(57)【要約】【課題】生産性及び省電力性に優れたゴム組成物の混練方法を提供する。【解決手段】本発明の方法は、ゴム素材に少なくとも加硫薬品を含まない配合剤を混合する工程Ａと、工程Ａで得られる混合物に更に加硫薬品を含む配合剤を混合する工程Ｂとを含む、ゴム組成物の混練方法において、前記工程Ａと前記工程Ｂを、０．６〜１．０ＭＰａの圧力下で行うことを特徴とする混練方法である。【選択図】図２
2011025500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム素材に少なくとも加硫薬品を含まない配合剤を混合する工程Ａと、工程Ａで得られる混合物に更に加硫薬品を含む配合剤を混合する工程Ｂとを含む、ゴム組成物の混練方法において、
前記工程Ａと前記工程Ｂを、０．６〜１．０ＭＰａの圧力下で行うことを特徴とする混練方法。
【請求項２】
混練装置を使用して前記工程Ａ及び前記工程Ｂを行う、請求項１に記載の混練方法。
【請求項３】
前記工程Ａを行う際の前記混練装置のローター回転数が、４０ＲＰＭ以上である、請求項２に記載の混練方法。
【請求項４】
前記工程Ｂを行う際の前記混練装置のローター回転数が、３５ＲＰＭ以下である、請求項２または３に記載の混練方法。
【請求項５】
前記工程Ｂの間の温度が１００℃以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の混練方法。
【請求項６】
前記工程Ｂの開始時の温度が８０℃以下である、請求項１〜５のいずれかに記載の混練方法。
【請求項７】
前記工程Ａ及び前記工程Ｂを同一の混練装置で行う、請求項２〜６のいずれかに記載の混練方法。
【請求項８】
前記工程Ａ及び前記工程Ｂを連続して行う、請求項１〜７のいずれかに記載の混練方法。
【請求項９】
前記混練装置は、バンバリーミキサーまたはニーダーである、請求項２〜８のいずれかに記載の混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物の混練方法に関するものであり、より詳細には、タイヤ等に用いられるゴム組成物を混練する工程において、生産性及び省電力性を向上することのできる混練方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤ等に用いられるゴム組成物を混練する工程においては、例えば、特許文献１に記載の混練方法のように、図１に示すバンバリーミキサーやニーダー等の混練装置（混練ミキサー）を使用し、材料となるゴム素材と配合剤とを高圧力・高温度下にて混練することが一般的である。
【０００３】
尚、図１は一般的なバンバリーミキサー及びニーダーの構造を示す断面図である。図示例におけるバンバリーミキサー１及びニーダー１００の使用方法としては、まず、材料となるゴム素材や配合剤を材料投入口２及び１０２よりチャンバ５及び１０５内に投入した後、フローティングウェイト４及び１０４にてチャンバ５及び１０５内を密閉して圧力をかけ、ローター６及び１０６を回転させて材料を混練する。混練された混合物は、バンバリーミキサー１では、ドロップドア８を解放することにより排出口７より排出され、また、ニーダー１００では、チャンバ１０５を転倒させて排出口１０７より排出される。尚、材料投入口２及び１０２には蓋３及び１０３が付いており、開閉可能である。通常、こうした混練装置には加熱手段（図示せず）が付いており、チャンバ内の温度を自在に制御することができる。また、チャンバ内の圧力については、フローティングウェイト４及び１０４の重量を変化させることにより調節可能である。
【０００４】
これらの混練装置を使用した方法としては、通常、カーボンブラックやシリカ等の充填剤、樹脂等の配合剤を、主に１２０℃以上の高温下で混ぜ合わせる工程Ａと、工程Ａにより得られる混合物に更に加硫薬品を含む配合剤を配合し、１１５℃以下の温度で混ぜ合わせる工程Ｂとの２段階の練り工程で混練する。
【０００５】
従来、このように２段階に分けてゴムを混練する理由は、各練り工程において適切な温度条件が異なるためである。即ち、前記工程Ａでは、配合剤とゴム素材との化学反応を促進させてゴム素材中での薬品の分散を良好にするため１２０℃以上の高温である必要があり、一方、前記工程Ｂでは、ゴムと加硫薬品との早期加硫を起こさせないために１１５℃以下の低温である必要がある。
【０００６】
しかし、混練を２段階に分けて行う上記方法では、工程Ａにおいてゴム組成物を高温に加熱するため消費電力が大きくなるという問題があった。また、高温となったゴム組成物は、工程Ｂに入る前に一度シート状にして冷ます冷却工程が必要であり、製造に要する時間が長くなってしまう。また、ゴム組成物をシート状にする工程も煩雑であるため、生産性を損ねる要因のひとつである。従って、これらの混練方法は、生産性と省電力性とについて更なる改善の余地があると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３４７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、とりわけタイヤ等に用いられるゴム組成物の混練工程にかかる時間、電力及び作業を削減し、以って、生産性及び省電力性に優れた混練方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、ゴム組成物の混練工程にかかる時間、電力及び作業の削減を図る方途につき鋭意検討していたところ、ゴム素材と配合剤との混練を従来よりも高い圧力下で行うことにより、これらを高温下に置くことなく効果的に配合剤を分散できることを見出し、本発明を完成するに到った。即ち、上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
【００１０】
（１）ゴム素材に少なくとも加硫薬品を含まない配合剤を混合する工程Ａと、工程Ａで得られる混合物に更に加硫薬品を含む配合剤を混合する工程Ｂとを含む、ゴム組成物の混練方法において、
前記工程Ａと前記工程Ｂを、０．６〜１．０ＭＰａの圧力下で行うことを特徴とする混練方法。
【００１１】
ここで、上記「配合剤」とは、ゴム素材に対して配合させる単一種類の材料または複数種類の材料の組み合わせを言う。また、上記「加硫薬品」とは、ゴム素材の加硫反応に関わる物質を言い、例えば、加硫剤、加硫促進剤及び硫黄等を挙げることができる。
【００１２】
（２）混練装置を使用して前記工程Ａ及び前記工程Ｂを行う、上記（１）に記載の混練方法。
【００１３】
（３）前記工程Ａを行う際の前記混練装置のローター回転数が、４０ＲＰＭ以上である、上記（２）に記載の混練方法。
【００１４】
（４）前記工程Ｂを行う際の前記混練装置のローター回転数が、３５ＲＰＭ以下である、上記（２）または（３）に記載の混練方法。
【００１５】
（５）前記工程Ｂの間の温度が１００℃以下である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の混練方法。
【００１６】
（６）前記工程Ｂの開始時の温度が８０℃以下である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の混練方法。
【００１７】
（７）前記工程Ａ及び前記工程Ｂを同一の混練装置で行う、上記（２）〜（６）のいずれかに記載の混練方法。
【００１８】
（８）前記工程Ａ及び前記工程Ｂを連続して行う、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の混練方法。
【００１９】
（９）前記混練装置は、バンバリーミキサーまたはニーダーである、上記（２）〜（８）のいずれかに記載の混練方法。
ここで、本明細書中においてバンバリーミキサーとは、いわゆるインテンシブミキサやインターナルミキサを含む。また、本明細書中においてニーダーとは、いわゆる加圧ニーダーを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の混練方法を用いることにより、工程Ａを低温で行うことができ、工程Ｂの前に混合物を常温まで冷ます冷却工程を省略することが可能である。そのため、従来は不連続的であった工程Ａ及び工程Ｂを連続的なものとし、生産性を向上させることが可能である。具体的には、製造されるゴム組成物の品質を良好に保ちながら、単位時間あたりの生産力を向上し、消費エネルギーを削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的なバンバリーミキサー及びニーダーの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の方法の一実施形態を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照に本発明を詳細に説明する。尚、図面に記載の方法は、本発明の一実施形態であるに過ぎず、本発明の範囲に制限を与えるものではない。
【００２３】
図２は、本発明の方法の一実施形態を示す工程図である。図２に記載の混練方法は、ゴム素材（ゴム成分）に、高融点薬品等の少なくとも加硫薬品を含まない配合剤を投入し、０．６０〜１．０ＭＰａの圧力下で混練する工程Ａと、工程Ａで得られる混合物に更に加硫薬品、カーボンブラック（ＣＢ）及びシリカを投入し、０．６０〜１．０ＭＰａの圧力下で混練する工程Ｂとを有する。尚、図示例では、５０〜８０℃の温度下にてローター回転数４０〜５０ＲＰＭで前記工程Ａを行っており、その後、７０〜８０℃の温度下にてローター回転数２０〜３５ＲＰＭで前記工程Ｂを行っている。また、図示例では、工程Ｂにより得られた混合物に更にオイルを配合した後、温度を１０５〜１１５℃に保ちながら徐々にローター回転数及びウェイト圧力を低下させて混練する後工程を含む。尚、上記高融点薬品としては、例えば、フェノール系樹脂や芳香族系石油樹脂等を挙げることができる。
【００２４】
本発明による混練方法は、図示例のように、前記工程Ａと前記工程Ｂを、０．６ＭＰａ〜１．０ＭＰａの圧力下で行うことを特徴とする。
【００２５】
前記工程Ａと前記工程Ｂを、０．６ＭＰａ〜１．０ＭＰａの圧力下で行うことにより、配合剤を１１５℃以下の低温下で効果的にゴム素材中に分散させることが可能である。例えば、図示例では、５０〜８０℃の温度範囲で工程Ａを行っており、そのため混合物をシート状にして冷ます冷却工程を必要とすることなく、得られた混合物に対してそのまま工程Ｂを行うことが可能である。これにより、前記冷却工程に費やしていた時間及び混合物をシート状にするための消費電力を削減することが可能である。また、高温にする必要がないため、消費エネルギーの削減も可能である。本発明による混練方法は、フェノール系樹脂や芳香族系石油樹脂等の高融点材料を配合する混練工程において、特に有効である。
【００２６】
尚、図示例の混練方法では、工程Ｂでカーボンブラック（ＣＢ）及びシリカを混合し、後工程でオイルを混合しているが、これらの配合剤は加硫薬品を含まないため、本発明の混練方法では、例えば工程Ａで一度に混合することも可能である。また、本発明の要件を満たす限り、本明細書に記載したもの以外の配合剤を適宜配合することが可能である。
【００２７】
また、本発明による混練方法は、混練装置を使用して行われることが好ましい。本発明の混練方法に使用する混練装置としては、ローター等の撹拌部材により混練する装置であってウェイト圧力を少なくとも０．６ＭＰａ以上に調節することができる装置を言う。中でも、温度を制御する手段を具えたものが好ましい。
【００２８】
上記のような混練装置を使用して本発明の混練方法を行うことによって、より品質の高いゴム組成物を効率的に得ることが可能である。
【００２９】
更に、本発明による混練方法では、前記工程Ａを行う際の前記混練装置のローター回転数が、４０ＲＰＭ以上であることが好ましい。前記混練装置のローター回転数４０ＲＰＭ以上で前記工程Ａを行うことにより、高融点薬品とゴム素材との化学反応を促進させることができる。これにより、前記工程Ａの時間短縮が可能である。
【００３０】
加えて、本発明による混練方法では、前記工程Ｂを行う際の前記混練装置のローター回転数が、３５ＲＰＭ以下であることが好ましい。前記工程Ｂを行う際の前記混練装置のローター回転数を３５ＲＰＭ以下とすることにより、混合物の温度上昇を抑制し、早期加硫を十分に防止することが可能である。
【００３１】
また、本発明による混練方法では、前記工程Ｂの間の温度が１００℃以下であることが好ましい。前記工程Ｂの間の温度が１００℃以下であれば、加硫薬品による混練中の加硫を十分に防止することが可能である。
【００３２】
更に、本発明による混練方法では、前記工程Ｂの開始時の温度が８０℃以下であることが好ましい。工程Ｂの開始時の温度を８０℃以下とすれば、仮にローターの回転によってゴム組成物が加熱された場合であっても十分低温であるため、混練中の加硫を防止することが可能である。
【００３３】
尚、本発明による混練方法において前記工程Ａの間の温度は、特に制限されないが、８０℃以下であることが好ましく、また、前記工程Ａの開始温度は、特に制限されないが、８０℃以下であることが好ましい。前記工程Ａの間の温度を８０℃以下とすることにより、工程Ａから前記工程Ｂへの移行がより円滑となる。また、前記工程Ａの開始温度を８０℃以下とすることにより、混練装置のローター回転による温度上昇を鑑みても、十分に低温であるため、上記同様、工程Ｂへの移行をより円滑に行うことが可能である。
【００３４】
また、本発明による混練方法において、各工程での混練時間は、特に制限されないが、６０秒以上であることが好ましい。工程Ａ及びＢでの混練時間を６０秒以上とすることにより、高融点薬品、カーボンブラック（ＣＢ）及びシリカ等をより均一にゴム素材中に分散させることが可能である。
【００３５】
更に、本発明による混練方法においては、前記工程Ａ及び前記工程Ｂを同一の混練装置で行うことが好ましい。前記工程Ａ及び前記工程Ｂを同一の混練装置で行うことにより、例えば、ゴム組成物を各装置間で運搬する等の手間を省くことができるため効率的であり、また、単一の混練装置のみの使用であれば消費電力量も少なくて済むため生産性に優れる。
【００３６】
加えて、本発明による混練方法においては、前記工程Ａ及び前記工程Ｂを連続して行うことが好ましい。ここで、「前記工程Ａ及び前記工程Ｂを連続して行う」とは、例えば、ゴム組成物をシート状にする等の他工程を挟まずに、工程Ａ及び工程Ｂを順番に行うことを言う。工程Ａ及び工程Ｂを連続して行うことにより、ゴム組成物の製造時間を短縮することが可能であり、また、エネルギーロスが少ないため生産性に優れる。
【００３７】
更にまた、本発明による混練方法において、前記混練装置は、バンバリーミキサーまたはニーダーであることが好ましい。バンバリーミキサーまたはニーダーを使用して本発明の混練方法を行うことにより、温度、圧力及びローター回転数を的確に制御しながら混練を行うことができ、効率的である。
【実施例】
【００３８】
図１に示した構造のニーダー１００を使用し、実施例として、図２に示す工程に従って本発明の混練方法を行った。その際、工程Ａ、工程Ｂ及び後工程１〜３の間における、ローター回転数（ＲＰＭ）、ウェイト圧力（ＭＰａ）、温度（℃）及び混練時間（ｓｅｃ）を以下の表１の示す諸元にて行った。
【００３９】
【表１】
2011025500.tif 000003
【００４０】
更に、従来例として、同一の構造のニーダー１００を使用し、従来の方法に従って混練を行った。ここで、従来例では、まず、工程Ａとして、ゴム素材、カーボンブラック、高融点薬品、オイル及びシリカ等を、温度１５０〜１６０℃、圧力０．４９ＭＰａ、ローター回転数３０〜４０ＲＰＭで、３００〜５００秒間混ぜ合わせる。その後、該工程Ａにより得られた混合物を、厚さ７〜１０ｍｍのシート状とし、常温になるまで冷却する。
次に、工程Ｂとして、前記混合物に加硫薬品、加硫促進剤を、温度１１５℃、圧力０．４９ＭＰａ、ローター回転数３０〜４０ＲＰＭで、１２０〜１８０秒間混ぜ合わせる。
更に、後工程として、工程Ｂで得られたゴムを厚さ７〜１０ｍｍのシート状にして冷却し、混練工程を終了した。
【００４１】
上記した実施例及び従来例の各方法について、全工程を終了するまでにかかった時間（ｍｉｎ）及び消費電力量（ｋＷｈ）を算出し、それぞれ比較した。以下の表３に、実施例及び従来例の上記時間（ｍｉｎ）及び消費電力量（ｋＷｈ）を示す。
【００４２】
【表２】
2011025500.tif 000004
【００４３】
表２に示した結果から実施例及び従来例を比較すると、実施例は、従来例に対し、工程終了までの時間（ｍｉｎ）を１５％短縮し、消費電力量（ｋＷｈ）を３０％削減していることがわかる。
【００４４】
以上の結果から、本発明の混練方法を利用することにより、従来の混練方法に対し生産性を向上し、消費エネルギーを大幅に低減できることがわかった。
【符号の説明】
【００４５】
１        バンバリーミキサー
２        材料投入口
３        蓋
４        フローティングウェイト
５        チャンバ
６        ローター
７        排出口
８        ドロップドア
１００    ニーダー
１０２    材料投入口
１０３    蓋
１０４    フローティングウェイト
１０５    チャンバ
１０６    ローター
１０７    排出口
【図１】
2011025500.tif 000005
【図２】
2011025500.tif 000006