(57)【要約】【課題】  高圧、高温の蒸気を送給した場合でも均一に硬化させることができ、成形品の表面の白化現象を抑制したゴムチップの成形固化方法を提供する。【解決手段】  接着剤として湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤を用い、該熱硬化性樹脂接着剤と所定の大きさに裁断したゴムチップとを所定比率で配合して混練し、該ゴムチップと熱硬化性樹脂接着剤とからなる原料混練物１１を製品形状に形どられた金型のキャビティー３内に充填して加圧成形した後、金型１，２を熱硬化性樹脂接着剤が硬化可能な温度に所定時間保持し、次いでキャビティー側金型１及びコア側金型２の両面に蒸気を同時に供給し、次いでキャビティー側金型１からコア側金型２に向けて及びコア側金型２からキャビティー側金型１に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給して、該蒸気によって熱硬化性樹脂接着剤を加熱し湿気硬化させ、原料混練物１１を均一に接着硬化させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤として空気中の水分又は蒸気と反応する湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤を用い、該熱硬化性樹脂接着剤と所定の大きさに裁断したゴムチップとを所定比率で配合して混練し、該ゴムチップと熱硬化性樹脂接着剤とからなる原料混練物を製品形状に形どられた金型のキャビティー内に充填して加圧成形した後、前記金型を前記熱硬化性樹脂接着剤が硬化可能な温度に所定時間保持し、次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給し、次いでキャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給して、該蒸気によって前記熱硬化性樹脂接着剤を加熱し湿気硬化させ、前記原料混練物を均一に接着硬化させることを特徴とするゴムチップの成形固化方法。
【請求項２】
ゴムチップとして廃タイヤ及び／又は工業用廃ゴムを裁断したものを用いる請求項１記載のゴムチップの成形固化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムチップの成形固化方法に関し、特に廃タイヤ、工業用廃ゴムなどを利用したゴム製ブロック、敷石などの製造に用いて好適なゴムチップの成形固化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バインダーに加熱硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤を用い電気炉などで加熱硬化させる従来の方法に比べ、生産性を格段に向上させたゴムチップの成形固化方法として、バインダーに水分と反応する湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤を用いた方法が知られている。この方法は、湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤と所定の大きさに裁断したゴムチップとを混練し、該ゴムチップと熱硬化性樹脂接着剤とからなる原料混練物を金型のキャビティー内に充填して加圧成形した後、キャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給した後、キャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給し、該蒸気によって前記熱硬化性樹脂接着剤を加熱して湿気硬化させ、ゴムチップ同士を接着硬化させるようにしたゴムチップの成形固化方法である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３２８６１３号公報  請求項１
【０００３】
かかる方法によれば、成形品の芯まで短時間に加熱して固化させることができ、生産性に優れた方法である。しかし、加熱処理手順として、先ずキャビティー側金型からコア側金型に向け及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて交互に蒸気を供給し、次いでキャビティー側金型とコア側金型の両面に蒸気を同時に供給し、ゴムチップを接着固化させる方法では、生産性を上げるために例えば０．１５〜０．２５ＭｐａＧ（１２７〜１３８℃）程度の高圧、高温の蒸気を送給した場合、熱硬化性樹脂接着剤が硬化する前に高圧の蒸気によってゴムチップ表面に付着した前記接着剤が金型の内壁（ゴムチップ混練物の表面）まで流されて、均一に硬化させることができず成形品の表面部の接着が不十分となり、さらに表面が白く変色する現象が発生する。このため、成形品の商品価値が著しく低下してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、高圧、高温の蒸気を送給した場合でも均一に硬化させることができ、成形品の表面の白化現象を抑制することができるゴムチップの成形固化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明者は種々試験研究した結果、加熱処理手順として、先ず加圧成形した原料混練物の表面部を加熱硬化させ、しかる後、芯部を除いて硬化させ、最後に芯部を硬化させるようにすれば、成形品表面の白化現象を抑え、均一に硬化させることができることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明によるゴムチップの成形固化方法は、接着剤として空気中の水分又は蒸気と反応する湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤を用い、該熱硬化性樹脂接着剤と所定の大きさに裁断したゴムチップとを所定比率で配合して混練し、該ゴムチップと熱硬化性樹脂接着剤とからなる原料混練物を製品形状に形どられた金型のキャビティー内に充填して加圧成形した後、前記金型を前記熱硬化性樹脂接着剤が硬化可能な温度に所定時間保持し、次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給し、次いでキャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給して、該蒸気によって前記熱硬化性樹脂接着剤を加熱し湿気硬化させ、前記原料混練物を均一に接着硬化させること、を特徴としている。
ここで、ゴムチップとして廃タイヤ及び／又は工業用廃ゴムを裁断したものを用いるとよい。
【０００６】
本発明でバインダーとして用いる湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤、例えばポリウレタン系接着剤は、分子の両末端にイソシアネートを含むプレポリマーをつくり、このプレポリマーが空気中の水分と反応して硬化し、接着剤として作用する。硬化手段として加熱蒸気を用いると、蒸気中の水分と反応して湿気硬化し、従来の加熱硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤に比べ、格段に速く硬化する。しかも、原料混練物中のゴムチップ同士の間には連通する隙間が存在するため、蒸気は成形品の内部にまで容易に侵入することができ、ゴムチップ成形品の固化に要する時間を大幅に短縮できる。
【０００７】
加熱処理手順として、先ず金型内で加圧成形された原料混練物を所定温度（熱硬化性樹脂接着剤の硬化温度）に所定時間保持することにより、金型内の原料混練物の表面部の接着剤を加熱硬化させる。次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給して、原料混練物の表面部からある程度の厚さまで接着剤を硬化させる。キャビティー側金型とコア側金型とでは一般に容積が異なるため、同じ圧力の蒸気をキャビティー側金型とコア側金型とに供給したとしても、キャビティー側金型からコア側金型へ向かう蒸気圧力とコア側金型からキャビティー側金型へ向かう蒸気圧力は同じとはならず、高圧側から低圧側へ蒸気の流れを生じ、これに伴って未硬化の熱硬化性樹脂接着剤も移動する。かかる現象を抑制するためには、キャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給する前に金型内の原料混練物を所定温度（熱硬化性樹脂接着剤の硬化温度）に所定時間保持して、金型内の原料混練物の表面部の接着剤を加熱硬化させておくことが極めて重要である。
このように金型内の原料混練物の表面部の接着剤を加熱硬化させた後、キャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給すると、未硬化の熱硬化性樹脂が蒸気圧力差により移動することなく、芯部を除いて硬化する。
その後、キャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給すれば、芯部にまで加熱蒸気が達し、芯部を硬化させることができる。
このような順序で蒸気加熱をすることにより、原料混練物中の熱硬化性接着剤の流動が抑えられ、均一でかつ成形品の表面の白化現象を抑え商品価値の高い成形品を得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、原料混練物を加圧成形した後、金型を熱硬化製樹脂接着剤が硬化可能な温度に保持し、次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に蒸気を同時に供給した後、キャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給し、該蒸気によって前記熱硬化性樹脂接着剤を加熱し湿気硬化させるようにしたので、高圧、高温の蒸気を送給した場合でも原料混練物を均一に接着硬化させることができ、さらに、成形品の表面の白化現象を抑えることができ、商品価値の高い成形品を得ることができる。
また、請求項２に係る発明によれば、ゴムチップとして廃タイヤ及び／又は工業用廃ゴムを裁断したものを用いるので、資源の有効利用に資することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明方法の処理工程図、図２は実施の形態で用いる成形用金型の模式構造図、図３は蒸気加熱方法の説明図である。
【００１０】
実施の形態に係るゴムチップの成形固化方法は、バインダーを構成する湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤としてポリウレタン系接着剤を採用したもので、このポリウレタン系接着剤と、廃タイヤと工業用廃ゴムを所定の大きさに裁断したゴムチップとを所定の比率で配合して混練し（混練工程）、この２つの材料からなる混練物を成形用金型のキャビティー内に充填して所定圧力で加圧成形した後、金型を熱硬化性樹脂接着剤が硬化可能な温度に保持して原料混練物の表面部の接着剤を加熱硬化させ、次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に加熱蒸気を供給してある程度の厚さまで湿気硬化させ、次いでキャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給することにより、内部の接着剤を硬化させ（成形工程）、乾燥（乾燥工程）後、金型から取り出して完成品とするものである。以下、この実施の形態に係る本発明方法の処理工程を図１に従って詳細に説明する。
【００１１】
（１）混練工程
この混練工程は、廃タイヤや工業用廃ゴム（工場等から廃棄されるゴム）を３〜４ｍｍ程度の大きさに裁断したゴムチップと、バインダーとしてのポリウレタン系接着剤とを所定の比率で配合して混ぜ合わせる工程である。混ぜ合わせるための混練装置としては、例えば周知のモルタル用ミキサーを利用することができる。この混練工程における各材料の具体的な配合量と処理条件の例を次に示す。
【００１２】
ゴムチップ（廃タイヤと工業用廃ゴム）：４０ｋｇ
ポリウレタン系接着剤：２．４〜２．８ｋｇ（製品名「Ｈ−６Ｖ７９−１」、第一工業製薬株式会社製）
混練時間：５〜１０分
【００１３】
（２）成形工程
この成形工程は、前記混練工程で得られた原料混合物を成形用金型のキャビティー内に所定量充填し、コア側金型を被せてプレス機で圧縮してロックした後、金型を所定温度に保持して金型表面部の接着剤を加熱硬化させ、次いでキャビティー側金型及びコア側金型の両面に加熱蒸気を供給してある程度の厚さまで湿気硬化させ、次いでキャビティー側金型からコア側金型に向けて及びコア側金型からキャビティー側金型に向けて時間差をおいて蒸気を交互に供給することにより、内部の接着剤を硬化させてゴムチップ同士を接着し、所望形状の成形品を成形するものである。この成形工程における具体的の成形条件の例を次に示す。
【００１４】
製品容積：１．０リットル
キャビティー容積：１．７６リットル
原料混練物の量：０．９ｋｇ（みかけ比重約０．５、容積約１．８リットル）
硬化方法：蒸気加熱
蒸気温度：１２７〜１３８℃
蒸気圧力：０．１５〜０．２５ＭｐａＧ
【００１５】
この成形工程の具体的な成形手法について、図２を参照しながら説明する。図２は前記混練工程で得られた原料混練物を充填して所定形状の製品に成形するための成形用金型であって、図中、１はキャビティー側金型、２はコア側金型、３は製品形状に形どられたキャビティー、４はキャビティー側金型１のキャビティー壁面に穿たれた蒸気通過用小孔、５はコア側金型２のキャビティー壁面に穿たれた蒸気通過用小孔、６はキャビティー側蒸気弁、７はコア側蒸気弁、８はキャビティー側真空弁、９はキャビティー側ドレン弁、１０はコア側ドレン弁、１１は前記混練工程で得られた原料混練物である。
【００１６】
なお、図２においては、キャビティー３内に充填された原料混練物１１は、実際には種々雑多な形状からなるゴムチップを主体とした混合物であるが、作図の都合上、微小円で描いた。また、キャビティー３内の一部だけに原料混練物１１を描いたが、実際には原料混練物１１はキャビティー３内を完全に満たしているものである。
【００１７】
上記構造になる成形用金型を用いて、製品は次のようにして成形加工される。先ず最初に、上側に位置するコア側金型２を取り外し、前記混練工程で得られた原料混練物１１を下側のキャビティー側金型１のキャビティー３内に規定量充填する。例えば、キャビティー容積が１．７６リットルの場合、原料混練物１１を約０．９ｋｇ（みかけ比重約０．５、容積約１．８リットル）充填する。
【００１８】
次に、取り外していたコア側金型２をキャビティー側金型１の上に蓋をするようにして被せ、図示しないプレス機などを用いてキャビティー側金型１に向けて押しつけ、この状態でコア側金型２をロックする。これによって、原料混練物１１は、その容積を０．７６リットルだけ圧縮される。この圧縮によって、充填された原料混練物１１がキャビティー３内の隅々まで行きわたるとともに、成形後の成形品に適度な密度と強度を与えることができる。
【００１９】
上記処理に引き続いて、予備加熱（熱硬化性樹脂接着剤の硬化可能な温度に保持）、両面加熱、タイムラグ方式による蒸気加熱処理を行う。なお、使用する蒸気温度は１２７〜１３８℃、蒸気圧力は０．１５〜０．２５ＭｐａＧ程度が好ましい。
【００２０】
先ず、第１ステップとして、図３（ａ）に示す、予備加熱を行う。予備加熱の温度は１００〜１２０℃、加熱時間は４０〜６０秒程度が好ましい。この予備加熱は、原料混練物１１を充填し加圧成形した金型１，２を熱硬化性樹脂接着剤の硬化可能な温度に所定時間保持することにより行う。金型１，２の加熱は、原料混練物１１を充填する前のキャビティー３内が空の状態で、キャビティー側金型１及びコア側金型２内に加熱蒸気（１２７〜１３８℃）を所定時間（２〜４分）送給し、金型１，２の温度を１００〜１１０℃程度に加熱しておく。この予め加熱された金型１，２のキャビティー３内に原料混練物１１を充填し加圧成形した状態で、所定時間（４０〜６０秒）保持する。原料混練物１１自体は常温であるが、金型１，２が加熱されているため、金型１，２のキャビティー壁面に接する原料混練物１１の表面部が加熱され、空気中の水分や原料混練物１１中に含まれている水分により、原料混練物１１の表面部の接着剤が加熱硬化される。なお、連続運転の場合、キャビティー３内に原料混練物１１を充填し加圧成形された状態で、金型１，２の温度が既に１１０〜１２０℃に達しているため、金型１，２自体を予め加熱しておく必要はなく、上記の時間（４０〜６０秒）保持するだけでよい。
【００２１】
次に、第２ステップとして、図３（ｂ）に示す両方向加熱（両面加熱）を行う。この両方向加熱は、キャビティー側蒸気弁６とコア側蒸気弁７を開くとともに、キャビティー側ドレン弁９とコア側ドレン弁１０を閉じ、この状態でキャビティー側蒸気弁６とコア側蒸気弁７の両方から加熱蒸気を所定時間（５０〜６０秒）供給する。これによって、蒸気は、矢印で示すように、それぞれ自分の側の金型内面を加熱する。
【００２２】
次に、第３ステップとして、図３（ｃ）に示す上方向加熱（正一方加熱）を行う。この上方向加熱は、キャビティー側蒸気弁６とコア側ドレン弁１０のみを開くことにより、加熱蒸気をキャビティー側蒸気弁６からコア側ドレン弁１０に向けて送給する（加熱時間は１０〜２０秒）ものである。キャビティー側金型１に入った蒸気は、矢印で示すように、キャビティー側金型１に穿たれた蒸気通過用小孔４を通ってキャビティー３内に入り込み、キャビティー３内に圧縮充填されている原料混練物１１の内部の隙間を通って反対側の蒸気通過用小孔５からコア側金型２側へ通り抜け、コア側ドレン弁１０から外部へ排出されるものである。
【００２３】
次に、第４ステップとして、図３（ｄ）に示す下方向加熱（逆一方加熱）を行う。この下方向加熱は、コア側蒸気弁７とキャビティー側ドレン弁９のみを開くことにより、加熱蒸気をコア側蒸気弁７からキャビティー側ドレン弁９に向けて送給する（加熱時間は１０〜２０秒）ものである。コア側金型２内に入った蒸気は、矢印で示すように、コア側金型２に穿たれた蒸気通過用小孔５を通ってキャビティー３内に入り込み、キャビティー３内に圧縮充填されている原料混練物１１の内部隙間を通って反対側の蒸気通過用小孔４からキャビティー側金型１側へ通り抜け、キャビティー側ドレン弁９から外部へ排出される。なお、これら上方向加熱と下方向加熱の処理順番は逆であってもよい。要は、時間差をおいて一方から他方の側へ蒸気を交互に送給すればよい。
【００２４】
上記方法によって加熱処理すると、第１ステップの予備加熱処理によって、金型１，２のキャビティー３内に圧縮充填された原料混練物１１の表面部の接着剤がある程度硬化される。さらに、次の第２ステップの両面加熱処理によって、前記接着剤を加熱硬化させながら蒸気圧力にて内部へ押し込む。この時点では原料混練物１１の表面からある程度の厚さまでは前記接着剤は硬化されるが、芯部（内部）の接着剤は未硬化の状態にある。次の第３及び第４ステップの一方加熱処理によって、芯部（内部）の接着剤を硬化させる。加熱蒸気の通過により前記接着剤が原料混練物１１の下流側（表面側）に流されるようであるが、第１ステップ及び第２ステップの加熱処理によって原料混練物１１の表面部及びある程度の厚さまでが既に硬化されているため、前記接着剤の流動がなく均一に硬化され、かつ表面の変色（白化）もない。このため、成形品の商品価値が著しく増大するものである。
【００２５】
第１ステップは、次の第２ステップでの両面加熱処理により接着剤がキャビティー側からコア側へ流動又はキャビティー側からコア側へ流動するのを抑制するために必須である。即ち、キャビティー側金型１とコア側金型２との容積は、通常異なる。このため、キャビティー側金型１とコア側金型２とに同圧の加熱蒸気を供給したとしても、容積の小さい金型側（高圧側）から容積の大きい金型側（低圧側）へ加熱蒸気の流れが生じ、この加熱蒸気の流れによって、原料混練物１１中の接着剤が高圧側から低圧側へ流動し、均一な硬化が損なわれる。これを防ぐためには、第１ステップにより原料混練物１１の表面部のみ硬化させておくことが極めて重要である。なお、上記の第１ステップから第４ステップまでの加熱処理に要する時間は２〜３分程度である。
【００２６】
（３）乾燥工程
上記のようにして原料混練物１１中のポリウタン系接着剤が蒸気中の水分と反応して硬化し、キャビティー３内に目的の形状からなる製品が形成されたら、乾燥処理を行う。この乾燥処理は、水分となって成形品内に残っている水蒸気を速やかに外部へ除去するための処理である。この乾燥方法としては、自然乾燥、強制乾燥、真空乾燥などの周知の方法を採用することができる。
【００２７】
一例として、真空乾燥の例を示す。真空乾燥を行うには、図２において、キャビティー側ドレン弁９を閉じ、コア側ドレン弁１０を開いた状態で、キャビティー側真空弁８を開き、金型１内を真空引きする。これにより、コア側からキャビティー側に向かって気流を生じ、この気流によってキャビティー３内の成形品内部に水分となって止まっている蒸気を除去する。
上記のようにして乾燥処理が終わったら、コア側金型２をキャビティー側金型１から取り外し、図示にない押出機構によってキャビティー側金型１の下方から成形品を押し出し、これを自然冷却して完成品（製品容積１リットル、比重約０．９）とする。この冷却により、バインダーとしての接着作用はより完全なものとなる。
【００２８】
キャビティー側金型１から成形品を押し出したときの金型１，２の温度は、１１０〜１２０℃程度となっている。連続運転の場合、金型１から成形品を取り出した後、引き続いて原料混練物１１を金型１，２のキャビティー３内に充填し加圧成形した状態で、金型１，２の温度は１１０〜１２０℃となっているので、予備加熱処理は、単に所定時間保持するだけでよく、金型１，２を特に加熱する必要がない。即ち、連続処理する場合、予備加熱処理は、金型１，２のキャビティー３内に原料混練物１１を充填し加圧成形した状態で所定時間保持するだけでよい。
【００２９】
上記実施の形態の場合、肉厚の製品であっても、成形品の芯まで十分に加熱蒸気を通して反応させることができるので、短時間でバインダーを硬化させることができる。このため、肉厚の製品でも短時間で成形固化することができる。
なお、上記の実施の形態では、原料混練物１１中に顔料は添加されていないが、必要に応じて着色用の顔料を添加することもできる。
また、上記の実施の形態では、バインダーとしてポリウレタン系接着剤を用いたものを例示したが、これに限定されるわけではなく、空気中の水分又は蒸気と反応する湿気硬化タイプの熱硬化性樹脂接着剤であれば使用可能である。また、使用する接着剤の種類、金型の容積等、原料混練物の配合割合や量等によって、蒸気温度、蒸気圧力、加熱時間等は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明方法の処理工程図。
【図２】実施の形態で用いる成形用金型の模式構造図。
【図３】蒸気加熱方法の説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１  キャビティー側金型
２  コア側金型
３  キャビティー
４  蒸気通過用小孔
５  蒸気通過用小孔
６  キャビティー側蒸気弁
７  コア側蒸気弁
８  キャビティー側真空弁
９  キャビティー側ドレン弁
１０  コア側ドレン弁
１１  原料混練物
【図１】
2005074780.tif 000003
【図２】
2005074780.tif 000004
【図３】
2005074780.tif 000005