JP7046309B2 - ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
40PHR以下の天然ゴムおよび60PHR以上の合成ゴムから構成されるゴム成分100PHRと、カーボンブラック30PHR~100PHR、しゃく解剤0.3PHR以上、および所定量の加硫薬品を含む配合材料とを、密閉型混練機を用いて混練することによりゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、
前記ゴム成分および前記配合材料の内から前記加硫薬品を除く配合材料を、同時に、前記密閉型混練機に投入して、所定のゴム温度となるまで混練した後、混練されたゴムを150℃以上の温度で前記密閉型混練機から排出するベース練り工程と、
前記ベース練り工程で得られたゴムの全量を密閉型混練機に投入すると共に、前記加硫薬品を投入し、90~110℃の混練温度で混練りする仕上げ練り工程とを備えていることを特徴とするゴム組成物の製造方法である。
前記ベース練り工程が、
前記ゴム成分と共に、前記カーボンブラックと前記加硫薬品とを除く配合材料を、前記密閉型混練機に投入して、混練温度が110~130℃となるまで混練する工程と、
前記カーボンブラックを追加投入して所定のゴム温度となるまでさらに混練して、混練されたゴムを150℃以上の温度で前記密閉型混練機から排出する工程とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物の製造方法である。
前記合成ゴムが、スチレンブタジエンゴムであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のゴム組成物の製造方法である。
前記スチレンブタジエンゴムが、乳化重合スチレンブタジエンゴムであることを特徴とする請求項3に記載のゴム組成物の製造方法である。
前記密閉型混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法である。
前記密閉型混練機における前記ゴム成分および前記配合材料の充填率を、60~80%とすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法である。
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法を用いて製造されたゴム組成物を用いて、空気入りタイヤ用ゴム部材を成形加工することを特徴とする空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法である。
前記空気入りタイヤ用ゴム部材がトレッドゴムであることを特徴とする請求項7に記載の空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法である。
請求項7または請求項8に記載の空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法によって製造された空気入りタイヤ用ゴム部材を用いて空気入りタイヤを製造することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。
本発明者は、上記課題の解決について、種々の実験と検討を行った。
天然ゴム0~40PHRを含むゴム成分100PHRと、カーボンブラック30PHR~100PHR、しゃく解剤0.3PHR以上を含む配合材料とを、密閉型混練機を用いて混練することによりゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、
前記ゴム成分および前記配合材料の内から加硫薬品を除く配合材料を、同時に、前記密閉型混練機に投入して、所定のゴム温度となるまで混練した後、混練されたゴムを150℃以上の温度で前記密閉型混練機から排出するベース練り工程と、
前記ベース練り工程で得られたゴムの全量を密閉型混練機に投入すると共に、硫黄および加硫促進剤を投入し、90~110℃の混練温度で混練りする仕上げ練り工程とを備えていることを特徴とするゴム組成物の製造方法である。
以下、本発明の実施の形態に基づいて、上記した本発明を具体的に説明する。
本実施の形態において製造されるゴム組成物は、前記したように、空気入りタイヤにおけるウェットグリップ性の向上や耐カット性の向上性を図ることができるゴム組成物であり、以下に示す各材料を適宜配合して混練することにより製造される。
本実施の形態において、ゴム成分としては、ゴム成分100PHRが40PHR以下の天然ゴムおよび60PHR以上の合成ゴムから構成されるゴム成分が使用される。ゴム成分100PHR中における天然ゴムが40PHRを超えてしまうと、混練されたゴム組成物から作製されたゴム部材において、十分なウェットグリップ性や耐カット性を確保することができない恐れがある。好ましいゴム成分の構成は、天然ゴムが0~30PHR、合成ゴムが70~100PHRである。
カーボンブラックは補強剤として機能し、本実施の形態においては、ゴム成分100PHRに対して30~100PHRが使用される。30PHR未満であると十分な補強効果が発揮されず、100PHRを超えるとゴム成分への分散性が悪化する恐れがある。
しゃく解剤はゴムの粘度を低減させて素練り時間を短縮する目的で使用され、本実施の形態においては、ゴム成分100PHRに対して0.3PHR以上が使用される。0.3PHR未満であると粘度低減の効果を得られず、生産性を阻害する恐れがある。なお、使用量を多くしても、本実施の形態においては天然ゴム量が少ないために粘度低減の効果には限度があり、1.5PHR程度を上限とすることが好ましい。
加硫薬品としては、加硫剤である硫黄及び加硫促進剤が、ゴム成分に合わせて適宜使用される。なお、これらの加硫薬品は、ベース練り工程において投入されると、高い混練ゴム温度によってゴムの加硫が開始される恐れがあるため、仕上げ練り工程において投入される。
本実施の形態においては、上記したゴム成分及び各配合材料以外に、ゴム工業において一般的に使用される他の配合材料、例えば、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛などが適宜配合される。
本実施の形態においては、上記ゴム成分及び各配合材料を密閉型混練機に投入して、前記した特定の混練条件で混練することにより、ゴム組成物を製造している。具体的には、ベース練り工程において、所定のゴム温度となるまで混練した後、混練されたゴムを150℃以上の温度で密閉型混練機から排出した後、従来のようなリミル練り工程を経由することなく仕上げ練り工程に入り、90~110℃の混練温度で混練りすることにより、短時間で十分な粘度低減効果を得ている。以下、工程順に説明する。
ベース練り工程では、上記した配合のうち、加硫薬品以外の各配合材料を、密閉型混練機に投入して混練する。密閉型混練機としては特に限定されないが、バンバリーミキサーが好ましい。
ベース練り工程の最後に、密閉型混練機から排出された混練ゴムは、混練ゴムの温度が30~50℃となるまで空冷した後、再び、密閉型混練機に投入し、さらに、加硫薬品を共に投入して、90~110℃の温度で混練する。
本実験例においては、ゴム成分の投入時にカーボンブラックを同時に投入して、混練加工に及ぼす効果を確認した。
比較例1~6、実施例1~4のゴム組成物の製造にあたって、表1に示すゴム成分及び配合材料を使用した。
(1)ベース練り工程
上記したゴム成分及び配合材料を、表2の比較例1~6、実施例1~4に示す配合でベース練りを行った。
上記で得られた混練ゴムを、30~50℃となるまで空冷した後、再び、密閉型混練機に投入すると共に、加硫薬品の硫黄および加硫促進剤を投入して、ローター回転数30rpmで、混練ゴムの温度が表2に示す各排出温度(仕上げ練り)となるまで混練りし、その後、混練ゴムをバンバリーミキサーから排出し、各ゴム組成物を得た。
なお、上記の各実施例及び比較例において、混練の開始から終了までの時間(混練時間)は、表2に示すように設定した。なお、表2においては、比較例1を100とする指数で示しており、数値が大きいほど総混練時間が長かったことを示している。
得られた各ゴム組成物を、(縦)4cm×(横)4cm×(厚み)7~9mmに切り抜き、島津製作所製ムーニービスコメーターSMV-202を用いて、130℃の条件下で、測定開始から1分間予熱し、その後4分経過した時点でのゴム組成物の粘度を測定した。
本実験例においては、ベース練り工程を上記したA工程およびB工程の2工程に分けて、カーボンブラックをB工程において投入することにして、実験例1に示した各実施例に対して、どの程度、混練加工に及ぼす効果が変化するかを調べた。
実施例5~12のゴム組成物の製造にあたって、上記実験例1と同様に、表1に示すゴム成分及び配合材料を使用した。
(1)ベース練り工程
上記したゴム成分及び配合材料を、表3の実施例5~12に示す配合でベース練りを行った。
得られた混練ゴムを用いて、実施例1~4と同様にして仕上げ練りし、混練ゴムをバンバリーミキサーから排出し、各ゴム組成物を得た。
なお、各実施例における混練の開始から終了までの時間(混練時間)は、表3に示す通りである。なお、表3においては、実験例1における実施例1を100とする指数で示した。
実験例1と同様にして、各実験例のゴム組成物の粘度を測定し、実験例1における実施例1を100とする指数で評価した。結果を、実施例1~4の結果と併せて表3に示す。
Claims (9)
- 40PHR以下の天然ゴムおよび60PHR以上の合成ゴムから構成されるゴム成分100PHRと、カーボンブラック30PHR~100PHR、しゃく解剤0.3PHR以上、および所定量の加硫薬品を含む配合材料とを、密閉型混練機を用いて混練することによりゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、
前記ゴム成分および前記配合材料の内から前記加硫薬品を除く配合材料を、同時に、前記密閉型混練機に投入して、所定のゴム温度となるまで混練した後、混練されたゴムを150℃以上の温度で前記密閉型混練機から排出するベース練り工程と、
前記ベース練り工程で得られたゴムの全量を密閉型混練機に投入すると共に、前記加硫薬品を投入し、90~110℃の混練温度で混練りする仕上げ練り工程とを備えていることを特徴とするゴム組成物の製造方法。 - 前記ベース練り工程が、
前記ゴム成分と共に、前記カーボンブラックと前記加硫薬品とを除く配合材料を、前記密閉型混練機に投入して、混練温度が110~130℃となるまで混練する工程と、
前記カーボンブラックを追加投入して所定のゴム温度となるまでさらに混練して、混練されたゴムを150℃以上の温度で前記密閉型混練機から排出する工程とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物の製造方法。 - 前記合成ゴムが、スチレンブタジエンゴムであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記スチレンブタジエンゴムが、乳化重合スチレンブタジエンゴムであることを特徴とする請求項3に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記密閉型混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記密閉型混練機における前記ゴム成分および前記配合材料の充填率を、60~80%とすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のゴム組成物の製造方法を用いて製造されたゴム組成物を用いて、空気入りタイヤ用ゴム部材を成形加工することを特徴とする空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法。
- 前記空気入りタイヤ用ゴム部材がトレッドゴムであることを特徴とする請求項7に記載の空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法。
- 請求項7または請求項8に記載の空気入りタイヤ用ゴム部材の製造方法によって製造された空気入りタイヤ用ゴム部材を用いて空気入りタイヤを製造することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
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