JP2003055499A

JP2003055499A - 加硫ゴムの再生方法

Info

Publication number: JP2003055499A
Application number: JP2001249264A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nagaya; 重夫長屋; Seiji Furumura; 清司古村; Susumu Hirai; 進平井; Hiroaki Morita; 広昭森田
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; SWCC Corp
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】加硫ゴムを、品質のよい未加硫のゴムに容易
にかつ経済的に再生する。【解決手段】加硫ゴムを、金属化合物の存在下、アル
カリ金属水酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸
化物を溶解させた温度が150℃〜500℃、好ましくは200
℃〜350℃の高温水蒸気と接触反応させて、未加硫のゴ
ムを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加硫ゴムを脱加硫
して再利用可能な未加硫のゴムとして再生する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】使用済みとなった加硫ゴム製品を回収し
て再利用する技術として、回収した加硫ゴム製品を油化
または微粉化して燃料として利用したり、あるいは粉砕
物を充填剤としてゴムその他の材料に添加するなどの方
法が開発されている。しかしながら、これらの技術は、
経済的価値が低下する、再利用の範囲が限定されるなど
の問題があり、広く普及するまでには至っていない。

【０００３】一方、最近、加硫ゴムを脱加硫して未加硫
のゴムとして再生する技術が開発されている。このよう
な再生技術が確立されるならば、そのまま新たな加硫ゴ
ム製品の主原料として使用することができ、加硫ゴム製
品の極めて有用なリサイクル技術となりうる。しかしな
がら、これまでに開発された再生技術には、品質や経済
性などに問題があり、未だ実用化するまでには至ってい
ない。

【０００４】例えば、パン法として知られる再生技術
は、回収した加硫ゴムを粉砕し、繊維などの加硫ゴム以
外の物質を除去し、得られた粉末状加硫ゴムに軟化剤、
粘着剤、再生剤を添加し、これらの混合物を耐圧容器に
入れ、水蒸気を吹き込んで加熱洗浄し、水可溶部分を抽
出除去した後、軟化剤、粘着剤、再生剤の作用の助けに
より再生ゴムを得るものであるが、このパン法では、添
加した軟化剤、粘着剤、再生剤が再生ゴム中に残るとい
う問題がある。

【０００５】また、押出し機や超音波装置などを用いて
物理的に処理する方法でも、加硫点を選択的に切断する
ことが困難で、再生ゴムの品質の低下は避けられない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、加硫
ゴムを脱加硫して未加硫のゴムとして再生する技術は、
加硫ゴム製品の有用なリサイクル技術として期待される
ものの、品質や経済性などの点で問題があり、未だ実用
化されるまでには至っていないのが実状である。

【０００７】本発明はこのような従来の事情に鑑みてな
されたもので、加硫ゴムを、品質のよい未加硫のゴムに
容易にかつ経済的に再生することができる方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の加硫ゴムの再生方法は、加硫ゴムを、金属
化合物の存在下、アルカリ金属水酸化物および／または
アルカリ土類金属水酸化物を溶解させた温度が150℃〜5
00℃、好ましくは200℃〜350℃の高温水蒸気と接触反応
させて、未加硫のゴムを生成することを特徴としてい
る。

【０００９】上記構成によれば、加硫ゴムを緩和な条件
で品質がよく再利用性の高い未加硫のゴムに再生するこ
とができる。処理条件が緩和であるため、設備や処理に
要する費用を低減することができる。なお、高温水蒸気
の温度が150℃より低いと加硫ゴムは脱加硫されない
か、もしくは脱加硫に非常に時間がかかり実用的でな
い。また、高温水蒸気の温度が500℃を越えると、加硫
ゴムの低分子化が進み、そのままゴム原料として使用す
ることが困難になるおそれがある。また、処理装置にか
かる負担やエネルギコストが大きくなり、設備や処理に
要する費用が増大する。

【００１０】本発明において、反応圧力は、請求項３に
記載したように、常圧乃至10MPaとすることが好まし
く、このように構成することにより、反応室の内圧保持
が容易となり、設備や処理に要する費用を低減すること
ができ、また、安全性も高めることができる。

【００１１】また、金属化合物は、請求項４に記載した
ように、遷移金属化合物であることが好ましく、高温水
蒸気中のアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ
土類金属水酸化物の濃度は、請求項５に記載したよう
に、0.01N〜1Nであることが好ましい。0.01N未満では、
脱加硫化を十分に促進させることができず、加硫ゴムは
脱加硫されないか、もしくは脱加硫に非常に時間がかか
るようになる。また、1Nを越えると、添加している金属
化合物と反応して目的とする脱加硫反応が生じ難くな
る。

【００１２】さらに、加硫ゴムとしては、請求項６に記
載したように、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロスル
ホン化ポリエチレン、クロロプレンゴム、スチレンゴ
ム、ウレタンゴムおよびシリコーンゴムよりなる群から
選ばれた少なくとも1種の加硫物からなるものが例示さ
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１４】すなわち、図１は、本発明に使用される加
硫ゴムの再生処理装置の一例を概略的に示す構成図であ
る。

【００１５】図１に示すように、この装置は、電気炉１
ａを備えた耐圧反応容器１と、純水にアルカリ金属水酸
化物および／またはアルカリ土類金属水酸化物を溶解し
て得られた濃度0.01N〜1Nのアルカリ性水溶液を収容し
た溶媒タンク２と、この溶媒タンク２からアルカリ性水
溶液を耐圧反応容器１に送り込むためのポンプ３と、耐
圧反応容器１から排出される気体成分を水冷する水冷管
４と、水冷により凝縮された液状成分を回収する回収容
器５と、これらの各機器を接続する配管６とを備えてい
る。なお、図中、７は、水冷管４と回収容器５の間に介
挿された減圧弁、８は、耐圧反応容器１内の温度を測定
するための温度測定用熱電対をそれぞれ示している。

【００１６】本発明は、このような装置を用いて例えば
次のように実施される。耐圧反応容器１内に、被分解物
である加硫ゴムを金属化合物とともに投入し密閉する。
加硫ゴムは予め体積が0.125cm³を越えないような大きさ
にまで粉砕しておくことが好ましく、このように粉砕し
た加硫ゴムを用いることにより、より容易に、また、よ
り確実に未加硫のゴムに分解再生することが可能とな
る。

【００１７】一方、金属化合物は、粒径が数十μｍ程度
の粉末状のものを使用することが好ましく、その種類と
しては、銅、銀、チタン、バナジウム、クロム、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステ
ンなどの遷移金属の酸化物や硫化物が好ましく使用され
る。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併
用してもよい。本発明においては、なかでも、酸化バナ
ジウム、酸化クロム、酸化鉄、硫化鉄、酸化コバルト、
硫化コバルト、酸化ニッケル、硫化ニッケル、酸化モリ
ブデン、硫化モリブデン、硫化タングステン、酸化コバ
ルトモリブデン、酸化ニッケル鉄、酸化コバルト鉄およ
びこれらの複合化合物をそれぞれ単独または混合して使
用することが好ましく、酸化コバルトモリブデンまたは
酸化コバルトと酸化モリブデンの複合化合物の使用がよ
り好ましい。この金属化合物は、加硫ゴム100重量部あ
たり0.01重量部〜10重量部の範囲で加えることが好まし
く、0.01重量部未満では加硫ゴムの分解反応、すなわち
脱加硫化を十分に促進することができず、加硫ゴムは脱
加硫されないか、もしくは脱加硫に非常に時間がかかる
ようになる。また、10重量部を超えても効果はさほど変
わらない。より好ましい使用量は、加硫ゴム100重量部
あたり0.01重量部〜5重量部の範囲であり、0.01重量部
〜3重量部の範囲であるとさらに好ましい。本発明にお
いては、金属化合物を酸化アルミニウムなどのセラミッ
クスに担持させて使用するようにしてもよい。なお、こ
の場合には、このような複合物として粒径が数十μｍ程
度の粉末状としたものを使用することが望ましい。

【００１８】次いで、溶媒タンク２からアルカリ金属水
酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶
液を連続的に圧入するとともに、耐圧反応容器１を、内
部に温度150℃〜500℃、好ましくは200℃〜350℃のアル
カリ金属水酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸
化物を含む高温水蒸気雰囲気が形成されるように加熱
し、耐圧反応容器１内の加硫ゴムを分解させる。

【００１９】この結果、耐圧反応容器１には、加硫ゴム
が脱加硫されて生成された未加硫ゴムと金属化合物が残
るので、反応終了後、耐圧反応容器１からこれらの混合
物を取り出し、金属化合物を分離除去することにより未
加硫のゴムを得ることができる。なお、耐圧反応容器１
に導入され高温水蒸気とされたアルカリ金属水酸化物お
よび／またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液は、耐
圧反応容器１から排出された後、水冷管４で冷却され、
常温常圧に戻され、回収容器５に回収される。

【００２０】このような方法においては、品質の高い未
加硫ゴムを得ることができ、しかも、反応溶媒として処
理の容易な水が使用され、かつ、反応条件も緩和である
ため、設備や処理に要する費用も少なくてすみ経済性に
も優れている。

【００２１】なお、本発明においては、耐圧反応容器１
に加硫ゴムを投入した後、溶媒タンク２からアルカリ金
属水酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸化物の
水溶液を連続的に圧入する前に、耐圧反応容器1内を同
水溶液で一旦満たして内部の酸素を除去しておくことが
望ましい。これによって、分解反応時のゴムの酸化を防
止することができ、品質のよい未加硫ゴムを得ることが
できる。また、同様の観点から、耐圧反応容器１に導入
するアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ土類
金属水酸化物の水溶液には、真空脱気処理などを施すな
どして、溶存する酸素を除去したものを用いることが望
ましい。

【００２２】また、加硫ゴムを上記高温水蒸気と接触さ
せて分解させる際の耐圧反応容器1内の内圧は、あまり
高いと、装置にかかる負担が大きくなるだけでなく処理
コストも上昇し、また、得られる未加硫ゴムの低分子量
化が進むおそれあることから、常圧乃至10MPaの範囲で
調整することが好ましい。また、耐圧反応容器1内の内
圧は、金属化合物の効果にも影響し、あまり高いとその
添加による効果が十分に得られないおそれがある。この
ような観点からも、内圧は前記範囲で調整することが好
ましい。

【００２３】さらに、反応時間は、通常、1分〜120分程
度であり、あまり短いと脱加硫が十分に進まないおそれ
があり、逆にあまり長いと反応が進む過ぎ、得られる未
加硫ゴムが低分子量化されるおそれがある。

【００２４】本発明で再生することができる加硫ゴム
は、硫黄加硫や過酸化物加硫など、いかなる加硫方法に
よるものであってもよいが、特に硫黄により加硫された
ものに適用した場合により大きな効果を得ることができ
る。なお、ゴム種は、天然ゴムをはじめ、イソプレンゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴ
ム、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロプレンゴ
ム、スチレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなど
が例示されるが、特にこれらに限定されるものではな
い。また、これらのゴムには、充填剤や老化防止剤など
の各種添加剤が配合されていてもよい。

【００２５】本発明により得られた未加硫ゴムは、その
まま新たな加硫ゴム製品の主原料として使用することが
できる。

【００２６】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
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。なお、ゲル分率は、JIS C 3005「ゴム・プラス
チック絶縁電線試験方法」に準拠して測定した値であ
る。

【００２７】実施例１重量平均分子量（Ｍｗ）95000、多分散度（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）10.5の天然ゴム60重量％、カーボンブラック（サー
マルブラック）20重量％、硫黄、安定剤その他の添加剤
20重量％からなるゴム組成物をロールにより50℃で混練
りした後、150℃、20MPa、30分の条件でシート状に加硫
成型して、約1mm厚のゴムシート（ゲル分率50％）を作
製した。

【００２８】このシートを１cm×１cm×１mmのチップ状
に切断したものを約2g量り取り、酸化アルミニウムに担
持させた酸化コバルトモリブデン（平均粒径約10μ
ｍ）約50mg（酸化コバルトモリブデン量約15mg）とと
もに図1に示す装置の耐圧反応容器（内容積10cc）１内
に投入した後、この耐圧反応容器１内に溶媒タンク２か
ら0.8NＮａＯＨ水溶液を供給し、内部を一旦ＮａＯＨ水
溶液で満たして、耐圧反応容器１内の酸素を除去した。
その後、溶媒タンク２から0.8NＮａＯＨ水溶液を0.01ml
/minの流量で連続的に圧入し、300℃、7MPaで30分間処
理した。なお、ＮａＯＨ水溶液には、真空脱気処理を行
って溶存酸素を除去したものを用いた。

【００２９】この後、1時間かけて冷却して常温常圧に
戻し、固形分を回収した。さらに、この固形分から酸化
アルミニウムに担持させた酸化コバルトモリブデンを除
去して、約2gの分解生成物を得た（収率約100％）。

【００３０】得られた分解生成物について、ゲル分率を
測定するとともに、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフ
ィ）分析を行い、分子量（Ｍｗ）および多分散度（Ｍｗ
／Ｍｎ）を求めた。結果を、分解条件などとともに表1
に示す。

【００３１】実施例２〜４、比較例１、２分解条件を表１に示すように変えた以外は、実施例1と
同様にして、実施例1と同様に作製したゴムシートを処
理し、その分解生成物を回収した。

【００３２】次いで、回収した分解生成物ついて、実施
例1と同様にしてゲル分率、分子量（Ｍｗ）および多分
散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。結果を表1に併せ示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加硫ゴムを、品質がよく再利用性の高い未加硫のゴムに
容易にかつ経済的に再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される装置の一例を概略的に示す
図。

【符号の説明】

１………耐圧反応容器２………溶媒タンク３………ポンプ４………水冷管５………回収容器６………配管７………減圧弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古村清司愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者平井進神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者森田広昭神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内Ｆターム(参考） 4F301 AA03 AB02 CA09 CA23 CA51 CA72 CA73

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加硫ゴムを、金属化合物の存在下、アル
カリ金属水酸化物および／またはアルカリ土類金属水酸
化物を溶解させた温度が150℃〜500℃の高温水蒸気と接
触反応させて、未加硫のゴムを生成することを特徴とす
る加硫ゴムの再生方法。
【請求項２】高温水蒸気の温度が、200℃〜350℃であ
ることを特徴とする請求項１記載の加硫ゴムの再生方
法。
【請求項３】反応圧力を、常圧乃至10MPaとすること
を特徴とする請求項１または２記載の加硫ゴムの再生方
法。
【請求項４】前記金属化合物は、遷移金属化合物であ
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載
の加硫ゴムの再生方法。
【請求項５】高温水蒸気中のアルカリ金属水酸化物お
よび／またはアルカリ土類金属水酸化物の濃度が、0.01
N〜1Nであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
か1項記載の加硫ゴムの再生方法。
【請求項６】加硫ゴムは、天然ゴム、イソプレンゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴ
ム、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロプレンゴ
ム、スチレンゴム、ウレタンゴムおよびシリコーンゴム
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の加硫物からな
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項記載
の加硫ゴムの再生方法。