特許 6981236 ゴム混練り方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6981236

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】ゴム混練り方法

(51)【国際特許分類】

   C08J 3/20 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   C08J3/20 BCEQ

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-246672(P2017-246672)

(22)【出願日】2017年12月22日

(65)【公開番号】特開2019-112525(P2019-112525A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2020年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 義隆

【審査官】 松浦 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２１７９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９７６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１０４５３０６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０６２０９９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

ＩＰＣ Ｃ０８Ｊ ３／００ − ３／２８

Ｃ０８Ｊ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴムとシリカとシランカップリング剤とを含むゴム組成物を密閉型混練装置によって混練するためのゴム混練り方法であって、
前記ゴム組成物を混練する第１工程と、
前記第１工程中の前記ゴム組成物の温度よりも低い温度の気体を前記ゴム組成物に供給する第２工程と、
前記第１工程中に生成される反応生成物を排出する第３工程とを含み、
前記第２工程は、前記第１工程中に行われ、
前記第２工程は、前記気体を温度調節器で冷却させる工程を含む、
ゴム混練り方法。

【請求項2】

前記気体の温度は、１０〜８０℃である、請求項１記載のゴム混練り方法。

【請求項3】

前記気体の圧力は、０．１〜１．２MPaである、請求項１又は２に記載のゴム混練り方法。

【請求項4】

前記気体は、複数の給気路から前記ゴム組成物に供給される、請求項１ないし３のいずれかに記載のゴム混練り方法。

【請求項5】

前記密閉型混練装置は、一対のロータを有し、
前記複数の給気路は、前記一対のロータのいずれか一方側に配される第１給気路と、前記一対のロータの間に配される第２給気路とを含む、請求項４記載のゴム混練り方法。

【請求項6】

前記密閉型混練装置は、前記一対のロータが格納される混練室を有し、
前記反応生成物は、前記混練室よりも上部から排出される、請求項５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、ゴム混練り方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、未加硫ゴムとシリカとを含むゴム組成物を混練するためのゴム混練り方法として、シリカを未加硫ゴム内に均一に分散させるためにシランカップリング剤を添加することが知られている。このようなシリカが均一に分散されたゴムを、例えば、タイヤとして成形した場合、このタイヤは、転がり抵抗性能や耐久性能等に優れる。

【0003】

しかしながら、この種の混練り方法では、シリカとシランカップリング剤との反応によって、例えば、エタノールを含む反応生成物が生成される。この反応生成物は、シリカとシランカップリング剤との反応を阻害する要因となる。このため、例えば、下記特許文献１では、ゴム組成物を混練するケーシングから反応生成物を排出するためにケーシング内をエアブローすることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２１７９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、さらに、シリカを均一に分散して未加硫ゴムに練り込むことが求められていた。

【0006】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、シリカを、一層、均一に分散してゴムに練り込む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】

【0007】

本発明は、ゴムとシリカとシランカップリング剤とを含むゴム組成物を密閉型混練装置によって混練するためのゴム混練り方法であって、前記ゴム組成物を混練する第１工程と、前記第１工程中の前記ゴム組成物の温度よりも低い温度の気体を前記ゴム組成物に供給する第２工程と、前記第１工程中に生成される反応生成物を排出する第３工程とを含み、前記第２工程は、前記第１工程中に行われる。

【0008】

本発明に係るゴム混練り方法は、前記気体の温度が、１０〜８０℃であるのが望ましい。

【0009】

本発明に係るゴム混練り方法は、前記気体の圧力が、０．１〜１．２MPaであるのが望ましい。

【0010】

本発明に係るゴム混練り方法は、前記気体が、複数の給気路から前記ゴム組成物に供給されるのが望ましい。

【0011】

本発明に係るゴム混練り方法は、前記密閉型混練装置が、一対のロータを有し、前記複数の給気路は、前記一対のローラのいずれか一方側に配される第１給気路と、前記一対のロータの間に配される第２給気路とを含むのが望ましい。

【0012】

本発明に係るゴム混練り方法は、前記密閉型混練装置が、前記一対のロータが格納される混練室を有し、前記反応生成物は、前記混練室よりも上部から排出されるのが望ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明のゴム混練り方法は、混練によって生成される反応生成物を排出する工程を含んでいる。このため、シリカとカップリング剤とを効果的に反応させることができるので、シリカを均一に分散してゴムに練り込むことができる。また、本発明のゴム混練り方法は、ゴム組成物を混練する第１工程中に、第１工程中のゴム組成物の温度よりも低い温度の気体をゴム組成物に供給する第２工程を行う。これにより、第１工程中のゴム組成物の温度が低くなるので、混練装置によるゴム組成物への混練に伴うせん断回数を増加することができる。このため、シリカを、一層、均一に分散してゴムに練り込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のゴム混練り方法に用いられる密閉型混練装置の一実施形態を示す概略図である。

【図2】図１の密閉型混練装置のチャンバーの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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装置（以下、単に「装置」という場合がある。）１の概略図である。図１に示されるように、本実施形態の装置１は、ゴム（未加硫ゴム）とシリカとシランカップリング剤とを含むゴム組成物（図示省略）を混練りすることができる。本実施形態の装置１で混練されるゴム組成物は、例えば、車両に装着されるタイヤのゴム部材として好適に採用される。

【0016】

本実施形態のゴムは、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。ジエン系ゴムは、天然ゴム（ＮＲ）、ジエン系合成ゴムを使用できる。ジエン系合成ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。ゴムは、例えば、タイヤとして使用する場合、低燃費性及びウェットグリップ性能をバランス良く向上することから、ＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましい。これらのゴム成分は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。

【0017】

本実施形態のシリカは、とくに限定されるわけではないが、乾式法により調製されたシリカ（無水シリカ）や湿式法により調製されたシリカ（含水シリカ）などが好ましい。とりわけ、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により調製されたシリカが好ましい。

【0018】

シリカは、そのチッ素吸着比表面積（N2SA）が９０m²/g以上、好ましくは９５m²/g以上、より好ましくは１００m²/g以上である。ゴム組成物がタイヤとして使用される場合、シリカのＮ2ＳＡが９０m²/g未満では、タイヤに必要なゴムの補強性が確保できず、破壊強度及び耐摩耗性能が確保できないおそれがある。また、シリカのN2SAは３００m²/g以下が好ましく、２４m²/g以下がより好ましい。シリカのN2SAが３００m²/gをこえると、加工性が悪化し加工が困難となりおそれがある。シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037-81に準じてＢＥＴ法で測定される値である。

【0019】

シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましい。シリカの含有量が５質量部未満では、上述の補強性を得ることができない。また、シリカの含有量は２００質量部以下が好ましく、１８０質量部以下がより好ましい。シリカの含有量が２００質量部をこえると、加工性が悪化するおそれがある。シリカとしては、特に限定されるものではないが、例えば、エボニック社製のウルトラシルＶＮ３が望ましい。

【0020】

本発明では、シリカとして、下記条件を満たすシリカ（１）及びシリカ（２）を併用してもよい。シリカ（１）とシリカ（２）とを併用することにより、タイヤ性能としての転がり抵抗の低減と破壊強度の向上とを両立でき、また、加工性を更に顕著に向上させることができる。

【0021】

シリカ（１）のN2SAは好ましくは１２５m²/g以下、より好ましくは１００m²/g以下、更に好ましくは８０m²/g以下、特に好ましくは６０m²/g以下である。１２５m²/gを超えると、シリカ（２）とブレンドすることによる効果が小さい。また、シリカ（１）のN2SAは好ましくは２０m²/g以上、より好ましくは３０m²/g以上である。２０m²/g未満では、得られるゴム組成物のゴムの硬度や破壊強度が低下する傾向がある。

【0022】

シリカ（１）としては特に限定されず、たとえば、デグッサ社製のウルトラジル３６０、ローディア社製のＺ４０、ローディア社製のＲＰ８０などが望ましい。

【0023】

シリカ（１）としては、１種のみを用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0024】

シリカ（１）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、２０質量部以上が更に好ましい。５質量部未満では、転がり抵抗を充分に低減させられない傾向がある。また、シリカ（１）の含有量は７０質量部以下が好ましく、６５質量部以下がより好ましく、５０質量部以下が更に好ましい。７０質量部を超えると、転がり抵抗を低減させることはできても、加工性、ゴムの硬度や破壊強度が低下する傾向がある。

【0025】

シリカ（２）のN2SAは好ましくは１５５m²/g以上、より好ましくは１７０m²/g以上、更に好ましくは１８０m²/g以上、特に好ましくは１９０m²/g以上である。１５５m²/g未満では、シリカ（１）とブレンドすることによる転がり抵抗の低減とウェットグリップ性能の向上との両立が充分とはならないおそれがある。また、シリカ（２）のN2SAは好ましくは４００m²/g以下、より好ましくは３６０m²/g以下、更に好ましくは３００m²/g以下、特に好ましくは２４０m²/g以下、最も好ましくは２１０m²/g以下である。４００m²/gを超えると、加工性が悪化するだけでなく、転がり抵抗も充分に低減させられない傾向がある。

【0026】

シリカ（２）としては特に限定されず、たとえば、ローディア社製のゼオシル１２０５ＭＰ、デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３−Ｇなどが望ましい。

【0027】

シリカ（２）としては、１種のみを用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0028】

シリカ（２）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、２０質量部以上が更に好ましい。５質量部未満では、充分な破壊強度が得られない傾向がある。また、シリカ（２）の含有量は７０質量部以下が好ましく、６５質量部以下がより好ましく、５５質量部以下が更に好ましい。７０質量部を超えると、破壊強度は向上しても、加工性が悪化する傾向がある。

【0029】

シリカ（１）とシリカ（２）の合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１５質量部以上、更に好ましくは２０質量部以上、特に好ましくは３０質量部以上、最も好ましくは４５質量部以上である。１０質量部未満では、シリカ（１）とシリカ（２）をブレンドすることによる充分な補強効果が得られないおそれがある。また、シリカ（１）とシリカ（２）の合計含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下、特に好ましくは７０質量部以下である。１５０質量部を超えると、ゴム組成物中において、シリカが均一に分散することが困難となり、ゴム組成物の加工性が悪化するだけでなく、転がり抵抗も増大するおそれがある。

【0030】

本実施形態のシランカップリング剤は、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド及び３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが好適に採用される。このようなシランカップリング剤は、シリカとの反応の温度制御のしやすさ及び、ゴム組成物の補強性改善効果などの点に優れている。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【0031】

シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは２質量部以上である。シランカップリング剤の含有量が１質量部未満では、未加硫ゴム組成物の粘度が高く、加工性が悪くなる傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対し、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。シランカップリング剤の含有量が２０質量部を超えると、その含有量ほどのシランカップリング剤の配合効果が得られず、高コストになる傾向がある。

【0032】

本実施形態では、ゴム組成物として、老化防止剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤及び加硫助剤が含まれている。

【0033】

本実施形態の老化防止剤は、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩、ワックスなどから適宜選択して使用される。

【0034】

本実施形態の軟化剤は、石油系軟化剤、脂肪油系軟化剤及び脂肪酸などが使用される。石油系軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどが挙げられる。脂肪油系軟化剤としては、例えば、大豆油、パーム油、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などが挙げられる。ワックス類としては、例えば、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどが挙げられる。脂肪酸としては、例えば、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などが挙げられる。軟化剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１００質量部以下である。このような軟化剤は、ウェットグリップ性能の低下を抑制しうる。

【0035】

本実施形態の加硫剤は、有機過酸化物もしくは硫黄系加硫剤を使用できる。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３あるいは１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシプロピル）ベンゼン等を使用することができる。硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。

【0036】

本実施形態の加硫促進剤は、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤などが採用される。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

【0037】

本実施形態の加硫助剤は、ステアリン酸、酸化亜鉛（亜鉛華）などが使用される。

【0038】

また、本実施形態のゴム組成物は、その他の補強剤、各種オイル、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用又は一般のゴム組成物用に配合される各種配合剤及び添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の含有量も一般的な量とすることが望ましい。

【0039】

本実施形態の装置１は、ゴム組成物を混練し得る混練機本体２と、ゴム組成物に気体を供給するための給気手段３と、ゴム組成物から生成される反応生成物（図示省略）を混練機本体２の外部に排出する排出手段４とを具えている。本実施形態では、シリカとシランカップリング剤とが混練されることにより、水とエタノールとを含む反応生成物が生成される。

【0040】

本実施形態の混練機本体２は、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が採用される。混練機本体２は、例えば、回転可能な一対のロータ５、５が格納された混練室６ａを有するチャンバー６と、混練室６ａ内に投入されたゴム組成物を加圧するラムウェイト７とを含んでいる。ラムウェイト７は、ロータ５による撹拌効率及び混練効率を向上させる。なお、混練機本体２は、このようなバンバリーミキサーに限定されるものではない。

【0041】

本実施形態のチャンバー６は、ロータ５の上部でゴム組成物を投入可能な開口部８と、ロータ５の下部で混練りされたゴム組成物を排出可能な排出口９とが設けられている。混練室６ａは、例えば、一対のロータ５、５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８及び排出口９は、例えば、この断面ひょうたん状のくびれ部分に設けられている。

【0042】

ロータ５は、例えば、回転可能に支持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、モータ等の周知構造の回転手段（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。

【0043】

開口部８は、例えば、投入口１０に通じる縦孔１１の下端に位置している。投入口１０は、例えば、外部に開放可能な周知の開閉構造で形成され、ゴム組成物が混練機本体２内に投入される。排出口９は、例えば、開放可能な構造を有しており、混練りされたゴム組成物（以下、単に「混練りゴム」という場合がある。）が塊状で排出される。

【0044】

ラムウェイト７は、本実施形態では、縦孔１１内に配されており、下限位置にてチャンバー６の開口部８を閉じる。ラムウェイト７は、例えば、シリンダ等の周知の駆動手段１２により、昇降可能に支持されている。ラムウェイト７は、駆動手段１２によって下向きに付勢されて下降し、混練室６ａ内に投入されたゴム組成物を加圧することができる。本実施形態の駆動手段１２は、図示しないセンサを有し、ラムウェイト７の上限位置及び下限位置を検出する。

【0045】

給気手段３は、例えば、気体を送風するための周知構造の送風装置と、送風装置から送風される気体を温度調節するための周知構造の温度調節器（図示省略）と、温度調節器で温度調節された気体を混練室６ａ内に供給するための給気路１６とを含んでいる。

【0046】

気体は、例えば、空気や窒素などが望ましい。本実施形態の送風装置としては、空気を圧縮しうる、例えば、エアコンプレッサやブロア等が好適に採用される。

【0047】

温度調節器としては、例えば、気体を冷却しうる周知構造のヒートポンプ式の冷却ユニット等が好適に採用される。

【0048】

ゴム組成物に供給される気体の温度としては、混練室６ａ内で混練されているゴム組成物の温度よりも低く設定される。これにより、気体が供給された混練中のゴム組成物の温度が低くなるので、ロータ５によるゴム組成物へのせん断回数（ロータの回転数）を増加することができる。このため、シリカを、均一に分散してゴムに練り込むことができる。

【0049】

ゴム組成物に供給される気体の温度は、上述の作用を効果的に発揮させるために、１０〜８０℃が望ましい。ロータ５によるゴム組成物へのせん断回数をより増加するために、気体の温度は、５０℃以下が望ましく、２０℃以下がさらに望ましい。前記気体の温度が１０℃未満の場合、混練中のゴム組成物の温度が低くなりすぎ、ゴム組成物の粘性が悪化するため、かえって、シリカを均一に分散できなくなるおそれがある。

【0050】

供給される気体の圧力は、０．１〜１．２MPaであるのが望ましい。これにより、混練室６ａ内を陽圧にして、反応生成物を混練室６ａ内から排出できる。気体の圧力が１．２MPaを超える場合、混練中にラムウェイト７が上昇することになり、混練ができなくなるおそれがある。また、気体の圧力が０．１MPa未満の場合、上述の反応生成物を排出する効果が小さくなるおそれがある。

【0051】

図２は、本実施形態のチャンバー６の拡大概略図である。図２に示されるように、給気路１６は、本実施形態では、一対のロータ５、５のいずれか一側に配される第１給気路１６Ａと、一対のロータ５、５間に配される第２給気路１６Ｂとを含んでいる。給気路１６は、例えば、図示しない周知の開閉弁が設けられるのが望ましい。これにより、気体の供給量や供給のタイミングを制御することができる。

【0052】

第１給気路１６Ａは、本実施形態では、ロータ５の外周面に向かって供給するよう配されている。このような第１給気路１６Ａは、ロータ５に付着したゴム組成物に直接、気体を供給することができる。これにより、ゴム組成物で生成される反応生成物を、ゴム組成物から除去することができる。第１給気路１６Ａは、本実施形態では、各ロータ５、５側に２本形成されている。

【0053】

第２給気路１６Ｂは、本実施形態では、一対のロータ５、５間に向かって供給するように配されている。このような、第２給気路１６Ｂは、一対のロータ５、５間に配されて大きなせん断力が付加されているゴム組成物に直接、気体を供給することができる。第２給気路１６Ｂは、本実施形態では、１本形成されている。

【0054】

図１に示されるように、排出手段４は、例えば、周知構造の真空ポンプ等からなる図示しないバキューム装置と、投入口１０の上部に設けられた排出フード１８と、バキューム装置と排出フード１８とを継ぐ排出ダクト１９とを含んでいる。本実施形態の場合、混練室６ａ内の反応生成物は、ラムウェイト７とチャンバー６との間の隙間から気体とともに縦孔１１から排出フード１８を経てバキューム装置に排出される。このように、反応生成物は、混練室６ａよりも上部に排出される。このため、反応生成物よりも比重の大きいゴム組成物の排出が抑制される。

【0055】

なお、排出手段４は、このような態様に限定されるものではない。例えば、排出手段４は、混練室６ａと縦孔１１を継ぎ上下にのびる排出管（図示省略）をさらに含んで形成されていても良い。これにより、上述の作用が効果的に発揮される。この場合、混練室６ａ内の反応生成物は、この排出管から縦孔１１を経てバキューム装置へ排出される。排出管は、例えば、ラムウェイト７又はチャンバー６を貫通する構造を有している。排出管は、例えば、図示しない周知の開閉弁を備えるのが望ましい。これにより、反応生成物の排出のタイミング等が制御できる

【0056】

次に、上述の装置１を用いて、ゴム組成物を混練りするためのゴム混練り方法が説明される。本実施形態のゴム混練り方法は、ゴム組成物を混練する第１工程と、第１工程中のゴム組成物の温度よりも低い温度の気体をゴム組成物に供給する第２工程と、第１工程中に生成される反応生成物を排出する第３工程とを含んでいる。

【0057】

第１工程では、ラムウェイト７が上限位置に位置されるとともに、例えば、コンベア等の搬送手段２０から搬送されたゴム、シリカ及びシランカップリング剤等のそれぞれが、投入口１０から縦孔１１及び開口部８を介して混練室６ａに投入される。なお、第１工程では、ゴム組成物の加硫を抑制するために、加硫剤や加硫促進剤等を除くゴム組成物が投入される。

【0058】

次に、第１工程は、例えば、ラムウェイト７を下降させるとともに、１対のロータ５、５を回転させて混練室６ａでゴム組成物を混練りする。本実施形態の第１工程は、ラムウェイト７が下限位置に至るまでの初期練り工程と、ラムウェイト７が下限位置に至った後の本練り工程とを含んでいる。

【0059】

初期練り工程では、混練機本体２のラムウェイト７が、駆動手段１２によって下向きに付勢されて縦孔１１を下降している。ラムウェイト７は、例えば、下限位置に至る前にゴム組成物と接触し、ゴム組成物を加圧している。このとき、ロータ５によってゴム組成物が混練りされている。

【0060】

本実施形態の初期練り工程では、第１付勢力でラムウェイト７を一定時間下降させるのが望ましい。第１付勢力は、本練り工程においてラムウェイト７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。

【0061】

このような初期練り工程は、混練り初期の混練室６ａ内のゴム組成物の流動性を向上させ、ゴム以外のシリカやシランカップリング剤を含むゴム組成物（以下、単に「添加剤」という場合がある。）が局所的にゴムに配されるのを防止することができる。また、初期練り工程は、ゴムへの添加剤の取り込みをよくするので、添加剤の吹き出しが抑止され得る。このため、添加剤の分散に優れた高品質の混練りゴムが、安定して形成される。

【0062】

本練り工程では、ラムウェイト７が下限位置に位置し、混練室６ａの開口部８を閉じる。ラムウェイト７は、駆動手段１２によって下向きに付勢され、混練室６ａ内のゴム組成物を加圧している。このとき、ロータ５によってゴム組成物が混練りされている。

【0063】

本練り工程では、ラムウェイト７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。これにより、ゴム組成物は、大きく加圧された状態で混練りされる。このため、本練り工程に要する時間が短くなる。

【0064】

本練り工程では、ゴム組成物の温度が、例えば、１１０〜１８０℃で設定される。本練り工程での混練時間は、例えば、１〜１５分程度である。

【0065】

本練り工程では、ラムウェイト７を上昇させることにより、チャンバー６の開口部８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７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、ゴム組成物の反発弾性が回復し、ゴム組成物が再び加圧されることによって、混練効率が向上し得る。

【0066】

第２工程は、本実施形態では、エアコンプレッサで圧縮された空気を温度調節器で冷却させて、給気路１６を介して混練室６ａ内に供給する。これにより、ゴム組成物の温度が低くなるので、ゴム組成物を温度の上限まで上げるよう、ロータ５を一層回転させることができる。したがって、ゴム組成物に大きなせん断力を与えることができるので、シリカを、一層、均一に分散してゴムに練り込むことができる。

【0067】

このような第２工程は、第１工程中に行われる。第２工程は、例えば、図示しない制御手段によって、ゴム組成物の物性をモニタリングしつつ行われるのが望ましい。

【0068】

第３工程は、本実施形態では、バキューム装置を駆動させて、混練室６ａ内で生成された反応生成物を、ラムウェイト７とチャンバー６との隙間から排出フード１８を介して排出ダクト１９から強制的に排出させる。

【0069】

このような第３工程は、本実施形態では、第１工程中に行われる。第３工程は、例えば、上述の図示しない制御手段によって、第２工程と同時に行われるのが望ましい。

【0070】

本実施形態では、第１工程の後、加硫を促進するためのゴム組成物が投入されてゴム組成物を混練する第４工程が行われる。第４工程では、例えば、ラムウェイト７が駆動手段１２によって上昇され、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤が、搬送手段２０によって搬送されて投入口１０から投入される。次に、ラムウェイト７が下降されて、ロータ５によって混練されて加硫される。

【0071】

第４工程は、ゴム組成物の加硫を促進するために、例えば、第２工程及び第３工程は行われない。

【0072】

最後に、例えば、排出口９が開放されて、混練りゴムが塊状で排出される。排出口９から排出された混練りゴムは、例えば、押出成形機に搬送されてゴムストリップ等に成形される。

【0073】

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】

【0074】

表１に示すゴム組成物を図１に示された密閉型混練装置に投入して、混練りゴムが試作された。そして、この混練りゴムが、ムーニー粘度及びシリカ分散性についてテストされた。表２に記載された仕様を除いて、共通の仕様で試作されている。各テスト方法は、以下の通りである。

【0075】

【表1】

【0076】

＜ムーニー粘度＞
JIS K6300に準じて、１１０℃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。ムーニー粘度の変動係数は、第１工程及び第４工程後にそれぞれ、測定された。第１工程中の混練中のゴム組成物の温度は、上限が１３０℃で設定されている。結果は、各工程後による比較例１の変動係数を１００とする指数で表示されている。数値が小さい程、ムーニー粘度ＭＬのばらつきが少なく、シリカが均一に分散されていることを示す。

【0077】

＜シリカ分散性＞
アルファテクノロジーズ社製のRPA2000型試験機を用いて、以下の仕様にて、加硫後の混練りゴムの歪１％〜６４％までの歪せん断力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とする指数で表示されている。数値が小さい程、シリカ分散性が優れており、シリカとシランカップリング剤との反応性が良く、シリカが均一に分散されていると判断される。
周波数：１０Hz
振幅角：１°
混練りゴムの温度：１００℃
テストの結果が表２に示される。

【0078】

【表2】

【0079】

表２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、また、シリカ分散性が優れているので、シリカが均一に分散されていることが理解される。

【符号の説明】

【0080】

１ 密閉型混練装置

【図1】

【図2】