JPH10176001A - 加硫ゴムの再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観品質に優れた再生ゴム成形品を得ること
ができ，かつ廃棄加硫ゴムの消化可能量の高い加硫ゴム
の成形方法を提供すること。 【解決手段】 加硫ゴム１０に溶媒を加え，これを膨潤
状態となし，次いで，上記膨潤状態にある加硫ゴム１０
に対し，熱と剪断力とを同時に加えて再生ゴム１とな
し，次いで，上記再生ゴムより上記溶媒を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，廃棄加硫ゴムの再利用等に適用
される加硫ゴムの再生方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，古タイヤ等の加硫ゴムよりなるゴム
成形品の廃棄物，ゴム成形品の製造工程において生じる
端材，不良品等の廃棄加硫ゴムの再利用方法としては，
以下に示す方法によりゴム成形品を作成する方法が知ら
れている。上記廃棄加硫ゴムを微粉砕した後，これを新
材未加硫ゴムに対し添加する。その後，これを通常の加
硫，成形方法により，ゴム成形品となす。

【０００３】また，上記廃棄加硫ゴムの微粉砕物に再生
剤を添加し，温度１５０〜２５０℃のオートクレーブで
５時間程度熱処理する。その後，仕上げロール機で精練
し，可塑性に富む再生ゴムとなす。上記再生ゴムを新材
未加硫ゴムに混合し，その後は通常の加硫，成形方法を
経て，ゴム成形品となす。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記再生方法
には以下に示す問題点がある。まず，前者の方法では，
加硫済のゴムが，微粉砕されているとはいえ，そのまま
ゴム成形品に含有されることとなる。そのため，上記加
硫，成形の際に，加硫済のゴムがゴム成形品表面に露出
し，ゴム成形品の外観品質を低下させる。

【０００５】また，後者の方法においては，上記熱処理
により廃棄加硫ゴムがある程度まで脱硫される。しかし
ながら，上記に示すごとき熱処理では廃棄加硫ゴムを完
全に脱流することができない。このため，前者の方法と
同様に，未脱硫のゴムが，上記加硫，成形の際にゴム成
形品の表面に露出，その外観品質を低下させる。

【０００６】一方，上記廃棄加硫ゴムまたは再生ゴムの
新材未加硫ゴムへの添加量をゴム成形品全体の１０重量
％程度に制限した場合には，上記ゴム成形品の外観品質
の低下を防止することができる。しかし，例えば自動車
用タイヤのように多量の廃棄加硫ゴムを生じる廃棄物の
リサイクルについては，該廃棄加硫ゴムの消化可能量に
限界があり，上記方法は不向きである。

【０００７】本発明は，かかる問題点に鑑み，外観品質
に優れた再生ゴム成形品を得ることができ，かつ廃棄加
硫ゴムの消化可能量の高い加硫ゴムの成形方法を提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，加硫ゴムに溶媒
を加え，これを膨潤状態となし，次いで，上記膨潤状態
にある加硫ゴムに対し，熱と剪断力とを同時に加えて，
再生ゴムとなし，次いで，上記再生ゴムより上記溶媒を
除去することを特徴とする加硫ゴムの再生方法にある。

【０００９】本発明にかかる再生方法が再生の対象とす
る加硫ゴムとは，炭素主鎖からなる長い鎖状有機化合物
の集合体である生ゴムに，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，エラストマまたはゴムの性状を呈するようにした
物質を示している。なお，上記硫黄架橋結合が炭素主鎖
間ではなく側鎖間に形成される加硫ゴムもある。

【００１０】そして，上記鎖状有機化合物としては，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，ＥＰＤＭ（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。

【００１１】また，本発明にかかる再生方法が再生の対
象とする加硫ゴムとしては，ゴムタイヤ，ウェザースト
リップ，ホース類等の使用済み廃材，成形の際に生成す
る不要の端材，成形不良品等を挙げることができる。

【００１２】また，上記加硫ゴムの種類としては，ＥＰ
ＤＭ，ブチルゴムが特に本発明にかかる再生方法に適し
ている。これらのゴムは，炭素主鎖間に形成された硫黄
架橋結合，即ち硫黄架橋点と炭素主鎖との切断エネルギ
ー差が大きく，炭素主鎖の切断を起こすことなく，分解
度を向上させることができる。

【００１３】上記溶媒としては，再生しようとする加硫
ゴムと相溶性がよく，該加硫ゴムを膨潤させることがで
きる物質であればどのようなものでもよい。具体的な例
としては，芳香族炭化水素としてベンゼン，トルエン，
エチルベンゼン，スチレン，キシレン，メシチレン等，
脂肪族炭化水素としてペンタン，ヘキサン，ヘプタン，
オクタン，ノナン，デカン，イソオクタン，石油エーテ
ル，ジシクロペンタジエン，エチリデンノルボルネン，
エチリデンノルボルナン等，その他としてジクロロメタ
ン，クロロホルム，四塩化炭素等を挙げることができ
る。

【００１４】また，上述の物質の中で，特に好ましいも
のはトルエン，へキサン等である。これらの溶媒は，加
硫ゴムと非常に相溶性がよく，少量で炭素主鎖を引き伸
ばすことができる。また沸点も低いために，再生後の溶
媒排除の点からも都合が良い。

【００１５】次に，上記膨潤とは，後述の図１に示すご
とく，加硫ゴムにおける炭素主鎖と硫黄架橋点とにより
構成された網目構造が，通常の状態よりも広がっている
状態を示す。好ましくは，膨潤状態にある加硫ゴム中の
ポリマー成分の体積が，未膨潤状態にある場合の２倍以
上となることがよい。

【００１６】次に，上記加熱の際の温度は，上記加硫ゴ
ムの硫黄架橋点の切断反応が進行する温度とすることが
好ましい。ただし炭素主鎖の切断が進行するような高温
は望ましくない。また，上記加熱の際，剪断力を加える
ことにより硫黄架橋点の熱安定性が低下するため，上記
剪断力が大きいほど低い温度において，硫黄架橋点を切
断することができる。具体的には，上記加熱は，１５０
℃〜３５０℃にて行うことが望ましいが，加硫ゴムの種
類によって，その温度範囲は異なる。例えば，ＥＰＤＭ
の場合は，２２０℃〜３３０℃が望ましい。

【００１７】上記剪断力はいわゆる混練により加えられ
るもので，上記加硫ゴムになんらかの力が加わっている
程度のものでよい。上記剪断力を加えることができる装
置としては，一軸押出機，二軸押出機，ヘンシェルミキ
サー，ゴムロール等を挙げることができる。

【００１８】また，『熱と剪断力とを同時に加え』とい
う表現における『同時』とは，加熱しながら剪断力を同
時に併行して加えることは当然であるが，加熱終了後，
加硫ゴム（ただし，その硫黄架橋点は徐々に分断されつ
つある）の温度が硫黄架橋点の切断可能な温度範囲内に
ある間に，剪断力を加える場合も含まれる。また，熱と
剪断力とを交互に加える場合も含まれる。

【００１９】また，上記溶媒を除去する方法としては，
溶媒さえ除去できれば，どのような方法でもよい。具体
的には，真空乾燥，放置による自然乾燥，常圧での加熱
乾燥等を挙げることができる。また，溶媒の除去は加熱
と剪断力を加えてた後でもよいし，加えている最中に徐
々に行ってもよい。更に溶媒の除去は１００％，即ち完
全ではなくともよく，この再生方法により得られた再生
ゴム成形品の物性に悪影響を及ぼさない範囲であれば，
残留していてもよい。

【００２０】また，本発明にかかる再生ゴムを成形する
際には，同時に加硫を施す。この時，該再生ゴムに新材
未加硫ゴムを適宜混入し，成形することもできるが，該
再生ゴムのみを１００％使用して成形することもでき
る。また，上記成形時には，ゴム成形品に一般的に用い
られる添加剤，カーボンブラック，フィラー，有機添加
剤等を添加することもできる。

【００２１】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかる加硫ゴムの再生方法においては，加硫ゴム
に溶媒を加え膨潤させ，該膨潤した加硫ゴムに対し熱と
剪断力とを同時に加える。上記溶媒により，図１（ａ）
に示すごとく，通常の状態では縮んでいる加硫ゴム１０
を構成する炭素主鎖１１が図１（ｂ）に示すごとく，引
き伸ばされる。この状態にある加硫ゴム１０に，剪断力
を加えることにより，上記炭素主鎖１１が既に充分に引
き伸ばされていることから，上記剪断力は比較的結合力
の弱い硫黄架橋点１２に対し集中して作用する。

【００２２】よって，上記硫黄架橋点１２の結合距離が
長くなり，通常の状態と比べて熱的に非常に不安定とな
る。そして，本発明においては，剪断力と同時に熱も加
えていることから，図１（ｃ）に示すごとく，上記硫黄
架橋点１２は効率よく切断され，上記加硫ゴム１０は大
いに脱硫され，再生ゴム１となる。

【００２３】なお，参考までに，膨潤しない状態にある
加硫ゴム１０に対し剪断力を加えた場合について，図２
（ａ），（ｂ）に示す。この場合，剪断力を加えること
により，上記加硫ゴム１０は図２（ａ）に示される炭素
主鎖１１が縮んだ状態より，図２（ｂ）に示される炭素
主鎖１１が伸びた状態となる。しかしながら，上記切断
力は，炭素主鎖１１を伸ばすことに消費され，硫黄架橋
点１２を不安定にするまでには至らない。

【００２４】更に，このような加硫ゴム１０は剪断力が
なくなることにより，一度は伸びた炭素主鎖１１が再度
縮んでしまうおそれもある。以上により，上記膨潤しな
い状態にある加硫ゴムに熱を加えても，効率的な硫黄架
橋点の切断は行われず，処理後の再生ゴムに未脱硫の部
分が大いに残留する。このような未脱硫のゴムが，再生
後のゴム成形品の表面に露出，その外観品質を低下させ
る原因となる。

【００２５】以上により，本発明にかかる再生方法によ
り再生された再生ゴムは，未脱硫の部分が少ないことか
ら，成形により再生ゴム成形品とした場合，外観品質の
優れた再生ゴム成形品を得ることができる。また，充分
に脱硫されていることから，新材未加硫ゴムを添加せ
ず，再生されたゴムのみを用いて再生ゴム成形品とした
場合においても，その物性は通常のゴム成形品と変わら
ない。このため，多量の加硫ゴムよりなる不要品，廃物
等のリサイクルを効率よく行うことができる。

【００２６】以上のように，本発明によれば，外観品質
に優れた再生ゴム成形品を得ることができ，かつ廃棄加
硫ゴムの消化可能量の高い加硫ゴムの成形方法を提供す
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる加硫ゴムの再生方法につ
き，図１，図２を用いて説明する。本例の加硫ゴム１０
の再生方法においては，図１（ａ）及び（ｂ）に示すご
とく，加硫ゴム１０に溶媒を加え，これを膨潤状態とす
る。次いで，図１（ｃ）に示すごとく，上記膨潤状態に
ある加硫ゴム１０に対し，熱と剪断力とを同時に加え，
該加硫ゴム１０における架橋点１２を切断し，再生ゴム
１となす。次いで，上記再生ゴム１より上記溶媒を除去
し，その後，上記再生ゴム１を加硫すると共に成形し，
再生ゴム成形品とする。

【００２８】次に，本発明にかかる再生ゴム成形品であ
る試料１〜３の性能につき，比較試料Ｃ１，Ｃ２，参考
試料１と共に説明する。まず，試料１〜３について説明
する。硫黄加硫ＥＰＤＭよりなるウェザーストリップの
端材の粉砕物に，同量（重量）のトルエンを添加し，膨
潤状態とした。

【００２９】次に，上記膨潤状態にある粉砕物を，スク
リュ径３０ｍｍ，スクリュ長さ１２００ｍｍの二軸押出
機に投入し，表１に示す処理条件にて再生処理を行い，
試料１〜３にかかる再生ゴムを得た。なお，上記トルエ
ンは上記二軸押出機の直前にある，真空度５０ｍｍＨｇ
である真空ベントにより除去した。

【００３０】次に，試料１〜３にかかる再生ゴムを用い
て，一つの試料につき二種類の再生ゴム成形品を作成し
た。上記二種類の再生ゴム成形品とは，ひとつは再生ゴ
ムのみを用いて作成した再生ゴム成形品，即ち各表にお
ける再生ゴム配合比の値が１００重量％のものである。
もう一つは，再生ゴムと新材未加硫ゴムとを重量比にし
て等分に混合したゴム原料より作成した再生ゴム成形
品，即ち各表における再生ゴム配合比の値が５０重量％
のものである。

【００３１】そして，上記再生ゴム成形品を作成するに
当たっては，上記再生ゴム１００重量部または上記ゴム
原料１００重量部に対し，硫黄０．５重量部，酸化亜鉛
１．７重量部，ステアリン酸０．３重量部，ノクセラー
ＴＴ（大内新興化学工業株式会社商標，化合物名テトラ
メチルチウラムジスルフィド）を０．６７重量部，ノク
セラーＭ（大内新興化学工業株式会社商標，化合物名２
−メルカプトベンゾチアゾール）を０．１７重量部を加
えた。この混合物を温度１６０℃にてプレス成形し，再
生ゴム成形品を得た。

【００３２】そして，得られた再生ゴム成形品の硬さを
ＪＩＳＫ６３０１によって測定した。また，引張強度，
破断伸びをＪＩＳＫ６３０１に従い測定した。更に，再
生ゴム成形品の表面品質を，ＡＳＴＭＤ２６６３−８９
に従い行った。なお，上記表面品質の評価は５段階評価
であり，５が最高である。以上の測定結果を表１に記し
た。

【００３３】次に，比較試料Ｃ１について説明する。上
記試料１〜３と同様の端材の粉砕物を準備した。次に，
上記粉砕物をそのままの状態で（即ち，膨潤していな
い。），スクリュ径３０ｍｍ，スクリュ長さ１２００ｍ
ｍの二軸押出機に投入し，表２に示す処理条件にて再生
処理を行い，Ｃ１にかかる再生ゴムを得た。得られた再
生ゴムより，試料１〜３と同様にして，二種類の再生ゴ
ム成形品を得た。そして，上記再生ゴム成形品の硬さ，
引張強度，破断伸び，表面品質を試料１〜３と同様にし
て測定，表２に記した。

【００３４】次に，比較試料Ｃ２について説明する。上
記試料１〜３と同様の端材の粉砕物に，これと同量（重
量）のトルエンを添加し，膨潤させた。次に，上記膨潤
状態にある粉砕物を，オートクレーブを用い，温度２０
０℃，５時間という剪断力を加えない条件にて加熱し，
比較試料Ｃ２にかかる再生ゴムとした。なお，上記トル
エンは，反応終了後，真空乾燥機により減圧下で除去し
た。

【００３５】得られた再生ゴムより，試料１〜３と同様
にして，二種類の再生ゴム成形品を得た。そして，この
再生ゴム成形品の硬さ，引張強度，破断伸び，表面品質
を試料１〜３と同様にして測定，表２に記した。

【００３６】また，参考試料１として，通常の新材未加
硫ゴム（ただし，本例の場合はＥＰＤＭよりなる）を，
上述の再生ゴム成形品を作成する際と同様の条件にて加
硫，成形し，ゴム成形品とした。そして，このゴム成形
品について，その硬さ，引張強度，破断伸び，表面品質
を試料１〜３と同様にして測定，表２に記した。

【００３７】表１，表２に示されるごとく，試料１〜試
料３にかかる再生ゴム成形品の物性は，参考試料１にか
かるゴム成形品と同程度であった。また，その表面品質
はすべて５と優れていた。一方，比較試料Ｃ１は加硫ゴ
ムである端材の粉砕物を膨潤させなかったため，物性は
参考試料１と変わらないが，その表面品質は悪かった。
また，比較試料Ｃ２は剪断力を加えることなく再生処理
を行ったため，物性が悪く，また表面品質も悪かった。

【００３８】本例にかかる加硫ゴムの再生方法の作用効
果につき説明する。本例にかかる再生方法においては，
加硫ゴムに溶媒を加え膨潤させ，該膨潤した加硫ゴムに
対し熱と剪断力を同時に加える。上記溶媒により，図１
（ａ）に示すごとく，通常の状態では縮んでいる加硫ゴ
ム１０を構成する炭素主鎖１１が，図１（ｂ）に示すご
とく引き伸ばされる。この状態にある加硫ゴム１０に，
剪断力を加えることにより，上記炭素主鎖１１が既に充
分に引き伸ばされていることから，上記剪断力は比較的
結合力の弱い硫黄架橋点１２に対し集中して作用する。

【００３９】よって，上記硫黄架橋点１２の結合距離が
長くなり，通常の状態と比べて熱的に非常に不安定とな
る。そして，本例においては，剪断力と同時に熱も加え
ていることから，図１（ｃ）に示すごとく，上記硫黄架
橋点１２は効率よく切断され，上記加硫ゴム１０は大い
に脱硫され，再生ゴム１となる。

【００４０】以上により，上記再生方法により再生され
た再生ゴムは，未脱硫の部分が少ないことから，再加
硫，成形を経て再生ゴム成形品とした場合，外観品質の
優れた再生ゴム成形品を得ることができる。

【００４１】また，充分に脱硫されていることから，新
材未加硫ゴムを添加せず，再生されたゴムのみを用いて
再生ゴム成形品とした場合においても，その物性は通常
のゴム成形品と変わらない。このため，多量の加硫ゴム
よりなる不要品，廃物等のリサイクルを効率よく行うこ
とができる。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】実施形態例２ 本例は，実施形態例と同様の試験をブチルゴムよりなる
廃棄加硫ゴムについて行うものである。本例にかかる試
料４〜６及び比較試料Ｃ３，Ｃ４につき説明する。ま
ず，試料４〜６について説明する。硫黄加硫ブチルゴム
の廃材の粉砕物に，同量（重量）のトルエンを添加し，
膨潤させた。次に，上記膨潤状態にある粉砕物を，実施
形態例１と同様の二軸押出機に投入し，表２に示す処理
条件にて再生処理を行い，試料４〜６にかかる再生ゴム
を得た。なお，上記トルエンの除去も，実施形態例１と
同様に行った。

【００４５】そして，上記再生ゴムを，実施形態例１と
同様にして，二種類の再生ゴム成形品とした。次いで，
得られた再生ゴム成形品の硬さ，引張強度，破断伸び，
表面品質を，実施形態例１と同様にして測定，表３に記
した。

【００４６】また，比較試料Ｃ３は，上記試料４〜６と
同様の粉砕物を，実施形態例１における比較試料Ｃ１と
同様に，膨潤させずに二軸押出機に投入，表４に示す処
理条件にて再生処理を行い，再生ゴムとしたものであ
る。そして，上記再生ゴムを，実施形態例１と同様にし
て，二種類の再生ゴム成形品とした。次いで，得られた
再生ゴム成形品の硬さ，引張強度，破断伸び，表面品質
を，実施形態例１と同様にして測定，表４に記した。

【００４７】また，比較試料Ｃ４は，上記試料４〜６と
同様の粉砕物を膨潤状態とし，実施形態例１における比
較試料Ｃ２と同様に，オートクレーブを用いて剪断力を
加えることなく加熱，再生ゴムとしたものである。

【００４８】そして，上記再生ゴムを，実施形態例１と
同様にして，二種類の再生ゴム成形品とした。次いで，
得られた再生ゴム成形品の硬さ，引張強度，破断伸び，
表面品質を実施形態例１と同様にして測定，表４に記し
た。

【００４９】また，参考試料２として，通常の新材未加
硫ゴム（ただし，本例の場合にはブチルゴムよりなる）
を，上述の再生ゴム成形品を作成する際の条件と同様の
条件にて加硫，成形し，ゴム成形品とした。そして，こ
のゴム成形品について，その硬さ，引張強度，破断伸
び，表面品質を実施形態例１と同様にして測定，表４に
記した。

【００５０】表３，表４に示されるごとく，試料４〜６
にかかる再生ゴム成形品の物性は，参考試料２にかかる
ゴム成形品と同程度であった。また，その表面品質はす
べて５と，優れていた。一方，比較試料Ｃ３は廃棄加硫
ゴムである粉砕物を膨潤させなかったため，物性は参考
試料２と変わらないが，その表面品質は悪かった。ま
た，比較試料Ｃ４は剪断力を加えることなく再生処理を
行ったため，物性が悪く，また表面品質も悪かった。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】

【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，外観品
質に優れた再生ゴム成形品を得ることができ，かつ廃棄
加硫ゴムの消化可能量の高い加硫ゴムの成形方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，（ａ）加硫ゴムの炭素
主鎖の状態を示す説明図，（ｂ）溶媒により膨潤状態
（伸びた状態）となった加硫ゴムの炭素主鎖の状態を示
す説明図，（ｃ）熱と剪断力とを加えることにより，加
硫ゴムより再生ゴムが得られた状態を示す説明図。

【図２】（ａ）加硫ゴムの炭素主鎖の状態を示す説明
図，（ｂ）剪断力により伸びた状態となった加硫ゴムの
炭素主鎖の状態を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．再生ゴム， １０．．．加硫ゴム，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 誠 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 岡本 浩孝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 臼杵 有光 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐藤 紀夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 鈴木 康之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大脇 雅夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 本多 秀亘 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 中島 克己 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 市川 昌好 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加硫ゴムに溶媒を加え，これを膨潤状態
   となし，次いで，上記膨潤状態にある加硫ゴムに対し，
   熱と剪断力とを同時に加えて，再生ゴムとなし，次い
   で，上記再生ゴムより上記溶媒を除去することを特徴と
   する加硫ゴムの再生方法。