ゴムの粉砕は、ゴム製品の製造に不可欠なプロセスです。粉砕は、さまざまなツールと技術を使用して、管理された環境で実行されます。これらすべての側面は、製造業者とゴムの用途によって異なります。この記事では、ゴムの粉砕プロセスについてさらに理解を深めるために、これらのトピックを取り上げます。
ゴム粉砕とは何ですか?
天然ゴムでも合成ゴムでも、ゴム素材は徹底的に加工、テスト、等級付けされ、製造工程に備える必要があります。基本的に、これらの一連の作業がゴム粉砕工程を定義します。
ゴム粉砕は、生ゴムの副産物を使用可能なゴム材料に変換する技術的なプロセスです。このプロセスは、ラテックスなどの原材料を調達してゴムに変換するゴム採掘と混同しないでください。これらは工業プロセスであり、さまざまな企業によって実行されます。
原料から生産されたゴムはゴム製品メーカーに販売され、そこで粉砕されますが、原料加工までできるメーカーも存在します。
未加工ゴムの特徴の 1 つは、大きな塊になっているため、製品の製造プロセスに直接取り込むのが難しいことです。また、このゴムは不純で、等級分けされておらず、特性がテストされていない場合もあります。
したがって、ゴム製造業者は、この未加工のゴムを標準的な手順に従って有用な材料に変換する必要があります。
ゴムの粉砕工程は、ゴム製品販売業者が最高品質の製品を製造する上で重要な作業です。この工程を省略して直接生産に入ると、規制に準拠しない低品質の製品が生まれます。
ゴム粉砕の重要性
ゴムを使用可能な材料に変えるということは、非常に重要なことです。ゴム製品の販売業者、製造業者、そして環境全体に利益をもたらします。これらの重要性について、さらに詳しく見ていきましょう。
ゴム製品原料の加工
先ほども述べたように、天然ゴムはそのままでは役に立ちません。使用できるようになる前に、この重要なプロセスを経る必要があります。
ゴムの原材料のほとんどには、管理しないと有害な分子や化合物が含まれています。製粉工程では、製造業者は材料からこれらの化合物を除去または削減して、材料を安全にします。これは、ブランドの信頼性を高めるため、あなたにとってメリットとなります。また、一般の人々への毒素の放出を制御するため、有益です。
ゴムの作業性向上
ゴムを加工すると、より柔軟で使いやすくなります。つまり、粉砕プロセスによって材料の可能性が広がります。たとえば、ゴムを加工すると、その特性に基づいて等級分けされ、分類されます。その結果、製造業者は材料のより多くの使用例を解き放つことができます。
作業性とは、効率的に作業する能力のことです。未加工のゴムは通常、大きなシートまたはロール状になっています。この状態では、材料の作業は容易ではありません。粉砕工程では、シートがペレットや小さなビー玉に切断され、コンプレッサーやその他の機械に簡単に積み込むことができます。
業界標準に到達する
ゴム産業は厳しい規制を受けており、それには十分な理由がある。国際的にはASTMが規定を担当している。 ゴム規格 製造業者が遵守する必要がある規格。これらの規格には、テスト手順、認証、その他の側面が含まれます。
これらの基準を満たすことは、さまざまな理由から重要です。まず、最終的なゴム製品が使用認証されていることが保証されます。また、業界内の均質性が確保されます。これらの理由から、ゴム製造会社はこれらの基準を厳格に遵守しています。
材料の一貫性の確保
ゴム製品を作るときは、材料の組成、グレード、色などを同じにする必要があります。これは、生産ライン全体で製品の品質が維持されることを保証するため重要です。また、これは適切な特性を持つ製品に貢献します。つまり、一貫性が鍵となります。
使用済みゴムのリサイクル
製造業における世界的な懸念から、リサイクルはゴム業界では進歩的な慣行とみなされています。リサイクルは、使用済みのゴム製品を適切に処理し、不適切な廃棄物を回避するのに役立ちます。これは、新製品の原材料の供給にも貢献するため、重要です。最終的には、誰にとってもメリットのある状況です。
粉砕工程で使用されるゴムの種類
ゴムという用語は、弾力性と防水性を備えた有機または無機物質を表すために使用されます。これがゴムの基本的な定義です。ゴムを有機または無機と呼ぶことは、天然化合物または合成化合物のいずれかで作られていることを意味します。これらの情報源から、ゴムを天然または合成に分類しました。
天然ゴム
これはゴムの有機形態です。天然ゴムは主に、ヘベア・ブラジリエンシスと呼ばれる古代の木に含まれる白い物質であるラテックスから抽出されます。この木は南アメリカ原産ですが、世界中の多くの国で栽培されています。
ラテックスをゴムに変えるには、凝固と呼ばれる化学プロセスが使用されます。ほとんどの場合、このプロセスではギ酸が使用されます。ラテックスは分散液です。つまり、水とゴム粒子の溶液です。凝固プロセスでは、ゴム粒子が凝固 (固化) し、粘着性物質が形成されます。プロセスが終了すると、凝固したゴムは特別な機械を使用して圧延され、採掘プロセスの次の段階に備えられます。
天然ゴムには、摩耗、引き裂き、圧縮、および特定の物質に対する耐性など、いくつかの特性があります。また、比較的耐久性、弾力性、伸縮性にも優れています。これらの特性により、多くの用途で信頼性が高まります。
このタイプのゴムは、ラテックスの供給源に基づいて分類されます。つまり、パラゴムノキ以外にもラテックスを生産する木があるということです。グアユール、ロシアタンポポ、パラゴムノキ、ジェルトンの木などが含まれます。これらのラテックス供給源はそれぞれ、異なる特性、特徴、用途を持つゴムを生産します。
合成ゴム
化学工学の力を借りて、科学者たちは天然ゴムを模倣した物質を作り出すことに成功しました。これらの物質は総称して合成ゴムと呼ばれています。
合成ゴムは、重合と呼ばれるプロセスで製造されます。このプロセスでは、モノマー (単鎖分子) をポリマーと呼ばれる多鎖分子に結合します。これは、結果が良好になるためには制御された条件下で発生する必要がある化学反応です。
このタイプのゴムの特性と特徴は、合成に使用される分子の種類によって決まります。また、分子の種類は、さまざまな種類の合成ゴムの分類にも使用されます。
合成ゴムには主に3つの種類があります。
- ネオプレンクロロプレンと呼ばれる分子を重合してネオプレンが作られます。このタイプの合成ゴムは、優れた化学的安定性と不活性性により、多くの業界で広く使用されています。
- ニトリルゴム（ブナゴム）。 このタイプのゴムは、アクリロニトリル (ACN) とブタジエンの化合物から作られています。ニトリルゴムは油や多くの化学物質に対する耐性があるため、自動車産業や航空産業の部品の製造に使用されています。
- ブチルゴム。 ブチルはイソブチレンとイソプレンから製造される共重合体（多重合物質）で、耐ガス透過性に優れており、ガスと接触するあらゆる機械部品の製造に最適な材料です。
「ゴム」という用語は、合成または天然のどちらかに限定されずに使用されます。単に弾性特性を持つすべての物質を指します。したがって、この記事では、天然または人工的に合成された弾性物質のいずれかを意味するためにゴムを使用します。
ゴム粉砕装置
ゴムフライスカッター工場では、工程でさまざまな機器が使用されます。各機器には特定の目的があり、最終材料に貢献します。これらのツールについて、主にその目的に焦点を当てて説明します。
ゴム破砕機
粉砕工程にはいくつかの操作がありますが、作業を容易にするために、まずゴムを小さなサイズ (ゴムペレット) に粉砕する必要があります。ここで粉砕機が役立ちます。一般に、ゴム粉砕機には 2 つのタイプがあります。これらは主にゴムを粉砕するアプローチによって区別されます。2 つの機械は次のとおりです。
ハンマーミル
これらは業界で一般的なゴム粉砕機の一部です。ハンマーミルには回転機構があり、ハンマーを回転させて投入されたゴムシートを切断します。この回転運動により、大きなシートが正確に小さなゴム粒子に切断されます。
ハンマーミルは機械的な目的を果たします。言い換えれば、その唯一の目的はゴムのサイズを小さくして輸送しやすくすることです。これらの機械は主に、凝固または重合によって処理された直後のゴムを細断するために使用されます。
造粒機
これらの粉砕機は、主に使用済みまたはリサイクルされたゴムを細断するために使用されます。ゴム製品のサイズに応じて、リサイクル材料のサイズは異なります。造粒機には、リサイクル材料を機械に投入するフィーダーセクションがあります。
この機械は、ゴム製品を原料サイズに細断して再処理の準備をします。これは再処理であり、加工ではないことに注意してください。違いは、リサイクルされた材料は、再び使用される前にさらに多くの処理を経る必要があることです。これには、洗浄、再溶解などが含まれます。
比較すると、造粒機はハンマーミルよりも安価で入手しやすいです。これは主にゴムのリサイクルを促進するためです。また、造粒機は小規模な用途で使用され、ハンマーミルは大規模なゴム製粉業者向けです。
2ロールゴムミル
この機械は、ゴム配合と呼ばれるプロセスで使用されます。ゴム加工の最初の段階では、技術者はゴム配合物を長時間混合する必要があります。これにより、一貫した形状の配合物が作成されます。これを実現するために使用される最も一般的な機械の 1 つは、2 ロール ゴム ミルです。
2 ロール ゴム ミルには、異なる方向に回転して圧延を行う 2 つのステンレス鋼の円筒形チューブがあります。2 つのロールの間には、ゴム化合物を配置するスペースがあります。この機械にはさまざまな圧延速度があり、これが加工に役立ちます。
2 ロール ミルには、ゴム化合物の混合を容易にする加熱システムがあります。ほとんどの場合、円筒形のチューブが化合物に熱を供給します。この熱は、ゴムの特性が損なわれないように、特定の温度に制御されます。
スクリーンと分類器
これら 2 つの機械は、どちらも同じ目的で使用されます。ゴムを細断して粒状にしたら、次のステップに進む前に保管する必要があります。細断したゴムを保管するために、ふるい機と分級機が使用されます。
スクリーナーと分類機は、他の機械のように特に機械化されていないため、技術的には機械ではありません。まず、それらの目的は機械的な介入を必要としません。どちらかといえば、それらはプロセス全体の受信側として機能します。
スクリーナーと分類機は、加工されたゴムペレットを保管するだけでなく、ゴムの分類、等級付け、梱包にも使用されます。このステップは、メーカーが加工されたゴムをより効率的に処理するのに役立つため重要です。
冷却システム
ゴムの粉砕工程には、ゴムを非常に高温に加熱する素練りなどの工程があります。固体ゴムの取り扱いは難しいため、この熱は混合工程に不可欠です。
ゴムは加熱された後、冷却する必要があります。冷却システムは、温度を下げるために存在します。また、この冷却はゴムの特性を維持し、保護するのにも役立ちます。
冷却システムは独立して設置することも、他の機械に取り付けることもできます。たとえば、2 ロール ミラーには冷却システムが装備されています。これにより、1 つのステーションから後続の加熱と冷却が可能になります。これにより、製造業者は時間、スペース、リソースを節約できます。お客様にとっては、競争力のある機械価格を実現できます。
集塵システム
ゴムの粉砕工程では、液体と固体の両方の廃棄物が大量に発生します。廃棄物の一般的な例としては、粉塵があります。特に、リサイクルゴムを扱う場合にこれが顕著になります。まず、ゴムを使用すると、材料の構造的完全性が徐々に低下します。そのため、使用済みゴムを集中的に削ったり粉砕したりすると、粉末状の物質が発生することが予想されます。
粉塵やゴム粉の悪影響を軽減するために、粉砕ステーションに集塵システムが設置されています。制御されないまま放置すると、この粉塵は人や環境全体に危険を及ぼす可能性があります。これらのシステムも統合型または独立型です。ほとんどの機械には、廃棄センターにつながる吸引システムに接続されたチューブがあります。
ゴムの粉砕方法
ゴムの精製にはいくつかの技術が使われています。長年にわたり、メーカーは適用性に応じていずれかの方法を使用してきました。つまり、使用される方法はメーカーと粉砕条件によって異なります。これらの方法のいくつかについて説明しましょう。
- オープンミリング – 名前が示すように、この方法はオープンなセットアップで実行されます。この方法は、条件が制御可能な小規模なアプリケーションで使用されます。
- クローズドミリング – このような状況では、ゴム化合物が周囲の環境によって汚染されることが完全に防止されます。この方法は、配合によってゴム材料の最も純粋な組成を生成することが目的である場合に不可欠です。
- バンバリーミキシング – ゴムの複雑な化合物を実現するには、混合要件を処理するための特別な機械が必要です。このプロセスに使用される優れた例として、バンバリーミキサーが挙げられます。
- 極低温粉砕 – 極低温とは、物質の温度を極端に下げるプロセスを指します。ゴムの場合、極低温チャンバーを使用して液体窒素を使用してゴムを氷点下まで冷却します。極低温粉砕によりゴムの脆さが軽減され、より細かい粒子に細断または粉砕しやすくなります。
- ウェットミリング – このゴム粉砕法では、液体物質の存在下でゴムを粉砕します。ほとんどの場合、水が使用されます。ただし、他の特殊な溶剤も使用できます。
ゴムの粉砕方法は革新に限られています。各方法には達成しようとする特定の目的があります。したがって、ゴムの生産プロセスが進化し続けると、より新しく、より効果的な方法が導入されるでしょう。
ゴム粉砕工程
ほとんどの場合、ゴムの粉砕プロセスは 4 つのステップで行われます。これは主に体系的なプロセスであり、ステップを順番に実行する必要があります。これらのステップを正しく実行すると、期待どおりの適切な特性を持つ材料が得られます。このプロセスの各ステップとその内容について見ていきましょう。
咀嚼
これは、粉砕プロセスの中で最も時間のかかるステップであると言えます。また、一連のステップの最初のステップでもあります。定義上、素練りとは、ゴムの分子成分を分解して、配合段階に備えることです。
咀嚼は物理的なアプローチですが、ゴム化合物の分子構造に影響を与えます。具体的には、このプロセスにより、材料をまとめているポリマー鎖が分解されます。これにより、脆さが軽減され、弾力性が向上します。ここでの意味は、生のゴムまたは未加工のゴムは非常に硬く、咀嚼によりこの硬さが軽減されるということです。
咀嚼は、ゴムの最も重要な特性の 1 つである弾力性を向上させるため不可欠です。
咀嚼は主に熱によって促進されます。ゴムは溶けるまで高温にさらされます。この熱がゴムの結合を破壊します。2 ロール ミル メインはゴムの咀嚼に使用される機械です。
咀嚼自体にはいくつかのサブステップがあります。加熱プロセスでは、ゴムを化合物、添加剤、その他の物質と混合します。その目的は、ゴム本来の特性を強化し、より多用途にすることです。
混合
状況によっては、咀嚼プロセスに混合プロセスが含まれない場合があります。たとえば、密閉混合の方法が必要な場合、混合は別個に独立して行われます。
また、2 ロール ミルをゴムの素練りに使用する場合、素練りの後に混合操作が行われます。混合は、ゴムの均一な化合物の形成を促進するため不可欠です。
このステップで使用されるミキサーにはいくつかの種類があります。その 1 つは、材料を混練するローターを備えた密閉型ミキサーです。このミキサーには、素練りゴムと添加剤を投入できる開口部があります。また、ゴムと添加剤を混合して均質な化合物を実現する回転機構も備えています。
シェーピング
ゴムが適切に練られ、混合された後、その後の用途に応じて成形する必要があります。他のコンポーネントと混合する必要のない一部の製品は、このステップで成形されます。良い例としては、電線の絶縁体がこのステップで処理されます。
ゴムの成形には、射出成形や圧縮成形などの方法が使用されます。金型によって、製品の形やデザインが決まります。製品に成形する準備ができていない材料は、ゴムのシートまたは棒に成形されます。これらの形状は、必要になるまでパッケージ化され、保管されます。
硬化
これは、ゴム粉砕プロセスを使用した製品の製造における最終ステップです。基本的には、かつては柔らかく流動性があった液体ゴムを硬化剤を使用して硬化させるプロセスです。これは、材料が弾性特性を保持するようにしながら行われます。
ゴムの硬化は比較的簡単なプロセスです。ほとんどの場合、成形プロセス中に行われます。これは、製品が成形技術を使用して製造されている場合のみです。したがって、ゴム製品が弾力性を持ちながら引張強度に耐えるほど十分に強くなることを保証するため、硬化は不可欠です。
熱は最も一般的なゴム硬化剤です。これを実現するために、材料を投入する際に金型を熱源に接続します。この材料は、硬化プロセスが完了するまで、測定可能な時間、熱にさらされます。ゴムの他の硬化剤には、金属酸化物、硫黄、過酸化物などがあります。
ゴム粉砕工程における品質管理
粉砕されたゴムの品質管理は、すべての製造業者が行う重要な作業です。品質管理には主に、ゴムが期待される特性を備えていることを確認するためのテストと検証が含まれます。
ゴムの特性試験
ゴムの品質管理テストは、製造工程の前、最中、そして後に行われます。 前に テストは主に物理的な検査で、材料の見た目や感触が期待どおりであることを確認します。次に、「その間 「テスト」では、エンジニアが材料の一部をサンプルとして取り出し、いくつかの特性についてテストします。最後に、技術者が最終テストを実施して、製品がゴム材料と同様の特性を示すことを確認します。
ゴムの特性をテストすることは、業界全体で標準的な方法です。つまり、テストは製造業者ではなく、独立した規制機関によって設計されます。このアプローチの目的は、客観性を確保し、基準と手順の設定における偏りを避けることです。また、すべての製造業者が従うべきガイドラインを統一して作成します。
一般的に、テストは機械的テストと化学的テストに分けられます。化学テストは化学的性質を検証するためのもので、機械的テストはゴムの機械的性質の存在を確認するためのものです。
一般的な品質管理テストには以下のものがあります。
- 耐摩耗性試験
- オゾン耐性試験
- 耐寒性試験
- ショア（デュロメーター）硬度試験
- 屈曲亀裂試験
- 垂直反発弾性試験
上記の各テストは、ゴムおよびその製品の製造工程のさまざまな段階で個別に実行されます。ASTM は、ゴムが安全に使用できるとみなされるために必要な認証要件または値について製造業者にガイドラインを提供します。
品質管理の利点
これらの組織が品質管理を推進する理由の 1 つは、製品の最終ユーザーの利益のためです。ゴムは、細心の注意が必要な用途で広く使用されています。そのため、材料が適切な特性を備えていることを確認することで、信頼が生まれます。これは顧客満足度につながり、企業と顧客の間に信頼が生まれます。
コンプライアンスは品質管理のもう 1 つの利点です。これらの規制当局はエンド ユーザーの安全性に配慮するだけでなく、コンプライアンスを強制する法的義務も負っています。つまり、規制当局は基準や手順に従わないメーカーに対して措置を講じる権限を持っています。
最後に、品質管理はゴム粉砕プロセスの効率化につながります。プロセスの早い段階で欠陥を特定できれば、プロセス全体を合理化できます。さらに、合理化されたプロセスは非常に効果的であり、コストにも反映されます。
天然ゴムの特性
これまでゴムの特性について触れてきましたが、まだ詳しく説明していません。特性とは、この材料が示す属性のことです。より具体的には、これらの特性は、特定の条件にさらされたときの材料の挙動を表します。
天然ゴムは劣化することなくストレス要因に耐えられることが知られています。また、その特性は材料の寿命を推定するのにも使用されます。これが、天然ゴムが熱、化学、物理劣化要因に耐えられると私たちが言う理由です。
以下は天然ゴムの最も一般的な化学的および機械的特性のリストです。
- 高い引張強度
- 優れた耐摩耗性
- 高い耐薬品性
- 電気伝導率が低い
- 中程度の紫外線耐性
- 熱伝導率が低い
- 優れた接着性
- 高い弾力性
- 優れた絶縁体
明らかに、この素材は多くのストレス要因に対処できます。そのため、化学物質、熱、張力のある用途で役立ちます。
合成ゴムの特性
これら 2 つの素材は物理的にはほぼ同じですが、特性が異なります。ただし、違いは微妙です。これは、合成ゴムが天然ゴムの改良された代替品であり、天然ゴムを模倣して作られているためです。
主な理由は、ゴムの特性は実験室で合成されるため、正確に作ることができることです。使用されるアプローチの 1 つは、天然ゴムによって達成される値の限界を強化し、増加させることです。たとえば、天然ゴムの破断時の伸びが 700% の場合、技術者は架橋を減らすなどの方法を使用して合成ゴムでそれを増やすことができます。
最後に注意すべき点は、合成ゴムの特性はその種類によって異なるということです。覚えていると思いますが、合成ゴムには 3 つの種類があります。これらの材料はそれぞれ異なる化合物の組成を持ち、それが材料の特性に影響します。そのため、引張強度、耐候性などの特性が異なります。
粉砕ゴムの応用
加工ゴムは、ほぼすべての産業で役立っています。実際、ゴムで作られた製品は 10,000 種類以上あります。これらの製品は、履物などの日用品から軍事装備などの業界のニッチな製品まで多岐にわたります。用途には以下が含まれます。
- 自動車部品. ゴムは主に、ガスケット、密閉筐体、絶縁体などの製造に使用されます。
- 航空宇宙用シールおよびガスケット。 の 航空宇宙産業yはゴムの主要な恩恵を受けている国の一つです。 アザラシ そして ガスケット ゴム製のものは、飛行機やその他の航空宇宙機器に求められる熱的および化学的条件に耐えることができます。
- ホームアクセサリー私たちの家庭には、ゴムで作られた製品が少なくとも十数個あります。電化製品などの付属品には、絶縁性と接着性をサポートするゴム製の部品が使用されています。
- 医療機器。 医療業界もゴムの特性から多くの恩恵を受けています。例えば、医療用手袋は化学物質に対する耐性があるためゴムで作られています。
ゴム粉砕工程における課題
ゴムの粉砕プロセスは、すべてがスムーズというわけではありません。プロセス全体を通じて課題に直面し、最終製品の効率と品質に影響を与える可能性があります。これらの課題には、次のようなものがあります。
熱伝達の取り扱い
ゴムの素練り工程では、材料を加熱し、冷却する必要があります。冷却は、基本的に、加熱時に材料に加えられた熱を除去することです。ここで熱バランスを管理するのは、困難な作業です。
誤ってゴムを過度に加熱すると、ゴムの特性がすべて失われる可能性があります。また、所定の温度まで冷却しないと、分子構造が損傷します。熱の不均衡はゴムの混合効率に影響します。これにより、材料内の化合物の組成が不均一になります。
高いエネルギー消費
ゴム粉砕のもう 1 つの注意点は、消費されるエネルギーの量です。プロセス全体で使用される機械の大部分は、主に電気で駆動する必要があります。一部のステップは 12 時間もかかるため、エネルギー消費量は増加します。
これは事実上避けられないことですが、エネルギー消費は財政、環境、安全性に悪影響を及ぼす可能性があります。そのため、ほとんどのメーカーはエネルギー消費を抑えるために、可能な限り効率化を図っています。
原材料の違い
ゴムの原料にはさまざまな成分が含まれています。これはゴムを粉砕する際の課題です。主な課題の 1 つは、各材料を取り扱う際に必要な適切な技術を認識することです。この考慮は、材料の特性が確実に保持されるようにするために行われます。結局のところ、これがすべてです。
副産物の取り扱い
ゴム廃棄物の管理は、何十年も論争の的となってきました。まず、ゴムは生分解性が低いです。そのため、ゴムを屋外に放置して自然に分解されるのを待つのは、効率的な方法とは言えません。また、ゴムは有毒であり、熟慮せずに放出すると大気に影響を及ぼす可能性があります。
結論
販売されているゴム製フライス盤は、短いながらも複雑なプロセスです。製造業者は、材料が適切な特性を持っていることを確実にするために注意する必要があります。また、良い結果を得るためには、使用する機械、ツール、方法も慎重に選択する必要があります。最後に、安全性、価値、コンプライアンスのために、品質管理はこのプロセスと切り離せません。