混炼胶料装置 【技术领域】
本发明涉及橡胶材料的最终混炼时能够稳定地供应橡胶材料、能够进行良好的混炼的混炼胶料装置。
背景技术
轮胎等橡胶制品的制造中橡胶材料的最终混炼所用的混炼胶料装置是对在天然橡胶或二烯类合成橡胶等母胶中添加了硫化剂或硫化促进剂等最终药品的材料(以下将包含“母胶”和“最终药品”的材料称为“橡胶材料”)进行连续混炼的装置，一边通过配置于圆筒内的螺杆的转动混炼橡胶材料，一边从设置于圆筒顶端的冲模挤出(专利文献1)。
在混炼胶料装置上设置有流入口及具有在俯视下与流入口大致相似形状的料斗口的料斗，从料斗连续地投入被加工为薄片状的母胶，并与通过其他途径投入的例如粉末状的最终药品进行混炼。
图7是表示向混炼胶料装置供应母胶的供应方向的图，根据母胶不与螺杆2产生阻力的卷入观点，通常如图7(a)那样向混炼胶料装置供应母胶的供应方向X与螺杆2的转动方向一致。即、由母胶的供应装置(未图示)制造的母胶的供应方向X被设定为相对橡胶材料的压出方向Y大致为90度的角度。但是，由于受到装置设备的构成上的制约，直线方向配置母胶供应装置和混炼胶料装置时，往往不得以如图7(b)所示母胶的供应方向X与橡胶材料的压出方向Y是大致相同方向。
专利文献1：日本特开2001-105469号公报
但是当母胶的供应方向X与橡胶材料的压出方向Y大致相同时，往往供应中的母胶的流动相对供应方向左右蜿蜒前进母胶的流量发生变化，此时母胶和最终药品的混合变得不均匀、橡胶物性变得不稳定。另外，蜿蜒前进剧烈时母胶为丸子状态，存在形成反吹(back blow)的原因这样的问题。
具体而言，如图8所示，在向以往的流入口及料斗口是四边形的混炼胶料装置60连续供应的母胶的流动c流经料斗61的平板部位62时发生蜿蜒前进，向混炼胶料装置供给的母胶的流量发生变化。另外，通过在料斗的角部63母胶的流动折弯，加剧了母胶的流量变化。
【发明内容】
于是，本发明的目的在于，提供一种在母胶的供应方向X是与橡胶材料的压出方向Y大致相同的方向时能够抑制易发的母胶的蜿蜒前进、能够进行良好的混炼胶料的混炼胶料装置。
本发明涉及的混炼胶料装置是使母胶沿料斗的倾斜壁面流向橡胶材料的压出方向并从流入口流入的混炼胶料装置，上述流入口和/或料斗口俯视下的形状是椭圆形状，并且椭圆的短轴方向与上述橡胶材料的压出方向一致，上述椭圆的短轴长度a与长轴长度b之比a/b是0.7≤a/b≤0.95。
另外，本发明涉及的混炼胶料装置是使母胶沿料斗地倾斜壁面流向橡胶材料的压出方向并从流入口流入的混炼胶料装置，上述流入口和/或料斗口俯视图的形状是椭圆形状，并且椭圆的长轴方向与上述橡胶材料的压出方向一致，上述椭圆的长轴长度b与短轴长度a的比b/a是1.05≤b/a≤1.3。
另外，在本发明中所谓的“椭圆的短轴方向与上述橡胶材料的压出方向一致”以及“椭圆的长轴方向与上述橡胶材料的压出方向一致”的一致也包括大致一致的情况，而且，“椭圆”中也包括与椭圆大致相同形状的扁平圆。
根据本发明，通过对流入口和料斗口的平面形状进行研究，相对母胶的流动赋予流入口及料斗引导辊的作用，从而能够供应一种在母胶的供应方向X是与橡胶材料的压出方向Y大致相同的方向时能够抑制易发的流动的蜿蜒前进、能够进行良好的混炼胶料的混炼胶料装置。
【附图说明】
图1是表示本发明一个实施方式涉及的混炼胶料装置的概要的主视概念图。
图2是表示本发明一个实施方式涉及的混炼胶料装置的概要的立体图。
图3(a)是表示适合于本发明一个实施方式涉及的混炼胶料装置中宽幅母胶的流入的流入口及料斗的平面形状的图，图3(b)是表示适合于本发明一个实施方式涉及的混炼胶料装置中窄幅母胶的流入的流入口及料斗的平面形状的图。
图4是表示本发明一个实施方式涉及的混炼胶料装置的母胶的流入方向X及橡胶材料的压出方向Y和料斗口的短轴及长轴的关系的图。
图5是表示宽幅的母胶的实施例及比较例的料斗口的平面形状的图。
图6是表示窄幅的母胶的实施例及比较例的料斗口的平面形状的图。
图7(a)、(b)是表示混炼胶料装置的母胶的流入方向及橡胶材料的压出方向与流入口及料斗的关系的图。
图8是表示向以往的混炼胶料装置流入的母胶的流入状态的俯视图。
附图符号说明：1-圆筒；2-螺杆；4、4a、4b-流入口；41、51-前半部；42、52-后半部；5-料斗；5a、50-料斗口；6-加热单元；7-冲模；A-短轴；B-长轴；a-短轴长度；b-长轴长度；c-母胶流动；c1-母胶的流动的左右两侧部；X-母胶的供应方向；Y-橡胶材料的压出方向。
【具体实施方式】
下面，基于实施方式来说明本发明。另外，本发明并不限于以下实施方式。在与本发明相同及等同的范围内，可以对以下的实施方式进行各种改变。
1.混炼胶料装置
(1)整体的构成
图1是表示本实施方式涉及的混炼胶料装置的概要的主视概念图，图2是该图的立体图。
如图1及图2所示，本实施方式涉及的混炼胶料装置在圆筒1内并排设置马达驱动的螺杆2及辊3，其中在圆筒1上设置有母胶的流入口4而在流入口4上安装有料斗5。另外，一边在圆筒1内通过加热单元对包含从图外的母胶供应装置流经料斗5的倾斜内壁面而从流入口4供应到圆筒1内的母胶和其他途径供应的最终药品的橡胶材料加热，一边通过螺杆2及辊3的转动混炼橡胶材料，可以从设置于圆筒1的顶端的冲模7连续压出橡胶薄片。
(2)流入口和料斗口的形状以及蜿蜒前进抑制功能
在制造轮胎时，根据宽度的大小将母胶大的方面分类为宽幅的母胶和窄幅的母胶两种，通常在制造宽幅母胶薄片时使用宽幅母胶而在制造窄幅母胶薄片时使用窄幅母胶。图3(a)是示意地表示适合于宽幅母胶的流入的流入口及料斗的平面形状的图，图3(b)是示意地表示适合于窄幅母胶的流入的流入口及料斗的平面形状的图，图4是表示混炼胶料装置的母胶的流入方向及橡胶材料的压出方向和料斗口的关系的图。
a.宽幅母胶的情况
首先，对使用宽幅母胶的情况进行说明。其中，这里所说的宽幅母胶具体是指宽度为340～400mm左右的母胶。
在图3(a)中，流入口4及料斗5形成为俯视图中的椭圆形。而且料斗5形成为漏斗形。并且，对流入口4及料斗口50而言，使短轴A的方向与橡胶材料的压出方向Y一致，设定短轴和长轴的长度比(图4所示的a/b)为0.7～0.95。
从母胶供应装置(未图示)供给的母胶，从图4所示的X方向流入料斗5。并且，图3(a)所示的流入口4及料斗5分别朝向橡胶材料的压出方向Y，并且由位于前侧的前半部41、51和位于后侧的后半部42、52构成，流入料斗5的母胶构成为：沿图3(a)的后半部42、52的内壁面流过并从流入口4流入到圆筒1内。
另外，如上述那样，以椭圆短轴A的方向与橡胶材料的压出方向Y一致的方式形成流入口40及料斗口50，将短轴与长轴的长度比设定为0.7～0.95，因此流入口4及料斗5的后半部42、52中流过母胶的流动c的左右两侧部c1的部位的曲率大(曲率半径小)。因此，流入时母胶若蜿蜒前进则对母胶作用推向中央的力。
基于此，与沿平板的内壁面流动母胶的以往的流入口相比母胶流动c很难是蜿蜒前进。另外，流入口4及料斗口50起到引导母胶的流动c的引导辊的作用，因此橡胶材料的流量稳定。
另外，在上述实施方式中流入口4及料斗口50的任一个的俯视图中的形状虽表示了作为椭圆的优选方式，但任一个即使是椭圆以外的形状也能发挥一定的效果。
b.窄幅母胶的情况
接着，对使用窄幅母胶的情况进行说明。其中，这里所说的窄幅母胶具体是指宽度为150～210mm左右的母胶。
使用窄幅母胶的情况如图3(b)所示，流入口4及料斗口50形成为俯视图中的椭圆形，对流入口4及料斗口50而言，使长轴B的方向与橡胶材料的压出方向Y一致，设定长轴的长度和短轴的长度比b/a为1.05～1.3。
另外，上述那样设定流入口4及料斗口50因此后半部42、52的中央深，当流入时母胶若蜿蜒前进则对母胶作用推向中央的力，能够抑制蜿蜒前进。
另外，在流过窄幅母胶的情况下，采用了图3(b)点划线所示的短轴的方向与橡胶材料的压出方向Y一致的椭圆形的流入口4a及料斗口5a时，由于流过母胶的流动c的左右两侧部c1部位的流入口4a及料斗口5a的曲率过小(曲率半径大)，因此无法抑制蜿蜒前进。而且，例如虽考虑如虚线4b所示使流入口的短轴方向与橡胶材料的压出方向一致并且符合窄幅母胶，使椭圆的尺寸变小来抑制蜿蜒前进，但流入母胶顶端之时的作业性变差。
2.实施例
(1)宽幅母胶的实施例
本实施例是与使用宽幅母胶的橡胶材料的混炼相关的实施例，是将母胶的料斗口形成为椭圆，使椭圆的短轴与橡胶材料的压出方向一致的实施例。
i.橡胶材料的混炼
料斗口的形状和大小以及长轴和短轴的比
(实施例1～3)
图5是示意地表示使母胶流入本实施例中的混炼胶料装置中的料斗口的平面形状的图。图5中(2)～(4)是表示实施例1～3而(1)、(5)表示比较例1、2的流入口的形状的图。另外，(1)～(5)所示的流入口的长轴长度b(图中的纵向长度)为一定。其中，图5的X表示母胶的流入方向、Y表示橡胶材料的压出方向，料斗口的短轴与母胶的流入方向X及橡胶材料的压出方向Y一致。另外，长轴长度b及短轴长度与长轴长度的比a/b如下所述。
长轴长度b：400mm
(a/b)：实施例1：0.95、实施例2：0.90、实施例3：0.70
比较例1：1.0、比较例2：0.60
ii.橡胶材料
母胶：薄片厚度6.0mm、薄片宽度370mm
最终药品：硫化促进剂及硫磺
iii.混炼的评价方法及评价结果
a.评价方法
在混炼工序中通过目测观察母胶流动的蜿蜒前进的状况。而且，随机从30个地方对混炼产品进行采样，测定各样品在200℃的硫化中硫化到90％所需的时间(加硫测定中转矩值达到90％硫化品的转矩值所需的时间：T90)，根据其偏差的大小(标准偏差σ)评价混炼产品的品质。
b.考察评价结果
表1表示评价结果。其中，表1中将a/b＝1.0时的T90σ作为100的指数表示了T90σ。
表1：
比较例1 实施例1 实施例2 实施例3 比较例2 a/b 1.0 0.95 0.90 0.70 0.60 T90σ 100 97 95 93 90
在比较例2的情况下确认了使母胶流入时的作业性较差。另外，根据通过目视的观察结果能够确认实施例1～3与比较例1相比抑制了流入时的母胶的蜿蜒前进。并且，根据表1可知流入口的椭圆的短轴a与长轴b的比率(a/b)是0.7≤a/b≤0.95中的T90σ较小能够良好地进行混炼。
(2)窄幅母胶的实施例
本实施例是与使用窄幅母胶的橡胶材料的混炼相关的例子，是将料斗口形成为椭圆，使椭圆的长轴与橡胶材料的压出方向一致的例子。
i.橡胶材料的混炼
料斗口的形状和大小以及长轴和短轴的比
(实施例4～6)
图6是示意地表示本实施例中的混炼胶料装置中的母胶的料斗口的形状的图。图6中(2)～(4)是表示实施例4～6而(1)、(5)表示比较例3、4的料斗口的形状的图。另外，(1)～(5)所示的料斗口的长轴长度b(图中的横向长度)为一定。其中，图6的X表示母胶的流入方向、Y表示橡胶材料的压出方向，流入口的长轴与母胶的流入方向X及橡胶材料的压出方向Y一致。另外，长轴长度b及长轴长度与短轴长度的比b/a如下所述。
长轴长度b：250mm
(b/a)：实施例4：1.05、实施例5：1.10、实施例6：1.30
比较例3：1.0、比较例4：1.50
ii.橡胶材料
母胶：薄片厚度7.0mm、薄片宽度180mm
最终药品：硫化促进剂及硫磺
iii.混炼的评价方法及评价结果
a.评价方法
使用与宽幅橡胶的情况相同的方法进行评价。
b.考察评价结果
表2表示评价结果。表2中以与表1相同的指数表示了T90σ。
表2：
比较例3 实施例4 实施例5 实施例6 比较例4 b/a 1.0 1.05 1.10 1.30 1.50 T90σ 100 98 95 93 90
在比较例4的情况下确认了使母胶流入时的作业性较差。另外，根据通过目视的观察结果能够确认实施例4～6的情况与比较例3相比抑制了流入时的母胶的蜿蜒前进。并且，根据表2可知，椭圆的长轴长度b与短轴长度a的比(b/a)是1.05≤b/a≤1.3中的T90σ较小能够良好地进行混炼。