(57)【要約】【課題】原料ゴムと添加剤とを効率よく混練りすることができるゴム混練り方法を提供する。【解決手段】混練室３と、下限位置にて混練室３の開口部５を閉じるラムウェイト４とを含む密閉型混練機１を用いて、原料ゴムＧと添加剤Ａとを混練りするためのゴム混練り方法である。開口部５から混練室３に、原料ゴムＧ及び添加剤Ａを投入する投入工程Ｓ１と、ラムウェイト４を下降させるとともに、ロータ２を回転させて混練室３で原料ゴムＧ及び添加剤Ａを混練りする混練工程Ｓ２とを含んでいる。混練工程Ｓ２は、ラムウェイト４が下限位置に至るまでの初期練り工程Ｓ２１と、ラムウェイト４が下限位置に至った後の本練り工程Ｓ２２とを含んでいる。初期練り工程Ｓ２１は、本練り工程Ｓ２２においてラムウェイト４を付勢する最大付勢力よりも小さい第１付勢力でラムウェイト４を一定時間下降させる工程を含んでいる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータが収容され、かつ、前記ロータの上部に開口部が設けられた混練室と、駆動手段によって下向きに付勢されて下降し、下限位置にて前記混練室の前記開口部を閉じるラムウェイトとを含む密閉型混練機を用いて、原料ゴムと添加剤とを混練りするためのゴム混練り方法であって、
前記開口部から前記混練室に、前記原料ゴム及び前記添加剤を投入する投入工程と、
前記ラムウェイトを下降させるとともに、前記ロータを回転させて前記混練室で前記原料ゴム及び前記添加剤を混練りする混練工程とを含み、
前記混練工程は、前記ラムウェイトが前記下限位置に至るまでの初期練り工程と、前記ラムウェイトが前記下限位置に至った後の本練り工程とを含み、
前記初期練り工程は、前記本練り工程において前記ラムウェイトを付勢する最大付勢力よりも小さい第１付勢力で前記ラムウェイトを一定時間下降させる工程を含むことを特徴とするゴム混練り方法。
【請求項２】
前記初期練り工程の間、前記ラムウェイトを、前記第１付勢力以下の力で下降させる請求項１記載のゴム混練り方法。
【請求項３】
前記初期練り工程は、前記ラムウェイトを、前記第１付勢力と前記最大付勢力とを交互に繰り返して下降させる請求項１記載のゴム混練り方法。
【請求項４】
前記本練り工程は、前記ラムウェイトへの付勢力を減らして上昇させることにより、前記混練室の前記開口部を開く上昇工程をさらに含む請求項１乃至３のいずれかに記載のゴム混練り方法。
【請求項５】
前記混練工程は、前記ラムウェイトの位置をセンサにより検出する工程をさらに含む請求項１乃至４のいずれかに記載のゴム混練り方法。
【請求項６】
前記添加剤は、カーボン、シリカ、シランカップリング剤及び配合剤の少なくとも一つを含む請求項１乃至５のいずれかに記載のゴム混練り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型混練機を用いて、原料ゴムと添加剤とを効率よく混練りすることができるゴム混練り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、密閉型混練機を用いて、原料ゴムと添加剤とを混練りするためのゴム混練り方法が知られている。例えば、下記特許文献１は、初期練り工程において、所定時間内にラムウェイトが下限位置に至らなかった場合、前記ラムウェイトを一度上限位置まで上昇させて、再度下降させる補助混練り工程を含むゴム混練り方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２５４１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、補助混練り工程時にロータの回転数を低くすることで、ゴム詰りに際して可塑化の均一性を早期に回復し、添加剤の分散に優れた高品質の混練りゴムを安定して形成することを提案している。しかしながら、上記特許文献１の方法では、添加物が原料ゴム中に分散されていない状態でラムウェイトを上昇させると、分散されていない添加物が外部に吹き出すという問題があった。また、上記特許文献１の方法では、補助混練り工程に要する時間が付加されており、効率性に関しては改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、初期練り工程において、ラムウェイトを下降させる付勢力を相対的に小さく制御することを基本として、原料ゴムと添加剤とを効率よく混練りすることができるゴム混練り方法を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回転するロータが収容され、かつ、前記ロータの上部に開口部が設けられた混練室と、駆動手段によって下向きに付勢されて下降し、下限位置にて前記混練室の前記開口部を閉じるラムウェイトとを含む密閉型混練機を用いて、原料ゴムと添加剤とを混練りするためのゴム混練り方法であって、前記開口部から前記混練室に、前記原料ゴム及び前記添加剤を投入する投入工程と、前記ラムウェイトを下降させるとともに、前記ロータを回転させて前記混練室で前記原料ゴム及び前記添加剤を混練りする混練工程とを含み、前記混練工程は、前記ラムウェイトが前記下限位置に至るまでの初期練り工程と、前記ラムウェイトが前記下限位置に至った後の本練り工程とを含み、前記初期練り工程は、前記本練り工程において前記ラムウェイトを付勢する最大付勢力よりも小さい第１付勢力で前記ラムウェイトを一定時間下降させる工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るゴム混練り方法において、前記初期練り工程の間、前記ラムウェイトを、前記第１付勢力以下の力で下降させるのが望ましい。
【０００８】
本発明に係るゴム混練り方法において、前記初期練り工程は、前記ラムウェイトを、前記第１付勢力と前記最大付勢力とを交互に繰り返して下降させるのが望ましい。
【０００９】
本発明に係るゴム混練り方法において、前記本練り工程は、前記ラムウェイトへの付勢力を減らして上昇させることにより、前記混練室の前記開口部を開く上昇工程をさらに含むのが望ましい。
【００１０】
本発明に係るゴム混練り方法において、前記混練工程は、前記ラムウェイトの位置をセンサにより検出する工程をさらに含むのが望ましい。
【００１１】
本発明に係るゴム混練り方法において、前記添加剤は、カーボン、シリカ、シランカップリング剤及び配合剤の少なくとも一つを含むのが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のゴム混練り方法において、混練工程は、ラムウェイトが前記下限位置に至るまでの初期練り工程と、前記ラムウェイトが下限位置に至った後の本練り工程とを含み、前記初期練り工程は、前記本練り工程において前記ラムウェイトを付勢する最大付勢力よりも小さい第１付勢力で前記ラムウェイトを一定時間下降させる工程を含んでいる。
【００１３】
このような初期練り工程は、混練り初期の混練室内の原料ゴムの流動性を向上させ、添加剤の分散に優れた高品質の混練りゴムを安定して形成することができる。さらに、初期練り工程では、ラムウェイトが常に下降しているので、本練り工程を開始するまでの時間を短くすることができる。
【００１４】
以上のように、本発明のゴム混練り方法は、原料ゴムと添加剤とを効率よく混練りすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のゴム混練り方法に用いられる密閉型混練機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のゴム混練り方法のフローチャートである。
【図３】工程の密閉型混練機の断面図である。
【図４】本実施形態の混練工程のラムウェイトの位置と付勢力との関係を示すグラフである。
【図５】本練り工程の密閉型混練機の断面図である。
【図６】他の実施形態の混練工程のラムウェイトの位置と付勢力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態のゴム混練り方法に用いられる密閉型混練機１の断面図が示されている。図１に示されるように、密閉型混練機１は、例えば、混練り容量が３００リットル以下の小型のバンバリーミキサーであって、原料ゴムＧと添加剤Ａ（以下、総称して「原料ゴム等ＧＡ」と呼ぶ場合がある。）とを混練りすることができる。添加剤Ａは、例えば、カーボン（カーボンブラック）、シリカ、シランカップリング材及び配合剤の少なくとも１つを含んでいる。
【００１７】
本実施形態の密閉型混練機１は、回転する一対のロータ２，２が収容された混練室３と、混練室３内に投入された原料ゴム等ＧＡを加圧し、ロータ２による撹拌効率及び混練効率を向上させるラムウェイト４とを含んでいる。ロータ２は、例えば、回転可能に枢支される基軸の周囲に撹拌羽根が螺旋状に設けられており、モータ等の回転手段（図示省略）を介して、互いに同方向又は逆方向に回転駆動される。
【００１８】
本実施形態の混練室３は、ロータ２の上部で原料ゴム等ＧＡを投入可能な開口部５と、ロータ２の下部で混練りされた原料ゴム等ＧＡを排出可能な排出口６とが設けられている。混練室３は、例えば、一対のロータ２，２と同心な２つの円周面を連ねた略ひょうたん状の断面形状を有している。開口部５及び排出口６は、この断面ひょうたん状のくびれ部分に設けられているのが望ましい。
【００１９】
開口部５は、例えば、投入口７に通じる縦孔８の下端に位置している。投入口７は、例えば、外部に開放しており、原料ゴム等ＧＡが密閉型混練機１内に投入される。排出口６は、例えば、開放可能な構造を有しており、混練りされた原料ゴム等ＧＡが塊状で排出される。
【００２０】
ラムウェイト４は、縦孔８内に配されており、下限位置にて混練室３の開口部５を閉じるのが望ましい。ラムウェイト４は、例えば、シリンダ等の駆動手段９により、昇降可能に支持されている。ラムウェイト４は、駆動手段９によって下向きに付勢されて下降し、混練室３内に投入された原料ゴム等ＧＡを加圧することができる。
【００２１】
ラムウェイト４は、例えば、縦孔８に沿って配されるセンサ１０，１０により、上限位置及び下限位置を検出される。本実施形態のセンサ１０は、上限位置を検出する上限センサ１１と、下限位置を検出する下限センサ１２とを含んでいる。このようなセンサ１０は、簡易な構成で検出でき、コストパフォーマンスに優れている。センサ１０は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、ポテンショメータ又はエンコーダ等のラムウェイト４の位置を連続的に検出可能なものであってもよい。
【００２２】
次に、上述の密閉型混練機１を用いて、原料ゴム等ＧＡを混練りするためのゴム混練り方法が説明される。図２には、本実施形態のゴム混練り方法のフローチャートが示される。図２に示されるように、本実施形態のゴム混練り方法では、原料ゴム等ＧＡが投入される投入工程Ｓ１、原料ゴム等ＧＡを混練りする混練工程Ｓ２及び混練りされた原料ゴム等ＧＡが排出される排出工程Ｓ３が行われる。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、投入工程Ｓ１は、例えば、ラムウェイト４を上限位置に位置させるとともに、投入口７から、縦孔８及び開口部５を介して混練室３に、原料ゴム等ＧＡを投入している。投入口７には、コンベア等の搬送手段（図示省略）を用いて、原料ゴム等ＧＡが搬送されるのが望ましい。
【００２４】
混練工程Ｓ２は、例えば、ラムウェイト４を下降させるとともに、１対のロータ２，２を回転させて混練室３で原料ゴム等ＧＡを混練りしている。本実施形態の混練工程Ｓ２は、ラムウェイト４が下限位置に至るまでの初期練り工程Ｓ２１と、ラムウェイト４が下限位置に至った後の本練り工程Ｓ２２とを含んでいる。初期練り工程Ｓ２１及び本練り工程Ｓ２２については、後述する。混練工程Ｓ２は、ラムウェイト４の位置をセンサ１０により検出する工程を、適宜含んでいるのが望ましい。
【００２５】
排出工程Ｓ３は、例えば、排出口６を開放して、混練りされた原料ゴム等ＧＡを塊状で落下させ、排出している。排出口６から排出された原料ゴム等ＧＡは、ホッパ等の貯蔵手段（図示省略）で受け取られるのが望ましい。
【００２６】
図３には、初期練り工程Ｓ２１の密閉型混練機１の断面図が示される。図３に示されるように、初期練り工程Ｓ２１では、密閉型混練機１のラムウェイト４が、駆動手段９によって下向きに付勢されて縦孔８を下降している。ラムウェイト４は、例えば、下限位置に至る前に原料ゴム等ＧＡと接触し、原料ゴム等ＧＡを加圧している。このとき、ロータ２は、回転手段（図示省略）によって回転している。
【００２７】
図４には、本実施形態の混練工程Ｓ２のラムウェイト４の位置と付勢力との関係を示すグラフが示される。図４では、横軸に時間が示されており、ラムウェイト４の位置が実線で、ラムウェイト４の付勢力が一点鎖線で示されている。
【００２８】
図４に示されるように、初期練り工程Ｓ２１では、第１付勢力でラムウェイト４を一定時間下降させるのが望ましい。第１付勢力は、本練り工程Ｓ２２においてラムウェイト４を付勢する最大付勢力よりも小さいのが望ましい。第１付勢力は、好ましくは、最大付勢力の５０％以下である。初期練り工程Ｓ２１において、初期練り工程Ｓ２１の間、ラムウェイト４を、第１付勢力以下の力で下降させるのがより望ましい。
【００２９】
このような初期練り工程Ｓ２１は、混練り初期の混練室３内の原料ゴム等ＧＡの流動性を向上させ、添加剤Ａが局所的に原料ゴムＧ内に分散されるのを防止することができる。また、原料ゴムＧへの添加剤Ａの取り込みがよくなるので、添加剤Ａの吹き出しが抑止され得る。このため、添加剤Ａの分散に優れた高品質の混練りゴムが、安定して形成され、ひいては、この混練りゴムを用いて作られる冬用空気入りタイヤの氷上性能を向上させ得る。
【００３０】
さらに、初期練り工程Ｓ２１では、ラムウェイト４に常に下向きの付勢力が作用し、原料ゴム等ＧＡを混練室３内に押し込むので、ラムウェイト４は常に下降している。このような初期練り工程Ｓ２１は、本練り工程Ｓ２２を開始するまでの時間を短くすることができ、ひいては、生産コストを低減することができる。
【００３１】
図５には、本練り工程Ｓ２２の密閉型混練機１の断面図が示される。図５に示されるように、本練り工程Ｓ２２では、密閉型混練機１のラムウェイト４が下限位置に位置し、混練室３の開口部５を閉じている。ラムウェイト４は、駆動手段９によって下向きに付勢され、混練室３内の原料ゴム等ＧＡを加圧している。このとき、ロータ２は、回転手段（図示省略）によって回転を持続している。
【００３２】
図４に示されるように、本練り工程Ｓ２２では、ラムウェイト４が、下限位置において、最大付勢力で下向きに付勢されているのが望ましい。このため、原料ゴム等ＧＡは、加圧された状態で混練りされるので、効率よく混練りすることができ、本練り工程Ｓ２２に要する時間を短くすることができる。
【００３３】
本練り工程Ｓ２２では、ラムウェイト４への付勢力を減らして上昇させることにより、混練室３の開口部５を開く上昇工程をさらに含むのが望ましい。上昇工程は、例えば、ラムウェイト４を上限位置まで上昇させるとともに、再び下限位置まで下降させる。上昇工程は、本練り工程Ｓ２２の少なくとも最初に行われるのが望ましい。このような上昇工程では、原料ゴム等ＧＡの反発弾性が回復し、原料ゴム等ＧＡが再び加圧されることによって、混練効率が向上し得る。上昇工程は、例えば、ラムウェイト４を縦孔８の中間位置まで上昇させて、再び下限位置まで下降させてもよい。また、本練り工程Ｓ２２において、他の添加剤Ａを追加する場合、この上昇工程において、他の添加剤Ａの投入が行われるのが望ましい。
【００３４】
図６には、他の実施形態の混練工程Ｓ２のラムウェイト４の位置と付勢力との関係を示すグラフが示される。図６では、図４と同様に、横軸に時間が示されており、ラムウェイト４の位置が実線で、ラムウェイト４の付勢力が一点鎖線で示されている。この実施形態における本練り工程Ｓ２２は、図４の実施形態のものと同じであるため、ここではその説明が省略される。
【００３５】
図６に示されるように、この実施形態の初期練り工程Ｓ２１は、例えば、ラムウェイト４を、第１付勢力と最大付勢力とを交互に繰り返して下降させている。このような初期練り工程Ｓ２１は、混練室３への原料ゴム等ＧＡの投入速度を適度に変動させるので、混練り初期の混練室３内のゴムの流動性をさらに向上させ得る。第１付勢力と最大付勢力とは、例えば、時間に応じて転換してもよいし、ラムウェイト４の位置に応じて転換してもよい。
【００３６】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。
【実施例】
【００３７】
図１に示された密閉型混練機１に原料ゴム及び添加剤を投入して、表１に示す初期練り工程の付勢力で混練りした後、共通の本練り工程で混練りされた混練りゴムが試作され、ムーニー粘度変動係数及びシリカ分散性が評価された。このときのロータ回転数は、５０ｒｐｍであり、排出温度は、１６０度であった。また、これらの混練りゴムを用いて、乗用車用の冬用空気入りタイヤが試作され、氷上性能が評価された。
【００３８】
原料ゴム及び添加剤の配合比率及びテスト方法は、以下の通りである。
原料ゴム              ：  １００  ｐｈｒ
カーボン              ：      ４  ｐｈｒ
シリカ                ：    ５５  ｐｈｒ
シランカップリング剤  ：      ７  ｐｈｒ
配合剤                ：    ２９  ｐｈｒ
【００３９】
＜ムーニー粘度変動係数＞
ＪＩＳ  Ｋ６３００に準じて、１３０℃における混練りゴムの１０ヶ所のムーニー粘度ＭＬが測定され、それらの変動係数（標準偏差／平均値）が求められた。結果は、比較例１の変動係数を１００とする指数であり、数値が小さい程、ムーニー粘度ＭＬのばらつきが少ないことを示す。
【００４０】
＜シリカ分散性＞
混練りゴムについて、アルファテクノロジーズ社製のＲＰＡ２０００型試験機を用いて１００℃、１Ｈｚの条件下にて、歪０．５、１、２、４、８、１６、３２、６４％のＧ＊が測定され、Ｇ＊の最大値とＧ＊の最小値の差よりシリカのペイン効果△Ｇ＊が求められた。結果は、比較例１のペイン効果△Ｇ＊を１００とする指数であり、数値が小さい程、シリカ分散性が優れていることを示す。
【００４１】
＜氷上性能＞
上記試供タイヤが、一般乗用車の全輪に装着され、ロックブレーキにおける速度３０km／ｈからの氷上制動停止距離が測定された。結果は、比較例１の氷上制動停止距離を１００とした指数であり、数値が小さい程、氷上性能が優れていることを示す。
【００４２】
テストの結果が表１に示される。
【００４３】
【表１】
2017064934.tif 000003
【００４４】
表１から明らかなように、実施例の混練りゴムは、比較例に比べてムーニー粘度のばらつきが少なく、シリカ分散性も有意に向上していることが確認された。また、実施例の混練りゴムを用いた冬用空気入りタイヤは、氷上性能において、比較例より優れた性能を示していることが確認された。
【符号の説明】
【００４５】
１    密閉型混練機
２    ロータ
３    混練室
４    ラムウェイト
５    開口部
【図１】
2017064934.tif 000004
【図２】
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【図３】
2017064934.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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