JPS5931369B2 - 密閉型混練捏和装置のロ−タ - Google Patents
密閉型混練捏和装置のロ−タInfo
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- JPS5931369B2 JPS5931369B2 JP55018335A JP1833580A JPS5931369B2 JP S5931369 B2 JPS5931369 B2 JP S5931369B2 JP 55018335 A JP55018335 A JP 55018335A JP 1833580 A JP1833580 A JP 1833580A JP S5931369 B2 JPS5931369 B2 JP S5931369B2
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- Japan
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- rotor
- blade
- kneading
- blades
- length
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/02—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type
- B29B7/06—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices
- B29B7/10—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/18—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/183—Mixing; Kneading non-continuous, with mechanical mixing or kneading devices, i.e. batch type with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft having a casing closely surrounding the rotors, e.g. of Banbury type
- B29B7/186—Rotors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
- B29B7/46—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft
- B29B7/465—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary with more than one shaft each shaft comprising rotor parts of the Banbury type in addition to screw parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/74—Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
- B29B7/7476—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants
- B29B7/7495—Systems, i.e. flow charts or diagrams; Plants for mixing rubber
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
- B29C48/505—Screws
- B29C48/64—Screws with two or more threads
- B29C48/65—Screws with two or more threads neighbouring threads or channels having different configurations, e.g. one thread being lower than its neighbouring thread
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は密閉型混練捏和装置のロータの改良に関する
ものである。
ものである。
密閉型混練捏和装置はゴムやプラスチックの混練に適し
たバッチ式混練機であり、とくにゴムの素練り（可塑化
練り）カーボンマスターパッチ練りあるいは加硫薬品剤
の練り込み（添加剤との混練り）に適したミキサーとし
てタイヤ製造などのゴム工業にとつて欠かせない機械設
備である。
たバッチ式混練機であり、とくにゴムの素練り（可塑化
練り）カーボンマスターパッチ練りあるいは加硫薬品剤
の練り込み（添加剤との混練り）に適したミキサーとし
てタイヤ製造などのゴム工業にとつて欠かせない機械設
備である。
密閉型混練捏和装置は第１図に示すように各々一本のロ
ータ１、１に長翼２と短翼３の２枚の翼を備えた二翼ロ
ータと、第２図に示すように各々一本のロータ１，１に
長翼２と短翼３を各々２枚、合計４枚の翼を備えた四翼
ロータがある。第３〜６図に示すように混練中の材料５
はロータのチツプ６と混練バレル４の間の狭い空間（チ
ツプクリアランス）を通過する際に高い剪断作用をうけ
て強力な可塑化が行なわれ、また同時にミクロな分散が
進められる。十方、各々のロータの翼は第１〜２図の矢
印で示すように材料を中央へ押し流す方向に捩れており
、また２本のロータは一定の回転比が与えられている。
ロータのこのような配置と回転比により材料は折り重ね
や切り返し作用をうけて混合作用がなされ、材料全体の
均一化や添加剤のマクロな分散が進められる。このよう
に密閉型混練捏和装置の混練作用は剪断作用と混合作用
を重ね合わせたものである。二翼ロータと四翼ロータを
比較すると、四翼ロータは二翼ロータの２倍のチツプ数
を備えているために、２翼ロータに比べ高い剪断作用を
与え、短時間に可塑化あるいは添加剤のミクロ分散を達
成することが可能である。
ータ１、１に長翼２と短翼３の２枚の翼を備えた二翼ロ
ータと、第２図に示すように各々一本のロータ１，１に
長翼２と短翼３を各々２枚、合計４枚の翼を備えた四翼
ロータがある。第３〜６図に示すように混練中の材料５
はロータのチツプ６と混練バレル４の間の狭い空間（チ
ツプクリアランス）を通過する際に高い剪断作用をうけ
て強力な可塑化が行なわれ、また同時にミクロな分散が
進められる。十方、各々のロータの翼は第１〜２図の矢
印で示すように材料を中央へ押し流す方向に捩れており
、また２本のロータは一定の回転比が与えられている。
ロータのこのような配置と回転比により材料は折り重ね
や切り返し作用をうけて混合作用がなされ、材料全体の
均一化や添加剤のマクロな分散が進められる。このよう
に密閉型混練捏和装置の混練作用は剪断作用と混合作用
を重ね合わせたものである。二翼ロータと四翼ロータを
比較すると、四翼ロータは二翼ロータの２倍のチツプ数
を備えているために、２翼ロータに比べ高い剪断作用を
与え、短時間に可塑化あるいは添加剤のミクロ分散を達
成することが可能である。
一方、二翼ロータは四翼ロータよりチツ／数が少ないた
めに混練室内の空間が広く、材料の移動がスムーズで混
練物の均質化や添加剤のマクロな分散には四翼ロータよ
り有利である。つまり四翼ロータは剪断作用重点タイプ
、二翼ロータは混合作用重点タイプということができる
。例えば、天然ゴムの素練りやカーボンマスタバツチ練
りでは四翼ロータが効率的であり、加硫剤等の薬品分散
（プロ練り）では二翼ロータが優れている。このような
、練り方法についてのそれぞれのロータの特異性は、反
面デメリツトにもなる。
めに混練室内の空間が広く、材料の移動がスムーズで混
練物の均質化や添加剤のマクロな分散には四翼ロータよ
り有利である。つまり四翼ロータは剪断作用重点タイプ
、二翼ロータは混合作用重点タイプということができる
。例えば、天然ゴムの素練りやカーボンマスタバツチ練
りでは四翼ロータが効率的であり、加硫剤等の薬品分散
（プロ練り）では二翼ロータが優れている。このような
、練り方法についてのそれぞれのロータの特異性は、反
面デメリツトにもなる。
とく鎮近年ゴムのフイラ一高充填化等による硬質化やオ
イル高充填化等による軟質化が進み、現状の二翼または
四翼ロータのいずれか一組のロータでは上記材料に対応
させることが困難となつている。この発明はこのような
従来の問題点の解決のためになされたものであり、２翼
ロータにおいて、二翼ロータの持つ高いマクロ分散能力
（混合作用）をさらに高め、かつ四翼ロータに近い可塑
化能力（剪断能力）を発揮し、広い範囲の材料に対応で
きるロータを提供するものである。この発明は一本のロ
ータにその前後両端部を始点とする二翼が位置をずらせ
て形成されたロータ（二翼ロータ）で、各々の翼は回転
によつて材料をミキサーの混練室の端部より内側に向つ
て移動させる方向に捩つて形成し、各翼はロータの全長
に対する翼長比を長く形成すると共に翼の捩れ角も一定
範囲に設定することにより両翼のオーバーラツプ量を大
きく設定したものである。
イル高充填化等による軟質化が進み、現状の二翼または
四翼ロータのいずれか一組のロータでは上記材料に対応
させることが困難となつている。この発明はこのような
従来の問題点の解決のためになされたものであり、２翼
ロータにおいて、二翼ロータの持つ高いマクロ分散能力
（混合作用）をさらに高め、かつ四翼ロータに近い可塑
化能力（剪断能力）を発揮し、広い範囲の材料に対応で
きるロータを提供するものである。この発明は一本のロ
ータにその前後両端部を始点とする二翼が位置をずらせ
て形成されたロータ（二翼ロータ）で、各々の翼は回転
によつて材料をミキサーの混練室の端部より内側に向つ
て移動させる方向に捩つて形成し、各翼はロータの全長
に対する翼長比を長く形成すると共に翼の捩れ角も一定
範囲に設定することにより両翼のオーバーラツプ量を大
きく設定したものである。
密閉型混練捏和装置は２本のロータが互いに反対方向に
回転するようにし、各ロータは冷却あるいは加熱手段を
備えた円筒形のバレル内に収められ、各バレルは連通部
をもつてそれぞれ連結される形状の混練室を備えたミキ
サーである。
回転するようにし、各ロータは冷却あるいは加熱手段を
備えた円筒形のバレル内に収められ、各バレルは連通部
をもつてそれぞれ連結される形状の混練室を備えたミキ
サーである。
連通部上部に備えられたホツパーロより投入された材料
は、２本のロータの回転による喰込作用およびホンパー
ロに備えたフローチングウエイトの押込み作用によつて
混練室に圧入され、混練室内で２本のロータによつて剪
断作用および混合作用をうけて材料の均一可塑化あるい
は添加剤のミクロ分散およびマイクロ分散等０混練作用
が行なわれる。剪断作用は主としてロータの翼尖端部（
チツフリと混練室の壁との間で行なわれ、翼の枚数の多
いほど、また翼の長さが長いほど剪断作用は大きい。一
方混合作用は翼の配置、翼の捩れ角度、翼の長さあるい
は２本のロータの回転比等が複雑に絡み合つているが、
混合作用の大小は材料を混練室内の１ケ所に滞らせず、
いかにすばやくかつ混練室内の広い範囲に亘つて材料を
移動させるかにかかつている。長年の密閉型混練捏和装
置の使用実績と研究結果から、材料が移動しやすい空間
を混練室に与えるか、あるいは翼に沿つて軸方向に押し
流される流量および移動距離をそれぞれ大きく長くする
ことが必要であることが判明した。そこで二翼ロータの
すぐれた混合作用をさらに高めかつ四翼ロータに近い作
用を発揮する二翼ロータの形状、配置について以下のよ
うに理論的な検討を加えた。材料混練中の二翼ロータの
展開図および断面図を第１図および第８図にそれぞれ示
す。
は、２本のロータの回転による喰込作用およびホンパー
ロに備えたフローチングウエイトの押込み作用によつて
混練室に圧入され、混練室内で２本のロータによつて剪
断作用および混合作用をうけて材料の均一可塑化あるい
は添加剤のミクロ分散およびマイクロ分散等０混練作用
が行なわれる。剪断作用は主としてロータの翼尖端部（
チツフリと混練室の壁との間で行なわれ、翼の枚数の多
いほど、また翼の長さが長いほど剪断作用は大きい。一
方混合作用は翼の配置、翼の捩れ角度、翼の長さあるい
は２本のロータの回転比等が複雑に絡み合つているが、
混合作用の大小は材料を混練室内の１ケ所に滞らせず、
いかにすばやくかつ混練室内の広い範囲に亘つて材料を
移動させるかにかかつている。長年の密閉型混練捏和装
置の使用実績と研究結果から、材料が移動しやすい空間
を混練室に与えるか、あるいは翼に沿つて軸方向に押し
流される流量および移動距離をそれぞれ大きく長くする
ことが必要であることが判明した。そこで二翼ロータの
すぐれた混合作用をさらに高めかつ四翼ロータに近い作
用を発揮する二翼ロータの形状、配置について以下のよ
うに理論的な検討を加えた。材料混練中の二翼ロータの
展開図および断面図を第１図および第８図にそれぞれ示
す。
図中、斜線部は混線材料が充填された領域を示す。従来
の二翼ロータの翼の配置は、ロータの中央部へ材料を送
るように捩れており、両翼の始点Ａ，Ｃは四周方向に１
８０れずれ、またＷｌ翼のＢ点とＷ２翼のＣ点は９００
ずれて配置されているが、これはロータの回転バランス
、機械強度面および混練実績から非常に合理的であるか
ら、検討に際しこの構成を採用した。またＢ点とＣ点と
が互いＶＣ９ＯＥ以上ずれて配置されているばあいには
、Ｗ１翼に沿つた材料の流れに対するＷ２翼の干渉作用
はほとんど無視できるので、Ｗ１翼の剪断作用および混
合作用をＷ１翼の翼形状のみで説明でき、さらにこのＷ
１翼の両作用を密閉型混練捏和装置全体の混練作用と考
えてよい。Ｗ１翼上の材料の移動は、翼Ｗ１に沿つての
流れ（流量Ｑ１）と翼Ｗ１のチツプを通過する流れ（流
量Ｑ２）に分けて考えられる。
の二翼ロータの翼の配置は、ロータの中央部へ材料を送
るように捩れており、両翼の始点Ａ，Ｃは四周方向に１
８０れずれ、またＷｌ翼のＢ点とＷ２翼のＣ点は９００
ずれて配置されているが、これはロータの回転バランス
、機械強度面および混練実績から非常に合理的であるか
ら、検討に際しこの構成を採用した。またＢ点とＣ点と
が互いＶＣ９ＯＥ以上ずれて配置されているばあいには
、Ｗ１翼に沿つた材料の流れに対するＷ２翼の干渉作用
はほとんど無視できるので、Ｗ１翼の剪断作用および混
合作用をＷ１翼の翼形状のみで説明でき、さらにこのＷ
１翼の両作用を密閉型混練捏和装置全体の混練作用と考
えてよい。Ｗ１翼上の材料の移動は、翼Ｗ１に沿つての
流れ（流量Ｑ１）と翼Ｗ１のチツプを通過する流れ（流
量Ｑ２）に分けて考えられる。
さらに翼Ｗ１に沿つて流れる材料はＷ１翼の開放部で流
量Ｑ″１で軸に直角方向に流れる。これらの材料の流れ
を口ータ表面とバレル内壁の平行板間けん引流れとする
と、Ｑｌ，Ｑ２，Ｑ′１は下記の式で表わされる。材料
に加えられる剪断作用を高めるにはチツプへ材料を多量
に通過させればよいから、Ｑ２を増加させればよく、Ｖ
，Ｈｃは機械サイズ、操作条件により一定であるからｔ
１を大きくすればよいことがわかる。
量Ｑ″１で軸に直角方向に流れる。これらの材料の流れ
を口ータ表面とバレル内壁の平行板間けん引流れとする
と、Ｑｌ，Ｑ２，Ｑ′１は下記の式で表わされる。材料
に加えられる剪断作用を高めるにはチツプへ材料を多量
に通過させればよいから、Ｑ２を増加させればよく、Ｖ
，Ｈｃは機械サイズ、操作条件により一定であるからｔ
１を大きくすればよいことがわかる。
第９図に従来の二翼ロータのオーバラツプ率を示す。
従来の」ロータのオーバラツプ率は０．１５以下で、こ
れは２翼の合計の長さ ｔ１＋Ｔ２）が１．１５Ｌ以下
であることを意味する。これはロータエンド部における
材料の漏れを防止する必要があるという長年の経験から
導き出されたものであり、各翼の長さを所定値以下に設
定することにより、ロータの中央部付近において材料の
折り重ねおよび切り返し作用を行なわせるように構成し
、ロータエンド部付近において上記作用が行なわれるこ
とによる材料の漏れを防止するという思想に基づくもの
であり、近年の技術進歩により上記長さの限定は必ずし
も必要ではなくなつた。よつて従来の二翼ロータに比べ
、より高い剪断作用を発揮させるには２翼の合計の長さ
が１．１５Ｌ以上、望ましくは１．２Ｌ以上になるよう
にＴｌ，ｔ２を設定すればよい。すなわち、従来の４翼
ロータなみの可塑化能力を発揮するためには、単位混線
材料当りに加えられる混練エネルギＥｓｐ（侃／！）が
従来の４翼ロータと略等しくなるようにすればよい。上
記混練エネルギＥｓｐは以下の式で近似的に求められる
。また、従来の４翼ロータは従来の２層ロータと比べて
混練エネルギＥ８Ｐは１．０５倍以上、混練時間Ｔｍは
０．９５倍以下である。
れは２翼の合計の長さ ｔ１＋Ｔ２）が１．１５Ｌ以下
であることを意味する。これはロータエンド部における
材料の漏れを防止する必要があるという長年の経験から
導き出されたものであり、各翼の長さを所定値以下に設
定することにより、ロータの中央部付近において材料の
折り重ねおよび切り返し作用を行なわせるように構成し
、ロータエンド部付近において上記作用が行なわれるこ
とによる材料の漏れを防止するという思想に基づくもの
であり、近年の技術進歩により上記長さの限定は必ずし
も必要ではなくなつた。よつて従来の二翼ロータに比べ
、より高い剪断作用を発揮させるには２翼の合計の長さ
が１．１５Ｌ以上、望ましくは１．２Ｌ以上になるよう
にＴｌ，ｔ２を設定すればよい。すなわち、従来の４翼
ロータなみの可塑化能力を発揮するためには、単位混線
材料当りに加えられる混練エネルギＥｓｐ（侃／！）が
従来の４翼ロータと略等しくなるようにすればよい。上
記混練エネルギＥｓｐは以下の式で近似的に求められる
。また、従来の４翼ロータは従来の２層ロータと比べて
混練エネルギＥ８Ｐは１．０５倍以上、混練時間Ｔｍは
０．９５倍以下である。
したがつて、この発明に係る２翼ロータ１によつて上記
４翼ロータと同等の可塑化能力を得るためには、同一混
練時間Ｔｎｌ内における混練エネルギＥｓｐが従来の２
翼口ータの混練エネルギＥｓｐ″に対し以下の式を満足
するように設定すればよい。従来の２翼ロータの翼の長
さをＴＣ″，Ｔ２′として上記式（４）に式ＧｌＬ），
（ｃ）を代入すると次式が得られる。
４翼ロータと同等の可塑化能力を得るためには、同一混
練時間Ｔｎｌ内における混練エネルギＥｓｐが従来の２
翼口ータの混練エネルギＥｓｐ″に対し以下の式を満足
するように設定すればよい。従来の２翼ロータの翼の長
さをＴＣ″，Ｔ２′として上記式（４）に式ＧｌＬ），
（ｃ）を代入すると次式が得られる。
上記値η，γ２，ｔｎ１，ＢＦは両辺において等しい。
また、２翼の翼長比（ｔ１＋Ｔ２）／Ｌをａにおいてこ
れらの値と上記式（ｂ）から（ｅ）は以下のように変形
される。両ロータの断面積２ｓとチヤンバ長Ｌとの積は
チヤンバ容積ＶＯの約４０９６であるため、式〔２ｓ−
Ｌ＝０．４Ｖ０〕が得られ、この式を上記式（ｆ）に代
入する。
れらの値と上記式（ｂ）から（ｅ）は以下のように変形
される。両ロータの断面積２ｓとチヤンバ長Ｌとの積は
チヤンバ容積ＶＯの約４０９６であるため、式〔２ｓ−
Ｌ＝０．４Ｖ０〕が得られ、この式を上記式（ｆ）に代
入する。
従来の２翼の翼長比ａ′は、１．１５であるのでこの値
を上記式（自）に代入すると、ａ≧１．２ となり、この発明に係る２翼ロータ１の２翼の翼長比（
ｔ１＋Ｔ２）／Ｌを１．２昼上に設定する必要がある。
を上記式（自）に代入すると、ａ≧１．２ となり、この発明に係る２翼ロータ１の２翼の翼長比（
ｔ１＋Ｔ２）／Ｌを１．２昼上に設定する必要がある。
≦方、これまでのゴム混練の経験から、ミキサーのエン
ドJャ戟[ムでの焼けゴムの発生を防ぐには１つの翼の長
さは０．９Ｌ以下にする必要がある。
ドJャ戟[ムでの焼けゴムの発生を防ぐには１つの翼の長
さは０．９Ｌ以下にする必要がある。
これ以上にすると、翼開放部が狭くなつて混合作用を損
うことになるからである。よつて、翼の長さｔ１および
１２は以下の範囲となる。このように翼長を長くするこ
とにより、第７図の例でＷ１翼の始点Ａ側の端から他端
側まで達する流量を増加することになり、このため軸方
向に材料を長い距離に亘つて移動させ、混合作用を高め
る効果が期待できる。
うことになるからである。よつて、翼の長さｔ１および
１２は以下の範囲となる。このように翼長を長くするこ
とにより、第７図の例でＷ１翼の始点Ａ側の端から他端
側まで達する流量を増加することになり、このため軸方
向に材料を長い距離に亘つて移動させ、混合作用を高め
る効果が期待できる。
また、混合作用を充分に発揮させるためには材料の軸方
向の移動をスムーズに行なわせる必要があり、そのため
には少なくとも翼Ｗ１に平行な流れによつて翼開放部で
圧力上昇が発生せず、軸直角方向に流れて他方の翼Ｗ２
に達するような翼開放部長さαＬを所定量確保する必要
がある。
向の移動をスムーズに行なわせる必要があり、そのため
には少なくとも翼Ｗ１に平行な流れによつて翼開放部で
圧力上昇が発生せず、軸直角方向に流れて他方の翼Ｗ２
に達するような翼開放部長さαＬを所定量確保する必要
がある。
Ｑ１≦Ｑ″１ ・・・・・・・・・・・・
（６）前記（２），（４）式を（６）式に代入すると、
ｔ１＝Ｌ−αＬであるから、下式が得られる。Ｃ１は定
数となり、二翼ロータでは機械強度によつて決められた
ミキサー本体の機械寸法によりＣ１＋５．０としている
。
（６）前記（２），（４）式を（６）式に代入すると、
ｔ１＝Ｌ−αＬであるから、下式が得られる。Ｃ１は定
数となり、二翼ロータでは機械強度によつて決められた
ミキサー本体の機械寸法によりＣ１＋５．０としている
。
また混合作用を大きく支配するもう１つの要因はＱ１の
絶対量である。
絶対量である。
これまでの経験および実験から、従来の二翼ロータと同
程度以上の混合作用を発揮させるには、Ｗ１翼上の材料
の容積Ｖ（＝Ｓ−÷）工を少なくとも４回転以下で翼開
放部から通過させ、もう１つの翼Ｗ２へ移動させるＱ１
の絶対量が必要であることがわかつた。
程度以上の混合作用を発揮させるには、Ｗ１翼上の材料
の容積Ｖ（＝Ｓ−÷）工を少なくとも４回転以下で翼開
放部から通過させ、もう１つの翼Ｗ２へ移動させるＱ１
の絶対量が必要であることがわかつた。
そこでＱ１は下記（８）式を満さなければならない。ロ
ータが１回転する時間ｔはｔ＝６０／Ｎ（Ｎはロータ回
転数Ｒ．ｐ．ｍ，）であるから、Ｖ≦４ｔ−Ｑ１
・・・・・・・・・（８）この（８）式に（２
）を代入すると、なお、二翼ロータでは機械強度上Ｃ２
＋０．５としている。
ータが１回転する時間ｔはｔ＝６０／Ｎ（Ｎはロータ回
転数Ｒ．ｐ．ｍ，）であるから、Ｖ≦４ｔ−Ｑ１
・・・・・・・・・（８）この（８）式に（２
）を代入すると、なお、二翼ロータでは機械強度上Ｃ２
＋０．５としている。
一方、Ｗ１翼の終点ＢとＷ２翼の始点Ｃとは２翼の干渉
を避けるために円周方向に９０と以上ずらす必要があり
、翼長ｔ１は捩れ角θ１によつて制限をうける。
を避けるために円周方向に９０と以上ずらす必要があり
、翼長ｔ１は捩れ角θ１によつて制限をうける。
」ロータでは第７図のθ。はほぼ２６うであるから、θ
１≧θｏ＝２６。のばあいはｔ１・Ｔａｎθ１≦Ｒ ・・・・・・・−・（代） となり、ｔ１＝Ｌ−αＬ，Ｒ／４ｊ＝ｌ （」口ータの
ばあい）よりσω式は下記のようになる。
１≧θｏ＝２６。のばあいはｔ１・Ｔａｎθ１≦Ｒ ・・・・・・・−・（代） となり、ｔ１＝Ｌ−αＬ，Ｒ／４ｊ＝ｌ （」口ータの
ばあい）よりσω式は下記のようになる。
以上の検討結果から、下記の各式の条件をすべて満足す
るように翼の長さおよび捩れ角度を与えれば、翼を長く
して剪断作用を高めることができ、しかも材料の移動を
阻止する要因が除かれるので、翼を長くして混練バレル
４内の空隙が減少したにも拘らず、従来の」ロータと比
較して混合作用を向上させることができるものである。
すなわち（イ）翼のオーバラツプ率を高める観点から、
（ロ）軸開放部を一定量以上に保ち、材料の軸方向流れ
を確保する観点から、（ハ）翼に沿う流れの絶対量を確
保する観点から、（ニ） ２翼間の干渉を避け、効率の
よい混合作用を保障する観点から、これを図解すると、
第１０図の斜線部分１１が上記各式の条件を満す範囲と
なる。
るように翼の長さおよび捩れ角度を与えれば、翼を長く
して剪断作用を高めることができ、しかも材料の移動を
阻止する要因が除かれるので、翼を長くして混練バレル
４内の空隙が減少したにも拘らず、従来の」ロータと比
較して混合作用を向上させることができるものである。
すなわち（イ）翼のオーバラツプ率を高める観点から、
（ロ）軸開放部を一定量以上に保ち、材料の軸方向流れ
を確保する観点から、（ハ）翼に沿う流れの絶対量を確
保する観点から、（ニ） ２翼間の干渉を避け、効率の
よい混合作用を保障する観点から、これを図解すると、
第１０図の斜線部分１１が上記各式の条件を満す範囲と
なる。
これより２翼ロータの少なくともｌ翼は翼長比ｔ／Ｌが
０．６〜０．９であつて、その翼の捩れ角θが１０〜４
０〜、２翼のオーバラツプ率が０．２〜０．８となるよ
うに翼長および楔れ角を決定すればよいことがわかる。
きらに、２翼がいずれも翼長比０．８〜０．９で捩れ角
が１０Ｑ−４０ずに設定すれば、さらに混練効果が高ま
ることは自明である。以上の翼形状の条件内で例えば剪
断作用をできるだけ高めるために、オーバラツプ率を０
．６以上にした本発明のロータの平面形状を第１５図に
、またその翼の展開形状を第１２図に示す。
０．６〜０．９であつて、その翼の捩れ角θが１０〜４
０〜、２翼のオーバラツプ率が０．２〜０．８となるよ
うに翼長および楔れ角を決定すればよいことがわかる。
きらに、２翼がいずれも翼長比０．８〜０．９で捩れ角
が１０Ｑ−４０ずに設定すれば、さらに混練効果が高ま
ることは自明である。以上の翼形状の条件内で例えば剪
断作用をできるだけ高めるために、オーバラツプ率を０
．６以上にした本発明のロータの平面形状を第１５図に
、またその翼の展開形状を第１２図に示す。
第１５図において２０は翼、４０は連通部、０Ｌはオー
バラツプ量を示す。またＡ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断
面はそれぞれ第４図および第３図と同様の形状である。
このようにオーバラツプ量を大きく設定すると、材料は
翼開放部でもスムーズに一方の翼から他方の翼へと受け
渡されるので、チヤンバ一内での材料の動きは大きくな
り、かつ翼の長さが延長されたことによりそれだけ剪断
作用も増加する。従来の二翼ロータでは材料の流れは第
１１図の破線２２で示すようになり、これに比べると破
線２１で示されるこの発明の材料の動きは従来より大き
くなつていることがわかる。また２本のロータによる相
互作用を考えると、ロータには所定の回転比が与えられ
ているために、各混練室の連通部においては第１３図お
よび第１４図に示されるように、ロータの回転位置によ
つて混合作用あるいは剪断作用が発生し、この両作用は
従来の二翼ロータに比べて大きい。
バラツプ量を示す。またＡ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断
面はそれぞれ第４図および第３図と同様の形状である。
このようにオーバラツプ量を大きく設定すると、材料は
翼開放部でもスムーズに一方の翼から他方の翼へと受け
渡されるので、チヤンバ一内での材料の動きは大きくな
り、かつ翼の長さが延長されたことによりそれだけ剪断
作用も増加する。従来の二翼ロータでは材料の流れは第
１１図の破線２２で示すようになり、これに比べると破
線２１で示されるこの発明の材料の動きは従来より大き
くなつていることがわかる。また２本のロータによる相
互作用を考えると、ロータには所定の回転比が与えられ
ているために、各混練室の連通部においては第１３図お
よび第１４図に示されるように、ロータの回転位置によ
つて混合作用あるいは剪断作用が発生し、この両作用は
従来の二翼ロータに比べて大きい。
すなわち、第１３図の回転位置ではＷ１翼同志の軸方向
への材料の移動量は加算され、かつＷ１翼の翼長が長い
ために材料はＡ側からＢ側へ長い距離を移動するために
、従来の二翼ロータに比べこの連通部でも混合作用は非
常に高い。また第１４図の位置ではＷ１翼と他方のロー
タのＷ２翼とによつて材料は押し合うが、Ｗｌ，Ｗ２翼
の翼呆が長い在めに従来の」ロータに比べ高い圧縮剪断
作用が発生する。このようにこの発明の二翼ロータを組
込んだ混練捏和装置は、従来の二翼ロータを組込んだ装
置と比較して各ロータそれぞれの混合作用および剪断作
用が増大するばかりでなく、連通部における２本のロー
タの相互作用による混合作用および剪断作用も増大し、
ミキサー全体の混合作用および剪断作用、すなわち混練
作用は非常に大きくなつている。
への材料の移動量は加算され、かつＷ１翼の翼長が長い
ために材料はＡ側からＢ側へ長い距離を移動するために
、従来の二翼ロータに比べこの連通部でも混合作用は非
常に高い。また第１４図の位置ではＷ１翼と他方のロー
タのＷ２翼とによつて材料は押し合うが、Ｗｌ，Ｗ２翼
の翼呆が長い在めに従来の」ロータに比べ高い圧縮剪断
作用が発生する。このようにこの発明の二翼ロータを組
込んだ混練捏和装置は、従来の二翼ロータを組込んだ装
置と比較して各ロータそれぞれの混合作用および剪断作
用が増大するばかりでなく、連通部における２本のロー
タの相互作用による混合作用および剪断作用も増大し、
ミキサー全体の混合作用および剪断作用、すなわち混練
作用は非常に大きくなつている。
実施例
密閉型混練捏和装置（容量４．３ｔ）にこの発明の二翼
ロータを組込み、天然ゴムの素練りおよびカーボンコン
パウンドに薬品混入練り（プロ練り）を行ない、従来の
二翼ロータおよび四翼ロータと比較した結果を第１表に
示す。
ロータを組込み、天然ゴムの素練りおよびカーボンコン
パウンドに薬品混入練り（プロ練り）を行ない、従来の
二翼ロータおよび四翼ロータと比較した結果を第１表に
示す。
この結果から、この発明のロータでは可塑化能力（剪断
作用）は四翼ロータと同等で、エネルギー効率は従来の
二翼ロータと四翼ロータの中間であり、薬品分散能力（
混合作用）は二翼ロータと同等であることがわかる。
作用）は四翼ロータと同等で、エネルギー効率は従来の
二翼ロータと四翼ロータの中間であり、薬品分散能力（
混合作用）は二翼ロータと同等であることがわかる。
なお、この発明では翼長比が０．７５〜０．８５、捩れ
角１５〜３０翼、オーバラツプ率が０．５−〜０．７の
範囲がとくに好ましく、この範囲であれば第１表とほぼ
同様の効果が達成されることを実験の結果確認した。
角１５〜３０翼、オーバラツプ率が０．５−〜０．７の
範囲がとくに好ましく、この範囲であれば第１表とほぼ
同様の効果が達成されることを実験の結果確認した。
第１図は従来の標準的な二翼ロータの平面図、第２図は
従来の標準的な四翼ロータの平面図、第３図および第４
図はそれぞれ第１図の−線および−線断面図、第５図お
よび第６図はそれぞれ第２図のＶ−Ｖ線および−線断面
図、第ｒ図は二翼ロータの翼とバレルとの関係を示す展
開図、第８図は第ｒ図の−線に相当する断面図、第９図
は従来の二翼ロータのオーバラツプ率を示すプロツト図
、第１０図はこの発明の翼の形状、配置の限界を示す特
性図、第１１図は従来の二翼ロータの材料の動きを示す
説明図、第１２図はこの発明の二翼ロータの材料の動き
を示す説明図、第１３図および第１４図はそれぞれこの
発明におけるバレル連通部の材料の動きを示す説明図、
第１５図はこの発明のロータの一実施例を示す平面図で
ある。 １・・・・・・ロータ、２０・・・・・・翼、２１・・
・・・・材料の経路、４０・・・・・・連通部、０Ｌ・
・・・・・オーバラツプ部、θ１，θ２・・・・・・翼
の捩れ角、Ｈｃ・・・・・・チツブクリアランス。
従来の標準的な四翼ロータの平面図、第３図および第４
図はそれぞれ第１図の−線および−線断面図、第５図お
よび第６図はそれぞれ第２図のＶ−Ｖ線および−線断面
図、第ｒ図は二翼ロータの翼とバレルとの関係を示す展
開図、第８図は第ｒ図の−線に相当する断面図、第９図
は従来の二翼ロータのオーバラツプ率を示すプロツト図
、第１０図はこの発明の翼の形状、配置の限界を示す特
性図、第１１図は従来の二翼ロータの材料の動きを示す
説明図、第１２図はこの発明の二翼ロータの材料の動き
を示す説明図、第１３図および第１４図はそれぞれこの
発明におけるバレル連通部の材料の動きを示す説明図、
第１５図はこの発明のロータの一実施例を示す平面図で
ある。 １・・・・・・ロータ、２０・・・・・・翼、２１・・
・・・・材料の経路、４０・・・・・・連通部、０Ｌ・
・・・・・オーバラツプ部、θ１，θ２・・・・・・翼
の捩れ角、Ｈｃ・・・・・・チツブクリアランス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ロータの前後両端部を始点とする二翼が位相をずら
されて形成された二翼ロータにおいて、各各のロータの
翼は回転運動によつて材料をミキサーの混練室の端部よ
り内側に向つて移動させるように捩れて配置され、各ロ
ータの翼は下記（１）〜（４）式を満足するように構成
したことを特徴とする密閉型混練捏和装置のロータ。 （１）１．２≦（ｌ＿１＋ｌ＿２）／（Ｌ）≦１．８（
２）（ｓｉｎ２θ＿１）／α（１−α）≦（８・Ｈ＿０
−Ｌ＾２）／（Ｖ＿０×ＢＦ）（３）（ｓｉｎ２θ＿１
）／（１−α）≧（Ｌ）／（πＤ）（４）α≧１−（１
）／（２ｔａｎθ＿１）但し、ｌ＿１，ｌ＿２：各翼の
軸方向長さＬ：ロータの長さ θ＿１：翼の捩れ角 Ｈ＿０：ロータの胴径におけるバレル のクリアランス α：翼開放部の長さの比 Ｖ＿０：混練室の容積 ＢＦ：材料の充填率 Ｄ：バレルの直径 ２ 特許請求の範囲第１項において、ロータ全長に対し
て翼長比が０．６〜０．９、捩れ角が１０〜４０°、二
翼のオーバーラップ率がロータ全長の０．２〜０．８と
なるように構成したことを特徴とする密閉型混練捏和装
置のロータ。 ３ 特許請求の範囲第１項において、二翼とも翼長比が
０．６５〜０．８５、捩れ角が１５〜３５°、オーバー
ラップ率がロータ全長の０．３〜０．７となるように構
成したことを特徴とする密閉型混練捏和装置のロータ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55018335A JPS5931369B2 (ja) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | 密閉型混練捏和装置のロ−タ |
| IT19782/81A IT1135487B (it) | 1980-02-16 | 1981-02-16 | Apparato mescolatore-impastatore di tipo chiuso |
| DE3105522A DE3105522C2 (de) | 1980-02-16 | 1981-02-16 | Misch- und Knetvorrichtung mit einer abgeschlossenen Mischkammer |
| GB8104801A GB2072028B (en) | 1980-02-16 | 1981-02-16 | Closed type mixing/kneading apparatus |
| FR8103005A FR2475977A1 (fr) | 1980-02-16 | 1981-02-16 | Appareil melangeur-petrisseur du type ferme |
| US06/234,607 US4456381A (en) | 1980-02-16 | 1981-02-17 | Closed type mixing/kneading apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55018335A JPS5931369B2 (ja) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | 密閉型混練捏和装置のロ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56115625A JPS56115625A (en) | 1981-09-10 |
| JPS5931369B2 true JPS5931369B2 (ja) | 1984-08-01 |
Family
ID=11968768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55018335A Expired JPS5931369B2 (ja) | 1980-02-16 | 1980-02-16 | 密閉型混練捏和装置のロ−タ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4456381A (ja) |
| JP (1) | JPS5931369B2 (ja) |
| DE (1) | DE3105522C2 (ja) |
| FR (1) | FR2475977A1 (ja) |
| GB (1) | GB2072028B (ja) |
| IT (1) | IT1135487B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994022649A1 (en) * | 1993-04-05 | 1994-10-13 | Kabushiki Kaisha Kobeseikosho | Hermetically sealed kneader |
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| FR2632873B1 (fr) * | 1988-06-16 | 1990-09-28 | Michelin & Cie | Melangeur interne a rotors perfectionnes |
| DE4129108A1 (de) * | 1991-09-02 | 1993-03-04 | Continental Ag | Vorrichtung zum herstellen von kautschukmischungen |
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| JP3820312B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2006-09-13 | 住重機器システム株式会社 | 連続式混練機での混練物の混練方法 |
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| WO2000062990A1 (en) * | 1999-04-16 | 2000-10-26 | Cabot Corporation | Methods and apparatus for producing and treating novel elastomer composites |
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-
1980
- 1980-02-16 JP JP55018335A patent/JPS5931369B2/ja not_active Expired
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1981
- 1981-02-16 GB GB8104801A patent/GB2072028B/en not_active Expired
- 1981-02-16 IT IT19782/81A patent/IT1135487B/it active
- 1981-02-16 FR FR8103005A patent/FR2475977A1/fr active Granted
- 1981-02-16 DE DE3105522A patent/DE3105522C2/de not_active Expired
- 1981-02-17 US US06/234,607 patent/US4456381A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPS56115625A (en) | 1981-09-10 |
| GB2072028B (en) | 1983-08-17 |
| DE3105522A1 (de) | 1981-12-17 |
| IT1135487B (it) | 1986-08-20 |
| US4456381A (en) | 1984-06-26 |
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| DE3105522C2 (de) | 1986-03-27 |
| GB2072028A (en) | 1981-09-30 |
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