(57)【要約】【課題】  加硫ゴム中のオイル成分を効率的に抽出してゴム性能を一層向上するようにした加硫ゴムの加工方法を提供する。【解決手段】  オイル成分を配合したゴム組成物からなる加硫ゴムＲを、超臨界乃至液体の二酸化炭素Ｌ中に浸漬すると共に粒子状の吸着剤２に濃厚接触させて、該加硫ゴムＲ中のオイル成分を抽出除去することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイル成分を配合したゴム組成物からなる加硫ゴムを、超臨界乃至液体の二酸化炭素中に浸漬すると共に粒子状の吸着剤に濃厚接触させて、該加硫ゴム中の前記オイル成分を抽出除去することを特徴とする加硫ゴムの加工方法。
【請求項２】
前記加硫ゴムと吸着剤とを該吸着剤の粒子よりも小さい透孔を有する多孔シートの袋体に収納することで、加硫ゴムを吸着剤に濃厚接触させる請求項１に記載の加硫ゴムの加工方法。
【請求項３】
前記超臨界乃至液体の二酸化炭素を強制流動させる請求項１又は２に記載の加硫ゴムの加工方法。
【請求項４】
前記抽出除去前の加硫ゴム物中のオイル成分の配合量がゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上である請求項１〜３のいずれかに記載の加硫ゴムの加工方法。
【請求項５】
前記オイル成分が、芳香族系オイル、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、有機酸エステル系可塑オイルから選ばれた少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに加硫ゴムの加工方法。
【請求項６】
前記吸着剤が活性炭及び／又はゼオライトである請求項１〜４のいずれかに記載の加硫ゴムの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加硫ゴムの加工方法に関し、さらに詳しくは、加硫ゴム中のオイル成分を効率的に抽出してゴム性能を一層向上するようにした加硫ゴムの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ等に使用されるゴムには、カーボンブラック、シリカなどの微粉末状の補強材が配合されている。微粉末状補強材は未加硫ゴムに対して混練しながら配合されるが、混ざり難いため、その混練加工を効率化するため、一般にプロセスオイルと称されるオイルが添加されている。
【０００３】
上記オイル成分は混練加工を効率化するため欠かせない成分ではあるが、その配合量が多くなると、加硫ゴムの性能が低下するという問題がある。例えば、オイル成分が多量になると加硫ゴムの耐摩耗性が低下したり、汚染性が増大するなどの問題があることがわかっている。一般に操業性が優先されることが多いため、このような制約のもとに加硫ゴム本来の物性を十分に発揮するようになっていないことが多かった。
【０００４】
本発明者らは、上記問題の解決策について多面的に検討した結果、加硫後のゴムからオイル成分を抽出除去するようにすれば、加硫前は未加硫ゴムに十分な量のオイルを配合することにより優れた操業性を確保し、かつ加硫後にオイル成分を抽出除去するようにすれば、加硫ゴム本来の優れたゴム性能を発揮することができると想定し、その想定下に加硫ゴム中のオイル成分抽出手段として、特許文献１や２に記載されるような超臨界二酸化炭素を使用して、その流体中に加硫ゴムを浸漬すればよいとの結論に至った。
【０００５】
しかし、上記のように超臨界二酸化炭素の流体中に加硫ゴムを浸漬した場合、分配係数が固体（ゴム）側に著しく大きいことから、流体（超臨界二酸化炭素）側の濃度を常に低く保つようにしないと、単に超臨界二酸化炭素流体中に加硫ゴムを浸漬するだけでは十分な抽出除去効果を得ることができないことがわかった。また、流体側の濃度を常に低く保つようにする手段として、特許文献２に、超臨界二酸化炭素液体中に吸着剤を浸漬することが提案されている。しかし、加硫ゴム中のオイル成分を抽出除去することについては、単に吸着剤を超臨界二酸化炭素流体中に浸漬するだけでも、やはり顕著なオイルの抽出除去を行うことはできなかった。
【特許文献１】特開２００２−６９１０１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、加硫ゴム中のオイル成分を効率的に抽出してゴム性能を一層向上するようにした加硫ゴムの加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の加硫ゴムの加工方法は、オイル成分を配合したゴム組成物からなる加硫ゴムを、超臨界乃至液体の二酸化炭素中に浸漬すると共に粒子状の吸着剤に濃厚接触させて、該加硫ゴム中の前記オイル成分を抽出除去することを特徴とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加硫ゴムを超臨界乃至液体の二酸化炭素中に浸漬して該加硫ゴム中の前記オイル成分を抽出除去するとき、加硫ゴムを吸着剤に濃厚接触させて加硫ゴム表面を吸着剤に広範囲にわたり近接させるため、加硫ゴムから抽出したオイル成分の吸着剤への吸着移動を効率的にし、二酸化炭素流体中に残留する量を低減してオイル濃度を低い状態に維持することができる。
【０００９】
したがって、加硫ゴムから抽出するオイル成分の抽出効率が増大し、加硫ゴム本来のゴム性能を一層発揮させるようにすることができる。また、未加硫ゴムの段階では十分量のオイル成分を包含させることができるため、混練加工性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明において、加工処理の対象にする加硫ゴムは、プロセスオイルなどのオイル成分を含むものであれば特に限定されない。加硫ゴムにおけるオイル成分の混合量は特に限定されないが、好ましくはゴム成分１００重量部に対してオイル成分を１０重量以上含有する加硫ゴムを対象にする。オイル成分が１０重量未満の加硫ゴムの場合は、オイル成分により加硫ゴム本来のゴム性能に与えれるマイナス影響が少なくなるからである。
【００１１】
加工処理する際の加硫ゴムの形態は特に限定されず、成形品として最終の完成品であってもよく、或いは中間品であってもよい。空気入りタイヤの場合であれば、加硫成形後の製品タイヤの状態でオイル成分の抽出除去をするとよい。例えば、トレッド部のオイル成分を抽出する場合であれば、サイドウォール部やビード部などの他の箇所をマスキングして抽出処理を行えばよい。トレッド部からオイル成分を抽出除去することにより、トレッドゴムの耐摩耗性を向上することができる。
【００１２】
加硫ゴムを構成するゴム成分の種類は、オイル成分の配合により加工性が向上するようなゴムであれば特に限定されない。特にタイヤ構成材料に使用されるゴム種が好ましく、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ，ＮＩＲ，ＮＢＩＲ）などのジエン系ゴムや、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）などの非ジエン系ゴムなどを例示することができる。
【００１３】
オイルは、未加硫ゴムの加工性を向上するために配合されるものであれば特に限定されない。例えば、芳香族系オイル、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、有機酸エステル系可塑オイルなどを例示することができる。これらオイル種は、単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１４】
加硫ゴムからオイル成分を抽出するために使用する抽出用流体としては、超臨界乃至液体の二酸化炭素を使用する。すなわち、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素及び液体二酸化炭素のいずれかであるが、これらの中でも特に超臨界二酸化炭素が最も好ましい。このような超臨界乃至液体の二酸化炭素を使用するので、処理用の装置としては耐圧容器でなければならず、かつ適用の温度が０〜６０℃、圧力が３．５〜１５ＭＰａであり、抽出処理時間としては、処理すべき加硫ゴムの大きさや形態もよるが、０．１〜５０時間をかけることが好ましい。
【００１５】
上記二酸化炭素流体と共に併用する吸着剤は、吸着機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、活性炭、ゼオライト、シリカライト、珪藻土などの粒状物を挙げることができる。これらの中でも特に活性炭が好ましいが、これらの中から単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１６】
本発明では、上記超臨界乃至液体の二酸化炭素に吸着剤を組み合わせて加硫ゴムのオイル成分の抽出除去をするとき、加硫ゴムを吸着剤に濃厚接触させた状態にすることが重要である。濃厚接触とは、加硫ゴムの表面を吸着剤に広範囲にわたり近接した状態に置くことをいう。このように加硫ゴムを吸着剤に濃厚接触状態にすることにより、二酸化炭素流体により加硫ゴムから抽出されたオイル成分を吸着剤に対して効率よく円滑に吸着移行させることができ、二酸化炭素流体中に残留する量を可及的に少なくすることができる。
【００１７】
このように加硫ゴムと吸着剤を濃厚接触させることで、二酸化炭素流体のオイル成分濃度が常に低い状態になるように維持するので、加硫ゴムからのオイル成分の抽出量が増大し、加硫ゴム中のオイル成分の１／３以上の除去を可能にする。濃厚接触状態にする方法は特に限定されるものではないが、好ましくは、吸着剤の粒子よりも小さい透孔を有する多孔シートの袋体を作り、その袋体の中に加硫ゴムと吸着剤とを同時に収納した状態にして二酸化炭素流体中に浸漬させるようにするとよい。
【００１８】
オイル成分抽出用の二酸化炭素流体は、攪拌機で攪拌したり、或いはポンプを使用して強制循環させるなどの手段により、強制流動させるとよい。この二酸化炭素流体の強制流動により、オイル成分の抽出を一層効率化することができる。
【００１９】
図１は、本発明の加工方法により加硫ゴム中のオイル成分を抽出除去する装置を例示する。
【００２０】
１は超臨界二酸化炭素流体Ｌが充填された圧力容器である。超臨界二酸化炭素流体Ｌの中に布製の袋体３が浸漬され、その袋体３の中に多数の活性炭粒子２と加硫ゴムＲとが収納され、その加硫ゴムＲが活性炭粒子２に濃厚接触した状態になっている。袋体３は織り目の隙間が活性炭粒子２が漏出しない程度の大きさに織られている。また、圧力容器１には攪拌羽根４と温度計３が内設され、攪拌羽根４はモータ６により回転駆動されるようになっている。
【００２１】
上記のように活性炭粒子２と加硫ゴムＲとを収納した袋体３を超臨界二酸化炭素流体Ｌの中に浸漬した状態で、攪拌羽根４を回転させて超臨界二酸化炭素流体Ｌを流動させると、超臨界二酸化炭素流体Ｌが袋体３の内部を移動して加硫ゴムＲからオイル成分を抽出する。抽出されたオイル成分は、その相当の量が加硫ゴムＲと濃厚接触している活性炭粒子２に吸着移行するため、超臨界二酸化炭素流体Ｌ内のオイル成分は常に低濃度に維持され、超臨界二酸化炭素流体Ｌの抽出効率が常時高いレベルに維持され、オイルの抽出除去量を増大することができる。
【００２２】
図２は比較例を示す。この比較例では、加硫ゴムＲが袋体３の外に配置され、袋体３に収納された活性炭粒子２と隔離されている。すなわち、加硫ゴムＲは活性炭粒子２に濃厚接触の状態になっていない。
【００２３】
したがって、超臨界二酸化炭素流体Ｌが加硫ゴムＲから抽出したオイル成分が活性炭粒子２に直接吸着される量は少なく、かなりの量は超臨界二酸化炭素流体Ｌの中に残留する。そのため超臨界二酸化炭素流体Ｌ内のオイル濃度は早期に上昇していくためオイル抽出能力は早く低下していく。したがって、図２の比較例の装置によるオイル抽出除去量は、図１の実施例に比べて低くならざるを得ない。
【実施例】
【００２４】
表１に記載するように、プロセスオイルの種類及び配合量だけが異なる４種類のゴム組成物について、それぞれ２ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍにプレス成形すると共に、１６０℃×３０分の条件で加硫を行って加硫ゴムからなる試験片を作製した。
【００２５】
これら加硫ゴムの試験片について、図１のように袋体内にビーズ状活性炭と共に収納して超臨界二酸化炭素に浸漬し、３２℃×１０ＭＰａ×４０時間のオイル成分の抽出処理を行う（実施例１〜３，比較例１）と共に、図２のようにビーズ状活性炭を収納した袋体の外側に配置して超臨界二酸化炭素に浸漬し、同じく３２℃×１０ＭＰａ×４０時間のオイル成分の抽出処理を行った（比較例２〜４）。
【００２６】
上記実施例１〜３及び比較例１〜４について、それぞれ重量減少量、オイル抽出割合、及びオイル抽出処理前後でのランボーン摩耗量の増加率を測定したところ、表１の結果を得た。
【００２７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の加工方法により加硫ゴム中のオイル成分を抽出除去する装置を例示する。
【図２】比較例の方法により加硫ゴム中のオイル成分を抽出除去する装置を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１  圧力容器
２  吸着剤
３  袋体
４  攪拌羽根
Ｒ  加硫ゴム
Ｌ  超臨界二酸化炭素
【図１】
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【図２】
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