JP2876691B2 - 粒子分散ゴムの製造方法 - Google Patents
粒子分散ゴムの製造方法Info
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- JP2876691B2 JP2876691B2 JP6427890A JP6427890A JP2876691B2 JP 2876691 B2 JP2876691 B2 JP 2876691B2 JP 6427890 A JP6427890 A JP 6427890A JP 6427890 A JP6427890 A JP 6427890A JP 2876691 B2 JP2876691 B2 JP 2876691B2
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- particle
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は粒子分散ゴムの製造方法に係り、特に強化
粒子を未加硫ゴム粒子で被覆したカプセル状ゴム基材を
原料として使用する粒子分散ゴムの製造方法に関する。
粒子を未加硫ゴム粒子で被覆したカプセル状ゴム基材を
原料として使用する粒子分散ゴムの製造方法に関する。
［従来の技術］ 一般に工業材料として使用されるゴムには天然ゴムが
用いられることが少なく、使用目的に応じて多くの基材
が複合され化学的に架橋されたものが使用されている。
用いられることが少なく、使用目的に応じて多くの基材
が複合され化学的に架橋されたものが使用されている。
ゴムおよびゴムに類似の物質が示す特種な弾性は一般
にゴム状弾性と称され、適当に加硫したゴム（例えば輪
ゴム）のヤング率は、通常では106N/m2の程度で、鉄な
ど普通の固体に比べて105程も小さく、かつ破断限界の
伸びは数百にも及ぶ。これは、ゴム状高分子が所々で架
橋され全体として三次元網状構造を形成すると同時に、
分子間の相互作用が小さいためにゴム状高分子が活発な
熱運動を行い多様の分子形態をとるエントロピ弾性とな
るためで、一般の固体の弾性が原子間隔の変化に対する
内部エネルギによるエネルギ弾性と本質的に相違するか
らである。ゴム材料のヤング率の調整は、通常、加硫す
る硫黄の量を調節することによって行う。つまり硫黄を
約６％混合したものは軟ゴムとなり約30％混合したもの
はエボナイトとなり、通常、６％〜30％の範囲で硫黄量
を調節し、目的とする物性のゴムを製造する。しかし、
基材に対して配合する硫黄の配合量には、ゴムとして形
成するための限度であり、単に加硫量を増加させるだけ
では高強度硬質ゴムの製造が困難であるため、近年、ゴ
ム，繊維、粒子を経験的に複合化させて強化ゴムを製造
する強化ゴムの製造方法や、特に高いゴム強度を得るた
めにゴム基材にカーボン粒子を複合化する粒子強化ゴム
の製造方法「（機械工学便覧，日本機械学界編」が検討
されている。
にゴム状弾性と称され、適当に加硫したゴム（例えば輪
ゴム）のヤング率は、通常では106N/m2の程度で、鉄な
ど普通の固体に比べて105程も小さく、かつ破断限界の
伸びは数百にも及ぶ。これは、ゴム状高分子が所々で架
橋され全体として三次元網状構造を形成すると同時に、
分子間の相互作用が小さいためにゴム状高分子が活発な
熱運動を行い多様の分子形態をとるエントロピ弾性とな
るためで、一般の固体の弾性が原子間隔の変化に対する
内部エネルギによるエネルギ弾性と本質的に相違するか
らである。ゴム材料のヤング率の調整は、通常、加硫す
る硫黄の量を調節することによって行う。つまり硫黄を
約６％混合したものは軟ゴムとなり約30％混合したもの
はエボナイトとなり、通常、６％〜30％の範囲で硫黄量
を調節し、目的とする物性のゴムを製造する。しかし、
基材に対して配合する硫黄の配合量には、ゴムとして形
成するための限度であり、単に加硫量を増加させるだけ
では高強度硬質ゴムの製造が困難であるため、近年、ゴ
ム，繊維、粒子を経験的に複合化させて強化ゴムを製造
する強化ゴムの製造方法や、特に高いゴム強度を得るた
めにゴム基材にカーボン粒子を複合化する粒子強化ゴム
の製造方法「（機械工学便覧，日本機械学界編」が検討
されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、ゴム性質、機械的性質、物理的性質が安定な
硬質ゴムを得るためには、ゴム基材に対して強化粒子を
均一に分散させることが重要であるため新規な製造方法
の提案が望まれていた。
硬質ゴムを得るためには、ゴム基材に対して強化粒子を
均一に分散させることが重要であるため新規な製造方法
の提案が望まれていた。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決することを目的とし、静電付
着により強化粒子表面に未加硫ゴム粒子を被覆した後こ
れを所定速度で転動させてその強化粒子表面に未加硫ゴ
ム粒子を固定してカプセル状の複合化粒子を生成し、こ
の複合化粒子からなるゴム原料を型内で加硫して所定形
状の粒子分散ゴムを製造するようにしたものである。
着により強化粒子表面に未加硫ゴム粒子を被覆した後こ
れを所定速度で転動させてその強化粒子表面に未加硫ゴ
ム粒子を固定してカプセル状の複合化粒子を生成し、こ
の複合化粒子からなるゴム原料を型内で加硫して所定形
状の粒子分散ゴムを製造するようにしたものである。
［作用］ 静電付着により強化粒子表面に未加硫ゴム粒子を被覆
すると、帯電した未加硫ゴム粒子によって被覆された強
化粒子は、強化粒子相互間で反発するようになり、各個
独立した複合化粒子を形成する。この状態で複合化粒子
を所定回転で転動させるとその転動によって発生する摩
擦熱及び衝撃熱により未加硫ゴム粒子が強化粒子の表面
に固定され、完全なカプセル状の複合化粒子が形成され
る。次にこの複合化粒子をゴム原料として型内に充填
し、加硫を行う。つまり本発明では上記強化粒子の均一
な分散をこの時点において既に終了しているためこの後
に硫黄加硫して得られるゴム材料に対して上記強化粒子
が均一に分散していることになり、ゴム性質、機械的性
質、物理的性質が安定な硬質の粒子分散ゴムが製造され
る。
すると、帯電した未加硫ゴム粒子によって被覆された強
化粒子は、強化粒子相互間で反発するようになり、各個
独立した複合化粒子を形成する。この状態で複合化粒子
を所定回転で転動させるとその転動によって発生する摩
擦熱及び衝撃熱により未加硫ゴム粒子が強化粒子の表面
に固定され、完全なカプセル状の複合化粒子が形成され
る。次にこの複合化粒子をゴム原料として型内に充填
し、加硫を行う。つまり本発明では上記強化粒子の均一
な分散をこの時点において既に終了しているためこの後
に硫黄加硫して得られるゴム材料に対して上記強化粒子
が均一に分散していることになり、ゴム性質、機械的性
質、物理的性質が安定な硬質の粒子分散ゴムが製造され
る。
［実施例］ 以下に本発明の好適一実施例を添付図面に基づいて説
明する。
明する。
強化粒子の原材料としては樹脂材料、アルミニウム、
鉛、銅、鉄、セラミックス等があり、未加硫ゴム粒子の
原材料としては天然ゴム（NR）、の他、スチレンゴム
（SBR）、ブタジエンゴム（BR）、クロロプレンゴム（C
R）、ブチルゴム（IIR）、ニトリルゴム（NBR）、エチ
レン・プロピレンゴム（EPM,EPDM）、フッ素ゴム（FP
M）等が挙げられるが、まずこれらの材料を目的・用途
に応じて選定する。
鉛、銅、鉄、セラミックス等があり、未加硫ゴム粒子の
原材料としては天然ゴム（NR）、の他、スチレンゴム
（SBR）、ブタジエンゴム（BR）、クロロプレンゴム（C
R）、ブチルゴム（IIR）、ニトリルゴム（NBR）、エチ
レン・プロピレンゴム（EPM,EPDM）、フッ素ゴム（FP
M）等が挙げられるが、まずこれらの材料を目的・用途
に応じて選定する。
次に選定した強化粒子の原材料を微粒子粉砕機で粒径
が20〜500μｍの強化粒子１を形成する。そして未加硫
ゴム粒子の原材料は、これを冷凍した後、これを微粒子
粉砕機にて粉砕し強化粒子１の約1/10の粒径の未加硫ゴ
ム粒子２を生成する。つまり未加硫ゴム粒子２の原材料
は、軟質であり微粒子粉砕が困難であるために、これを
粉砕可能とするために冷凍する。
が20〜500μｍの強化粒子１を形成する。そして未加硫
ゴム粒子の原材料は、これを冷凍した後、これを微粒子
粉砕機にて粉砕し強化粒子１の約1/10の粒径の未加硫ゴ
ム粒子２を生成する。つまり未加硫ゴム粒子２の原材料
は、軟質であり微粒子粉砕が困難であるために、これを
粉砕可能とするために冷凍する。
この後、未加硫ゴム粒子２に、強化粒子１を重量比で
約30％混合し、各強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２
を静電付着させ、第１図に示すように強化粒子１を核と
するカプセル状の複合化粒子３を形成する。この時、静
電付着により強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２を被
覆すると、帯電した未加硫ゴム粒子２によって被覆され
た強化粒子１は、強化粒子1,1の相互間で反発するよう
になり、各個独立した複合化粒子３を形成する。そし
て、この後、攪拌機を用いて強化粒子１とこれに静電付
着された未加硫ゴム粒子２との固定を行う。攪拌機とし
ては、ハウジング内に回転翼を有し、ハウジング内面に
沿って複合化粒子３を遠心転動させるように構成された
ものを用いる。すなわち攪拌機によって複合化粒子３を
遠心転動させることによって強化粒子１と未加硫ゴム粒
子２の付着面に適度な摩擦熱及び衝撃熱を発生させ、こ
の熱によって強化粒子１と未加硫ゴム粒子２および強化
粒子１を被覆して隣接しあう強化粒子１を相互に固定し
複合化粒子３の生成を完了する。なお回転翼の回転数
は、各強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２を固定でき
る回転数であればよく、テストでは1000〜7000rpmの範
囲で行ったが好適であった。
約30％混合し、各強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２
を静電付着させ、第１図に示すように強化粒子１を核と
するカプセル状の複合化粒子３を形成する。この時、静
電付着により強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２を被
覆すると、帯電した未加硫ゴム粒子２によって被覆され
た強化粒子１は、強化粒子1,1の相互間で反発するよう
になり、各個独立した複合化粒子３を形成する。そし
て、この後、攪拌機を用いて強化粒子１とこれに静電付
着された未加硫ゴム粒子２との固定を行う。攪拌機とし
ては、ハウジング内に回転翼を有し、ハウジング内面に
沿って複合化粒子３を遠心転動させるように構成された
ものを用いる。すなわち攪拌機によって複合化粒子３を
遠心転動させることによって強化粒子１と未加硫ゴム粒
子２の付着面に適度な摩擦熱及び衝撃熱を発生させ、こ
の熱によって強化粒子１と未加硫ゴム粒子２および強化
粒子１を被覆して隣接しあう強化粒子１を相互に固定し
複合化粒子３の生成を完了する。なお回転翼の回転数
は、各強化粒子１の表面に未加硫ゴム粒子２を固定でき
る回転数であればよく、テストでは1000〜7000rpmの範
囲で行ったが好適であった。
次に、所定形状に形成された型内に上記複合化粒子３
からなる原料を充填して硫黄加硫を行う。ここで型に対
する強化粒子１の均一な分散は、各強化粒子１の表面に
未加硫ゴム粒子２を固定して、これを原料として型内に
充填することによって終了し、型に充填した複合化粒子
３を改めて攪拌し強化粒子１の分散を計る必要はない。
従って第２図に及び第３図に示すように強化粒子１を均
一に分散させた粒子分散ゴム４が製造できる。すなわち
硫黄量を増加させなくともゴム性質、機械的性質、物理
的性質が安定な硬質の粒子分散ゴム４が製造される。
からなる原料を充填して硫黄加硫を行う。ここで型に対
する強化粒子１の均一な分散は、各強化粒子１の表面に
未加硫ゴム粒子２を固定して、これを原料として型内に
充填することによって終了し、型に充填した複合化粒子
３を改めて攪拌し強化粒子１の分散を計る必要はない。
従って第２図に及び第３図に示すように強化粒子１を均
一に分散させた粒子分散ゴム４が製造できる。すなわち
硫黄量を増加させなくともゴム性質、機械的性質、物理
的性質が安定な硬質の粒子分散ゴム４が製造される。
ところで使用目的・用途に応じた耐強度および剛性率
の粒子分散ゴム４を製造するためには、特定の未加硫ゴ
ム粒子２に対して強化粒子１の材料の変更のみによって
簡単に行うことが可能である。強化粒子１としては上述
のように樹脂、アルミ、鉛、銅、鉄、等の金属、セラミ
ックス等の種々の形態の材料があるが、特定の粒子に対
して補強部材を樹脂、金属、セラミックスの３種に大別
して応力と歪みとの関係を知る性能試験を行ったところ
第４図に示す結果を得た。
の粒子分散ゴム４を製造するためには、特定の未加硫ゴ
ム粒子２に対して強化粒子１の材料の変更のみによって
簡単に行うことが可能である。強化粒子１としては上述
のように樹脂、アルミ、鉛、銅、鉄、等の金属、セラミ
ックス等の種々の形態の材料があるが、特定の粒子に対
して補強部材を樹脂、金属、セラミックスの３種に大別
して応力と歪みとの関係を知る性能試験を行ったところ
第４図に示す結果を得た。
図示されるように応力−歪みは、樹脂＜金属＜セラミ
ックスの順になり、特定の応力値までは歪み量が安定し
て増加することを確認でき、補強部材の材質を変更し硬
度を変化させることによって粒子分散ゴム４の耐強度お
よび剛性率を自在に調整できることを確認できた。
ックスの順になり、特定の応力値までは歪み量が安定し
て増加することを確認でき、補強部材の材質を変更し硬
度を変化させることによって粒子分散ゴム４の耐強度お
よび剛性率を自在に調整できることを確認できた。
なお、上述の結果から明らかなように強化粒子１の材
料のみが異なる複合化粒子３を種々形成しこれらを適当
な配合比で配合して加硫することにより、第４図におい
て応力−歪み線の中間の応力−歪み線の粒子分散ゴム４
を製造することも当然可能である。
料のみが異なる複合化粒子３を種々形成しこれらを適当
な配合比で配合して加硫することにより、第４図におい
て応力−歪み線の中間の応力−歪み線の粒子分散ゴム４
を製造することも当然可能である。
［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、本発明によれ
ばゴム原料に対して均等に強化粒子を分散させることが
可能になり、ゴム性質、機械的性質、物理的性質が安定
な硬質の粒子分散ゴムを製造できるという優れた効果を
発揮する。
ばゴム原料に対して均等に強化粒子を分散させることが
可能になり、ゴム性質、機械的性質、物理的性質が安定
な硬質の粒子分散ゴムを製造できるという優れた効果を
発揮する。
第１図はこの発明に係る複合化粒子の概略断面図、第２
図は複合化粒子の結合状態を示す概略図、第３図は粒子
分散ゴムの一形態を示す概略断面図、第４図は強化粒子
を変更した場合における応力−歪みの関係を示す図であ
る。 図中１は強化粒子、２は未加硫粒子、３は複合化粒子、
４は粒子分散ゴムである。
図は複合化粒子の結合状態を示す概略図、第３図は粒子
分散ゴムの一形態を示す概略断面図、第４図は強化粒子
を変更した場合における応力−歪みの関係を示す図であ
る。 図中１は強化粒子、２は未加硫粒子、３は複合化粒子、
４は粒子分散ゴムである。
Claims (1)
- 【請求項１】静電付着により強化粒子表面に未加硫ゴム
粒子を被覆した後これを所定速度で転動させてその強化
粒子表面に未加硫ゴム粒子を固定してカプセル状の複合
化粒子を生成し、該複合化粒子からなるゴム原料を型内
で加硫して所定形状の粒子分散ゴムを製造するようにし
たことを特徴とする粒子分散ゴムの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6427890A JP2876691B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 粒子分散ゴムの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6427890A JP2876691B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 粒子分散ゴムの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265631A JPH03265631A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2876691B2 true JP2876691B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=13253597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6427890A Expired - Lifetime JP2876691B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 粒子分散ゴムの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876691B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP6427890A patent/JP2876691B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03265631A (ja) | 1991-11-26 |
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