JPWO2019160088A1 - ゴム組成物製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明のゴム組成物製造方法は、架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱して液状炭化水素を含むゴム組成物を得る。より穏和な条件下においても、液状炭化水素を高収率で製造することができるゴム組成物製造方法を提供する。
Description
本発明は、ゴム組成物製造方法に関する。
環境及び省資源化の視点から、架橋ゴムを再生し、新たな架橋ゴムとして再利用することが検討されている。
例えば、特許文献１には、加硫ゴム廃棄物から再使用可能な液状炭化水素及びカーボンブラックを効率よく簡便に製造するために、加硫ゴム廃棄物等の加硫ゴムを水素供与性溶媒の存在下で加熱分解して、液状炭化水素及びカーボンブラックを製造する方法が開示されている。
また、架橋ゴムを２−ブタノールを用いて、１５０〜３００℃の温度域で圧力３．４ＭＰａ以上の条件下で解架橋する方法（例えば、特許文献２参照）、架橋ゴムをアルコールとケトン系溶媒を用いて、２００〜３５０℃の温度域で、圧力３．４〜３４ＭＰａ以上の条件下で解架橋する方法（例えば、特許文献３参照）、水と有機溶剤（アルコール）を用いて各溶媒の蒸気圧以上の温度で、不活性ガスを含めて３００ｐｓｉ以上の雰囲気で、飽和蒸気圧以上、温度帯２８５℃以下で加硫ゴムを分解する方法（例えば、特許文献４参照）等が開示されている。
例えば、特許文献１には、加硫ゴム廃棄物から再使用可能な液状炭化水素及びカーボンブラックを効率よく簡便に製造するために、加硫ゴム廃棄物等の加硫ゴムを水素供与性溶媒の存在下で加熱分解して、液状炭化水素及びカーボンブラックを製造する方法が開示されている。
また、架橋ゴムを２−ブタノールを用いて、１５０〜３００℃の温度域で圧力３．４ＭＰａ以上の条件下で解架橋する方法（例えば、特許文献２参照）、架橋ゴムをアルコールとケトン系溶媒を用いて、２００〜３５０℃の温度域で、圧力３．４〜３４ＭＰａ以上の条件下で解架橋する方法（例えば、特許文献３参照）、水と有機溶剤（アルコール）を用いて各溶媒の蒸気圧以上の温度で、不活性ガスを含めて３００ｐｓｉ以上の雰囲気で、飽和蒸気圧以上、温度帯２８５℃以下で加硫ゴムを分解する方法（例えば、特許文献４参照）等が開示されている。
特許文献１に記載の方法では、例えば、段落番号［００３３］に「窒素ガス初圧２０ｋｇ／ｃｍ２、反応温度４４０℃で、１時間反応させた」とあるように、高圧環境下で架橋ゴムを分解している。特許文献２〜４においても、上記のとおり、高圧環境下で架橋ゴムを分解している。
しかしながら、架橋ゴムを分解するために高圧環境を準備するには、設備の維持等の観点から近年要求されている低エネルギー化にも反する。そのため、省資源化及び省エネルギー化の観点から穏和な条件でも液状炭化水素を得る方法が望まれる。
しかしながら、架橋ゴムを分解するために高圧環境を準備するには、設備の維持等の観点から近年要求されている低エネルギー化にも反する。そのため、省資源化及び省エネルギー化の観点から穏和な条件でも液状炭化水素を得る方法が望まれる。
本発明は、より穏和な条件下においても、液状炭化水素を高収率で製造することができるゴム組成物製造方法を提供することを目的とし、該目的を解決することを課題とする。
＜１＞ 架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱して液状炭化水素を含むゴム組成物を得るゴム組成物製造方法。
＜２＞ 前記第一級アルコールが、炭素数２〜１８の脂肪族アルコールである＜１＞に記載のゴム組成物製造方法。
＜３＞ 前記第一級アルコールが、炭素数５〜８の脂肪族アルコールである＜１＞又は＜２＞に記載のゴム組成物製造方法。
＜４＞ 前記第一級アルコールが、１−ヘプタノール及び１−オクタノールの少なくとも一方を含む＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜３＞ 前記第一級アルコールが、炭素数５〜８の脂肪族アルコールである＜１＞又は＜２＞に記載のゴム組成物製造方法。
＜４＞ 前記第一級アルコールが、１−ヘプタノール及び１−オクタノールの少なくとも一方を含む＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜５＞ 前記架橋ゴムを、０．１〜１．５ＭＰａで加熱する＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜６＞ 前記架橋ゴムを、１５０〜２５０℃で加熱する＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜７＞ 前記架橋ゴムを、好気環境下で加熱する＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜６＞ 前記架橋ゴムを、１５０〜２５０℃で加熱する＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜７＞ 前記架橋ゴムを、好気環境下で加熱する＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜８＞ 前記架橋ゴムが、ジエン系ゴムを５０質量％以上含むゴム成分の架橋物である＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法。
＜９＞ 前記架橋ゴムが、加硫ゴムを含む＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法である。
＜９＞ 前記架橋ゴムが、加硫ゴムを含む＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載のゴム組成物製造方法である。
本発明によれば、より穏和な条件下においても、液状炭化水素を高収率で製造することができるゴム組成物製造方法を提供することができる。
本発明のゴム組成物製造方法は、架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱して液状炭化水素を含むゴム組成物を得る工程（以下、「分解工程」と称することがある）を有する。
本発明のゴム組成物製造方法は、分解工程に加え、液状炭化水素をゴム組成物から抽出分離する分離工程を有していてもよい。
また、本発明の製造方法により製造されるゴム組成物に含まれる液状炭化水素は、架橋ゴムを構成するゴム分子であり、架橋ゴムの構成により異なるが、廃タイヤ由来の架橋ゴムを用いた場合、通常、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム等を含む。なお、液状とは、室温（２５℃）かつ大気圧（０．１ＭＰａ）の下で液体状態あるいは石油成分（アルコール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等）に容易に可溶化し液体状態になることをいう。
本発明のゴム組成物製造方法は、分解工程に加え、液状炭化水素をゴム組成物から抽出分離する分離工程を有していてもよい。
また、本発明の製造方法により製造されるゴム組成物に含まれる液状炭化水素は、架橋ゴムを構成するゴム分子であり、架橋ゴムの構成により異なるが、廃タイヤ由来の架橋ゴムを用いた場合、通常、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム等を含む。なお、液状とは、室温（２５℃）かつ大気圧（０．１ＭＰａ）の下で液体状態あるいは石油成分（アルコール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等）に容易に可溶化し液体状態になることをいう。
本発明のゴム組成物製造方法により、架橋ゴムを構成するゴム分子由来の炭素原子同士の結合（炭素−炭素結合）、当該炭素原子と架橋剤由来のヘテロ原子（酸素原子、硫黄原子等）との結合（例えば、炭素−硫黄結合）等において、熱及び溶媒効果により結合が切断され、ラジカル及び／又は新たな結合が生成すると考えられる。これらの切断を受けて生成する高反応性のラジカル種に対して、炭素数２以上の第一級アルコールから放出された水素原子が引き寄せられて、ラジカルの反応を停止すると考えられる。この反応では、反応性の炭素ラジカルの生成から間もなく、水素がラジカルに供給されるため、ラジカル同士の結合は生じにくく、切断された炭素−炭素結合、炭素−硫黄結合等の再結合も生じにくい。
以下、本発明のゴム組成物製造方法の詳細について説明する。
以下、本発明のゴム組成物製造方法の詳細について説明する。
〔架橋ゴム〕
架橋ゴムは、ゴム成分の架橋物であり、架橋ゴムの原料であるゴム成分としては、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴムのいずれでもよい。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
合成ジエン系ゴムは、例えば、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）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。
非ジエン系ゴムは、例えば、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム等が挙げられる。
これらゴム成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
架橋ゴムは、ゴム成分の架橋物であり、架橋ゴムの原料であるゴム成分としては、ジエン系ゴム、非ジエン系ゴムのいずれでもよい。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
合成ジエン系ゴムは、例えば、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）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。
非ジエン系ゴムは、例えば、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム等が挙げられる。
これらゴム成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
以上の中でも、タイヤ等のゴム製品は、一般に、ジエン系ゴムが用いられていることから、ゴム成分は、ジエン系ゴムを５０質量％以上含むことが好ましく、ジエン系ゴムを７０質量％以上含むことがより好ましく、ジエン系ゴムを９０質量％以上含むことが更に好ましい。また、ジエン系ゴムは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム及びスチレン−ブタジエン共重合体ゴムからなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。
ゴム成分の架橋剤は、特に制限されず、例えば、硫黄系架橋剤、有機過酸化物系架橋剤、無機架橋剤、ポリアミン架橋剤、樹脂架橋剤、硫黄化合物系架橋剤、オキシム−ニトロソアミン系架橋剤等が挙げられる。
タイヤ等のゴム成分は、通常、硫黄系架橋剤（加硫剤）が用いられることから、架橋ゴムは、加硫剤で加硫された加硫物、すなわち、加硫ゴムを含むことが好ましい。
加硫ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下、０．１〜２．０ＭＰａ、３００℃以下で加熱することで、加硫ゴムの分子構造を主として構成する炭素−硫黄結合が、熱による結合切断、溶媒効果等による交換反応が進行し、切断によって生成する高反応性のラジカル種に炭素数２以上の第一級アルコールから放出された水素原子が引き寄せられて、ラジカルの反応が停止すると考えられる。
架橋ゴム中の加硫ゴムの含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更に好ましく、架橋ゴムが加硫ゴムである（含有量が１００質量％である）ことが特に好ましい。
タイヤ等のゴム成分は、通常、硫黄系架橋剤（加硫剤）が用いられることから、架橋ゴムは、加硫剤で加硫された加硫物、すなわち、加硫ゴムを含むことが好ましい。
加硫ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下、０．１〜２．０ＭＰａ、３００℃以下で加熱することで、加硫ゴムの分子構造を主として構成する炭素−硫黄結合が、熱による結合切断、溶媒効果等による交換反応が進行し、切断によって生成する高反応性のラジカル種に炭素数２以上の第一級アルコールから放出された水素原子が引き寄せられて、ラジカルの反応が停止すると考えられる。
架橋ゴム中の加硫ゴムの含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更に好ましく、架橋ゴムが加硫ゴムである（含有量が１００質量％である）ことが特に好ましい。
（充填剤）
架橋ゴムは、充填剤を含んでいてもよい。
タイヤは、一般に、タイヤの耐久性、耐摩耗性等の諸機能を上げるために、カーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤を含む。
充填剤は、シリカ及びカーボンブラックのいずれか一方を単独で用いてもよいし、シリカ及びカーボンブラックの両方を用いてもよい。
架橋ゴムは、充填剤を含んでいてもよい。
タイヤは、一般に、タイヤの耐久性、耐摩耗性等の諸機能を上げるために、カーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤を含む。
充填剤は、シリカ及びカーボンブラックのいずれか一方を単独で用いてもよいし、シリカ及びカーボンブラックの両方を用いてもよい。
シリカは特に限定されず、一般グレードのシリカ、シランカップリング剤などで表面処理を施した特殊シリカなど、用途に応じて使用することができる。シリカは、例えば、湿式シリカを用いることが好ましい。
カーボンブラックは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。カーボンブラックは、例えば、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦグレードのものが好ましい。
架橋ゴム中の充填剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、４０〜１００質量部であることが好ましく、５０〜９０質量部であることがより好ましい。
カーボンブラックは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。カーボンブラックは、例えば、ＦＥＦ、ＳＲＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦグレードのものが好ましい。
架橋ゴム中の充填剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、４０〜１００質量部であることが好ましく、５０〜９０質量部であることがより好ましい。
架橋ゴムは、ゴム成分及び上記充填剤のほか、必要に応じて、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛、加硫促進剤等を含むゴム組成物を架橋した架橋物であってもよい。タイヤは、一般に、これらの配合剤を含むゴム組成物を加硫した加硫ゴムを含む。
〔反応溶媒〕
反応溶媒は、炭素数２以上の第一級アルコールを含む。
第一級アルコールは、炭素数が２以上であれば特に制限されず、例えば、飽和若しくは不飽和の脂肪族アルコール等が挙げられる。
脂肪族アルコールは、直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であってもよく、例えば、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−デカノール、１−ドデカノール等が挙げられる。
炭素数２以上の第一級アルコールは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
反応溶媒は、炭素数２以上の第一級アルコールを含む。
第一級アルコールは、炭素数が２以上であれば特に制限されず、例えば、飽和若しくは不飽和の脂肪族アルコール等が挙げられる。
脂肪族アルコールは、直鎖状であっても、分岐状であっても、環状であってもよく、例えば、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−デカノール、１−ドデカノール等が挙げられる。
炭素数２以上の第一級アルコールは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
以上の中でも、架橋ゴムの高分解性及び液状炭化水素の回収率の観点から、炭素数２〜１８の脂肪族アルコールが好ましい。同様の観点から、脂肪族アルコールの炭素数は４〜１０であることがより好ましく、４〜８であることが更に好ましく、５〜８であることが特に好ましい。また、脂肪族アルコールは直鎖状又は分岐状の飽和脂肪族アルコールであることが好ましく、直鎖状の飽和脂肪族アルコールであることが更に好ましく、１−ヘプタノール及び１−オクタノールが更に好ましい。
反応溶媒は、炭素数２以上の第一級アルコールからなってもよいし、炭素数２以上の第一級アルコールに加え、他の溶媒を含んでいてもよいが、液状炭化水素の収率を高める観点から、炭素数２以上の第一級アルコールが反応溶媒の主成分であることが好ましい。主成分とは、反応溶媒中の炭素数２以上の第一級アルコールの含有量が５０体積％を越えることをいい、反応溶媒中の炭素数２以上の第一級アルコールの含有量は、７０体積％以上であることが好ましく、９０体積％以上であることがより好ましく、１００体積％以上であってもよい。
分解工程では、反応溶媒を、反応溶媒の質量（Ｗｓ）と架橋ゴムの質量（Ｗｇ）との比（Ｗｓ／Ｗｇ）が、好ましくは０．５／１〜５／１、より好ましくは１／１〜３／１となる範囲で用いることが好ましい。
反応溶媒を上記範囲で用いることで、加溶媒分解反応がより促進されたり、架橋ゴムに十分な水素原子が供給され、熱分解で生成したラジカルの再結合を抑制し、架橋ゴムを効率よく分解することができる。
反応溶媒を上記範囲で用いることで、加溶媒分解反応がより促進されたり、架橋ゴムに十分な水素原子が供給され、熱分解で生成したラジカルの再結合を抑制し、架橋ゴムを効率よく分解することができる。
〔分解工程の反応条件〕
（圧力）
分解工程において、架橋ゴムと反応溶媒に与えられる圧力は、０．１〜２．０ＭＰａである。圧力が０．１ＭＰａ未満であると架橋ゴムの分解反応が進みにくく、２．０ＭＰａ以下であることで省資源及び省エネルギー化に優れる。
分解工程における圧力は、０．１〜１．５ＭＰａであることが好ましい。
（圧力）
分解工程において、架橋ゴムと反応溶媒に与えられる圧力は、０．１〜２．０ＭＰａである。圧力が０．１ＭＰａ未満であると架橋ゴムの分解反応が進みにくく、２．０ＭＰａ以下であることで省資源及び省エネルギー化に優れる。
分解工程における圧力は、０．１〜１．５ＭＰａであることが好ましい。
（温度）
分解工程において、架橋ゴムと反応溶媒は３００℃以下で加熱される。
加熱温度を３００℃以下とすることで、省エネルギー化に優れ、また、副反応等による収率低下を抑制することができる。架橋ゴムをより低温で加熱することで、溶媒が関与する反応を優先させて架橋ゴムを分解することができる。加熱温度は、１５０℃以上であることが好ましく、１７５〜２５０℃であることがより好ましい。
分解工程において、架橋ゴムと反応溶媒は３００℃以下で加熱される。
加熱温度を３００℃以下とすることで、省エネルギー化に優れ、また、副反応等による収率低下を抑制することができる。架橋ゴムをより低温で加熱することで、溶媒が関与する反応を優先させて架橋ゴムを分解することができる。加熱温度は、１５０℃以上であることが好ましく、１７５〜２５０℃であることがより好ましい。
（雰囲気）
３００℃以下の分解工程における反応雰囲気は、特に制限されず、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスからなる気体の雰囲気（以下、単に不活性ガス雰囲気という）下で反応を進めてもよいし、空気からなる気体の雰囲気（以下、単に空気雰囲気という）下で反応を進めてもよいし、空気と不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で反応を進めてもよい。不活性ガスを用いる場合、２種以上の不活性ガスを混合して用いてもよい。
架橋ゴムの分解をより軽微な設備で行い、また、低エネルギー化を進める観点から、架橋ゴムは、好気環境下、即ち、酸素含有雰囲気下で加熱することが好ましく、空気を含む気体の雰囲気下で加熱することがより好ましく、空気雰囲気下で加熱することが更に好ましい。
３００℃以下の分解工程における反応雰囲気は、特に制限されず、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスからなる気体の雰囲気（以下、単に不活性ガス雰囲気という）下で反応を進めてもよいし、空気からなる気体の雰囲気（以下、単に空気雰囲気という）下で反応を進めてもよいし、空気と不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で反応を進めてもよい。不活性ガスを用いる場合、２種以上の不活性ガスを混合して用いてもよい。
架橋ゴムの分解をより軽微な設備で行い、また、低エネルギー化を進める観点から、架橋ゴムは、好気環境下、即ち、酸素含有雰囲気下で加熱することが好ましく、空気を含む気体の雰囲気下で加熱することがより好ましく、空気雰囲気下で加熱することが更に好ましい。
〔分離工程〕
分離工程は、分解工程で得られた液状炭化水素を含むゴム組成物を濾過して、液状炭化水素を含む液状成分と固形分とに分別した後、液状成分と有機溶剤とを混合し、液状炭化水素を抽出分離する工程を有する。
抽出分離に用いる有機溶剤としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等が用いられる。
分解工程で、架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱することで、液状炭化水素を含むゴム組成物が得られる。ゴム組成物は、一般に、架橋ゴムの加熱分解により得られる液状炭化水素を含む液体生成物の他に、分解せずに残存する固形分を含む。更に、架橋ゴムとして、廃タイヤを用いた場合、タイヤには、通常、充填剤が含まれることから、固形分には、充填剤も含まれる。
加硫前の天然ゴム（生ゴム）は、一般に、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００万程度、数平均分子量（Ｍｎ）が３０万程度であり、得られた液状炭化水素のＭｗ及びＭｎがこれらの値に近いほど、原料ゴムに近い分子鎖のゴムが得られたことを意味する。液状炭化水素のＭｗは１００万に近いほど好ましく、Ｍｎは３０万に近いほど好ましい。液状炭化水素のＭｗ及びＭｎは、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定することができる。
分離工程は、分解工程で得られた液状炭化水素を含むゴム組成物を濾過して、液状炭化水素を含む液状成分と固形分とに分別した後、液状成分と有機溶剤とを混合し、液状炭化水素を抽出分離する工程を有する。
抽出分離に用いる有機溶剤としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等が用いられる。
分解工程で、架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱することで、液状炭化水素を含むゴム組成物が得られる。ゴム組成物は、一般に、架橋ゴムの加熱分解により得られる液状炭化水素を含む液体生成物の他に、分解せずに残存する固形分を含む。更に、架橋ゴムとして、廃タイヤを用いた場合、タイヤには、通常、充填剤が含まれることから、固形分には、充填剤も含まれる。
加硫前の天然ゴム（生ゴム）は、一般に、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００万程度、数平均分子量（Ｍｎ）が３０万程度であり、得られた液状炭化水素のＭｗ及びＭｎがこれらの値に近いほど、原料ゴムに近い分子鎖のゴムが得られたことを意味する。液状炭化水素のＭｗは１００万に近いほど好ましく、Ｍｎは３０万に近いほど好ましい。液状炭化水素のＭｗ及びＭｎは、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定することができる。
以上の方法によって、製造された液状炭化水素は、架橋ゴムの再生に用いることができる。
また、架橋ゴムの再生には、液状炭化水素単独を原料とするのみならず、液状炭化水素と、分解工程で得られる固形分とを混合した状態で、すなわち、分解工程で得られるゴム組成物から液状炭化水素を分離することなく、ゴム組成物のまま再生ゴムの原料として用いてもよい。
また、架橋ゴムの再生には、液状炭化水素単独を原料とするのみならず、液状炭化水素と、分解工程で得られる固形分とを混合した状態で、すなわち、分解工程で得られるゴム組成物から液状炭化水素を分離することなく、ゴム組成物のまま再生ゴムの原料として用いてもよい。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
＜液状炭化水素の製造Ａ＞
〔実施例１〕
（分解工程）
内容量１０ｍＬのチュービングボンブ式オートクレーブ（日東高圧社製）に、廃タイヤから切り取り、１ｍｍ程度の小片状にした加硫ゴム０．１ｇと、１ｍＬの１−ヘプタノールとを投入した。オートクレーブ内をアルゴン（Ａｒ）ガスで置換して、密閉し、オートクレーブをイメージ炉（いすず製作所社製、ＥＰＤＲ−１６Ｋ）に入れ、投入物を２００℃で、０．１ＭＰａにて加熱した。温度はイメージ炉内の温度であり、圧力は、１００ｍＬのオートクレーブを用い同条件で反応を行った際のオートクレーブ内に設置した圧力計により測定したものである。投入物は、２００℃まで昇温し、そのまま６時間２００℃で加熱した。加熱終了後、オートクレーブを常温（２５℃）の水中に入れ、反応物を常温に急冷した。
〔実施例１〕
（分解工程）
内容量１０ｍＬのチュービングボンブ式オートクレーブ（日東高圧社製）に、廃タイヤから切り取り、１ｍｍ程度の小片状にした加硫ゴム０．１ｇと、１ｍＬの１−ヘプタノールとを投入した。オートクレーブ内をアルゴン（Ａｒ）ガスで置換して、密閉し、オートクレーブをイメージ炉（いすず製作所社製、ＥＰＤＲ−１６Ｋ）に入れ、投入物を２００℃で、０．１ＭＰａにて加熱した。温度はイメージ炉内の温度であり、圧力は、１００ｍＬのオートクレーブを用い同条件で反応を行った際のオートクレーブ内に設置した圧力計により測定したものである。投入物は、２００℃まで昇温し、そのまま６時間２００℃で加熱した。加熱終了後、オートクレーブを常温（２５℃）の水中に入れ、反応物を常温に急冷した。
（分離工程）
分解工程で得られた反応物を、ガラスフィルターを用いて吸引ろ過し、液体生成物と固体残渣に分離した。次いで、液体生成物をジエチルエーテル（処理溶剤）と混合し、ジエチルエーテルに溶解した分解生成有機物を抽出分離した。分解生成有機物からジエチルエーテルを除去し、分解生成有機物を得た。
分解工程で得られた反応物を、ガラスフィルターを用いて吸引ろ過し、液体生成物と固体残渣に分離した。次いで、液体生成物をジエチルエーテル（処理溶剤）と混合し、ジエチルエーテルに溶解した分解生成有機物を抽出分離した。分解生成有機物からジエチルエーテルを除去し、分解生成有機物を得た。
〔実施例２〜１３及び比較例１〜３〕
（分解工程）
オートクレーブの内容量を表１〜３に示す容器サイズとし、反応溶媒の種類、オートクレーブ内の置換ガス（反応雰囲気）、加熱温度、圧力、並びに加熱時間を、表１〜３に示す条件に代えた他は、実施例１と同様にして、分解工程を進めた。
（分解工程）
オートクレーブの内容量を表１〜３に示す容器サイズとし、反応溶媒の種類、オートクレーブ内の置換ガス（反応雰囲気）、加熱温度、圧力、並びに加熱時間を、表１〜３に示す条件に代えた他は、実施例１と同様にして、分解工程を進めた。
なお、実施例１１においては空気雰囲気のオートクレーブを窒素ガスで加圧し、空気と窒素ガス（Ｎ２）との混合ガスとした。
比較例３においては、アルゴン雰囲気のオートクレーブを窒素ガスで加圧し、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスとした。
比較例３においては、アルゴン雰囲気のオートクレーブを窒素ガスで加圧し、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスとした。
（分離工程）
分解工程で得られた反応物について、比較例１、２及び実施例２は、実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
実施例３〜１３及び比較例３は、分解工程で得られた反応物について、処理溶剤をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）に代えた他は実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
分解工程で得られた反応物について、比較例１、２及び実施例２は、実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
実施例３〜１３及び比較例３は、分解工程で得られた反応物について、処理溶剤をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）に代えた他は実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
＜分解生成有機物の分析Ａ＞
実施例及び比較例の分離工程で得られた固体残渣の質量を秤量し（質量をａ［ｇ］とする）、分解工程で投入した加硫ゴムの質量（ｂ［ｇ］とする）と固体残渣の質量とから、下記式にて、固形残渣回収率を算出した。
固形残渣回収率（％）＝（ａ／ｂ）×１００
次いで、得られた固形残渣回収率から、下記式にて、可溶化率を算出した。
可溶化率（％）＝１００−固形残渣回収率（％）
可溶化率が大きいほど、分解効率が高く、液状炭化水素を高い収率で得たことを意味する。結果を表１〜３に示す。なお、比較のために、実施例８の結果は表３にも示した。また、実験時または測定時のミスに起因すると思われる異常値は結果には反映させていない。
実施例及び比較例の分離工程で得られた固体残渣の質量を秤量し（質量をａ［ｇ］とする）、分解工程で投入した加硫ゴムの質量（ｂ［ｇ］とする）と固体残渣の質量とから、下記式にて、固形残渣回収率を算出した。
固形残渣回収率（％）＝（ａ／ｂ）×１００
次いで、得られた固形残渣回収率から、下記式にて、可溶化率を算出した。
可溶化率（％）＝１００−固形残渣回収率（％）
可溶化率が大きいほど、分解効率が高く、液状炭化水素を高い収率で得たことを意味する。結果を表１〜３に示す。なお、比較のために、実施例８の結果は表３にも示した。また、実験時または測定時のミスに起因すると思われる異常値は結果には反映させていない。
＜液状炭化水素の製造Ｂ＞
〔実施例１４〜２０及び比較例４〕
オートクレーブの内容量を表４に示す容器サイズとし、反応溶媒の種類、オートクレーブ内の置換ガス（反応雰囲気）、加熱温度、圧力、並びに加熱時間を、表４に示す条件に代えた他は、実施例１と同様にして、分解工程を進めた。次いで、分解工程で得られた反応物について、実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
〔実施例１４〜２０及び比較例４〕
オートクレーブの内容量を表４に示す容器サイズとし、反応溶媒の種類、オートクレーブ内の置換ガス（反応雰囲気）、加熱温度、圧力、並びに加熱時間を、表４に示す条件に代えた他は、実施例１と同様にして、分解工程を進めた。次いで、分解工程で得られた反応物について、実施例１と同様にして、分解生成有機物を得た。
＜分解生成有機物の分析Ｂ＞
実施例１４〜２０及び比較例４の分離工程で得られた分解生成有機物を、テトラヒドロフランで溶解し、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で分析した。分析結果から、分解生成有機物の可溶化率、重量平均分子量（Ｍｗ）、及び数平均分子量（Ｍｎ）を測定し、結果を表４に示した。測定された面積比から分解生成有機物中のポリマー質量（質量をａ’［ｇ］とする）を求めた。また、原料ゴムである廃タイヤ中のイソプレン量をＴＧ−ＤＴＡにより求めた。具体的には、原料ゴム中のポリマー質量（質量をｂ’［ｇ］とする）を、示差熱−熱重量同時測定（ＴＧ−ＤＴＡ）装置〔セイコーインスツルメンツ（株）製、商品名「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」〕を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２２６−１：２００３に基づいて求めた。ポリマー可溶化率は、得られたａ’とｂ’から、次式により求めた。
固形残渣回収率（％）＝（ａ’／ｂ’）×１００
可溶化率（％）＝１００−固形残渣回収率（％）
ＧＰＣ測定の条件は次のとおりである。
・カラム：東ソー（株）製造：ＴＳＫｇｅｌ ＧＭＨＸＬ
・溶離液：テトラヒドロフラン
・流速：１ｍＬ／ｍｉｎ
・温度：４０℃
・検出器：ＲＩ
可溶化率が大きいほど、分解効率が高く、液状炭化水素を高い収率で得たことを意味する。また、Ｍｎ、Ｍｗが大きいほど、高分子量の分解ゴムが得られたことを意味する。既述のとおり、加硫前の天然ゴム（生ゴム）は、一般に、Ｍｗが１００万（１０００［×１０３］）程度、Ｍｎが３０万（３００［×１０３］）程度である。表４に示すＭｎ、Ｍｗがこれらの数値に近いほど、原料ゴムに近い分子鎖のゴムが得られたことを意味する。
実施例１４〜２０及び比較例４の分離工程で得られた分解生成有機物を、テトラヒドロフランで溶解し、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で分析した。分析結果から、分解生成有機物の可溶化率、重量平均分子量（Ｍｗ）、及び数平均分子量（Ｍｎ）を測定し、結果を表４に示した。測定された面積比から分解生成有機物中のポリマー質量（質量をａ’［ｇ］とする）を求めた。また、原料ゴムである廃タイヤ中のイソプレン量をＴＧ−ＤＴＡにより求めた。具体的には、原料ゴム中のポリマー質量（質量をｂ’［ｇ］とする）を、示差熱−熱重量同時測定（ＴＧ−ＤＴＡ）装置〔セイコーインスツルメンツ（株）製、商品名「ＴＧ／ＤＴＡ６２００」〕を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２２６−１：２００３に基づいて求めた。ポリマー可溶化率は、得られたａ’とｂ’から、次式により求めた。
固形残渣回収率（％）＝（ａ’／ｂ’）×１００
可溶化率（％）＝１００−固形残渣回収率（％）
ＧＰＣ測定の条件は次のとおりである。
・カラム：東ソー（株）製造：ＴＳＫｇｅｌ ＧＭＨＸＬ
・溶離液：テトラヒドロフラン
・流速：１ｍＬ／ｍｉｎ
・温度：４０℃
・検出器：ＲＩ
可溶化率が大きいほど、分解効率が高く、液状炭化水素を高い収率で得たことを意味する。また、Ｍｎ、Ｍｗが大きいほど、高分子量の分解ゴムが得られたことを意味する。既述のとおり、加硫前の天然ゴム（生ゴム）は、一般に、Ｍｗが１００万（１０００［×１０３］）程度、Ｍｎが３０万（３００［×１０３］）程度である。表４に示すＭｎ、Ｍｗがこれらの数値に近いほど、原料ゴムに近い分子鎖のゴムが得られたことを意味する。
表１〜３からわかるように、実施例では、０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下での加熱となる穏和な条件下においても、液状炭化水素を高収率で製造することができる。実施例４〜１３では、分解工程での反応時間が、比較例１及び２の三分の一であるにもかかわらず、最も可溶化率の低い実施例１２でも、比較例１及び２の可溶化率の半分よりも多く、高い収率で液状炭化水素が得られることがわかる。
また、表４からわかるように、実施例１４〜２０では、Ｍｗが１００ｋを超えており、比較例４に比べ高分子量の分解物が得られていることがわかる。
また、表４からわかるように、実施例１４〜２０では、Ｍｗが１００ｋを超えており、比較例４に比べ高分子量の分解物が得られていることがわかる。
Claims (9)
- 架橋ゴムを、炭素数２以上の第一級アルコールを含む反応溶媒下において０．１〜２．０ＭＰａかつ３００℃以下で加熱して液状炭化水素を含むゴム組成物を得るゴム組成物製造方法。
- 前記第一級アルコールが、炭素数２〜１８の脂肪族アルコールである請求項１に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記第一級アルコールが、炭素数５〜８の脂肪族アルコールである請求項１又は２に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記第一級アルコールが、１−ヘプタノール及び１−オクタノールの少なくとも一方を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記架橋ゴムを、０．１〜１．５ＭＰａで加熱する請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記架橋ゴムを、１５０〜２５０℃で加熱する請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記架橋ゴムを、好気環境下で加熱する請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記架橋ゴムが、ジエン系ゴムを５０質量％以上含むゴム成分の架橋物である請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
- 前記架橋ゴムが、加硫ゴムを含む請求項１〜８のいずれか１項に記載のゴム組成物製造方法。
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| JP2000508026A (ja) * | 1997-01-22 | 2000-06-27 | ヤン，ジェクン | シロキサン結合含有化合物の新たな分解方法 |
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