JP2005001230A

JP2005001230A - ゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法

Info

Publication number: JP2005001230A
Application number: JP2003166772A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamano; 健一山野; Tsutomu Mori; 勉森
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供すること。
【解決手段】ノンプロゴムＧが供給される第１供給部２と、第１供給部２の下流側に設けられ、加硫系薬品Ｋが供給される第２供給部３とを有し、ファイナルゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機１を備えたゴム連続混練設備であって、マスターバッチ化した加硫系薬品Ｋを、第２供給部３を介して、ゴム連続混練押出機１に供給するための薬品供給押出機５を備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のタイヤのトレッドやウェザーストリップ等のゴム製品の製造方法は、まず、バンバリーミキサー等の混練機を用いて、原料ゴムに補強剤、充填剤、可塑剤等の添加剤（但し、加硫剤や加硫促進剤を除く）を配合・混練（ノンプロゴム混練）してシート状の非加硫性ゴムを製造する。次に、この非加硫性のゴムシートを混練機に再供給し、加硫剤及び加硫促進剤を添加・混練（ファイナルゴム混練）し、シート状の加硫性ゴムを得る。そして、この加硫性ゴムシートを押出機に供給し、所望の断面形状にして押し出し成形し、所望の形状のゴム製品を製造する。
【０００３】
但し、上記のゴム製品の製造方法においては、非加硫性ゴム組成物に加硫剤を添加して行う混練、いわゆるファイナルゴム混練をバンバリーミキサーやニーダーによるバッチ式で、一度に大量に行っていたので、加硫剤その他の薬品の均一分散が困難であった。そこで、例えば、下記特許文献１に係る押出し装置が提案されている。
【０００４】
下記特許文献１の押出し装置は、ゴム混練を行うゴム連続混練押出機が第１供給部と第２供給部とを備えており、第１供給部からは、シート状の非加硫性ゴムが供給され、第１供給部よりも下流側にある第２供給部からは、硫黄などの加硫剤及び加硫促進剤（これらは加硫系薬品に相当）が粉体の形で供給される。加硫系薬品は、スクリューフィーダにより定量が第２供給部から供給される。次いで、非加硫性ゴムと加硫系薬品とを配合・混練させ、連続混練押出機の先端部から加硫性ゴムを押し出し成形する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４３０３２号公報（第２頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記加硫系薬品の中には、粘着性や凝集性、帯電性が高いものがある。このような加硫系薬品を上記特許文献１のように、スクリューフィーダで供給すると、スクリューフィーダのホッパー内でブリッジ（粉体が橋を架けたような状態となり、スクリューの位置に落ちてこない状態）を引き起こす場合がある。更に、スクリューフィーダの出口で凝集する場合や、その出口から第２供給部までの経路の一部に付着した粉体が、ある程度の量でまとまって剥離する場合がある。
【０００６】
これらは第２供給部から供給される加硫系薬品の供給量にばらつきを生じる要因となると共に、ゴム連続混練押出機内における非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率の変動を引き起こす。その結果、加硫性ゴムの品質にばらつきを生じさせるので問題となる。
【０００７】
上記問題点は、マスターバッチ化した加硫系薬品を第２供給部に供給することで解決されるが、スクリューフィーダを用いてマスターバッチを供給することは、その粒径との関係において、第２供給部における加硫系薬品の定量供給の確保が困難な場合がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、マスターバッチ化した加硫系薬品を供給することで、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないゴム連続混練設備及びゴム連続混練方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練設備は、非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、マスターバッチ化した前記加硫系薬品を、前記第２供給部を介して、前記ゴム連続混練押出機に供給するための薬品供給押出機を備える。
【０００９】
本発明に係るゴム連続混練設備によれば、加硫系薬品としてマスターバッチ化した加硫系薬品を使用し、更に、ゴム連続混練押出機への供給に押出機を使用している。よって、粉体状の加硫系薬品をスクリューフィーダによって供給する場合のようにブリッジや凝集を引き起こすことなく、第２供給部からゴム連続混練押出機に、加硫系薬品が好適に定量供給される。これにより、第２供給部から供給される加硫系薬品の供給量にばらつきを生じることがなく、ゴム連続混練押出機内における非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率の変動を抑制することができる。その結果、加硫性ゴムの品質にばらつきが生じないゴム連続混練設備を提供することができる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態として、前記薬品供給押出機の供給口が、前記ゴム連続混練押出機の内面に突設されたものがあげられる。
【００１１】
ゴム連続混練押出機の内面に、薬品供給押出機の供給口を突設することにより、ゴム連続混練押出機内で非加硫性ゴムを混練するときに、当該供給口において非加硫性ゴムを切断すると共に、せん断作用を及ぼして混練し得る。これにより、非加硫性ゴムをより効率的に混練することができる。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練方法は、非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、前記第１供給部を介して、前記非加硫性ゴムを前記ゴム連続混練押出機に供給する工程と、マスターバッチ化した加硫系薬品を薬品供給押出機に供給し、前記第２供給部を介して、前記加硫系薬品を前記薬品供給押出機により、前記ゴム連続混練押出機に供給する工程とを備える。
【００１３】
本発明に係るゴム連続混練方法によると、上述した効果、すなわち、第２供給部からゴム連続混練押出機に、加硫系薬品を好適に定量供給することができる。これにより、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率の変動を抑制することができ、非加硫性ゴムと加硫系薬品の混合比率にばらつきが生じないゴム連続混練方法を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴム連続混練設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００１５】
＜設備の構成＞
ゴム連続混練押出機１は、第１供給部２と第２供給部３とを備えている。なお、各供給部２，３の構造は、特定の構造に限定されるものではない。ゴム連続混練押出機１は、スクリュー１ａと、スクリュー１ａを駆動する駆動装置１ｂとを備えている。スクリュー１ａは、バレル１ｃ内に設けられている。スクリュー１ａは、回転駆動だけでなく、前後方向にも駆動することができる。第１供給部１から供給されるノンプロゴムＧ（非加硫性ゴムに相当）は、スクリュー１ａにより混練されながら前進していく（図１の矢印Ａ方向）。スクリュー１ａの先端側に設けられたダイ１ｄから、所定の断面形状のファイナルゴム（加硫性ゴムに相当）が押し出される。
【００１６】
第１供給部２からノンプロゴムＧを供給するために、ゴム供給用の第１単軸押出機４が設けられている。第１単軸押出機４は、ゴムを混練して押し出しするためのスクリュー４ａと、スクリュー４ａを駆動する駆動装置４ｃと、ノンプロゴムＧを供給するホッパー４ｄを備えている。ホッパー４ｄからは、前工程で混練されたノンプロゴムＧが供給される。
【００１７】
なお、本発明において、第１供給部２におけるノンプロゴムＧの供給方法は特に限定されず、上記のように押出機を利用して供給してもよく、又は、シート状に形成されたノンプロゴムを直接供給するようにしてもよい。
【００１８】
第１供給部２から距離Ｌだけ離れた下流側には第２供給部３が設けられ、第２供給部３には加硫系薬品Ｋを供給するために、薬品供給用の第２単軸押出機５（薬品供給押出機に相当）が設けられている。第２単軸押出機５は、加硫系薬品Ｋのマスターバッチ（ＭＢ）を押し出しするためのスクリュー５ａと、スクリュー５ａを駆動する駆動装置５ｃと、加硫系薬品Ｋを供給するホッパー５ｄを備えている。ホッパー５ｄからは、マスターバッチ化した加硫系薬品Ｋが供給される。なお、図１では、第２単軸押出機５は１つだけ設けた構成を示しているが、薬品の種類毎に第２単軸押出機５を設けることが好ましい。
【００１９】
図２に示すように、第２単軸押出機５の供給口５ｂは、ゴム連続混練押出機１のバレル１ｃ内に突設されるものが好ましい。その場合、第２単軸押出機５の供給口５ｂは、スクリュー羽根１ｅのセグメントの間に進入するようになっている。
【００２０】
＜作用＞
図１のゴム連続混練設備の作用を説明する。第１単軸押出機４のホッパー４ｄからノンプロゴムＧを供給し、第１供給部２を介してノンプロゴムＧを供給する。ゴム連続混練押出機１により、ノンプロゴムＧの連続混練押し出しが行われる。一方、第２単軸押出機５のホッパー５ｄからマスターバッチ化した加硫系薬品Ｋを供給し、第２供給部３を介して加硫系薬品Ｋを供給する。これにより、ノンプロゴムＧと加硫系薬品Ｋを混練してファイナルゴムを製造することができる。
【００２１】
ノンプロゴムと加硫系薬品とを混合する場合は、所定の比率で混合させる必要があり、この混合比率ができる限りばらつかないような工夫が必要である。しかし、第２供給部３から供給される加硫系薬品が粉体である場合、ブリッジや凝集が発生するため、スクリューフィーダを用いると供給量にばらつきが生じ易い。そこで、加硫系薬品として、粉体ではなくマスターバッチを使用し、更にゴム連続混練押出機１への供給に第２単軸押出機５を使用することで、好適に加硫系薬品の定量供給を行うことができる。
【００２２】
また、第２単軸押出機５の供給口５ｂを、ゴム連続混練押出機１のバレル１ｃ内に突設することにより、供給口５ｂにおいてノンプロゴムを切断すると共に、せん断作用を及ぼして混練し得る。これにより、ノンプロゴムをより効率的に混練することができる。
【００２３】
＜実施例＞
次に、実施例について説明する。連続混練押出機１としては、公知のスクリュー式連続混練機（ＢＵＳＳ社製「コニーダー」）を用いた。スクリュー１ａの径はφ４６ｍｍ、スクリュー１ａのＬ／Ｄ＝１１とした。このＬはスクリュー１ａの長さであり、Ｄはスクリュー１ａの外径である。スクリュー１ａの回転数は１５０ｒｐｍとした。また、ノンプロゴム供給用の第１単軸押出機４については、スクリュー４ａの径をφ６０ｍｍ、スクリュー４ａのＬ／Ｄ＝８とした。
【００２４】
薬品供給用の第２単軸押出機５については、スクリュー５ａの径をφ２０ｍｍ、スクリュー５ａのＬ／Ｄ＝２０とした。ゴムの処理量は、２５ｋｇ／ｈとした。連続混練押出機１から排出されるゴムの温度は１０５〜１１０℃とした。
【００２５】
加硫系薬品には、加硫剤としての硫黄と、加硫促進剤としてのＣＢＳ（化学名はＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾスルフェンアミド）を使用し、それぞれの供給のために第２単軸押出機５を２つ設けた。硫黄及びＣＢＳは、マスターバッチ（ＭＢ）としており、それらのマスターバッチにおける活性含有量は８０％である。残りの２０％はバインダーとして含有されたＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）である。また、マスターバッチはφ５×５ｍｍの円柱形状とした。
【００２６】
ゴムの配合部数（ｐｈｒ）は、ＳＢＲ系ノンプロゴム１６５ｐｈｒに対して、硫黄（ＭＢ）２．５ｐｈｒ、ＣＢＳ（ＭＢ）１．９ｐｈｒとした。
【００２７】
比較例では、加硫系薬品に粉体の硫黄と粉体のＣＢＳを使用し、更に、ゴム連続混練押出機１への供給のために、それぞれスクリューフィーダを備えたゴム連続混練設備を用いた。スクリューフィーダ６は重量式ツインスクリュータイプを用い、ゴムの配合部数（ｐｈｒ）は、ＳＢＲ系ノンプロゴム１６５ｐｈｒに対して、硫黄（ＭＢ）２．０ｐｈｒ、ＣＢＳ（粉体）１．５ｐｈｒとした他は、実施例の条件と同じである。
【００２８】
上記の条件下、混練されたゴムの均一性の試験（加硫特性試験）を行った。測定器として、ＡｌｐｈａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のレオメータＭＤＲ２０００を使用した。試験温度は１６０℃とし、試験はＪＩＳＫ６３００に準拠して行った。実施例、比較例の試験結果を、それぞれ表１、表２に示す。
【００２９】
【表１】

【表２】

表１及び表２において、ＭＨは最大トルクを示す。ｔ９０は、最大トルクの９０％のトルク値に到達するまでの時間を示す。サンプル数ｎは２０個とする。ただし、最初の１分間は除き、インターバル３０秒毎に採取する。Ａｖｅ．は平均値、σは標準偏差、ＣＶは変動率（％）をそれぞれ示す。表１と表２の変動率を比較してみると、ＭＨについては、実施例が２．１％、比較例が３％である。ｔ９０については、実施例が２％、比較例が３％である。変動率が小さい方がばらつきは小さいことになるので、実施例の方が均一性の面で優れており、ばらつきが改善されていることが分かる。以上のように、本発明の効果を確認することができた。
【００３０】
＜別実施形態＞
（１）本発明では、ゴム連続混練押出機により押し出し成形されるゴムの種類や加硫系薬品の種類については、特定のものに限定されるものではない。また、ゴム連続混練押出機へのゴムの供給形態については、特定の形態に限定されるものではない。
【００３１】
（２）前述の実施形態では、ノンプロゴムＧ又は加硫系薬品Ｋを、第１又は第２単軸押出機４、５により押し出して、ゴム連続混練押出機１に供給する例を示したが、本発明では、それぞれの単軸押出機４、５にギヤーポンプを設けたものでもよい。ギヤーポンプを設けることにより、ゴム連続混練押出機１への定量供給を好適に行うことができる。また、単軸押出機５のスクリューにシリンダを連結したインジェクションタイプのものでもよい。
【００３２】
（３）前述の実施形態では、円柱形状のマスターバッチを使用する例を示したが、本発明ではマスターバッチの形状について特に限定されず、例えば、球状等であってもよい。また、バインダーの種類、含有比率も特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図
【符号の説明】
１連続混練押出機
２第１供給部
３第２供給部
４第１単軸押出機
５第２単軸押出機
Ｇノンプロゴム
Ｋ加硫系薬品

Claims

非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を備えたゴム連続混練設備であって、
マスターバッチ化した前記加硫系薬品を、前記第２供給部を介して、前記ゴム連続混練押出機に供給するための薬品供給押出機を備えたことを特徴とするゴム連続混練設備。
前記薬品供給押出機の供給口が、前記ゴム連続混練押出機の内面に突設されたことを特徴とする請求項１に記載のゴム連続混練設備。
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、
前記第１供給部を介して、前記非加硫性ゴムを前記ゴム連続混練押出機に供給する工程と、
マスターバッチ化した加硫系薬品を薬品供給押出機に供給し、前記第２供給部を介して、前記加硫系薬品を前記薬品供給押出機により、前記ゴム連続混練押出機に供給する工程と、
を備えたことを特徴とするゴム連続混練方法。