JP2015020389A - ゴム押出物の収縮特性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型押出機を用いながらも大型押出機により未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物の収縮特性を精度よく評価できるゴム押出物の収縮特性評価方法を提供する。【解決手段】大型押出機８よりも押出厚さが薄い小型押出機１により未加硫ゴムＲを押出し、押出したゴム押出物ＲＳに基準間隔ＣＬをあけて指標Ｍをマーキングし、次いで、このゴム押出物ＲＳを所定温度に加熱して所定時間経過後に指標Ｍの間隔を測定して、この加熱した状態で測定した指標Ｍの間隔を評価間隔ＥＬとし、評価間隔ＥＬと基準間隔ＣＬとに基づいて、大型押出機８によりこの未加硫ゴムＲを押出した場合のゴム押出物ＲＲの収縮特性を予測する。【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム押出物の収縮特性評価方法に関し、さらに詳しくは、小型押出機を用いながらも、ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機により未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物の収縮特性を精度よく評価できるゴム押出物の収縮特性評価方法に関するものである。

タイヤ等のゴム製品の製造工程では、未加硫ゴムを押出機により押出したゴム押出物が使用される。このゴム押出物は押出機内で大きな力で押圧されるため歪が残留している。そのため、押出された後で経時的に残留歪が減少するに連れて収縮する。ゴム押出物が予想以上に収縮すると、予め設定している寸法に誤差が生じるのでゴム製品の品質にばらつきが生じることなる。それ故、ゴム押出物の残留歪を完全に除去することが望ましく、この残留歪を除去する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１および２に記載の発明は、ゴム製品の製造ラインにおいて、その製造ラインで使用される大型押出機から押出したゴム押出物の収縮特性を把握しようとするものである。また、特許文献３に記載の発明は、押出機から押出したゴム押出物の収縮量を把握し、把握した収縮量に基づいて押出すゴム種に応じた適切な押出し条件を設定するものである。しかしながら、実際の製造ラインでゴム押出物の収縮特性を把握したり、ゴム種に応じて押出し条件を設定するよりも、製造ラインで用いようとするゴム組成物（未加硫ゴム）の収縮特性を事前に把握し、その中で適正な収縮特性のゴム組成物を製造ラインで使用するようにすることが理想的である。即ち、ゴム組成物の開発段階において、製造ラインで用いられる大型押出機によって押出された場合のゴム押出物の収縮特性を、精度よく予測できれば理想的である。

ゴム組成物の開発段階では、ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機よりもゴム押出物のゴム厚が薄くなる小型押出機によって押出したゴム押出物の収縮特性を把握することになる。ところが、小型押出機によるゴム押出物はゴム厚が薄いため冷え易い。そのため、ゴム分子の運動性が低く、ゴム分子鎖の緩和が生じ難いためゴム押出物の収縮量が小さくなる。したがって、小型押出機によるゴム押出物では、製造ラインでの大型押出機によって押出した場合のゴム押出物の収縮特性を十分に再現することができず、高精度の予測ができないという問題があった。

特開２０１１−２３５６１６号公報 特開平８−２４４０９０号公報 特開平６−２０１５６３号公報

本発明の目的は、小型押出機を用いながらも、ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機により未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物の収縮特性を精度よく評価できるゴム押出物の収縮特性評価方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のゴム押出物の収縮特性評価方法は、ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機よりも押出厚さが薄い小型押出機により未加硫ゴムを押出し、この押出したゴム押出物に基準間隔をあけて指標をマーキングし、次いで、このゴム押出物を所定温度に加熱して所定時間経過後に前記指標の間隔を測定して、この加熱した状態で測定した前記指標の間隔を評価間隔とし、この評価間隔と前記基準間隔とに基づいて、前記大型押出機によりこの未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物の収縮特性を予測することを特徴とする。

本発明によれば、小型押出機により押出したゴム押出物を所定温度に加熱して所定時間経過後に指標の間隔を測定し、これを評価間隔にする。そのため、ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機によって押出した場合の押出物よりも押出厚さが薄い小型押出機によるゴム押出物であっても、大型押出機によるゴム押出物に近似した条件下で指標の間隔を測定できる。それ故、基準間隔と評価間隔とに基づいて大型押出機により押出した場合のゴム押出物の収縮率を予測すれば、従来に比して高精度で収縮特性を予測することが可能になる。

小型押出機により未加硫ゴムを押出す工程を例示する説明図である。 大型押出機により未加硫ゴムを押出す工程を例示する説明図である。 ゴム押出物に基準間隔で指標をマーキングする工程を例示する説明図である。 ゴム押出物を加熱する工程を例示する説明図である。 小型押出機によるゴム押出物を８０℃で６０分加熱した場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。 小型押出機によるゴム押出物を１１０℃で２０分加熱した場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。 小型押出機によるゴム押出物を１３０℃で１０分加熱した場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。 小型押出機によるゴム押出物を加熱しない場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。 小型押出機によるゴム押出物を５０℃で９０分加熱した場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。 小型押出機によるゴム押出物を７０℃で７０分加熱した場合の収縮率と大型押出物によるゴム押出物の収縮率との相関関係を示すグラフ図である。

以下、本発明のゴム押出物の収縮特性評価方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明では未加硫ゴムＲを小型押出機１により押出して、この押出したゴム押出物ＲＳの収縮特性を測定する。小型押出機１は、ゴム製品の製造ラインで使用される大型押出機８よりも押出厚さが薄い仕様の押出機であり、いわゆる、ラボ評価に用いるゴム押出物ＲＳを押出す機械である。小型押出機１は、円筒状のシリンダ１ａ内に押出物のスクリュー１ｂが内設されていて、そのスクリュー径は例えば３０ｍｍ〜４５ｍｍ程度である。押出口に設置される口金２の開口寸法は、例えば幅ＷＳが３ｍｍ〜４ｍｍ、厚さＴＳが１ｍｍ〜３ｍｍ程度である。それ故、小型押出機１により押出したゴム押出物ＲＳの厚さＴＳは１ｍｍ〜３ｍｍ程度になる。

一方、図２に例示するように、タイヤ等のゴム製品の製造ラインで使用される大型押出機８は、円筒状のシリンダ８ａ内に押出用のスクリュー８ｂが内設されていて、そのスクリュー径は例えば１２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。押出口に設置される口金９の開口寸法は、例えば幅ＷＲが１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ、厚さＴＲが８ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。それ故、大型押出機８により押出したゴム押出物ＲＲの厚さＴＲは８ｍｍ〜３０ｍｍ程度になる。したがって、小型押出機１により押出したゴム押出物ＲＳの厚さＴＳは、大型押出機８により押出した場合のゴム押出物ＲＲの厚さＴＲの１０％〜２０％程度になる。

本発明では、図１に例示するように小型押出機１によりゴム押出物ＲＳを押出し、このゴム押出物ＲＳは押出速度と同調してベルトを回転走行させる引き取りコンベヤ２に上に載置されて、切断機５により所定長さに切断される。引き取りコンベヤ２の載置面は、ゴム押出物ＲＳの自由な収縮を妨げないようにフッ素樹脂等の低摩擦材４によって被覆しておくことが好ましい。例えば、引き取りコンベヤ２の載置面に低摩擦材４を一体的にコーティングしておく。

押出し直後のゴム押出物ＲＳの温度は例えば７５〜８５℃程度であるが、押出厚さＴＳが２ｍｍ程度と薄いので急速に室温まで冷える。引き取りコンベヤ２の載置面を低摩擦材４によって被覆しておくと、ゴム押出物ＲＳが円滑に収縮できるので歪が残留し難くなる。ここで、図３に例示するように、室温程度まで冷えたゴム押出物ＲＳに、マーキング手段６を用いて基準間隔ＣＬをあけて指標Ｍをマーキングする。

次いで、図４に例示するように、このゴム押出物ＲＳをオーブン等の加熱機７の載置台７ａに載置する。載置台７ａの表面を低摩擦材４により被覆しておくことによって、ゴム押出物ＲＳが円滑に収縮できるので歪が残留し難くなり、収縮特性を高精度で予測には有利になる。そして、加熱機７によって、このゴム押出物ＲＳを所定温度に加熱して所定時間経過させる。所定時間経過後に、この加熱した状態で指標Ｍの間隔を測定し、この測定した指標Ｍの間隔を評価間隔ＥＬとする。

加熱機７によりゴム押出物ＲＳを加熱する所定温度は、ゴム押出物ＲＳの配合等によって異なるが、８０℃〜１４０℃、かつ、加熱する所定時間は１０分〜６０分に設定するとよい。ここで、加熱する所定温度が低い程、加熱する所定温度を長く設定する。加熱する所定温度が高過ぎるとゴム押出物ＲＳの加硫が進行してしまい、低過ぎると大型押出機８により押出した場合の条件を再現できなくなる。いずれの場合もゴム押出物ＲＳ（ＲＲ）の収縮特性を精度よく予測することが困難になる。

具体的には、加熱する所定温度が８０℃の場合は加熱する所定時間を５０分〜６０分、９０℃の場合は４０分〜５０分、１００℃の場合は３０分〜４０分、１１０℃の場合は２０分〜３０分、１２０℃の場合は１５分〜２０分、１３０℃の場合は１０分〜１５分、１４０の場合は１０分程度に設定する。この加熱工程を行なうことで、大型押出機８によって押出したゴム厚さの大きいゴム押出物ＲＲのように、ゴム押出物ＲＳのゴム分子の運動性が高まる。したがって、ゴム押出物ＲＳのゴム分子鎖の緩和が生じ易くなって収縮量が大きくなる実際の製造ラインでの条件が再現される。

次いで、この評価間隔ＥＬと基準間隔ＣＬとに基づいて、大型押出機８によりこの未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物ＲＲの収縮率を予測する。即ち、この小型押出機１により押出した未加硫ゴムＲを、大型押出機８により押出した場合、そのゴム押出物ＲＲの収縮率（％）の予測値ＰをＰ＝（ＣＬ−ＥＬ）×１００／ＣＬとして算出する。或いは、（ＣＬ−ＥＬ）×１００／ＣＬで算出した値に所定係数を乗じた値を予測値Ｐとして算出する。

上記の加熱工程を行なうことで、大型押出機８により押し出した場合の条件が再現されるので、開発段階の未加硫ゴム（ゴム組成物）Ｒについて、小型押出機１を用いながらも大型押出機８により押出した場合のゴム押出物ＲＲの収縮特性を精度よく予測できる。例えば、予測したゴム押出物ＲＲの収縮率が、設定した基準値よりも大きい場合は、実際の製造ラインでそのゴム組成物Ｒを採用するのは不適なので、そのゴム組成物Ｒの開発を断念して、基準値以下のゴム組成物Ｒだけを選択して開発を進める。これによって、実際の製造に適したゴム組成物Ｒを効率よく開発することが可能になる。

配合の異なる３種類のゴム組成物（コンパウンドＡ、Ｂ、Ｃ）について、小型押出機を用いて押出し、その押出したゴム押出物の加熱条件（加熱温度および加熱時間）のみを表１に示すように異ならせて収縮率を測定した。また、これら３種類のゴム組成物を大型押出機により押出した場合のゴム押出物の収縮率を測定した。そして、小型押出機によるゴム押出し物の収縮率と、大型押出機によるゴム押出物の収縮率との相関関係を図５〜図１０に示す。図５〜図１０の縦軸は大型押出機によるゴム押出物の収縮率、横軸は小型押出機によるゴム押出物の収縮率を示す。

小型押出機のスクリュー径は３０ｍｍ、ゴム押出物の幅は３５ｍｍ、厚さは２ｍｍであった。大型押出機のスクリュー径は２００ｍｍ、ゴム押出物の幅は１５０ｍｍ、厚さは１０ｍｍであった。

小型押出機を用いて押出したゴム押出物の収縮率は、押出し後に室温程度に冷えたゴム押出物に基準間隔ＣＬをあけて指標Ｍをマーキングし、次いで、このゴム押出物を批表１の加熱温度に加熱して表１の加熱時間経過後に指標Ｍの間隔を測定して、この加熱した状態で測定した指標Ｍの間隔を評価間隔ＣＬとした。このゴム押出物は載置面との摩擦を最小限にして自由に拘束なく収縮させた。その収縮率（％）は（ＣＬ−ＥＬ）×１００／ＣＬにより算出した。
大型押出機を用いて押出したゴム押出物の収縮率は、押出した後に室温に３時間放置し、載置面との摩擦を最小限にして自由に拘束なく収縮させた後に測定した測定値である。

表１の結果より、実施例１〜３では大型押出機により押出した場合と収縮率の相関性が高い（相関係数Ｒの値が大きい）。これにより、実施例１〜３は比較例１〜３に比して大型押出機により押出した場合の条件をより近似して再現でき、精度よく収縮率を予測できることが分かる。尚、比較例４は加熱温度が高過ぎたため、ゴム押出物が加硫してしまい（焼けが発生）評価不能であった。

１ 小型押出機
１ａ ケーシング
１ｂ スクリュー
２ 口金
３ 引き取りコンベヤ
４ 低摩擦材
５ 切断機
６ マーキング手段
７ 加熱機
８ 大型押出機
８ａ ケーシング
８ｂ スクリュー
９ 口金
Ｒ 未加硫ゴム（ゴム組成物）
ＲＳ 小型押出機によるゴム押出物
ＲＲ 大型押出機によるゴム押出物

Claims (4)

1. ゴム製品の製造ラインで用いられる大型押出機よりも押出厚さが薄い小型押出機により未加硫ゴムを押出し、この押出したゴム押出物に基準間隔をあけて指標をマーキングし、次いで、このゴム押出物を所定温度に加熱して所定時間経過後に前記指標の間隔を測定して、この加熱した状態で測定した前記指標の間隔を評価間隔とし、この評価間隔と前記基準間隔とに基づいて、前記大型押出機によりこの未加硫ゴムを押出した場合のゴム押出物の収縮特性を予測することを特徴とするゴム押出物の収縮特性評価方法。
2. 前記所定温度が８０℃〜１４０℃であり、前記所定時間が１０分〜６０分であり、この所定温度が低い程、この所定温度を長く設定する請求項１に記載のゴム押出物の収縮特性評価方法。
3. 前記小型押出機により押出したゴム押出物の厚さが、１ｍｍ〜３ｍｍである請求項１または２に記載のゴム押出物の収縮特性評価方法。
4. 前記小型押出機により押出したゴム押出物の厚さが、前記大型押出機により押出した場合のゴム押出物の厚さの１０％〜２０％である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム押出物の収縮特性評価方法。

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