(57)【要約】【課題】熱可塑性エラストマーやゴム、これらを主成分とするコンパウンドなどの粘性体中に混在する気泡を効果的、かつ容易に除去することができる脱泡方法、及び該脱泡方法による脱泡機構を備えた混合装置を提供する。【解決手段】粘性体中から気泡を除去する脱泡方法であって、該粘性体が収容された容器の底面又は底面近傍から気体を吹き入れて直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入し、その気泡に粘性体中の小さな気泡を吸収又は吸着させて浮上させることにより、上記粘性体中の気泡を除去することを特徴とする粘性体の脱泡方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性体中から気泡を除去する脱泡方法であって、該粘性体が収容された容器の底面又は底面近傍から気体を吹き入れて直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入し、その気泡に粘性体中の小さな気泡を吸収又は吸着させて浮上させることにより、上記粘性体中の気泡を除去することを特徴とする粘性体の脱泡方法。
【請求項２】
上記粘性体が熱可塑性エラストマーである請求項１記載の粘性体の脱泡方法。
【請求項３】
上記粘性体の粘度が、０．１〜１０００Ｐａ・ｓである請求項１又は２記載の粘性体の脱泡方法。
【請求項４】
熱可塑性の脱泡対象物を加熱又は加温して、粘度０．１〜１０００Ｐａ・ｓの粘性体とし、上記脱泡操作を行う請求項３記載の粘性体の脱泡方法。
【請求項５】
不活性ガスを上記粘性体中に吹き入れて、該不活性ガスによる気泡を上記粘性体中に導入する請求項１〜４のいずれか１項に記載の粘性体の脱泡方法。
【請求項６】
上記１〜５のいずれか１項に記載の脱泡方法によって粘性体中の気泡を除去する脱泡機構を備えた混合装置であって、混合対象の上記粘性体を収容する混合槽の底面又は底面近傍に、混合槽内に気体を吹き込んで直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入する気体吹入手段を配設したことを特徴とする混合装置。
【請求項７】
上記気体吹入手段として、混合槽の底壁に所定個数の気泡導入孔を形成した請求項６記載の混合装置。
【請求項８】
上記気体吹入手段として、所定個数の気泡導入孔が形成された気泡導入管を上記混合槽の底面近傍に該底面に沿って配設した請求項６記載の混合装置。
【請求項９】
混合槽内の粘性体を加熱又は加温するための加熱機構が設けられた請求項６〜８のいずれか１項に記載の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
熱可塑性エラストマーやゴム、これらを主成分とするコンパウンドなどの粘性体中に混在する気泡を除去するための脱泡方法及び該脱泡方法による脱泡機構を備えた混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性エラストマーやゴム、その他の粘性体を撹拌混合してコンパウンドを調製する際に、ミキサーやニーダー等の混合装置が一般に用いられている。しかし、このような粘性体のコンパウンドを混合装置で調製する場合、撹拌混合時に材料中にエアーが巻き込まれ、混合後に直径数ｍｍ程度の気泡が多数混入し残留してしまうことがあった。
【０００３】
このような気泡は、たとえ小さなものであっても、コンパウンドの体積の増大、粘性及び流動性の変化、熱伝導性の変化等、その品質に影響を及ぼすおそれがある。例えば、内部に気泡を巻き込んだ状態のコンパウンドを使用して、押出成形や射出成形、プレス成形等の成形加工を行った場合には、その気泡がクッションとなり必要とする成形圧力が得られなかったり、内部の気泡が加熱時の熱伝導を妨げるため、コンパウンドの加熱に余分なエネルギーを必要とする場合があること等から、成形条件の変動や生産性の低下等を引き起こす要因になり得る。更に、この気泡が成形品内に残留した場合には、圧縮強度や引張強度等の特性の低下を招くおそれがあり、また、製品表面に気泡が現れた場合にはその美観を損ねるおそれがある。特に、コンパウンドを粘弾性体として利用する際には、製品内に残留した気泡が弾性率等の特性に影響を及ぼし、十分な性能を発揮できない場合もある。また、残留した気泡に含まれる酸素がコンパウンドの酸化劣化を促進し、製品の早期劣化を招くおそれもある。従って、高粘性のコンパウンドの製造工程における気泡の除去は成形条件の安定化や製品の品質を保持する上で重要である。
【０００４】
通常、熱可塑性樹脂やゴム等のコンパウンドを製造する際には、真空脱泡、遠心脱泡、振動脱泡等の脱泡方法が採用され、例えば、ミキサーの混合槽に真空ポンプを接続し、この混合槽内を減圧すると共に撹拌羽根を旋回させて、撹拌と脱泡を同時に行うことが多い。また、必要に応じて次工程で、得られたコンパウンドを薄く伸ばして高温で長時間脱気したり、ニーダー等により強制的に撹拌する等の脱泡工程を追加することもある。しかし、上記のように高温の混合槽内を真空状態にする際には、例えば、熱により真空ポンプ油の劣化が促進され、真空ポンプの能力低下を早期に引き起こすばかりでなく、最悪の場合にはポンプの損傷等を引き起こすおそれもあるため、混合装置が大掛かりになってしまうことが多い。
【０００５】
また、上記の遠心脱泡や振動脱泡は、コンパウンドに遠心力や振動を加えることにより脱泡する方法であるが、これらの方法では装置の仕様上、ヒーター等の加熱機構を設けることが困難なため、加熱によりコンパウンドの粘度を下げることが困難である。そのため、遠心脱泡や振動脱泡により脱泡を行う際には、コンパウンドを加熱又は加温して粘度を下げることが難しく、コンパウンドの粘性が高い場合には内部に巻き込まれた気泡を容易に表面まで移行させることが困難であり、十分な脱泡効果を得ることができない。
なお、本発明に関連する先行技術文献としては下記のものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００７−２７３１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、熱可塑性エラストマーやゴム、これらを主成分とするコンパウンドなどの粘性体中に混在する気泡を効果的、かつ容易に除去することができる脱泡方法、及び該脱泡方法による脱泡機構を備えた混合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性エラストマーやゴム、これらを主成分とするコンパウンドなどの粘性体中に、例えば混合装置の混合槽などの該粘性体を収容した容器の底面又は底面近傍から気体を吹き入れて直径５ｍｍ以上の気泡を導入することにより、この比較的大きな気泡が、粘性体中を上方へと浮上すると共に、その浮上中に粘性体中の小さな気泡を取り込み又は吸着して粘性体上面から外部に放出され、粘性体中に混在する気泡を効果的かつ容易に除去することができ、しかも遠心脱泡や振動脱泡などとは異なり、容易に加熱機構を設けて粘性体を加熱又は加温することができ、脱泡対象物が熱可塑性の粘性体である場合には、加熱又は加温操作によって容易に低粘度化して脱泡効果を高めることができることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００８】
従って、本発明は、粘性体中から気泡を除去する脱泡方法であって、該粘性体が収容された容器の底面又は底面近傍から気体を吹き入れて直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入し、その気泡に粘性体中の小さな気泡を吸収又は吸着させて浮上させることにより、上記粘性体中の気泡を除去することを特徴とする粘性体の脱泡方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、この本発明の脱泡方法を実施する装置の一例として、上記本発明の脱泡方法によって粘性体中の気泡を除去する脱泡機構を備えた混合装置であって、混合対象の上記粘性体を収容する混合槽の底面又は底面近傍に、混合槽内に気体を吹き込んで直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入する気体吹入手段を配設したことを特徴とする混合装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の脱泡方法によれば、熱可塑性エラストマーやゴム、これらを主成分とするコンパウンドなどの粘性体中の混在した気泡を、容易かつ確実に除去することができ、しかも真空ポンプ等の装置を必要としないため装置が大掛かりになることがなく、また容易に加熱機構を設けることもできる。このため、ミキサーやニーダーなどの混合装置で容易に実施することができ、これにより、混合操作や混練操作によって粘性物に混入した細かい気泡を容易かつ効率的に除去することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の脱泡方法は、上記のように、脱泡対象物の粘性体が収容された容器の底面又は底面近傍から気体を吹き入れて直径５ｍｍ以上の気泡を上記粘性体に導入し、その気泡が粘性体中を上昇する過程で、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、導入した気泡（導入気泡）６１に粘性体中に混入した気泡（混入気泡）６２を吸収又は吸着させて上記粘性体３の上面から外部に放出させるものである。この時、比較的大きな気泡は浮上する気泡に吸収され、小さな気泡は上昇する気泡の表面に吸着されて、導入した気泡（導入気泡）６１と共に粘性体３中を浮上し、粘性体３の上面から外部に放出される。
【００１２】
この場合、上記粘性体中に上記気体を吹き入れる具体的方法は、例えば、図２に示したように、粘性体３が収容される容器２の底壁に所定個数の気泡導入孔５１を設け、この容器２の底面から気体を吹き込んで、上記気泡を粘性体３中に導入する方法や、図３に示したように、粘性体３が収容される容器２の底面近傍に該底面に沿って気泡導入管５２を配設し、該気泡導入管５２に設けた所定個数の気泡導入孔５１から気体を吹き込んで、上記気泡を粘性体３中に導入する方法が例示される。
【００１３】
なお、この図２及び図３に示した上記容器２は、粘性体３を混合又は混練する混合装置の混合槽であり、内部に配置された撹拌羽根４が図示しないモータ等の駆動源により回転し、内部に収容された粘性体３を混合又は混練することができるようになっている。従って、この図２及び図３の混合装置は、混合／混練操作によって粘性体３中に取り込まれてしまった小さな気泡を、その混合／混練作業中、又は作業後直ちに本発明脱泡方法により除去することができるものである。
【００１４】
本発明の脱泡方法は、例えば、撹拌混合時に空気を巻き込みやすい高粘度の粘性体に対して有効に適用し得るものであり、その対象は特に制限されるものではないが、粘度が通常０．１〜１０００Ｐａ・ｓ、特に１００〜５００Ｐａ・ｓの熱可塑性エラストマーやゴム、その他の材料を含むコンパウンドを調製する際に好適に用いることができる。また、上記の脱泡対象物が１０００Ｐａ・ｓを超える粘性体の場合には、その内部に混入した気泡（混入気泡）を表面まで移行させることが困難となる場合があるが、熱可塑性の粘性体であれば、加熱又は加温操作によりその粘度を１０００Ｐａ・ｓ以下まで低粘度化することにより、粘性体中に混入した気泡（混入気泡）を確実かつ効率的に脱泡することができる。粘性体を加熱又は加温する場合には、カートリッジヒーターやバンドヒーター等の従来公知の加熱機構を装置の仕様に合わせて適宜配設すればよい。なお、本発明において、粘度とは回転粘度計による測定値を意味する。
【００１５】
上記粘性体の加熱温度は、粘度が上記の範囲となるように適宜調整され、かつ熱による変化を受けない条件であれば特に限定されないが、通常５０〜３００℃、特に１００〜２５０℃の範囲とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の脱泡方法では、導入した気泡（導入気泡）の直径が小さ過ぎる場合に、粘性体中を上昇せずにそのまま残留してしまうことがあるため、粘性体中を上昇するのに必要な直径を有する気泡を導入する必要がある。その直径は、脱泡対象物の種類や、粘度及び温度、装置の規模等の条件により適宜調整されるものであるが、通常５ｍｍ以上、特に１０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、気泡の直径の上限についても、上記と同様に適宜選定し得るものであり、特に制限されるものではないが、通常１５０ｍｍ以下、特に１００ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、ここでいう気泡の直径とは、気泡を同体積の球と仮定したときの直径を意味する。
【００１７】
吹き入れる気体の流量は、脱泡対象物の種類や温度範囲、及び工程の処理量等の条件に応じて、上記導入気泡の直径が上記範囲となるように適宜調整すればよい。
【００１８】
上記の吹き入れる気体としては、環境面及び安全面において問題がなく、かつ脱泡対象物に対して影響を及ぼさないものであれば、特に制限されるものではないが、通常は空気を用いることができる。また、コンパウンドの酸化劣化を更に低減する観点から、窒素やアルゴン等の不活性ガスを好適に用いることもできる。これらは、設備仕様やコンパウンドの配合、用途、目的及びコスト等に応じて適宜選定すればよい。
【００１９】
本発明の脱泡方法は、ミキサー等の混合装置に図２及び図３に示した気体吹入手段を配設することにより、容易に導入することができる。この時、気泡導入孔の直径、配置、個数及び気泡導入管の形状等は混合装置の仕様などに応じて適宜選択すればよい。
【００２０】
上記粘性体内に吹き入れる気体としては、上記のように空気、窒素及びアルゴン等を用いることができるが、空気を吹き入れる場合、所望する流量が得られるエアーポンプ等を適宜配設すればよい。また、粘性体の酸化劣化を低減する目的で窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き入れる場合には、窒素ガス発生装置や、吹き込む気体を充填したボンベ等を適宜選択して用いればよい。なお、上記のエアーポンプやボンベは、上記気体吹入手段に流量調整バルブ等を介して接続し、脱泡に適した大きさの気泡を導入できる流量範囲に調整可能とすればよい。
【００２１】
また、本発明の脱泡方法は、上記の具体例のように混合装置に組み込むほか、脱泡対象物の搬送経路上に気泡導入孔を設けて、混合終了後のコンパウンドを貯蔵タンクや次工程へ搬送する間に脱泡することも可能である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００２３】
脱泡対象物として表１に示す各成分を混合して、粘性体（２００℃における粘度：１００Ｐａ・ｓ）を調製した。得られた粘性体には、直径数ｍｍ程度の細かい気泡が多数混入していた。
次いで、気体吹入手段として、バルブを介してエアーポンプが接続された図２又は図３に示す容器（混合槽）に、上記粘性体を収容した。
粘性体を上記容器に収容後、該粘性体の粘度が１００Ｐａ・ｓとなるように温度を調整し、上記エアーポンプを起動し、上記バルブを開放して気泡（直径５〜１５ｍｍ）を容器全体にいきわたるように容器内に導入した。そして、混合装置の撹拌羽根を回転させながら気泡の導入を続けたところ、図２及び図３のいずれの場合においても、粘性体内の混入気泡は、導入気泡により吸収・吸着されながら粘性体上面より外部に放出され、気泡の導入から６０分後には全て除去された。
【００２４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の脱泡方法により、粘性体中の気泡が除去される様子を示す図である。
【図２】本発明の脱泡方法の具体例を示す概略説明図である。
【図３】本発明の脱泡方法の他の具体例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  混合装置
２  容器（混合槽）
３  粘性体
４  撹拌羽根
５１  気泡導入孔
５２  気泡導入配管
６１  導入した気泡（導入気泡）
６２  混入した気泡（混入気泡）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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