JP2001070775A - 混合機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ゴムの可塑性および添加剤の分散性を均一化
しうる。混練り時間を短縮できる。操作性を向上しう
る。 【解決手段】 混合室３の第１、第２の開口部２、２０
に配される第１、第２の覆い体６、２１を具える。この
第１、第２の覆い体６、２１の少なくとも一方に、前記
開口部２、２０を閉じうる基体１２、２５に、ロータ軸
の略中間位置に向かって***し長さ方向にのびる押し込
み部１３、２６と、その両側に設けられた逃がし部１４
とからなるゴム流動部１９を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムやプラスチッ
ク材料等の混練り時間を短縮化できかつ装置の操作性を
改善した混合機に関する。

【０００２】

【従来の技術】加硫後のゴム材に所望の物性を付与する
ためには、ゴム分子の切断によって原料ゴムを可塑化し
かつ添加剤を均一に分散させる混練り作業が必要であ
り、そのために密閉型の混合機が多用されている。

【０００３】この混合機ａは、図９（Ａ）に示すよう
に、被混練物である原料ゴムｇと添加剤とが投入される
第１の開口部ｂ１を有する混合室ｂを具える。この混合
室ｂ内には、スクリュー軸状の一対のロータ軸ｃが設け
られるとともに、前記第１の開口部ｂ１にはその開口を
閉じる重り状の第１の覆い体ｄ１（所謂フローティング
ウェイト）が昇降自在に配される。そして、前記ロータ
軸ｃを互いに逆向きに回転駆動させることにより、混練
りが行われる。なお図中の符号ｂ２は、混練された混練
物を取り出す第２の開口部、ｄ２はそれを閉じる栓状の
第２の覆い体（所謂ドロップドア）である。

【０００４】ここで混練りのプロセスを見ると、ゴム分
子が長く固形状をなす低温の原料ゴムｇは、混合室ｂ内
に投入された後、ロータ軸ｃ、ｃ間で噛み砕かれてチッ
プ状に細かく剪断されていく（剪断行程）。その後、温
度の上昇に伴って流動性が増し、原料ゴムｇは図９
（Ｂ）の矢印ｆの向きに循環し、即ち原料ゴムｇは各ロ
ータ軸ｃに巻付いて軸方向に移動するとともにロータ軸
ｃの外端部において隣のロータ軸側へと順次移行し、添
加剤の分散が行われる（流動行程）。

【０００５】この時、前記剪断行程では、従来、原料ゴ
ムｇをロータ軸ｃ、ｃ間に押し込んで剪断効率を高くす
るために、第１の覆い体ｄ１（フローティングウェイ
ト）を押し下げた加圧状態（図９（Ａ）に一点鎖線で示
す）でロータ軸ｃを駆動し、可塑化の時間を短縮してい
る。そのため第１の覆い体ｄ１（フローティングウェイ
ト）には、その下面で略Ｖ字状に突出する押し込み部ｅ
を軸方向の全長に亘って設けている。なお前記第２の覆
い体ｄ２（ドロップドア）にも同様に、略Ｖ字状の押し
込み部ｅがその上面から突出している。

【０００６】これに対して、前記流動行程においては、
前記第１の覆い体ｄ１（フローティングウェイト）を押
し下げた状態では、押し込み部ｅがロータ軸ｃ、ｃ間の
壁となってこのロータ軸ｃ、ｃ間のゴム移行を妨げるな
ど、原料ゴムｇの円滑な流動が阻害され、添加剤の分散
効果を低下させる。

【０００７】従って従来では、この第１の覆い体ｄ１
（フローティングウェイト）を押し上げた状態（図９
（Ａ）に実線で示す）で流動行程が行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の手法では、流動行程が非加圧状態で行われる
ため、原料ゴムｇがロータ軸ｃから部分的に浮き上がる
など流動ムラを生じ、可塑性および添加剤の分散性を不
均一化する原因となっていた。又剪断行程と流動行程と
の間で第１の覆い体ｄ１（フローティングウェイト）の
押上げ操作が必要となるなど操作性を損ねていた。

【０００９】そこで本発明は、第１、第２の覆い体の少
なくとも一方に、押し込み部の両側を削除することによ
りこの押し込み部よりも高さを減じた逃がし部を形成す
ることを基本として、加圧状態を保ちつつゴムを円滑に
流動でき、ゴムの可塑性および添加剤の分散性を均一化
しうるとともに、混練り時間を短縮でき、しかも稼働中
の第１の覆い体の押上げ操作を不要とし操作性を向上し
うる混合機の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項１の混合機の発明は、被混練物を投入す
る第１の開口部と混練された混練物を取り出す第２の開
口部とを形成した混合室を有する混合機本体と、前記混
合室に配され混練用のスクリュー翼部を有する２本の平
行なロータ軸と、前記第１、第２の開口部を閉じる第
１、第２の覆い体とを具えるとともに、前記第１、第２
の覆い体の少なくとも一方は、前記開口部を閉じうる基
体に、該基体の両側縁間で２本のロータ軸の略中間位置
に向かって***し前記ロータ軸の長さ方向にのびる突状
の押し込み部と、その両側に設けられ前記押し込み部よ
りも高さを減じた逃がし部とからなるゴム流動部を形成
したことを特徴としている。

【００１１】また請求項２の発明では、前記ゴム流動部
は、第１、第２の覆い体の双方に設けられたことを特徴
としている。

【００１２】また請求項３の発明では、前記第１の覆い
体は、前記ゴム流動部の押し込み部が、前記基体の長さ
の３０〜５０％の長さであることを特徴としている。

【００１３】また請求項４の発明では、前記第２の覆い
体は、前記ゴム流動部の押し込み部が、前記基体の長さ
の５０〜８０％の長さであることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。図１において、混合機１は、被
混練物を投入する第１の開口部２と混練された混練物を
取り出す第２の開口部２０とを形成した混合室３を有す
る混合機本体４、前記混合室３に配される２本の平行な
ロータ軸５Ｌ、５Ｒ、および前記第１、第２の開口部
２、２０を閉じうる第１、第２の覆い体６、２１を具え
る。

【００１５】なお前記被混練物は、例えば原料ゴムなど
の基本材料と、例えばカーボンやイオウなどの粉末状の
添加剤とを含み、前記ロータ軸５Ｌ、５Ｒの回転による
剪断作用、ローリング作用等によって混練りされる。

【００１６】前記混合機本体４は、図３に示すように、
内部に混合室３を設けたブロック状をなし、この混合室
３は、２つの同径な円筒空間Ｈ、Ｈを重複させて平行に
並設した略繭状に形成される。即ち混合室３は、並設方
向中央に、各円筒空間Ｈの内壁面Ｈｓが内向きに突出し
てなる略三角形状の突出部７Ｕ、７Ｌを上下に形成して
いる。

【００１７】そして、このうちの上の突出部７Ｕを開口
させることにより前記第１の開口部２を形成し、かつ下
の突出部７Ｌを開口させることにより前記第２の開口部
２０形成している。なお本例では、前記第１、第２の開
口部２、２０が、各突出部７Ｕ、７Ｌの略全巾に亘って
形成されることによって、この突出部７Ｕ、７Ｌの略全
体が切除された如く構成した場合を例示しているが、突
出部７Ｕ、７Ｌよりも巾狭、即ち突出部７Ｕ、７Ｌの一
部を残して形成することもできる。

【００１８】又前記第１の開口部２の、ロータ軸の長さ
方向Ｆの長さＬ１は、前記混合室３の長さＬ２の９０〜
１００％であって、９０％未満では、投入される被混練
物が混合室３の全体に行き渡ることが難しく、又空気の
残留を招いたり混練りの効率を損ねる等の原因となりう
る。従って、１００％により近いことが好ましい。

【００１９】次に前記ロータ軸５Ｌ、５Ｒは、図１、２
に示すように、夫々前記混合機本体４に例えば周知の軸
受け手段９（図２に略示する）を介して回転可能に枢支
され基軸１０と、この基軸１０の周囲に形成される螺旋
状のスクリュー翼部１１とを具える。各ロータ軸５Ｌ、
５Ｒは、前記円筒空間Ｈ、Ｈと同心に配されるととも
に、モータを含む周知の駆動・伝導手段（図示しない）
などを介して、互いに逆向きに回転駆動される。

【００２０】なお、前記スクリュー翼部１１は、本例で
は、前記基軸１０の一端から他端に至り連続してのびる
場合を例示しているが、途中に途切れ部を設けることも
でき、さらには、この途切れ部により分割される一方の
翼部分と他方の翼部分とで、螺旋の方向、螺旋のピッチ
等を違えることもできる。

【００２１】また本例では、便宜上、前記ロータ軸５
Ｌ、５Ｒの夫々のスクリュー翼部１１のピッチ円ＥＬ、
ＥＲが、互いに近接した接線式のものを例示している
が、各ピッチ円ＥＬ、ＥＲが重複するかみ合い式であっ
ても良く、さらには、複数のスクリュー翼部１１を設け
た複翼タイプなど周知の種々の構造のロータ軸が採用で
きる。又ロータ軸５Ｌ、５Ｒ間のクリアランスを軸方向
に変化させて分散効果を高めるのもよい。

【００２２】そして本願では、前記第１、第２の覆い体
６、２１の少なくとも一方にゴム流動部１９を形成した
ことを特徴としている。なお本例では、所謂フローティ
ングウェイトである前記第１の覆い体６に、ゴム流動部
１９を形成した場合を例示している。

【００２３】すなわち、前記第１の覆い体６は、図３に
示すように、前記第１の開口部２を閉じうる基体１２
に、突状の押し込み部１３と、その両側に設けられ前記
押し込み部１３よりも高さを減じた逃がし部１４、１４
とからなるゴム流動部１９を形成している。

【００２４】この基体１２は、前記第１の開口部２の開
口形状と実質的に同形な断面矩形のブロック状をなし、
例えばシリンダーである昇降手段のロッド１５下端に昇
降自在に取付けられる。なお前記混合機本体４には、前
記第１の開口部２に下端部が連なりかつ上端部に前記被
混練物の投入口（図示しない）を設けたガイド路１６が
形成されるとともに、このガイド路１６を介して前記基
体１２が上下に案内される。

【００２５】又前記押し込み部１３は、前記基体１２の
両側縁１２ｅ、１２ｅ間でロータ軸５Ｌ、５Ｒの略中間
位置に向かって下方に***する突起状をなし、前記長さ
方向Ｆに延設される。この押し込み部１３は、好ましく
は、前記突出部７Ｕと略同形な断面略三角形状をなし、
本例では、その斜辺１３Ａを、例えば混合室３の前記内
壁面Ｈｓと同径の凹円弧で形成した場合を例示してい
る。なお斜辺１３Ａを直線で形成することもできる。

【００２６】又前記逃がし部１４は、前記押し込み部１
３よりも小高さをなし、図３には、押し込み部１３を、
その全高さに亘って基体１２下面と略平行な平面２２に
よって切除することにより逃がし部１４を形成する場合
を例示している。

【００２７】なお逃がし部１４としては、他に、図４に
示すように、押し込み部１３を、斜面２３によって斜め
に切除することにより形成したもの、図５に示すよう
に、押し込み部１３の先端側を、平面２２によって切除
することにより形成したもの、さらには、図６に示すよ
うに、押し込み部１３を、基体１２の一部とともに平面
２２によって切除することにより形成したものなど、種
々の形状にて形成できる。又前記平面２２、斜面２３に
代え、曲率半径が大な滑らかな円弧面とすることもでき
る。

【００２８】ここで、本例の如く、前記第１の覆い体６
のみにゴム流動部１９を形成する場合には、前記押し込
み部１３は、前記基体の長さＬ３の３０〜５０％の長さ
Ｌ４を有することが好ましい。５０％を越えると、流動
行程において、被混練物がロータ軸５Ｌ、５Ｒ間を移行
する際の抵抗となるなど、流動を円滑化する効果を十分
に発揮することができなくなる。逆に３０％未満となる
と、剪断行程において、被混練物をロータ軸５Ｌ、５Ｒ
間に押し込む効果が減じ、混練り時間の延長を招く恐れ
がある。

【００２９】又所謂ドロップドアである前記第２の覆い
体２１は、図３に示すように、本例では、従来と同様、
前記第２の開口部２０を閉じうる基体２５の上面に、そ
の略全長に亘って押し込み部２６を突出している。

【００３０】この基体２５は、前記第２の開口部２０の
開口形状と実質的に同形な断面矩形のブロック状をな
し、該第２の開口部２０を開閉自在に支持される。前記
押し込み部２６は、前記押し込み部１３と同様、前記基
体２５の両側縁２５ｅ、２５ｅ間でロータ軸５Ｌ、５Ｒ
の略中間位置に向かって上方にに***する突起状をな
し、好ましくは、前記突出部７Ｌと略同形な断面略三角
形状に形成される。なお本例では、その斜辺２６Ａが前
記内壁面Ｈｓと同径の凹円弧で形成される場合を例示し
ているが、斜辺２６Ａを直線で形成することもできる。

【００３１】次に、前記第２の覆い体２１のみにゴム流
動部１９を形成してなる混合機１の他の実施例を、図７
に例示する。

【００３２】図において、前記第１の覆い体６は、前記
基体１２の下面に、その略全長に亘って押し込み部１３
を突設している。又前記第２の覆い体２１には、前記基
体２５の上面に、前記押し込み部２６と、その両側に設
けられ前記押し込み部２６よりも高さを減じた逃がし部
２７とからなるゴム流動部１９を形成している。

【００３３】この逃がし部２７は、前記図３〜６に例示
した前記逃がし部１４と同様の種々の形状にて形成する
ことができる。

【００３４】なお前記第２の覆い体２１のみにゴム流動
部１９を形成する場合には、同様の理由により、前記押
し込み部２６の長さＬ６を、前記基体２５の長さＬ５の
５０〜８０％とすることが好ましい。なお８０％を越え
ると流動を円滑化する効果を十分に発揮することができ
ず、逆に５０％未満となると、被混練物をロータ軸５
Ｌ、５Ｒ間に押し込む効果が減じ、混練り時間の延長を
招く傾向となる。

【００３５】なお図８に例示する如く、第１、第２の覆
い体６、２１の双方に、ゴム流動部１９を設けることも
できる。

【００３６】然して、ガイド路１６および第１の開口部
２をへて混合室３内に、例えば原料ゴムと添加剤とを投
入する一方、ロッド１５の伸張により第１の覆い体６を
下降せしめ、第１の開口部２を閉じるとともに前記混合
室３内を所定圧力で加圧する。

【００３７】そしてこの加圧状態において、前記ロータ
軸５Ｌ、５Ｒを互いに逆向きに回転駆動させる。この
時、原料ゴムが固形状をなす或いは粘度が高く可塑化さ
れていない間は、従来と同様に、原料ゴムは、前記押し
込み部１３、２６によってロータ軸５Ｌ、５Ｒ間に押し
込められ、可塑化が促進される。なお逃がし部１４及び
／又は逃がし部２７においても、原料ゴムを前記所定圧
力で押さえ込んでいるため、噛み砕く際のチップの逃げ
などがなく、剪断作用を十分に発揮することができる。

【００３８】又可塑化が進み、流動性が生じた際には、
原料ゴムは、前記図２の如く矢印ｆの向きに循環する。
この時、原料ゴムは各ロータ軸５Ｌ、５Ｒに巻付いて長
さ方向Ｆに移動するため、前記押し込み部１３、２６は
移動の抵抗とはならない。

【００３９】又ロータ軸５Ｌ、５Ｒの外端部まで移動し
た原料ゴムは、前記逃がし部１４及び／又は逃がし部２
７を通って隣のロータ軸側へと移行するため、移行の障
害とはならず、矢印ｆに沿った円滑な流動が行える。し
かも、この流動行程の間、前記第１の覆い体６によって
加圧されているため、原料ゴムがロータ軸５Ｌ、５Ｒか
ら部分的に浮き上がるなどの流動ムラも抑制できる。そ
の結果、添加剤の分散効果が高まり、より短時間の内に
より均一な分散が行える。

【００４０】又従来の如き第１の覆い体６の押上げ操作
が不要となるなど、操作性を高めることもできる。

【００４１】なお、従来の混合機を用い、添加剤（カー
ボンブラック）５０ｐｈｒの配合のゴムを混練りしたと
き、２．５分要していたものが、本願の混合機１を用い
た場合、２．３分で同等の分散度のゴムが確保できるな
ど、混練り時間が約８％短縮されたことが確認できた。

【００４２】

【発明の効果】叙上の如く本発明は、第１、第２の覆い
体の少なくとも一方に、押し込み部の両側に逃がし部を
形成したゴム流動部を設けているため、加圧状態を保ち
つつゴムを円滑に流動でき、ゴムの可塑性および添加剤
の分散性を均一化しうるとともに、混練り時間を短縮で
きる。しかも稼働中の覆い体の押上げ操作を不要とする
など、操作性を向上しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の混合機の要部を示す縦断面
図である。

【図２】その横断面図である。

【図３】混合機本体と覆い体とを示す分解斜視図であ
る。

【図４】覆い体の他の実施例を示す斜視図である。

【図５】覆い体のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図６】覆い体のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図７】混合機の他の実施例を示す分解斜視図である。

【図８】混合機のさらに他の実施例を示す分解斜視図で
ある。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）は従来の混合機を説明する縦断
面図および横断面図である。

【符号の説明】

２、２０ 第１、第２のの開口部 ３ 混合室 ４ 混合機本体 ５Ｌ、５Ｒ ロータ軸 ６、２１ 第１、第２の覆い体 １１ スクリュー翼部 １２、２５ 基体 １３、２６ 押し込み部 １４、２７ 逃がし部 １９ ゴム流動部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被混練物を投入する第１の開口部と混練さ
   れた混練物を取り出す第２の開口部とを形成した混合室
   を有する混合機本体と、前記混合室に配され混練用のス
   クリュー翼部を有する２本の平行なロータ軸と、前記第
   １、第２の開口部を閉じる第１、第２の覆い体とを具え
   るとともに、 前記第１、第２の覆い体の少なくとも一方は、前記開口
   部を閉じうる基体に、該基体の両側縁間で２本のロータ
   軸の略中間位置に向かって***し前記ロータ軸の長さ方
   向にのびる突状の押し込み部と、その両側に設けられ前
   記押し込み部よりも高さを減じた逃がし部とからなるゴ
   ム流動部を形成したことを特徴とする混合機。
2. 【請求項２】前記ゴム流動部は、第１、第２の覆い体に
   設けられたことを特徴とする請求項１記載の混合機。
3. 【請求項３】前記第１の覆い体は、前記ゴム流動部の押
   し込み部が、前記基体の長さの３０〜５０％の長さであ
   ることを特徴とする請求項１記載の混合機。
4. 【請求項４】前記第２の覆い体は、前記ゴム流動部の押
   し込み部が、前記基体の長さの５０〜８０％の長さであ
   ることを特徴とする請求項１記載の混合機。