EPDMマスターバッチ、別名マレイン酸アニオン接合EPDMは、超強靭で耐寒性のあるナイロン改質用の特殊強化・耐寒性マスターバッチであり、ゴム粒子接合MAHとも呼ばれます。EPDMマスターバッチは、市場で一定の需要があり、特にナイロン改質や強化剤の分野で活用されています。

タイプ

EPDMマスターバッチは、通常、その組成、性能特性、および適用分野に基づいて分類されます。以下は、一般的な種類の一部です。

ゴムタイプによる分類

エチレンプロピレンジエネモノマー（EPM）マスターバッチ：これは、エチレンとプロピレンの二つのモノマーからポリマー化され、優れた耐老化性、耐オゾン性、および耐化学腐食性を有します。しかし、分子鎖上に二重結合がないため、硬化速度が遅く、加工性能は比較的低いです。

EPDMマスターバッチ：エチレンとプロピレンをベースに、ゴム分子鎖に複数の結合を持つ、エチリデンノルボレン（ENB）、ジシクロペンタジエン（DCPD）などの第三モノマーを導入すると、硬化速度が向上し、加工性能が改善され、EPDMゴムの優れた特性が維持されます。

フィラータイプによる分類

炭素黒入りEPDMマスターバッチ：炭素黒は、EPDMマスターバッチに添加すると、ゴムの強度、耐摩耗性、導電性、耐老化性を向上させることができる一般的に使用される充填剤です。炭素黒の種類と用量によって、さまざまな特性を持つEPDMマスターバッチを得ることができ、さまざまな用途に適しています。例えば、高耐摩耗性炭素黒を使用したEPDMマスターバッチは、高い耐摩耗性が必要なタイヤサイドウォールやゴムホースなどの製品の製造に使用できます。

白炭黒入りEPDMマスターバッチ：白炭黒は、強化効果と耐老化性に優れ、EPDMゴムの硬度、引張強度、破断強度を向上させることができます。同時に、白炭黒を使用したEPDMマスターバッチは、優れた耐水性と電気絶縁性を有し、絶縁層、防水ロール、シール、ワイヤーやケーブル用のその他の製品の製造に広く使用されています。

カルシウムカーボネート入りEPDMマスターバッチ：カルシウムカーボネートは、低コストで広く入手可能な充填剤であり、EPDMマスターバッチに添加することでコストを削減し、ゴムの加工性能を向上させることができます。カルシウムカーボネートを充填したEPDMマスターバッチを使用すると、特に高い性能を必要としないゴム製品、例えば通常のゴム製ガスケットや靴底などを製造することができます。

機能性添加物による分類

難燃性EPDMマスターバッチ：アルミニウム水酸化物、マグネシウム水酸化物、デカブロモジフェニルエーテルなどの難燃剤がEPDMマスターバッチに添加され、優れた難燃性を発揮します。難燃性EPDMマスターバッチは、ワイヤーやケーブル、自動車内装部品など、高い防火安全要件を持つ製品の製造に使用できます。

抗老化EPDMマスターバッチ：酸化防止剤や光安定剤などの抗老化添加剤が添加され、長期間使用する中でEPDMゴムの耐老化性を向上させ、ゴム製品の割れ、硬化、脆化、その他の老化現象を防ぐことができます。抗老化EPDMマスターバッチは、屋外用ゴム製品に適しており、建築用シールテープ、自動車のドア・ウィンドウ用シールテープなどに使用できます。

プラスチケ化EPDMマスターバッチ：フタル酸エステルやセバシック酸エステルなどの可塑剤が添加され、EPDMゴムの硬さを低下させ、柔軟性と可塑性を向上させ、加工性と低温性能を高めることができます。プラスチケ化EPDMマスターバッチは、ゴムホースやゴム玩具など、柔らかな質感が必要なゴム製品の製造に広く使用されています。

用途分野別の分類

自動車用EPDMマスターバッチ：自動車産業の特殊要件を満たすために、さまざまな性能特性を備えたEPDMマスターバッチが開発されています。例えば、自動車のドアやウィンドウのシーリングテープに使用されるEPDMマスターバッチでは、耐候性、耐オゾン性、シーリング性能が重要です。また、自動車エンジン周辺のゴム製品に使用されるEPDMマスターバッチでは、高い耐熱性と耐油性が求められます。

ワイヤーおよびケーブル用のEPDMマスターバッチ：ワイヤーおよびケーブルの絶縁層およびシースに使用されるEPDMマスターバッチは、優れた電気絶縁性能を必要とするだけでなく、さまざまな環境条件下でワイヤーおよびケーブルの安全な運用を確実にするために、耐老化性、耐摩耗性、低温耐性などの特性を備える必要があります。

建設用EPDMマスターバッチ: 建設分野では、EPDMマスターバッチは防水シート、シーリングテープ、ゴムベアリング、その他の製品の製造に広く使用されています。建設用EPDMマスターバッチは、建材の長期間の使用寿命と防水シーリング効果を保証するために、優れた耐候性、耐水性、および耐紫外線性を備えている必要があります。

フォーミュラ比

EPDMマスターバッチの配合比は、種類、性能要件、適用シナリオによって異なります。以下は、EPDMマスターバッチの一般的な配合比例の例です。

ユニバーサルEPDMマスターバッチ

EPDMゴム：50〜70パーセント。基本的な弾力性、耐老化性、その他の特性を提供します。

カーボンブラック：20〜40部、強化、強度向上、耐摩耗性、耐老化性向上のために使用されます。

亜鉛酸化物：3〜5部、硫化反応を促進する活性剤として使用される。

ステアリン酸：1〜2部、潤滑効果を発揮し、分散を促進します。

硬化剤：硫黄などの1〜2部品。ゴムの交差結合反応を引き起こし、三次元的なネットワーク構造を形成し、ゴムの性能を向上させます。

加速剤：1〜2部、硫化反応速度を加速する。

高硬度EPDMマスターバッチ

EPDMゴム: 40〜60部品

白炭素黒: 30-50部品。白炭素黒は良好な補強効果を持ち、硬度と強度を向上させることができます。

亜鉛酸化物：4～6部

ステアリン酸：1～2部

硬化剤: 1-2部

アクセラレータ: 1-2パーツ

可塑剤: 5〜10部,適切な量の可塑剤を使用すると、一定の柔軟性を維持しながら硬さを向上させることができます。

難燃性EPDMマスターバッチ

EPDMゴム: 40〜60部品

アルミニウム水酸化物：50〜80部 アルミニウム水酸化物は、優れた難燃効果と煙抑制効果を有する一般的に使用される難燃剤です。

亜鉛酸化物：3〜5部

ステアリン酸：1～2部

硬化剤: 1-2部

アクセラレータ: 1-2パーツ

抗酸化剤: 1-2部, ゴムの抗酸化性能を向上させ, 加工および使用中の老化を防ぎます。

耐寒性の高いEPDMマスターバッチ

EPDMゴム：50〜70部品

カーボンブラック：20〜30部

亜鉛酸化物：3〜5部

ステアリン酸：1～2部

硬化剤: 1-2部

アクセラレータ: 1-2パーツ

耐寒性プラスチファイザー: 二オクチルセバサート (DOS) などの 10-20 部品は、ゴムのガラス転移温度を下げ、その耐寒性を向上させることができます。

ここで注意すべきことは、上記の配合比率は参考のためのものであり、実際の生産では、特定の製品要件、原材料の特性、および加工技術に基づいて調整と最適化が必要であることです。また、異なるメーカーの原材料の品質や性能には差異がある場合があるため、配合を決定する前に十分な試験と検証が必要です。

生産プロセス

EPDMマスターバッチの生産プロセスには通常、次の主なステップが含まれます。

原料の準備

ゴムの選択: 製品の性能要件に応じて、異なるエチレン含有量やモーニー粘度を持つ種類のEPDMゴムを選択します。

添加剤調合:各種添加剤（充填剤（カーボンブラック、ホワイトカーボンブラック、炭酸カルシウムなど）、硬化促進剤、加速剤、可塑剤、酸化防止剤など）を正確に量り、添加剤の品質と純度が要件を満たしていることを確認します。

バンバリング

ゴムと添加剤を加える：EPDMゴムをミキサーに入れ、ゴムが柔らかくなるまで待ち、その後、さまざまな添加剤を一定の順序で加えていきます。通常、最初に充填剤、可塑剤などを加え、均一に混合した後、硬化促進剤、加速剤などを加えていきます。

混合条件の制御:適切な混合温度、時間、速度を設定します。混合温度は通常、120〜160℃で10〜20分間です。速度は、具体的な装置と配合レシピによって異なります。ゴムと添加剤を充分に混合することで、均一な混合物が形成され、同時にゴムの分子鎖が一定程度分解され、その加工性能が向上します。

オープン精製

さらに混合と希釈: 混合されたゴム材料をオープンミルに移し、さらに混合と希釈操作を行います。オープンミルのローラ間隔を調整することで、ゴム材料をローラの間を繰り返し通し、ゴム材料の均一性と可塑性をさらに向上させます。薄く通過する回数は一般的に3～5回です。

ゴム素材の温度とローラー間隔を調整する：精製プロセス中、ゴム素材の温度を管理することが重要です。通常、あまり高くならないようにして、ゴム素材が焼けないようにします。同時に、ゴム素材の状態に応じてローラー間隔を適切に調整し、ゴム素材の適切な柔らかさと可塑性を実現します。

押出成型

Extrusion of rubber material: The opened rubber material is fed into an extruder, and through the rotation of the extruder’s screw, the rubber material is subjected to compression and shear forces in the barrel, thereby being extruded into strips. The temperature setting of the extruder should be adjusted according to the characteristics of the rubber material and product requirements. Generally, the temperature gradually increases from the feeding section to the head, and the head temperature is controlled at around 100-120 ℃.

グラニュレーション:押出されたゴムストリップは、空気または水による冷却と形作りを経て、グラニュレータに入り、グラニュレーションを行います。グラニュレータでは、通常、熱または冷切りの方法を使用して、ゴムストリップを一定のサイズの粒子に切断し、EPDMマスターバッチを得ます。

パッケージ

スクリーニングと包装：グラнула化後にEPDMマスターバッチをスクリーニングし、大きすぎるまたは小さすぎる粒子や可能な不純物を除去します。その後、適格なマスターバッチを包装袋に詰め込み、包装プロセス中に湿気や汚染を防ぐようにします。包装袋は一般的に、耐湿性に優れたプラスチック製織袋または複合材料製袋で作られており、袋に製品名、仕様、生産日、保存期間などの情報が記載されています。

生産プロセス全体において、各リンクのプロセスパラメータを厳密に制御することが、EPDMマスターバッチの品質安定性と性能適合を確保するために必要です。同時に、生産設備の定期的なメンテナンスと保守を行い、その正常な運転を確保することで、生産効率と製品品質を向上させる必要があります。

生産設備

EPDMマスターバッチを生産する設備には主に次の種類があります。

ミキシング機器

内部ミキサー：EPDMマスターバッチの製造における重要なミキシング装置です。二つの比較的回転するローターを通して、ゴムと添加剤を閉じたミキシングチャンバー内で強力にせん断、攪拌、混合し、各成分を均一に分散させます。一般的なものは、ローター速度やミキシングチャンバー容量などのパラメーターに基づいて区別されるX(S)Mシリーズのミキサーです。たとえば、X(S)M-50/40は、ミキシングチャンバーの総容量が50リットルで、ローター速度が毎分40回転です。

精製設備

オープンミル：主に混合後のゴム素材のさらなる混合、薄め、可塑性の調整に使用されます。2つの平行なローラーから構成され、ローラーの間隔、速度、温度を調整することでゴム素材をローラーの間を繰り返し通します。これにより、均一な混合が実現され、加工性能が向上します。一般的なモデルには、SK-400、SK-550などがあります。数字はローラーの直径（ミリメートル）を表します。

押出成形装置

エクストラーダー：加工されたゴム材料をストリップ状に押し出します。そのスクリューとバレルの設計は、ゴム材料の輸送、プラスチケーション、および押出品質に大きな影響を与えます。スクリューの直径とアスペクト比に基づいて、さまざまな仕様が選べます。たとえば、SJ-65/30は、スクリューの直径が65ミリメートル、アスペクト比が30を意味します。

グラニュレータ：エクストルーダーと組み合わせて使用され、押出されたゴムストリップを粒状にする。熱切断グラニュレータと冷切断グラニュレータに分類されます。熱切断グラニュレータは、押出後熱くなっているゴムストリップを回転する工具で粒状に切断し、粒の形状は比較的規則的です。冷切断グラニュレータは、ゴムストリップを切断する前に冷却します。これは、粒の外観や寸法精度に高い要求が課される場合に適しています。

補助装置

成分システム：各種原料のための貯蔵タンク、計量装置、輸送装置などを備え、ゴム、添加剤、その他の原料を正確に計量し、輸送することで、配合物の正確性と安定性を確保します。

冷却システム：混合、開口、押出プロセス中にゴム材料を冷却するために使用され、ゴム材料の高温による性能低下や焼損を防ぎます。一般的な冷却方法には、冷却水パイプラインやファンなどの装置を通じて行う水冷却と空気冷却があります。

スクリーニング装置: 微粒化後にEPDMマスターバッチをスクリーニングして、サイズ要件を満たさない粒子や不純物を除去します。一般的に使用されるスクリーニング装置は振動スクリーンで、スクリーンのメッシュサイズと振動周波数に基づいてスクリーニングを行います。

包装機器：スクリーンされたEPDMマスターバッチを包装するために使用されます。自動重量計、シーリング機などが含まれ、マスターバッチの定量包装とシーリングを実現し、保管や輸送中の製品の品質を確保します。

関連する要件

EPDMマスターバッチの生産において、エクストラーダは重要な役割を果たします。エクストラーダに関するいくつかの要件は次のとおりです。

ねじ設計

長さと直径の比率: 一般的に、長さと直径の比率は20〜30の間である必要があります。長いアスペクト比は、バレル内のゴム材料を完全に混合、プラスチケ化し、均一化するのに役立ち、押出品質を向上させます。

溝の深さ:溝の深さは、EPDMゴムの特性と生産要件に応じて設計する必要があります。より深いねじ溝は、より多くのゴム材料を収容でき、押し出し量を増やすことができますが、同時にせん断力と混合効果に影響を与える可能性もあります。浅い螺旋溝は、せん断効果を高めることができ、ゴム材料の可塑化と分散に有益ですが、生産量が制限される可能性があります。通常、供給セクションのねじ溝は深く、圧縮および計量セクションのねじ溝は徐々に浅くなります。

圧縮比: 圧縮比は一般的に2〜4の間です。適切な圧縮比により、エクストラクション中にゴム材料に適切な圧縮とせん断が加えられ、ゴム材料中の空気を除去し、ゴム材料の密度と均一性を向上させることができます。

運転システム

駆動力:エクストラーダの駆動力は、ねじの直径、アスペクト比、生産能力、ゴム素材の特性などの要因に基づいて選定する必要があります。一般的に、EPDMマスターバッチを生産するエクストラーダの駆動力は、ねじがゴム素材を滑らかに押し出すために十分なトルクと速度を提供できるように、15～55kW程度です。

速度調整性能: ドライブシステムは、一定の範囲内でスクリューの速度を正確に調整できる優れた速度調整性能を備えている必要があります。たとえば、さまざまな仕様や特性を持つEPDMマスターバッチを生産する場合、スクリューの速度を調整して、押出量とゴム材料のプラスチフィケーション度を制御する必要がある場合があります。

暖房・冷房システム

加熱方法：通常、電気加熱または熱油加熱が使用されます。加熱装置は、バレルを均一に加熱できるようになっており、エキストルジョンプロセス中にゴム材料が適切な温度を維持できるようにする必要があります。加熱温度は一般的に100～200℃の間で、具体的な温度は、EPDMゴムの種類や配合物、添加剤の特性などの要因に応じて調整されます。

冷却システム：冷却システムは、ゴム材料とバレルの温度を適時に効果的に制御できるようにし、過度の温度がゴム材料を焼いたり性能を低下させるのを防ぐ必要があります。冷却方法には、水冷と空冷があります。水冷の効果はより高いですが、対応する冷却水パイプラインと水源を備えなければなりません。空冷は比較的簡単で、冷却要件が特に高くない場合に適しています。冷却システムは、良好な温度制御精度を持ち、ゴム材料の温度の変化に応じて冷却水または空気量を自動的に調整できる必要があります。

ヘッドデザイン

形状とサイズ：マシンヘッドの形状とサイズは、EPDMマスターバッチの製品仕様と形状要件に応じて設計する必要があります。例えば、円柱状の粒子用のマスターバッチを生産する場合、マシンヘッドでは通常円形のダイ口を使用します。フレーク状やその他の特殊形状のマスターバッチを生産する場合は、対応する形状の金型を設計する必要があります。金型のダイ口の寸法精度は高くなければならず、押出されたマスターバッチのサイズが均一で一貫していることを確認する必要があります。

流路設計：マシン゘リフの流路は合理的に設計する必要があり、ゴム素材がバレルから金型口へ均一に流れるようにすることで、不均一なまたは停滞したゴム素材の流れを回避し、気泡やひび割れなどの欠陥を防ぐことができます。流路の表面は滑らかである必要があり、ゴム素材の流れ抵抗を減らし、押出効率と製品品質を向上させます。

制御システム

温度制御: 制御システムは、バレル、ヘッド、スクリューの温度を含む、エクストラーダの各セクションの温度を正確に制御できるようになっている必要があります。温度センサーを通じて温度をリアルタイムで監視し、設定値と比較して、温度を設定範囲内に保つために加熱または冷却装置の作業状態を自動的に調整します。

圧力制御：押出プロセス中の圧力変化を監視および制御できます。圧力が高すぎたり低すぎたりすると、すぐにアラーム信号を発し、スクリュースピードの調整やマシンヘッドフィルタスクリーンの清掃など、対応する措置を講じて、押出プロセスと製品品質の安定性を確保します。

生産管理：生産計画と製品要件に基づき、スクリュースピードや給料速度などのパラメーターを調整することで、EPDMマスターバッチの押出量を正確に制御し、安定した効率的な生産を実現します。同時に、制御システムには生産プロセスのトレース可能性と分析を容易にするためのデータ記録および保存機能も備わっていなければなりません。

アプリケーション

EPDMマスターバッチは、優れた耐候性、耐老化性、耐化学的腐食性、そして良好な弾力性と絶縁性を備え、幅広い分野で広く使用されています。主な適用分野には次のものがあります。

自動車産業

シーリング要素：車のドア、窓、エンジン室、トランク、その他の部品に使用されるシーリングテープは、雨水、埃、騒音などの侵入を効果的に防ぎ、衝撃吸収と緩衝の役割も果たします。EPDMマスターバッチの耐候性と耐老化性により、シーリング部品は長期間使用しても優れた性能を維持できます。

ゴムホース：自動車の冷却システム、燃料システム、空調システムなどにゴムホースが必要となります。EPDMマスターバッチで製造されたゴムホースは、優れた耐食性と高温耐性を持ち、さまざまな媒体や高温環境からの腐食に耐えることができ、自動車のさまざまなシステムの正常な運転を保証します。

ダストカバー：自動車のサスペンションシステム、ステアリングシステム、およびその他の部品に使用されるダストカバーで、ダスト、砂、およびその他の不純物が部品の内部に入り込むのを防ぎ、摩耗を軽減し、部品の寿命を延長します。EPDMマスターバッチの弾力性と耐摩耗性により、部品の動きや変形に対応できます。

ワイヤーとケーブル

絶縁層：ワイヤーやケーブルの絶縁材として、EPDMマスターバッチは優れた絶縁性能と耐候性を備えており、ワイヤーやケーブルの電流漏れや外部環境による侵食を効果的に防ぎ、ワイヤーやケーブルの安全性と信頼性を向上させます。

シース：ワイヤーとケーブルのシースには通常、耐摩耗性、耐化学腐食性、耐紫外線性などの特性を持つEPDMマスターバッチが使用されます。これにより、ワイヤーとケーブル内部の導体と絶縁層を外部要因から保護し、ワイヤーとケーブルの寿命を延ばすことができます。

建設業界

防水膜: EPDMマスターバッチは、防水膜を生産する重要な原材料の一つです。生成された防水膜は、優れた耐候性、耐水性、および耐突刺性を備えており、建物の漏水を効果的に防ぐことができ、屋根、地下室、トンネルなどの防水工事に広く使用されています。

シーリング材: 建物のドア、窓、カーテンウォール、膨張節、その他の部品に使用されるシーリング材で、防水、防音、断熱に役立ちます。EPDMマスターバッチの弾力性と耐老化性により、シーリング材は長期間使用しても優れたシーリング効果を維持できます。

その他の地域

ゴム製品：例えば、靴底、スポーツ用品、ゴムホースなど。EPDMマスターバッチは、ゴム製品の性能を向上させ、耐候性、耐摩耗性、弾力性を高め、その寿命を延長します。

プラスチックの改質: プラスチックにEPDMマスターバッチを添加することで、靭性、衝撃強度、耐候性を向上させ、応用範囲を拡大できます。例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのプラスチックにEPDMマスターバッチを添加すると、低温下の靭性と耐老化性を向上させることができます。