JP2006348179A - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の再生ゴムおよび粉末ゴムに比して優れたゴム物性、特に高い破壊特性を維持することにより、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することのできるゴム組成物および空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】
ゴムチップを微粉砕処理して得られる粉末ゴムを含有するゴム組成物であって、該粉末ゴムが、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、上記微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を微粉末ゴム製品として回収する分級回収工程（Ｂ）を有する微粉砕ゴム処理方法によって製造されてなるゴム組成物である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム組成物及び空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と称することがある）に関する。さらに詳しくは、本発明は高い破壊特性を維持し、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのリサイクル率を向上し得る粉末ゴム含有ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

廃タイヤは一般のプラスチック製品と比較しても回収率が高く、特にセメント工場を中心として、燃料として再利用されている。しかし、近年、環境問題の高まりとともに、タイヤゴム片あるいはゴム粉末をそのまま使用するいわゆるマテリアルリサイクル率の向上が求められている。特に、ゴム粉末を得るための代表的な手法として、ロール粉砕が挙げられるが、従来法では粉砕時の熱履歴が大きいことに加え、微粒径化が基本的に困難であり、この手法により得られたゴム粉末を新ゴムに単に添加するのみでは、ゴム特性（特に破壊特性）の低下は避けられないという問題があった。
一方で、加工性の悪化を防止するための手法として、オイルパン法によるゴム粉末の加熱脱硫処理が知られているが（例えば、特許文献１参照）、この方法では、ロール粉砕後のゴム粉末に対して、そのまま処理を施すのが通常手法であるために、物性の低下はやはり避けられなかった。
上述のように、近年の使用済みゴム製品のマテリアルリサイクル率向上の要請の下、使用済みゴム製品から得られる廃ゴムを使用したゴム組成物において、十分なゴム特性、特に、破壊特性を確保することにより、従来に比して有用なゴム組成物を得るための技術が求められていた。

特開２００４−３５６６３号公報

本発明は、このような状況下、従来の再生ゴムおよび粉末ゴムに比して優れたゴム物性、特に高い破壊特性を維持することにより、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することのできるゴム組成物および空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記の好ましい性質を有するゴム組成物及びタイヤを開発すべく鋭意研究を重ねた結果、固着防止剤を添加しながら行なう特定の微粉砕工程と特定の分級工程とを含む新規な製法を用いて廃ゴムのゴムチップから粉末ゴムを得ることにより、これを用いたゴム組成物において優れたゴム物性、特に高い破壊特性が得られることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１） ゴムチップを微粉砕処理して得られる粉末ゴムを含有するゴム組成物であって、該粉末ゴムが、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、上記微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を微粉末ゴム製品として回収する分級回収工程（Ｂ）を有する微粉砕ゴム処理方法によって製造されてなることを特徴とするゴム組成物、
（２） 微粉砕工程（Ａ）において、微粉砕手段として一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールを配置してなるロール粉砕手段を用いて、各段階における一対の粉砕ロール間で、それぞれ荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕する上記（１）のゴム組成物、
（３） 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールの外周面が凹凸面に形成されている上記（２）のゴム組成物、
（４） 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールを配置し、かつ上記粉砕ロールはその外周面がそれぞれ＃５〜＃２０、＃１０〜＃３０及び＃１５〜＃４０の溝形状により凹凸面に形成されている上記（３）のゴム組成物、
（５） 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールのそれぞれ対向する粉砕ロールの表面速度差比率がいずれも１／４０〜１／５である上記（３）又は（４）のゴム組成物、
（６） 微粉砕工程（Ａ）において、微粉砕手段として固定刃と粉砕ロールとを用いて、各段階における固定刃と粉砕ロールとの間で荒粉砕、中粉砕及び仕上げ粉砕処理する上記（１）のゴム組成物、
（７） 微粉砕工程（Ａ）の前流に予備粉砕工程（Ｙ）を設け、ゴム原材料を、該予備粉砕工程（Ｙ）において、予備粉砕手段により細粉砕処理後、前記微粉砕工程（Ａ）を施す上記（１）〜（６）のゴム組成物、
（８） 微粉砕工程（Ａ）に後続して分離工程（Ｚ）を設け、該分離工程（Ｚ）において微粉砕ゴム中に含まれ、かつ互いに連なっているゴム粒体に対して衝撃力を付与して強制的に分離する上記（１）〜（７）のゴム組成物、
（９） 前記ゴム原材料が、大きさが１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップである上記（１）〜（８）のゴム組成物、
（１０） 前記粉末ゴムが、１００メッシュのフィルターを通過したものを７５質量％以上含む上記（１）〜（９）のゴム組成物、
（１１） 前記粉末ゴムが、２００メッシュのフィルターを通過したものを７５質量％以上含む上記（１０）のゴム組成物、及び
（１２） 上記（１）〜（１１）のゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りタイヤ、
を提供するものである。

本発明によれば、チップ状のゴム原材料を固着防止剤を添加しながら微粉砕ゴムにする微粉砕工程（Ａ）により、簡易にかつ効率よく粒径が極めて小さい微粉末ゴムが得られ、さらに所望により設けられる後続の分離工程（Ｚ）を経ることによって、連なっている微粉砕ゴムの粒体に対し衝撃力を付与することで分散させ、分級回収工程(Ｂ)によって効率よく分級された微粉末ゴムが得えられる。この製法によって分級回収工程（Ｂ）で得られた粒径が極めて小さい粉末ゴムを含む本発明のゴム組成物は、ゴム物性に優れ、特に高い破壊特性を維持し、該組成物をタイヤに用いることで使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴムチップを微粉砕処理して得られる粉末ゴムを含有するゴム組成物であって、該粉末ゴムが、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、上記微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を微粉末ゴム製品として回収する分級回収工程（Ｂ）を有する微粉砕ゴム処理方法によって製造された粉末ゴムであることを要する。
本発明のゴム組成物に用いられる粉末ゴムの製法は図１、図２に示す下記の３工程を備えている。
予備粉砕工程（Ｙ）：ゴムチップを予備粉砕手段である予備粉砕機1によって細粉砕ゴムに加工する。
微粉砕工程（Ａ）：上記細粉砕ゴムを微粉砕手段である微粉砕機２によって固着防止剤を添加しながら段階的に粉砕して最終的に微粉砕ゴムに仕上げる。
分級回収工程（Ｂ）：分級手段である分級機３により上記微粉砕ゴムを所定の粒径を有する粉末ゴム（所定の粒径よ小さい粒径を有する微粉末ゴムを含む。）とそれ以外のものに分級（選別）して製品として回収する。
なお、後述するように、予備粉砕工程は必要に応じて上記製法に組み込むものであり、選択的な工程である。

予備粉砕工程（Ｙ）においては、図2に示すように例えば廃タイヤ（ピートワイヤ、スチールベルト及びプライなどタイヤ補強材除去処理済）を幾つかに切断したカットタイヤを所定の大きさに破砕したゴムチップ（タイヤチップ）をゴム原材料として予備粉砕機1に投入し、粉砕室内に設けられている粉砕部によって細粉砕ゴムに加工する。予備粉砕機1に供給するゴムチップは適宜であるが、１mm〜８mm程度の大きさにカットしておくことが、細粉砕ゴムの粒径を小さくするのに役立つ。ゴムチップに対して予め加熟しておくことによって、予備粉砕機1による細粉砕を円滑にするが、通常の温度で処理することに何等の問題はなく、予熱の付加作業をするか否かは適宜選択される。
またゴムチップを予備粉砕機1で複数回繰り返して粉砕することにより、小さい粒径の細粉砕ゴムを生産することができる。
ゴムチップの大きさの範囲は１mm〜８mmに限られないが、ゴムチップの大きさを上記範囲内にすることで、予備粉砕工程（Ｙ）以前において粉砕加工に手間をかけることなく、予備粉砕工程（Ｙ）における粉砕効率の低下が抑制される。
予備粉砕機1としては、ゴムチップを攪拌粉砕する押出機、ロールによって粉砕するロール粉砕機など適宜のものが選択される。

微粉砕工程（Ａ）においては、図1及び図2に示すように、予備粉砕機1で処理された上記細粉砕ゴムは微粉砕機2によって荒粉砕から中粉砕を経て仕上げ粉砕されて微粉砕ゴムに加工される。微粉砕機２は荒粉砕部２a、中粉砕部２b及び仕上げ粉砕部２ｃを上段（又は上流）から下段（又は下流）に向けて連続的に配置しているロール粉砕手段である。荒粉砕部２ａ、中粉砕部２ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃはいずれも対の荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び対の仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２を一段又は複数段に配置している構成である。
ゴムチップは荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２によって荒粉砕され、ふるい機２ａ２によって予め計画されている所定の粒径の粉砕ゴムのみが荒粉砕ゴムとして、中粉砕工程へ送られ、所定値を超えるものは非荒粉砕ゴムとして荒粉砕部２ａに戻されて再び処理される。そして荒粉砕ゴムは中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２に供給されて中粉砕され、ふるい機２ｂ２によって所定の粒径の粉砕ゴムのみが中粉砕ゴムとして、仕上げ工程へ送られ、所定値を超えるものは非中粉砕ゴムとして中粉砕部２ｂに戻されて再び処理される。さらに、中粉砕ゴムは仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２によって微粉砕ゴムに仕上げられる。仕上げ粉砕工程で処理された微粉砕ゴムは分級回収工程（Ｂ）における分級機３へ送られる。
微粉砕機２による荒粉砕及び中粉砕の各過程で排出される非荒粉砕ゴム及び非中粉砕ゴムに含まれている金属は、荒粉砕部２ａ及び中粉砕部２ｂにそれぞれ戻される直前に、金属除去装置２ａ３、２ｂ３によって除去される。

微粉砕工程において添加される固着防止剤は、荒粉砕部２ａ、中粉砕部２ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃの上部に配置してある攪拌器２ａ４、２ｂ４、２ｃ４に供給され、攪拌器内で粉砕ゴムと均一に攪拌されて上記荒粉砕部、中粉砕部及び仕上げ粉砕部にそれぞれ投入される。
固着防止剤は、充填材（炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛等）や補強材（カーボンブラック、タルク、シリカなど）が適当である。固着防止剤の種類は、製造コスト、微粉砕ゴムの用途などを考慮して適宜選択される。
固着防止剤を添加することによって粉砕ゴムの表面がコーティングされ、粉砕ゴム同士が再び付着結合することが抑制され、ふるい機２ａ２、２ｂ２による選別や分級機３による分級（選別）が効率的にかつ容易となる利点がある。この種の利点を確保しながらも、固着防止剤の添加量が少ないことがコストダウンに寄与し、タイヤの原材料として再利用するのに好都合である。

微粉砕機２における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２のそれぞれの外周面は通常凹凸面となっている。この凹凸面にはローレットによる溝によって形成される片綾目又は両綾目で構成されているもの、上記外周面にスパイラル状に溝を切って形成されているもの、上記外周面にダイヤモンド粉を溶射して形成されたものなどが含まれる。荒粉砕ロール２ａ１１，２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２、仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の外周面が凹凸面であることによって、粉砕ゴム（荒粉砕ゴム、中粉砕ゴム、微粉砕ゴム）は、各粉砕段階における荒粉砕ロール、中粉砕ロール、仕上げ粉砕ロールのそれぞれの間でせん断力により粉砕される。
そして対の荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び対の仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２は、それぞれ対の粉砕ロールの一方が低速側、他方が高速側であって、双方の回転に速度差がある。
予め計画されている粉砕ゴムの粒径に応じて、各段階における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の溝形状、表面速度差比率及びロール間隙（ギャップ）などの加工条件を調整して粉砕加工をする。
荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２のそれぞれの溝形状を♯５〜♯２０、♯１０〜♯３０、♯１５〜♯４０に設定した場合において、上記各範囲に設定することによりいずれも粉砕効率の低下を抑制することができる。また荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の各速度差比率を１／４０（１：４０）〜１／５（１：５）に設定した場合において、いずれも優れた生産効率を確保することができる。
各段階における粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の構成（段数、溝形状、表面速度差比率及びロール間隙など）は粉砕粒径に応じて最適なものを選択する。
微粉砕工程における粉砕ゴムの温度上昇を抑え、粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２の実直度を維持するために、上記粉砕ロールを冷却することが望ましい。
微粉砕機２における荒粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、中粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２の好ましいロール溝形状、ロール表面速度差比率は下記の第１表のとおりである。

分級回収工程（Ｂ）は、微粉砕工程（Ａ）において固着防止剤が添加された微粉砕ゴムを分級機３によって分級して回収する工程である。
分級回収工程において、仕上げ粉砕部２ｃで処理された仕上げ粉砕ゴムは分級機３へ送られて、所定粒径の微粉砕ゴムとそれ以外のものとに選別され、所定粒径の微粉砕ゴムのみが微粉末ゴム製品として回収タンクなどの回収部６に回収され、所定粒径を超えた微粉砕ゴム（非徴粉砕ゴム）は仕上げ粉砕部２ｃへ戻されて、再度仕上げ粉砕ゴムにするための粉砕が繰り返される。
勿論、求める粒径が多種に亘る場合には、選別された所定粒径の微粉砕ゴムとそれ以外のものとをすべて製品として回収することがある。
仕上げ粉砕部２ｃから排出される非微粉砕ゴムに含まれている金属は上記仕上げ粉砕部に戻される前に金属除去装置２ｃ３によって除去される。
分級機３としてふるい機などが用いられる。

図２に示す製法に関して、一連の処理工程の一環として予備粉砕工程（Ｙ）を備えていることを前提して説明しているが、必ずしも予備粉砕工程（Ｙ）を要するものではない。ゴムチップの粒径によっては、図1に示すように予備粉砕工程（Ｙ）を省略してゴム原材料であるゴムチップを直接荒粉砕工程の荒粉砕部２ａに投入しても良い。

次に、本発明のゴム組成物に用いられる粉末ゴムの他の製法について図３及び図４を参照して説明する。
図３及び図４に示す粉末ゴムの製法は、図1及び図2に示す微粉砕ゴムの製法を前提として徴粉砕工程（Ａ）と分級回収工程（Ｂ）の間に分離工程(Ｚ)を付加したものである。このため、図4では、共通する製造システムの構成に関しては図2に付されている符号をそのまま使用している。また当該製法と図1に示す製法と共通する工程についての説明を省略する。
図4に示すように、仕上げ粉砕部２ｃによって処理された微粉砕ゴムはふるい機２ｃ２によって仕上げ微粉砕ゴムと粒径が求める値を満たさない仕上げ微粉砕ゴム（非仕上げ微粉砕ゴム）とに区別され、仕上げ微粉砕ゴムは分離機4へ送られ、また非微粉砕ゴムは仕上げ粉砕部２ｃに戻されて再び処理される。上記非仕上げ微粉砕ゴムに含まれている金属は、仕上げ粉砕部２ｃに戻される前に金属除去装置２ｃ３によって除去される。

分離工程（Ｚ）では、仕上げ微粉砕ゴムの互いに連なっているゴムの粒体に対して分離機4によって衝撃力を付与して強制的に分離してより小さい粒径の微粉砕ゴムにする。すなわち、図4に示すように、仕上げ粉砕部２ｃによって処理された仕上げ微粉砕ゴムは分離機4に送られて、この分離機の分離室内に設けられている分離回転ディスク４ａの回転によって分離加工される。仕上げ微粉砕ゴムはその回転に伴って分離室内を円周方向に回転移動し、分離室内壁などに繰り返し衝突され、その衝撃力と、高速回転する分離回転ディスクによって生じる気流に乗ったゴム同士の摩擦力とが分離に寄与する。
分離機4には固着防止剤が投入されるが、この投入は分離工程では選択的であって、常に必要不可欠なものではない。
分離回転ディスクの回転数の範囲（周速度の範囲を含む。）はディスクの大きさ及び容積率並びに求める粒径に応じて適宜設定する。
また分離機4への仕上げ微粉砕ゴムの供給量は分離室の容積に対する充填率の大小によって分離効率が変化するので、最適な充填率を選択する。
分離機４によって分離処理された微粉砕ゴムは分級機３に送られて、所定粒径の微粉砕ゴムとそれ以外のものとに選別され、所定粒径の微粉砕ゴムのみが回収タンクなどの回収部６に回収され、所定粒径を超える微粉砕ゴムは荒粉砕部２ａに戻される。
図３及び図４に示す製法によれば、分離工程（Ｚ）を経ることにより、微粉砕ゴムの互いに連なっているゴムの粒体を強制的に分離させ、連なっている粒体の分散化が図られ、分級が効率的に行える。

さらに、本発明のゴム組成物に用いられる粉末ゴムの他の製法について図５を参照して説明する。
図５に示す微粉砕ゴムの製法は微粉砕工程（Ａ）において使用する微粉砕手段５が図４に示す前記微粉砕手段２と相違している点を除いて図４に示す粉末ゴムの製法と同一構成である。このため、図５では、共通する製造システムの構成に関しては図４に付されている符号をそのまま使用している。また当該製法と図３及び図４に示す製法との共通する工程についての説明を省略する。
微粉砕手段５における荒粉砕部５ａは固定刃５ａ１１と荒粉砕ロール５ａ１２を、中粉砕部５ｂは固定刃５ｂ１１と中粉砕ロール５ｂ１２を、さらに仕上げ粉砕部５ｃは固定刃５ｃ１１と仕上げ粉砕ロール５ｃ１２をそれぞれ一段又は複数段配置されている。
荒粉砕ロール５ａ１２、中粉砕ロール５ｂ１２及び仕上げ粉砕ロール５ｃ１２の外周面には、前記粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、２ｂ１１、２ｂ１２、２ｃ１１、２ｃ１２と同様の凹凸面が形成されている。
粉砕ゴムは、各粉砕段階で固定刃５ａ１１と荒粉砕ロール５ａ１２、固定刃５ｂ１１と中粉砕ロール５ｂ１２、固定刃５ｃ１１と仕上げ粉砕ロール５ｃ１２のそれぞれの問でせん断力により粉砕される。
ふるい機５ａ２、５ｂ２、５ｃ２、金属除去装置５ａ３、５ｂ３、５ｃ３及び攪拌器５ａ４、５ｂ４、５ｃ４は、ふるい機２ａ２、２ｂ２、２ｃ２、金属除去装置２ａ３、２ｂ３、２ｃ３及び攪拌器２ａ４、２ｂ４、２ｃ４にそれぞれ対応している。

図４及び図５に示す各微粉砕ゴムの製法についても、予備粉砕工程（Ｙ）を省略してゴム原材料であるゴムチップを荒粉砕部２ａ、５ａに直接投入しても良い。
図示する微粉砕機２は横型であるが、縦型のものであっても良い。そして図２及び図４に示す微粉砕機２の各段階の粉砕部２ａ、２ｂ、２ｃにおける対の粉砕ロール２ａ１１、２ａ１２、対の粉砕ロール２ｂ１１、２ｂ１２、対の粉砕ロール２ｃ１１、２ｃ１２をそれぞれの段階で図水平方向に複数対並べて、各段階で複数段のロール粉砕処理をするようにして、量産性及び生産の能率向上を図っても良い。このことは、図５に示す微粉砕機５にも適用することができる。各段階での複数段でのロール粉砕処理を行う場合には上流側から下流側に向けて粉砕ロールの溝形状、表面速度差比率、ギャップなど加工条件が変更される。もちろん、図２、図４及び図５に示す微粉砕機２、５のように、一段のロール粉砕処理によるものであっても良いことは当然である。
上述の製法では、固着防止剤を荒粉砕部２ａ、５ａ、中粉砕部２ｂ、５ｂ及び仕上げ粉砕部２ｃ、５ｃのそれぞれに投入する例で説明しているが、荒粉砕部に投入しない場合もあり、いずれにしても求める粉砕ゴムの粒径や粉砕状態などに応じて固着防止剤の投入対象となる粉砕部を省略するか否が選択される。

本発明のゴム組成物に用いられる粉末ゴムは、上記ゴムチップ微粉砕処理により製造されてなる粉末ゴムを含有するものであればよいが、好適には、上記ゴムチップ微粉砕処理により得られる粉末ゴムのうち、１００メッシュのフィルターを通過した粉末ゴムを７５質量％以上とすることが好ましく、より好ましくは、１００メッンユのフィルターを通過した粉末ゴムのみを含有するものとする。
さらに好ましくは、２００メッシュのフィルターを通過した粉末ゴムを７５質量以上とし、２００メッシュのフィルターを通過したしたもののみを含有するものが最も好ましい。１００メッシュのフィルターを通過した粉末ゴムは、破壊核となる可能性が非常に少なく、破壊強力の低下抑制に対して特に効果大である。

本発明のゴム組成物における粉末ゴムの含有量としては、新ゴム１００質量部に対し好ましくは４０質量部以下、より好ましくは１〜３０質量部である。粉末ゴムの含有量を４０質量部以下にすることで所望の破壊特性を確保することができる。

本発明のゴム組成物に用いる新ゴムとしては、特に制限されるものではなく、前記粉末ゴム中のゴム成分と同様の天然ゴムや合成ゴムなどの各種のゴムを用いることができる。
また、本発明のゴム組成物中には、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウムなどの充填剤を含有させることができる他、本発明の目的が損なわれない範囲内で、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば、加硫剤、加硫促進剤、プロセスオイル、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸などを適宜含有させることが可能である。

本発明のゴム組成物は、新ゴムに対し、所定の配合割合で上記粉末ゴム成分および各種配合剤を配合して、混練、熱入れ、押出、加硫等を順次行うことにより、製造することができる。
混練は、最初に本発明に係る粉末ゴムを新ゴムや老化防止剤等とともに混練した後、加硫剤、加硫促進剤等を添加して再度混練する二段階混練にて行なうことが好適である。それ以外の条件としては、特に制限されるものではなく、混練装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧、混練温度、混練時間、混練装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。混練装置としては、例えば、通常ゴム組成物の混練に用いられるバンバリーミキサー、インターミックス、ニーダー等が挙げられる。
熱入れの条件としては、特に制限されるものではなく、熱入れ温度、熱入れ時間、熱入れ装置等の条件について目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ装置としては、例えば、通常ゴム組成物の熱入れに用いるロール機等が挙げられる。
押出の条件としては、特に制限されるものではなく、押出時間、押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。押出装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム装置の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜決定することができる。
加硫を行う装置、方式、条件等については、特に制限されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。加硫を行う装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の加硫に用いる金型による成形加硫機などが挙げられる。押出温度は、通常１００〜１９０℃程度である。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のゴム組成物を、例えば、トレッドゴム等として用いたものであればよく、タイヤの種類やその具体的な構造、材料等については、特に制限されるものではない。空気入りタイヤの一例としては、図示はしないが、一対のピードコアと、該ピードコア間にトロイド状をなして連なるカーカスと、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルトと、該ベルト上に配設されるトレッドゴムとを有してなるタイヤなどが挙げられる。本発明のタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。また、その製造方法についても、特に制限されるものではなく、常法に適宜従い行うことができる。

次に、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１〜６、比較例１〜５
粉末ゴム成分として、図１に示す予備粉砕工程（Ｙ）、微粉砕工程（Ａ）及び分級回収工程（Ｂ）からなるゴムチップ微粉砕処理方法により製造した、１００メッシュのフィルターを通過したもののみを含む粉末ゴムＡ、この粉末ゴムＡを２００メッシュのフィルターに掛けて通過したもののみを含む粉末ゴムＢ、市販の再生ゴム、市販の粉ゴムＡ（２４メッシュ品）をそれぞれ準備した。

（１）ゴム組成物の調製
新材のゴム成分としてのスチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）１００質量部に対して、下記の第２表に夫々示す配合割合で上記廃ゴム成分および各種配合剤を配合して、９０ｃｍ³ブラストミルを用いて混練することにより、各ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を１６０℃で１３分間加圧加硫することにより、各比較例および実施例の加硫ゴムサンプルを得た。また、粉末ゴム成分および硫黄の使用量は、各比較例、実施例について下記の第３表および第４表に夫々示した通りである。
混練は、以下のように二つの工程に分けて実施した。即ち、まず、第一工程にて、上記粉末ゴム成分を、ＳＢＲ、カーボンブラック、軟化剤、ステアリン酸および老化防止剤とともに最高温度１６０℃にて混練した。続いて、第二工程にて、第一工程で得られたゴムと、亜鉛華、加硫促進剤Ａ、加硫促進剤Ｂ、加硫促進剤Ｃおよび硫黄とを、最高温度１０５℃にて混練した。なお、新ゴムのみを配合する場合（第３表の比較例１）についても、粉末ゴム成分を添加しなかった以外は、同様の手法にて混練を行った。

＊１）合成ゴム：ＳＢＲ＃１５００（ＪＳＲ株式会社製）
＊２）カーボンブラック：シースト７ＨＭ（東海カーボン株式会社製）
＊３）老化防止剤：ノクラック６Ｃ（大内新興化学工業株式会社製）
＊４）加硫促進剤A：ノクセラーＤＭ−Ｐ（大内新興化学工業株式会社製）
＊５）加硫促進剤B：ノクセラーＮＳ−Ｐ（大内新興化学工業株式会社製）
＊６）加硫促進剤C：ノクセラーＤ（大内新興化学工業株式会社製）
＊７）硫黄：粉末硫黄

（２）測定方法
得られた各比較例および実施例の各加硫ゴムサンプルにつき、破壊特性（Ｔｂ）を下記の方法により測定して、各ゴム組成物を評価した。また、各ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの実地耐摩耗性についても、下記に従い評価を行なった。得られた結果を、下記の第３表および第４表に夫々示す。
（破壊特性の評価方法）
ＪＩＳ Ｋ６３０１により、破壊強度（Ｔｂ）を測定し、比較例１（粉末ゴム成分を含有せず、新ゴムのみを使用）の値を１００として、指数にて表示した。数値が大なるほど、破壊特性が良好である。
（実地耐摩耗性）
各ゴム組成物をトレッドゴムとして適用して、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りタイヤ（ＰＳＲ）をそれぞれ作製し、実地耐摩耗性を評価した。結果は、比較例１の値を１００として、指数にて表示した。数値が大なるほど、結果が良好である。

＊８）市販再生ゴム：２４メッシュ品の粉ゴムより得られた再生ゴム（村岡ゴム工業株式会社製）
＊９）市販粉ゴムＡ：２４メッシュ品（村岡ゴム工業株式会社製）

＊１０）粉末ゴムＡ：１００メッシュのフィルターに掛けて通過したもののみ含む。
＊１１）粉末ゴムＢ：１００メッシュのフィルターに掛けて通過したものを２００メッシュのフィルターにかけて通過したもののみを含む。

上記第３表および第４表の結果からわかるように、本発明に係るゴムチップ微粉砕処理方法により得られた粉末ゴムを含有させた実施例１〜６のゴム組成物は、新ゴムのみを用いた比較例1のゴム組成物と比較しても遜色のない優れた破壊特性を有することが確かめられた。特に粉末ゴムＢを用いたゴム組成物は、優れた破壊特性を有することがわかる。また、かかるゴム組成物を用いた実施例のタイヤの実地耐摩耗性についても、比較例に比し遜色のない耐摩耗性を有することが確認できた。特に粉末ゴムＢを用いたゴム組成物は破壊特性同様優れた実地耐摩耗性を有することがわかる。

本発明に係るゴムチップ微粉砕処理方法により得られた粒径が極めて小さい粉末ゴムを含む本発明のゴム組成物は、ゴム物性に優れ、特に高い破壊特性を維持し、該組成物をタイヤのトレッドゴムやサイドゴム等の部材に用いることで、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上することができる。

本発明に係る微粉砕ゴムの製法のフローチャートである。 本発明に係る微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。 本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法のフローチャートであって、予備粉砕工程を省略しているチャートである。 本発明に係る他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。 本発明に係るさらに他の微粉砕ゴムの製法を実施するための製造システムを示す構成図である。

符号の説明

１ 予備粉砕機（予備粉砕手段）
２ 微粉砕機（微粉砕手段）
２ａ 荒粉砕部
２ａ１１、２ａ１２ 荒粉砕ロール
２ａ２ ふるい機
２ａ４ 撹拌機
２ｂ 中粉砕部
２ｂ１１、２ｂ１２ 中粉砕ロール
２ｂ２ ふるい機
２ｂ４ 撹拌機
２ｃ 仕上げ粉砕部
２ｃ１１、２ｃ１２ 仕上げ粉砕ロール
２ｃ２ ふるい機
２ｃ４ 撹拌機
３ 分級機（分級手段）
４ 分離機（分離手段）
５ 微粉砕機（微粉砕手段）
５ａ 荒粉砕部
５ａ１１ 固定刃
５ａ１２ 荒粉砕ロール
５ｂ 中粉砕部
５ｂ１１ 固定刃
５ｂ１２ 中粉砕ロール
５ｃ 仕上げ粉砕部
５ｃ１１ 固定刃
５ｃ１２ 仕上げ粉砕ロール
６ 回収部

Claims (12)

1. ゴムチップを微粉砕処理して得られる粉末ゴムを含有するゴム組成物であって、該粉末ゴムが、チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって固着防止剤を添加しながら荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、上記微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を微粉末ゴム製品として回収する分級回収工程（Ｂ）を有する微粉砕ゴム処理方法によって製造されてなることを特徴とするゴム組成物。
2. 微粉砕工程（Ａ）において、微粉砕手段として一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールを配置してなるロール粉砕手段を用いて、各段階における一対の粉砕ロール間で、それぞれ荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕する請求項１記載のゴム組成物。
3. 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールの外周面が凹凸面に形成されている請求項２記載のゴム組成物。
4. 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールを配置し、かつ上記粉砕ロールはその外周面がそれぞれ＃５〜＃２０、＃１０〜＃３０及び＃１５〜＃４０の溝形状により凹凸面に形成されている請求項３記載のゴム組成物。
5. 一対の荒粉砕ロール、中粉砕ロール及び仕上げ粉砕ロールのそれぞれ対向する粉砕ロールの表面速度差比率がいずれも１／４０〜１／５である請求項３又は4記載のゴム組成物。
6. 微粉砕工程（Ａ）において、微粉砕手段として固定刃と粉砕ロールとを用いて、各段階における固定刃と粉砕ロールとの間で荒粉砕、中粉砕及び仕上げ粉砕処理する請求項１記載のゴム組成物。
7. 微粉砕工程（Ａ）の前流に予備粉砕工程（Ｙ）を設け、ゴム原材料を、該予備粉砕工程（Ｙ）において、予備粉砕手段により細粉砕処理後、前記微粉砕工程（Ａ）を施す請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物。
8. 微粉砕工程（Ａ）に後続して分離工程（Ｚ）を設け、該分離工程（Ｚ）において微粉砕ゴム中に含まれ、かつ互いに連なっているゴム粒体に対して衝撃力を付与して強制的に分離する請求項１〜７のいずれかに記載のゴム組成物。
9. 前記ゴム原材料が、大きさが１ｍｍ〜８ｍｍのゴムチップである請求項１〜８のいずれかに記載のゴム組成物。
10. 前記粉末ゴムが、１００メッシュのフィルターを通過したものを７５質量％以上含む請求項１〜９のいずれかに記載のゴム組成物。
11. 前記粉末ゴムが、２００メッシュのフィルターを通過したものを７５質量％以上含む請求項１０に記載のゴム組成物。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
    
    

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