JP2007126518A - 再生ゴム含有ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加工性や作業性を損ねることなく、従来に比して優れたゴム物性、特に高い破壊特性を確保し得ると共に、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することのできる再生ゴム含有ゴム組成物及び空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】微粒径化処理を施し、２００メッシュのふるいを通過したもののみを実質的に含む粉末ゴムを、更にオイルパン法により処理して得られた再生ゴムを含有してなるゴム組成物である。
【選択図】図３

Description

本発明は、再生ゴム含有ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と称することがある）に関する。

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が高く、特にセメント工場を中心として、燃料として再利用されている。しかし、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。特に、ゴム粉末を得るための代表的な手法として、ロール粉砕が挙げられるが、従来法では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あり、この手法により得られたゴム粉末を新ゴムに単に添加するのみでは、ゴム特性（特に破壊特性）の低下は避けられないという問題があった。
一方で、加工性の悪化を防止するための手法として、オイルパン法によるゴム粉末の加熱脱硫処理が知られているが（例えば、特許文献１参照）、この方法では、ロール粉砕後のゴム粉末に対して、そのまま処理を施すのが通常手法であるために、物性の低下はやはり避けられなかった。
他方、特許文献２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、未だ、微粉砕処理としては充分とはいえなかった。
また、特許文献３や特許文献４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。
上述のように、近年の使用済みゴム製品のマテリアルリサイクル率向上の要請の下、使用済みゴム製品からの廃ゴムから得られる再生ゴムを使用したゴム組成物において、十分なゴム特性、特に、破壊特性を確保することにより、従来に比して有用なゴム組成物を得るための技術が求められていた。

特開２００４−３５６６３号公報 特開２０００−２３００５５号公報 特開２００１−８９６０１号公報 特開２００１−８９６０３号公報

本発明は、このような状況下、加工性や作業性を損ねることなく、従来に比して優れたゴム物性、特に高い破壊特性を確保し得と共に、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することのできる再生ゴム含有ゴム組成物及び空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記の好ましい性質を有するゴム組成物及びタイヤを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、固着防止剤を添加しながら行なう特定の微粉砕工程と特定の分級工程とを含む新規な製法を用いて廃ゴム等のゴムチップから製造した粉末ゴムを更にオイルパン法処理して得られた再生ゴムを用いたゴム組成物において優れたゴム物性、特に高い破壊特性が得られることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
１．微粒径化処理を施し、２００メッシュのふるいを通過したもののみを実質的に含む粉末ゴムを、更にオイルパン法により処理して得られた再生ゴムを含有してなるゴム組成物、
２、微粒径化処理が、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕及び仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、該微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を粉末ゴムとして回収する分級回収工程（Ｂ）を有する上記１記載のゴム組成物、
３．粉末ゴムが、光散乱式粒度分布計による粒子サイズで７５μｍ以下のものを７０質量％以上含む上記１又は２記載のゴム組成物、
４．新ゴム１００質量部に対して再生ゴムを４０質量部以下含有する上記１〜３のいずれかに記載のゴム組成物、
５．ゴム原材料が、最大径１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップである上記２〜４のいずれかに記載のゴム組成物、
６．微粒径化処理を施すに際し、微粉砕工程（Ａ）の前に予備粉砕工程（Ｙ）を設け、ゴム原材料を、該予備粉砕工程（Ｙ）において、予備粉砕手段により細粉砕処理後、該微粉砕工程（Ａ）を施す上記１〜５のいずれかに記載のゴム組成物、
７．微粒径化処理を施すに際し、微粉砕工程（Ａ）と分級回収工程（Ｂ）との間に、更に分離工程（Ｚ）を設け、該分離工程（Ｚ）において、微粉砕ゴム中に含まれ、かつ互いに連なっている微粉砕ゴムの粒子に対して衝撃力を付与して強制的に分離する上記１〜６のいずれかに記載のゴム組成物、及び
８．上記１〜７のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りタイヤ、を提供するものである。

本発明によれば、加工性や作業性を損ねることなく、高い破壊特性を有する再生ゴムを含有するゴム組成物を得ると共に、該組成物をタイヤに用いることで使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することができる。

本発明のゴム組成物に用いられる再生ゴムの中間原料となる粉末ゴムは、以下に説明する微粒径化処理により得られる。
まず、チップ状のゴム原材料に固着防止剤を添加しながら微粉砕ゴムにする微粉砕工程（Ａ）により、簡易にかつ効率よく粒径が極めて小さい微粉末ゴムが得られ、次の分級回収工程(Ｂ)によって効率よく分級された微粉末ゴムが得られる。この製法によって、粒径が極めて小さい粉末ゴムが得られる。
さらに所望により、微粉砕工程（Ａ）の前に予備粉砕工程（Ｙ）を設け、ゴム原材料を、該予備粉砕工程（Ｙ）において、予備粉砕手段により細粉砕処理後、該微粉砕工程（Ａ）を施すことにより、更に微粒子化された粉末ゴムが得られる。
また、必要に応じ、微粉砕工程（Ａ）と分級回収工程（Ｂ）との間に、更に分離工程（Ｚ）を設けて、該分離工程（Ｚ）において、微粉砕ゴム中に含まれ、かつ互いに連なっている微粉砕ゴムの粒子に対して衝撃力を付与して強制的に分離することにより、次の分級回収工程(Ｂ)において、より効率よく分級されることとなる。
このように、微粒径化処理を施された粉末ゴムの内、２００メッシュのふるいを通過したものが、更にオイルパン法処理されて再生ゴムが得られる。
上述の微粉砕工程（Ａ）において、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕及び仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていくことが、粒径が極めて小さい粉末ゴムを得るために好ましい。

本発明において、再生ゴム製造に用いられる粉末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−ジエン三元共重合体ゴム、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−ブタジエンゴム等を例示できる。
また、前記粉末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，過酸化物等の架橋剤、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等が配合されていてもよい。
本発明で用いる粉末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末ゴムに限らず、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等を粉砕した粉末ゴムも使用できる。

本発明における微粒径化処理の方法を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明に係る微粉砕ゴムの製法のフローチャートであり、図２は、本発明に係る微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。
図１の予備粉砕工程（Ｙ）において、例えば廃タイヤ（ビートワイヤ、スチールベルト及びプライ等タイヤ補強材除去処理済）を幾つかに切断したカットタイヤを所定の大きさに破砕したゴムチップ（タイヤチップ等）をゴム原材料として図２に示す予備粉砕手段である予備粉砕機1によって細粉砕ゴムに加工する。予備粉砕機1に供給するゴムチップの大きさは適宜選定すればよいが、最大径１mm〜８mm程度の大きさにカットしておくことが、細粉砕ゴムの粒径を小さくするのに役立ち、また予備粉砕工程（Ｙ）以前において粉砕加工に手間をかけることなく、予備粉砕工程（Ｙ）における粉砕効率の低下が抑制される。
予備粉砕工程（Ｙ）において、通常の温度で処理することに何等の問題はなく、予熱の付加作業をするか否かは適宜選択されるが、ゴムチップを予め加熟しておくことによって、予備粉砕機1による細粉砕を円滑にすることができる。
またゴムチップを予備粉砕機1で複数回繰り返して粉砕することにより、小さい粒径の細粉砕ゴムを生産することができる。
予備粉砕機1としては、ゴムチップを攪拌粉砕する押出機、ロールによって粉砕するロール粉砕機等適宜のものが選択される。

次に、図１の微粉砕工程（Ａ）において、上記細粉砕ゴムを図２に示す微粉砕手段である微粉砕機２によって固着防止剤を添加しながら段階的に粉砕して最終的に微粉砕ゴムに仕上げる。この微粉砕機２は、図２に示すように、荒粉砕部２a、中粉砕部２b及び仕上げ粉砕部２ｃを上段（又は上流）から下段（又は下流）に向けて連続的に配置しているロール粉砕手段である。荒粉砕部２ａ、中粉砕部２ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃはいずれも対の荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び対の仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２を一段又は複数段に配置している構成である。
ゴムチップは荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２によって荒粉砕され、ふるい機２ａ２によって予め計画されている所定の粒径の粉砕ゴムのみが荒粉砕ゴムとして、中粉砕工程へ送られ、所定値を超えるものは非荒粉砕ゴムとして荒粉砕部２ａに戻されて再び処理される。そして荒粉砕ゴムは中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２に供給されて中粉砕され、ふるい機２ｂ２によって所定の粒径の粉砕ゴムのみが中粉砕ゴムとして、仕上げ工程へ送られ、所定値を超えるものは非中粉砕ゴムとして中粉砕部２ｂに戻されて再び処理される。さらに、中粉砕ゴムは仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２によって微粉砕ゴムに仕上げられる。仕上げ粉砕工程で処理された微粉砕ゴムは分級回収工程（Ｂ）における分級機３へ送られる。
微粉砕機２による荒粉砕及び中粉砕の各過程で排出される非荒粉砕ゴム及び非中粉砕ゴムに含まれている金属は、荒粉砕部２ａ及び中粉砕部２ｂにそれぞれ戻される直前に、金属除去装置２ａ３、２ｂ３によって除去される。

微粉砕工程において添加される固着防止剤は、荒粉砕部２ａ、中粉砕部２ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃの上部に配置してある攪拌器２ａ４、２ｂ４、２ｃ４に供給され、攪拌器内で粉砕ゴムと均一に攪拌されて上記荒粉砕部、中粉砕部及び仕上げ粉砕部にそれぞれ投入される。
固着防止剤は、充填材（炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛等）や補強材（カーボンブラック、タルク、シリカ等）が適当である。固着防止剤の種類は、製造コスト、微粉砕ゴムの用途等を考慮して適宜選択される。
固着防止剤を添加することによって粉砕ゴムの表面がコーティングされ、粉砕ゴム同士が再び付着結合することが抑制され、ふるい機２ａ２、２ｂ２による選別や分級機３による分級（選別）が効率的にかつ容易となる利点がある。この種の利点を確保しながらも、固着防止剤の添加量が少ないことがコストダウンに寄与し、タイヤの原材料として再利用するのに好都合である。

微粉砕機２における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２のそれぞれの外周面は通常凹凸面となっている。この凹凸面にはローレットによる溝によって形成される片綾目又は両綾目で構成されているもの、上記外周面にスパイラル状に溝を切って形成されているもの、上記外周面にダイヤモンド粉を溶射して形成されたもの等が含まれる。荒粉砕ロール２ａ１１，２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２、仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の外周面が凹凸面であることによって、粉砕ゴム（荒粉砕ゴム、中粉砕ゴム、微粉砕ゴム）は、各粉砕段階における荒粉砕ロール、中粉砕ロール、仕上げ粉砕ロールのそれぞれの間でせん断力により粉砕される。
そして対の荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び対の仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２は、それぞれ対の粉砕ロールの一方が低速側、他方が高速側であって、双方の回転に速度差がある。
予め計画されている粉砕ゴムの粒径に応じて、各段階における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の溝形状、表面速度差比率及びロール間隙（ギャップ）等の加工条件を調整して粉砕加工をする。
荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２のそれぞれの溝形状を♯５〜♯２０、♯１０〜♯３０、♯１５〜♯４０に設定した場合において、上記各範囲に設定することによりいずれも粉砕効率の低下を抑制することができる。また荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の各速度差比率を１／４０（１：４０）〜１／５（１：５）に設定した場合において、いずれも優れた生産効率を確保することができる。
各段階における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の構成（段数、溝形状、表面速度差比率及びロール間隙等）は粉砕粒径に応じて最適なものを選択する。
微粉砕工程における粉砕ゴムの温度上昇を抑え、粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の実直度を維持するために、上記粉砕ロールを冷却することが望ましい。
微粉砕機２における荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の好ましいロール溝形状、ロール表面速度差比率は下記の表１のとおりである。

分級回収工程（Ｂ）において、仕上げ粉砕部２ｃで処理された仕上げ粉砕ゴムは分級機３へ送られて、所定粒径以下の微粉砕ゴムとそれ以外のものとに選別され、所定粒径以下の微粉砕ゴムのみが微粉末ゴム製品として回収タンク等の回収部６に製品として回収され、所定粒径を超えた微粉砕ゴム（非徴粉砕ゴム）は仕上げ粉砕部２ｃへ戻されて、再度仕上げ粉砕ゴムにするための粉砕が繰り返される。
勿論、求める粒径が多種に亘る場合には、選別された所定粒径の微粉砕ゴムとそれ以外のものとをすべて製品として回収することがある。
仕上げ粉砕部２ｃから排出される非微粉砕ゴムに含まれている金属は上記仕上げ粉砕部に戻される前に金属除去装置２ｃ３によって除去される。
分級機３としてふるい機等が用いられる。

図２に示す製法に関して、一連の処理工程の一環として予備粉砕工程（Ｙ）を備えていることを前提して説明しているが、必ずしも予備粉砕工程（Ｙ）を要するものではない。ゴムチップの粒径によっては、図1に示すように予備粉砕工程（Ｙ）を省略してゴム原材料であるゴムチップを直接荒粉砕工程の荒粉砕部２ａに投入しても良い。

次に本発明において、再生ゴム製造に用いられる粉末ゴムの他の製法について図３及び図４を参照して説明する。図３は、本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法のフローチャートであって、予備粉砕工程を省略しているチャートであり、図４は、本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。
図３及び図４に示す粉末ゴムの製法は、図1及び図2に示す微粉砕ゴムの製法を前提として徴粉砕工程（Ａ）と分級回収工程（Ｂ）の間に分離工程(Ｚ)を付加したものである。このため、図4では、共通する製造システムの構成に関しては図2に付されている符号をそのまま使用している。また当該製法と図1に示す製法と共通する工程についての説明を省略する。
図4に示すように、仕上げ粉砕部２ｃによって処理された微粉砕ゴムはふるい機２ｃ２によって仕上げ微粉砕ゴムと粒径が求める値を満たさない仕上げ微粉砕ゴム（非仕上げ微粉砕ゴム）とに区別され、仕上げ微粉砕ゴムは分離機4へ送られ、また非微粉砕ゴムは仕上げ粉砕部２ｃに戻されて再び処理される。上記非仕上げ微粉砕ゴムに含まれている金属は、仕上げ粉砕部２ｃに戻される前に金属除去装置２ｃ３によって除去される。

分離工程（Ｚ）では、仕上げ微粉砕ゴムの互いに連なっているゴムの粒体に対して分離機4によって衝撃力を付与して強制的に分離してより小さい粒径の微粉砕ゴムにする。すなわち、図4に示すように、仕上げ粉砕部２ｃによって処理された仕上げ微粉砕ゴムは分離機4に送られて、この分離機の分離室内に設けられている分離回転ディスク４ａの回転によって分離加工される。仕上げ微粉砕ゴムはその回転に伴って分離室内を円周方向に回転移動し、分離室内壁等に繰り返し衝突され、その衝撃力と、高速回転する分離回転ディスクによって生じる気流に乗ったゴム同士の摩擦力とが分離に寄与する。
分離機4には固着防止剤が投入されるが、この投入は分離工程では選択的であって、常に必要不可欠なものではない。
分離回転ディスクの回転数の範囲（周速度の範囲を含む。）はディスクの大きさ及び容積率並びに求める粒径に応じて適宜設定する。
また分離機4への仕上げ微粉砕ゴムの供給量は分離室の容積に対する充填率の大小によって分離効率が変化するので、最適な充填率を選択する。
分離機４によって分離処理された微粉砕ゴムは分級機３に送られて、所定粒径の微粉砕ゴムとそれ以外のものとに選別され、所定粒径の微粉砕ゴムのみが回収タンク等の回収部６に回収され、所定粒径を超える微粉砕ゴムは荒粉砕部２ａに戻される。
図３及び図４に示す製法によれば、分離工程（Ｚ）を経ることにより、微粉砕ゴムの互いに連なっているゴムの粒体を強制的に分離させ、連なっている粒体の分散化が図られ、分級が効率的に行える。

さらに、本発明において、再生ゴム製造に用いられる粉末ゴムの他の製法について図５を参照して説明する。図５は、本発明に係るさらに他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。
図５に示す微粉砕ゴムの製法は微粉砕工程（Ａ）において使用する微粉砕手段５が図４に示す前記微粉砕手段２と相違している点を除いて図４に示す粉末ゴムの製法と同一構成である。このため、図５では、共通する製造システムの構成に関しては図４に付されている符号をそのまま使用している。また当該製法と図３及び図４に示す製法との共通する工程についての説明を省略する。
微粉砕手段５における荒粉砕部５ａは固定刃５ａ１１と荒粉砕ロール５ａ１２を、中粉砕部５ｂは固定刃５ｂ１１と中粉砕ロール５ｂ１２を、さらに仕上げ粉砕部５ｃは固定刃５ｃ１１と仕上げ粉砕ロール５ｃ１２をそれぞれ一段又は複数段配置されている。
荒粉砕ロール５ａ１２、中粉砕ロール５ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール５ｃ１２の外周面には、前記粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２と同様の凹凸面が形成されている。
粉砕ゴムは、各粉砕段階で固定刃５ａ１１と荒粉砕ロール５ａ１２、固定刃５ｂ１１と中粉砕ロール５ｂ１２、固定刃５ｃ１１と仕上げ粉砕ロール５ｃ１２のそれぞれの問でせん断力により粉砕される。
ふるい機５ａ２、５ｂ２、５ｃ２、金属除去装置５ａ３、５ｂ３、５ｃ３及び攪拌器５ａ４、５ｂ４、５ｃ４は、ふるい機２ａ２、２ｂ２、２ｃ２、金属除去装置２ａ３、２ｂ３、２ｃ３及び攪拌器２ａ４、２ｂ４、２ｃ４にそれぞれ対応している。

図４及び図５に示す各微粉砕ゴムの製法についても、予備粉砕工程（Ｙ）を省略してゴム原材料であるゴムチップを荒粉砕部２ａ、５ａに直接投入しても良い。
図示する微粉砕機２は横型であるが、縦型のものであっても良い。そして図２及び図４に示す微粉砕機２の各段階の粉砕部２ａ、２ｂ、２ｃにおける対の粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２、対の粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２をそれぞれの段階で図水平方向に複数対並べて、各段階で複数段のロール粉砕処理をするようにして、量産性及び生産の能率向上を図っても良い。このことは、図５に示す微粉砕機５にも適用することができる。各段階での複数段でのロール粉砕処理を行う場合には上流側から下流側に向けて粉砕ロールの溝形状、表面速度差比率、ギャップ等加工条件が変更される。もちろん、図２、図４及び図５に示す微粉砕機２、５のように、一段のロール粉砕処理によるものであっても良いことは当然である。
上述の製法では、固着防止剤を荒粉砕部２ａ、５ａ、中粉砕部２ｂ、５ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃ、５ｃのそれぞれに投入する例で説明しているが、荒粉砕部に投入しない場合もあり、いずれにしても求める粉砕ゴムの粒径や粉砕状態等に応じて固着防止剤の投入対象となる粉砕部を省略するか否が選択される。

本発明に係る再生ゴムの製造に用いられる粉末ゴムは、上述の微粒径化処理により製造されてなる粉末ゴムであって、２００メッシュのふるいを通過したもののみを実質的に含むものであることが肝要である。２００メッシュのふるいを通過した粉末ゴムは、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が大きい。

本発明において、前記粉末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、脱硫濃度等、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、対象となる粉末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等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、しゃく解剤等を用いることができる。

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質量部に対して４０質量部以下であることが好ましい。４０質量部以下であれば、所望の高破壊特性がさらに得られ易くなる。該再生ゴムの好ましい配合量は１〜３０質量部の範囲である。
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、前記粉末ゴム中のゴム成分と同様の天然ゴムや合成ゴム等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等の充填剤を含むことができる。さらに、本発明の目的が損なわれない範囲内で、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、プロセスオイル、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等を適宜含有させることが可能である。

本発明のゴム組成物は、新ゴムに対し、所定の配合割合で上記粉末ゴム成分及び各種配合剤を配合して、混練、熱入れ、押出、加硫等を順次行うことにより、製造することができる。
混練は、最初に本発明に係る粉末ゴムを新ゴムや老化防止剤等とともに混練した後、加硫剤、加硫促進剤等を添加して再度混練する二段階混練にて行なうことが好適である。それ以外の条件としては、特に制限されるものではなく、混練装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧、混練温度、混練時間、混練装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。混練装置としては、例えば、通常ゴム組成物の混練に用いられるバンバリーミキサー、インターミックス、ニーダー等が挙げられる。
熱入れの条件としては、特に制限されるものではなく、熱入れ温度、熱入れ時間、熱入れ装置等の条件について目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ装置としては、例えば、通常ゴム組成物の熱入れに用いるロール機等が挙げられる。
押出の条件としては、特に制限されるものではなく、押出時間、押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。押出装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム装置の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜決定することができる。
加硫を行う装置、方式、条件等については、特に制限されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。加硫を行う装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の加硫に用いる金型による成形加硫機等が挙げられる。押出温度は、通常１００〜１９０℃程度である。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のゴム組成物を、例えば、トレッドゴム等として用いたものであればよく、タイヤの種類やその具体的な構造、材料等については、特に制限されるものではない。空気入りタイヤの一例としては、図示はしないが、一対のビードコアと、該ビードコア間にトロイド状をなして連なるカーカスと、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルトと、該ベルト上に配設されるトレッドゴムとを有してなるタイヤ等が挙げられる。本発明のタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。また、その製造方法についても、特に制限されるものではなく、常法に適宜従い行うことができる。

次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなん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、加硫ゴム組成物の破壊特性及び光散乱式粒度分布計による粒子サイズ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（ＭＬ₁₊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、耳切れ等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等の問題が顕著になってくることがあるからである。
（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）光散乱式粒度分布計による粒子サイズ
粒度分布はマイクロトラックＭＴ３０００粒度分析計（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ社製）を使用した。以下に、測定手順を示す。
１．約１５分測定装置を暖気させる。
２．粉末ゴム約２０ｍｇを分散溶媒（界面活性剤）に分散させる。
３．分散溶媒を投入して、粒度分布を観察した。

実施例１〜３、比較例１〜３
図１及び図３に示す予備粉砕工程（Ｙ）、微粉砕工程（Ａ）分離工程（Z）及び分級回収工程（Ｂ）からなるゴムチップ微粉砕処理方法により粉末ゴムを製造した、２００メッシュのフィルターを通過したもののみを含む＃２００粉末ゴムの光散乱式粒度分布計による粒子サイズを測定した所、７５μｍ以下の粉末ゴム粒子を８５質量％含んでいた。
この＃２００粉末ゴムを３００ｃｍ³オートクレーブに投入し、再生剤（トール油）を加えて、スチーム雰囲気下、温度約２００℃、圧力約１．７ＭＰａ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、＃２００再生ゴムを得た。
また、未加硫ゴム組成物の加工性及び加硫ゴム組成物の破壊特性を比較するため、市販の再生ゴムを準備した。

（１）ゴム組成物の調製
新材のゴム成分としてのスチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）１００質量部に対して、下記の表２に夫々示す配合割合で上記再生ゴム又は粉末ゴム及び各種配合剤を配合して、９０ｃｍ³プラストミルを用いて混練することにより、各ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を１６０℃で１３分間加圧加硫することにより、各比較例及び実施例の加硫ゴムサンプルを得た。また、再生ゴム又は粉末ゴム及び硫黄の使用量は、各比較例、実施例について下記の表３に夫々示した通りである。
混練は、以下のように二つの工程に分けて実施した。即ち、まず、第一工程にて、上記再生ゴム又は粉末ゴムを、ＳＢＲ、カーボンブラック、軟化剤、ステアリン酸及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及び硫黄とを、最高温度１０５℃にて混練した。

＊１）合成ゴム：ＳＢＲ＃１５００（ＪＳＲ株式会社製）
＊２）カーボンブラック：シースト７ＨＭ（東海カーボン株式会社製）
＊３）老化防止剤：ノクラック６Ｃ（大内新興化学工業株式会社製）
＊４）加硫促進剤A：ノクセラーＤＭ−Ｐ（大内新興化学工業株式会社製）
＊５）加硫促進剤B：ノクセラーＮＳ−Ｐ（大内新興化学工業株式会社製）
＊６）加硫促進剤C：ノクセラーＤ（大内新興化学工業株式会社製）
＊７）硫黄：粉末硫黄

＊８）市販再生ゴム：２４メッシュ品の粉末ゴムより得られた再生ゴム（村岡ゴム工業株式会社製）
得られた実施例１〜３及び比較例１〜３の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。評価結果を表３に示す。

上記表３の結果からわかるように、本発明のゴム組成物は、市販の再生ゴムを用いた比較例1のゴム組成物と比較して、同等の加工性（ムーニー粘度）を有すると共に、破壊特性を飛躍的に向上させることが確かめられた。一方、＃２００粉末ゴムを用いたゴム組成物は、市販の再生ゴムを用いた比較例1のゴム組成物と比較して、破壊特性は改善されるものの、ムーニー粘度が高くなり過ぎて、加工性が低下してしまうことがわかった。
また、実施例１〜３及び比較例１〜３のゴム組成物をトレッドに用い、６種類のタイヤサイズ１８５Ｒ１４の乗用車用ラジアルタイヤを調製し、タイヤの実地耐摩耗性について評価したところ、実施例１〜３のタイヤは、比較例１及び２のタイヤと比較して、大幅に高い耐摩耗性を有することが確認できた。また、比較例３のタイヤと比較しても、実地耐摩耗性が改善されていることが確認できた。

本発明のゴム組成物は、加工性や作業性を損なうことなく、ゴム物性に優れ、特に高い破壊特性を確保するので、該組成物をタイヤのトレッドゴムやサイドゴム等の部材に用いることにより、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することができる。

本発明に係る微粉砕ゴムの製法のフローチャートである。 本発明に係る微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。 本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法のフローチャートであって、予備粉砕工程を省略しているチャートである。 本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。 本発明に係るさらに他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。

符号の説明

１ 予備粉砕機（予備粉砕手段）
２ 微粉砕機（微粉砕手段）
２ａ 荒粉砕部
２ａ１１、２ａ１２ 荒粉砕ロール
２ａ２ ふるい機
２ａ４ 撹拌機
２ｂ 中粉砕部
２ｂ１１、２ｂ１２ 中粉砕ロール
２ｂ２ ふるい機
２ｂ４ 撹拌機
２ｃ 仕上げ粉砕部
２ｃ１１、２ｃ１２ 仕上げ粉砕ロール
２ｃ２ ふるい機
２ｃ４ 撹拌機
３ 分級機（分級手段）
４ 分離機（分離手段）
５ 微粉砕機（微粉砕手段）
５ａ 荒粉砕部
５ａ１１ 固定刃
５ａ１２ 荒粉砕ロール
５ｂ 中粉砕部
５ｂ１１ 固定刃
５ｂ１２ 中粉砕ロール
５ｃ 仕上げ粉砕部
５ｃ１１ 固定刃
５ｃ１２ 仕上げ粉砕ロール
６ 回収部

Claims (8)

1. 微粒径化処理を施し、２００メッシュのふるいを通過したもののみを実質的に含む粉末ゴムを、更にオイルパン法により処理して得られた再生ゴムを含有してなるゴム組成物。
2. 微粒径化処理が、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕及び仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、該微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を粉末ゴムとして回収する分級回収工程（Ｂ）を有する請求項１記載のゴム組成物。
3. 粉末ゴムが、光散乱式粒度分布計による粒子サイズで７５μｍ以下のものを７０質量％以上含む請求項１又は２記載のゴム組成物。
4. 新ゴム１００質量部に対して再生ゴムを４０質量部以下含有する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
5. ゴム原材料が、最大径１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップである請求項２〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
6. 微粒径化処理を施すに際し、微粉砕工程（Ａ）の前に予備粉砕工程（Ｙ）を設け、ゴム原材料を、該予備粉砕工程（Ｙ）において、予備粉砕手段により細粉砕処理後、該微粉砕工程（Ａ）を施す請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物。
7. 微粒径化処理を施すに際し、微粉砕工程（Ａ）と分級回収工程（Ｂ）との間に、更に分離工程（Ｚ）を設け、該分離工程（Ｚ）において、微粉砕ゴム中に含まれ、かつ互いに連なっている微粉砕ゴムの粒子に対して衝撃力を付与して強制的に分離する請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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