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JP6416166B2 - Electrical property measuring apparatus, rubber composition inspection method, and rubber product manufacturing method - Google Patents
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Electrical property measuring apparatus, rubber composition inspection method, and rubber product manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定する電気特性測定装置、この電気特性測定装置を使用したゴム組成物の検査方法、およびこの検査方法を利用したゴム製品の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrical property measuring device for measuring electrical properties of an unvulcanized rubber composition containing carbon black, a method for inspecting a rubber composition using the electrical property measuring device, and a rubber product using the inspection method It relates to the manufacturing method.

フィラーとしてカーボンブラックを含有するゴム組成物において、カーボンブラックの分散状態は、得られるゴム製品の品質に大きな影響を与える。例えばカーボンブラックの分散性が低いと、得られるゴム製品において引張破断強度などの機械的強度が低下することが知られている。このような理由から、カーボンブラックを含むゴム製品の製造工程においては、ゴム製品の製造条件を設定する上で、或いは得られるゴム製品の品質管理上、ゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態を評価することが極めて重要である。   In a rubber composition containing carbon black as a filler, the dispersion state of carbon black has a great influence on the quality of the resulting rubber product. For example, it is known that when the dispersibility of carbon black is low, mechanical strength such as tensile strength at break is reduced in the obtained rubber product. For these reasons, in the production process of rubber products containing carbon black, the dispersion state of carbon black in the rubber composition is set for setting the production conditions of the rubber product or for quality control of the obtained rubber product. It is very important to evaluate.

ゴム製品の製造工程において、カーボンブラックの分散状態を評価する方法としては、ゴム組成物の電気特性を測定し、その測定結果からカーボンブラックの分散状態を評価する方法が知られている。これは、ゴム組成物におけるカーボンブラックの分散性と電気特性との依存性、例えばカーボンブラックの分散性が高いと、電気伝導度が低くなるというゴム組成物の特性を利用した評価方法である。   As a method for evaluating the dispersion state of carbon black in the production process of rubber products, a method of measuring the electrical characteristics of a rubber composition and evaluating the dispersion state of carbon black from the measurement results is known. This is an evaluation method using the characteristic of the rubber composition that the electrical conductivity is lowered when the dependence of the carbon black in the rubber composition on the dispersibility and electrical characteristics, for example, the dispersibility of the carbon black is high.

従来、ゴム組成物などの絶縁材料の電気特性を測定する装置としては、シート状の絶縁材料の一面に電気的に接続される電極と、絶縁材料の他面に電気的に接続される電極とからなる一対の電極を備え、この一対の電極間に介在される絶縁材料の電気特性を測定するものが知られている(特許文献1および特許文献2参照。)。   Conventionally, as an apparatus for measuring the electrical characteristics of an insulating material such as a rubber composition, an electrode electrically connected to one surface of a sheet-like insulating material, and an electrode electrically connected to the other surface of the insulating material There is known a device that includes a pair of electrodes and measures electrical characteristics of an insulating material interposed between the pair of electrodes (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

ところで、ゴム製品の製造工程において、カーボンブラックの分散状態の評価は、加硫前のゴム組成物に対して行うことができれば、ゴム製品の製造上有利である。これは、未加硫のゴム組成物において、カーボンブラックの分散状態が不良であると判断することができれば、当該ゴム組成物を、その後の成型工程や加硫工程に供することが不要となるからである。   By the way, if the evaluation of the dispersion state of carbon black can be performed on the rubber composition before vulcanization in the rubber product manufacturing process, it is advantageous in manufacturing the rubber product. This is because, in an unvulcanized rubber composition, if it can be determined that the dispersion state of carbon black is poor, it is not necessary to subject the rubber composition to a subsequent molding step or vulcanization step. It is.

特開2000−65875号公報JP 2000-65875 A 特開2014−196956号公報JP 2014-196956 A

しかしながら、上記の電気特性測定装置を、未加硫のゴム組成物におけるカーボンブラックの分散状態の評価のために用いる場合には、以下のような問題があることが判明した。
ゴム組成物の電気特性を高い精度で測定するためには、ゴム組成物に接触される各電極の間の距離、電極によってゴム組成物に作用する圧力、ゴム組成物の温度などを制御することが必要である。しかしながら、上記の電気特性装置ではゴム組成物に作用する圧力を制御することができず、また未加硫のゴム組成物は柔軟なものであり、電極を僅かな圧力で接触させただけでも容易に塑性変形してしまうため、上記の電気特性装置では、圧力によって各電極の間の距離を制御することも困難である。さらには、ゴム組成物を製造する際には、ゴム成分とカーボンブラックとを加熱しながら混練するが、混練直後のゴム組成物の温度は、バッチ毎にばらつきが大きい。従って、混練直後のゴム組成物に対して、その電気特性を高い精度で測定することができない。
However, it has been found that when the above-described electrical property measuring apparatus is used for evaluating the dispersion state of carbon black in an unvulcanized rubber composition, there are the following problems.
In order to measure the electrical properties of the rubber composition with high accuracy, the distance between the electrodes in contact with the rubber composition, the pressure acting on the rubber composition by the electrodes, the temperature of the rubber composition, and the like are controlled. is necessary. However, the above-mentioned electrical characteristics apparatus cannot control the pressure acting on the rubber composition, and the unvulcanized rubber composition is flexible, and it is easy to contact the electrode with a slight pressure. Therefore, it is difficult to control the distance between the electrodes by the pressure in the electrical characteristic device. Furthermore, when the rubber composition is produced, the rubber component and carbon black are kneaded while being heated. The temperature of the rubber composition immediately after the kneading varies greatly from batch to batch. Therefore, the electrical properties of the rubber composition immediately after kneading cannot be measured with high accuracy.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を、混練直後において高い精度で測定することができる電気特性測定装置、この電気特性測定装置を使用したゴム組成物の検査方法およびゴム製品の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and the object thereof is to measure the electrical characteristics of an unvulcanized rubber composition containing carbon black with high accuracy immediately after kneading. An object of the present invention is to provide an electrical property measuring device, a method for inspecting a rubber composition using the electrical property measuring device and a method for producing a rubber product.

本発明の電気特性測定装置は、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定する電気特性測定装置であって、
互いに対向するよう配置され、それぞれの間に測定対象ゴム組成物が介在される一対の電極と、
前記一対の電極の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有し、当該凹所の各々に当該電極が収容された状態で固定支持された2つの絶縁部材と、
前記絶縁部材の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有し、当該凹所の各々に当該絶縁部材が収容された状態で固定支持された2つの支持板と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物を取り囲むよう配置された、前記一対の電極の間の距離を規制する、前記支持板とは別体のスペーサと、
前記一対の電極間に介在する測定対象ゴム組成物に対して、少なくとも一方の電極によって特定の圧力で加圧力を作用させる加圧機構と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物を、特定の温度に加熱する加熱機構と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物の電気特性を計測する計測器と
を備えてなることを特徴とする。
An electrical property measuring device of the present invention is an electrical property measuring device for measuring electrical properties of an unvulcanized rubber composition containing carbon black,
A pair of electrodes arranged so as to oppose each other, and a rubber composition to be measured interposed therebetween,
Two insulating members having a recess on the surface that fits the outer shape of each of the pair of electrodes, and fixedly supported in a state where the electrode is accommodated in each of the recesses;
Two support plates, each having a concave shape conforming to the outer shape of each of the insulating members, and fixedly supported in a state where the insulating member is accommodated in each of the concave portions;
A spacer that is disposed so as to surround the rubber composition to be measured interposed between the pair of electrodes and regulates the distance between the pair of electrodes ; and a spacer separate from the support plate ;
A pressurizing mechanism for applying a pressing force at a specific pressure to at least one of the electrodes, with respect to the measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes;
A heating mechanism for heating the measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes to a specific temperature;
And a measuring instrument for measuring electrical characteristics of the measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes.

本発明の電気特性測定装置においては、前記特定の圧力が0.1〜1MPaであることが好ましい。
また、前記特定の温度が30〜200℃であることが好ましい。
In the electrical property measuring apparatus of the present invention, the specific pressure is preferably 0.1 to 1 MPa.
Moreover, it is preferable that the said specific temperature is 30-200 degreeC.

本発明のゴム組成物の検査方法は、上記の電気特性測定装置によって、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定し、この測定値に基づいて、前記ゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定することを特徴とする。   The method for inspecting a rubber composition according to the present invention measures the electrical characteristics of an unvulcanized rubber composition containing carbon black using the electrical characteristics measuring apparatus described above, and based on the measured values, It is characterized by determining the quality of the dispersion state of carbon black.

本発明のゴム製品の製造方法は、少なくともゴム成分、カーボンブラックおよび加硫剤を混練する混練工程を有し、
前記混練工程において、上記の検査方法によって、未加硫のゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定する分散状態検査を行うことを特徴とする。
The method for producing a rubber product of the present invention has a kneading step of kneading at least a rubber component, carbon black and a vulcanizing agent,
In the kneading step, a dispersion state inspection for determining whether the dispersion state of carbon black in the unvulcanized rubber composition is good or not is performed by the inspection method.

本発明のゴム製品の製造方法においては、前記混練工程において、ゴム成分およびカーボンブラックを混練する混練操作Aと、混練操作Aによって得られた混練物と加硫剤とを混練する混練操作Bとを行い、前記分散状態検査を、前記混練操作Aと前記混練操作Bとの間に行うことが好ましい。 In the rubber product production method of the present invention, in the kneading step, a kneading operation A for kneading the rubber component and carbon black, and a kneading operation B for kneading the kneaded material obtained by the kneading operation A and the vulcanizing agent; It is preferable that the dispersion state inspection is performed between the kneading operation A and the kneading operation B.

本発明の電気特性測定装置においては、スペーサによって一対の電極の間の距離が規制され、更に加圧機構によって、一対の電極の間に介在するゴム組成物に特定の圧力が作用されると共に、加熱機構によって、一対の電極の間に介在するゴム組成物が特定の温度で加熱される。
従って、本発明の電気特性測定装置によれば、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を、混練直後においても高い精度で測定することができる。
In the electrical property measuring apparatus of the present invention, the distance between the pair of electrodes is regulated by the spacer, and a specific pressure is applied to the rubber composition interposed between the pair of electrodes by the pressurizing mechanism, The rubber composition interposed between the pair of electrodes is heated at a specific temperature by the heating mechanism.
Therefore, according to the electrical property measuring apparatus of the present invention, electrical properties of an unvulcanized rubber composition containing carbon black can be measured with high accuracy even immediately after kneading.

本発明のゴム組成物の検査方法によれば、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を高い精度で測定することができるので、当該ゴム組成物におけるカーボンブラックの分散状態の良否を確実に判定することができる。   According to the method for inspecting a rubber composition of the present invention, the electrical characteristics of an unvulcanized rubber composition containing carbon black can be measured with high accuracy, so that the dispersion state of carbon black in the rubber composition is good or bad. Can be reliably determined.

本発明のゴム製品の製造方法によれば、カーボンブラックの分散状態が良好なゴム製品を確実に製造することができる。また、未加硫のゴム組成物について分散状態検査を行うため、カーボンブラックの分散状態が不良と判定されたときには、当該ゴム組成物を後続の工程、例えば成型工程や加硫工程に供することが不要となるため、ゴム製品の製造において、生産性の向上を図ることができる。   According to the rubber product manufacturing method of the present invention, it is possible to reliably manufacture a rubber product in which carbon black is well dispersed. Further, since the dispersion state inspection is performed on the unvulcanized rubber composition, when it is determined that the dispersion state of the carbon black is poor, the rubber composition may be subjected to a subsequent process such as a molding process or a vulcanization process. Since it becomes unnecessary, productivity can be improved in the manufacture of rubber products.

本発明の電気特性測定装置の一例における構成を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the structure in an example of the electrical property measuring apparatus of this invention. 図1に示す電気特性測定装置における上部側治具および下部側治具をスペーサと共に示す平面図である。It is a top view which shows the upper side jig | tool and lower side jig | tool with a spacer in the electrical property measuring apparatus shown in FIG. 実施例におけるサンプルAの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。It is a graph which shows the CV value of the measurement result of the electrical property of the sample A in an Example, and four measurement results. 実施例におけるサンプルBの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。It is a graph which shows the CV value of the measurement result of the electrical property of the sample B in an Example, and four measurement results. 実施例におけるサンプルCの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。It is a graph which shows the CV value of the measurement result of the electrical property of the sample C in an Example, and four measurement results. 実施例におけるサンプルDの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。It is a graph which shows the CV value of the measurement result of the electrical property of the sample D in an Example, and four measurement results. 実施例におけるサンプルEの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。It is a graph which shows the CV value of the measurement result of the electrical property of the sample E in an Example, and four measurement results.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
[電気特性測定装置]
図1は、本発明の電気特性測定装置の一例における構成を示す説明用断面図である。図2は、図1に示す電気特性測定装置における上部側治具および下部側治具をスペーサと共に示す平面図である。この電気特性測定装置は、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定するものである。
図1に示す電気特性測定装置においては、測定時において互いに対向するよう配置される、それぞれ円板状の一対の電極11,16が設けられている。一対の電極11,16の間には、測定時に測定対象である未加硫のゴム組成物Wが介在される。
Embodiments of the present invention will be described below.
[Electrical characteristics measuring device]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing the configuration of an example of the electrical property measuring apparatus of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an upper jig and a lower jig in the electrical characteristic measuring apparatus shown in FIG. 1 together with spacers. This electrical property measuring apparatus measures electrical properties of an unvulcanized rubber composition containing carbon black.
In the electrical characteristic measuring apparatus shown in FIG. 1, a pair of disk-like electrodes 11 and 16 are provided so as to face each other at the time of measurement. Between the pair of electrodes 11 and 16, an unvulcanized rubber composition W which is a measurement target at the time of measurement is interposed.

一対の電極11,16の各々は、当該電極11,16の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有する板状の絶縁部材12,17に、それぞれの凹所に収容された状態で固定支持されている。
また、絶縁部材12,17の各々は、当該絶縁部材12,17の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有する金属製の支持板13,18に、それぞれの凹所に収容された状態で固定支持されている。
そして、電極11,16、絶縁部材12,17および支持板13,18によって、それぞれ上部側治具10および下部側治具15が構成されている。
Each of the pair of electrodes 11, 16 is accommodated in the respective recesses in plate-like insulating members 12, 17 having recesses on the surface that match the outer shapes of the electrodes 11, 16. Fixedly supported.
In addition, each of the insulating members 12 and 17 is housed in each of the recesses on the metal support plates 13 and 18 having recesses on the surface that fit the outer shapes of the insulating members 12 and 17. Fixed and supported in a state.
The electrodes 11 and 16, the insulating members 12 and 17, and the support plates 13 and 18 constitute an upper jig 10 and a lower jig 15, respectively.

支持板13,18の各々の間には、測定時において一対の電極11,16の間の距離を規制する枠板状のスペーサ20が、一対の電極11,16の間に介在するゴム組成物Wを取り囲むよう配置されている。   Between each of the support plates 13 and 18, a rubber composition in which a frame plate-like spacer 20 that restricts the distance between the pair of electrodes 11 and 16 at the time of measurement is interposed between the pair of electrodes 11 and 16. It is arranged so as to surround W.

一方の電極11は、導線21によって、電源Pに電気的に接続されている。他方の電極16は、導線22によって、計測器25を介して電源Pに電気的に接続されている。導線21,22は、それぞれ支持板13,18とは絶縁された状態で、電極11,16の各々に接続されている。   One electrode 11 is electrically connected to a power source P by a conducting wire 21. The other electrode 16 is electrically connected to the power source P via a measuring instrument 25 by a conducting wire 22. The conducting wires 21 and 22 are connected to the electrodes 11 and 16, respectively, in a state of being insulated from the support plates 13 and 18, respectively.

計測器25は、一対の電極11,16の間に介在するゴム組成物Wの電気特性を計測するものである。電気特性の種類としては、一対の電極11,16の間に一定の直流電圧を印加したときにゴム組成物Wに流れる電流値、電圧値、ゴム組成物Wの体積固有抵抗、電気伝導度などを選択することができる。   The measuring instrument 25 measures the electrical characteristics of the rubber composition W interposed between the pair of electrodes 11 and 16. As the types of electrical characteristics, a current value, a voltage value, a volume specific resistance of the rubber composition W, an electrical conductivity, etc. that flow through the rubber composition W when a constant DC voltage is applied between the pair of electrodes 11 and 16. Can be selected.

この電気特性測定装置においては、一対の電極11,16間に介在するゴム組成物Wに対して、少なくとも一方の電極によって特定の圧力で加圧力を作用させる加圧機構30が設けられている。図示の例の加圧機構30は、支持板13,18の各々の裏面に設けられた一対のプレス板31,32を有する。これらのプレス板31,32のうち、例えば上側のプレス板31が支持板13をその厚み方向に加圧する構成とされている。
また、この例の支持板13,18には、一対の電極11,16の間に介在するゴム組成物Wを、特定の温度に加熱する加熱機構として、電熱ヒータ(図示省略)が内蔵されている。
In this electrical characteristic measuring apparatus, a pressurizing mechanism 30 is provided that applies a pressing force to the rubber composition W interposed between the pair of electrodes 11 and 16 at a specific pressure by at least one of the electrodes. The pressurizing mechanism 30 in the illustrated example has a pair of press plates 31 and 32 provided on the back surfaces of the support plates 13 and 18. Of these press plates 31, 32, for example, the upper press plate 31 presses the support plate 13 in the thickness direction.
The support plates 13 and 18 of this example incorporate an electric heater (not shown) as a heating mechanism that heats the rubber composition W interposed between the pair of electrodes 11 and 16 to a specific temperature. Yes.

一対の電極11,16の各々を構成する材料は、導電性を有するものであれば特に限定されず、その具体例としては、ステンレス鋼などの金属材料が挙げられる。
一対の電極11,16の表面の直径は、例えば20〜100mmである。
絶縁部材12,17を構成する材料としては、耐熱性を有するものが用いられ、その具体例としては、フッ素樹脂などが挙げられる。
支持板13,18を構成する金属材料としては、熱伝導性が良好なものを用いることが好ましく、その具体例としては、アルミニウムなどが挙げられる。
The material which comprises each of a pair of electrodes 11 and 16 will not be specifically limited if it has electroconductivity, As a specific example, metal materials, such as stainless steel, are mentioned.
The diameter of the surface of the pair of electrodes 11 and 16 is, for example, 20 to 100 mm.
As the material constituting the insulating members 12 and 17, a heat-resistant material is used, and a specific example thereof is a fluororesin.
As the metal material constituting the support plates 13 and 18, it is preferable to use a material having good thermal conductivity, and specific examples thereof include aluminum.

スペーサ20を構成する材料としては、ステンレス鋼などを用いることができる。
スヘーサ20の厚みは、1.0〜10.0mmであることが好ましい。この厚みが過小である場合には、異物混入などの際に接触によるショートが生じる虞がある。一方、この厚みが過大である場合には、温調によってゴム組成物Wの温度を短時間で安定させることが困難となる虞がある。
計測器25としては、それぞれ導線22が接続された両端の端子間における電流値を計測するものや、電圧値を計測するものなどを用いることができる。
As a material constituting the spacer 20, stainless steel or the like can be used.
The thickness of the spacer 20 is preferably 1.0 to 10.0 mm. When this thickness is too small, there is a possibility that a short circuit will occur due to contact when foreign matter is mixed. On the other hand, if this thickness is excessive, it may be difficult to stabilize the temperature of the rubber composition W in a short time due to temperature control.
As the measuring device 25, a device that measures a current value between terminals at both ends to which the conducting wire 22 is connected, a device that measures a voltage value, or the like can be used.

上記の電気特性測定装置においては、先ず、上部側治具10を下部側治具15から外した状態で、下部側治具15における電極16の表面上に、測定対象である未加硫のゴム組成物Wが載置される。その後、下部側治具15上にスペーサ20を介して上部側治具10が、一対の電極11,16が互いに対向するよう配置される。次いで、加熱機構(電熱ヒータ)によってゴム組成物Wが特定の温度に加熱されると共に、加圧機構30によってゴム組成物に特定の圧力を作用させながら、一対の電極11,16に一定の直流電圧が印加される。そして、計測器25によって、一対の電極11,16の間に流れる電気の特性が計測される。   In the electrical characteristic measuring apparatus, first, with the upper jig 10 removed from the lower jig 15, the unvulcanized rubber to be measured is placed on the surface of the electrode 16 in the lower jig 15. Composition W is placed. Thereafter, the upper jig 10 is disposed on the lower jig 15 with the spacers 20 interposed therebetween so that the pair of electrodes 11 and 16 face each other. Next, the rubber composition W is heated to a specific temperature by a heating mechanism (electric heater), and a certain direct current is applied to the pair of electrodes 11 and 16 while a specific pressure is applied to the rubber composition by the pressurizing mechanism 30. A voltage is applied. The measuring device 25 measures the characteristics of electricity flowing between the pair of electrodes 11 and 16.

以上において、測定対象であるゴム組成物Wの体積は、一対の電極11,16の間の空間の体積(電極の表面の面積×スペーサの厚みに相当する体積)の1.5倍以上であることが好ましい。ゴム組成物Wの体積が過小である場合には、一対の電極11,16の各々とゴム組成物Wの接触面積が安定しないため、電気特性値を高い精度で測定することが困難となる虞がある。   In the above, the volume of the rubber composition W that is the measurement target is 1.5 times or more the volume of the space between the pair of electrodes 11 and 16 (the surface area of the electrode × the volume corresponding to the thickness of the spacer). It is preferable. When the volume of the rubber composition W is too small, the contact area between each of the pair of electrodes 11 and 16 and the rubber composition W is not stable, and it may be difficult to measure the electrical characteristic value with high accuracy. There is.

また、加熱機構によってゴム組成物Wを加熱する特定の温度は、30〜200℃であることが好ましく、より好ましくは50〜120℃である。この温度が低すぎると、ゴム組成物Wの温度の方が高い場合、温度調整に長い時間を要する虞がある。一方、この温度が高すぎると、ゴム組成物W中のポリマーが破壊されてしまい物性が変化してしまう虞がある。   Moreover, it is preferable that the specific temperature which heats the rubber composition W with a heating mechanism is 30-200 degreeC, More preferably, it is 50-120 degreeC. When this temperature is too low, when the temperature of the rubber composition W is higher, it may take a long time to adjust the temperature. On the other hand, if this temperature is too high, the polymer in the rubber composition W may be destroyed and the physical properties may change.

また、加圧機構30によってゴム組成物Wに作用する特定の圧力は、0.1〜1MPaであることが好ましい。この加圧力が過小である場合には、ゴム組成物Wが十分に加圧されず、スペーサ20によるゴム組成物Wの厚みの制御が困難となり、高い精度で電気特性値を測定することが困難となる虞がある。一方、この加圧力が過大である場合には、電気特性測定装置として、過大な耐圧仕様が必要となり、作業自体の危険度も上昇する虞がある。   Moreover, it is preferable that the specific pressure which acts on the rubber composition W by the pressurization mechanism 30 is 0.1-1 MPa. When the pressure is too small, the rubber composition W is not sufficiently pressurized, and it becomes difficult to control the thickness of the rubber composition W by the spacer 20, and it is difficult to measure the electrical property value with high accuracy. There is a risk of becoming. On the other hand, when the applied pressure is excessive, an excessive pressure resistance specification is required as the electrical characteristic measuring device, and the risk of work itself may increase.

また、一対の電極11,16に印加される電圧は、500Vを上限とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the voltage applied to the pair of electrodes 11 and 16 has an upper limit of 500V.

このような電気特性測定装置においては、スペーサ20によって一対の電極11,16の間の距離が規制され、更に加圧機構30によって、一対の電極11,16の間に介在するゴム組成物Wに特定の圧力が作用されると共に、加熱機構によって、一対の電極11,16の間に介在するゴム組成物Wが特定の温度で加熱される。
従って、上記の電気特性測定装置によれば、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物Wの電気特性を、混練直後においても高い精度で測定することができる。
In such an electrical characteristic measuring apparatus, the distance between the pair of electrodes 11 and 16 is regulated by the spacer 20, and the rubber composition W interposed between the pair of electrodes 11 and 16 is further regulated by the pressurizing mechanism 30. A specific pressure is applied, and the rubber composition W interposed between the pair of electrodes 11 and 16 is heated at a specific temperature by the heating mechanism.
Therefore, according to the electrical property measuring apparatus, the electrical property of the unvulcanized rubber composition W containing carbon black can be measured with high accuracy even immediately after kneading.

[ゴム組成物の検査方法]
本発明のゴム組成物の検査方法は、上記の電気特性測定装置によって、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定し、この測定値に基づいて、ゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定する。
具体的には、予め基準となる電気特性値(以下、「基準値」という。)を設定しておき、この基準値と測定値とを比較して、カーボンブラックの分散状態の良否を判定する。例えば電気特性値が電流値である場合には、測定値が基準値未満であるときに分散状態が良好であると判定し、測定値が基準値以上であるときには不良と判定する。
[Inspection method of rubber composition]
The method for inspecting a rubber composition according to the present invention comprises measuring the electrical characteristics of an unvulcanized rubber composition containing carbon black using the electrical characteristics measuring apparatus described above, and based on the measured values, carbon in the rubber composition. The quality of the black dispersion state is judged.
Specifically, a reference electrical characteristic value (hereinafter referred to as “reference value”) is set in advance, and the reference value and the measured value are compared to determine whether the carbon black dispersion state is good or bad. . For example, when the electrical characteristic value is a current value, it is determined that the dispersion state is good when the measured value is less than the reference value, and it is determined as defective when the measured value is greater than or equal to the reference value.

このようなゴム組成物の検査方法によれば、上記の電気特性測定装置によって、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を高い精度で測定することができるので、当該ゴム組成物におけるカーボンブックの分散状態の良否を確実に判定することができる。   According to such a method for inspecting a rubber composition, the electrical property of the unvulcanized rubber composition containing carbon black can be measured with high accuracy by the above electrical property measuring apparatus. It is possible to reliably determine whether the carbon book is in a dispersed state.

[ゴム製品の製造方法]
本発明のゴム製品の製造方法は、少なくともゴム成分、カーボンブラックおよび加硫剤を混練する混練工程を有する。
混練工程においては、ゴム成分およびカーボンブラックを混練する混練操作Aと、混練操作Aによって得られた混練物と加硫剤とを混練する混練操作Bとを行う。
混練工程に用いられる混練機としては、プラストミル、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサーなどの開放式または密閉式の混練機が挙げられる。
[Production method of rubber products]
The method for producing a rubber product of the present invention includes a kneading step of kneading at least a rubber component, carbon black, and a vulcanizing agent.
In the kneading step, a kneading operation A for kneading the rubber component and carbon black and a kneading operation B for kneading the kneaded material obtained by the kneading operation A and the vulcanizing agent are performed.
Examples of the kneader used in the kneading step include open or closed kneaders such as a plast mill, a Banbury mixer, a roll, and an internal mixer.

ゴム成分としては、加硫可能なゴム材料が用いられ、必要に応じてその他のゴム材料が併用されていてもよい。
ゴム成分の具体例としては、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチレン−α−オレフィン共重合ゴム、エチレン−α−オレフィン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム、若しくはこれらの水添変性物、またはこれらの混合物などが挙げられる。
As the rubber component, a vulcanizable rubber material is used, and other rubber materials may be used in combination as necessary.
Specific examples of the rubber component include polybutadiene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, natural rubber, isoprene rubber, butyl rubber, ethylene-α-olefin copolymer rubber, ethylene-α-olefin-diene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer. Examples thereof include polymer rubber, chloroprene rubber, halogenated butyl rubber, hydrogenated modified products thereof, and mixtures thereof.

カーボンブラックとしては、一般にフィラーとして使用されるものを用いることができる。カーボンブラックの使用割合は、ゴム成分100質量部に対して、例えば20〜80質量部である。
加硫剤としては、通常イオウが用いられる。加硫剤の使用割合は、ゴム成分100質量部に対して、例えば1〜3質量部である。
As carbon black, what is generally used as a filler can be used. The use ratio of carbon black is, for example, 20 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
As the vulcanizing agent, sulfur is usually used. The use ratio of the vulcanizing agent is, for example, 1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

混練操作Aにおいては、加硫剤や加硫促進剤など加硫系配合剤を除いたゴム成分およびカーボンブラック等のフィラーなどを添加することができる。
混練操作Bにおいては、混練操作Aで添加されていない残りのゴム成分や加硫系配合剤などを添加することができる。
In the kneading operation A, a rubber component excluding a vulcanizing compound such as a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, a filler such as carbon black, and the like can be added.
In the kneading operation B, the remaining rubber components not added in the kneading operation A, a vulcanizing compound, and the like can be added.

加硫促進剤は、特に限定されないが、ジベンゾチアジルジサルファイド、テトラメチルチウラムジスルフィド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドなどを用いることができる。加硫促進剤の使用割合は、ゴム成分100質量部に対して、例えば0.1〜5.0質量部である。
加硫促進助剤としては、酸化亜鉛、ステアリン酸などを用いることができる。加硫促進助剤の使用割合は、ゴム成分100質量部に対して、例えば1〜10質量部である。
The vulcanization accelerator is not particularly limited, and dibenzothiazyl disulfide, tetramethylthiuram disulfide, N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide and the like can be used. The use ratio of the vulcanization accelerator is, for example, 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
As the vulcanization acceleration aid, zinc oxide, stearic acid, or the like can be used. The use ratio of the vulcanization acceleration aid is, for example, 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

混練操作Aにおける混練温度は、例えば60〜200℃である。
混練操作Bにおける混練温度は、例えば60〜130℃である。
The kneading temperature in the kneading operation A is, for example, 60 to 200 ° C.
The kneading temperature in the kneading operation B is, for example, 60 to 130 ° C.

本発明のゴム製品の製造方法においては、混練工程において、上記のゴム組成物の検査方法によって、未加硫のゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定する分散状態検査を行う。
この分散状態検査は、混練操作Aと混練操作Bとの間に行われても、混練操作Bの終了後に行われてもよいが、混練操作Aと混練操作Bとの間に行われることが好ましい。
分散状態検査を混練操作Aと混練操作Bとの間に行うことにより、より製造工程の初期の段階で分散不良を見分けることができるので、製造コストの低減化を図ることができる。
In the rubber product manufacturing method of the present invention, in the kneading step, a dispersion state inspection is performed to determine whether the dispersion state of the carbon black in the unvulcanized rubber composition is good or bad by the above rubber composition inspection method.
The dispersion state inspection may be performed between the kneading operation A and the kneading operation B, or may be performed after the kneading operation B is completed, but may be performed between the kneading operation A and the kneading operation B. preferable.
By performing the dispersion state inspection between the kneading operation A and the kneading operation B, it is possible to identify a dispersion failure at an earlier stage of the manufacturing process, and thus it is possible to reduce the manufacturing cost.

そして、混練工程によって得られた未加硫のゴム組成物を所要の形状に成型し、得られた成型体を加硫処理することによって、目的とするゴム製品が得られる。   And the target rubber product is obtained by shape | molding the unvulcanized rubber composition obtained by the kneading | mixing process in a required shape, and vulcanizing the obtained molded object.

このようなゴム製品の製造方法によれば、カーボンブラックの分散状態が良好なゴム製品を確実に製造することができる。また、未加硫のゴム組成物について分散状態検査を行うため、カーボンブラックの分散状態が不良と判定されたときには、当該ゴム組成物を後続の工程、例えば成型工程や加硫工程に供することが不要となるため、ゴム製品の製造において、生産性の向上を図ることができる。   According to such a method for producing a rubber product, a rubber product in which carbon black is well dispersed can be reliably produced. Further, since the dispersion state inspection is performed on the unvulcanized rubber composition, when it is determined that the dispersion state of the carbon black is poor, the rubber composition may be subjected to a subsequent process such as a molding process or a vulcanization process. Since it becomes unnecessary, productivity can be improved in the manufacture of rubber products.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば図1に示す電気特性測定装置において、加熱機構としては、支持板13,18の代わりにプレス板31,32に電熱ヒータが内蔵されていてもよい。
また、一対の電極11,16の間に電圧を印加するための電源として、直流電源の代わりに交流電源を用いることができる。
また、ゴム製品の製造方法においては、混練工程を、混練操作Aと混練操作Bとに分けずに、単一の混練操作によって行われてもよい。この場合には、単一の混練操作の終了後に、分散状態検査が行われる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
For example, in the electrical characteristic measuring apparatus shown in FIG. 1, as a heating mechanism, electric heaters may be incorporated in the press plates 31 and 32 instead of the support plates 13 and 18.
In addition, as a power source for applying a voltage between the pair of electrodes 11 and 16, an AC power source can be used instead of the DC power source.
In the rubber product manufacturing method, the kneading step may be performed by a single kneading operation without being divided into the kneading operation A and the kneading operation B. In this case, the dispersion state inspection is performed after the end of the single kneading operation.

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

[電気特性測定装置]
図1に示す構成に従い、下記の仕様の電気特性測定装置を作製した。
一対の電極(11,16):材質=ステンレス鋼,直径=30mm,厚み=2.0mm 絶縁部材(12,17):材質=フッ素樹脂,厚み(凹所以外の部分)=10mm
支持板(13,18):材質=アルミニウム,厚み(凹所以外の部分)=28mm
スペーサ(20):材質=ステンレス鋼,開口の寸法=80mm×80mm,厚み=2mm
計測器(25):電流計
[Electrical characteristics measuring device]
In accordance with the configuration shown in FIG. 1, an electrical property measuring apparatus having the following specifications was produced.
A pair of electrodes (11, 16): material = stainless steel, diameter = 30 mm, thickness = 2.0 mm Insulating member (12, 17): material = fluororesin, thickness (parts other than the recess) = 10 mm
Support plate (13, 18): material = aluminum, thickness (other than the recess) = 28 mm
Spacer (20): material = stainless steel, opening size = 80 mm × 80 mm, thickness = 2 mm
Measuring instrument (25): Ammeter

[ゴム組成物の調製]
ゴム成分としてアクリロニトリルブタジエンゴム(JSR株式会社製「N230S」)100質量部、カーボンブラック(東海カーボン社製,「SEAST 3H」)20質量部、加硫促進剤としてジベンゾチアジルジスルフィド1質量部、テトラメチルチウラムジスルフィド1質量部およびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド1質量部の混合物、加硫促進助剤として酸化亜鉛5質量部およびステアリン酸1質量部の混合物、並び値加硫剤としてイオウ1質量部を、それぞれ用意した。
次いで、密閉型二軸混練機( 住友重機製,容量1L)によって、回転数が10rpm、温度が60℃以下の条件で、ゴム成分を素練りした。その後、ゴム成分中に、加硫促進助剤、加硫促進剤および加硫剤をこの順で添加して混練し、更にカーボンブラックを添加して混練した。そして、カーボンブラックを添加してからの混練時間が、10分間、20分間、40分間、60分間および90分間に達した時に、混練機からゴム組成物の一部をサンプリングした。
[Preparation of rubber composition]
100 parts by mass of acrylonitrile butadiene rubber (“N230S” manufactured by JSR Corporation) as a rubber component, 20 parts by mass of carbon black (“SEAST 3H” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), 1 part by mass of dibenzothiazyl disulfide as a vulcanization accelerator, tetra Mixture of 1 part by weight of methylthiuram disulfide and 1 part by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide, a mixture of 5 parts by weight of zinc oxide and 1 part by weight of stearic acid as a vulcanization accelerator, and a parallel vulcanizing agent 1 part by mass of sulfur was prepared.
Next, the rubber component was masticated with a closed biaxial kneader (Sumitomo Heavy Industries, 1 L capacity) under the conditions of a rotation speed of 10 rpm and a temperature of 60 ° C. or less. Thereafter, a vulcanization acceleration aid, a vulcanization accelerator and a vulcanizing agent were added and kneaded in this order into the rubber component, and carbon black was further added and kneaded. A part of the rubber composition was sampled from the kneader when the kneading time after the addition of carbon black reached 10, 20, 40, 60 and 90 minutes.

以下、混練時間が10分間でサンプリングしたゴム組成物をサンプルA、混練時間が20分間でサンプリングしたゴム組成物をサンプルB、混練時間が40分間でサンプリングしたゴム組成物をサンプルC、混練時間が60分間でサンプリングしたゴム組成物をサンプルD、混練時間が90分間でサンプリングしたゴム組成物をサンプルEとする。   Hereinafter, sample A is a rubber composition sampled at a kneading time of 10 minutes, sample B is a rubber composition sampled at a kneading time of 20 minutes, sample C is a rubber composition sampled at a kneading time of 40 minutes. The rubber composition sampled in 60 minutes is designated as sample D, and the rubber composition sampled in 90 minutes in kneading time is designated as sample E.

[電気特性測定]
上記の電気特性測定装置を用い、下記の条件で、サンプルA〜Dの電気特性を測定した。
測定試料の体積:約3.0cm3
加熱機構による加熱温度:70℃
加圧機構による圧力:0.8MPa
印加電圧:250V(直流)
測定時間:3分間
測定回数:4回
[Electrical characteristics measurement]
Using the above-described electrical property measuring apparatus, electrical properties of samples A to D were measured under the following conditions.
Volume of measurement sample: about 3.0 cm 3
Heating temperature by heating mechanism: 70 ° C
Pressure by pressure mechanism: 0.8 MPa
Applied voltage: 250V (DC)
Measurement time: 3 minutes Number of measurements: 4 times

図3は、サンプルAの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフであり、図4はサンプルBの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフであり、図5は、サンプルCの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフであり、図6は、サンプルDの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフであり、図7は、サンプルEの電気特性の測定結果および4回の測定結果のCV値を示すグラフである。
また、サンプルA〜Eにおいて、測定開始から3分間後の測定結果の平均値は、サンプルAでは106.2μA、サンプルBでは95.6μA、サンプルCでは94.3μA、サンプルDでは118.6μA、サンプルEでは121.5μAであった。
FIG. 3 is a graph showing the measurement results of the electrical characteristics of the sample A and the CV values of the four measurement results. FIG. 4 is a graph showing the measurement results of the electrical characteristics of the sample B and the CV values of the four measurement results. 5 is a graph showing the measurement results of the electrical characteristics of the sample C and the CV values of the four measurement results. FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the electrical characteristics of the sample D and the CV of the four measurement results. FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the electrical characteristics of the sample E and the CV values of the four measurement results.
In Samples A to E, the average value of the measurement results 3 minutes after the start of measurement is 106.2 μA for Sample A, 95.6 μA for Sample B, 94.3 μA for Sample C, 118.6 μA for Sample D, In sample E, it was 121.5 μA.

測定結果の平均値が低いほど、かつ、4回の測定結果のばらつきが少ないほど、カーボンブラックの分散性が良好であると考えられる。
従って、上記の結果より、サンプルBおよびサンプルCにおけるカーボンブラックの分散性が良好であり、混練時間は20〜40分間が適当であることが理解される。
It is considered that the lower the average value of the measurement results and the smaller the dispersion of the four measurement results, the better the dispersibility of the carbon black.
Therefore, from the above results, it is understood that the dispersibility of the carbon black in Sample B and Sample C is good, and the kneading time is appropriately 20 to 40 minutes.

[ゴム製品の機械的強度]
サンプルA〜Eを用い、プレス機により150℃で加硫処理することにより、ゴムシートを作製した。得られたゴムシートの各々を、ダンベルカッターにより打ち抜き加工することにより、それぞれ合計で8本の3号サイズのダンベル状試験片を作製した。得られた試験片について、「テンシロン万能試験機RGT130(A&D製)」により、引張り試験を行った。各試験結果の平均値を下記表1に示す。
[Mechanical strength of rubber products]
Using samples A to E, a rubber sheet was prepared by vulcanizing at 150 ° C. with a press. Each of the obtained rubber sheets was punched with a dumbbell cutter to produce a total of eight No. 3 dumbbell-shaped test pieces. About the obtained test piece, the tension test was done with "Tensilon universal testing machine RGT130 (made by A &D)." The average value of each test result is shown in Table 1 below.

Figure 0006416166
Figure 0006416166

表1の結果から、サンプルBおよびサンプルCは、引張破断強度および引張破断伸びの両方が高い値を示し、カーボンブラックの分散状態が良好であることが理解される。
以上のことから、未加硫のゴム組成物の電気特性と、当該ゴム組成物から得られるゴム製品の強度との間に相関性があることが確認された。
From the results of Table 1, it is understood that Sample B and Sample C show high values for both the tensile strength at break and the tensile elongation at break, and the carbon black is well dispersed.
From the above, it was confirmed that there is a correlation between the electrical characteristics of the unvulcanized rubber composition and the strength of the rubber product obtained from the rubber composition.

10 上部側治具
11 電極
12 絶縁部材
13 支持板
15 下部側治具
16 電極
17 絶縁部材
18 支持板
20 スペーサ
21,22 導線
25 計測器
30 加圧機構
31,32 プレス板
P 電源
W ゴム組成物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Upper side jig | tool 11 Electrode 12 Insulation member 13 Support plate 15 Lower side jig | tool 16 Electrode 17 Insulation member 18 Support plate 20 Spacer 21, 22 Conductor 25 Measuring instrument 30 Pressurization mechanism 31, 32 Press plate P Power supply W Rubber composition

Claims (6)

カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定する電気特性測定装置であって、
互いに対向するよう配置され、それぞれの間に測定対象ゴム組成物が介在される一対の電極と、
前記一対の電極の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有し、当該凹所の各々に当該電極が収容された状態で固定支持された2つの絶縁部材と、
前記絶縁部材の各々の外形に適合する形状の凹所を表面に有し、当該凹所の各々に当該絶縁部材が収容された状態で固定支持された2つの支持板と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物を取り囲むよう配置された、前記一対の電極の間の距離を規制する、前記支持板とは別体のスペーサと、
前記一対の電極間に介在する測定対象ゴム組成物に対して、少なくとも一方の電極によって特定の圧力で加圧力を作用させる加圧機構と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物を、特定の温度に加熱する加熱機構と、
前記一対の電極の間に介在する測定対象ゴム組成物の電気特性を計測する計測器と
を備えてなることを特徴とする電気特性測定装置。
An electrical property measuring device for measuring electrical properties of an unvulcanized rubber composition containing carbon black,
A pair of electrodes arranged so as to oppose each other, and a rubber composition to be measured interposed therebetween,
Two insulating members having a recess on the surface that fits the outer shape of each of the pair of electrodes, and fixedly supported in a state where the electrode is accommodated in each of the recesses;
Two support plates, each having a concave shape conforming to the outer shape of each of the insulating members, and fixedly supported in a state where the insulating member is accommodated in each of the concave portions;
A spacer that is disposed so as to surround the rubber composition to be measured interposed between the pair of electrodes and regulates the distance between the pair of electrodes ; and a spacer separate from the support plate ;
A pressurizing mechanism for applying a pressing force at a specific pressure to at least one of the electrodes, with respect to the measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes;
A heating mechanism for heating the measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes to a specific temperature;
An electrical property measuring apparatus comprising: a measuring instrument that measures electrical properties of a measurement target rubber composition interposed between the pair of electrodes.
前記特定の圧力が0.1〜1MPaであることを特徴とする請求項1に記載の電気特性測定装置。   The electrical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the specific pressure is 0.1 to 1 MPa. 前記特定の温度が30〜200℃であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気特性測定装置。   The electrical characteristic measuring device according to claim 1 or 2, wherein the specific temperature is 30 to 200 ° C. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電気特性測定装置によって、カーボンブラックを含む未加硫のゴム組成物の電気特性を測定し、この測定値に基づいて、前記ゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定することを特徴とするゴム組成物の検査方法。   The electrical property of the unvulcanized rubber composition containing carbon black is measured by the electrical property measuring device according to any one of claims 1 to 3, and based on the measured value, A method for inspecting a rubber composition, wherein the quality of a dispersed state of carbon black is judged. 少なくともゴム成分、カーボンブラックおよび加硫剤を混練するゴム組成物を調製する混練工程を有し、
前記混練工程において、請求項4に記載の検査方法によって、未加硫のゴム組成物中のカーボンブラックの分散状態の良否を判定する分散状態検査を行うことを特徴とするゴム製品の製造方法。
Having a kneading step of preparing a rubber composition for kneading at least a rubber component, carbon black and a vulcanizing agent;
A method for producing a rubber product, characterized in that, in the kneading step, a dispersion state inspection is performed by the inspection method according to claim 4 to determine whether the dispersion state of carbon black in the unvulcanized rubber composition is good or bad.
前記混練工程において、ゴム成分およびカーボンブラックを混練する混練操作Aと、混練操作Aによって得られた混練物と加硫剤とを混練する混練操作Bとを行い、前記分散状態検査を、前記混練操作Aと前記混練操作Bとの間に行うことを特徴とする請求項5に記載のゴム製品の製造方法。 In the kneading step, the kneading operation A kneading the rubber component and carbon black, and a kneaded product and curing agent obtained by kneading operation A performs the kneading operation B of kneading, the dispersion state examination, the kneading 6. The method for producing a rubber product according to claim 5, which is performed between the operation A and the kneading operation B.
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