JP2006307893A - Electrically conductive rubber roller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やレーザープリンター等の画像形成装置に組み込まれる帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の導電性ゴムローラに関するものである。 The present invention relates to a conductive rubber roller such as a charging roller, a transfer roller, or a developing roller incorporated in an image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer.
複写機やレーザープリンター等に組み込まれる帯電ローラ等の導電性ローラには、芯金上にゴム弾性層を形成し、ゴム弾性層上に表面層を設けた様な、複数構成によるものが一般的である。これらの導電性ローラは、低抵抗且つむらの無い均一な導電性が求められるため、導電性を持ったゴムからなるゴム弾性層が用いられることが多い。導電性を持つゴムは、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム等の極性ゴムが挙げられる。この中でも、特に、エピクロルヒドリンゴムが低抵抗であり、また、組成により抵抗の調整が可能である為、好ましく用いられる。また、これらの導電性ローラは、均一な表面性が求められている。表面に異物や分散不良等による凹凸があった場合、表層形成後にも影響し、画像不良となってしまう。そのため、ゴムに配合される薬品は、異物が無く、均一に分散されていることが必要である。 A conductive roller such as a charging roller incorporated in a copying machine or a laser printer generally has a plurality of configurations such as a rubber elastic layer formed on a core metal and a surface layer provided on the rubber elastic layer. It is. Since these conductive rollers are required to have low resistance and uniform conductivity, rubber elastic layers made of conductive rubber are often used. Examples of the conductive rubber include polar rubbers such as epichlorohydrin rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and acrylic rubber. Among these, epichlorohydrin rubber is particularly preferred because it has low resistance and resistance can be adjusted by composition. Further, these conductive rollers are required to have a uniform surface property. If there are irregularities on the surface due to foreign matter or poor dispersion, the surface will be affected and the image will be defective. Therefore, the chemical | medical agent mix | blended with rubber | gum needs that there is no foreign material and is disperse | distributed uniformly.
ゴムに添加される薬品の中で、加硫剤、加硫促進剤といった加硫系薬品については、分散性向上や粉の飛散といった環境面から、薬品を予めベースポリマーに予備分散されたもの(以下マスターバッチ)が用いられることが多い。(例えば特開平08-334939) 通常マスターバッチは、70%〜80%といった高濃度に薬品を予備分散する為、粘度が高くなってしまう。そうしたマスターバッチは、特に低粘度のゴムには逆に分散し難くなってしまったり、分散に時間がかかってしまったりといった不具合があるため、軟化材や可塑剤等を使用し、適度な粘度調整を行っている。こうしたマスターバッチを使用することにより、分散等の品質が向上することが知られているが、導電性ローラ用途に使用した場合、導電性ローラに使用するゴムと相溶性の悪いベースポリマーとの組合せでは、ベースポリマーが異物になって表面性に影響するという不具合があった。また、低分子量の可塑剤を添加した場合、感光体を汚染してしまう可能性があった。こうした問題は、薬品を粉末にすることで品質の問題はある程度解消できるが、薬品を分散する際に薬品が飛散してしまい製造工程の環境面で悪影響を及ぼしてしまい好ましくない。
本発明は、芯金上に少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有する加硫ゴムからなる弾性層を有する導電性ゴムローラにおいて、汚染や外観品質に悪影響を与えること無しに、分散性や製造工程での環境面を向上させた導電性ゴムローラを提供することを目的とする。 The present invention provides a conductive rubber roller having an elastic layer made of a vulcanized rubber containing at least epichlorohydrin rubber on a core metal, and has an environmental aspect in the manufacturing process without adversely affecting contamination and appearance quality. An object of the present invention is to provide an improved conductive rubber roller.
本発明は、以下により達成される。
第一に、芯金上に少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有する加硫ゴムからなる弾性層を有する導電性ゴムローラにおいて、
該加硫ゴムは、加硫に必要な薬品を、次に示した（１）を４０質量％以上含有し、（２）を含むマスターバッチ基材に（３）を分散させたことによるマスターバッチを、少なくともエピクロルヒドリンゴムを含むベースポリマーと混合して得られえる組成物を加硫して得られることを特徴とする導電性ゴムローラである。
（１）エピクロルヒドリンゴム
（２）液状アクリロニトリルブタジエンゴム、分子量2000以上のポリエステル系可塑剤の少なくとも一つ
（３）加硫剤または加硫促進剤の少なくとも一つの加硫に必要な薬品。
The present invention is achieved by the following.
First, in a conductive rubber roller having an elastic layer made of vulcanized rubber containing at least epichlorohydrin rubber on a core metal,
The vulcanized rubber contains a chemical necessary for vulcanization, the masterbatch obtained by dispersing (3) in a masterbatch base material containing the following (1) of 40% by mass or more and containing (2) It is a conductive rubber roller characterized by being obtained by vulcanizing a composition obtained by mixing with a base polymer containing at least epichlorohydrin rubber.
(1) Epichlorohydrin rubber (2) Liquid acrylonitrile butadiene rubber, at least one of polyester plasticizer having a molecular weight of 2000 or more (3) Chemicals required for vulcanization of at least one of vulcanizing agent or vulcanization accelerator.
第二に、前記エピクロルヒドリンゴムに対して、液状アクリロニトリルゴム若しくは分子量2000以上のポリエステル系可塑剤の合計、若しくは少なくとも一方の割合が質量比で9:1から5:5であることを特徴とする前記に記載の導電性ゴムローラである。 Second, with respect to the epichlorohydrin rubber, the total of liquid acrylonitrile rubber or a polyester plasticizer having a molecular weight of 2000 or more, or the ratio of at least one is 9: 1 to 5: 5 by mass ratio. It is an electroconductive rubber roller as described in above.
第三に、前記ベースポリマーがエピクロルヒドリンゴムにさらにアクリロニトリルブタジエンゴムを含むブレンド物であることを特徴とする前記の導電性ゴムローラである。 Thirdly, the conductive rubber roller is characterized in that the base polymer is a blend containing epichlorohydrin rubber and acrylonitrile butadiene rubber.
本発明によれば、芯金上に少なくともエピクロルヒドリンゴムを含有する加硫ゴムからなる弾性層を有する導電性ゴムローラにおいて、分散不良等の外観品質が良好で、感光体汚染も無い導電性ゴムローラを提供することが可能となった。 According to the present invention, in a conductive rubber roller having an elastic layer made of a vulcanized rubber containing at least epichlorohydrin rubber on a core metal, a conductive rubber roller having good appearance quality such as poor dispersion and no photoreceptor contamination is provided. It became possible to do.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明の内容は、例示する範囲にとどまらない。 Examples of the present invention will be described below, but the contents of the present invention are not limited to the illustrated examples.
本発明の導電性ゴムに使用するゴム組成物のゴム成分は、エピクロルヒドリンゴムを主成分とする。エピクロルヒドリンゴムは、エピクロルヒドリン重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体があるが、その種類は特に限定されない。その中でも、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体は、エチレンオキサイドの組成を調整することにより、低抵抗化が可能であり、好ましい。更には、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体は、硫黄加硫が可能で、加硫時に加工の幅が広がることから、更に好ましく利用できる。エピクロルヒドリンゴムに加え、加工性向上等を目的として、他のポリマーをブレンドすることも差支えない。 The rubber component of the rubber composition used for the conductive rubber of the present invention is mainly composed of epichlorohydrin rubber. The epichlorohydrin rubber includes an epichlorohydrin polymer, an epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer, and an epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer, but the type is not particularly limited. Among these, epichlorohydrin-ethylene oxide copolymer is preferable because the resistance can be reduced by adjusting the composition of ethylene oxide. Furthermore, the epichlorohydrin-ethylene oxide-allyl glycidyl ether copolymer can be sulfur vulcanized and can be more preferably used because the processing range is widened during vulcanization. In addition to epichlorohydrin rubber, other polymers may be blended for the purpose of improving processability.
本発明のゴム組成物は、前記ポリマーにフィラーや加工助剤等の薬品をミキサー等で分散させた後、加硫剤や加硫促進剤等の加硫系薬品を混練り分散することで得られる。この加硫系薬品は、エピクロルヒドリンゴムを主成分とし、分子量2000以上のポリエステル系可塑剤若しくは液状アクリロニトリルゴムの少なくとも一つのバインダーに加硫剤や加硫促進剤を予備分散させたマスターバッチを用いる。 The rubber composition of the present invention is obtained by dispersing chemicals such as fillers and processing aids in the polymer with a mixer and then kneading and dispersing vulcanizing chemicals such as vulcanizing agents and vulcanization accelerators. It is done. This vulcanizing chemical uses a masterbatch in which epichlorohydrin rubber is the main component and a vulcanizing agent or a vulcanization accelerator is pre-dispersed in at least one binder of polyester plasticizer or liquid acrylonitrile rubber having a molecular weight of 2000 or more.
マスターバッチは、エピクロルヒドリンゴムを主成分としたものであるが、使用するエピクロルヒドリンゴムは特に限定されない。これにより、ベースとなるゴム組成物と同等の相溶性を得ることが出来る為、分散が容易になる。また、製品の外観や分散性に影響を及ぼさない範囲で必要に応じて他のポリマーもブレンド可能である。その中でもアクリロニトリルブタジエンゴムは、ムーニー粘度違い等グレードが多様で、エピクロルヒドリンゴムとの相溶性も良く、加工性等の改良に好ましく利用できる。 The master batch is mainly composed of epichlorohydrin rubber, but the epichlorohydrin rubber to be used is not particularly limited. Thereby, since compatibility equivalent to the rubber composition used as a base can be obtained, dispersion becomes easy. In addition, other polymers can be blended as necessary within a range that does not affect the appearance and dispersibility of the product. Among them, acrylonitrile butadiene rubber has various grades such as Mooney viscosity differences, is compatible with epichlorohydrin rubber, and can be preferably used for improving processability.
マスターバッチは50%から80%といった高濃度に薬品を分散させる為、粘度が高くなってしまう。粘度の低いゴム組成物に対し、粘度の高いマスターバッチを使用した場合、粘度の差が大きすぎる為に分散しにくくなるといった危険性がある。本発明による、分子量2000以上のポリエステル系可塑剤若しくは液状アクリロニトリルゴムのバインダーの少なくとも一方を添加することにより、適度な粘度に調整し、良好な分散状態にすることが可能となる。分子量2000より低い可塑剤を添加した場合、添加量によってはブリードアウトしてしまい、感光体汚染の原因となる可能性があり、好ましくない。 The masterbatch disperses the chemical at a high concentration of 50% to 80%, resulting in a high viscosity. When a master batch having a high viscosity is used for a rubber composition having a low viscosity, there is a risk that it becomes difficult to disperse because the difference in viscosity is too large. By adding at least one of a polyester plasticizer having a molecular weight of 2000 or more or a binder of liquid acrylonitrile rubber according to the present invention, it is possible to adjust to an appropriate viscosity and achieve a good dispersion state. When a plasticizer having a molecular weight lower than 2000 is added, it may bleed out depending on the added amount, which may cause contamination of the photoreceptor, which is not preferable.
本発明のエピクロルヒドリンゴム(A)と分子量2000以上のポリエステル系可塑剤若しくは液状アクリロニトリルゴムの少なくとも一方(B)の割合も特に限定されない。エピクロルヒドリンゴムが多すぎると硬くなり、少なすぎると粘度が下がり、保管時に変形やマスターバッチ同士の粘着が起こり、作業性が悪くなる為、(A):(B)は9:1から5:5の間で調整するとより好ましく利用できる。 The ratio of epichlorohydrin rubber (A) of the present invention to at least one of polyester plasticizer or liquid acrylonitrile rubber (B) having a molecular weight of 2000 or more is not particularly limited. If there is too much epichlorohydrin rubber, it will become hard, if it is too little, the viscosity will decrease, deformation and adhesion between master batches will occur during storage, and workability will deteriorate, so (A): (B) will be from 9: 1 to 5: 5 It can be used more preferably if it is adjusted between.
本発明に使用される加硫剤、加硫促進剤といった加硫系の薬品は、公知の物が用いられ特に限定されない。目的とする特性に応じた薬品のマスターバッチが使用可能である。 Known vulcanizing chemicals such as vulcanizing agents and vulcanization accelerators used in the present invention are used and are not particularly limited. A chemical masterbatch according to the desired properties can be used.
マスターバッチの形状についても特に限定されない。スラブ状やペレット状等、加工方法や計量方法に合わせることが可能である。 The shape of the master batch is not particularly limited. It is possible to adapt to processing methods and weighing methods such as slabs and pellets.
マスターバッチを混練り分散する方法も特に限定されない。オープンロールによる混練りが一般的であるが、密閉し機の混練り機を用いても差支えない。 The method for kneading and dispersing the master batch is not particularly limited. Kneading with an open roll is common, but there is no problem even if a closed kneader is used.
本発明の導電性ゴムローラの加工方法は特に限定されない。チューブ状に押出した後、加硫を行い、芯金を圧入して成形する他、クロスヘッドを装着した押出し機を用いて芯金上にゴムを被覆した後、加硫成形する方法が一般的である。 The processing method of the conductive rubber roller of the present invention is not particularly limited. After extrusion into a tube shape, vulcanization is performed by press-fitting a cored bar, and a method of vulcanizing and molding after covering the cored bar with an extruder equipped with a crosshead is generally used. It is.
以下、具体的に本発明の実施例を説明するが、例示する範囲にとどまらない。 Examples of the present invention will be specifically described below, but are not limited to the illustrated examples.
マスターバッチの作製
表1に示すとおり、加硫系薬品のマスターバッチ用を調整した。
Preparation of Masterbatch As shown in Table 1, vulcanized chemicals for masterbatches were prepared.
ヒドリンゴムとしてエピクロマーCG-102(商品名：ダイソー株式会社製)、アクリロニトリルブタジエンゴムとしてニポールDN401L(商品名：日本ゼオン株式会社製)、可塑剤としてアデカサイザーP200(分子量:2000、商品名：旭電化工業株式会社製)及びアデカサイザーRS735(分子量850、商品名：旭電化工業株式会社製)、液状NBRとしてニポール1312(商品名：日本ゼオン株式会社製)を使用した。 Epichromer CG-102 (trade name: manufactured by Daiso Corporation) as hydrin rubber, Nipol DN401L (trade name: manufactured by Zeon Corporation) as acrylonitrile butadiene rubber, Adeka Sizer P200 (molecular weight: 2000, trade name: Asahi Denka Kogyo) as plasticizer Nidec 1312 (trade name: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was used as liquid NBR and Adekasizer RS735 (trade name: manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.).
加硫系薬品は、加硫剤はサルファックス200S(商品名：鶴見化学工業株式会社製)、加硫促進剤はノクセラーDM(商品名：大内新興化学工業株式会社製)及びノクセラーTS(商品名：大内新興化学工業株式会社製)を使用した。 The vulcanizing chemicals are Sulfax 200S (trade name: manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.) and vulcanization accelerators are Noxeller DM (trade name: manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) and Noxeller TS (product). Name: Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) was used.
実施例1は、エピクロルヒドリンゴムと分子量2000以上の可塑剤としてアデカサイザーP200を質量比8:2で調整した。 In Example 1, Adeka Sizer P200 was prepared at a mass ratio of 8: 2 as epichlorohydrin rubber and a plasticizer having a molecular weight of 2000 or more.
実施例2は、実施例1の比を5:5に調整した。 In Example 2, the ratio of Example 1 was adjusted to 5: 5.
実施例3は、エピクロルヒドリンゴムと液状アクリロニトリルブタジエンゴムを質量比8:2で調整した。 In Example 3, epichlorohydrin rubber and liquid acrylonitrile butadiene rubber were adjusted at a mass ratio of 8: 2.
実施例4は、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アデカサイザーP200を質量比で6:2:2で調整した。ポリマーと可塑剤の比は8:2である。 In Example 4, epichlorohydrin rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and Adeka Sizer P200 were adjusted at a mass ratio of 6: 2: 2. The ratio of polymer to plasticizer is 8: 2.
比較例1は、エピクロルヒドリンゴムのみを用いた。 In Comparative Example 1, only epichlorohydrin rubber was used.
比較例2は、エピクロルヒドリンと分子量2000より低い可塑剤としてアデカサイザーRS735を質量比3:7で調整した。 In Comparative Example 2, epichlorohydrin and Adeka Sizer RS735 as a plasticizer having a molecular weight lower than 2000 were adjusted at a mass ratio of 3: 7.
実施例1〜4、比較例1,2は、調整した各ポリマー及び可塑剤、液状アクリロニトリルブタジエンゴム100質量部に対し、加硫剤もしくは加硫促進剤233質量部を密閉式ニーダーで混練りし、濃度70%のスラブ状マスターバッチを作製した。
ローラ用ゴム組成物の作製
表2に示すとおりの内容を密閉式ニーダーで混練りした。マスターバッチに関してはオープンロールで混練りした。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared by kneading 233 parts by mass of a vulcanizing agent or a vulcanization accelerator with respect to 100 parts by mass of each prepared polymer and plasticizer and liquid acrylonitrile butadiene rubber. A slab-shaped master batch having a concentration of 70% was prepared.
Production of Rubber Composition for Roller The contents shown in Table 2 were kneaded with a closed kneader. The master batch was kneaded with an open roll.
ローラの作製
70mmL/D20ベント式押出し機を使用し、ゴム材料は、10kg/時間の速度で9.8mmのダイスから押出したゴムを芯金に被覆することで、直径9.5mm、長さ250mmのゴムローラを作製した。分散不良に付いては、得られた9.5mmのローラの端部10mmを除去した後、8.5mmまで研磨し、33本、表面積にして、0.2平方メートル分の拡大観察を行い、分散不良をカウントした。
Roller production
Using a 70mmL / D20 vent type extruder, the rubber material was a rubber roller with a diameter of 9.5mm and a length of 250mm by covering the core with rubber extruded from a 9.8mm die at a speed of 10kg / hour. . Regarding the dispersion failure, after removing the end of 10 mm of the 9.5 mm roller obtained, polishing to 8.5 mm, 33, surface area, enlarged observation for 0.2 square meters, and counting the dispersion failure .
感光体への汚染に関しては、水中に分散させたポリウレタン溶液に、ｐＨ５．５に調整した水中にその界面の電気的反発力で分散させた導電性酸化錫スラリーを固形分比で４０質量％相当分散して塗料を調製した。そして、得られた塗料を分散不良の確認で得られたのと同様のローラ上にディッピングによってコーティングして、膜厚４０μｍの表面被覆層を形成した。これを電気炉にて１２０℃で３０分間加熱乾燥し得られたローラをヒューレットパッカード製のレーザープリンターレーザージェット４０００Ｎに使用されるカートリッジの感光体に接触させ、両端に１０００ｇの荷重を加え、４０℃，９５％ＲＨの環境下に一ヶ月放置した。放置後、荷重を外し、感光体を拡大観察し、割れ等の異常が認められなかったものを○、認められたものを×で示した。 Concerning the contamination of the photoconductor, the conductive tin oxide slurry dispersed in water adjusted to pH 5.5 with the electric repulsive force at the interface in the polyurethane solution dispersed in water corresponds to a solid content ratio of 40% by mass. A paint was prepared by dispersing. Then, the obtained coating material was coated by dipping on the same roller as obtained by confirming the dispersion failure to form a surface coating layer having a film thickness of 40 μm. The roller obtained by heating and drying this at 120 ° C. for 30 minutes in an electric furnace is brought into contact with the photosensitive member of the cartridge used in the laser printer Laserjet 4000N manufactured by Hewlett Packard, a load of 1000 g is applied to both ends, and 40 ° C. , Left in a 95% RH environment for one month. After standing, the load was removed, the photoconductor was magnified, and those where no abnormalities such as cracks were observed were indicated by ◯, and those which were recognized were indicated by ×.
マスターバッチをロールで分散させる際の加工性として、マスターバッチがゴム組成物に分散されていく経過を観察した。マスターバッチの色は加硫薬品の色が反映されており、対してゴム組成物はカーボンによって黒い為、ゴム組成物に添加した後、マスターバッチの色がなくなるまでの経過を観察した。 As the processability when dispersing the master batch with a roll, the progress of the master batch being dispersed in the rubber composition was observed. The color of the masterbatch reflects the color of the vulcanized chemical. On the other hand, since the rubber composition is black due to carbon, the progress until the color of the masterbatch disappeared after addition to the rubber composition was observed.
実施例1,2、比較例1より、エピクロルヒドリンゴムに分子量2000以上の可塑剤を添加することで、分散、貼り付き共に問題ない製品が出来ることがわかる。可塑剤を添加していない比較例1は、加硫系薬品による分散不良物が確認でき、分散性に劣ることがわかる。また、ロールでの加工性もやや劣っている。 From Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, it can be seen that by adding a plasticizer having a molecular weight of 2000 or more to epichlorohydrin rubber, a product having no problem in dispersion and sticking can be obtained. In Comparative Example 1 in which no plasticizer was added, a poorly dispersed product due to the vulcanized chemical was confirmed, indicating that the dispersibility was poor. Moreover, the workability in a roll is also somewhat inferior.
実施例3より、分子量2000以上の可塑剤の替わりに、液状NBRを添加することでも効果は変わらないことがわかる。 From Example 3, it can be seen that the effect is not changed by adding liquid NBR instead of a plasticizer having a molecular weight of 2000 or more.
実施例4より、エピクロルヒドリンゴムにアクリロニトリルゴムをブレンドしても効果は変わらないことがわかる。これにより、ゴム組成物の組成に対応した調整が可能となる。 From Example 4, it can be seen that blending acrylonitrile rubber with epichlorohydrin rubber does not change the effect. Thereby, adjustment corresponding to the composition of the rubber composition becomes possible.
比較例2より、分子量が2000より低い可塑剤を使用した場合、感光体汚染が認められ、好ましくないことがわかる。 From Comparative Example 2, it can be seen that when a plasticizer having a molecular weight lower than 2000 is used, contamination of the photoreceptor is observed, which is not preferable.
Claims (3)
該加硫ゴムは、加硫に必要な薬品を、次に示した（１）を４０質量％以上含有し、（２）を含むマスターバッチ基材に（３）を分散させたことによるマスターバッチを、少なくともエピクロルヒドリンゴムを含むベースポリマーと混合して得られえる組成物を加硫して得られることを特徴とする導電性ゴムローラ。
（１）エピクロルヒドリンゴム
（２）液状アクリロニトリルブタジエンゴム、分子量2000以上のポリエステル系可塑剤の少なくとも一つ
（３）加硫剤または加硫促進剤の少なくとも一つの加硫に必要な薬品。 In the conductive rubber roller having an elastic layer made of vulcanized rubber containing at least epichlorohydrin rubber on the core metal,
The vulcanized rubber contains a chemical necessary for vulcanization, the masterbatch obtained by dispersing (3) in a masterbatch base material containing the following (1) of 40% by mass or more and containing (2) A conductive rubber roller obtained by vulcanizing a composition obtained by mixing a base polymer containing at least epichlorohydrin rubber.
(1) Epichlorohydrin rubber (2) Liquid acrylonitrile butadiene rubber, at least one of polyester plasticizer having a molecular weight of 2000 or more (3) Chemicals required for vulcanization of at least one of vulcanizing agent or vulcanization accelerator.
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|---|---|---|---|---|
| JP2008248149A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | Electroconductive rubber composition and electroconductive roll using the same |
| JP2011526632A (en) * | 2008-07-03 | 2011-10-13 | ライン・ケミー・ライノー・ゲーエムベーハー | Method and device for producing crosslinkable rubber mixture |
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