JP2001030237A - ゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加硫ゴムとエラストマー変性熱可塑性樹脂を
用いて破断強度及び衝撃強度が優れたゴム−熱可塑性樹
脂複合材を得ることが可能な製造方法を提供すること。 【解決手段】 加硫ゴムに再生温度以上の加熱温度でせ
ん断力を加えて再生ゴムを得る再生工程と、１０〜５０
重量％のエラストマー成分と５０〜９０重量％の熱可塑
性樹脂成分からなるエラストマー変性熱可塑性樹脂を前
記再生ゴムに加え、当該エラストマー変性熱可塑性樹脂
の溶融温度以上の混練温度でせん断力を加えて混練物を
得る混練工程とを含むことを特徴とするゴム−熱可塑性
樹脂複合材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム−熱可塑性樹脂
複合材の製造方法に関し、特に、タイヤ廃材と自動車用
バンパ廃材とを用いてゴム−熱可塑性樹脂複合材を得る
方法として好適なゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車にはゴム材料や樹脂材料等の種々
の有機材料が使用されているが、自動車の生産時及び廃
棄時にこれらの有機材料の廃材が生じる。環境保護や廃
棄物削減等の観点から、近年これらの廃材の再利用が検
討されている。

【０００３】例えば、タイヤ廃材である加硫ゴム製品を
再生する方法としては、特開昭５６−７６４３９号公報
に開示されている方法がある。この方法は、いわゆる簡
易再生法と呼ばれる技術であり、まず、廃タイヤを粉砕
して得られた加硫ゴム粉末を脱硫処理で無定形化し再生
ゴムを得た後、これに硫黄を加えて混練し、さらにゴム
状弾性を有する熱可塑性樹脂を加えて加硫温度以上で加
熱混練することにより射出成形用素材を得る方法であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法を用いることによって得られるゴムと熱可塑性樹脂
との混練物は、破断強度や衝撃強度等の物理特性が必ず
しも良好でないという問題があった。

【０００５】また、上記の方法においては再生ゴムの品
質が悪く、再生ゴムの粘着性を防止するためや得られる
混練物の物理特性を確保するために再架橋（再加硫）が
必須であった。また、再架橋を行っても、再生ゴムの品
質が悪いため十分な物理特性を確保できない場合が多い
という問題があった。

【０００６】更に、上記の方法では熱可塑性樹脂と再生
ゴムとの相溶性が改善されず、得られる混練物は熱可塑
性樹脂中にゴム粉末が分散したものとなり、アロイ化に
よる特性向上が達成できないという問題もあった。

【０００７】本発明は、このような技術的課題に鑑みて
なされたものであり、加硫ゴムと熱可塑性樹脂を用いて
破断強度及び衝撃強度が優れたゴム−熱可塑性樹脂複合
材を得ることが可能な製造方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、１０〜５０重量
％のエラストマー成分と５０〜９０重量％の熱可塑性樹
脂成分からなるエラストマー変性熱可塑性樹脂を、加硫
ゴムから得られる再生ゴムに加え、当該エラストマー変
性熱可塑性樹脂の溶融温度以上で混練する方法が、破断
強度及び衝撃強度が優れたゴム−熱可塑性樹脂複合材を
得ることが可能な製造方法であることを見出し、本発明
を完成させた。

【０００９】すなわち、本発明のゴム−熱可塑性樹脂複
合材の製造方法は、加硫ゴムに再生温度以上の加熱温度
でせん断力を加えて再生ゴムを得る再生工程と、１０〜
５０重量％のエラストマー成分と５０〜９０重量％の熱
可塑性樹脂成分からなるエラストマー変性熱可塑性樹脂
を前記再生ゴムに加え、当該エラストマー変性熱可塑性
樹脂の溶融温度以上の混練温度でせん断力を加えて混練
物を得る混練工程とを含むことを特徴とする方法であ
る。

【００１０】上記のようにエラストマー成分を１０〜５
０重量％含有するエラストマー変性熱可塑性樹脂を使用
することにより、再生ゴムをエラストマー変性熱可塑性
樹脂中に微分散することが可能となり、得られるゴム−
熱可塑性樹脂複合材の破断強度及び衝撃強度が向上す
る。

【００１１】本発明においては、再生ゴムと混練するエ
ラストマー変性熱可塑性樹脂として、２５℃における曲
げ弾性率が１００ＭＰａ以上のものを用いることが好ま
しく、混練温度におけるエラストマー変性熱可塑性樹脂
の溶融粘度をη１、混練温度における再生ゴムの溶融粘
度をη２、混練工程におけるエラストマー変性熱可塑性
樹脂の容積をφ１、混練工程における再生ゴムの容積を
φ２とした時に、下記式（１）で示すβ値が０〜１とな
るような条件で混練を行うことが好ましい。 β値＝（η１／η２）×（φ２／φ１） …（１） 上記のような熱可塑性樹脂及び製造条件を採用すること
により、熱可塑性樹脂成分からなる連続相（マトリック
ス）中に再生ゴム成分が微分散した、ゴム−熱可塑性樹
脂複合材を得ることが容易になる。

【００１２】また、本発明においては、再生ゴムとエラ
ストマー変性熱可塑性樹脂を混練する混練工程において
加硫剤を加えなくとも破断強度及び衝撃強度の優れたゴ
ム−熱可塑性樹脂複合材を得ることが可能である。本発
明では再生ゴムを使用しているため、例えばそのゲル成
分中のゴムポリマーの網目鎖濃度を再生前の１／５０〜
１／４とし、ゲル成分を２０重量％以上残存させ、ゾル
成分の重量平均分子量が３万以上（数平均分子量が１万
以上）になるように再生度を制御することにより、加硫
剤を加えて再生ゴムを再架橋しなくてもゾル成分による
粘着性の発生や再生ゴムの分散不良による特性低下を十
分に防ぐことができる。

【００１３】ここで、再生ゴムのゲル成分とはトルエン
（又は再生ゴムの良溶媒）に浸漬したときにゲル状に膨
潤する成分を意味し、ゾル成分とは膨潤せずにトルエン
（又は再生ゴムの良溶媒）に抽出される成分を意味す
る。また、ゲル成分の量（重量％）および網目鎖濃度は
次のような方法で求めることができる。

【００１４】すなわち、再生ゴム（重量をＡグラムとす
る）をその１００倍量（重量）のトルエンに室温で４８
時間浸漬し再生ゴムを膨潤させる。次に、膨潤した再生
ゴムを取り出し表面の余分なトルエンを拭き取って密閉
容器に入れて秤量する（重量をＢグラムとする）。更
に、膨潤した再生ゴムを密閉容器から取り出し室温で１
２時間減圧乾燥してトルエンを除去した後に秤量する
（重量をＣグラムとする）。ゲル成分の量（重量％）は
Ｃ／Ａ×１００で求められ、網目鎖濃度はＢ及びＣの値
を用いてFlory-Rhenerの式から算出される。

【００１５】また、本発明のゴム−熱可塑性樹脂複合材
の製造方法においては、硬化樹脂（硬化塗料等）を含有
するエラストマー変性熱可塑性樹脂を用いることが好ま
しく、この場合は、混練工程で得られる混練物に対して
加水分解剤を添加し前記エラストマー変性熱可塑性樹脂
の溶融温度以上でせん断力を加えて前記硬化樹脂を加水
分解する加水分解工程と、加水分解工程で生じた分解物
及び／又は余剰の前記加水分解剤を加熱により気化させ
て脱揮する脱揮工程とを更に含む製造方法によりゴム−
熱可塑性樹脂複合材を製造することが好ましい。

【００１６】上記のような熱可塑性樹脂及び工程を採用
することにより、再生ゴムとエラストマー変性熱可塑性
樹脂との混練時に、硬化樹脂を加水分解により低分子量
化または可塑化し更に混練時のせん断力によって微細化
することができる。これにより、硬化樹脂がゴム−熱可
塑性樹脂複合材中に微分散され、最終生成物であるゴム
−熱可塑性樹脂複合材の破断強度及び／又は衝撃強度
が、エラストマー変性熱可塑性樹脂中に存在する硬化樹
脂により低下することがなくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついてさらに詳細に説明する。

【００１８】本発明のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造
方法は、加硫ゴムに再生温度以上の加熱温度でせん断力
を加えて再生ゴムを得る再生工程と、１０〜５０重量％
のエラストマー成分と５０〜９０重量％の熱可塑性樹脂
成分からなるエラストマー変性熱可塑性樹脂を前記再生
ゴムに加え、当該エラストマー変性熱可塑性樹脂の溶融
温度以上の混練温度でせん断力を加えて混練物を得る混
練工程とを含むものである。

【００１９】本発明において使用する加硫ゴムは、ゴム
製品の製造原料となる生ゴムに、硫黄、硫黄化合物、過
酸化物等の加硫剤を反応させ、生ゴム分子間に架橋構造
を形成させたゴムである。このような加硫ゴムとして
は、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチ
ルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレンブタジエ
ンゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンターポリ
マー）、ニトリルゴム、アクリルゴム、アクリロニトリ
ル−ブタジエンゴム等が挙げられる。

【００２０】加硫ゴムは、１種類の生ゴムを加硫したも
のであってもよいが２種類以上の生ゴムの混合物を加硫
したものでもよい。また、１種類の生ゴムからなる加硫
物の粉砕物を２種類以上混合したものであってもよい。
混合されるゴムの種類には制限はないが、安定した特性
を有する複合材を得る観点から、ゴムの分子構造、極性
等が近いものが好ましい。

【００２１】複数のゴム成分を含有する加硫ゴムとして
は、例えば、天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムから
なる加硫ゴムや、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム
及びブタジエンゴムからなる加硫ゴム等が挙げられる。
また、本発明における加硫ゴムはカーボンブラック、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、フィラー、繊維等を含むもの
であってもよい。

【００２２】上記の加硫ゴムは、未使用品でも、ゴム材
として様々な用途で使用済みの廃材でもよい。廃材は、
例えば、タイヤ、ウェザーストリップ、ホース、ピスト
ンカップ、ベルト、フロアーカーペット等の使用済自動
車部品から得られるが、生産工程で生じる未使用の端材
や成形不良品等からも得ることができる。廃材として
は、例えば、熱可塑性樹脂を裏打ち材及び／又は表皮材
に用いたゴム製カーペット、熱可塑性樹脂繊維強化ホー
スのような、加硫ゴムと熱可塑性樹脂との複合材も使用
することができる。本発明においては、廃材としてタイ
ヤ廃材を用いることが好ましい。

【００２３】本発明において使用するエラストマー変性
熱可塑性樹脂の熱可塑性樹脂成分としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；エチレンプロ
ピレンコポリマー等のオレフィンコポリマー；エチレン
酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマ
ー、エチレンアクリル酸エチルコポリマー等のエチレン
系コポリマー；ポリアクリル酸エステル等のアクリル系
ポリマー；スチレン−イソプレン−スチレンブロック共
重合体等のスチレン系ブロック共重合体；ポリ塩化ビニ
ル、塩素化ポリエチレン等の塩素系ポリマー；ポリエス
テル系ポリマー；ポリウレタン系ポリマー；ポリアミド
系ポリマー；ポリスチレン；ＡＳ樹脂；エチレン−不飽
和カルボン酸共重合体の金属イオン中和物；及びこれら
の混合物等が挙げられる。なかでも、熱可塑性樹脂成分
としてポリプロピレンを使用することが好ましい。

【００２４】エラストマー変性熱可塑性樹脂が含有する
エラストマー成分としては、エチレンプロピレンゴム
（ＥＰＲ）、エチレンブチレンゴム（ＥＢＲ）、ＥＰＤ
Ｍ等のオレフィン系エラストマー；スチレン−エチレン
ブチレン−スチレン共重合物（ＳＥＢＳ）等のスチレン
系エラストマー；ポリブタジエン、ポリイソプレン等の
ジエン系エラストマー；及びこれらの混合物等が挙げら
れる。

【００２５】本発明において、エラストマー成分を１０
〜５０重量％含有するエラストマー変性熱可塑性樹脂を
使用することによって、エラストマー成分を含有しない
熱可塑性樹脂を使用したときに比べて、熱可塑性樹脂成
分中に再生ゴム成分をより微細に分散することができる
ようになる。これは、エラストマー成分が再生ゴム成分
となじみがよいために、エラストマー成分が再生ゴムの
分散時に相溶化剤的な働きをしているためであると考え
られる。

【００２６】エラストマー変性熱可塑性樹脂中に再生ゴ
ム成分がより微細（平均粒径１００μｍ以下）に分散す
ることにより、得られるゴム−熱可塑性樹脂複合材の破
断強度や衝撃強度等の物理特性が向上する。

【００２７】本発明において使用するエラストマー変性
熱可塑性樹脂はエラストマー成分を１０〜５０重量％含
有するが、エラストマー成分の含有量は１５〜４０重量
％であることが好ましく、２０〜３５重量％であること
がより好ましい。エラストマー成分の含有量が１０重量
％未満の場合は、再生ゴム成分を微細に分散させる効果
が十分でない傾向があり、５０重量％を超える場合は、
最終的に得られるゴム−熱可塑性樹脂複合材の破断強度
が低くなる傾向がある。

【００２８】上記のエラストマー変性熱可塑性樹脂は、
エラストマー成分と熱可塑性樹脂成分とのブレンド物で
あってもよく、両成分の共重合物であってもよい。ブレ
ンド物である場合、熱可塑性樹脂成分とエラストマー成
分とが一部化学結合したものであってもよい。また、エ
ラストマー変性熱可塑性樹脂は複数のエラストマー変性
熱可塑性樹脂をブレンドして得られたものでもよく、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、フィラー、相溶化剤、繊維等
を更に含んでいてもよい。

【００２９】本発明において使用するエラストマー変性
熱可塑性樹脂は、２５℃において曲げ弾性率が１００Ｍ
Ｐａ以上のものであることが好ましい。このようなエラ
ストマー変性熱可塑性樹脂は、室温でゴム弾性を示す熱
可塑性樹脂（通常、曲げ弾性率は１〜１０ＭＰａ程度で
ある）に比較して、変形（歪み）に対する応力が強く、
各種成形部品として多くの用途で用いられている。

【００３０】また、本発明において使用するエラストマ
ー変性熱可塑性樹脂は、硬化樹脂を更に含有するもので
あってもよい。ここで硬化樹脂とは、架橋構造を有する
樹脂を意味し、このような樹脂としては、例えば、熱硬
化性樹脂を加熱により硬化させた樹脂、光硬化性樹脂を
光照射により硬化させた樹脂等が挙げられる。硬化樹脂
は、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、
ポリエステル樹脂等のように脱水縮合に由来する結合基
を分子中に有する樹脂であることが好ましい。このよう
な硬化樹脂は、例えばフィラーや補強材としてエラスト
マー変性熱可塑性樹脂中で粒子状または繊維状に分散さ
れているものでもよく、例えば塗膜としてエラストマー
変性熱可塑性樹脂に積層されていてもよい。また、硬化
樹脂の含有量は０．１〜１０重量％であることが好まし
い。

【００３１】上記のエラストマー変性熱可塑性樹脂は、
未使用品でも、成形材料などの様々な用途で使用済みの
廃材でもよい。廃材は、例えば、インストルメントパネ
ル、ドアトリム、バンパー、スポイラー、フロントグリ
ル等の使用済自動車部品から得られるが、生産工程で生
じる未使用の端材や成形不良品等からも得ることができ
る。本発明においては、廃材としてバンパー廃材を用い
ることが好ましい。バンパー廃材は硬化樹脂塗膜を有す
るものであってもよい。

【００３２】本発明のゴム−熱可塑性樹脂複合体の製造
方法においては、先ず上記の加硫ゴムを再生温度以上の
加熱温度でせん断力を加えて再生ゴムを得る（再生工
程）。

【００３３】再生温度とは、加硫ゴムのゴム分子間の架
橋等の切断が起こる温度を意味し、再生ゴムとは架橋等
が切断され無定形化したゴムを意味する。再生ゴムを得
るための加熱温度は特に制限はないが、１００〜４００
℃であることが好ましく、より好ましくは１５０〜３５
０℃であり、更に好ましくは１８０〜３００℃である。
加熱温度が１００℃未満である場合は、加硫ゴムの流動
性が低いためゴム分子間の架橋の切断が十分に起こらな
い傾向があり、４００℃を超える場合は加硫ゴムの劣化
が起こる傾向がある。

【００３４】加硫ゴムに加えるせん断力は、せん断を加
えるに当たり使用した装置におけるせん断速度とその時
のゴムの粘度との積より算出することができる。加硫ゴ
ムから再生ゴムを得る再生工程においてゴムに加えられ
るせん断力は、特に制限はないが、０．１〜１００ＭＰ
ａであることが好ましい。より好ましくは、せん断力は
０．５〜５０ＭＰａであり、更に好ましくは１〜１５Ｍ
Ｐａである。

【００３５】せん断力が０．１ＭＰａ未満である場合
は、ゴム分子間の架橋の切断が十分に起こらない傾向が
あり、１００ＭＰａを超える場合はゴム分子間の架橋の
切断のみならずゴム分子の主鎖の切断が過度に進行し、
再生ゴムの物性が低下する傾向がある。また、加硫ゴム
から再生ゴムを得る再生工程が密閉系でなされる場合
は、ゴムに対して１〜１５ＭＰａの加圧力が加わること
が好ましい。

【００３６】再生工程において得られる再生ゴムは、ト
ルエン（又は再生ゴムの良溶媒）不溶のゲル成分が２０
重量％以上、更に望ましくは３０重量％以上、更に望ま
しくは４０重量％以上残存した状態にあることが好まし
い。トルエン不溶のゲル成分が２０重量％未満である場
合には、架橋結合切断だけでなくゴム分子の主鎖の切断
も過度に進行している恐れがあり、粘着性を帯びやすく
得られるゴム−熱可塑性樹脂複合材の物性や加工性が低
下する恐れがある。

【００３７】また、ゲル成分の上限は９０重量％未満が
好ましい。９０重量％以上では架橋ゴムの再生が不十分
になる傾向があり、このために、エラストマー変性熱可
塑性樹脂への分散性が低下し、得られるゴム−熱可塑性
樹脂複合材の表面品質や機械的特性等が低くなる恐れが
ある。

【００３８】なお、上記ゲル成分は再生される架橋ゴム
の種類によって異なるが、例えばゴムの三次元架橋によ
り形成されたポリマーゲル、ゴムとカーボンブラックか
らなるカーボンゲル、カーボンブラック等の無機物等か
らなる。

【００３９】また、再生工程で得られる再生ゴムにおけ
るゲル成分中のゴムの網目鎖濃度は、再生前の架橋ゴム
の１／５０〜１／４であることが好ましい。このような
再生ゴムはゴム分子がある程度の架橋構造を保持した状
態にある。ゲル成分中のゴムの網目鎖濃度が再生前の架
橋ゴムの網目鎖濃度の１／４を超える場合には、架橋ゴ
ムの再生が不十分となりエラストマー変性熱可塑性樹脂
への分散性や相溶性が低くなる恐れがある。

【００４０】一方、ゲル成分中のゴムの網目鎖濃度が再
生前の架橋ゴムの網目鎖濃度の１／５０未満の場合に
は、架橋点の切断だけではなくゴム分子主鎖の切断も過
度に進行している恐れがあり、粘着性を帯びやすくなり
物性や加工性が低下する恐れがある。ゲル成分中のゴム
の網目鎖濃度は、再生前の架橋ゴムの１／２０〜１／４
であることが更に好ましい。

【００４１】また、再生工程で得られる再生ゴムのゾル
成分の重量平均分子量が３万以上（数平均分子量が１万
以上）であることが好ましい。

【００４２】更に、再生工程で得られる再生ゴムの１０
０℃におけるムーニー粘度（ＭＬ1+4、100℃）は、１０
〜１２０であることが好ましい。ムーニー粘度が１２０
を超す場合は、架橋ゴムの再生が不十分である傾向にあ
り、エラストマー変性熱可塑性樹脂への分散性や相溶性
が低くなる恐れがある。ムーニー粘度が１０未満の場合
は、ゴム分子の主鎖切断が過度に進行している傾向があ
り、粘着性を帯びやすくなり物性が低下する恐れがあ
る。ムーニー粘度は、２０〜８０であることがより好ま
しい。

【００４３】再生工程に続いて、１０〜５０重量％のエ
ラストマー成分と５０〜９０重量％の熱可塑性樹脂成分
からなるエラストマー変性熱可塑性樹脂を、再生工程で
得られた再生ゴムに対して加え、このエラストマー変性
熱可塑性樹脂の溶融温度以上の混練温度でせん断力を加
えて混練物を得る（混練工程）。

【００４４】再生ゴムに添加する時のエラストマー変性
熱可塑性樹脂は、パウダー状、ペレット状、フレーク
状、塊状等の固形状でもよいが、あらかじめ溶融温度以
上に加熱して液状にしたものでもよい。ここで、溶融温
度とは固形の樹脂が流動性を示すようになる温度のこと
を意味する。

【００４５】再生ゴムにエラストマー変性熱可塑性樹脂
を加えた後にこれらを混練する混練温度は、特に制限は
ないが、１００〜４００℃であることが好ましい。より
好ましくは、混練温度は１５０〜３５０℃である。ま
た、混練温度は、再生ゴムの低分子量化が過剰に進まな
いようにするため、加硫ゴムから再生ゴムを得る加熱温
度と同等かそれよりも低いことが好ましい。

【００４６】混練時に加えるせん断力は、上述した加硫
ゴムに対するせん断力と同様に計算することができる。
このせん断力は、特に制限はないが、０．１〜１００Ｍ
Ｐａであることが好ましい。より好ましくは、せん断力
は１〜１５ＭＰａである。せん断力が０．１ＭＰａ未満
である場合は、混練が十分に起こらない傾向があり、１
００ＭＰａを超える場合は再生ゴム及び／又はエラスト
マー変性熱可塑性樹脂の主鎖の切断が進行し、得られる
ゴム−熱可塑性樹脂複合材の物性が低下する傾向があ
る。また、混練工程を密閉系で行う場合は、再生ゴム及
びエラストマー変性熱可塑性樹脂に対して１〜１５ＭＰ
ａの加圧力が加わることが好ましい。

【００４７】上記の混練工程における、再生ゴムに対す
るエラストマー変性熱可塑性樹脂の投入量は、再生ゴム
／エラストマー変性熱可塑性樹脂の重量比として５／９
５〜９５／５であることが好ましく、より好ましくは２
０／８０〜９０／１０である。

【００４８】本発明においては、混練温度におけるエラ
ストマー変性熱可塑性樹脂の溶融粘度をη１、混練温度
における再生ゴムの溶融粘度をη２、混練工程における
エラストマー変性熱可塑性樹脂の容積をφ１、混練工程
における再生ゴムの容積をφ２としたときに、下記式
（１）で示すβ値が０〜１となることが好ましい。 β値＝（η１／η２）×（φ２／φ１） …（１） β値が０〜１の範囲の値である場合は、用いるエラスト
マー変性熱可塑性樹脂が含有するエラストマー成分が多
い（例えば５０％）場合や、混練工程における再生ゴム
の分量が多い（例えば、再生ゴム／エラストマー変性熱
可塑性樹脂比が９５／５）場合であっても、生成するゴ
ム−熱可塑性樹脂複合材の連続相（マトリックス）を熱
可塑性樹脂成分とし、分散相を再生ゴム成分及びエラス
トマー変性熱可塑性樹脂のエラストマー成分とすること
が容易になる。このために、射出成形等の流動成形が容
易になり、また破断強度及び衝撃強度のより高いゴム−
熱可塑性樹脂複合材を得ることが容易になる。

【００４９】本発明において、硬化樹脂を含有するエラ
ストマー変性熱可塑性樹脂（例えば塗装バンパー廃材）
を用いる場合は、上述した混練工程で得られる混練物に
加水分解剤を添加しエラストマー変性熱可塑性樹脂の溶
融温度以上でせん断力を加えて硬化樹脂を加水分解する
加水分解工程と、加水分解工程で生じた分解物及び／又
は余剰の加水分解剤を加熱により気化させて脱揮する脱
揮工程とを更に含むことが好ましい。

【００５０】上記加水分解剤としては、水；メタノー
ル、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のアルコールと
水の混合物；これらに塩酸、硫酸、酢酸、シュウ酸、酒
石酸等の酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩
基、又はナトリウムメトキシド等の有機塩を加えたもの
が挙げられる。これらの加水分解剤は、常温または高温
の液状物として混練物に加えてもよいし、高温で蒸気と
したものを加えてもよい。本発明においては加水分解剤
として水を使用することが好ましい。

【００５１】混練物中の硬化樹脂は、加水分解剤と反応
し加水分解反応を起こして低分子量化又は可塑化し、更
には混練によるせん断力で微細化される。これにより、
硬化樹脂がゴム−熱可塑性樹脂複合材中に微分散され、
硬化樹脂は異物として挙動することがなくなり、ゴム−
熱可塑性樹脂複合材の各種特性（例えば、破断強度や衝
撃強度）が硬化樹脂により低下することがなくなる。

【００５２】加水分解工程において生じた硬化樹脂の低
分子量の分解物及び／又は余剰の加水分解剤は脱揮工程
において加熱により気化させて除去する。この時の加熱
温度は硬化樹脂の分解物又は加水分解剤の沸点より高い
温度であることが好ましい。また、脱揮時に減圧にする
ことにより硬化樹脂の低分子量の分解物及び／又は余剰
の加水分解剤の除去を効率化することもできる。

【００５３】本発明においては、混練工程若しくはこれ
に続く工程で加硫剤を添加し再生ゴムを再加硫すること
も可能である。再加硫に使用可能な加硫剤としては、硫
黄、硫黄化合物、過酸化物等が挙げられ、必要に応じて
加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を更に含有す
るものを用いてもよい。また、加硫剤は再生工程の後に
単独若しくはエラストマー変性熱可塑性樹脂と共に添加
することができる。混練工程後に、加水分解工程及び脱
揮工程を行う場合は、加硫剤は加水分解工程にて加水分
解剤と共に添加することができ、また、脱揮工程終了後
添加することもできる。しかしながら、本発明において
は混練工程において加硫剤を加えることなく混練物を得
ることが好ましい。

【００５４】本発明のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造
方法における、再生工程及び混練工程は、同一若しくは
異なるブレンダー、ニーダー、ロールミル等のバッチ式
混合機を用いて行うことができる。また、一軸押出し
機、二軸押出し機などの連続式混合機を用いて行うこと
もできる。再生工程で得られた再生ゴムへエラストマー
変性熱可塑性樹脂を投入する時には、ホッパー等を用い
てパウダー状、ペレット状、フレーク状又は塊状のエラ
ストマー変性熱可塑性樹脂を投入することができる。押
出し機を用いる場合においては、再生工程の下流部分
に、サイドフィーダとして一軸押出し機、二軸押出し機
等を接続して、エラストマー変性熱可塑性樹脂を加える
ようにしてもよい。

【００５５】再生工程及び混練工程に続いて、加水分解
工程及び脱揮工程を行う場合においても、これらの工程
を同一若しくは異なるバッチ式混合機を用いて行うこと
ができ、また、一軸押出し機、二軸押出し機などの連続
式混合機を用いて行うこともできる。

【００５６】したがって、本発明に係る上述の再生工
程、混練工程、加水分解工程及び脱揮工程の各工程は単
一の押出し機を用いて行うことができる。この場合は、
再生工程の下流部分にサイドフィーダを接続し、これに
よりエラストマー変性熱可塑性樹脂を添加することが可
能である。

【００５７】図１に本発明に好適な二軸押出し機の一例
の断面構成図を示す。図１に示す二軸押出し機１は、ス
クリュ２０が内蔵されたシリンダ１０と、シリンダ１０
に対し加硫ゴムを導入するゴム導入口１２と、加水分解
剤を導入する加水分解剤導入口１４と、加水分解工程で
生じた分解物及び／又は余剰の加水分解剤を脱揮する脱
揮口１６と、ゴム−熱可塑性樹脂複合材が導出される押
出口１８と、シリンダ１０に対して溶融したエラストマ
ー変性熱可塑性樹脂を導入するサイドフィーダ３０とを
備えている。サイドフィーダ３０はエラストマー変性熱
可塑性樹脂を導入する熱可塑性樹脂導入口３２を備え、
サイドフィーダスクリュ３４は熱可塑性樹脂導入口３２
から導入されたエラストマー変性熱可塑性樹脂をシリン
ダ１０内へ導く。

【００５８】押出し機の加熱は、図示を略した二軸押出
し機１の外部に設けた加熱器により行われ、また、せん
断力の付与は押出し機１におけるスクリュ２０が回転す
ることにより行われる。上記スクリュ２０の形状や回転
速度を適当に選ぶことによってせん断力の大きさ等を制
御することができる。

【００５９】図１に示す二軸押出し機１を使用して、加
硫ゴムと、エラストマー変性熱可塑性樹脂とから、ゴム
−熱可塑性樹脂複合材を製造する方法を以下に説明す
る。

【００６０】加硫ゴムは、シリンダ１０に設けられたゴ
ム導入口１２から導入され、スクリュ２０の回転により
せん断力が付加されつつ、適当な温度に加熱された予熱
ゾーン４０に移動する。スクリュ２０の回転により加硫
ゴムは更に再生ゾーン４１に送られ、再生温度以上に加
熱されたシリンダ１０の内部で加熱されると共にせん断
力が付加され加硫ゴムの架橋等が切断され再生ゴムとな
る。

【００６１】一方で、エラストマー変性熱可塑性樹脂
は、熱可塑性樹脂導入口３２からサイドフィーダ３０に
導入される。サイドフィーダ３０内はエラストマー変性
熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱されており、サイド
フィーダスクリュ３４の回転により溶融したエラストマ
ー変性熱可塑性樹脂がシリンダ１０内へ導入される。

【００６２】シリンダ１０内へ導入されたエラストマー
変性熱可塑性樹脂は、混練ゾーン４２において再生ゴム
と合流し、これらは、エラストマー変性熱可塑性樹脂の
溶融温度以上に加熱されたシリンダ１０の内部で加熱さ
れると共に、スクリュ２０の回転によりせん断力が加え
られ混練物となる。

【００６３】この混練物はスクリュ２０により加水分解
ゾーン４３へ送られる。加水分解剤が加水分解剤導入口
１４から導入され、加水分解を開始するに十分な温度に
加熱されたシリンダ２０の内部で、硬化樹脂の加水分解
が起こると共に、スクリュ２０の回転によりせん断力が
加えられ微細化される。

【００６４】次に、硬化樹脂が加水分解及び微細化され
た混練物はスクリュ２０により脱揮ゾーン４４へ送られ
る。脱揮ゾーン４４においては、シリンダ１０が硬化樹
脂の分解物又は加水分解剤の沸点より高い温度に加熱さ
れ、硬化樹脂の分解物及び／又は余剰の加水分解剤が脱
揮口１６から除去され、ゴム−熱可塑性樹脂複合材が得
られる。得られたゴム−熱可塑性樹脂複合材は押出口１
８から導出される。

【００６５】以上で説明した本発明のゴム−熱可塑性樹
脂複合材の製造方法において特徴的なことは、再生ゴム
と混練する熱可塑性樹脂として、１０〜５０重量％のエ
ラストマー成分を含有したエラストマー変性熱可塑性樹
脂を用いることである。

【００６６】このようなエラストマー変性熱可塑性樹脂
を使用することにより、混練時に加硫剤を添加しない場
合においても、更には混練時に加硫剤を添加して混練と
共に再生ゴムの再加硫を行う場合においても、エラスト
マー変性熱可塑性樹脂中における再生ゴムの分散性が向
上する。また、混練工程において再生度を制御した再生
ゴムを使用することにより、再生ゴムの分散性がより向
上する。

【００６７】したがって、得られるゴム−熱可塑性樹脂
複合材は、破断強度及び衝撃強度を始めとする各種物理
特性が優れ、様々な用途に使用可能となる。特に、加硫
ゴムとしてタイヤ廃材を用い、エラストマー変性熱可塑
性樹脂として塗装バンパー廃材を用いる場合において
は、自動車用部品の中で特に大型の廃材が物理特性の優
れたゴム−熱可塑性樹脂複合材へとリサイクルされるこ
ととなり、本発明のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造方
法は、環境保護及び廃棄物削減の観点からも有用性の高
い方法である。

【００６８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００６９】（実施例１）二軸押出し機（日本製鋼所
製、ＴＥＸ−３０αＩＩ、Ｌ／Ｄ＝４５．５、スクリュ
径３０ｍｍ）を図１に示す二軸押出し機１と同様の構成
とし、これを用いてゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造を
行った。

【００７０】先ず、二軸押出し機１のゴム導入口１２か
ら加硫ゴムとして大型タイヤのゴム粉（３０メッシュパ
ス品）を導入し、２２０℃にて１ＭＰａのせん断力と１
ＭＰａの加圧力を加えて再生ゴムとした。これにより、
網目鎖濃度が再生前の１／５で、ゲル成分の残存量が８
５重量％で、ゾル成分の重量平均分子量が５万の再生ゴ
ムが得られる。

【００７１】この再生ゴムに対して、サイドフィーダ３
０にて２２０℃で溶融したエラストマー変性熱可塑性樹
脂（日本ポリケム株式会社製、エチレン−αオレフィン
共重合エラストマー含有ポリプロピレンＴＳＯＰ ＴＣ
１、エラストマー含有量３０重量％、２５℃での曲げ弾
性率：１３００ＭＰａ）を加え、０．５ＭＰａのせん断
力と１．０ＭＰａの加圧力にて２２０℃で混練した。混
練物は押出口１８からストランド状に押出して水槽にて
冷却した後、ペレタイザーを用いることによりペレット
状のゴム−熱可塑性樹脂複合材を得た。

【００７２】なお、加硫ゴム／エラストマー変性熱可塑
性樹脂の重量比は８０／２０であり、スクリュ回転数は
２００ｒｐｍであり、加硫ゴム及びエラストマー変性熱
可塑性樹脂の合計の供給量は１０ｋｇ／時であった。ま
た、加水分解剤導入口１４及び脱揮口１６は閉鎖し未使
用とした。

【００７３】（実施例２）加硫ゴム／エラストマー変性
熱可塑性樹脂の重量比を７０／３０とした以外は実施例
１と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合材
を得た。

【００７４】（実施例３）加硫ゴム／エラストマー変性
熱可塑性樹脂の重量比を５０／５０とした以外は実施例
１と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合材
を得た。

【００７５】（実施例４）加硫ゴム／エラストマー変性
熱可塑性樹脂の重量比を３０／７０とした以外は実施例
１と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合材
を得た。

【００７６】（実施例５）加硫ゴムとして乗用車タイヤ
のゴム粉（平均粒径２ｍｍ）を用い、スクリュ回転数を
４００ｒｐｍ、再生ゴムを得る温度を２５０℃、再生ゴ
ムを得るときの圧力を５ＭＰａとした以外は実施例１と
同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合材を得
た。

【００７７】（比較例１）熱可塑性樹脂としてホモポリ
プロピレン（住友化学株式会社製、ノーブレンＨ５０
１）を使用した以外は実施例１と同様にしてペレット状
の混練物を得た。

【００７８】（比較例２）熱可塑性樹脂としてホモポリ
プロピレン（住友化学株式会社製、ノーブレンＨ５０
１）を使用した以外は実施例４と同様にしてペレット状
の混練物を得た。

【００７９】（比較例３）熱可塑性樹脂としてブロック
ポリプロピレン（住友化学株式会社製、ノーブレンＡＨ
５６１）を使用した以外は実施例１と同様にしてペレッ
ト状の混練物を得た。

【００８０】実施例１〜５及び比較例１〜３の組成及び
製造条件をまとめて表１に示した。また、各例において
前述の式に基づいてβ値を計算し、得られたβ値を表１
に示した。

【００８１】

【表１】

【００８２】実施例１〜５及び比較例１〜３において得
られたペレットを用いて射出成形により試験片（ＪＩＳ
１号形試験片）を作成し、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準じて
引張り試験を行い、更にＪＩＳ Ｋ７１１０に準じてア
イゾット衝撃試験（−３０℃）を行った。その結果を表
２に示す。なお、試験片の表面外観は良好であり、粘着
性は認められなかった。

【００８３】

【表２】

【００８４】試験の結果から、実施例１〜５において得
られたゴム−熱可塑性樹脂複合材は、比較例１〜３にお
いて得られた混練物に比べて破断強度（引張り強さ）及
び／又は衝撃強度（アイゾット衝撃値）が優れているこ
とが分かった。

【００８５】（実施例６）二軸押出し機（日本製鋼所
製、ＴＥＸ−３０αＩＩ、Ｌ／Ｄ＝４５．５、スクリュ
径３０ｍｍ）を図１に示す二軸押出し機１と同様の構成
とし、これを用いてゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造を
行った。

【００８６】先ず、二軸押出し機１のゴム導入口１２か
ら加硫ゴムとして大型タイヤのゴム粉（３０メッシュパ
ス品）を導入し、２２０℃にて１ＭＰａのせん断力と１
ＭＰａの加圧力を加えて再生ゴムとした。

【００８７】一方、サイドフィーダ３０の熱可塑性樹脂
導入口３２から塗膜付きの自動車用ポリプロピレンバン
パ廃材（エラストマー成分を３０重量％含有するポリプ
ロピレン、２５℃での曲げ弾性率：１３００ＭＰａ）を
導入し、０．５ＭＰａのせん断力と１．０ＭＰａの加圧
力にて２２０℃で混練した。

【００８８】加水分解剤導入口１４に液添ポンプを接続
し、加硫ゴムとバンパ廃材の総重量に対して５％の加水
分解剤（水）を導入した。この時、加水分解剤導入口１
４の前後のスクリュ位置にシールリングを装着して内圧
を保持した。

【００８９】次いで、余剰の加水分解剤（水）を減圧条
件で脱揮口１６から除去し、押出口１８からストランド
状に押出して水槽にて冷却した後、ペレタイザーを用い
ることによりによりペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複
合材を得た。

【００９０】なお、加硫ゴム／バンパ廃材の重量比は８
０／２０であり、スクリュ回転数は２００ｒｐｍであ
り、加硫ゴム及びバンパ廃材の合計の供給量は１０ｋｇ
／時であった。

【００９１】（実施例７）加水分解剤（水）を、加硫ゴ
ムとバンパ廃材の総重量に対して１％とした以外は実施
例６と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合
材を得た。

【００９２】（実施例８）加水分解剤を用いなかった以
外は実施例６と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性
樹脂複合材を得た。

【００９３】実施例６〜８の組成及び製造条件をまとめ
て表３に示した。

【００９４】

【表３】

【００９５】実施例１〜５と同様に、実施例６〜８にお
いて得られたペレットを用いて射出成形により試験片を
作成し、引張り試験及びアイゾット衝撃試験を行った。
その結果を表４に示す。

【００９６】

【表４】

【００９７】試験の結果から、実施例６〜８において得
られたゴム−熱可塑性樹脂複合材は、いずれも十分な破
断強度（引張り強さ）及び衝撃強度（アイゾット衝撃
値）を示すことが分かった。また、加水分解剤を使用し
た実施例６及び７の方が加水分解剤を使用しない実施例
８よりも破断強度（引張り強さ）が優れていることが分
かった。

【００９８】（実施例９）二軸押出し機（日本製鋼所
製、ＴＥＸ−３０αＩＩ、Ｌ／Ｄ＝４５．５、スクリュ
径３０ｍｍ）を図１に示す二軸押出し機１と同様の構成
とし、これを用いてゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造を
行った。

【００９９】先ず、二軸押出し機１のゴム導入口１２か
ら加硫ゴムとして大型タイヤのゴム粉（３０メッシュパ
ス品）を導入し、２２０℃にて１ＭＰａのせん断力と１
ＭＰａの加圧力を加えて再生ゴムとした。

【０１００】サイドフィーダ３０を２２０℃に加熱し、
熱可塑性樹脂導入口３２からエラストマー変性熱可塑性
樹脂（日本ポリケム株式会社製、エチレン−αオレフィ
ン共重合エラストマー含有ポリプロピレンＴＳＯＰ Ｔ
Ｃ１、エラストマー含有量３０重量％、２５℃での曲げ
弾性率：１３００ＭＰａ）、硫黄（再生ゴム１００重量
部に対して０．５重量部）、加硫促進剤（大内新興化学
社製、ノクセラーＤＭ−Ｐ、再生ゴム１００重量部に対
して２重量部）、加硫促進助剤（大内新興化学社製、バ
ルノックＰＭ−Ｐ、再生ゴム１００重量部に対して２重
量部）、酸化亜鉛（再生ゴム１００重量部に対して５重
量部）及びステアリン酸（再生ゴム１００重量部に対し
て０．５重量部）を加えた。

【０１０１】これを二軸押出し機１の混練ゾーン４１へ
導き、再生ゴムと共に０．５ＭＰａのせん断力と１．０
ＭＰａの加圧力にて２２０℃で混練し再生ゴムの動的加
硫を行った。混練物は押出口１８からストランド状に押
出して水槽にて冷却した後、ペレタイザーを用いること
によりペレット状のゴム−熱可塑性樹脂複合材を得た。

【０１０２】なお、加硫ゴム／エラストマー変性熱可塑
性樹脂の重量比は８０／２０であり、スクリュ回転数は
２００ｒｐｍであり、加硫ゴム及びエラストマー変性熱
可塑性樹脂の合計の供給量は１０ｋｇ／時であった。ま
た、加水分解剤導入口１４及び脱揮口１６は閉鎖し未使
用とした。

【０１０３】（実施例１０）サイドフィーダ３０へ更に
相溶化剤であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴ
ムを再生ゴム１００重量部に対して５重量部添加した以
外は実施例９と同様にしてペレット状のゴム−熱可塑性
樹脂複合材を得た。

【０１０４】実施例９及び１０の組成及び製造条件をま
とめて表５に示した。

【０１０５】

【表５】

【０１０６】実施例１〜５と同様に、実施例９及び１０
において得られたペレットを用いて射出成形により試験
片を作成し、引張り試験及びアイゾット衝撃試験を行っ
た。その結果を表６に示す。

【０１０７】

【表６】

【０１０８】試験の結果から、実施例９及び１０におい
て得られた動的加硫が行われたゴム−熱可塑性樹脂複合
材は破断強度（引張り強さ）及び衝撃強度（アイゾット
衝撃値）が優れていることが分かった。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のゴム−熱
可塑性樹脂複合材の製造方法により、破断強度及び衝撃
強度が優れたゴム−熱可塑性樹脂複合材を得ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に好適な二軸押出し機の一例の断面構成
図である。

【符号の説明】

１…二軸押出し機、１０…シリンダ、１２…ゴム導入
口、１４…加水分解剤導入口、１６…脱揮口、１８…押
出口、２０…スクリュ、３０…サイドフィーダ、３２…
熱可塑性樹脂導入口、３４…サイドフィーダスクリュ、
４０…予熱ゾーン、４１…再生ゾーン、４２…混練ゾー
ン、４３…加水分解ゾーン、４４…脱揮ゾーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福森 健三 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 毛利 誠 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐藤 紀夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 4F201 AA36 AA45 AA50 AR06 AR15 BA01 BC01 BC12 BC15 BC25 BC37 BK11 BK21 BK36 BK73 BN39 BP04 BP15 BP31 4F301 AA05 CA04 CA09 CA36 CA72 CA73

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加硫ゴムに再生温度以上の加熱温度でせ
   ん断力を加えて再生ゴムを得る再生工程と、 １０〜５０重量％のエラストマー成分と５０〜９０重量
   ％の熱可塑性樹脂成分からなるエラストマー変性熱可塑
   性樹脂を前記再生ゴムに加え、当該エラストマー変性熱
   可塑性樹脂の溶融温度以上の混練温度でせん断力を加え
   て混練物を得る混練工程と、を含むことを特徴とするゴ
   ム−熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記エラストマー変性熱可塑性樹脂が２
   ５℃において１００ＭＰａ以上の曲げ弾性率を有する樹
   脂であり、前記混練温度における前記エラストマー変性
   熱可塑性樹脂の溶融粘度をη１、前記混練温度における
   前記再生ゴムの溶融粘度をη２、前記混練工程における
   前記エラストマー変性熱可塑性樹脂の容積をφ１、前記
   混練工程における前記再生ゴムの容積をφ２としたとき
   に、下記式（１）で示すβ値が０〜１となることを特徴
   とする請求項１記載のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造
   方法。 β値＝（η１／η２）×（φ２／φ１） …（１）
3. 【請求項３】 前記混練工程において、加硫剤を加える
   ことなく混練物を得ることを特徴とする請求項１または
   ２記載のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記エラストマー変性熱可塑性樹脂が硬
   化樹脂を更に含有するエラストマー変性熱可塑性樹脂で
   あり、 前記混練物に加水分解剤を添加し前記エラストマー変性
   熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度でせん断力を加えて
   前記硬化樹脂を加水分解する加水分解工程と、 前記加水分解工程で生じた分解物及び／又は余剰の前記
   加水分解剤を加熱により気化させて脱揮する脱揮工程
   と、を更に含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか
   一項に記載のゴム−熱可塑性樹脂複合材の製造方法。