JP2013525527A - ゴムコンパウンドを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、種々の成分、例えばベースエラストマー、補強充填剤、添加剤及び加硫系を含むゴムコンパウンドの製造方法であって、次の段階を実施し、即ち、Ａ）連続混合装置を用い、連続混合装置の動作パラメータを、ａ）混合チャンバ内のエラストマーの滞留時間が２０〜６０秒であり、ｂ）ゴムコンパウンドに与えられる比エネルギーが２００ジュール／グラム〜５，０００ジュール／グラムであるように選択することによって、補強充填剤及びオプションとして、架橋系を除く他の配合剤を含む初期ゴムコンパウンドを作り、Ｂ）初期ゴムコンパウンドが混合チャンバを出たときに、初期ゴムコンパウンドの温度を５分未満で１４０℃未満の温度まで下げることを特徴とする方法に関する。

Description

本発明は、エラストマーの混合分野に関し、特に、陸上車両に装着するために用いられるタイヤの製作向きのゴムコンパウンド（ゴム配合物と呼ばれる場合もある）の製造分野に関する。

最新式タイヤに関する性能上の要件は、極端な場合のある走行条件に必要な品質に勝ってますますタイヤの耐久性及びその転がり抵抗の減少に向けられている。

当業者には知られているように、耐摩耗性の向上は、エネルギー散逸量の増加に反映される場合があり、近年達成された技術的進歩は、これら２つの性能相互間の妥協の産物であり、ゴムコンパウンドを改質すると共に新規な製造方法を模索することによってこれら性能の限界を打ち破ろうと技術的努力がなされている。

本発明の目的は、耐摩耗性に悪影響を及ぼさないで、材料が循環応力を受けたときに材料内部でのエネルギー散逸現象を大幅に抑えることができるようにする方法を提供することにある。

本発明の方法では、公知の混合装置を特定且つ新規なやり方で用い、通常の調製方法と比較してこれまで全く見られず且つ予期しない特性を示したゴムコンパウンドを得ることができるようにする動作範囲をこの混合装置に提供する。

本発明の方法は、例えば欧州特許第６０５，７８１号明細書に記載されている連続混合手段を利用する。

本発明の方法は、種々の成分、例えばベースエラストマー、補強充填剤、添加剤及び加硫系で作られたゴムコンパウンドの製造を可能にする。

この方法は、次の段階を有し、即ち、
Ａ‐ステータ内で回転する少なくとも１つのロータを含むと共に 上流側端部と下流側端部又は出口との間に延びる混合チャンバを有し、材料が上流側端部と下流側端部との間を次第に前進し、更に、１種類又は複数種類のベースエラストマーを計量して強制導入し、混合チャンバの上流側に現れているパイプラインを通ってベースエラストマーを送り戻す機器を有する連続混合装置を用いて、補強充填剤及びオプションとして、架橋系を除く他の配合剤を含む出発ゴムコンパウンドを作る段階を有し、連続混合装置の動作パラメータは、
ａ‐混合チャンバ内のエラストマーの滞留時間が２０〜６０秒であり、
ｂ‐ゴムコンパウンドに与えられる比エネルギーが２０００ジュール／グラム〜５０００ジュール／グラムであるように選択され、
Ｂ‐出発ゴムコンパウンドにとっての混合チャンバの出口のところにおいて、出発ゴムコンパウンドの温度を５分未満で１４０℃の温度まで下げる段階を有する。

好ましくは、段階Ａの実施中、限定された数の導入手段を有する連続混合手段の使用を最適化するよう添加剤も又混入する。

好ましくは、段階Ａの実施中、ロータの回転速度は、５０〜５００回転／分である。

好ましくは、段階Ａの実施中、ロータの回転速度は、２００〜４００回転／分である。

段階Ａの実施中、混合チャンバ内におけるゴムコンパウンドの最大理論的剪断速度（

）は、１５，０００ｓ^-1〜４０，０００ｓ^-1である。

好ましくは、段階Ａの実施中、混合チャンバの充填度は、５％〜４０％である。

段階Ｂの終了時に、密閉式及び／又は外部ミキサ型の１つ又は２つ以上の連続又はバッチ式混合手段（２００，３００）を用いて所定量の出発ゴムコンパウンド、架橋系及び更に残りのエラストマー、充填剤及び添加剤を混入して最終ゴムコンパウンドを作り、連続又はバッチ式混合手段の動作パラメータを、この段階Ｂの実施中、ゴムコンパウンドに与えられる追加の比エネルギーは、５００ジュール／グラム〜１，８００ジュール／グラムである。

ゴムコンパウンドの特性は、最終混合物の生成がいったん完了すると、即ち、特に架橋剤を含む配合剤の全てを導入すると、極めて明白に評価される。

以下の説明を良く理解するために、連続又はバッチ式混合手段における製造プロセスの持続時間全体を通じてゴムコンパウンドに与えられる比エネルギーは、ミキサの１個のロータ（又は複数個のロータ）を回転させるのに必要な１個のモータ（又は複数個のモータ）によって混合物に供給されるエネルギー（単位：ジュール）を作られるゴムコンパウンドの重量で除算した値に相当している。このエネルギーは、以下の公式により計算できる。
連続混合の場合

又は、バッチ式混合の場合

上式において、
‐Ｐ（ｔ）は、１個のモータ（又は複数個のモータ）により供給される瞬時電力（単位：ワット）からモータのシャフトとロータのシャフトとの間の伝動手段により消費される電力を差し引いた値であり、
‐Ｍ（ｔ）は、ミキサを用いて作られるゴムコンパウンドの重量による瞬時流量（単位：グラム／ｓ）であり、
‐Ｍは、連続ミキサ中に導入される混合物の塊状体の全重量（単位：グラム）である。

この計算は、選択される混合手段の形式がどのようなものであれ、混合中に１個のモータ（又は複数個のモータ）により消費される電力から中立状態のプラントにより消費される電力の測定値を中立状態のプラントにより消費される電力を差し引いた値を求めることによって容易に実施できる。材料の粘弾性を物理量、例えば粘弾性率（Ｇ”）、弾性率（Ｇ’）又は比（Ｇ”／Ｇ’）＝Ｔｇδによって表され、これは、材料が制限応力を受けたときに応力と歪みとの間の位相遅れ角の正接（タンジェント）であり、これにより、とりわけ、材料内の散逸現象を特徴付けることができる。

次に、本発明の処理方法に関与する物理現象の全てを説明することはできないが、実験結果を用いて且つこの方法を用いて作られる多種多様なゴムコンパウンド（以下に示されている）について理解されるように、密閉式ミキサ（内部ミキサと呼ばれる場合もある）及び／又は外部ミキサだけで製造を行う形式の公知の製造方法を用いて同一の混合物を製造する場合と比較してタンジェントδの値の減少が観察される。

それにもかかわらず、本発明の方法は、この方法が初期配合物に極めて短時間の間多量のエネルギーを与えることができるので、混合温度を著しく増大させるという作用効果をも有する。

その結果、好ましくは、段階Ａの実施中に混合物にこの高い比エネルギーを与えるよう５９０〜５００回転／分、特に２００〜４００回転／分のロータの回転速度の選択が行われる。

同様に、依然として同一の目的で、ロータの直径及び連続混合装置のロータとステータとの間の隙間には、段階Ａの実施の際、混合チャンバ（１１）内の任意の箇所におけるゴムコンパウンドの最大理論的剪断速度が１５，０００ｓ^-1〜４０，０００ｓ^-1であるようにするための寸法が与えられる。

最大理論剪断速度は、本明細書の説明の続きに詳細に示されているように、ゴムコンパウンドがロータのねじ山とステータとの間若しくは密閉式ミキサの羽根と容器との間又は外部ミキサの２本のロールの空隙内を動くようにされた場合に得られる剪断作用を意味するものと理解される。

最大理論剪断速度は、以下の公式によって表される。

上式において、
‐Ｖ_Pは、連続ミキサのロータ、密閉式ミキサの羽根又は外部ミキサのロールの回転速度（毎分の回転数）であり、
‐Ｒ（単位：ｍ）は、ロータ、密閉式ミキサの羽根又は外部ミキサのロールの半径であり、
‐ｅ（単位：ｍ）は、ロータのねじ山とステータの内面との間の最小隙間、密閉式ミキサの羽根と容器との間の隙間又は外部ミキサの２本のロール相互間の空隙に等しい。

「混合時間」という用語は、連続混合装置の場合、エラストマーが混合チャンバをその上流側端部からその下流側端部まで横切るのに要する時間、密閉式ミキサの場合、混合用器内におけるエラストマーの存在時間又は外部ミキサの場合、エラストマーの混練時間を意味しているものと理解される。

好ましくは、段階Ａの実施中、混合チャンバの充填度は、１００％よりもかなり低く、好ましくは５％〜４０％であるよう選択される。

充填度は、混合チャンバ内におけるゴムコンパウンドの占める体積部であり、混合チャンバの容積は、ロータとステータの内壁との間（又は、密閉式ミキサの羽根と容器の内壁との間）の有効自由容積に対応している。

最後に、段階Ａ，Ｂの終了時に出発配合物に与えられる物理的性質に悪影響を及ぼさない目的で、ミキサは、所与の寸法のものであり、そして最終混合物を作る段階の実施中、混合物に供給される比エネルギーが最終混合物の良好な均一性を生じさせるために知られている従来の限度の範囲内にあり、一般に、一方において連続又はバッチ式且つ密閉式又は外部ミキサ型のものである場合のあるミキサの形式に従って、他方において選択されるミキサの形式に応じて１分〜３０分まで様々な場合がある選択混練時間に従って、５００ジュール／グラム〜１，８００ジュール／グラムであるように動作されるようになっている。

本明細書の説明と関連して、「ゴムコンパウンド」という用語は、少なくとも１種類のエラストマー、好ましくはジエンエラストマー、例えば天然又は合成ゴムを主成分とし、補強充填剤、添加剤及び加硫系を含む配合物を意味しているものと理解される。

用いられるエラストマー（又は、区別なく用いられる表現として「ゴム」）は、好ましくは、ジエン形式のものである。ただし、他のエラストマーを使用することができる。「ジエン」エラストマーは、知られているように、ジエンモノマー（２つの共役又は非共役炭素‐炭素二重結合を有するモノマー）から少なくとも部分的に結果として得られるエラストマー（即ち、ホモポリマー又はコポリマー）を意味しているものと理解される。

選択されるジエンエラストマーは、好ましくは、ポリブタジエン（ＢＲ）（特に、シス‐１，４の含有量が９０％を超えるポリブタジエン）、好ましくはシス‐１，４型の合成ポリイソプレン（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンコポリマー、イソプレンコポリマー及びこれらエラストマーの混合物、かかるコポリマーは、好ましくは、ブタジエン／スチレンコポリマー（ＳＢＲ）、イソプレン／ブタジエンコポリマー（ＢＩＲ）、イソプレン／スチレンコポリマー（ＳＩＲ）、ブタジエン／スチレン／イソプレンコポリマー（ＳＢＩＲ）、イソブチレン／イソプレンコポリマー（ＩＩＲ）及びかかるコポリマーの混合物から成る群に属するであろう。

他の実施形態では、ジエンエラストマーは、全て又は一部が、例えばＳＢＲエラストマーで構成されても良く、この別のジエンエラストマーは、例えばＢＲ型の別のエラストマーとの配合物として用いられる場合があり又は用いられない場合がある。

ゴムコンパウンドは、ちょうど１種類又は数種類のジエンエラストマーを含むのが良く、数種類のジエンエラストマーは、ジエンエラストマー以外の任意種類の合成エラストマー、もっとはっきりと言えばエラストマー以外のポリマーと組み合わせて使用することが可能である。

ゴムコンパウンドを補強することができるということで知られている充填剤ならばどのような充填剤であっても補強充填剤、例えば有機充填剤、例えばカーボンブラック又は無機充填剤、例えばシリカとして用いることができ、カップリング剤がよく知られている仕方でかかる充填剤と組み合わされる。

特に、タイヤに従来用いられているカーボンブラック（「タイヤ等級」ブラック）の全てがカーボンブラックとして適している。特に、カーボンブラックのうちで、１００、２００、３００、６００又は７００等級（ＡＳＴＭ）のカーボンブラック（例えば、Ｎ１３４、Ｎ２３４、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ３４７、Ｎ３７５、Ｎ６８３又はＮ７７２）及び一般に好ましくは１グラム当たり１６０ｍ²未満（ＣＴＡＢ測定）の比表面を有するカーボンブラックが挙げられる。補強無機充填剤として適しているのは、特に、シリカ（ＳｉＯ₂）系の無機充填材であり、特に、ＢＥＴ比表面積が４５０ｍ²／ｇ以下、好ましくは２００ｍ²／ｇの沈降又は熱分解法シリカである。補強充填剤の含有量は、好ましくは、３０ｐｈｒを超え、好ましくは４０〜１４０ｐｈｒである（ｐｈｒは、全エラストマーの１００部当たりの重量部を意味している）。

ゴムコンパウンドは、架橋可能又は架橋済み形式のものであり、即ち、ゴムコンパウンドは、定義上、その硬化（即ち、その固化）中、ゴムコンパウンドの架橋を可能にするのに適した架橋系を含む。好ましくは、ゴムマトリックスを架橋する系は、「加硫」系であり、即ち、硫黄及び一次加硫促進剤を主成分とする系である。種々の公知の二次加硫促進剤又は加硫活性剤をこのベース加硫系に添加するのが良い。硫黄は、０．５〜１０ｐｈｒの好ましい含有量で用いられ、一次加硫促進剤、例えばスルフェンアミドが０．５〜１０ｐｈｒの好ましい含有量で用いられる。

ゴムコンパウンドは、タイヤの製造向きのゴムマトリックス中に通常用いられる添加剤、例えば、結合剤、保護剤、例えば老化防止剤、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、可塑化剤又はエキステンダ油（エキステンダ油は、性質上、芳香性又は非芳香性のものであり、（特に、ほんの僅かに芳香性であり或いは全く芳香性ではない油）、例えば、粘度の高い又は好ましくは低いナフテン系の油又はパラフィン系の油、ＭＥＳ又はＴＤＡＥ油、３０℃よりも高いＴ_gの可塑化樹脂）、未硬化状態のコンパウンドの処理（処理性）を容易にする作用剤、粘着性樹脂、加硫戻り防止剤又は補強樹脂のうちの全て又は一部を更に含むのがよい。

次に、このようにして得られた最終コンパウンドを例えば特に実験室での特徴決定のためのシート又はプラックの形態に圧延し又は押し出し、それによりタイヤの製造に用いられるゴム異形要素を形成する。

以下の説明は、公知の装置を用いた本発明の方法の実施の一例に基づいており、かかる装置の動作原理を図１〜図４に基づいて概要を説明する。

本発明の方法に関連して用いられる連続混合装置の略図である。 密閉式ミキサの略図である。 外部ミキサの略図である。 本発明の方法の種々の段階の略図である。

図１に概略的に示されている連続混合装置は、欧州特許第６０５，７８１号明細書に詳細に記載されており、本発明の理解のためにこの装置の関連要素の概要について説明する。

混合装置は、混合チャンバ１１１を有し、ロータ１０１がこの混合チャンバ内で回転する。混合チャンバの上流側は、参照符号１１２で示され、下流側は、参照符号１１３で示されている。ロータ１０１の羽根とステータ１０２の内面との間の距離ｅは、混合室内におけるゴムコンパウンドの最大理論剪断速度を評価する際に定められる。

しかしながら、指摘されるべきこととして、本発明との関連で４０，０００ｓ^-1に設定された剪断速度の最大値は、理論値を表す。これは、混合物のほんの僅かなフラグメントがこの減少した空隙を通過するようになっているときにかかるフラグメントがこの剪断速度を受けるからである。

ホッパ１０５が、出発ゴムコンパウンドを構成するベースエラストマーの導入のために機械の上流側に配置されている。ラム１５１がホッパ１０５の各々の中で垂直方向に摺動することができ、その目的は、エラストマーをチャンバ１５２内に導入することにあり、螺旋の状態に捻られているナイフ１５３がこのチャンバ１５２内で回転している。このナイフ１５３は、エラストマーを細断し、細片をホッパ内に配置されている１本又は複数本のエラストマーバーから取り除く手段を構成する。

例えば歯車ポンプ型の容積移送式真空ポンプ１５５が細粒又は細片の移送を行う機械的手段により充填が行われる。ナイフ１５３を形成する螺旋体のなすピッチは、細片の移送に合わせて可塑化作用を増大させるよう次第に減少しており、可塑化作用は、歯車ポンプ１５５の入口に近づくにつれてますます強力になる。

歯車ポンプ１５５は、パイプライン１５６に連結されており、パイプライン１５６は、互いに組み合わさってちょうど１本のパイプライン１５７になっており、その目的は、ロータ１０１とステータ１０２の内面との間で利用できる空間で構成される混合チャンバ１１１と合体することにある。

ロータ１０１に沿って３つのゾーンが区別して設けられ、これらゾーンの作用は、混合物の成分の推進を可能にすることにあり（ゾーンＰ）、これらゾーン相互間に設けられた別個のゾーンが注目され、これらゾーンの作用は、本質的に、出発ゴムコンパウンドの種々の配合剤の混合を行うことにある（ゾーンＭ）。

他の成分をベース成分の移動に沿う種々の箇所で出発ゴムコンパウンド中に導入するために混合チャンバ１１１に沿って他の計量及び導入機器が分布して配置されるのが良い。

好ましくは、全てのペースト状成分を計量及び強制導入機器により導入し、かかる機器は、好ましくは、容積移送式真空ポンプである。粉状成分も又、第１のゾーンＭの上流側に且つ好ましくはエラストマーの導入箇所のすぐ下流側に設けられた容積移送式真空ポンプにより導入される。

液体成分は、ピストンポンプ型のものであるのが良く又は良好な容積移送精度をもたらすことができる任意形式の液体用容積移送式真空ポンプ、例えば、歯車ポンプ又はベーンポンプにより導入されるのが良い。

有利には、ペースト状生成物を得るよう添加剤は、単独で又は極めて僅かな量の油（ゴム配合物の配合により予想される数％の量）と共にあらかじめ混合されている。必要ならば、周囲温度状態で固相の状態にあるこれら生成物をまず最初に再熱してこれらを液化する。このペースト状混合物は、任意他の考えられるペースト状成分と同様、好ましくは、容積移送式真空ポンプ（例えば、歯車ポンプ又はピストンポンプ）により導入される。有利には、検討対象の出発ゴムコンパウンドの配合において多数種類の成分が各々極めて少ない量で用いられる場合に成分を互いにグループ化するのが良い。というのは、この結果、混合装置に設けられる計量機器の数が減少するからである。

オプションとして、連続混合手段は、混合チャンバ１１１に沿って分布して設けられた添加剤用に設けられている計量及び導入機器１６１，１６２又は補強充填剤専用の機器１７１，１７２を有するのが良い。これら手段は、歯車ポンプ又は容積移送式真空ポンプ型の容積移送式供給手段（図示せず）の上流側に設けられた供給部（１６１，１７１）及び貯蔵タンク（１６２，１７２）を含み、かかる容積移送式供給手段は、圧力下で、成分を混合チャンバ１１１内に送り戻す。

混合チャンバ１１１は、上流側から下流側に向かって、充填度が１００％の一連のゾーン、その前に位置する充填度が１００％未満のゾーンを有する。これは、成分が上流側端部と下流側端部との間で混合チャンバの種々の箇所で導入されること及び作られるべきゴムコンパウンドが完全に作られるようにするために導入箇所のすぐ下流側において１００％の充填度を達成することにより流量が安定化されることの結果として生じている。かくして、推進ゾーンＰが導入箇所のすぐ手前に設けられている。

混合装置の構成は、モジュール式であり、かかる混合装置は、構成上、１つ又は２つ以上の簡単な推進ゾーンＰ及び次の１つ又は２つ以上の混合ゾーンＭを有するのが良い。

しかしながら、指摘されるべきこととして、ゴム混合装置のロータ及びステータの形状の設計に関する知見は、かなり経験的である。実験による決定を実施しなければならない。これら混合装置の形状に関し、本発明では、かかる混合装置の形状は、推進ゾーンＰ及び混合ゾーンＭを生じさせるよう選択されることが必要なだけであり、その結果、充填度が１００％よりかなり低いゾーン及び充填度が１００％に等しいと言える材料の別々の移送ゾーンが存在するようになる。

混合チャンバの種々のゾーン内において混合チャンバの有効充填度の値を制御する極めて簡単な手段は、ロータ１０１の回転と全ての計量及び導入機器の作動を同時に止め、次に、ロータをステータから抜き取り、それによりロータに沿って定位置に存在する材料を運び去ることである。この場合、材料の量を種々の所望のゾーンのところで理論量と比較することが可能であり、理論量は、ステータとロータとの間で利用できる量である。一般に、ロータの簡単な目視検査により、充填度が１００％未満のゾーンがどれであるかを即座に見つけることが可能である。

種々の成分が混合チャンバ１１１内に導入されているときに材料によって占められる容積の極めて大きな変化を考慮に入れるために、ロータの軸線に垂直な区分にわたってロータ１０１とステータ１０２との間に構成される表面積及び／又は流れの速度によって定められる材料の通過断面を好ましくは変えることによって充填度をその軸線に沿って最適化することが可能である。

本発明の方法との関連において、この場合、充填度が高くない、即ち、充填度が１００％未満であるゾーンにおける充填度が好ましくは５％〜４０％であるようにし、その結果、混合チャンバ内のゴムコンパウンドの移動に沿ってゴムコンパウンド全ての箇所でゴムコンパウンドに与えられるエネルギーが可能な限り一様に分布されるようにする。

混合物に供給される多量のエネルギーの結果として、混合物の温度は、著しく増大することができる。その結果、混合装置は、有益には、パイプライン１５５，１５６周り及びチャンバ１５２周りであっても回転継手１０４を介するロータ１０１内部での流体の循環及びステータ内における流体の循環による温度調節手段を有することが可能である。この場合、観察されるように、連続混合装置は、高い熱交換比表面積の結果として、効果的な温度調節を行うことができる。

混合装置は、全体が、スタンド１１０に取り付けられたたった１つのモータ１０８によって駆動される。このモータは、ロータ１０１及び更に計量及び強制導入機器を係合させたり係合解除したりすることができる駆動シャフトを回転駆動する。各計量及び強制導入機器は、駆動シャフトの同一速度の場合に計量される量を変化させることができる制御装置を有する。

その結果、モータ１０８に送られる電力から駆動シャフトを介してこれら種々の計量機器により消費される電力を差し引くことが推奨でき、その目的は、出発ゴムコンパウンドに与えられる電力又はエネルギーを求めることにある。実際、本願に記載されている実験計画を実施するために用いられる手段との関連において、これら機器により消費される電力は、モータにより供給される電力の１０％未満であり、上述したようにモータにより供給される電力の計算から除外される。

別の具体的選択では、各計量及び導入機器は、それ自体のモータを有し、ある機器群は、これら自体のモータを有し、混合装置の組み合わせモータの作動は、作られるべきゴムコンパウンドに関するデータの関数としてコンピュータにより制御される。

本発明の方法の具体化と関連して、出発ゴムコンパウンドに所望のエネルギーを与えるため、混合装置のロータ１０１は、作られるべき混合物の流動性及び混合チャンバの長さに応じて、５０回転／分〜５００回転／分の速度で回転駆動される。通常、回転速度は、２００回転／分〜４００回転／分である。

本発明及び上述の具体化実施例は、ちょうど１つのロータを有する連続機械的混合手段の利用を可能にし、本明細書は、その作動上の細部を提供していないが、当業者であれば、ねじ山が互いに相互作用するために合わせられている数個のロータを有する連続混合手段を用いることを可能にする調節を見出すことができよう。これは、この種の手段だけが、知見の現在の状況において、多量のエネルギーを極めて短い時間で混合物に与えることができるように思われるからである。この否定できない事実に鑑みても、同等の微粉化を行うと共に２，０００ジュール／グラム〜５，０００ジュール／グラムの比エネルギーを２０〜６０秒という極めて短時間で混合物に与えることができる機械的混合プロセスを用いる可能性を前もって判断することはできない。

連続混合装置の出口のところの出発ゴムコンパウンドを単独で又は組み合わせて用いられる当業者に知られている幾つかの手段、例えば、
‐２つのロールを有する冷却装置、この冷却装置は、ロールの表面の下に配置されたチャネルを有し、冷却剤がこれらチャネル内を循環し、その空隙の減少により、ゴムを圧延することができ、その目的は、薄いシートを形成することにあり、
‐冷却されるべきゴムストリップが通される冷凍水の浴、
‐新鮮空気ブロワを用いて冷却できる。

それにもかかわらず、冷却手段の寸法は、連続混合装置からの出発ゴムコンパウンドの出口流量で決まることが観察されよう。この手段は、エラストマーマトリックスが高温状態で長すぎるほど維持されるときにおけるエラストマーマトリックスの分解を回避するために最終のゴムコンパウンドを５分未満の時間で１４０℃未満の温度に冷却することが可能でなければならない。

最終ゴムコンパウンドは、当業者に知られている従来の仕方で調製される。

図２に示されている密閉式ミキサ２００は、容器２１０を有し、この容器の内面２１１は、内容積部２１６を画定している。

モータ（図示せず）がギヤボックス型の伝動手段（図示せず）を介して混合用羽根を回転駆動する。伝動手段により消費される電力は、実質的に一定であり、上述したように、プラントを中立状態で回転させることによって評価できる。

配合剤を導入するためにミキサの頂部のところに導入手段２１４が設けられている。

空隙ｅは、羽根と容積２１０の内面２１１との間の最も短い距離に一致している。空隙に関するこの値は、上述したように最大理論剪断速度の値を求めるために用いられる。

知られているように、この密閉式ミキサは、最終ゴムコンパウンドの温度の増加を従来慣例の限度内に抑えるのを可能にする温度調節手段を更に有する。

混合物の硬化中の温度が高すぎるままである場合、架橋系の導入を実施する外部ミキサ型の追加の手段を設けることが必要であると言える。

外部ミキサ３００は、これ又知られているように、モータ（図示せず）により伝動システム（図示せず）を介して回転駆動される２本のロール３０１，３０２で形成されている。ロール間の空間ｅは空隙を定める。テンショナロールにより、混合物が空隙を通過した後にこの混合物を循環させることができる。配合物は、ロールの上方部分を介して直接導入される。

この種のミキサは、これが長いサイクル時間を必要とするが、混合を低い温度で実施することが望ましい場合に特に好適である。この場合、この結果として、比較的長い混合時間が生じる。

当然のことながら、出発ゴムコンパウンド及び更に架橋系及び追加の配合剤を再導入し、スクリューの空隙及びその回転速度を調節して５００ジュール／グラム〜１，８００ジュール／グラムの比エネルギーを混合物に伝えることによって、連続混合手段を用いて最終ゴムコンパウンドを作ることも可能である。

図４は、本発明の方法の段階を視覚化することができる。第１の段階Ａでは、エラストマー、次にエラストマーの導入箇所のすぐ下流側で補強充填剤、最後に、配合物の追加の成分又は配合剤、例えば添加剤を次々に導入する。

この段階Ａの実施中、出発ゴムコンパウンドに与えられる多量のエネルギーに起因して、架橋系を形成する主配合剤のうちで、この段階中に導入されるものはない。

出発ゴムコンパウンドは、段階Ｂの実施中、冷却手段によって連続混合装置の出口のところで取り上げられ、段階Ｂでは、温度を５分未満で１４０℃未満に下げ、次に、出発ゴムコンパウンドを最終ゴムコンパウンドの調製を待機しながら保管し、この調製を時間的に遅延させることができる。

また、観察されるように、段階Ａで提供される極めて短い混合時間内で所与の量のエネルギーを出発ゴムコンパウンドに伝達する手段のうちの１つでは、エラストマーの量に対する補強充填剤の比率を増大させ、これは、混合物の粘度を増大させると共にロータとステータの間の空隙の通過中に混合物の剪断によって供給されるエネルギーの量を増大させるという作用効果を有する。

その結果、もしそうであれば、最終ゴムコンパウンドを作る段階の実施中にエラストマーを別途追加して最終ゴムコンパウンドの配合にとって必要な比率を再び定めることが必要である。

上述したように、最終ゴムコンパウンドを作る段階は、段階Ａの実施中に作られた出発ゴムコンパウンドの所定の量及び更にオプションとしての別途エラストマー及び添加剤が導入される従来型混合手段を用いて実施される。

図２に記載されている形式の密閉式ミキサを用いて最終ゴムコンパウンドを作る場合、しかも導入される追加のエラストマーの量が多い場合、本発明の技術は、ガム（ゴム溶液）の遅延導入として説明されている公知の技術に似ており、温度の多大な増大が起こる場合があり、架橋系を導入するためには追加の段階が必要である。この場合、この導入は、外部又は密閉式ミキサで実施可能であり、その作動条件は、調節されている。

上述したように、最終ゴムコンパウンドに所望量のエネルギーを与えるため、最終ゴムコンパウンドを作る段階の実施中の混合時間は、密閉式ミキサが用いられるか外部ミキサが用いられるか連続ミキサが用いられるかどうかに応じて極めて様々な場合があり、当業者であれば、所望レベルの剪断及び加工を達成するためにこれらプロセスの必要な調節をどのように実施すれば良いかを知っているであろう。

一例を挙げると、天然ゴム（ＮＲ）及び次の種類のカーボンブラックを主成分とする最終ゴムコンパウンドについて以下の比較結果が得られた。

⁽¹⁾フレキシス（Flexsys）社により供給されるSantoflex 6PPD
⁽²⁾フレキシス社により供給されるSantocure CBS

密閉式ミキサ及び外部ミキサ（架橋系の導入）型の従来使用の制御方法を用いてコントロール（対照）結果が得られ、その主要な動作パラメータが以下にまとめられている。

本発明の方法により改良型最終ゴムコンパウンドが得られ、その主動作パラメータが以下にまとめられている。

以下の比較値（ベース１００に関して）が得られた。

「１００（３００）の場合の弾性率」という表現は、１５０℃での加硫後にゴムコンパウンドで作られた試験体の１００％（３００％）伸び率における弾性率を意味している。

これら実験は、１９８８年９月の仏国規格ＮＦＴ４６‐００２に従って実施され、この仏国規格は、最初の伸び（即ち、適合サイクルなしであり、この場合、弾性率は、Ｍで示される）においてＭＰａで表された１００％伸び率及び３００％伸び率における割線モジュラス（即ち、試験体の真の断面に関して計算された）の測定法を提供している。これら引張り測定を標準の温度及び湿度測定条件（２３℃±２℃、５０±５％相対湿度、１９７９年１２月の仏国規格ＮＦＴ４０‐０１）下で実施した。

動的特性（タンジェントδ）を規格ＡＳＴＭＤ５９９２‐９６に従って粘度分析装置（Metravib VA4000）で測定した。温度２３℃において１０Ｈｚの周波数で単純交互剪断応力を及ぼした加硫済みゴムコンパウンド（厚さ２ｍｍ、断面積３１５ｍｍ²の円筒形試験体）の試験片の応答を記録する。ピークトゥピーク（peak-to-peak）歪み大きさスイープを０．１％から５０％まで（外側サイクル）実施し、次に、５０％から０．１％まで実施し（戻りサイクル）、戻りサイクルに関し、ｔａｎδ_maxで示される損失係数の最大値を記録した。

ＳＢＲ型のエラストマー及び次の種類のカーボンブラックを主成分とする最終ゴムコンパウンドを用いて他の試験を実施した。

⁽¹⁾２４％１，２‐ポリブタジエン単位、４６％１，４‐ポリブタジエン単位、２７％のスチレンのＳＢＲ溶液；Ｔｇ‐４８℃（Ｔｇは、ＤＳＣによってエラストマーについて求められる）
⁽²⁾フレキシス社により供給されるSantoflex 6PPD
⁽³⁾フレキシス社により供給されるSantocure CBS

密閉式ミキサ及び外部ミキサ（加硫系の導入）型の従来使用の制御方法を用いてコントロール（対照）結果が得られ、その主要な動作パラメータが以下にまとめられている。

本発明の方法により改良型最終ゴムコンパウンドが得られ、その主動作パラメータが以下にまとめられている。

以下の比較値（ベース１００に関して）が得られた。

両方の場合において、タンジェントδ_max値の顕著な減少及び３００％における弾性率と１００％における弾性率の比として定められる補強指数の増加が観察された。

Claims (7)

1. 種々の成分、例えばベースエラストマー、補強充填剤、添加剤及び加硫系を含むゴムコンパウンドの製造方法であって、次の段階を実施し、即ち、
   Ａ‐ステータ（１０２）内で回転する少なくとも１つのロータ（１０１）を含むと共に上流側端部（１１２）と下流側端部（１１３）との間に延びる混合チャンバ（１１１）を有し、材料が前記上流側端部と前記下流側端部との間を次第に前進し、更に、１種類又は複数種類の前記ベースエラストマーを計量して強制導入し、前記混合チャンバ（１１１）の上流側に現れているパイプラインを通って前記ベースエラストマーを送り戻す機器を有する連続混合装置（１００）を用いて、補強充填剤及びオプションとして、架橋系を除く他の配合剤を含む出発ゴムコンパウンドを作り、前記連続混合装置の動作パラメータは、
   ａ‐前記混合チャンバ（１１１）内の前記エラストマーの滞留時間が２０〜６０秒であり、
   ｂ‐前記ゴムコンパウンドに与えられる比エネルギーが２０００ジュール／グラム〜５，０００ジュール／グラムであるように選択され、
   Ｂ‐前記出発ゴムコンパウンドにとっての前記混合チャンバ（１１１）の出口（１１３）のところにおいて、前記出発ゴムコンパウンドの温度を５分未満で１４０℃の温度まで下げる、方法。
2. 段階Ａの実施中、添加剤も又混入する、請求項１記載の方法。
3. 段階Ａの実施中、前記ロータ（１０１）の回転速度は、５０〜５００回転／分である、請求項１記載の方法。
4. 段階Ａの実施中、前記ロータ（１０１）の回転速度は、２００〜４００回転／分である、請求項１記載の方法。
5. 段階Ａの実施中、前記混合チャンバ（１１１）内における前記ゴムコンパウンドの最大理論的剪断速度は、１５，０００ｓ^-1〜４０，０００ｓ^-1である、請求項１記載の方法。
6. 段階Ａの実施中、前記混合チャンバ（１１１）の充填度は、５％〜４０％である、請求項１記載の方法。
7. 段階Ｂの終了時に、密閉式及び／又は外部ミキサ型の１つ又は２つ以上の連続又はバッチ式混合手段（２００，３００）を用いて所定量の前記出発ゴムコンパウンド、前記架橋系及び更に残りのエラストマー、充填剤及び添加剤を混入して最終ゴムコンパウンドを作り、前記連続又はバッチ式混合手段（２００，３００）の動作パラメータを、この段階Ｂの実施中、前記ゴムコンパウンドに与えられる追加の比エネルギーは、５００ジュール／グラム〜１，８００ジュール／グラムである、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の方法。

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