(57)【要約】【課題】天然ゴムの素練りや、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うにあたって、天然ゴムの初期ムーニー粘度に大きなばらつきがあっても、コストの上昇を招くことなく、所定の練り時間で目標とする最終ムーニー粘度を安定して得ることができるゴム練り方法を提供する。【解決手段】天然ゴムの素練り、または、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うゴム練り方法であって、ゴム練り開始から所定時間経過後、混練機のモーターの電力値と、天然ゴムの温度とを測定し、測定された電力値および温度に基づいて、天然ゴムの初期ムーニー粘度を推定し、推定された初期ムーニー粘度に基づいて、以降のゴム練りにおける混練機のモーターの回転数と、天然ゴムの温度とを制御するゴム練り方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムの素練り、または、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うゴム練り方法であって、
ゴム練り開始から所定時間経過後、前記混練機のモーターの電力値と、前記天然ゴムの温度とを測定し、
測定された前記電力値および前記温度に基づいて、前記天然ゴムの初期ムーニー粘度を推定し、
推定された前記初期ムーニー粘度に基づいて、以降のゴム練りにおける前記混練機のモーターの回転数と、前記天然ゴムの温度とを制御する
ことを特徴とするゴム練り方法。
【請求項２】
前記所定時間を、前記ゴム練り開始から、前記混練機のトルクが急上昇する第１次トルクピークまでの平均時間に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載のゴム練り方法。
【請求項３】
前記初期ムーニー粘度の推定を、測定された前記電力値と前記温度との積に基づいて行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム練り方法。
【請求項４】
初期ムーニー粘度の推定を行った以降のゴム練り時間における前記混練機のモーターの回転数と、前記天然ゴムの温度との制御を、初期ムーニー粘度に対応して予め作成された標準チャートに基づいて行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム練り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム練り方法に関し、詳しくは、天然ゴムの素練りや、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うゴム練り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤなどのゴム製品は、合成ゴムや天然ゴムが配合されたゴム組成物を用いて製造されるが、これらのゴム組成物を作製するにあたっては、一般に、予め素練りされたゴムや、ゴムにカーボンブラックを加えて練り加工されたカーボンマスターバッチ（ＣＢ  Ｍ／Ｂ）など、低いムーニー粘度（ゴムの可塑度）に加工されたゴム材料が使用されている。
【０００３】
従来より、上記したゴムの素練りやゴムにカーボンブラックを加えてＣＢ  Ｍ／Ｂを作製する練り加工などのゴム練りに際して、所望する最終ムーニー粘度（ゴム練り後のムーニー粘度）が得られるように、事前の試作練りなどに基づいて、練り温度や練り時間などの練り条件を経験的に定めていた。
【０００４】
しかしながら、天然ゴムは合成ゴムと異なり、シッパー（産地）の違いなどにより、元々、初期ムーニー粘度（ゴム練り開始前のムーニー粘度）のバラツキが大きいため、同じ練り条件でゴム練りを行った場合でも、ゴムにかかる負荷（せん断力やトルクなど）のかかり方が変化して、最終ムーニー粘度にばらつきが発生し、ゴム練り後のゴム組成物の物性や加工性などの諸特性に大きなバラツキを生じさせることがあった。
【０００５】
具体的には、例えば、図２に示すように、シッパーが異なるＡ、Ｂ、Ｃ、３種類の天然ゴムを素練りした場合、ゴムにかかる負荷が異なっており、練りゴムの排出前においても、負荷の高さ、即ち、最終ムーニー粘度にばらつきが発生する。
【０００６】
そこで、シッパーが異なるため初期ムーニー粘度が異なる天然ゴムであっても、目標とする最終ムーニー粘度が安定して得られるように工夫したゴム練り方法が種々提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、所定のゴム練り完了時における混練機の電力値を予め求めておき、ゴム練り中における電力値が前記したゴム練り完了時における電力値以下となった時点でゴム練りを停止する。即ち、ゴム練り中の電力値を監視することにより練り時間を変更することが提案されている。
【０００８】
また、特許文献２には、ゴム練り中の混練機におけるモーターの負荷を監視し、測定された負荷に基づいて、適宜、素練り促進剤（シャッカイ剤）の添加量を変えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２２７２０９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２０５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、天然ゴムの素練りや、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うにあたって、天然ゴムの初期ムーニー粘度に大きなばらつきがあっても、コストの上昇を招くことなく、所定の練り時間で目標とする最終ムーニー粘度を安定して得ることができるゴム練り方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
天然ゴムの素練り、または、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うゴム練り方法であって、
ゴム練り開始から所定時間経過後、前記混練機のモーターの電力値と、前記天然ゴムの温度とを測定し、
測定された前記電力値および前記温度に基づいて、前記天然ゴムの初期ムーニー粘度を推定し、
推定された前記初期ムーニー粘度に基づいて、以降のゴム練りにおける前記混練機のモーターの回転数と、前記天然ゴムの温度とを制御する
ことを特徴とするゴム練り方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、
前記所定時間を、前記ゴム練り開始から、前記混練機のトルクが急上昇する第１次トルクピークまでの平均時間に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載のゴム練り方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
前記初期ムーニー粘度の推定を、測定された前記電力値と前記温度との積に基づいて行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゴム練り方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、
初期ムーニー粘度の推定を行った以降のゴム練り時間における前記混練機のモーターの回転数と、前記天然ゴムの温度との制御を、初期ムーニー粘度に対応して予め作成された標準チャートに基づいて行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム練り方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、天然ゴムの素練りや、天然ゴムにカーボンブラックを加えて作製されるカーボンマスターバッチの練り加工を、混練機を用いて行うにあたって、天然ゴムの初期ムーニー粘度に大きなばらつきがあっても、コストの上昇を招くことなく、所定の練り時間で目標とする最終ムーニー粘度を安定して得ることができるゴム練り方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るゴム練り方法における混練システムを示すブロック図である。
【図２】ゴム練り中の混練機にかかる負荷の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を、実施の形態に基づいて、具体的に説明する。
【００１８】
１．混練システム
最初に、本実施の形態に係るゴム練り方法に用いられる混練システムについて説明する。
【００１９】
図１は本実施の形態に係るゴム練り方法における混練システムを示すブロック図であり、図１に示すように、この混練システムは、密閉式混練機１と、密閉式混練機１を稼働させるモーター２と、パーソナルコンピュータ３とを備えている。
【００２０】
密閉式混練機１としては、従来と同様に、バンバリーミキサーやニーダーなど、回転ローターを有する密閉式ゴム混練機が使用される。回転ローターは、モーター２に接続されており、モーター２の回転に合わせて回転して、ゴム練りが行われる。
【００２１】
なお、密閉式混練機１には、練りゴムの温度を測定する温度測定手段１ａ、および密閉式混練機１における練りゴムの温度を制御する温度制御手段１ｂが設けられている。また、モーター２には、モーター２の電力値（トルク）を測定する電力値測定手段２ａ、およびモーター２の電力値を調整して以降のゴム練りにおけるモーターの回転数を制御する回転数制御手段２ｂが設けられている。そして、これらの各手段は、パーソナルコンピュータ３と接続されている。
【００２２】
パーソナルコンピュータ３は、温度測定手段１ａにより測定された練りゴム温度および電力値測定手段２ａにより測定されたモーター２の電力値に基づいて、初期ムーニー粘度の推定を行い、この初期ムーニー粘度から適切な最終ムーニー粘度が得られるように、温度制御手段１ｂおよび回転数制御手段２ｂに制御信号を送信し、以降のゴム練りにおける混練機のモーターの回転数と、天然ゴムの温度とを制御する。
【００２３】
上記した初期ムーニー粘度の推定および各制御信号の送信を行うために、パーソナルコンピュータ３には、モーター２の電力値とゴム温度との積に対応した初期ムーニー粘度の推定値、および前記初期ムーニー粘度の推定値に対応した練り条件（モーターの回転数、練りゴム温度）が示された標準チャートから構成されたデータベースが予め記憶させている。
【００２４】
上記した初期ムーニー粘度の推定値は、事前の実験により、予めモーター２の電力値とゴム温度との積と初期ムーニー粘度との関係を把握しておくことにより設定されている。また同様に、各標準チャートは、事前の実験により、初期ムーニー粘度から目標とする最終ムーニー粘度を得るための練り条件を求めておくことにより作成されている。
【００２５】
２．ゴム練り方法
次に、本実施の形態に係るゴム練り方法を説明する。本実施の形態に係るゴム練りは、上記の混練システムに基づいて行われる。
【００２６】
（１）ゴム練りの開始
先ず、内部が所定の温度に加熱された密閉式混練機１に天然ゴムおよびシャッカイ剤を投入し（ＣＢ  Ｍ／Ｂの練り加工の場合には、カーボンも併せて投入する）、モーター２を稼働させることにより、回転ローターを回転させて、ゴム練りを開始する。
【００２７】
（２）初期ムーニー粘度の推定
所定時間ゴム練りを行った後、温度測定手段１ａにより練りゴムの温度を測定すると共に、電力値測定手段２ａによりモーター２の電力値を測定する。
【００２８】
測定された練りゴムの温度およびモーター２の電力値は、パーソナルコンピュータ３に送信される。パーソナルコンピュータ３は、受信した練りゴムの温度とモーター２の電力値との積を算出し、この値をパーソナルコンピュータ３に予め記憶されているデータベースにおける値と照合することにより、使用されている天然ゴムの初期ムーニー粘度を推定する。
【００２９】
なお、初期ムーニー粘度の推定を行う具体的なタイミングとしては、ゴム練り開始後に混練機のトルクが急上昇して、ゴムにかかる負荷の相違が最も大きくなる第１次トルクピークの平均時間が好ましく、具体的には、ゴム練り開始から約３０秒後程度が好ましい。
【００３０】
（３）練り条件の調整
次に、得られた初期ムーニー粘度の推定値に基づいて、パーソナルコンピュータ３に予め記憶されているデータベースから、練りゴム温度を上昇させすぎることなく、所定時間でムーニー粘度が得られるような練り条件（モーターの回転数、練りゴム温度）が設定されている標準チャートを選択する。
【００３１】
そして、パーソナルコンピュータ３は、選択した標準チャートに示されている練り条件（モーターの回転数、練りゴム温度）に基づく制御信号を温度制御手段１ｂおよび回転数制御手段２ｂに送信する。
【００３２】
温度制御手段１ｂおよび回転数制御手段２ｂは、受信した制御信号に基づいて、モーターの回転数を制御すると共に、練りゴム温度の上昇を制御して、以降のゴム練りを行う。
【００３３】
（４）練りゴムの排出
ゴム練りが完了した後は、密閉式混練機１の排出口から練りゴムを排出する。
【００３４】
３．本実施の形態における効果
以上のように、本実施の形態に係るゴム練り方法によれば、モーターの電力値とゴム温度に基づいて、初期ムーニー粘度をゴム練り中に推定し、その初期ムーニー粘度に基づいて、ゴム練り中のムーニー粘度の変化に影響するモーターの回転数とゴムの温度を制御しているため、初期ムーニー粘度が高い天然ゴムであっても、練りゴム温度を上昇させすぎることなく、所定の練り時間で目標とする最終ムーニー粘度の練りゴムを安定して得ることができ、また、モーターの回転数を制御していないことによって生じる「ゴムの沸き」などの不具合によるスクラップの発生を適切に防止することができる。
【００３５】
また、初期ムーニー粘度に対応して好適なモーターの回転数とゴムの温度を規定した標準チャートに基づいてモーターの回転数とゴムの温度を制御することにより、目標とする最終ムーニー粘度の練りゴムを安定して得ることができるため、初期ムーニー粘度が高い天然ゴムであっても高価なシャッカイ剤を追加する必要がなく、コストの上昇を招くことがない。
【００３６】
そして、このように安定した最終ムーニー粘度の練りゴムを用いてゴム組成物を作成することにより、物性や加工性などの諸特性が安定したゴム製品を提供することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【００３８】
１．天然ゴムの素練り
（１）実施例１〜５
シッパーが異なる天然ゴム（ＮＲ）を５種類（実施例１〜５）用意し、天然ゴム１００．０ＰＨＲに対して、シャッカイ剤０．３０ＰＨＲを配合して、上記のゴム練り方法を用いて天然ゴムの素練りを行った。
【００３９】
このとき、事前の実験により、モーターの電力値に基づいたトルクとゴム温度との積と初期ムーニー粘度との関係と、初期ムーニー粘度から目標とする最終ムーニー粘度を得るための標準チャートとを求めておき、表１に示すデータベースとしてパーソナルコンピュータ３に予め記憶させた。
【００４０】
そして、初期ムーニー粘度の推定は、ゴム練り開始から約３０秒後に行った。
【００４１】
推定された各初期ムーニー粘度に合わせて、表１に示すモーターの回転数（ｒｐｍ）、排出時の練りゴム温度（℃）を設定して、以降のゴム練りを行った。
【００４２】
【表１】
2015006759.tif 000002
【００４３】
（２）比較例１
比較例１として、上記と同様の配合の天然ゴムを、回転数を一律５０ｒｐｍ、排出温度を１４０℃に設定したこと以外は上記と同様にして、ゴム練り（素練り）を行った。
【００４４】
（３）最終ムーニー粘度の評価
各例について３０回の素練りを行い、各練りゴムについて最終ムーニー粘度を測定し、各例毎に、その平均値（Ａｖｅ．）と分散（σ）を求めた。結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2015006759.tif 000003
【００４６】
表２より、実施例１〜５の何れも、比較例１よりも最終ムーニー粘度の分散σが小さくなっており、温度と電力値（トルク）の積に基づいて、モータの回転数と練りゴムの温度を適切に制御することにより、最終ムーニー粘度値のばらつきを小さくできることが確認された。
【００４７】
２．カーボンマスターバッチ（ＣＢ  Ｍ／Ｂ）の作製
（１）実施例６〜１０、比較例２
実施例１〜５と同じ５種類の天然ゴムを用いて、天然ゴム１００．０ＰＨＲに対して、シャッカイ剤０．３０ＰＨＲおよびカーボン２５．０ＰＨＲを配合し、データベースとして表３に示すデータを使用したこと以外は、上記と同様にして、実施例６〜１０のゴム練りを行った。また、配合以外は比較例１と同様にして比較例２のゴム練りを行った。
【００４８】
【表３】
2015006759.tif 000004
【００４９】
（２）最終ムーニー粘度の評価
各練りゴムについて、同様に最終ムーニー粘度を測定し、各例毎に、その平均値（Ａｖｅ．）と分散（σ）を求めた。結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
2015006759.tif 000005
【００５１】
表４より、実施例６〜１０の何れも、比較例２よりも最終ムーニー粘度の分散σが小さくなっており、カーボンマスターバッチを作製するためのゴム練りにおいても同様に、温度と電力値（トルク）の積に基づいて、モーターの回転数と練りゴムの温度を適切に制御することにより、最終ムーニー粘度値のばらつきを小さくできることが確認された。
【００５２】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１      密閉式混練機
１ａ    温度測定手段
１ｂ    温度制御手段
２      モーター
２ａ    電力値測定手段
２ｂ    回転数制御手段
３      パーソナルコンピュータ
【図１】
2015006759.tif 000006
【図２】
2015006759.tif 000007