(57)【要約】  ２ロールミルの自動操作のための方法及び構成が提供される。また、２ロールミルの連続又は半連続操作のための方法も提供される。
2016506881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのロールの第一のロールに沿って互いに軸方向に間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルを通したエラストマー複合材の処理の連続方法であって、
インプット領域で２ロールミルにエラストマー複合材の不連続片を受け入れること、
Ａ）ロールミル上のエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）エラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、
受け入れるのと同時に、第一のミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、吐出の間に、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材は連続的に取り出される、方法。
【請求項２】
２つのロールの第一のロールに沿って互いに軸方向に間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルを通したエラストマー複合材の処理の連続方法であって、
インプット領域で２ロールミルにエラストマー複合材の不連続片を受け入れること、
Ａ）ロールミル上のエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）エラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、
第一のミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材の少なくとも９０％は合着したストリップとして連続的に取り出される、方法。
【請求項３】
前記ロールミルは２つのロールの上方に配置されたバンクガードをさらに含み、該方法は、受け入れ及び吐出の間に、ニップギャップの上方にバンク形成されたエラストマー複合材の一部分をロールミルのアウトプット領域へと選択的に受け入れるように２ロールミルのバンクガードの位置構成を選択することをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記既定の軸方向位置は第一のロールの軸に対してアウトプットストリップを二分割する平面を画定し、ここで、前記バンクガードは前記既定の軸方向位置よりもインプット領域に近い既定の距離に配置され、そして前記既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜９０％である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記バンクガードはニップギャップに向けて延在しておりかつニップギャップの上方に配置された低部縁を有する突出部分を含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記２ロールミルは、２ロールミルの中心平面から２ロールミルの接平面までの距離により規定される垂直寸法ｖを有するニップを有し、該ニップは中心平面上のロール間の距離により規定される第一の水平寸法ｈ及び接平面上の第一のロールと第二のロールとの距離により規定される第二の水平寸法をさらに有し、ここで、前記バンクガードは第一及び第二の凹型縁を含み、これらの縁はその間で突出部分を画定しており、該突出部分は縁を有し、ここで、第一及び第二の凹型縁は、第一の凹型縁がニップ内に配置された第一のロールの表面の部分から約３ｈ〜約５ｈで配置され、そして第二の凹型縁がニップ内に配置された第二のロールの表面の部分から約３〜約１５ｍｍの距離で配置されるように構成されており、ここで、前記突出部分は中心平面に向かってニップ中に延在しており、中心平面と、バンクガードを越えた突出部分の縁との間にあるエラストマー複合材の少なくとも一部分を前進させることができる、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記突出部分は第一の凹型縁に隣接している切取縁をさらに含み、ここで、該切取縁と第一の凹型縁との間の境界は第一のロールの軸に関して中心平面とある角度を画定しており、該角度は約６０°〜約９０°である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
受け入れ及び吐出を同時に行う、請求項２記載の方法。
【請求項９】
吐出の間に、バンドに対する切り込みは軸成分の少なくとも２倍の長さである接線成分を有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１０】
前記第一のロールの軸に対して垂直な方向でアウトプット領域においてバンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、
間隔を開けたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作り、そしてアウトプットストリップを開始すること、
前記スターターブレードから既定の距離に配置されたコンベヤに前記アウトプットストリップを向けること、及び、
前記バンドから離れてエラストマー複合材をアウトプットストリップにより連続的に輸送することをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１１】
２つの平行の切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記バンドからアウトプット領域にエラストマー複合材のストリップを向けることをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１３】
エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の上流にあるバンドの一部分から向けられる、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の下流にあるバンドの一部分から向けられる、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
受け入れは約２００ｋｇ／ｈｒ〜約２０００ｋｇ／ｈｒの速度で行う、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１６】
受け入れ及び吐出は停止せずに少なくとも３０分間行う、請求項１又は２又は８記載の方法。
【請求項１７】
ロールの少なくとも１つの表面速度は少なくとも４０ｍ／分である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１８】
ロールの少なくとも１つの表面速度は約４５ｍ／分〜約７０ｍ／分である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１９】
２ロールミル上のエラストマー複合材に約３００ｋＪ／ｋｇ〜約９００ｋＪ／ｋｇのエネルギーを与えることをさらに含む、請求項１又は２記載の方法。
【請求項２０】
２ロールミルを通したエラストマー複合材の調製方法であって、
エラストマーラテックスを含む第一の流体を、粒状フィラーを含む第二の流体と組み合わせること、
エラストマーラテックスを凝集させ、それにより、マスターバッチ団粒物を形成すること、
マスターバッチ団粒物の水含有分を約０．５質量％〜約３質量％湿分とし、それにより、乾燥したエラストマー複合材を生成すること、
乾燥したエラストマー複合材の不連続片を、２つのロールのうちの第一のロールに沿って軸方向に互いに間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルに、インプット領域で受け入れること、
Ａ）ロールミル上の乾燥したエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）乾燥したエラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、
受け入れるのと同時に、２ロールミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、吐出の間に、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材は連続的に取り出される、方法。
【請求項２１】
２ロールミルを通したエラストマー複合材の調製方法であって、
エラストマーラテックスを含む第一の流体を、粒状フィラーを含む第二の流体と組み合わせること、
エラストマーラテックスを凝集させ、それにより、マスターバッチ団粒物を形成すること、
マスターバッチ団粒物の水含有分を約０．５質量％〜約３質量％湿分とし、それにより、乾燥したエラストマー複合材を生成すること、
乾燥したエラストマー複合材の不連続片を、２つのロールのうちの第一のロールに沿って軸方向に互いに間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルに、インプット領域で受け入れること、
Ａ）ロールミル上の乾燥したエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）乾燥したエラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、
２ロールミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材の少なくとも９０％は合着したストリップとして連続的に取り出される、方法。
【請求項２２】
組み合わせて凝集させる工程は、
Ａ）エラストマーラテックスを含む第一の流体の連続流を、凝集反応器の混合ゾーンにフィードすること、
Ｂ）粒状フィラーを含む第二の流体の連続流を加圧下に凝集反応器の混合ゾーンにフィードして、前記エラストマーラテックスとともに混合物を形成すること、ここで、前記粒状フィラーはエラストマーラテックスを凝集させるのに有効であり、混合ゾーン内の第一の流体及び第二の流体のフィード供給は凝集反応器中で粒状フィラーを含むエラストマーラテックスを実質的に完全に凝集させ、マスターバッチ団粒物を形成するのに十分にエネルギーがある、及び、
Ｃ）凝集反応器からマスターバッチ団粒物の実質的に連続流を吐出することを含む、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
乾燥させる工程は、
マスターバッチ団粒物を水含有分約１質量％〜約２０質量％とし、それにより、脱水された凝集物を形成すること、
脱水された凝集物を連続コンパウンダーのフィードポートにフィードすること、
ロータの制御操作により連続コンパウンダーの処理チャンバーを通して、脱水された凝集物を処理すること、及び、
連続コンパウンダーの吐出オリフィスから、得られた乾燥したエラストマー複合材を吐出することを含む、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２４】
ニップギャップの上方にバンク形成されたエラストマー複合材の一部分をアウトプット領域に選択的に受け入れるように、２ロールミルのバンクガードの位置構成を選択することをさらに含む、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２５】
前記既定の軸方向位置は第一のロールの軸に対してアウトプットストリップを二分割する平面を画定し、ここで、バンクガードは前記既定の軸方向位置よりもインプット領域に近い既定の距離に配置されており、ここで、前記既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
受け入れ及び吐出を同時に行う、請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
吐出の間に、バンドに対する切り込みは軸成分の少なくとも２倍の長さである接線成分を有する、請求項２０、２１又は２６記載の方法。
【請求項２８】
前記バンドからアウトプット領域にエラストマー複合材のストリップを向けることをさらに含む、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２９】
エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の上流にあるバンドの一部分から向けられる、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の下流にあるバンドの一部分から向けられる、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
受け入れは約２００ｋｇ／ｈｒ〜約２０００ｋｇ／ｈｒの速度で行う、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項３２】
受け入れ及び吐出は停止せずに少なくとも３０分間行う、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項３３】
ロールの少なくとも１つの表面速度は少なくとも４０ｍ／分である、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項３４】
ロールの少なくとも１つの表面速度は約４５ｍ／分〜約７０ｍ／分である、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項３５】
２ロールミル上のエラストマー複合材に約３００ｋＪ／ｋｇ〜約９００ｋＪ／ｋｇのエネルギーを与えることをさらに含む、請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項３６】
粘弾性材料を処理するための２ロールミルであって、該２ロールミルは第一及び第二の平行なロールを含み、その間にニップを有し、該ニップは２ロールミルの中心平面から２ロールミルの接平面までの距離により規定される垂直寸法ｖを有し、該ニップは中心平面上のロール間の距離により規定される第一の水平寸法ｈ及び接平面上の第一のロールと第二のロールとの距離により規定される第二の水平寸法をさらに有する２ロールミルにおいて、
前記２ロールミルはバンクガードをさらに含み、該バンクガードは第一及び第二の凹型縁を有し、これらの縁はその間で突出部分を画定しており、該突出部分は縁を有し、ここで、第一及び第二の凹型縁は、第一の凹型縁がニップ内に配置された第一のロールの表面の部分から約３ｈ〜約５ｈで配置され、そして第二の凹型縁がニップ内に配置された第二のロールの表面の部分から約３〜約１５ｍｍの距離で配置されるように構成されており、ここで、前記突出部分は中心平面に向かってニップ中に延在しており、ロールミルの操作の間に、中心平面と、バンクガードを越えた突出部分の縁との間にある粘弾性材料を前進させることを特徴とする、２ロールミル。
【請求項３７】
前記２ロールミルは第一のロールの近傍に配置され、そして２ロールミルの操作の間に、第一のロール上に配置された粘弾性材料のアウトプットストリップを切断するように構成された２つのナイフをさらに含み、ここで、バンクガードは２つのナイフの間の中ほどに配置された２ロールミルの環状面から既定の距離で軸方向に間隔を開けており、ここで、該既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である、請求項３６記載の２ロールミル。
【請求項３８】
前記突出部分は第一の凹型縁に隣接している切取縁をさらに含み、ここで、切取縁と第一の凹型縁との間の境界は第二のロールの軸に関して中心平面とある角度を画定しており、該角度は約６０°〜約９０°である、請求項３６記載の２ロールミル。
【請求項３９】
２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上に配置された弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始するための装置であって、
スターターブレード、
前記スターターブレードを前進及び後退させるアクチュエータ、及び、
エラストマー材料のストリップを受け入れそして第一のロールから弾性材料を分離するためのコンベヤを含む、装置。
【請求項４０】
スターターブレードの方向に対して直交方向に配置され、そしてストリップの幅を画定する間隔を開けた第一のナイフ及び第二のナイフ、及び、前記スターターブレードとは独立に前記第一のナイフ及び第二のナイフを前進及び後退させるナイフアクチュエータをさらに含む、請求項３９記載の装置。
【請求項４１】
前記スターターブレードと前記コンベヤとの間の距離は調節可能である、請求項３９記載の装置。
【請求項４２】
前記スターターブレードと前記コンベヤとの間の角度は調節可能である、請求項３９記載の装置。
【請求項４３】
前記第一のロールの表面に対する前記スターターブレードの向きは調節可能である、請求項３９記載の装置。
【請求項４４】
インプット領域でストリップを受け入れるコンベヤのアウトプット端に配置されたストリップ出口ガイドをさらに含む、請求項３９記載の装置。
【請求項４５】
２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上で弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始する方法であって、
バンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、
２つの間隔の開いたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作りそしてストリップを開始すること、
弾性材料のストリップをスターターブレードから既定の距離で配置されたコンベヤに向けること、及び、
バンドから離れてストリップにより弾性材料を連続的に輸送することを含む、方法。
【請求項４６】
２つの平行な切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含み、該ナイフはスターターブレードに機械的に連結されている、請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
連続的に輸送している間に、第一のロールの表面から既定の距離でスターターブレードを動作させることをさらに含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
前記既定の距離はストリップの厚さよりも大きい、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記コンベヤに対するスターターブレードの角度を調節することをさらに含む、請求項４５記載の方法。
【請求項５０】
前記コンベヤからのスターターブレードの距離を調節することをさらに含む、請求項４５記載の方法。
【請求項５１】
前記第一のロールの表面に対するスターターブレードの角度を調節することをさらに含む、請求項４５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロールミル上でのエラストマー複合材の処理方法及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オープンミルとしばしば呼ばれる水平２ロールミルはポリマーベースの材料を混錬するのにゴム及びプラスチック産業において一般に使用されている。一般に、ミルは単一の水平面に又はそれに近い状態で配置されている２つの円筒形ロールを含む。ロールは中空であり、そして加熱又は冷却されてよい。２つのロールは同一のサイズである必要はなく、同一又は異なる速度で回転されうる。
【０００３】
エラストマー複合材などの粘性材料の処理において、ミル上で加工される材料はロールに適切に付着しないことがある。このような場合には、作業者はロールの下に到達し、材料の端部を掴み、そしてそれをロールの表面に戻し、２つのロールの間のニップまで全体にわたって戻さなければならない。ミルを操作している際に、２つのロールの間の表面速度の差異は一方のロール上に材料を集中させ、ここで、もう一方のロールによりその材料が混錬される。あるゴムは、スタートアップ時などに「裏面」ロールに集まることがあり、そのとき、作業者は「裏面」ロールから材料を切断し、そして切断された材料の端部を正面ロール上にフィードしなければならない。
【０００４】
通常混錬手順でも、材料を切断し、そしてロール上に又はロール間のニップに再フィードすることが必要な場合がある。例えば、エラストマー複合材が配合されるときに、材料を切断して、バンド形成された材料の一部をバンドから離れさせ、ロールから剥離させることができる。材料をどのように切断するかにより、材料自体が捕捉され、ニップにフィードされることができ、又は、作業者はストリップの端部をニップ中にフィードしなければならないことがある。この作業は新しい材料をミルに添加し、ニップ上に溜まった材料と、ロール上にバンド形成された材料との交換を促進する。このニップ中の材料の再フィードは十分なレベルの混錬を確保するものと考えられる（例えば、"Safe Use of the Horizontal Two Roll Mill", New Zealand Department of Labour, 1984を参照されたい。 www.osh.dol.govt.nz/order/catalogue/tworollmill.shtmlで入手可能)。
【０００５】
より高い生産速度を達成するために、より高い表面速度でロールミルを操作することが望ましい。しかしながら、人間の作業者が必要であることが最大安全ロール表面速度を低減する。さらに、より低い速度であっても、ロールミルの作業を自動化することが望ましいことがある。しかしながら、ロールミルは処理される材料の手動操作なしに作業するように構成されなければならない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は材料の手動操作なしのロールミルの操作を容易にし、ロール上にバンド形成された材料を手動切断するのを減らし又は不要にし、新たな材料をミル上に配置するのを可能にする。これを達成するために、ロールミルにフィードされる材料が均一なバンドを即座に形成する典型的な配合操作とは対照的に、ロールミルのインプット領域でのバンドにボイドを有することが必要であることが発見された。材料は一端でミルにフィードされ、作業者によって送られることなく、ミルに沿って吐出端へと移動することができる。この材料はロールミルのインプット領域での小塊の不連続な状態から、ロールミルのアウトプット端から引き抜かれる滑らかな連続のストリップへと加工される。このプロセスはロールミル操作に典型的な表面速度で操作されても、又は、一層高い表面速度で操作されてもよい。
【０００７】
１つの実施形態において、２つのロールの第一のロールに沿って互いに軸方向に間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルを通したエラストマー複合材の処理の連続方法は、インプット領域で２ロールミルにエラストマー複合材の不連続片を受け入れること、Ａ）ロールミル上のエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）エラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、受け入れるのと同時に、第一のミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、吐出の間に、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材は連続的に取り出される。
【０００８】
別の実施形態において、２つのロールの第一のロールに沿って互いに軸方向に間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルを通したエラストマー複合材の処理の連続方法は、インプット領域で２ロールミルにエラストマー複合材の不連続片を受け入れること、Ａ）ロールミル上のエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）エラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、第一のミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材の少なくとも９０％は合着したストリップとして連続的に取り出される。
【０００９】
これらの実施形態のいずれかにおいても、ロールミルは２つのロールの上方に配置されたバンクガードをさらに含むことができ、その方法は、受け入れ及び吐出の間に、ニップギャップの上方にバンク形成されたエラストマー複合材の一部分をロールミルのアウトプット領域へと選択的に受け入れるように２ロールミルのバンクガードの位置構成を選択することをさらに含む。既定の軸方向位置は第一のロールの軸に対してアウトプットストリップを二分割する平面を画定することができ、ここで、バンクガードは既定の軸方向位置よりもインプット領域に近い既定の距離に配置され、既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である。バンクガードはニップギャップに向けて延在しておりかつニップギャップの上方に配置された低部縁を有する突出部分を含むことができる。
【００１０】
これらの実施形態のいずれにおいても、２ロールミルは、２ロールミルの中心平面から２ロールミルの接平面までの距離により規定される垂直寸法ｖを有するニップを有することができ、該ニップは中心平面上のロール間の距離により規定される第一の水平寸法ｈ及び接平面上の第一のロールと第二のロールとの距離により規定される第二の水平寸法をさらに有することができ、そしてバンクガードは第一及び第二の凹型縁を含むことができ、これらの縁はその間で突出部分を画定しており、該突出部分は縁を有し、ここで、第一及び第二の凹型縁は、第一の凹型縁がニップ内に配置された第一のロールの表面の部分から約３ｈ〜約５ｈで配置され、そして第二の凹型縁がニップ内に配置された第二のロールの表面の部分から約３〜約１５ｍｍの距離で配置されるように構成されており、ここで、突出部分は中心平面に向かってニップ中に延在しており、中心平面と、バンクガードを越えた突出部分の縁との間にあるエラストマー複合材の少なくとも一部分を前進させることができる。突出部分は第一の凹型縁に隣接している切取縁をさらに含むことができ、ここで、切取縁と第一の凹型縁との間の境界は第一のロールの軸に関して中心平面とある角度を画定しており、該角度は約６０°〜約９０°である。
【００１１】
これらの実施形態のいずれにおいても、受け入れ及び吐出は同時に行うことができる。吐出の間に、バンドに対する切り込みは軸成分の少なくとも２倍の長さである接線成分を有する。
【００１２】
上記の実施形態のいずれも、第一のロールの軸に対して垂直な方向でアウトプット領域においてバンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、間隔を開けたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作り、そしてアウトプットストリップを開始すること、スターターブレードから既定の距離に配置されたコンベヤにアウトプットストリップを向けること、及び、バンドから離れてエラストマー複合材をアウトプットストリップにより連続的に輸送することをさらに含むことができる。２つの平行の切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含むことができる。
【００１３】
上記の実施形態のいずれも、該方法はバンドからアウトプット領域にエラストマー複合材のストリップを向けることをさらに含むことができる。エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の上流又は下流のいずれかにあるバンドの一部分から向けられることができる。
【００１４】
上記の実施形態のいずれも、受け入れは約２００ｋｇ／ｈｒ〜約２０００ｋｇ／ｈｒの速度で行うことができ、受け入れ及び吐出は停止せずに少なくとも３０分間行うことができ、ロールの少なくとも１つの表面速度は少なくとも４０ｍ／分であることができ、例えば、約４５ｍ／分〜約７０ｍ／分であり、約３００ｋＪ／ｋｇ〜約９００ｋＪ／ｋｇのエネルギーは２ロールミル上のエラストマー複合材に付与されうる。
【００１５】
別の実施形態において、２ロールミルを通したエラストマー複合材の調製方法は、エラストマーラテックスを含む第一の流体を、粒状フィラーを含む第二の流体と組み合わせること、エラストマーラテックスを凝集させ、それにより、マスターバッチ団粒物を形成すること、マスターバッチ団粒物の水含有分を約０．５質量％〜約３質量％湿分とし、それにより、乾燥したエラストマー複合材を生成すること、乾燥したエラストマー複合材の不連続片を、２つのロールのうちの第一のロールに沿って軸方向に互いに間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルに、インプット領域で受け入れること、Ａ）ロールミル上の乾燥したエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）乾燥したエラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、受け入れるのと同時に、２ロールミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、吐出の間に、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材は連続的に取り出される。
【００１６】
別の実施形態において、２ロールミルを通したエラストマー複合材の調製方法は、エラストマーラテックスを含む第一の流体を、粒状フィラーを含む第二の流体と組み合わせること、エラストマーラテックスを凝集させ、それにより、マスターバッチ団粒物を形成すること、マスターバッチ団粒物の水含有分を約０．５質量％〜約３質量％湿分とし、それにより、乾燥したエラストマー複合材を生成すること、乾燥したエラストマー複合材の不連続片を、２つのロールのうちの第一のロールに沿って軸方向に互いに間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルに、インプット領域で受け入れること、Ａ）ロールミル上の乾燥したエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）乾燥したエラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、２ロールミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材の少なくとも９０％は合着したストリップとして連続的に取り出される。
【００１７】
これらの２つの実施形態のいずれにおいても、組み合わせて凝集させる工程はＡ）エラストマーラテックスを含む第一の流体の連続流を、凝集反応器の混合ゾーンにフィードすること、Ｂ）粒状フィラーを含む第二の流体の連続流を加圧下に凝集反応器の混合ゾーンにフィードして、エラストマーラテックスを含む混合物を形成すること、ここで、粒状フィラーはエラストマーラテックスを凝集させるのに有効であり、混合ゾーン内の第一の流体及び第二の流体のフィード供給は凝集反応器中で粒状フィラーを含むエラストマーラテックスを実質的に完全に凝集させ、マスターバッチ団粒物を形成するのに十分にエネルギーがある、及び、Ｃ）凝集反応器からマスターバッチ団粒物の実質的に連続流を吐出することを含むことができる。
【００１８】
乾燥させるこれらの実施形態のいずれにおいても、乾燥させる工程はマスターバッチ団粒物を水含有分約１質量％〜約２０質量％とし、それにより、脱水された凝集物を形成すること、脱水された凝集物を連続コンパウンダーのフィードポートにフィードすること、ロータの制御操作により連続コンパウンダーの処理チャンバーを通して、脱水された凝集物を処理すること、及び、連続コンパウンダーの吐出オリフィスから、得られた乾燥したエラストマー複合材を吐出することを含むことができる。
【００１９】
上記の実施形態のいずれにおいても、方法はニップギャップの上方にバンク形成されたエラストマー複合材の一部分をアウトプット領域に選択的に受け入れるように、２ロールミルのバンクガードの位置構成を選択することをさらに含むことができる。
【００２０】
既定の軸方向位置は第一のロールの軸に対してアウトプットストリップを二分割する平面を画定することができ、ここで、バンクガードは既定の軸方向位置よりもインプット領域に近い既定の距離に配置されており、ここで、既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である。
【００２１】
これらの実施形態のいずれにおいても、受け入れ及び吐出は同時に行うことができ、及び／又は、吐出の間に、バンドに対する切り込みは軸成分の少なくとも２倍の接線成分を有する。
【００２２】
これらの実施形態のいずれにおいても、方法はバンドからアウトプット領域にエラストマー複合材のストリップを向けることをさらに含むことができる。エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の上流又は下流に配置されたバンドの一部分から向けられることができる。
【００２３】
これらの実施形態のいずれにおいても、受け入れは約２００ｋｇ／ｈｒ〜約２０００ｋｇ／ｈｒの速度で行うことができ、受け入れ及び吐出は停止せずに少なくとも３０分間行うことができ、ロールの少なくとも１つの表面速度は少なくとも４０ｍ／分であることができ、ロールの少なくとも１つの表面速度は約４５ｍ／分〜約７０ｍ／分であることができ、約３００ｋＪ／ｋｇ〜約９００ｋＪ／ｋｇのエネルギーは２ロールミル上のエラストマー複合材に付与されうる。
【００２４】
別の実施形態において、粘弾性材料を処理するための２ロールミルであって、該２ロールミルは第一及び第二の平行なロールを含み、その間にニップを有し、該ニップは２ロールミルの中心平面から２ロールミルの接平面までの距離により規定される垂直寸法ｖを有し、該ニップは中心平面上のロール間の距離により規定される第一の水平寸法ｈ及び接平面上の第一のロールと第二のロールとの距離により規定される第二の水平寸法をさらに有する２ロールミルにおいて、２ロールミルはバンクガードをさらに含み、該バンクガードは第一及び第二の凹型縁を有し、これらの縁はその間で突出部分を画定しており、該突出部分は縁を有し、ここで、第一及び第二の凹型縁は、第一の凹型縁がニップ内に配置された第一のロールの表面の部分から約３ｈ〜約５ｈで配置され、そして第二の凹型縁がニップ内に配置された第二のロールの表面の部分から約３〜約１５ｍｍの距離で配置されるように構成されており、ここで、突出部分は中心平面に向かってニップ中に延在しており、ロールミルの操作の間に、中心平面と、バンクガードを越えた突出部分の縁との間にある粘弾性材料を前進させることができる。
【００２５】
２ロールミルは第一のロールの近傍に配置され、そして２ロールミルの操作の間に、第一のロール上に配置された粘弾性材料のアウトプットストリップを切断するように構成された２つのナイフをさらに含むことができ、ここで、バンクガードは２つのナイフの間の中ほどに配置された２ロールミルの環状面から既定の距離で軸方向に間隔を開けており、ここで、その既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である。代わりに又は追加的に、突出部分は第一の凹型縁に隣接している切取縁をさらに含むことができ、ここで、切取縁と第一の凹型縁との間の境界は第二のロールの軸に関して中心平面とある角度を画定しており、その角度は約６０°〜約９０°である。
【００２６】
別の実施形態において、２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上に配置された弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始するための装置はスターターブレード、スターターブレードを前進及び後退させるアクチュエータ、及び、エラストマー材料のストリップを受け入れそして第一のロールから弾性材料を分離するためのコンベヤを含む。
【００２７】
装置はスターターブレードの方向に対して直交方向に配置され、そしてストリップの幅を画定する間隔を開けた第一のナイフ及び第二のナイフ、及び、スターターブレードとは独立に第一のナイフ及び第二のナイフを前進及び後退させるナイフアクチュエータをさらに含むことができる。
【００２８】
開始のための装置の実施形態のいずれにおいても、スターターブレードとコンベヤとの間の距離及び／又は角度は調節可能であり、第一のロールの表面に対するスターターブレードの向きは調節可能であり、及び／又は、装置はインプット領域でストリップを受け入れるコンベヤのアウトプット端に配置されたストリップ出口ガイドをさらに含むことができる。
【００２９】
別の実施形態において、２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上で弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始する方法はバンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、２つの間隔の開いたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作りそしてストリップを開始すること、弾性材料のストリップをスターターブレードから既定の距離で配置されたコンベヤに向けること、及び、バンドから離れてストリップにより弾性材料を連続的に輸送することを含む。
【００３０】
２つの平行な切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含み、該ナイフはスターターブレードに機械的に連結されている。代わりに又は追加的に、方法は連続的に輸送している間に、第一のロールの表面から既定の距離でスターターブレードを動作させることをさらに含むことができる。既定の距離はストリップの厚さよりも大きくすることができる。
【００３１】
ストリップを開始するための方法の上記の実施形態のいずれにおいても、方法はコンベヤに対するスターターブレードの角度を調節することをさらに含むことができる。
【００３２】
方法は、コンベヤからのスターターブレードの距離、及び／又は、第一のロールの表面に対するスターターブレードの角度を調節することができる。
【００３３】
上記の一般説明及び下記の詳細な説明の両方は例示及び説明を目的とするのみであり、特許請求されるとおりの本発明のさらなる説明を提供することが意図されていることは理解されるべきである。
【００３４】
本発明は幾つかの図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２ロールミルの模式図である。
【図２】図１の２ロールミルの１つのロールの模式図である。
【図３】図１の２ロールミルの１つのロールの模式図である。
【図４】側方から見た図３に描写されたロールの模式図である。
【図５】特定の実施形態によるバンクガードの模式図を含む、図１に描写された２ロールミルの端面図である。
【図５Ａ】図１中の２ロールミルの模式図である。
【図５Ｂ】図５に描写されたバンクガードとは別のバンクガード模式図である。
【図６】バンクガード及びブレンダーバーを含む、図１に描写された２ロールミルの側面図である。
【図７】２ロールミルとともに使用されるストリップ切断装置の模式図である。
【図８】２ロールミルとともに使用されるストリップ切断装置の模式図である。
【図８Ａ】２ロールミルに対して動作される、図７及び８に描写されたストリップ切断装置の一部分の模式図を示す。
【図９Ａ】連続ミキサーによる混錬の後に２ロールミルでエラストマー複合材に与えられる特定のエネルギー（ｋＪ／ｋｇ）に対して、ムーニー粘度、バウンドゴム及びリバウンドのグラフをそれぞれ示す。
【図９Ｂ】連続ミキサーによる混錬の後に２ロールミルでエラストマー複合材に与えられる特定のエネルギー（ｋＪ／ｋｇ）に対して、ムーニー粘度、バウンドゴム及びリバウンドのグラフをそれぞれ示す。
【図９Ｃ】連続ミキサーによる混錬の後に２ロールミルでエラストマー複合材に与えられる特定のエネルギー（ｋＪ／ｋｇ）に対して、ムーニー粘度、バウンドゴム及びリバウンドのグラフをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明での使用のための例示のロールミル装置１０を図１に示す。ロールミル１０は２つのロールである「リア」ロール１２及び「フロント」ロール１４を有する。どちらのロールがフロントロール又はバックロールであるかの選択は装置１０の設置位置形態による。ほとんどの実施形態において、２つのロールは同一の直径を有するであろうが、このことは必須ではない。リアロール１２とフロントロール１４との空間はニップ１８と呼ばれる。材料はニップ１８においてロールミル１０に堆積され、そしてバンド２０を好ましくはフロントロール１４上に形成する。
【００３７】
図５Ａに示される１つの位置形態において、２つのロール１２及び１４は平行であり、同一のサイズである。フロントロールは中心軸１４０を有し、バックロールは中心軸１２０を有する。２つの中心軸１４０及び１２０は中心平面５００を画定する。
【００３８】
従来技術の方法において、作業者は、例えば、ライン２１に沿ってバンド２０を切断することができる（図２）。ライン２１は２つの成分を有し、中心平面５００の方向に対して大体平行、すなわち、２０°以内の切断動作により形成される軸成分２１ａを有する。第二の成分は、静止ブレードにより形成され、又は、中心平面５００の方向に対して大体垂直、すなわち、７０〜１１０°切断動作により形成される接線成分２１ｂである。もちろん、フロントロール１４は作業者がライン２１を切断している間に回転し続ける。それゆえ、作業者が軸成分２１ａを切断するように軸方向に切断ツールを引くときに、得られる切り込みは、実際には、中心平面５００に対して、より大きな角度を画定する。接線成分２１ｂの長さはバンド２０から切断されるストリップのサイズを決定する。切断ストリップはトレイ２２に向けて落ち、そのトレイからフロントロール１４の回転作用によるか又は作業者の支援によるかのいずれかで捕捉される。典型的な従来技術の方法において、軸成分２１ａは図２に示される通りに、接線成分２１ｂよりも有意に長い。
【００３９】
ゴムはアウトプットストリップ２４を切断することによりロールミル１０から取り出される（図３）。アウトプットストリップ２４はコンベヤ（図示せず）によりミル１０から引き離されることができる。
【００４０】
従来技術の方法において、もしアウトプットストリップ２４が破断するならば、新たなストリップは作業者により開始されなければならない。作業者は中心平面５００に大体平行なバンド２０の端部付近に切り込みを作る。フロントロール１４の下方のミル切断ナイフ３０（図４）はアウトプットストリップ２４を画定する。作業者はフロントロール１４から離れるようにアウトプットストリップ２４の先導部分を引く。
【００４１】
対照的に、一旦、ロールミル１０が始動すると、定常状態運転を維持するのに手動介入が要求されず、未加工材料がロールミル１０のインプット領域２８に連続様式で輸送され、加工された材料がアウトプットストリップ２４により連続的に取り出される方法は本明細書に提供される。
【００４２】
２つの機能を発揮しながら、自動連続様式でロールミル１０を操作することが望ましい。第一に、ロールミル１０へのインプットは、典型的に、材料の不連続小塊を含む。これらの小塊はロールミル１０の作用により、団結され、加工されそして平らにされ、アウトプットストリップ２４による取り出しのためにフロントロール１４の周囲に均一の厚さの連続の平らなブランケット（すなわち、バンド２０）を生じる。第二に、ロールミル１０の作用は材料、典型的にはエラストマー複合材を混錬し、材料の可塑性を増加させ、それにより、引き裂きを生じずに、より変形性とし、そして複合材を混合して、材料の均一塊を形成する。幾つかの実施形態において、所望の機械特性を達成するために特定の量の仕事がエラストマー複合材に与えられる必要がある。
【００４３】
場合により、ロールミル１０は第三の機能を発揮することができる。１つの実施形態において、アウトプットストリップ２４は積層したシートの梱、シーティングミルからのアウトプットから切り取られたシートの梱などの最終製品を形成するための正確な寸法（厚さ及び幅）を有する。或いは、アウトプットストリップ２４はシーティングミルにフィードされ、該シーティングミルはより望ましい寸法へとアウトプットストリップ２４を圧縮し又は広げることができる。
【００４４】
自動連続様式でロールミルを操作するために、未加工材料は手動介入、すなわち、バンド２０の切断及び折り畳みなしにフロントロール１４に連続的にうまく捕捉されなければならない。材料はフロントロール１４に沿って移動している間に所望の程度に混錬されなければならない。最終的に、アウトプットストリップ２４は破断することなくフロントロール１４から材料を連続的に引き離さなければならない。これらの操作上の要求はロールミル１０の操作変数を制御することにより満たされる。ロールミル１０による材料の取り込み、フロントロール１４上でのバンド２０の形成、ロールミル１０により材料に与えられるエネルギー量、及び、インプット領域２８からアウトレットストリップ２４に向けた軸方向移動速度は、部分的に、ロール１２及び１４の温度、フロントロール及びリアロール１４及び１２の表面速度、及び、摩擦比（フロントロール及びリアロール１４及び１２の表面速度の比）、及び、ニップギャップ１９のサイズ、すなわち、最も狭い点でのニップの幅により影響を受ける。
【００４５】
リアロール１２及びフロントロール１４の温度は１つ又は両方のロールを通して水を循環させることにより制御されうる。２つのロールは同一又は異なる温度に維持されうる。循環水は中央コアを通して進行され、又は、フロントロール１４及びリアロール１２の表面により近い、周縁状にドリルされたチャンネルを通して進行されうる。周縁状にドリルされたチャンネルを有するロールを使用すると、熱が冷却チャンネルまで遠くに拡散する必要がないので、ロールの表面からの熱伝導が速くなることができる。当業者に理解されるとおり、ロールの表面から熱を除去するための冷却流体の能力は、また、流体の循環速度によるであろう。
【００４６】
ロールの温度はフロントロール１４へのバンド２０の付着力を制御するために調節される。材料がフロントロール１４の表面に付着する連続バンドを形成するのに最適な温度範囲が存在する。天然ゴム及び天然ゴム複合材では、ゴムの最適温度範囲は約１２０℃〜約１４０℃である。特定の実施形態において、冷却流体は約５０℃〜約６５℃、例えば、約５０℃〜約５５℃、約５５℃〜約６０℃、又は、約６０℃〜約６５℃の温度であることができる。不良なバンド形成はバンド２０中にボイドの形成をもたらすことがあり、又は、ロールの表面からバンド２０が垂れ下がり又は引き離されることがある。最適温度は処理される材料の組成、例えば、ポリマーの組成及び任意のフィラーの組成及び装填量により変化するであろう。インプット領域２８での材料はバンド２０中にボイド２０ａを示すことが望ましい。これらのボイドは入ってくる材料をロールミル１０により取り込むのを促進する新鮮な表面を提供する。材料が処理されそしてフロントロール１４に沿って軸方向に進行するときに、バンド２０はより滑らかになる。
【００４７】
ロールミル１０の操作はインプット領域２８で不良品質を維持するが、アウトプットストリップ２４のより近くに、連続でボイドのないバンドを形成することができるように最適化される。もし、バンドがインプット領域２８でボイドを発生しないならば、バンドの品質を低下させそしてボイドを発生させるように温度を最適温度から上げて又は下げて調節することができる。フロントロール１４及び／又はリアロール１２の温度を低下させることが好ましい。特定のポリマーでは、最大温度が存在し、それを超えると、材料の特性を低下させうる。しかしながら、フロントロール１４及び／又はリアロール１２の温度はこの点まで調節されうる。代わりに又は加えて、ニップ１８はインプット領域２８での取り込みを促進するように調節されうる。
【００４８】
リアロール１２及びフロントロール１４の表面速度は当業者により理解される基準により調節されうる。図１に矢印２６ａ及び２６ｂにより示されるように、２つのロールは反対方向に回転し、ニップ１８を通して材料を引き込む。表面速度はロールの回転速度及びロール１２及びロール１４の直径から計算できる。リアロール１２及びフロントロール１４は、下記に議論されるとおり、同一速度である必要はない。回転の最適速度は所望の生産速度及びミル上の材料に与えられるエネルギー量により決定される。
【００４９】
さらに、ロールミル１０は最大速度を有することができ、それを超えると、手動で切断し、ニップへと材料を折りたたみながら関連政府規制を遵守して装置を操作することが実行不可能になることがある。米国では、労働安全衛生庁は、手動操作ロールミルは、例えば、緊急時に、フィート／分での表面速度の１．５％以下のインチでの距離範囲内で停止されなければならないと規定している(29 CFR 1910.216(f)(2), 2012)。例えば、３５ｍ／秒では、ミルは約２１インチの範囲内、又は、約０．０１５秒の範囲内で停止されなければならない。
【００５０】
様々な理由で、例えば、フロントロール１４により材料を取り込むのを加速するために、又は、生産速度又は混錬エネルギーを上げるために、より高い表面速度、例えば、約４５ｍ/ｓ〜約７０ｍ/ｓ、例えば、約４７ｍ／ｓ〜約６２ｍ/ｓ、又は、約５２ｍ/ｓ〜約 ６０ｍ/ｓの表面速度でロールミルを操作することが望ましいことがある。また、自動操作の間に、より高い表面速度で操作することが望ましいことがある。特定の実施形態において、ロールミルは約３００ｋＪ/ｋｇ〜約１５００ｋＪ/ｋｇのエネルギーを材料に与える。例えば、ロールミルは約３００ｋＪ/ｋｇ〜約４００ｋＪ/ｋｇ、約４００ｋＪ/ｋｇ〜約５００ ｋＪ/ｋｇ、約５００ｋＪ/ｋｇ〜約６００ｋＪ/ｋｇ、約６００ｋＪ/ｋｇ〜約７００ｋＪ/ｋｇ、約７００ｋＪ/ｋｇ〜約８００ｋＪ/ｋｇ、約８００ｋＪ/ｋｇ〜約９００ｋＪ/ｋｇ、約９００ｋＪ/ｋｇ〜約１０００ｋＪ/ｋｇ、約１０００ｋＪ/ｋｇ〜約１１００ｋＪ/ｋｇ、約１１００ｋＪ/ｋｇ〜約１２００ｋＪ/ｋｇ、約１２００ｋＪ/ｋｇ〜約１３００ｋＪ/ｋｇ、約１３００ｋＪ/ｋｇ〜約１４００ｋＪ/ｋｇ、又は、約１４００ｋＪ/ｋｇ〜約１５００ｋＪ/ｋｇのエネルギーを材料に与える。カーボンブラック充填天然ゴム複合材のムーニー粘度は混錬エネルギーの増加とともに低下する。さらに、同一の複合材のバウンドラバー含有分がより低い値の混錬エネルギー（例えば、３００〜９００ｋＪ／ｋｇ）で最大化され、そしてリバウンドなどの機械特性がより低い量のエネルギー付与（例えば、３００〜９００ｋＪ／ｋｇ）で最適化されることを発見した。
【００５１】
ロールミル１０の摩擦比、すなわち、フロントロール１４及びリアロール１２の表面速度の比は、また、インプット領域２８からアウトレットストリップ２４への材料の進行を調節するために変更されうる。典型的に、摩擦比は約同一(１：１)〜約１：１．２(フロント：バック)、例えば、約１：０５〜約１．１、約１：１〜約１：１．１５、又は、約１：１．１５〜約１：２に維持される(例えば、John S. Dick, ed., Rubber Technology: Compounding and Testing for Performance, 2001, Hanser Verlag, p. 505を参照されたい)。
【００５２】
ニップギャップ１９の幅は、典型的に、約０．２５〜約２ｃｍで変更され(例えば、Andrew Ciesielski, An Introduction to Rubber Technology, 1999, Rapra Technology Limited, p. 50を参照されたい)、例えば、約０．３５〜約 ０．５ｃｍ、約０．５〜約０．７５ｃｍ、約０．７５〜約１ｃｍ、約１ｃｍ〜約１．２５ｃｍ、約１．２５ｃｍ〜約１．５ｃｍ、約１．５ｃｍ〜約１．７５ｃｍ、又は、約１．７５ｃｍ〜約２ｃｍで変更される。ニップギャップ１９の幅は、いかなる量の材料をロールミル１０上に載せることができるかを決定する。それゆえ、所与の表面速度に関して、より大きなニップギャップ１９はより高い取り込み速度を可能にし、そしてロールミル１０に沿って軸方向に材料を急速に輸送することを促進する。しかしながら、ニップギャップ１９が広すぎるならば、スタートアップの間に要求されるバンド２０の切断はより困難になるであろう。というのは、バンドはより厚くなるからである。さらに、材料はバンド２０中の取り込まれるのではなく、ニップギャップ１９を通して落ちる可能性がある。極端な場合には、バンド２０はフロントロール１４に付着せずに、そしてむしろ垂れを示し、バンド２０の一部はフロントロールから垂れ下がることがある。さらに、ニップギャップのサイズは材料に与えられるせん断量及び混錬エネルギーを決定する。一般に、ニップギャップが増加するときに、より低いエネルギーが材料に与えられる。所与の表面エネルギーでは、所与の材料についての最適ニップギャップはポリマーの組成及び任意のフィラーの組成及び装填量によるであろう。
【００５３】
アウトレットストリップ２４の幅はロールミル１０上の材料バランスにより決められる。一般に、材料は材料がインプット領域２８でビル（bill）上に堆積されるときに同一の速度でアウトプットストリップ２４により取り出されるべきである。アウトプットストリップ２４の適切な幅はニップギャップ１９及びフロントロール１４の表面速度に基づいて計算できる。ニップギャップ１９の幅はアウトプットストリップ２４の厚さ（すなわち、フロントロール１４に対する深さ）を正確に決定せず、むしろ、アウトプットストリップ３５の厚さはニップギャップ１９から出てきた後の材料の膨張を考慮してニップギャップ１９の幅を約２〜３倍することにより見積もることができる。もし、操作の間に、アウトプットストリップ２４が広すぎ、又は、狭すぎることが明らかになれば、フロントロール１４及びバックロール１２の表面速度は補償するように調節されうる。代わりに又は加えて、幾つかのロールミル１０は操作の間のアウトプットストリップ２４の自動調節が可能となるように構成される。もし幅が自動的に調節できず、そして表面速度の調節が材料バランスを回復するのにうまくいかなければ、操作を停止し、アウトプットストリップ２４の幅を再設定し、そしてロールミル１０を再始動する必要があるであろう。
【００５４】
ロールミル１０のインプット領域２８に送達される材料は種々の装置から送達でき、例えば、インターナルミキサー又は連続コンパウンダーから送達されうる。このように、本明細書に提供される方法及び装置はCabot Corporationの、例えば、PCT 出願WO00/062990又はWO2009/099623に提供される技術に適用されうる。本明細書に提供される構成はインプロセス材料をロールミル１０へ連続送達するのに理想的である。材料は、典型的には、約２００〜２０００ｍｍの長さを有する不連続小塊で送達されうる。ロールミルによる材料の取り込みを促進するために、材料のより大きな片を小さい片、例えば、約１０ｃｍ長さ〜約１５ｃｍ長さの片に切断して、より一貫したインプット流をロールミル１０に提供することができる。
【００５５】
高速操作において、アウトプットストリップ２４の幅は比較的に小さいであろう。狭いストリップの低減された断面積のために、強く引っ張りすぎると、ストリップは引き裂かれる可能性がある。ロールミル１０から離れてアウトプットストリップ２４を輸送するために使用される装置は、アウトプットストリップ２上の張力を低減するために、ストリップの速度に注意深く適合されなければならない。さらに、ミルナイフ３０はフロントロール１４の表面に接触しそしてバンド２０全体を通して切断するように注意深く調節されるべきである。もし、アウトプットストリップ２４がバンド２０から完全に切断されなければ、該ストリップはバンド２０から引き離されるときに張力を経験するであろう。さらに、ミルナイフ３０は、アウトプットストリップ２４が切断された後であるが、フロントロール１４から取り出される前に、バンド２０に「再付着」しないように構成されるべきである。実際に、ミルナイフ３０は、アウトプットストリップ２４が取り出される点の近くに配置されうる。代わりに又は加えて、ミルナイフは、アウトプットストリップとバンド２０の残部との間にギャップを形成するように幅が広いブレードを用いることができる。
【００５６】
上記のとおり、アウトプットストリップ２４からロール１２及び１４の他端のインプット領域２８において材料はロールミル１０に堆積される。適切に構成されたバンクガード４０（図５）の使用はアウトプットストリップ２４における破断から破断までの間の時間量を延長することを発見した。任意の特定の理論に拘束されずに、バンド２０中の材料はアウトプットストリップ２４によりロールミル１０から引き出される前に適切に混錬されるべきであり、そしてアウトプットストリップ中の不十分に加工された材料の取り込みは破断を生じさせるボイドを発生させるものと仮定される。しかしながら、フロントロール１４に沿ったバンド２０内の材料の進行は完全に均一ではない。このため、もしロール１２及び１４ならびにニップ１８に対して適切に位置構成されれば、バンクガードは不十分に加工された材料がアウトプットストリップ２４へと進行するのを防止することができる。或いは、もし材料がフィード／回収速度を超える速度でバンクガード４０下を進行するならば、アウトプットストリップ２４の回収点の近傍でバンクはビルドアップを起こすことが仮定される。この材料が最終的にアウトプットストリップ中に取り込まれるときに、アウトプットストリップ２４にボイドを発生させ、破断を起こさせる可能性がある。
【００５７】
好ましくは、バンクガード４０は材料バランスを満足するようにして、バンド２０上の材料を、バンクガード４０を通過して移行させうるように構成されている。さらに、バンクガード４０の前縁４０ａはバンドの表面を引っ掻くのを回避するために十分に離れているべきである、しかしながら、バンクガード４０の後縁４０ｂは、典型的に材料を輸送しないバックロール１２の表面に近くてよい。最適な構成はロール１２及び１４の直径ならびにニップギャップ１９のサイズに部分的に依存するであろう。バンクガード４０の突出部分４２はニップ１８を通して加工されていない材料がアウトプットストリップ２４へ進行するのを防止するために十分に深くニップ１８中に延在しているべきである。バンクガードとロール１２及び１４との間の最適間隔ならびに突出部分４２によりブロックされるニップ１８の量は、部分的に、ポリマーの組成及びならびに任意のフィラーの組成及び装填量を含む、処理される材料の組成によるであろう。
【００５８】
図５Ａに示す１つの実施形態において、２つのロール１２及び１４は平行であり、そしてサイズが同じである。フロントロールは中心軸１４０を有し、そしてバックロールは中心軸１２０を有する。２つの中心軸１４０及び１２０は中央平面５００を画定している。接平面５０１はフロントロール１４及びバックロール１２の両方に接している。ニップギャップ１９の幅ｈは平面５００上でのフロントロール１４及びバックロール１２の間の距離である。ニップ１８は平面５００及び平面５０１の間のフロントロール１４及びバックロール１２の間の領域である。バンド２０中に取り込まれておらず、平面５００の下方にある材料はトレイ２２中に落ちる傾向があるであろう。このため、平面５００の下方の領域はニップ１８内に含まれない。ニップ１８の高さｖは平面５００及び平面５０１の間の距離である。２つのロールが同一の直径でなく、そして平行でない場合には、距離ｖは接平面５０１の代わりに、両方のロールに接する線を作ることにより計算されうる。１つの実施形態において、縁４０ｂはバックロール１２の表面から約３〜約１５ｍｍであり、一方、縁４０ａはフロントロール１４の表面から約３ｈ〜約５ｈである。これらの距離はニップ１８内に配置されたバンクガード４０の部分についてのみ維持される必要がある。ニップの外側の縁４０ａ及び４０ｂの部分はそれぞれのロール１２及び１４の表面からさらに離れていてよい。実際、ニップ１８の外側では、バンクガード４０の縁は曲がっている必要がなく、ロールミル１０の表面から離れるように角度を有してよい。別の実施形態において、フロントロール１４の表面から縁４０ａの距離はニップ１８内で特定の角度距離内で維持される。例えば、縁４０ａの限度は中心平面５００に対して中心軸１４０の周りの角度を画定することができる（図５Ｂ）。角度αは６０〜約９０°であることができる。角度αの外側では、バンクガードの部分を切り落としていることも望ましいことがある（すなわち、カッタウエイ４１）。角度αはニップ１８中にあるが、バンド２０中に取り込まれていない材料の通過を防止ために十分に大きいことが要求されるのみである。縁４０ｂは同様のカッタウエイを端部とすることができる。
【００５９】
バンクガード４０の厚さは構造材料により主として支配される。バンクガード４０はバンクガードがロール１２及び１４の上方のブラケット又は他の支持体（図示せず）により支持され、突出部分４２がニップ１８中の材料の力の下で変形しないように十分に厚くすべきである。
【００６０】
ロール１２及び１４に対するバンクガード４０の軸方向位置も最適化されうる。具体的には、もしバンクガードがミル１０のインプット領域２８に近すぎるならば、材料を捕捉しそして処理するのに十分な軸長さがロールミル１０の上流側にない可能性がある。バンクガードとアウトプットストリップ２４との間に明確な距離があることはインプット領域２８の下流のバンド２０中に未加工の材料片が捕捉されないように「保障」を提供する。未加工の材料がバンド中に取り込まれる前にミルに沿って軸方向に移動している時に、バンクガード４０とアウトプットストリップ２４との間のロールミル１０の部分において、なおも幾分か加工されうる。バンクガード４０がアウトプットストリップ２４から十分に間隔があるときに、例えば、アウトプットストリップ２４が取り出される点から上流に約３００〜約７００ｍｍの間隔があるときに、許容される時間、例えば、少なくとも約３０分間、例えば、少なくとも約１時間、少なくとも約９０分間、又は、約２時間、又は、それ以上にわたって、連続操作、すなわち、手動介入なしでの２ロールミルからの材料の中断なしの取り出しを行うことができた。特定の実施形態において、アウトプットストリップの中心まで測定して、バンクガード４０とアウトプットストリップ２４との間の間隔は、フロントロール１４の直径の約３３％〜約９０％、例えば、フロントロール１４の直径の約３３％〜約５５％、約３７％〜約６２％、約４０％〜約５０％、約５０％〜約６０％、約６０％〜約 ７０％、約７０％〜約７７％、約７５％〜約８６％、又は、約８０％〜約９０％である。直径が３２インチであるフロントロールでは、間隔は約３００ ｍｍ〜約５００ｍｍ、又は、約５００ｍｍ〜約７００ｍｍであることができる。この間隔は、部分的に、ロールミルの他の操作パラメータによる。例えば、もしニップギャップ１９の幅を増加したならば、バンクガード４０とアウトプットストリップ２４との間の間隔を増加することが望ましいことがある。
【００６１】
好ましい実施形態において、ロールミルは連続的に操作でき、すなわち、約４時間まで又はそれ以上、約８時間まで又はそれ以上、約１２時間まで又はそれ以上、又は、約１６時間まで又はそれ以上、手動介入なしに、中断なしにミルから材料は取り出される。実際に、手動切断及び折り畳みは中断なしの材料の取り出しと同じではない。というのは、手動切断は不連続様式でバンドから材料のフラップを周期的に取り出すからである。
【００６２】
任意要素のブレンダーバー５０（図６）もロールミル１０の連続操作を促進することができる。バンクガード４０の下流(すなわち、アウトプットストリップ２４の方)の材料のストリップは第二のミルナイフ５１ａ及び５１ｂにより切断され、そして回転ブレンダ−バー５０上に垂れ下げられ、ブレンダーストリップ５２を形成する。ブレンダーストリップ５２はスタートアップの間にブレンダーバー５０上に手動でフィードされうる。ブレンダーストリップ５２はアウトプットストリップ２４の領域でニップ１８中にフィードバックされる。ブレンダーストリップ５２の輸送はフロントロール１４の一部分を明け渡して、ニップ１８の上方に溜まったゴムがニップ中（バンド２０中でなく）に引き込まれる空間を作り、そしてフロントロール１４の空乏部分にバンドを作る。このように、ストリップ回収領域２４ａの上方にビルドアップするバンクは、ブレンダーバーがない場合よりも頻繁にニップ１８を通して加工されることを促進する。バンク形成されたゴムとバンド２０との交換速度は加速され、アウトプットストリップ２４を攪乱し、バンク材料の蓄積を低減する。ブレンダーストリップ５２はストリップ回収領域２４ａの下流のカラー５４を含む、バンクガード４０の下流の任意の場所から取ることができる。ブレンダーストリップ５２をストリップ回収領域２４ａの下流から取ることはカラー５４中の材料をアウトプットストリップ２４と交換することを促進する。
【００６３】
ブレンダーストリップ５２の取り出しは好ましくは連続であり、すなわち、ブレンダーストリップ５２はフロントロール１４から離れ、ブレンダーバー５０上を移動し、そしてブレンダーストリップの中断なしにニップ１８に戻る。幾つかの実施形態において、材料は少なくとも約３０分間、少なくとも約１時間、少なくとも約９０分間、又は、少なくとも約２時間又はそれ以上の時間、中断なしに、ブレンダーストリップによりフロントロール１４から取り出される。好ましい実施形態において、約４時間まで又はそれ以上、又は、約８時間まで又はそれ以上、又は、約１２時間まで又はそれ以上、又は、約１６時間又はそれ以上、材料をブレンダーストリップによりフロントロール１４から取り出す。
【００６４】
定常運転の間に、すなわち、スタートアップ後及び同時のロールミル１０への材料の受け入れ及びそこからの取り出しの間に、好ましくは、ロールミル１０からの任意の、例えば、すべての材料は連続で中断せずに取り出される。特定の実施形態において、ロールミル１０から取り出される材料の少なくとも約７５ｗｔ％、少なくとも約８０ｗｔ％、少なくとも約８５ｗｔ％、少なくとも約９０ｗｔ％、少なくとも約９５ｗｔ％又は少なくとも約９８ｗｔ％は中段せずに連続的に取り出される。
【００６５】
作業者による介入なしにアウトプットストリップ２４を開始することも望ましい。アウトプットストリップ２４が高速運転の間に破断するならば、もし作業者がロールミル１０に近づき、アウトプットストリップ２４を再開始しようとするならば、ロールミル１０はスローダウンされなければならない。さらに、破断したアウトプットストリップ２４はロールミル１０上の質量バランスを攪乱する。ロールミル１０を遅くし、作業者がミル１０に安全に近づくことができるようにすることは、ミル１０の定常状態運転をさらに妨害し、そしてミル１０を通常運転状態に戻すのにかかる時間を増加し、さらにロールミル１０上での材料バランスを攪乱する。しかしながら、本発明は、遠隔制御されうるアウトプットストリップ２４の開始のための装置を提供する。作業者はロールミル１０に近づく必要がないので、新たなアウトプットストリップをロールミル１０をスローダウンすることなく開始することができ、ロールミル１０上の材料バランスの攪乱を低減する。
【００６６】
自動ストリップカッター７０を図７に描いている。自動ストリップカッター７０は支持体スタンド７３上に取り付けられたストリップ切断及び取り出しアセンブリ７１を含む。ストリップ切断及び取り出しアセンブリ７１の前部は前方に作動するときにフロントロール１４と接触しそしてバンド２０を通して切断するスターターブレード７２を含む。スターターブレード７２はロールの中央線の下方約０〜約３０°で、例えば、約０〜約１０°、約１０〜約２０°、又は、約２０〜約３０°でフロントロール１４と接触する。スターターブレード７２の上縁７２ａとフロントロール１４との間の角度はフロントロール１４への接線よりも約１０〜約４５°鋭い(すなわち、フロントロール１４から離れて傾斜されている)。ブレード７２の上縁７２ａと低縁７２ｂとの角度は約１０〜約４５°であることができる。
【００６７】
シリンダー９４はフロントロール１４に対してスターターブレード７２を作動する。スターターブレード７２がフロントロール１４に接触する力は、約４０〜約４５０ｌｂｓの力、例えば、約４０〜約１００ｌｂｓ、約１００ｌｂｓ〜約１５０ｌｂｓ、約１５０ｌｂｓ〜約２００ｌｂｓ、約２００ｌｂｓ〜約２５０ｌｂｓ、約２５０ｌｂｓ〜約３００ｌｂｓ、約３００ｌｂＳ〜約 ３５０ｌｂｓ、約３５０ｌｂｓ〜約４００ｌｂｓ、又は、約４００ｌｂｓ〜約４５０ｌｂｓの力であることができる。一旦切断されると、アウトプットストリップ２４はコンベヤベルト７６に沿ってローラ７９を含むコンベヤ出口７８に向けられる。ローラ７９は処理装置の次の片に向けてある角度でアウトプットストリップ２４を向ける。
【００６８】
コンベヤベルト７６は２つのプーリー８０及び８２に取り付けられる。コンベヤベルトは、典型的には、水平を１０°超えて取り付けられるが、操作に便利ないかなる角度で取り付けられてもよい。コンベヤベルト７６の張力はプーリーアジャスタ７７を用いて調節される（図８）。プーリー８２はドライブアセンブリ８４により駆動され、該アセンブリは駆動プーリー８６、被駆動プーリー８８及びモータ９０を含む(図８)。ストリップ切断及び取り出しアセンブリ７１は直線ベアリング９２上で前後方向にスライドする(フロントロール１４に向かう及びそこから離れる)。前後運動は空気式シリンダー９４などの装置を用いて動作される（図７）。別の実施形態において、コンベヤベルト７６は静止しており、そしてスターターブレード７２のみが前後に動作される。
【００６９】
スターターブレード７２は中心軸１４０に平行な方向で切り込みを本質的に作り、アウトプットストリップ２４の端部を画定する。ストリップ２４の側部を画定する横断方向の切り込み(中心軸１４０に垂直の方向)はフロントロール１４の下方のミル切断ナイフ３０により行うことができる。フロントロール１４が回転し続けると、スターターブレード７２はフロントロール１４から離れるようにストリップ２４を剥離し、そしてストリップをコンベヤベルト７６上に向け、アウトプットストリップ２４の取り出しを開始する。スターターブレード７２の先端７２ｃはコンベヤベルト７６の上方約０．５〜約３インチに配置されうる。代わりに又は加えて、スターターブレード７２の先端７２ｃはコンベヤベルト７６から双方に約 ０．５〜約 ３インチで配置されうる。両方の場合に、ストリップ２４がフロントロール１４から剥離し、そして詰まることなくベルトコンベヤー７６に到達するのに十分な空間が存在すべきであるが、コンベヤベルト７６がフロントロール１４からアウトプットストリップ２４を引っ張ることができないほど離れているべきでない。ベルトコンベヤー７６はフロントロール１４から剥離するのと同じ速さでアウトプットストリップ２４を取り出す。図７は垂直切り込みを作るナイフ９６がストリップ切断及び取り出しアセンブリ７１上に取り付けられている実施形態を示し、図８Ａはフロントロール１４に対して動作されるナイフ９６を示す。この実施形態において、このようなナイフ９６は別の空気式シリンダー７４により前後に動作されうるピボット上にある。しかしながら、この実施形態は任意であり、そして当業者に知られている構成によりロールミル１０に取り付けられたミル切断ナイフ３０は垂直切り込みを作るために使用されうる。ナイフはミル切断ナイフ３０の垂直切断線内に適合するのに十分に広く間隔が開けられているべきである。１つの実施形態において、スターターブレード７２の幅はアウトプットストリップ２４の幅よりも約２ｍｍ小さい。
【００７０】
一旦、アウトプットストリップ２４の取り出しが開始すると、スターターブレード７２は前進（ロール接触位置）又は後退の状態にすることができる。後退されるならば、アウトプットストリップ２４は、次回に破断しそこでサイクルが繰り返されるまでフロントロール１４から取り出され続けられるであろう。スターターブレード７２はフロントロール１４の表面から約５インチ〜約１２インチで後退されうる。
【００７１】
コンベヤベルト７６の表面速度はフロントロール１４の表面速度及びアウトプットストリップ２４がフロントロール１４から離れるときの速度と適合されるべきである。当業者はコンベヤベルト７６の長さが下流の装置の構成によりカスタマイズされうるものと認識するであろう。当業者は、さらに、自動ストリップカッター７０が２ロールミルを参照して記載されてきたが、カレンダ加工ミルで使用される構成であってもよいことを認識するであろう。一般に、スターターブレードの構成はミルの軸に平行であるように調節されるべきであり、そしてそれに従って、自動ストリップカッター７０の残りの部品は調節されるべきである。
【００７２】
本発明は、下記の実施例によりさらに明瞭化され、該実施例は本質的に単なる例示であることが意図される。
【実施例】
【００７３】
［例１−エラストマー複合材の製造］
天然ゴムラテックス流に比較的に高速のカーボンブラックスラリー流（７５ｍ／秒）(すなわち、Cabot CorporationのVulcan 7Hカーボンブラック、水中１０〜１５質量％)を衝突させることにより湿潤マスターバッチを製造した。約８０ｗｔ％の水を含む、凝集したマスターバッチ団粒物を、その後、脱水押出機(French Oil Mill Machinery Company, Piqua, Ohio)を用いて、約１５ｗｔ％の水まで脱水(DW)した。押出機において、マスターバッチ団粒物を圧縮し、団粒物から絞り出した水を押出機のスロット付きバレルから出した。得られた脱水された凝集塊を混錬及び乾燥のために連続コンパウンダー(Farrel 連続ミキサー(FCM), Farrel Corporation, Ansonia, CT)中に落とした。酸化防止剤6PPDをFCMに、得られる混錬済みマスターバッチ中の濃度が１．０ｐｈｒとなるような速度で添加した。FCMから出てくる混錬済みマスターバッチの湿分含量は約１〜２％であった。混錬済みマスターバッチを、さらに、混錬し、そして下記の実施例に記載されるとおりにオープンミルで冷却し、乾燥したエラストマー複合材を形成した。乾燥したエラストマー複合材を周囲温度で冷却して貯蔵した。表１の配合及び表２に与えられる配合手順を用いて、乾燥したエラストマー複合材を１．６Ｌバンバリーミキサー中で配合した。各バンバリー混合段階の後に、周囲温度及び約４０ｒｐｍで操作されている２ロールミルでコンパウンドをシート化し、ここで、ニップギャップが約２ｍｍであり、４クロスカット及び２エンドロールを用い、４〜６時間の第一段階及び第二段階混合の滞留時間であった。１５０℃に設定されたヒートプレスで従来のゴムレオメータにより決定された時間（すなわち、Ｔ９０＋Ｔ９０の１０％、ここで、Ｔ９０は９０％加硫を達成するのための時間）加硫を行った。
【００７４】
【表１】
2016506881.tif 000003
【００７５】
【表２】
2016506881.tif 000004
【００７６】
加硫サンプルに対して、ASTM法D7121-05によりリバウンド(Zwick)を室温にて測定した。未加硫サンプルに対するムーニー粘度をASTM法D 1646-06により測定した。バウンドゴムは以下のとおりに測定した: ０．５ｇ＋／−０．０２５ｇの重さのサンプルを計量し、シールされたフラスコ中で１００ｍｌのトルエン中に入れ、約２４時間、周囲温度で貯蔵する。その後、トルエンを１００ｍｌの新鮮なトルエンで置換し、そしてフラスコを４日間貯蔵する。その後、サンプルを溶媒から取り出し、周囲温度で２４時間、フード下に空気乾燥する。その後、サンプルを周囲温度で２４時間、真空炉中でさらに乾燥する。その後、サンプルを計量し、そしてバウンドラバーを質量損失データから計算する。加硫サンプルの引張応力(Ｔ３００及びＴ１００)をASTM標準D-412により測定した。動的機械的特性を１０Ｈｚの動歪みスウィープ及び６０℃を用いて決定した。Tan δmaxはこの歪みの範囲内のtan δの最大値として取る。
【００７７】
［例２−ロールミル操作条件の変更］
すべてのサンプルを、Dalian Rubber and Plastics Machinery Co. Ltd., Dalian, Chinaの３２”×１００”の２ロールミルで処理した。各実験を「許容可能な」初期条件でスタートし、混錬済みマスターバッチを全ロールミル表面上に完全にバンド形成し、そして運転毎で一貫した高さの均一なバンクを有した。ロールミル上に混錬済みマスターバッチを周期的に受け入れ、そして作業者（手動）の切断及び折り畳みにより材料を加工することにより初期条件を確立した。スタートアップ時間の間に非常に少量の新しい材料をロールミル上に受け入れた。
【００７８】
所望の初期条件に達したときに、運転のための定常状態フィード（インプット）速度と取り出し速度を適合させるのに適切なストリップ幅に到達するようにミルの下流部分にあるストリップカッターを調節した。同時に、ミルのインプット領域に混錬済みマスターバッチをフィードし、そしてミルのアウトプット領域からアウトプットストリップを取り出すことにより運転を開始した。ストリップの取り出しを周期的に1分間隔で計測し、正確な取り出し速度を確認するために計量した。ストリップカッターを所望の取り出し速度を達成するように、必要に応じて調節した。
【００７９】
［例３−バンクガードの位置、ニップギャップの変更］
本例は許容される操作条件を達成するためのバンクガードの位置及びニップギャップの幅をどのように最適化するかを実証する。例１により製造された混錬済みマスターバッチを例２に記載のとおりのロールミルで、下記の表３に示す操作条件を用いて処理した。例３Ａ〜３Ｈは５０ｐｈｒのVulcan 7Hカーボンブラックを用いて調製した。例３Ｉ〜３Ｋは５０ｐｈｒのVulcan 10Hカーボンブラックを用いて調製した。
【００８０】
【表３】
2016506881.tif 000005
【００８１】
結果は、より広いニップギャップがストリップの破断を低減するという相関があったことを示す。このコンパウンドでは、最適なバンクガード深さ／ニップギャップ組み合わせがある。ボイドは１７５ｍｍの深さでバンクガードを横切ることができた。３．５ｍｍのニップギャップで、２１１ｍｍの深さのバンクガードでは、ボイドを通過させることができず、ストリップが欠乏し、すなわち、材料は材料がアウトプット領域に向けられるよりも速くロールミルから取り出された。この生産速度で、５ｍｍのニップギャップ及び２１１ｍｍ深さのバンクガードは最適運転を提供するようである。これらの条件はストリップの破断なしに1時間を超えて良好に操作することが期待されたが、ロールミルの上流での製造困難さで運転が終了された。
【００８２】
［例４−摩擦比及び温度の変更−比較例］
本例は許容される操作条件を達成するためのロールミルの摩擦比及び冷却剤温度をどのように調節するかを示す。５０ｐｈｒのVulcan 7Hカーボンブラック(Cabot Corporation)を用いて例１により製造される混錬済みマスターバッチを、例２に記載されるとおりのロールミル上で、下記の表４に示す操作パラメータを用いて処理した。下記のすべての例において、ロールミルを例２に記載されるとおりスタートアップしたが、ミルのそばに立っている作業者は、バンドからフラップを切断しそしてニップ中にフィードバックすることにより新規材料の取り込みを促進した。ニップギャップをすべての運転で７ｍｍで維持した。得られたエラストマー複合材を例１に記載されるように硬化し、その機械特性を測定した。結果を表５に報告する。
【００８３】
【表４】
2016506881.tif 000006
【００８４】
有意に３０分を下回る運転時間は操作困難（例えば、垂れ又は引き裂き）が起こり、そして運転が停止されたことを示す。結果は、高いロール温度、高い摩擦比（リアロールのほうが早い）及び低い速度が垂れと相関があることを示す。より低い摩擦比、低いロール温度及び高いロール速度は垂れが低減することと相関があるが、引き裂きの増加とも相関がある。得られた加硫物の機械特性(ムーニー粘度は配合後で加硫前に測定)を下記の表５に示す。
【００８５】
【表５】
2016506881.tif 000007
【００８６】
結果は、冷却剤温度及び摩擦比などのロールミル操作パラメータを変更することが操作性（例えば、垂れ）に影響を及ぼすことを示す。しかしながら、製品品質パラメータはほとんど影響されない。冷却剤温度及び摩擦比の最適化は本例の操作を改良するが、ロールミルが手動介入なしに操作されうることを確信する点まで他の変数を調節しなかった。なおも、結果は品質を犠牲にすることなく、冷却剤温度及び摩擦比などの操作パラメータを最適化するためのある程度の自由度があることを示す。
【００８７】
［例５-ロール速度の変更］
本例は、許容される操作条件を達成するための２ロールミルのロールの表面速度をどのように調節するかを示す。５０ｐｈｒの、Cabot CorporationのVulcan 7Hカーボンブラックを用いて例１に記載されるとおりに製造される混錬済みマスターバッチを、例２に記載されるとおりのロールミル上で、下記の表６に示す操作パラメータを用いて処理した。例Ａ及びＢでは、バンクガードはアウトプットストリップの中心からインプット領域に向けて４００ｍｍに配置され、バンクガードはロールミルのトップの接平面５０１から２１１ｍｍ突出していた（図５Ａを参照されたい）。比較例５Ｄにおいて、ロールミルを例２に記載のとおりにスタートアップしたが、その後、従来技術の手動技術を用いて操作し、ミルのそばに立っている作業者はバンドからフラップを切断しそしてミルにフィードバックすることにより新規材料の取り込みを促進した。得られたエラストマー複合材を例１に記載されるように硬化し、その機械特性を測定した。結果を表６に報告する。
【００８８】
【表６】
2016506881.tif 000008
【００８９】
結果は、ある範囲の生産速度及びロール速度（例えば、例５Ａ〜５Ｃ）で、自動の無人モードでロールミルを操作することができることを示す。得られたエラストマー複合材は従来の切断及びリサイクル技術を用いて操作されるロールミル（比較例５Ｄ）上で処理される材料と同等であるか又はさらにはそれより優れている機械特性を示す。
【００９０】
［例６−ロールミルにおけるエネルギーインプット］
本例は機械特性を最適化するための、ロールミルにより混錬済みマスターバッチに与えられるべき比エネルギーの目標範囲が存在することを示す。例１により製造される約３０ｋｇの混錬済みマスターバッチのサンプル(約５０ｐｈｒのVulcan 7Hカーボンブラック)をＦＣＭから回収しそして計量した。混錬済みマスターバッチを空のロールミル上に取り込み、そしてロールミルからのエネルギーインプットをLabVIEW データ獲得装置 (National Instruments Corporation, Austin, TX)に接続された出力計を用いて計算した。バンドが形成するまでニップを通して落ちていく材料を回収しそしてロールミル上に再取り込みさせた。異なる量の比エネルギー(３００、６００、９００及び１５００ｋＪ/ｋｇ)の送達後にサンプルをロールミルから回収した。対照サンプルはＦＣＭ吐出から回収した(すなわち、０ ｋＪ/ｋｇ)。回収直後にサンプルを水浴で冷却し、そして本明細書の他のところで記載されたとおりに試験した。図９Ａ〜Ｃはムーニー粘度(ML(1+4)@100℃)、バウンドゴム（％）及びZwickリバウンド(%回収エネルギー)の変化を比エネルギーとともに示す。ムーニー粘度は比エネルギーの増加とともに低下し、そして比エネルギーに対する低下速度は徐々に平坦化する。バウンドゴムはロールミルから与えられるエネルギーが３００ｋＪ/ｋｇ〜９００ｋＪ/ｋｇの間で最大に到達するようである。リバウンドも与えられるエネルギーが３００ｋＪ/ｋｇ〜９００ｋＪ/ｋｇの間で最大に到達し、２ロールミル上での更なる混錬の後に低下を示す。
【００９１】
本発明の好ましい実施形態の上記の記載は例示及び説明を目的として提示されている。本発明を開示の厳密な形態に限定し又は網羅的なものとすることは意図されない。修飾及び変更は上記の教示に照らして可能であり、又は、本発明の実施から行うことができる。本発明の原理を説明するために上記の実施形態を選択しそして記載しており、その実際上の応用では当業者が種々の実施形態の本発明を利用することができ、考慮される特定の使用に適するように種々の修飾がなされる。本発明の範囲は本明細書に添付される特許請求の範囲及びその均等物により規定されることが意図される。
【図１】
2016506881.tif 000009
【図２】
2016506881.tif 000010
【図３】
2016506881.tif 000011
【図４】
2016506881.tif 000012
【図５】
2016506881.tif 000013
【図５Ａ】
2016506881.tif 000014
【図５Ｂ】
2016506881.tif 000015
【図６】
2016506881.tif 000016
【図７】
2016506881.tif 000017
【図８】
2016506881.tif 000018
【図８Ａ】
2016506881.tif 000019
【図９Ａ】
2016506881.tif 000020
【図９Ｂ】
2016506881.tif 000021
【図９Ｃ】
2016506881.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月11日(2015.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのロールの第一のロールに沿って互いに軸方向に間隔を開けたインプット領域及びアウトプット領域を有する２ロールミルを通したエラストマー複合材の処理の連続方法であって、
インプット領域で２ロールミルにエラストマー複合材の不連続片を受け入れること、
Ａ）ロールミル上のエラストマー複合材のバンドは第一のロールの表面が暴露されているその表面を通して複数のボイドを有し、そしてＢ）エラストマー複合材は、ミルの作用の結果として、インプット領域からアウトプット領域に向けて下流にすりこぎ運動するように、ロールミルのニップギャップ幅、摩擦比、表面速度及び冷却剤温度の１つ以上を調節すること、及び、
第一のミル上の既定の軸方向位置から２ロールミルにより混錬されたエラストマー複合材を合着したアウトプットストリップとして吐出することを含み、ここで、Ａ）吐出は受け入れと同時に行われ、吐出の間に、２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材は連続的に取り出されるか、又はＢ）２ロールミルから取り出されるエラストマー複合材の少なくとも９０％は合着したストリップとして連続的に取り出される、方法。
【請求項２】
前記ロールミルは２つのロールの上方に配置されたバンクガードをさらに含み、該方法は、受け入れ及び吐出の間に、ニップギャップの上方にバンク形成されたエラストマー複合材の一部分をロールミルのアウトプット領域へと選択的に受け入れるように２ロールミルのバンクガードの位置構成を選択することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
受け入れ及び吐出を同時に行う、請求項１記載の方法。
【請求項４】
吐出の間に、バンドに対する切り込みは軸成分の少なくとも２倍の長さである接線成分を有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第一のロールの軸に対して垂直な方向でアウトプット領域においてバンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、
間隔を開けたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作り、そしてアウトプットストリップを開始すること、
前記スターターブレードから既定の距離に配置されたコンベヤに前記アウトプットストリップを向けること、及び、
前記バンドから離れてエラストマー複合材をアウトプットストリップにより連続的に輸送することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
２つの平行の切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記バンドからアウトプット領域にエラストマー複合材のストリップを向けることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
エラストマー複合材のストリップはアウトプット領域の上流又は下流にあるバンドの一部分から向けられる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
受け入れは約２００ｋｇ／ｈｒ〜約２０００ｋｇ／ｈｒの速度で行う、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
受け入れ及び吐出は停止せずに少なくとも３０分間行う、請求項１又は３記載の方法。
【請求項１１】
ロールの少なくとも１つの表面速度は少なくとも４０ｍ／分である、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
粘弾性材料を処理するための２ロールミルであって、該２ロールミルは第一及び第二の平行なロールを含み、その間にニップを有し、該ニップは２ロールミルの中心平面から２ロールミルの接平面までの距離により規定される垂直寸法ｖを有し、該ニップは中心平面上のロール間の距離により規定される第一の水平寸法ｈ及び接平面上の第一のロールと第二のロールとの距離により規定される第二の水平寸法をさらに有する２ロールミルにおいて、
前記２ロールミルはバンクガードをさらに含み、該バンクガードは第一及び第二の凹型縁を有し、これらの縁はその間で突出部分を画定しており、該突出部分は縁を有し、ここで、第一及び第二の凹型縁は、第一の凹型縁がニップ内に配置された第一のロールの表面の部分から約３ｈ〜約５ｈで配置され、そして第二の凹型縁がニップ内に配置された第二のロールの表面の部分から約３〜約１５ｍｍの距離で配置されるように構成されており、ここで、前記突出部分は中心平面に向かってニップ中に延在しており、ロールミルの操作の間に、中心平面と、バンクガードを越えた突出部分の縁との間にある粘弾性材料を前進させることを特徴とする、２ロールミル。
【請求項１３】
前記２ロールミルは第一のロールの近傍に配置され、そして２ロールミルの操作の間に、第一のロール上に配置された粘弾性材料のアウトプットストリップを切断するように構成された２つのナイフをさらに含み、ここで、バンクガードは２つのナイフの間の中ほどに配置された２ロールミルの環状面から既定の距離で軸方向に間隔を開けており、ここで、該既定の距離は第一のロールの直径の約３３％〜約９０％である、請求項１２記載の２ロールミル。
【請求項１４】
前記突出部分は第一の凹型縁に隣接している切取縁をさらに含み、ここで、切取縁と第一の凹型縁との間の境界は第二のロールの軸に関して中心平面とある角度を画定しており、該角度は約６０°〜約９０°である、請求項１２記載の２ロールミル。
【請求項１５】
２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上に配置された弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始するための装置であって、
スターターブレード、
前記スターターブレードを前進及び後退させるアクチュエータ、及び、
エラストマー材料のストリップを受け入れそして第一のロールから弾性材料を分離するためのコンベヤを含む、装置。
【請求項１６】
スターターブレードの方向に対して直交方向に配置され、そしてストリップの幅を画定する間隔を開けた第一のナイフ及び第二のナイフ、及び、前記スターターブレードとは独立に前記第一のナイフ及び第二のナイフを前進及び後退させるナイフアクチュエータをさらに含む、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記スターターブレードと前記コンベヤとの間の距離、前記スターターブレードと前記コンベヤとの間の角度、及び前記第一のロールの表面に対する前記スターターブレードの向きの１つ以上は調節可能である、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
２ロールミル又はカレンダ加工ミルの２つのロールのうちの第一のロール上で弾性材料のバンドからの取り出しのための弾性材料のストリップを開始する方法であって、
バンドに２つの平行な切り込みを作り、それにより、バンドに２つの間隔の開いたチャンネルを画定すること、
２つの間隔の開いたチャンネルの間で第一のロールの表面に対してスターターブレードを動作させ、それにより、弾性材料のバンドに軸方向の切り込みを作りそしてストリップを開始すること、
弾性材料のストリップをスターターブレードから既定の距離で配置されたコンベヤに向けること、及び、
バンドから離れてストリップにより弾性材料を連続的に輸送することを含む、方法。
【請求項１９】
２つの平行な切り込みを作る工程は第一のロールの表面に対して２つのナイフを動作させることを含み、該ナイフはスターターブレードに機械的に連結されている、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
連続的に輸送している間に、第一のロールの表面から既定の距離でスターターブレードを動作させることをさらに含み、前記既定の距離はストリップの厚さよりも大きい、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記コンベヤに対するスターターブレードの角度、前記コンベヤからのスターターブレードの距離、及び前記第一のロールの表面に対するスターターブレードの角度の１つ以上を調節することをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【国際調査報告】
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