DE112017006772T5

DE112017006772T5 - Extruder, masterbatch-herstellungsverfahren und reifenherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112017006772T5
Application number: DE112017006772.3T
Authority: DE
Inventors: Makoto Tanaka
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: US20190270234A1; CN109937126B; US11230046B2; MY197634A; JP6820202B2; WO2018131193A1; DE112017006772B4; CN109937126A; JP2018111749A

Abstract

Ein Extruder 5 umfasst eine Trommel 51 und eine Schnecke 52, die mit einer wendelförmigen Nut versehen ist, wobei die Schnecke 52 einen Entwässerungsabschnitt 520 umfasst, der einen ersten Abschnitt 521 und einen zweiten Abschnitt 522 an einer Stelle stromabwärts des ersten Abschnitts 521 umfasst, wobei in dem Entwässerungsabschnitt 520 der Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 abnimmt, wenn man stromabwärts voranschreitet; und wobei das Abstandsverringerungsverhältnis R in dem ersten Abschnitt 521 größer ist als das Abstandsverringerungsverhältnis r in dem zweiten Abschnitt 522. R ist durch Formel I gegeben:

R = H_{N} {/H}_{N + 1}

In Formel I gibt H_N den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei einer beliebigen N-ten Windung der Nut in dem ersten Abschnitt 521 an, und H_N+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei der N+1ten Windung der Nut in dem ersten Abschnitt 521 an. r ist durch die Formel II gegeben.

r = h_{n} {/h}_{n + 1}

In Formel II gibt h_n den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei einer beliebigen n-ten Windung der Nut in dem zweiten Abschnitt 522 an, und h_n+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei der n+1ten Windung der Nut darin an.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Extruder, ein Masterbatch-Herstellungsverfahren und ein Reifenherstellungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Nasses Masterbatch kann zum Beispiel unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt werden, bei dem eine Rußaufschlämmung und ein natürlicher Kautschuklatex gemischt werden, das Ganze koaguliert wird und das Koagulat mittels eines Extruders entwässert, wobei während des Trocknens eine Plastifizierung erfolgt. Im Extruder wird der Wassergehalt des Koagulats nicht nur durch Verdichtung, sondern auch durch Verdampfung entfernt.
Während bei dieser Prozedur fast der gesamte Wassergehalt des Koagulats entfernt wird, verbleibt ein Teil des Wassergehalts im nassen Masterbatch. In Patentreferenz Nr. 1 ist beispielsweise beschrieben, dass der Wassergehalt nach der Verwendung einer Schneckenpresse 1,2% beträgt.
Es ist erwünscht, dass der Wassergehalt des Koagulats effizient reduziert wird. Dies liegt daran, dass der Wassergehalt das Auftreten von Hohlräumen verursacht und zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks führen kann.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
Patentreferenzen

Patentreferenz Nr. 1: Japanisches Patent Nr. 4505038
Patentreferenz Nr. 2: Japanisches Patent Nr. 4527800

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
Ein Extruder zur Herstellung eines Masterbatches gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Trommel und eine Schnecke, die mit einer wendelförmigen Nut versehen ist, wobei die Schnecke einen Entwässerungsabschnitt umfasst, der einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt an einer Stelle stromabwärts des ersten Abschnitts umfasst, wobei sich an dem Entwässerungsabschnitt der Abstand zwischen der Nut und der Trommel verringert, wenn man stromabwärts voranschreitet, und wobei das Abstandsverringerungsverhältnis R im ersten Abschnitt größer ist als das Abstandsverringerungsverhältnis r im zweiten Abschnitt, wobei R durch Formel I gegeben ist: $R = H_{N} {/H}_{N + 1}$
In Formel I gibt H_N den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen N-ten Windung der Nut im ersten Abschnitt an, und H_N+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei der N+1ten-Windung der Nut im ersten Abschnitt an.
r ist durch die Formel II gegeben: $r = h_{n} {/h}_{n + 1}$
In Formel II gibt h_n den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen n-ten Windung der Nut im zweiten Abschnitt an, und h_n+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei der n+1ten Windung der Nut darin an.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Arbeitsgang, bei dem ein Vorkoagulations-Kautschuklatex, der einen Füllstoff umfasst, koaguliert wird, um ein Koagulat zu erhalten, und einen Arbeitsgang, bei dem ein Extruder gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, um das Koagulat zu entwässern.
Figurenliste

1 ist eine Vorderansicht eines bei einer ersten Ausführungsform verwendeten Extruders.
2 ist eine Zeichnung zur Beschreibung des Inneren einer Trommel.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Extruder bereitzustellen, der den Wassergehalt eines Koagulats effizient reduzieren kann. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Masterbatch-Herstellungsverfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, den Wassergehalt eines Koagulats effizient zu reduzieren.
Ein Extruder zur Herstellung eines Masterbatches gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Trommel und eine Schnecke, die mit einer wendelförmigen Nut versehen ist, wobei die Schnecke einen Entwässerungsabschnitt umfasst, der einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt an einer Stelle stromabwärts des ersten Abschnitts umfasst, wobei an dem Entwässerungsabschnitt der Abstand zwischen der Nut und der Trommel abnimmt, wenn man stromabwärts voranschreitet; und wobei das Abstandsverringerungsverhältnis R im ersten Abschnitt größer ist als das Abstandsverringerungsverhältnis r im zweiten Abschnitt, wobei R durch Formel I gegeben ist: $R = H_{N} {/H}_{N + 1}$
Bei der Formel I gibt H_N den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen N-ten Windung der Nut im ersten Abschnitt an, und H_N+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei der ersten N+1ten Windung der Nut im ersten Abschnitt an.
r ist durch die Formel II gegeben: $r = h_{n} {/h}_{n + 1}$
In Formel II gibt h_n den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen n-ten Windung der Nut im zweiten Abschnitt an, und h_n+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei der n+1ten Windung der Nut darin an.
Ein Extruder gemäß der vorliegenden Offenbarung kann den Wassergehalt eines Koagulats effizient reduzieren. Dies liegt daran, dass ein Extruder gemäß der vorliegenden Offenbarung bewirken kann, dass die Koagulattemperatur auf eine Temperatur erhöht wird, bei der der Wassergehaltsentfernungseffekt im ersten Abschnitt hoch ist, und er in der Lage ist, im zweiten Abschnitt den Temperaturanstieg zu begrenzen und eine übermäßige Erweichung des Koagulats zu unterdrücken. Unter „einer Temperatur, bei der Wassergehaltsentfernungseffekt im ersten hoch ist“ wird eine Temperatur verstanden, bei der zwei Effekte, nämlich die Entfernung von Wasser durch Verdampfung und die Entfernung von Wasser durch Verdichtung, auf das Koagulat wirken. Sie kann beispielsweise 110 °C bis 160 °C betragen.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Arbeitsgang, bei dem ein Vorkoagulations-Kautschuklatex, der einen Füllstoff umfasst, koaguliert wird, um ein Koagulat zu erhalten, und einen Arbeitsgang, bei dem ein Extruder gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, um das Koagulat zu entwässern.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in der Lage, den Wassergehalt, der das Auftreten von Hohlräumen verursachen kann, effizient zu reduzieren, und ist in der Lage, die Härte und/oder Reißfestigkeit von vulkanisiertem Kautschuk zu verbessern.
Ein Reifenherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ausführungsform 1
Die vorliegende Offenbarung wird nun anhand einer ersten Ausführungsform beschrieben. Zuerst wird eine Beschreibung in Bezug auf ein spezielles Beispiel eines Extruders gemäß der vorliegenden Offenbarung gegeben.
Wie in 1 gezeigt handelt es sich bei dem Extruder 5 um einen Einschneckenextruder, der mit einer Trommel 51, einer Schnecke 52 und einer Trommel 53 ausgestattet ist. Der Extruder 5 ist ferner mit einem Mantel 54 ausgestattet, der die Seitenfläche der Trommel 53 bedeckt. Der Extruder 5 entwässert ein Koagulat mittels Verdichtung und Verdampfung innerhalb der Trommel 51, und bewirkt, dass das Koagulat plastifiziert wird, während es in der Trommel 53 getrocknet wird.
Der Extruder 5 ist mit einer Trommel 51 ausgestattet. Die Trommel 51 ist mit einem oder mehreren Schlitzen 512 versehen, die sich parallel zur Richtung der Schneckenachse erstrecken. Der oder die Schlitze 512 können sich kontinuierlich und/oder intermittierend parallel zur Richtung der Schneckenachse erstrecken. Die Schlitzbreite kann beispielsweise 0,1 mm bis 2,0 mm betragen. Der Trommel 51 ist mit einer Zuführöffnung 511 versehen.
Der Extruder 5 ist mit einer Trommel 53 an einer Stelle versehen, die stromabwärts der Trommel 51 liegt. Die Trommel 53 setzt die Trommel 51 fort und liegt stromabwärts von der Trommel 51. Die Trommel 53 ist mit einer Auslassöffnung 531 versehen.
Der Extruder 5 ist mit einer Schnecke 52 ausgestattet. Die Schnecke 52 ist mit einer oder mehreren wendelförmigen Nuten versehen. Der Extruder 5 kann bewirken, dass ein Koagulat als Folge der Drehung der Schnecke 52 in dem Raum zwischen der Trommel 51 und der Schnecke 52 verformt wird. Das Innere der Schnecke 52 ist mit einem oder mehreren Strömungsdurchgang/-gängen (nicht gezeigt) zum Erwärmen von Fluid versehen. Als Heizfluid kann Dampf als Beispiel genannt werden. Der Extruder 5 kann nicht nur die Schnecke 52 drehen, sondern auch das Koagulat mittels der Heizflüssigkeit erwärmen.
Die Schnecke 52 weist einen Entwässerungsabschnitt 520 auf, der im Inneren der Trommel 51 angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt, nimmt im Entwässerungsabschnitt 520 der Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 ab, wenn man stromabwärts voranschreitet. Der Abstand zwischen der Nut und Trommel 51 wird in der Mitte der Nutbreite in Richtung der Schneckenachse gemessen. Die Länge L des Entwässerungsabschnitts 520 in Richtung der Schneckenachse könnte zum Beispiel 0,5 m bis 10 m betragen. Die Schnecke 52 umfasst ferner einen Abschnitt 523, der im Inneren der Trommel 53 angeordnet ist.
Der Entwässerungsabschnitt 520 der Schnecke 52 umfasst einen ersten Abschnitt 521 und einen zweiten Abschnitt 522, der an den ersten Abschnitt 521 angrenzt und stromabwärts davon liegt. Die Länge L₁ des ersten Abschnitts 521 in Richtung der Schneckenachse könnte zum Beispiel 0,1 m bis 8 m betragen. Die Länge L₂ des zweiten Abschnitts 522 in Richtung der Schneckenachse könnte zum Beispiel 0,1 m bis 8 m betragen. Das Verhältnis (L₁/ L₂ ) von L₁ zu L₂ könnte zum Beispiel 1/4 bis 4 betragen. im ersten Abschnitt 521 kann die Nut beispielsweise zwei Windungen auf 15 Windungen betragen. Im ersten Abschnitt 521 kann die untere Grenze des Wertebereichs für die Anzahl der Windungen der Nut drei Windungen sein. In dem zweiten Abschnitt 522 kann die Nut beispielsweise zwei bis 15 Windungen machen. Im zweiten Abschnitt 522 kann die untere Grenze des Wertebereichs für die Anzahl der Windungen der Nut drei Windungen sein.
Wie in Fig. In 2 ist das Abstandsverringerungsverhältnis R im ersten Abschnitt 521 größer als das Abstandsverringerungsverhältnis r im zweiten Abschnitt 522. R ist durch die Formel I gegeben. $R = H_{N} {/H}_{N + 1}$
In Formel I gibt H_N den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei einer beliebigen N-ten Windung der Nut im ersten Abschnitt 521 an. H_N+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei der N+1ten Windung der Nut im ersten Abschnitt 521 an. Während R konstant sein oder variieren kann, ist es bevorzugt, dass es konstant ist. Wenn R konstant ist, ist es bevorzugt, dass es 1,10 bis 2,60 beträgt. Wenn R variiert, ist es bevorzugt, dass dies im Bereich von 1,10 bis 2,60 geschieht. Es ist bevorzugt, dass H_N im Bereich von 1 mm bis 40 mm liegt. r ist durch die Formel II gegeben. $r = h_{n} {/h}_{n + 1}$
In Formel II gibt h_n den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei einer beliebigen n-ten Windung der Nut im zweiten Abschnitt 522 an. h_n+1 gibt den Abstand zwischen der Nut und der Trommel 51 bei der n+1ten Windung der Nut darin an. Während r konstant sein oder variieren kann, ist es bevorzugt, dass es konstant ist. Wenn r konstant ist, ist es bevorzugt, dass es 1,01 bis 2,00 beträgt. Wenn r variiert, ist es bevorzugt, dass dies im Bereich von 1,01 bis 2,00 geschieht. Es ist bevorzugt, dass h_n im Bereich von 0,25 mm bis 30 mm liegt. Wenn sowohl R als auch r konstant sind, ist es bevorzugt, dass R/r 1,10 bis 2,50 beträgt.
Es wird nun eine Beschreibung in Bezug auf spezifische Beispiele für Verfahren zur Herstellung eines Masterbatches und Verfahren zur Herstellung von Reifen gemäß der vorliegenden Offenbarung gegeben. Bei der ersten Ausführungsform wird Ruß als Füllstoff eingesetzt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Masterbatches gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst einen Arbeitsgang, bei dem Ruß und Kautschuklatex gemischt werden, um eine Rußaufschlämmung zu erhalten. Durch Mischen des Rußes und des Kautschuklatex kann die Rückflockung des Rußes verhindert werden. Es wird angenommen, dass dies auf die Bildung einer extrem dünnen Latexphase auf der gesamten oder einem Teil der Oberfläche des Rußes zurückzuführen ist, wobei die Latexphase die Rückflockung von Ruß hemmt. Als Beispiele für den Ruß können neben SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF und anderen derartigen Rußen, die gewöhnlich in der Gummiindustrie verwendet werden, Acetylenruß, Ketchenruß und / oder andere solche elektrisch leitfähigen Ruße verwendet werden. Der Ruß kann ein nicht granulierter Ruß sein oder kann ein granulierter Ruß sein, der auf der Grundlage von Überlegungen hinsichtlich seiner Handhabungseigenschaften granuliert wurde, wie dies in der Kautschukindustrie üblich ist. Der Kautschuklatex, der in dem Arbeitsgang, in dem die Rußaufschlämmung hergestellt wird, verwendet wird, kann zum Beispiel Naturkautschuklatex, synthetischer Kautschuklatex und/oder dergleichen sein. Das zahlenmittlere Molekulargewicht von Naturkautschuk im Naturkautschuklatex kann zum Beispiel nicht weniger als 2.000.000 betragen. Der synthetische Kautschuklatex kann beispielsweise Styrol-Butadien-Kautschuklatex, Butadien-Kautschuklatex, Nitril-Kautschuklatex und / oder Chloropren-Kautschuklatex sein. Es ist bevorzugt, dass die Feststoff- (Kautschuk) -Konzentration in dem Kautschuklatex nicht weniger als 0,1 Massen-% beträgt, stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 0,2 Massen-% beträgt, und noch mehr bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 0,3 Massen-% beträgt. Die Obergrenze des Wertebereichs für die Feststoffkonzentration könnte zum Beispiel 5 Massen-% betragen, wobei es bevorzugt ist, dass diese 2 Massen-%beträgt, und mehr bevorzugt ist, dass diese 1 Massen-% beträgt. Der Ruß und der Kautschuklatex können unter Verwendung eines Mischers mit hoher Scherung, eines Homomischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators, einer Kolloidmühle und/oder eines anderen derartigen üblichen Dispergierers gemischt werden.
Bei der Rußaufschlämmung ist Ruß in Wasser dispergiert. Es ist bevorzugt, dass die Menge an Ruß in der Rußaufschlämmung nicht weniger als 1 Massen-% beträgt, und stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 3 Massen-% pro 100 Massen-% der Rußaufschlämmung beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Obergrenze des Wertebbereichs für die Menge an Ruß in der Rußaufschlämmung 15 Massen-% beträgt, und stärker bevorzugt beträgt diese 10 Massen-%.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem die Rußaufschlämmung und der Kautschuklatex gemischt werden, um einen Vorkoagulations-Kautschuklatex zu erhalten. Der Kautschuklatex zum Vermischen mit der Rußaufschlämmung kann beispielsweise Naturkautschuklatex, synthetischer Kautschuklatex und/oder dergleichen sein. Es ist bevorzugt, dass die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex für zum Vermischen mit der Rußaufschlämmung größer ist als die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex bei dem Arbeitsgang, in dem die Rußaufschlämmung hergestellt wird. Es ist bevorzugt, dass die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex für die Mischung mit der Rußaufschlämmung nicht weniger als 10 Massen-% beträgt, und stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 20 Massen-% beträgt. Die Obergrenze des Wertebereichs für die Feststoffkonzentration des Kautschuklatex kann zum Beispiel 60 Massen-% betragen, wobei es bevorzugt ist, dass diese 40 Massen-% beträgt, und mehr bevorzugt ist, dass diese 30 Massen-% beträgt. Die Rußaufschlämmung und der Kautschuklatex können unter Verwendung eines Mischers mit hoher Scherung, eines Homomischers, einer Kugelmühle, einer Perlmühle, eines Hochdruckhomogenisators, eines Ultraschallhomogenisators, einer Kolloidmühle und/oder eines anderen derartigen üblichen Dispergierers gemischt werden. In dem Vorkoagulations-Kautschuklatex werden Kautschukteilchen, Ruß usw. in Wasser dispergiert.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem der Vorkoagulations-Kautschuklatex koaguliert wird, um ein Koagulat zu erhalten. Ein Koagulationsmittel kann zu dem Vorkoagulations-Kautschuklatex hinzugefügt werden, um dessen Koagulation zu bewirken. Das Koagulationsmittel kann beispielsweise eine Säure sein. Als Säure können Ameisensäure, Schwefelsäure und dergleichen als Beispiele genannt werden. Das Koagulat, das durch Koagulation des Vorkoagulations- Kautschuklatex erhalten wird, enthält Wasser.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem das Koagulat unter Verwendung des Extruders 5 entwässert wird. Das Koagulat wird über die Zuführöffnung 511 dorthin zugeführt und durch Verdichtung und Verdampfung in dem Raum zwischen der Trommel 51 und dem Entwässerungsabschnitt 520 entwässert. Es ist bevorzugt, dass die Temperatur des Koagulats in dem Raum zwischen der Trommel 51 und dem zweiten Abschnitt liegt 522 nicht größer als 160 °C ist.
Ein Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem das entwässerte Koagulat beim Trocknen mittels des Extruders 5 plastifiziert wird. Im Extruder 5 wird das Koagulat, das vom Inneren der Trommel 51 zum Inneren der Trommel 53 transportiert zugeführt wurde, plastifiziert während es in der Trommel 53 getrocknet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Masterbatches gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem das plastifizierte Koagulat so geformt wird, wie es erforderlich ist, um ein Masterbatch zu erhalten.
Das Masterbatch umfasst Kautschuk. Der Kautschuk kann beispielsweise Naturkautschuk, Isopren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitrilkautschuk, Chloropren-Kautschuk und/oder dergleichen sein. Es ist bevorzugt, dass die Menge an Naturkautschuk in dem Masterbatch nicht weniger als 70 Massen-% beträgt, bevorzugter ist, dass diese nicht weniger als 80 Massen-% beträgt, noch mehr bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 90 Massen-% beträgt, und noch bevorzugter ist, das diese 100 Massen-% beträgt auf 100 Massen-% des Kautschuk.
Das Masterbatch umfasst ferner Ruß. Für jeweils 100 Gewichtsteile des Kautschuks ist es bevorzugt, dass die Menge an Ruß nicht weniger als 10 Gewichtseile beträgt, stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 20 Gewichtsteile beträgt, und noch mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 30 Gewichtsteilebeträgt. Für jeweils 100 Gewichtsteile des Kautschuks ist es bevorzugt, dass die Menge an Ruß nicht mehr als 80 Gewichtsteile beträgt, und noch bevorzugter ist, dass diese nicht mehr als 60 Gewichtsteile beträgt.
Ein Reifenherstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem Masterbatch und ein oder mehrere Mischungsbestandteile - und erforderlichenfalls Kautschuk, der nicht aus dem Masterbatch stammt - in einem Mischer trockengemischt werden, um eine Mischung zu erhalten. Der oder die Mischungsbestandteile können zum Beispiel Stearinsäure, Wachs, Zinkoxid, Antioxidationsmittel und/oder dergleichen sein. Als Beispiele für Antioxidationsmittel können Antioxidationsmittel vom aromatischen Amin-Typ, Antioxidationsmittel vom Amin-Keton-Typ, Antioxidationsmittel vom Monophenol-Typ, Antioxidationsmittel vom Bisphenol-Typ, Antioxidationsmittel vom Polyphenol-Typ, Antioxidationsmittel vom Dithiocarbamat-Typ, Antioxidationsmittel vom Typ Thioharnstoff und dergleichen genannt werden. Als Kautschuk, der nicht aus dem Masterbatch stammt, können Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und dergleichen als Beispiele genannt werden. Als Mischer können Innenmischer, offene Walzenmühlen und dergleichen als Beispiele genannt werden. Als Innenmischer können Banbury-Mischer, Kneter und dergleichen als Beispiele genannt werden.
Ein Reifenherstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem der Mischung ein Mischungsbestandteil vom Vulkanisationstyp zugesetzt wird und bei dem der Mischungsbestandteil vom Vulkanisationstyp in das Gemisch geknetet wird, um eine Kautschukmischung zu erhalten. Als Beispiele für den Mischungsbestandteil vom Vulkanisationstyp können Schwefel, organische Peroxide und andere derartige Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Vulkanisationsbeschleunigeraktivatoren, Vulkanisationsverzögerer usw. genannt werden. Als Schwefel können pulverisierter Schwefel, präzipitierter Schwefel, unlöslicher Schwefel, hochdispergierender Schwefel und dergleichen als Beispiele genannt werden. Als Beispiele für Vulkanisationsbeschleuniger können Vulkanisationsbeschleuniger vom Sulfenamid-Typ, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thiuram-Typ, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thiazol-Typ, Vulkanisationsbeschleuniger vom Thioharnstoff-Typ, Vulkanisationsbeschleuniger vom Guanidin-Typ, Vulkanisationsbeschleuniger vom Dithiocarbamat-Typ usw. genannt werden.
Die Kautschukmischung umfasst eine Kautschukkomponente. Als Kautschukkomponente können Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk, Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und dergleichen als Beispiele genannt werden. Es ist bevorzugt, dass die Menge an Naturkautschuk nicht weniger als 40 Massen-% beträgt, und stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 50 Massen-% pro 100 Massen-% der Kautschukkomponente beträgt. Die Obergrenze des Wertebereichs für die Menge an Naturkautschuk kann zum Beispiel 100 Massen-% sein.
Die Kautschukmischung umfasst ferner Ruß. Für jeweils 100 Gewichtseile der Kautschukkomponente ist es bevorzugt, dass die Menge an Ruß nicht weniger als 10 Gewichtseile beträgt, stärker bevorzugt ist, dass diese nicht weniger als 20 Gewichtseile beträgt, und noch mehr bevorzugt, dass diese nicht weniger als 30 Gewichtsteile beträgt. Für jeweils 100 Gewichtseile der Kautschukkomponente ist es bevorzugt, dass die Menge an Ruß nicht größer als 80 Gewichtseile ist, und stärker bevorzugt ist, dass diese Menge nicht mehr als 60 Gewichtseile beträgt.
Die Kautschukmischung kann ferner Stearinsäure, Wachs, Zinkoxid, Antioxidationsmittel, Schwefel, Vulkanisationsbeschleuniger und/oder dergleichen umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Menge des Schwefels, ausgedrückt als äquivalenter Schwefelgehalt, 0,5 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Menge des Vulkanisationsbeschleunigers 0,1 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile für jeweils 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente beträgt.
Die Kautschukmischung kann in Laufflächen, Seitenwänden, Wulsten, Wulstfüllern und anderen derartigen Reifenelementen eingesetzt werden.
Ein Reifenherstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst einen Arbeitsgang, bei dem ein Reifenrohling, der mit einem aus der Kautschukmischung hergestellten Reifenelement ausgestattet ist, hergestellt wird. Das Reifenherstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ferner einen Arbeitsgang, bei dem der Reifenrohling erwärmt wird. Der durch das Verfahren der ersten Ausführungsform erhaltene Reifen kann ein Luftreifen sein.
Eine erste Variation der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben. Während das Masterbatch-Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform einen Arbeitsgang beinhaltete, bei dem Ruß und Kautschuklatex gemischt wurden, um eine Rußaufschlämmung zu erhalten, umfasst eine Variation der ersten Ausführungsform anstelle dieses Arbeitsgangs einen Arbeitsgang, bei dem Ruß und Wasser gemischt werden, um eine Rußaufschlämmung zu erhalten.
Eine zweite Variation der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben. Während beim Masterbatch-Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform das Entwässern, Trocknen und Plastifizieren des Koagulats im Extruder 5 stattfindet, wird in einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform ein Entwässerungsextruder verwendet, um das Koagulat mittels Verdichtung und Verdampfung zu entwässern, und ein Trocknungs- /Plastifizierextruder wird verwendet, um zu bewirken, dass das entwässerte Koagulat während des Trocknens plastifiziert wird. Als ein solcher Entwässerungsextruder ist es beispielsweise möglich, einen Extruder mit einer Struktur wie der des Extruders 5 einzusetzen, mit der Ausnahme, dass der Abschnitt 523 der Schnecke 52 und der Trommel 53 davon entfernt wurden.
ARBEITSBEISPIELE
Arbeitsbeispiele gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend beschrieben.
Ausgangsmaterialien und Reagenzien sind nachfolgend angegeben.

Naturlatex:: (Trockenkautschukgehalt = 31,2%; Molekülgewicht = 232.000) hergestellt von Golden Hope
Koagulationsmittel:: Ameisensäure (Reagenzgrad 85%), hergestellt von Nacalai Tesque, Inc. (verdünnt, um eine 10%ige Lösung zu erhalten und den pH-Wert vor der Verwendung auf 1,2 einzustellen)
Ruß: „SEAST SO“ (N550), hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N2SA 42 m²/g)
Zinkoxid: „Zinkoxid Nr. 3“, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Stearinsäure: „LUNAC S-20“, hergestellt von Kao Corporation
Wachs: „OZOACE 0355“, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
Antioxidationsmittel A: „6PPD“, hergestellt von Monsanto Company (N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl) -p-phenylendiamin; Schmelzpunkt 44 °C)
Antioxidationsmittel B: „RD“, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. (2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin-Polymer; Schmelzpunkt 80 °C bis 100 °C)
Schwefel: „5% ölbehandeltes Schwefelpulver“, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulkanisationsbeschleuniger A: „Sanceler CM“, hergestellt von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. (N-Cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamid)
Vulkanisationsbeschleuniger B: „NOCCELER D“, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd. (1,3-Diphenylguanidin)

Herstellung von Masterbatch bei den verschiedenen Beispielen
Wasser wurde bei 25 °C zu einem von Golden Hope hergestellten Naturkautschuklatex zugegeben, um einen verdünnten Naturkautschuklatex mit einer Feststoffkonzentration (Kautschuk) von 0,5 Massen-% und einen Naturkautschuklatex mit einer Feststoffkonzentration (Kautschuk) von 27 Massen-% herzustellen. Ruß wurde zugegeben, um Naturkautschuklatex zu verdünnen, und ein ROBOMIX, hergestellt von PRIMIX Corporation, wurde verwendet, um den Ruß zu dispergieren, um eine Rußaufschlämmung zu erhalten. Die Rußaufschlämmung wurde zu dem Naturkautschuklatex mit der Feststoffkonzentration (Kautschuk), die 27 Masse-% betrug, gemäß Tabelle 1 zugegeben. Um dieses bei 30.000 U/min für 30 Minuten zu rühren, wurde ein Mischer für den Haushaltsgebrauch, hergestellt von SANYO, verwendet. Koagulationsmittel wurde in einer ausreichenden Menge zugegeben, um einen pH-Wert von 4 zu erreichen und ein Koagulat zu erhalten. Ein Einschneckenentwässerungsextruder vom Quetschertyp (Schneckenpresse Modell V-02, hergestellt von Suehiro EPM Corporation) mit Schneckeneigenschaften wie in Tabelle 1 gezeigt wurde verwendet, um das Koagulat zu entwässern, um ein Masterbatch zu erhalten.
Messung der Kautschuktemperatur
Ein Thermometer vom Kontakttyp wurde verwendet, um die Temperatur des Kautschuks zu messen, der über den Auslassanschluss des Einzelschneckenentwässerungsextruders vom Quetschertyp abgelassen wurde.
Messung des Wassergehalts
Der Wassergehalt des Masterbatches wurde gemäß JIS K 6238-2 unter Verwendung eines von der A & D Company, Limited hergestellten Feuchtigkeitsanalysators MX-50 vom Typ Erwärmen und Trocknen gemessen.
Herstellung von vulkanisiertem Kautschuk bei den verschiedenen Beispielen
Die Mischungsbestandteile mit Ausnahme von Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger wurden zu dem Masterbatch gemäß Tabelle 1 hinzugefügt, ein Banbury-Mischer des Typs B, hergestellt von Kobe Steel, Ltd., wurde zum Kneten verwendet und die Kautschukmischung wurde abgelassen. Die Kautschukmischung wurde dann zusammen mit Schwefel und Vulkanisationsbeschleuniger in einem Banbury-Mischer von Modell B geknetet, um nichtvulkanisierten Kautschuk zu erhalten. Der nicht-vulkanisierte Kautschuk wurde 30 min bei 150 °C vulkanisiert, um vulkanisierten Kautschuk zu erhalten.
Härte
Die Härte des vulkanisierten Kautschuks bei 23 °C wurde unter Verwendung eines Durometers vom Typ A gemäß JIS K 6253 gemessen. Die Härte der jeweiligen Beispiele ist als Index relativ zu einem Wert von 100 für die in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Härte gezeigt. Je höher der Index je höher die Härte.
Reißfestigkeit

Ein Stempel zum Stanzen halbmondförmiger Ausschnitte zum Testen gemäß JIS K 6252 wurde zum Ausstanzen von Ausschnitten aus vulkanisiertem Kautschuk verwendet, ein Schnitt, der 0,50 mm ± 0,08 mm betrug, wurde in der Mitte der Konkavität jedes Teststücks hergestellt, und eine Zugprüfmaschine der Shimadzu Corporation wurde verwendet, um eine Zugprüfung bei einer Grifftrennrate von 500 mm/min durchzuführen, um die Reißfestigkeit zu bestimmen. Die Reißfestigkeit der jeweiligen Beispiele ist als Index relativ zu einem Wert von 100 für die in Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Reißfestigkeit gezeigt. Je höher der Index ist, desto besser ist die Reißfestigkeit. Tabelle 1

			Vergleichsbeispiel 1	Arbeitsbeispiel 1	Arbeitsbeispiel 2	Arbeitsbeispiel 3	Arbeitsbeispiel 4	Arbeitsbeispiel 5	Arbeitsbeispiel 6	Arbeitsbeispiel 7
Herstellung von Masterbatch	Schneckeneigenschaften	R	2.50	2.50	2.50	2.50	1.43	1.11	2.50	2.50
		r	2.50	1.67	2.00	1.01	1.01	1.01	1.67	1.67
		L₁/L₂	1	1	1	1	1	1	1/3	3
		Schnecken heiztemperatur °C	150	150	150	150	150	150	150	150
	Gewichtsteile	Feststoffgehalt Naturkautschukatex	100	100	100	100	100	100	100	100
	Gewichtsteile	Ruß	50	50	50	50	50	50	50	50
	Kautschuktemperatur °C		189	130	129	137	125	132	125	135
	Masterbatchwassergehalt (Massen-%)		3.2	0.5	0.6	0.4	0.5	0.6	0.5	0.4
Herstellung von nichtvulkanisiertem Kautschuk	Gewichtsteile	Masterbatch	150	150	150	150	150	150	150	150
		Zinkoxid	3	3	3	3	3	3	3	3
		Stearinsäure	2	2	2	2	2	2	2	2
		Wachs	2	2	2	2	2	2	2	2
		Antioxidationsmittel A	2	2	2	2	2	2	2	2
		Antioxidationsmittel B	1	1	1	1	1	1	1	1
		Schwefel	2	2	2	2	2	2	2	2
		Vulkanisationsbeschleuniger A	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
		Vulkanisationsbeschleuniger B	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
Evaluation des vulkanisierten Kautschuks	Härte Reißfestigkeit		100	110	109	110	108	111	109	109
Evaluation des vulkanisierten Kautschuks	Härte Reißfestigkeit		100	109	108	111	110	110	110	109

Wie in Tabelle 1 angegeben, ermöglichte die Verwendung eines Extruders mit Schneckenmerkmalen, bei denen R > r ist, um ein Koagulat zu entwässern, eine effiziente Verringerung des Wassergehalts des Koagulats und eine Verbesserung der Härte und/oder Reißfestigkeit des vulkanisierten Kautschuks.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4505038 [0004]
JP 4527800 [0004]

Claims

Extruder zur Herstellung eines Masterbatches, umfassend: eine Trommel und eine Schnecke, die mit einer wendelförmigen Nut versehen ist, wobei die Schnecke einen Entwässerungsabschnitt umfasst, der einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt an einer Stelle stromabwärts des ersten Abschnitts umfasst; wobei in dem Entwässerungsabschnitt der Abstand zwischen der Nut und der Trommel abnimmt, wenn man stromabwärts voranschreitet; wobei ein Abstandsverringerungsverhältnis R im ersten Abschnitt größer ist als ein Abstandsverringerungsverhältnis r im zweiten Abschnitt, wobei R durch Formel I gegeben ist, wobei Formel I lautet $R = H_{N} {/H}_{N + 1}$
wobei H_N den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen N-ten Windung der Nut im ersten Abschnitt bezeichnet und H_N+1 den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer N+1ten Windung der Nut im ersten Abschnitt bezeichnet, wobei r durch Formel II gegeben ist, wobei die Formel II lautet $r = h_{n} {/h}_{n + 1}$
wobei h_n den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer beliebigen n-ten Windung der Nut in dem zweiten Abschnitt bezeichnet und wobei h_n+1 den Abstand zwischen der Nut und der Trommel bei einer n+1ten Windung der Nut bezeichnet.
Verfahren zur Herstellung eines Masterbatches, umfassend: einen Arbeitsgang, bei dem ein Vorkoagulations- Kautschuklatex, der einen Füllstoff umfasst, koaguliert wird, um ein Koagulat zu erhalten, und einen Arbeitsgang, bei dem der Extruder nach Anspruch 1 zum Entwässern des Koagulats verwendet wird.
Reifenherstellungsverfahren, umfassend das Masterbatch-Herstellungsverfahren nach Anspruch 2.