JP2005001228A - ゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供すること。
【解決手段】非加硫性ゴムが供給される第１供給部２と、この第１供給部２の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部３とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機１を備えたゴム連続混練設備であって、第１供給部２を介して非加硫性ゴムを供給させるための単軸押出機４と、この単軸押出機４のダイの近傍に設けられた圧力センサー５と、第２供給部３を介して加硫系薬品を供給させるためのスクリューフィーダ６と、ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、圧力センサー５の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ６による薬品供給量を制御する制御装置７とを備えた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のタイヤのトレッドやウェザーストリップ等のゴム製品を得るために、まず、バンバリーミキサー等の混練機を用いて、原料ゴムに補強剤、充填剤、可塑剤等の添加剤（ただし、加硫剤や加硫促進剤を除く）を配合・混練（ノンプロゴム混練）してシート状の非加硫性ゴムを製造する。次に、この非加硫性のゴムシートを混練機に再供給し、加硫剤及び加硫促進剤を添加・混練（ファイナルゴム混練）し、加硫性のゴムシートを得る。そして、この加硫性ゴムシートを押出機に供給し、所望の断面形状にして押し出し成形し、所望の形状のゴム製品を製造している（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
ここでファイナルゴム混練を行う場合のゴム連続混練設備の構成（模式図）を図３に示す。ゴム混練を行うために、ゴム連続混練押出機１００が設けられており、第１供給部１０１と第２供給部１０２とを備えている。ゴム連続混練押出機１００は、スクリュー１００ａと、このスクリュー１００ａを回転駆動する駆動装置１００ｂとを備えている。第１供給部１０１からは、シート状のノンプロゴムＧ（非加硫性ゴム）が供給され、第１供給部１０１よりも下流側にある第２供給部１０２からは、硫黄（加硫剤）及び加硫促進剤（これらは加硫系薬品に相当）が粉体の形で供給される。加硫系薬品は、スクリューフィーダ１０３のホッパー１０３ａから供給され、このスクリューフィーダ１０３により定量が第２供給部１０２から供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品とを配合・混練させ、連続混練押出機１００の先端部からファイナルゴムを押し出し成形する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−４３０３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成において、連続混練押出機１００内におけるノンプロゴムと加硫系薬品の混合比率が変動すると、所望の品質のファイナルゴムを得ることができない。この混合比率の変動は、第１供給部１０１から供給されるノンプロゴムの供給量にばらつきが生じることに起因している。連続混練押出機１００へのノンプロゴムの定量供給に、押出機を使用する場合、この供給用押出機に供給するノンプロゴムに粘度等の不均一性があると、供給用押出機におけるゴム搬送量に変動が生じる。供給用押出機に投入されるノンプロゴムは、バンバリーミキサーで混練するのが一般的であるが、バッチ内ばらつきやバッチ間ばらつきが存在する。したがって、上記のような供給されるノンプロゴムには不均一性が生じる。このように、連続混練押出機１００へのゴム供給量が変動すると、連続混練押出機１００内でのノンプロゴムと加硫系薬品との混合比率が不均一となる。その結果、得られるファイナルゴムも品質にばらつきが生じることになる。
【０００６】
また、供給用押出機によりゴムを供給する場合に、ギヤーポンプを用いると供給量を安定させることはできるが、ギヤーポンプを用いるとコストが上昇するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記第１供給部を介して非加硫性ゴムを供給させるためのゴム供給押出機と、
このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第２供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
この構成によるゴム連続混練設備の作用・効果は、以下の通りである。非加硫性ゴムは、第１供給部からゴム供給押出機により供給される。また、加硫系薬品は、第２供給部から薬品供給機により供給される。ただし、ゴムや薬品の供給形態については、特定の構成に限定されるものではない。ゴム供給押出機のダイの近傍には、圧力センサーが設けられており、ゴムの圧力を検出することができる。圧力センサーにより検出されるゴムの圧力と、ゴムの押し出し量との間には、所定の関係があることを本願発明者らは見出した。そこで、圧力センサーの検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御するようにする。すなわち、 第１供給部へのゴムの供給量に変動が生じた場合は、第２供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態として、前記第１供給部から供給されたゴムが前記第２供給部の位置に送られてくるまで、前記制御装置による制御のタイミングを遅らせるようにしているものがあげられる。
【００１０】
第２供給部は、第１供給部よりも下流側に設けられ、距離が離れている。したがって、第１供給部におけるゴムの供給量に変動が生じたとしても、実際に影響がでてくるのは、変動が検出されてから、そのゴムが第２供給部の位置に送られてくる時点である。したがって、その時間差の分だけ制御のタイミングをずらせることで、ゴムと薬品の混合比率を正確に制御することができる。
【００１１】
上記課題を解決するため本発明に係る別のゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
前記ゴム連続混練押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
前記第２供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この構成によると、連続混練押出機のダイの近傍に圧力センサーを設けている。この圧力センサーにより、連続混練押出機から押出されるゴムの圧力（ゴムの押し出し量）を検出する。この検出結果に基づいて、薬品供給機による薬品供給量を制御する。すなわち、 連続混練押出機からのゴムの押し出し量に変動が生じた場合は、第２供給部への薬品供給量も変動させる。これにより、ゴムと薬品の混合比率がばらつかないようにすることができる。その結果、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないようなゴム連続混練設備を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴム連続混練設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。 図１は、本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図である。
【００１４】
＜設備の構成＞
ゴム連続混練押出機１は、第１供給部２と第２供給部３とを備えている。各供給部２，３の構造は、特定の構造に限定されるものではない。ゴム連続混練押出機１は、スクリュー１ａと、このスクリュー１ａを駆動する駆動装置１ｂとを備えている。スクリュー１ａは、バレル１ｃ内に設けられている。スクリュー１ａは、回転駆動だけでなく、前後方向にも駆動することができる。第１供給部１から供給されるノンプロゴム（非加硫性ゴムに相当）は、スクリュー１ａにより混練されながら前進していく（図１の矢印Ａ方向）。スクリュー１ａの先端側に設けられたダイ１ｄから、所定の断面形状のファイナルゴム（加硫性ゴムに相当）が押し出される。
【００１５】
第１供給部２からノンプロゴムＧを供給するために、ゴム供給用の単軸押出機４（ゴム供給押出機に相当）が設けられている。単軸押出機４は、ゴムを混練して押し出しするためのスクリュー４ａと、スクリュー４ａの先端側に設けられたダイ４ｂと、スクリュー４ａを駆動する駆動装置４ｃと、ノンプロゴムＧを供給するホッパー４ｄを備えている。ホッパー４ｄからは、前工程で混練されたノンプロゴムが供給される。ダイ４ｂからは、所定の断面形状のゴムが供給される。
【００１６】
また、ダイ４ｂの近傍（押し出し出口の近傍）には、圧力センサー５が設けられている。この圧力センサー５は、ダイ４ｂの近傍におけるゴムの圧力を検出するものであり、検出される圧力値は、第１供給部２へ供給されるゴムの供給量に対応している。
【００１７】
第１供給部２から距離Ｌだけ離れた下流側には第２供給部３が設けられ、ここから硫黄や加硫促進剤（加硫系薬品Ｋに相当）が粉体の形で供給される。そのために、スクリューフィーダ６（薬品供給機に相当）が設けられており、ホッパー６ａから加硫系薬品Ｋを供給し、第２供給部３へと送り込む。なお、スクリューフィーダ６は１つだけ設けた構成を図示しているが、薬剤の種類毎にスクリューフィーダを設けることが好ましい。加硫系薬品の供給は、自由落下により第２供給部３から供給する。
【００１８】
制御装置７は、第２供給部３へ供給する加硫系薬品Ｋの供給量を制御する。具体的には、圧力センサー５の検出結果に基づいて、スクリューフィーダ６のスクリュー回転数を制御することで、供給量を制御することができる。なお、事前に圧力値と押し出し量の関係を計測して調べておき、これをデータベース８（データ記憶部）に登録しておく。これに基づいて、実際の単軸押出機４からの押し出し量を得ることができる。なお、スクリューフィーダ６を薬剤の種類毎に複数設ける場合は、スクリュー回転数の制御も夫々について行われる。
【００１９】
ノンプロゴムと加硫系薬品とを混合する場合は、所定の比率で混合させる必要があり、この混合比率ができるだけばらつかないような工夫が必要である。しかし、第１供給部２から供給されるゴムの供給量にはばらつきが生じる。そこで、単軸押出機４によるゴムの供給量を圧力センサー５により常時モニターし、ゴムの供給量に変動があった場合は、これに連動させて加硫系薬品の供給量も変動させ、ゴムと加硫系薬品の混合比率を一定に保持するようにしている。そのため、制御装置７により圧力値の変動を検出すると、スクリューフィーダ６のスクリュー回転数を変えて、薬剤供給量を制御する。これにより、ゴムと薬品の混合比率（均一性）を維持することができる。単軸押出機４に高価なギヤーポンプを設けなくても、混合比率の均一性を維持することができる。
【００２０】
また、第１供給部２と第２供給部３とは距離Ｌ離れているので、圧力センサー５により圧力値の変動を検出してからただちに薬剤供給量の供給量を変えるのではなく、ゴムが第１供給部２から第２供給部３まで移動する時間に相当する分だけ、制御を行うタイミングを遅らせる。これにより、ゴムの供給量の変動タイミングと、薬剤の供給量制御タイミングとを合わせることができ、精度を高めることができる。
【００２１】
＜作用＞
図１に示す、ゴム連続混練設備の作用を簡単に説明する。単軸押出機４のホッパー４ｄからノンプロゴムを供給し、第１供給部２を介してノンプロゴムを供給する。連続混練押出機１により、ノンプロゴムの連続混練押し出しが行われる。一方、スクリューフィーダ６により加硫系薬品が供給され、第２供給部３から連続混練押出機１に供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品を混練してファイナルゴムを製造することができる。
【００２２】
また、圧力センサー５により第１供給部２へのゴムの供給量（押し出し量）を常時モニターし、制御装置７は、ゴム供給量を監視している。制御装置７は、押し出し量に対応した量の加硫系薬品を第２供給部３から供給させる。ゴム供給量が変動した場合は、混合比率が一定になるように、変動後のゴムの供給量に対応した加硫系薬品の供給量を求める。この求められた供給量になるように、スクリューフィーダ６のスクリュー回転数を制御する。これにより、混合比率を一定に（所定水準に）維持することができる。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図２に第２実施形態に係るゴム連続混練設備を示す。図１と異なる点は、圧力センサー９が連続混練押出機１のダイ１ｄの近傍に設けられている点である。すなわち、 連続混練押出機１から押し出しされるゴムの押し出し量を圧力センサー９により検出し、薬剤の供給量を制御する。図２の構成の場合、圧力センサー９が第２供給部３よりも下流側にある。そこで、圧力センサー９により圧力値の変動を検出した場合は、ただちに薬剤供給量の制御を行う。
【００２４】
＜実施例＞
次に、実施例について説明する。連続混練押出機１としては、公知のスクリュー式連続混練機（ＢＵＳＳ社製「コニーダー」）を用いた。スクリュー１ａの径はφ４６ｍｍ、スクリュー１ａのＬ／Ｄ＝１１とした。Ｌとは、スクリュー１ａの長さであり、Ｄはスクリューの外径である。スクリュー１ａの回転数は１５０ｒｐｍとした。また、ノンプロゴム供給用の単軸押出機４については、スクリュー４ａの径はφ６０ｍｍ、スクリュー４ａのＬ／Ｄ＝８とした。スクリューフィーダ６としては、重量式ツインスクリュータイプのものを使用した。ゴムの処理量は、２５ｋｇ／ｈとした。連続混練押出機１から排出されるゴムの温度は１０５〜１１０℃とした。
【００２５】
ゴムの配合部数（ｐｈｒ）であるが、ＳＢＲ系ノンプロゴム１６５ｐｈｒに対して、硫黄（粉体）２．０ｐｈｒ、加硫促進剤ＣＢＳ（化学名はＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾスルフェンアミド）（粉体）１．５ｐｈｒとした。
【００２６】
比較例として図３に示す構造のゴム連続混練設備を用いた。連続混練押出機１や単軸押出機４やスクリューフィーダ６については同じ構成を用いた。ゴムと薬剤も同じとした。
【００２７】
上記の条件下、混練されたゴムの均一性の試験（加硫特性試験）を行った。測定器として、Ａｌｐｈａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のレオメータＭＤＲ２０００を使用した。試験温度は１６０℃とした。試験は、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して行った。試験結果を表１と表２に示す。
【００２８】
【表１】

【表２】

この表において、ＭＨは最大トルクを示す。ｔ９０は、最大トルクの９０％のトルク値に到達するまでの時間を示す。サンプル数ｎは２０個である。ただし、最初の１分間は除き、インターバル３０秒ごとに採取する。Ａｖｅは平均値を示す。σは、標準偏差を示す。ＣＶは変動率（％）を示す。表１と表２の変動率を比較してみると、ＭＨについては、実施例が２．５％、比較例が３％である。ｔ９０については、実施例が２．６％、比較例が３％である。変動率が小さい方がばらつきは小さいことになる。この表からも分かるように、実施例のほうが変動率が小さい。したがって、実施例のほうが均一性の面で優れていることが分かり、ばらつきが改善されている。以上のように、本発明の効果を確認することができた。
【００２９】
＜別実施形態＞
連続混練押出機により押し出し成形されるゴムの種類や加硫系薬品の種類については、特定のものに限定されるものではない。連続混練押出機へのゴムや加硫系薬品の供給形態については、特定の形態に限定されるものではない。例えば、薬剤を自由落下により供給してもよいし、圧力をかけた状態で供給しても良い。また、薬剤供給機としてスクリューフィーダ以外のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図２】第２実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図３】従来技術に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【符号の説明】
１ 連続混練押出機
２ 第１供給部
３ 第２供給部
４ 単軸押出機
５，９ 圧力センサー
６ スクリューフィーダ
７ 制御装置
８ データベース

Claims (4)

1. 非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
   前記第１供給部を介して非加硫性ゴムを供給するためのゴム供給押出機と、
   このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
   前記第２供給部を介して加硫系薬品を供給するための薬品供給機と、
   ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするゴム連続混練設備。
2. 前記第１供給部から供給されたゴムが前記第２供給部の位置に送られてくるまで、前記制御装置による制御のタイミングを遅らせるようにしていることを特徴とする請求項１に記載のゴム連続混練設備。
3. 非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
   前記ゴム連続混練押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーと、
   前記第２供給部を介して加硫系薬品を供給させるための薬品供給機と、
   ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするゴム連続混練設備。
4. 非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、
   前記第１供給部を介して非加硫性ゴムをゴム供給押出機により供給させる工程と、
   このゴム供給押出機のダイの近傍に設けられた圧力センサーによりゴム圧力を検出する工程と、
   前記第２供給部を介して加硫系薬品を薬品供給機により供給させる工程と、
   ゴムと薬品の混合比率が一定になるように、前記圧力センサーの検出結果に基づいて、前記薬品供給機による薬品供給量を制御する工程とを備えたことを特徴とするゴム連続混練方法。

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