(57)【要約】【課題】加硫系薬品を粉体で供給することによる問題と、ゴム混練の際の発熱による問題との両方を一挙に解決することができるゴム連続混練方法を提供する。【解決手段】ノンプロゴムが供給される第１供給部２と、この第１供給部２の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部３とを有し、ノンプロゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機１を用いたゴム連続混練方法であって、加硫系薬品を供給するに際して、加硫系薬品と水とを混合した分散体の形で供給する。好ましくは、分散体の供給を液体用ポンプで行い、第２供給部３の下流側に真空ポンプ５を接続し、分散体に含まれていた水分を吸引する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、
加硫系薬品を供給するに際して、加硫系薬品と水とを混合した分散体の形で供給するようにしたことを特徴とするゴム連続混練方法。
【請求項２】
前記分散体の供給を液体用ポンプで行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のゴム連続混練方法。
【請求項３】
前記第２供給部の下流側に吸引装置を接続し、前記分散体に含まれていた水分を吸引するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム連続混練方法。
【請求項４】
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練設備であって、
加硫系薬品を水と混合した分散体の形で前記第２供給部に供給するための液体用ポンプと、
前記第２供給部の下流側に配置された吸引装置とを備え、この吸引装置により前記分散体に含まれていた水分を吸引するように構成したことを特徴とするゴム連続混練設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法及びゴム連続混練設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のタイヤのトレッドやウェザーストリップ等のゴム製品を得るために、まず、バンバリーミキサー等の混練機を用いて、原料ゴムに補強剤、充填剤、可塑剤等の添加剤（ただし、加硫剤や加硫促進剤を除く）を配合・混練（ノンプロゴム混練）してシート状の非加硫性ゴムを製造する。次に、この非加硫性のゴムシートを混練機に再供給し、加硫剤及び加硫促進剤を添加・混練（ファイナルゴム混練）し、加硫性のゴムシートを得る。そして、この加硫性ゴムシートを押出機に供給し、所望の断面形状にして押し出し成形し、所望の形状のゴム製品を製造している。
【０００３】
ここでファイナルゴム混練を行う場合のゴム連続混練設備の構成（模式図）を図２に示す。ゴム混練を行うために、ゴム連続混練押出機１００が設けられており、第１供給部１０１と第２供給部１０２とを備えている。ゴム連続混練押出機１００は、スクリュー１００ａと、このスクリュー１００ａを回転駆動する駆動装置１００ｂとを備えている。第１供給部１０１からは、シート状のノンプロゴムＧ（非加硫性ゴム）が供給され、第１供給部１０１よりも下流側にある第２供給部１０２からは、硫黄（加硫剤）及び加硫促進剤（これらは加硫系薬品に相当）が粉体の形で供給される。加硫系薬品は、スクリューフィーダ１０３のホッパー１０３ａから供給され、このスクリューフィーダ１０３により定量が第２供給部１０２から供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品とを配合・混練させ、連続混練押出機１００の先端部からファイナルゴム（加硫性ゴム）を押し出し成形する。
【０００４】
このように、加硫系薬品は、粉体の形で供給されているが、加硫系薬品の中には、粘着性、凝集性、帯電性を有するものがあり、次のような問題点が生じている。すなわち、
（１）スクリューフィーダ１０３のホッパー１０３ａ内においてブリッジが形成される。
（２）フィーダ出口での凝集により、不連続かつ不規則に薬品が供給される。
（３）フィーダ出口から第２供給部１０２までの経路途中（壁面など）において、凝集や剥離が生じる。
【０００５】
このような現象が生じると、ノンプロゴムと加硫系薬品との混合比率がばらついてしまい、均一なファイナルゴムを製造することができない。また、品質にもばらつきが生じる。かかる問題に対処する技術として、例えば、下記特許文献１，２が知られている。特許文献１では、非液状のゴム用配合剤を液状のゴム用配合薬品に溶解もしくはスラリー状に混合して供給する。特許文献２では、酸化防止剤、可塑化剤、硫黄等をごく少量の油といっしょに予備混合しペースト状にする。このペースト状混合物を容積型ポンプにより導入する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１２８７４１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平６−２１０６２７号公報（段落００３６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、非加硫性のノンプロゴムに加硫系薬品を混合・混練してファイナルゴムを製造する場合、混練に伴い熱が発生する。温度が上昇しすぎると、ゴム焼け等の問題が発生するため、ゴム混練物の温度が所定温度以上にならないように混練する必要がある。
【０００８】
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、加硫系薬品を粉体で供給することによる問題と、ゴム混練の際の発熱による問題との両方を一挙に解決することができるゴム連続混練方法及びゴム連続混練設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練方法は、
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練方法であって、
加硫系薬品を供給するに際して、加硫系薬品と水とを混合した分散体の形で供給するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
この構成によるゴム連続混練方法の作用・効果は、以下の通りである。
ゴム連続混練押出機の第１供給部から非加硫性ゴムが供給され、第２供給部から加硫系薬品が供給される。これにより、非加硫性ゴムと加硫系薬品を混合・混練して加硫性ゴムを製造する。また、第２供給部から供給される加硫系薬品は、水と混合させた分散体の形で連続混練押出機内に供給される。このように水を含む分散体の形態で供給するので、加硫系薬品を粉体で供給していた場合の問題をなくすことができる。また、連続混練押出機の内部に導入された水は、ゴム混練時の発熱により蒸発する。このとき水の気化熱により、ゴム混練物から熱を奪うことができるので、ゴムの温度を低下させるように作用する。このように水を利用することで、従来技術の２つの問題点を同時に解決できる。その結果、加硫系薬品を粉体で供給することによる問題と、ゴム混練の際の発熱による問題との両方を一挙に解決することができるゴム連続混練方法を提供することができる。
本発明の好適な実施形態として、前記分散体の供給を液体用ポンプで行うようにしたものがあげられる。
【００１０】
液体用ポンプを用いることにより、分散体を第２供給部から連続的に定量供給することができる。これにより、ゴムと加硫系薬品との混合比率を所定レベルに維持することができる。
【００１１】
本発明の別の好適な実施形態として、前記第２供給部の下流側に吸引装置を接続し、前記分散体に含まれていた水分を吸引するように構成したものがあげられる。
【００１２】
分散体に含まれていた水分は、本来ゴムの成分としては不必要なものである。そこで、第２供給部の下流側に吸引装置を設けておき、分散体に含まれていた水分を吸引させて除去することができる。
【００１３】
上記課題を解決するため本発明に係るゴム連続混練設備は、
非加硫性ゴムが供給される第１供給部と、この第１供給部の下流側に設けられ、加硫系薬品が供給される第２供給部とを有し、加硫性ゴムを連続混練押し出し成形するゴム連続混練押出機を用いたゴム連続混練設備であって、
加硫系薬品を水と混合した分散体の形で前記第２供給部に供給するための液体用ポンプと、
前記第２供給部の下流側に配置された吸引装置とを備え、この吸引装置により前記分散体に含まれていた水分を吸引するように構成したことを特徴とするものである。
【００１４】
かかる構成によるゴム連続混練設備の作用・効果については、既に述べた通りである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゴム連続混練設備（方法）の好適な実施形態を図面を用いて説明する。  図１は、本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図である。
【００１６】
＜設備の構成＞
ゴム連続混練押出機１は、第１供給部２と第２供給部３とを備えている。各供給部２，３の構造は、特定の構造に限定されるものではない。ゴム連続混練押出機１は、スクリュー１ａと、このスクリュー１ａを駆動する駆動装置１ｂとを備えている。スクリュー１ａは、バレル１ｃ内に設けられている。スクリュー１ａは、回転駆動だけでなく、前後方向にも駆動することができる。第１供給部１から供給されるノンプロゴム（非加硫性ゴムに相当）は、スクリュー１ａにより混練されながら前進していく（図１の矢印Ａ方向）。スクリュー１ａの先端側に設けられたダイ１ｄから、所定の断面形状のファイナルゴム（加硫性ゴムに相当）が押し出される。
【００１７】
第１供給部２からは、ノンプロゴムＧが供給されるが、シート状に形成されたゴムを直接供給するようにしてもよいし、押出機を利用して供給するようにしても良い。
【００１８】
第２供給部３からは、加硫系分散体Ｋ（以下、分散体と省略）が供給される。分散体は、硫黄と加硫促進剤とを水に混合させたものを指し、全体として液状あるいはペースト状となっている。硫黄と加硫促進剤は、予め分散体の形態にしておき、これを液体用ポンプ４により第２供給部３から導入（供給）する。液体用ポンプ４を用いることにより、連続的に、かつ、定量供給することができる。図１では、液体用ポンプ４を１つだけ設けているが、薬品の種類毎に設けることが好ましい。すなわち、  第２供給部３を薬剤の種類毎に複数設け、個別に供給することが好ましい。
【００１９】
このように硫黄や加硫促進剤を粉末ではなく、分散体の形態で供給することにより、粉末で供給する場合のように、スクリューフィーダのホッパー内においてブリッジが形成されることがなくなる。また、フィーダ出口での加硫促進剤の凝集により、不連続かつ不規則に薬品が供給されることもなく、安定的に定量供給が可能になる。さらに、フィーダ出口から第２供給部までの経路途中（壁面など）において、凝集や剥離が生じることもなくなる。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品（分散体）の混合比率を所定に維持することができる。
【００２０】
分散体における水の添加量であるが、加硫系薬品（粉体）トータル量に対して０．２倍〜２．０倍（重量比）が好ましく、０．５倍から１．０倍がより好ましい。０．２倍未満では、液体用ポンプの押出機への供給が困難であり、２．０倍を超えると、加硫系薬品の均一な分散体の作製が困難である。
【００２１】
また、分散体に水分が含まれているが、この水分も連続混練押出機１の内部に供給される。スクリュー１ａによりゴムが混練されていくと、摩擦熱により温度が上昇する。この発熱により、温度が上昇しすぎると、ゴム焼け（スコーチ）等の問題が発生する。そこで、水分を含んだ分散体を供給すれば、この水分が蒸発する時の気化熱により、ゴム混練物から熱を奪うことができる。これにより、ゴムの温度を下げる方向に作用させる。その結果、必要以上にゴムの温度を上げないようにできるので、適切にゴムの混練を行うことができる。
【００２２】
第２供給部３の下流側には、吸引パイプ６が設けられ、真空ポンプ５（吸引装置に相当）と接続されている。吸引パイプ６は、スクリュー１ａの先端付近、ダイ１ｄの近傍に設けられている。分散体に含まれている水分は、蒸発しこの真空ポンプ５を介して吸引され連続混練押出機１の外部へと排出される。これにより、ゴム組成とは関係ない水分を確実に除去することができる。
【００２３】
＜作用＞
図１に示す、ゴム連続混練設備の作用を簡単に説明する。第１供給部２を介してノンプロゴムを供給する。連続混練押出機１により、ノンプロゴムの連続混練押し出しが行われる。一方、液体用ポンプ４により加硫系薬品が分散体の形で供給され、第２供給部３から連続混練押出機１に供給される。これにより、ノンプロゴムと加硫系薬品を混練してファイナルゴムを製造することができる。液体用ポンプ４で供給するので、一定量を連続して供給することができる。
【００２４】
また、分散体の中に含まれる水分が蒸発するときの気化熱により、混練されるゴムの必要以上の発熱を抑制することができる。これにより、ゴムのやけ等を防止することができる。ダイ１ｄからは、所定断面形状のファイナルゴムが押し出し成型される。
【００２５】
＜実施例＞
次に、実施例について説明する。連続混練押出機１としては、公知のスクリュー式連続混練機（ＢＵＳＳ社製「コニーダー」）を用いた。スクリュー１ａの径はφ４６ｍｍ、スクリュー１ａのＬ／Ｄ＝１１とした。Ｌとは、スクリュー１ａの長さであり、Ｄはスクリューの外径である。スクリュー１ａの回転数は１５０ｒｐｍとした。液体用ポンプとしてはギヤーポンプを使用した。ゴムの処理量は、２５ｋｇ／ｈとした。連続混練押出機１から排出されるゴムの温度は９８〜１０３℃とした。
【００２６】
ゴムの配合部数（ｐｈｒ）であるが、ＳＢＲ系ノンプロゴム１６５ｐｈｒに対して、加硫系分散体を５．５ｐｈｒとした。分散体の内訳であるが、硫黄（粉体）２．０ｐｈｒ、加硫促進剤ＣＢＳ（化学名はＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾスルフェンアミド）（粉体）１．５ｐｈｒ、水２．０ｐｈｒとした。
【００２７】
比較例として図２に示す構造のゴム連続混練設備を用いた。連続混練押出機１は同じ構成を用いた。スクリューフィーダは、重量式ツインスクリュータイプを用いた。ゴムは、実施例と同じ材料で１６５ｐｈｒとした。薬剤は、硫黄を２．０ｐｈｒ、加硫促進剤ＣＢＳを１．５ｐｈｒとし、夫々粉体で供給した。
【００２８】
上記の条件下、混練されたゴムの均一性の試験（加硫特性試験）を行った。測定器として、Ａｌｐｈａ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のレオメータＭＤＲ２０００を使用した。試験温度は１６０℃とした。試験は、ＪＩＳ  Ｋ６３００に準拠して行った。試験結果を表１と表２に示す。
【００２９】
【表１】
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【表２】
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この表において、ＭＨは最大トルクを示す。ｔ９０は、最大トルクの９０％のトルク値に到達するまでの時間を示す。サンプル数ｎは２０個である。ただし、最初の１分間は除き、インターバル３０秒ごとに採取する。Ａｖｅは平均値を示す。σは、標準偏差を示す。ＣＶは変動率を示す。表１と表２の変動率を比較してみると、ＭＨについては、実施例が２．２％、比較例が３％である。ｔ９０については、実施例が２．１％、比較例が３％である。変動率が小さい方がばらつきは小さいことになる。この表からも分かるように、実施例のほうが変動率が小さい。したがって、実施例のほうが均一性の面で優れていることが分かり、ばらつきが改善されている。以上のように、本発明の効果を確認することができた。
【００３０】
＜別実施形態＞
連続混練押出機により押し出し成形されるゴムの種類や加硫系薬品の種類については、特定のものに限定されるものではない。連続混練押出機へのゴムや加硫系薬品の供給形態については、特定の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【図２】従来技術に係るゴム連続混練設備の構成を示す模式図
【符号の説明】
１        連続混練押出機
２        第１供給部
３        第２供給部
４        液体用ポンプ
５        真空ポンプ
６        吸引パイプ
Ｇ        ノンプロゴム
【図１】
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【図２】
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