【００３４】
また、次回の混練工程開始時の時刻と、データ記憶部３０に記憶された前回の混練工程終了時の時刻とから経過時間ｔ０を算出するようにしたので、経過時間が正確に計測される。
【００３５】
尚、前回の混練工程終了時から次回の混練工程開始時までの経過時間ｔ０は、タイマーによって計時することにより得てもよい。
【００３６】
また、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を経過時間ｔ０に応じた所定の補正率によって補正された電力量Ｗ０’に設定するようにしたので、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量が経過時間ｔ０に対応する供給電力量の補正率に基づいて容易に設定されるので、ロータ１２への供給電力量を的確に制御することができる。
【００３７】
さらに、経過時間に対する所定の時間範囲におけるロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値としてデータ記憶部３０に設定しておき、経過時間ｔ０が時間範囲の下限よりも短い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値よりも高い値に補正された供給電力量Ｗ０’に設定し、時間範囲の上限よりも長い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０を基準値よりも低い値に補正された供給電力量Ｗ０’に設定するようにしたので、原料ゴムの経過時間ｔ０が短い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０の補正前よりも多量の電力がロータ駆動部１２ａに供給され、経過時間ｔ０が長い場合は、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０の補正前よりも少量の電力がロータ駆動部１２ａに供給される。従って、経過時間ｔ０に応じたより的確なロータ駆動部１２ａへの供給電力量の制御が可能になる。
【００３８】
尚、前記実施形態では、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量の基準値Ｗ０を設け、ｔ０の属する時間範囲の補正率でロータ駆動部１２ａへの供給電力量の基準値Ｗ０に補正を加えたが、複数の時間範囲毎に設定されたロータ駆動部１２ａへの供給電力量をデータ記憶部３０に記憶しておき、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量を経過時間ｔ０に対応するデータテーブルの時間範囲の供給電力量に設定するようにしてもよい。このようにすることで、ロータ駆動部１２ａへの供給電力量がデータ記憶部３０に記憶された複数の時間範囲の何れかに対応する供給電力量Ｗ０’に設定されることから、ロータ１２の回転を多段階に制御できるので、経過時間ｔ０が広範囲に及ぶ場合に有利である。
【００３９】
また、前記実施形態では、前後２回の混練工程のみの間の経過時間ｔ０に基づいて後の混練工程の制御を行ったが、２回より多くの混練工程を行う場合でも同様に制御可能である。
【００４０】
さらに、前記実施形態では、前後混練工程を同じ原料ゴム混練機で行ったが、次回の混練工程を別の原料ゴム混練機で行うこともできる。その場合には、前回の混練工程終了時の時刻を人為的に管理することが考えられる。あるいは、前回の混練工程終了時の時刻を自動的に別の混練機に出力することも可能である。
【００４１】
さらに、前記実施形態では、ｔ０≦ｔ１、及び、ｔ０≧ｔ２の範囲でロータ駆動部１２ａへの供給電力量Ｗ０が補正されるものを示したが、さらに細かく補正する経過時間範囲を定めてもよい。
【００４２】
さらにまた、基準となる経過時間ｔ０の範囲及びロータ駆動部１２ａへの供給電力量等は、製品の仕様に応じて適宜変更されるものである。
【００４３】
また、データ記憶部３０からの前回の混練工程終了時刻の取得の仕方としては、処理中の各原料ゴムに番号を割り付けておくことにより、原料ゴムの番号と前回の混練工程の終了時刻とを対応させてデータ記憶部３０に記憶しておき、その番号に対応する原料ゴムの前回の混練工程の終了時刻を取得するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の原料ゴム混練機の制御方法によれば、原料ゴムを常に安定した粘度に混練できるので、製品の品質の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、請求項２の原料ゴム混練機の制御方法によれば、請求項１の効果に加え、経過時間を常に正確に把握することができるので、経過時間に基づく制御を的確に行うことができる。
【００４６】
また、請求項３の原料ゴム混練機の制御方法によれば、請求項２の効果に加え、経過時間に対応する供給電力量を容易に設定することができるので、ロータへの供給電力量を的確に制御することができる。
【００４７】
また、請求項４の原料ゴムの混練機の制御方法によれば、請求項２または３の効果に加え、基準値に基づいて供給電力量の設定を行うので、より的確なロータへの供給電力量の制御が可能になる。
【００４８】
さらに、請求項５の原料ゴムの混練機の制御方法によれば、請求項４の効果に加え、ロータへの供給電力量を多段階に制御することができるので、経過時間が広範囲に及ぶ場合に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す原料ゴム混練機の概略断面図
【図２】原料ゴム混練機を制御する原料ゴム混練機制御装置のブロック図
【図３】原料ゴム混練機の動作説明図
【図４】原料ゴム混練機の動作説明図
【図５】原料ゴム混練機の動作説明図
【図６】前回の混練工程終了後の経過時間と供給電力量の補正率の関係を示す図
【図７】実施例における次回の混練工程終了後の経過時間毎のムーニー粘度を示す図
【図８】比較例における次回の混練工程終了後の経過時間毎のムーニー粘度を示す図
【図９】実施例と比較例におけるムーニー粘度を示すグラフ
【図１０】制御部の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１０…原料ゴム混練機、１１…ミキサー、１２…ロータ、１２ａ…ロータ駆動部、１３…ラム、１４…ドロップドア、１５…ベルトコンベヤ、３０…データ記憶部、４０…制御部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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