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技術 タイヤ用ゴム材料の混練り方法およびポリマーブロックの細分化装置

出願人 住友ゴム工業株式会社
発明者 大窪栄
出願日 2014年6月24日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2014-129371
公開日 2016年1月18日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2016-008257
状態 未査定
技術分野 タイヤ一般 高分子物質の処理方法
主要キーワード 横カット 細分化装置 枠組体 横裁断 ゴム混練機 練りゴム 混練室 混練ロータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

シリカ配合タイヤ用ゴム材料混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式ゴム混練機ホッパーからのシリカ噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴム品質の低下を抑制することができる混練技術を提供する。

解決手段

ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、ポリマーのゴム混練機への投入に先立って、ポリマーを細分化する細分化工程を備えているタイヤ用ゴム材料の混練方法。前記タイヤ用ゴム材料の混練方法において使用され、縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されてポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、横向きに配置された切断刃が縦方向複数列配置されてポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体とを備えているポリマーブロックの細分化装置

概要

背景

近年、製品タイヤグリップ性能制動性能を向上させるために、天然ゴム合成ゴムポリマー成分としシリカが配合されたシリカ配合タイヤ用ゴム材料が使用されている。このようなシリカ配合のタイヤ用ゴム材料のベースゴム成形前の練りゴム)は、一般に、バンバリーミキサーを用いて、ポリマーにシリカやその他の配合剤カーボンオイル配合薬品等)を効率よく練り込んで混合分散させることにより製造されている。

図3は従来のバンバリーミキサー2によるシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練り方法を説明する模式図である。図3に示すように、バンバリーミキサー2は、混練室7と、混練室7内に回転自在に挿通された左右一対混練ロータ6、6と、混練室7の上方に立設された材料供給筒11と、この材料供給筒11内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイトラム)12とを備えている。なお、混練室7は、図示しないチャンバー内部に収容されている。

ゴム計量機14によりバンバリーミキサー2への投入量が計量されたブロック状のポリマー(ポリマーブロック)Bや別途計量された配合薬品Cなどは、搬送コンベア13上を搬送されてホッパー10から材料供給筒11内へ供給される。また、シリカやカーボンなどの粉状配合剤は、計量機9を経由して材料供給筒11内へ供給される。材料供給筒11内へ供給されたこれらの材料は、フローティングウェイト12を下降させることにより、材料供給筒11内から混練室7内へ押し込まれ、混練ロータ6、6を回転させることにより、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りが混練室7内で行われる。なお、この時、オイルが適宜添加される。

混練りされたベースゴムはバンバリーミキサー2の下部に設けられた排出口8からスクリューフィーダ5に排出された後、スクリューフィーダ5から押出されて、冷却槽4および乾燥部3を経由することにより冷却、乾燥されて次工程へと送られる。

概要

シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式ゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供する。ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、ポリマーのゴム混練機への投入に先立って、ポリマーを細分化する細分化工程を備えているタイヤ用ゴム材料の混練方法。前記タイヤ用ゴム材料の混練方法において使用され、縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されてポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、横向きに配置された切断刃が縦方向複数列配置されてポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体とを備えているポリマーブロックの細分化装置

目的

本発明は、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式のゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ポリマーシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料ベースゴム密閉式ゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、前記ポリマーの前記ゴム混練機への投入に先立って、前記ポリマーを細分化する細分化工程を備えていることを特徴とするタイヤ用ゴム材料の混練方法。

請求項2

前記細分化工程が、ポリマーブロックを、1辺が50mm〜100mmの範囲の直方体に細分化する細分化工程であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。

請求項3

前記タイヤ用ゴム材料における配合が、ポリマー100PHRに対して、シリカが10〜150PHR、その他の配合剤が100〜400PHRであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。

請求項4

前記ゴム混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項1ないしは請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法。

請求項5

請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法において使用されるポリマーブロックの細分化装置であって、縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されて、前記ポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、横向きに配置された切断刃が縦方向複数列配置されて、前記ポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体とを備えていることを特徴とするポリマーブロックの細分化装置。

技術分野

0001

本発明は、シリカが配合されたタイヤ用ゴム材料混練り方法、および、前記タイヤ用ゴム材料の混練り方法において使用されるポリマーブロック細分化装置に関する。

背景技術

0002

近年、製品タイヤグリップ性能制動性能を向上させるために、天然ゴム合成ゴムポリマー成分としシリカが配合されたシリカ配合のタイヤ用ゴム材料が使用されている。このようなシリカ配合のタイヤ用ゴム材料のベースゴム成形前の練りゴム)は、一般に、バンバリーミキサーを用いて、ポリマーにシリカやその他の配合剤カーボンオイル配合薬品等)を効率よく練り込んで混合分散させることにより製造されている。

0003

図3は従来のバンバリーミキサー2によるシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練り方法を説明する模式図である。図3に示すように、バンバリーミキサー2は、混練室7と、混練室7内に回転自在に挿通された左右一対混練ロータ6、6と、混練室7の上方に立設された材料供給筒11と、この材料供給筒11内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイトラム)12とを備えている。なお、混練室7は、図示しないチャンバー内部に収容されている。

0004

ゴム計量機14によりバンバリーミキサー2への投入量が計量されたブロック状のポリマー(ポリマーブロック)Bや別途計量された配合薬品Cなどは、搬送コンベア13上を搬送されてホッパー10から材料供給筒11内へ供給される。また、シリカやカーボンなどの粉状配合剤は、計量機9を経由して材料供給筒11内へ供給される。材料供給筒11内へ供給されたこれらの材料は、フローティングウェイト12を下降させることにより、材料供給筒11内から混練室7内へ押し込まれ、混練ロータ6、6を回転させることにより、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りが混練室7内で行われる。なお、この時、オイルが適宜添加される。

0005

混練りされたベースゴムはバンバリーミキサー2の下部に設けられた排出口8からスクリューフィーダ5に排出された後、スクリューフィーダ5から押出されて、冷却槽4および乾燥部3を経由することにより冷却、乾燥されて次工程へと送られる。

先行技術

0006

特開2008−229893号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、上記したバンバリーミキサー2によるシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りの場合、混練りの途中にフローティングウェイト12の上を掃除するためにフローティングウェイト12を上昇させると、まだポリマー中に取り込まれていないシリカ等の粉状配合剤の粉塵がバンバリーミキサー2における投入口であるホッパー10から噴出して、バンバリーミキサー周辺の環境の悪化を招いたり、ベースゴムの品質の低下を招く恐れがあった。

0008

そして、上記した粉塵の噴出に伴う問題は、各種粉状の配合剤の内でも、特に、シリカにおいて発生していた。

0009

そこで、本発明は、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式ゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

0011

請求項1に記載の発明は、
ポリマーにシリカが配合されたタイヤ用ゴム材料のベースゴムを密閉式のゴム混練機を用いて作製するタイヤ用ゴム材料の混練方法であって、
前記ポリマーの前記ゴム混練機への投入に先立って、前記ポリマーを細分化する細分化工程を備えていることを特徴とするタイヤ用ゴム材料の混練方法である。

0012

請求項2に記載の発明は、
前記細分化工程が、ポリマーブロックを、1辺が50mm〜100mmの範囲の直方体に細分化する細分化工程であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。

0013

請求項3に記載の発明は、
前記タイヤ用ゴム材料における配合が、ポリマー100PHRに対して、シリカが10〜150PHR、その他の配合剤が100〜400PHRであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。

0014

請求項4に記載の発明は、
前記ゴム混練機が、バンバリーミキサーであることを特徴とする請求項1ないしは請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法である。

0015

請求項5に記載の発明は、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム材料の混練方法において使用されるポリマーブロックの細分化装置であって、
縦向きに配置された切断刃が平面視で格子状に配置されて、前記ポリマーブロックの上面側から切断する縦裁断体と、
横向きに配置された切断刃が縦方向複数列配置されて、前記ポリマーブロックの側面側から切断する横裁断体と
を備えている
ことを特徴とするポリマーブロックの細分化装置である。

発明の効果

0016

本発明によれば、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサー等の密閉式のゴム混練機のホッパーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、混練りゴムの品質の低下を抑制することができる混練技術を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の実施の形態に係るタイヤ用ゴム材料の混練方法を説明する模式図である。
本発明の実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置を示す図である。
従来のタイヤ用ゴム材料の混練方法を説明する模式図である。

0018

本発明者は、バンバリーミキサーのホッパーからのシリカの噴出を抑制することを検討するにあたって、混練り時、シリカがポリマーの表面から取り込まれていることに着目し、ポリマーの表面積を増加させることができれば、シリカが速やかにポリマー中に取り込まれて、シリカの噴出を抑制できると考えた。

0019

即ち、従来のシリカ配合のタイヤ用ゴム材料(ベースゴム)の混練りにおいては、ブロック状のポリマー(ブロックポリマー)をそのままバンバリーミキサーに投入していたため、シリカの投入直後は、ポリマーの表面積がシリカの投入量に対して十分とは言えなかった。このため、ポリマー中にシリカを十分に取り込むことができず、ホッパーからのシリカの噴出を避けることができなかった。

0020

そこで、本発明者は、ポリマーの表面積を増加させる方法について検討を行い、ポリマーのバンバリーミキサーへの投入に先立って、ブロックポリマーを細分化する工程を設けることに思い至り、本発明を完成するに至った。

0021

以下、実施の形態に基づいて、本発明を具体的に説明する。

0022

図1は本実施の形態に係るタイヤ用ゴム材料(ベースゴム)の混練方法を説明する模式図であり、Aで囲った箇所を除いては、基本的に図3に示した従来のタイヤ用ゴム材料の混練方法と同様である。

0023

即ち、前記したように、バンバリーミキサー2は、混練室7と、混練室7内に回転自在に挿通された左右一対の混練ロータ6、6と、混練室7の上方に立設された材料供給筒11と、この材料供給筒11内に上下動自在に挿通されたフローティングウェイト(ラム)12とを備えている。

0024

そして、前記したように、ゴム計量機14によりバンバリーミキサー2への投入量が計量されたポリマーブロックBや別途計量された配合薬品Cなどは、搬送コンベア13上を搬送されてホッパー10から材料供給筒11内へ供給される。また、シリカやカーボンなどの粉状配合剤は、計量機9を経由して材料供給筒11内へ供給される。材料供給筒11内へ供給されたこれらの材料は、フローティングウェイト12を下降させることにより、材料供給筒11内から混練室7内へ押し込まれ、混練ロータ6、6を回転させることにより、タイヤ用ゴム材料の混練りが混練室7内で行われる。

0025

その後、前記したように、混練りされたベースゴムはバンバリーミキサー2の下部に設けられた排出口8からスクリューフィーダ5に排出され、スクリューフィーダ5から押出されて、冷却槽4および乾燥部3を経由することにより冷却、乾燥されて次工程へと送られる。

0026

しかし、本実施の形態においては、図1において一点鎖線で囲まれた箇所Aにポリマーブロックの細分化装置が設けられており、細分化されたポリマーの所定量をゴム計量機14により計量して搬送コンベア13を介してバンバリーミキサー2に供給している点において、従来と異なっている。

0027

図2は本実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置を示す図であり、(a)はポリマーブロックの細分化装置を、(b)は細分化されたポリマーを示している。

0028

図2(a)に示すように、本実施の形態に係るポリマーブロックの細分化装置は、縦向きに配置された切断刃A1が平面視で格子状に配置されてポリマーブロックBを上面側から切断する縦裁断体A2と、横向きに配置された切断刃A3が縦方向に複数列配置されてポリマーブロックBを側面側から切断する横裁断体A4とを備えている。

0029

そして、ポリマーブロックBを枠組体Dに組み入れた状態で、横裁断体A4の切断刃A3の刃先をポリマーブロックBの側面に当てて横方向に移動させることにより、ポリマーブロックBを側面側から切断する(図2(b)においては、3分割している)。

0030

次に、縦裁断体A2の刃先を、上記において横方向に切断されたポリマーブロックBの上面に当てて縦裁断体A2の切断刃A1の刃先をポリマーブロックBの上面側から下方向に押し付けることにより、ポリマーブロックBを上面側から切断する(図2(b)においては、28分割している)。その後、切断された上層のポリマーブロックBを取り除いて、次の層のポリマーブロックBに対して同様に、上面側から切断する。

0031

これにより、図2(b)に示すような細分化されたポリマーブロックを得ることができる。

0032

そして、このように細分化されたポリマーブロックは、細分化される前に比べて、表面積が大きく増加しているため、バンバリーミキサーに供給されたとき、シリカを十分に取り込むことができ、シリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りに際して、バンバリーミキサーからのシリカの噴出を抑制して、周辺の環境の悪化を抑制すると共に、ベースゴムの品質の低下を抑制することができる。

0033

なお、上記した細分化工程において、細分化されたポリマーブロックのサイズが大きすぎると表面積の増加が十分ではないため、シリカの噴出を十分には抑制することができない。一方、細分化されたポリマーブロックのサイズが小さすぎると表面積は十分に増加するものの、バンバリーミキサー内で混練ロータを回転させてもポリマーブロックが空回りして十分な練り込みができなくなり、分散不良を生じる恐れがある。このため、細分化されたポリマーブロックとしては、1辺が50mm〜100mmの範囲の直方体が好ましく、このようなサイズに細分化することにより、ポリマーブロックに十分に広い表面積を確保して、シリカを十分に取り込んで混練りすることができる。

0034

このようなサイズのポリマーブロックは、横寸法が約700mm、縦寸法が300〜400mm、高さ寸法が200〜250mmである細分化前のポリマーブロックを、750mm×450mm×300mmの枠組体に入れて、前記したポリマーブロックの細分化装置を用いて切断することにより、容易に得ることができる。

0035

そして、本実施の形態において、タイヤ用ゴム材料における配合は、シリカ配合に伴う練りゴム特性の改善効果を発揮させるという観点から、ポリマー100PHRに対して、シリカが10〜150PHR、その他の配合剤が100〜400PHRであることが好ましい。

0036

本実施の形態によれば、ポリマーブロックを細分化して投入してシリカ配合のタイヤ用ゴム材料を混練りしているため、上記したように、混練り途中におけるシリカの噴出が十分に抑制されて、周辺の環境の悪化を十分に抑制することができる。そして、例えば、ML(加硫速度曲線トルク最小値)、MH(加硫速度曲線のトルクの最大値)、比重硬度など、品質が安定したシリカ配合のタイヤ用ゴム材料を提供することができる。

0037

そして、ポリマーブロックを細分化して投入することにより、サイクルタイムの短縮を図ることが可能となるため、生産性の向上に寄与することができる。

0038

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。

0039

1.実施例
(1)実施例1
最初に、400×700×250mmのサイズのポリマーブロック(HPR850+BR730etc)を、100×100mmの大きさで縦方向のみに切断(縦カット)して細分化した後、ゴム計量機により100PHR計量した。並行して、シリカを70PHR、カーボンを10PHR、オイルを8PHR、他薬品を合計12PHR計量した。

0040

次に、計量した各材料をバンバリーミキサー(270L、ローター、4WN)に投入して、所定時間混練りした。

0041

混練りしたベースゴムは、その後、従来と同様に、スクリューフィーダ、冷却槽、乾燥部を経由して冷却、乾燥して、実施例のベースゴムを製造した。なお、ベースゴムの製造は6バッチ行った。

0042

(2)実施例2
ポリマーブロックを、90mm厚みで横方向のみに切断(横カット)して細分化した後計量したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2のベースゴムを製造した。

0043

(3)実施例3
ポリマーブロックを、一辺が100〜300mmの直方体となるように、縦方向および横方向に切断(縦横カット)して細分化した後計量したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3のベースゴムを製造した。

0044

(4)実施例4
ポリマーブロックを、一辺が50〜100mmの直方体となるように、縦方向および横方向に切断(縦横カット)して細分化した後計量したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4のベースゴムを製造した。

0045

2.比較例
ポリマーブロックを細分化せず計量したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例のベースゴムを製造した。

0046

3.評価
(1)シリカの噴出
各例のゴム練りにおいて、シリカの噴出が抑制されている程度を観察し、投入口から噴出なしの場合には「良」、噴出が少しありの場合には「可」、ゴム計量機まで飛散した場合には「不可」と評価した。

0047

(2)MLバラツキ、MHバラツキ
各例のベースゴムを加硫して、ML、MHを測定し、そのバラツキ(標準偏差平均値)を求めた(単位:%)。

0048

(3)サイクルタイム
各例のゴム練りにおけるサイクルタイム(秒)を測定した。

0049

(4)総合判定
上記(1)〜(3)の評価結果に基づいて、総合判定を行った。

0050

結果を表1に示す。

0051

0052

表1に示す実施例1〜4の結果より、ポリマーブロックを細分化することにより、シリカの噴出、MLバラツキ、MHバラツキ、サイクルタイムのすべての項目において、比較例よりも改善されていることが分かり、ポリマーブロックの細分化がシリカ配合のタイヤ用ゴム材料の混練りにおいて効果を発揮し、品質の向上と生産性の向上をもたらすことが確認できた。

0053

そして、ポリマーブロックを1辺が50mm〜100mmの範囲の直方体に細分化した実施例4においては、特に大きな効果が発揮されている。

実施例

0054

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

0055

2バンバリーミキサー
3乾燥部
4冷却槽
5スクリューフィーダ
6混練ロータ
7混練室
8 排出口
9計量機
10ホッパー
11材料供給筒
12フローティングウェイト
13搬送コンベア
14ゴム計量機
A細分化装置が配置されている箇所
A1、A3切断刃
A2 縦裁断体
A4横裁断体
Bポリマーブロック
C配合薬品
D 枠組体

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