(57)【要約】【課題】微生物処理により、マテリアルリサイクルに有効な粉ゴムを提供することが本発明の課題である。【解決手段】粉砕ゴムの表面をノカルディア属の放線菌ＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８）で微生物処理することにより、良好な物性のゴム粉が得られた。微生物処理による方法はエネルギーコストが低く、また、本発明のゴム粉およびそれを配合したゴム組成物はマテリアルリサイクルに有効である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイソプレン系ゴムを含有し、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８）を用いた微生物処理により得られるゴム粉。
【請求項２】
前記ゴム粉のポリイソプレン系ゴム含有量が１０重量％以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴム粉。
【請求項３】
前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムである請求項１に記載のゴム粉。
【請求項４】
前記ゴム粉がカーボンブラックを含有することを特徴とする請求項１に記載のゴム粉。
【請求項５】
前記ゴム粉の平均粒子径が５００ミクロン以下であり１０ミクロン以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴム粉。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のゴム粉を配合することを特徴とするゴム組成物。
【請求項７】
前記ゴム粉の配合部数が０．０１〜１００ｐｈｒであることを特徴とする請求項６のゴム組成物。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のゴム組成物を用いて作製したタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイソプレン系ゴムを含有するゴム粉であって、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８）で微生物処理したゴム粉、およびそのゴム粉を配合したゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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は高く、特にセメント工場を中心とした燃料として再利用されている。しかしながら近年環境問題の高まりとともに、廃タイヤを切断または破壊したゴム片あるいはゴム粉末を再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。廃タイヤの粉砕方法としてはロール粉砕法などの常温で機械的に粉砕する方法以外に、液体窒素などにより冷凍してから粉砕する冷凍粉砕法や、超高圧水を用いる水撃粉砕法があり、細かい粒子を低コストで作る試みがなされている。
【０００３】
一方、粉ゴムを未加硫ゴムに混練し、加硫ゴム製品として使用するためには、粉ゴムと新しい未加硫ゴムとの加硫接着が重要であり、粉ゴムに再生剤とオイルを混合、加熱脱硫し、ロールでシート状にした再生ゴムも古くから使用されている。また、粉ゴム表面の各種の脱硫方法が提案されており、例えば、粉ゴムに二軸押出機などで大きな剪断力を加えて粉砕脱硫する方法などがある。しかし、これらの方法は処理温度が高温であることや高い剪断力で処理することから、エネルギーコストが高いことが欠点である。
【０００４】
そこで、省エネルギー的な方法として、微生物による処理が考えられる。微生物処理は低温での処理なので、エネルギー消費は最も少ない処理法といえる。微生物処理については特開平９−１９４６２４号公報、特開平１１−６０７９３号公報に、ノカルディア属の菌を用いて硬質ゴムを効率よく分解処理する方法が報告されているが、これらの報告はゴム片を完全に分解することを念頭にされており、どのようにすればマテリアルリサイクルに有効な粉ゴムを作れるかについては何も述べられていない。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９４６２４号公報
【特許文献２】特開平１１−６０７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、マテリアルリサイクルに有効な再生ゴムの原料として使用でき、且つ、ゴム組成物の中に配合した際に好適な特性を示す粉ゴムを、微生物処理により提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、上記の問題を解決するために本発明者らは鋭意検討した結果、従来法で粉砕化した特定サイズの粉砕ゴムの表面を更に、ＢＳ−ＨＡ１株によって微生物処理を行うことで、良好な物性のゴム粉を得られることが確認された。
【０００８】
本発明は次の（１）〜（８）からなる。
（１）ポリイソプレン系ゴムを含有し、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８）を用いた微生物処理により得られるゴム粉。
（２）前記ゴム粉のポリイソプレン系ゴム含有量が１０重量％以上であることを特徴とする（１）に記載のゴム粉。
（３）前記ポリイソプレン系ゴムがシスポリイソプレンゴムである（１）に記載のゴム粉。
（４）前記ゴム粉がカーボンブラックを含有することを特徴とする（１）に記載のゴム粉。
（５）前記ゴム粉の平均粒子径が５００ミクロン以下であり１０ミクロン以上であることを特徴とする（１）に記載のゴム粉。
（６）（１）から（５）のいずれか１に記載のゴム粉を配合することを特徴とするゴム組成物。
（７）前記ゴム粉の配合部数が０．０１〜１００ｐｈｒであることを特徴とする（６）のゴム組成物。
（８）（６）または（７）に記載のゴム組成物を用いて作製したタイヤ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、粉砕ゴムの表面をＢＳ−ＨＡ１株によって微生物処理を行うことで、良好な物性のゴム粉を得ることができた。本発明のゴム粉、およびそれを配合したゴム組成物はマテリアルリサイクルに有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明は、ノカルディア属に属する放線菌であるＢＳ−ＨＡ１株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８）を用いた微生物処理により得られるゴム粉である。本発明のゴム粉を配合してゴム組成物を得ることもできる。ノカルディア属の放線菌は天然ゴムなどのポリイソプレン系ゴムを分解することが知られているが、通常のノカルディア属の菌ではカーボンブラックなどを配合した硬質ゴムを分解することは不可能である。本発明で、発明者は多くの土壌から天然ゴム分解菌を鋭意スクリーニングした結果、タイヤなどのゴム製品に使用されるカーボン配合ゴムからなるゴム粉を分解できる、ＢＳ−ＨＡ１株を見出した。
【００１１】
ＢＳ−ＨＡ１株は独立行政法人  産業技術総合研究所  特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−１９３７８株として２００３年６月５日に寄託されている。本発明においてＢＳ−ＨＡ１株は無機塩の液体培地中で粉ゴムを資化しながら増殖する。ＢＳ−ＨＡ１株が粉ゴムを資化する過程で、粉ゴム表面に作用し、粉ゴム表面を改質し、未加硫ゴムとの加硫接着を容易にするものと考えられる。上記の無機塩としては窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。
【００１２】
菌株の固定は近主流となっている１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の比較に基づいて行った。以下方法の詳細について述べる。菌株をＹＭ寒天培地（Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ＮＪ，ＵＳＡ）に植菌し、３０℃で５日間培養した。その後、この菌体からＰｒｅｐＭａｎ  Ｍｅｔｈｏｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｂｊｏｓｙｓｔｅｍｓ、ＣＡ，ＵＳＡ）により、ゲノムＤＮＡの抽出を行った。抽出したゲノムＤＮＡを鋳型として、ＰＣＲにより、１６Ｓ  Ｒｉｂｏｓｏｍａｌ  ＲＮＡ遺伝子（１６Ｓ  ｒＤＮＡ）のうち、５末端側役５００ｂｐの領域を増幅した。その後、増幅した塩基配列をシーケンスし、検体の１６Ｓ  ｒＤＮＡ部分塩基配列を得た。得られた１６Ｓ  ｒＤＮＡの塩基配列から検体を近縁と考えられる種の相同性倹索を行い、下記の上位１０株を決定した。
相同性                                        菌株
９７．８％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｔｒａｎｓｖａｌｅｎｓｉｓ
９６．８％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｎｏｖａ
９６．６％          Ｎｕｃａｒｄｉａ  ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ
９６．６％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ａｓｔｅｒｏｉｄｅｓ
９６．４％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｆａｒｃｉｎｉａ
９５．８％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｐｓｅｕｄｏｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ
９５．６％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｏｔｉｔｉｄｉｓｃａｖｉａｕｍ
９５．６％          Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ  Ｇｌｏｂｅｒｕｌｕｓ
９５．４％          Ｎｏｃａｒｄｉａ  ｂｒｅｖｉｃａｔｅｎａ
９５．４％          Ｔｓｕｋａｍｕｒｅｌｌａ  ｗｒａｔｉｓｌａｖｉｅｎｓｉｓ
この結果から、ＢＳ−ＨＡＩ株はＮｏｃａｒｄｉａ  ｓｐ．に属する菌株と同定した。
【００１３】
本発明で粉ゴムの原料となる加硫ゴムは、イソプレン系ゴムであれば、ゴム工業で通常使用されているシランカップリング剤、硫黄、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、過酸化物等を配合されたものでよい。ただし、ゴム配合剤の中にＢＳ−ＨＡ１株の増殖を阻害する配合剤が配合されている場合は、粉ゴムを溶剤抽出し、これを除去する必要がある。また本発明に利用される粉ゴムは、廃タイヤ・チューブを粉砕して得られる粉末ゴムに限らず、タイヤ製造時に発生する未加硫スクラップ物、タイヤ加硫時に発生するスピュー片などを粉砕した粉ゴムでもよい。
【００１４】
本発明を適用する対象となるポリイソプレン系ゴムとしては、主鎖がシスポリイソプレン及びトランスポリイソプレンであるゴムまたはエラストマーを挙げることができる。本発明においてシスポリイソプレンであるゴムが最も好ましいが、イソプレンと他のモノマーとの共重合体を主鎖とするゴムまたはエラストマーにも本発明を適応することが可能である。具体的なシスポリイソプレンとしては、それに限定されるものではないが、天然ゴムやＮａｔｓｙｎなどの合成シスポリイソプレンが例示され、トランスポリイソプレンとしてはガッタパーチャなどの天然系ゴムが例示される。
【００１５】
ゴム粉を構成するゴムエラストマー中のポリイソプレン系ゴムの含有量が１０重量％以上であれば本方法の適応が可能である。ゴムエラストマー中のポリイソプレンは５０重量％以上が好ましく、さらに好ましくは８０重量％以上であるが、その範囲に限定されるものではない。本発明で対象となるゴム粉はカーボンブラックを含有することができる。カーボンブラックの含有量は通常の廃タイヤから採取された粉ゴムであれば３０〜７０ｐｈｒであるが、その範囲内に限定されるものではなく、カーボンブラックの含有量が３０ｐｈｒ以下及び７０ｐｈｒ以上でも本発明の方法は適応可能である。
【００１６】
本発明により得られるゴム粉の平均粒子径は５００ミクロン以下、１０ミクロン以上であることが好ましく、さらに好ましくは平均粒子径が２００〜５０ミクロンのものが好ましいが、その範囲に限定されるものではない。５００ミクロン以上の場合は表面積が小さく微生物処理をしても効果がなく、一方１０ミクロン以下のものを作製することは困難である。
【００１７】
本発明において微生物処理を施した粉ゴムを未加硫ゴムに配合すると、破断強度、弾性率などの加硫ゴム物性が微生物処理を施さない粉ゴムを配合する場合に比較して向上する。
【００１８】
また更に、本発明により得られた微生物処理したゴム粉を配合したゴム組成物を調製できる。微生物処理したゴム粉の配合部数は、その範囲に限定されるものではないが、０．０１〜１００ｐｈｒであり、０．０１ｐｈｒ以下または１００ｐｈｒ以上では微生物処理の効果は現われにくい。さらに好ましくはゴム粉の配合部数は１〜３０ｐｈｒである。本発明による微生物処理によって得られた粉ゴムを配合したゴム組成物はタイヤ部材として使用可能であり、主にサイドおよびトレッド部材への適応が好ましい。
【００１９】
ゴム工業で通常使用されているシランカップリング剤、硫黄、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸、過酸化物等を配合し、ゴム組成物を調製することができる。それらの添加剤を配合することは本技術分野で公知であり、本分野の当業者は適宜それらを配合して目的とするゴム組成物を得ることができる。以下実施例で本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】
シリコーン栓付きのガラス容器に準備した表１の組成の培地に、アセトン抽出済みの天然ゴム系の粉ゴム（平均粒径１００μｍ）を１０ｇ／Ｌで入れ、９０℃でオートクレーブ中で滅菌処理した。これに手袋ゴムを唯一の炭素源として前培養したＢＳ−ＨＡ１株の菌液を加え、３０℃においてマグネティックスターラーで２０日間回転培養を行った後、１２１℃でオートクレーブ減菌し、粉ゴムをろ紙でろ過した。ろ紙上の粉ゴムをアセトンで数回洗浄後、純水で洗浄し、十分に乾燥したことを確認後、配合する粉ゴムの試料とした。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
（再生ゴムの評価）
上記実施例で微生物処理した粉ゴムを使用し、更に新材のゴムを混合してゴム成分を調製した。得られたゴム成分にゴム配合剤を加えて、表２に示すゴム配合を６０ｍｌプラストミルを用いて混練し、ゴム組成物を得た。
【００２３】
表２において比較例１は微生物処理しない粉ゴムを配合したゴム組成物で、比較例２は粉ゴムを配合しないゴム組成物である。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
この組成物につき、リング引っ張り試験を行い、再生ゴムの特性を評価した。評価は歪および応力とも、それぞれ比較例２の破断時伸びと破壊強度を１とし、指数で表示した（図１）。指数が大きい程特性が優れている。図１において、実施例を実線で、比較例１を二点鎖線で、比較例２を点線でそれぞれ示す。
【００２６】
粉ゴムを入れない比較例２に対し、比較例１の未処理粉ゴムを配合すると弾性率が低下した。これに対して今回ＢＳ−ＨＡ１株を植菌し微生物処理した粉ゴムを用いると弾性率が改善され、粉ゴムを入れない比較例２に近いＳ−Ｓ特性が得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により、粉砕ゴムの表面をＢＳ−ＨＡ１株によって微生物処理を行うことで、良好な物性のゴム粉を得ることができた。本発明のゴム粉、およびそれを配合したゴム組成物はエネルギーコストが低く、更にマテリアルリサイクルに有効である。また本発明は微生物処理による方法を使用しているので、ゴム粉を得るために必要なエネルギーコストが低いという利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、リング引っ張り試験によって再生ゴムを評価した結果を示すグラフである。
【図１】
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