JP4902970B2 - ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関し、特に高い破壊特性を維持しつつ、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのリサイクル率を向上させることが可能なゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ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。ここで、ゴム粉を得るための代表的な手法としては、ロール粉砕が挙げられるが、従来のロール粉砕法では粉砕時の熱履歴が大きいことに加え、基本的に微粒径化が難しく、この手法で得られるゴム粉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）の低下が避けられないという問題があった。
一方、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の加熱脱硫処理が知られているが、この方法では、ロール粉砕後のゴム粉に対して、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かった。
従って、上記した使用済みゴム製品のマテリアルリサイクル率の向上要請のもと、使用済みゴム製品から得られる廃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、従来よりも有用なゴム組成物を得るための技術が求められている。
そこで、本発明の目的は、従来の再生ゴムや粉ゴム等を配合したゴム組成物に比べて高い破壊特性を有し、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させることが可能なゴム組成物、並びに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。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、粗粉砕工程、細粉砕工程及び分離工程を含む特定の方法で製造された微粉砕ゴムが配合されたゴム組成物が十分に高い破壊特性を維持しているため、タイヤを始めとする各種ゴム製品に使用することが可能であり、該ゴム組成物を各種ゴム製品に使用することにより、廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明のゴム組成物は、(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分離機によって衝撃力を付与して強制的に分離して微粉砕ゴムにする分離工程と、（ｉｖ）該分離工程を経た微粉砕ゴムに混合機によって固着防止剤を添加しながら混合する混合工程とを含む方法で製造された微粉砕ゴムを含有することを特徴とする。
本発明のゴム組成物の好適例においては、前記粉砕したゴム原材料が1mm〜8mmの粒径Ｄを有するゴムチップであって、前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが1.0mm〜1.5mmであり、隣接する粉砕刃がなす角度θが85°〜95°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ/30〜Ｄ/35である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記粉砕したゴム原材料が1mm〜8mmの粒径Ｄを有するゴムチップであって、前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールの回転数が80rpm以上であり、前記粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが1.0mm〜1.5mmであり、隣接する粉砕刃がなす角度θが85°〜95°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ/30〜Ｄ/35である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記粉砕したゴム原材料が1mm〜8mmの粒径Ｄを有するゴムチップであって、前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールの回転数が80rpm以上であり、前記粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが1.0mm〜1.5mmであり、前記粉砕刃の高さｄがＰ/2.5〜Ｐ/3.5であり、隣接する粉砕刃がなす角度θが85°〜95°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ/30〜Ｄ/35である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が平滑面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が1：15〜1：30である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が微細な凹凸面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が1：15〜1：30である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が微細な凹凸面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が1：15〜1：30であり、前記凹凸面の突起の高さｈが0mmより大きく且つ0.05mm以下である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記分離機が分離室を備え、該分離室に投入される細粉砕ゴムの充填率が分離室の容積に対して30％〜40％である。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記微粉砕ゴムを製造する方法が、更に、(v)前記混合工程を経た微粉砕ゴムを分級機によって分級する分級工程を含む。
本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記微粉砕ゴムが200メッシュのフィルターを通過したものを75質量％以上含有する。
また、本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物をいずれかの部材に用いたことを特徴とする。
本発明によれば、粗粉砕工程、細粉砕工程及び分離工程を含む特定の方法で製造された微粉砕ゴムを含有し、高い破壊特性を有するゴム組成物並びに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、また、上記微粉砕ゴムを含有するゴム組成物をタイヤを始めとする各種ゴム製品に使用することによって、廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上させることができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のゴム組成物は、(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るゴム粒体に対し分離機によって衝撃力を付与して強制的に分離して微粉砕ゴムにする分離工程とを含む方法で製造された微粉砕ゴムを含有することを特徴とする。本発明のゴム組成物に配合される微粉砕ゴムは、粒径が小さく且つ微細な凹凸面を有するため表面積が大きい。そのため、該微粉砕ゴムは、ゴム組成物に配合される他の原料との反応面が大きく、ゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムの破壊強度を十分に保持することができる。
図１に、本発明のゴム組成物に用いる微粉砕ゴムを製造するのに好適な製造装置の一例の概略図を示す。図１に示す微粉砕ゴム製造装置は、ゴムチップ等の粉砕したゴム原材料を粗粉砕ゴムに加工する粗粉砕機１と、得られた粗粉砕ゴムを細粉砕ゴムに加工する細粉砕機２と、得られた細粉砕ゴム中に含まれ互いに連なった細粉砕ゴムの粒体に対し衝撃力を付与して強制的に分離して微粉砕ゴムにする分離機３と、得られた微粉砕ゴムに固着防止剤を添加しながら混合する混合機４と、固着防止剤が添加された微粉砕ゴムを所定の粒径を有する製品とそれ以外のものに分級（選別）して回収する分級機５とを備える。
図示例の微粉砕ゴム製造装置において、破砕したゴム原材料は、供給塔６から粗粉砕機１のホッパー１ａに投入され、粗粉砕機１内に設けられた粗粉砕手段によって粗粉砕ゴムに加工される（粗粉砕工程）。次に、粗粉砕機１で製造された粗粉砕ゴムは、スクリューコンベア１ｂ及びベルトコンベア１ｃによって搬送され、細粉砕機２のホッパー２ａに投入され、更に、細粉砕機２内に設けられた細粉砕手投よって細粉砕ゴムに加工される（細粉砕工程）。次に、細粉砕機２で製造された細粉砕ゴムは、スクリューコンベア２ｂによって搬送され、分離機３の投入口部３ａに投入され、分離機３の分離室内に設けられたピン付き回転ディスクの回転によって微粉砕ゴムに加工される（分離工程）。ここで、ピン付き回転ディスクは駆動モータ３ｂの駆動力によって回転し、該回転に伴ってピンが分離室内を円周方向に回転移動し、移動するピンに投入された細粉砕ゴムが繰り返し衝突し、この衝撃力と、高速回転するピンによって生じる気流に乗った細粉砕ゴム同士の摩擦力とが、細粉砕ゴムの分離に寄与する。なお、ピン付き回転ディスクの周速度は50m/s以上であることが好ましい。
次に、分離機３で製造された微粉砕ゴムは、搬送ダクト３ｃによって混合機４のタンク４ａに圧送され、更に該タンク４ａの下部に設けられた混合室４ｂ内に供給される。また、混合室４ｂには固着防止剤の供給タンク４ｃが連結されており、該供給タンク４ｃから固着防止剤が混合室４ｂ内へ供給される。混合室４ｂ内へ供給された微粉砕ゴムと固着防止剤とは、混合室４ｂ内に設けられた撹拌スクリュー等からなる混合手段によって撹拌・混合される（混合工程）。次に、混合機４で固着防止剤が添加された微粉砕ゴムは、搬送ダクト４ｄによって分級機５の一次貯蔵タンク５ａに搬送・貯蔵され、更に該一次貯蔵タンク５ａから二次貯蔵タンク５ｂに搬送・貯蔵される。二次貯蔵タンク５ｂに貯蔵された微粉砕ゴムは、下部出口から篩５ｃに徐々に落下して、篩５ｃによって所定の粒径の微粉砕ゴムと、それ以外すなわち所定粒径を超えた微粉砕ゴムとに選別され、所定粒径の微粉砕ゴムは微粉砕ゴム製品として回収タンク５ｄに回収される（分級工程）。
上記(i)粗粉砕工程では、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。ここで、(i)粗粉砕工程で用いる粉砕したゴム原材料としては、種々のゴム製品の廃品を粉砕して得られる粉砕物を使用することができ、具体的には、ビードワイヤー等の補強材を除去処理した廃タイヤ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）が好ましい。また、該ゴムチップとしては、粒径Ｄが1mm〜8mmの範囲にあるものが好ましい。ここで、得られる粗粉砕ゴムは、表面に孔を有し、縮れたような形態で且つ柔軟性を有するゴム（以下、「粗縮れゴム」という）であり、その粒径は0.5mm以下であることが好ましい。
粗粉砕機１内に設けられる粗粉砕手段７は、例えば、図２に示すように、固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとの組み合わせから構成され、ここで、固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとの組み合わせの数は、一組でも複数組でもよい。なお、図２に示す粗粉砕手段７は、固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとの組み合わせを上下方向に二組配置して構成されているが、固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとの組み合わせの配置はこれに限られるものではなく、例えば、固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとの組み合わせを横方向に複数組配置して粗粉砕手段７を構成していてもよい。また、図２に示す固定刃７ａと粗粉砕ロール７ｂとは、隙間Ｗをおいて配置されているが、該隙間Ｗは、投入するゴムチップの粒径Ｄに対してＤ/30〜Ｄ/35の範囲が好ましい。
また、図２に示す固定刃７ａの粗粉砕ロール７ｂと対向する側には、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、内側に凹となる円弧面７ａ１が形成されており、該円弧面７ａ１には粗粉砕ロール７ｂの外周面が嵌め込まれる。なお、図示例の固定刃７ａの円弧面７ａ１には、左右方向に伸びる複数の溝７ａ２が上下方向に間隔を置いて設けられているが、円弧面７ａ１の形状はこれに限られるものではない。
更に、図２に示す粗粉砕ロール７ｂの外周面には、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、粉砕刃７ｂ１が設けられており、ここで、該粉砕刃７ｂ１の方向は、図４の（Ａ）に示すように、粗粉砕ロール７ｂの中央部から左右両端部に向け斜め上方に傾斜され、中央部を中心として「Ｖ」字となっていることが好ましい。なお、粉砕刃７ｂ１の形状は、これに限られるものではない。(i)粗粉砕工程では、固定状態にある固定刃７ａに対して粗粉砕ロール７ｂを回転させながら粉砕作業を行うため、せん断力を主として圧縮力や摩擦力の複合作用によって、ある程度の大きさの粗粉砕ゴムを製造することができるが、粉砕刃７ｂ１の方向を粗粉砕ロール７ｂの中央部を中心として「Ｖ」字とすることで、生成した粗粉砕ゴムを粗粉砕ロール７ｂの中央部に移動させて、粗粉砕作業を能率的に行うことが可能になる。
上記粉砕刃７ｂ１のピッチＰ（図４（Ｂ）参照）は、1.0mm〜1.5mmの範囲が好ましい。粉砕刃７ｂ１のピッチＰが1.0mm未満では、粗粉砕処理に時間がかかり、一方、1.5mmを超えると、次の細粉砕工程における作業効率が悪化することがある。
また、隣接する粉砕刃７ｂ１がなす角度θ（図４（Ｂ）参照）は、85°〜95°の範囲が好ましい。隣接する粉砕刃７ｂ１がなす角度θが85°未満では、粉砕刃７ｂ１の刃先の耐久性が低下し、一方、95°を超えると、粗粉砕処理に時間がかかる。
更に、上記粗粉砕ロール７ｂの回転数は、80rpm以上であることが好ましい。粗粉砕ロール７ｂの回転数が80rpm未満では、粗粉砕ゴムの生産効率が低下することがある。
また更に、上記粉砕刃７ｂ１の高さｄ（図４（Ｂ）参照）は、上記粉砕刃７ｂ１のピッチＰに対して、Ｐ/2.5〜Ｐ/3.5の範囲が好ましい。
なお、上記粗粉砕手段７としては、対のロールを対向方向に回転させ且つその回転数を異にする二軸のものを使用してもよく、この場合は、対のロールの粉砕刃同士によるせん断力及び摩擦力の作用によって粗粉砕ゴムを製造することができる。
上記(ii)細粉砕工程では、上記のようにして得られた粗粉砕ゴムを、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。ここで、得られる細粉砕ゴムは、上記粗縮れゴムに比べて更に表面に孔を有し、より一層粒径が小さい縮れ形態にあり、極めて柔軟性のあるゴム（以下、「細縮れゴム」という）である。該細縮れゴムは、ゴム粒体同士が結合して塊（凝縮状態）を形成しているものの、一つのゴム粒子（ゴム粒体）の粒径は小さい。また、その表面は、微細な凹凸面を有し、表面積が大きく、他の原料との反応面が大きいため、ゴムの破壊強度を保持することができる。
細粉砕機２内に設けられる細粉砕手段８は、例えば、図５の（Ａ）に示すように、互いに対向する方向に回転する細粉砕ロール８ａ，８ｂの対を上下方向に複数段（図では６段）配置して構成されるが、細粉砕ロール８ａ，８ｂの対の配置はこれに限られるものではなく、例えば、細粉砕ロール８ａ，８ｂの対を横方向に並べ、横方向に複数段配置して細粉砕手段８を構成してもよい。ここで、細粉砕ロール８ａと細粉砕ロール８ｂとは、回転数が異なることが好ましい。また、上記粗粉砕ゴムを更に細かく粉砕して、粒径分布の狭い細粉砕ゴムを製造するには、各細粉砕ロール８ａ，８ｂの表面を平滑面又は微細な凹凸面とすることが好ましい。更に、対向する細粉砕ロール８ａ，８ｂ間の隙間は、狭い方が好ましく、例えば、0.05mm以下であることが好ましい。上記粗粉砕ゴムは、細粉砕ロール８ａ，８ｂ間に導かれながら徐々に圧縮され、また、細粉砕ロール８ａ，８ｂの回転数の差により粗粉砕ゴムに対して摩擦力が加わり、更に細粉砕ロール８ａ，８ｂ間の隙間においてせん断力が加わり、粗粉砕ゴムから細粉砕ゴムに粉砕される。
細粉砕ゴムへの粉砕効率は、細粉砕ロール８ａ，８ｂの相対的な回転比率に大きく依存する。ここで、低速側の細粉砕ロール８ａと高速側の細粉砕ロール８ｂとの回転比率は、1：15〜1：30の範囲が好ましい。回転比率が1：30すなわち1／30未満の場合には、高速側細粉砕ロール８ｂの回転が低速側細粉砕ロール８ａの回転に比べて速過ぎ粉砕ゴムの発熱により細粉砕ゴムの品質が低下することがあり、一方、1：15すなわち1／15を超えると、粉砕効率が低下することがある。
また、低速側及び高速側の各細粉砕ロール８ａ，８ｂの表面を微細な凹凸面とする場合、より具体的には、図５の（Ｂ）に示すように、各細粉砕ロール８ａ，８ｂの表面を高さｈの突起８ｃを密に配置した粗面とする場合、凹凸面の突起８ｃの高さｈは、細縮れゴムの粒径を小さくする観点から、0mm超且つ0.05mm以下の範囲が好ましい。この場合、得られる細縮れゴムは、凝縮状態にあるものの、一つのゴム粒径を0.15mm以下にすることが容易となり、実験例では得られた細縮れゴム全体の約90％がゴム粒径0.15mm以下のもので占められた。
上記(iii)分離工程では、上記のようにして得られた細粉砕ゴム中に含まれ且つ互いに連なったゴム粒体に対し分離機３によって衝撃力を付与して強制的に分離して微粉砕ゴムにする。ここで、細粉砕ゴムの分離効率は、分離室の容積に対する細粉砕ゴムの充填率によって変化し、最大の分離効率を得る観点から、分離室に投入される細粉砕ゴムの充填率は、分離室の容積に対して30％〜40％の範囲が好ましい。細粉砕ゴムの分離効率が充填率によって変化する原因としては、細粉砕ゴム同士の衝突及び摩擦が細粉砕ゴムの分離に寄与すること等が考えられる。なお、分離効率の低下を抑える観点から、分離機３の分離室内の温度は、40℃〜160℃の範囲が好ましい。分離室内の温度が40℃未満では、細粉砕ゴムの硬化に伴い分離機３にかかる負荷が大きくなって、生産効率が低下することがあり、一方、160℃を超えると、細粉砕ゴムの粘着性が増して分離効果が低下することがある。
上記の微粉砕ゴムの製造方法は、更に、(iv)分離工程を経た微粉砕ゴムに混合機によって固着防止剤を添加しながら混合する混合工程を含んでもよい。微粉砕ゴムに固着防止剤を添加することによって微粉砕ゴムの表面が固着防止剤でコーティングされ、微粉砕ゴム同士が再び付着することを防止できると共に、簡易な分級機によって所望の粒径の微粉砕ゴムを分級（選別）することが可能になる。上記固着防止剤としては、炭酸カルシウム、アルミナ等の充填材や、カーボンブラック、タルク、シリカ等の補強性充填材が好ましい。また、固着防止剤の添加量は、上記微粉砕ゴム100質量部に対して7〜15質量部の範囲が好ましい。固着防止剤の添加量が7質量部未満では、微粉砕ゴムの固着を十分に防止することができず、一方、15質量部を超えると、最終的に得られる製品の利用分野が限られることがある。
上記の微粉砕ゴムの製造方法は、更に、(v)上記混合工程を経た微粉砕ゴムを分級機５によって分級する分級工程を含んでもよい。本発明のゴム組成物に使用する微粉砕ゴムは、200メッシュのフィルターを通過したものを75質量％以上含有することが好ましい。そのため、(v)分級工程で回収する微粉砕ゴムの粒径は0.074mm（♯200）以下であることが好ましい。なお、分級工程で排除された微粉砕ゴムは、別のタンクに回収され、必要に応じて細粉砕機２に戻して更に細粉砕処理を行ってもよい。
本発明のゴム組成物において、上述した微粉砕ゴムの含有量は、新ゴム100質量部に対して、40質量部以下であることが好ましく、1〜30質量部の範囲が更に好ましい。微粉砕ゴムの含有量が40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。
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、上述の微粉砕ゴム、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、微粉砕ゴムと、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。上述したゴム組成物は、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。なお、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。
廃ゴム成分として、本発明に従う微粉砕ゴムＡ、市販の再生ゴム及び市販の粉ゴムＡ（24メッシュ品）をそれぞれ準備した。なお、微粉砕ゴムＡは下記のようにして製造した。
＜微粉砕ゴムＡの製造方法＞
図１に示す装置を用いて、微粉砕ゴムを製造した。なお、粉砕したゴム原材料としては、粒径Ｄが3mmのゴムチップを使用し、また、固定刃及び粗粉砕ロールの隙間Ｗは3/31mmで、粗粉砕ロールの回転数は82rpmで、粉砕刃のピッチＰは1.20mmである。また、低速側細粉砕ロール及び高速側細粉砕ロールの回転比率は1：15である。更に、分離機の分離室内への細粉砕ゴムの充填率は35％で、ピン付き回転ディスクの周速度は60m/sである。また更に、混合機の混合室に固着防止剤として炭酸カルシウムを微粉砕ゴム100質量部に対して8質量部の割合で添加し、その後、200メッシュの篩にかけて微粉砕ゴムＡを回収した。
図１に示す装置を用いて、微粉砕ゴムを製造した。なお、粉砕したゴム原材料としては、粒径Ｄが3mmのゴムチップを使用し、また、固定刃及び粗粉砕ロールの隙間Ｗは3/31mmで、粗粉砕ロールの回転数は82rpmで、粉砕刃のピッチＰは1.20mmである。また、低速側細粉砕ロール及び高速側細粉砕ロールの回転比率は1：15である。更に、分離機の分離室内への細粉砕ゴムの充填率は35％で、ピン付き回転ディスクの周速度は60m/sである。また更に、混合機の混合室に固着防止剤として炭酸カルシウムを微粉砕ゴム100質量部に対して8質量部の割合で添加し、その後、200メッシュの篩にかけて微粉砕ゴムＡを回収した。
＜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エンゴム（油展ＳＢＲ）137.5質量部に対して、下記表１に示す配合割合で上記廃ゴム成分及び各種配合剤を配合し、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、廃ゴム成分及び粉末硫黄の配合量は、表２及び表３に示す通りである。また、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、廃ゴム成分を、油展ＳＢＲ、カーボンブラック、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、新ゴムのみを配合した比較例１についても、廃ゴム成分を添加しなかった以外は、同様の手法にて混練を行った。
新材のゴム成分としてのスチレンブタジエンゴム（油展ＳＢＲ）137.5質量部に対して、下記表１に示す配合割合で上記廃ゴム成分及び各種配合剤を配合し、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、廃ゴム成分及び粉末硫黄の配合量は、表２及び表３に示す通りである。また、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、廃ゴム成分を、油展ＳＢＲ、カーボンブラック、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、新ゴムのみを配合した比較例１についても、廃ゴム成分を添加しなかった以外は、同様の手法にて混練を行った。
＜ゴム組成物及びそれを用いたタイヤの評価＞
上記のようにして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、加硫ゴムサンプルを作製し、各加硫ゴムサンプルに対して下記の方法で破壊特性（Ｔｂ）を測定・評価した。また、下記の方法に従って各ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの実施耐摩耗性を評価した。結果を表２及び表３に示す。
上記のようにして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、加硫ゴムサンプルを作製し、各加硫ゴムサンプルに対して下記の方法で破壊特性（Ｔｂ）を測定・評価した。また、下記の方法に従って各ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの実施耐摩耗性を評価した。結果を表２及び表３に示す。
（１）破壊特性の評価方法
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して破壊強度（Ｔｂ）を測定し、比較例１（廃ゴム成分を配合せず、新ゴムのみを使用）の値を100として、指数表示した。指数値が大きい程、破壊特性が良好であることを示す。
ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して破壊強度（Ｔｂ）を測定し、比較例１（廃ゴム成分を配合せず、新ゴムのみを使用）の値を100として、指数表示した。指数値が大きい程、破壊特性が良好であることを示す。
（２）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、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、実地で各タイヤの耐摩耗性を評価した。結果は、比較例１の値を100として指数表示した。指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
各ゴム組成物をトレッドゴムとして適用し、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、実地で各タイヤの耐摩耗性を評価した。結果は、比較例１の値を100として指数表示した。指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
*1 ＳＢＲ（油展）＃１７１２［ＪＳＲ株式会社製］, ゴム成分100質量部当たりアロマティックオイル37.5質量部を含有する油展ゴム.
*2 シースト７ＨＭ［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］.
*2 シースト７ＨＭ［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］.
*7 24メッシュ品の粉ゴムより得られた再生ゴム［村岡ゴム工業株式会社製］.
*8 24メッシュ品［村岡ゴム工業株式会社製］.
*8 24メッシュ品［村岡ゴム工業株式会社製］.
*9 上記の方法で製造した微粉砕ゴム, 200メッシュのフィルターに掛けて通過したもののみを含む.
表２及び表３の結果から明らかなように、本発明に従う微粉砕ゴムを含有する実施例１〜３のゴム組成物は、新ゴムのみを用いた比較例１のゴム組成物と比べて遜色のない優れた破壊特性を有することが確認された。また、かかるゴム組成物を用いた実施例のタイヤについても、比較例１のタイヤに比べて遜色のない優れた耐摩耗性を有することが確認できた。
一方、市販の再生ゴムや粉ゴムを用いた比較例２〜５のゴム組成物は、比較例１に比べて破壊特性の低下が大きく、また、該ゴム組成物を用いた比較例２〜５のタイヤは、比較例１に比べて耐摩耗性の低下が大きかった。
１ 粗粉砕機
１ａ ホッパー
１ｂ スクリューコンベア
１ｃ ベルトコンベア
２ 細粉砕機
２ａ ホッパー
２ｂ スクリューコンベア
３ 分離機
３ａ 投入口部
３ｂ 駆動モータ
３ｃ 搬送ダクト
４ 混合機
４ａ タンク
４ｂ 混合室
４ｃ 固着防止剤の供給タンク
４ｄ 搬送ダクト
５ 分級機
５ａ 一次貯蔵タンク
５ｂ 二次貯蔵タンク
５ｃ 篩
５ｄ 回収タンク
６ 供給塔
７ 粗粉砕手段
７ａ 固定刃
７ａ１ 円弧面
７ａ２ 溝
７ｂ 粗粉砕ロール
７ｂ１ 粉砕刃
８ 細粉砕手段
８ａ 低速側細粉砕ロール
８ｂ 高速側細粉砕ロール
８ｃ 凹凸面の突起
Ｗ 固定刃と粗粉砕ロールとの隙間
Ｐ 粉砕刃のピッチ
θ 隣接する粉砕刃がなす角度
ｄ 粉砕刃の高さ
ｈ 凹凸面の突起の高さ
１ａ ホッパー
１ｂ スクリューコンベア
１ｃ ベルトコンベア
２ 細粉砕機
２ａ ホッパー
２ｂ スクリューコンベア
３ 分離機
３ａ 投入口部
３ｂ 駆動モータ
３ｃ 搬送ダクト
４ 混合機
４ａ タンク
４ｂ 混合室
４ｃ 固着防止剤の供給タンク
４ｄ 搬送ダクト
５ 分級機
５ａ 一次貯蔵タンク
５ｂ 二次貯蔵タンク
５ｃ 篩
５ｄ 回収タンク
６ 供給塔
７ 粗粉砕手段
７ａ 固定刃
７ａ１ 円弧面
７ａ２ 溝
７ｂ 粗粉砕ロール
７ｂ１ 粉砕刃
８ 細粉砕手段
８ａ 低速側細粉砕ロール
８ｂ 高速側細粉砕ロール
８ｃ 凹凸面の突起
Ｗ 固定刃と粗粉砕ロールとの隙間
Ｐ 粉砕刃のピッチ
θ 隣接する粉砕刃がなす角度
ｄ 粉砕刃の高さ
ｈ 凹凸面の突起の高さ
Claims (11)
- （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、（ｉｖ）該分離工程を経た微粉砕ゴムに混合機によって固着防止剤を添加しながら混合する混合工程とを含む方法で製造された微粉砕ゴムを含有することを特徴とするゴム組成物。
- 前記粉砕したゴム原材料は、粒径Ｄが１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップであって、
前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍであり、隣接する粉砕刃がなす角度θが８５°〜９５°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ／３０〜Ｄ／３５であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。 - 前記粉砕したゴム原材料は、粒径Ｄが１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップであって、
前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールの回転数が８０ｒｐｍ以上であり、前記粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍであり、隣接する粉砕刃がなす角度θが８５°〜９５°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ／３０〜Ｄ／３５であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。 - 前記粉砕したゴム原材料は、粒径Ｄが１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップであって、
前記粗粉砕手段が固定刃と粗粉砕ロールとを備え、該粗粉砕ロールの回転数が８０ｒｐｍ以上であり、前記粗粉砕ロールが粉砕刃を有し、該粉砕刃のピッチＰが１．０ｍｍ〜１．５ｍｍであり、前記粉砕刃の高さｄがＰ／２．５〜Ｐ／３．５であり、隣接する粉砕刃がなす角度θが８５°〜９５°であり、対向する前記固定刃と粗粉砕ロールとの隙間ＷがＤ／３０〜Ｄ／３５であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。 - 前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が平滑面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が１：１５〜１：３０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が微細な凹凸面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が１：１５〜１：３０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記細粉砕手段が互いに対向する方向に回転する低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとを対として複数段備え、該対の細粉砕ロールの表面が微細な凹凸面であり、低速側細粉砕ロールと高速側細粉砕ロールとの回転比率が１：１５〜１：３０であり、前記凹凸面の突起の高さｈが０ｍｍより大きく且つ０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記分離機が分離室を備え、該分離室に投入される細粉砕ゴムの充填率が分離室の容積に対して３０％〜４０％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記微粉砕ゴムを製造する方法が、更に、（ｖ）前記混合工程を経た微粉砕ゴムを分級機によって分級する分級工程を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記微粉砕ゴムが２００メッシュのフィルターを通過したものを７５質量％以上含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項１〜１０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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