JP2004035663A

JP2004035663A - 再生ゴム含有ゴム組成物

Info

Publication number: JP2004035663A
Application number: JP2002192475A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Motofusa; 元房　真一
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】従来の再生ゴムおよび粉ゴムに比べ、加工性を損ねることなく、高い破壊特性を維持し、使用済みタイヤ等のゴム製品のリサイクル化を向上し得る再生ゴム含有のゴム組成物を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明は、微粒径化処理を施し、１４５メッシュのふるいを通過したものを２５％以上含有するように調製された粉ゴムを、更にオイルパン法処理して得られた再生ゴムを含有してなる再生ゴム含有ゴム組成物、及びこれを適用したタイヤである。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生ゴム含有ゴム組成物に関するものであり、特に、加工性を損ねることなく、高い破壊特性を維持し、使用済みタイヤ等のゴム製品のリサイクル化を向上し得る再生ゴムを含有するゴム組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃タイヤは一般のプラスチック製品と比較しても回収率は高く、特にセメント工場を中心とした燃料として再利用されている。特に、近年環境問題の高まりとともに、タイヤゴム片あるいはゴム粉末をそのまま使用するいわゆるマテリアルリサイクル率の向上が求められている。
しかしながら、ゴム粉末を得るために通常用いられる手法のうちで代表的なロール粉砕法によれば、粉砕時の熱履歴が大きいことに加え、微粒径化が基本的に困難で、この手法により得られた粉ゴムをゴム成分（新ゴム）に単に添加してもゴム物性（特に破壊特性）の低下は避けられず、また、ゴム組成物の粘度上昇を避けることもできない。特に、粉ゴムの添加量を増加した場合には、加工性は著しく悪化するので、その添加量はごく少量に制限されざるを得ない。
【０００３】
一方、加工性悪化を回避する手法としては、オイルパン法による粉ゴムの加熱脱硫処理が知られているが、ロール粉砕後の粉ゴムに対して、そのまま処理を施すのが通常手法であるために、ゴム物性の低下はやはり避けられない。従って、従来、市販の粉ゴムや再生ゴムをゴム組成物に配合しても、加工性とゴム物性（破壊特性）を両立することが極めて困難であった。
他方、特開２０００−２３００５５号公報においては、微細エラストマー粒子を効率よく得るための手法について述べられているが、本手法において得られるのはあくまでも粉ゴムそのものについてであって、その後の粉ゴムの処理法や加工性については言及されていない。
また、特開２００１−８９６０１号公報や特開２００１−８９６０３号公報には、シート加工性と破断特性の両立のため、特定ゴム組成の加硫ゴムを二軸押出機又はロールにより粉砕して得た再生ゴムを配合することが記載されている。しかし、その性能は未だ不満足なものであった。しかも、これら方法では、十分な加工性を確保するためには、粉砕ゴムを加硫系マスターバッチ化することが必要とされている。
【０００４】
しかし、加硫系マスターバッチとした場合、一般には、追加の調整加硫剤とともにこれを混練する必要があり、混練工程ならびに練り温度上限の制約が大きい。すなわち、一般には、再生ゴムをゴム成分（新ゴム）に混合分散させるためには、加硫剤とともに混練する場合よりも一般に高い温度で混練することが望ましいが、加硫系マスターバッチを用いて、それを実施することは、混練り中にスコーチやゴム焼けの問題を生じるので好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下、従来の再生ゴムおよび粉ゴムに比べ、加工性や作業性を損ねることなく、高い破壊特性を維持し、使用済みタイヤ等のゴム製品のリサイクル化を向上し得る再生ゴム含有のゴム組成物を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題を解決するために鋭意検討した結果、廃ゴムを従来法で粉砕した粉ゴムに微粒径化処理を施した後、更にオイルパン法処理することで得られる再生ゴムを配合することにより、加工性を損ねることなく、高い破壊特性を有するゴム組成物が得られることを知見し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、微粒径化処理を施し、１４５メッシュのふるいを通過したものを２５％以上含有するように調製された粉ゴムを、更にオイルパン法処理して得られた再生ゴムを含有してなる再生ゴム含有ゴム組成物を提供するものである。
また、本発明は、前記ゴム組成物をタイヤ構成部材に用いたタイヤを提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、再生ゴム製造に用いられる粉ゴム中のゴム成分は、原料となる廃ゴムに含まれているものであり、その種類は特に限定されるものではなく、天然ゴム及び合成ゴムの中から選ばれる少なくとも１種を含むものであればよい。合成ゴムとしては、ジエン系ゴムが好ましく、例えば、シス−１，４−ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、低シス−１，４−ポリブタジエン、高シス−１，４−ポリブタジエン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、クロロプレンゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどを例示できる。
また、前記粉ゴムの原料となる廃ゴムには、ゴム工業で通常使用されている硫黄，過酸化物などの架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、シランカップリング剤などが配合されていてもよい。
【０００８】
本発明で用いる粉ゴムの原料としては、加硫ゴムからなる廃タイヤ・チューブ等を従来の方法で粉砕して得られる粉ゴムに限らず、タイヤ製造時に発生する未加硫スクラップ物、タイヤ加硫時に発生するスピュー片などを粉砕した粉ゴムも使用できる。
本発明において、廃ゴムの微粒径化処理法は、特に限定されることはなく、冷凍粉砕や石臼粉砕などを挙げることができるが、粉ゴム表面が平滑になりにくく、ゴムとの相互作用をもちやすいと考えられる石臼粉砕手法が望ましい。この石臼粉砕は、例えば、無気孔構造のセラミック製石臼（これは株式会社グローエンジニアリング製のグローミルに用いられている砥石などである）を用いることができる。このような無気孔構造の石臼は、接触運転を可能にする点で、粉ゴムの微粒径化には特に好ましい考えられる。
【０００９】
また、微粒径化処理した粉ゴムは、１４５メッシュのふるいを通過したものを２５％以上含有することが好ましく、５０％以上含有することがより好ましい。１４５メッシュのふるいを通過したものは破壊核となる可能性が非常に少なく、破壊強力の低下抑制に対して特に効果大である。さらに、微粒径化処理した粉ゴムは、６０メッシュのふるいを通過したものを８０％以上含有することが好ましく、１００％含有することがより好ましい。６０メッシュのふるいを通過しないものは、ゴム中での破壊核となりやすく、破壊特性維持に対して悪影響を及ぼす可能性が高いためである。
本発明において、前記粉ゴムより再生ゴムを得るには、脱硫法としてオイルパン法が用いられる。この方法では、再生剤を添加し、スチーム雰囲気下、高温高圧にて一定時間蒸すという一般的な手法を用いることができ、脱硫時間、脱硫温度、脱硫濃度など、製造条件を様々に変更することにより、目的とする再生ゴムを得ることができる。例えば、対象となる粉ゴムの微粒径化の程度によっては、通常の脱硫条件に比べて脱硫時間を短めに設定するなどの手法がとられる場合がある。これは、通常の脱硫条件では可塑化の行き過ぎによりオイル状成分が増加し、諸物性に影響を与える可能性があるからである。なお、前記再生剤としては、例えばトール油、石油系可塑剤、粘着付与剤、しゃく解剤などを用いることができる。
【００１０】
本発明のゴム組成物において、再生ゴムの添加量は、新ゴムとしてのゴム成分１００重量部に対して４０重量部以下であることが好ましい。４０重量部を超えると、微粒径化の程度によっては、所望の破壊特性維持効果が得られにくくなることがある。該再生ゴムの好ましい配合量は１〜３０重量部の範囲である。
ここで、新ゴムとしてのゴム成分は、特に制限されるものではなく、例えば、前記粉ゴム中のゴム成分と同様の天然ゴムや合成ゴムなど各種のゴムを用いることができる。
また、本発明のゴム組成物においては、例えばカーボンブラック、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウムなどの充填剤を含むことができる。
【００１１】
本発明のゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば加硫剤，加硫促進剤，プロセス油，老化防止剤，スコーチ防止剤，亜鉛華，ステアリン酸などを含有させることができる。
上記により得られる本発明のゴム組成物は、再生ゴムを含有するものであるにもかかわらず、破壊特性の低下を抑制しつつ、ムーニー粘度の上昇も抑制することができる。
【００１２】
また、本発明のタイヤは、前記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。このようにして得られた本発明のタイヤに充填する気体としては空気に限らず、窒素などの不活性なガスも使用できる。
【００１３】
実施例
次に、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
なお、未加硫ゴム組成物の加工性、及び加硫ゴム組成物の加工性についての評価は下記方法により行なった。
（１）加工性（ムーニー粘度）
ＪＩＳ　Ｋ６３００により、予熱時間１分、ローター作動時間４分、温度１３０℃の条件にてムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）を測定し、比較例１の値を１００として指数で表示した。この指数は小さいほど加工性は優れているが、極端にこの値が低すぎると逆に密着しやすいゴム組成物となる場合がある。従って、加工性を損ねないためには、９０〜１０５の範囲、特に、９０〜１００の範囲にあることが望まれる。この範囲であれば、耳切れなどの問題も起こらないレベルであり、一方、この指数が１１０を超えると、加工性は大幅に悪化し、ゴム肌の悪化や耳切れなどの問題が顕著になってくることがあるからである。
【００１４】
（２）破壊特性
ＪＩＳ　Ｋ６３０１により、破壊強度（Ｔｂ）を測定し、比較例１の値を１００として指数で表示した。この数値が大きいほど破壊特性は良好である。
（３）粉ゴムの粒径の測定
各粉ゴムについて、１４５メッシュ（≒１０５μｍ）および６０メッシュ（≒２５０μｍ）のふるいにかけ、それを用いて、１４５メッシュを通過したものの割合、及び６０メッシュを通過したものの割合を算出した。なお、再生ゴムについては、その原料となる粉ゴムの粒径測定より算出された割合をそのまま記載した。
【００１５】
＜再生ゴムの製造例＞
（１）微粒径化処理（石臼粉砕処理）
本処理は、以下に示したような石臼粉砕機を用いて実施した。
石臼粉砕機（石臼直径３０ｃｍ：グローミルＧＭ５−３０：株式会社グローエンジニアリング製）を用い、投入口より常温の水を投入し、上下石臼のうちで、下の石臼のみを高速（回転数１１００〜１５００回転／ｍｉｎ）させながら、水が撹拌されているところへ、その上から少量（４０ｇ〜１００ｇ程度）ずつ粉ゴム（２４メッシュ品：村岡ゴム工業株式会社製）を添加した。この時、上下石臼間隙を４／１００ｍｍ程度に設定した。石臼粉砕処理により排出口から水と共に出てきた粉ゴムは、所定のバケツを用いて受け入れた後、濾布を用いて水と粉ゴムを分離した。得られた粉ゴムはドラフト中で十分乾燥させた後、さらに減圧乾燥させて、最終的に石臼粉砕処理した粉ゴムを得た（これを処理品１とする）。また、上下石臼間隙を広げ、５／１００ｍｍ程度に設定し、上記と同様な手法にて、石臼粉砕処理した粉ゴムを得た（これを処理品２とする）。さらに、上下石臼間隙を広げ、７／１００ｍｍ程度に設定し、上記と同様な手法にて、石臼粉砕処理した粉ゴムを得た（これを処理品３とする）。なお、処理品１については、さらに８０メッシュ（≒１７７μｍ）のふるいにかけ、これを処理品４とした。
【００１６】
（２）オイルパン法処理
上記で得られた４種類の微粒径化処理した粉ゴム（処理品１〜４）を、それぞれ３００ｃｃオートクレーブに投入し、再生剤を加えて、スチーム雰囲気下、温度約２００℃、圧力約１７ｋｇｆ／ｃｍ^２にて、３時間脱硫反応を行った。反応後、ロールを用いてシート状とし、再生ゴム４種（再生ゴムＡ、再生ゴムＢ、再生ゴムＣ及び再生ゴムＤ）を得た。
【００１７】
実施例１〜１２及び比較例１〜６
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）１００重量部に対して、第１表に示す種類と量の配合剤を添加してゴム組成物を得た。なお、再生ゴム、粉ゴム及び硫黄の配合量は、第２表及び第３表において併記した。
この際の配合混練りは９０ｃｃプラストミルを用いて行ない、次のように二つの工程に分けて実施した。すなわち、第一工程にて、再生ゴムまたは粉ゴムを、合成ゴム、カーボンブラック、軟化剤および老化防止剤とともに最高温度１６０℃にて混練した。続いて、第二工程にて、第一工程で得られたゴムと亜鉛華、加硫促進剤Ａ、加硫促進剤Ｂ、加硫促進剤Ｃおよび硫黄を最高温度１０５℃にて混練した。なお、比較例１においては、再生ゴム及び粉ゴムのいずれも添加しなかったこと以外は、前記と同様な手法にて混練した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
（注）
合成ゴム：ＳＢＲ＃１５００〔ジェイエスアール（株）製〕
カーボンブラック：シースト７ＨＭ〔東海カーボン（株）製〕
軟化剤：アロマオイル
老化防止剤：ノクラック６Ｃ〔大内新興化学工業（株）製〕
加硫促進剤Ａ：ノクセラーＤＭ−Ｐ〔大内新興化学工業（株）製〕
加硫促進剤Ｂ：ノクセラーＮＳ−Ｐ〔大内新興化学工業（株）製〕
加硫促進剤Ｃ：ノクセラーＤ〔大内新興化学工業（株）製〕
硫黄：粉末硫黄
得られたゴム組成物について加工性（作業性）を測定するとともに、１６０℃で１３分間、加圧加硫したゴムサンプルについては破壊特性を測定した。評価結果を、比較例については第２表に、実施例については第３表に示す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
（注）
市販再生ゴム：２４メッシュ品の粉ゴムより得られた再生ゴム〔村岡ゴム工業（株）製〕
市販粉ゴム▲１▼：２４メッシュ品〔村岡ゴム工業（株）製〕
市販粉ゴム▲２▼：８０メッシュ品〔米国　ＲＯＵＳＥ　ＲＵＢＢＥＲ社製〕
【表３】

【００２２】
（注）
再生ゴムＡ：微粒径化処理した粉ゴム（処理品１）を、更にオイルパン法処理した再生ゴム
再生ゴムＢ：微粒径化処理した粉ゴム（処理品２）を、更にオイルパン法処理した再生ゴム
再生ゴムＣ：微粒径化処理した粉ゴム（処理品３）を、更にオイルパン法処理した再生ゴム
再生ゴムＤ：微粒径化処理した粉ゴム（処理品４）を、更にオイルパン法処理した再生ゴム
再生ゴムおよび粉ゴムを入れない比較例１に対し、市販再生ゴムは、加工性は損ねないが破壊特性は大きく低下することがわかる。また、市販粉ゴムを用いても、加工性と破壊特性の両立は難しいことがわかる。これに対し、微粒径化処理した粉ゴムを更にオイルパン法処理した再生ゴムを新ゴムに配合すると、加工性を損ねることなく、高い破壊特性を維持できることが確認できた。さらに、本発明に用いられる再生ゴムは、ポリマーや充填剤を混練する工程において、問題なく添加できるものである。また、上記の実施例においては、再生ゴムの混練り工程において、スコーチなどの問題は全く発生しなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、微粒径化処理した特定粒状の粉ゴムを、更にオイルパン法処理して得た再生ゴムを配合することにより、従来の再生ゴムおよび粉ゴムを用いた場合に比べて、加工性と破壊特性が高いレベルで両立する再生ゴム含有ゴム組成物を得ることができる。また、このようなゴム組成物はタイヤトレッド、サイドウォール、カーカスプライやベルトプライのコーティングゴムとして好適に用いることができる。
従って、本発明によれば、使用済みタイヤなどのゴム製品のリサイクル化の向上が可能な再生ゴム含有ゴム組成物を提供することができる。

Claims

微粒径化処理を施し、１４５メッシュのふるいを通過したものを２５％以上含有するように調製された粉ゴムを、更にオイルパン法処理して得られた再生ゴムを含有してなる再生ゴム含有ゴム組成物。
粉ゴムが、１４５メッシュのふるいを通過したものを５０％以上含有したものである請求項１記載の再生ゴム含有ゴム組成物。
さらに、粉ゴムが、６０メッシュのふるいを通過したものを８０％以上含有するものである請求項２記載の再生ゴム含有ゴム組成物。
粉ゴムが、６０メッシュのふるいを１００％通過したものである請求項３記載の再生ゴム含有ゴム組成物。
微粒径化処理が、石臼を備えた粉砕機を用いてなされたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の再生ゴム含有ゴム組成物。
請求項１ないし５のいずれかに記載の再生ゴムを、新ゴム１００重量部に対して４０重量部以下含有した再生ゴム含有ゴム組成物。
請求項１ないし６のいずれかに記載のゴム組成物をタイヤ構成部材に用いたタイヤ。