JPH11315163A - 硬化ゴムの解加硫 - Google Patents
硬化ゴムの解加硫Info
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- JPH11315163A JPH11315163A JP6418699A JP6418699A JPH11315163A JP H11315163 A JPH11315163 A JP H11315163A JP 6418699 A JP6418699 A JP 6418699A JP 6418699 A JP6418699 A JP 6418699A JP H11315163 A JPH11315163 A JP H11315163A
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Abstract
配合および再硬化できる解加硫ゴムとなす方法を提供す
る。 【解決手段】 本発明の方法は、(1)硬化ゴムを2−
ブタノールの存在下に少なくとも約3.4×106パス
カルの圧力下で約150℃〜約300℃の範囲内の温度
に加熱して硬化ゴムを解加硫し、それにより固形硬化ゴ
ムと、固形解加硫ゴムと、解加硫ゴムの2−ブタノール
中溶液との混合物を生じさせ、(2)固形硬化ゴムおよ
び固形解加硫ゴムから解加硫ゴムの2−ブタノール中溶
液を取り出し、(3)取り出された解加硫ゴムの2−ブ
タノール中溶液を約100℃未満の温度まで冷却し、そ
して(4)2−ブタノールから解加硫ゴムを分離するこ
とを含む。この方法によれば、硫黄−硫黄結合および/
または炭素−硫黄結合を優先的に切断し、炭素−炭素結
合は切断せず、従って分子量の大きな低下はない。
Description
ース、ベルト、その他のゴム製品が、それらの限られた
耐用年数の間に使い古され、毎年廃棄されている。これ
らの使用済みゴム製品は、それら本来の使用目的を果た
した後では、それらの用途が非常に僅かしかないので、
それら製品はゴミ捨て場に運搬され、廃棄されるのが普
通である。限られた数の使用済みタイヤは、耐候性が望
ましい場合、ボートおよびその類似物を保護するための
ガードとして建造物の擁壁に利用される。しかし、はる
かに多くの数のタイヤ、ホースおよびベルトは単に廃棄
されるだけである。
問題であることが分かっている。硬化ゴム製品(例え
ば、タイヤ、ホースおよびベルト)をリサイクルするこ
とに関連したこの問題は、加硫プロセスにおいてゴムが
硫黄で架橋されるために起こる。加硫後、その架橋ゴム
は熱硬化性となり、他の製品には再形成できない。言い
換えると、硬化ゴムは、金属や熱可塑性物質のように
は、それを溶融して他の製品に再形成することができな
いのである。したがって、硬化ゴム製品は、これを単に
溶融して新しい製品にリサイクルすることはできない。
(Charles Goodyear)によりゴムの加硫法が発見されて
以来、硬化ゴムのリサイクルに関心が持たれてきた。タ
イヤやその他のゴム製品から一定量の硬化ゴムを切断ま
たは粉砕して小さい粒度のものとし、これを充填剤の一
種として種々の製品に配合する方法がある。例えば、道
路を舗装したり、駐車場にするために粉砕したゴムをア
スファルト中に少量配合することができる。硬化ゴムの
小粒子を新しいタイヤ、その他のゴム製品のためのゴム
配合物に含有させることもできる。しかし、このリサイ
クルされたゴムは既に硬化されており、ゴム配合物中の
未処理ゴムに対して適切な程度まで共−硬化されないの
で、それは充填剤として役立つのみである。
開発されている。解加硫(devulcanization)は、それ
がゴムの分解を伴うことなく行うことができるならば、
ゴムを再配合および再硬化して新しいゴム物品とするの
に適したものにすると言う利点を提供することになる。
言い換えると、ゴムを元の目的に再度使用することがで
きるようになる。しかし、従来開発された解加硫技術に
は、商業的に実行できることが判明しているものは1つ
もない。
は、極性基を含有する硫黄−加硫エラストマーを解加硫
する方法が開示される。この方法は、915MHz〜2
450MHz、41〜177ワット−時間/ポンドのマ
イクロ波エネルギーを、実質的に総ての炭素−硫黄結合
および硫黄−硫黄結合を切断するに足る量であるが、有
意量の炭素−炭素結合は切断しないような量の制御され
た線量で印加することを含む。
は、加硫エラストマー中の炭素−硫黄、硫黄−硫黄およ
び(所望の場合)炭素−炭素の各結合を切断するための
連続超音波法が開示される。これには、圧力と、場合に
よっては熱の存在下で一定レベルの超音波振幅を適用す
ることにより、硬化ゴムが分解することがあることが報
告されている。この方法を使用すると、ゴムは軟化し、
それにより未だ硬化していないエラストマーに使用され
ると同様の方法でそのゴムを再生し、再付形することが
できるようになる。
は脱硫により硬化ゴムを解加硫する方法が開示される。
この方法は、加硫ゴム片を溶媒およびアルカリ金属に接
触させて反応混合物を形成し、この反応混合物を酸素の
不存在下で混合しながら、アルカリ金属が加硫ゴム中の
硫黄と反応するに足る温度まで加熱し、そしてゴムの熱
分解が起こる温度より低い温度に維持し、それにより加
硫ゴムを解加硫する工程を含む。この米国特許第5,6
02,186号明細書には、約300℃(すなわち、ゴ
ムの熱分解が始まる温度)より低い温度に制御するもが
好ましいことが示される。
ることにより、マイクロ波、超音波又はアルカリ金属を
必要としないで、簡単な方法を使用して硬化ゴムを解加
硫することができる。換言すれば、マイクロ波、超音波
又はアルカリ金属の不存在下で硬化ゴムを解加硫するこ
とができるのである。本発明の方法を使用すると、ゴム
の元々の微細構造も保持され、しかも比較的高分子量に
維持することが可能である。しかして、本発明の方法
は、主に硫黄−硫黄結合および/または炭素−硫黄結合
を切断し、炭素−炭素結合は切断しない。
それを2−ブタノールの存在下に少なくとも約3.4×
106パスカルの圧力の下で少なくとも約150℃の温
度に加熱することにより解加硫できるという予想外の発
見に基づく。解加硫を2−ブタノールの存在下において
約300℃以下の温度で行うと、ゴムの分子量を比較的
高いレベルに維持することができる。この解加硫方法は
ゴムの微細構造を有意には変化させず、したがって元の
ゴムと同じ種類の用途に使用できる。言い換えると、解
加硫したゴムは、これを元のゴムと実質的に同じ方法で
再配合および再硬化して有用な物品となすことができる
のである。
化ゴムを解加硫して、有用なゴム製品に再配合および再
硬化できる解加硫ゴムとなすための方法を開示するもの
である。この方法は、(1)硬化ゴムを2−ブタノール
の存在下に約3.4×106パスカルの圧力下で約15
0℃〜約300℃の範囲内の温度に加熱して硬化ゴムを
解加硫し、それにより生成解加硫ゴムの2−ブタノール
中スラリーを形成し、そして(2)その解加硫ゴムを2
−ブタノールから分離することを含む。
有用なゴム製品に再配合および再硬化できる解加硫ゴム
となし、そしてその硬化ゴムからその解加硫ゴムを抽出
する方法も明らかにするものである。すなわち、この方
法は、(1)硬化ゴムを2−ブタノール中で約3.4×
106パスカルの圧力下において約150℃〜約300
℃の範囲内の温度に加熱することにより、その硬化ゴム
を解加硫ゴムに解加硫し、それにより固形硬化ゴムと、
固形解加硫ゴムと、その解加硫ゴムの2−ブタノール中
溶液との混合物を生成させ、(2)固形硬化ゴムおよび
固形解加硫ゴムから解加硫ゴム溶液を取り出し、(3)
取り出された解加硫ゴムの2−ブタノール溶液を約10
0℃未満の温度まで冷却し、そして(4)解加硫ゴムを
2−ブタノールから分離することを含む。
も本発明の方法を利用することにより解加硫することが
できる。例えば、この方法は、天然ゴム、合成ポリイソ
プレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソ
プレンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、
ニトリルゴム、カルボキシル化ニトリルゴム、ブロモブ
チルゴム、クロロブチルゴム等を解加硫するのに使用で
きる。本発明の方法は、また、種々のタイプのゴムのブ
レンドを解加硫するのにも使用することができる。
タノールの存在下で少なくとも約3.4×106パスカ
ル(Pa)の圧力下において少なくとも150℃の温度
まで単に加熱することによって行うことができる。解加
硫処理速度を増すために、硬化ゴムは、典型的には、切
断、細砕または粉砕して比較的小さな粒度のものにされ
る。通常、ポリマーの分解程度を可及的に少なくするた
めに約300℃以下の温度にするのが好ましい。言い換
えれば、解加硫処理を約300℃以下の温度で行うと、
硬化ゴム中の硫黄−硫黄結合および/または炭素−硫黄
結合をゴム中の炭素−炭素結合より優先して切断するこ
とができるのである。したがって、300℃またはそれ
以下の温度で解加硫処理を行うことにより、そのゴムの
分子量は高レベルに維持できる。この理由から、解加硫
処理は、典型的には、約150℃〜約300℃の範囲内
の温度で行われることになる。
℃の範囲内の温度で行うのが好ましい。最も好適な解加
硫温度は約230℃〜約260℃の範囲内である。使用
される圧力は、典型的には、約3.4×106パスカル
(500ポンド/インチ2)〜約3.4×107パスカル
(5000ポンド/インチ2)の範囲内である。通常、
約6.9×106パスカル(1000ポンド/インチ2)
〜約2.8×107パスカル(4000ポンド/イン
チ2)の範囲内の圧力を利用するのが好ましい。一般的
には、約1.7×107パスカル(2500ポンド/イ
ンチ2)〜約2.4×107パスカル(3500ポンド/
インチ2)の範囲内の圧力を利用するのが最も好まし
い。通常、解加硫しようとする硬化ゴムを2−ブタノー
ルの浴中に浸けるのが好ましい。いずれにしても、処理
している間は、解加硫ゴムを酸素から保護することが重
要である。ある場合には、窒素のような不活性ガス雰囲
気下でこの処理を行うのが望ましい。
−ブタノールから分離する。解加硫ゴムは昇温下では2
−ブタノールにいくらか可溶であるので、その分離は、
典型的には、約100℃未満の温度で行われる。解加硫
ゴムは、液体から固体を分離するのに普通に使用される
方法を利用して2−ブタノールから回収することができ
る。例えば、解加硫ゴムはデカンテーション、濾過、遠
心分離等により2−ブタノールおよびその他の固形残分
(カーボンブラック、シリカおよび金属等)から回収す
ることができる。
くらか可溶であるので、解加硫ゴムは溶媒として2−ブ
タノールを使用して硬化ゴムおよびその他の固形残分か
ら抽出することが可能である。これは、(1)硬化ゴム
を2−ブタノール中で少なくとも約3.4×106パス
カルの圧力下において約150℃〜約300℃の範囲内
の温度まで加熱してその硬化ゴムを解加硫ゴムに解加硫
し、それにより固形硬化ゴムと、固形解加硫ゴムと、殆
どの場合追加の固形残分、例えば充填剤(カーボンブラ
ック、シリカ、クレー等)および/または金属類と、そ
の解加硫ゴムの2−ブタノール中溶液との混合物を生じ
させ、(2)その解加硫ゴム溶液を固形硬化ゴムおよび
固形解加硫ゴムから取り出し、(3)取り出された解加
硫ゴムの2−ブタノール中溶液を約100℃未満の温度
まで冷却し、そして(4)その解加硫ゴムを2−ブタノ
ールから分離することを含む。
は、これを再配合および再硬化して、例えばタイヤ、ホ
ースおよびベルトのような有用なゴム製品にすることが
できる。そのゴムの重量平均分子量は、100,000
を超える高レベル、典型的には150,000を超える
高レベルに維持することができる。ある場合には、20
0,000を超える重量平均分子量を維持することがで
きる。本発明の解加硫法はゴムの微細構造を有意には変
化させず、したがって元のゴムと同じ種類の用途に使用
することができる。言い換えれば、この解加硫ゴムは、
これを再配合および再硬化して、元のゴムと実質的に同
じようにして有用な物品にすることができるのである。
は単に例証の目的から与えられるものであって、本発明
の範囲または実施できる方法を制限するものと考えるべ
きではない。特に記載されない限り、部および百分率は
重量を基準にして与えられる。
る硬化スチレン−ブタジエンゴム(SBR)を、メタノ
ール、エタノール、1−ブタノール、1−プロパノー
ル、2−プロパノール、2−ブタノール、イソブチルア
ルコール、4−メチル−2−ペンタノールおよび1−ペ
ンタノールを含めて種々のアルコール中で解加硫した。
アルコールは、ヒューレット・パッカード(Hewlett-Pa
ckard)5890Aガスクロマトグラフ中にISCO
LC−5000シリンジポンプを用いて2.1×107
パスカル(3000ポンド/インチ2)の圧力で注入し
た。ヒューレット・パッカード5890Aガスクロマト
グラフはクロマトグラフ装置としては使用されなかっ
た。このクロマトグラフは専ら温度を制御できる環境を
与えるために使用された。換言すれば、クロマトグラフ
は加熱オーブンとして使用されたのである。このガスク
ロマトグラフ中の試料容器に約0.55gの各硬化SB
R試料を装入し、これを解加硫した後、アルコールを、
総金属製流路に対してインラインで接続した試料容器に
通し、通過させることにより抽出した。
0℃の温度に加熱し、アルコール中でその温度に静的条
件下で10分間維持した。圧力は、勿論、2.1×10
7パスカル(3000ポンド/インチ2)であった。次い
で、そのアルコールを系内に150℃の温度で20分間
1〜2ml/分の流量で流し、そしてクロマトグラフを
出たアルコールを集め、抽出された解加硫SBRの量を
測定した。
げ、その温度に静的条件下でさらに10分間維持した。
アルコールは依然として2.1×107パスカル(30
00ポンド/インチ2)の圧力に保たれた。次いで、ア
ルコールを再度系内に200℃の温度で20分間1〜2
ml/分の流量で流し、そしてクロマトグラフを出たア
ルコールを集め、抽出された解加硫SBRの量を測定し
た。
げ、その温度に静的条件下でさらに10分間維持した。
そのときアルコールは2.1×107パスカル(300
0ポンド/インチ2)の圧力に保たれた。次いで、アル
コールを再度系内に250℃の温度で20分間1〜2m
l/分の流量で流し、その際クロマトグラフを出たアル
コールを集め、抽出された解加硫SBRの量を測定し
た。
その温度に静的条件下でさらに10分間維持した。その
ときアルコールは2.1×107パスカル(3000ポ
ンド/インチ2)の圧力に保たれた。次いで、アルコー
ルを再度系内に300℃の温度で20分間1〜2ml/
分の流量で流し、その際クロマトグラフを出たアルコー
ルを集め、そのアルコールで抽出された解加硫SBRの
量を測定した。
0℃で評価したアルコールの各々により硬化SBR試料
から抽出された解加硫SBRの累積百分率を表Iに示
す。例2は例1の繰り返しである。例3〜10は比較例
であり、その場合解加硫のために2−ブタノール以外の
アルコールが使用された。
は、評価したその他のアルコールのいずれよりもはるか
に良好であった。それはより低い温度で特に優れてい
た。事実、このアルコールは200℃ではSBRの少な
くとも70%を抽出し、250℃ではSBRの少なくと
も85%を抽出した。より低い温度の利用は、勿論、よ
り低い温度ではポリマーの分解がより少いので望まし
い。抽出された解加硫SBR試料は元のSBR試料と同
じ微細構造を持つことが確認された。
コールを加圧下で20分間1〜2ml/分の速度で連続
的に流した以外は、例1〜10で利用した一般的な手順
を繰り返した。この系の実験では、解加硫のためのアル
コールとして総て2−ブタノールを使用した。充填剤を
含有しない硬化SBR試料、カーボンブラックを含有す
る硬化SBR試料、シリカを含有する硬化SBR試料ま
たはカーボンブラックとシリカとの組み合わせを含有す
る硬化SBR試料を解加硫し、2−ブタノールを用いて
抽出した。SBRの元の重量平均分子量は約400,0
00であった。回収した解加硫SBR試料の重量平均分
子量を表IIに報告する。
は、シリカ、カーボンブラックまたはシリカとカーボン
ブラックとの組み合わせを含有するゴム試料を解加硫す
るのに使用することができた。表IIは、また、本発明
の解加硫方法はゴムの分子量を大きく減少させることは
ないということも示している。したがって、本発明の解
加硫方法は、硫黄−硫黄結合および/または炭素−硫黄
結合を切断するが、ゴム中の有意な数の炭素−炭素結合
は切断しなかった。
に照らして、種々のバリエーションが可能である。本発
明を例証する目的から一定の代表的な態様および詳細を
示したが、当業者には、本発明にはその範囲から逸脱し
ない範囲で種々の変更および修正を加えることができる
ことは明かであろう。したがって、特許請求の範囲によ
って定められる通りの本発明の意図する全範囲内に記載
した特定の態様内で変更をなすことができることを了解
すべきである。
Claims (3)
- 【請求項1】 硬化ゴムを解加硫して有用なゴム製品に
再配合および再硬化できる解加硫ゴムとする方法であっ
て、(1)硬化ゴムを2−ブタノールの存在下に少なく
とも約3.4×106パスカルの圧力下で約150℃〜
約300℃の範囲内の温度に加熱することにより該硬化
ゴムを解加硫して解加硫ゴムとなし、それにより該解加
硫ゴムの2−ブタノール中スラリーを生成させ、そして
(2)該解加硫ゴムを該2−ブタノールから分離する工
程を含む、上記の硬化ゴムを解加硫するための方法。 - 【請求項2】 硬化ゴムを解加硫して有用なゴム製品に
再配合および再硬化できる解加硫ゴムとなし、そして該
硬化ゴムから該解加硫ゴムを抽出するための方法であっ
て、(1)硬化ゴムを2−ブタノール中で少なくとも約
3.4×10 6パスカルの圧力下において約150℃〜
約300℃の範囲内の温度に加熱することにより該硬化
ゴムを解加硫して解加硫ゴムとなし、それにより固形硬
化ゴムと、固形解加硫ゴムと、該解加硫ゴムの2−ブタ
ノール中溶液との混合物を生成させ、(2)該固形硬化
ゴムと該固形解加硫ゴムから該解加硫ゴム溶液を取り出
し、(3)取り出された該解加硫ゴムの2−ブタノール
溶液を約100℃以下の温度まで冷却し、そして(4)
該解加硫ゴムを該2−ブタノールから分離する工程を含
む、上記の硬化ゴムを解加硫し、その解加硫ゴムを抽出
するための方法。 - 【請求項3】 工程(1)を約230℃〜約260℃の
範囲内の温度でかつ約1.7×107パスカル〜約2.
4×107パスカルの範囲内の圧力で行う、請求項2に
記載の方法。
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