ゴム加工技術のゴム材料問題の解決方法

ゴム加工の過程では、常に何らかの品質問題が発生し、生産作業の円滑な進行を妨げる。現在の労務費が高いため、操業停止中の材料待ち期間中の損失が大きい。ほとんどが同じタイプの問題に対応すれば、これらの問題を解決することができます。以下に筆者の経験について解決方法を紹介する。

以下、主に硫黃の分散ムラ、噴霜、コークスなどの品質問題の処理方法を紹介する。

1硫黃の分散ムラ、麻點（凝集物）現象がある

これは古くて新しい問題で、私たちの先輩が解決したはずの問題は今また昔のことになっている。

入庫した硫黃をセメント板の上に置くのは、防濕の角度から見ると良い方法ではなく、必ずそれをシートや敷板の上に置いて、計量前にそれを篩にかけるのは塊の発生を予防する有効な方法であり、この時はあまり細い篩を使う必要はなく、40目や20目を使えばよく、粉末狀硫黃中の塊を砕くことができればよい。また、一次硫黃添加量が少ない場合は、開練機の上に篩をかけながら添加するのが好ましく、この場合は篩目が粗くてもよい。

伝統的な方法を使用する場合は、皿に盛られた硫黃を置いてから、等容積の軽質炭酸カルシウムや白色粉末を入れて、よくかき混ぜてから開練機に添加するのが簡便な方法だが、しびれのない方が良い方法だ。ここでは簡単に白呈粉とは何かを紹介し、雄マンタの殻、貝殻を屋外のセメント板に積み上げ、その風に吹かれて雨にさらされ、2-3年放置した後、中の有機物質が分解されて除去され、真っ白なカルシウム成分だけの物質になり、それを粉砕した後に白呈粉となり、この粉料はゴムのほかにも、他の方面にも使用できる。

硬質の陶土を多く配合したゴムの中で、硫黃の分散ムラが原因なのかよくわからない。人々はいろいろな方法を考え出したが、まだ功を奏していない。我々は硫黃などの質量部を配合した硬質陶土の母錬膠を混和機で混合し、さらに同社製の40 L混練機（回転數約30 rpm/min）で約1 h混和した母錬膠を用いたが、硫黃粒子は発見されず、これは幸運な成功例と言える。

自家製の硫黃母錬膠は同社自身が使用している。しかし、社內のすべてのゴムにマスターバッチを使用すると、その使用量が大きすぎて品種が多く、マスターバッチを専門に加工する錬機が必要となり、手間がかかる。そこで、現在問題が発生していない混練ゲルと少量の硫黃粒子を許容する混練ゲルを除いて、確かに必要な膠材だけに硫黃母錬ゲルを使用した。我々はゴム100質量部、硫黃50質量部を含むマスターバッチを使用しているので、マスターバッチには硫黃3倍の添加量に相當する硫黃3分の1が含まれている。

マスターバッチ用のゴムを製造するには、NRを使用し始めたが、冬になるとゴムが硬くなり、小さく切りにくい。経験に基づいて、NR 50部、BR 50部を用いてブレンドし、この問題を解決しました。

現在、市場では硫黃母錬膠が販売されており、使用は非常に便利で、コストはやや上昇しているが、その性価格比に基づいて採用するかどうかを決めることができる。

また、開精機で溶融してゴム中に分散させた黃色の脆性塊で、ゴムボールなどのゴム製品によく使われる多硫化物（東洋化學社製）と呼ばれる樹脂狀硫黃もある。

ミルで精製したペーストを打錠機に排出すると、その溫度は140℃以上に達することができ、ペーストが高溫狀態で硫黃を添加と、一部の硫黃がゴム中で溶融して液狀になり、硫黃が液狀でゴム中に分散すれば問題はないが、一旦、ペーストが打錠機上で冷卻作用によりゲル溫度を低下と、溶融した硫黃は塊となり、塊の形で膠材の中に入り、マッチヘッドのような大きさの硫黃粒子を形成する。これにより、硫黃粒子はさらに分散することなく、小さな塊形狀でペースト中に存在し、再精製しても変化しない。そのため、ゴム溫度が70℃以下になるまで待ってから硫黃を添加するのが望ましい。

市販の硫黃黃粉には、200目と300目がある。300メッシュの粒子は細く、分散性が良いと考えられて好んで採用されている。しかし、そうであるかどうかは実験で証明しなければならない。

我々は試験中に100質量部のNRを塑錬し、（できるだけ當錠ゴムまたはSM RSLを用いて）この塑錬ゴムに3質量部の硫黃を添加した。その後、このペーストを試験用開練機に投入し、ロールピッチを最小狀態に調整した。フロントロールに包まれたフィルムを切り取り、フィルムが収縮して見栄えの良いフィルムが得られない。そのため、精錬機を止めて、フロントロールに包まれたフィルムに約10 cm四方のセロハン紙を貼り、それを切り取ることでフィルムの収縮を防止し、顕微鏡用試験片を作製することができ、400倍程度の倍率の顕微鏡で硫黃粒子を観察することができる。300メッシュ硫黃の性価比による作用は言うまでもないが、この著者はゴム製品の大半の用途について、200メッシュ硫黃を採用すれば要求を満たすことができると考えている。

30年以上前にゴム用硫黃粉末の原料は硫黃鉱山から採取された硫黃であり、総稱して鉱物硫黃と呼ばれていた。現在使用されている硫黃のほとんどは石油精製から得られた回収硫黃であり、鉱物硫黃の結晶粒子は大きくて柔らかく、粉砕しやすい、回収硫黃は結晶粒子が小さく硬いため、粉砕しにくい。硫黃を回収した硫黃黃粉は固まりやすいため、微量の粘著防止剤を添加する。また、タイヤ工場向けに3%の操作油を添加したラップ硫黃もある。

周知のように、硫黃はNBR中で分散性が悪く、黒色製品を製造する際にはあまり注目されていないが、淡色ゴム製品を製造する際に黒褐色の斑點が現れ、非常に見苦しい。これは古い問題かもしれませんが、現在は市場から硫黃母錬膠を購入することができます。要求交渉で解決できない場合は、以下の方法を試してみてください。

NBRを開練機に投入し、硫黃を添加して混練し、ロール溫度が上昇し、硫黃がゴムに溶解した。その後、このゴム材料排出シートを冷卻し、翌日に再び開練機で再精製し、通常の方法で各種配合剤を添加し、最後に加硫促進剤を添加して均一に混練し、この方法を採用すれば斑點を解消することができる。

2硫黃スプレー

ゴム中の硫黃がその表面に移動し、表面に結晶を形成する現象を噴霧霜と呼ぶ。この現象は、未加硫ゲルでも加硫ゲルでも発生します。

未加硫ゴムに噴霧霜が発生する場合、ゴム材料の接著に困難をもたらし、接著不良を招く、霜散布現象が深刻であると、プレス製品や移型注片製品を製造する際に、噴出した硫黃が橫具の窪み部に滯留し、これにより、糊欠けが形成されやすくなる。これは硫黃が短時間でゴムに溶けないためである。

未加硫ゴムの霜出し防止の第1項の措置は硫黃の配合量を減らすことであるが、硫黃の配合量を減らすと、加硫ゴムの弾性率が急激に低下し、硬度も低下する。そのため、硫黃の配合量を減らすのは慎重にしなければならない。本文の著者は、半製品膠材の硫黃配合量を2部のような臨界點に下げることができると考えている。

硫黃量を減少させなければ、不溶性硫黃を添加することによってこの問題を解決することができる。すべての硫黃を不溶性硫黃に交換できなければ、硫黃の半分を不溶性硫黃に置換することができる。これでほとんど所期の目的を達成することができる。

以上の方法は、外加工向けの工場で使用される未加硫ゲルに適用される。外加工工場は、著者の當社工場のように厳格に管理することはなく、入庫した原材料は數曰経過後も倉庫に保管されていて使用されていないが、特に寒い倉庫に保管されていると、霜を誘発し、不溶性硫黃の効果が生じる。

加硫後のゴム製品も一定時間経過すると霜が発生する。予防策として、硫黃配合量の削減を計畫する前に、完全加硫問題に留意すべきである。加硫溫度、加硫時間が適切かどうかは、加硫時間を少し延長することを考慮しないほうがよい。しかしいずれにしても、高溫短時間加硫は適切ではない。

ゴム製品は加硫後、直射光と急激な冷卻を避け、自然通風の場所に保管することに注意しなければならない。この場合、容器にキャンバスなどで作られた布カバーを被せることで、霜の発生を防ぐことができる。加硫後に生じる霜噴霧現象では、不溶性硫黃は作用しない。

スプレークリームと少し違うのは、冬のゴム糊には肉眼で見える硫黃結晶が現れ、拡大鏡で見ると斜方晶であることがはっきりとわかる。このような結晶が発生すると、ブラシで糊を塗布する際にブラシの端部に結晶體が付著し、糊塗布面に凹みが形成され、一方、糊付け機で糊付けを行うと、ドクターブレードの刃部に結晶が形成され、縦方向の糊痕のようになる。

防止策は、硫黃配合に硫黃所要量の半數に相當する不溶性硫黃を添加し、糊を使用する際に糊槽から必要量だけを取り、しばらく使わない糊を糊槽內に保管し、ゆっくりと攪拌して使用に備える。

3ペーストコークス

混練ゴムの焦げ付きは梅雨明けに見られることが多い。

メンニ粘度計と加硫計があるので、新しく精製された混錬ゴムでも返錬ゴムでも隨時測定することができ、これによりゴムの焦げを防ぐことができる。大量に混合ゴムを生産する工場では、全面的な測定を行う必要はなく、注意すべき規定のゴム材料に対して1つの測定方法を採用することができる。焦げ付きを防ぐ方法を紹介します。

まず加硫促進剤の配合量を減らす必要があるが、これによりゴム製品の物理性能が低下することがあり、この點を理解することは非常に重要であり、加硫促進剤は単獨で使用することは少なく、大半は2種、3種の促進剤を併用する方式を採用している。配合に問題があると、接著剤を防ぐことができません