(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムあるいはゴム系組成物の混練装置であって、（１）筒状の空洞部であるチャンバを有したバレルと、（２）前記チャンバ内で回転することで、混練対象物を下流側に押出す２軸のスクリューセットと、（３）前記スクリューセットに組み込まれ、前記チャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチップクリアランスで剪断を加え混練対象物の混練を行う混練翼部と、を備え、
前記混練翼部は、１の螺旋翼の頂部のチップ部と前記チャンバ内壁との間に形成される相対的に狭いチップクリアランスと、他の螺旋翼の頂部のチップ部と前記チャンバ内壁との間に形成される相対的に広いチップクリアランスとが、前記スクリューセットが一回転して前記混練翼部が一回転した際に、軸方向同位置における前記混練翼部と前記チャンバ内壁との間に交互に出現するようにチップ部が形成され、
前記相対的に広いチップクリアランスは、混練対象物の押出し方向上流側から下流側に向かって狭くなるように形成され、下流側の前記混練翼部の螺旋翼の捩じれ角が、下流側の混練対象物の排出を促す方向において、上流側の前記混練翼部の螺旋翼の捩じれ角よりも小さくなるように形成されていることを特徴とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。
【請求項２】
前記混練翼部は、上流側に位置する第１混練翼部と下流側に位置する第２混練翼部とを備え、
前記第１混練翼部に形成される前記相対的に広いチップクリアランスよりも、前記第２混練翼部に形成される前記相対的に広いチップクリアランスの方が、狭くなるように形成され、
前記第２混練翼部の捩じれ角が前記第１混練翼部の捩じれ角よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。
【請求項３】
前記混練翼部の螺旋翼の頂部には、前記チャンバ内壁との間で前記相対的に狭いチップクリアランスを出現させる高位チップ部と、前記高位チップ部に比して軸心から頂部までの距離が短く前記チャンバ内壁との間で前記広いチップクリアランスを出現させる低位チップとが、軸方向に区分けされて交互に形成され、
軸方向同位置における１の螺旋翼の頂部の前記高位チップ部と他の螺旋翼の頂部の前記低位チップ部とが、前記狭いチップクリアランスと前記広いチップクリアランスとを交互に出現させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。
【請求項４】
前記混練翼部として、２翼または３翼の螺旋翼を備えるロータセグメントが用いられ、前記相対的に狭いチップクリアランスについては、前記チャンバ内壁に付着する混練対象物が掻き取られるように狭く形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。
【請求項５】
前記混練翼部は、複数のゾーンに分割されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムの流動性・加工性を改善するための素練りやゴムと各種配合剤などを添加した混練対象物を混練するゴムあるいはゴム系組成物の混練装置および混練方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムと各種の配合剤からなるゴム系組成物の混練物を製造する際、とくに天然ゴムを主体としたタイヤ用ゴムコンパウンドを製造する場合においては、所定量の原料を１回ずつ断続的に混練処理するバッチ式がよく用いられる。この場合、押出し加工等の成形加工性や配合剤の分散度などが所望の状態、即ち所望の粘度レベルや分散度レベルとなるまで、反復してバッチ式の混練処理が繰り返される。この混練工程は、通常レミル工程と呼ばれており、インターナルミキサーなどのバッチ式混練装置が用いられる。
【０００３】
しかし、かかるバッチ式混練装置を用いて混練処理を行う場合、混練工程の後、搬送装置等を用いて該混練装置から押出機へと搬送し、所望の形態に成形する必要があり、塊状の混練物の搬送工程が生じてしまう。そのため、装置の複雑化・大型化を招きやすく、さらに作業者の手による作業に頼らざるを得ず、省力化を図ることができない。また、バッチ式混練装置による混練においては、劣化防止および混練効率向上のため、混練中に高温になり過ぎることを防止する必要があり、一旦混練を行った塊状の混練物をシート化して冷却し、再びレミル工程を繰り返すことが通常行われている。このレミル工程は、所望の粘度に低下するまで行われ、５回程度までレミルが行われることもよくある。したがって、生産性向上の観点からも望ましくない。
【０００４】
一方、かかる生産性向上等の観点から、連続的に混練処理するゴム系組成物の混練装置も開示されている（特開平１１−２６２９４５号公報）。これは、プラスチック系組成物の代表的な混練押出機である２軸スクリュー押出機をゴムの混練に用いるものであって、該２軸スクリュー押出機にゴム投入口を設け、そこにゴム供給用押出機をさらに接続し、連続的にゴム系組成物を供給しながら、該２軸混練押出機にて連続混練を行うものである。
【０００５】
したがって、上記公報記載の連続式混練装置では、混練状態、即ち粘度レベルおよび配合剤の分散度レベルを調整することは、前記２軸スクリューの回転によって実現できる程度の限られた範囲に制限され、バッチ式混練装置によって調整されているような高粘性のゴム系組成物等に対して粘度や分散度の調整を行うことは困難である。そして、２軸押出しスクリューでの混練中には、剪断の促進や温度上昇などの混練の進展に伴って混練状態が変化するが、混練中の混練対象物の状態変化に応じて適切に混練条件を設定するということはもとより困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物に対して、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現するとともに、連続混練中の混練対象物の状態変化に応じた適切な混練条件を設定することを可能にし、高い混練効率を実現する混練装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置は、ゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムからなる混練対象物を流動させるとともに剪断力を与えて、ゴムを素練りしあるいは配合剤の分散混合および分配混合を促進し、所望の混練状態の混練物とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置であって、（１）筒状の空洞部であるチャンバを有したバレルと、（２）前記チャンバ内で回転することで、混練対象物を下流側に押出す２軸のスクリューセットと、（３）前記スクリューセットに組み込まれ、前記チャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチップクリアランスで剪断を加え混練対象物の混練を行う混練翼部と、を備え、前記チップクリアランスを前記混練対象物の押出し方向上流側から下流側に向かって狭くなるように形成していることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、前記チャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチップクリアランスで剪断を加えることにより、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物であっても、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現することができる。そして、通常、混練の進展とともに、剪断による粘度の低下や、発熱で高温になることによる粘度の低下が生じるが、チップクリアランスを混練対象物の押出し方向上流側から下流側に向かって狭くなるように形成することにより、連続混練中の混練対象物の粘度の変化に応じた適切な剪断力が付与できるチップクリアランスに設定することができる。すなわち、混練中の混練対象物の状態変化に応じた適切な混練条件を設定することを可能にし、優れた混練効率を実現できる連続式の混練装置を得ることができる。
【０００９】
第２の発明のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置は、第１の発明において、前記混練翼部として、２翼または３翼の螺旋翼を備えるロータセグメントが用いられ、該螺旋翼のうち少なくとも１の螺旋翼と前記チャンバ内壁との間に形成されるチップクリアランスについては、他の螺旋翼と前記チャンバ内壁との間に形成されるチップクリアランスよりも狭くなるように形成していることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、ロータセグメントを用いることで、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物に対して、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現することができ、且つ高い混練効率を実現できる。そして、１の螺旋翼で形成されるチップクリアランスを、他の螺旋翼で形成されるチップクリアランスよりも狭くなるように形成することで、連続してロータセグメントを組み込んだ場合であっても、混練中に、スクリュー軸が大きく撓んだり、軸の中心がずれることが防止でき、ロータセグメントの偏摩耗や破損が防止できる。また、狭いチップクリアランスを形成する１の螺旋翼は、混練対象物がチャンバ内壁に付着することを防止して、混練物の冷却を促進して混練対象物の温度上昇を抑制できるとともに、バレル内への混練対象物の滞留が生じにくいという効果を奏する。
【００１１】
第３の発明のゴムあるいはゴム系組成物の混練装置は、第１または第２の発明において、前記混練翼部が、複数のゾーンに分割されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、各ゾーンの混練翼部を構成するセグメントを種々選択することで、混練中の混練対象物の状態変化に細かく対応した混練条件を設定することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１には、本実施例に係るゴム系組成物の混練装置１の側面からみた断面模式図を示している。本図に示すように、この混練装置１は、同方向回転噛合型の２軸混練押出機２と、この２軸混練押出機２にゴムからなる混練対象物を供給するゴム供給装置３とを備えている。
【００１４】
まず、２軸混練押出機２は、一対のスクリューセット５と、このスクリューセット５が回転するための筒状の空洞部であるチャンバ６を有したバレル７とを備えている。一対のスクリューセット５は、図１の側面図において重なるように、軸心同士が平行となって配置されているものであり、バレル７の外部で図示しない駆動部（図中左側に位置する）に連結され、同方向に回転駆動される。そして、バレル７には、まゆ型断面の筒状空洞部として形成されるチャンバ６が設けられており、このチャンバ６内に、一対のスクリューセット５が収納されている（図２のＡ−Ａ'線矢視断面図を参照）。
【００１５】
このバレル７の一端側には、チャンバ６内にゴムあるいはゴムに充填剤や添加剤等の各種配合剤などを添加したものからなる混練対象物を供給するための供給口８（ホッパー部）が設けられている。そして、この供給口８から供給するゴム供給装置３によって供給された混練対象物は、チャンバ６内でスクリューセット５が回転することで、図中右側に向かって軸方向に押出されるとともに、連続的に混練が行われる。
【００１６】
バレル７には、図２（Ａ−Ａ'線矢視）、図３（Ｂ−Ｂ'線矢視）、図４（Ｃ−Ｃ'線矢視）の各矢視断面図に示すように、チャンバ６の周囲を囲むように複数の冷却液流路９が、スクリューセット５の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に形成されている。この冷却液流路９に冷却水等の冷媒を導通させることにより、バレル７を通じて、連続混練中の混練対象物が高温となることが抑制される。
【００１７】
なお、バレル７は、軸方向に分割可能な複数のユニット（図示せず）が組み合わされて構成されており、バレル７の先端２ａは、大気開放となっている。図１に示す混練装置１では、塊状で混練された混練物が排出されるようになっているものを図示しているが、先端２ａに所定の断面形状に成形された混練物を排出するようにダイス部を接続していてもよい。
【００１８】
スクリューセット５は、上流側と下流側にそれぞれ配設される第１スクリューセグメント１３と第２スクリューセグメント１６とを有している。そして、それらの間に第１混練翼部１４と第２混練翼部１５とが、軸方向に組み込まれることで形成されている。
【００１９】
バレル７と、第１スクリューセグメント１３または第２スクリューセグメント１６とで、スクリュー部１０（１０ａ、１０ｂ）がそれぞれ形成されている。また、同様に、バレル７と第１混練翼部１４とで第１混練部１１ａ（１１）が、バレル７と第２混練翼部１５とで第２混練部１１ｂ（１１）が、それぞれ形成されている。
【００２０】
スクリューセグメント１３は、供給口８の直下から下流側に向かって形成されており、図２（Ａ−Ａ'線矢視断面）に示すように、２条の螺旋翼を備えている。この螺旋翼の先端１３ａとチャンバ６の内壁６ａとが近接して隙間が小さくなるように設けられることで、投入された混練対象物の噛み込みをよくするようになっている。そして、２つのスクリューセグメント１３が、矢印で示すように同方向に回転することで、混練対象物が図１の右側方向へと押出されていく。
【００２１】
また、第１混練翼部１４と第２混練翼部１５とは、２翼の螺旋翼を備える複数のロータセグメント（１４ａ、１４ｂ等）をそれぞれ備えている。即ち、第１混練翼部１４は、捩じれ角ψ１の６個のロータセグメント（１４ａ〜１４ｆ）を備えており、第２混練翼部１５は、捩じれ角ψ２の５個のロータセグメント（１５ａ〜１５ｅ）を備えている。このように、混練翼部として、強い剪断作用を発揮し得るロータセグメントを用いることで、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物であっても、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現することができる。
【００２２】
ここで、捩じれ角とは、スクリューセット５の周方向に沿いながら軸方向に進行するように形成された螺旋翼の頂部における螺旋方向に向かう接線と軸方向とが、軸に平行な面に投射されてなす角である。そして、第１混練翼部１４のロータセグメント（１４ａ〜１４ｆ）に形成された捩じれ角ψ１と、第２混練翼部１５のロータセグメント（１５ａ〜１５ｅ）に形成された捩じれ角ψ２とは、異なるように設けられている。
【００２３】
図１に示す混練装置１では、捩じれ角ψ２が、捩じれ角ψ１よりも小さくなるように形成された例が示されている。このように、下流側に組み込まれているロータセグメントに形成される捩じれ角ψ２を小さく設定することで、下流側における混練対象物の排出を促す作用を発揮している。また、上流側に組み込まれているロータセグメントに形成される捩じれ角を大きく設定することで、上流側において、混練対象物が充満し易くなるようにし、効率よく混練が行われるようにしている。
【００２４】
なお、連続混練中は、上流側では温度が低く粘度も高いが、下流側では混練時の発熱により温度も高く、更に混練も進むため粘度が低くなっている。この場合、上流側の第１混練翼部１４の捩じれ角ψ１を大きくし、下流側の第２混練翼部１５の捩じれ角ψ２を小さくすることで、混練中の粘度に応じ、偏荷重が生じにくい構成とすることができる。
【００２５】
ちなみに、捩じれ角ψ１、ψ２ともに、４５°以下に形成されていることが好ましい。４５°以下とすることで、混練部１１内における混練対象物の充満率を適切な水準まで高め、必要な剪断力が加わりやすくしている。
【００２６】
ここで、図５に、１つのロータセグメントＲ（例えば、ロータセグメント１４ａ）の概略図を示す。本図に示すように、ロータセグメントＲには、軸孔１８が形成されており、この軸孔１８にスクリューセット５の軸が嵌挿されることでスクリューセット５に組み込まれる。そして、２翼の螺旋翼の頂部１９には、高位チップ部１９ａと低位チップ部１９ｂとが、軸方向に区分されて交互に形成されている。
【００２７】
この低位チップ部１９ｂでは、高位チップ部１９ａに比して、軸心から頂部１９までの距離が短くなるように形成されている。そして、軸方向同位置における２条の螺旋翼の一方の頂部１９に高位チップ部１９ａが形成されているときには、他方の螺旋翼の頂部１９には、低位チップ部１９が形成されている。この構成により、チャンバ内壁６ａとロータセグメントＲとの間に、後述するように広いチップクリアランスと狭いチップクリアランスとが交互に出現するように形成されることになる。
【００２８】
上記説明した各ロータセグメントＲが、軸方向に組み合わされることで、図１に示すように、第１混練翼部１４および第２混練翼部１５が構成されている。なお、各ロータセグメント（１４ａ、１４ｂ、・・・）は、それぞれ軸方向に螺旋翼が螺旋方向に連続して連なるように組み合わされている。とくに、第２混練翼部１５において、この様子がよく図示されている。
【００２９】
また、図３は、Ｂ−Ｂ'線矢視断面図であるが、２軸のスクリューセット５にそれぞれ設けられるロータセグメント１４ａは（１４ｂ〜１４ｆも同様）、スクリューセグメント１３と同様、同方向に噛合して回転するようになっている（回転方向を図中矢印で示す）。そして、各ロータセグメント１４ａには、２翼の螺旋翼が形成されており、先述したように、一方の螺旋翼の頂部には、高位チップ部１９ａが、他方の螺旋翼の頂部には、低位チップ部１９ｂが形成されている。
【００３０】
そして、高位チップ部１９ａとチャンバ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス２０ａの大きさは、互いに接近して相対的に狭くなっている。一方、低位チップ部１９ｂとチャンバ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス２０ｂの大きさは、相対的に広くなっている。即ち、１の螺旋翼とチャンバ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス２０ａについては、他の螺旋翼とチャンバ内壁６ａとの間に形成されるチップクリアランス２０ｂよりも狭くなるように形成している。
【００３１】
このように形成することで、常に高位チップ部１９ａ側で混練対象物を介して安定してチャンバ６内にスクリューセット５が支持されることになる。よって、連続してロータセグメントを組み込んだ場合であっても、混練中に、スクリュー軸が大きく撓んだり、軸の中心がずれることが防止できる。これにより、ロータセグメントの偏摩耗や破損が防止できる。
【００３２】
そして、一方の螺旋翼に形成される高位チップ部１９ａとチャンバ内壁６ａとで狭いチップクリアランス２０ａが形成されていることで、混練対象物がチャンバ内壁６ａに付着することを防止できる。すなわち、チャンバ内壁６ａに付着する混練対象物が高位チップ部１９ａで掻き取られるため、混練対象物の剥離性が良好になる。これにより、バレル７内への混練対象物の滞留を防ぐことができる。
【００３３】
また、一方の螺旋翼に高位チップ部１９ａを形成し、他方の螺旋翼に低位チップ部１９ｂを形成することで、狭いチップクリアランス２０ａと広いチップクリアランス２０ｂとが、交互に出現するようになっている。これにより、狭いチップクリアランス２０ａとその側方に形成される楔状空間２０ｃでは、混練対象物に強い剪断力を加えることができる。そして、広いチップクリアランス２０ａでは、混練対象物の通過を促すことが可能になる。したがって、容易に均等に混練対象物に剪断作用を加えることができ、混練対象物を送りながら、且つ十分な混練を行うことができる。なお、この構成によると、チャンバ６内での混練対象物の偏在が生じにくいため、スクリューセット５に加わる機械的負荷を低減できる。
【００３４】
また、図４にＣ−Ｃ'線矢視断面図を示すが、図３で説明した第１混練部１１ａのロータセグメント（１４ａ〜１４ｆ）と同様に、本図に示されるロータセグメント１５ａにも（１５ｂ〜１５ｅも同様）、高位チップ部１９ａと低位チップ部１９ｂとが形成されている。そして、この高位チップ部１９ａとチャンバ内壁６ａとの間に狭いチップクリアランス２０ａが、低位チップ部１９ｂとチャンバ内壁６ａとの間に広いチップクリアランス２０ｂが、形成されている。これらの作用については、定性的には、第１混練部１１ａの場合と同様である。しかし、第２混練部１１ｂの場合は、広いチップクリアランス２０ｂが、第１混練部１１ａの場合に比して、狭くなるように形成されている。
【００３５】
すなわち、混練対象物の押出し方向上流側に位置する第１混練部１１ａに形成される広いチップクリアランス２０ｂよりも、下流側に位置する第２混練部１１ｂに形成される広いチップクリアランス２０ｂの方が、狭くなるように形成されている。連続混練中は、前述したように、上流側では温度が低く粘度も高いが、下流側では混練時の発熱により温度も高く、更に混練も進むため粘度が低くなっている。この場合、混練中における混練対象物の粘度の変化に応じたチップクリアランスに設定することができれば、適切な剪断力を付与することができる。したがって、この混練装置１のように、チップクリアランス２０ｂを押出し方向上流側から下流側に向かって狭くなるように形成することにより、連続混練中の状態変化に応じた適切なチップクリアランスを付与でき、高い混練効率を実現することができる。
【００３６】
なお、第２混練部１１ｂの下流側の部分のスクリューセット５には、スクリューセグメント１６が組み込まれている。混練部１１を経て混練された混練物は、スクリューセグメント１６の回転とともに、スクリュー部１０ｂの先端２ａから排出される。
【００３７】
以上説明したように、２軸混練押出機２が構成され、供給口８から供給された混練対象物は、２軸混練押出機２内で混練され、所望の粘度及び分散度に調整された後、排出される。そして、先述したように、この２軸混練押出機２の一端側に設けられた供給口８へのゴムの供給は、供給口８の上方に設けられたゴム供給装置３によって行われる。
【００３８】
このゴム供給装置３は、シート状の混練対象物を定量的に２軸混練押出機２に供給する装置であり、フィーダーロール２１と、カッターロール２２とを備えている。
【００３９】
フィーダーロール２１は、互いに逆方向に回転する一対のロールで、シート状の混練対象物をロール間に挟んで送るものであり、図示しない駆動装置によって可変速に回転駆動され、ゴムシート供給速度（単位時間当たりの供給量）を調整できるようになっている。
【００４０】
また、カッターロール２２は、フィーダーロール２１の下方に配設され、ゴムシートを挟んで互いに逆方向に回転する一対のロールであり、ロール外周の所定箇所には、カッター刃２２ａが備えられている。このカッター刃２２ａにより、カッターロール２２が回転するごとにゴムシートに予め切り目が入れられ、ゴムシートが２軸混練押出機２のスクリューセグメント１３により引き込まれても、切れ目部分で切断され、定量的に２軸混練押出機２に混練対象物が供給されることになる。
【００４１】
以上が、実施例１に係る混練装置１の構成である。つぎに、図１に基づいて、その作動形態について説明する。まず、カーボンブラックなどの充填剤や添加剤等の各種配合剤が添加され、シート状に成形された混練対象物が、ゴム供給装置３によって、供給口８から２軸混練押出機２のチャンバ６内へと供給される。このシート状の混練対象物は、フィーダーロール２１、カッターロール２２によりにより定量的にチャンバ６内に供給される。
【００４２】
このとき、チャンバ６内では、一対のスクリューセット５が図示しない駆動部によって同方向に噛合して回転している（図２〜４参照）。そして、チャンバ６内に供給された混練対象物は、スクリューセグメント１３に設けられる２翼の螺旋翼により、第１混練部１１ａへと押出される。
【００４３】
第１混練部１１ａでは、押出されてきた混練対象物が、第１混練翼部１４とチャンバ内壁６ａとの間に滞留するように充満していき、充満しながら、チップクリアランス（２０ａ、２０ｂ）で、流動するとともに剪断力を与えられて混合および分散されるように混練される。
【００４４】
このとき、前述したように、高位チップ部１９ａとチャンバ内壁６ａとの間に形成される狭い楔状空間および狭いチップクリアランス２０ａでは、混練対象物に強い剪断力が加えられて粘度低下が促進される。そして、低位チップ部１９ｂとチャンバ内壁６ａとの間に形成される広いチップクリアランス２０ｂでは、混練対象物の高剪断域の通過による均等な剪断の付加が促されることになる。
【００４５】
第１混練部１１ａで混練された混練対象物は、そのまま第２混練部１１ｂへと押出される。このとき、第２混練部１１ｂまで到達した混練対象物は、前述した発熱等の影響により粘度が低下している。しかし、第２混練部１１ｂの広いチップクリアランス２０ｂは、第１混練部１１ａの広いチップクリアランス２０ｂより狭くなるように形成されているため、混練対象物に対して十分な剪断力を付与することができる。したがって、２軸混練押出機２として、高い混練効率を実現できる。
【００４６】
最後に、第２混練部１１ｂで混練された混練物は、スクリュー部１０ｂを押出されて、先端２ａから排出される。以上が、実施例１に係る混練装置１の説明である。
【００４７】
（実施例２）
つぎに、実施例２に係るゴム系組成物の混練装置５０を説明する。図６に、混練装置５０の模式図を示す。混練装置５０は、２軸混練押出機５１と、ゴム供給装置５２とを有しており、図６においては、２軸混練押出機５１が備えるバレル５３とスクリューセット５４とが別々に図示されている。なお、スクリューセット５４は、実施例１の場合と同様に、一対の同方向回転噛合型として備えられている。また、バレル５３には、供給口５３ａが設けられている。
【００４８】
混練装置５０は、実施例１に係る混練装置１とほぼ同様であるが、スクリューセット５４の第１混練翼部５６と第２混練翼部５８ｓとの間にスクリューセグメント５７が組み込まれている点が異なる。すなわち、スクリューセット５４には、第１スクリューセグメント５５、第１混練翼部５６、第２スクリューセグメント５７、第２混練翼部５８、第３スクリューセグメント５９が、この順で組み込まれている。
【００４９】
そして、第２スクリューセグメント５７に対応する部分のバレル５３には、開口部５３ｂが設けられており、この開口部５３ｂを通じてバレル５３内の状態を覗くことができるようになっている。これにより、第１混練翼部５６とその対応する部分のバレルとで形成される第１混練部６０での混練後の状態の混練対象物を観察したり、またサンプリングしたりでき、その混練状態を判定することができる。したがって、この判定結果に応じて、第２混練翼部に組み込むセグメントを適切な構成とすることができる。
【００５０】
なお、第１混練翼部５６と第２混練翼部５８とについては、実施例１の場合と同様に、複数の２翼ロータセグメントにより構成されている。そして、第１混練翼部５６および第２混練翼部５８とチャンバ内壁（図示せず）との間に形成されるチップクリアランスの構成および捩じれ角の構成についても、配設されるセグメントの個数が異なる点を除いて実施例１と同様である。
【００５１】
（実施例３）
最後に、実施例３に係る実施例３に係るゴム系組成物の混練装置８０を説明する。図７に、混練装置８０の模式図を示す。混練装置８０は、２軸混練押出機８１と、ゴム供給装置８２とを有しており、図６においては、２軸混練押出機８１が備えるバレル８３とスクリューセット８４とが別々に図示されている。なお、スクリューセット８４は、実施例１の場合と同様に、一対の同方向回転噛合型として備えられている。また、バレル８３には、供給口８３ａが設けられている。
【００５２】
２軸混練押出機８１は、実施例１の場合と異なり、第１〜第３の混練部（８５、８６、８７）の３つのゾーンを備えており、それぞれに、スクリューセット８４における第１〜第３混練翼部（８８、８９、９０）が対応している。これらの各混練翼部（８８〜９０）は、２翼のロータセグメントが複数組み込まれることで構成されている。また、第１混練部８５および第２混練部８６の下流側終端には、それぞれ混練物の排出口９１、９２が設けられている。なお、スクリューセット８４には、上流側にのみ、スクリューセグメント９４が設けられている。
【００５３】
バレル８３に設けられる排出口（９１、９２）は、排出口として使用されない場合は、図示しない閉塞部材で閉塞されるようになっている。そして、排出口として使用される場合は、該当する排出口のみ閉塞部材を取り外し、そこから混練物の排出を行う。なお、排出口９１及び９２のいずれにも閉塞部材が取り付けられている場合は、混練物は、バレル８３の押出し下流側の先端８３ａから排出されることになる。
【００５４】
上記構成により、混練対象物の種類に応じて、あるいは、混合されている各種配合剤の分散度や粘度低下幅の調整したい水準に応じて、混練物を排出する位置を選択することができる。すなわち、低粘性の混練対象物の混練を行う場合や、調整したい粘度低下幅や配合剤分散度が小さい場合は、排出口９１を選択すればよい。この場合、第１混練部８５だけで混練が行われることになるので、混練部の長さは短くなり、所望の混練状態の混練物が得られる。また、高粘性の混練対象物の混練を行う場合や、調整したい粘度低下幅や配合剤分散度が大きい場合は、排出口９２、乃至は先端８３ａから混練物を排出させるようにすればよい。この場合、第１及び第２混練部、乃至は第１〜第３混練部を使用して混練が行われることになるので、混練部の長さは長くなり、所望の混練状態の混練物が得られる。
【００５５】
上記のように、押出し下流側にかけて、バレル８３に複数の排出口を設けることで、連続混練可能な混練対象物の種類を拡大し、さらに、広範囲に亘る粘度調整や配合剤分散度の調整を行うことが可能となる。また、これによると、閉塞部材の着脱を行うだけで広範囲に亘る粘度調整が容易に実現できるため、スクリューセットに組み込まれる各種セグメントを組替えるという相当な手間と時間を要する作業が削減される。
【００５６】
また、各混練翼部（８８〜９０）においては、前述したように、それぞれ複数の２翼ロータセグメント（８８ａ、８８ｂなど）が組み込まれている。各混練翼部（８８〜９０）に組み込まれる各ロータセグメントは、実施例１において、図５等を用いて説明した例と同様に、高位チップ部９３ａと低位チップ部９３ｂを備えている。そして、実施例１と同様に、高位チップ部９３ａとバレル８３内のチャンバ内壁（図示せず）との間には狭いチップクリアランス（図示せず）が形成され、低位チップ部９３ｂとチャンバ内壁との間には広いチップクリアランス（図示せず）が形成される。
【００５７】
２軸混練押出機８１においては、広いチップクリアランスと狭いチップクリアランスとが、交互に出現するように構成されている。そして、混練部（８５〜８７）ごとに、上流側から下流側にかけて広いチップクリアランスの大きさが狭くなるようにロータセグメントが組み込まれている。また、各混練部における広いチップクリアランスの大きさについても、上流側から下流側にかけて狭くなるように形成されている。即ち、各混練部においては、広いチップクリアランスは、下流側にかけて狭くなるように形成されており、且つ、混練部同士を比べたときも、広いチップクリアランスの大きさは、下流側に位置する混練部の方が狭くなるように構成されている。このように構成することで、実施例１の場合と同様に、連続混練中の混練対象物の粘度の変化に応じた適切な混練条件を設定することが可能になる。
【００５８】
また、各ロータセグメントに形成される捩じれ角についても、混練部ごとに、上流側では大きく、下流側では小さくなるように設定されている。即ち、例えば第１混練翼部８８の捩じれ角（ψ１〜３）においては、ψ１＞ψ２＞ψ３の関係が成り立っている。このような構成とすることで、各混練部の上流側では、混練対象物の充満度を高めて高い剪断力を付与される。そして、下流側では、混練対象物の排出作用も促進され、速やかに混練対象物が押出されていくことになる。なお、各排出口（９１、９２）が設けられる部分に対応する位置のロータセグメントについては、捩じれ角が小さく設定されることで、排出口（９１、９２）からの混練物の排出が促されやすいという作用を奏する。
【００５９】
以上が、実施例１〜３に係る混練装置の説明である。なお、実施の形態は、上述した各実施例に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００６０】
（１）いずれの実施例においても、混練翼部として２翼の螺旋翼を備えるロータセグメントを用いる例を示しているが、３翼の螺旋翼を備えるロータセグメントであっても、同様に本発明を適用し得る。
【００６１】
（２）チップクリアランスおよび捩じれ角の組み合わせについては、本実施形態例に記載したものに限定されず、種々の組み合わせが可能である。例えば、混練対象物の種類や、調整したい粘度低下幅、あるいは調整した配合剤分散度に応じて種々に設定することで、広範囲の粘度範囲の調整を行うことが可能になる。
【００６２】
（３）混練部は、必ずしも本実施形態例に示すように複数のゾーンに分割されているものでなくてもよい。すなわち、長く連続して構成される１つの混練部であってもよい。本発明の混練装置によると、混練部が１つであっても混練対象物を送りながら、且つ十分な混練を行うことが可能なため、スクリューセット全長を有効的に活用することができる。
【００６３】
（４）実施例１及び３では、各混練部同士は、連続して組み合わされており、実施例２では、第１と第２の混練部の間にスクリューセグメントが配設されている例が示されているが、必ずしもこれらの例に限られず、スクリューセグメントを配設する位置は、種々選択し得る。また、ロータセグメントのみでなく、ニーディングディスクも組み合わせてあるものであってもよい。
【００６４】
（５）本実施形態例においては、ゴム供給装置として、一段のフィーダーロールを用いるものを例示しているが、必ずしもこれに限られず、複数段のフィーダーロールを備えるものであってもよい。また、フィーダーロールで供給するものに限られず押出しスクリュータイプ（１軸押出しスクリューや２軸テーパスクリュフィーダなど）や、ギヤポンプなどからなるものであってもよい。そして、供給される混練対象物の形態としても、シート状に限らず、リボン状や塊状、粉末状など連続的に混練対象物を供給可能であれば、種々のものであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
第１の発明によると、前記チャンバ内壁との間に形成される楔状空間およびチップクリアランスで剪断を加えることにより、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物であっても、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現することができる。そして、通常、混練の進展とともに、剪断による粘度の低下や、発熱で高温になることによる粘度の低下が生じるが、チップクリアランスを混練対象物の押出し方向上流側から下流側に向かって狭くなるように形成することにより、連続混練中の混練対象物の粘度の変化に応じた適切な剪断力が付与できるチップクリアランスに設定することができる。すなわち、混練中の混練対象物の状態変化に応じた適切な混練条件を設定することを可能にし、優れた混練効率を実現できる連続式の混練装置を得ることができる。
【００６６】
第２の発明によると、ロータセグメントを用いることで、高粘性のゴムあるいはゴム系組成物に対して、粘度および配合剤分散度の調整が可能な連続混練処理を実現することができ、且つ高い混練効率を実現できる。そして、１の螺旋翼で形成されるチップクリアランスを、他の螺旋翼で形成されるチップクリアランスよりも狭くなるように形成することで、連続してロータセグメントを組み込んだ場合であっても、混練中に、スクリュー軸が大きく撓んだり、軸の中心がずれることが防止でき、ロータセグメントの偏摩耗や破損が防止できる。また、狭いチップクリアランスを形成する１の螺旋翼は、混練対象物がチャンバ内壁に付着することを防止して、混練物の冷却を促進して混練対象物の温度上昇を抑制できるとともに、バレル内への混練対象物の滞留が生じにくいという効果を奏する。
【００６７】
第３の発明によると、各ゾーンの混練翼部を構成するセグメントを種々選択することで、混練中の混練対象物の状態変化に細かく対応した混練条件を設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態例にかかるゴム系組成物の混練装置の側面からみた断面模式図を示している。
【図２】図１のＡ−Ａ'線矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ'線矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ'線矢視断面図である。
【図５】本実施形態例に係るゴム系組成物の混練装置における１つのロータセグメントを示す概略図である。
【図６】変形例に係るゴム系組成物の混練装置の模式図である。
【図７】他の変形例に係るゴム系組成物の混練装置の模式図である。
【符号の説明】
１  混練装置
２  ２軸混練押出機
３  ゴム供給装置
５  スクリューセット
６  チャンバ
６ａ  チャンバ内壁
７  バレル
８  供給口
１１  混練部
１１ａ  第１混練部
１１ｂ  第２混練部
１４  第１混練翼部
１４ａ〜ｆ  ロータセグメント
１５  第２混練翼部
１５ａ〜ｅ  ロータセグメント
２０ａ  狭いチップクリアランス
２０ｂ  広いチップクリアランス
５０  混練装置
８０  混練装置
【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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