JP2003190756A - ゴムあるいはゴム系組成物の混練方法および混練装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整
・制御を可能にするとともに、連続混練処理を可能に
し、混練物製造プロセスの大幅な合理化を図る混練方法
および混練装置を提供する。 【解決手段】 （１）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、所望の混練状態に応
じ、複数の投入口９のうち１つの投入口を選択してチャ
ンバ６内に供給するゴム供給工程と、（２）スクリュー
セット５とチャンバ内壁６ａとの間に形成される空間
で、前記混練対象物に剪断力を加えて混練を行うととも
に下流側に押し出す混練工程と、（３）混練用押出機２
の先端部７ａから、混練された混練物を排出させるゴム
排出工程と、を有することを特徴とする。

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
物の混練方法および混練装置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、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。
この反復した混練工程は、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、混練物温度が劣化が懸念される限界に達し
た時に混練装置から排出しシート化し冷却するが、まだ
所望の粘度に低下していなかった場合、所望の粘度に達
するまでレミル工程を繰り返し行うことになる。５回程
度までレミルが行われる事もある。レミル工程は、複数
回の混練、シート成形、冷却工程を経る為、エネルギー
効率の観点からも、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方法も開示され
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】しかし、上記公報記載の連続式混練方法で
は、混練状態、即ち粘度レベル及び配合剤の分散度レベ
ルを調整することは、前記２軸混練押出機の回転数を制
御する等の手段によってできる程度の限られた範囲内で
しか可能でなく、バッチ式混練装置を用いて調整されて
いるような広範囲の粘度レベルや分散度レベルに調整す
ることは困難である。スクリュー形状を変えることによ
り、種々の粘性等を有するゴム系組成物に対して広く適
用することは可能であるが、２軸混練押出機のスクリュ
ーは、通常スプライン加工を加えた軸にセグメント化さ
れた混練翼（ロータセグメント、ニーディングディス
ク、スクリューセグメントなど）を組み込んで構成され
ており、大型の設備になるとスクリュー形状あるいは構
成を変更することは相当の手間と時間を要する。

【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、ゴム系組成物の混練物製造に関し
て、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度の調整・制御
を可能にするとともに、連続混練処理を可能にし、混練
物製造プロセスの大幅な合理化、即ち生産性の向上、製
造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可能にする混練
方法および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、請求項１に記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練
方法は、筒状の空洞部であるチャンバを有し、該チャン
バに連通し、かつチャンバの長手方向に離間する複数の
投入口が設けられたバレルと、該バレル内部に形成さ
れ、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、前記
チャンバ内で回転する２軸のスクリューセットと、を備
える混練用押出機を用いて行われ、（１）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、
所望の混練状態に応じ、前記複数の投入口のうち１つの
投入口を選択して前記チャンバ内に供給するゴム供給工
程と、（２）前記スクリューセットと前記チャンバ内壁
との間に形成される空間で、前記混練対象物に剪断力を
加えて混練を行うとともに下流側に押し出す混練工程
と、（３）前記混練用押出機の先端部から、混練された
混練物を排出させるゴム排出工程と、を有することを特
徴とする。

【０００８】この構成によると、混練対象物は、選択さ
れた投入口から先端部までの間で混練されることにな
る。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜
選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さ
を変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散
度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態
に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成
物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合
剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練
処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産
性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可
能にする混練方法を提供することができる。

【０００９】請求項２に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、請求項１において、前記複数の投入口
のうち、前記混練対象物を供給する投入口の押出し方向
下流側に位置する投入口を選択して前記チャンバ内に所
定の配合剤を供給することで、該配合剤と前記混練対象
物とを混合することを特徴とする。

【００１０】この構成によると、連続混練処理であって
も、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度調整が可能で
あるとともに、混練途中の所定の状態でゴム系組成物に
配合剤を混合することが望ましい場合にも、容易にそれ
を実現できる。

【００１１】請求項３に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、請求項１または２において、前記ゴム
供給工程は、６５℃以下の温度に調整されている前記混
練対象物を供給するものであることを特徴とする。

【００１２】この構成によると、混練対象物に対して効
果的に剪断力を付与できるため、効率よく粘度低下を図
ることができ、高い混練効率を実現することができる。
すなわち、供給時の混練対象物の温度が６５℃以下に保
たれていれば、混練効率が低下することなく、安定した
品質の混練物を効率よく製造することができる。

【００１３】請求項４に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前
記ゴム供給工程は、リボン状、あるいは短冊リボン状、
または小片状に形成した前記混練対象物を供給するもの
であることを特徴とする。

【００１４】この構成によると、投入口から混練対象物
を定量的に供給することが容易になる。したがって、混
練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきによ
って、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生じるこ
とを防止できる。

【００１５】請求項５に記載のゴムあるいはゴム系組成
物の混練方法は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前
記ゴム供給工程は、定量供給手段を用いて前記混練対象
物を供給するものであることを特徴とする。

【００１６】この構成によると、混練用押出機へのゴム
やその他配合剤の供給ばらつきを小さくし、混練物の品
質や物性のばらつきを抑える事ができる。

【００１７】請求項６に記載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）
前記バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設け
られる冷却経路と、（３）前記チャンバ内で回転するこ
とで、前記混練対象物に対して、剪断力を加えて混練す
るとともに、下流側に押出す２軸のスクリューセット
と、（４）前記バレルの複数箇所に設けられ、前記チャ
ンバ内に前記混練対象物を受け入れる投入口と、（５）
前記複数の投入口のうち選択された１の投入口から前記
混練対象物を供給するゴム供給装置と、を備えることを
特徴とする。

【００１８】この構成によると、混練対象物は、選択さ
れた投入口から先端部までの間で混練されることにな
る。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を適宜
選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する長さ
を変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤分散
度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練状態
に調整することが可能になる。したがって、ゴム系組成
物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および配合
剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続混練
処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち生産
性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化を可
能にする混練装置を提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。図１は、本実施形態に係るゴム系
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軸混練用押出機２と、この２軸混練用押出
機２にゴムあるいは各種配合剤などを添加したゴムから
なる混練対象物を供給するゴム供給装置３とを備えてい
る。なお、本実施形態に係るゴム系組成物の混練方法
は、この混練装置１を用いてゴム等の混練を行うもので
ある。

【００２０】まず、混練装置１について説明する。混練
装置１に備えられる２軸混練用押出機２は、一対のスク
リュ―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。この一対のスクリューセット５は、バ
レル７の一端側に設けられ、図示しないモータおよび減
速機を備える駆動部８（図中左側に図示）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）。

【００２１】このバレル７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受け入れる投入口９（９
ａ、９ｂ、９ｃ）が、チャンバ６の長手方向に離間する
複数箇所に設けられている。これらの投入口９のいずれ
かから後述するゴム供給装置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。

【００２２】各投入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ）は、混練
対象物の投入口として使用されない場合には、蓋部材１
０（１０ａ、１０ｂ）が嵌挿される。投入口９ａを使用
し、その他の投入口（９ｂ、９ｃ）を使用しない場合に
は、図１に示すように対応する蓋部材１０ａ、１０ｂ
が、投入口９ｂ、９ｃにそれぞれ嵌挿される。図３に、
蓋部材１０ａが、投入口９ｂに嵌挿された状態のＢ−
Ｂ'線矢視断面図を示す。本図に示すように、蓋部材１
０が投入口９に取り付けられている部分では、図２のＡ
−Ａ'線矢視断面図と同様のまゆ型断面のチャンバ６が
形成されている。

【００２３】投入口９ｂから混練対象物を供給したい場
合には、投入口９ａおよび９ｃに蓋部材１０ａおよび１
０ｂをそれぞれ取り付け、同様に、投入口９ｃから混練
対象物を供給したい場合には、投入口９ａおよび９ｂに
蓋部材１０ａおよび１０ｂをそれぞれ取り付けることに
なる。なお、最上流側の投入口９ａ以外の投入口９ｂお
よび９ｃから混練対象物を供給する場合には、スクリュ
ーセットの潤滑のため混練対象物と同材料を最上流側の
投入口９ａから少量供給するようにしても良い。これに
より、スクリューセット５とバレル７の干渉が低減され
る。

【００２４】また、バレル７には、図２（Ａ−Ａ'線矢
視断面図）及び図３（Ｂ−Ｂ'線矢視断面図）に示され
るように、バレル７内部に形成され、チャンバ６の周囲
を囲むように複数の冷却経路１１が設けられている。こ
の冷却経路１１は、チャンバ６の長手方向に沿って設け
られる貫通孔として形成されている。この冷却経路１１
に冷却水等の冷媒を導通させることにより、バレル７を
低温に保ち、チャンバ６の内壁６ａを介し混練対象物か
ら抜熱し、混練対象物が高温となることを抑制する。な
お、図３に示すように、蓋部材１０にも、バレル７と対
応して冷却経路１１が形成されるように貫通孔が設けら
れている。

【００２５】なお、高粘性のゴム系組成物等の混練を行
う場合、混練中の発熱により高温になりやすい。とく
に、ゴム・エストラマー材料の場合、一般的に処理中の
材料温度を、熱劣化を防ぐため１６０〜１８０℃（材料
により異なる）までに抑える必要がある。このため、混
練中に冷却経路１１による冷却を行うことが必要とな
る。このゴム・エストラマー材料等の場合、放熱しにく
い性質を有していることで、例えば断熱材として利用さ
れるという側面も備えているものであるが、このため、
混練処理中の冷却処理は、更に重要な工程因子となる。

【００２６】また、バレル７は、図示しないが、複数の
ユニットが軸方向に組み合わされて構成されており、こ
のユニット配設構成を変更することで、所望の位置に、
または所望の個数の投入口９を配置させることができ
る。そして、バレル７の先端部７ａは、大気開放となっ
ており、この先端部７ａから混練された塊状の混練物が
排出される。なお、所定の断面形状に成形された混練物
を排出するようにするため、先端部７ａにダイス部を接
続してもよい。

【００２７】つぎに、スクリューセット５は、図示しな
いが、複数のスクリューセグメントが、スクリューセッ
ト５軸方向（以下、単に「軸方向」という）に組み込ま
れることで構成されている。スクリューセット５の各ス
クリューセグメントは、図２および図３の断面図から理
解されるように、２条の螺旋翼を備えている。そして、
螺旋翼の先端５ａとチャンバ内壁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、混練対象物の噛
み込みを良くするようになっている。このスクリューセ
ット５とチャンバ内壁６ａとの間に形成される空間で、
混練対象物に剪断力を加えて混練を行うとともに下流側
へと押出していく。

【００２８】また、チャンバ６内への混練対象物の供給
は、ゴム供給装置３により行われるが、このゴム供給装
置３は、周回駆動される無端体である搬送ベルト３ａを
備えている。この搬送ベルト３ａの周回とともに、この
上に載置される短冊リボン状に形成されたゴム材料であ
る混練対象物Ｒが、投入口９に向かって定量的に搬送さ
れる。そして、ゴム供給装置３の搬送終端３ｂから落下
して、チャンバ６内に供給される。このゴム供給装置３
は、搬送ベルト３ａの周回駆動速度を調整することで、
投入口９から供給する短冊リボン状の混練対象物Ｒを定
量供給する供給速度（単位時間当たりの供給量）を調整
できる定量供給手段となっている。

【００２９】また、図１においては、ゴム供給装置３の
搬送終端３ｂが、バレル７の最上流側に位置する投入口
９ａ上に位置している例（図中の位置（ａ））を実線で
示している。なお、投入口９ｂや９ｃから混練対象物Ｒ
を供給したい場合は、図中２点差線で示すように、ゴム
供給装置３を軸方向に移動させ、位置（ｂ）や位置
（ｃ）に配置すればよい。

【００３０】以上説明したように、２軸混練用押出機２
は、複数の投入口９（９ａ、９ｂ、９ｃ）を有してお
り、これらのうち１の投入口９を選択して混練対象物の
供給を行うことができる。したがって、混練対象物は、
選択された１の投入口９から先端部７ａまでの間を混練
されることになる。すなわち、連続混練処理であって
も、投入口９を適宜選択することでチャンバ６内を混練
対象物が通過する長さを変更し、混練対象物に所望の粘
度レベルや配合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付
与し、所望の混練状態に調整することが可能になる。こ
れにより、ゴム系組成物の製造に関して、広範囲にわた
る粘度および配合剤分散度の調整・制御が可能になる。

【００３１】つぎに、本実施形態に係るゴム系組成物の
混練方法について説明する。本実施形態に係る混練方法
は、混練装置１を用いて行われ、ゴム供給工程、ゴム混
練工程、ゴム排出工程の順に混練対象物を処理して、混
練物の製造を行う。

【００３２】まず、ゴム供給工程について説明する。図
１において、混練対象物の種類や、調整したい粘度レベ
ルあるいは調整したい配合剤分散度レベルに応じて、複
数の投入口９のうち１の投入口を選択する。これによ
り、混練対象物が、チャンバ６内を通過する長さが決定
され、混練対象物に付与される混練仕事量が調整可能と
なる。

【００３３】そして、上記選択した１の投入口の上に搬
送終端３ｂが位置するように、混練対象物の定量供給手
段であるゴム供給装置３を配置する。図１では、投入口
９ａが選択されている様子を図示している。投入口９ａ
を選択した場合、混練対象物は、チャンバ６の略全長に
亘って混練されることになる。なお、混練対象物に付与
したい混練仕事量が少なくてよい場合（要求される粘度
低下幅が小さい場合等）は、投入口９ａでなく、投入口
９ｂあるいは投入口９ｃを選択すればよい。ちなみに、
選択していない他の投入口に対しては、蓋部材１０が取
り付けられる。

【００３４】ゴム供給装置３を配置した後、ゴム、ある
いはカーボンブラックなどの充填剤や添加剤等の各種配
合剤が添加されたゴムからなる混練対象物を、図示しな
いホッパー等から供給する。図１では、短冊リボン状に
形成された混練対象物Ｒを２軸押出機２に供給する例を
図示しているが、例えば、小片状に形成した混練対象物
を供給するものであってもよい。また、シート状あるい
はリボン状に形成された混練対象物が、ゴム供給装置３
の上方に備えられる図示しないフィーダーロールやカッ
ターロールなどにより、適宜長さ（あるいは適宜大き
さ）に切り出されながらゴム供給装置３に対して供給さ
れるものであってもよい。

【００３５】つぎに、搬送ベルト３ａ上に載置した混練
対象物Ｒを、搬送ベルト３ａを周回駆動させることで、
投入口９（図１では、９ａ）に向かって搬送する。そし
て、搬送終端３ｂから落下させて、混練対象物Ｒをチャ
ンバ６内に供給する。このとき、供給する混練対象物Ｒ
の温度は６５℃以下に調整されている。これにより、混
練対象物に対して効果的に剪断力を付与できるため、効
率よく粘度低下を図ることができ、高い混練効率を実現
することができる。なお、本実施形態では、ゴム供給装
置として、搬送ベルト３ａを備えるものを例示している
が、押出しスクリュータイプなどのゴム定量供給手段を
用いる場合、６５℃以下に調整することがとくに重要と
なる。すなわち、押出しスクリュータイプ等の場合、２
軸混練用押出機２に供給される混練対象物の温度が可塑
化できるある程度の温度に達していないと、定量供給精
度が悪化してしまう。そのため、常温よりも高めの温度
で混練対象物を２軸混練用押出機２に供給する場合もあ
るが、この場合、供給時の混練対象物の温度が６５℃以
下に保たれていれば、逆に、温度が高くなりすぎて混練
効率が低下してしまうことを防止できる。したがって、
安定した品質の混練物を効率よく製造することができ
る。

【００３６】以上でゴム供給工程が終了し、次いでゴム
混練工程で、混練対象物を所望の混練状態となるまで混
練を行う。混練対象物の混練処理は、２軸のスクリュー
セット５を駆動部８により同方向に回転駆動することで
行われる（図２参照）。すなわち、スクリューセット５
とチャンバ内壁６ａとの間に形成される空間で、混練対
象物に剪断力を加えることで混練が行われる。そして、
スクリューセット５に形成された螺旋翼により、混練対
象物に対して剪断による混練仕事を付与するとともに、
下流側（図中右側）へとバレル７の先端部７ａに向かっ
て押出していく。この混練工程中、混練対象物には、バ
レル７内で軸方向に形成された冷却経路１１内を流動す
る冷却水等の冷媒により、チャンバ内壁６ａおよびバレ
ル７を通じて冷却される。これにより、混練対象物が高
温となりすぎて熱劣化を生じることが抑制される。ま
た、高温となることで、粘度が低下し、混練対象物に十
分な機械的剪断力が付与されず、混練効率が低下するこ
とも防止できる。

【００３７】上記混練工程が終了すると、混練対象物
は、バレル７の先端部７ａから排出され（ゴム排出工
程）、所望の混練状態に調整された混練物が得られる。

【００３８】以上が、本実施形態に係るゴム系組成物の
混練方法の説明であるが、粘度および配合剤分散度の調
整は、混練対象物の投入位置を選択することのみよって
行われるものに限らず、付加的にスクリューセット５の
回転速度を変更することによっても、粘度および分散度
の小幅な調整を行うことができる。

【００３９】なお、混練装置１を用いて、ゴム系組成物
の混練を行う場合、上述した混練方法に限らず、所定の
配合剤を別途２軸混練用押出機２へと供給することで、
配合剤と混練対象物との混合を行うタイミングを調整す
ることも可能となる。

【００４０】図４は、配合剤供給装置１２を用いて、所
定の配合剤をチャンバ６内に供給する様子を示したもの
である。この場合、混練対象物Ｒは、ゴム供給装置３に
より投入口９ａへと供給されており、投入口９ｂには、
蓋部材１０が取り付けられている。また、押出しスクリ
ュータイプの配合剤供給装置１２の排出口１２ａが、混
練対象物を供給する投入口９ａの押出し下流側に位置す
る投入口９ｃに対して開放されている。すなわち、配合
剤供給装置１２のホッパー部１２ｂから供給される所定
の配合剤は、押出しスクリューにより定量的にチャンバ
６内へと投入口９ｃから供給される。そして、投入口９
ａの位置から投入口９ｃの位置までチャンバ６内を通過
して混練された混練対象物と混合される。

【００４１】この混練方法によると、混練途中の所定の
状態でゴム系組成物に配合剤を混合することが望ましい
場合にも、容易にそれを実現できることになる。例え
ば、配合剤として混合される架橋薬品や架橋促進剤は、
他の薬品・配合剤と混練時の制限温度が異なる。このよ
うな配合剤を混合する場合などに、上記構成は、有効と
なる。

【００４２】ここで、本発明の効果について詳述するた
めに、以下、実施例に基づいてより具体的に説明する。
なお、以下に説明する実施例は、あくまで本発明適用の
例示である。 （実施例）本実施例では、前述した実施形態例に係る混
練装置１（図１参照）を用い、混練物の製造実験を行っ
た。なお、２軸混練用押出機２として、スクリュー径５
９ｍｍで、スクリューセット５の長さとスクリュー径と
の比（Ｌ／Ｄ）が、３６のものを使用した。なお、以下
の説明において、バレル７の軸方向の長さをこのＬ／Ｄ
値を用いて示す（例えば、バレル７の上流端からＬ／Ｄ
が１８の位置であれば、バレル７の軸方向の真中の位置
を示す）。また、連続混練中は、バレル７に設けられる
冷却液経路１１に冷却水を導通することで、バレル温度
が３０℃前後に保たれるように温度調整しながら混練を
行い、バレル７の先端部７ａから混練物を塊状のまま排
出した。

【００４３】また、混練対象物を供給する投入口９の位
置としては、バレル７の上流端に位置する投入口９ａ
と、上流端からＬ／Ｄが２５．２の位置にある投入口９
ｃとを選択し、それぞれの投入口から混練対象物を供給
した場合について、ムーニー粘度低下値を測定した。な
お、スクリュー回転速度は３００ｒｐｍとし、供給する
混練対象物（ゴム材料）の温度は２５℃、供給速度は１
５０ｋｇ／ｈｒとした。その結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１に示すとおり、混練装置１を用いる
と、投入口を適宜選択して混練対象物の通過するバレル
長さを変更することで、ムーニー粘度低下値で２３ポイ
ントの範囲に亘る調整が可能といえる。なお、比較のた
め、スクリュー回転速度やゴム材料供給速度を変更して
ムーニー粘度値の調整を試みたが、設備仕様として最低
限確保しなければならない生産量の制約や、材料温度の
制約などにより、最大で１４ポイントの範囲のムーニー
粘度低下値しか調整できない結果となった。したがっ
て、バレル通過長さを変更することで、粘度調整を行う
ことの有効性が確認された。また、他の比較例として、
スクリューセグメントの構成を変更することによるムー
ニー粘度低下値の調整幅についても調査したところ、２
０ポイントのムーニー粘度低下値の調整が可能だった。
しかし、スクリューセグメント交換のための設備停止時
間が相当な長時間に及ぶため、実生産への適用は困難と
考えられた。この観点からも、本発明の有効性が確認さ
れた。

【００４６】また、原料ゴム（混練対象物）の供給温度
の違いによる効果を比較するため、供給温度を種々変更
してムーニー粘度低下値の調査を行った。ちなみに、調
査は、混練装置１にて、スクリューセグメントの構成を
一部変更して行った。表２に、２５℃、６０℃、１４０
℃における調査結果を示す。なお、その他の実験条件と
しては、表１に結果を示す実験の場合と同様とした。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２に示すとおり、供給温度が２５℃と６
０℃の場合は、ゴム材料通過Ｌ／Ｄ長を変更すること
で、２０ポイントに亘るムーニー粘度低下値の調整が可
能であった。また、２５℃と６０℃とでは、ムーニー粘
度低下値に差は無かった。しかし、１４０度になると、
ゴム材料通過Ｌ／Ｄ長が長い２８．８の場合に、ムーニ
ー粘度低下値の幅が小さくなり、２５℃および６０℃の
場合に比較して混練効率が低下していることが確認され
た。またその場合ゴムの変質が懸念される限界温度まで
昇温してしまう結果となった。これは高温になったた
め、混練効率が大幅に低下したと考えられる。以上の実
験結果より、供給温度を６０℃以下とすること、生産ラ
インの場合の工程管理上の温度ばらつきを考慮すれば、
供給温度を６５℃以下とすることで、高い混練効率を維
持し、且つ安定した品質の混練物を得られることが確認
された。

【００４９】以上が、実施例を含む実施形態の説明であ
るが、本発明に係るゴム系組成物の混練方法および混練
装置は、上述した実施形態に限定されるものでなく、例
えば、次にように変更して実施してもよい。 （１）本実施形態においては、スクリューセットが、ス
クリューセグメントのみを組み合わせて構成されている
例を示しているが、この通りでなくてもよく、ロータセ
グメントやニーディングディスクを任意に組み合わせて
あるものでも、本発明を適用し得る。例えば、図５に示
すように、複数のロータセグメント１３（１３ａ〜１３
ｊ）とスクリューセグメント１４とが組み込まれたスク
リューセット５を備えるものであってもよい。この場
合、ロータセグメント１３を用いることで、混練対象物
に対して、強い剪断力を作用させ、高い混練効率を実現
できる。なお、図５において、本実施形態における混練
装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し
ている。

【００５０】（２）本実施形態においては、投入口とし
て、３箇所設けられている混練装置１を示しているが、
この通りでなくてもよく、スクリューセットの軸方向に
２箇所乃至は４箇所以上設けられているものでもよい。
また、投入口を設ける箇所も、種々選択し得る。

【００５１】（３）本実施形態例においては、ゴム供給
装置として、搬送ベルトを備えるものを例示している
が、必ずしもこの通りでなくもよく、フィーダーロール
を備えるものや、押出しスクリュータイプ（１軸押出し
スクリューや２軸テーパスクリューフィーダなど）や、
ギヤポンプなどからなるものであってもよい。これらの
ような定量供給装置を用いることで、ゴムやその他配合
剤の供給ばらつきが生じることがなく、混練物の品質や
物性のばらつきを抑えることができる。即ち、当該ばら
つきを容易に製品品質管理上許容される許容限界以下
（例えば、硬度σ_n-1＝３．０以下）に下げることがで
きる。

【００５２】（４）本実施形態例においては、投入口か
ら供給する混練対象物の形態としては、短冊リボン状の
ものを説明しているが、必ずしもこの通りでなくても、
本発明を適用し得る。例えば、リボン状、小片状、粉末
状、シート状であってもよい。これらのような形態の混
練対象物を供給することで、投入口から混練対象物を定
量的に供給することが容易になる。したがって、混練用
押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつきによっ
て、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生じること
を防止できる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の発明によると、混練対象物
は、選択された投入口から先端部までの間で混練される
ことになる。すなわち、連続混練処理であっても、投入
口を適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過
する長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配
合剤分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の
混練状態に調整することが可能になる。したがって、ゴ
ム系組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度お
よび配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、
連続混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、
即ち生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コス
ト化を可能にする混練方法を提供することができる。

【００５４】請求項２の発明によると、連続混練処理で
あっても、広範囲に亘る粘度および配合剤分散度調整が
可能であるとともに、混練途中の所定の状態でゴム系組
成物に配合剤を混合することが望ましい場合にも、容易
にそれを実現できる。

【００５５】請求項３の発明によると、混練対象物に対
して効果的に剪断力を付与できるため、効率よく粘度低
下を図ることができ、高い混練効率を実現することがで
きる。すなわち、供給時の混練対象物の温度が６５℃以
下に保たれていれば、混練効率が低下することなく、安
定した品質の混練物を効率よく製造することができる。

【００５６】請求項４の発明によると、投入口から混練
対象物を定量的に供給することが容易になる。したがっ
て、混練用押出機へのゴムやその他配合剤の供給ばらつ
きによって、混練物の品質や物性に大きなばらつきが生
じることを防止できる。

【００５７】請求項５の発明によると、混練用押出機へ
のゴムやその他配合剤の供給ばらつきを小さくし、混練
物の品質や物性のばらつきを抑えることができる。

【００５８】請求項６の発明によると、混練対象物は、
選択された投入口から先端部までの間で混練されること
になる。すなわち、連続混練処理であっても、投入口を
適宜選択することでチャンバ内を混練対象物が通過する
長さを変更し、混練対象物に所望の粘度レベルや配合剤
分散度レベルに応じた混練仕事量を付与し、所望の混練
状態に調整することが可能になる。したがって、ゴム系
組成物の混練物製造に関して、広範囲に亘る粘度および
配合剤分散度の調整・制御を可能にするとともに、連続
混練処理を可能にし、混練物製造の大幅な合理化、即ち
生産性の向上、製造工程の簡略化、省力化、低コスト化
を可能にする混練装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態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】本実施形態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５】変形例に係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。

【符号の説明】

１ 混練装置 ２ ２軸混練用押出機 ３ ゴム供給装置 ３ａ 搬送ベルト ５ スクリューセット ６ チャンバ ７ バレル ７ａ 先端部 ９、９ａ、９ｂ、９ｃ 投入口 １０ 蓋部材 １１ 冷却経路 １２ 配合剤供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G037 CA03 EA03 4G078 AA03 AA22 AB07 BA01 BA07 DA09 EA03 EA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の空洞部であるチャンバを有し、該
   チャンバに連通し、かつチャンバの長手方向に離間する
   複数の投入口が設けられたバレルと、該バレル内部に形
   成され、前記チャンバの周囲に設けられる冷却経路と、
   前記チャンバ内で回転する２軸のスクリューセットと、
   を備える混練用押出機を用いて行われ、（１）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、所望の混練状態に応じ、前記複数の投入口のうち１
   つの投入口を選択して前記チャンバ内に供給するゴム供
   給工程と、（２）前記スクリューセットと前記チャンバ
   内壁との間に形成される空間で、前記混練対象物に剪断
   力を加えて混練を行うとともに下流側に押し出す混練工
   程と、（３）前記混練用押出機の先端部から、混練され
   た混練物を排出させるゴム排出工程と、を有することを
   特徴とするゴムあるいはゴム系組成物の混練方法。
2. 【請求項２】 前記複数の投入口のうち、前記混練対象
   物を供給する投入口の押出し方向下流側に位置する投入
   口を選択して前記チャンバ内に所定の配合剤を供給する
   ことで、該配合剤と前記混練対象物とを混合することを
   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
   の混練方法。
3. 【請求項３】 前記ゴム供給工程は、６５℃以下の温度
   に調整されている前記混練対象物を供給するものである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のゴムあるい
   はゴム系組成物の混練方法。
4. 【請求項４】 前記ゴム供給工程は、リボン状、あるい
   は短冊リボン状、または小片状に形成した前記混練対象
   物を供給するものであることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかに記載のゴムあるいはゴム系組成物の混練方
   法。
5. 【請求項５】 前記ゴム供給工程は、定量供給手段を用
   いて前記混練対象物を供給するものであることを特徴と
   する請求項１〜４のいずれかに記載のゴムあるいはゴム
   系組成物の混練方法。
6. 【請求項６】 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
   記バレル内部に形成され、前記チャンバの周囲に設けら
   れる冷却経路と、（３）前記チャンバ内で回転すること
   で、前記混練対象物に対して、剪断力を加えて混練する
   とともに、下流側に押出す２軸のスクリューセットと、
   （４）前記バレルの複数箇所に設けられ、前記チャンバ
   内に前記混練対象物を受け入れる投入口と、（５）前記
   複数の投入口のうち選択された１の投入口から前記混練
   対象物を供給するゴム供給装置と、を備えることを特徴
   とするゴムあるいはゴム系組成物の混練装置。