JP5820174B2 - Rubber composition kneading equipment and kneading method - Google Patents

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Description

本発明は、原料ゴムに対してシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物の混練設備及び混練方法に関するものである。   The present invention relates to a kneading facility and a kneading method for a rubber composition in which silica and a silane coupling agent are blended with a raw rubber.

ゴムの補強用充填剤としてシリカが使用されるようになっている。シリカは、その表面官能基であるシラノール基の水素結合により粒子同士が凝集する傾向がある。そこで、シリカをゴム組成物に配合する場合は、シリカの分散を良くするためにシランカップリング剤を添加してシリカとカップリング剤を反応させ分散性を改善し再凝集を抑え、タイヤの低燃費性・ウェット性を向上させている。   Silica is used as a filler for reinforcing rubber. Silica tends to aggregate particles due to hydrogen bonding of silanol groups which are surface functional groups. Therefore, when silica is blended in the rubber composition, a silane coupling agent is added to improve the dispersion of the silica, the silica and the coupling agent are reacted to improve the dispersibility and suppress reagglomeration, thereby reducing the tire's weight. Improved fuel economy and wettability.

かかるシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物を混練するために、一対のローターを備えた密閉式のミキサー(以下「密閉式混合機」という)が広く普及している。上記シリカとシランカップリング剤のカップリング反応には、120℃〜160℃での混練温度が必要とされ、最適な反応温度・反応時間等については、さまざまな提案されている。一方、混練温度が170℃以上になると、ゲル化反応が発生することによりゴムの粘度が上昇してしまう。   In order to knead a rubber composition containing such a silica and a silane coupling agent, a closed mixer (hereinafter referred to as “closed mixer”) having a pair of rotors is widely used. The coupling reaction between the silica and the silane coupling agent requires a kneading temperature of 120 ° C. to 160 ° C., and various proposals have been made regarding optimum reaction temperature and reaction time. On the other hand, when the kneading temperature is 170 ° C. or higher, the viscosity of the rubber increases due to the occurrence of a gelling reaction.

シリカが添加されたゴム組成物の低燃費性やウェット性能を十分に発揮するためには、カップリング反応の反応時間・熱履歴を確保する必要があり、ローターの速度を調整して混練時間を長くするとか、ゴム組成物の温度が上昇し過ぎないようにミキサーからゴム組成物を排出して冷却した後、再度ミキサーに投入する工程を複数回繰り返すことが行われている。従って、カップリング反応の反応時間・熱履歴を確保するため密閉式混合機での長時間の混練が必要となり、所定時間当たりのゴム組成物生産量が少ないため、ゴム組成物本来の性能を発揮させながら混練工程の効率をより向上させることが課題となっている。   In order to fully demonstrate the fuel economy and wet performance of the rubber composition to which silica is added, it is necessary to secure the reaction time and heat history of the coupling reaction, and the kneading time is adjusted by adjusting the rotor speed. The process of discharging the rubber composition from the mixer and cooling it, and then charging it again into the mixer is repeated a plurality of times so that the temperature of the rubber composition does not rise excessively. Therefore, it is necessary to knead in a closed mixer for a long time in order to secure the reaction time and heat history of the coupling reaction, and since the production amount of the rubber composition per predetermined time is small, the original performance of the rubber composition is demonstrated. It is an issue to further improve the efficiency of the kneading process.

かかる課題に対処するために、下記特許文献1,2に開示する技術が知られている。特許文献1では、シリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物をミキサーで混練した後、この混練されたゴム組成物を反応制御装置に移し、ゴム組成物に対して歪を加えながら130〜170℃の温度で2〜20分滞留させている。上記反応制御装置は、温度制御機能を有するスクリュー押出機により構成されている。   In order to cope with this problem, techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 below are known. In patent document 1, after kneading the rubber composition which mix | blended the silica and the silane coupling agent with a mixer, this kneaded rubber composition is moved to a reaction control apparatus, and 130 ~ It is kept at a temperature of 170 ° C. for 2 to 20 minutes. The reaction control device is constituted by a screw extruder having a temperature control function.

また、下記特許文献2では、シリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物をミキサーにより160℃以下の温度で混練した後、一対の混練ロールの上に搬送し、これら混練ロールにより与えられる剪断力でゴムを自己発熱させて140℃〜160℃の温度を維持しながら、混練ロールの間を通過させてシートを形成する。このシートは、コンベア上で冷却されつつ、再び混練ロールの上に戻され、再び混練ロールの間を通過させる。   In Patent Document 2 below, a rubber composition containing silica and a silane coupling agent is kneaded with a mixer at a temperature of 160 ° C. or lower, then conveyed onto a pair of kneading rolls, and shearing given by these kneading rolls. The sheet is formed by passing between kneading rolls while maintaining the temperature of 140 ° C. to 160 ° C. by self-heating the rubber by force. The sheet is returned onto the kneading roll while being cooled on the conveyor, and is again passed between the kneading rolls.

さらに特許文献3は、ゴム組成物を2つの段階、すなわち、基礎混合と完成混合に分けて製造する工程を開示する。具体的には、基礎混合にはラム式の密閉式混合機を使用し、このラム式密閉式混合機の下方に、ラムなし密閉式混合機を配置する。   Further, Patent Document 3 discloses a process for producing a rubber composition by dividing it into two stages, that is, basic mixing and finished mixing. Specifically, a ram type closed mixer is used for the basic mixing, and a ramless closed mixer is disposed below the ram closed mixer.

特開2004−352831号公報JP 2004-352831 A 特開2007−8112号公報JP 2007-8112 A 特開平1−125208号公報JP-A-1-125208

しかしながら、上記各先行技術には、次のような問題点がある。すなわち、特許文献1では、スクリュー押出機を用いてカップリング反応を行っているが、押出機では反応に費やされる時間・熱履歴が十分ではない。また、特許文献2では、ロールを用いているが、ゴム組成物に対して、剪断力の作用する時間が一対のロール間隙を通過するごく短時間に限られるため、ロール間隙を何度か通過させてもシリカが再凝集する可能性がある。   However, each of the above prior arts has the following problems. That is, in Patent Document 1, the coupling reaction is performed using a screw extruder, but the time and heat history spent for the reaction are not sufficient in the extruder. Further, in Patent Document 2, a roll is used, but since the time for which the shearing force acts on the rubber composition is limited to a very short time passing through the pair of roll gaps, the roll gap is passed several times. Even if it makes it, a silica may reagglomerate.

特許文献3は、上下に密閉式ミキサーを配置しており、下部に設置されるミキサーは上部のミキサーよりも大きなサイズが必要であり、広い設置面積が必要とされる。また、上部ミキサーから下部ミキサーへのゴム材料の受け渡しが重力により行われるものであり、下部ミキサーの投入口での材料詰まりの懸念も存在する。   In Patent Document 3, hermetic mixers are arranged at the top and bottom, and the mixer installed in the lower part needs a larger size than the mixer in the upper part, and requires a large installation area. In addition, the rubber material is transferred from the upper mixer to the lower mixer by gravity, and there is a concern of material clogging at the inlet of the lower mixer.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、シランカップリング剤の反応時間・熱履歴を確保して、シリカが配合されたゴム組成物の性能を充分に発揮させ、ゴム組成物の混練工程を効率よく行い生産性に優れながら、設備の設置面積、設備導入コストを抑制可能なゴム組成物の混練設備及び混練方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that the reaction time and heat history of the silane coupling agent are ensured, and the performance of the rubber composition in which silica is blended is sufficiently exhibited. An object of the present invention is to provide a rubber composition kneading equipment and a kneading method capable of suppressing the installation area and equipment introduction cost while efficiently performing the composition kneading step and having excellent productivity.

上記課題を解決するため本発明に係るゴム組成物の混練設備は、
原料ゴムに対してシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物の混練設備であって、
少なくとも、原料ゴム、シリカ及びシランカップリング剤(以下、これらをゴム組成物)を投入する投入口と、投入された前記ゴム組成物を混練するローターと、混練されたゴム組成物を排出する排出口と、を備えた密閉式混合機と、
前記密閉式混合機から排出された前記ゴム組成物を受け入れる受け入れ容器と、
前記受け入れ容器から前記ゴム組成物を移送する移送装置と、
前記移送装置からの前記ゴム組成物が投入される投入口と、投入された前記ゴム組成物を混練するローターと、前記ゴム組成物を混練するときにローターの上部の空間を閉鎖する加圧蓋と、混練された前記ゴム組成物を排出する排出口と、を備え、カップリング反応を促進させるニーダーと、
前記ニーダーから排出された前記ゴム組成物が投入されてシート状のゴムを成形するシート状ゴム成形装置と、を設けており、
前記受け入れ容器と共に前記移送装置、前記ニーダー、前記ゴム成形装置が同一フロアに設置されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the rubber composition kneading equipment according to the present invention comprises:
A kneading facility for a rubber composition in which silica and a silane coupling agent are blended with a raw rubber,
At least an inlet for charging raw rubber, silica, and a silane coupling agent (hereinafter referred to as a rubber composition), a rotor for kneading the charged rubber composition, and a discharge for discharging the kneaded rubber composition. An enclosed mixer with an outlet,
A receiving container for receiving the rubber composition discharged from the closed mixer;
A transfer device for transferring the rubber composition from the receiving container;
An inlet into which the rubber composition from the transfer device is charged; a rotor for kneading the charged rubber composition; and a pressure lid that closes a space above the rotor when the rubber composition is kneaded. When, with a discharge port for discharging the rubber composition is kneaded, and a kneader to promote the coupling reaction,
A sheet-like rubber molding apparatus for charging the rubber composition discharged from the kneader and molding a sheet-like rubber; and
The transfer device, the kneader, and the rubber molding device are installed on the same floor together with the receiving container.

この構成によるゴム組成物の混練設備の作用・効果を説明する。この設備は、密閉式混合機、受け入れ容器、移送装置、ニーダー、シート状ゴム成形装置を備えている。密閉式混合機はローターを備えており、投入されたゴム組成物を混練し、排出口から排出する。第1段階の処理工程である密閉式混合機は、ゴム組成物の混練を主として行う。混練されたゴム組成物は、一旦、受け入れ容器にて受け入れられ、移送装置により、ニーダーの投入口へ移送される。このニーダーのローターにより再度混練されるが、ニーダーではカップリング反応を促進するような条件で処理が行われる。カップリング反応が十分に行われた後、次の工程において、シート材料の成形が行われる。   The operation and effect of the rubber composition kneading equipment with this configuration will be described. This facility includes a closed mixer, a receiving container, a transfer device, a kneader, and a sheet-like rubber molding device. The hermetic mixer includes a rotor, and kneads the charged rubber composition and discharges it from the discharge port. The closed mixer, which is the first stage processing step, mainly performs kneading of the rubber composition. The kneaded rubber composition is once received in a receiving container and transferred to a charging port of a kneader by a transfer device. The kneader is kneaded again, but the kneader is processed under conditions that promote the coupling reaction. After the coupling reaction is sufficiently performed, the sheet material is formed in the next step.

密閉式混合機からニーダーへゴム組成物が送られた後は、密閉式混合機において次の処理を行うべきゴム組成物を投入することができる。すなわち、密閉式混合機においてゴム組成物の混練を行うと同時に、ニーダーでは、すでに密閉式混合機で処理済みのゴム組成物のカップリング反応を促進させることができる。従って、全体的に見れば、所定時間当たりのゴム組成物の混練処理能力を高めることができる。また、受け入れ容器、移送装置、ニーダー、ゴム成形装置は、同一フロアに設置するように配置され、上下方向に大きな配置空間を必要としない。従って、シランカップリング剤の反応時間・熱履歴を確保して、シリカが配合されたゴム組成物の性能を充分に発揮させながら、ゴム組成物の混練工程を効率よく行うことで生産性に優れ、設備の設置面積も抑制可能なゴム組成物の混練設備及び混練方法を提供することである。   After the rubber composition is sent from the closed mixer to the kneader, the rubber composition to be subjected to the next treatment can be charged in the closed mixer. That is, at the same time as the kneading of the rubber composition in the closed mixer, the kneader can promote the coupling reaction of the rubber composition that has already been treated in the closed mixer. Therefore, as a whole, it is possible to increase the kneading processing capacity of the rubber composition per predetermined time. Moreover, the receiving container, the transfer device, the kneader, and the rubber molding device are arranged to be installed on the same floor, and do not require a large arrangement space in the vertical direction. Therefore, while ensuring the reaction time and heat history of the silane coupling agent and fully exhibiting the performance of the rubber composition containing silica, it is excellent in productivity by efficiently performing the kneading process of the rubber composition. An object of the present invention is to provide a rubber composition kneading equipment and a kneading method capable of suppressing the installation area of the equipment.

本発明において、前記受け入れ容器を前記密閉式混合機の直下に配置したことが好ましい。この構成によると、直下に配置することで、上下方向の必要空間を小さくすることができる。また、一旦、受け入れ容器でゴム組成物を受け入れるので、材料が詰まるなどの問題が生じないようにすることができる。   In this invention, it is preferable that the said receiving container has been arrange | positioned directly under the said closed mixer. According to this configuration, the space required in the vertical direction can be reduced by disposing it directly below. In addition, since the rubber composition is once received in the receiving container, problems such as clogging of the material can be prevented.

上記課題を解決するため本発明に係るゴム組成物の混練方法は、
原料ゴムに対してシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物の混練方法であって、
少なくとも、原料ゴム、シリカ及びシランカップリング剤(以下、これらをゴム組成物)を密閉式混合機に投入し、投入された前記ゴム組成物をローターにより混練し、排出する工程と、
前記密閉式混合機から排出された前記ゴム組成物を受け入れ容器により受け入れる工程と、
前記受け入れ容器から前記ゴム組成物を移送装置により移送する工程と、
前記移送装置からの前記ゴム組成物をニーダーに投入し、投入された前記ゴム組成物をローターにより混練し、混練するときにローターの上部の空間を加圧蓋により閉鎖し、カップリング反応を促進させた後に排出する工程と、
前記ニーダーから排出された前記ゴム組成物が投入されてシート状のゴムをシート状ゴム成形装置により成形する工程と、を有しており、
前記受け入れ容器と共に前記移送装置、前記ニーダー、前記ゴム成形装置が同一フロアに設置されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the kneading method of the rubber composition according to the present invention,
A kneading method of a rubber composition in which silica and a silane coupling agent are blended with a raw rubber,
At least raw rubber, silica and a silane coupling agent (hereinafter referred to as a rubber composition) are charged into a closed mixer, and the charged rubber composition is kneaded with a rotor and discharged;
Receiving the rubber composition discharged from the closed mixer by a receiving container;
Transferring the rubber composition from the receiving container by a transfer device;
The rubber composition from the transfer device is put into a kneader, and the charged rubber composition is kneaded with a rotor. When kneading, the space above the rotor is closed with a pressure lid to promote the coupling reaction. And a process of discharging after letting
A step of charging the rubber composition discharged from the kneader and molding a sheet-like rubber with a sheet-like rubber molding device,
The transfer device, the kneader, and the rubber molding device are installed on the same floor together with the receiving container.

かかる構成によるゴム組成物の混練方法の作用・効果は、すでに述べたとおりであり、所定時間当たりのゴム組成物の混練処理能力を高めることができる。また、受け入れ容器、移送装置、ニーダー、ゴム成形装置は、同一フロアに設置するように配置され、上下方向に大きな配置空間を必要としない。従って、シランカップリング剤の反応時間・熱履歴を確保して、シリカが配合されたゴム組成物の性能を充分に発揮させながら、ゴム組成物の混練工程を効率よく行うことで生産性に優れ、設備の設置面積も抑制可能なゴム組成物の混練設備及び混練方法を提供することができる。   The operation and effect of the rubber composition kneading method with such a configuration is as described above, and the rubber composition kneading treatment capacity per predetermined time can be increased. Moreover, the receiving container, the transfer device, the kneader, and the rubber molding device are arranged to be installed on the same floor, and do not require a large arrangement space in the vertical direction. Therefore, while ensuring the reaction time and heat history of the silane coupling agent and fully exhibiting the performance of the rubber composition containing silica, it is excellent in productivity by efficiently performing the kneading process of the rubber composition. Further, it is possible to provide a rubber composition kneading equipment and a kneading method capable of suppressing the installation area of the equipment.

第1実施形態に係る混練設備の構成を示す概念図The conceptual diagram which shows the structure of the kneading equipment which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る混練設備の構成を示す概念図The conceptual diagram which shows the structure of the kneading equipment which concerns on 2nd Embodiment. 実施例と比較例の実験結果を示す表Table showing experimental results of Examples and Comparative Examples

本発明に係るゴム組成物の混練設備の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る混練設備の構成を示す概念図である。設備は、全部で3フロアにわたって配置されている。   A preferred embodiment of a rubber composition kneading facility according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the kneading equipment according to the first embodiment. The facilities are arranged over a total of 3 floors.

<第1実施形態に係る混練設備>
3階フロアには、カーボンブラック計量装置6が設置されており、カーボンブラックの貯蔵及び計量を行っている。
<Kneading equipment according to the first embodiment>
On the third floor, a carbon black measuring device 6 is installed to store and measure carbon black.

2階フロアには、密閉式混合機1が設置されている。密閉式混合機1は、原料ゴム、シリカ、シランカップリング剤、オイル等(以下、これらをCBも含めてゴム組成物という。)を投入する投入口10と、CBを投入する投入口10Aと、投入されたゴム組成物を混練するローター11と、混練されたゴム組成物を排出する排出口12と、を備えている。投入口10に隣接してゴム組成物を移送するためのベルトコンベア15が設けられている。一対のローター11の上部には、上下動可能なラム13が配置されている。ゴム組成物を混練する時は、ラム13が下方に移動してきて、ローター11の上部の空間を閉鎖するように構成される。   A closed mixer 1 is installed on the second floor. The hermetic mixer 1 includes a charging port 10 for charging raw rubber, silica, silane coupling agent, oil and the like (hereinafter referred to as rubber composition including CB), and a charging port 10A for charging CB. And a rotor 11 for kneading the charged rubber composition, and a discharge port 12 for discharging the kneaded rubber composition. A belt conveyor 15 for transferring the rubber composition is provided adjacent to the charging port 10. A ram 13 that can move up and down is disposed on the upper portion of the pair of rotors 11. When the rubber composition is kneaded, the ram 13 moves downward to close the space above the rotor 11.

排出口12には、開閉部14(ドロップドア)が設けられており、ローター11による混練を行うときは、開閉部14を閉鎖し、混練後のゴム組成物を排出する時は、開閉部14を開くように制御される。   The discharge port 12 is provided with an opening / closing part 14 (drop door). When kneading by the rotor 11 is performed, the opening / closing part 14 is closed, and when the kneaded rubber composition is discharged, the opening / closing part 14. Controlled to open.

1階フロアには、受け入れ容器2が配置される。受け入れ容器2は、密閉式混合機1により混練されたゴム組成物が開閉部14から排出されると、それを受け入れる。排出されるゴム組成物は、受け入れ容器2内に落下する。   A receiving container 2 is arranged on the first floor. When the rubber composition kneaded by the closed mixer 1 is discharged from the opening / closing part 14, the receiving container 2 receives it. The discharged rubber composition falls into the receiving container 2.

受け入れ容器2内のゴム組成物は、移送装置3により、ニーダー4に移送される。移送装置3は、コンベア30を備えており、このコンベア30によりゴム組成物をニーダー4の上部に移送する。   The rubber composition in the receiving container 2 is transferred to the kneader 4 by the transfer device 3. The transfer device 3 includes a conveyor 30, and the rubber composition is transferred to the upper portion of the kneader 4 by the conveyor 30.

ニーダー4は、コンベア30により移送されてきたゴム組成物が投入される投入口40と、投入されたゴム組成物を混練する一対のローター41と、上下動可能な加圧蓋42と、を備えている。ゴム組成物を混練する時は、加圧蓋42が下方に移動し、ローター41の上部の空間を閉鎖するように構成される。密閉式混合機1は、投入されたゴム組成物の混練を主として行うのに対して、ニーダー4は、ゴム組成物に含まれるシランカップリング剤の反応を促進することを主たる機能とする。   The kneader 4 includes an input port 40 into which the rubber composition transferred by the conveyor 30 is input, a pair of rotors 41 for kneading the input rubber composition, and a pressure lid 42 that can move up and down. ing. When the rubber composition is kneaded, the pressure lid 42 moves downward to close the space above the rotor 41. The closed mixer 1 mainly performs kneading of the charged rubber composition, whereas the kneader 4 mainly functions to promote the reaction of the silane coupling agent contained in the rubber composition.

ニーダー4により混練されたゴム組成物は、ニーダー4全体の姿勢を矢印のように転回させることで、シート状ゴム成形装置5の投入口50へ投入される。ニーダー4から排出されるゴム組成物も塊状である。シート状ゴム成形装置5は、移送されてきたゴム組成物が投入される投入口50と、シート材を形成するための一対のローラー51と、ローラー51により成形されたシート状のゴム組成物を排出する排出口52と、を備えている。   The rubber composition kneaded by the kneader 4 is charged into the charging port 50 of the sheet-like rubber molding device 5 by turning the entire kneader 4 in the direction of the arrow. The rubber composition discharged from the kneader 4 is also massive. The sheet-like rubber molding apparatus 5 includes a slot 50 into which the transferred rubber composition is introduced, a pair of rollers 51 for forming a sheet material, and a sheet-like rubber composition molded by the rollers 51. And a discharge port 52 for discharging.

上記、受け入れ容器2と、移送装置3と、ニーダー4と、移送装置7と、シート状ゴム成形装置5とは、同じ1Fフロアに設置されている。   The said receiving container 2, the transfer apparatus 3, the kneader 4, the transfer apparatus 7, and the sheet-like rubber molding apparatus 5 are installed in the same 1F floor.

<ゴム組成物の混練工程>
次に、図1に示す混練設備を用いてシリカ配合のゴム組成物を混練する時の工程を説明する。まず、密閉式混合機1の投入口10,10Aからゴム材料、シリカ、シランカップリング剤等を投入する。密閉式混合機1では、ローター11によりゴム組成物の混練を行う。混練を行うときは、ラム13を下降させゴム組成物の混練が行われる。混練する時の温度は170℃以下になるように設定される。
<Kneading process of rubber composition>
Next, steps for kneading a rubber composition containing silica using the kneading equipment shown in FIG. 1 will be described. First, a rubber material, silica, a silane coupling agent, and the like are charged from the charging ports 10 and 10A of the hermetic mixer 1. In the hermetic mixer 1, the rubber composition is kneaded by the rotor 11. When kneading, the ram 13 is lowered and the rubber composition is kneaded. The temperature at the time of kneading is set to be 170 ° C. or lower.

混練を行うことで、シリカとシランカップリング剤のカップリング反応が行われる。かかる反応は120℃〜160℃以上の温度で行われるが、170℃以上になるとゴムの粘度が急激に上昇するため、170℃以上になるまでに、ゴム組成物を密閉式混合機1から排出する。排出タイミングは、開閉部14に設置された温度センサーでゴム組成物の温度を測定し基準温度になると排出される。   By performing kneading, a coupling reaction between silica and a silane coupling agent is performed. Such a reaction is carried out at a temperature of 120 ° C. to 160 ° C. or higher, but when the temperature becomes 170 ° C. or higher, the viscosity of the rubber increases rapidly. To do. As for the discharge timing, the temperature of the rubber composition is measured by a temperature sensor installed in the opening / closing part 14 and discharged when it reaches a reference temperature.

排出されたゴム組成物は、受け入れ容器2の中に落下する。その後、ゴム組成物は、コンベア30によりニーダー4の投入口40の位置まで移送される。ゴム組成物は、投入口40から投入され、一対のローター41により混錬される。ニーダー4により、ゴム組成物の混練が行われるが、密閉式混合機1において熱可塑化されたゴム組成物を混練するため、動力が小さく安価なニーダー4を適用することができる。ニーダー4の容量は、密閉式混合機1と同等の容量でよい。従って、下部ミキサーに密閉式混合機を適用した場合と比較し、ニーダー4では設置面積や設備コストを抑制しながら、昇温がマイルドで、温度コントロールしやすいニーダー4の特性を活用し、シランカップリング剤の反応時間・熱履歴を確保して、シリカが配合されたゴム組成物の性能を充分に発揮させ、ゴム組成物の混練工程を効率よく行うことで生産性に優れた混練を行なうことができる。   The discharged rubber composition falls into the receiving container 2. Thereafter, the rubber composition is transferred to the position of the charging port 40 of the kneader 4 by the conveyor 30. The rubber composition is charged from the charging port 40 and kneaded by the pair of rotors 41. The kneader 4 kneads the rubber composition. However, since the rubber composition that has been thermoplasticized in the hermetic mixer 1 is kneaded, the kneader 4 with low power and low cost can be applied. The capacity of the kneader 4 may be the same capacity as the closed mixer 1. Therefore, compared with the case where a closed mixer is applied to the lower mixer, the kneader 4 uses the characteristics of the kneader 4 which is mild in temperature rise and easy to control temperature while suppressing the installation area and the equipment cost. To ensure the reaction time and heat history of the ring agent, to fully demonstrate the performance of the rubber composition containing silica, and to perform kneading with excellent productivity by efficiently performing the kneading process of the rubber composition. Can do.

従って、以上のように140℃〜170℃の温度を維持しながら、ゴム組成物の混練を行い、カップリング反応の促進を行うことができる。すなわち、密閉式混合機1による混練では不十分であったカップリング反応をニーダー4により補完することができる。混練時間は、1分〜10分程度である。   Accordingly, as described above, the rubber composition can be kneaded while maintaining the temperature of 140 ° C. to 170 ° C. to promote the coupling reaction. That is, the kneader 4 can supplement the coupling reaction that has been insufficient with the kneading by the closed mixer 1. The kneading time is about 1 to 10 minutes.

ニーダー4により混錬されたゴム組成物は、シート状ゴム成形装置5の投入口50から投入される。この投入されたゴム組成物は、一対のローラー51の間を通過することでシート状に形成される。   The rubber composition kneaded by the kneader 4 is charged from the charging port 50 of the sheet-like rubber molding device 5. The charged rubber composition is formed into a sheet by passing between the pair of rollers 51.

密閉式混合機1に投入されたゴム材料等は、ニーダー4、シート状ゴム成形装置5において連続的に処理されて排出される。また、密閉式混合機1からゴム組成物が排出されると、次に処理すべきゴム材料等を投入口10,10Aから投入させることができる。すなわち、ニーダー4でゴム組成物の混練(カップリング反応)を行なうと同時に、次のゴム組成物の混練工程を密閉式混合機1で並行して行うことができるので、カップリング反応のための時間も十分に確保しながら、混練工程を効率よく行うことができる。   The rubber material or the like charged into the hermetic mixer 1 is continuously processed and discharged by the kneader 4 and the sheet-like rubber molding device 5. Further, when the rubber composition is discharged from the hermetic mixer 1, the rubber material to be processed next can be input from the input ports 10 and 10A. That is, since the kneading (coupling reaction) of the rubber composition is performed with the kneader 4, the kneading process of the next rubber composition can be performed in parallel with the closed mixer 1. The kneading step can be performed efficiently while ensuring sufficient time.

また、図1に示すように、同じフロアに受け入れ容器2、移送装置3、ニーダー4、移送装置7、シート状ゴム成形装置5が配置されており、設置面積や設置フロアの面で従来よりも抑制した状態で各装置を設置することができる。   Moreover, as shown in FIG. 1, the receiving container 2, the transfer apparatus 3, the kneader 4, the transfer apparatus 7, and the sheet-like rubber molding apparatus 5 are arranged on the same floor, and the installation area and the installation floor are more than conventional. Each device can be installed in a suppressed state.

<第2実施形態に係る混練設備>
次に、第2実施形態に係る混練設備を図2により説明する。図1の第1実施形態と異なる点は、第1実施形態では、密閉式混合機1と、ニーダー4、シート状ゴム成形装置5等が別のフロアに設置されていたが、この第2実施形態では、これらが同じフロアに設置されている。
<Kneading equipment according to the second embodiment>
Next, the kneading equipment according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The difference from the first embodiment of FIG. 1 is that, in the first embodiment, the hermetic mixer 1, the kneader 4, the sheet-like rubber molding device 5 and the like are installed on different floors. In form, they are installed on the same floor.

密閉式混合機1から排出されるゴム組成物は塊状であるため、そのまま長時間放置すると、部分的にシランカップリング反応が進むことがある。その結果、ゲルの発生や再凝集が進みゴム物性の悪化を招き、またゴム温度が低下すると可塑度が上昇し、動力が小さいニーダー4での混練りができなくなることから、密閉式混合機1から排出してニーダー4までの搬送時間を60秒以内、ゴム温度を120度以上に保持しておくことが好ましい。   Since the rubber composition discharged from the closed mixer 1 is in the form of a lump, if it is left as it is for a long time, the silane coupling reaction may partially proceed. As a result, the generation and re-aggregation of the gel progresses and the rubber physical properties are deteriorated. Further, when the rubber temperature is lowered, the plasticity is increased and kneading with the kneader 4 having a small power cannot be performed. It is preferable to keep the rubber temperature at 120 ° C. or more for a conveyance time to the kneader 4 within 60 seconds.

そこで、密閉式混合機1の直下に受け入れ容器2を配置することで、上記の点に対処しやすくなる。かかる構成によっても、第1実施形態と同じような作用・効果を奏することができる。   Therefore, by arranging the receiving container 2 immediately below the hermetic mixer 1, it becomes easy to cope with the above-mentioned point. Even with this configuration, the same operations and effects as those of the first embodiment can be achieved.

また、投入されるゴム成分としては、変性前の数平均分子量が15万〜40万である末端変性ジエン系ゴムを含有するものである。かかる末端変性されるジエン系ゴムの種類としては、特に限定されないが、ブタジエンゴム(BR。例えば、シス−1,4結合90%以上のハイシスBR、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(SPB)含有BRなど)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンイソプレン共重合体ゴム、ブタジエンイソプレン共重合体ゴム等が挙げられ、より好ましくはBR、SBRであり、更に好ましくはSBRである。   Further, the rubber component to be added contains terminal-modified diene rubber having a number average molecular weight of 150,000 to 400,000 before modification. The type of diene rubber to be terminally modified is not particularly limited, but butadiene rubber (BR. For example, high cis BR having 90% or more of cis-1,4 bond, syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB). Containing BR), styrene butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene isoprene copolymer rubber, butadiene isoprene copolymer rubber, and the like, more preferably BR and SBR. More preferably, it is SBR.

この末端変性ジエン系ゴムとしては、各種変性剤でポリマー末端が変性されたジエン系ゴムを用いることができ、変性方法も公知の種々の方法を用いることができる。具体的に、変性剤としては、スズ化合物、アミノベンゾフェノン化合物、イソシアネート化合物、ジグリシジルアミン化合物、環状イミン化合物、ハロゲン化アルコキシシラン化合物、グリシドキシプロピルメトキシシラン化合物、ネオジウム化合物、アルコキシシラン化合物、アミン化合物とアルコキシシラン化合物の併用などが挙げられる。   As this terminal-modified diene rubber, diene rubber whose polymer terminal is modified with various modifiers can be used, and various known modification methods can be used. Specifically, as the modifier, tin compound, aminobenzophenone compound, isocyanate compound, diglycidylamine compound, cyclic imine compound, halogenated alkoxysilane compound, glycidoxypropylmethoxysilane compound, neodymium compound, alkoxysilane compound, amine Examples thereof include a combination of a compound and an alkoxysilane compound.

また、混練時に用いられるシランカップリング剤としては、分子中に硫黄を含むものであれば特に限定されず、ゴム組成物においてシリカとともに配合される各種のシランカップリング剤を用いることができる。例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(例えば、デグサ社製「Si69」)、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(例えば、デグサ社製「Si75」)、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4−トリエキトシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ジスルフィドなどのスルフィドシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプトシラン、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン、3−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどの保護化メルカプトシランが挙げられる。シランカップリング剤の配合量は、シリカ100質量部に対して2〜25質量部であることが好ましく、より好ましくは5〜15質量部である。   Moreover, as a silane coupling agent used at the time of kneading | mixing, if it contains sulfur in a molecule | numerator, it will not specifically limit, The various silane coupling agents mix | blended with a silica in a rubber composition can be used. For example, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (for example, “Si69” manufactured by Degussa), bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide (for example, “Si75” manufactured by Degussa), bis (2-tri Sulfide silanes such as ethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) disulfide, γ-mercaptopropyltri Mercaptosilanes such as methoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptopropylmethyldimethoxysilane, mercaptopropyldimethylmethoxysilane, mercaptoethyltriethoxysilane, 3-octanoylthio-1- Examples thereof include protected mercaptosilanes such as propyltriethoxysilane and 3-propionylthiopropyltrimethoxysilane. It is preferable that the compounding quantity of a silane coupling agent is 2-25 mass parts with respect to 100 mass parts of silica, More preferably, it is 5-15 mass parts.

<実験結果>
次に、本発明の効果を確認するために実験を行った。図3は、実施例1,2,3及び比較例1,2に関する実験結果を示す表である。
<Experimental result>
Next, an experiment was conducted to confirm the effect of the present invention. FIG. 3 is a table showing experimental results regarding Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1 and 2.

(材料)
・変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR):JSR(株)製のHPR340(変性S−SBR、結合スチレン量:10質量%、アミンおよびアルコキシルシランで変性)。
(material)
Modified styrene butadiene rubber (modified SBR): HPR340 (modified S-SBR, amount of bonded styrene: 10% by mass, modified with amine and alkoxyl silane) manufactured by JSR Corporation.

・未処理シリカ:東ソーシリカ工業(株)「ニプシールAQ」
・シランカップリング剤:ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、デグサ社製「Si−75」
・保護化メルカプトシラン:(CnH2n+1O)3Si−CmH2m−S−CO−CkH2k+1で表されるカップリング剤(n=2,m=3,k=7)、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「NXT」
・オイル:ジャパンエナジー(株)「プロセスX−140」
・ Untreated silica: Tosoh Silica Industry Co., Ltd. “Nipseal AQ”
Silane coupling agent: bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, “Si-75” manufactured by Degussa
Protected mercaptosilane: (CnH2n + 1O) 3Si-CmH2m-S-CO-CkH2k + 1 coupling agent (n = 2, m = 3, k = 7), "NXT" manufactured by Momentive Performance Materials
・ Oil: Japan Energy Co., Ltd. “Process X-140”

<比較例1>
(第1工程)・・・原料ゴムにカーボンブラック・シリカ・シランカップリング剤・オイル等を添加して、密閉式混合機で混練後、150℃で排出し、シート状に成型し、離型剤を塗布して冷却する。なお、密閉式混合機から排出されたゴム組成物をロールやシート状ゴム成型押出機などを用いてシート状に成形する。
(第2工程)・・・第1工程後、ゴム組成物を、再度密閉式混合機で混錬し、150℃で排出、シート状に成型し、離型剤を塗布して冷却する。シート状に成形する方法は、第1工程と同じである。
(第3工程)・・・第2工程後、ゴム組成物に加硫剤等の薬品を密閉式混合機で混錬し、100℃で排出、シート状に成型し、離型剤を塗布して冷却する。シート状に成形する方法は、第1工程と同じである。
<Comparative Example 1>
(First step) ... Add carbon black, silica, silane coupling agent, oil, etc. to the raw rubber, knead in a closed mixer, discharge at 150 ° C, mold into a sheet, release Apply agent and cool. The rubber composition discharged from the hermetic mixer is formed into a sheet using a roll or a sheet-like rubber molding extruder.
(Second step) ... After the first step, the rubber composition is kneaded again with a closed mixer, discharged at 150 ° C, molded into a sheet, coated with a release agent and cooled. The method of forming into a sheet is the same as in the first step.
(Third step) ... After the second step, the rubber composition is kneaded with a chemical such as a vulcanizing agent in a closed mixer, discharged at 100 ° C, molded into a sheet, and a release agent is applied. Cool down. The method of forming into a sheet is the same as in the first step.

<比較例2>
比較例1の第1工程の混練時に、150℃で3分間混錬時間を延長して、シランカップリング剤との反応時間を確保した。
<Comparative Example 2>
During the kneading in the first step of Comparative Example 1, the kneading time was extended at 150 ° C. for 3 minutes to ensure the reaction time with the silane coupling agent.

<実施例1>
比較例1の第1工程の混練後に、ニーダーへ投入し、150℃で1分間混錬し、第3工程を実施した。
<Example 1>
After kneading in the first step of Comparative Example 1, the mixture was put into a kneader and kneaded at 150 ° C. for 1 minute to carry out the third step.

<実施例2>
比較例1の第1工程の混練後に、ニーダーへ投入し、150℃で3分間混錬し、第3工程を実施した。
<Example 2>
After kneading in the first step of Comparative Example 1, the mixture was put into a kneader and kneaded at 150 ° C. for 3 minutes to carry out the third step.

<実施例3>
比較例1の第1工程の混練後に、ニーダーへ投入し、150℃で3分間混錬し、次いで、第2工程、及び第3工程を実施した。
<Example 3>
After kneading in the first step of Comparative Example 1, the mixture was put into a kneader and kneaded at 150 ° C. for 3 minutes, and then the second step and the third step were performed.

実験結果における評価項目は、生産性(混練時間)、ムーニー粘度(ML1+4 at100℃)、損失抵抗(tanδ)の3つである。ムーニー粘度は、JIS K6300に準じて、100℃でのムーニー粘度ML(1+4)を測定し、比較例1を100とした指数で表示した。指数が小さいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。tanδは、動的粘弾性測定装置(上島製作所(株)製)を使用し、JIS K6394に準じて、周波数50Hz、動歪み1.0%、温度50℃の条件で損失係数tanδを測定した。比較例1を100とする指数で示し、値が小さいほどtanδが低く燃費性が良好であることを示す。   There are three evaluation items in the experimental results: productivity (kneading time), Mooney viscosity (ML1 + 4 at 100 ° C.), and loss resistance (tan δ). The Mooney viscosity was measured in accordance with JIS K6300 by measuring Mooney viscosity ML (1 + 4) at 100 ° C. The smaller the index, the lower the viscosity and the better the workability. For tan δ, a dynamic viscoelasticity measuring device (manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) was used, and loss factor tan δ was measured under the conditions of frequency 50 Hz, dynamic strain 1.0%, and temperature 50 ° C. according to JIS K6394. Comparative example 1 is indicated by an index of 100, and the smaller the value, the lower tan δ and the better the fuel economy.

なお、混練時間については、実施例1〜3はニーダーによる混練工程を用いており、第1工程とニーダー混練を並行して実施可能であるため、第1工程の混練時間を除いて計算している。   In addition, about the kneading | mixing time, since Examples 1-3 use the kneading | mixing process by a kneader and it can be implemented in parallel with a 1st process and a kneader, it calculates except the kneading | mixing time of a 1st process. Yes.

図3からわかるように、実施例1,2は、比較例1,2に比べて混練時間が短くなっており生産性が向上している。実施例1は、ムーニー粘度と低発熱性が比較例1とほぼ同等であり、ゴム組成物の特性においても問題がない。実施例2は、比較例1に対して少し生産性が向上している。また、低発熱性は6ポイント低下しており特性が良くなっている。   As can be seen from FIG. 3, in Examples 1 and 2, the kneading time is shorter than in Comparative Examples 1 and 2, and the productivity is improved. In Example 1, Mooney viscosity and low exothermic property are almost the same as those in Comparative Example 1, and there is no problem in the characteristics of the rubber composition. The productivity of Example 2 is slightly improved compared to Comparative Example 1. In addition, the low heat generation property is reduced by 6 points, and the characteristics are improved.

実施例3は、生産性は向上していないが、ムーニー粘度はほぼ同程度であり、低発熱性は8ポイント低下しており特性が良くなっている。   In Example 3, although the productivity was not improved, the Mooney viscosity was almost the same, and the low heat build-up was reduced by 8 points, and the characteristics were improved.

<別実施形態>
ニーダー4については、加圧型ではないニーダーを用いてもよいし、加圧型ニーダーを用いてもよい。
<Another embodiment>
As the kneader 4, a non-pressure type kneader may be used, or a pressure type kneader may be used.

1 密閉式混合機
2 受け入れ容器
3 移送装置
4 ニーダー
5 シート状ゴム成形装置
6 計量装置
10 投入口
11 ローター
12 排出口
30 コンベア
40 投入口
41 ローター
42 加圧蓋
50 投入口
51 ローラー
52 排出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing type mixer 2 Receiving container 3 Transfer device 4 Kneader 5 Sheet-like rubber molding device 6 Weighing device 10 Input port 11 Rotor 12 Discharge port 30 Conveyor 40 Input port 41 Rotor 42 Pressure lid 50 Input port 51 Roller 52 Discharge port

Claims (8)

原料ゴムに対してシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物の混練設備であって、
少なくとも、原料ゴム、シリカ及びシランカップリング剤(以下、これらをゴム組成物という)を投入する投入口と、投入された前記ゴム組成物を混練するローターと、混練されたゴム組成物を排出する排出口と、を備えた密閉式混合機と、
前記密閉式混合機から排出された前記ゴム組成物を受け入れる受け入れ容器と、
前記受け入れ容器から前記ゴム組成物を移送する移送装置と、
前記移送装置からの前記ゴム組成物が投入される投入口と、投入された前記ゴム組成物を混練するローターと、前記ゴム組成物を混練するときにローターの上部の空間を閉鎖する加圧蓋と、混練された前記ゴム組成物を排出する排出口と、を備え、カップリング反応を促進させるニーダーと、
前記ニーダーから排出された前記ゴム組成物が投入されてシート状のゴムを成形するシート状ゴム成形装置と、を設けており、
前記受け入れ容器と共に前記移送装置、前記ニーダー、前記ゴム成形装置が同一フロアに設置されていることを特徴とするゴム組成物の混練設備。
A kneading facility for a rubber composition in which silica and a silane coupling agent are blended with a raw rubber,
At least an inlet for charging raw rubber, silica and a silane coupling agent (hereinafter referred to as a rubber composition), a rotor for kneading the charged rubber composition, and a kneaded rubber composition are discharged. A closed mixer equipped with a discharge port;
A receiving container for receiving the rubber composition discharged from the closed mixer;
A transfer device for transferring the rubber composition from the receiving container;
An inlet into which the rubber composition from the transfer device is charged; a rotor for kneading the charged rubber composition; and a pressure lid that closes a space above the rotor when the rubber composition is kneaded. When, with a discharge port for discharging the rubber composition is kneaded, and a kneader to promote the coupling reaction,
A sheet-like rubber molding apparatus for charging the rubber composition discharged from the kneader and molding a sheet-like rubber; and
The rubber composition kneading equipment, wherein the transfer device, the kneader, and the rubber molding device are installed on the same floor together with the receiving container.
前記受け入れ容器を前記密閉式混合機の直下に配置したことを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物の混練設備。 2. The rubber composition kneading facility according to claim 1, wherein the receiving container is disposed immediately below the hermetic mixer. 原料ゴムに対してシリカ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物の混練方法であって、
少なくとも、原料ゴム、シリカ及びシランカップリング剤(以下、これらをゴム組成物という)を密閉式混合機に投入し、投入された前記ゴム組成物をローターにより混練し、排出する工程と、
前記密閉式混合機から排出された前記ゴム組成物を受け入れ容器により受け入れる工程と、
前記受け入れ容器から前記ゴム組成物を移送装置により移送する工程と、
前記移送装置からの前記ゴム組成物をニーダーに投入し、投入された前記ゴム組成物をローターにより混練し、混練するときにローターの上部の空間を加圧蓋により閉鎖し、カップリング反応を促進させた後に排出する工程と、
前記ニーダーから排出された前記ゴム組成物が投入されてシート状のゴムをシート状ゴム成形装置により成形する工程と、を有しており、
前記受け入れ容器と共に前記移送装置、前記ニーダー、前記ゴム成形装置が同一フロアに設置されていることを特徴とするゴム組成物の混練方法。
A kneading method of a rubber composition in which silica and a silane coupling agent are blended with a raw rubber,
At least raw rubber, silica and a silane coupling agent (hereinafter referred to as a rubber composition) are charged into a closed mixer, the rubber composition is kneaded with a rotor, and discharged;
Receiving the rubber composition discharged from the closed mixer by a receiving container;
Transferring the rubber composition from the receiving container by a transfer device;
The rubber composition from the transfer device is put into a kneader, and the charged rubber composition is kneaded with a rotor. When kneading, the space above the rotor is closed with a pressure lid to promote the coupling reaction. And a process of discharging after letting
A step of charging the rubber composition discharged from the kneader and molding a sheet-like rubber with a sheet-like rubber molding device,
The rubber composition kneading method, wherein the transfer device, the kneader, and the rubber molding device are installed on the same floor together with the receiving container.
ゴム成分が、アミン及びアルコキシランで変性された変性スチレンブタジエンゴムを含み、
シランカップリング剤が、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド又は保護化メルカプトシランを含むことを特徴とする請求項3に記載のゴム組成物の混練方法。
The rubber component includes a modified styrene butadiene rubber modified with amine and alkoxylane,
The method for kneading a rubber composition according to claim 3, wherein the silane coupling agent contains bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide or protected mercaptosilane.
前記ニーダーの容量が前記密閉式混合機の容量と同等である請求項1または2に記載のゴム組成物の混練設備。The rubber composition kneading equipment according to claim 1 or 2, wherein a capacity of the kneader is equal to a capacity of the hermetic mixer. 前記ニーダーにより混練されたゴム組成物は、前記ニーダー全体の姿勢を転回させることで、前記シート状ゴム成形装置の投入口へ投入される請求項1,2または5に記載のゴム組成物の混練設備。The rubber composition kneaded by the kneader is fed into the inlet of the sheet-like rubber molding device by turning the attitude of the entire kneader. Facility. 前記ニーダーの容量が前記密閉式混合機の容量と同等である請求項3または4に記載のゴム組成物の混練方法。The method for kneading a rubber composition according to claim 3 or 4, wherein a capacity of the kneader is equivalent to a capacity of the closed mixer. 前記ニーダーにより混練されたゴム組成物を、前記ニーダー全体の姿勢を転回させることで、前記シート状ゴム成形装置の投入口に投入する請求項3,4または7に記載のゴム組成物の混練方法。The method for kneading a rubber composition according to claim 3, 4 or 7, wherein the rubber composition kneaded by the kneader is charged into an inlet of the sheet-like rubber molding device by turning the attitude of the entire kneader. .
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