ゴム・コンパウンド2019-01-03T15:32:48+00:00

ゴム・コンパウンド/エラストマーのための混練技術

エラストマーは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂に続く3番目に重要なプラスチックグループです。エラストマーは寸法安定性がよく、しかも弾性変形するプラスチックで、ガラス転移温度は室温以下です。引っ張り、引裂き、圧縮荷重によって変形しますが、変形前の元の形状に戻ります。

化学的には、数個の幅広い網目状の架橋だけで不可逆的に結合した高分子です。熱可塑性エラストマーとともに、この架橋は、加熱すると強化され、熱可塑性挙動を示すようになります(別ページの説明を参照ください)。所定の硬度、架橋密度、使用温度を有するエラストマーを製造するため改質剤が使用されます。

ゴム・コンパウンド/エラストマーの混練要件

グアテマラでの発掘により、3世紀には既にマヤ族は材料としてのゴムを知っていたことが分かっています。18世紀以来、より多くの用途が見いだされています。1839年のチャールス・グッドイヤーによる加硫方法の発明により、低温と高温のいずれでも安定した弾性特性が得られるようになり、これを機に工業利用が進みました。20世紀初め、ドイツの化学者が合成ゴムの製造に成功しました。

伝統的に、エラストマーは、内部回転型ミキサーあるいは回転ミルで製造されてきました。これら確立された製造法には、最大の柔軟性、最小配合割合でもオフラインでの正確な計量結果が得られることに加え、滞留と混合時間が可変という利点があります。しかし、「比エネルギーが高い」、「一時保管時間が必要」、「各バッチ間の特性変動」といった制約があり、連続加工の長所が改めて認識されます。連続加工には、通常、一様な加工条件、滞留時間変動の少なさ、連続した加工プロセス、製品品質の一貫性向上などの特長もあります。ブッス・ニーダーには、正確な温度制御機能以外にも利点があります。高配合の充填剤を優れた方法でかつ穏やかに混合でき、軟化剤オイルや配合剤といった液体成分を加工プロセス域の最適な場所に直接注入することができます。

シリコーンやフルオロエラストマー用に幅広くブッス・ニーダーが利用され、大きな成功を収めていることは数十年前から知られています。近年、他の幅広い利用分野が加わっています。連続した加工プロセス、要求される特性の拡大、代替材料成分の使用が大きな役割を果たしています。

実例としてゴム・コンパウンドを使用した自動車用タイヤの接写

この高水準なプロセスは、精巧な加工法により達成、実施されています。ブッスのテクニカルセンターでは、加工法の開発・最適化を行い、最初のスケールアップで生産性を10倍に高めることに成功しました。ブッス・ニーダーは、混練プロセスと昇圧プロセスがフランジにより直接的に結合および切り離しができるため、それぞれ個別に最適化することができます。エラストマーの場合、造粒等後加工のための昇圧は通常、フランジ取付けされる押出機で行います。ブッス・ニーダーのバレルは分割式のため、迅速に内部にアクセスできシステム稼働率が高まります。モジュラー化によって混練ラインを柔軟に配置可能にするブッス・ニーダーは、ブッスが保有する広範囲の加工知識も相まって、エラストマーを調合する装置として最高の選択肢となっています。

ゴム・コンパウンドのための典型的な混練工場内レイアウト

ゴム・コンパウンド混練技術のための典型的な工場内レイアウト

ブッスの混練システムには、以下のような優位点があります。

  • 混練サイクル数の多さ
    種々のスクリュー羽根の選択が可能な新型混練機COMPEOでは、では、より多くの混練サイクルを実現しました。独自の新しいスクリューデザインにより、多数のストライエーションを形成し、極めて短いプロセス長で混練を行い、混合材料の分離、再混合を最大限に行います。
  • より多量のフィラー投入
    ブッスの混練技術では、2または3か所に供給口を分けたり、サイドフィードスクリューなどの供給方法の採用、フィラーの重量による独立供給、バックベントによる混入した空気の除去、優れた搬送効率などにより、最大90%のフィラー投入が可能です。適度なせん断速度により、このような高投入量でも極めて高い粘性の材料を扱うことができます。
  • 均一で適度なせん断速度
    均一で適度なせん断速度により、作業として必要なせん断のみを行い、低温での混合材料の混練の制御を可能にします。他のシステムと比較してせん断速度の分布が小さいため、全ての分子のせん断履歴を均一にすることができ、より小さな投入エネルギーにより高品質な混合材料を得ることができます。
  • 均一な温度分布
    ブッス・ニーダーでは、均一で適度なせん断速度により全スクリュー長にわたって一定で均一な温度分布を維持しています。そのため、他のシステムで通常みられるような過剰な温度ピークは発生せず、プロセス長全体での正確な温度制御が可能です。
  • 揮発性物質の除去
    揮発性物質は通常、バレルの終端部か押出ユニットに追加された真空脱ガス装置により除去されます。ブッス・ニーダーが実現した、多数の混練サイクルや亀裂、曲げにより、常に混合材料の表面が再生され、空気や揮発性物質閉じ込めを極めて効率的に抑制しています。

さらに

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  • COMPEOカタログ(日本語)
  • Buss Kneader technology