(57)【要約】【課題】ゴム連続混練を行うにあたり、粉末状の原料ゴムのブロッキングを防止しつつ、防着剤によるゴム物性の低下を抑制する。【解決手段】供給口４に供給された原料ゴムを混練する連続混練機１と、供給口４に接続された筒状のシュータ５と、防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムをシュータ５に投入して連続混練機１に供給するゴム供給装置２０と、シュータ５の側方で開口する集塵口１８に接続された集塵機８と、シュータ５内を落下する原料ゴムが衝突しうる被衝突部と、その原料ゴムが通過可能な間隙部とを有し、シュータ５内の集塵口１８の近傍に設けられたメッシュフィルタ４０とをゴム連続混練設備に備えた。【選択図】図１
2007015259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム供給口に供給された原料ゴムを混練する連続混練機と、
前記ゴム供給口に接続された筒状のシュータと、
防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムを前記シュータに投入して、前記連続混練機に供給するゴム供給装置と、
前記シュータの側方で開口する集塵口に接続された集塵機と、
前記シュータ内を落下する前記原料ゴムが衝突しうる被衝突部と、前記原料ゴムが通過可能な間隙部とを有し、前記シュータ内の前記集塵口の近傍に設けられた被衝突部材と、を備えるゴム連続混練設備。
【請求項２】
前記被衝突部材が、前記シュータの内部を横断するように配置されたメッシュフィルタである請求項１記載のゴム連続混練設備。
【請求項３】
防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムを、連続混練機のゴム供給口に接続された筒状のシュータに投入し、前記連続混練機に供給して混練するゴム連続混練方法において、
前記シュータに投入された前記原料ゴムを、前記シュータ内に設けられた被衝突部材に衝突させながら落下させ、その衝突により巻き上がった前記防着剤を、前記被衝突部材の近傍に接続された集塵機により集塵することを特徴とするゴム連続混練方法。
【請求項４】
前記被衝突部材が、前記シュータの内部を横断するように配置されたメッシュフィルタである請求項３記載のゴム連続混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防着剤が塗布されている粉末状の原料ゴムを筒状のシュータに投入し、連続混練機に供給して混練するためのゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴムの連続混練は、補強剤や充填剤、可塑剤等の添加剤（但し、加硫剤及び加硫促進剤を除く。）をゴムに添加して混練するノンプロゴム混練と、ノンプロゴム混練で得られたゴム（ノンプロゴム）に加硫系薬品（加硫剤及び加硫促進剤）を添加して混練するファイナルゴム混練とに大別される。ファイナルゴム混練で得られたゴム（ファイナルゴム）は、例えば押出機により所定の断面形状にて押出成形された後、所定長さで切断されて加硫処理が施される。なお、ウェザーストリップ等の発泡成形品では、加硫系薬品と共に発泡剤が添加される。
【０００３】
従来、上記のノンプロゴム混練またはファイナルゴム混練の原料ゴムとしては、リボン状またはシート状に成形されたものが用いられており、それらは所定長さにカッティングされて或いは押出機を介して連続的に定量供給される（下記特許文献１参照）。一方、上記の原料ゴムとして、ペレット成形や粉砕等によって粉末状に成形されたものが用いられる場合もある。かかる形態によれば、リボン状又はシート状の原料ゴムに比べて添加剤等の均一分散が容易に得られるというメリットがある。
【０００４】
粉末状の原料ゴムには、その成形の際に、凝集（ブロッキング）を防止するための防着剤が塗布されるのが一般的である（下記特許文献２、３参照）。かかる防着剤は、原料ゴムのブロッキング防止に十分な量が必要であるが、その量は種々の条件で大きく変化するものであり、仮に原料ゴムがブロッキングを起こすと、原料ゴムの定量供給の精度が低下して所望の混合比率が得られない場合がある。そのため、通常は、ブロッキング防止効果が確実に得られるように、防着剤が比較的多めに塗布される。しかしながら、防着剤には、破断強度や破断伸び等のゴム物性を低下させる性質があるため、その塗布量は極力少ない方がよいとされており、粉末状の原料ゴムのブロッキングを防止しつつ、防着剤によるゴム物性の低下を抑制する方法が望まれていた。
【特許文献１】特開２０００−４３０３２号公報
【特許文献２】特開昭６４−９０２２７号公報
【特許文献３】特開平６−２１０６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粉末状の原料ゴムのブロッキングを防止しつつ、防着剤によるゴム物性の低下を抑制することができるゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係るゴム連続混練設備は、ゴム供給口に供給された原料ゴムを混練する連続混練機と、前記ゴム供給口に接続された筒状のシュータと、防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムを前記シュータに投入して、前記連続混練機に供給するゴム供給装置と、前記シュータの側方で開口する集塵口に接続された集塵機と、前記シュータ内を落下する前記原料ゴムが衝突しうる被衝突部と、前記原料ゴムが通過可能な間隙部とを有し、前記シュータ内の前記集塵口の近傍に設けられた被衝突部材と、を備えるものである。
【０００７】
本発明に係るゴム連続混練設備によれば、ゴム供給装置によってシュータに投入された粉末状の原料ゴムが、被衝突部材の被衝突部に衝突しながら間隙部を通過してシュータ内を落下し、ゴム供給口を介して連続混練機に供給されて混練される。そして、原料ゴムが被衝突部材に衝突した際、その衝撃によって防着剤が原料ゴムから剥離してシュータ内に巻き上がり、被衝突部材の近傍に接続された集塵機によって集塵され、連続混練機に供給されることなく回収される。その結果、原料ゴムには連続混練機に供給される直前まで防着剤が塗布されており、しかも余剰な防着剤がシュータ内で除去されうるため、原料ゴムのブロッキングを防止しつつ、防着剤によるゴム物性の低下を抑制することができる。
【０００８】
ここで、原料ゴムは、ノンプロゴム混練の場合には、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）等に代表される各種のゴム材料となり、ファイナルゴム混練の場合には、ノンプロゴム混練で得られた非加硫性ゴム組成物（ノンプロゴム）となる。
【０００９】
また、本発明に係るゴム連続混練方法は、防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムを、連続混練機のゴム供給口に接続された筒状のシュータに投入し、前記連続混練機に供給して混練するゴム連続混練方法において、前記シュータに投入された前記原料ゴムを、前記シュータ内に設けられた被衝突部材に衝突させながら落下させ、その衝突により巻き上がった前記防着剤を、前記被衝突部材の近傍に接続された集塵機により集塵することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るゴム連続混練方法によれば、防着剤が塗布された粉末状の原料ゴムを、シュータ内に設けられた被衝突部材に衝突させながら落下させ、連続混練機に供給して混練することができる。そして、その衝突の衝撃によって原料ゴムから剥離してシュータ内に巻き上がった防着剤を、被衝突部材の近傍に接続された集塵機により集塵し、連続混練機に供給することなく回収することができる。その結果、原料ゴムには連続混練機に供給される直前まで防着剤が塗布されており、しかも余剰な防着剤がシュータ内で除去されうるため、原料ゴムのブロッキングを防止しつつ、防着剤によるゴム物性の低下を抑制することができる。
【００１１】
上記ゴム連続混練設備またはゴム連続混練方法の好適な実施形態として、前記被衝突部材が、前記シュータの内部を横断するように配置されたメッシュフィルタであるものが挙げられる。かかる場合、メッシュを構成する線材が被衝突部となり、目開きが間隙部となる。したがって、メッシュスフィルタとしては、目開きが原料ゴムの粒径よりも大きいものが用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態ではファイナルゴム混練の例を示すが、本発明は、ノンプロゴム混練とファイナルゴム混練のいずれに対しても適用することができるものである。図１は、本発明に係るゴム連続混練設備の一例を示す概略構成図であり、図２は、その部分拡大図である。このゴム連続混練設備は、連続混練機１と、連続混練機１に原料ゴムを定量供給するためのゴム供給装置２０と、連続混練機１に加硫系薬品を定量供給するための薬品供給装置３０とを備えている。
【００１３】
連続混練機１は、ゴムの連続混練を行うスクリュー１０と、スクリュー１０を内蔵する円筒状のバレル２とを備える。スクリュー１０は、スクリュー軸の表面に薄板からなるフィン状のスクリュー羽根１２を突設して形成されている。また、スクリュー軸の中央付近では、スクリュー羽根１２に代えて、撹拌・混合作用を高めるためのピン７が、スクリュー軸の表面から放射状且つ等間隔に突設されている。スクリュー羽根１２及びピン７が設けられる領域の長さや位置は、目的に応じて適宜設計することができる。スクリュー１０は、バレル２の端部に設けられたスクリュー駆動装置１３に片持ち状に支持されており、スクリュー駆動装置１３によって駆動されて、軸回りに所定速度で回転可能に構成されている。
【００１４】
バレル２は、複数の筒状ブロックが長手方向に連設されてなり、その一端にスクリュー駆動装置１３が設けられていると共に、その他端に吐出口３が形成されている。バレル２のスクリュー駆動装置１３側の上面には供給口４が設けられており、原料ゴムの供給経路を構成する円筒状のシュータ５が接続されている。シュータ５は、鉛直方向に略沿うようにして立設されており、その上端には漏斗状のホッパー６が連設されている。また、バレル２の略中央部の上面には供給口１６が設けられており、加硫系薬品が投入されるホッパー１７が接続されている。本実施形態では、供給口４及び供給口１６の直下部分にスクリュー羽根１２が配置されている。
【００１５】
ゴム供給装置２０は、シュータ５の上方に配置されており、粉末状の原料ゴムを収容するホッパー２１と、ホッパー２１下部に連結された単軸または二軸のスクリュー２２とを有する重量式スクリューフィーダにより構成されている。原料ゴムの切出量は装置全体の重量に基づいて求められ、ホッパー６に加硫系薬品が定量投入されるようにスクリュー２２の回転数が調整される。また、薬品供給装置３０は、ホッパー１７の上方に配置されており、ホッパー３１とスクリュー３２とを有する重量式スクリューフィーダにより構成されている。なお、図１には、薬品供給装置３０を１台だけ図示しているが、実際には加硫剤及び加硫促進剤の各々について設けられる。
【００１６】
シュータ５には、原料ゴムの供給経路の途中で側方に開口する集塵口１８が設けられており、その集塵口１８には略水平方向に延びる吸引管９を介して集塵機８が接続されている。また、集塵口１８の近傍には、図２に示すように、シュータ５の内部を横断するように２枚のメッシュフィルタ４０（それぞれ前記被衝突部材に相当する。）が配置されている。メッシュフィルタ４０は、間隔を設けて上下に配置されており、それぞれ縦横の格子状網目を有している。メッシュフィルタ４０としては、シュータ５に投入される原料ゴムの粒径よりも目開き４２（前記間隙部に相当する。）が大きく、ゴム供給装置２０から連続混練機１への原料ゴムの定量供給を妨げないものが好ましく用いられる。
【００１７】
ゴム連続混練設備は、原料ゴム及び加硫系薬品の供給量や混練量を制御するための制御装置（不図示）を備えている。制御装置は、原料ゴムと加硫系薬品との混合比率が一定になるように、連続混練機１、ゴム供給装置２０及び薬品供給装置３０の制御を行う。
【００１８】
次に、上記のゴム連続混練設備を用いたファイナルゴム混練について説明する。まず、ゴム供給装置２０のホッパー２１に原料ゴムが供給されるとともに、薬品供給装置３０のホッパー３１に加硫系薬品が供給される。本実施形態はファイナルゴム混練の例であり、原料ゴムとして、補強剤や充填剤、可塑剤等の添加剤をゴムに添加し、混練して得られた非加硫性ゴム組成物（ノンプロゴム）が用いられる。
【００１９】
かかるノンプロゴムは、ペレット成形や粉砕等の手段により粉末状に成形されており、成形時にブロッキングを防止するための防着剤が塗布されている。防着剤としては、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム、クレー、タルク、シリカ等の有機または無機の非凝集性粉末が用いられる。なお、原料ゴムの形状や寸法は特に限定されるものではない。
【００２０】
原料ゴムは、ゴム供給装置２０によりホッパー６に定量投入され、シュータ５内を落下して連続混練機１の供給口４に供給される。原料ゴムは、スクリュー１０の回転により図１右側に向かって搬送されながら混練される。また、加硫系薬品は、薬品供給装置３０によりホッパー１７に定量投入され、連続混練機１の供給口１６に供給されて原料ゴムに添加される。原料ゴム及び加硫系薬品の供給量はそれぞれ制御装置によって制御され、所定の混合比率でファイナルゴム混練が行われる。
【００２１】
上記のように、原料ゴムはシュータ５内を落下して連続混練機１に供給されるが、本実施形態では、原料ゴムがメッシュフィルタ４０を通過して供給される。各メッシュフィルタ４０は、原料ゴムの粒径よりも大きい目開き４２を有しており、ゴム供給装置２０より落下する原料ゴムは、途中で停留することなく連続混練機１に定量供給される。また、落下する原料ゴムの幾分かはメッシュフィルタ４０の線材４１（前記被衝突部に相当する。）に衝突しながら、目開き４２を通過して落下する。
【００２２】
原料ゴムがメッシュフィルタ４０の線材４１に衝突した際、その衝撃によって防着剤が原料ゴムから剥離し、シュータ５内に巻き上がる。巻き上がった防着剤は、集塵口１８を介して集塵機８によって集塵され、連続混練機１に供給されることなく回収される。その結果、原料ゴムには連続混練機１に供給される直前まで防着剤が塗布されているため、原料ゴムはブロッキングを起こすことがない。また、シュータ５内で巻き上がった余剰な防着剤が除去されるため、防着剤によるゴム物性の低下を抑制することができる。
【００２３】
＜別実施形態＞
（１）前述の実施形態では、被衝突部材としてのメッシュフィルタ４０を２枚配置した例を示したが、原料ゴムの供給精度や衝突頻度などに応じて、メッシュフィルタを１枚のみまたは３枚以上配置しても構わない。また、前述の実施形態では、メッシュフィルタ４０を集塵口１８の下方近傍に配置した例を示したが、これに限らず、集塵口の上方近傍または集塵口の上下方近傍に配置しても構わない。
【００２４】
（２）前述の実施形態では、被衝突部材として、縦横の格子状網目を有するメッシュフィルタ４０を用いた例を示したが、本発明はこれに限られず、例えば線材が一方向に延びるものを用いてもよい。これにより原料ゴムがフィルタを円滑に通過し易くなり、原料ゴムの供給精度を効果的に高めることができる。その場合、前述のメッシュフィルタ４０に比べて原料ゴムの衝突頻度が低下する傾向にあるが、図３に示すように少なくとも２枚のフィルタ５０を用意し、それらを線材５１が延びる方向が交差するように上下に配置することにより、落下する原料ゴムの衝突頻度を向上することができる。
【００２５】
（３）被衝突部材は、シュータ内を落下する原料ゴムが衝突しうる被衝突部と、その原料ゴムが通過可能な間隙部とを有するものであればよく、前述したようなフィルタ状物に限られない。例えば図４に示す被衝突部材６０は、シュータ５の内壁面から中心に向かって突出する４本のピン６１から構成されている。かかる場合、シュータ５に投入された原料ゴムは、ピン６１間に形成された間隙部６２を通過して落下するが、その幾分かはピン６１に衝突して上述のように防着剤が集塵される。図４の例では、２つの被衝突部材６０が、ピン６１の位置をずらすようにして上下に配置されており、落下する原料ゴムの衝突頻度が高められている。
【００２６】
図５に示す被衝突部材７０は、各々被衝突部となる一対の半円形板７１から構成されている。半円形板７１は、原料ゴムが停留しないようにそれぞれ半円の弦側に向かって下方に傾斜するとともに、それらの間に原料ゴムが通過可能な間隙部７２が形成されるように間隔を設けて上下に配置されている。また、図５（ｂ）に示すように、シュータ５の軸方向視において間隙部７２が見えないように配置されており、シュータ５に投入された原料ゴムの略全部が半円形板７１に衝突して、防着剤を効率的に集塵することができる。
【００２７】
（４）被衝突部材は、落下する原料ゴムが衝突して振動したり回転したりするものでも構わない。例えば、被衝突部材が、シュータの中心軸周りに従動回転する回転羽根を有するものでもよく、これによって原料ゴムの停留が効果的に抑制される。
【実施例】
【００２８】
本発明の構成と効果を具体的に示すため、ファイナルゴム混練を実際に行ったので以下に説明する。ファイナルゴム混練では、原料ゴムとしてＳＢＲ系ノンプロゴムを使用し、加硫系薬品として加硫剤である硫黄（粉体）と加硫促進剤ＣＢＳ（化学名：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）（粉体）とを使用した。ゴムの配合部数（ｐｈｒ）は、表１に示すように、ＳＢＲ系ノンプロゴム１６５ｐｈｒに対して、硫黄を２．０ｐｈｒ、加硫促進剤ＣＢＳを１．５ｐｈｒとした。原料ゴムは、平均粒径５ｍｍの角ペレットに成形され、平均粒径１０μｍの防着剤（タルク）を４．５ｗｔ％塗布したものを使用した。
【００２９】
【表１】
2007015259.tif 000003
【００３０】
図１に示す構成のゴム連続混練設備において、シュータ５の集塵口１８を塞ぎ、メッシュフィルタ４０を取り付けずにファイナルゴム混練を行ったものを比較例とした。一方、図１に示す構成のゴム連続混練設備を使用し、ファイナルゴム混練を行ったものを実施例とした。実施例では、被衝突部材として目開き１５ｍｍのメッシュフィルタを使用し、上下に２０ｍｍ間隔で３枚配置した。なお、いずれのファイナルゴム混練においても、連続混練機として、ピン付単軸押出機（φ６５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２０）を使用し、スクリューの回転数を１００ｒｐｍ、処理量を３０ｋｇ／ｈとした。また、シュータの内径はφ６０ｍｍとした。
【００３１】
ファイナルゴム混練を行うにあたり、まず、連続混練機に供給される防着剤量を計測した。具体的には、シュータに投入した原料ゴムをシュータ下端で回収し、その重量を計測して、シュータに投入する前との比較により連続混練機に供給される防着剤量を計測した。次に、原料ゴムをシュータに投入して連続混練機に供給し、ファイナルゴム混練して得られたファイナルゴムを１５０℃にて３０分加硫した後、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して（ダンベル試験片３号を使用）破断強度（引張強さ）及び破断伸び（引張時伸び）を測定した。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2007015259.tif 000004
【００３３】
表２より、比較例では、投入された原料ゴムに塗布されている防着剤が全て連続混練機に供給されるのに対し、実施例では、約１／３程度の防着剤が集塵機により集塵され、連続混練機に供給されることなく回収されることがわかる。そして、実施例の加硫ゴム物性は、破断強度及び破断伸びが共に比較例よりも優れており、防着剤によるゴム物性の低下を抑制できていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るゴム連続混練設備の概略構成図
【図２】シュータのメッシュフィルタが配置された箇所を拡大して示す図
【図３】別形態に係る被衝突部材を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図
【図４】別形態に係る被衝突部材を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図
【図５】別形態に係る被衝突部材を示す（ａ）斜視図及び（ｂ）上面図
【符号の説明】
【００３５】
１      連続混練機
２      バレル
４      供給口
５      シュータ
８      集塵機
９      吸引管
１０    スクリュー
１２    スクリュー羽根
１３    スクリュー駆動装置
１６    供給口
１８    集塵口
２０    ゴム供給装置
３０    薬品供給装置
４０    メッシュフィルタ
４１    線材
４２    目開き
【図１】
2007015259.tif 000005
【図２】
2007015259.tif 000006
【図３】
2007015259.tif 000007
【図４】
2007015259.tif 000008
【図５】
2007015259.tif 000009