JPH11209480A

JPH11209480A - ゴム複合材

Info

Publication number: JPH11209480A
Application number: JP3060598A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Matsushita; 光正松下; Makoto Mori; 誠毛利; Hirotaka Okamoto; 浩孝岡本; Norio Sato; 紀夫佐藤; Noriyuki Suzuki; 憲之鈴木; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木; Masao Owaki; 雅夫大脇; Katsumi Nakajima; 克己中島; Toru Yoshida; 徹吉田; Katsumasa Takeuchi; 勝政竹内
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】加硫ゴムの再生と熱可塑性樹脂との複合を簡
便に行い，高品位で利用価値の高いゴム複合材を提供す
る。【解決手段】熱可塑性樹脂２と，熱可塑性樹脂の中に
分散してなる弾性ゴム粒子１と，カーボンブラック５と
からなる。弾性ゴム粒子の中のゴム分子は，カーボンブ
ラックとカーボンゲルを形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，ゴム廃材等の加硫ゴムを再生し
て得られるゴム複合材に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，タイヤ廃材等のゴム製品廃材の再利
用が行われている。ゴム製品は加硫ゴムからなるため，
再利用するにあたっては，従来，ゴム廃材等の加硫ゴム
を脱硫し，硫黄等の加硫剤添加による再加硫が行われ
る。しかし，再生ゴムの再加硫物は，生ゴムを加硫させ
た一般のゴムよりも物性が低い。かかるゴムの再利用の
方法として，従来，例えば，ゴム粉法，パン（ＰＡＮ）
法等がある。

【０００３】ゴム粉法は，ゴム廃材等の加硫ゴムを数百
μｍまで微粉砕し，生ゴムにブレンドして再利用する技
術である。パン法は，ゴム廃材等の加硫ゴムに分解剤及
び再生油を加え，オートクレーブ中で２００℃，１４．
５ｋｇ／ｃｍ²，５時間程度で処理し，その後，仕上げ
ロールを用いて精練を行う方法である。この方法により
得られた再生ゴムは，可塑性に富む。

【０００４】また，熱可塑性樹脂繊維を含んだゴム廃材
等の加硫ゴム（例えば，廃タイヤ）再利用に関しては，
特開昭５６−７６３４９号公報に開示されている。この
方法は，簡易再生法を利用した技術である。即ち，ま
ず，ゴム廃材等の加硫ゴム粉末を脱硫処理で無定化した
後，硫黄を加えて混練し，さらにゴム状弾性を有する熱
可塑性樹脂を加えて加硫温度以上で加熱混練することに
より，射出成形素材を得るという技術である。

【０００５】また，特開平５−３２９８４２号公報に
は，ゴムに含有する繊維をその形状を維持した状態でゴ
ム製品を得る技術が開示されている。

【０００６】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の方
法においては，以下の問題がある。ゴム粉法では，未加
硫ゴムに加硫ゴムを添加しているが，加硫ゴムは未加硫
ゴムとなじみが悪い。そのため，このゴム粉法によるゴ
ム加硫物は，生ゴムを加硫させて得た一般のゴムよりも
物性が低くなる。また，ゴム粉法において上記繊維が含
まれている場合には，廃材等の加硫ゴムの粉砕工程で繊
維が絡み合って凝集し，混練時に分散不良箇所となって
ゴム加硫物である成形品の表面品質や物性が更に低くな
ることがある。

【０００７】パン法において熱可塑性樹脂繊維が含まれ
ているゴム廃材等の加硫ゴムの再生を行った場合には，
パン法での上記標準処理温度が熱可塑性樹脂の溶融温度
以下であることから，再生ゴムの中に繊維がその形状を
維持したまま残存したり，ストレーナがすぐに目づまり
したりすることになる。また，この状態で仕上げロール
を行うと，繊維が絡み合って凝集するため，この凝集部
分が繊維の分散不良箇所となり，再加硫物である成形品
の表面品質や物性が低下する。

【０００８】また，仮に，繊維存在下でゴム廃材等の加
硫ゴムを，熱可塑性樹脂の溶融温度以上で処理したとし
ても，溶融した熱可塑性樹脂にはせん断力が加わってい
ないため，凝集して数百μｍ以上の塊状粒子になる。そ
のため，この塊状粒子の部分が再加硫物である成形品の
表面品質や物性を低下させることとなる。

【０００９】ゴム粉法やパン法などの従来法でも，予め
繊維を除去すれば繊維を含んだゴム廃材等の加硫ゴムの
再利用に適用可能である。しかし，そのためには，凍結
粉砕により微粉化した後に，風選などにより分離する必
要があり，コスト高となっていた。

【００１０】また，特開平５−３２９８４２号公報の技
術では，パン法と同様の問題がある。そのため，得られ
るゴムの再加硫物の用途は，土木，建築などに用いる表
面品質を要求されないものに限定される。

【００１１】また，特開昭５６−７６３４８号公報に開
示されている技術には，上記パン法における問題に加え
て，以下の問題がある。脱硫工程，加硫剤添加工程，熱可塑性樹脂との混練・
再加硫工程の３工程からなり，工程が複雑であり，手間
とコストがかかる。粘着性及び物性の改善のために硫黄の添加による再加
硫が必要である。加硫剤を添加した脱硫ゴム及び熱可塑性樹脂を加硫温
度以上で加熱混練するため，脱硫ゴムは再加硫されなが
ら熱可塑性樹脂相内に分散する。この方法では，微細分
散化は困難であり，ゴム相と熱可塑性樹脂相とがアロイ
化した組成物は得られ難い。タイヤ廃材等の加硫ゴムとゴム状弾性の熱可塑性樹脂
とから射出成形用素材を得ることができるが，得られる
材料がゴム状弾性体となるため用途範囲が限定され，技
術の利用価値も低い。

【００１２】本発明はかかる従来の問題点に鑑み，加硫
ゴムの再生と熱可塑性樹脂との複合を簡便に行い，高品
位で利用価値の高いゴム複合材を提供しようとするもの
である。

【００１３】

【課題の解決手段】本発明は，熱可塑性樹脂と，熱可塑
性樹脂の中に分散してなる弾性ゴム粒子と，カーボンブ
ラックとからなるゴム複合材において，上記弾性ゴム粒
子の中のゴム分子は，カーボンブラックとカーボンゲル
を形成していることを特徴とするゴム複合材である。

【００１４】本発明の作用及び効果について説明する。
カーボンブラックは，弾性ゴム粒子の中のゴム分子と結
合して，カーボンゲルを形成している。そのため，カー
ボンブラックの殆どは，弾性ゴム粒子の中に留まり，熱
可塑性樹脂相に移行し難い。それゆえ，カーボンブラッ
クが弾性ゴム粒子の中にのみ分散することになる。従っ
て，ゴム相の導電性，帯電性，ゴムの耐油性，引っ掻き
強度等の機械的強度が高くなり，ゴム複合材全体の機械
的強度及び表面品質性が向上する。

【００１５】一方，弾性ゴム粒子に代えて，カーボンブ
ラックと未架橋のゴム粒子を熱可塑性樹脂相に分散させ
た場合には，カーボンブラックは熱可塑性樹脂相の中へ
移行しやすくなる。多量に熱可塑性樹脂相にカーボンブ
ラックが移行すると，ゴム複合材の表面品質が低下し，
機械的特性が低くなる。

【００１６】また，本発明のゴム複合材は，ゴム廃材の
再生方法を利用して容易に得ることができる。即ち，加
硫ゴムを脱硫して再生ゴムを得るという一般的なゴムの
再生方法に，熱可塑性樹脂を添加するという簡単な操作
を加えて行うことにより，製造することができる。

【００１７】なお，本発明の説明において，再生とは，
加硫ゴムを脱硫して，ゴムとして再利用可能な状態にす
ることをいい，ゴムが未加硫の状態のままで利用しても
よいし，再加硫して利用してもよい。また，ゴムのラジ
カルと熱可塑性樹脂とが化学結合して両者が複合化した
ものでもよい。

【００１８】次に，本発明の詳細について説明する。（弾性ゴム粒子）弾性ゴム粒子は，ゴムとカーボンブラ
ックとからなる。ゴムは，一般に，熱可塑性樹脂及びカ
ーボンブラックの存在下で，脱硫し再生処理を行うこと
により再生ゴムとしたものである。ゴム分子は，上記再
生処理によって，カーボンブラックと結合した，トルエ
ン不溶のカーボンゲルを多く形成している。

【００１９】カーボンゲルとは，ゴム分子とカーボンブ
ラックとよりなるゲル状物質をいう。このカーボンゲル
には，例えば，ゴム分子とカーボンブラックとが架橋反
応を起こし三次元構造を形成しているゲル，又はゴム分
子がカーボンブラックに吸着して形成されているゲルも
含まれる。

【００２０】弾性ゴム粒子は，粒子表面におけるゴムの
ラジカル活性点において，熱可塑性樹脂と化学結合して
いることが好ましい。これにより，弾性ゴム粒子と熱可
塑性樹脂とが強固に結合して，従来にない新規な特性を
発揮することができる。

【００２１】弾性ゴム粒子の直径は，１００μｍ以下で
あることが好ましい。これにより，ゴム複合材の表面品
質及び物性が高くなる。一方，１００μｍを超える場合
には，ゴム複合材の表面品質及び物性が低くなるおそれ
がある。

【００２２】（ゴム複合材の製造方法）ゴム複合材の製
造方法としては，例えば，ゴム廃材等のカーボンブラッ
ク含有の加硫ゴムを，熱可塑性樹脂と共存させた状態
で，加熱するとともにせん断力を加えることを特徴とす
るゴム複合材の製造方法がある。

【００２３】この製造方法は，加硫ゴムの脱硫からなる
再生処理を利用した技術であり，加硫ゴムに熱とせん断
力とを加えて，ゴム分子間の架橋点を優先的に切断して
ゴムを再生することができる。

【００２４】加硫ゴム中のカーボンブラックはゴムと化
学結合又は／及び物理的吸着により結び付いたカーボン
ゲルを形成している。このカーボンゲルは，ゴムとカー
ボンブラックとが強固に結合しているため，その構造は
加硫ゴムの再生条件下でも維持される。このカーボンゲ
ルはゴムポリマーゲルと一体化して，全体で溶剤不溶の
ゲル相を形成している。

【００２５】また，ゾル化したゴムは，熱可塑性樹脂よ
りもカーボンゲルまたはポリマーゲルとの親和性が高い
ため，熱可塑性樹脂にはほとんど移行しない。そのた
め，カーボンブラックの多くが弾性ゴム粒子に留まり，
更に弾性ゴム分子が熱可塑性樹脂中で微細に分散して，
本発明のように従来にない新規なゴム複合材が形成され
る。また，ゴム分子の架橋切断により発生したラジカル
により熱可塑性樹脂と再生ゴムとが化学結合して複合化
する。従って，従来の再生ゴムでは得られない特性を有
する再生ゴム複合材を得ることができ，再生ゴム複合材
の高付加価値化が実現できる。

【００２６】また，ゴムの再生度に応じて，ゴム複合材
の材料特性を制御できる。本発明では，加硫ゴムの架橋
構造を切断しつつ，複合化するためのカーボンブラック
の熱可塑性樹脂相への移行はない。

【００２７】一方，生ゴムにカーボンブラックを添加し
て加硫した場合には，架橋を形成しつつ複合化するた
め，カーボンブラックの熱可塑性樹脂中への移行を防止
できずゴム複合化の物性が低下してしまう。

【００２８】加硫ゴムは，ゴム製品の製造原料となる生
ゴムに，硫黄又は硫黄化合物，過酸化物等を混合して架
橋結合を形成させて，エラストマー又はゴムの性状を示
すようにしたものである。好ましくは，加硫ゴムは，上
記生ゴムに硫黄又は硫黄化合物を混合し，炭素主鎖間に
−Ｓ−結合，−Ｓ−Ｓ−結合，−Ｓ−Ｓ−Ｓ−結合等の
多種の硫黄架橋結合を形成して，加熱及びせん断力付与
の際に，架橋結合が選択的に切断されラジカルが発生し
やすい状態になっているエラストマー又はゴムが良い。

【００２９】かかるエラストマー又はゴムとしては，具
体的には，天然ゴム，ブタジエンゴム，イソプレンゴ
ム，ブチルゴム，エチレン−プロピレンゴム，スチレン
−ブタジエンゴム，ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエ
ンターポリマーを意味する。以下，同様），ニトリルゴ
ム，アクリルゴム，アクリルニトリル−ブタジエンゴム
等が挙げられる。

【００３０】また，加硫ゴムは，１種類からなるもので
あってもよいが，２種類以上のものが混合していてもよ
い。その混合状態は，ある程度の大きさのゴムの塊が集
合した状態でもよいし，また１ｍｍ以下に分散している
状態でもよい。また，単独加硫物の粉砕物の２種類以上
が混合されているようなものであってもよい。混合され
るゴムの種類は基本的にはどのようなものでも良いが，
安定した特性を有するゴム複合材を得る観点から，ゴム
の分子構造，極性等が近いものが好ましい。具体的に
は，例えば，天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴム，天
然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムとブタジエンゴムの
組合わせがある。

【００３１】加硫ゴムは，種々のゴム材から得られる。
例えば，ゴムタイヤ，ウェザーストリップ，ホース，ピ
ストンカップ，ベルト，フロアーカーペット等のゴム部
品，使用済み廃材，新材の端材，成形不良品等から得ら
れる。これら各種のゴム材は混合して用いてもよいが，
安定した特性を有する再生物を得る観点から，単一部材
を用いた方が好ましい。

【００３２】ゴム材は，熱可塑性樹脂との複合材であっ
てもよい。かかる複合材としては，例えば，熱可塑性樹
脂を裏打ち材又は／及び表皮材に用いているゴム製カー
ペット，熱可塑性樹脂繊維強化ホースがある。加硫ゴム
と熱可塑性樹脂とからなる複合材をゴム材として用いる
場合には，熱可塑性樹脂を別途添加することなく，加熱
及びせん断力付与だけでゴム複合材が得られる。もちろ
ん，複合材に更に熱可塑性樹脂を添加してもよい。ま
た，ゴム材として，既に再生したゴム複合材を再利用す
ることもできる。

【００３３】熱可塑性樹脂は，熱溶融性を有し，一般的
に不織布状，長繊維状，織布状等の繊維，粒子，フィル
ム状，棒状，板状等の種々の形状をもつ。また，熱可塑
性樹脂は，加硫ゴムの脱硫により発生するラジカルと反
応し得る性質を有することが好ましい。これにより，弾
性ゴム粒子と熱可塑性樹脂との界面で化学結合が形成さ
れ，物性の良いゴム複合材を得ることができる。

【００３４】上記熱可塑性樹脂としては，例えば，ポリ
アミド樹脂，ポリエステル樹脂，ポリアクリロニトリル
樹脂，熱可塑性ポリウレタン樹脂，ポリプロピレン（以
下，ＰＰという。）樹脂，ポリスチレン系樹脂，アクリ
ロニトリル−スチレン系樹脂，ポリカーボネート，ポリ
アセタール樹脂等を挙げることができ，これらは１種又
は２種以上の組合わせで用いられる。

【００３５】特に，熱可塑性樹脂と加硫ゴムとのブレン
ドにより，硬質の熱可塑性樹脂の靭性を改良できる。こ
の硬質の熱可塑性樹脂は広く利用されており，加硫ゴム
廃材の有効利用が可能となる。

【００３６】加硫ゴムと熱可塑性樹脂との配合比は，特
に限定しないが，マトリックス相が熱可塑性樹脂である
必要がある。その理由は，弾性ゴム粒子が熱可塑性樹脂
に分散した本発明の目的物を得るためである。

【００３７】加硫ゴムに対する熱可塑性樹脂の重量比
（熱可塑性樹脂／加硫ゴム）は，５／９５〜９５／５の
範囲であることが好ましい。熱可塑性樹脂が５未満の場
合又は加硫ゴムが９５を超える場合には，熱可塑性樹脂
未添加の加硫ゴム単品と同様の特性となり改質効果は期
待できず，また熱可塑性樹脂がマトリックス相となり難
い。また熱可塑性樹脂が９５を超える場合又は加硫ゴム
が５未満には，加硫ゴム未添加の熱可塑性樹脂単品と同
様の特性となり改質効果は期待できず，廃ゴムの有効利
用の目的にも沿わない。更に好ましくは，熱可塑性樹脂
／加硫ゴムは，１０／９０〜９０／１０である。これに
より，改質効果がより高いゴム複合材を得ることができ
る。

【００３８】上記製造方法において，加硫ゴム及び熱可
塑性樹脂の加熱温度は，熱可塑性樹脂の溶融温度以上で
かつ加硫ゴムの脱硫温度以上であることが好ましい。
「熱可塑性樹脂の溶融温度」とは，熱可塑性樹脂が溶融
して流動性を示すようになったときの温度をいう。「加
硫ゴムの脱硫温度」とは，加硫ゴムの硫黄等による架橋
結合が切断される温度をいう。一方，加熱温度の上限
は，加硫ゴムの主鎖の切断が優先的に進行しない温度で
あることが好ましい。

【００３９】また，加硫ゴム及び熱可塑性樹脂にせん断
力を付与することにより，架橋結合の熱安定性が低下す
るので，せん断力が大きいほど低温で再生することが可
能となる。具体的には，上記の加熱温度は１８０℃〜３
５０℃であることが好ましい。１８０℃未満の場合に
は，ゴムの再生が十分に進行しないおそれがある。３５
０℃を超える場合にはゴムの主鎖の切断が進行しゴム複
合材が粘着性を帯びて物性が低下するおそれがあり，ま
た，カーボンゲルの架橋構造を切断し物性低下のおそれ
がある。

【００４０】もちろん複合化するべき加硫ゴムの種類に
よって最適な温度範囲は異なる。例えば，加硫ゴムが，
天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴム，天然ゴムとスチ
レン−ブタジエンゴムとブタジエンゴム等である場合に
は，１８０℃〜２５０℃で加熱することがより好まし
い。また，上記の加熱温度は，熱可塑性樹脂がＰＰ樹脂
の場合には１８０℃程度であり，６ナイロンの場合には
２３０℃程度の温度であることが好ましい。これによ
り，ゴムの再生が十分に進行し，粘着性も生じない。

【００４１】加硫ゴム及び熱可塑性樹脂に加えるせん断
力は１０〜１５０ｋｇ／ｃｍ²であることが好ましい。
１０ｋｇ／ｃｍ²未満の場合には，せん断力が小さす
ぎ，架橋切断の促進，均一な混合及び混練が十分に行え
ず，ゴム複合材の物性が悪くなるおそれがある。また，
１５０ｋｇ／ｃｍ²を超える場合には，せん断力により
架橋結合の切断だけでなく，主鎖の切断も進行するおそ
れがあり，粘着性を帯びやすくなり，物性が低下する場
合がある。

【００４２】せん断力の最適値は，加硫ゴムの種類によ
り異なる。例えば，加硫ゴムが天然ゴムとスチレン−ブ
タジエンゴム，天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムと
ブタジエンゴム等である場合には，せん断力は１０〜５
０ｋｇ／ｃｍ²であることがより好ましい。なお，せん
断力を与えることができる装置としては，例えば，二軸
押出機等の押出機，射出成形機がある。

【００４３】（加硫ゴムの再生度）ゴム複合材の機械特
性等は，加硫ゴムの再生度が影響を与える。加硫ゴムの
再生度は，ゴム複合材の重量膨潤度または重量ゲル分率
で現すことができる。ゴム複合材の重量膨潤度が再生前
の２倍よりも低い場合には再生不十分であり，加硫ゴム
をせん断力で粉砕して熱可塑性樹脂に混合しただけの混
合物が得られる。この混合物は，熱可塑性樹脂とのなじ
みが悪く機械特性等が低下するおそれがある。このた
め，本発明のゴム複合材を得ることができない場合があ
る。

【００４４】また，ゴム複合材の重量ゲル分率は，ゴム
ポリマー成分のゲル分率が２０〜７０％の範囲であるこ
とが好ましい。２０％未満の場合には，架橋切断だけで
なく主鎖の切断も進行して機械特性等が低下するおそれ
がある。また，７０％を超える場合には，再生不十分と
なり，加硫ゴムをせん断力で粉砕して熱可塑性樹脂に混
合しただけの混合物が得られる。この混合物は，熱可塑
性樹脂とのなじみが悪く機械特性等が低下するおそれが
ある。このため，本発明であるゴム複合材を得ることが
できない場合がある。

【００４５】また，カーボンブラックの熱可塑性樹脂相
への移行を抑制するために，重量ゲル分率は２０％より
も大きいことが好ましい。さらに２０％未満の場合に
は，ゴムの主鎖切断が進行し，成形品表面のベタツキや
分解物がブリードする原因になるので好ましくない。

【００４６】（加硫ゴムと熱可塑性樹脂とを共存させた
状態）加硫ゴムを熱可塑性樹脂と共存させた状態とは，
加硫ゴム及び熱可塑性樹脂に対して，両者が共存した状
態で，熱可塑性樹脂の溶融温度以上でかつ加硫ゴムの脱
硫温度以上の温度で加熱すると共にせん断力を加えたと
きの状態をいう。この共存状態には，加硫ゴムの再生過
程に熱可塑性樹脂を途中添加する場合や，逆に，溶融状
態の熱可塑性樹脂に加硫ゴムを途中添加する場合なども
含まれる。特に，加硫ゴムの再生過程に熱可塑性樹脂を
途中添加することが好ましい。その理由は，加硫ゴムの
再生と得られた再生ゴムと熱可塑性樹脂とのブレンドを
効率よく行うことができるからである。

【００４７】（加熱及びせん断力付与のタイミング）加
硫ゴム及び熱可塑性樹脂への上記加熱及びせん断力の付
与のタイミングは，両者を同時に行ってもよいし，加熱
終了後に適正温度範囲内にある間にせん断力を与えても
よいし，また加熱とせん断力付与とを交互に行ってもよ
い。

【００４８】（添加物の添加）加熱及びせん断力付与の
際には，加硫ゴム及び熱可塑性樹脂に対して，種々の添
加剤を添加することができる。添加剤としては，例え
ば，脱硫剤，反応性相容化剤，加硫剤，フィラー，酸化
防止剤，紫外線吸収剤，再生油，素練促進剤等がある。
これらの中，特に，脱硫剤，反応性相溶剤，加硫剤につ
いて以下に説明する。

【００４９】脱硫剤とは，加硫ゴムの架橋結合を切断し
て脱硫させるものをいう。本発明においては脱硫剤の添
加は必須ではない。しかし，脱硫剤の添加により，本発
明の加熱及びせん断力による脱硫を容易に進行させるこ
とができる。かかる脱硫剤としては，例えば，ジフェニ
ルジスルフィド，フェニルヒドラジン−塩化鉄，過酸化
物等を用いる事ができる。

【００５０】反応性相容化とは，熱可塑性樹脂と再生ゴ
ムとの相容性を向上させるためのものをいう。上記添加
剤としての反応性相容化剤を添加することにより，加硫
ゴムと熱可塑性樹脂との相容化が効率よく進行する。

【００５１】反応性相容化剤は，加硫ゴムの再生時に発
生するラジカルと反応可能であれば，特に限定しない。
反応性相容化剤は，一般に分子量１０，０００以下のモ
ノマー，オリゴマー等であることが多い。好ましくは，
反応可能な活性基や相容性，濡れ性，接着性等の特性を
付与する官能基を有する化合物が良い。例えば，無水マ
レイン酸，オレイルアミン，オレイルアルコール等のオ
レフィン類，グリシジルメタクリレート，末端ビニル基
変性液状ブタジエンゴムオリゴマー等が挙げられる。反
応性相容化剤は，２種以上のものを混合して用いてもよ
いが，安定した特性のゴム複合材を得るために単一化合
物を用いた方が好ましい。

【００５２】反応性相容化剤は，再生時に発生する脱硫
ゴムのラジカルと共存するように添加することが好まし
い。その添加方法は，再生前にドライブレンド，再生過
程での途中添加等があげられる。

【００５３】反応性相容化剤の添加量は，０．０１〜２
０重量％であることが好ましい。０．０１重量％未満の
場合には，相容化に対する促進効果がなくなる場合があ
る。また，２０重量％を超える場合には，添加量が大過
剰になり，それ以上添加しても促進効果がないばかり
か，未反応の反応性相容化剤が多量に残存しゴム特性が
低下する場合がある。また，更に好ましくは，反応性相
容化剤の添加量は，０．１〜５重量％である。

【００５４】加硫剤は，脱硫ゴムのラジカル同士または
残存する架橋可能点を効率よく架橋させるものである。
ゴム複合材の製造工程において加硫剤を添加することに
より，ゴム複合材の表面品質及び物性が向上する。ま
た，動的加硫により，熱可塑性樹脂の配合比が少なくて
も，熱可塑性樹脂をマトリックス相とすることが可能と
なる。

【００５５】加硫剤の添加による再加硫は，加硫ゴムと
熱可塑性樹脂とを混合し加硫ゴムの脱硫を行った後に，
加硫反応が進行するようにすることが好ましい。混合，
脱硫の前に加硫剤を添加して再加硫した場合には，ゴム
が微細分散せず，ゴム複合材の表面品質及び特性が低下
する場合があるからである。

【００５６】加硫剤添加による加硫方法としては，例え
ば，ブレンド中の製造過程に加硫剤を途中添加する方法
等がある。特に，再生及びブレンド中に加硫剤を添加す
ることが好ましい。これにより，せん断力を付与した状
態で加硫剤を添加し，動的加硫により再生ゴムを再加硫
し，射出成形可能なゴム複合材を得ることができる。

【００５７】（成形）ゴム複合材の成形法としては，射
出成形，押出成形，プレス成形等がある。成形時には，
ゴム複合材に一般的に用いられる添加材，充填材等を必
要に応じて添加することもできる。ゴム複合材を新材に
添加して用いることもできる。ゴム複合材は，そのまま
成形した場合にも安定した特性を有する成形品を得るこ
とができる。また，再生ゴム複合材に加硫剤等を添加し
てゴム分子を再加硫してもよい。

【００５８】本発明のゴム複合材は，一般のゴム及び熱
可塑性樹脂と同様に種々の用途がある。例えば，タイヤ
のトレッド部分，ホース類，パッキン，ベルト，ウェザ
ーストリップなどの自動車用内・外装ゴム部品に用いる
ことができる。また，バンパーなどの自動車用内・外装
樹脂部品，ホース類，ケース類，カバー類，チューブ，
構造材としての板材，棒材等の樹脂部品にも用いること
ができるが，これらに限定されるものではない。

【００５９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態にかかる実施例
を比較例とともに説明する。（実施例１）加硫ゴムとして，カーボンブラックを５０
重量％含有する硫黄架橋のＥＰＤＭゴム端材を１０ｍｍ
角程度に粉砕し再生用試料とした。熱可塑性樹脂として
は，ＰＰ樹脂からなるペレットを用いた。

【００６０】加硫ゴム粉砕物を二軸押出機に投入し，３
００℃で再生処理を行った。このとき，再生工程の途中
からサイドフィーダを用いてＰＰ樹脂を添加することに
より加硫ゴムの再生と同時に溶融混練を行った。なお，
ポリプレピレン樹脂添加後の混練時の温度は２３０℃ま
で低下させた。スクリュ回転数は４００ｒｐｍであり，
処理能力は５ｋｇ／ｈであり，加硫ＥＰＤＭゴム粉砕物
とＰＰ樹脂との配合比（加硫ＥＰＤＭゴム粉砕物／ＰＰ
樹脂）は，３０重量部／７０重量部とした。次いで，押
出処理で得られたゴム複合材からなるペレットを用い
て，これを射出成形機に投入し２００℃で射出成形し
て，ゴム複合材からなる成形品を得た。

【００６１】得られた成形品を透過電子顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）で観察した。その顕微鏡写真を図１に示す。図１に
おいて，黒色の粒子部分はＥＰＤＭゴムからなる弾性ゴ
ム粒子であり，白色部分はＥＰＤＭとＰＰとの混合マト
リックスである。これらの写真を観察したところ，図２
に模式的に示すごとく，ＰＰ樹脂からなる熱可塑性樹脂
２の中に，ＥＰＤＭゴムからなる弾性ゴム粒子１が分散
していた。また，カーボンブラック５の殆どは，弾性ゴ
ム粒子１の中に存在していた。

【００６２】また，上記成形品の物性について測定し
た。その結果，表１に示すごとく，引張強度は２１ＭＰ
ａで，引張伸びは４００％で，アイゾット衝撃強度は３
２０Ｊ／ｍであった。このような優れた物性を示すの
は，ＥＰＤＭゴムとカーボンブラックとが結合してカー
ボンゲルを形成しているため，カーボンブラックは混練
過程でＰＰ樹脂相に移行しないため，物性が低下せず，
更に，脱硫時に発生するラジカルによりＰＰ樹脂とＥＰ
ＤＭゴムとの相容性が向上して，機械的特性も向上した
ためであると考えられる。また，本例のゴム複合材は，
後述の比較例１のような単純なＰＰ樹脂単独の成形品で
は得られない特性を有しており，用途範囲が広い。

【００６３】（比較例１）ＥＰＤＭゴム及びカーボンブ
ラックを添加することなく，ＰＰ樹脂単独のものについ
て溶融・混練処理を２３０℃で行った。次いで，これを
２００℃で射出成形した。その他は，実施例１と同様
に，ＰＰ樹脂単独の成形品を得た。この成形品の物性を
測定したところ，表１に示すごとく，引っ張り伸び，衝
撃強度は実施例１よりも低かった。

【００６４】（比較例２）硫黄架橋していない５０重量
％のカーボンブラックを含有しているＥＰＤＭゴムを用
いた。この未架橋ＥＰＤＭゴムは，加硫されていないた
め，カーボンブラックとゴムとは結合されていない。そ
の他は，実施例１と同様にして成形品を得た。この成
形品の物性を測定したところ，表１に示すごとく，実施
例１よりも低かった。その原因は，ＥＰＤＭゴムが架橋
していないため，ゴム中に多量含まれているカーボンブ
ラックがＰＰ樹脂相に移行したためであると考えられ
る。

【００６５】（比較例３）実施例１で用いた加硫ゴムを
凍結粉砕して加硫ＥＰＤＭゴムのゴム粉（粉径１００μ
ｍ）を得た。ＰＰ樹脂の溶融・混練時にこのゴム粉を添
加するとともに２００℃で射出成形した。ゴム粉の添加
量は，実施例１の場合と同量とした。その他は，実施例
１と同様に成形品を製造した。

【００６６】得られた成形品の物性を測定したところ，
表１に示すごとく，実施例１よりも低かった。その原因
は，加硫ＥＰＤＭゴム粉が異物として存在するだけであ
り，複合材の物性向上へ何ら寄与していないためである
と考えられる。なお，表１及び後述の表２〜表６におけ
る各欄中「−」は，未添加又は未測定を意味する。

【００６７】

【表１】

【００６８】（実施例２）実施例１と同様にしてゴム複
合材からなる成形品（厚さ２００μｍのフィルム）を得
た。このゴム複合材の中のゴム成分のゲル分率及び重量
膨潤度を測定した。ゴム成分のゲル分率を測定するにあ
たっては，ゴム複合材０．１ｇを正確に秤取り，１００
倍量のトルエンに４８時間浸漬した。表面の余分なトル
エンを拭き取って，密閉容器に入れて重量を測定した。
更に，室温で真空乾燥を２４時間行い，トルエンを除去
して乾燥重量を測定した。これらの測定値から，以下の
計算式（１），（２）により重量ゲル分率をもとめた。
但し，試験片の重量から，カーボンブラックなどの無機
分，オイル分及び樹脂分の重量を除去するという補正を
行う必要がある。

【００６９】重量ゲル分率＝（膨潤試験片の乾燥後のゴムポリマー重量）／（試験片の空気中でのゴムポリマー重量）・・・（１）

【００７０】重量膨潤度＝｛（膨潤試験片のゴムポリマー重量）−（膨潤試験片の乾燥後のゴムポリマー重量）｝／（膨潤試験片の乾燥後のゴムポリマー重量）・・・（２）

【００７１】測定の結果，成形品の中のゴムポリマー成
分のゲル分率は５５％であり，重量膨潤度は３倍であっ
た。

【００７２】

【表２】

【００７３】（実施例３）実施例１と同様に，加硫ゴム
として，カーボンブラック５０重量％含有する硫黄架橋
のＥＰＤＭゴム端材を１０ｍｍ角程度に粉砕した。ま
た，熱可塑性樹脂として，ＰＰ樹脂のペレットを用い
た。硫黄架橋ＥＰＤＭゴムとＰＰ樹脂との配合比（硫黄
架橋ＥＰＤＭゴム／ＰＰ樹脂）は重量比で３０／７０と
した。実施例１においてサイドフィーダでＰＰ樹脂を添
加するときにタルクも同時に添加した。その他は，実施
例１と同様に成形品を製造した。

【００７４】得られた成形品の物性について測定した。
その結果，表３に示すごとく，引張強度が２３ＭＰａ
で，引張伸びが４００％以上で，アイゾット衝撃強度が
３００Ｊ／ｍで，ロックウェル硬度（Ｒスケール）が７
０で，４５５ＫＰａでの熱変形温度が１１５℃であり，
帯電性はなかった。

【００７５】また，成形品を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ，ＰＰ樹脂がマトリックス相を形成し，ＥＰＤＭゴム
から得られる再生ゴムが分散相を形成し５μｍ程度の大
きさの弾性ゴム粒子が見られた。また，本例の成形品
は，弾性ゴム粒子が多量のカーボンブラックを含むた
め，カーボンブラック未添加の後述の比較例４とは異な
った特性を有していた。

【００７６】このように良好な結果が得られるのは，弾
性ゴム粒子に含まれるカーボンブラックが，再生ＥＰＤ
Ｍゴムと結合しているため，ＰＰ樹脂からなるマトリッ
クス相へ移行せず，物性低下の原因とはならなかったた
めであると考えられる。

【００７７】（比較例４）未加硫ＥＰＲ（エチレンプロ
ピレンゴム）と未加硫ＥＢＲ（エチレンブチレンゴム）
と準備した。両者には，加硫剤とブラックカーボンが含
まれていない。これら未加硫ＥＰＲ及び未加硫ＥＢＲを
二軸押出機に投入し２３０℃にて溶融混練を行った。そ
の他は，実施例３と同様に成形品を製造した。

【００７８】表３に示すごとく，得られた成形品の各種
物性を測定したところ，実施例３よりも低い物性値であ
った。

【００７９】

【表３】

【００８０】

【発明の効果】本発明によれば，加硫ゴムの再生と熱可
塑性樹脂との複合を簡便に行い，高品位で利用価値の高
いゴム複合材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のゴム複合材組織を示す図面代用顕微
鏡写真（倍率８０，０００倍）。

【図２】実施例１のゴム複合材の説明図。

【符号の説明】

１．．．弾性ゴム粒子，２．．．熱可塑性樹脂，５．．．カーボンブラック，

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂と，熱可塑性樹脂の中に分
散してなる弾性ゴム粒子と，カーボンブラックとからな
るゴム複合材において，上記弾性ゴム粒子の中のゴム分
子は，カーボンブラックとカーボンゲルを形成している
ことを特徴とするゴム複合材。