JPH061364Y2 - 密閉型混練機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、主としてゴム、プラスチック材料等の混練に
使用される密閉型混練機において、その混練用ロータ、
特に噛合型ロータタイプを改良したものに関する。

（従来の技術） 密閉型混練機は、既知のようにゴムやプラスチック等の
高分子材料を混練するに適したバッチ式混練機であり、
タイヤ製造等のゴム工業分野においては不可欠の機械設
備である。この種の混練機に望まれる要件は、主材料に
対する添加剤の高い分散や高均質混練とともに、１バッ
チ当りの多量投入が可能であること、更に短時間混練か
ら生じる高い生産性および各バッチ毎の安定した運転操
作性が挙げられる。この密閉型混練機は後述するように
加熱あるいは冷却手段を具備したシリンダの混練室内に
一対の混練用ロータが可回動かつ平行に対置され、混練
室頂部には押込みラムを具備した材料供給用ホッパが設
けられるのが一般的構造であり、被混練材料を前記ホッ
パから１バッチ分を一括して投入するのであり、この投
入材料は前記ロータによる混練室内への引込み力（喰込
能力）と、押込みラムの押圧により混練室内に導入さ
れ、前記ラムが全材料を混練室内に押込完了した時点か
ら、材料全体の均等な混練をロータの回転下に開始する
のである。従ってかかる混練機においてはその被混練材
料投入と混練室内供給を、早期にかつ安定して完了する
ことがその混練時間の短縮と混練性能の向上並びに安定
した運転操作性につながるものとも言える。一方かかる
密閉型混練機は、既知のようにその機構から大別して、
一対の混練用ロータが噛合しないタイプの非噛合型（接
線型）混練機と、一対の混練用ローフが噛合するタイプ
の噛合型混練機とに分けられる。そして両タイプの内、
非噛合型混練機は、一般的に材料の多量投入が可能であ
るとともに喰込能力に優れ、その操作性、安定性が高い
という評価を得ており、これに対し噛合型混練機は、一
般的にその添加剤の分散や均質化能力が高いという評価
を得ておることも既知であり、またこれら各タイプの混
練機における各種発明および考案が存在することはいう
までもなく周知であり、本出願人においても非噛合型混
練機としては、例えば特願昭59-927号、同じく昭60-184
506号、更に噛合型混練機としては、実願昭46-28833
号、特願昭49-42083号、同昭53-82005号、同昭54-10672
5号のように出願済みである。

（考案が解決しようとする問題点） 上記した両タイプの内、噛合型混練機においては、添加
剤の均一分散や高均質混練化能力が高い反面、一般的に
その材料の多量投入が難しくまた喰込能力が劣るために
操作性、生産性が低いとともに、その喰込性が不安定で
あるために各バッチ間の品質バラツキの増大につなが
り、生産管理が難しいという通有の欠点があることも既
知の事実である。今噛合型と非噛合型の各混練機におけ
る喰込性能を、２つの実験装置を使用して比較調査した
処、噛合型は以下の理由によってその喰込性能に問題の
あることが判明したのである。前記実験装置の１つは、
混練室内径約200mmであるとともに軸方向長さは相当
するミキサー（混練機）の1/3に短縮したモデル混練機
であり、そのロータにおける断面方向の材料動きを混練
室側面に設けたガラス窓より観察可能としたものであ
り、また他の１つは、その混練室内径約100mmである
とともに軸方向長さは相当するミキサー（混練機）と同
長であるが、そのロータは薄鉄板を積層したもので種々
の翼配置を設定可能としたモデル混練機で、その混練室
は透明樹脂製とすることによって、内部の材料動きを観
察可能としたものである。非噛合型タイプのものは、，
第12、14、15および16各図に示すように、シリンダ５にお
ける混練室６内に一対の混練用ロータ10,10が非噛合位
置のもとに平行かつ可回動に装設され、混練室６の上部
には押込みラム８を具備したホッパ７が開口され、混練
室６の底部中央はドア部９とされているのであり、第12
図において示されるように混練室６の中央における連通
部11の空間が広いため、ホッパ７から投入され、押込み
ラム８によって圧入される材料が、混練室内にきわめて
入り易く、また左右のロータ10,10に回転比（1.1〜1.
2）があり、左右ロータ10,10におけるロータ周面に軸方
向にねじられて形成した翼10a,10aのチップの周期的な
同期（位相０°）時、第14図に示すように両ロータ10,1
0によって材料12をホツパ７から引き込む作用がきわめ
て大きいものである。第15図に示すように両ロータ10,1
0の位相90°の位相ずれの場合も同様であるとともに、
混練室６内における材料12のロータフロント面からバッ
ク面への、またロータバック面からフロント面への材料
流れもきわめてバランスよく円滑に行なわれる。尚各図
においてＰは左右ロータの回動方向を示す矢印、Ｐ₁は
材料12の移動流れを示す矢印であり、10a,10bはロータ
周面に形成される長翼および短翼を示している。

これに対し噛合型タイプのものでは、第13、17図および1
8図に示されるように、混練室６内に平行かつ可回動に
対置される左右のロータ10,10は噛合位置関係に配設さ
れるため、非噛合型タイプのものに比べて相対的に両ロ
ータ10,10の軸距離が短かいのであり、従ってその混練
室中央に構成される連通部11の空間が狭く、第13図で明
らかなように投入材料が混練室内に入りにくいのであ
り、更に噛合型のものにおいては左右ロータ10,10が同
速で回転されるとともに、ロータ10,10における相互の
翼10a,10aの接触を防ぐ必要性から、第13図に示すよう
に左右ロータ10,10の各翼10a,10aの位相は各90°ずれる
ようにされており、またこの翼10aは第17図に示すよう
に軸方向にねじられておるために、両ロータ10,10の回
転時における如何なる位相状態においても、ホッパ７か
らドア部９までの空間が一度に開放されることがないの
で、材料は更に混練室内へ入りにくくなるのである。ま
た左右ロータ10,10の各翼10a,10aの位相が90°ずれてお
り、両ロータ10の回動方向は矢印Ｐに示すように相反方
向であるため、ホツパ７から押込みラム８を介して押入
された材料12は、矢印Ｐ₃でその動きを示すように、相
互に相手方ロータ10側への材料押込みとはね返しを反復
するキヤッチボール的な運動となり、材料12がホッパ直
下において左右ロータ間を往復するのみで、非噛合型タ
イプにおいて見られる両ロータ10,10の同期による強力
な材料引込み作用が生じないという問題のあることが確
認されたものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案においては、上記した噛合型タイプの密閉混練機
における喰込能力を改善、向上させることにより、被混
練材料の短時間投入を完了させ、その生産性、操作性を
向上させるとともに、安定した混練生産を可能としたも
のであり、具体的には、噛合型ロータの一対を有する密
閉型混練機において、前記ロータを主翼と該主翼に対し
てそのねじれ角が同方に０°以上である補強翼とによる
２翼タイプロータとするとともに、前記補強翼はそのロ
ータ中央部で軸方長さの1/2以上の長さを有しかつロー
タ中央部で相手方ロータの主翼チップと同期可能に配置
することにある。

（作用） 本考案の前記した技術的手段によれば、第１図において
左右ロータの軸方向中央部での噛合状況を示し、また第
２図において片方のロータの展開図を示し、第３図にお
いて左右ロータにおける各翼配置の相対位置関係展開図
を示すように、一対の噛合型ロータ10,10を混練室６内
に、同速で回動可能かつその各軸心が平行であるととも
に、相互のロータを噛合タイプに並設するに当たり、各
ロータ10,10を第２図に示すように、軸方向にねじれ角
度αのもとに延びる主翼１と、この主翼１に対しそのね
じれ角度αが同方向に０°以上である補強翼３とから成
る２翼タイプのものとするとともに、同補助翼３の長さ
はロータ軸方向長さＬの1/2以上の長さを持つものと
し、更に第１図および第３図に示すように、前記補助翼
３がロータ中央部において互いに相手方ロータ10の主翼
１のチップと同期するように、左右の両ロータ10,10を
配設することにより、以下の作用を生じることになる。

即ち第１図は左右両ロータ10,10の同期時を示している
が、主翼１におけるチップ1aは混練室６のケーシング内
面との間に、従来の噛合型ロータと同様にチップクリア
ランスhoを有し、補助翼３は相手方ロータ10の主翼１の
チップ1aと同期するとともに、チップ1aとの間に前記ク
リアランスhoよりも大きなロータ間クリアランスＡをも
つようにされており、投入材料12はその流れを矢印Ｐ₂
で示しているが、この状態では材料12はホッパ７側とド
ア部９側とに分断された状態にある。

次いでロータ10,10が矢印Ｐで示す相反方向に回動し、
第４図示のように左右ロータ10,10がそれぞれ上向きの
状態となれば、ホッパ７とドア部９との間に亘る連通部
空間は全面的に開放された状態となるので、ホッパ７内
の材料12は円滑に矢印Ｐ₂で示すように落下し、更にロ
ータ10,10の回転が進行して第５図示の状態となれば、
図向って左側のロータ10における主翼１が相手方ロータ
10における補助翼３がこれを抑制し、両ロータ10の回
動、これに伴なう両翼１，３の相互作用によって材料12
を矢印Ｐ₂のようにドア部９側へ引込むのであり、この
第５図状態の次に先に示した第１図状態が得られ、材料
12は確実にドア部９側へ圧入される。更に第１図の状態
から更にロータ10,10の回転が進めば再び先に説示した
第４図状態が再現して、両ロータ10,10間の連通部空間
は開放されて、ホッパ７側からの材料12の供給が再び円
滑に行なわれる。一方第５図においてドア部９上へ引込
まれた材料12は、第６図に示すように、混練室６のケー
シング内面と両ロータ10,10の各ロータフロント面との
間で剪断を受けつつチップを通過して各ロータバック面
へ移動することになる。この際、主翼１のチップ1a側で
はこの通過量が少なく、同ロータフロント面下の材料12
は再度押込みラム８の下方へ押出されてくるが、補助翼
３のチップ3aではこの通過量が多いため、そのロータフ
ロント面の充満量は少なくなり、ロータ回転が進んで第
７図の状態に達した時、押込みラム８の下方空間が先に
投入、引込まれた材料12で充満することは少なく、材料
12の落下を阻害することはなく、引続き材料12の引込み
が円滑に続行されることになり、従来の噛合型ロータに
おける材料喰込性能について生じる問題点を解決でき
る。

（実施例） 本考案に係る噛合型ロータによる密閉型混練機の適切な
実施例を第１図乃至第10図に亘って説示する。本考案実
施例において、噛合型ロータによる左右一対の混練用ロ
ータ10,10以外の混練機構造については、従来のこの種
密閉型混練機のそれと全く同一構造であって差支えない
ため、シリンダ５、混練室６、ホッパ７、押込みラム８
およびドア部９の詳細に亘ってはその説示を省略し、ロ
ータ構造についてのみ述べる。第１図乃至第３図におい
て、各ロータ10は第２図に一方のロータ実施例を示すよ
うに、軸方向長さＬを持つロータの一端側から他端側に
向ってそのねじれ角αのもとにねじられた長翼の主翼１
を形成するとともに、同主翼１と180°対称位置におい
て、同じくロータの一端側から他端側に向ってそのねじ
れ角αが０°以上とされた長翼の補助翼３を、その長さ
が軸方向長さＬの1/2以上の長さをもつように同方向に
形成する２翼タイプのロータとするのである。ここで２
翼タイプロータとは、従来の第12図、第13図および第1
6、17図で示した各ロータは何れも４翼タイプであるに対
し、本考案のものは第10図において示すようにロータ断
面で１翼（１チップ）を有するロータであり、従来の４
翼タイプに比べそのチップ数は半分である。前記主翼１
は第１図に示すように、混練室６のケーシング内面とそ
のチップ1aとの間に、従来の噛合型ロータ翼と同様にチ
ツプクリアランスhoをもち、また前記補助翼３は第１図
で示した左右両ロータ10,10の同期状態において、前記
チップクリアランスho以上の左右ロータ間クリアランス
Ａを、そのチップ3aと相手方ロータの主翼１のチップ1a
との間にもつようにされている。また第２図において示
される２，４は、前記長翼の主翼１、補助翼３と反対の
ロータ10の他端側から、前記両翼１，３と反対のねじれ
角をもって形成される短かい短主翼２と、短補助翼４と
を示している。短主翼２は主翼１と同様のチップクリア
ランスhoをもち、また短補助翼４も補助翼３と同様のロ
ータ間クリアランスＡをもつものとされる。本考案では
上記した構造を持つロータ10,10を左右ロータとして並
設するに当たり、第３図に示した両ロータ10,10の翼相
対位置および第１図の両ロータ同期状態の各図で明らか
なように、両ロータの補助翼３がロータ中央部において
相手方ロータの主翼１のチップ1aと同期可能であるよう
に配設するものである。

上記した実施例構造によれば、第３図に示した両ロータ
10,10の翼相対関係に見られるように、同図において1,
2,3,4は一方のロータにおける長短の主翼および補助翼
を示し、１′，２′，３′，４′は他方のロータにおけ
る長短の主翼および補助翼をそれぞれ示しているが、ロ
ータ中央部Ｏ−Ｏにおいて、主翼１、補助翼３′の位相
は０°であり、また両ロータの補助翼３、主翼１′同志
が重なる軸方向範囲（オーバラップ）Ｘにおいても、そ
の位相は０°に近い形となり、更にまた両ロータの主翼
１と短補助翼４′とにおいても、その位相は０°に近い
形となり、ロータ全体に亘って左右ロータ10,10の同期
が得られ、これにより先に第４図乃至第７図に亘って説
示した円滑かつ強力な投入材料12の引込作用が行なわ
れ、喰込性能を向上する。

これに対し第13図および第17、18図で説示した従来の噛
合型ロータのものにおいては、第11図に示したロータ翼
配置となり、投入材料12の引込みに当って重要なロータ
軸方向の中央部において、両ロータ10,10の各ロータ翼1
0a,10a′チップ位相は図示のように90°となっており、
またロータ翼配置全体に亘って、両者のチップ位相はず
れており、これがため先に第17、18図で説示した問題点
を生じるのである。

上記実施例において長翼の補助翼３は、主翼１と同じね
じれ角αのものを示したが、これは同ねじれ角とする必
要はなく、第８図に示した実施例のように、補助翼３の
ねじれ角αを０°とすることに、相手方ロータにおける
主翼１′との位相は、そのオーバラツプＸの範囲で０°
に近い形となり、喰込性能を更に向上させることが可能
である。但しそのねじれ角αをマイナス側へ設定する
と、オーバラップ部Ｘの位相はより０°となるが、これ
は第８図において示した主翼１による材料の軸方向流れ
Ｐ₂を阻害することになるので好ましくない。

また長翼の補助翼３の長さは、先に示した第２図実施例
のように、主翼１と同じ長さにする必要はなく、第９図
に示す実施例のようにオーバラップＸの範囲（通常ロー
タ全長の1/2程度）であれば、同様の効果が得られる。

（考案の効果） 本考案によれば、噛合型ロータを用いる密閉混練機にお
いて、その材料の多量投入が難しく、喰込性能が劣るた
めに操作性、生産性の低いとされる通有の欠点を、ロー
タ軸方向長さの1/2以上に亘り、相手方ロータの主翼チ
ップと同期するように補助翼を設置することにより、更
に２翼ロータタイプのものとすることにより、容易に解
決できる点において著しく有利かつ優れたものである。
これによって材料の多量投入を可能とし、その喰込性能
を向上させ、操作性、生産性を改善でき、更には喰込性
能を安定させることにより、バッチ間の品質バラツキの
増大等をなくし、安定した混練内容と均一品質を維持で
き、生産管理をも容易とすることができ、しかもロータ
翼構造の改変のみで足りることによってその実施もきわ
めて容易化されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案混練機実施例における両ロータ同期状態
を示す縦断正面図、第２図は同ロータにおける翼構造実
施例の展開平面図、第３図は同左右ロータにおける翼配
置関係を示す同じく展開平面図、第４図乃至第７図は同
ロータによる材料引込み混練状態の各説明図、第８、９
図は何れも本考案ロータ各実施例の展開平面図、第10図
は同２翼ロータ説明図、第11図は従来の噛合型ロータに
おける翼配置関係を示す展開平面図、第12図は非噛合型
密閉混練機従来例の要部断面図、第13図は噛合型密閉混
練機従来例の同断面図、第14、15図は第12図タイプ混練
機におけるロータ回転比による位相と材料動きの各説明
図、第16図は同非噛合型ロータ従来例の平面図、第17図
は同噛合型のロータ従来例の平面図、第18図は第17図タ
イプのロータにおける投入材料動きの説明図である。 10,10…混練用ロータ、１…主翼、２…短主翼、３…補
助翼、４…短補助翼、５…シリンダ、６…混練室、７…
ホッパ、８…押込みラム、９…ドア部、1a,3a…チッ
プ、12…材料。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】噛合型ロータの一対を有する密閉型混練機
   において、前記ロータを主翼と該主翼に対してそのねじ
   れ角が同方向に０°以上である補助翼を有する２翼タイ
   プロータとするとともに、前記補助翼はそのロータ中央
   部で軸方向長さの1/2以上の長さを有しかつロータ中央
   部で相手方ロータの主翼チップと同期可能に配置するこ
   とを特徴とする密閉型混練機。