(57)【要約】【課題】シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式のゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供する。【解決手段】ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、ポリマーのゴム混練機への投入に先立って、ポリマーを細分化する細分化工程を備えているタイヤ用ゴム材料の混練方法。前記タイヤ用ゴム材料の混練方法において使用され、縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されてポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、横向きに配置された切断刃が縦方向に複数列配置されてポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体とを備えているポリマーブロックの細分化装置。【選択図】図２
2016008257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、
前記ポリマーの前記ゴム混練機への投入に先立って、前記ポリマーを細分化する細分化工程を備えていることを特徴とするタイヤ用ゴム材料の混練方法。
【請求項２】
前記細分化工程が、ポリマーブロックを、１辺が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の直方体に細分化する細分化工程であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。
【請求項３】
前記タイヤ用ゴム材料における配合が、ポリマー１００ＰＨＲに対して、シリカが１０〜１５０ＰＨＲ、その他の配合剤が１００〜４００ＰＨＲであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。
【請求項４】
前記ゴム混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項１ないしは請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法において使用されるポリマーブロックの細分化装置であって、
縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されて、前記ポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、
横向きに配置された切断刃が縦方向に複数列配置されて、前記ポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体と
を備えている
ことを特徴とするポリマーブロックの細分化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカが配合されたタイヤ用ゴム材料の混練り方法、および、前記タイヤ用ゴム材料の混練り方法において使用されるポリマーブロックの細分化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品タイヤのグリップ性能や制動性能を向上させるために、天然ゴムや合成ゴムをポリマー成分としシリカが配合されたシリカ配合のタイヤ用ゴム材料が使用されている。このようなシリカ配合のタイヤ用ゴム材料のベースゴム（成形前の練りゴム）は、一般に、バンバリーミキサーを用いて、ポリマーにシリカやその他の配合剤（カーボン、オイル、配合薬品等）を効率よく練り込んで混合分散させることにより製造されている。
【０００３】
図３は従来のバンバリーミキサー２によるシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練り方法を説明する模式図である。図３に示すように、バンバリーミキサー２は、混練室７と、混練室７内に回転自在に挿通された左右一対の混練ロータ６、６と、混練室７の上方に立設された材料供給筒１１と、この材料供給筒１１内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイト（ラム）１２とを備えている。なお、混練室７は、図示しないチャンバー内部に収容されている。
【０００４】
ゴム計量機１４によりバンバリーミキサー２への投入量が計量されたブロック状のポリマー（ポリマーブロック）Ｂや別途計量された配合薬品Ｃなどは、搬送コンベア１３上を搬送されてホッパー１０から材料供給筒１１内へ供給される。また、シリカやカーボンなどの粉状配合剤は、計量機９を経由して材料供給筒１１内へ供給される。材料供給筒１１内へ供給されたこれらの材料は、フローティングウェイト１２を下降させることにより、材料供給筒１１内から混練室７内へ押し込まれ、混練ロータ６、６を回転させることにより、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りが混練室７内で行われる。なお、この時、オイルが適宜添加される。
【０００５】
混練りされたベースゴムはバンバリーミキサー２の下部に設けられた排出口８からスクリューフィーダ５に排出された後、スクリューフィーダ５から押出されて、冷却槽４および乾燥部３を経由することにより冷却、乾燥されて次工程へと送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２９８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記したバンバリーミキサー２によるシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りの場合、混練りの途中にフローティングウェイト１２の上を掃除するためにフローティングウェイト１２を上昇させると、まだポリマー中に取り込まれていないシリカ等の粉状配合剤の粉塵がバンバリーミキサー２における投入口であるホッパー１０から噴出して、バンバリーミキサー周辺の環境の悪化を招いたり、ベースゴムの品質の低下を招く恐れがあった。
【０００８】
そして、上記した粉塵の噴出に伴う問題は、各種粉状の配合剤の内でも、特に、シリカにおいて発生していた。
【０００９】
そこで、本発明は、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式のゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術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】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、
ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、
前記ポリマーの前記ゴム混練機への投入に先立って、前記ポリマーを細分化する細分化工程を備えていることを特徴とするタイヤ用ゴム材料の混練方法である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、
前記細分化工程が、ポリマーブロックを、１辺が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の直方体に細分化する細分化工程であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、
前記タイヤ用ゴム材料における配合が、ポリマー１００ＰＨＲに対して、シリカが１０〜１５０ＰＨＲ、その他の配合剤が１００〜４００ＰＨＲであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、
前記ゴム混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項１ないしは請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法において使用されるポリマーブロックの細分化装置であって、
縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されて、前記ポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、
横向きに配置された切断刃が縦方向に複数列配置されて、前記ポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体と
を備えている
ことを特徴とするポリマーブロックの細分化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式のゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係るタイヤ用ゴム材料の混練方法を説明する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置を示す図である。
【図３】従来のタイヤ用ゴム材料の混練方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者は、バンバリーミキサーのホッパーからのシリカの噴出を抑制することを検討するにあたって、混練り時、シリカがポリマーの表面から取り込まれていることに着目し、ポリマーの表面積を増加させることができれば、シリカが速やかにポリマー中に取り込まれて、シリカの噴出を抑制できると考えた。
【００１９】
即ち、従来のシリカ配合のタイヤ用ゴム材料（ベースゴム）の混練りにおいては、ブロック状のポリマー（ブロックポリマー）をそのままバンバリーミキサーに投入していたため、シリカの投入直後は、ポリマーの表面積がシリカの投入量に対して十分とは言えなかった。このため、ポリマー中にシリカを十分に取り込むことができず、ホッパーからのシリカの噴出を避けることができなかった。
【００２０】
そこで、本発明者は、ポリマーの表面積を増加させる方法について検討を行い、ポリマーのバンバリーミキサーへの投入に先立って、ブロックポリマーを細分化する工程を設けることに思い至り、本発明を完成するに至った。
【００２１】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【００２２】
図１は本実施の形態に係るタイヤ用ゴム材料（ベースゴム）の混練方法を説明する模式図であり、Ａで囲った箇所を除いては、基本的に図３に示した従来のタイヤ用ゴム材料の混練方法と同様である。
【００２３】
即ち、前記したように、バンバリーミキサー２は、混練室７と、混練室７内に回転自在に挿通された左右一対の混練ロータ６、６と、混練室７の上方に立設された材料供給筒１１と、この材料供給筒１１内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイト（ラム）１２とを備えている。
【００２４】
そして、前記したように、ゴム計量機１４によりバンバリーミキサー２への投入量が計量されたポリマーブロックＢや別途計量された配合薬品Ｃなどは、搬送コンベア１３上を搬送されてホッパー１０から材料供給筒１１内へ供給される。また、シリカやカーボンなどの粉状配合剤は、計量機９を経由して材料供給筒１１内へ供給される。材料供給筒１１内へ供給されたこれらの材料は、フローティングウェイト１２を下降させることにより、材料供給筒１１内から混練室７内へ押し込まれ、混練ロータ６、６を回転させることにより、タイヤ用ゴム材料の混練りが混練室７内で行われる。
【００２５】
その後、前記したように、混練りされたベースゴムはバンバリーミキサー２の下部に設けられた排出口８からスクリューフィーダ５に排出され、スクリューフィーダ５から押出されて、冷却槽４および乾燥部３を経由することにより冷却、乾燥されて次工程へと送られる。
【００２６】
しかし、本実施の形態においては、図１において一点鎖線で囲まれた箇所Ａにポリマーブロックの細分化装置が設けられており、細分化されたポリマーの所定量をゴム計量機１４により計量して搬送コンベア１３を介してバンバリーミキサー２に供給している点において、従来と異なっている。
【００２７】
図２は本実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置を示す図であり、（ａ）はポリマーブロックの細分化装置を、（ｂ）は細分化されたポリマーを示している。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、本実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置は、縦向きに配置された切断刃Ａ１が平面視で格子状に配置されてポリマーブロックＢを上面側から切断する縦裁断体Ａ２と、横向きに配置された切断刃Ａ３が縦方向に複数列配置されてポリマーブロックＢを側面側から切断する横裁断体Ａ４とを備えている。
【００２９】
そして、ポリマーブロックＢを枠組体Ｄに組み入れた状態で、横裁断体Ａ４の切断刃Ａ３の刃先をポリマーブロックＢの側面に当てて横方向に移動させることにより、ポリマーブロックＢを側面側から切断する（図２（ｂ）においては、３分割している）。
【００３０】
次に、縦裁断体Ａ２の刃先を、上記において横方向に切断されたポリマーブロックＢの上面に当てて縦裁断体Ａ２の切断刃Ａ１の刃先をポリマーブロックＢの上面側から下方向に押し付けることにより、ポリマーブロックＢを上面側から切断する（図２（ｂ）においては、２８分割している）。その後、切断された上層のポリマーブロックＢを取り除いて、次の層のポリマーブロックＢに対して同様に、上面側から切断する。
【００３１】
これにより、図２（ｂ）に示すような細分化されたポリマーブロックを得ることができる。
【００３２】
そして、このように細分化されたポリマーブロックは、細分化される前に比べて、表面積が大きく増加しているため、バンバリーミキサーに供給されたとき、シリカを十分に取り込むことができ、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、ベースゴムの品質の低下を抑制することができる。
【００３３】
なお、上記した細分化工程において、細分化されたポリマーブロックのサイズが大きすぎると表面積の増加が十分ではないため、シリカの噴出を十分には抑制することができない。一方、細分化されたポリマーブロックのサイズが小さすぎると表面積は十分に増加するものの、バンバリーミキサー内で混練ロータを回転させてもポリマーブロックが空回りして十分な練り込みができなくなり、分散不良を生じる恐れがある。このため、細分化されたポリマーブロックとしては、１辺が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の直方体が好ましく、このようなサイズに細分化することにより、ポリマーブロックに十分に広い表面積を確保して、シリカを十分に取り込んで混練りすることができる。
【００３４】
このようなサイズのポリマーブロックは、横寸法が約７００ｍｍ、縦寸法が３００〜４００ｍｍ、高さ寸法が２００〜２５０ｍｍである細分化前のポリマーブロックを、７５０ｍｍ×４５０ｍｍ×３００ｍｍの枠組体に入れて、前記したポリマーブロックの細分化装置を用いて切断することにより、容易に得ることができる。
【００３５】
そして、本実施の形態において、タイヤ用ゴム材料における配合は、シリカ配合に伴う練りゴム特性の改善効果を発揮させるという観点から、ポリマー１００ＰＨＲに対して、シリカが１０〜１５０ＰＨＲ、その他の配合剤が１００〜４００ＰＨＲであることが好ましい。
【００３６】
本実施の形態によれば、ポリマーブロックを細分化して投入してシリカ配合のタイヤ用ゴム材料を混練りしているため、上記したように、混練り途中におけるシリカの噴出が十分に抑制されて、周辺の環境の悪化を十分に抑制することができる。そして、例えば、ＭＬ（加硫速度曲線のトルクの最小値）、ＭＨ（加硫速度曲線のトルクの最大値）、比重、硬度など、品質が安定したシリカ配合のタイヤ用ゴム材料を提供することができる。
【００３７】
そして、ポリマーブロックを細分化して投入することにより、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となるため、生産性の向上に寄与することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
【００３９】
１．実施例
（１）実施例１
最初に、４００×７００×２５０ｍｍのサイズのポリマーブロック（ＨＰＲ８５０＋ＢＲ７３０ｅｔｃ）を、１００×１００ｍｍの大きさで縦方向のみに切断（縦カット）して細分化した後、ゴム計量機により１００ＰＨＲ計量した。並行して、シリカを７０ＰＨＲ、カーボンを１０ＰＨＲ、オイルを８ＰＨＲ、他薬品を合計１２ＰＨＲ計量した。
【００４０】
次に、計量した各材料をバンバリーミキサー（２７０Ｌ、ローター、４ＷＮ）に投入して、所定時間混練りした。
【００４１】
混練りしたベースゴムは、その後、従来と同様に、スクリューフィーダ、冷却槽、乾燥部を経由して冷却、乾燥して、実施例のベースゴムを製造した。なお、ベースゴムの製造は６バッチ行った。
【００４２】
（２）実施例２
ポリマーブロックを、９０ｍｍ厚みで横方向のみに切断（横カット）して細分化した後計量したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２のベースゴムを製造した。
【００４３】
（３）実施例３
ポリマーブロックを、一辺が１００〜３００ｍｍの直方体となるように、縦方向および横方向に切断（縦横カット）して細分化した後計量したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３のベースゴムを製造した。
【００４４】
（４）実施例４
ポリマーブロックを、一辺が５０〜１００ｍｍの直方体となるように、縦方向および横方向に切断（縦横カット）して細分化した後計量したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４のベースゴムを製造した。
【００４５】
２．比較例
ポリマーブロックを細分化せず計量したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例のベースゴムを製造した。
【００４６】
３．評価
（１）シリカの噴出
各例のゴム練りにおいて、シリカの噴出が抑制されている程度を観察し、投入口から噴出なしの場合には「良」、噴出が少しありの場合には「可」、ゴム計量機まで飛散した場合には「不可」と評価した。
【００４７】
（２）ＭＬバラツキ、ＭＨバラツキ
各例のベースゴムを加硫して、ＭＬ、ＭＨを測定し、そのバラツキ（標準偏差／平均値）を求めた（単位：％）。
【００４８】
（３）サイクルタイム
各例のゴム練りにおけるサイクルタイム（秒）を測定した。
【００４９】
（４）総合判定
上記（１）〜（３）の評価結果に基づいて、総合判定を行った。
【００５０】
結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2016008257.tif 000003
【００５２】
表１に示す実施例１〜４の結果より、ポリマーブロックを細分化することにより、シリカの噴出、ＭＬバラツキ、ＭＨバラツキ、サイクルタイムのすべての項目において、比較例よりも改善されていることが分かり、ポリマーブロックの細分化がシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りにおいて効果を発揮し、品質の向上と生産性の向上をもたらすことが確認できた。
【００５３】
そして、ポリマーブロックを１辺が５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の直方体に細分化した実施例４においては、特に大きな効果が発揮されている。
【００５４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、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できる。
【符号の説明】
【００５５】
２              バンバリーミキサー
３              乾燥部
４              冷却槽
５              スクリューフィーダ
６              混練ロータ
７              混練室
８              排出口
９              計量機
１０            ホッパー
１１            材料供給筒
１２            フローティングウェイト
１３            搬送コンベア
１４            ゴム計量機
Ａ              細分化装置が配置されている箇所
Ａ１、Ａ３      切断刃
Ａ２            縦裁断体
Ａ４            横裁断体
Ｂ              ポリマーブロック
Ｃ              配合薬品
Ｄ              枠組体
【図１】
2016008257.tif 000004
【図２】
2016008257.tif 000005
【図３】
2016008257.tif 000006