JP6823365B2 - ゴム混合物のロール練り装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム成分と各種添加剤とを混合する混合機の下流側に設置されるゴム混合物のロール練り装置に関する。

ゴム製品を得るには、ゴム成分にシリカ、オイル、老化防止剤、加硫促進剤等の添加剤を加えて均一に混練したゴム材料を加硫している。
ゴム材料を混練する装置としてはロール混練機がある。しかし、ロール混練機を一度通過させただけでは均一に混練することはできないので、複数のロール混練機を通過させることが考えられる。ところが、複数のロール混練機を並べると非常に広い設置面積が必要であり、各ロール混練機を長大な移送手段で連結しなければならないため、構造が複雑になるばかりか、均一に混練するのに時間がかかる。

また、一対のロール間にゴム材料を連続的に繰り返し通過させるロール混練機が公知である（特許文献１参照）。このロール混練機は、一台で混練作業を繰り返すことができるので設置場所が狭くて済む。
しかし、一対のロール間にゴム材料を通過させると、ロールの端部側と中央部とでは混練度にむらが生じ、このような帯状のゴム材料を繰り返してロール間に通過させても、均一に混練されたゴム材料を得ることは難しかった。

特開２００５-２６２７２５号公報

本発明が解決しようとする課題は、構造が簡単で、場所を取らず、迅速に、且つ、ゴム特性に応じた角度から、練りむらなくゴム混合物を混練できるゴム混合物のロール練り装置を提供することにある。

本発明は、ゴム混合物が上方から供給されて、下方へ排出されるゴム混合物のロール練り装置に関し、水平に並んだ一対の上部ロールから成る上段混練ロールの直下に、水平に並んだ一対の下部ロールから成る下段混練ロールが配置され、前記下段混練ロールから排出されるゴム混合物を前記上段混練ロールの上方又は後工程へ択一的に移送する移送装置が設けられ、前記上段混練ロールを水平方向に回転定可能としてある。

前記上段混練ロールは、上部ロールの回転軸と下部ロールの回転軸との相対角度が０〜９０度となる範囲で水平方向に往復回転可能としてもよい。
前記移送装置の途中に、前記ゴム混合物を加温或いは冷却する調温装置が設置されることは望ましい。

請求項１及び２に係る発明によれば、混練段階或いはゴムの種類に応じて、上段混練ロールと下段混練ロールとでゴム混合物を捩じりながら混練するので、練りむらなく均一に混練された最適な特性のゴム混合物が得られる。
また、上段混練ロールの直下に下段混練ロールが配置されているので、混練ロール自体も場所をとらず、しかも、上段混練ロールから下段混練ロールへゴム混合物を移送する手段が不要であり、このため、構造が簡単で狭い場所に設置することが可能である。
さらに、上段混練ロールから下段混練ロールへ速やかにゴム混合物が落下するため、短時間で混練を行うことができる。
また、下段混練ロールの下方から上段混練ロールの上方までの短い軌道を通して、ゴム混合物を十分に混練されるまで繰り返し循環させることができるため、迅速に均一な混練を行うことが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、移送途中でゴム混合物を材料や工程の種類に応じて最適な温度に調整できる。

本発明の実施例を示すゴム混合物のロール練り装置の側面図である。 本発明の実施例に係る上段混練ロール及び下段混練ロールの平面図である。 本発明の実施例に係るロール支持フレームの平面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すゴム混合物のロール練り装置Ａは、密閉型混合機で混合されたゴム混合物を混練するものであって、ゴム成分と各種添加剤とを混合したゴム混合物が、密閉型混合機からロール練り装置Ａの上方へ供給され、ロール練り装置Ａを通過して下方へ排出されるようになっている。
ロール練り装置Ａは、図１に示すように、上段混練ロール１、下段混練ロール２、移送装置３、調温装置４、ロール支持フレーム５、及び、移送装置支持フレーム６を備える。

上段混練ロール１は、図２に示すように、互いに近接して水平に並んだ一対の上部ロール７，７’から成り、上部ロール７，７’は、ロール支持フレーム５の上部に回動自在に架設されている。そして、密閉型混合機から排出されたゴム混合物は、上部ロール７，７’間の間隙に向かって上方から供給される。
上部ロール７，７’の回転軸の一端部には、互いに噛み合う上部ギア８，８’が固定され、一方の上部ギア８は上部減速機９を介して上部駆動モータ１０に連結されている。上部駆動モータ１０を駆動すると、上部ロール７，７’は、その対向する面が上から下へ移動するように、互いに逆回転する。

同様に、下段混練ロール２は、互いに近接して水平に並んだ一対の下部ロール１１，１１’から成り、下部ロール１１，１１’は、上部ロール７，７’の直下において、ロール支持フレーム５の下部に回動自在に架設される。
下部ロール１１，１１’の回転軸の一端部には、互いに噛み合う下部ギア１２，１２’が固定され、一方の下部ギア１２は下部減速機１３を介して下部駆動モータ１４に連結されている。そして、下部駆動モータ１４を駆動すると、下部ロール１１，１１’は、その対向する面が上から下へ移動するように、互いに逆回転する。
図１に示すように、上部ロール７，７’の間隙と、下部ロール１１，１１’の間隙との間には、上から下に向かって次第に細くなるガイド筒１５が設置される。

ロール支持フレーム５は、下段混練ロール２を支持する基台２４と、上段混練ロール１を支持する回転台２５と、基台２４及び下段混練ロール２の上方に設置されて回転台２５を支持する固定台２６とを備える。
図１及び図３に示すように、固定台２６の上面には、上部ロール７，７’間の間隙中心線と下部ロール１１，１１’間の間隙中心線との交点を円心とする円形レール２７が配設され、回転台２５の下面には、円形レール２７に沿って移動する複数の車輪２８が取り付けられている。

回転台２５には、径方向に沿う軸の周りを回転する旋回駆動ギア２９と、旋回駆動ギア２９を駆動する旋回駆動モータ３０が設けられる。
また、固定台２６の上面には、旋回駆動ギア２９と噛みあうガイドラック３１が周方向に沿って設けられる。
従って、旋回駆動モータ３０を回転させると、旋回駆動ギア２９がガイドラック３１に沿って移動し、回転台２５が円形レール２７の円心を回転中心として固定台２６に対して回転する。
なお、旋回駆動モータ３０の回転速度、回転量及び回転タイミングは、予め設定された条件に基づいて自動制御される。
そして、回転台２５及び上段混練ロール１は、旋回駆動モータ３０により駆動されて、上部ロール７，７’の回転軸と下部ロール１１，１１’の回転軸との相対角度が０〜９０度となる範囲で往復旋回可能となっている。

図１に示すように、移送装置３は、一部分が接する一対の移送ベルト１６，１６’を備える。移送ベルト１６，１６’は、ロール支持フレーム５に設置された複数のガイドロール１７に案内されて、互いに逆回転する。
ロール支持フレーム５は、下部ロール１１，１１’の下方に配置されて、下部ロール１１，１１’の回転軸と直角に延びる水平アーム１８と、水平アーム１８の一端側に起立する支柱１９と、支柱１９の上端から水平に張り出す揺動アーム２０とを備える。揺動アーム２０は水平方向に揺動可能であり、揺動アーム２０が揺動範囲の一端側にある時、揺動アーム２０の先端部は上部ロール７，７’間の間隙の上方に位置し、揺動アーム２０が揺動範囲の他端側にある時、揺動アーム２０の先端部は後工程へ向かう排出路上に位置している。

一方の移送ベルト１６は、水平アーム１８に設けられたガイドロール１７と、支柱１９に設けられたガイドロール１７に巻回される。
他方の移送ベルト１６’は、一方の移送ベルト１６よりも上段混練ロール１及び下段混練ロール２側に配置され、支柱１９に設けられたガイドロール１７と、揺動アーム２０に設けられたガイドロール１７に巻回される。
一方の移送ベルト１６と他方の移送ベルト１６’とは、支柱１９で支持された起立部分が接して揚送部分２１となっている。

そして、移送ベルト１６，１６’は、一方の移送ベルト１６の水平アーム１８で支持された水平取出し部分２２の上面が、下部ロール１１，１１’から排出されたゴム材料を受け止めて揚送部分２１へ向かって移送し、揚送部分２１が下から上へ向かって移動し、他方の移送ベルト１６’の揺動アーム２０で支持された末端部分２３の上面が、揺動アーム２０の基部から先端部に向かって移動するよう回転している。
調温装置４は、表面温度が可変なローラより成り、揚送部分２１の下端部に臨んで設置され、調温装置４の外周に他方の移送ベルト１６’が巻回されている。
なお、下部ロール１１，１１’の直下と調温装置４との間において、移送装置３には、図示しない非接触式の温度センサが設けられる。

ロール練り装置Ａの使用方法について、一般的なタイヤ用のゴム混合物の混練を例に挙げて説明する。
回転台２５及び上段混練ロール１は、上部ロール７，７’の回転軸と下部ロール１１，１１’の回転軸との相対角度が直角になるよう、予め角度設定されている。
密閉型混合機からゴム混合物の供給が開始されたら、上部駆動モータ１０を作動し、その後、下部駆動モータ１４及び移送装置３を作動させる。
この時、揺動アーム２０を揺動させて、移送装置３の末端部分２３を上部ロール７，７’の上方から退避させておく。密閉型混合機からの供給が終了したら、揺動アーム２０を揺動させて、移送装置３の末端部分２３を上部ロール７，７’の上方へ戻す。

上部ロール７，７’の間を通過したゴム混合物は、混練されながら帯状に押しつぶされ、ガイド筒１５を通って、上方から下部ロール１１，１１’の間に進入する。
すると、帯状のゴム混合物は、下部ロール１１，１１’により幅方向両端から内側へ向かって押しつぶされ、上段混練ロール１を通過した後の帯状ゴム混合物とは幅方向が直交する帯状のゴム混合物となる。
下段混練ロール２の下方へ排出された帯状のゴム混合物は、移送装置３の水平取出し部分２２に受け止められて搬出され、移送装置３の揚送部分２１及び末端部分２３で搬送されて、上段混練ロール１へ上方から供給される。

帯状のゴム混合物は、上部ロール７，７’で幅方向両端から押しつぶされて、下段混練ロール２を通過後の帯状ゴム混合物と幅方向が直交する帯状に形成される。
これを一定時間繰り返した後、回転台２５及び上段混練ロール１が水平方向に旋回し、上部ロール７，７’の回転軸と下部ロール１１，１１’の回転軸とが平行になる。この状態で一定時間混練したら、上段混練ロール１は逆方向に旋回して元の位置に戻る。
混練が終了したら、揺動アーム２０を揺動させて、移送装置３の末端部分２３を後工程へ向かう排出路上に移動させ、ゴム混合物をロール練り装置Ａから後工程へ搬送する。

移送装置３で搬送されるゴム混合物の温度は温度センサで計測され、温度センサの計測値に応じて、調温装置４でゴム混合物を加温或いは冷却することにより、工程の種類等に適した温度（シリカとシランカップリング剤を加えてノンプロ混練する場合は１５０〜１６０℃程度、硫黄と加硫促進剤を加えてファイナル混練する場合は１００℃以下）に調節する。
例えば、上段混練ロール１及び下段混練ロール２を通過する間にゴム混合物の温度が下がって硬くなった時は、調温装置４でゴム混合物を加温してから上段混練ロール１へ戻す。一方、ゴム混合物の温度が高くて柔らかくなりすぎた時や、工程に適した温度よりも高い場合は、調温装置４でゴム混合物を冷却してから搬送する。

上段混練ロール１が往復旋回する回数及び時間は、ゴム混合物の特性によって変更する。
例えば、ノンプロ混練を行う場合は、ゴム混合物が比較的高温で柔らかく、混ざりやすいので、上段混練ロール１を１５０秒程度の時間で一回往復旋回させる。
一方、ファイナル混練では、ゴム混合物が低温で硬く、混ざり難いので、上段混練ロール１をそれぞれ約９０秒かけて二回往復旋回させる。
また、熱入れゴム混合物を混練する際は、ノンプロ混練よりも柔らかいので、上段混練ロール１を６０秒以下の時間で位置往復させる。

なお、ゴム混合物によっては、回転台２５及び上段混練ロール１の旋回角度を９０度より小さくしても良いし、旋回回数を３回以上にすることも可能である。
また、メインテナンスの際には、作業員が手動で回転台２５及び上段混練ロール１を旋回させることができる。

Ａ ロール練り装置
１ 上段混練ロール
２ 下段混練ロール
３ 移送装置
４ 調温装置
５ ロール支持フレーム
６ 移送装置支持フレーム
７，７’ 上部ロール
８，８’ 上部ギア
９ 上部減速機
１０ 上部駆動モータ
１１，１１’ 下部ロール
１２，１２’ 下部ギア
１３ 下部減速機
１４ 下部駆動モータ
１５ ガイド筒
１６，１６’ 移送ベルト
１７ ガイドロール
１８ 水平アーム
１９ 支柱
２０ 揺動アーム
２１ 揚送部分
２２ 水平取出し部分
２３ 末端部分
２４ 基台
２５ 回転台
２６ 固定台
２７ 円形レール
２８ 車輪
２９ 旋回駆動ギア
３０ 旋回駆動モータ
３１ ガイドラック

Claims (3)

1. ゴム混合物が上方から供給されて、下方へ排出されるゴム混合物のロール練り装置であって、水平に並んだ一対の上部ロールから成る上段混練ロールの直下に、水平に並んだ一対の下部ロールから成る下段混練ロールが配置され、前記下段混練ロールから排出されるゴム混合物を前記上段混練ロールの上方又は後工程へ択一的に移送する移送装置が設けられ、前記上段混練ロールを水平方向に回転可能としたことを特徴としたゴム混合物のロール練り装置。
2. 前記上段混練ロールは、上部ロールの回転軸と下部ロールの回転軸との相対角度が０〜９０度となる範囲で水平方向に往復回転可能であることを特徴とした請求項１に記載のゴム混合物のロール練り装置。
3. 前記移送装置の途中に、前記ゴム混合物を加温或いは冷却する調温装置が設置されていることを特徴とした請求項１又は２に記載のゴム混合物のロール練り装置。

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