JP2008169330A - 加工粉ゴム、並びにそれを用いたゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーや充填剤を混練する工程において、問題なく配合することができ、従来の粉ゴムに比べ、ハンドリングが改良されており、更には作業環境を向上させることが可能で、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由来の新材料を提供する。
【解決手段】微粒子状の粉ゴムにオイルを添加してなる加工粉ゴムである。前記オイルとしては、プロセスオイルが好ましく、ナフテン系ゴム用プロセスオイル、パラフィン系ゴム用プロセスオイル及びアロマティック系ゴム用プロセスオイルが更に好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、加工粉ゴム、該加工粉ゴムを配合したゴム組成物及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関し、特に飛散性が低く、ハンドリングが良好で、ゴム組成物の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加工粉ゴムに関するものである。

廃タイヤは、一般のプラスチック製品に比べて回収率が高く、特にセメント工場を中心に燃料として再利用されている。しかしながら、近年、環境問題の高まりと共に、タイヤのゴム片又はゴム粉末をそのまま使用する、所謂、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、粉ゴム自体を新ゴムに単純に配合した場合には、配合物の粘度の上昇を避けることができない。特に、粉ゴムの配合量を増加した場合、配合物の加工性の悪化が顕著であるため、配合量を極少量に制限されざるを得ない。

一方、加工性の悪化を回避する手法として、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。しかしながら、この方法では、ロール粉砕後の粉ゴムに対して、そのまま加熱脱硫処理を施すのが通常であるため、物性の低下が避けられない。従って、現在市販されている粉ゴムまたは再生ゴムに関しては、加工性と物性（破壊特性）を両立することが極めて困難な状況にある。

また、特開２００１−８９６０１や特開２００１−８９６０３においては、特定の二軸押出機で粉砕した再生ゴムを含むゴム組成物やロール粉砕した再生ゴムを含む組成物が、シート加工性と破断特性とを両立できるとしているが、いずれの場合も、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須である。

特開２００１−８９６０１号公報 特開２００１−８９６０３号公報

しかしながら、粉砕ゴムを加硫系マスターバッチとした場合、一般には、加硫剤と共に混練する工程で該加硫系マスターバッチを添加する必要があり、混練工程並びに練り温度の上限に制約がある。ここで、加硫剤と共に混練する工程での練り温度を必要以上に上昇させると、練り中にスコーチや、やけ等の問題が発生する。一方、新ゴムへの再生ゴムの分散性を考慮した場合、加硫剤と共に混練する工程よりも一般に高い混練温度であるポリマーや充填剤を混練する工程で再生ゴムを配合することが望ましいが、加硫系マスターバッチでは、それを実施することは難しい。

また、本出願人は、特願２００５−１７６３８６において、微粒径の粉ゴムの製法を提案しており、この手法を用いることで十分な特性の粉ゴムが得られるが、粉ゴムが微粒径であるため、秤量及び混練り時に粉ゴムが舞い上がり、作業環境の面では好ましくない。なお、一般的にカーボンブラック等の微粉の原材料は、造粒されたものを用いて作業環境の改善が図られている。

更に、従来の粉ゴムは、粉状で密度が低いため、工場のタンクへの投入時間が膨大であり、また、タンクへの投入時に配管等で詰まることがあるため、生産性を低下させる原因となり得る。また更に、従来の粉ゴムは、粉状であるため、計量に時間を要し、更に計量後、練り機に投入する際に吸塵機に吸い上げられ、計量値と異なる質量で配合され、また、その質量が一定しないため、配合ゴムの物性がバラツク問題もある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、ポリマーや充填剤を混練する工程において、問題なく配合することができ、従来の粉ゴムに比べ、ハンドリングが改良されており、更には作業環境を向上させることが可能で、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由来の新材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかるゴム系の新材料を含み、高い破壊特性を維持しつつ、加工性が改良されたゴム組成物及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、廃ゴムを従来法で粉砕して得た粉ゴムの各微粒子を、オイルを添加し結合させて得たハンドリングの良好な加工粉ゴムを用いることで、作業環境の改善を達成でき、かかる加工粉ゴムを配合したゴム組成物は、加工性が改善されており、また、高い破壊特性及び耐摩耗性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の加工粉ゴムは、微粒子状の粉ゴムにオイルを添加してなることを特徴とする。

本発明の加工粉ゴムにおいて、前記オイルとしては、プロセスオイルが好ましく、該プロセスオイルは、ナフテン系ゴム用プロセスオイル、パラフィン系ゴム用プロセスオイル及びアロマティック系ゴム用プロセスオイルからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。また、前記オイルの添加量は、5〜50質量％の範囲が好ましい。

本発明の加工粉ゴムの好適例においては、原料の前記粉ゴムが、微粒径化処理を施すことにより100メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有する。ここで、前記粉ゴムは、微粒径化処理を施すことにより200メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有することが更に好ましく、75質量％以上含有することがより一層好ましい。

また、本発明のゴム組成物は、新ゴムに対して、上記加工粉ゴムを配合してなることを特徴とし、本発明の空気入りタイヤは、かかるゴム組成物を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、飛散性が低く、ハンドリングが良好で、ゴム組成物の加工性を損ねることなく、高い破壊特性を維持でき、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加工粉ゴムを提供することができる。また、本発明によれば、かかる加工粉ゴムを含むゴム組成物及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することができる。なお、本発明の加工粉ゴムは、ポリマーや充填剤を混練する工程においても、問題なく配合することができる。また、本発明の加工粉ゴムによれば、工場のタンクへの投入時間を短縮しつつ、タンクへの投入時に配管等で詰まることを防止できるため、生産性を改善することができる。更に、本発明の加工粉ゴムによれば、計量時間を短縮しつつ、計量値に近い質量で配合することが可能となる上、その質量が一定となるため、製造されるゴム組成物の物性のバラキを抑制できる。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の加工粉ゴムは、微粒子状の粉ゴムにオイルを添加してなることを特徴とする。本発明で用いる粉ゴムの原料となる廃ゴムのゴム種は、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一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−ブタジエンゴム等が挙げられる。

なお、通常、粉ゴムの原料となる廃ゴム（加硫ゴム）には、ゴム工業で通常使用されているシランカップリング剤、硫黄、加硫剤、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、過酸化物等が配合されている。

本発明においては、かかる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等を粉砕して得た粉ゴムを使用することもできる。

本発明の加工粉ゴムの原料として用いる粉ゴムは、微粒径化処理を施されていることが好ましい。ここで、粉ゴムの微粒径化処理手法としては、特に限定されず、冷凍粉砕や石臼粉砕等を挙げることができる。なお、特に好ましい微粒径化処理手法としては、特願２００５−１７６４０８号に開示の(i)粉砕したゴム原材料を粗粉砕手段によって粗粉砕ゴムに加工する粗粉砕工程と、(ii)該粗粉砕ゴムを細粉砕ロールを備えた細粉砕手段によって細粉砕ゴムに加工する細粉砕工程と、(iii)該細粉砕ゴム中に含まれ且つ互いに連なっているゴム粒体に対して分離機によって衝撃力を付与し強制的に分離して微粉砕ゴムにする分離工程とを含む微粒径化処理方法が挙げられる。

上記微粒径化処理を施した粉ゴムは、100メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有することが好ましく、200メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有することが更に好ましく、200メッシュのふるいを通過したものを75質量％以上含有することがより一層好ましい。

粉ゴム中に100メッシュのふるいを通過したものが50質量％以上存在すると、破壊核となる可能性が少なく、破壊強力の低下抑制に対して効果が大きい。また、粉ゴムが200メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有すると、破壊核となる可能性が極めて少なくなり、破壊強力の低下抑制に対して極めて効果が大きい。更に、粉ゴムが200メッシュのふるいを通過したものを75質量％以上含有する場合、加工粉ゴムを添加していないゴム組成物と比較して、ゴム組成物の破壊強力への影響が殆ど無くなる。

このように粉ゴムが微粒径化するほど、ゴム物性への影響は小さくなっていくが、粉塵の影響により作業環境の悪化が懸念される。そこで、本発明においては、微粒径化した粉ゴムにオイルを添加し、該オイルにより微粒子状の粉ゴムの飛散を抑制できる。また、微粒径の粉ゴムにオイルを添加することにより、ハンドリングが向上する上、粉塵を抑制することができ、作業環境の改善が図れる。

ここで、粉ゴムへのオイルの添加量は、5〜50質量％の範囲が好ましい。オイルの添加量が5質量％未満では、粉塵の抑制効果が小さく、一方、オイルを50質量％を超えて添加すると、廃タイヤのマテリアルリサイクル率向上という観点から考慮すると好ましいものではない。

上記オイルとしては、プロセスオイルが好ましく、該プロセスオイルとしては、ナフテン系ゴム用プロセスオイル、パラフィン系ゴム用プロセスオイル及びアロマティック系ゴム用プロセスオイルが好ましい。これらオイルは、一種単独で使用しても、二種以上を混合して使用してもよい。

また、本発明のゴム組成物は、新ゴムに対して、上述の加工粉ゴムを配合してなることを特徴とし、好ましくは、新ゴム100質量部に対して、上述の加工粉ゴムを80質量部以下配合する。本発明のゴム組成物は、使用済みタイヤ等のゴム製品に由来する上述の加工粉ゴムを含むため、マテリアルリサイクル率を向上させることができる。また、上記加工粉ゴムをゴム組成物に用いた場合、従来の粉ゴムを使用した場合に比べて作業環境を改善でき、また、ゴム組成物の破壊強度及び耐摩耗性を改良することもできる。更に、上記加工粉ゴムをゴム組成物に用いた場合、工場のタンクへの加工粉ゴムの投入が短時間で済み、タンクへの投入時に配管等で加工粉ゴムが詰まることがないため、ゴム組成物の生産性を改善することができる。また更に、上記加工粉ゴムをゴム組成物に用いた場合、加工粉ゴムの計量が短時間で済み、また、計量値に近い質量で加工粉ゴムをゴム組成物に配合できる上、その質量が一定となるため、製造されるゴム組成物の物性のバラキを抑制できる。なお、上記加工粉ゴムの配合量が新ゴム100質量部に対して80質量部を超えると、ゴム組成物の破壊特性を十分に確保できないことがある。また、加工粉ゴムの配合量の下限は、特に限定されるものではないが、廃タイヤのマテリアルリサイクル率の向上の観点から、新ゴム100質量部に対して0.1質量部以上であることが好ましい。

本発明のゴム組成物に用いる新ゴムとしては、特に制限はなく、例えば、天然ゴム（ＮＲ）の他、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）等の合成ゴムが挙げられる。これら新ゴムは、一種単独で用いても、複数種を混合して用いてもよい。

本発明のゴム組成物には、上述の加工粉ゴム、新ゴムの他、充填材、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、軟化剤等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、本発明のゴム組成物は、新ゴムに対して、加工粉ゴムと、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。

本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム組成物をいずれかの部材に適用したことを特徴とする。上記加工粉ゴムを配合したゴム組成物をタイヤに用いた場合、従来の粉ゴムを配合したゴム組成物をタイヤに用いた場合に比べて、タイヤの破壊強度や、耐摩耗性を向上させることができる。なお、上述した加工粉ゴム配合ゴム組成物は、十分な破壊特性を有しているため、トレッドを始めとしてタイヤの種々の部材に使用することができる。また、本発明の空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜加工粉ゴムの製造＞
特開２００６−１７６５６０号に記載の製法で粉ゴムに微粒径化処理を施した。次に、該微粒径化処理粉ゴム90gとダイアナプロセスオイル［出光興産製］10gを乳鉢に入れ、10分間混合したものを10％オイル添加微粒径粉ゴム（加工粉ゴム）とした。他それぞれの質量を変更し、所定の添加％とした。

＜ゴム組成物の調製＞
新材のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ, 新ゴム）100質量部に対して、下記表１に示す配合割合で配合剤および粉ゴム又は加工粉ゴムを配合し、90ccの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。なお、混練は、以下のように２工程に分けて実施した。即ち、まず、第１工程で、粉ゴムを、合成ゴム、カーボンブラック、アロマオイル（軟化剤）、ステアリン酸及び老化防止剤と共に最高温度160℃で混練し、次に、第２工程にて、第一工程で得られたゴム組成物と、亜鉛華、加硫促進剤Ａ、加硫促進剤Ｂ、加硫促進剤Ｃ及び粉末硫黄とを、最高温度105℃で混練した。なお、比較例１については、粉ゴム及び加工粉ゴムを添加しなかった以外は、同様の手法にて混練を行った。

＜ゴム組成物の評価＞
上記ゴム組成物に対し、加工性及び破壊特性を下記の方法で測定した。なお、評価は、各特性とも、比較例１（粉ゴム又は加工粉ゴムを使用せず、新ゴムのみを使用）の値を100として指数で表示した。結果を、表２又は表３に示す。

（１）加工性（ムーニー粘度）
ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１により、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。なお、ML1＋4は、予熱時間1分、ローター作動時間4分、温度130℃にて測定を行ったものである。基本的には、指数の値が小さいほど、加工性に優れているといえるが、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、指数値が90〜105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る。一方、指数値が110を超えると、加工性が大幅に悪化し、ゴム肌の悪化や耳切れなどの問題が顕著になってくる。

（２）破壊特性
得られたゴム組成物を160℃で13分間加圧加硫し、加硫ゴムサンプルを得、該サンプルに対し、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２００４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。指数値が大きい程、破壊特性が良好であり、90以上であることが望ましい。

＜（加工）粉ゴムの評価＞
また、上記のゴム組成物に用いた粉ゴム又は加工粉ゴムに対して、下記方法で、飛散量を測定した。結果を表２又は表３に示す。

（３）飛散量
ホソカワミクロン(株)製のパウダテスタＰＴ−Ｎを用いて、同機器の分散度測定法を用いて、飛散性を求めた。具体的には、試料を10g量り取り、約60cmの高さから試料を落下させて、飛散せずに下にある受け皿に残った質量より飛散して消失し割合を算出した。同様の操作を３回行って、平均値を飛散量（％）とした。飛散量が小さい程飛散し難いことを示し、作業性を考慮すると20以下であることが好ましい。

*1 ＳＢＲ＃１５００［ＪＳＲ株式会社製］
*2 シーストＫＨ［東海カーボン株式会社製］
*3 ノクラック６Ｃ［大内新興化学工業株式会社製］
*4 ノクセラーＤＭ−Ｐ［大内新興化学工業株式会社製］
*5 ノクセラーＮＳ−Ｐ［大内新興化学工業株式会社製］
*6 ノクセラーＤ［大内新興化学工業株式会社製］

表２及び表３から、実施例１〜２及び４〜９のゴム組成物に用いた加工粉ゴムは、飛散量が少ないこと分かる。なお、実施例３のゴム組成物に用いた加工粉ゴムは、オイルの割合が、5質量％未満であるため、飛散量の低減効果が小さかった。従って、粉ゴムに対するオイルの添加量は、5質量％以上が好ましいことが分かる。

また、実施例４〜９のゴム組成物は、ムーニー粘度（加工性）の指数値が90〜105の範囲で且つ破壊特性の指数値が90以上であり、加工性及び破壊特性の両方に優れることが分かる。一方、比較例７のゴム組成物は、加工粉ゴムの配合量がゴム成分100質量部に対して20質量部を超えるため、加工性が悪かった。なお、実施例１及び実施例２のゴム組成物は、配合した加工粉ゴムの原料の粉ゴムにおける100又は200メッシュのふるいを通過したものの割合が50質量％未満であるため、破壊核が生じ、破壊特性が低下していた。従って、加工粉ゴムの原料の粉ゴムにおける100又は200メッシュのふるいを通過したものの割合は、50質量％以上が好ましいことが分かる。

＜（タイヤの評価＞
更に、上記ゴム組成物を用いて製造したタイヤに対して、下記方法で、耐摩耗性を評価した。結果を表４に示す。

（４）タイヤの実地耐摩耗性
各ゴム組成物をトレッドゴムとして適用して、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りタイヤ（ＰＳＲ）をそれぞれ作製し、2000ccの国産車にタイヤを装着し、3〜50000km走行後の残溝深さを測定し、下記式：
（比較例１のタイヤの残溝深さ）／（試験タイヤの残溝深さ）×100
によって実地耐摩耗性を評価した。結果は、比較例１の値を100として、指数にて表示した。数値が大なるほど、結果が良好であることを示す。

表４から、本発明に従う加工粉ゴムを配合したゴム組成物をトレッドゴムに用いたタイヤは、十分な耐摩耗性を維持していることが確認できる。

Claims (9)

1. 微粒子状の粉ゴムにオイルを添加してなる加工粉ゴム。
2. 前記オイルがプロセスオイルであることを特徴とする請求項１に記載の加工粉ゴム。
3. 前記プロセスオイルが、ナフテン系ゴム用プロセスオイル、パラフィン系ゴム用プロセスオイル及びアロマティック系ゴム用プロセスオイルからなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項２に記載の加工粉ゴム。
4. 前記粉ゴムが、微粒径化処理を施すことにより100メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の加工粉ゴム。
5. 前記粉ゴムが、微粒径化処理を施すことにより200メッシュのふるいを通過したものを50質量％以上含有することを特徴とする請求項４に記載の加工粉ゴム。
6. 前記粉ゴムが、微粒径化処理を施すことにより200メッシュのふるいを通過したものを75質量％以上含有することを特徴とする請求項５に記載の加工粉ゴム。
7. 前記オイルの添加量が5〜50質量％であることを特徴とする請求項１に記載の加工粉ゴム。
8. 新ゴムに対して、請求項１〜７のいずれかに記載の加工粉ゴムを配合してなるゴム組成物。
9. 請求項８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。