JP5351983B2 - ラテックスフォームの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、前記ゴム手袋の立体形状に対応した型をラテックス中に浸漬して引き上げることで、当該型の表面に前記ラテックスを付着させたのち、ゴムのラテックスの場合は型ごと加熱して加硫させ、樹脂のラテックスの場合は乾燥させ、さらに必要に応じて硬化させたのち型から脱型すると、前記型の複雑な立体形状に対応したゴム手袋を製造することができる。
ラテックスフォームを用いて形成する物品の付加価値は、物品中に含まれる気泡のサイズ(平均気泡径)や量(気泡含有率)によって決まる。そのため、これらを左右するラテックスフォームの平均気泡径や気泡含有率のコントロールが重要である。
例えばゴム手袋では、その表面を多孔質構造として液吸収性を付与することにより、ウエットグリップ性を向上することができる。その際、形成材料であるラテックスフォームの平均気泡径が小さい方が、形成されるゴム手袋の平均気泡径を小さくでき、液吸収性を向上できるため好ましい。具体的には、平均気泡径は300μm以下、中でも100μm以下程度であるのが好ましい。
ラテックスを泡立たせる方法は、化学発泡法と物理発泡法に大別される。
このうち化学発泡法では、加熱や化学反応によってガスを発生する発泡剤を使用する。前記発泡剤をラテックス中に配合し、前記加熱等によって発泡剤からガスを発生させてラテックス中に含ませることにより、当該ラテックスを泡立たせることができる。
一般に物理発泡法は、化学発泡法に比べて発泡剤を必要としない分、材料コストを低減できるという利点があるものの、ラテックスフォームの平均気泡径や気泡含有率をコントロールするのが難しいとされている。
例えば特許文献1においては、ラテックス中にガスを吹き込んで泡立たせた後、発生した気泡を、攪拌翼としてプロペラ翼を備えた攪拌機を用いて攪拌して分散させることが検討されている。また特許文献2では、ラテックスを、連続機械発泡機や家庭用ミキサー等を用いて攪拌して泡立たせることが検討されている。
しかし発明者の検討によると、これらの方法では、依然として気泡を十分なレベル、例えば前記のようにゴム手袋に良好な液吸収性等を付与できるレベルまで微細化できない場合がある。また、工程数が増加したり装置が複雑化したりするとともに、作業に要する時間が長くなってラテックスフォームの生産性が低下し、生産コストが上昇するといった問題も生じる。
その結果、下記の構成により、前記課題を解決しうることを見出した。
前記攪拌機の攪拌シャフトに取り付ける攪拌翼として、前記攪拌シャフトに、当該攪拌シャフトの中心軸の方向と直交させて取り付けられる円板(ディスク)と、当該円板の周方向に、前記攪拌シャフトを中心として放射状で、かつ前記円板と直交させて取り付けられた複数の平板状の翼体とを備えたディスクタービン翼を用いる。
前記撹拌槽として、一定の内径Dを有する円筒形で、かつその中心軸を鉛直方向に向けて配設したバッチ式開放型の攪拌槽を用い、前記攪拌槽の中心軸と攪拌機の攪拌シャフトの中心軸とを互いに一致させる。
すなわち、前記ディスクタービン翼を攪拌シャフトに取り付けた攪拌機を前記撹拌槽と組み合わせて、前記比h/D、および線速を満足する浸漬状態でラテックスを攪拌した場合には、気液混合によってラテックス中に気泡を発生させることができるだけでなく、発生させた気泡を、前記翼体からラテックスに与えられる強いせん断力によって細かく分散させて微細化させることもできる。
そのため、前記ディスクタービン翼を備えた攪拌機を用いた攪拌のみを実施するだけで、他の工程を必要とせずに短時間で、ラテックスをより細かく泡立たせることができ、気泡が十分なレベルまで微細化されたラテックスフォームを、これまでよりも生産性良く製造することが可能となる。
前記攪拌のために、攪拌シャフト、および当該攪拌シャフトと一体回転する攪拌翼を備えた攪拌機を用いるとともに、前記攪拌翼として、前記攪拌シャフトに、当該攪拌シャフトの中心軸の方向と直交させて取り付けられる円板と、当該円板の周方向に、前記攪拌シャフトを中心として放射状で、かつ前記円板と直交させて取り付けられた複数の平板状の翼体とを備えたディスクタービン翼を用い、
前記ラテックスを、一定の内径Dを有する円筒形で、かつその中心軸を鉛直方向に向けて配設したバッチ式開放型の攪拌槽内に収容し、当該攪拌槽の中心軸と攪拌機の攪拌シャフトの中心軸とを互いに一致させるとともに、前記攪拌シャフトに取り付けた前記ディスクタービン翼を、攪拌前のラテックスの液面から前記ディスクタービン翼を構成する円板までの間の、前記中心軸の方向の距離hと、前記内径Dとの比h/Dが0.5以上、1.5以下を満足する範囲内となるように前記ラテックス中に浸漬した状態で前記攪拌シャフトを、前記翼体の径方向外方先端の線速が100m/分以上となるように回転させることにより、前記ラテックスを攪拌することを特徴とするラテックスフォームの製造方法である。
すなわち比h/Dが0.5未満では、当該浸漬量が十分でなく、前記ディスクタービン翼が、ラテックスの液面にかなり近い位置で回転することになる。
そのため、攪拌による気液混合の度合いが強くなり過ぎる傾向があり、ラテックスフォームの気泡含有率が過度に高くなって、当該ラテックスフォームを形成材料として用いて物品の形状に加工する際の加工性が低下したり、形成される物品の強度等が低下したりする。
そのため、攪拌による気液混合の度合いが弱くなりすぎる傾向があり、ラテックスフォームの気泡含有率が過度に低くなって、液吸収性等の所望の特性に優れた物品が得られない。
そのため、ラテックスフォームの気泡含有率を好適な範囲内として、その加工性をより一層向上したり、当該ラテックスフォームを用いて形成される物品の強度等や、あるいは液吸収性等の特性をさらに向上したりすることが可能となる。
図1を参照して、この例のディスクタービン翼1は、攪拌機(図示せず)の攪拌シャフト2に、当該攪拌シャフト2の中心軸L1の方向と直交させた状態で着脱自在に取り付けられる円板3と、当該円板3の周方向の、この例では6箇所に等間隔に、前記攪拌シャフト2を中心として放射状で、かつ前記円板3と直交させて取り付けられた矩形平板状の翼体4とを備えている。
ボス6の通孔5に攪拌シャフト2を挿通した状態で、ネジ穴7にネジ(図示せず)を螺合させて締め付けることにより、円板3を、前記攪拌シャフト2の中心軸L1の方向と直交させた状態で固定することができる。また前記ネジの締め付けを緩めることにより、前記円板3を、攪拌シャフト2から取り外すことができる。
翼体4の枚数が多いほど、先に説明したせん断力による、気泡を微細化する効果を向上できるが、その反面、ディスクタービン翼1を所定の回転数で回転させるのにより大きな動力を要することになる。そのため、翼体4の枚数は4枚以上、6枚以下程度であるのが好ましい。
また、前記矩形平板状の翼体4の各辺の寸法が大きいほど、前記ラテックスにせん断力を与えて気泡を微細化する効果を向上できるが、その反面、ディスクタービン翼1を所定の回転数で回転させるのにより大きな動力を要することになる。そのため、縦横いずれの辺の寸法も、ディスクタービン翼1の翼直径d(中心軸L1から翼体4の径方向外方先端13までの、前記中心軸L1と直交方向の寸法の2倍に相当)の0.2倍以上、0.3倍以下程度であるのが好ましい。
図2を参照して、前記攪拌槽8は、一定の内径Dを有する円筒形で、かつその中心軸L2を鉛直方向に向けて配設されている。前記攪拌槽8の、鉛直方向の上端は開口9とされ、下端は底部10として閉じられている。
次に、図1および図2を参照して、前記攪拌槽8内に、当該攪拌槽8の中心軸L2と、攪拌機(図示せず)の攪拌シャフト2の中心軸L1とを互いに一致させた状態で、当該攪拌シャフト2の先端に取り付けたディスクタービン翼1を、前記ラテックス11中に浸漬する。
そのため、攪拌による気液混合の度合いが強くなり過ぎる傾向があり、ラテックスフォームの気泡含有率が過度に高くなって、当該ラテックスフォームを形成材料として用いて物品の形状に加工する際の加工性が低下したり、形成される物品の強度等が低下したりする。
そのため、攪拌による気液混合の度合いが弱くなりすぎる傾向があり、ラテックスフォームの気泡含有率が過度に低くなって、液吸収性等の所望の特性に優れた物品が得られない。
そのため、ラテックスフォームの気泡含有率を好適な範囲内として、その加工性をより一層向上したり、当該ラテックスフォームを用いて形成される物品の強度等や、あるいは液吸収性等の特性をさらに向上したりすることが可能となる。
ディスクタービン翼1の翼直径dは、攪拌槽8の大きさに応じて任意に設定できる。ただし攪拌効率を向上することを考慮すると、前記翼直径dと、攪拌槽8の内径Dとの比d/Dが0.3以上、0.4以下の範囲内となるように、当該翼直径dと、攪拌槽8の内径Dとを設定するのが好ましい。
その際には、ラテックス11の液面12に近い、攪拌シャフト2の上側に取り付けた、ラテックス11の液面12に近い方のディスクタービン翼1の浸漬量が、前記比h/Dの範囲を満足するように設定すればよい。
そうすると、前記攪拌によって液面12から下のラテックス11と上の空気とを気液混合することで、前記空気をラテックス11中に気泡として含ませるとともに、当該気泡を、ディスクタービン翼1の翼体4からラテックス11に与えられる強いせん断力によって細かく分散させて微細化させることができる。
なお前記攪拌シャフト2の回転数は、ディスクタービン翼1の、翼体4の径方向外方先端13の線速で表して100m/分以上に設定する必要があり、特に250m/分以上に設定するのが好ましい。
なお線速は、攪拌による気液混合の度合いが強くなり過ぎて、ラテックスフォームの気泡含有率が過度に高くなるのを防止すること等を考慮すると、前記範囲内でも500m/分以下、特に450m/分以下に設定するのが好ましい。
このうち攪拌の温度(ラテックスの液温)は、例えば攪拌中にラテックス中のゴムが完全に加硫してしまうのを防止しながら、当該ラテックスを良好に泡立たせて、ラテックスフォームを効率よく製造すること等を考慮すると室温(5〜35℃)程度であるのが好ましい。
前記製造方法によって製造するラテックスフォームのもとになるラテックスとしては、各種のゴムや樹脂等を含み、様々な物品の形成材料として使用可能な種々のラテックスがいずれも使用可能である。
前記ゴムのラテックスには、当該ゴムを加硫させるための加硫剤(硫黄等)の他、加硫促進剤、加硫促進助剤(酸化チタン等)、老化防止剤、充てん剤、分散剤、安定剤、界面活性剤等の各種添加剤を配合してもよい。
また樹脂のラテックスとしては、例えば、塩化ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等の、エマルション化(ラテックス化)が可能な樹脂のエマルション(ラテックス)の1種または2種以上が挙げられる。
またゴムのラテックスと同様に発泡剤、マイクロカプセル、起泡剤等を配合して、ラテックスを、前記攪拌、つまり物理発泡法によって泡立たせるとともに、前記発泡剤等を用いた化学発泡法によって泡立たせることもできる。
〈実施例1〉
(ラテックスの調製)
天然ゴムラテックスに、当該天然ゴムラテックス中のゴム分(固形分)100質量部あたり、アンモニアカゼイン0.5質量部、オレイン酸カリウム1質量部、水酸化カリウム1質量部、硫黄1質量部、ジブチルカルバミン酸亜鉛1質量部、酸化亜鉛0.5質量部、および酸化チタン3質量部を配合して、ラテックスフォームの原料としてのラテックスを調製した。なお、前記各成分のうち水溶液で供給されるものは、その中の有効成分の量を上記に記載した。
前記ラテックスを収容する攪拌槽8としては、図2に示すように、内径Dが140cmの円筒形で、かつその中心軸L2を鉛直方向に向けて配設されるとともに、鉛直方向の上端が開口9とされ、下端が底部10として閉じられた、容量500Lのものを用いた。
また攪拌翼としては、図1、図2に示すように、撹拌機(図示せず)の攪拌シャフト2に、当該攪拌シャフト2の中心軸L1の方向と直交させて取り付けられる円板3と、当該円板3の周方向に、前記攪拌シャフト2を中心として放射状で、かつ前記円板3と直交させて取り付けられた6枚の矩形平板状の翼体4とを備え、翼直径dが50cmであるディスクタービン翼1を用いた。
攪拌シャフト2の先端に取り付けた前記ディスクタービン翼1を、攪拌前のラテックス11の液面12から、前記ディスクタービン翼1を構成する円板3の厚み方向の中心位置までの間の、中心軸L1、L2の方向の距離hが120cmとなるように、ラテックス11中に浸漬した。
次いで攪拌機を駆動させて、攪拌シャフト2を200rpmの回転数で回転させて1時間攪拌することでラテックスを泡立たせてラテックスフォームを製造した。
前記攪拌時のディスクタービン翼1の、翼体4の径方向外方先端13の線速は314m/分であった。
攪拌シャフト2の回転数を60rpm、ディスクタービン翼1の、翼体4の径方向外方先端13の線速を94m/分としたこと以外は実施例1と同様にしてラテックスフォームを製造した。
前記比d/Dは実施例1と同じ0.36であり、比h/Dも実施例1と同じ0.86であった。
ディスクタービン翼1を、攪拌前のラテックス11の液面12から、前記ディスクタービン翼1を構成する円板3の厚み方向の中心位置までの間の、中心軸L1、L2の方向の距離hが60cmとなるように、ラテックス11中に浸漬したこと以外は実施例1と同様にしてラテックスフォームを製造した。
〈実施例2〉
ディスクタービン翼1を、攪拌前のラテックス11の液面12から、前記ディスクタービン翼1を構成する円板3の厚み方向の中心位置までの間の、中心軸L1、L2の方向の距離hが210cmとなるように、ラテックス11中に浸漬したこと以外は実施例1と同様にしてラテックスフォームを製造した。
〈比較例3〉
ディスクタービン翼1に代えて、略楕円状でかつねじりを加えた3枚の翼体が、中心軸L1の方向に対してそれぞれ傾斜させて筒状のボスに固定された、翼直径dが50cmの、3枚翼のプロペラ翼を用いた。
前記比d/Dは実施例1と同じ0.36であり、比h/Dは比較例2と同じ0.43であった。
前記攪拌時のプロペラ翼の、翼体の径方向外方先端の線速は314m/分であった。
〈比較例4〉
ディスクタービン翼1に代えて、矩形平板状の4枚の翼体が、中心軸L1の方向に対してそれぞれ傾斜させて筒状のボスに固定された、翼直径dが50cmの、4枚翼のパドル翼を用いた。
前記比d/Dは実施例1と同じ0.36であり、比h/Dは比較例2と同じ0.43であった。
前記攪拌時のパドル翼の、翼体の径方向外方先端の線速は314m/分であった。
〈ラテックスフォームの特性測定〉
前記各実施例、比較例で製造したラテックスフォームの平均気泡径、および気泡含有率を、下記の方法によって測定した。なお測定は、いずれも23℃の環境下で実施した。
製造したラテックスフォームを少量、シャーレ上にサンプリングし、デジタルマイクロスコープを用いて画像を撮影し、画像解析した。すなわち、撮影した画像中から任意で50個の気泡を選び、それぞれの気泡の直径を2点間距離測定モードによって測定した結果から平均値を算出して平均気泡径(μm)とした。
製造したラテックスフォームを、メシリンダーで体積が100mlになるように計量し、その質量を測定して、当該ラテックスフォームの見かけ比重を求めた。
そしてこの見かけの比重と、ラテックスフォームのもとになるラテックスの真比重とから気泡含有率(体積%)を算出した。
さらに実施例1、2と比較例2の結果より、気泡含有率を抑制することを考慮すると、前記ディスクタービン翼のラテックスへの浸漬量は、h/Dが0.5以上、1.5以下となるように設定する必要があることが判った。
2 攪拌シャフト
3 円板
4 翼体
5 通孔
6 ボス
7 ネジ穴
8 攪拌槽
9 開口
10 底部
11 ラテックス
12 液面
13 径方向外方先端
D 内径
d 翼直径
h 距離
L1、L2 中心軸
Claims (1)
- ゴムまたは樹脂のラテックスを攪拌により泡立たせてラテックスフォームを製造するための製造方法であって、
前記攪拌のために、攪拌シャフト、および当該攪拌シャフトと一体回転する攪拌翼を備えた攪拌機を用いるとともに、前記攪拌翼として、前記攪拌シャフトに、当該攪拌シャフトの中心軸の方向と直交させて取り付けられる円板と、当該円板の周方向に、前記攪拌シャフトを中心として放射状で、かつ前記円板と直交させて取り付けられた複数の平板状の翼体とを備えたディスクタービン翼を用い、
前記ラテックスを、一定の内径Dを有する円筒形で、かつその中心軸を鉛直方向に向けて配設したバッチ式開放型の攪拌槽内に収容し、当該攪拌槽の中心軸と攪拌機の攪拌シャフトの中心軸とを互いに一致させるとともに、前記攪拌シャフトに取り付けた前記ディスクタービン翼を、攪拌前のラテックスの液面から前記ディスクタービン翼を構成する円板までの間の、前記中心軸の方向の距離hと、前記内径Dとの比h/Dが0.5以上、1.5以下を満足する範囲内となるように前記ラテックス中に浸漬した状態で前記攪拌シャフトを、前記翼体の径方向外方先端の線速が100m/分以上となるように回転させることにより、前記ラテックスを攪拌することを特徴とするラテックスフォームの製造方法。
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