CN108602229A - 橡胶部件的制造方法 - Google Patents

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CN108602229A CN201780009542.7A CN201780009542A CN108602229A CN 108602229 A CN108602229 A CN 108602229A CN 201780009542 A CN201780009542 A CN 201780009542A CN 108602229 A CN108602229 A CN 108602229A
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田中智大
坂本雅之
田口隆文
大洼荣
小西拓磨
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Abstract

本发明的橡胶部件的制造方法包括以下步骤：向挤出机的缸体供给橡胶组合物的步骤、在多个突出部件从缸体的内壁面突出的该缸体的内部空间内，将橡胶组合物混炼并且向缸体的下游侧压出的步骤、在将橡胶组合物向下游侧压出的步骤中至少压缩橡胶组合物一次的步骤、从将压缩后的橡胶组合物产生的气体向缸体的外部排出的步骤、将产生气体后的橡胶组合物从缸体的排出口排出的步骤、以及将从排出口排出的橡胶组合物成型为规定的橡胶部件的形状的步骤。

Description

橡胶部件的制造方法
技术领域
本发明涉及橡胶部件的制造方法。
背景技术
以往，提出用于将橡胶组合物、合成树脂等被混炼物混炼的各种挤出机。例如日本特许文献1中公开了所谓的销钉型挤出机。销钉型挤出机使多个销钉在缸体的内壁面突出，利用该销钉能够对被混炼物加热。然后，从这样的挤出机挤压出的被混炼物，借助包括冲模板的挤出头而成型，得到预期形状的橡胶部件。
特许文献1：日本特开平11-77667号公报
然而，在这样的销钉型挤出机中，为了得到预期的轮胎性能，希望进一步改进。
发明内容
本发明是为了解决该问题所做出的，目的在于提供一种能够防止由从被混炼物产生的气体引起的不良情况并且能够提高生产率的橡胶部件的制造方法。
本发明的橡胶部件的制造方法包括以下步骤：向挤出机的缸体供给橡胶组合物的步骤；在多个突出部件从所述缸体的内壁面突出的该缸体的内部空间内，将所述橡胶组合物混炼并且向所述缸体的下游侧压出的步骤；在将所述橡胶组合物向所述下游侧压出的步骤中至少压缩一次所述橡胶组合物的步骤；将从压缩后的所述橡胶组合物产生的气体向所述缸体的外部排出的步骤；将产生所述气体后的橡胶组合物从所述缸体的排出口排出的步骤；以及将从所述排出口排出的橡胶组合物成型为规定的橡胶部件的形状的步骤。
在上述橡胶部件的制造方法中，在压缩所述橡胶组合物的步骤中，能够使该橡胶组合物通过多个狭缝。
上述各橡胶部件的制造方法中，从上述排出口排出的橡胶组合物的温度能够降低，例如能够成为135℃以下、130℃以下、125℃以下或者120℃以下。
在上述各橡胶部件的制造方法中，所述橡胶组合物中，其配比为相对于100PHR的聚合物具有40PHR以上的二氧化硅。
上述各橡胶部件的制造方法中，从所述橡胶组合物中产生的气体能够被真空泵吸引至所述缸体的外部。
根据本发明的橡胶部件的制造方法，能够防止由从被混炼物产生的气体引起的不良情况，并且能够提高生产率。
附图说明
图1是表示用于本发明的橡胶部件的制造方法的挤出机的一个实施方式的剖视图。
图2是设置于图1的挤出机的挤出头的主视图。
图3是表示图1的挤出机的其他例的剖视图。
图4是图1的挤出机的剖视图。
图5是比较例的挤出机的剖视图。
图6是表示实施例的挤出机的开口部的形状以及挤出物的形状的图。
具体实施方式
以下，对于将本发明的橡胶部件的制造方法应用于轮胎用胎面的制造方法的一个实施方式，一边参照附图、一边进行说明。图1是表示该制造方法中使用的挤出机10和挤出头3的概略的剖视图，图2是挤出头的主视图。
＜1.挤出机的构造＞
如图1所示，本实施方式的挤出机10供给粗橡胶等橡胶组合物，并进行混炼而压出。如图1所示，该挤出机具备：圆筒状的缸体1、和在该缸体1内旋转的螺杆2。在该缸体1中在位于图1的左侧的第一端部具有将混炼的橡胶排出的排出口11，在位于图1的右侧的第二端部侧配置有使螺杆2旋转的马达6。排出口11根据要求来调整内径，在本实施方式中减小内径。
另外，该缸体1中，在第二端部侧的上表面安装有供给橡胶组合物的料斗(供给部)8，该料斗8与缸体1的内部空间连通。此外，在该缸体1沿着轴向空开规定间隔并且沿周向以等间隔形成有多个贯通孔12。各贯通孔12使缸体1的内外连通，并且在几个贯通孔12装卸自如地安装有向缸体1的内部空间突出的销钉(突出部件)4。各销钉4形成为圆筒状，如后述那样，朝向缸体1的轴心X延伸到接近螺杆2的轴21的位置。
接下来，说明螺杆2。螺杆2具备：沿着缸体1的轴心X延伸的轴21、和安装于轴21的外周面的螺杆叶片22。该螺杆叶片22的间距遍布全长是均等的，但不连续，而是沿着轴向空开规定间隔地断开。即在轴21上未形成螺杆叶片22的间隙区域(切口部)23，沿轴向空开规定间隔而设置。而且，以使上述的各销钉4在该间隙区域23延伸的方式，将缸体1的贯通孔12定位。另外，也可以不将螺杆叶片22完全断开，而以不与销钉4干涉的方式设置距离螺杆叶片22的外周面规定深度的切口。另外，也可以适当地改变销钉4的长度。
另外，在该螺杆2的中间部，即在料斗8与排出口11之间设置有压缩橡胶组合物的压缩部24。压缩部24构成如下。首先，在螺杆叶片22中相当于压缩部24的约360°的部分，与其他部分相比，形成为螺杆叶片22的外径大且接近缸体1的内壁面。更详细地说，可以以使螺杆叶片22的外周面和缸体1的内壁面被橡胶组合物密封的方式，例如形成数mm左右的间隙。
另外，该压缩部24具备沿轴向延伸的阻挡部241，以便将相邻的螺杆叶片22连结。阻挡部241以距离轴21的高度与螺杆叶片22相同的方式形成，由此在螺杆叶片22之间通过的橡胶组合物被阻挡部241挡住而不会向下游侧移送。与此相对，在压缩部24中，以在螺杆叶片22的外周面将阻挡部241的前端部与后端部连结的方式遍布大约360°且空开规定间隔地形成有沿轴向延伸的多个细槽242。因此，被阻挡部挡住的橡胶组合物经由这些槽242向缸体1的下游侧移送。
而且，在缸体1中，在相当于螺杆叶片22的压缩部24的部分不设置销钉4。即不在贯通孔12设置销钉4，而是仅将贯通孔12封闭。另外，在压缩部24的下游侧，在最接近压缩部24的缸体1的贯通孔不设置销钉4，而是连结有配置在缸体1外部的真空泵5。即该贯通孔如后述那样构成排气孔13，以便将橡胶组合物内的水分、空气等排出。而且，在比该排气孔13靠下游侧和压缩部24的上游侧的全部的贯通孔12安装有销钉4，这些销钉4在螺杆叶片22的间隙区域23延伸。
＜2.挤出头的构造＞
接下来，一边参照图2、一边对挤出头进行说明。挤出头3安装于挤出机10的排出口11，并在前端设置有冲模板31。如图2所示，冲模板31具有形成为要成型的胎面的剖面形状的开口部311。另外，在挤出头3中，在从挤出机10的排出口11到冲模板31的路径上形成有预成形器32，进行橡胶组合物的预成型。
＜3.橡胶组合物＞
在本实施方式中使用的橡胶组合物中可以使用配合有的很多二氧化硅的二氧化硅配合橡胶。这样的二氧化硅配合橡胶能够发挥提高湿路抓地性能并且减少发热、滚动阻力等优异的实车行驶性能。
橡胶聚合物例如可举出天然橡胶(NR)、丁二烯橡胶橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、丁腈橡胶(NBR)或者氯丁橡胶(CR)等，可以将它们中的1种或者2种以上混合使用。
另外，作为配合的二氧化硅不作特别限定，但为了提高对橡胶的加强效果和橡胶加工性，优选氮吸附比表面积(BET)为150～250m2/g的范围、且邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量为180ml/100g以上的显示胶体特性的二氧化硅。
另外，作为硅烷偶联剂，优选双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、α-巯丙基三甲氧基硅烷。此外，为了以更高的水平兼顾低滚动阻力性和湿路抓地性，二氧化硅的配合量优选为相对于100PHR的聚合物配合40PHR以上，更优选配合50PHR以上。
＜4.挤出机和挤出头的动作＞
接下来，说明如上述那样构成的挤出机的动作。首先，驱动马达使螺杆2旋转。另外，也驱动真空泵5。接下来，从料斗8投入橡胶组合物。投入的橡胶组合物通过螺杆2的旋转而向下游侧移送。此时，橡胶组合物在螺杆叶片22之间通过并且被销钉4赋予剪切力，通过其摩擦来加热橡胶组合物。然后，到达压缩部24的橡胶组合物被阻挡部241挡住，无法从螺杆叶片22之间向下游侧移送，因此从形成于螺杆叶片22的外周面的槽242向下游侧移送。此时，槽242在螺杆叶片22的外周面遍布大约360度形成，因此通过槽242的橡胶组合物形成为圆筒状并且向下游侧移送。
而且，由于橡胶组合物通过细槽242，因而一边增大表面积、一边发热，橡胶组合物中的一部分成分、水分等气化。这样，通过增加表面积，容易使内含的水分等向橡胶的表面排出。这样气化的成分在压缩部24的下游侧被真空泵5吸引，并从排气孔13向缸体1的外部排出。而且，一部分成分、水分等消失的橡胶组合物借助螺杆2而进一步向下游侧移送，并从排出口11排出。在该过程中，在压缩部24的下游侧，橡胶组合物也被销钉4加热。
这样从挤出机排出的橡胶组合物，一边通过挤出头3的预成形器32一边被预成型为带状后，通过冲模板31的开口部311，从而成型为胎面的形状。
＜5.特征＞
如上所述，根据本实施方式，由于在挤出机10设置有排气孔13，因此能够将从在压缩部24发热的橡胶组合物中产生的气体向缸体1的外部释放。因此能够防止混炼的橡胶组合物含有气体。其结果能够使成型的胎面成为预期的形状。
另外，能够防止气体阻碍橡胶与二氧化硅反应，能够使二氧化硅适当地分散。由此能够提高WET性能、滚动阻力等轮胎性能。另外，对于二氧化硅以外的药剂也同样。
另外，为了不产生气体，不需要以低温驱动挤出机，因此能够提高螺杆2的旋转速度。其结果能够提高生产率。
另外，在缸体1的内壁面设置有多个销钉4，因此不需要例如像排气式挤出机那样，为了加热而减小螺杆叶片的一部分的间距。因此能够扩大螺杆叶片22的间距，由此能够增大排出量。
另外，在本实施方式的挤出机中，可以利用在现有的销钉型挤出机中使用的缸体。由此具有以下优点。即在一般的销钉型挤出机的缸体预先形成用于安装销钉的贯通孔，并将销钉装卸自如地安装于该贯通孔。因此，若使用这样的缸体，就能够例如根据橡胶组合物所需要的加热量，适当地改变销钉的数量。即除了能够在全部贯通孔安装销钉之外，也能够仅在一部分贯通孔安装销钉。而且，在不设置销钉的情况下，利用盖帽等封闭贯通孔即可。
另外，根据橡胶组合物种类的不同，橡胶组合物的一部分有可能从排气孔13被排出。在该情况下，适当地改变排气孔13的位置即可。即能够改变作为排气孔13利用的贯通孔。
此外，能够根据橡胶组合物的种类，改变压缩部24的位置。例如能够根据橡胶组合物的种类分开使用压缩部24的位置不同的多个螺杆2。此时，在缸体1中，在压缩部24配置的位置不设置销钉4，但不设置销钉4的位置也可以对应于螺杆2而简单地改变。
这样，若使用在销钉型挤出机中使用的预先形成有多个贯通孔的缸体，则不仅是销钉的位置，而且排气孔的位置也能够适当地改变。
＜6.变形例＞
以上，说明了本发明的一个实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，只要不脱离其宗旨则能够进行各种改变。另外，以下的变形例可以适当地组合。
＜6-1＞
在上述实施方式中，螺杆叶片22的间距遍布轴向整体是均等的，但只要排出量不大幅减少，也可以根据橡胶组合物的种类等而改变一部分间距。
＜6-2＞
在上述实施方式中，设置有一个压缩部24，但也可以设置两个以上。在该情况下，可以在各压缩部24的下游侧设置排气孔。若成为这样的结构，则能够多次进行从橡胶组合物的排气。另外，排气孔13的个数不作特别限定，也可以设置多个。另外，从排气孔吸引气体，只要能够吸引气体，则可以不是真空泵，而可以采用各种泵。
＜6-3＞
压缩部24的结构不限定于上述实施方式，只要是能够伴随着通过而压缩橡胶组合物使其发热的构成即可。例如如图3所示，可以代替图1的压缩部24，设置直径比轴21大的压缩部28。该压缩部28形成为沿轴向具有规定长度的圆筒状，在与缸体1的内壁面之间具有很小的间隙。另外，与螺杆叶片22同样地倾斜。使用这样的压缩部28，从上游侧供给的橡胶组合物也能在压缩部28与缸体1的内壁面之间一边被压缩一边通过，将橡胶组合物内的水分等气化。
＜6-4＞
缸体1可以成为各种结构，但例如如图4所示，也可以使排气孔向从螺杆的旋转方向离开的方向倾斜。由此能够防止橡胶组合物堵塞排气孔。
＜6-5＞
另外，在上述实施方式中，示出利用销钉型挤出机那样的缸体的实施方式，但也可以不设置贯通孔，而是在内壁面直接安装销钉的缸体，也可以将排气孔适当地设置于需要的位置。另外，销钉的形状也不作特别限定。
＜6-6＞
上述实施方式中，对将橡胶组合物混炼并压出而成型胎面的情况进行了说明，但也可以适当地更换挤出头，从而能够适用于各种形态的胎面的制造。另外，也可以适用于胎面以外的轮胎的部件、各种橡胶部件的制造。
实施例
以下，说明本发明的实施例。但是本发明不限定于以下的实施例。
(1.挤出机和挤出头)
为了实施实施例的方法，准备了上述实施方式的图1所示的挤出机和挤出头。另一方面，使用以下装置作为比较例。即如图5所示，在实施例的挤出机中不设置真空泵，将缸体中作为排气孔使用的贯通孔堵塞，将使用了该挤出机的方法作为比较例。
另外，挤出机的规格如下。
·直径：90mm
·L/D(螺杆长度L与螺杆径之比)：12
·调温(挤出头、螺杆、缸体)：90℃、80℃、60℃
·冲模因子(冲模板的开口部的截面积(mm2)/挤出物的截面积(mm2)×100)：62.5％(具体的形状如图6所示)
(2.橡胶组合物)
·配合：二氧化硅55PHR的胎面配合
·炼胶中的二氧化硅分散：95.2％
(3.胎面的制造和评价)
使用上述那样的橡胶组合物，利用实施例和比较例的挤出机和挤出头，来成型100条轮胎的胎面。此时，使螺杆的转速变化，并测定以下项目。
·排出时的温度：利用温控传感器测定成型的胎面的表面温度，作为最大时的温度。
·形状不良胎面的产生量(％)：按偏离各点的规格±0.5mm的根数/100根×100来计算。
·轮胎性能(WET性能：Tanδ0℃)：使用Alpha Technology制造的RPA2000，测定Tanδ0℃。另外在炼胶中，Tanδ0℃＝0.73。
·滚动性能(RRC：Tanδ30℃)：使用Alpha Technology制造的RPA2000，测定Tanδ30℃。另外在炼胶中，Tanδ30℃＝0.33。
·气泡面积比率(％)：计算出凹下面积(mm2)/挤出物的截面积(mm2)。这是通过显微镜的3D解析来计算。若气泡面积比率例如为2％以上，则形状不稳定，因此轮胎性能产生问题。
结果如下。表1是实施例的方法的结果，表2是比较例的方法的结果。
[表1]
[表2]
根据上述的结果可知，与实施例的方法相比，在比较例的方法中WET性能和RCC的评价较低。另外，发现若螺杆的转速变为30rpm以上，则气泡面积比率变差。此外，还发现若螺杆的转速变为40rpm以上，则形状产生不良情况。特别是若螺杆的转速变为50rpm以上，则大部分的胎面产生不良情况。另外，在比较例的方法中，在30rpm以下的转速时，形状不产生不良情况，但在30rpm以下存在生产率降低的问题。另一方面，与比较例相比，在实施例的方法中WET性能高而RRC低，因此滚动性能高。即上述性能的评价比比较例高，是稳定的。而且，即使螺杆的转速升高，气泡面积比率也大致为0％。另外，在任意的转速下，形状都不产生不良情况。因此可知，与比较例相比，在实施例的方法中，成型的胎面的性能高且生产率也高。
附图标记说明：1：缸体；11：排出口；12：贯通孔；13：排气孔；2：螺杆；242：槽；4：销钉(突出部件)。

Claims (4)

1.一种橡胶部件的制造方法，其中，包括以下步骤：
向挤出机的缸体供给橡胶组合物的步骤；
在多个突出部件从所述缸体的内壁面突出的该缸体的内部空间内，将所述橡胶组合物混炼并且向所述缸体的下游侧压出的步骤；
在将所述橡胶组合物向所述下游侧压出的步骤中至少压缩一次所述橡胶组合物的步骤；
将从压缩后的所述橡胶组合物产生的气体向所述缸体的外部排出的步骤；
将产生所述气体后的橡胶组合物从所述缸体的排出口排出的步骤；以及
将从所述排出口排出的橡胶组合物成型为规定的橡胶部件的形状的步骤。
2.根据权利要求1所述的橡胶部件的制造方法，其中，
在压缩所述橡胶组合物的步骤中，使该橡胶组合物通过多个狭缝。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶部件的制造方法，其中，
所述橡胶组合物中，其配比为相对于100PHR的聚合物具有40PHR以上的二氧化硅。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的橡胶部件的制造方法，其中，
从所述橡胶组合物中产生的气体被真空泵吸引至所述缸体的外部。
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