(57)【要約】  配合剤の混合方法は、原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合する前に、配合比率に沿った量の複数種類の配合剤を袋体に封入し、混合装置の回転ドラム内に袋体を投入し、回転ドラムを回転して袋体を転動させ、袋体に封入した複数種類の配合剤を互いに混合する。回転ドラムは軸方向を横にして回転し、回転する回転ドラムの内周面に袋体を追従させて転動させる。このとき回転ドラムの回転方向を所定の周期で切り替え、袋体の転動方向を変動させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合する前に、前記配合比率に沿った量の前記複数種類の配合剤を袋体に封入し、
回転ドラムを回転駆動する混合装置の前記回転ドラム内に、前記複数種類の配合剤を封入した前記袋体を投入し、
前記回転ドラムを回転駆動して前記回転ドラム内で前記袋体を転動させ、前記袋体に封入した前記複数種類の配合剤を互いに混合する、
配合剤の混合方法。
【請求項２】
軸方向を横にして前記回転ドラムを回転させ、回転する前記回転ドラムの内周面への追従によって前記袋体を転動させる、
請求項１に記載の配合剤の混合方法。
【請求項３】
前記回転ドラムの内部に軸方向に沿って設けられた係合部によって、回転する前記回転ドラムの内周面と前記袋体との間の滑りを抑制する、
請求項２に記載の配合剤の混合方法。
【請求項４】
前記回転ドラムは一方の端部が開口し、開口する端部が反対側の端部よりも高い位置になるように軸方向を水平に対して傾斜させた状態で回転する、
請求項２に記載の配合剤の混合方法。
【請求項５】
前記回転ドラムの回転方向を周期的に切り替える、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の配合剤の混合方法。
【請求項６】
前記袋体を計量機に載せ、
前記計量機に載せられた袋体に前記複数種類の配合剤を順に収容し、
個々の種類の前記配合剤を袋体に入れる都度前記計量機によって重量を軽量し、重量に換算された前記配合比率の前記配合剤を前記袋体に封入する、
請求項１に記載の配合剤の混合方法。
【請求項７】
原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合する前に、前記配合比率に沿った量の前記複数種類の配合剤を封入する袋体を受け入れる回転ドラムと、
軸方向を横にして前記回転ドラムを回転自在に支持する支持部と、
前記回転ドラムを回転駆動する駆動部と、
を備え、回転する前記回転ドラムの内周面への追従によって前記袋体を転動させる、
配合剤の混合装置。
【請求項８】
前記回転ドラムの内部で軸方向に沿う係合部を備える、
請求項７に記載の配合剤の混合装置。
【請求項９】
前記回転ドラムは一方の端部を開口させ、
前記支持部は、開口する端部が反対側の端部よりも高い位置になるように軸方向を水平に対して傾斜させた状態で前記回転ドラムを支持する、
請求項７に記載の配合剤の混合装置。
【請求項１０】
前記回転ドラムの回転方向を周期的に切り替える、
請求項７に記載の配合剤の混合装置。
【請求項１１】
前記支持部は、前記回転ドラムと軸方向を一致させて平行に配置された回転自在の一対のローラで前記回転ドラムを支持し、
前記駆動部は、前記一対のローラの少なくとも一方を回転駆動する、
請求項７ないし１０のいずれか一に記載の配合剤の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の配合剤を互いに混合するために用いる配合剤の混合方法および混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にゴムについては、必要な物性や機能を持たせるため、原料ゴムに所定の配合比率で充填剤や添加剤などの配合剤を配合することが行われる。配合作業はニーダーやロールなどの混練機を用いて行われる。【０００３】
原料ゴムには、所定の配合比率で複数種類の配合剤が配合される（例えば特許文献１参照）。配合剤は、例えば次の工程によって原料ゴムに配合される。
（工程１）複数種類の配合剤を計量し、配合比率に沿った量の配合剤を種類ごとに取り分ける。取り分けた複数種類の配合剤を一旦、天面を開口した作業用の箱体に入れる。
（工程２）箱体を混練機の投入口に差し込んで傾け、箱体から混練機へ配合剤を投入する。あるいは箱体内の配合剤をスコップですくい取り、スコップを混練機の投入口に差し込んで傾け、混練機に投入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１２３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記工程１では、複数種類の配合剤を種類ごとに計量して順々に箱体に入れることから、複数種類の配合剤は箱体内でほとんど混合されない。【０００６】
このため上記工程２では、複数種類の配合剤は、ほとんど混合されていない状態で混練機へ投入される。その結果、分散性が良くない原料ゴムでは、混練機内で配合剤が均一に混ざらないといった分散不良が発生し、この分散不良を原因として、必要な物性や機能が得られないという現象が生じることがある。フッ素系のゴムなどの分散性が良くない原料ゴムでは、特にこのような現象が生じやすい。【０００７】
このような配合剤の分散不良を防止するために、複数種類の配合剤を箱体内で手作業やスコップを用いて混合する作業が行われる。ところが箱体内で混合すると、先入れした方の配合剤が箱体内の隅部に残ったりして、混合が十分に行われない場合がある。改善が求められる。【０００８】
本発明の課題は、原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合するに先立ち、原料ゴムに複数種類の配合剤を均一に分散させ得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の配合剤の混合方法は、原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合する前に、前記配合比率に沿った量の前記複数種類の配合剤を袋体に封入し、回転ドラムを回転駆動する混合装置の前記回転ドラム内に、前記複数種類の配合剤を封入した前記袋体を投入し、前記回転ドラムを回転駆動して前記回転ドラム内で前記袋体を転動させ、前記袋体に封入した前記複数種類の配合剤を互いに混合する。【００１０】
本発明の配合剤の混合装置は、原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合する前に、前記配合比率に沿った量の前記複数種類の配合剤を封入する袋体を受け入れる回転ドラムと、軸方向を横にして前記回転ドラムを回転自在に支持する支持部と、前記回転ドラムを回転駆動する駆動部と、を備え、回転する前記回転ドラムの内周面への追従と前記内周面からの脱落との繰り返しによって前記袋体を転動させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原料ゴムに複数種類の配合剤を所定の配合比率で配合するに先立ち、原料ゴムに複数種類の配合剤を均一に分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】配合剤の混合装置の一実施の形態を示す（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。
【図２】各部の電気的接続のブロック図。
【図３】比較試験の結果を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施の形態の配合剤の混合方法は、原料ゴムに所定の配合比率で配合する複数種類の配合剤を原料ゴムに配合する前に行われる。この混合方法は、以下の手順にて複数種類の配合剤を互いに混合する。
【００１４】
複数種類の配合剤としては、例えばホワイトカーボン（シリカ）およびブラックカーボン等の充填剤の組み合わせ、充填剤と添加剤の組み合わせ、複数の添加剤の組み合わせなどが用いられる。ほかにもゴム工業で一般的に用いられている充填剤や添加剤等の各種配合剤、例えばブラックカーボン、ホワイトカーボン（シリカ）、タルク、クレー、グラファイト、けい酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、パルミチン酸、パラフィンワックス等の加工助剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の受酸剤、老化防止剤、可塑剤などを適宜組み合わせて用いられる。
【００１５】
本実施の形態の配合剤の混合方法は、次の各工程によって実行される。
［第１工程］
配合比率に沿った量の複数種類の配合剤を収容可能な容量を備える袋体を用意する。この袋体の中に、配合比率に沿った量の複数種類の配合剤を順次収容し、袋体の開口部を閉塞する。袋体は、例えば薄膜樹脂製のフレキシブルな袋体であり、市販のいわゆるポリ袋などであっても良い。複数種類の配合剤を袋体内で混合するため、配合剤が袋体内で移動できるよう、袋体の容量は配合剤の量に対し、ゆとりを持たせた量とすることが望ましい。配合剤の計量は、配合剤を袋体に収容する前に予め行っても良く、袋体を計量機（図示せず）に載せて、配合剤を袋体に収容しつつ行っても良い。
【００１６】
配合剤を袋体に収容しつつ配合剤の軽量を行う場合、まず袋体を計量機に載せ、計量機に載せられた袋体に複数種類の配合剤を順に収容する。このとき個々の種類の配合剤を袋体に入れる都度、計量機によって重量を軽量する。この計量によって、袋体に入れられた個々の種類の配合剤の重量を知ることができる。より詳しくは、これから袋体に入れようとする配合剤の重量は、予め袋体に収容されている配合剤の重量との差分として知得が可能である。そこで個々の種類の配合剤を袋体に入れていきながら、重量に換算された配合比率で個々の種類の配合剤を袋体に封入することができる。
【００１７】
［第２工程］
第１工程で複数種類の配合剤を封入した袋体を、混合装置の回転ドラムの中に投入する。このとき複数の袋体を同時に投入しても良い。混合装置の詳細については後述する。
【００１８】
［第３工程］
第２工程で袋体を投入した回転ドラムを回転駆動し、この回転ドラム内で袋体を転動させ、これにより所定時間の経過後、袋体に封入した複数種類の配合剤を互いに混合する。
【００１９】
上記第１〜第３工程を備える混合方法によれば、袋体に封入した複数種類の配合剤を十分に混合することができ、原料ゴムに配合剤を配合したときに分散不良が発生するのを未然に解消することができる。このとき作業者が行う作業は、配合剤の計量および袋体への封入、袋体の回転ドラムへの投入、及び回転ドラムの駆動を指示する操作のみで良いため、作業者の負担を低減することができる。回転ドラムの作動時間は、配合剤の量などにもよるが、一般的には１〜５分間程度である。
【００２０】
本実施の形態の混合装置は、以下のように構成されている。この混合装置は、複数種類の配合剤を原料ゴムに配合する前に互いに混合するための装置であって、配合剤を原料ゴムに配合するための装置（混練装置）ではない。
【００２１】
図１に示すように、混合装置１は、枠体状の台座部２と、台座部２上に配置された左右一対の駆動ロール３と、駆動ロール３上に配置され駆動ロール３に従動回転する回転ドラム４と、駆動ロール３を回転させるための電動式の駆動源（図示せず）および操作部５とを備えている。
【００２２】
左右一対の駆動ロール３は回転自在のローラであり、回転ドラム４を載置して支持する支持部としての役割を果たしている。これらの駆動ロール３は互いに平行に配置されており、軸方向を一致させて回転ドラム４を載置する。このとき回転ドラム４は、一対の駆動ロール３に載置されるだけで、他の構造物に位置を拘束されることはない。
【００２３】
図２に示すように、一対の駆動ロール３を回転駆動するための駆動源として、混合装置１はモータＭを備えている。混合装置１は、モータＭの図示しない回転軸の回転を駆動ロール３に伝達する図示しない伝達機構を備えている。伝達機構は、モータＭの回転を一方の駆動ロール３にのみ伝達する構成であっても、両方の駆動ロール３に伝達する構成であってもよい。
【００２４】
図２に示すように、混合装置１は制御部１１を備えている。モータＭはモータ駆動回路１２を介して制御部１１に接続されている。操作部５も、入出力回路１３を介して制御部１１に接続されている。制御部１１は、操作部５から入力信号を受けてモータＭの駆動制御用信号を出力するロジックをシーケンシャルに実行する集積回路である。入出力回路１３を介して操作部５からの入力信号を受信した制御部１１は、モータＭの駆動信号を出力する。モータ駆動回路１２は、制御部１１から受信した駆動信号に応じて、モータＭに接続されている図示しない通電回路を閉じる。モータＭ及びモータ駆動回路１２は、回転ドラム４を回転駆動する駆動部として機能する。
【００２５】
制御部１１のロジックは、モータＭの正逆回転を繰り返すように設定されている。つまりモータＭを一方向に回転させる駆動信号と一方向と反対に回転させる駆動信号とを所定の周期で繰り返すロジックである。このロジックにしたがった制御部１１は、駆動ロール３およびこれに従動する回転ドラム４が所定の回転速度で正回転（矢印ｘ）し、続いて所定の回転速度で逆回転（矢印ｙ）し、これを所定の周期で繰り返すようにモータＭを制御する。所定の回転速度は、例えば７５ｒｐｍである。
【００２６】
左右一対の駆動ロール３は、一方のロール端部（軸方向端部）３ａが他方のロール端部（軸方向端部）３ｂよりも高い位置に位置するように、回転中心軸線（図示せず）を斜めの向きに設定されている。回転中心軸線の傾斜角は、例えば１５度程度である。
【００２７】
左右一対の駆動ロール３の回転中心軸線が傾斜する結果、駆動ロール３上に載せられた回転ドラム４も、一方のドラム端部（軸方向端部）４ａが他方のドラム端部（軸方向端部）４ｂよりも高い位置に位置するように、回転中心軸線４ｃが斜めの向きを向くように設定される。言うまでもなく、回転中心軸線４ｃの傾斜角は、一対の駆動ロール３の回転中心軸線と一致する例えば１５度程度である。
【００２８】
回転ドラム４は、ドラム端部４ａの側を開口し、ドラム端部４ｂの側を閉鎖している。開口するドラム端部４ａには、ドラム開口部４ｄが設けられている。回転ドラム４の外周面は、駆動ロール３に接触する円筒状の周面部４ｅである。閉鎖している他方のドラム端部４ｂには、底面部４ｆが設けられている。
【００２９】
一対の駆動ロール３と回転ドラム４の周面部４ｅの外周面との間には、駆動ロール３が回転したとき、滑りを生ずることなく回転ドラム４が追従するだけの摩擦抵抗が生じている。このような摩擦抵抗を生じさせるために、駆動ロール３は、例えばゴム状弾性体によって被覆されている。回転ドラム４は全体が金属製である。駆動ロール３の外周面をなすゴム状弾性体は、金属製である回転ドラム４の外周面との間に摩擦抵抗を生じ、滑りを生ずることなく駆動ロール３の回転を回転ドラム４に伝達する。
【００３０】
このような構成の回転ドラム４は、ドラム端部４ａがドラム端部４ｂよりも高い位置に位置づけられるように、一対の駆動ロール３に載せられる。これによってドラム開口部４ｄからの袋体の出し入れが容易になる。このときドラム端部４ｂよりもドラム端部４ａの方が高い位置に位置するがゆえに、ドラム開口部４ｄから袋体がこぼれ出るおそれがないため、回転ドラム４は開閉蓋を備えない全面開口の構造を有している。もっとも開閉蓋を設けてはいけないわけでなく、別の実施の形態としては、開閉蓋を設けても良い。
【００３１】
回転ドラム４の内周面、つまり周面部４ｅの内周面には、二本の係合部４ｇが設けられている。これらの係合部４ｇは棒状形状を有しており、周面部４ｅの内周面に接した状態で回転ドラム４の軸方向に沿って配置されている。周面部４ｅの内周面から見たとき、係合部４ｇは突起状の形状を有している。このような係合部４ｇは、回転ドラム４の回転中に袋体が引っ掛かり、袋体を転動させ易くする役割を担っている。この点について後で詳しく述べる。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態の係合部４ｇは、回転ドラム４の回転中心軸線４ｃに沿って延びる等配２本の直線状の突条である。係合部４ｇの高さ、つまり回転ドラム４の内周面からの突出寸法は、例えば１０ｍｍ程度である。
【００３３】
係合部４ｇは、回転ドラム４の回転中に袋体が引っ掛かり、袋体の転動を補助する役割を果たすものであれば良い。係合部４ｇの形状、設置数、配置位置に関しては各種の形態が許容される。この条件を満たす限り、係合部４ｇの形状や設置数は特に限定されない。設置数は例えば２〜６本であっても良い。係合部４ｇは、回転ドラム４の内周面に対して非接触状態で配置されていてもよい。
【００３４】
このような構成において、作業者は、ドラム開口部４ｄから複数種類の配合剤を封入した袋体を回転ドラム４の中に投入したならば（上記第２工程）、操作部５から上記第３工程の実施を入力指示する。つまり回転ドラム４の回転駆動を指示する。
【００３５】
制御部１１は、操作部５からの入力指示に応じてモータＭを駆動する駆動信号を出力する。これによってモータＭの回転軸が回転し、駆動ロール３が回転駆動され、駆動ロール３の回転に追従して回転ドラム４が回転する。
【００３６】
回転ドラム４が回転すると、回転ドラム４内に収納されている複数種類の配合剤を封入した袋体は、回転ドラム４の内周面に追従して回転する。このとき袋体は係合部４ｇに引っ掛かり、回転ドラム４の内周面と袋体との間の滑りが抑制される。
【００３７】
制御部１１は、所定の周期でモータＭの回転方向を切り替えるように駆動信号を出力する。制御部１１から回転方向を切り替えるように駆動信号が出力されることで、回転ドラム４は正回転（矢印ｘ）と逆回転（矢印ｙ）とを繰り返し、複数種類の配合剤を封入した袋体も正回転と逆回転とを繰り返す。その結果転動する袋体内で、複数種類の配合剤を一層十分に混合することができる。
【００３８】
このとき回転ドラム４の回転に対する袋体の追従状態は、回転ドラム４内に占める袋体の大きさや回転ドラム４と袋体との間の摩擦抵抗などによって変動する。
【００３９】
本実施の形態では、回転ドラム４の内径に対して比較的小さな袋体が用いられ、この袋体に複数種類の配合剤を収容している。回転ドラム４が回転すると、袋体は、係合部４ｇに引っ掛かることによって回転ドラム４に追従し、上方に運ばれる。上方に運ばれた袋体は、係合部４ｇから脱落することで落下する。袋体に収容されている複数種類の配合剤は、袋体の上昇と落下とによって混合される。
【００４０】
このとき回転ドラム４のどの回転角度で袋体が落下するかは、係合部４ｇに対する袋体の引っ掛かり状態に依存する。袋体に対して係合部４ｇが比較的大きければ、袋体は係合部４ｇから脱落しにくくなり、袋体に対して係合部４ｇが比較的小さくなると、袋体は係合部４ｇから脱落しやすくなる。袋体の脱落し易さは、係合部４ｇの形状にも依存する。係合部４ｇがフック・ネイルのような形状を有していれば、袋体は係合部４ｇから脱落しにくくなる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態の配合剤の混合方法及び混合装置は、軸方向を横にして、より正確には回転中心軸線４ｃを水平に対して傾斜させて回転ドラム４を回転させ、回転する回転ドラム４の内周面への追従によって袋体を転動させる。この場合の追従は、回転ドラム４に３６０度追従するという意味ではなく、係合部４ｇから脱落して落下するまでの角度範囲の追従を意味する。
【００４２】
別の実施の形態としては、回転ドラム４の内周面に密接するような大きさの袋体を用いるようにしてもよい。回転ドラム４の内周面に密接するほど袋体が大きければ、回転ドラム４の内周面に対する袋体の摩擦抵抗が大きくなるため、袋体は滑りを生ずることなく回転ドラム４に追従する。このとき袋体は、回転ドラム４に３６０度追従する。袋体に収容されている複数種類の配合剤は、袋体の回転によって混合される。
【００４３】
回転ドラム４の内径に対して比較的小さな袋体が用いられる場合であっても、袋体の大きさが小さくなるにしたがい、袋体は回転ドラム４の内周面に対して滑りやすくなる。このときには係合部４ｇがその機能を発揮し、袋体は係合部４ｇに引っ掛かることで滑りにくくなり、回転ドラム４の回転に追従する。
【００４４】
以上説明したように、回転ドラム４の回転に追従して回転ドラム４内で袋体が転動する仕組み及び転動する様子は、回転ドラム４の内径と袋体との大きさ関係、摩擦抵抗の関係などに依存して変動し、一様ではない。
【００４５】
回転ドラム４に対して袋体が小さく、回転ドラム４の内周面に対して袋体がある角度範囲だけ追従し、その後は脱落するような場合、袋体の転動は、袋体の上昇と落下とを意味する。前述したように、袋体に収容されている複数種類の配合剤は、袋体の上昇と落下とによって混合される。
【００４６】
回転ドラム４に対して袋体が比較的大きく、回転ドラム４の回転に袋体が３６０度の範囲で追従して回転する場合、袋体の転動は、袋体の回転を意味する。前述したように、袋体に収容されている複数種類の配合剤は、袋体の回転によって混合される。
【００４７】
本実施の形態によれば、混合装置１を用いて配合剤を混合することにより、袋体に封入した複数種類の配合剤を十分に混合することができ、こうして混合した配合剤を原料ゴムに配合したときに分散不良が発生するのを未然に解消することができる。回転ドラム４の回転により複数種類の配合剤を混合するため、作業者の負担を低減することができる。
【００４８】
本実施の形態の配合剤の混合方法及び混合装置１については、各種の変更や変形が可能である。
【００４９】
例えば上記実施の形態では回転ドラム４の軸方向を水平に対して傾斜させる一例を示したが、これは必須ではない。回転ドラム４は軸方向を横に回転すれば、必ずしも回転中心軸線４ｃが水平に対して傾斜している必要はない。あるいは別の実施の形態としては、回転ドラム４の回転中心軸線４ｃを横にするのではなく、縦、例えば鉛直方向に向けるようにしてもよい。
【実施例】
【００５０】
実施例
下記の組成よりなるゴム（水素化NBR組成物）を製造するに際し、事前に複数種類の配合剤としてホワイトカーボン（補強性シリカ）およびブラックカーボン（FEFカーボンブラック）を上記混合方法および混合装置にて混合した。混合後、ニーダーに投入し、他の組成と共に６分間、混練した。
＜組成＞
水素化NBR(AN25%、ヨウ素価15、ML1+495)                 100重量部
補強性シリカ(比表面積100m2/g)                         60重量部
FEFカーボンブラック                                    10重量部
酸化亜鉛                                                5重量部
ポリメライズド(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン) 0.5重量部
2-メルカプトベンツイミダゾール                          2重量部
ジオクチルセバケート                                  10重量部
ジクミルパーオキサイド                                  5重量部
トリアリルイソシアヌレート                              5重量部
比較例
上記の組成よりなるゴム（水素化NBR組成物）を製造するに際し、事前にホワイトカーボン（補強性シリカ）およびブラックカーボン（FEFカーボンブラック）を混合することなくニーダーに投入し、他の組成と共に６分間、混練した。
結果
各テストピースによる分散確認の結果として、比較例では、図２の表図の上段に示すように、断面に「白色物（大）」を生じて「評価：×」であった。実施例では、図２の表図の下段に示すように、断面に「白色物（大）」を生じることがなく、よって「評価：○」となった。したがって本実施の形態の配合剤の混合方法及び混合装置による分散不良解消の効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００５１】
１  混合装置
２  台座部
３  駆動ロール
３ａ  一方のロール端部
３ｂ  他方のロール端部
４  回転ドラム
４ａ  一方のドラム端部
４ｂ  他方のドラム端部
４ｃ  回転中心軸線
４ｄ  ドラム開口部
４ｅ  周面部
４ｆ  底面部
４ｇ  突起状の係合部
５  操作部
Ｍ  モータ（駆動部）
１１  制御部
１２  モータ駆動回路（駆動部）
１３  入出力回路
【図１】
2019220952.tif 000003
【図２】
2019220952.tif 000004
【図３】
2019220952.tif 000005
【国際調査報告】
2019220952.tif 000006
2019220952.tif 000007
2019220952.tif 000008
2019220952.tif 000009