JP2003128843A - 再生ゴムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃ゴムを少ないエネルギーで粉砕し、破壊特
性、耐摩耗性、耐亀裂成長性、発熱特性に優れたタイヤ
に再利用する再生ゴムの製造方法。 【解決手段】 １００から３００メッシュの原料再生ゴ
ム１００重量部とジエン系ゴム３から５０重量部とを混
合し、最大剪断速度３００／秒以上の剪断をかける。剪
断をかける時間は、最大剪断速度と剪断をかける時間と
の積が１５０００以上になるように決められる。また、
原料再生ゴムは、粉砕後に脱硫されていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃タイヤ等の加硫
ゴムを再利用するためのタイヤ用再生ゴムの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃タイヤ等のゴム製品廃材の再利
用が行われている。これらの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、廃ゴム製品の加硫ゴ
ムを粉砕し、新材の未加硫ゴムとブレンドして利用する
方法や廃ゴムを粗粉砕した後、加硫ゴムを脱硫処理して
再生脱硫ゴムとし、該脱硫ゴムを再度加硫して利用する
方法が一般的である。これらの方法においては、再利用
しようとする加硫ゴムの脱硫をどこまで進行させるかと
いうこと、および再利用するゴムをどの程度まで微粉砕
するかが問題となる。

【０００３】再利用ゴムは新材ゴムに比べれば、ゴムと
しての特性が悪い。特に廃ゴムの脱硫の程度は再利用ゴ
ム製品の破壊特性（強度および伸び）および弾性率に影
響を与える。また、粉砕した廃ゴムを新材ゴムとブレン
ドする場合、廃ゴムの粉砕後の粒子径は、大きいと再生
ゴムが破壊核となって、再生ゴムを利用したゴム製品の
破壊強度を低下させるなどゴム物性に影響を与える。粉
砕法として、廃ゴムを冷凍粉砕し、１０μｍ以下にした
ものは、破壊核として物性への悪影響が少ないが、冷凍
のエネルギーコストが高く、実用化には至っていない。
また、押出機などで大きな剪断力を加えて粉砕する方法
もエネルギーコストが高くなる。そこで、少ないエネル
ギーでどの程度まで微粉になし得るかが課題となってお
り、押出機、石臼およびロールなどを利用して、従来よ
り少ないエネルギーで微粉化することが行われている
が、未だ十分な方法といえるものはなく、更なる向上が
求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃ゴムを粉
砕して加硫ゴムのまま、あるいは脱硫して新材ゴムとブ
レンドしてタイヤに再利用するにあたり、少ないエネル
ギーで粉砕し、従来の粉砕ゴムの使用に比べて、耐摩耗
性、耐亀裂成長性、発熱特性に優れたタイヤを得るため
の再生ゴムの製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、鋭意研究を重ねた結果、廃ゴムを特定の
範囲の粒径まで粉砕し、これに特定量の新材のジエン系
ゴムを混合した混合物に、使用するゴム種の組合せや再
生使用するゴムの状態に応じて剪断をかけることによ
り、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成
した。すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）からな
る。 （１） １０から３００メシュの原料粉ゴム１００重量
部とジエン系ゴム３重量部から５０重量部とを混合し、
最大速度が３００／秒以上の剪断をかけることを特徴と
するタイヤ用再生ゴムの製造方法。 （２） 上記剪断の最大速度と該剪断をかける時間との
積が１５０００以上であることを特徴とする上記（１）
に記載のタイヤ用再生ゴムの製造方法。 （３） 前記原料粉ゴムが、粉砕後、脱硫されてなるこ
とを特徴とする上記（１）に記載のタイヤ用再生ゴムの
製造方法。 （４） ジエン系ゴムが天然ゴム、合成イソプレンゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴ
ム、ブチルゴムから選ばれる少なくとも一種であること
を特徴とする上記（１）から（３）のいずれか１項に記
載のタイヤ用再生ゴムの製造方法。 上記の製造方法において、剪断をかけるときの温度は再
生使用するゴムの状態に応じて適宜設定する。さらに、
脱硫はＰＡＮ法と呼ばれる方法など公知の方法で行えば
よい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。本発明において、再生の対象とする廃加
硫ゴムとは、ポリマーに硫黄または硫黄化合物を混合
し、炭素主鎖間にモノスルフィド結合、ジスルフィド結
合、ポリスルフィド結合等の多種の硫黄架橋結合を形成
させ、ゴム弾性を示すようにした物質である。

【０００７】上記ポリマー成分としては、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、ＥＰＤ
Ｍ（エチレンプロピレンジエンターポリマー）、アクリ
ルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等を挙げる
ことができる。

【０００８】かかる廃加硫ゴムは、使用済みの廃材、成
形の際に生成する不要の端材、成形不良品等から得られ
る。本発明では、かかる廃ゴムを粉砕、分級して得られ
た粒径１０メッシュ〜３００メッシュの粉ゴムを使用す
る。このような粉ゴムとしては、例えば市販の＃３０Ｔ
Ｂ（村岡ゴム工業株式会社製）が利用できる。

【０００９】また、粉ゴムとブレンドするジエン系ゴム
としては、天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、
ブチルゴム（ＢＲ）などが挙げられる。

【００１０】本発明は、上記のような粉ゴム１００重量
部に対して新ジエン系ゴム３〜５０部を混合し、最大剪
断速度３００／秒以上の剪断をかけることにより、少な
いエネルギーで再生ゴムを得る方法である。

【００１１】本発明では、廃ゴム粉と新材のジエン系ゴ
ムをブレンドし、この混合物に押出機等で剪断をかけ
る。粉ゴムとしては、極度に細かくしたものでなくても
よく、１０メッシュ〜３００メッシュのものが好まし
い。粒径が３００メッシュより小さいと、剪断をかけて
も、粒子がそれ以上小さくなりづらく、コスト面から望
ましくない。一方、粒径が１０メッシュより大きいと、
剪断をかけても、ゴム性状に変化が少なく、剪断をかけ
る効果が少ない。

【００１２】上記粉ゴムに混合する新材ジエンゴムの量
は、粉ゴム１００重量部あたり３〜５０重量部が好まし
く、さらに好ましくは１０から５０重量部である。３重
量部より少ないと、粉ゴムの更なる微細化が十分に行わ
れないことがあり、５０重量部より多いと新材ジエンゴ
ムの鎖切断等の影響が無視できなくなることがある。

【００１３】ゴム混合物にかける最大剪断速度は、３０
０／秒以上であることが重要である。最大剪断速度が小
さいと、再生ゴム粒子が細かくならず、再生ゴムが破壊
核となって、これを使用したタイヤの破壊強度を低下さ
せ、剪断速度が大きすぎると、ジエンゴムの切断反応が
起きて、物性が低下する。最大剪断速度は、再利用する
ゴムの状態やジエンゴムとの組合せなどによって変動す
る。

【００１４】剪断をかける時間は、剪断速度によって変
わるが、短すぎては効果がない。本発明の方法では、最
大剪断速度と剪断をかける時間との積が１５０００、好
ましくは２００００以上となるように選ぶことが望まし
い。すなわち、最大剪断速度３００／秒では、５０秒以
上であることが望ましい。

【００１５】剪断をかけるときの温度は高すぎると、ポ
リマー鎖の切断が生じ、ゴムの低分子量化するので、望
ましくない。温度は、原料ゴムの状態によって適宜設定
すべきものである。

【００１６】剪断を加える装置としては、一軸押出機、
二軸押出機などを使用することができる。このようにし
て剪断をかけた原料粉ゴムとジエン系ゴム混合物は原料
粉ゴムがより微細に高分散した複合体となり、再生ゴム
として使用することができる。

【００１７】本発明の再生ゴムの製造においては、粉砕
後の廃加硫ゴムを脱硫処理して使用してもよい。廃加硫
ゴムを脱硫する方法としては、高圧蒸気で処理するパン
法、一軸押出機によるリクラメータ法など従来の公知の
方法が使用でき、特に制限はない。脱硫処理とは、加硫
ゴムの加硫点を切除し、加硫ゴムの三次元構造を壊すこ
とである。脱硫処理では、実際には、脱硫そのものだけ
でなく、ポリマー鎖の切断も同時に起こっているものと
推量される。

【００１８】

【実施例】次に、実施例および比較例に基づき本発明を
説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるもの
ではない。

【００１９】１．再生ゴムの製造 １）原料粉ゴム 再利用する廃ゴムとして、市販の粉ゴム＃３０ＴＢ（村
岡ゴム工業株式会社製）を使用した。原料粉ゴムの粒径
としては、５メッシュより大きいもの（５メッシュ
＜）、５メッシュより小さく２４メッシュより大きいも
の（２４メッシュ＜）、同様に８０メッシュより大きい
もの（８０メッシュ＜）、３００メッシュより大きいも
の（３００メッシュ＜）の４種類を、篩分けをして用意
した。 ２）ジエン系ゴム ジエン系ゴムは、再生ゴムをタイヤトレッド用に使用す
る場合に、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ：ＪＳＲ
（株）製ＳＢＲ１５００）を、タイヤサイドウォール用
の場合、イソプレンゴム（ＩＲ：ＪＳＲ（株）製ＩＲ２
２００）を使用した。

【００２０】実施例１〜１２および比較例１〜１０ 表１（トレッド用）および表２（サイドウォール用）に
示す原料粉ゴムとＳＢＲ１５００またはＩＲ２２００の
割合のゴム成分を、スクリュー径２０ｍｍ、チップクリ
アランス０．１５ｍｍの同方向二軸押出機（二条完全噛
合いスクリュー）を用い、原料粉ゴムとジエン系ゴムを
同時にホッパーより投入して、バレル温度８０℃にて混
練し、再生ゴムを得た。また、回転数を変えることによ
り、剪断速度を表１および表２に示すように制御し、ポ
ッパー位置を変えることによりＬ／Ｄ（スクリューの径
（Ｄ）と押出し長さ（Ｌ））を変化させ、回転数変化と
併せて剪断にかかる時間をコントロールした。

【００２１】混練条件は以下のとおりである。 条件１：回転数１００ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝３０このときの
押出機内滞留時間は６５秒、剪断速度：６９８／ｓ、
積：４５３７０ 条件２：回転数６０ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝３０このときの押
出機内滞留時間は８０秒、剪断速度：４１９／ｓ、積：
３３５２０ 条件３：回転数３０ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝３０このときの押
出機内滞留時間は９９秒、剪断速度：２０９／ｓ、積：
２０６９０ 剪断速度が低いと、時間を長くしても十分な効果が得ら
れない。 条件４：回転数１００ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝１５このときの
押出機内滞留時間は３１秒、剪断速度：６９８／ｓ、
積：２１６４０ 条件５：回転数６０ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝１５このときの押
出機内滞留時間は４５秒、剪断速度：４１９／ｓ、積：
１８８５０ 条件６：回転数３０ｒｐｍ、Ｌ／Ｄ＝１５このときの押
出機内滞留時間は５８秒、剪断速度：２０９／ｓ、積：
１２１２０

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】２．再生ゴムの評価 上記各実施例および比較例で製造した再生ゴムを使用
し、再生ゴムに更に新材のゴムを混合してゴム成分を調
製し、得られたゴム成分にゴム配合剤を加えて、トレッ
ド用およびサイドウォール用ゴム組成物を得た。この組
成物につき、耐摩耗性、破壊特性、発熱性、亀裂成長性
を測定し、再生ゴムを評価した。

【００２５】１）ゴム成分の調製 ゴム成分は、上記混練条件に従って混練して得た再生ゴ
ムを用い、トレッド用の場合は、再生ゴム（原料粉ゴム
＋ＳＢＲ１５００）にＳＢＲ１７１２（ＪＳＲ（株）
製）およびＢＲ０1（ＪＳＲ（株）製）をサイドウォー
ル用の場合は再生ゴム（原料粉ゴム＋ＩＲ２２００）に
天然ゴム（ＲＳＳ＃３）およびＢＲ０1を適宜混合し、
最終ゴム成分の配合割合が所望の値(表に記載)となるよ
うに調製した。すなわち、例えば、実施例１〜３及び、
比較例２、５では、再生ゴム１０重量部（原料粉ゴム
９．０９重量部＋ＳＢＲ１５００：０．９１重量部）に
ＳＢＲ１７１２：６３．７重量部、ＢＲ２７．３重量部
を配合することとなる。

【００２６】２）ゴム組成物の配合 上記のような配合割合を有する各ゴム成分１００重量部
に対してトレッド用ゴム組成物の場合には、表３に、サ
イドウォール用ゴム組成物の場合には、表４に示す配合
となるようにゴム配合剤を配合しゴム組成物を得た。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】３）測定方法 上記の組成物につき、耐摩耗性、破壊特性、低発熱性、
耐亀裂成長性を下記の方法で測定し、再生ゴムを評価し
た。評価は各特性とも、トレッド用の場合、比較例１の
値を１００とし、サイドウォール用の場合は比較例６の
値を１００として指数で表示した。指数が大きい程特性
が優れている。

【００３０】破壊特性 ＪＩＳ Ｋ６３０１−１９９５により、破壊強度
（Ｔ_B）を測定し、コントロールを１００とした指数で
表わした。数値が大きいほど、破壊特性は良好である。

【００３１】屈曲亀裂成長性 ＪＩＳ Ｋ６３０１−１９９５と同様に試験を行ない、
亀裂の長さが１０ｍｍとなったときの屈曲回数を測定
し、コントロールを１００として指数で表わした。数値
が大きいほど、耐屈曲亀裂成長性は良好である。

【００３２】耐摩耗性 ランボーン摩耗法により測定した。測定条件は、負荷荷
重が４．５ｋｇ、砥石の表面速度が１００ｍ／秒、試験
速度が１３０ｍ／秒、スリップ率が３０％、落砂量が２
０ｇ／分、測定温度が室温であった。表にはコントロー
ルの値を１００として指数表示した。数値が大きい程耐
摩耗性が良好である。

【００３３】発熱特性 粘弾性試験機（（株）東洋精機製作所製）を用いて、長
さ２０×幅４．７×厚さ２ｍｍの試験片に加振周波数５
２Ｈｚで２％の繰り返し歪みを加えたときのロス成分
（ｔａｎδ）測定し、コントロールを１００とした指数
で表わした。数値が大きいほど、低発熱性が良好であ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、原料粉ゴムを予めゴム成
分と混合し、マスターバッチ化することにより、得られ
る再生ゴムはより微粒になり、また分散も優れるように
なる。この結果、通常のように原料粉ゴムをただ単に添
加する場合に比べてゴム組成物の加硫時の物性が向上す
る。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F301 AA04 AA06 BF32 CA09 CA34 CA71 4J002 AC011 AC012 AC022 AC031 AC032 AC041 AC042 AC061 AC062 AC071 AC141 BB101 BG041 GN01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０から３００メシュの原料粉ゴム１０
   ０重量部とジエン系ゴム３重量部から５０重量部とを混
   合し、最大剪断速度が３００／秒以上の剪断をかけるこ
   とを特徴とするタイヤ用再生ゴムの製造方法。
2. 【請求項２】 上記剪断の最大剪断速度と該剪断をかけ
   る時間（単位：秒）との積が１５０００以上であること
   を特徴とする請求項１に記載のタイヤ用再生ゴムの製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記原料粉ゴムが、粉砕後、脱硫されて
   なることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用再生ゴ
   ムの製造方法。
4. 【請求項４】 ジエン系ゴムが天然ゴム、合成イソプレ
   ンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ブタジエ
   ンゴム、ブチルゴムから選ばれる少なくとも一種である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載
   のタイヤ用再生ゴムの製造方法。