(57)【要約】【課題】廃タイヤなどの加硫ゴム製品の廃棄物から再利用性の高い品質のよい再生ゴムを回収し再利用する。【解決手段】（１）天然ゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で１００℃〜３００℃の高温水蒸気と接触反応させることにより加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用する、（２）スチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用する、および（３）天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜３５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用するゴム廃棄物のリサイクル方法である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加硫ゴム廃棄物を１００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴とするゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項２】
加硫ゴム廃棄物を常圧〜５０ＭＰａの圧力下で高温水蒸気と接触させることを特徴とする請求項１記載のゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項３】
天然ゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で１００℃〜３００℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴とするゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項４】
スチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴とするゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項５】
天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜３５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴とするゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項６】
加硫ゴムは、カーボンブラックを５〜５０重量％含有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のゴム廃棄物のリサイクル方法。
【請求項７】
加硫ゴムは、カーボンブラックを２５〜３５重量％含有していることを特徴とする請求項５記載のゴム廃棄物のリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃タイヤなどの加硫ゴム製品の廃棄物のリサイクル技術として有用な、ゴム廃棄物のリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用済みとなったタイヤなどの加硫ゴム製品の廃棄物は、従来、その多くが再利用されることなくそのまま廃棄処分されてきたが、資源の有効利用や環境への影響を考慮して、これらをリサイクルする技術が盛んに検討されている。
【０００３】
回収した廃タイヤを油化または微粉化して燃料として利用したり、粉砕物を充填剤としてゴムその他の材料に添加する方法は、その一例であり、既に商業的に実施されている。しかしながら、これらの方法は、経済的価値が低いうえ、再利用の範囲が限定されるなどの問題がある。
【０００４】
一方、最近、加硫ゴムを脱加硫して未加硫のゴムとして再生する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような再生技術が確立されるならば、そのまま新たな加硫ゴム製品の主原料として使用することができ、加硫ゴム製品の極めて有用なリサイクル技術となりうる。しかしながら、これまでに提案された再生技術には、品質や経済性などに問題があり、未だ実用化するまでには至っていない。
【０００５】
例えば、パン法として知られる再生技術は、回収した加硫ゴムを粉砕し、繊維などの加硫ゴム以外の物質を除去し、得られた粉末状加硫ゴムに軟化剤、粘着剤、再生剤を添加し、これらの混合物を耐圧容器に入れ、水蒸気を吹き込んで加熱洗浄し、水可溶部分を抽出除去した後、軟化剤、粘着剤、再生剤の作用の助けにより再生ゴムを得るものである。しかしながら、このパン法では、添加した軟化剤、粘着剤、再生剤が再生ゴム中に残るという問題がある。
【０００６】
また、押出し機や超音波装置などを用いて物理的に処理する方法でも、加硫点を選択的に切断することが困難で、再生ゴムの品質の低下は避けられない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３１５１６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、加硫ゴムを脱加硫して未加硫のゴムとして再生する技術は、加硫ゴム製品の有用なリサイクル技術として期待されるものの、品質や経済性などの点で問題があり、未だ実用化されるまでには至っていないのが実状である。
【０００９】
本発明はこのような従来の事情に鑑みてなされたもので、廃タイヤなどの加硫ゴム製品の廃棄物から再利用性の高い品質のよい再生ゴムを容易にかつ経済的に回収して再利用することができるゴム廃棄物のリサイクル方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願の第１の発明のゴム廃棄物のリサイクル方法は、加硫ゴム廃棄物を１００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴としている。
【００１１】
本願の第２の発明のゴム廃棄物のリサイクル方法は、天然ゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で１００℃〜３００℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴としている。
【００１２】
本願の第３の発明のゴム廃棄物のリサイクル方法は、スチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴としている。
【００１３】
本願の第４の発明のゴム廃棄物のリサイクル方法は、天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物を常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜３５０℃の高温水蒸気と接触反応させることにより前記加硫ゴムを脱加硫させた後、この脱加硫物を回収しゴム材料として再利用することを特徴としている。
【００１４】
本発明においては、高温水蒸気との接触により、加硫ゴムの加硫点が選択的に切断され、ゴム分子の低分子量化が抑制されるため、再利用性の高い高品質の再生ゴムを得ることができる。しかも、再生ゴムの生成は、高温水蒸気と接触させるだけであるため、処理にあたって特別な設備を必要とせず、従来の方法に比べ、設備に要する費用を低減することができ、また、回収も容易である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
本発明においては、加硫ゴム廃棄物を、必要に応じて粉砕し、繊維などの加硫ゴム以外のものを除去した後、高温水蒸気と接触させ、加硫ゴムを脱加硫させる。高温水蒸気の温度は、加硫ゴムの種類にもよるが、一般には１００℃〜４５０℃の範囲である。温度が前記範囲より低いと、加硫ゴムの脱加硫が進まず、逆に、温度が前記範囲より高いと、加硫ゴムの加硫点のみならず、ゴム分子の主鎖も切断され、低分子量化が進み、得られる再生ゴムの品質が低下する。また、装置にかかる負担も大きくなる。一方、圧力については、特に限定されるものではないが、あまり高いと、装置にかかる負担が大きくなるだけでなく処理コストが上昇し、さらに、ゴムの低分子量化も進むおそれあることから、常圧乃至５０ＭＰａの範囲で調整することが好ましい。
【００１７】
なお、上述したように、高温水蒸気と接触させる際の好ましい温度および圧力条件は、対象とする加硫ゴム廃棄物の種類によって異なる。具体例を挙げると、
（１）天然ゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物の場合、常圧〜４０ＭＰａの圧力下で１００℃〜３００℃の高温水蒸気と接触させることが好ましく、圧力が０．５ＭＰａ〜３０ＭＰａ、温度が１５０℃〜２８０℃であるとより好ましい。また、（２）スチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物の場合、常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜４５０℃の高温水蒸気と接触させることが好ましく、圧力が０．５ＭＰａ〜３０ＭＰａ、温度が３５０℃〜４００℃であるとより好ましい。さらに、（３）天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムをゴム成分とする加硫ゴム廃棄物の場合、常圧〜４０ＭＰａの圧力下で３００℃〜３５０℃の高温水蒸気と接触させることが好ましく、圧力が０．５ＭＰａ〜３０ＭＰａ、温度が３１０℃〜３４０℃であるとより好ましい。
【００１８】
脱加硫によって生成された再生ゴムは、その後、反応系から回収され、そのまま単独で、あるいは他のゴム材料に配合されて、新たな加硫ゴム製品の主原料として使用される。本発明において得られる再生ゴムは、分子量をはじめ、加硫前のゴムに近似した物性を備えているため、特性に優れた再加硫ゴム製品を得ることができる。
【００１９】
本発明においては、硫黄加硫や過酸化物加硫など、いかなる加硫方法による加硫ゴム製品であっても、リサイクルの対象とすることができるが、硫黄により加硫されたものに適用した場合により大きな効果を得ることができる。
【００２０】
ゴム種については、特に限定されるものではなく、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、クロロプレンゴム、スチレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムや、これらの複合ゴムが例示される。
【００２１】
上記ゴムには、カーボンブラックに代表される充填剤や老化防止剤、軟化剤などの各種添加剤が配合されていてもよい。特にカーボンブラックが配合された加硫ゴム製品の廃棄物は、本発明において好ましいリサイクルの対象となる。
【００２２】
すなわち、カーボンブラックが配合された加硫ゴム廃棄物をリサイクルの対象とした場合には、脱加硫反応の制御性および効率が向上するとともに、カーボンブラック未配合のものに比べより品質の良い再生ゴムを得ることができる。なお、これは、カーボンブラックの比熱が約０．７Ｊ／Ｋ・ｇと、ゴム単体に比べ小さい（例えば天然ゴムの比熱は約２Ｊ／Ｋ・ｇ）ため、カーボンブラックを含有するゴムはカーボンブラック未配合のものに比べ熱応答性に優れ、その結果、短時間で脱加硫することができ、過熱によるゴムの低分子量化を防止することができることや、カーボンブラックを含有するゴムの加硫では、カーボンブラックの分子を挟んで架橋構造が形成される部分が多数存在し、この架橋点におけるカーボンブラック表面とゴム分子化学的結合が高温水蒸気との接触によって優先的に切断される結果、ゴムの低分子量化が防止されることによると考えられる。
【００２３】
本発明の実施にあたっては、例えば次のような装置を使用することができる。
すなわち、図１は、本発明に使用される装置の一例を概略的に示す図である。
【００２４】
図１に示すように、この装置は、電気炉１ａを備えた耐圧反応容器１と、純水を収容した溶媒タンク２と、この溶媒タンク２から純水を耐圧反応容器１に送り込むためのポンプ３と、耐圧反応容器１から排出される気体成分を水冷する水冷管４と、水冷により凝縮された液状成分を回収する回収容器５と、これらの各機器を接続する配管６とを備えている。なお、図１中、７は、水冷管４と回収容器５との間に介挿された減圧弁、８は、耐圧反応容器１内の温度を測定するための温度測定用熱電対をそれぞれ示している。
【００２５】
このような装置においては、まず、耐圧反応容器１内に、必要に応じて粉砕し、繊維などの加硫ゴム以外のものを除去した加硫ゴム廃棄物を投入し密閉する。
【００２６】
次いで、この耐圧反応容器１内に、溶媒タンク２から純水を連続的に圧入するとともに、耐圧反応容器１を、内部に温度１００℃〜４５０℃の高温水蒸気雰囲気が形成されるように加熱し、耐圧反応容器１内の加硫ゴムを分解させる。
【００２７】
この結果、耐圧反応容器１には、加硫ゴムが脱加硫されて生成された未加硫ゴムが残るので、反応終了後、耐圧反応容器１から取り出す。なお、耐圧反応容器１に導入され高温水蒸気とされた水は、耐圧反応容器１から排出された後、水冷管４で冷却され、常温常圧に戻され、回収容器５に回収される。
【００２８】
このような方法においては、品質の高い脱加硫ゴム、すなわち再生ゴムを得ることができ、回収した再生ゴムは、そのまま単独で、あるいは他のゴム材料に配合して、特性の良い再加硫ゴム製品を製造することができる。しかも、反応溶媒として処理の容易な水が使用され、かつ、反応条件も緩和であるため、設備や処理に要する費用も少なくてすみ経済性にも優れている。
【００２９】
なお、本発明は、上述したようないわゆるセミバッチ式の装置に代えて、バッチ式や連続反応式の装置を用いて行うことこともできる。また、上記の例において、耐圧反応容器１に加硫ゴムを投入した後、溶媒タンク２から純水を連続的に圧入する前に、耐圧反応容器１内を純水で一旦満たして内部の酸素を除去しておくと、脱加硫反応時のゴムの酸化を防止することができ、より有利である。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、ゲル分率は、ＪＩＳ  Ｃ  ３００５「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠して測定した値、また、伸びおよび引張強度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」に準拠して測定した値である。
【００３１】
実施例１
重量平均分子量（Ｍｗ）９５０００、多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１０．５の天然ゴム（ＮＲ）６０重量％、カーボンブラック（アセチレンブラック）３０重量％、硫黄、安定剤その他の添加剤１０重量％からなるゴム組成物をロールにより５０℃で混練りした後、１５０℃、２０ＭＰａ、３０分の条件でシート状に加硫成型して、約１ｍｍ厚のゴムシート（ゲル分率７０％）を作製した。
【００３２】
このシートを１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのチップ状に切断したものを約１ｇ量り取り、図１に示す装置の耐圧反応容器（内容積１０ｃｃ）１内に投入した後、この耐圧反応容器１内に溶媒タンク２から脱気処理した純水を供給し、内部を純水で満たして、耐圧反応容器１内の空気を除去した。その後、溶媒タンク２から脱気処理した純水を０．０１ｍｌ／ｍｉｎの流量で連続的に圧入し、２６０℃、２５ＭＰａで１分間処理した。この後、１時間かけて冷却して常温常圧に戻し、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００３３】
得られた固形分について、ゲル分率を測定するとともに、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）分析を行い、分子量（Ｍｗ）および多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。結果を、表１に示す。
【００３４】
実施例２
耐圧反応容器１内での分解条件を１５０℃、１ＭＰａとした以外は実施例１と同様にして、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００３５】
得られた固形分について、ゲル分率を測定するとともに、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）分析を行い、分子量（Ｍｗ）および多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。結果を、表１に示す。
【００３６】
実施例３
重量平均分子量（Ｍｗ）１０５０００、多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）１２．５のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）６０重量％、カーボンブラック（アセチレンブラック）３０重量％、硫黄、安定剤その他の添加剤１０重量％からなるゴム組成物をロールにより５０℃で混練りした後、１５０℃、２０ＭＰａ、３０分の条件でシート状に加硫成型して、約１ｍｍ厚のゴムシート（ゲル分率７０％）を作製した。
【００３７】
このシートを１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのチップ状に切断したものを約１ｇ量り取り、図１に示す装置の耐圧反応容器（内容積１０ｃｃ）１内に投入した後、この耐圧反応容器１内に溶媒タンク２から脱気処理した純水を供給し、内部を純水で満たして、耐圧反応容器１内の空気を除去した。その後、溶媒タンク２から脱気処理した純水を０．０１ｍｌ／ｍｉｎの流量で連続的に圧入し、３７０℃、２５ＭＰａで１分間処理した。
【００３８】
この後、１時間かけて冷却して常温常圧に戻し、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００３９】
得られた固形分について、ゲル分率を測定するとともに、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）分析を行い、分子量（Ｍｗ）および多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。結果を、表１に示す。
【００４０】
実施例４
耐圧反応容器１内での分解条件を３８０℃、１ＭＰａとした以外は実施例３と同様にして、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００４１】
得られた固形分について、ゲル分率を測定するとともに、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィ）分析を行い、分子量（Ｍｗ）および多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。結果を、表１に示す。
【００４２】
実施例５
使用済みの廃タイヤ（ＮＲ：ＳＢＲ（重量比）＝１：１；加硫ゴム中のカーボンブラック含有量３０重量％；加硫ゴム物性：ゲル分率７０％、伸び６１０％、引張強度１６．３ＭＰａ）を粉砕し、加硫ゴム以外のものを除去した後、約１ｇ量り取り、図１に示す装置の耐圧反応容器（内容積１０ｃｃ）１内に投入した。次いで、この耐圧反応容器１内に溶媒タンク２から脱気処理した純水を供給し、内部を純水で満たして、耐圧反応容器１内の空気を除去した。その後、溶媒タンク２から脱気処理した純水を０．０１ｍｌ／ｍｉｎの流量で連続的に圧入し、３１０℃、２５ＭＰａで１分間処理した。この後、１時間かけて冷却して常温常圧に戻し、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００４３】
得られた固形分について、ゲル分率を評価するとともに、実施例１と同様の条件で加硫成型して伸びおよび引張強度を測定した。結果を、表１に示す。
【００４４】
実施例６
耐圧反応容器１内での分解条件を３１０℃、１ＭＰａとした以外は実施例５と同様にして、約１ｇの固形分を回収した（収率  約１００％）。
【００４５】
得られた固形分について、ゲル分率を評価するとともに、実施例１と同様の条件で加硫成型して伸びおよび引張強度を測定した。結果を、表１に示す。
【００４６】
なお、表１には、実施例１と同様に作製したゴムシートを、分解条件を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして処理した例を、比較例１、２として併せ示した。
【００４７】
【表１】
2005023225.tif 000002
【００４８】
表１からも明らかなように、実施例ではいずれも適正に脱加硫が行われ、再利用可能な品質の良い脱加硫ゴムが得られているのに対し、比較例１では脱加硫が不十分となり、また、比較例２では逆に分解が進み過ぎ、いずれも再利用可能な再生ゴムは得られていない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、廃タイヤなどの加硫ゴム製品の廃棄物から再利用性の高い品質のよい再生ゴムを容易にかつ経済的に回収して再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用される装置の一例を概略的に示す図。
【符号の説明】
１………耐圧反応容器
２………溶媒タンク
３………ポンプ
４………水冷管
５………回収容器
６………配管
７………減圧弁
【図１】
2005023225.tif 000003