(57)【要約】  架橋エラストマー粒子を含む組成物に交流高周波誘電電界を印加することを含む、架橋エラストマー粒子を脱硫する方法。交流高周波誘電電界は、好ましくは１〜１００ＭＨｚの周波数及び１０００〜１００００Ｖの電圧を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、架橋エラストマー粒子を脱硫する方法：
加硫されている架橋エラストマー粒子を含む組成物を、脱硫機器に与える工程；及び
前記加硫されている架橋エラストマー粒子を含む前記組成物に、前記架橋エラストマー粒子を脱硫するのに十分な周波数及び電圧を有する交流高周波誘電電界を印加する工程。
【請求項２】
前記交流高周波誘電電界の前記周波数が、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、前記交流高周波誘電電界の前記電圧が、約１０００〜１００００Ｖである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記架橋エラストマー粒子が、極性のある加硫ゴムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記架橋エラストマー粒子が、６〜４００メッシュの粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記組成物が、加硫ゴム粒子及び新たな未加硫ゴムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記新たな未加硫ゴムが、前記組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第一の電極と第二の電極との間に位置するモールドに、前記組成物を置く工程を含み、前記交流高周波誘電電界を、前記第一の電極と前記第二の電極との間に発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記交流高周波誘電電界を、第一の上部電極と第二の下部電極との間に発生させ、さらに前記第一の上部電極と前記第二の下部電極との間に、前記組成物を連続的に供給する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の上部電極が、１０００〜１００００Ｖの電圧を有する高電圧電極である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記交流高周波誘電電界を、複数の上部横断電極棒及び複数の下部横断電極棒との間に発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記上部横断電極棒と前記下部横断電極棒との間に、前記組成物を連続的に供給する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
コンベヤーが、前記上部横断電極棒と前記下部横断電極棒との間に前記組成物を運搬する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
以下の工程を含む、加硫エラストマー組成物の形成方法：
加硫されている架橋エラストマー粒子を含む第一の組成物に、前記架橋エラストマー粒子を脱硫して、脱硫したエラストマー粒子を含む第二の組成物を形成するのに十分な周波数及び電圧を有する交流高周波誘電電界を印加する工程；
前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物に、架橋剤を添加する工程；
前記架橋剤を有する前記第二の組成物を加硫して、前記加硫エラストマー組成物を形成する工程。
【請求項１４】
前記交流高周波誘電電界の前記周波数が、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、前記交流高周波誘電電界の前記電圧が、約１０００〜１００００Ｖである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一の組成物が、加硫ゴムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記加硫ゴムが、６〜４００メッシュの粒子サイズを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一の組成物が、加硫ゴム粒子及び新たな未加硫ゴムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記新たな未加硫ゴムが、前記組第一の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加硫工程の前に、新たな未加硫ゴムを前記第二の組成物に添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記新たな未加硫ゴムが、前記第二の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記加硫工程の前に、前記第二の組成物にフィラーを添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記架橋剤が、硫黄又は硫黄供与体である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記加硫工程の前に、前記第二の組成物に加硫促進剤を添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記加硫工程が、前記架橋剤及び前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物を加熱することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記加硫工程が、前記架橋剤及び前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物に、前記脱硫したエラストマー粒子を前記架橋剤で加硫させるのに十分な電圧及び周波数で交流高周波誘電電界を印加することを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加硫エラストマーのリサイクル、例えばタイヤ中の加硫ゴムのリサイクルに関する。これは、交流誘電高周波電界（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｆｉｅｌｄ）を用いて、そのエラストマーの脱硫を行うことを含む。
【背景技術】
【０００２】
非常に多数の使用済みタイヤ、ホース、ベルト及び他の加硫ゴム製品が、その限られた耐用年数の間に使い古された後、毎年廃棄されている。これらの使用済み加硫ゴム製品は、その元々意図した目的で使用された後は殆ど用途がないため、典型的にはゴミ捨て場に運ばれる。非常に限られた使用済みタイヤが、船及び風化への抵抗が望まれる同様の物品を保護するための防護としての擁壁（ｒｅｔａｉｎｉｎｇ  ｗａｌｌ）を構築するのに用いられている。スクラップの加硫ゴムを再生する検討は、アスファルトと混合してアスファルトラバーを形成できるゴムに適切な、物理的な剪断プロセスが主に含まれていた。しかし、それより大量のタイヤ、ホース及びベルトが、単純に廃棄されている。
【０００３】
ゴムの加硫プロセスの間に、促進剤、助剤及び／又は開始剤を用いて、多くの硫黄架橋を形成する。加硫後に、架橋ゴムは、熱硬化性樹脂になり、これを他の生成品に再形成することができない。それゆえ、架橋したゴム製品を、単純に溶融し、そして新たな製品にリサイクルすることは通常はできない。使用済みの架橋ゴム、例えばタイヤゴム中に存在している硫黄架橋は、使用済み架橋ゴムを新たなポリマーの混合体の一成分として用いる、後の硬化プロセスにおいて有害となる。少量にとどまらず架橋ゴムを用いるタイヤゴムの配合は、多くの用途に関して、例えば自動車のタイヤ又はトラックのタイヤに関して不適切となる、もろい硬化した最終製品をもたらす。
【０００４】
上述の観点から、ゴムを脱硫するための様々な技術が開発されてきた。例えば、１つの脱硫プロセスにおいては、特許文献１のＢｕｔｃｈｅｒ，Ｊｒ．らによって教示されているように、加硫ゴムを、有機溶媒に入れて、様々なポリマー部分を回収する。Ｐｌａｔｚは、特許文献２で、スクラップゴムを使用済みタイヤから取り出し、後に回収する単量体の化学物質を再生することを教示している。この方法は、ガス状のオゾンを用いて、ゴムの架橋構造を破壊し、続いて反応チャンバーで熱的に解重合する。Ｐｌａｔｚらは、特許文献３で、使用済みタイヤ材料を高温かつ減圧下で解重合して単量体化合物を回収することができる、同様の方法を教示している。Ｍｙｅｒｓらは、特許文献４において、脱硫黄化することによってゴムを脱硫する方法を開示している。この方法は、次の工程を含む：加硫クラムラバーを溶媒及びアルカリ金属と接触させて、反応混合物を形成する工程；アルカリ金属がクラムラバー中の硫黄と反応するのに十分な温度に、この反応混合物を、酸素不在下で混合しながら加熱する工程；及びゴムの熱分解が起こる温度未満に温度を維持して、それによりクラムラバーを脱硫する工程。Ｈｕｎｔらの特許文献５は、高温かつ高圧を用いてゴムを部分的に脱硫するゴムの脱硫方法に向けられている。その後、溶媒の２−ブタノールを用いて、非ゴム及び／又は固体成分から脱硫ゴムを抽出する。
【０００５】
Ｎｏｖｏｔｎｙらの特許文献６は、極性基を有する硫黄加硫したエラストマーを脱硫するための技術を開示する。これは、実質的に全ての炭素−硫黄結合及び硫黄−硫黄結合を切断するのに十分な量で、かつ大部分の炭素−炭素結合を切断するのには不十分な量で、９１５ＭＨｚ〜２４５０ＭＨｚ及び１ポンド当たり４１〜１７７ワット時のマイクロ波エネルギーを制御して投与することを含む。マイクロ波技術に向けられている他の特許文献としては、Ｌａｉらの特許文献７；Ｈａｙａｓｈｉらの特許文献８；Ｆｉｃｋｅｒの特許文献９；及びＷｉｃｋｓらの特許文献１０が挙げられる。一般に、マイクロ波エネルギーの適用は、エラストマーに不均一な加熱をもたらす。したがって、エラストマー粒子が脱硫する度合いは、ゴム粒子内で様々であり、これは異なる表面特性及び内部特性によって典型的には強く裏付けられる。
【０００６】
Ｉｓａｙｅｖらの特許文献１１は、加硫エラストマー内での炭素−硫黄結合、硫黄−硫黄結合及び望むならば炭素−炭素結合を破壊するための連続的な超音波法を開示する。圧力の存在下及び随意に熱の存在下で、一定水準の超音波エネルギー（１５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ）を適用することによって、加硫ゴムを壊すことができると報告されている。この方法を用いると、ゴムは柔らかくなり、それにより前に硬化していないエラストマーで用いられているのと同様な方法で、再処理及び再成形が可能となる。超音波脱硫技術に向けられている他の特許文献としては、Ｉｓａｙｅｖの特許文献１２及びＲｏｂｅｒｓｏｎらの特許文献１３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，４３８，０７８号
【特許文献２】米国特許第５，２６４，６４０号
【特許文献３】米国特許第５，３６９，２１５号
【特許文献４】米国特許第５，６０２，１８６号
【特許文献５】米国特許第５，８９１，９２６号
【特許文献６】米国特許第４，１０４，２０５号
【特許文献７】米国特許第４，４４０，４８８号
【特許文献８】米国特許第４，４６９，８１７号
【特許文献９】米国特許第４，６６５，１０１号
【特許文献１０】米国特許第６，４２０，４５７号
【特許文献１１】米国特許第５，２８４，６２５号
【特許文献１２】米国特許第５，２５８，４１４号
【特許文献１３】米国特許第６，０９５，４４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この分野では様々な脱硫方法が知られているにもかかわらず、改良した脱硫技術、特にゴム粒子を比較的均一な様式で脱硫することができる技術を開発する必要性が存在し続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、架橋エラストマー粒子を脱硫する方法に向けられる。この方法は、（１）加硫されている架橋エラストマー粒子を含む組成物を脱硫機器に与えること；及び（２）（随意に、新たな未加硫ゴムを有する）上記加硫されている架橋エラストマー粒子を含む組成物に、上記架橋エラストマー粒子を脱硫するのに十分な周波数及び電圧を有する交流高周波誘電電界を印加すること、を含む。１つの態様では、その交流高周波誘電電界の周波数は、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、かつその交流高周波誘電電界の電圧は、約１，０００〜１０，０００Ｖである。他の１つの態様では、架橋エラストマー粒子は、極性のある加硫ゴム材料を含む。さらに他の１つの態様では、架橋エラストマー粒子は、６〜４００メッシュの粒子サイズを有する。さらに他の１つの態様では、上記新たな未架橋ゴムは、その組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する。
【００１０】
１つの態様では、この組成物を、第一の電極（例えば、上部電極）及び第二の電極（例えば、下部電極）との間に存在しているモールドに置く。交流高周波電界を、その第一の電極及び第二の電極の間に発生させる。この方法は、バッチ方式で行ってもよく、又はこの組成物を、第一の上部電極と第二の下部電極との間に連続的に供給してもよい。他の１つの態様では、この上部電極は、１０００〜１００００Ｖの間の電圧を有する高電圧電極である。
【００１１】
さらに他の１つの態様では、交流高周波誘電電界を、複数の上部横断電極棒及び複数の下部横断電極棒との間に発生させる。この方法は、バッチ方式で行ってもよく、又はこの組成物を、上部横断電極棒と下部横断電極棒との間に連続的に供給してもよい。典型的な運搬装置としては、コンベヤー及びローラーアセンブリが挙げられる。
【００１２】
さらに他の１つの態様では、本発明は、加硫エラストマー組成物の形成プロセスに向けられる。このプロセスは、（１）加硫されている架橋エラストマー粒子を含む第一の組成物に、上記架橋エラストマー粒子を脱硫するのに十分な周波数及び電圧を有する交流高周波誘電電界を印加して、脱硫したエラストマー粒子を含む第二の組成物を形成すること；（２）上記脱硫したエラストマー粒子を含む第二の組成物に架橋剤を添加すること；及び（３）上記架橋剤を含有する第二の組成物を加硫して、上記加硫エラストマー組成物を形成すること。１つの態様では、その交流高周波誘電電界の周波数は、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、かつその交流高周波誘電電界の電圧は、約１，０００〜１０，０００Ｖである。
【００１３】
第一の組成物は、加硫ゴム、例えば６〜４００メッシュの粒子サイズを有する加硫ゴムを含んでもよい。第一の組成物は、ゴム粒子及び随意に新たな未架橋ゴムを加硫してもよい。１つの態様では、その新たな未加硫ゴムは、第一の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する。さらに他の１つの態様では、本発明は、加硫工程の前に、新たな未加硫ゴムを第二の組成物に添加する工程を含む。１つの態様では、新たな未加硫ゴムは、第二の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する。さらに他の１つの態様では、このプロセスは、加硫工程の前に、フィラー及び／又は加硫促進剤を第二の組成物に添加する工程を含む。適切な架橋剤としては、硫黄又は硫黄供与体が挙げられる。さらなる他の１つの態様では、加硫工程は、架橋剤及び脱硫したエラストマー粒子を含む第二の組成物を加熱することを含む。
【００１４】
本発明のさらなる態様、並びにそれに付随する利点及び新規な特徴は、以下の記載で部分的に示され、また一部は、以下の説明に基づいて当業者に明らかとなり、又は本発明の実施から学ぶことができる。本発明の対象及び利点は、請求項に特に規定した手段及び組合せによって、理解されかつ達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、加硫ゴム（又は他の加硫エラストマー）を本発明に従ってどのように脱硫し、そして有用な最終製品に再加硫できるかを説明するプロセスフローダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明の第一の実施態様に従って交流高周波誘電電界を用いる脱硫機器である。
【図３】図３は、誘電電界を生成するのに用いることができる生成器によって生成された信号を示す。この信号は、実質的には、波長λを有する正弦波である。
【図４】図４は、本発明に従って交流高周波誘電電界を生成するための好ましい電極の構成を示している。この電極の構成は、脱硫機器の他の部品なしで示されている。
【図５】図５は、上部電極１２（図２）及び上部電極２２（図４）の構成との間の違いを説明するために、図３の正弦波のピークと、それに重ね合されている点Ｘ（図２）並びに点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨ（図４）を示している。
【図６】図６は、本発明の第二の実施態様に従って交流高周波誘電電界を用いる脱硫機器である。
【図７】図７は、本発明の第三の実施態様に従って交流高周波誘電電界を用いる脱硫機器である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、加硫エラストマーに交流高周波電界を印加することによって、架橋した加硫エラストマーを脱硫する方法に向けられる。その交流高周波誘電電界を、様々な架橋した熱硬化性の加硫エラストマーに印加してもよく、例えば多くの熱硬化性樹脂中にポリマーネットワークが見出されるエラストマーに印加してもよい。列挙する例に限定されないが、これらの加硫エラストマーとしては、ポリウレタン、エポキシ／フェノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール／ホルムアルデヒド樹脂、ゴム及びこれらの組合せが挙げられる。このエラストマーを脱硫したら、これをさらに有用な最終製品へと再加硫することができる。このエラストマーを、脱硫プロセスの間に他の材料と組み合わせてもよい。例えば、靴全体を、破砕し、裁断し、又はあるいは切断して、小さな粒子にしてもよく、そしてその靴からのゴムを本発明に従って脱硫してもよいということが考えられる。
【００１７】
用語「加硫」とは、エラストマー（例えば、ゴム）分子間の三次元架橋構造をいう。それゆえ、「加硫ゴム」は、ゴム分子間に三次元架橋構造を有するゴムを包含する。その架橋構造の導入は、当業者に公知の様々な架橋方法によって行うことができ、例えば硫黄加硫、チウラム硬化、過酸化物加硫等を含む架橋方法によって行うことができる。
【００１８】
用語「脱硫」は、架橋した加硫エラストマー（例えば、加硫ゴム）の特定の表面特性及びバルク特性が、本発明に従って交流高周波誘電電界を印加することによって化学的に変性することを表すために用いられる。一般に、初期の加硫プロセスの間にポリマー架橋を形成するモノスルフィド、ジスルフィド、及びポリスルフィドの数は、交流高周波誘電電界の脱硫プロセスによって減少する。したがって、そのエラストマー（例えば、ゴム）は、最終の「脱硫した」製品にある程度の架橋が残っている場合があると理解されても、「脱硫した」として述べられる。
【００１９】
用語「新たな」、「生」又は「未架橋」は、エラストマー（例えば、ゴム）が架橋されていないことを表すために用いられる。
【００２０】
１つの典型的な実施態様では、本発明に従って交流高周波誘電電界を用いて脱硫する加硫エラストマーは、ゴムエラストマーである。それゆえ、本発明は、加硫したゴムに、交流高周波誘電電界を印加することによってゴムを脱硫する方法に向けられる。そのプロセス１の全体を、図１に示す。一般的に、加硫ゴム組成物２、例えばタイヤで見られる加硫ゴム組成物を、破砕又は粉砕して、小さな粒子サイズを有する「クラムラバー」組成物３を形成する。このクラムラバー組成物３を、新たな又は生の未加硫ゴム４と随意に組み合わせて、そして本発明に従って交流高周波誘電電界を印加することによって脱硫する。その生成脱硫ゴム組成物５は、追加の新たな又は生の未加硫ゴム４とさらに随意に組み合わせて、そして再加硫して最終製品を形成する。
【００２１】
本発明に従って交流高周波誘電電界を印加することによって脱硫する、加硫ゴム組成物２、又はより一般的には、架橋した加硫エラストマーは、極性のゴム、無極性のゴム、又は極性の低いゴムのいずれかを含んでもよい。すなわち、加硫ゴムは、固有の極性を有するゴム、例えばポリクロロプレンゴム、ニトリルゴム、ニトリルゴム−ポリ（塩化ビニル）配合物［例えば、最大３０重量％のポリ（塩化ビニル）、及び典型的には約２０重量％のポリ（塩化ビニル）］、ブロモブチルゴム、又はクロロブチルゴムで形成されていてもよい。殆ど全ての商用のタイヤは、極性ゴムで構成されている。そのゴム組成物に導入した他の材料（例えば、カーボンブラック）の結果として極性が導入されているならば、加硫した無極性ゴム又は低極性ゴム（例えば、ポリオレフィンゴム（例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム）、フルオロカーボンゴム、例えばテフロン（商標）、及びシリコーンゴム）を、本発明に従って脱硫することができる。それゆえ、ゴム組成物の極性を、望むように改良又は調節するために、様々な添加剤を、ゴム組成物に添加してもよい。添加剤の使用については、Ｍａｒｃの米国特許出願公開第２００６／００１２０８３号に広く記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。交流高周波誘電電界プロセスによって脱硫することができる特定の加硫ゴムの他の例は、ポリアルキレン、４〜１０の炭素原子を有する共役ジエンのモノマーから作製した合成エラストマー、又はそれらのジエン間での共重合体（１）、若しくはそれらのジエンと８〜１２の炭素原子を有するビニル置換芳香族炭化水素のモノマーとの共重合体（２）が挙げられる。
【００２２】
加硫ゴムを、多数の商用の供給業者から得ることができ、これは、多数の製造業者からの加硫ゴムの均一な又は不均一な混合体を含むことができる。好ましくは、加硫ゴムは、使用済みタイヤから得る。使用済みの自動車タイヤ又はトラックタイヤに由来する加硫ゴムは、通常多数の製造業者に由来する製品、及び化学的構成及び化学的組成の幅広い取り合わせを含む製品を包含するということが、当業者に容易に理解される。したがって、様々な異なる化学物質が、加硫ゴム中に存在するということが予期される。
【００２３】
加硫エラストマー（例えば、加硫ゴム）は、好ましくは小さなエラストマー粒子の形態である。加硫ゴムの粒子サイズは、好ましくは６〜４００メッシュの範囲（例えば、１０、４０、８０、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３２０、３４０、３６０、３８０、４００メッシュ、又はこれらの間の範囲）である。この粒子サイズは、典型的には１０〜２００メッシュの間であり、典型的には３０〜４０メッシュである。さらに、より小さな粒子サイズが最も好ましく、通常は１００メッシュ超、及びさらに好ましくは２００メッシュ超である。加硫ゴムの粒子サイズを、この分野で知られた任意の適切な手段を用いて、この好ましい範囲へと低下させることができる。典型的には、加硫ゴムを機械的に破砕、粉砕、剪断、又はあるいは細粒化して、「クラムラバー」として知られる種類のゴムにする。クラムラバーを形成するために低温プロセスを用いてもよい。例えば、Ｐｅｒｆｉｄｏらの米国特許第５，５８８，６００号；及びＥｄｓｏｎの米国特許第５，９２７，６２７号を参照できる。さらに、クラムラバーの様々な商業的な供給業者が当分野で知られている。
【００２４】
さらに、図１に示すように、交流高周波誘電電界を加硫ゴム又は他の加硫エラストマーに印加する前に、加硫ゴム又は他の加硫エラストマーを、生の又は新たな未加硫エラストマー、例えば生の又は新たな未加硫ゴムと組み合わせてもよい。そのような生の又は新たな未加硫ゴムは、極性であっても、無極性であってもよく、例えば天然イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム等であってもよい。典型的には、加硫エラストマー（例えば、加硫ゴム）の粒子、及び生の又は新たな未加硫エラストマー（例えば、未加硫ゴム）の粒子を、事前に一緒に混合する。加硫ゴムは、脱硫する組成物中に、任意の適切な水準で存在することができ、例えば、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００ｗｔ％（又はこれらの間の範囲）で存在することができる。好ましくは、生の又は新たなゴムは、組成物全体の少なくとも１０ｗｔ％を構成する。これは、ゴム製品の用途及び適用先、並びに望ましい特性によって決められることがある。
【００２５】
そして、ターゲットを加硫ゴム中の化学結合に選択するようにして、加硫ゴム（及び随意に生の又は新たな未加硫ゴム）組成物に、交流高周波誘電電界を印加する。特に、加硫ゴムの硫黄−炭素結合及び硫黄−硫黄結合が、交流高周波誘電電界によるターゲットとなる。この交流電界は、分子を振動させて、この振動がゴム分子間に内部摩擦を生成する。交流高周波誘電電界を用いて架橋エラストマー材料を脱硫することは、その材料に渡って比較的均一な高周波エネルギーの印加をもたらす。
【００２６】
加硫タイヤゴム（例えば、クラムラバー）の脱硫に関して、交流高周波誘電電界の周波数は、好ましくは約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲であり、より好ましくは約１０〜６０ＭＨｚの範囲であり、最も好ましくは約２５〜４０ＭＨｚの範囲である。最も好ましい周波数は、産業、科学、及び医療（「ＩＳＭ」）の用途に関して許可されている中心周波数である周波数、すなわち２７．１２ＭＨｚ又は４０．６８ＭＨｚである。その電圧は、好ましくは約１，０００〜１０，０００Ｖの範囲であり、より好ましくは約３，０００〜７，０００Ｖであり、さらにより好ましくは約４，０００〜６，０００Ｖの範囲である。交流高周波誘電電界への露出時間は、印加する電圧、印加する周波数、脱硫機器のサイズ、及びゴムの力率（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）に依存して様々となるが、通常は数秒から１分までの範囲である。例えば、２７．１２ＭＨｚで３０秒間４０００Ｖの印加をすることは、破砕したタイヤゴムから形成されたゴム粒子を脱硫するのに典型的には十分である。周波数を２７．１２ＭＨｚに維持しつつ、電圧を８０００Ｖに挙げる場合、露出時間は短くなり、例えば約７．５秒である。
【００２７】
交流高周波誘電電界を、多数の異なる装置を用いて加硫ゴムに印加してもよい。典型的な装置を、図２に示す。一般的に、加硫ゴムが事実上、キャパシタの誘電体となるように、そのゴムを２つの電極の間に置く。電極の間に発生させた交流高周波誘電電界は、電界の極性を急速に変化させることによって、ゴム中の極性分子を引き付けさせ、そして反発させる。分子の動きからもたらされる摩擦は、ゴムの架橋の劣化をもたらす。
【００２８】
より詳しくは、脱硫機器１０は、上部電極１２及び下部電極１４を具備し、この両方が、電極間に誘電電界を発生させることができる電磁波エネルギー源又は発生器（図示していない）に接続されている。例えば、上部電極１２を、高電圧電極とする一方、下部電極を接地電極とすることができる（又は、この逆もできる）。誘電電界を、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲の周波数で発生させてもよく、好ましくは約２５〜４０ＭＨｚの範囲で発生させる。最も好ましくは、誘電電界は、２７．１２ＭＨｚ又は４０．６８ＭＨｚのいずれかで発生させる（これらはどちらも、産業、科学、及び医療（「ＩＳＭ」）での用途に関して許可されている中心周波数である）。さらに機器１０に含まれる物は、上部モールド１６及び下部モールド１８であり、これらは共にその間にモールディングキャビティを画定する。示された例では、加硫ゴム組成物２０（及び随意に新たな又は生の未加硫ゴム）を、モールディングキャビティ内に置く。上部モールド１６及び下部モールド１８を圧縮して、モールディングキャビティからできるだけ多くの空気を取り除く。モールディングキャビティから空気をさらに取り除くために、随意の減圧ライン２５を、上部モールド１６若しくは下部モールド１８の１つ又は両方に形成してもよい。運転中に、誘電電界をゴム組成物２０に渡って適用し、ゴムの分子を振動させて、そしてゴムの脱硫をする。ゴム組成物の温度は、脱硫プロセスの間に、約９５〜１７５℃、好ましくは約１２０℃〜１３０℃に典型的には上昇する。
【００２９】
この発生器は、電力増幅管（ｐｏｗｅｒ  ｔｕｂｅ）及びＬＣ回路を具備してもよく、あるいは半導体技術（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を含んでもよい。好ましくは、この発生器を、調節して所望の周波数で共鳴させる。これは、負荷（すなわち、加硫ゴム粒子）を含む合計のキャパシタンスが合計のインダクタンスと等しくなるときに起こる。望ましい周波数を選択したら、キャパシタンス及びインダクタンスを、次のように計算することができる：
Ｃ＝Ｌ＝１／２πＬ      …（１）
ここで、
Ｃ：ファラッド単位でのキャパシタンス
Ｌ：ヘンリー単位でのインダクタンス
ｆ：ヘルツ単位での誘電電界の周波数
である。
【００３０】
図３に示すように、発生器によって発生するシグナルは、実質的に波長λを有する正弦波である。好ましくは、上部電極１２と下部電極１４との間に加硫ゴム粒子を、発生器の電力増幅管から１／４λの位置である中心位置に置く。この正弦波のピークは、この１／４λの位置にあり、これはこの正弦波上で最も一定の電圧（すなわち、最も小さな電圧の変化）を与えるということが理解できる。当業者は、加硫ゴム粒子の全領域に渡る同様の電圧の印加が、加硫ゴム粒子に実質的に均一な加熱をもたらすということを理解するであろう。
【００３１】
この正弦波の波長を、次のように表すことができる：
λ＝ｃ／ｆ      …（２）
ここで、
λ：メートル単位での正弦波の波長
ｃ：光速（３×１０８ｍ／ｓｅｃ）
ｆ：ヘルツ単位での誘電電界の周波数
である。
【００３２】
式（２）を用いると、２７．１２ＭＨｚで発生させた誘電電界の正弦波の波長は、次の通りである：
λ＝３×１０８／２７．１２×１０６
＝１１．１メートル
＝３６．３フィート
それゆえ、１／４λは、発生器の電力増幅管から９．１フィートの場所に位置するであろう。
【００３３】
同様に、４０．６８ＭＨｚで発生させた誘電電界の正弦波の波長は、次の通りである：
λ＝３×１０８／４０．６８×１０６
＝７．５メートル
＝２４．６フィート
それゆえ、１／４λは、発生器の電力増幅管から６．１５フィートの場所に位置するであろう。
【００３４】
当業者は、比較的低い周波数（例えば、２７．１２ＭＨｚ）の使用が、比較的長い波長λに起因して、より均一な加熱を与えることを理解するであろう。しかし、比較的高い周波数（例えば、４０．６８ＭＨｚ）の使用は、加硫ゴム粒子をより速い速度で加熱するであろう。それゆえ、任意の所定の用途に関して、これらを考慮して、望ましい周波数を選択してもよい。
【００３５】
上述したように、１／４λの位置又はこれに近い位置に置けば、図２に示す機器１０を用いて、加硫ゴム粒子の全領域に渡って同じ電圧を印加することができる。この電極の構成を用いて、（図２に点Ｘとして指定される）単一の点を、正弦波の最も高い電圧に対応する１／４λの位置に置く。加硫ゴム粒子の全領域にわたってより均一な電圧を印加するために、上部電極１２を、複数の点が１／４波長の位置に置かれている上部電極と置き換えてもよい。これを行うために、上部電極は、複数の点のそれぞれが発生器の電力増幅管から同じ距離（すなわち、１／４λ）に位置するように、区分けされかつ置かれた、電気接続された複数のプレートを有してもよい。好ましい実施態様では、この電気接続されたプレートを、段上の構成で配置する。ここでは、メインプレートが上部モールドに隣接して位置し、比較的小さな複数のプレートが、メインプレートと発生器の電力増幅管との間の様々なレベルでこのメインプレートに実質的に平行に位置する。これらのプレートは、メインプレートの複数の点が、発生器の電力増幅管から同じ距離（すなわち、１／４λ）にそれぞれ位置するように、電気的に接続される。実際には、１／４λ位置に置かれる点の数を増やすことによって、正弦波のピークを実質的に平らにすることができる。こうして、この機器は、加硫ゴム粒子の全領域にわたって比較的均一な電圧を印加することができ、そして加硫ゴム粒子の比較的均一な加熱をもたらすことができる。
【００３６】
そのような機器の例を、図４に参照の符号１０Ａとして示す。図２の機器１０と図４の機器１０Ａとの差は上部電極の構成のみであると理解されるべきである。図２において、上部電極１２は、単一のプレートを有する。しかし、図４では、上部電極２２が、プレート２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ及び２２ｅと電気的に接続しているメインプレート２２ａを含むということを理解することができる。そして、プレート２２ｂ及び２２ｃは、プレート２２ｆに電気的に接続し、そしてプレート２２ｄ及び２２ｅは、プレート２２ｇに電気的に接続する。さらに、プレート２２ｆ及び２２ｇは、プレート２２ｈに電気的に接続し、これは発生器の電力増幅管（又は他の半導体の供給源（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ  ｓｕｐｐｌｙ））に電気的に接続する。
【００３７】
図４に示すように、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨは、メインプレート２２ａの長さに沿って均等に間隔があり、発生器の電力増幅管は、点Ｏとして指定されている。様々なプレートのサイズ及び位置が、ＯＡ、ＯＢ、ＯＣ、ＯＤ、ＯＥ、ＯＦ、ＯＧ及びＯＨの距離が同じになるように選択され、そうして点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨは、１／４波長の位置にそれぞれ置かれる。例えば、選択した周波数が２７．１２ＭＨｚ又は４０．６８ＭＨｚの場合、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨのそれぞれが、点Ｏから各々９．１フィート又は６．１５フィートに置かれるであろう。対照的に、図２に示すように、点Ｘのみが１／４波長位置に置かれる。もちろん、当業者は、上部電極２２が、加硫ゴム粒子の全領域にわたって比較的一定の電圧を与えるのに用いることができる電極の単なる１つの例であると理解するであろう。また、当業者は、複数の点が１／４波長位置に置かれる、他の構成も用いることができるということを理解するであろう。
【００３８】
図５は、図３の正弦波のピークを示し、これは、上部電極１２（図２）と上部電極２２（図４）との構成の違いを説明するために、重ね合せた点Ｘ（図２）及び点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨ（図４）を有する。理解できるであろうが、点Ｘ及び点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨは、それぞれ正弦波のピークにそれぞれ位置しており、これは最も高い電圧に対応する。実際に、上部電極２２の構成は、正弦波のピークを実質的に平らにする。そうして、上部電極２２を用いて、加硫ゴム粒子の全領域にわたって比較的均一な電圧を印加することができ、そうして上部電極１２と比較して、比較的均一な加熱をもたらすことができる。
【００３９】
図２及び図４に一般的に示される脱硫装置を良好に適合して、ゴム及び他のエラストマーをバッチプロセスで脱硫するが、交流高周波誘電電界を連続方式で印加してもよいということが理解されるであろう。図６は、実際は連続的である第二の実施態様に従う、典型的な脱硫装置１１０を示す。脱硫装置１１０は、上部電極１１２及び下部電極１１４を具備し、これらは両方とも、電極間に交流電界を発生させるために使用できる電場エネルギー源（図示せず）に接続されている。例えば、上部電極１１２は高電圧電極１１４となることができ、一方で下部電極は接地電極となる（又はその逆）。上部電極１１２は、単一のプレート（例えば、図２に概略的に描かれたようなプレート）を有してもよく、又は電気接続された複数のプレート（例えば、図４に概略的に描かれたようなプレート）を有してもよい。交流電界を約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲の周波数で発生させてもよく、好ましくは約２５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの周波数で発生させる。さらに、機器１１０内に含まれる物はコンベヤー１１８であり、これは、加硫ゴム粒子１２０（例えば、新たな又は生の未加硫ゴムを随意に混合したクラムラバー）を含む組成物を交流高周波誘電電界に連続的に供給するために、下部電極１１４に面して位置する。加硫ゴム粒子１２０を含む組成物は、好ましくはホッパー１３０から、１以上の一式のローラー１３２、１３４に送られ、加硫ゴム粒子（及び随意に新たな又は生の未加硫ゴム）の略連続的なシートを形成する。一般的には、このローラーは、加硫ゴム粒子を圧縮し、これはゴムからの空気の除去を促進する。示された例では、加硫ゴム（と共に随意の新たな又は生の未加硫ゴム）を、ローラー１３２、１３４からコンベヤー１１８上に送る。これは、ゴム組成物１２０からできるだけ多くの空気を取り除くように行う。運転中には、ゴム組成物１２０に渡って交流電界を印加し、これはゴムの分子を振動させ、そしてゴムの脱硫をもたらす。１以上のローラー、プレス又は他の圧縮装置１３６を用いて、脱硫プロセス中又は脱硫プロセスの後に、好ましくは脱硫ゴムが熱い間に、このシート材料を圧縮してもよい。ゴム組成物の温度は、脱硫プロセスの間に、通常は約９５〜１７５℃、好ましくは約１２０〜１３０℃に上げる。
【００４０】
図７は、第三の実施態様に従う脱硫装置２１０を示す。この脱硫装置２１０は、複数の上部横断電極棒２１２及び複数の下部横断電極棒２１４を有する。例えば、複数の上部横断電極棒を、高電圧電極とする一方、下部電極を接地電極とすることができる（又は、この逆もできる）。この棒２１２、２１４は、電極棒間に交流電界を発生させるために使用できる電場エネルギー源（図示せず）に接続されている。交流電界を約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲の周波数で発生させてもよく、好ましくは約２５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの周波数で発生させる。さらに、機器２１０内に含まれる物はコンベヤー２１８であり、これは、加硫ゴム粒子２２０（例えば、新たな又は生の未加硫ゴムを随意に混合したクラムラバー）を含む組成物を交流高周波誘電電界に連続的に供給するために、下部電極２１４に渡って位置する。加硫ゴム粒子２２０は、好ましくはホッパー２３０から、１以上の一式のローラー２３２、２３４に送られ、加硫ゴム粒子の略連続的なシートを形成する。一般的には、このローラーは、加硫ゴム粒子１２０を圧縮し、これはゴムからの空気の除去を促進する。示された例では、加硫ゴム２２０（と共に随意の新たな又は生の未加硫ゴム）を、ローラー２３２、２３４からコンベヤー２１０上に送る。これは、ゴム組成物１２０からできるだけ多くの空気を取り除くように行う。運転中には、ゴム２２０に渡って交流電界を印加し、これはゴムの分子を振動させ、そしてゴムの脱硫をもたらす。１以上のローラー、プレス又は他の圧縮装置２３６を用いて、脱硫プロセス中又は脱硫プロセスの後に、好ましくは脱硫ゴムが熱い間に、このシート材料を圧縮してもよい。ゴム組成物の温度は、脱硫プロセスの間に、通常は約９５〜１７５℃、好ましくは約１２０〜１３０℃に上げる。
【００４１】
また、本発明は、本明細書で論じたように交流高周波誘電電界を用いて形成された脱硫したエラストマーを、再加硫する方法に向けられる。すなわち、図１に概略的に示すように、交流高周波誘電電界の適用によって形成された脱硫したエラストマーを、新たな有用な物品を与えるために再加硫することができる。交流高周波誘電電界を用いて形成された脱硫したエラストマーを、他のポリマー材料（例えば、生の又は新たな未加硫ゴム）と組み合わせて、そして再加硫してもよく又は他の場合には架橋してもよい。
【００４２】
典型的な実施態様では、本発明に従って脱硫したゴムを、単独で再加硫する、又は脱硫したゴムと生の又は新たな未加硫ゴムとを組み合わせて、これを加硫プロセスに処理することによって、再加硫する。交流高周波誘電電界を用いて形成された脱硫したゴムは、再加硫する組成物中に、任意の適切な水準で存在することができ、例えば、約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０又は１００ｗｔ％で存在することができる。好ましくは、脱硫したゴムは、最終製品の少なくとも１０ｗｔ％を構成する。ある種の物品、例えばベルト、ホース又はシュートレッドに関しては、再加硫プロセス中に１００％の脱硫したゴムを用いることができる。
【００４３】
本発明の脱硫したゴムを用いて、様々なタイヤトレッド及びタイヤトレッドキャップゴム組成物、例えば参照により本明細書に組み込まれるＢａｕｅｒらの米国特許第５，３７８，７５４号及びＢｕｒｌｅｔｔらの米国特許第５，０２３，３０１号で教示される組成物を形成することができる。例えば、脱硫したゴムを、（天然又は合成の）ｃｉｓ−１，４−ポリイソプレン、ｃｉｓ−１，４−ポリブタジエン、３，４−ポリイソプレン、スチレン／ブタジエンコポリマー、スチレン／イソプレン／ブタジエンターポリマー、ブタジエン／アクリロニトリルコポリマー、イソプレン／アクリロニトリルコポリマー、ニトリル／ブタジエンコポリマー及びこれらの混合物からなる群より選択されるゴムと配合することができる。
【００４４】
また、本発明の脱硫ゴムを、適切なフィラーと組み合わせてもよい。フィラーの例としては、限定されないが、シリカ、アルミナ、珪藻土、二酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属鉄及び他の同様の酸化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び他の同様の水酸化物；炭酸カルシウム（軽質及び重質）、炭酸マグネシウム、ドロマイト、ドーソナイト、及び同様の炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸カルシウム並びに同様の硫酸塩及び亜硫酸塩；タルク、雲母、粘土、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト及び同様のケイ酸塩；ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム及び他の同様のホウ酸塩；カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維及び同様の形態の炭素；さらに、粉体化した鉄、粉体化した銅、粉体化したアルミニウム、亜鉛華、硫酸モリブデン、ホウ素繊維、チタン酸カリウム及びチタン酸ジルコン酸鉛が挙げられる。
【００４５】
合成樹脂を、有機フィラーとして用いることができる。その例としては、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリエチレン、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、フルオロ樹脂、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー及び様々な他の同様の熱硬化性樹脂の粉体若しくは熱可塑性樹脂の粉体又はこれらの樹脂のコポリマーの粉体が挙げられる。さらに用いることができる他の有機フィラーの例としては、芳香族ポリアミド繊維又は脂肪族ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維及びアラミド繊維が挙げられる。
【００４６】
酸化防止剤、ＵＶ光安定剤及びプロセスオイルを含むこともできる。酸化防止剤としては、酸化を最小化させる物理的防護剤（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐｒｏｔｅｃｔｏｒａｎｔ）及び化学物質が挙げられる。化学物質としては、アミン、フェノール類及び亜リン酸塩が挙げられる。プロセスオイルは、通常、ゴムとの適合性及び望ましい色並びに／又は劣化性に基づいて選択される。それらは、有機エステル可塑剤、ミネラルオイル、ベジタブルオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル、又は他の芳香オイル（ａｒｏｍａｔｉｃ  ｏｉｌ）であってもよい。ゴム組成物は、潤滑剤、帯電防止剤、顔料、染料、難燃剤又はプロセス助剤を含んでもよく、これらは当業者に周知である。
【００４７】
交流高周波誘電電解を用いて事前に脱硫したエラストマー材料を再加硫するために用いる方法としては、この分野で知られたあらゆる方法が挙げられる。一般的には、加硫装置は、エラストマー材料と反応させ、そして架橋させるのに適したものである。エラストマーに応じて、適切な架橋剤又は硬化剤として、硫黄、硫黄供与体、過酸化物、金属酸化物、ジアミン、ビスマレイミド等が挙げられる。粉体化した硫黄、硫黄華、塩化硫黄、脱酸素硫黄（ｄｅｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ  ｓｕｌｆｕｒ）、堆積硫黄（ｓｅｄｉｍｅｎｔ  ｓｕｌｆｕｒ）、コロイド硫黄、表面処理された硫黄等を、硫黄として用いることができる。用いることができる過酸化物としては、例えば、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、及び他の同様のジアルキルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、及び他の同様のジアシルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、及び他の同様のケトンパーオキサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、及び他の同様のパーオキシケタール、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチルヘキサン−２，５−ジハイドロパーオキサイド及び他の同様のハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノアート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボナート及び他の同様のパーオキシエステルが挙げられる。マレイミド系架橋剤の例は、ｍ−フェニレンビスマレイミド（４，４’−ｍ−フェニレンビスマレイミド）、４，４’−ビニレンジフェニルビスマレイミド、ｐ−フェニレンビスマレイミド、４，４’−スルホニルジフェニルビスマレイミド、２，２’−ジチオジフェニルビスマレイミド、４，４’−エチレン−ビス−オキソフェニルビスマレイミド、３，３’−ジクロロ−４，４’−ビフェニルビスマレイミド、ヘキサメチレンビスマレイミド、及び３，６−ｄｕｒｉｎｅビスマレイミドがある。酸化亜鉛は、単独で、又はハロゲンゴム、例えばブロモブチルゴム用の他の架橋剤と組み合わせて用いることができる。樹脂架橋剤を用いることができる。その樹脂としてはメチロールフェノール樹脂、臭素化フェノール樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。最も好ましい架橋剤は、硫黄である。それを、ゴムポリマー１００重量部に対して約０．１〜約３．０重量部の量で用いることが好ましい。硫黄の好ましい量は、約１．０〜２．０ｗｔ％である。
【００４８】
様々な加硫促進剤、加硫助剤及び／又は開始剤を、加硫混合物に添加することができる。通常の加硫促進剤としては、必ずしも限定されないが、グアニジン系加硫促進剤 、アルデヒド−アンモニア系加硫促進剤、 スルフェンアミド 系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、キサンテート系加硫促進剤、アルデヒド−アミン系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオ尿素系加硫促進剤、ジチオカルバマート系加硫促進剤及びこれらの混合系。加硫促進剤の例としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド（「ＴＭＴＤ」）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（「ＴＭＴＭ」）、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（「ＯＢＳ」）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（「ＣＢＳ」）、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（「ＴＢＢＳ」）、ベンゾチアジル−２−スルフェンモルホリド（「ＭＢＳ」）、Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（「ＤＣＢＳ」）、テトラメチルチウラムジスルフィド（「ＴＭＴＤ」）；ジフェニルグアニジン（「ＤＰＧ」）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、メルカプトベンゾチアゾールジスルフィド（「ＭＢＴＳ」）、メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩（「ＺＭＢＴ」）、テトラメチルチウラムヘキサスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジフェニル尿素、モルホリンチオベンゾチアゾール、亜鉛ジ−ｎ−ブチルジチオカルバマート、亜鉛ジメチルジチオカルバマート及び亜鉛華が挙げられる。グアニジン系加硫促進剤の例としては、ジフェニルグアニジン、トリフェニルグアニジン、ジ−オルト−トリルグアニジン、オルト−トリルビグアニド及びジフェニルグアニジンフタラートが挙げられる。アルデヒド−アンモニア加硫促進剤の例としては、ヘキサメチレンジアミン及びアセトアルデヒド−アンモニアが挙げられる。チウラム加硫促進剤の例としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド及びジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドが挙げられる。アルデヒド−アミン加硫促進剤の例としては、ブチルアルデヒドとアニリンとの反応生成物、並びにアルデヒド−アンモニア化合物、例えばヘキサメチレンジアミン及びアセトアルデヒド−アンモニアが挙げられる。キサンテート系加硫促進剤の例としては、必ずしも限定されないが、 イソプロピルキサントゲン酸ナトリウム、イソプロピルキサントゲン酸亜鉛、エチルキサントゲン酸亜鉛、ブチルキサントゲン酸亜鉛及びジブチルキサンテートジスルフィドが挙げられる。チアゾール系加硫促進剤の例としては、Ｎシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−（２，４−ジニトロフェニル）メルカプトベンゾチアゾール、２−（２，６−ジエチル−４−モルホリノチオ）ベンゾチアゾール及びベンゾチアジルジスルフィドが挙げられる。チオ尿素加硫促進剤の例としては、チオカルバニリド、ジエチルチオ尿素、ジブチ��チオ尿素、トリメチルチオ尿素、及びジ−オルト−トリルチオ尿素が挙げられる。ジチオカルバマート系加硫促進剤の例としては、必ずしも限定されないが、ナトリウムジメチルジチオカルバマート、ナトリウムジエチルジチオカルバマート、ナトリウムジ−ｎ−ブチルジチオカルバマート、亜鉛エチルフェニルジチオカルバマート、亜鉛ジメチルジチオカルバマート、亜鉛ジエチルジチオカルバマート、亜鉛ジ−ｎ−ブチルジチオカルバマート、亜鉛ジベンジルチオカルバマート、亜鉛Ｎ−ペンタメチレンジチオカルバマート、亜鉛ジメチルペンタメチレンジチオ−カルバマート、亜鉛エチルフェニルジチオカルバマート、セレンジメチルジチオカルバマート、セレンジエチルジチオカルバマート、テルルジエチルジチオカルバマート、カドミウムジエチルジチオカルバマート、ジメチルアンモニアジメチルジチオカルバマート、ジブチルアンモニアジブチルジチオカルバマート、ジエチルアミンジエチルジチオカルバマート、Ｎ，Ｎ’−ジメチルシクロヘキサン、ジブチルジチオカルバミン酸の塩、ピペコリンメチルペンタメチレンジチオカルバマート等が挙げられる。
【００４９】
用いる特定の架橋促進剤に応じて、好ましい量の促進剤は、通常はゴムポリマー１００重量部に対して約０．１〜約３．０重量部の範囲である。例えば、約０．５〜２ｗｔ％のＭＢＴＳ及び０．１〜０．３ｗｔ％のＴＭＴＤを含む促進剤の系を、再加硫プロセスの間に多くのタイヤからのクラムラバーを脱硫するために用いることができる。加硫の時間は、架橋剤、加硫促進剤及び加硫温度に応じて変えることができる。
【００５０】
本発明ではカップリング剤も用いることができる。カップリング剤に特定の制限はなく、目的に適切な選択をすることができる。しかし、典型的なシランカップリング剤には、Ｓｉ６９がある。他のシランカップリング剤の例としては、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−１トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ’−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ’−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド及び３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドが挙げられる。
【００５１】
好ましい態様では、交流高周波誘電電界を用いて脱硫したエラストマーを、２つの好ましい方法の１つを用いて再加硫する。第一の方法は、脱硫したエラストマー（好ましくは、生の又は新たな未加硫ゴムと共に）を、適切な時間で適切な温度に加熱する。通常は、オーブンで１５０℃〜１８０℃で、５〜２５分間の加熱が、十分な再加硫をもたらすであろう。第二の方法では、エラストマーを、交流高周波モールドで加熱することができる。これは、例えば、Ｍａｒｃの米国特許出願公開第２００９／２３６０３０号に記載されており、これは参照により組み込まれる。交流誘電高周波電界の周波数は、好ましくは約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲であり、より好ましくは約１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの範囲であり、最も好ましくは約２５ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの範囲である。電圧は、約１０００〜１０,０００Ｖの範囲であり、より好ましくは約３０００〜７０００Ｖの範囲であり、最も好ましくは約４０００〜６０００Ｖの範囲である。交流高周波誘電電界に処理する時間は、印加する電圧に応じて様々であるが、通常は数秒〜２分の間の範囲である。それゆえ、この処理時間は、通常、ゴムを脱硫するのに用いられる時間よりも長い。例えば、２７．１２ＭＨｚで１０〜５０秒間８０００Ｖで印加することは、硫黄架橋剤を添加している約０．１〜１インチの厚みのゴム組成物を加硫するのに通常は十分である。
【００５２】
Ｍａｒｃの米国特許出願公開第２００９／２３６０３０号は、交流高周波誘電電界を用いたゴムの加硫方法を記載しているが、本明細書に記載した本発明は、加硫ゴムを交流高周波誘電電界を用いて脱硫する方法についての発明であると理解されるであろう。理論的には、一部の架橋は、脱硫ゴム中の残留硫黄により起こりうるが、加硫は、ずっと高い温度（１５０〜２２０℃の程度、典型的には約１６０〜１９０℃）及び架橋剤の添加を必要とする。
【実施例】
【００５３】
以下の例は、本発明を例証することを意図している。その記載は、本発明の範囲を決して限定しない。実施例では、加硫ゴムのサンプルの組合せの特性を、以下のように評価する。
【００５４】
摩擦係数：アルミニウムシートを用いての測定。
摩耗減量：ダイヤモンドホイール研磨機での４０００回転後の重量損失。
引張強度：ＡＳＴＭ標準Ｄ４１２試験法Ａに従って測定を行った。
破断伸度：ＡＳＴＭ標準Ｄ４１２試験法Ａに従って百分率の値で測定した。
ショア硬度：ＡＳＴＭ標準Ｄ２２４０に従って測定を行った。
３００％モジュラス：ＡＳＴＭ標準Ｄ４１２試験法Ａに従って測定を行った。
【００５５】
例１：トラック及び車のタイヤゴム
この例では、破砕していないタイヤからの加硫タイヤゴムの物理的パラメーターを、表１の１列目に示す。比較のため、Ｑｕｅｓｔ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  （コンコルディア、カンザス州）からのトラック及び車のタイヤの混合体から得た、加硫されている破砕したタイヤゴム（「ＶＧＴＲ：ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｔｉｒｅ  ｒｕｂｂｅｒ」）を、約３０〜５０秒間、２７．１２ＭＨｚの周波数で、約４０００〜６０００Ｖの電圧を有する交流高周波誘電電界を印加することによって脱硫した。ＶＧＴＲは、３０メッシュの粒子サイズであり、ニトリルブタジエンゴムとスチレンブタジエンゴムとの未知の比の混合体を有していたと考えられる。このＶＧＴＲを、８×１２インチで約１／４の厚みを有し、かつおおよそ図２に示すような構成を有するモールドに置いた。
【００５６】
脱硫に続いて、脱硫し破砕したタイヤゴム（「ＤＧＴＲ：ｄｅｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｔｉｒｅ  ｒｕｂｂｅｒ」）を、生の又は新たな未加硫ゴム（「ＦＲ」）と様々な量で組み合わせて、そして加硫した。ＦＲは、イソプレン、スチレンブタジエン、ポリブタジエン、フィラー、酸化亜鉛、ステアリン酸、オイル、硫黄及び促進剤の混合物を含んでいた。（ゴムの重量に基づいて）約２．５ｗｔ％の硫黄、１．７５％のＭＢＴＳ及び０．３％のＴＭＴＤを、様々な組成のＤＧＴＲ／ＦＲに添加し、そしてこれらの組成物をオーブン中で加熱した。加硫の間、ゴム組成物の温度は、約１６０〜１９０℃の温度に達した。交流高周波誘電電界を用いてＶＧＴＲを脱硫してＤＧＴＲを形成し、そして再加硫した組成物の特性を、表１の２列目〜７列目に示す。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
例２：シューラバー
この例では、生の又は新たなシューソールラバー（「ＦＳＳＲ：ｆｒｅｓｈ  ｓｈｏｅ  ｓｏｌｅ  ｒｕｂｂｅｒ」）及びスクラップの脱硫し破砕したシューソールラバー（「ＤＧＳＳＲ：ｄｅｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｓｈｏｅ  ｓｏｌｅ  ｒｕｂｂｅｒ」）を含む組成物から導いた、加硫されているシューソールラバーの物理的パラメーターを、表２に示す。加硫し破砕したシューソールラバー（ＶＧＳＳＲ：ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｓｈｏｅ  ｓｏｌｅ  ｒｕｂｂｅｒ）を、小さな粒子（４０メッシュ）に破砕し、そして約３０〜５０秒間、２７．１２ＭＨｚの周波数で、約４０００〜６０００Ｖの電圧を有する交流高周波誘電電界を印加することによって脱硫した。このＶＧＳＳＲを、８×１２インチで約１／８の厚みを有し、かつおおよそ図２に示すような構成を有するモールドに置いた。
【００５９】
脱硫に続いて、ＤＧＳＳＲを、ＦＳＳＲと様々な量で組み合わせて、そして加硫した。より詳しくは、（ゴムの重量に基づいて）約１．１ｗｔ％の硫黄、０．８％のＭＢＴＳ及び０．１２％のＴＭＴＤを、様々な組成のＤＧＳＳＲ／ＦＳＳＲに添加し、そしてこれらの組成物をオーブン中で加熱した。加硫の間、ゴム組成物の温度は、６分間に渡って約１６０℃の温度に達した。交流高周波誘電電界を用いてＶＧＳＳＲを脱硫してＤＧＳＳＲを形成し、そして再加硫した組成物の特性を、表２に示す。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
例３：乗用車タイヤラバー
この例では、生の又は新たなゴム（「ＦＲ：ｆｒｅｓｈ  ｒｕｂｂｅｒ」）及び脱硫し破砕した乗用車タイヤゴム（「ＤＧＣＴＲ：ｄｅｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｐａｓｓｅｎｇｅｒ  ｃａｒ  ｔｉｒｅ  ｒｕｂｂｅｒ」）を含む組成物から導いた加硫した乗用車タイヤゴムの物理的パラメーターを、表３に示す。Ｌｅｈｉｇｈ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（タッカー、ジョージア州）からの加硫されている破砕した乗用車タイヤゴム（ＶＧＣＴＲ：ｖｕｌｃａｎｉｚｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｐａｓｓｅｎｇｅｒ  ｃａｒ  ｔｉｒｅ  ｒｕｂｂｅｒ）は、４０メッシュの粒子サイズを有していた。これを、約３０〜５０秒間、２７．１２ＭＨｚの周波数で、約４０００〜６０００Ｖの電圧を有する交流高周波誘電電界を印加することによって脱硫した。このＶＧＣＴＲを、８×１２インチで約１／４の厚みを有し、かつおおよそ図２に示すような構成を有するモールドに置いた。
【００６２】
脱硫に続いて、脱硫し破砕したタイヤゴム（「ＤＧＣＴＲ」）を、生の又は新たな未加硫ゴム（「ＦＲ」）と様々な量で組み合わせて、そして加硫した。ＦＲは、イソプレン、スチレンブタジエン、ポリブタジエン、フィラー、酸化亜鉛、ステアリン酸、オイル、硫黄及び促進剤の混合物を含んでいた。より詳しくは、（ゴムの重量に基づいて）約２．５ｗｔ％の硫黄、１．７５％のＭＢＴＳ及び０．３％のＴＭＴＤを、様々な組成のＤＧＣＴＲ／ＦＲに添加し、そしてこれらの組成物をオーブン中で加熱した。加硫の間、ゴム組成物の温度は、約１６０〜１９０℃の温度に達した。交流高周波誘電電界を用いてＶＧＣＴＲを脱硫してＤＧＣＴＲを形成し、そして再加硫した組成物の特性を、表３に示す。
【００６３】
【表３】
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【００６４】
上記から、本発明は、上記の全ての目的及び対象、並びに明らかでありかつ本発明に内在する他の利点を達成するのに、良好に適合することが分かるであろう。多くの可能な実施態様を、本発明の範囲から離れることなく本発明から構成することができ、明細書で述べた全ての事項又は添付の図面に示した全ての事項は、例証であるとして解釈され、限定的な意味に解釈されないということが理解されるべきである。特定の実施態様を示し、論じているが、当然に様々な変更をなすことができ、本発明は、特許請求の範囲に含まれる限定を除いて、特定の形態又は記載した部品若しくは工程の構成に限定されない。さらに、特定の特徴及び下位の組合せ（ｓｕｂｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が有用であり、かつ他の特徴及び下位組合せに参照することなく、用いることができることが理解されるであろう。これは、特許請求の範囲内であり、またその範囲内であると考慮される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月24日(2012.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、架橋エラストマー粒子を脱硫する方法：
加硫されている架橋エラストマー粒子を含む組成物を、脱硫機器に与える工程；及び
前記加硫されている架橋エラストマー粒子を含む前記組成物に、前記架橋エラストマー粒子を脱硫するのに十分な周波数及び電圧を有する交流電界を印加する工程。
【請求項２】
前記交流電界の前記周波数が、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、前記交流電界の前記電圧が、約１０００〜１００００Ｖである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記架橋エラストマー粒子が、極性のある加硫ゴムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記架橋エラストマー粒子が、６〜４００メッシュの粒子サイズを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記組成物が、加硫ゴム粒子及び新たな未加硫ゴムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記新たな未加硫ゴムが、前記組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第一の電極と第二の電極との間に位置するモールドに、前記組成物を置く工程を含み、前記交流電界を、前記第一の電極と前記第二の電極との間に発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記交流電界を、第一の上部電極と第二の下部電極との間に発生させ、さらに前記第一の上部電極と前記第二の下部電極との間に、前記組成物を連続的に供給する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の上部電極が、１０００〜１００００Ｖの電圧を有する高電圧電極である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記交流電界を、複数の上部横断電極棒及び複数の下部横断電極棒との間に発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記上部横断電極棒と前記下部横断電極棒との間に、前記組成物を連続的に供給する工程をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
コンベヤーが、前記上部横断電極棒と前記下部横断電極棒との間に前記組成物を運搬する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
以下の工程を含む、加硫エラストマー組成物の形成方法：
加硫されている架橋エラストマー粒子を含む第一の組成物に、前記架橋エラストマー粒子を脱硫して、脱硫したエラストマー粒子を含む第二の組成物を形成するのに十分な周波数及び電圧を有する交流電界を印加する工程；
前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物に、架橋剤を添加する工程；
前記架橋剤を有する前記第二の組成物を加硫して、前記加硫エラストマー組成物を形成する工程。
【請求項１４】
前記交流電界の前記周波数が、約１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであり、前記交流電界の前記電圧が、約１０００〜１００００Ｖである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第一の組成物が、加硫ゴムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記加硫ゴムが、６〜４００メッシュの粒子サイズを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一の組成物が、加硫ゴム粒子及び新たな未加硫ゴムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記新たな未加硫ゴムが、前記組第一の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記加硫工程の前に、新たな未加硫ゴムを前記第二の組成物に添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記新たな未加硫ゴムが、前記第二の組成物の少なくとも１０ｗｔ％を構成する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記加硫工程の前に、前記第二の組成物にフィラーを添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記架橋剤が、硫黄又は硫黄供与体である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記加硫工程の前に、前記第二の組成物に加硫促進剤を添加する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
前記加硫工程が、前記架橋剤及び前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物を加熱することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記加硫工程が、前記架橋剤及び前記脱硫したエラストマー粒子を含む前記第二の組成物に、前記脱硫したエラストマー粒子を前記架橋剤で加硫させるのに十分な電圧及び周波数で交流電界を印加することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
前記印加工程の間に、前記加硫されている架橋エラストマー粒子を圧縮することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記印加工程の間に、前記加硫されている架橋エラストマー粒子を圧縮することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2013517372.tif 000013