(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被混練材料を混練する混練室と、この混練室に被混練材料を投入するための入口扉と、混練材料を混練室から排出するための出口扉を備えた混合機本体に、前記入口扉を気密に覆うシール室を設け、このシール室または混練室のいずれか一方に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管を設けた混合機であって、
前記入口扉および前記出口扉の開閉時の扉開き時間と前記入口扉および前記出口扉の単位時間当たりの開閉回数とをカウントするカウント部を設け、このカウント部からの信号に基づいて、不活性ガス導入管に供給する不活性ガスの流量を制御する流量制御部を設けたことを特徴とする混合機。
【請求項２】
上記シール室の入口にカーテンを設けたことを特徴とする請求項１記載の混合機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゴム、塩化ビニル樹脂などの可塑性材料の混練に用いられるバンバリーミキサーなどの混合機に関し、混合機内部の酸素濃度を低減し、混練中の可塑性材料の発火を防止するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤなどのゴム製品を製造するにあたっては、原料ゴムにイオウ、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、加硫促進剤などの多種の配合剤を配合して配合物となし、この配合物を加熱加圧状態で混練することが行われている。
この混練には、バンバリーミキサーが以前から広く使用されている。
【０００３】
バンバリーミキサーは、密閉構造の混練室内に配合物を投入し、加熱、加圧状態で、２本の互いに反転する回転ブレードにより、配合物に可塑化状態で大きな剪断力を与えて混練する混合機であり、周知のものである。
このバンバリーミキサーによる混練においては、混練室内の温度と、回転ブレードを回転駆動するモータの電流値を測定し、この温度と電流値によって混練室内の混練状態を把握し、運転管理を行っている。
【０００４】
ところで、この混練作業中に、混練物がその摩擦熱によって高温となり、周辺の空気中の酸素と反応して、混練物が発火する危険がある。この危険を回避するために、バンバリーミキサー内部に窒素、アルゴンなどの不活性ガスを導入し、バンバリーミキサー内の酸素濃度を混練物の発火限界以下とする方法が考えられる。
【０００５】
しかしながら、現実にはバンバリーミキサー内に不活性ガスを導入するだけでは、酸素濃度を発火限界以下に低減するには限界があった。
これは、配合物の投入あるいは混練物の排出に伴う扉の開閉によって外気が流入し、さらには配合物自体が空気を同伴して持ち込むなどの理由によるものと考えられる。
【特許文献１】特開平７−３０９９７７号公報
【特許文献２】特開２００６−３２７０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって、本発明における課題は、バンバリーミキサーなどの混合機において、被混練材料を混練する際に、被混練材料の投入、混練材料の排出などがあっても、混合機内の酸素濃度をその発火限界以下とすることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、被混練材料を混練する混練室と、この混練室に被混練材料を投入するための入口扉と、混練材料を混練室から排出するための出口扉を備えた混合機本体に、前記入口扉を気密に覆うシール室を設け、このシール室または混練室のいずれか一方に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管を設けた混合機であって、前記入口扉および前記出口扉の開閉時の扉開き時間と前記入口扉および前記出口扉の単位時間当たりの開閉回数とをカウントするカウント部を設け、このカウント部からの信号に基づいて、不活性ガス導入管に供給する不活性ガスの流量を制御する流量制御部を設けたことを特徴とする混合機である。
【０００８】
請求項２にかかる発明は、上記シール室の入口にカーテンを設けたことを特徴とする請求項１記載の混合機である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、混合機本体の入口扉、出口扉の開閉、被混練材料の投入などの要因によって、外部から混合機本体内に空気が流入しても、常に混練室内の酸素濃度を混練材料の発火限界以下、すなわち１０容積％以下とすることができる。
【００１２】
また、混練室内の酸素濃度を計測し、この酸素濃度に基づいて、不活性ガス導入管に供給する不活性ガスの流量を制御するようにする、あるいは出入口扉の開閉時の扉開き時間と出入口扉の単位時間当たりの開閉回数をカウントし、これに基づいて、不活性ガス導入管に供給する不活性ガスの流量を制御するようにすることで、不活性ガスの供給量を節約することができ、コストの低減となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の混合機の例を示すもので、混合機本体としてバンバリーミキサーを用いた例である。
図１において、符号１は、混合機本体を示す。この混合機本体１は、例えば原料ゴムにイオウ、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、加硫促進剤などを配合した配合物Ａを加熱加圧状態で混練する混練室２と、この混練室２の上部に形成され、配合物Ａが投入される投入室３と、この投入室３に配合物Ａを投入するための入口扉４と、混練後の混練物を混練室３から排出するための出口扉５を備えている。
入口扉４と出口扉５とは、ともに開き戸形式となっている。
【００１４】
また、図中符号６は、ベルトコンベアを示し、このベルトコンベア６は、配合物Ａを混合機本体１の入口扉４にまで移送するためのものである。このベルトコンベア６は、その終端部が入口扉４付近に位置するように配されており、入口扉４が開放となったときに、配合物Ａが入口扉４から投入室３内に落下するようになっている。
【００１５】
さらに、図示のように、混合機本体１の少なくとも入口扉４付近と、ベルトコンベア６のベルト６１上部とを外気から遮断するシール室７が設けられている。このシール室７は、ステンレス鋼板などを用いて気密構造に組み立てられたトンネル状のもので、その入口部には、ベルトコンベア６上を移送される配合物Ａの通過を許容し、空気の外部からの侵入をできるだけ阻止するカーテン８が取り付けられている。
【００１６】
このカーテン８は、軟質塩化ビニル樹脂、ゴムなどからなるシートを入口部の開口上部から垂れ下がった状態で取り付けられて構成されている。
なお、混合機の動作形態によっては、このカーテン８は不要であり、入口部を開放状態としたままでもよい。ただし、この場合には、入口部の開口面積をできるだけ小さくすることが好ましい。
【００１７】
また、混合機本体１内の混練室２内には、この混練室２内の酸素濃度を計測する酸素センサー９が取り付けられている。この酸素センサー９からの酸素濃度信号は、制御部１０に送られるようになっている。
【００１８】
さらに、混合機本体１には、この本体１内に不活性ガスを供給する本体不活性ガス導入管１１の一端が接続されており、これの他端は、第１流量調整器１２、第１流量計１３、圧力調節器１４を介して不活性ガス供給源１５に接続されて、本体１内に窒素、アルゴンなどの不活性ガスを導入するようになっている。
【００１９】
また、シール室７には、このシール室７内に不活性ガスを供給するシール室不活性ガス導入管１６の一端が接続されており、これの他端は、第２流量調整器１７、第２流量計１８、圧力調節器１４を介して不活性ガス供給源１５に接続されて、シール室７内にも窒素、アルゴンなどの不活性ガスを導入するようになっている。
【００２０】
また、制御部１０からの制御信号は、第１流量調整器１２および第２流量調整器１７に送られ、それぞれの流量調整器１２、１７における不活性ガスの流量を本体１内の酸素濃度に対応して調整するようになっている。
【００２１】
次に、この例の混合機の動作例について説明する。
（動作例１）
予め、本体１の入口扉４と出口扉５とを閉として、本体不活性ガス導入管１１から本体１内に不活性ガスを導入し、本体１内の酸素濃度を混練物の発火限界以下としておく。なお、発火限界酸素濃度は、１０容積％とすることが好ましい。また、この動作例では、シール室７のカーテン８は取り付けていない状態とする。
【００２２】
つづいて、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの供給を続けた状態を維持し続ける。そして、配合物Ａをベルトコンベア６に載せて移送する。これにより配合物Ａは、ベルトコンベア６の終端部に至る。この時、入口扉４が開き、配合物Ａが内部に落下する。その後、直ちに入口扉４を閉じる。
【００２３】
混練室２内で混練が終了すると、出口扉５が開き、混練物をここから排出する。混練物の排出が終わると、直ちに出口扉５を閉じる。
この動作により混練室２内の酸素濃度は、常に混練物の発火限界以下となる。このものでは、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの導入量を比較的大量とする必要がある。
【００２４】
（動作例２）
予め、本体１の入口扉４と出口扉５とを閉として、本体不活性ガス導入管１１から本体１内およびシール室７内に不活性ガスを導入し、本体１内の酸素濃度を混練物の発火限界以下としておく。この例でも、シール室７のカーテン８は取り付けていない状態とする。
【００２５】
つづいて、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの供給を続けるとともにシール室不活性ガス導入管１６からの不活性ガスの供給を開始する。その後は、動作例１と同様にして、配合物Ａを混練し、出口扉５から混練物を排出する。
この動作により混練室２内の酸素濃度は、常に混練物の発火限界以下となる。このものでは、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの導入量に比べて、シール室不活性導入管１６からの導入量を少なくすることができる。
【００２６】
（動作例３）
予め、本体１の入口扉４と出口扉５とを閉として、本体不活性ガス導入管１１から本体１内に不活性ガスを導入し、本体１内の酸素濃度を混練物の発火限界以下としておく。シール室７のカーテン８は取り付けた状態とする。
【００２７】
つづいて、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの供給を続けるとともにシール室不活性ガス導入管１６からシール室７への不活性ガスの供給を開始する。その後は、動作例１と同様にして、配合物Ａを混練し、出口扉５から混練物を排出する。
この動作により混練室２内の酸素濃度は、常に混練物の発火限界以下となる。このものでは、シール室７にカーテン８が取り付けられているため、外気の侵入が少なく、不活性ガス供給量が少なくて済む。
【００２８】
（動作例４）
予め、本体１の入口扉４と出口扉５とを閉として、本体不活性ガス導入管１１から本体１内に不活性ガスを導入し、本体１内の酸素濃度を混練物の発火限界以下としておく。シール室７のカーテン８は取り付けた状態とする。
【００２９】
つづいて、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの供給を続ける。その後は、動作例１と同様にして、配合物Ａを混練し、出口扉５から混練物を排出する。
このものでも、シール室７にカーテン８が取り付けられているため、外気の侵入が少なく、不活性ガス供給量が少なくて済む。
【００３０】
（動作例５）
予め、本体１の入口扉４と出口扉５とを閉として、本体不活性ガス導入管１１から本体１内に不活性ガスを導入し、本体１内の酸素濃度を混練物の発火限界以下としておく。シール室７のカーテン８は取り付けた状態とする。
【００３１】
つづいて、本体不活性ガス導入管１１からの不活性ガスの供給を続けるとともにシール室不活性ガス導入管１６からシール室７への不活性ガスの供給を開始する。その後は、動作例１と同様にして、配合物Ａを混練し、出口扉５から混練物を排出する。この作業の際に、酸素センサー９によって混練室２内の酸素濃度を常時計測し、その濃度が発火限界を越える以前に、制御部１０から制御信号を際または第２流量調整器１２、１７に送り、本体不活性ガス導入管１１またはシール室不活性ガス導入管１６のいずれか一方または両方からの不活性ガス供給量を増加する。
このものでは、不活性ガスを余分に供給する必要がなく、必要最低限とすることができる。
【００３２】
図２は、本発明の混合機の他の例を示すもので、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この例の装置では、入口扉４および出口扉５の開閉時の扉の開放時間と、単位時間当たり、例えば１０分当たりの開閉回数とをカウントするカウント部２１が設けられている。なお、酸素センサー９、制御部１０は必要としないが、あってもよい。
【００３３】
入口扉４および出口扉５の開閉時の扉の開放時間と、単位時間当たりの開閉回数とのカウントは、図示しない扉の開閉を指示、制御する制御部からの信号によって行われる他、各扉４、５に取り付けられたリミットスイッチなどの開閉センサーからの信号によって行われる。
【００３４】
カウント部２１は、この扉開閉時間と単位時間当たりの開閉回数に基づいて、本体不活性ガス導入管１１およびシール室不活性ガス導入管１６のいずれか一方または両方に流れる不活性ガス流量を定め、これを第１または第２不活性ガス流量調整器１２、１７に送り、ここを流れる不活性ガス流量を調節し、本体１内の酸素濃度を発火限界以下とする。
【００３５】
この例の装置では、本体１内に外気が侵入する大きな原因である入口扉４と出口扉５の開閉状況を参照しているため、不活性ガス供給量を効率的に制御することが可能になる。
【００３６】
以下、具体例を示す。
以下の具体例では、内容積が１．０ｍ３であるバンバリーミキサーを用いた。バンバリーミキサーの実使用を想定し、出口扉５を１０秒間開とした後に閉とし、次に入口扉４を１５秒開とした後に閉とし、２分間放置することを１サイクルとした。これを５サイクル行い、バンバリーミキサー内の酸素濃度をモニターし、ミキサー内の酸素濃度を確認した。
【００３７】
（例１）
シール室７を設けることなく、本体不活性ガス導入管１１からバンバリーミキサー本体１に不活性ガスとして窒素ガスを１０００Ｌ／分で供給し、バンバリーミキサー本体１内の酸素濃度が６％になるまで放置した。その後、窒素ガスを継続的に１０００Ｌ／分にて供給し、５サイクル行った。
その結果、３サイクル経過時においてミキサー内の酸素濃度は２０％程度まで上昇し、ほぼバンバリーミキサー内の雰囲気は空気に置換してしまった。
【００３８】
（例２）
バンバリーミキサー本体１の入口扉４を覆うように、トンネル状のシール室７（幅１０５０ｍｍ×高さ６００ｍｍ×長さ１８００ｍｍ）を配置した。シール室７の入口は大気開放状態であるが、バンバリーミキサー本体１とシール室７とに隙間ができないように密閉した。
出入口扉４、５を閉とした状態で本体不活性ガス導入管１１から窒素ガス６００Ｌ／分を導入してミキサー内の酸素濃度が６％になるまで放置した。その後、窒素ガスを継続して６００Ｌ／分にて供給し、５サイクル行った。
その結果、５サイクル経過時においても、ミキサー内の酸素濃度は８％程度で安定していた。
【００３９】
（例３）
例２のシール室７にシール室不活性ガス導入管１６を配置した。例２と同様に出入口扉４、５を閉塞した状態で本体不活性ガス導入管１１から窒素ガス６００Ｌ／分を導入し、ミキサー内の酸素濃度が６％になるまで放置した。その後直ちに、本体不活性ガス導入管１１から導入する窒素ガスの流量を３６０Ｌ／分にし、シール室不活性ガス導入管１６より窒素ガス１２０Ｌ／分をシール室７に供給し、５サイクル行った。
その結果、５サイクル経過時においてミキサー内の酸素濃度は８％程度で安定していた。
【００４０】
（例４）
例２のシール室７の入口に幅１０５０ｍｍ×高さ６００ｍｍ×厚さ１ｍｍの塩化ビニル樹脂で製作したカーテン８を取り付けた。これに例２と同様に出入口扉４、５を閉塞した状態で本体不活性ガス導入管１１から窒素ガス６００Ｌ／分を導入してミキサー内の酸素濃度が６％になるまで放置した。その後直ちに、本体不活性ガス導入管１１から導入する窒素ガスの流量を３００Ｌ／分にし、シール室不活性ガス導入管１７よりシール室７に窒素ガス６０Ｌ／分を供給し、５サイクル行った。
その結果、５サイクル経過時においてミキサー内の酸素濃度は８％程度で安定していた。
【００４１】
（例５）
例２のシール室７の入口に幅１０５０ｍｍ×高さ６００ｍｍ×厚さ１ｍｍの塩化ビニルで製作したカーテン８を取り付けた。これに例２と同様に出入口扉４、５を閉塞した状態で本体不活性ガス導入管１１から窒素ガス６００Ｌ／分を導入してミキサー内の酸素濃度が６％になるまで放置した。その後直ちに、本体ガス不活性導入管１１から導入する窒素ガスの流量を４８０Ｌ／分にし５サイクル行った。
その結果、５サイクル経過時においてミキサー内の酸素濃度は８％程度で安定した。
【００４２】
上記具体例では、５サイクル行った際に、本体１内の酸素濃度により効果を評価したが、サイクル数が増えるに従い、酸素濃度は上昇するので、上限値を設定し、上限値となった場合には、本体不活性ガス導入管１１およびシール室不活性ガス導入管１６の少なくとも一方から不活性ガスを供給し、酸素濃度を下げることにより連続的に操業をすることができる。
バンバリーミキサー内の酸素濃度の上限値としては１０％とすることが望ましい。
【００４３】
また、大気の進入は入口扉４および出口扉５が開となった際に、多いと考えられる。開となる少し前には、本体不活性ガス導入管１１およびシール室不活性ガス導入管１６の少なくとも一方から不活性ガスの供給量を多くすることで、より効率的な供給とすることができる。
【００４４】
また、例１のシール室なしの場合には９７０Ｌ／分の窒素ガスを導入してもミキサー内の酸素濃度を維持することができなかったが、例２のシール室を設置することで６００Ｌ／分の窒素ガス量でさえ安定した酸素濃度低下効果を得ることができた。この量は例１の量と比較して６０％となり、大幅に不活性ガス供給量を削減することができる。
【００４５】
さらに、例３、４、５に示したように例２のシール室７に窒素ガスを導入することやカーテン８を取り付けて外気との遮断性を向上させることで窒素ガスの使用量を更に削減することができる。
例２の結果からバンバリーミキサーに導入する不活性ガス量は窒素ガスを用いた場合ではミキサー容量の０．６倍／分程度の流量を導入することで十分な効果を得ることができた。ミキサーの容量が異なる場合においても同様の結果が得られた。
【００４６】
なお、バンバリーミキサー以外のヘンシェルミキサー（商品名）、インテンシブミキサーなどの可塑性材料を加熱加圧状態で強大な剪断力を付加しつつ混練する混合機においても同様の効果が得られ、本発明の混合機に包含される。
本実施例では、シール室７を本体１の入口扉４にのみ設けたが、本体１の出口扉５にもシール室を設け、不活性ガスを供給することによりさらに高い酸素遮断効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の混合機の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の混合機の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・混合機本体、２・・混練室、４・・入口扉、５・・出口扉、シール室、８・・カーテン、９・・酸素センサー、１０・・制御部、１１・・本体不活性ガス導入管、１２・・第１流量調整器、１６・・シール室不活性ガス導入管、１７・・第２流量調整器、２１・・カウンター部
【図１】
0005026218.tif 000002
【図２】
0005026218.tif 000003