JP2010179469A - ゴム混練り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースゴムの供給方向が、ゴム材料の押出し方向とほぼ同じ方向である場合にも、ベースゴムの流れの蛇行を抑制することができ、良好なゴムの混練りを行うことができるゴム混練り装置を提供する。
【解決手段】ベースゴムをホッパーの傾斜壁面に沿ってゴム材料の押出し方向に向けて流して流入口から流入させるゴム混練り装置であって、流入口および／またはホッパー口の平面視の形状が楕円形状であり、かつ楕円の短軸が前記ゴム材料の押出し方向Ｙと合致しており、楕円の短軸の長さａと長軸の長さｂの比ａ／ｂは０．７≦ａ／ｂ≦０．９５であるゴム混練り装置。また、前記流入口の楕円の長軸が前記ゴム材料の押出し方向Ｙと合致しており、楕円の長軸の長さｂと短軸の長さａの比ｂ／ａは１．０５≦ｂ／ａ≦１．３であるゴム混練り装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、ゴム材料のファイナル練りに際してゴム材料を安定して供給することができ、良好な混練りを行うことができるゴム混練り装置に関する。

タイヤ等のゴム製品の製造においてゴム材料のファイナル練りに用いられるゴム混練り装置は、天然ゴムやジエン系合成ゴム等のベースゴムに加硫剤や加硫促進剤等のファイナル薬品が添加された材料を（以下、「ベースゴム」と「ファイナル薬品」を含む材料を「ゴム材料」ともいう）連続的に混練りする装置であって、シリンダー内に配置されるスクリューの回転によりゴム材料を混練りしながら、シリンダーの先端に設けられたダイから押出すようになっている（特許文献１）。

ゴム混練り装置には流入口及び平面視において流入口とほぼ相似形の形状のホッパー口を有するホッパーが設けられており、シート状に加工されたベースゴムがホッパーから連続的に投入され、別途投入された例えば粉末状のファイナル薬品と混練りされる。

図７はゴム混練り装置へのベースゴムの供給方向を示す図であって、ベースゴムがスクリュー２に抵抗なく巻き込まれるようにする点から、通常は図７（ａ）のように、ゴム混練り装置へのベースゴムの供給方向Ｘとスクリュー２の回転方向が合致している。即ちベースゴムの供給装置（図示せず）で作製されたベースゴムの供給方向Ｘがゴム材料の押出し方向Ｙに対してほぼ９０度の角度に設定されている。しかし、製造設備の構成上の制約から、ベースゴム供給装置とゴム混練り装置が直線的に配置される場合、止むを得ず図７（ｂ）のようにベースゴムの供給方向Ｘが、ゴム材料の押出し方向Ｙとほぼ同じ方向となるケースもある。

特開２００１−１０５４６９号公報

しかしながら、ベースゴムの供給方向Ｘが、ゴム材料の押出し方向Ｙに対してほぼ同じ方向である場合、供給中のベースゴムの流れが供給方向に対して左右に蛇行してベースゴムの流量が変化することがあり、この場合にはベースゴムとファイナル薬品の混合が不均一になりゴム物性が不安定になる。また、蛇行が激しいときにはベースゴムは団子状態となり、バックブローの原因にもなるという問題がある。

具体的には、図８のように従来の流入口およびホッパー口が四角形のゴム混練り装置６０に連続的に供給されるベースゴムの流れｃがホッパー６１のフラットな部位６２を流れる際に蛇行が発生し、ゴム混練り装置に供給されるベースゴムの流量に変化が生じる。また、ホッパーの角部６３でベースゴムの流れが折れ曲げられることにより、ベースゴムの流量変化が助長されることになる。

そこで本発明は、ベースゴムの供給方向Ｘが、ゴム材料の押出し方向Ｙとほぼ同じ方向である場合において発生し易いベースゴムの蛇行を抑制することができ、良好なゴムの混練りを行うことができるゴム混練り装置を提供することを課題とする。

本発明に係るゴム混練り装置は、
ベースゴムをホッパーの傾斜壁面に沿ってゴム材料の押出し方向に向けて流して流入口から流入させるゴム混練り装置であって、
前記流入口および／またはホッパー口の平面視の形状が楕円形状であって、かつ楕円の短軸の方向が前記ゴム材料の押出し方向と合致しており、
前記楕円の短軸の長さａと長軸の長さｂの比ａ／ｂが０．７≦ａ／ｂ≦０．９５であることを特徴とする。

また、本発明に係るゴム混練り装置は、
ベースゴムをホッパーの傾斜壁面に沿ってゴム材料の押出し方向に向けて流して流入口から流入させるゴム混練り装置であって、
前記流入口および／またはホッパー口の平面視の形状が楕円形状であって、かつ楕円の長軸の方向が前記ゴム材料の押出し方向と合致しており、
前記楕円の長軸の長さｂと短軸の長さａの比ｂ／ａが１．０５≦ｂ／ａ≦１．３であることを特徴とする。

なお、本発明でいう「楕円の短軸の方向が前記ゴム材料押出し方向と合致しており、」および「楕円の長軸の方向が前記ゴム材料の押出し方向と合致しており、」の合致には、ほぼ合致する場合も含まれ、また、「楕円」の中には楕円とほぼ同形状の偏平な円も含まれるものとする。

本発明によれば、流入口やホッパー口の平面形状を工夫することにより、流入口やホッパーにベースゴムの流れに対してガイドローラ的な役割を付与して、ベースゴムの供給方向Ｘが、ゴム材料の押出し方向Ｙとほぼ同じ方向である場合において発生し易いベースゴムの流れの蛇行を抑制することができ、良好なゴムの混練りを行うことができるゴム混練り装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るゴム混練り装置の概要を示す正面概念図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム混練り装置の概要を示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）は各々本発明の一実施の形態に係るゴム混練り装置における幅広及び幅狭のベースゴムの流入に適した流入口およびホッパーの平面形状を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るゴム混練り装置のベースゴムの流入方向Ｘ及びゴム材料の押出し方向Ｙとホッパー口の短軸と長軸との関係を示す図である。 幅広のベースゴムの実施例および比較例のホッパー口の平面形状を示す図である。 幅狭のベースゴムの実施例および比較例のホッパー口の平面形状を示す図である。 （ａ）（ｂ）はゴム混練り装置のベースゴムの流入方向及びゴム材料の押出し方向と流入口およびホッパーとの関係を示す図である。 従来のゴム混練り装置へのベースゴムの流入状態を示す平面図である。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１．ゴム混練り装置
（１）全体の構成
図１は本実施の形態に係るゴム混練り装置の概要を示す正面概念図、図２は同斜視図である。

本実施の形態に係るゴム混練り装置は、図１及び図２のようにシリンダー１内にモータ駆動のスクリュー２及びロール３が並設され、シリンダー１にはベースゴムの流入口４が設けられ、流入口４にはホッパー５が取付けられている。そして、図外のベースゴム供給装置からホッパー５の傾斜内壁面を流れて流入口４からシリンダー１内に供給されるベースゴムと別途供給されるファイナル薬品を含むゴム材料をシリンダー１内において加熱手段６で加熱しながら、スクリュー２及びロール３の回転によりゴム材料を混練りし、シリンダー１の先端に設けられたダイ７からゴムシートを連続的に押出すようになっている。

（２）流入口とホッパー口の形状と蛇行抑制機能
タイヤの製造の場合、ベースゴムは幅の大きさに応じて大きく幅広のベースゴムと幅狭のベースゴムの２種類に分類され、一般的に幅広のゴムシートを作製する場合には幅広のベースゴムが、幅狭のゴムシートを作製する場合には幅狭のベースゴムが用いられる。図３（ａ）（ｂ）は各々幅広及び幅狭のベースゴムの流入に適した流入口およびホッパーの平面形状およびベースゴムの流入を模式的に示す図であり、図４はゴム混練り装置のベースゴムの流入方向及びゴム材料の押出し方向とホッパー口との関係を示す図である。

イ．幅広のベースゴムの場合
はじめに、幅広のベースゴムを用いる場合について説明する。なお、ここでいう幅広のベースゴムとは具体的には幅が３４０〜４００ｍｍ程度のベースゴムを指す。

図３（ａ）において、流入口４およびホッパー５は平面視で楕円状となるように形成されている。またホッパー５は、漏斗状に形成されている。そして、流入口４およびホッパー口５０は、短軸Ａの方向がゴム材料の押出し方向Ｙと合致しており、短軸と長軸の長さの比（図４に示すａ／ｂ）が０．７〜０．９５に設定されている。

ベースゴム供給装置（図示せず）から供給されるベースゴムは図４に示すＸの方向からホッパー５に流入する。そして、図３（ａ）のように流入口４およびホッパー５は、それぞれゴム材料の押出し方向Ｙに向かって前側に位置する前半部４１、５１と後ろ側に位置する後半部４２、５２とで構成され、ホッパー５に流入したベースゴムが図３（ａ）の後半部４２、５２の内壁面に沿って流れて流入口４からシリンダー１内に流入するように構成されている。

そして、前記のように、楕円の短軸Ａの方向がゴム材料の押出し方向Ｙと合致するように流入口４０およびホッパー口５０が形成され、短軸と長軸の長さの比が０．７〜０．９５に設定されているため、流入口４およびホッパー５の後半部４２、５２のうちベースゴムの流れｃの左右両側部ｃ１が流れる部位の曲率が大きい（曲率半径が小さい）。このため、流入時にベースゴムが蛇行しようとするとベースゴムを中央に押戻す力が働く。

これにより、フラットな内壁面に沿ってベースゴムを流す従来の流入口と比べてベースゴムの流れｃが蛇行しにくくなる。また流入口４やホッパー口５０がベースゴムの流れｃのガイドローラ的な役割を発揮するため、ゴム材料の流量が安定する。

なお、前記の実施の形態においては、流入口４およびホッパー口５０のいずれについても平面視の形状が楕円である最良の形態を示したが、いずれかが楕円以外の形状であっても一定の効果が発揮される。

ロ．幅狭のベースゴムの場合
次に、幅狭のベースゴムを用いる場合について説明する。なお、ここでいう幅狭のベースゴムとは具体的には幅が１５０〜２１０ｍｍ程度のベースゴムを指す。

幅狭のベースゴムを用いる場合、図３（ｂ）に示すように、流入口４およびホッパー口５０は平面視で楕円状となるように形成され、流入口４およびホッパー口５０は、長軸Ｂの方向がゴム材料の押出し方向Ｙと合致しており、長軸の長さと短軸の長さの比ｂ／ａが１．０５〜１．３に設定されている。

そして、前記のように、流入口４およびホッパー口５０が設定されているため、後半部４２、５２の中央が深く、流入時にベースゴムが蛇行しようとするとベースゴムを中央に押戻す力が働き、蛇行を抑制することができる。

なお、幅狭のベースゴムを流す場合に、図３（ｂ）の一点鎖線で示す短軸の方向がゴム材料の押出し方向Ｙと合致する楕円形の流入口４ａ及びホッパー口５ａを採用したときには、ベースゴムの流れｃの左右両側部ｃ１が流れる部位の流入口４ａ及びホッパー口５ａの曲率が小さ（曲率半径大きい）過ぎるため蛇行を抑制できない。また、例えば流入口について破線の４ｂで示すように短軸の方向をゴム材料の押出し方向に合致させながら幅狭のベースゴムに合わせるため、楕円の大きさを小さくして蛇行を抑制することも考えられるが、ベースゴムの先端を流入させる際の作業性が悪い。このように、幅狭のベースゴムを流す場合には、短軸の方向をゴム材料の押出し方向と合致させることは好ましくない。

２．実施例
（１）幅広のベースゴムについての実施例
本実施例は幅広のベースゴムを用いるゴム材料の混練りに関する実施例であって、ベースゴムのホッパー口を楕円とし、楕円の短軸をゴム材料の押出し方向と合致させた実施例である。

イ．ゴム材料の混練り
ホッパー口の形状と大きさおよび長軸と短軸の比
（実施例１〜３）
図５は、本実施例におけるゴム混練り装置におけるベースゴムを流入させるホッパー口の平面形状を模式的に示す図である。図５において、（２）〜（４）は実施例１〜３、（１）、（５）は比較例１、２の流入口の形状を示す図である。また、（１）〜（５）に示す流入口の長軸の長さｂ（図の縦方向の長さ）は一定である。なお、図５のＸはベースゴムの流入方向、Ｙはゴム材料の押出し方向を示しており、ホッパー口の短軸は、ベースゴムの流入方向Ｘおよびゴム材料の押出し方向Ｙに合致している。なお、長軸の長さｂ、および短軸の長さと長軸の長さの比ａ／ｂは以下に記載の通りである。
長軸の長さｂ：４００ｍｍ
［ａ／ｂ］：実施例１：０．９５、実施例２：０．９０、実施例３：０．７０
比較例１：１．０、比較例２：０．６０

ロ．ゴム材料
ベースゴム：シート厚み６．０ｍｍ、シート幅３７０ｍｍ
ファイナル薬品：加硫促進剤および硫黄

ハ．混練りの評価方法および評価結果
ａ．評価方法
混練り工程におけるベースゴムの流れの蛇行の状況を目視により観察した。また、混練り品に対してランダムに３０箇所からサンプリングを行い、各サンプルについて２００℃での加硫において９０％加硫されるまでに要する時間（キュラスト測定においてトルク値が９０％加硫品のトルク値に達するまでに要する時間：Ｔ９０）を測定し、そのばらつきの大きさ（標準偏差σ）から混練り品の品質を評価した。

ｂ．評価結果と考察
評価結果を表１に示す。なお、表１においては、Ｔ９０ σをａ／ｂ＝１．０の場合のＴ９０ σを１００とした指数として表記している。

比較例２の場合は、ベースゴムを流入させる際の作業性が悪いことが確認された。また、目視による観察結果から実施例１〜３の場合、比較例１に比べて流入時のベースゴムの蛇行が抑制されていることが確認された。そして、表１から、流入口の楕円の短軸ａと長軸ｂとの比率（ａ／ｂ）が０．７≦ａ／ｂ≦０．９５においてＴ９０ σが小さく混練りが良好に行われたことが分かる。

（２）幅狭のベースゴムについての実施例
本実施例は幅狭のゴム材料の混練りに関する例であって、ホッパー口を楕円とし、楕円の長軸をゴム材料の押出し方向と合致させた例である。

イ．ゴム材料の混練り
ホッパー口の形状と大きさおよび長軸と短軸の比
（実施例４〜６）
図６は、本実施例におけるゴム混練り装置におけるベースゴムのホッパー口の形状を模式的に示す図である。図６において、（２）〜（４）は実施例４〜６、（１）、（５）は比較例３、４のホッパー口の形状を示す図である。また、（１）〜（５）に示すホッパー口の長軸の長さｂ（図の横方向の長さ）は一定である。なお、図６のＸはベースゴムの流入方向、Ｙはゴム材料の押出し方向を示しており、流入口の長軸は、ベースゴムの流入方向Ｘおよびゴム材料の押出し方向Ｙに合致している。なお、長軸の長さｂ、および長軸の長さと短軸の長さの比ｂ／ａは以下に記載の通りである。
長軸の長さｂ：２５０ｍｍ
ｂ／ａ：実施例４：１．０５、実施例５：１．１０、実施例６：１．３０
比較例３：１．０、比較例４：１．５０

ロ．ゴム材料
ベースゴム：シート厚み７．０ｍｍ、シート幅１８０ｍｍ
ファイナル薬品：加硫促進剤および硫黄

ハ．混練りの評価方法および評価結果
ａ．評価方法
幅狭のベースゴムの場合と同様の方法で評価した。

ｂ．評価結果と考察
評価結果を表２に示す。表２においては、Ｔ９０ σを表１と同様に指数として表記している。

比較例４の場合は、ベースゴムを流入させる際の作業性が悪いことが確認された。また、目視による観察結果から実施例４〜６の場合、比較例３に比べて流入時のベースゴムの蛇行が抑制されていることが確認された。そして、表２から楕円の長軸の長さｂと短軸の長さａとの比（ａ／ｂ）が１．０５≦ｂ／ａ≦１．３においてＴ９０ σが小さく混練りが良好に行われたことが分かる。

１ シリンダー
２ スクリュー
３ ロール
４、４ａ、４ｂ 流入口
４１、５１ 前半部
４２、５２ 後半部
５ ホッパー
５ａ、５０ ホッパー口
６ 加熱手段
７ ダイ
Ａ 短軸
Ｂ 長軸
ａ 短軸の長さ
ｂ 長軸の長さ
ｃ ベースゴムの流れ
ｃ１ ベースゴムの流れの左右両側部
Ｘ ベースゴムの供給方向
Ｙ ゴム材料の押出し方向

Claims (2)

1. ベースゴムをホッパーの傾斜壁面に沿ってゴム材料の押出し方向に向けて流して流入口から流入させるゴム混練り装置であって、
   前記流入口および／またはホッパー口の平面視の形状が楕円形状であって、かつ楕円の短軸の方向が前記ゴム材料の押出し方向と合致しており、
   前記楕円の短軸の長さａと長軸の長さｂの比ａ／ｂが０．７≦ａ／ｂ≦０．９５であることを特徴とするゴム混練り装置。
2. ベースゴムをホッパーの傾斜壁面に沿ってゴム材料の押出し方向に向けて流して流入口から流入させるゴム混練り装置であって、
   前記流入口および／またはホッパー口の平面視の形状が楕円形状であって、かつ楕円の長軸の方向が前記ゴム材料の押出し方向と合致しており、
   前記楕円の長軸の長さｂと短軸の長さａの比ｂ／ａが１．０５≦ｂ／ａ≦１．３であることを特徴とするゴム混練り装置。

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