JP3084495B2 - ゴム混合方法 - Google Patents

ゴム混合方法

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JP3084495B2
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雄一郎 久田
島田  淳
眞 三澤
也寸志 菊地
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、19ノナメーター(n
m)以下の小粒子径のカーボンブラックとオイルとを配
合するゴムの混合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、よく知られているように、各種
のゴム製品の製造に使用されるゴム組成物には、ゴムの
硬さ、引張強さ、モジュラス、耐摩耗性等の機械的性質
を高めるため、補強剤として多量のカーボンブラックが
配合され、また、ゴムに可塑性を付与して配合薬品の混
入分散をよくし加工性を向上するため、多量のオイルが
配合されている。
【0003】この場合、一般に耐摩耗性を向上するため
カーボンブラックの粒子径を小さくする傾向にある。し
かしながら、19ノナメーター(以下nmと略す)以下
の粒子径の小さいカーボンブラックになると、このカー
ボンブラックをゴム100重量部当たり50〜90重量
部を混合し、次いでオイルを10〜50重量部を混合す
ると、オイルによってバンバリーミキサー等の混合機が
ロータースリップを起こす(オイルスリップという)た
め混合することができなかった。
【0004】このため、従来は図2に示すような混合方
法が採用されていた。すなわち、図2は、従来のゴム配
合における攪拌機のトルクの経時変化を示すグラフであ
る。図2において、a点はゴムの添加時点、b点はカー
ボンブラックの添加時点、さらにc点はオイルの添加時
点を示している。a点のゴム添加によりトルクは立ち上
がり、次いでb点でのカーボンブラックの添加によりト
ルクは急激に上昇するが、一旦僅かに低下して再び徐々
に上昇する。従来は、このトクルが徐々に上昇する途中
のBIT が出る前のc点、つまりカーボンブラックが完全
に分散しないうちにオイルを添加することによって、オ
イルスリップを防止するようにしていた。しかし、この
方法は得られたゴム組成物の品質及び性能の向上に限界
があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、オイ
ルスリップを防止すると共にゴム組成物の品質及び性能
を向上することができるゴム混合方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
は、未加硫ゴム100重量部に対し19nm以下の粒子
径を有するカーボンブラック60〜90重量部と、オイ
ル10〜50重量部を添加混合するに際して、先ず前記
カーボンブラックを未加硫ゴムに添加してBITが出る
まで攪拌混合し、次いで該混合物にオイルを少量ずつ連
続的に添加するか又は断続的に分割添加することにより
達成することができる。
【0007】本発明において、BIT(Black in corpo
rate time)とは、未加硫ゴム中にカーボンブラックを
投入して攪拌機で攪拌混合するとき、カーボンブラック
の分散終了を意味する攪拌機のトルク発生時点のことで
ある。具体的には、第3図のゴムを攪拌混合するときの
トルクの経時変化を示すグラフにおいて、a点でゴムを
配合し、b点でカーボンブラックを配合することにより
攪拌機のトルクが急激に上昇し、このトルクが一旦低下
した後僅かに上昇−低下して小さなピークPを生じる
が、このピークPがカーボンブラックの分散終了を示す
点であり、この点をBIT といっている。
【0008】本発明は、未加硫ゴム100重量部に対
し、カーボンブラック50〜90重量部、オイル10〜
50重量部の配合を行う場合を前提とする。このような
混合操作において、先ず未加硫ゴム中に50重量部以上
のカーボンブラックを添加してBITが出るまで攪拌混
合を継続し、次いで10重量部以上のオイルを少量ずつ
連続的に添加するか又は断続的に分割添加することによ
りオイルスリップを防止し、かつカーボンブラックのミ
クロ分散性の高い、高品質のゴム組成物を得ることがで
きる。
【0009】図1は、本発明の混合方法におけるトルク
の経時変化を示すグラフである。図1において、a,b
及びcはそれぞれ図2と同様、ゴム、カーボンブラック
及びオイルの添加時点を示している。図1に示すよう
に、a点でゴムを添加し、次いでb点でカーボンブラッ
クを添加する。このカーボンブラックの添加により攪拌
機のトルクは急上昇し、攪拌混合の進行と共に一旦低下
した後再び僅かに上昇−低下するBITを生ずる。この
BITを生じたc点で、10重量部以上のオイルを小分
けにして第1回目の少量のオイルが投入される。このオ
イルの添加混合により攪拌機のトルクは急激に低下した
後再び上昇するので、この上昇過程で第2回目のオイル
を添加する。以降、これを繰り返して所定量のオイルの
添加を完了するのである。
【0010】図1ではオイルを分割して少量ずつ添加す
る例を示したが、本発明方法では少量ずつを連続的に添
加することもできる。この場合はトルクは、図1のよう
に、c1,2,3,──────cn 毎のピークを形成し
ないで、滑らかなカーブを描く。このオイルの分割添加
の回数や添加速度は、カーボンブラックやオイルの配合
量により相違するが、好ましくは全オイルを少なくとも
6回に略均等に分割添加するかまたは3.5リットルの
ラボミキサーの例では10〜30g/minの添加速度
で混合するのがよい。
【0011】また、カーボンブラックは、その全量を一
度にゴム中に添加してもよいし、分割して添加してもよ
い。本発明の上記方法には、天然ゴム、ポリブタジエン
ゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(S
BR)、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジ
エン三元共重合体ゴム(EPDM)、ニトリルゴム等の
各種のゴムを使用することができ、特に限定されるもの
ではない。
【0012】本発明において、カーボンブラックとして
粒子径が19nm以下のものを使用するため、ゴム組成
物の品質、性能の向上効果を大きくすることができる。
さらにオイルも特に限定されるものではなく、通常、使
用されているパラフィン系オイル、芳香族系オイル、ナ
フテン系オイル等を使用することができる。本発明方法
において、上記カーボンブラックとオイルのほかに、通
常のゴム組成物に配合される各種のゴム配合薬品、たと
えば硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリ
ン酸等を適宜配合することはなんら差支えがない。
【0013】
【実施例】
実施例 バンバリーミキサー(3.5リットルのラボミキサー)
にSBR(旭化成社製タフデン4003)100重量部
を投入し、これを混合しながらカーボンブラック (東海
カーボン社製SAF(シースト9,N211)90重量
部を投入した。投入後BITが出た後50重量部のアロ
マチックオイル(キョウセキプロセスX−140)を約
7重量部ずつ、約2分間間隔で7回に分けて投入混合し
た。
【0014】得られたこのゴム組成物の耐摩耗性、30
0%モジュラ、引張強さを下記方法により測定した。そ
の結果を表1に示した。耐摩耗性 :BS903 PartA9 D法に記載の方
法に準じて、ランボーン摩耗試験機を使用し下記の条件
の下に摩耗量(g)を測定した。
【0015】測定条件: スリップ=25%,荷重=5
kg,時間=4分,温度=23℃,砥石=K80300%モジュラス及び引張強さ :JIS K 630
1に規定されている方法に準じて測定した。 比較例 実施例の方法と同じ量のSBR、カーボンブラック、オ
イルを使用し、SBR中にカーボンブラックを投入して
攪拌し、BITが出る前にオイル全量(50重量部)を
投入して5分間攪拌混合した。得られたゴム組成物の耐
摩耗性、300%モジュラスを上記方法に測定し、その
結果を表1に示した。
【0016】 表1から、実施例の本発明方法は、比較例の方法に比べ
て300%モジュラスと引張強さとを同時に向上させる
ことができ、しかも摩耗量も小さく耐摩耗性に優れてお
り、カーボンブラックの補強効果を向上させることが判
る。
【0017】
【発明の効果】本発明のゴム混合方法によれば、未加硫
ゴム100重量部に対し、カーボンブラック50〜90
重量部、オイル10〜50重量部の混合を行うに際し
て、先ず未加硫ゴムにカーボンブラックを添加しBIT
が出るまで攪拌混合し、次いで上記混合物にオイルを少
量ずつ断続的に添加するか又は連続的に分割添加したか
ら、オイルスリップを防止できると共に、カーボンブラ
ックの補強性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混合方法おける攪拌機のトルクの経時
的変化を示すグラフである。
【図2】従来の混合方法おける攪拌機のトルクの経時的
変化を示すグラフである。
【図3】BITを説明するための攪拌機のトルクの経時
的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
a ゴムの配合時点 b カーボンブラッ
クの配合時点 c BITの発生時点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 105:06 (56)参考文献 特開 平4−265707(JP,A) 特開 昭56−70039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 7/00 - 7/94 C08J 3/20 C08K 3/04 C08L 21/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未加硫ゴム100重量部に対し19ノナ
    メーター(nm)以下の粒子径を有するカーボンブラッ
    ク60〜90重量部と、オイル10〜50重量部を添加
    混合するに際して、先ず前記カーボンブラックを未加硫
    ゴムに添加してBITが出るまで攪拌混合し、次いで該
    混合物にオイルを少量ずつ連続的に添加するか又は断続
    的に分割添加するゴム混合方法。
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