JPH06210627A - ゴムの連続混合方法および装置 - Google Patents
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Abstract
ター2の内部を回転する少なくとも1本のローター1を
備えた混合室11を有するゴム組成物を製造するための連
続混合装置。 【構成】 ベースエラストマーを加圧下に強制的に押し
込むことができる容積型ポンプ55によって混合室11の上
流端12に導入される。端部12と下流端13との間にの互い
に離れた少なくとも2つの位置にはその他の成分を定量
導入する手段が混合室11に沿って配置されている。
Description
ムの連続混合方法に関するものである。
混合法は密閉式ミキサーを用いる方法である。この混合
法は基本的に不連続操作であり、所定量のゴム組成物を
作るためには、先ず各成分を計量し、次に、全成分また
は少なくともその中のいくつかの成分を密閉式ミキサー
に入れ、密閉式ミキサーで最終混合物ができる限り均質
になるように分散させ、機械的に混合する必要がある。
こうした組成物(混合物ともよばれる)を作るには1つ
の密閉式ミキサーまたは複数の密閉式ミキサーで一連の
混合操作を複数回行う必要がある。この混合はシリンダ
ー型ミキサーを用いて行うこともできる。これらの操作
は全て独立した作業であり、連続作業は、存在するとし
ても、半加工品(例えばタイヤトレッド用バンド、サイ
ドウォールまたはビードワイヤに取付ける補強材のよう
な半加工品)を押出成形する最終製造段階だけである。
め、非連続法を連続法に代えるというのがこれまでの1
つの重要な研究課題であり、成形業界の長い間の目的で
はあった。しかし、ゴム組成物の製造に満足に適用でき
る方法は今日まで全く無く、これまでは、ゴム組成物と
言えば、それは加硫系を含めた全ての成分を既に含んで
いるもの、あるいは、後で加硫操作だけを行えばよい押
出成形または射出成形で直接使用可能なゴムの塊りであ
るとしか考えられていない。
ク材料の混合よりはるかに難しいことが連続製造法がで
きない原因である。事実、最終組成物の特性は組成物に
含まれる成分だけでなく、混合方法によって変わる。換
言すれば混合時に加える機械的操作の種類によって変わ
る。
リューミキサーの作用を利用するものであり、種々の形
式のスクリューミキサー型の押出機、例えば単軸スクリ
ュー押出機、平行または非平行な多軸スクリュー押出機
が提案されている。また、混合作用を良くし且つ/また
は機械的操作を良くする目的で、多数のスクリュー形状
が提案され、研究されている。
て正確に行わなければならないということは知られてい
る。各成分を順次加える場合すなわち非連続法では、正
確な定量操作は特に問題なく行えるが、連続混合法で
は、各成分を連続的に定量できるということが必須の要
件である。また、粉末状成分の場合には、定量が難しい
という問題の他に、粉末成分の移送、特に定量操作の下
流側での粉末成分の移送が難しいという問題が加わる。
ンベア上に一定間隔で置き、このベルトコンベアで必要
な成分を1つまたは複数のいわゆる混合機へ供給する。
ゴムの混合を連続化する最近の試みは "European Rubbe
r Journal"の1987年3月号の『連続発展のお話(A tale
of Continuous Development)』と題する論文に記載され
ている。
成分を計量して定量した後、各成分を予備混合装置に導
入している。しかし、この予備混合は混合ラインとは別
の所で行われるため、各機能すなわち計量、運搬、予備
混合を正確に実施するための多数の装置を個別に設置す
る必要がある。各成分を重力で供給ホッパーに投入でき
るのは、例えばヨーロッパ特許出願第 0 490 056号に記
載の形式の混合装置だけである。
業界で実際に使われたものは全くない。その理由は、ス
クリューミキサーを用いたゴム混合は難しいため混合作
用が不十分になることと、定量を連続して行う必要があ
るため定量操作が極めて複雑になることである。そのた
め、これまでに提案された連続混合法では最終混合物に
望まれる特性を達成できず、ゴム組成物の配合(formul
e) を十分な精度で維持することもできなかった。
運動をさせる、換言すれば一定の混乱状態を作る必要が
あるということは分かっているが、上記のヨーロッパ特
許第0 490 056 号に記載のような連続型ミキサーの場合
には、ミキサの内部での局部的流量もほぼ一定にしなけ
ればならない。このことは、混合作用を最適化しようと
すればするほど、流量が不安定になるということを意味
し、各成分の比率を厳密に維持することはできない。
ゴム組成物の基本成分の定量と、それに続く最終混合物
に要求される特性を全て得るために必要な完全混合とを
連続的に行えるようにすることにある。本発明の他の目
的は予備調整をできる限り少なくした原料、特に多量に
用いられる成分、例えばベースエラストマーや補強用充
填材のような成分の予備調整をできる限り少なくするこ
とにある。従って、本発明の対象は上記成分を予備定量
せずにできる限り簡単に導入することができ、しかも、
これら成分を完全に自動的且つ連続的に処理して所望の
組成物を得ることができる混合装置にある。本発明のさ
らに別の目的は調製済みのゴム組成物の均質性を向上さ
せ、経時的に均質性を保ち、しかも、製造コストを下げ
ることにある。
成物の連続製造方法は、ステーターと回転によって成分
を上流から下流(一般にローターの軸線方向)へ移動さ
せ且つ混合するステーターの内部で回転する少なくとも
1本のローターとよって構成される少なくとも1つの混
合室を用い、組成物を構成する1種または複数のベース
エラストマーを導入し、次いで、組成物のその他の全て
の成分を導入し、導入された全ての成分を混合室内の推
進区域および混合区域に沿って前進させ、少なくとも1
つの混合区域での混合室の充填率を1以下にする点に特
徴がある。混合室の「充填率が1である」とは、便宜
上、混合室の容量が被混合成分で完全に占められている
時をいい、混合された成分の容量が混合室内の使用可能
な容積より小さい時(密閉型ミキサーではこの状態が普
通である)を「充填率が1以下である」という。
るためには、連続混合の場合でも混合室の内部に空間を
存在させるのが好ましいということ、換言すれば、混合
室の少なくとも1つの区域の充填率を1以下にするのが
好ましいということが分かった。このことは実験的に確
認されたことであり、従来の技術ではこのパラメータの
重要性は十分には理解されていなかった。すなわち、シ
リンダー内で回転するスクリューを有する混合機を用い
た場合では、スクリューとシリンダーとの間で使用可能
な空間に材料を一杯に充填して運転しており、このパラ
メータをコントロールするための特別な方策は取られて
いなかった。
を形成するには、混合工具の形状すなわちローター表面
とステーターの内側表面とを適宜変えればよい。充填率
が1以下になるか、1になるかは、混合室の所定位置で
の流量(この流量自体は上流側の定量導入手段から送ら
れてくる流量に依存する)と、混合工具の形状で決ま
る。換言すれば、混合室内には原料の推進区域と圧縮区
域すなわち混合物の推進作用が小さい区域(混合室はこ
の区域では充填され且つ充填状態に維持される)とが存
在する。
混合室の充填率を制御しつつ混合室に沿って物質を輸送
することができる。また、混合室の壁の温度(これによ
って金属に対するゴムの接着性が変わる)を調節するこ
とによって混合室の充填率を変えることもできる。
入するには、大部分の成分を強制的各確実に混合室内へ
導入するのが好ましい。そのためには、成分の一部が混
合室内へ入らないような場合には、重力による投入は避
ける必要がある。混合プロセスを制御するだけで必要な
全成分が最終組成物で有効に作用するようにするために
は、定量直後に各成分を閉じた容器、例えば導管内に閉
じ込め、その状態で混合室まで運ぶのが好ましい。容積
型のポンプは各成分を強制的に導入するのに特に適して
いる。
を十分に可塑化することができるということが確認され
た。すなわち、エラストマーは炭素やその他の粉末状充
填材を迅速に混入することができる加熱された状態(通
常40℃以上の温度) で混合室内に導入される。
物を得るためには、用いたエラストマーおよび/または
充填材および/または添加剤に応じて、第1の混合区域
の上流側で、成分を添加する位置での混合室内部の充填
率を1にするのが望ましい。そうしないと、混合室内の
流量が変化して、各成分の比率が一定に維持されない恐
れがある。別の方法として、あるいは、正確な定量をよ
り確実にするための追加措置としては、導入点の直前に
到達した材料の流れの容積を再回復 (reprisevolumetri
que) して、この場所での流量を確保することができ
る。この「容積の再回復」とは混合された材料の量を再
度容積的に定量することを意味する。
は混合室の充填率を常に1以下にした場合、さらには、
1よりはるかに小さくした場合である(これによって追
加成分の添加の前に材料が再圧縮されるのを避けること
ができる)。本発明の連続混合の概念では、これらの相
反する要求(混合物の配合組成、従って各成分の比率を
厳密に一定に維持し、しかも良好な混合に好都合な1以
下の充填率にすること)を両立させることができる。
の定量後に、各成分の輸送を加速するか、その通過面積
を大きくすることによって混合室の内部に隙間(vide)を
形成し、また、製造すべぎゴム組成物に応じて、ロータ
ーおよび/またはステーターの形状を変えるか、その通
過面積を小さくするか、他の成分を導入する際の混合室
の壁の温度を変えることによってローター回転に起因す
る推進効果を小さくすることにある。ここで、「隙間(v
ide)」とは混合室の容量が導入された成分で完全には占
められていないということを意味する。しかし、公知の
方法ではガス抜き用に混合室に沿って複数の箇所に孔を
明け、そこで吸引をしているが、上記隙間では吸引はし
ない。
は、ベースエラストマーの少なくとも一部分と補強用充
填材とが混合室の上流区域に導入され、次いで、その直
ぐ下流に位置する第1の混合区域で混合された後に、そ
の他の成分を導入する導入点へ送られ、全体が第2の混
合区域で混合される。混合室の上流の地点でベースエラ
ストマーの全部を導入してもよいが、その一部分しか導
入しないで、後すなわち下流にずれた地点、例えば第2
の混合区域の前で、1種または複数のベースエラトスマ
ーの他の部分を導入することもできる。
合装置を提案するが、本発明の装置はより広範な用途を
有し、例えば組成に期待される精密度のレベルと要求さ
れる性能のレベルがそれほど高くない時でも使用するこ
とができる。本発明は、上流端と下流端との間に延び且
つステーターの内部を回転する少なくとも1本のロータ
ーを備えた混合室を有するゴム組成物を製造するための
連続混合装置であって、ゴム組成物の少なくとも1つの
成分の少なくとも一部は上流端で供給され、原料は上流
端から下流端の間を除々に移動し、得られたゴム組成物
は下流端から放出される、ゴム組成物を製造するための
連続混合装置を提供する。本発明の連続混合装置は、ベ
ースエラストマーを混合室内に加圧下に強制的に押し込
むことができる1種または複数のベースエラストマーの
定量・強制導入手段と、それ以外の成分の定量導入手段
とを備え、これらの定量導入手段は上流端と下流端との
間の互いに隔てられた少なくとも2つの位置で混合室内
に開口している。
単一のローターを有している。このことは同一混合室内
で2本のスクリューが平行に回転する2軸スクリュー型
ではなく、単軸スクリュー型のミキサーであるというこ
とを意味する。しかし、個々のシリンダー中で回転する
一連の2本または2本以上のスクリューを備え、しか
も、1つの室内には単一のスクリューしかないものを除
外するものではない。ゴムの混合分野の現在の技術状態
で最近提案された連続混合装置でもステーター内で回転
する2本のローターを使用している。しかし、驚くべき
ことに、ステーターの全長に渡って延びた単一のロータ
ーを使用して本発明の目的が達成できるということは従
来技術からは全く予想できないことである。従って、ス
テーター内で回転する単一のローターを使用する混合方
法も本願の発明である。
純な円筒形シリンダー(fourreau)にするか、ローター形
状と協働して混合作用および/または推進作用を行うよ
うに特別に設計された形状を表面に有するシリンダーに
することができる。混合室は、ローターおよびステータ
ーの表面形状が異なる一連の区域すなわち混合区域と推
進区域とが混合室に沿って有している。ステーターの半
径方向内側壁の形状とローターの半径方向外側表面の形
状との組み合わせで混合室を特徴付けている区域もあ
る。これらのローターの半径方向外側表面とステーター
の半径方向内側表面との形状は混合室内の少なくともあ
る区域で混合装置の充填率が1より小さくなるような形
状になっている。
またはステーター表面上に形成した特定形状、例えばロ
ーター及び/またはステーターに形成したネジ山の頂部
と対向する壁との間の凹部、障害、圧延や、固定障害物
と可動障害物との間の剪断力等による材料の流れに生じ
る無秩序運動で行われる。固定障害物(ステーター)と
可動障害物(ローター)との間の隙間は混合作用を調節
する重要なパラメータである。このことは混合装置の設
計者は得られた結果に応じて混合物の品質に影響するこ
の間隙寸法を決定することができるということを意味す
る。
としてネジ山の作用で行われる。このネジ山は回転シャ
フト上および/またはシリンダーの内側表面上に任意に
備えることができる。ナットを受けるネジ付きシャフト
と同様な実際のネジ山にすることもできるが、ステータ
ーまたはローターの壁に形成した幾何学的に閉じた線を
並べたものとネジとを組み合わせて得られる「ネジ」作
用を利用することもできる。
行うことができ、また、混合室の上流端と下流端との間
で材料を輸送する容積型ポンプによる再回復で行うこと
もできる。混合室に成分を導入する直前の混合室の区域
は推進区域(混合作用が小さいか全くない)にするのが
好ましい。この場合には、例えば平らな円筒形シリンダ
ーとローターの軸線に直角に延びた一定厚さのネジ山と
を有するローターとで推進区域を構成することができ
る。
の定量・強制導入手段として容積型のポンプを用いるの
が好ましい。全てのベースエラストマーを全て同じ方法
で導入するのが好ましい。エラストマー用の容積型ポン
プは可塑化と強制供給をする装置で材料を供給するもの
が特に好ましい。そのような装置を用いれば、供給され
るエラストマーが顆粒状に調節されている場合でも接着
防止剤でコーティングする必要がない。
れているが、本発明では、大部分の成分、好ましくは粉
末状のものも含めて全成分を容積型のポンプで定量する
のが好ましい。いずれにせよ、ベースエラストマーは容
積型のポンプで定量する。しかし、成分の中には容積測
定で定量するのが困難で、重量測定で定量しなければな
らないものもある。本発明では全成分を強制導入する
(一定量を定量した後にその量を混合室の内部に確実に
導入する)、換言すれば重力による添加はしないのが望
ましい。容積型ポンプを使用すれば、混合室内での成分
の移動は混合室内部の測定パラメータ、例えば圧力や温
度等の測定パラメータに依存しなくなる。
小さい許容範囲内に厳密に維持するためには、定量導入
手段で成分を混合室内に導入する位置での充填率を1に
するのが好ましい。ただし、流量の制御が定量・強制導
入手段の精度のみで決まる最初に導入される成分以外は
除くということは理解できよう。逆に、下流では成分の
相対比率を厳密に維持するために充填率を1にした区域
へ成分を導入するのが好ましい。いずれにせよ、第1の
混合区域の下流では、組成物の配合組成に対する許容範
囲を小さく維持するために、充填率を1にした区域に他
の成分を導入し且つ/または容積型ポンプで総流量を回
復するのが好ましい。
て他の成分を導入する場合には、混合物の配合組成を厳
密に維持し且つ混合室内部の流量を極めて安定にして、
混合室内部の全ての位置での流量を一定且つ同一にする
必要がある。以下、本発明の理解を助け且つ本発明の利
点を明らかにするために、添付図面を参照して本発明を
説明する。
の混合室11の内部をローター2が回転する。混合室11の
上流側は参照番号12で、下流側は参照番号13で示した。
図示した機械の側部には2つのホッパー5が見える。こ
れらのホッパー5にはゴム混合物を構成するベースエラ
ストマーが収容され、ゴム加工業へ引き渡される際の通
常の形態である少なくとも1種のエラストマーケーキを
収容することができる。もちろん、1種または複数のエ
ラストマーをばらばらな形態でホッパーに導入すること
もできる。攪拌棒51は攪拌棒がホッパー5から出る上部
位置からホッパー5の底部の下部位置までホッパー5の
内部を鉛直に滑動することができる。ホッパー5の底は
タンク52と連通しており、このタンク52の内部では螺旋
状ブレード53が回転している。このブレード53はエラス
トマーをばらばらに刻む手段を構成し、ホッパー5内に
収容された1種または複数のエラストマーケーキからチ
ップ(copeaux) を削り出す役目をする。
能な機械的手段によって容積型ポンプへ押し込まれる。
図示した実施例では、図1の右側へ移動するにつれてよ
り強い可塑化作用が加わるように、ブレード53の螺旋ピ
ッチを参照番号54の方へ向かって徐々に小さくしてあ
る。すなわち、チップにするだけであればブレード53を
螺旋にする必要はないが、削り作用に運搬作用を加える
ために螺旋にしてある。材料はこの構造で歯車ポンプ55
へ確実に押し込まれる。容積型歯車ポンプ55から出た導
管56は、混合室11に接続された単一導管57に接続されて
いる。
ら理解できよう。この混合室11ではローター2とステー
ター(ステーター)1との間の空間(volume)が使われ
る。混合室11はローター2に沿って3つの区域(P)
と、この区域の間にある2つ区域(M)とを有してい
る。区域Pの主たる作用は被混合成分を推進することで
あり、区域Mの主たる作用は混合することである。ベー
スエラストマー(基本成分)は混合室11の上流側12の推
進区域Pから導入される。
て分布された別の定量・導入手段から基本成分の進路に
沿って、別々の箇所から導入される。粉末状成分は第1
混合区域Mの上流で容積型ポンプを用いて導入するのが
好ましい。容積型ポンプとしては例えばヨーロッパ特許
第 0 465 981号に記載の容積型ポンプまたはヨーロッパ
特許第 0 465 980号に記載の変形実施例の押出しピスト
ンを有する容積型ポンプを使用することができる。液体
成分は液体用容積型ポンプを用いて極めて容易に導入す
ることができる。液体用容積型ポンプはピストン型で
も、所定容積を正確・高精度に送ることができる任意形
式のもの、例えば歯車ポンプや羽根ポンプにすることが
できる。液体の容積定量には全く問題がなく、各種の手
段が公知である。液体成分は第1混合区域Mの始めに導
入する。
それら単独または極く少量の油(ゴム組成物の配合で予
想される量の数%)と一緒に、例えば螺旋体が回転する
タンク中で極めて簡単に予備混合するのが好ましい。こ
の操作でこの混合物はペースト状になる。必要な場合に
は、これら化合物の中で室温で固相のものを予め加熱し
て液体にする。このペースト状混合物(他のペースト状
分も同様)は容積型ポンプ(例えば、歯車ポンプまたは
ピストンポンプ)を用いて導入するのが好ましい。混合
物の配合中に極く少量しか用いられない成分、すなわ
ち、エラストマーの総重量の10%以下の比率で用いられ
る成分が多数ある場合には、予備混合、より正確には各
成分の再グループ化を行うのが好ましい。そうすること
によって、混合装置での定量装置の数を減らすことがで
きる。この予備混合は連続的に行うか、順々投入するこ
とで行うことができる。もちろん、この再グループ化の
選択に当たっては、化学的相溶しないものがあるものが
あることを考慮しなければならない。
化合物用の容積型ポンプである。これらのポンプと混合
室11との間には連通路 710、720 がある。ポンプ73はゴ
ム混合物中で用いられる油を容積定量し、通路 730を介
して加圧導入させる。ポンプ74、75は反応促進剤と、酸
化防止剤、可塑化剤および硫黄を予備混合したものとを
各導管 740、750 を介してそれぞれ導入する。導管 74
0、750 は混合室11へ成分を運ぶ単一の導管(750) に接
続されている。第2の推進区域Pの重量流量は上流側の
全ての定量・導入手段からの重量流量の和に等しくする
ことが重要である。すなわち、第2の推進区域Pの重量
流量が上流側の全ての定量・導入手段からの重量流量の
合計量以下になると、第1の混合区域M全体が除々に充
填されて(充填率1)、もはや混合区域の役目を果たす
ことができなくなる。
ス状になるが、単位吐出量が全体流量および流れの速度
に比べて十分に小さいものを選択すれば、混合装置全体
としては連続的に運転されることになる。図示した装置
には、図3に示すように、ポンプ74の直ぐ前、すなわち
充填率が1以下の区域に、少なくとも1つのガス抜き装
置76が設けられている。図1では充填率が1になる区域
はで表されており、この区域は装置の軸線に平行な線
で示されている。
混合室11と連通した管762 に形成された大気と連通する
開口763 を有している。この構造にした目的は、ガス抜
きと同時に混合室内の材料が漏れるのを防止することに
ある。そのため、開口763 を連続的周期で交互に開閉す
る手段が備えられている。すなわち、材料が混合室11の
外に放出されないような短時間だけ空気が排出される。
これはシャフト6に装着した偏心カムによって連接棒76
1 を介して駆動されるピストン760 によって行われる。
この装置は、ピストン760 が開口763 を閉じ、次いで、
管762 に侵入し始めようとする材料を混合室11内へ押し
返すことができるように調節されている。
上には緩衝タンク61を有するカラムが見られる(図
2)。緩衝タンク61の上には供給管62が取付けられてお
り、この供給管62は分配系すなわち液体用管路(場合に
よっては温度調節付き)、公知の粉末用供給装置(例え
ば、空気輸送装置)またはその他任意のシステムに接続
されている。緩衝タンク61内の成分のレベルを適当な装
置で制御して、各成分が予想最小レベルと最大レベルと
の間で充填されるように維持する。
は上流から下流に向かって充填率が1になった区域の後
に充填率が1以下になる区域を有している。これは、成
分を導管 750を介して導入し、そしてこの地点での完全
な組成を維持するために充填率を1にして流量を安定化
させた結果である。従って、その直前に推進区域Pがあ
る。
している。本発明の変形例を示す図で示した実施例では
混合は2段階で行われる。ゴムの混合は難しいので、全
てが同じ構造(すなわち1つの推進区域の後に続く1つ
または複数の混合区域を有する構造)の混合装置を複数
段用いることもできる。この場合、混合工具を支持する
シャフトを用い、所望の混合性能に応じて選択した各種
の混合工具をこのシャフト上に挿通し、キー止めして種
々の混合要素を作ることができる。
て、ステーター1は平らで、ローター2は単一のプロペ
ラスクリュー(図では概念的に示してある)である。ま
た、図から分かるように、第1の混合区域Mと第2の混
合区域Mの一部分では、ステーター1には推進区域Pの
ローター2に形成されたネジ山とは反対のピッチのネジ
山が形成されていて、混合物を推進する役目をしてお
り、ローター2の表面には螺旋状の三角形部分が設けら
れている。また、第2の混合区域Mの小さい部分では、
ステーター1およびローター2にWO第83/03222 号ま
たは欧州特許第 48590号に記載のような形式の凹部が形
成されている。
テーターの形状の設計は極めて経験的なものであり、経
験的に決定されるものである。本発明では、これら混合
工具の形状に関しては、充填率が1より小さい区域(図
1ので示す部分)と、充填率が1になる材料の輸送区
域とができるように、推進区域Pと混合区域Mとを形成
することだけが要求される。
率の値をコントロールする極めて単純な方法は、ロータ
ーの回転と全ての定量導入手段の作動とを同時に停止さ
せた後に、ローターをステーターの外へ引き出してロー
ターに沿って付いている材料を取り出し、この材料の容
積を所望の各区域での理論上の容積と比較する方法であ
る。理論上の容積とはステーターとローターとの間の使
用可能な容積である。大抵の場合、ローターを単に目視
観察するだけで、充填率が1以下の区域は即座に分か
る。
製造すべき混合物の種類に合った混合室の最適化を容易
に行うことができる。しかし、単一のローターの混合機
にさらに多目的の混合手段を付けることもできる。
けられている。この熱調節は回転継手4を介してロータ
ー内部へ流体を循環させるか、ステーターに流体を循環
させるか、導管55、56の周りおよびタンク52の周りに流
体を循環させて行うことができる。設定温度は混合段階
に依存する最適粘度と各成分の温度に対する反応性とで
変るので、温度調節は複数の独立した区域で行えるよう
になっているのが好ましい。例えば、加硫温度より高い
温度になっている混合物に加硫系を混入してはいけな
い。さらに、各区域で選択した壁の温度の正確な制御
は、壁に沿った材料の流れの制御と最終的に製造された
混合物の品質とで行う。
に見られる単一のモータ8で駆動されふる。このモータ
8はローター2の他に駆動シャフト6を回転駆動する。
この駆動シャフト6は定量導入手段をクラッチを介して
駆動する。各定量導入手段は駆動シャフト6の共通速度
に対して各定量値を変えることができるように調節され
ている。
ャフトおよびシリンダーに装着する混合手段の種類を選
択する(必要な場合のみ)。次に、各定量手段に組込ま
れた流量命令手段を用いて、所望の組成物を得るのに必
要な各流量の相対量を調節する。流量調節を機械的方法
で実施するのは一見拘束事項であると考えられるが、こ
の方法は組成物の配合比の維持とその経時的安定性を大
きく保証する。この調節は組成物を変更した時だけに行
えばよいので、極めて簡単な解決法である。ピストンポ
ンプの場合にはストロークを変えてその行程体積を調節
することができる。また、全ての種類のポンプで、駆動
軸6と各ポンプとの間の減速比を変化させることができ
る。いずれにせよ、流量を個々に調節する必要はない。
本発明の混合装置全体は単一のモータで駆動される。こ
のモータは混合に必要な作業の他に、定量装置での回転
トルクを与える。
が独自のモータを備えるか、いくつかのグループがそれ
用のモータを備え、モータの全体の運転は製造しようと
する組成物のデータを関数としてコンピュータで制御さ
れる。
は、粉末状成分がエラストマーに添加されるにつれてエ
ラストマーと粉末状成分とが占める容積は極めて大きく
減少するということを考慮して、軸線に沿った充填率の
最適化が極めて容易にできるという点にある。すなわ
ち、ローターの軸線に直角な断面上でのローターとステ
ーターとの間の面積で規定される材料の通過断面積およ
び/または流速度を変えることによって、極めて容易に
充填率を最適化することができる。
ー2を回転させ、次いで定量・強制導入手段55を作動さ
せてベースエラストマーを導入する。次に、最も単純な
場合には、1種または複数のエラストマーが混合室の上
流端に来るのを待ち、全ての定量装置71、72、73、74、
75を同時に作動させる。一定の遷移時間の後には、混合
装置の内部に正確な最終組成物が得られる。始動時の材
料のロスは製造量に比べれは僅かである。混合物の製造
を停止する時には、定量装置の作動を停止し、1種また
は複数のエラストマーのみを移送させて、装置を掃除す
る。次に、これらエラトスマー用の導入ポンプを停止
し、ローター2のみを回転させて、混合室をできるだけ
完全に空にする。
ー5には常に所望のベースエラストマーを入れておかな
ければならない。混合装置への供給を規則的にするため
にはホッパーに収容されたエラストマーに攪拌棒51で適
当な力を加える。攪拌棒51が下方位置に近くなった時に
は、攪拌棒を持ち上げ、ホッパーの下方を完全に空に
し、新しい1種または複数のゴムケーキを再投入する。
これらの操作は実際には混合室への有効な供給を全く中
断せずに実施することができる。また、ホッパーにゴム
の顆粒(ペレット)を入れることもできる。この顆粒に
接着防止剤をコーティングする必要がない場合もある。
分図である。この実施例では、容積型ポンプ9が上流端
と下流端との間の少なくとも1つの抽出点で混合室に沿
って配置され、この抽出点では全部の流量が容積型ポン
プ9を通過する。この容積型ポンプ9は、混合物へ1種
または複数の他の成分を添加する直前に、混合装置内を
移動する全流量の容積を制御する(reprise volumetriqu
e)ように設置されている。この流量は上記で説明した等
重量流量条件が守られるように調節されなければならな
い。このことは容積型ポンプ9の寸法を正確に決めるこ
とによって達成できる。または、2つの圧力センサ(1
つは推進区域Pの始点に配置され、他方は抽出点の直前
の区域Pの終点に配置される)を有する調節装置で速度
を別々に調節して、容積型ポンプ9への供給が押し込み
状態にならないようにするか、容積型ポンプ9の吐出量
が不十分にならないようにするか、その上流側の混合区
域で混合室が充填されないようにする。しかし、この容
積型ポンプ9の定格速度前後の小さい速度変化しかさせ
ないことが重要である。
封軸受を形成するように機能間隙を介してステーター2
に当接した平らな支持面19を有している。混合された材
料は通路91を通り、容積型の歯車ポンプ9によって送出
管92へ送られ、平らな支持面19を越えた所で再度混合室
11内へ送られる。混合室11内の第2の混合区域Mの始点
には導管 750が開口している。この導管 750は抽出点の
直ぐ下流に配置された定量導入手段に対応している。容
積型の歯車ポンプ9は図示していない動力取り出し装置
を介してシャフト6によって駆動される。
きる。SBRとポリブタジエンとをベースとした硫黄加
硫可能なタイヤトレッド用組成物についてカーボンブラ
ック、酸化亜鉛、油および蝋の分散品質を評価した。す
なわち、この組成物を用いて製造した加硫後のタイヤ中
に存在する凝集物を光学顕微鏡で観察した。粗大な凝集
物は充填材の分散不良を表している。図6のグラフは横
軸が凝集物の寸法を、縦軸がその数を表している。この
結果は凝集物の3つの同じ寸法間隔に対して2つのテス
トを行って得られたものであり、斜線の棒グラフは密閉
型のミキサーで製造した組成物の結果を表し、その隣が
本発明の結果である。本発明による混合後に存在する凝
集物の寸法は小さく、その数が大きいことは分散作用が
良好であることを表している。
照)では、密閉型のミキサーで製造した場合の評点D3
の製造が難しい混合物が本発明を使用すると評点C3に
なる。密閉型のミキサーを使用して評点C2が得られる
通常の混合物は、本発明を使用すると評点B1になる。
なわちエラストマーと補強用充填材を予め調整したり定
量する必要のない極めてコンパクトな装置である。本発
明の混合装置では、主原料を生のまま入れるだけで、配
合組成と特性が厳密に維持された最終混合物を出口部で
得ることができる。本発明は、連続法の利点の他に、得
られた混合物の品質が密封型ミキサーで得られたものに
少なくとも等しいか、それ以上になるという利点があ
る。
示してある。
してある。
Claims (35)
- 【請求項1】 上流端(12)と下流端(13)との間に延び且
つステーター(2) の内部を回転する少なくとも1本のロ
ーター(1) を備えた混合室(11)を有するゴム組成物を製
造するための連続混合装置であって、ゴム組成物の少な
くとも1つの成分の少なくとも一部は上流端(12)で供給
され、原料は上流端(12)から下流端(13)の間を除々に移
動し、得られたゴム組成物は下流端(13)から放出される
連続混合装置において、 ベースエラストマーを混合室内に加圧下に強制的に押し
込むことができる一種または複数のベースエラストマー
の定量・強制導入手段と、それ以外の成分の定量導入手
段とを備え、これらの定量導入手段が上流端(12)と下流
端(13)との間の互いに隔てられた少なくとも2つの位置
で混合室(11)内に開口していることを特徴とする連続混
合装置。 - 【請求項2】 各成分を閉じた混合室(11)中へ加圧下に
強制的に押し込むことができる定量・強制導入手段が全
成分に対して設けられている請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 ゴム組成物のベースエラストマーを導入
するために使用される定量・強制導入手段が容積型のポ
ンプ(55)を有する請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項4】 ゴム組成物のベースエラストマーの全て
が容積型のポンプ(55)を有する定量・強制導入手段によ
って個別に導入される請求項1または2に記載の装置。 - 【請求項5】 可塑化兼押し込み部材(54)によって原料
が容積型ポンプ(55)へ供給される請求項3または4に記
載の装置。 - 【請求項6】 少なくとも1種のベースエラストマーケ
ーキを収容するホッパー(5) を有し、このホッパー(5)
内にはベースエラストマーケーキと接触する攪拌棒(51)
が配置されており、ホッパー(5) の底はタンク(52)と連
通し、このタンク(52)の内部にはベースエラストマーケ
ーキからチップを削り取るための切断手段が設けられ、
削り取られたチップは可塑化兼押し込み部材の作用を受
ける請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 切断手段がタンク(52)内で回転する螺旋
状に巻かれたブレード(53)で構成されている請求項6に
記載の装置。 - 【請求項8】 ブレード(53)が螺旋状に巻かれ、一部が
切断区域を形成し、他部がチップの可塑化兼押し込み区
域を形成するように螺旋のピッチが徐々に減少している
請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 混合室(11)が、充填率が1である区域の
直ぐ下流に充填率が1以下である区域を少なくとも1つ
有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項10】 全てのペースト状成分に用いられる定
量・強制導入手段の全てが容積型のポンプである請求項
1〜9のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項11】 全ての粉末状成分に用いられる定量・
強制導入手段の全てが容積型のポンプである請求項1〜
10のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項12】 全ての成分に用いられる定量・強制導
入手段の全てが容積型のポンプである請求項1〜9のい
ずれか一項に記載の装置。 - 【請求項13】 少なくとも2つの混合区域(M)を有
し、その第1の混合区域(M)の下流に配置された定量
・強制導入手段が混合室の充填率が1である区域内に成
分を導入する請求項1〜12のいずれか一項に記載の装
置。 - 【請求項14】 各定量導入手段を駆動する単一の駆動
シャフト(6) を有する請求項1〜13のいずれか一項に記
載の装置。 - 【請求項15】 定量導入手段と駆動シャフト(6) との
間に接続/解放クラッチ機構を有する請求項14に記載の
装置。 - 【請求項16】 各定量導入手段が各ゴム組成物に合わ
せて個々の定量を別々に行うことが可能な流量調節手段
を有する請求項14または15に記載の装置。 - 【請求項17】 少なくとも複数の定量導入手段がピス
トンポンプであり、ピストンポンプの行程体積を変化さ
せて流量調節する請求項16に記載の装置。 - 【請求項18】 速度比を変化させて流量調節する請求
項16に記載の装置。 - 【請求項19】 各定量導入手段がそれ自体のモーター
を有し、全てのモーターの運動が製造すべき組成物のデ
ータに応じてコンピュータで制御される請求項1〜13の
いずれか一項に記載の装置。 - 【請求項20】 上流端(12)と下流端(13)との間の少な
くとも1つの抽出点に混合室(11)に沿って流れを制御す
る容積型の中間ポンプ(9) が設置され、抽出点では全流
量がこの容積型の中間ポンプ(9) を通る請求項1〜19に
記載の装置。 - 【請求項21】 少なくとも2つの別々の混合区域
(M)を有し、抽出点はこれら2つの混合区域(M)の
間且つ定量・強制導入手段の前方にある請求項20に記載
の装置。 - 【請求項22】 ステーター(2) の全長に渡って延びた
単一のローター(1) を有する請求項1〜21のいずれか一
項に記載の装置。 - 【請求項23】 充填率が1以下の区域に少なくとも1
つのガス抜き装置(76)が設けられている請求項1〜22の
いずれか一項に記載の装置。 - 【請求項24】 ガス抜き装置(76)が大気中に連通した
開口(763) と、この開口部を間欠的に開閉する手段を有
する請求項23に記載の装置。 - 【請求項25】 ステーターと、回転によって成分を上
流から下流へ移動させ且つ混合するステーターの内部で
回転する少なくとも1本のローターとによって構成され
る少なくとも1つの混合室を用い、組成物の1種または
複数のベースエラストマーを計量且つ導入し、組成物の
他の全ての成分を計量且つ導入し、導入された全ての成
分を混合室内の推進区域および混合区域に沿って前進さ
せ、少なくとも1つの混合区域での混合室の充填率を1
以下にすることを特徴とするゴム組成物の連続的製造方
法。 - 【請求項26】 エラストマーを40℃以上の温度で混合
室に導入する請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 大部分の成分を混合室の内部に強制的
に導入する請求項25または26に記載の方法。 - 【請求項28】 大部分の成分を容積型ポンプで定量・
強制導入する請求項25または26に記載の製造方法。 - 【請求項29】 ベースエラストマーの少なくとも一部
と補強用充填材とを混合室の上流区域に導入し、第1の
混合区域で混合した後、他の成分を導入する導入点へ送
り、全体を第2の混合区域で混合する請求項25〜28のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項30】 第1の混合区域と導入点との間で混合
室を通過する材料の流れを制御する容積型の中間ポンプ
を用いる請求項29に記載の方法。 - 【請求項31】 第1の混合区域と導入点との間で混合
室の充填率を1にする請求項29または30に記載の方法。 - 【請求項32】 ステーター内を回転する単一のロータ
ーを用いる請求項25〜31のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項33】 各成分がエラストマーの総重量の10%
以下の比率である複数の成分を含む配合のゴム組成物の
製造方法であって、上記成分の少なくとも一部を予備混
合してペーストにし、このペーストの所望量を他の成分
と一緒に混合室へ導入する請求項25〜32のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項34】 油を含む配合の混合物の製造に用いら
れる方法であって、油の一部を予備混合を行うために用
いる請求項33に記載の方法。 - 【請求項35】 室温で固相である成分を、予備混合前
に、液相になるまで加熱する請求項33または34に記載の
方法。
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