JP3025902B2 - 有機繊維充填剤をエラストマー中に混合するための方法 - Google Patents

有機繊維充填剤をエラストマー中に混合するための方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は繊維状の充填剤をエラストマー状ポリマー類
に混合するための方法に関する。
繊維状の充填剤は、ポリマーから製造される製品に追
加的強度を与え、動力伝達ベルトのような製品に対して
良好な表面接触特性を与え、そして低価格の充填剤とし
て作用させることによってコンパウンドのコスト低減を
行う目的のため、プラスチックおよびエラストマー中に
混合されて来ている。繊維状の充填剤は、ポリマーを加
熱しそれを軟化させ混練り機上または内部混合機中でポ
リマーと充填剤を完全に混合することによってプラスチ
ックおよびエラストマー類に添加されている。この工程
は、繊維を特定のエラストマー中に混合する場合の本質
的障害を有している。エラストマー中に繊維を混合する
ことの必要性は、エラストマーから製造される商品、例
えば動力伝達ベルトなどの多くの使用に関して急がれて
いる。製造者によって商業的規模で現在用いられている
工程は固体状の未硬化エラストマーと繊維状充填剤との
バンバリーミキサー中もしくはゴム混練り機上での混合
である。混合は約5〜10分間継続する。その時間後、実
質的な時間、混合を中止する必要がある、何故ならば、
該エラストマーが過熱され、混合を継続するとエラスト
マーを劣化させ、結果としてエラストマーの重要な特性
を実質的に低下させそして/またはストックに焼けを生
じさせるからである。エラストマーおよび繊維の混合物
が過熱した場合、混合を継続する前にそれを冷却しなけ
ればならない。熱が蓄積するため、エラストマー中に充
填剤を混合するための混練りおよび冷却からなるこの工
程は、6回に渡る繰り返しを必要とする。更に、ゴムを
連続的に生産する場合、適切な混合物が得られる前に異
常な焼けを有する製品を生じ、特に冷却能力が制限され
ている商業的規模の混合機によるアラミド繊維を用いた
時に生じ得る。従来技術の方法による繊維状充填剤のエ
ラストマーへの混合は、エネルギー集中型であり、そし
て製造者が繊維を混合するとき長時間を必要とするため
高価である。本発明は、安価であり容易に実行され、所
定のコンパウンドの品質を達成するために必要な分散的
な仕事を減少させるところの、有機繊維状充填剤をエラ
ストマーに混合するための方法を提供するものである。
発明の要約 本発明は、 (a)エラストマーラテックス、および長さが約25mm未
満の有機繊維状充填剤をエラストマー100部当たり約1
〜100重量部含有する水スラリーをスクリュー押し出し
機に送り込み、(このスラリーおよびラテックスは、予
め混合されているかまたは別々の流れとして、押し出し
機に送り込まれそしてその後押し出し中で混合される) (b)このスクリュー押し出し機中のエラストマーラテ
ックスを凝固させて、有機繊維状充填剤を含有する凝固
したエラストマーを生成させ、 (c)この有機繊維状充填剤含有凝固エラストマーを脱
水領域に送り込み、 (d)この凝固した繊維充填エラストマーを、押し出し
機の流量制限部の上流に備えられたベントから該凝固エ
ラストマー中に存在する水が押し出されるのに充分な、
背圧を与える流量制限部を通して送り込み、そして (e)有機繊維充填エラストマーを吐出させ回収するこ
と からなる、エラストマー中に繊維状の充填剤を混合する
ための方法を意図したものである。
図の簡単な記述 図1は、本発明に従う方法で用いられる脱水押し出し
機の図式的な部分的側断面図である。
図2は、脱水押し出しスクリューの簡単な上断面図で
あり、それらのフライトの配列を示している。
図3は、大気圧以下の領域および製品除去領域を追加
的に有する図1および図2中に示される脱水押し出し機
の修正された具体例である。
本発明の詳細な記述 本発明の方法で用いられるエラストマー類はラテック
スの形状でなくてはならない。一般に、該ラテックスは
約25〜75%、通常約35〜60%の固体含有量を有する。通
常の乳化剤は水、例えばクロロプレンモノマー、および
他の材料と混合しエマルジョンを生成させ、そして重合
に続いてラテックスを生じさせる。該ラテックス粒子は
乳化剤、例えばロジン石鹸類、によって保護されたエラ
ストマーの凝集体からなっており、これらは粒子状の表
面に吸収される。本発明の方法において用いられ得る代
表的なエラストマーラテックス類には、ポリクロロプレ
ン、スチレン−ブタジエン、ポリブタジエン、ニトリル
ゴムおよびポリイソプレンが含まれる。ポリクロロプレ
ンが特に好適である。
クロロプレンポリマーは、硫酸で改質したか、アルキ
ルメルカプタンで改質したか、或はジアルキルもしくは
ジアルコキシサントゲンジスルフィドで改質したポリク
ロロプレンホモポリマー、或はクロロプレンと2,3−ジ
クロロブタジエン−1,3または3〜10個の炭素原子を有
するモノエチレン系不飽和モノマーまたはそれらの混合
物とのコポリマーである。エチレン系不飽和モノマーは
更に、0〜200℃の沸点を有するビニルモノマーとして
記述されてもよい。好適なビニルモノマー類は、アクリ
ロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリル酸低級ア
ルキル、メタアクリル酸エステル、アクリルアミド、メ
タアクリルアミド、マレイン酸エステルおよびフマル酸
エステル、アクリル酸、メタアクリル酸、フマル酸、お
よびマレイン酸である。ビニルモノマー類は一般に、よ
り高い反応性を示す2,3−ジクロロ−1,3−ブタジエンに
対比して2−クロロ−1,3−ブタジエンよりも反応性が
低い。
ポリクロロプレンの製造に用いられるアルキルメルカ
プタン改質剤は一般に約4〜20個の炭素原子からなる鎖
長を有する。アルキル基は直鎖もしくは分枝鎖状であっ
てもよく、そしてそれらは一級、二級、または三級であ
ってもよい。ジアルキルキサントゲンジスルフィド改質
剤は、構造 [式中、RおよびR′は1〜8個の炭素原子を有するア
ルキル基である] で表すことができる。適切なアルキル基の例は、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、および種々の異
性ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、およびオクチ
ル基である。好適なジアルキルキサントゲンジスルフィ
ドは、各々のアルキル基が1〜4個の炭素原子を有する
ものであり、特にジイソプロピルキサントゲンジスルフ
ィドである。ジアルコキシキサンゲンジスルフィド改質
剤は、式 [式中、RおよびR′は1〜8個の炭素原子を有するア
ルキル基でありそしてmは2〜6である]の組成物であ
る。適切なアルキル基の例は、メチル、エチル、ブチ
ル、およびヘキシルであり、エチルが好適である。この
改質剤はまた元素からなる硫黄であってもよい。一般
に、ポリマーの改質剤含有量は、製品のゲル含有量を望
ましい範囲に保持する目的で0.05〜0.15重量%である。
クロロプレンポリマーは、10℃〜50℃の乳化重合によっ
て製造される。一般に、この重合は、40%もしくはより
高いクロロプレンモノマー変換率で停止させる。
スチレン/ブタジエンエラストマーラテックス類は本
技術においてよく知られておりそして本発明の方法にお
いても用いられ得る。これらのエラストマーラテックス
類は、一般に、60〜75重量部のブタジエン、25〜40重量
部のスチレン、1〜5重量部の乳化剤、0.1〜1.0重量部
の重合触媒、0.1〜1.0重量部の改質剤および100〜300重
量部の水からなるエマルジョンを40℃〜60℃で重合させ
ることによって製造される。
ここでの使用に適切なポリブタジエンエラストマー類
は種々の方法によって製造される。上記適切な方法の一
つは、パーオキサイドの分解、過硫酸塩または同様なフ
リーラジカル生成反応によって生成する活性なフリーラ
ジカルR・によって開始されるエマルジョン中のフリー
ラジカル重合である。
ここでの使用に適切なポリ−1,4−イソプレンエラス
トマー類には天然ゴム(Hevea および Balataの両
方)および合成ポリイソプレンが含まれる。合成ポリイ
ソプレン類は、フリーラジカル開始剤を用いて水系中の
乳化重合で製造できる。適切なフリーラジカル開始剤類
は、過硫酸カリウム、或はキュメンヒドロパーオキサイ
ド−ピロ燐酸鉄を用いたレドックス系である。分子量
は、ドデシルメルカプタンのようなメルカプタンを添加
することによって調節される。
エラストマー中に混合される有機繊維状充填剤は、
綿、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリアラミド、およ
びポリエステル類のような天然もしくは合成繊維であり
得る。好適な繊維類は、綿およびポリアラミド、ポリ
(パラフェニレンテレフタルアミド)、例えばKevlar
アラミドパルプである。押し出し機に送り込まれる本方
法中で用いられる未コンパウンド化繊維状充填剤の長さ
は、約25mm未満である。通常、長さが約0.02〜6mm、好
適には0.3〜3mmの繊維状充填剤が本発明の方法で用いら
れる。より短いものも満足されるが、一般に、何ら利点
もなしで、大きさを更に小さくするためのコストを考慮
すると、長さは約0.3mm以上である。からみが生じるた
め、約25mm以上の長さを有する繊維を加工するのは困難
である。有機繊維状充填剤の直径は通常その長さよりも
短い。一般に、直径は広く変化させ得るが通常8〜50ミ
クロンである。綿の繊維は代表的には約12〜18ミクロン
であり、Kevlar アラミドパルプの場合は約12〜17ミク
ロンである。一般に、直径に対する長さの比は以下のよ
うに表され:L:D10、より長い長さの充填剤は、製造さ
れた製品に改良された補強を与える。
本質的にすべてがポリマー中に混合されるエラストマ
ーラテックスに加えられる有機繊維充填剤の量は、エラ
ストマー類から製造される特別な使用に応じて変化す
る。一般に、エラストマー100部当たり約1〜100部の量
の充填剤が加えられ、そして通常特に、動的用途、例え
ば動力伝達ベルトおよびタイヤ、において、更に希釈す
ることなしに使用される製品のためのエラストマー100
部当たり約5〜30部の充填剤の量で、該有機繊維状充填
剤がエラストマーラテックスに送り込まれる。このエラ
ストマーラテックスは繊維状充填剤の水スラリーと予め
ブレンドすることができる。繊維の水スラリーは、プロ
ペラまたはタービン装置のような通常の低せん断混合機
もしくは高せん断混合機を用いて製造され得る。増粘剤
は、結果として生じる沈澱を阻止しそして最終的ラテッ
クス/スラリー凝固を助けるため、与えられた混合装置
に関して分散せん断応力を増大させるために、該スラリ
ー中に加えることができる。
他の相溶性のある添加剤、例えば加工油、カーボンブ
ラックおよび顔料は、凝固させるエラストマー中に混合
するスラリーまたはラテックスに加えてもよい。早すぎ
る部分的凝固を阻止するため、ラテックスを水平スラリ
ーとブレンドする場合、通常の低せん断混合技術を用い
るのが好ましい。ポリクロロプレンラテックスまたはス
チレン/ブタジエンラテックスのようなエラストマーラ
テックスの一つ以上を、有機繊維状充填剤の水スラリー
と予めブレンドすることができ、そして得られるブレン
ド物を凝固脱水押し出し機に送り込む。二者択一的に、
エラストマーラテックスおよび繊維状充填剤の水スラリ
ーは押し出し機中に別々の流れとして加えることができ
る。示したように、種々の組み合わせが本発明に含まれ
る。
エラストマーラテックス類を押し出し機中で凝固させ
る。本発明の方法で用いられる適切な凝固剤には、塩化
カルシウム、硫酸アルミニウム、塩化ナトリウム、硫酸
ナトリウムまたは酢酸ナトリウムなどの塩の水溶液が含
まれる。塩化ポリオキシプロピレンメチルジエチルアン
モニウム(EMCOL CC−9)のようなカチオン系石鹸類
およびポリアミン水溶液も、ラテックスを安定化させる
ために使用されるアニオン系界面活性剤を中和するため
に、単独もしくは塩類と一緒に用いられる。二者択一的
に、エラストマーの機械的凝固は、二番めに高い圧力部
をエラストマーラテックス/水系スラリーインジェクシ
ョン点と廃液除去点の間に導入することによって行われ
得る(ラテックスはこの領域中の高せん断によって凝固
させられる)。バレルが充填されていスクリューの円筒
形ブッシングが、すべての通過するエラストマーに高せ
ん断を受けさせるこの目的のため用いられてもよい。化
学的凝固が好適である。
pHが10またはそれ以上の、樹脂またはロジン石鹸で安
定化されたモノマーエマルジョンから典型的に製造され
るポリクロロプレンには、樹脂またはロジン石鹸を中和
するためpHを下げそして凝固を開始させるか促進させる
ため鉱酸およびカルボン酸を用いてもよい。好適な酸は
酢酸であり、これは別々の流れまたは凝固剤との混合物
として加えられてもよい。
凝固剤(および適切なものとして酸)が、ラテックス
/スラリーブレンド物が押し出し機に加えられる地点の
上流または下流に加えられる。しかしながら、スラリー
とラテックスが別々の流れとして加えられる場合は、本
方法における繊維を導入する前にエラストマーが早く凝
固するのを阻止しそして廃液への繊維の結果としておこ
る損失を阻止するため、スラリーが加えられる地点の下
流に凝固剤(および酸)を加えるのが好ましい。二者択
一的に、該凝固剤は、ラテックス注入点の上流かまたは
下流に、押し出し機中に別々に注入するため、繊維スラ
リー中に直接混合されてもよい。
水分散性増粘剤がこの方法で用いられ得る。それらは
ラテックス、即ち凝固剤と一緒に別々の流れまたは繊維
スラリー中に混合した形で加えてもよい。繊維スラリー
中への混合が好ましい、何故ならば、増粘剤はまた、繊
維の沈澱または水の抜け排出を阻止し、そして混合ステ
ップの効果を増加させることによって繊維の分散を改良
するからである。増粘剤は、凝固の効果を増加させそし
て流出液中の分散したポリマーの量を減少させる。好適
な増粘剤は、Alcogum6625ポリアクリル酸ナトリウムお
よびAlcogumSL−76アクリル系エマルジョンターポリマ
ー(Alco Chemical Companyから入手可能)であり、
そして典型的な5%の綿繊維および1%のKevlar パル
プスラリーを安定化させるため、例えば、綿繊維100部
当たり1〜10部、或は、例えば、Kevlar パルプ100部
当たり7〜50部の濃度で用いられる。他の適切な増粘剤
は、例えば、本技術を習得した人に公知のヒドロキシエ
チルセルロース、種々の澱粉、ゴム類およびペプチド類
である。好適な凝固剤は塩化カルシウムの水溶液であ
る。上記溶液の濃度は低いほうで2%または高いほうで
50%であり得る。詳細な凝固剤の濃度は、本質的にラテ
ックスのそれと同様の流速に大きく依存している。
凝固したエラストマーラテックス/スラリー混合物
は、圧力シールの形態の流量制限部と連結している脱水
領域に送り込まれる。凝固したエラストマーに与えられ
る特別な圧力は、流速、制限部の設計、スクリューの速
度およびコンパウンドの粘度に依存している。実質的な
量の水は、流量制限部の上流にあるベントを通して、脱
水領域中で水が除去されるように背圧を生じさせる流量
制限部を通って通過するにつれて、凝固したエラストマ
ーから分離される。
繊維充填エラストマーは押し出し機から吐出され、そ
して続いて過剰の液体を除去するために乾燥される。二
者択一的に、該押し出し機は、減圧によって凝固エラス
トマーから残存する水を除去するため流量制限部の下流
にある大気圧以下の領域5を有している。流量制限部を
出る凝固したエラストマーは、吐出する前に本質的にエ
ラストマーを乾燥させるため、エラストマーから水を除
去するための大気圧以下の圧力領域に送り込まれる。
図1を参照して、12は、例えばクロロプレンポリマー
ラテックスおよび有機繊維充填剤の水スラリーが入って
いるフィードタンクであり;13は凝固剤、例えば水系の
塩化カルシウムが入っているフィードタンクであり;16
は、図2に示されているように、スクリュー8を有する
二軸押し出し機の外装である。この押し出し機は下記の
三つの領域に分割される;1、ポリマー凝固領域、2、液
体分離領域;および3、圧力シール領域である。図1で
見られるように、スクリューチャネル9は、流量制限部
として機能している圧力シール4に対して、ポンプ作用
を与えるため領域2の下流の端に向かってより浅くする
ことができる。スクリューの動きと反対の方向に低粘度
の流体(水)を動かすのに充分なほど圧力が高くなる。
廃液がベント10を通して除去される。廃液と一緒にポ
リマーが損失するのを防止するため、そのポイントに機
械的脱水装置を取り付けることができる。これは、例え
ばポリマーを押し出し機に戻す二軸機構でありうる。領
域2の上流の端に所望の圧力を保持させるため、廃液排
出ライン中に自動バルブを備えても良い。圧力シール4
は、高背圧を与えるための、押し出し技術を習得した人
に公知の、数種の装置の一つであってもよい。図に示さ
れているのはこの目的のためにしばしば用いられる逆ピ
ッチスクリューフライト部である。この押し出し機には
また、加圧シールによって生じる圧力を逃しそして押し
出し物の湿度および/または温度を調節するための円筒
形バルブ18を備えることもできる。圧力シール上流に、
ポリマーを除去するための追加的長さの運搬スクリュー
11が押し出し機に取り付けられる。
領域1において、スクリューのフライトがかみ合い、
一方領域2においてはかみ合っていないが接している。
異方向または同方向かみ合い型スクリューが好適であ
る、何故ならば、それらは良好な排気特性と耐汚損性を
有しているからである。非かみ合い型スクリューまたは
単軸スクリュー押し出し機もまた適切であるが、エラス
トマーラテックスを押し出し機中に押し込む高圧計量ポ
ンプの使用が必要であろう。エラストマーラテックス/
繊維状充填剤をコンパウンド化した材料は、開口ダイス
5を通して、図1に示した押し出し機アセンブリーから
直接吐出させるか排出させ、そして通常の手段、例えば
オーブン中で空気乾燥し得る。二者択一的に、図3に示
されるように、圧力シール4のすぐ下流に、真空開口部
7につながっている真空ポンプの手段によって、凝固し
たエラストマーから残存する液体を除去するための大気
圧以下の圧力領域6を押し出し機に備え付けることがで
きる。典型的に1%未満の湿度を有する乾燥エラストマ
ー/繊維混合物を、続いて製品除去領域14を通過させ、
そしてダイス15を通して押し出し、最終的使用形態の製
品に切断する。二軸スクリューの一つを短くすることが
できそして最終領域のために筒状の穴のバレル部を用い
ることができる。製品除去領域14は、しばしば、圧力蓄
積能力において二軸スクリュー設計よりも優れている上
記単軸スクリュー型である。図は、本技術を習得する人
にとって明らかな種々の詳細については示していないほ
どに簡潔化してある。例えば、外装にはいかなる熱伝達
手段も示されていない。明らかに、ジャケットを通して
種々の流体を循環させる手段による加熱または冷却、並
びに電気ヒーターまたは加熱または冷却コイルの使用も
可能である。
本発明の方法の一つの具体例の操作において、クロロ
プレンポリマーラテックスおよび繊維状充填剤水スラリ
ーは、タンク12中で低せん断条件下混合され、そしてこ
の混合物は、順送り空洞ポンプおよびホースポンプ計量
装置の手段によってかみ合い型スクリュー部中に注入さ
れる。凝固剤、例えばタンク13からの塩化カルシウム
は、容積式計量ポンプの手段によってラテックス注入点
の若干上流または下流に注入され得る。凝固したエラス
トマー/繊維状充填剤(凝固ゴム)および水からなる得
られる混合物は、前に進んで、例えば示したようなスク
リューの逆ピッチセグメントの部位、或はスクリューと
外装の間の間げきが減少して制限を与え、従ってシール
部に高圧を生じさせている部位でありうる圧力シール4
に向かって運ばれる。特別なピーク時の圧力は、流速、
制限部の設計、スクリューの速さおよびコンパウンドの
粘度に依存している。凝固工程中エラストマーから分離
される水または他の液体は圧力シール領域から押し戻さ
れ、そして領域2中のベント10を通して除去される。圧
力シールを通過する凝固ゴムは、綿のような吸収性繊維
とともに約2〜35重量%の水を含んでいる。この凝固ゴ
ムは、押し出し機の開口穴から吐出または排出され、そ
して1%未満の水分を有する製品を得るためコンベア乾
燥機のような通常の装置中で空気乾燥される。二者択一
的に、図3に示されるように圧力シールを通過する凝固
ゴムが保持する残留水は、約200mmHgの典型的絶対圧力
を保持し約100℃以上の乾燥製品温度を与えるように作
用する大気圧以下の圧力領域6において実質的に除去さ
れる。
本発明は、特に示されていない限り、すべての部、比
率およびパーセントが重量によるとこの下記の好適な具
体例によって以下に説明を行う。
実施例 実施例 1 100部のクロロプレン、3.65部のトール油ロジン酸、
0.34部の硫黄、0.35部の樹脂酸ナトリウムロジン石鹸、
および0.00003部の銅イオンからなるアルカリ性エマル
ジョン中でプロロプレンを重合させた。窒素で覆い、撹
拌しながらグラスライニングした容器中、45℃で、5.00
%の過硫酸カリウムおよび0.12%の2−アントラキノン
硫酸のナトリウム塩を増分として加えることによって重
合を行った。
約71%のクロロプレンがポリマーに変換した後、ラウ
リル硫酸ナトリウムおよびホルムアルデヒドとナフタレ
ンスルホン酸の縮合物のナトリウム塩で安定化させた0.
05部の4,4−チオビス(3−メチル−6−第三ブチルフ
ェノール)および1.18部の二硫化テトラエチルチウラム
のトルエン溶液の水エマルジョンを加えることによって
重合を停止させた。重合したエマルジョンを、2.00部の
ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウムで処理し、25℃
に冷却し、そしてポリマーをコロイド化させるため熟成
させた。4時間後、減圧下での水蒸気蒸留によって未重
合のクロロプレンを除去した。40%の不揮発性固体を有
しpHが12の得られたラテックスを合計で22時間熟成させ
た。
2.6Kgの水、5gのAlcogum 6625(ポリアクリル酸ナト
リウム)および6gのAlcogum SL−76(アクリル系エマ
ルジョンターポリマー)(この両方ともAlco Chemical
l Companyから入手可能な水分散可能増粘剤)および13
3gの名目上の長さ0.3mmの切り刻んだくず綿の繊維から
なるスラリーのバッチを、鏡眼をつけたステーターとロ
ーターの備わった高速混合機を用いて製造した。このス
ラリーを3230gのポリクロロプレンラテックスと一緒に
して手で撹拌した。図1および図2に示されるような、
センターラインとセンターラインの距離が20mmである異
方向回転二軸スクリューの備わった脱水押し出し機に、
結果として得られた混合物をチューブポンプで送り込ん
だ。長さが274mmで外径が24mmのかみ合う二重フライト
のスクリューに続いて、各々のスクリューの端から30mm
の所に末端を有する30mmの長さの対立する制限的浅いフ
ライトの区域を含む長さが356mmで外径が20mmの非かみ
合い型スクリューが備わっている。ラテックス/スラリ
ー混合物は、かみ合い型スクリュー区域の長さ104mm下
がった地点の、押し出しスクリューの間げきに入た。4
%の氷酢酸および0.67%のEmcol CC−9塩化ポリオキ
シプロピレンメチルジエチルアンモニウム(Witco Che
mical Companyから入手可)からなる凝固剤水溶液を、
ピストンポンプを用いてスラリーラッテクス混合物の23
mm下流に、80ml/分の速度で注入した。得られる凝固し
た繊維充填ポリクロロプレンを、圧力シールを通して送
り込み、未凝固ラテックスと未コンパウンド化(ゆるん
だ)繊維の両方を有するpHが6のミルク状の廃水を、か
み合い型スクリューの開始部から328mmの所に中心を有
する異方向に回転している外径20mmの二軸スクリューの
ベント口スタッファーから、584ml/分の速度で、制限す
ることによって生じる背圧によって、圧力シールの上流
で除去した。湿った繊維充填ポリクロロプレンのクラム
を、160g/分または乾燥144g/分の全速で円筒形吐出開口
部から押し出した。スクリューの速度は、ピーク時1.9k
Wの駆動力で502rpmであった。
100部のエラストマー当たり名目上10重量部の綿繊維
を含有するポリクロロプレンを空気乾燥し、そしてこれ
は動力伝達ベルトのような製品を製造するためのマスタ
ーバッチとしての使用に適している。
実施例 2 実施例1に記載されているポリクロロプレンラテック
スの製造方法と本質的に同じ方法でクロロプレンをエマ
ルジョン中で重合させ、そしてこのエマルジョンを水蒸
気蒸留した。39%の不揮発性固体を有しpHが12の得られ
たラテックスを合計で30時間熟成させた。
57kgの水、0.2kgのAlcogum 6625、0.1kgのAlcogum
SL−76、水中0.2kgの3.7%水酸化カリウムおよび3.0kg
の名目上の長さ0.3mmの切り刻んだくず綿の繊維からな
るスラリーのバッチを、鏡眼をつけたステーターとロー
ターの備わった高速混合機を用いて製造した。このスラ
リーを76.5kgのポリクロロプレンラテックスと一緒にし
て手で撹拌した。図1および図2に示されるような、セ
ンターラインとセンターラインの距離が51mmである異方
向回転二軸スクリューの備わった脱水押し出し機に、結
果として得られた混合物を順送り空洞ポンプで送り込ん
だ。
長さが610mmで外径が60mmのかみ合う二重フライトの
スクリューに続いて、各々のスクリューの端から162mm
の所に末端を有する44mmの長さの対立する制限的逆のフ
ライトの区域を含む長さが902mmで外径が51mmの非かみ
合い型スクリューが備わっている。
ラテックス/スラリー混合物は、かみ合い型スクリュ
ーの区域の長さ114mm下がった地点の、押し出しスクリ
ューの間げきに、713kg/時で導入した。4%の氷酢酸お
よび0.67%のEmcol CC−9塩化ポリオキシプロピレン
メチルジエチルアンモニウムからなる凝固剤水溶液を、
ピストンポンプを用いてスラリーラッテクス混合物の12
1mm下流に、115kg/時の速度で注入した。得られる凝固
した繊維充填ポリクロロプレンラテックスを、圧力シー
ルを通して送り込み、そして未コンパウンド化繊維およ
び痕跡量の未凝固ラテックスを有するpHが5の白濁した
廃水を、かみ合い型スクリューの開始部から762mmの所
に中心を有する異方向に回転している外径が58mmの二軸
スクリューのベント口スタッファーを通して、圧力シー
ルによって生じる背圧によって、圧力シールの上流で除
去した。圧力シールのすぐ上流で測定した圧力は、約50
〜420psi(0.3〜2.9MPa)で変化した。10%の水を含有
するポリクロロプレンを、開口バレル吐出部から、膨張
したクラムとして押し出した。スクリューの速度は、ピ
ーク時29kWの駆動力で500rpmであった。このクラムを連
続して、2分間の残留時間を有する振動コンベア中、14
2℃の空気で乾燥した。1%未満の湿度を有する乾燥ポ
リクロロプレンを、約237kg/時の速度で製造し、これは
ポリクロロプレン100重量部当たり名目上10重量部を繊
維状充填剤を含有していた。
繊維充填ポリクロロプレンのサンプルを10回ゴム混練
り機を通過させ、そしてこれは、動力伝達ベルトの製造
に用いるために許容される繊維の分散を示していた。
実施例 3 クロロプレン/硫黄水分散液を安定化するため、樹脂
酸ナトリウムロジンの代わりに、ホルムアルデヒドとナ
フタレンスルホン酸との縮合物のナトリウム塩を用いる
以外は実施例1に記載したのと同様な方法で、クロロプ
レンをエマルジョン中で重合した。約71%の変換率に重
合させた後、未重合クロロプレンを、水蒸気蒸留によっ
て除去した。42%の不揮発性固体を含有しpHが12の得ら
れるポリクロロプレンラテックスを、全部で27時間熟成
させた。
301kgの水および名目上0.3mmの長さを有し約5〜15%
の湿度を有する切り刻んだくず綿繊維15.9kgを、通常の
タンク撹拌機を用いて調製し、そして別の通常の撹拌機
を用いて、2番目のタンク中で、このスラリーをポリク
ロロプレンラテックスと混合した。得られる混合物を、
図3に記載したスクリュー押し出し機に送り込んだ。こ
の押し出し機は長さが610mmであり外径が60mmのかみ合
い型二重フライトスクリュー、外径が51mmの780mmの非
かみ合い型スクリュー、38mmの長さの対向制限的円筒形
の穴埋め部分、44mmの長さの対向制限的逆フライト部、
および追加的に外径が51mmの非かみ合い型スクリュー
(一つは648mmの長さであり、そしてもう一つは、長さ
が約305mmの筒状の穴を通して伸びている946mmの長さを
有している)を有している。38mmの長さの対向制限的円
筒形部に隣接している円筒形バルブを、この部分を横切
る圧力の低下を大きく減少させるため開けておいた。
このラテックス/スラリー混合物を、かみ合い型スク
リュー部分の長さ114mm下がった点の押し出し機スクリ
ューの間げきに、869kg/時の速度で導入した。23%の塩
化カルシウム水を有する凝固剤水溶液を、3%の酢酸水
溶液と一緒(82kg/時の速度)に、ピストンポンプを用
いてスラリー−ラテックス混合物の121mm下流に、121kg
/時の速度で、押し出し機中に注入した。得られる凝固
した繊維充填ポリクロロプレンを圧力シールを通して送
り込み、そして約0.3%の未コンパウンド化繊維(典型
的な前述のサンプル)を有するが未凝固ラテックスを含
有していないpHが5の廃水が、制限部によって生じる背
圧によって、かみ合い型スクリューの開始部から762mm
の所に中心がある外径が58mmの異方向に回転する二軸ス
クリューのベント口スタッファーを通して、圧力シール
の上流で除去される。発生しそして圧力シールのすぐ上
流で測定した圧力は、約1240〜1440psi(9.8〜0.9MPa)
であった。200mmHgの絶対圧力の減圧を、スクリューの
下方1575mmで開始する203mmの長さの排気筒に与える。
圧力シールを通して送り込まれる凝固したポリクロロプ
レンを、6分間混練りした後、流量損失を基準にして0.
6%の湿度を有する128℃のロープを製造するため、51mm
x13mmのスリットダイスを通して190kg/時の速度で押し
出した。スクリュー速度は、ピーク時35kW駆動力で350r
pmであった。この繊維充填ポリクロロプレンは、このコ
ンパウンドをトルエンに溶解し、濾過した後、充填剤を
乾燥することによって測定して、エラストマー100重量
部当たり8.3重量部の綿繊維充填剤を有していた。この
生成物は、動力伝達ベルトのような製品を製造するため
のマスターバッチとしての使用に適していた。
実施例 4 4−4′−チオビス(3−エチル−6−第3ブチルフ
ェノール)を安定化させるための樹脂酸ナトリウムロジ
ンの代わりにホルムアルデヒドとナフタレンスルホン酸
との縮合物のナトリウム塩を用い、そしてまた、重合を
停止させるために二硫化テトラエチルチウラムのエマル
ジョンを用いる以外は、実施例1に記載した方法と本質
的に同じ方法で、クロロプレンをエマルジョン中で重合
した後、このエマルジョンを水蒸気蒸留した。得られ
た、39%の不揮発性固体を有しpHが12のポリクロロプレ
ンラテックスを、全部で30時間熟成させた。
14.0kgの水、100gのAlcogum6625、15gのAlcogum SL
−76および221gのKevlar アラミドパルプからなるスラ
リーを、鏡眼の付いているステーターとローターの備わ
った1馬力の混合機を用いて調製した。このスラリーを
3230gのポリクロロプレンラテックスと一緒に手で混合
した。実施例1に記載されるように、このラテックス/
スラリー混合物、並びに4%の酢酸および5%の塩化カ
ルシウムを有する凝固剤水溶液を61ml/分で脱水押し出
し機に送り込んだ。得られた凝固繊維充填ポリクロロプ
レンを圧力シールを通して送り込み、そして本質的にポ
リクロロプレンおよび繊維を有していないpHが4の廃水
を、制限部により生じる背圧によって780ml/分の速度
で、圧力シールの上流のベントから押し出した。水およ
びしめったポリクロロプレンクラムを、164g/分または
乾燥70g/分の全体的速度で、開口バレル吐出部から押し
出した。スクリューの速度はピーク時1.4kwの駆動力で2
48rpmであった。
ポリクロロプレン100部当たり名目上15重量部の繊維
状充填剤を含有する繊維充填ポリクロロプレンを空気乾
燥した。10回通過させた混練りシートは典型的に、平方
センチメートル当たり1以下の未分散繊維のクラムを示
していた。このポリクロロプレンは、動力伝達ベルトを
製造するために用いることができる。
実施例 5 実施例3に記載したのと本質的に同様の操作によっ
て、クロロプレンをエマルジョン中で重合させた後、こ
のエマルジョンを水蒸気蒸留した。不揮発性の固体を43
%含有する得られたポリクロロプレンラテックスを全部
で28時間熟成させた。
399kgの水、3kgのAlcogum 6625、0.4kgのAlcogum S
L−76、および長さが約0.3mmのKevlar アラミドパルプ
(E.I.du Pont de Nemours and Companyから入手
可能)6.0kgからなるスラリーを、通常のタンク用撹拌
機を用いて調製した後、別の通常の撹拌機を用いてスラ
リーを91kgのポリクロロプレンラテックスと混合する2
番目のタンク中に、一連の3対の鏡眼の付いたステータ
ー/ローターを有する高せん断混合機を通して、ポンプ
で送り込んだ。得られた混合物を、実施例3に記載され
ている脱水スクリュー押し出し機に送り込んだ。このラ
テックス/スラリーの混合物を、スクリュー押し出し機
の長さ114mm下がった所に導入し、そして3%の酢酸お
よび5%の塩化カルシウムを有する水系凝固剤を、30kg
/時の速度で、スラリー−ラテックス混合物の121mm下流
に注入した。得られた凝固繊維充填ポリクロロプレンラ
テックスを圧力シールを通して送り込んだ。ポリマーお
よび未コンパウンド化繊維の入っていない廃水を、圧力
シールにより生じる背圧によって、圧力シールの上流に
あるベントから押し出させた。発生しそして圧力シール
のすぐ上流で測定した圧力は80psi(0.55MPa)であっ
た。スクリューから1587mm下がった所で開始する203mm
の長さの排気筒に減圧を与えた。実施例3に記載した装
置のスリットダイスを通して90kg/時の速度で該コンパ
ウンドを押し出し、0.2%の水分を有する140℃のロープ
を製造した。スクリューの速度は、ピーク時17kW駆動力
で250rpmであった。
10回通した混練りシートは、未分散の繊維のクラムは
与えずそして、実施例3に記載された試験によって、エ
ラストマー100部当たり20重量部のKevlar アラミドパ
ルプを有していた。
実施例 6 558kgの水、3kgのAlcogum 6625、0.4kgのAlcogum S
L−76、および5.7kgのKevlar アラミドパルプからなる
スラリーを、通常のタンク用撹拌機を用いて調製し、そ
して実施例3に記載した脱水スクリュー押し出し機中に
直接、957kg/時のホースポンプを用いて送り込んだ。こ
の水スラリーを、スクリューの下から押し出しスクリュ
ーの間げき中に、スクリューの開始部から114mmの点
に、押し出し機中に送り込んだ。ホモポリマーでありそ
して45%の固体を有する、ドデシルメルカプタンで改質
したポリクロロプレンラテックスを、スクリューの上部
から、押し出し機スクリューの開始部から114mmの地点
に、順送り空洞ポンプを用いて押し出し機中に送り込ん
だ。23%の塩化カルシウム水を有する凝固剤水溶液を、
スクリューの開始部から381mmの押し出し機中に、58kg/
時の速度で3%の酢酸水溶液を注入するのと一緒に、24
kg/時の速度で注入した。得られた凝固繊維充填ポリク
ロロプレンを圧力シールを通して送り込みそして残留エ
マルジョンで若干白濁した廃水は未コンパウンド化繊維
を含んでいなかった。この廃水は、制限部により生じる
背圧によってベントから押し出された。実施例3に記載
されているように、円筒状のバルブは充分に開いてい
た。減圧を排気筒に与え、そして繊維充填ポリクロロプ
レンをスリットダイスを通して92kg/時で押し出し、0.1
%の湿度を有する145℃のロープを製造した。このポリ
クロロプレンは、ポリマー100重量部当たり名目上15重
量部の繊維状充填剤を含有していた。スクリューの速度
は、ピーク時20kWの駆動力で250rpmであった。10回通し
た混練りシートは未分散の繊維のクラムを与えず、そし
てこの繊維充填ポリクロロプレンは、動力伝達ベルトの
製造における使用に適していた。
実施例 7 水、Alcogum 6625、Alcogum SL−76およびKevlar
アラミドパルプからなるスラリーを調製し、そして下記
の表に示した市販のスチレンブタジエン(SBR),ポリ
ブタジエンおよび天然ゴムラテックスと一緒に手で混合
した。このSBRラテックスは、ブタノールNS 120−121
PL240アニオン系SBRラテックスとしてBASFから入手可
能であり;ポリブタジエンホモポリマーラテックスはSy
npolから;そして天然ゴムラテックスはVultexから入手
可能である。Kevlar アラミドパルプは本質的に、実施
例5で使用したものと同じである。ラテックス/スラリ
ー混合物および凝固剤水溶液を、実施例1に記載した操
作に続いて、実施例1に記載した脱水スクリュー押し出
し機に送り込んだ。凝固した繊維充填エラストマーを圧
力シールを通して送り込み、そして本質的にポリマーと
繊維が入っていない廃水を、制限部により生じる背圧に
よって、制限部の上流にあるベントから押し出した。水
および湿った繊維充填ポリマーのクラムを、開口バレル
吐出口から押し出した。このポリマーを実施例1に記載
したように空気乾燥した。スクリューの速度、ピーク時
の駆動力および乾燥生産速度を表Iに示す。
繊維充填エラストマーはエラストマー100部当たり15
重量部の充填剤を含有していた。エラストマーを空気乾
燥した。10回通した混練りポリマーシートは、動力伝達
ベルトの製造における使用のために許容される繊維分散
を示していた。
本発明の特徴および態様は以下のとうりである。
1.(a)エラストマーラテックス、および長さが約25mm
未満の有機繊維状充填剤をエラストマー100部当たり約
1〜100重量部含有する水スラリーをスクリュー押し出
し機に送り込み、ただしこのスラリーおよびラテックス
は予め混合されているかまたは別々の流れとして押し出
し機に送り込まれそしてその後押し出し機中で混合され
る、 (b)このスクリュー押し出し機中のエラストマーラ
テックスを凝固させて、有機繊維状充填剤を含有する凝
固したエラストマーを生成させ、 (c)この有機繊維状充填剤含有凝固エラストマーを
脱水領域に送り込み、 (d)この凝固した繊維充填エラストマーを、押し出
し機の流量制限部の上流に備えられたベントから該凝固
エラストマー中に存在する水が押し出されるのに充分
な、背圧を与える流量制限部を通して送り込み、そして (e)有機繊維充填エラストマーを吐出させ回収する
こと からなる、エラストマー中に繊維状の充填剤を混合する
ための方法。
2.該エラストマーラテックスがポリクロロプレンラテッ
クスである第1項記載の方法。
3.該繊維状充填剤とポリクロロプレンラテックスの水ス
ラリーをスクリュー押し出し機に送り込まれる前に予め
混合する第2項記載の方法。
4.該繊維状充填剤がポリアミド繊維である第1項記載の
方法。
5.該ポリアミドがポリ(パラフェニレンテレフタルアミ
ド)である第4項記載の方法。
6.繊維状充填剤が綿繊維である第1項記載の方法。
7.該エラストマーラテックスがスチレンブタジエンゴム
ラテックスである第1項記載の方法。
8.該エラストマーラテックスがポリブタジエンラテック
スである第1項記載の方法。
9.該エラストマーラテックスがポリイソプレンラテック
スである第1項記載の方法。
10.該ポリクロロプレンラテックスが元素からなる硫黄
で改質したポリクロロプレンである第2項記載の方法。
11.流量制限部を出る凝固したエラストマーを、エラス
トマーを吐出する前にエラストマーを本質的に乾燥する
ため、エラストマーから水を除去するための大気圧以下
の圧力領域に送り込む第1項記載の方法。
12.該エラストマーラテックスがポリクロロプレンラテ
ックスである第11項記載の方法。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に従う方法で用いられる脱水押し出し機
の図式的な部分的側断面図である。 図2は、脱水押し出しスクリューの簡単な上断面図であ
り、それらのフライトの配列を示している。 図3は、大気圧以下の領域および製品除去領域を追加的
に有する図1および図2中に示される脱水押し出し機の
修正された具体例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 7/00 - 7/94

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)エラストマーラテックス、および長
    さが約25mm未満の有機繊維状充填剤をエラストマー100
    部当たり約1〜100重量部含有する水スラリーをスクリ
    ュー押し出し機に送り込み、ただしこのスラリーおよび
    ラテックスは予め混合されているかまたは別々の流れと
    して押し出し機に送り込まれそしてその後押し出し機中
    で混合される、 (b)このスクリュー押し出し機中のエラストマーラテ
    ックスを凝固させて、有機繊維状充填剤を含有する凝固
    したエラストマーを生成させ、 (c)この有機繊維状充填剤含有凝固エラストマーを脱
    水領域に送り込み、 (d)この凝固した繊維充填エラストマーを、押し出し
    機の流量制限部の上流に備えられたベントから該凝固エ
    ラストマー中に存在する水が押し出されるのに充分な、
    背圧を与える流量制限部を通して送り込み、そして (e)有機繊維充填エラストマーを吐出させ回収するこ
    と からなる、エラストマー中に繊維状の充填剤を混合する
    ための方法。
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