与橡胶材料接触的构件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及与橡胶材料接触的构件的特征在于，具有与橡胶材料接触的表面，所述与橡胶材料接触的表面的接触角在承载有试验用的液状橡胶时为40°以上。
【专利说明】与橡胶材料接触的构件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及进行橡胶的混炼、压延等加工时与橡胶材料接触的构件。
【背景技术】
[0002] 通常，在制造橡胶制品时，首先将橡胶材料混炼，对于混炼后的橡胶材料，进行压 延或挤压或挤出加工。在进行这样的加工的橡胶加工装置中具备用于橡胶材料的加工用的 压延辊、压模、辊筒机头挤出机的辊等与橡胶材料直接接触的构件。在这些构件的表面，通 常会进行用于抑制橡胶材料的附着的镀铬等。
[0003] 作为抑制橡胶材料的附着的技术，已知有专利文献1的加工装置。专利文献1的 加工装置，是用于橡胶混炼加工、模压加工的加工装置，与橡胶材料接触的金属表面的表面 粗糙度（Ra)设定为5?50 μ m，从而抑制橡胶材料的附着。
[0004] 通常认为，如果限制金属表面的表面粗糙度Ra而粗糙化，则橡胶材料与金属表面 的接触面积变小，橡胶材料难以附着于金属表面。但是，在近年的由橡胶加工装置加工的橡 胶材料中，为了提高填料的分散性而混有硅烷偶联剂的情况较多。这样的硅烷偶联剂，不仅 和填料反应，而且也和与橡胶材料直接接触的金属表面反应。因此，如果要用压延辊等对 于包含硅烷偶联剂的橡胶材料进行加工，则发生橡胶材料附着于金属表面而难以剥落等问 题。
[0005] 就是说，上述这样的含有硅烷偶联剂的橡胶材料与金属表面发生化学上的反应而 结合的情况很多，如专利文献1的加工装置这样，只是将表面粗糙度限制在某一范围而抑 制物理性的附着，并不能充分抑制或防止橡胶对于表面的附着。
[0006] 另外，若是橡胶材料如此附着于加工装置的压延辊等之上，则为了剥离附着的橡 胶材料，也有时需要使生产线停止或需要更换附着有橡胶材料的辊、再次研磨这样的维护 作业，作为目标的橡胶制品的生产效率显著降低。另外，虽然最成问题的是对辊表面的附 着，但对其以外的部分的附着的改善也有潜在的需求。具体来说，对于橡胶材料向螺杆、送 料斗、橡胶混炼机的搅拌器、混炼室、升降门和转子本体等的附着也要求改善。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2004-209939号公报
【发明内容】
[0010] 本发明鉴于上述的问题而形成，其目的在于，提供一种抑制了橡胶材料附着在表 面的、与橡胶材料接触的构件。
[0011] 本发明的一个方面的与橡胶材料接触的构件的特征在于，具有与橡胶材料接触的 表面，与所述橡胶材料接触的表面的接触角在承载有试验用的液状橡胶时为40°以上。
[0012] 本发明的目的、特征和优点，根据以下详细的说明和附图更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的与橡胶材料接触的构件的立体图。
[0014] 图2是总结对于液状橡胶的接触角与剥离强度的关系的图。
[0015] 图3是用于说明剥离角的说明图。
[0016] 图4是总结对于液状橡胶的接触角与剥离角比的关系的图。
【具体实施方式】
[0017] 以下，用图具体说明本发明的与橡胶材料接触的构件的实施方式。还有，图1所示 的装置是橡胶加工装置1，是与橡胶材料接触的构件的一例。本实施方式的与橡胶材料接触 的构件并不限定于图1的构件。
[0018] 本实施方式的橡胶加工装置1 (与橡胶材料接触的构件），是对于轮胎等所用的原 料橡胶（生橡胶）、硫化剂、硫化助剂等材料进行混炼，压延或挤压混炼后的材料而进行加 工的设备。
[0019] 橡胶加工装置1是对于混炼后的橡胶材料进行压延加工的装置，具有：将利用未 图示的混炼设备混炼后的橡胶材料送出至加工辊的送出部2 ;与从该送出部2供给的橡胶 材料接触而加工该橡胶材料的加工辊3。在该送出部2的上方，设有投入橡胶材料的送料斗 4,通过送料斗4能够向送出部2直接供给橡胶材料。
[0020] 本实施方式的由橡胶加工装置1加工的橡胶材料，以天然橡胶、丁二烯橡胶、丁 苯橡胶、氯丁二烯橡胶等橡胶组成物为主成分，除该橡胶组成物以外，还含有硫化剂、硫 化促进剂、抗老化剂、抗氧化剂等作为辅助成分。另外，在橡胶材料中，含有硫化时补强 化学结构的二氧化硅、和进一步提高该二氧化硅带来的补强效果的硅烷偶联剂。该硅烷 偶联剂能够使用 TESPT (Bis (triethoxysilylpropyl)polysulfide)和 Trimethoxysilyl propanethiol 等。
[0021] 对于送料斗4而言，上方和下方分别开口，并且形成为随着从上方朝向下方而变 细的锥形。送料斗4的下方的开口与送出部2连通，能够将从上方的开口 5投入到送料斗 4的内部的橡胶材料供给到送出部2。
[0022] 送出部2具备：内部为橡胶材料的收容室的箱体6 ;设于该箱体6的内部的以贯通 收容室的方式且将轴心朝向水平方向而配备的一对送料辊7、7。
[0023] 此送料辊7、7具备螺旋状的送料刮板，一侧的送料辊7的送料刮板的扭转方向和 转子的旋转方向，与另一侧的送料辊7的送料刮板的扭转方向和转子的旋转方向为不同方 向（异向旋转型）。使一对送料辊7、7沿互不同的方向旋转，供给到送出部2的收容室的橡 胶材料被送至下游侧。这样一来，从送出部2送出的橡胶材料被送至加工棍3并被压延。
[0024] 加工辊3沿着与上述送料辊7大体垂直的方向配备，换言之，就是沿着与送出部2 的橡胶材料的供给方向垂直的方向配备，轴心朝向水平方向，上下成对配备。此加工辊3、 3由钢铁、不锈钢形成为圆筒状，在其外周面存在后述的表面，该表面被研磨而加工成平滑 状。
[0025] 从送出部2供给的橡胶材料被供给到此加工辊3、3之间。橡胶材料在此加工辊3、 3间沿上下方向被压延，并沿纵长方向延伸。
[0026] 可是，在上述专利文献1的橡胶加工装置的金属表面，通常金属表面为5?50 μ m 的表面粗糙度，以使橡胶材料难以附着在金属表面。如果像这样使金属表面的表面粗糙度 为5?50 μ m，则金属表面与橡胶材料的接触面积变小，存在橡胶材料难以附着在金属表面 的可能性。
[0027] 但是，关于上述这样的含有硅烷偶联剂的橡胶材料，橡胶材料中的硅烷偶联剂与 辊表面等金属表面在化学上发生反应的情况很多。因此，像现有的加工装置这样，只是减小 与橡胶材料接触的金属表面的表面粗糙度，换言之，只是使与橡胶材料接触的金属表面的 物理的形状粗糙化，并不能充分防止橡胶材料的附着。
[0028] 就是说，用于加工含有硅烷偶联剂的橡胶材料时，像现有的橡胶加工装置这样，作 为用于防止橡胶材料的附着的指标，仅仅采用与橡胶材料接触的金属表面的表面粗糙度并 不充分，需要采用取代表面粗糙度的新的评价指标。
[0029] 因此，在本实施方式的橡胶加工装置1中，采用接触角作为取代表面粗糙度的新 的评价指标，使以加工辊3的外周面为首的与橡胶材料接触的表面的接触角在承载有试验 用的液状橡胶时为40°以上。
[0030] 具体来说，该表面是被覆钢铁、不锈钢等底层金属的表面的被覆层时，由铁、铬、镍 或钴等的金属，或这些金属与陶瓷等组合的金属陶瓷等硬质材料形成。该表面如后述这样 通过镀敷、喷镀、堆焊，PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）法等在底层金属 之上造膜，具有承载有试验用的液状橡胶时为40°以上的接触角这样的表面状态。
[0031] 还有，对于上述的接触角而言，在上述表面承载有试验用的液状橡胶时，例如设定 为作为形成于该液状橡胶的液滴表面的切线与上述表面构成的角度（润湿角）。具体来说， 该接触角可以通过如下方式测量：使用有机溶剂、离子交换水、超声波等对于上述表面进行 清洗后，使硅烷偶联剂作用，在该表面滴加试验用的液状橡胶，观察滴加的液滴的表面而进 行测量，对于上述表面所承载的液状橡胶的液滴，可以使用Θ/2法、曲线拟合法、切线法等 公知的手法测量。
[0032] 另外，试验用的液状橡胶，是能够作为橡胶材料使用的橡胶之中粘弹性特别大的 橡胶。这样的橡胶可列举例如丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶（EPDM)等。试验用的液 状橡胶与通常在橡胶材料所用的橡胶（普通等级的橡胶）分子量不同。即，液状橡胶以分 子量比普通等级的橡胶小的方式聚合，常温（室温）下可以保持液体状态。还有，普通等级 的橡胶大多分子量高于20000。作为这样的试验用的液状橡胶的具体例，可列举使分子量降 至10000以下而合成（聚合）的丁二烯橡胶等。如果使用这样的液状橡胶，则不需要为了保 持橡胶材料的可塑状态而使试验环境处于高温高压，不必使用大规模的设备，就可以评价 橡胶材料的附着性。本申请中，例如能够使用（株）kuraray制造的丁二稀橡胶"LBR307"。
[0033] 如上所述，在具有与橡胶材料接触的表面的构件（例如加工辊3)，该表面在承载 有试验用的液状橡胶时达到40°以上的接触角的表面状态下，该表面难以附着橡胶材料。 换言之，如果使构件表面的接触角为40°以上，则橡胶材料难以在附着于上述表面的状态 下残留，即使在与橡胶材料接触的表面附着有橡胶材料，也容易剥落。
[0034] 例如，现有的橡胶加工装置的情况下，为了从加工辊等的表面剥离橡胶材料，需要 超过6kgf/25mm的剥离强度。可是，如果使构件表面的接触角为40°以上，则剥离强度为 4kgf/25mm以下，变得非常地小，与剥离附着在现有的加工辊等之上的橡胶材料的情况相 比，剥离附着的橡胶材料变得容易，橡胶材料的附着性降低。
[0035] 另外，接触角的测量像测量剥离强度时一样，不需要另行准备测量仪器，用通用的 接触角测量仪这样简单的设备，就可以很容易地进行橡胶材料的附着评价，因此便利性也 优异。
[0036] 还有，为了使与橡胶材料接触的表面的接触角为40°以上，例如具体来说进行以 下的表面处理方法即可。
[0037] (1)由堆焊形成表面处理层
[0038] 在与橡胶材料接触的金属表面，通过堆焊，形成由钢铁、不锈钢、铬等构成的硬质 金属层，由此形成表面处理层，能够使与橡胶材料接触的表面的接触角为40°以上。还有， 该硬质金属层的表面优选根据需要进行研磨。
[0039] (2)由喷镀形成表面处理层
[0040] 在与橡胶材料接触的金属表面，通过喷镀，形成由金属陶瓷等构成的硬质金属层， 由此形成表面处理层，能够使与橡胶材料接触的表面的接触角为40°以上。
[0041] (3)由镀敷形成表面处理层
[0042] 在与橡胶材料接触的金属表面，通过镀敷形成硬质金属层，由此形成表面处理层， 能够使与橡胶材料接触的表面的接触角为40°以上。作为该镀敷，可列举镀硬质铬、电镀 镍、无电解镀镍等。
[0043] 通过此焊接、喷镀、镀敷形成的硬质金属层的表面，直接或经过研磨而具有40°以 上的接触角。另外，硬质金属层的接触角低于40°时，优选在该硬质金属层的表面进一步涂 布（被覆）促进橡胶材料脱模的脱模促进层。作为脱模促进剂，可列举蜡、滑石、云母、聚乙 二醇、氟系树脂、硅酮树脂等。
[0044] 特别是，在由喷镀形成的硬质金属层的表面大量形成有凹凸，多为多孔状的膜质。 因此，如果在如此大量形成有凹凸的硬质金属层的表面涂布上述的脱模促进剂，则通过表 面的凹凸和涂布的脱模促进剂所形成的脱模促进层的物理的锚定效应，硬质金属层的表面 能够由脱模促进层密接性良好地被覆。
[0045] 另外，在表面使用凹凸比较少的镀敷等而形成硬质金属层时，如果使用喷丸、激光 有意地使硬质金属层的表面粗糙化，则与喷镀的情况一样，硬质金属层的表面能够由脱模 促进层密接性良好地被覆。
[0046] (4)由包含脱模促进粒子的复合镀形成表面处理层（复合镀层）
[0047] 在与橡胶材料接触的金属表面，通过利用复合镀形成硬质金属层，也可以形成表 面处理层。形成该复合镀时所用的镀浴中，包含促进橡胶材料脱模的上述的脱模促进剂的 微粒，如果使用此镀浴进行复合镀，则硬质金属层中也包含脱模促进粒子。
[0048] 还有，上述（1)?（4)的表面处理方法是形成接触角为40°以上的表面的方法的 一例，这些方法可以根据用途、底层金属的种类等适当使用。
[0049] 下面总结上述与橡胶材料接触的构件的技术特征。
[0050] 本发明的一个方面的与橡胶材料接触的构件的特征在于，具有与橡胶材料接触的 表面，所述与橡胶材料接触的表面的接触角在承载有试验用的液状橡胶时为40°以上。根 据本发明的与橡胶材料接触的构件，表面的橡胶材料的附着被抑制。
[0051] 所述试验用的液状橡胶优选由常温下呈液状的丁二烯橡胶构成。这样的液状橡胶 不需要为了保持可塑状态而使试验环境处于高温高压，因此不必使用大规模的设备就能够 评价附着性。
[0052] 本发明的另一个方面的与橡胶材料接触的构件的特征在于，具有与橡胶材料接触 的表面，使硅烷偶联剂作用于所述表面，其后承载有试验用的液状橡胶时的接触角为40° 以上。
[0053] 根据本发明的与橡胶材料接触的构件，即便使硅烷偶联剂作用于表面时，表面的 橡胶材料的附着仍被充分抑制。
[0054] 本发明的另一个方面的与橡胶材料接触的构件的特征在于，具有与橡胶材料接触 的表面，使硅烷偶联剂作用于所述表面，其后承载由常温下呈液状的丁二烯橡胶构成的试 验用的液状橡胶时的接触角为40°以上。
[0055] 根据本发明的与橡胶材料接触的构件，即使在硅烷偶联剂作用于表面的情况下， 表面的橡胶材料的附着仍被充分抑制。另外，这样的液状橡胶不需要为了保持可塑状态而 使试验环境处于高温高压，因此不必使用大规模的设备便能够评价附着性。
[0056] 所述与橡胶材料接触的表面，通过设置由堆焊形成的硬质金属层，接触角容易达 到40°以上。
[0057] 在所述与橡胶材料接触的表面优选设有：表面形成为多孔状的硬质金属层；和被 覆该以多孔状形成的硬质金属层的表面而对其进行封孔，并且促进所述橡胶材料脱模的脱 模促进层。在硬质金属层的表面，利用物理的锚定效应，密接性良好地设有脱模促进层。对 于设有脱模促进层的表面而言，橡胶材料更难以附着。
[0058] 在所述与橡胶材料接触的表面，优选形成硬质金属的复合镀层，所述硬质金属的 复合镀层含有促进所述橡胶材料脱模的脱模促进粒子。通过设置这样的复合镀层，对于与 橡胶材料接触的表面而言，橡胶材料更难以附着。
[0059] 所述与橡胶材料接触的构件优选是橡胶加工装置中的加工辊，该橡胶加工装置具 有送出混炼后的橡胶材料的送出部、和与从该送出部供给的橡胶材料接触并对该橡胶材料 进行加工的加工辊。这种情况下，橡胶材料对加工辊的附着被抑制。
[0060] 实施例
[0061] 接着，使用实施例和比较例，详细地说明本发明的与橡胶材料接触的构件的作用 效果。
[0062] 〈实验例1>
[0063] 对于切割成50mmX150mmX5mm厚的铁制的板材，进行表1所示的各处理，制作试 验片。
[0064] [表 1]
[0065]
【权利要求】
1. 一种与橡胶材料接触的构件，其特征在于，具有与橡胶材料接触的表面， 所述与橡胶材料接触的表面的接触角在承载有试验用的液状橡胶时为40°以上。
2. 根据权利要求1所述的与橡胶材料接触的构件，其特征在于，所述试验用的液状橡 胶，由常温下呈液状的丁二烯橡胶构成。
3. -种与橡胶材料接触的构件，其特征在于，具有与橡胶材料接触的表面， 使硅烷偶联剂作用于所述表面，使作用后的表面在承载有试验用的液状橡胶时的接触 角为40°以上。
4. 一种与橡胶材料接触的构件，其特征在于，具有与橡胶材料接触的表面， 使硅烷偶联剂作用于所述表面，使作用后的表面在承载由常温下呈液状的丁二烯橡胶 构成的试验用的液状橡胶时的接触角为40°以上。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的与橡胶材料接触的构件，其特征在于，在所述与 橡胶材料接触的表面，设有通过堆焊形成的硬质金属层。
6. 根据权利要求1?4中任一项所述的与橡胶材料接触的构件，其特征在于，在所述与 橡胶材料接触的表面，设有表面形成为多孔状的硬质金属层；和脱模促进层，所述脱模促进 层被覆该以多孔状形成的硬质金属层的表面而进行封孔，并且促进所述橡胶材料脱模。
7. 根据权利要求1?4中任一项所述的与橡胶材料接触的构件，其特征在于，在所述与 橡胶材料接触的表面，形成有硬质金属的复合镀层，所述硬质金属的复合镀层含有促进所 述橡胶材料脱模的脱模促进粒子。
8. 根据权利要求1?4中任一项所述的与橡胶材料接触的构件，其特征在于，所述与橡 胶材料接触的构件为橡胶加工装置的加工辊，该橡胶加工装置具有送出混炼后的橡胶材料 的送出部、和与从该送出部供给的橡胶材料接触并加工该橡胶材料的加工辊。
【文档编号】B29K21/00GK104520084SQ201380041421
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】渡边诗织, 三宅纲一, 三浦穗高 申请人:株式会社神户制钢所