混練機
ワンダーニーダー

ワンダーニーダーの1ステージ混練の可能性

1.緒言

ゴム材料の混練は、配合上発熱が大きいものが多く、混練機容量が大きくなると その傾向はさらに大きくなる。混練温度の上昇により、ゴム生地のスコーチが懸念されることから2ステージ混練(A練り、B練り)となっているものが多い。そこで、分散が良好で、かつゴムコンパウンドがスコーチしてしまう温度領域にならないような冷却効率の高い加圧ニーダー(ワンダーニーダー)の1ステージ混練(加硫促進剤系を含む)の可能性について検討した。
混練機内のゴム温度が冷却水によってどのように除熱されていくかを単純モデルで解析したところ、混練機内のゴムはチャンバーやローターに接触している極表層部分しか冷却されず、ゴムの内部は高温状態のままであることがわかった。
今回の新型ニーダーは噛合い式での検討案もあったが、ゴムの混練工程は少量多品種になっていることが多いことから、生産効率の重要な要因である混練材料の噛込み性と排出性ならびに清掃性において有利と考えられる接線式ニーダーにて検討した。また、1ステージ混練を可能とする混練温度の目安として、おおよそ120℃以下とした。

2.実験

  • ゴム材料
    NBR、ACM、CRのムーニー粘度が異なる材料で混練試験を実施した。
  • 混練機内のゴム厚みと混練温度の関係
    混練機容量が大きくなるほど混練温度は高くなるが、それを混練機内のゴム厚みという形にして整理したところ、ほぼ直線関係にあることがわかった。この結果を基に、混練温度が120℃近辺になるようなゴム厚みを算出し、その厚みになるようなローターを設計した。(新型ニーダー)

3.結果と考察

  • 混練温度
    NBR,CR,ACMの粘度の異なる材料をそれぞれ同容量(55L)の従来型ニーダーと新型ニーダーで混練したときの混練温度の結果を図1,2に示す。
  • 材料物性
    従来型ニーダーはロール促入れ(2ステージ混練)、新型ニーダーはニーダー促入れ(1ステージ混練)のサンプルで評価したが、新型ニーダー混練品の方が良化傾向を示した。
  • 1ステージ混練の可能性
    今回の新型ニーダーで混練の低温化が図れ、粘度の異なる材料においても1ステージ混練が可能であることがわかる。