(57)【要約】本発明は、a)粉末形態の、スクラップ由来のエラストマーを撹拌手段を備えた容器に導入する段階；b)スクラップ由来のエラストマーを撹拌および加熱する段階であって、スクラップ由来のエラストマーの加熱を、エラストマーが劣化し始める温度より低い温度に限定する段階；c)容器に油を導入し、スクラップ由来のエラストマーおよび油を共に混合する段階；ならびにd)そのように形成された再生エラストマーを冷却する段階であって、これにより再生エラストマーが対応する未使用エラストマーに類似する特性を有する段階；を含む、スクラップ由来のエラストマーを再生エラストマーに変換するための方法に関する。再生エラストマーおよびその使用についても開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)粉末形態の、スクラップ由来のエラストマーを、撹拌手段を備えた容器に導入する段階；
b)スクラップ由来のエラストマーを撹拌および加熱する段階であって、スクラップ由来のエラストマーの加熱をエラストマーが劣化し始める温度より低い温度に限定する段階；
c)容器に油を導入し、スクラップ由来のエラストマーおよび油を共に混合する段階；および
d)そのように形成された再生エラストマーを冷却する段階であって、これにより再生エラストマーは対応する未使用エラストマーに類似する特性を有する段階；
を含む、スクラップ由来のエラストマーを再生エラストマーに変換するための方法。
【請求項２】
容器が加熱システムを含む温度制御装置を備える、請求項1記載の方法。
【請求項３】
温度制御装置が冷却システムをさらに含む、請求項2記載の方法。
【請求項４】
撹拌手段が、中心軸上に載置された少なくとも1つのブレードを有するローターを含む、請求項1から3のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
スクラップ由来のエラストマーの撹拌が、ローターを回転させせん断力を発生させることにより得られる、請求項4記載の方法。
【請求項６】
ローターが、150rpmから1200rpmの間に含まれる回転数で回転する、請求項1から5のいずれか一項記載の方法。
【請求項７】
ローターが、160rpmから200rpmの間に含まれる回転数で回転する、請求項6記載の方法。
【請求項８】
スクラップ由来のエラストマーが、30秒から20分の間に含まれる期間で再生エラストマーに変換される、請求項1から7のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
期間が5分から15分の間に含まれる、請求項8記載の方法。
【請求項１０】
期間が約10分である、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
容器が二重鍋型容器である、請求項1から10のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
鍋が混合チャンバおよび加熱チャンバを含む、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
スクラップ由来のエラストマーが、撹拌により生成した熱動力学的エネルギーにより発生した熱により加熱される、請求項1から3のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
撹拌手段が、中心軸内に載置された少なくとも1つのブレードを有するローターを含む、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
スクラップ由来のエラストマーの撹拌が、ローターを撹拌させせん断力を発生させることにより得られる、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
ローターが、1500rpmから3000rpmの間に含まれる回転数で回転する、請求項14または15記載の方法。
【請求項１７】
ローターが、1800rpmから2000rpmの間に含まれる回転数で回転する、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
容器がミキサである、請求項13から17のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
ミキサが熱動力学的ミキサである、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
スクラップ由来のエラストマーが、30秒から5分の間に含まれる期間で再生エラストマーに変換される、請求項13から19のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
期間が45秒から3分の間に含まれる、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
期間が約1分である、請求項21記載の方法。
【請求項２３】
スクラップ由来のエラストマーが、50℃から200℃の間に含まれる温度t1で加熱される、請求項1から22のいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
温度t1が、140℃から170℃の間に含まれる、請求項23記載の方法。
【請求項２５】
温度t1が約160℃である、請求項24記載の方法。
【請求項２６】
粉末が、約15メッシュから約200メッシュの粒子サイズを有する、請求項1から25のいずれか一項記載の方法。
【請求項２７】
粒子サイズが、約20メッシュから約120メッシュである、請求項26記載の方法。
【請求項２８】
粒子サイズが、約80メッシュから100メッシュである、請求項27記載の方法。
【請求項２９】
粉末が、少なくとも15メッシュのサイズを有する少なくとも90％の粒子により構成される、請求項1から25のいずれか一項記載の方法。
【請求項３０】
粒子が、少なくとも30メッシュのサイズを有する、請求項29記載の方法。
【請求項３１】
粉末が、少なくとも15メッシュのサイズを有する少なくとも99％の粒子により構成される、請求項1から25のいずれか一項記載の方法。
【請求項３２】
粒子が、少なくとも30メッシュのサイズを有する、請求項31記載の方法。
【請求項３３】
撹拌が、容器内でエラストマー粒子が停滞するのを回避するように実施される、請求項1から32のいずれか一項記載の方法。
【請求項３４】
撹拌が、スクラップ由来のエラストマーを均一に加熱し、これによりその劣化を阻止するように実施される、請求項1から33のいずれか一項記載の方法。
【請求項３５】
油／スクラップ由来のエラストマーの重量比が0.03から0.2の間に含まれる、請求項1から34のいずれか一項記載の方法。
【請求項３６】
比が0.04から0.14の間に含まれる、請求項35記載の方法。
【請求項３７】
比が0.05から0.09の間に含まれる、請求項36記載の方法。
【請求項３８】
油が、混合前に予熱される、請求項1から37のいずれか一項記載の方法。
【請求項３９】
油が、t1と等しいかまたはそれ以上の温度t2で、混合前に予熱される、請求項23から25のいずれか一項記載の方法。
【請求項４０】
温度t2が、t1からt1+60℃の間に含まれる値を有する、請求項39記載の方法。
【請求項４１】
温度t2が、t1+10℃からt1+40℃の間に含まれる値を有する、請求項40記載の方法。
【請求項４２】
油が、合成油、植物油、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項1から41のいずれか一項記載の方法。
【請求項４３】
油が合成油である、請求項42記載の方法。
【請求項４４】
合成油が、芳香族油、ナフテン油、パラフィン油、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項43記載の方法。
【請求項４５】
合成油がパラフィン油である、請求項44記載の方法。
【請求項４６】
スクラップ由来のエラストマーが、エチレンプロピレンジエンモノマーゴムである、請求項45記載の方法。
【請求項４７】
合成油が芳香族油またはナフテン油である、請求項44記載の方法。
【請求項４８】
スクラップ由来のエラストマーが、スチレンブタジエンゴムである、請求項47記載の方法。
【請求項４９】
撹拌が段階(c)の間に維持される、請求項1から48のいずれか一項記載の方法。
【請求項５０】
撹拌が、段階(c)の間および段階(d)の間に維持される、請求項1から48のいずれか一項記載の方法。
【請求項５１】
段階(b)の後、段階(c)の前に、
b')撹拌を中止する段階、
をさらに含み、油を容器に導入した後、段階(c)で撹拌が再び開始される、請求項1から48のいずれか一項記載の方法。
【請求項５２】
段階(d)において、劣化を回避するために再生エラストマーを連続運動させておく、請求項1から51のいずれか一項記載の方法。
【請求項５３】
段階(c)の後、段階(d)の前に、
c')再生エラストマーを容器から排出させる段階、
をさらに含む、請求項1から52のいずれか一項記載の方法。
【請求項５４】
段階(d)がスクリュー型冷却装置を用いて実施される、請求項53記載の方法。
【請求項５５】
スクリュー型冷却装置が温度制御装置を含む、請求項54記載の方法。
【請求項５６】
段階(d)で、再生エラストマーを120℃より低い温度まで冷却し、劣化を阻止する、請求項1から55のいずれか一項記載の方法。
【請求項５７】
温度が90℃から120℃の間に含まれる、請求項56記載の方法。
【請求項５８】
空気の存在下で実施される、請求項1から57のいずれか一項記載の方法。
【請求項５９】
不活性ガス雰囲気下で実施される、請求項1から57のいずれか一項記載の方法。
【請求項６０】
不活性ガス雰囲気が実質的に酸素を含まない、請求項59記載の方法。
【請求項６１】
不活性ガスがアルゴンまたは窒素である、請求項59または60記載の方法。
【請求項６２】
起こりうる副反応の危険性が減少する、請求項59から61のいずれか一項記載の方法。
【請求項６３】
副反応が酸化である、請求項62記載の方法。
【請求項６４】
スクラップ由来のエラストマーの素練りが起こらない、請求項1から63のいずれか一項記載の方法。
【請求項６５】
再生エラストマーの素練りが起こらない、請求項1から64のいずれか一項記載の方法。
【請求項６６】
方法の最後に得られる再生エラストマーの量が、スクラップ由来のエラストマーおよび容器に導入した油を合わせた重量の97.0％から99.9％の間に含まれる値に対応する、請求項1から65のいずれか一項記載の方法。
【請求項６７】
値が、スクラップ由来のエラストマーおよび容器に導入した油を合わせた重量の98.5％から99.5％の間に含まれる、請求項66記載の方法。
【請求項６８】
スクラップ由来のエラストマーがスクラップ由来のゴムであり、再生エラストマーが再生ゴムである、請求項1から45、47、および49から67のいずれか一項記載の方法。
【請求項６９】
請求項1から35および38から68のいずれか一項記載の方法により得られる再生エラストマー。
【請求項７０】
粉末形態である、請求項69記載の再生エラストマー。
【請求項７１】
膨張した粉末の外観を有する、請求項70記載の再生エラストマー。
【請求項７２】
再生エラストマーが、3重量％から14重量％の間に含まれる量の油を含み、油が粉末内に封入される、請求項70または71記載の再生エラストマー。
【請求項７３】
油の量が5重量％から8重量％の間に含まれる、請求項72記載の再生エラストマー。
【請求項７４】
ベルベットの感触を有し、非粘着性である、請求項69から73のいずれか一項記載の再生エラストマー。
【請求項７５】
水分を保持しない、請求項69から74のいずれか一項記載の再生エラストマー。
【請求項７６】
触れることにより手を汚さない、請求項69から75のいずれか一項記載の再生エラストマー。
【請求項７７】
素練りされていないエラストマーである、請求項69から76のいずれか一項記載の再生エラストマー。
【請求項７８】
ゴム産業において一般に使用される混合、成形、押出、およびカレンダ加工の方法を用いて加工するのに必要とされる所要の特性全てを示す、請求項69から77のいずれか一項記載の再生エラストマー。
【請求項７９】
ガスケット、ホース、屋根ふき材からなる群より選択される製品の組成物において有効である、請求項46記載の方法により得られる再生エラストマー。
【請求項８０】
ホースおよび車用タイヤの組成物において有効である、請求項48記載の方法により得られる再生エラストマー。
【請求項８１】
10重量％から40重量％の間に含まれるポリマー量を有する、請求項68記載の方法により得られる再生ゴム。
【請求項８２】
ポリマー量が、25重量％から35重量％の間に含まれる、請求項81記載の再生ゴム。
【請求項８３】
ゴム産業における、請求項69から78のいずれか一項記載の再生エラストマーの使用。
【請求項８４】
再生エラストマーが、ゴム産業での使用の前に、混合、成形、押出、およびカレンダ加工からなる群より選択される方法により調製される、請求項83記載の使用。
【請求項８５】
ゴム産業での使用の前に、天然ゴムの調製において通常使用される添加物が再生エラストマーに添加される、請求項83または84記載の使用。
【請求項８６】
自動車産業の製品の組成物における、請求項69から78のいずれか一項記載の再生エラストマーの使用。
【請求項８７】
組成物が、1重量％から40重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項86記載の使用。
【請求項８８】
組成物が、25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項87記載の使用。
【請求項８９】
ホースの製造における、請求項69から78のいずれか一項記載の再生エラストマーの使用。
【請求項９０】
ホースが1重量％から40重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項89記載の使用。
【請求項９１】
ホースが25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項90記載の使用。
【請求項９２】
ガスケットまたはシールの製造における、請求項69から78のいずれか一項記載の再生エラストマーの使用。
【請求項９３】
ガスケットが1重量％から40重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項92記載の使用。
【請求項９４】
ガスケットが25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項93記載の使用。
【請求項９５】
シールが1重量％から40重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項92記載の使用。
【請求項９６】
シールが25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む、請求項95記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明はリサイクルゴムの分野における改良に関する。より詳細には、本発明はスクラップ由来のゴムを再生ゴムに変換するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の説明
一般にエラストマーのリサイクル、およびより詳細にはゴムのリサイクルは、社会的および環境的な観点から主要な関心事である。加硫ゴム由来の高品質ゴム製品の製造における進歩はほとんどなく、業界で必要とされている品質を満たしてこなかったため、現在の状況では、スクラップゴム由来の多数の高品質な競合製品を製造することにより非常に要求の厳しい市場を拡張することができる、新規技術の開発が望まれている。これは、リサイクルエラストマーまたはゴムを、未使用のエラストマーまたはゴムに対するものと同じ従来の加工方法により加工すると達成することができる。
【０００３】
スクラップ由来のエラストマー、スクラップ由来のゴム、タイヤ由来燃料、タイヤ残骸由来の穴あけ（punched）または打ち抜き（stamped）製品、マットおよびゴム粒子の結合技術を用いた多くの末端用途のリサイクルに関しては、今日、いくつかの大きな市場が存在する。しかしながら、加硫ゴムのいくつかの化学処理に由来する再利用ゴムを取り扱うこれらの問題は、耐久性の解決に対する有望な代替案を有する。様々な特許方法が、熱、機械エネルギーまたは超音波などの他の形態のエネルギーを伴う化学処理を使用する、スクラップゴムの化学的部分脱硫の成功を主張している。脱硫は硫黄炭素結合の逆反応として規定される。残念ながら、これらの方法の大規模な商業的な適用は、経済的な観点から、または提唱された方法から得られる製品の品質の悪さに関して、禁じられている。
【発明の開示】
【０００４】
発明の概要
そのため、本発明の目的はスクラップ由来のエラストマーを再生エラストマーに変換するための方法を提供することである。本発明の他の目的は対応する未使用エラストマーと同様の性質を有する再生エラストマーを提供することである。
【０００５】
本発明の第1の局面によれば、
a)粉末形態のスクラップ由来のエラストマーを、撹拌手段を備えた容器に導入する段階、
b)スクラップ由来のエラストマーを撹拌および加熱する段階であって、スクラップ由来のエラストマーの加熱を、エラストマーが劣化し始める温度より低い温度に限定する段階、
c)油を容器に導入し、スクラップ由来のエラストマーおよび油を共に混合する段階、
d)そのようにして形成された再生エラストマーを冷却し、これにより再生エラストマーが対応する未使用エラストマーと同様の性質を有する段階、
を含む、スクラップ由来のエラストマーを再生エラストマーに変換するための方法が提供される。
【０００６】
本明細書で使用される「エラストマー」という用語は、ポリマー鎖が共に結合されたネットワークを形成する構造を有する架橋ポリマーを示す。この用語は、ゴムよりも広い意味を持つ用語として使用される。多くの場合において、ゴムは充填剤および加硫剤などの他の添加剤を含むことができるからである。
【０００７】
本発明の第2の局面によれば、本発明の第1の局面、またはその好ましい態様のいずれかにおいて記述されている方法により得られる、再生エラストマーが提供される。
【０００８】
出願人は、かなり驚いたことに、スクラップ由来のエラストマーを予め加熱した油と混合する前に、撹拌および加熱することにより、スクラップ由来のエラストマーを再生エラストマーに変換し、かつその劣化を避けることができることを見出した。また、出願人はそのような方法を使用することにより、得られた再生エラストマーは膨張した柔らかい粉末であり、非粘着性であり、素練りされていない（non-masticated、unmasticated）ことを見出した。再生エラストマーは、触っても手を汚すことはなく、特徴的なベルベットの感触を有する。さらに、再生エラストマーは対応する未使用エラストマーと同様の性質を有する。実験中、再生エラストマーは対応する未使用エラストマーと適合し、同様のポリマー含量を有することが証明された。したがって、エラストマー化合物中において、再生エラストマーは、化合物の性質に影響を与えることなく、通常使用されている未使用エラストマーの一部に取って代わることができるであろう。
【０００９】
好ましい態様の説明
本発明の第1の局面による方法の好ましい態様では、容器は二重鍋型（double boiler type）の容器であってよい。好ましくは、鍋は混合チャンバおよび加熱チャンバを備える。撹拌手段は好ましくは、中心軸に載置された少なくとも1つのブレードを有するローターを含む。スクラップ由来のエラストマーの撹拌は、ローターを回転させ、せん断力を発生させることにより起こすことができる。好ましくは、ローターは150rpmから1200rpmの間に含まれる回転数で、より好ましくは160rpmから200rpmの間に含まれる回転数で回転する。スクラップ由来のエラストマーは、30秒から20分の間、好ましくは5分から15分の間に含まれる期間、より好ましくは約10分の期間で再生エラストマーに変換することができる。
【００１０】
本発明の第1の局面による方法の他の好ましい態様では、容器は好ましくはミキサ、より好ましくは熱動力学的ミキサである。スクラップ由来のエラストマーは、撹拌により生成した熱動力学的エネルギーにより発生した熱により加熱することができる。撹拌手段は好ましくは、中心軸上に載置された少なくとも1つのブレードを有するローターを含む。スクラップ由来のエラストマーの撹拌はローターを回転させ、せん断力を発生させることにより得ることができる。ローターは1500〜3000rpmの間の回転数で、好ましくは1800〜2000rpmの間の回転数で回転させることができる。スクラップ由来のエラストマーは30秒〜5分、好ましくは45秒〜3分、より好ましくは約1分の期間で再生エラストマーに変換することができる。
【００１１】
容器
本発明の第1の局面による方法では、容器は加熱システムを含む温度制御装置を備えることができる。温度制御装置は冷却システムをさらに含むことができる。
【００１２】
追加の過程
本発明の第1の局面によれば、方法は段階(b)の後、段階(c)の前に、
(b')撹拌を中止する段階
をさらに含み、油を容器に導入した後、段階(c)において撹拌が再び開始される。方法はさらに、段階(c)の後、段階(d)の前に、
(c')容器から再生エラストマーを排出する段階
を含む。
【００１３】
温度
本発明の第1の局面による方法では、スクラップ由来のエラストマーは好ましくは50℃から200℃の間、より好ましくは140℃から170℃の間、さらに好ましくは約160℃の温度t1で加熱される。
【００１４】
粒子サイズ
本発明の第1の局面による方法では、粉末は約15メッシュ〜約200メッシュ、好ましくは約20メッシュ〜約120メッシュ、およびより好ましくは約80メッシュ〜100メッシュの粒子サイズを有することができる。粉末はまた、少なくとも15メッシュ、好ましくは少なくとも30メッシュのサイズを有する少なくとも90％の粒子により構成することもできる。粉末はさらに、少なくとも15メッシュ、好ましくは少なくとも30メッシュのサイズを有する、少なくとも99％の粒子により構成することができる。
【００１５】
撹拌
本発明の第1の局面による方法では、撹拌は好ましくは容器内でエラストマーの粒子が停滞するのを回避するように実施される。撹拌はまた、スクラップ由来のエラストマーを均一に加熱し、その劣化を阻止するように実施することができる。段階(c)中で、および好ましくは段階(d)中でも、撹拌を維持することができる。
【００１６】
油
本発明の第1の局面による方法では、油／スクラップ由来のエラストマーの重量比は約0.03から0.2の間、好ましくは0.04から0.14の間、およびより好ましくは0.05から0.09の間に含まれてよい。油は好ましくは混合前に、好ましくはt1に等しいかまたはそれ以上の温度t2で予熱される。温度t2は、t1からt1+60℃の間、好ましくはt1+10℃からt1+40℃の間に含まれる値をとることもできる。油は合成油、植物油、およびそれらの混合物からなる群より選択することができる。油は好ましくは合成油であり、より好ましくは芳香族油、ナフテン油、パラフィン油、およびそれらの混合物からなる群より選択される。パラフィン油が使用される場合、スクラップ由来のエラストマーは好ましくはエチレンプロピレンジエンモノマーゴム（EPDM）である。芳香族油またはナフテン油が使用される場合、スクラップ由来のエラストマーは、好ましくはスチレンブタジエンゴム（SBR）である。
【００１７】
冷却
本発明の第1の局面による方法では、段階(d)において、劣化を避けるために再生エラストマーを連続運動させておくことができる。段階(d)は、好ましくは温度制御装置を含むスクリュー型冷却装置を使用して実施されることが好ましい。段階(d)で、再生エラストマーは好ましくは120℃未満の温度まで、より好ましくは90℃から120℃の間に含まれる温度まで冷却され、劣化が防止される。
【００１８】
方法の実験条件
本発明の第1の局面による方法は空気の存在下で実施することができる。本方法はまた不活性ガス雰囲気中で実施することもでき、不活性ガスは好ましくはアルゴンまたは窒素である。好ましくは、ガス雰囲気は実質的に酸素を含まない。好ましくは、酸化などの起こりうる副反応の危険性を減少させる。
【００１９】
回収される質量
本発明の第1の局面による方法では、方法の最後に得られる再生エラストマーの量は、容器に導入したスクラップ由来のエラストマーおよび油の合算重量の97.0％から99.9％の間、好ましくは98.5％から99.5％の間に含まれる値に対応する。
【００２０】
素練り（mastication）
本発明の第1の局面による方法では、好ましくは、スクラップ由来のエラストマーまたは再生エラストマーの素練りが起こらない。
【００２１】
ゴム
本発明の第1の局面による方法では、スクラップ由来のエラストマーは好ましくはスクラップ由来のゴムである。
【００２２】
再生エラストマー
本発明の第2の局面では、再生エラストマーは好ましくは粉末形態であり、より好ましくは再生エラストマーは膨張した粉末の外観を有する。好ましくは、再生エラストマーは素練りされていないエラストマーである。再生エラストマーはまた水分を保持していない。再生エラストマーはベルベットの感触を有することができ、好ましくは非粘着性である。好ましくは、再生エラストマーは、触っても手を汚さない。再生エラストマーは好ましくは、3重量％から14重量％の間に含まれる量の油を含み、油は再生エラストマー中に封入される。より好ましくは、油の量は5重量％から8重量％の間に含まれる。また、再生エラストマーは好ましくは水分を保持しない。再生エラストマーは、ゴム産業において一般に使用される混合、成形、押出、およびカレンダ加工の方法を用いて加工するのに必要とされる所要の特性を全て示すことができる。再生エラストマーはガスケット、ホース、および屋根ふき材からなる群より選択される製品の組成物において有効である。また、再生エラストマーはホースおよび車用タイヤの組成物においても効果的である。
【００２３】
再生エラストマーは好ましくは再生ゴムである。再生ゴムは10重量％から40重量％の間、および好ましくは25重量％から35重量％の間に含まれるポリマー量を有することができる。
【００２４】
再生エラストマーの利用
本発明の第2の局面による再生エラストマーはゴム産業において使用することができる。好ましくは、再生エラストマーは、ゴム産業における使用の前に、混合、成形、押出、およびカレンダ加工からなる群より選択される方法により調製される。再生エラストマーには、ゴム産業における使用の前に、天然ゴムの調製において通常使用される添加剤を添加することができる。再生エラストマーはまた、自動車産業製品の組成物においても使用することができる。組成物は好ましくは、1重量％から40重量％の間、およびより好ましくは25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む。再生エラストマーを、ホース、ガスケット、またはシールの製造において使用することもできる。ホース、ガスケット、またはシールは、好ましくは1重量％から40重量％の間、およびより好ましくは25重量％から35重量％の間の再生エラストマーを含む。エラストマーは好ましくはゴムである。
【００２５】
実験の項
以下の非制限的なプロトコルおよび化合物により本発明を説明する。
【００２６】
一般手順
出願人は2つの主な手順、プロトコルAおよびプロトコルBに従い再生ゴムを調製した。これらの2つのプロトコルのうちの任意の1つに従ってスクラップ由来のゴムを処理する前に、粉末に含まれる全ての望ましくない成分（鋼、繊維、一般的な汚れ）を除去した。本研究で調査した実験条件は特許請求の範囲において示した規定に従っている。
【００２７】
プロトコルA
80、100または120メッシュの所定のサイズを有する、顆粒粉末形態のスクラップタイヤ由来のスクラップゴムを計量して、8 USガロンの容積を有する二重鍋型の容器に導入した。容器には、中心軸上に載置された3つのブレードを有し、せん断力を発生させることができる、ローターを含む撹拌手段が備え付けられている。ローターブレードは適切に設計されており、撹拌はゴム粒子が容器内で停滞しないように実施される。したがって、全てのゴム粉末は熱エネルギーと機械エネルギーとの組み合わせに均一に供された。ローター速度は容器に導入したゴム粉末の量、型、および粒度分析に基づき、せん断力を発生させるのに十分なレベルに設定した。粉末を5分間加熱し、140℃から160℃の間に含まれる温度に到達させた。劣化形態の粉末への損傷を全て阻止するために、処理中は厳格な温度制御が必要であった。全ての粒子が所要の温度に到達したら、約190℃から200℃の温度の熱油（芳香族油、ナフテン油またはパラフィン油）を、0.05から0.12の間に含まれる重量比（油／スクラップ由来のゴム）で添加した。重量比は粉末の性質および粒度分布、ならびに選択した油の型およびその温度に依存する。混合物を約5分間撹拌しておき、反応を完了させた。再生ゴムを容器から排出させ、冷却した。再生ゴムの劣化を避けるために、再生ゴムを冷却中連続運動させておくことが好ましい。場合によっては、スクリュー型冷却装置を用いて再生ゴムを冷却した。得られた再生ゴムはわずかに膨張し、油状でなく、素練りされておらず、非粘着性であった。得られた再生ゴムはまた、特徴的なベルベットの感触を有した。
【００２８】
プロトコルB
80、100または120メッシュの所定のサイズを有する、顆粒粉末形態のスクラップタイヤ由来のスクラップゴムを計量して、1リットルの容積を有する熱動力学的ミキサ型の容器に導入した。ミキサは、冷却ジャケットを含む温度制御システム、および中心軸上に載置されたブレードを有し、高いせん断力を発生させることができる、ローターを含む撹拌手段を備えている。撹拌により生成した熱動力学的エネルギーは熱を発生させ、これによりスクラップ由来のエラストマーが加熱される。ローターブレードは適切に設計されており、撹拌はゴム粒子が容器内で停滞するのを避けるように実施される。このように、ゴム粉末はすべて熱エネルギーと機械エネルギーとの組み合わせに均一に供された。ローター速度は容器に入れたゴム粉末の量、型および粒度分布に基づき、高いせん断力を発生させるのに十分なレベルに設定した。粉末を30秒間激しく撹拌し、140℃から160℃の間に含まれる温度に到達させた。劣化形態の粉末への損傷を全て阻止するには、処理中に厳格な温度制御が必要であった。全ての粒子が所要の温度に到達したら、約190℃〜200℃の温度の熱油（芳香族油、ナフテン油またはパラフィン油）を、0.05から0.12の間に含まれる重量比（油／スクラップ由来のゴム）で添加した。重量比は粉末の性質および粒度分布、ならびに選択した油の型およびその温度に依存する。混合物を約30秒間撹拌しておき、反応を完了させた。再生ゴムを容器から排出させ、冷却した。再生ゴムの劣化を避けるために、冷却中再生ゴムを連続運動させておくことが好ましい。場合によっては、スクリュー型冷却装置を用いて再生ゴムを冷却した。得られた再生ゴムはわずかに膨張し、油状でなく、素練りされておらず、かつ非粘着性であった。得られた再生ゴムはまた、特徴的なベルベットの感触を有した。
【００２９】
再生ゴムの化学特性および物理特性
研究室試験により、再生ゴムの処理において少量の遊離硫黄が存在することが明らかになり、本発明による方法を用いた反応中に脱硫が効果的に起こることが確立された。
【００３０】
本発明の方法により得られるゴム塊のリサイクル能力を試験するために実施した試験は、以下の調合物を使用する段階から構成される：
再生ゴム  100phr
酸化亜鉛  4phr
ステアリン酸  2phr
デラック（Delac：登録商標）S  1phr。
【００３１】
化合物に硫黄が添加されないと、150℃でTechProからのViscoGraphを用いて実施したレオメーター試験において、典型的な加硫曲線が示される。これは、いくらかの量の遊離硫黄がゴム粒子の化学処理中に有効に放出されることの証拠である。脱硫は異なるゴム分子を結合するC-S結合およびS-S結合の切断が関係する。脱硫過程は、ゴム粒子中に添加された油の膨潤作用により促進されると考えられる。
【００３２】
さらに、幾つかの位置での主バックボーン鎖の切断は、引張り、伸長、および引裂き特性により証明されるように、再生物の圧粉強度および機械的特性が、同じ型の未使用ゴムの圧粉強度および機械的特性よりも劣っているために、起こると考えられる。
【００３３】
本発明の第1の局面による方法中に損失した油の量を決定するために、他の試験を実施した。プロトコルAを使用する場合、反応物（スクラップ由来のゴム+油）の重量を最終生成物（再生ゴム）の重量と比較する。第1の実験では、スクラップ由来のGoodyear 80メッシュEPDMを5分間加熱し、152℃の温度に到達させた。その後、199℃のShellflex油を、0.08の重量比（油／スクラップ由来のエラストマー）で添加した。混合時間は5分であった。方法終了時に、0.6重量％の油が損失した可能性を示す再生EPDMを得た。
【００３４】
第2の実験では、スクラップ由来のROUSE 120メッシュEPDMを5分間加熱し、153℃の温度に到達させた。その後、200℃のShellflex油を、0.08の重量比（油／スクラップ由来のエラストマー）で添加した。混合時間は5分であった。方法終了時に、0.9重量％の油が損失した可能性を示す再生EPDMを得た。
【００３５】
第3の実験では、スクラップ由来のSIMCO 100メッシュEPDMを5分間加熱し、160℃の温度に到達させた。その後、200℃のShellflex油を、0.08の重量比（油／スクラップ由来のエラストマー）で添加した。混合時間は5分であった。方法終了時に、1.3重量％の油が損失した可能性を示す再生EPDMを得た。
【００３６】
再生ゴムを含む化合物の物理特性および分析
再生ゴムに基づく化合物を設計することにより、加工能力および機械特性を評価した。再生ゴムおよび未使用ゴムを様々な比率で含む基本化合物を、下記の表1に示すように設計した。再生SBRは、開始材料としてスクラップ由来の80メッシュSBRおよびShellflex油を用い、プロトコルAに従い得た。
【００３７】
（表１）未使用SBRおよび再生SBRを含む化合物1〜4の組成
2004536956.tif 000002
【００３８】
化合物1〜4に対する混合操作を5リットルのBanburyミキサ内で実施した。全ての成分を以上で列挙した順に1段階で添加した。
【００３９】
硬化化合物の機械的特性を、引張り試験機械を用いて評価した。ダンベル形状試料を圧縮成形シートからダイカットした。圧縮プレス内での硬化条件は180℃で10分とした。引張り特性および引裂き抵抗を測定し、未使用SBRゴムに基づく化合物のものと比較した。25、50、75、および100phrの再生ゴムを含む化合物に対する結果を表2に示す。
（表２）化合物1〜4の機械特性
2004536956.tif 000003
【００４０】
再生ゴムに基づく化合物の機械特性に対する、以下に列挙したパラメータの効果についてさらに調査した。
【００４１】
結果を表3.1〜3.3に示す。
【００４２】
（表３．１）機械特性に対する変換時間の効果
2004536956.tif 000004
【００４３】
（表３．２）機械特性に対するリサイクルゴムの割合の効果
2004536956.tif 000005
【００４４】
（表３．３）機械特性に対する変換温度の効果
2004536956.tif 000006
【００４５】
化合物5および6はどちらも未使用SBRおよび再生SBRを含む化合物である。化合物5は25重量％の再生SBRを含み、化合物6は30重量％のSBRを含む。再生SBRは開始材料としてスクラップ由来の80メッシュSBRおよびShellflex油を用い、プロトコルAにより得られる。表4〜6はいくつかの試験中にこれらの化合物を用いて得られた結果を示す。
【００４６】
（表４）化合物5および6に対するレオメーター191C試験
2004536956.tif 000007
【００４７】
（表５）化合物5および6のScortch 121 C試験
2004536956.tif 000008
【００４８】
（表６）化合物5および6の物理特性
2004536956.tif 000009
【００４９】
以下の表により、化合物5および6は、ホースの構成における使用に関して許容される。化合物5および6をマンドレル上に適用しても困難には遭遇しなかった。ホースチューブおよびカバー表面は滑らかでざらざらではないように思われた。ミルおよびカレンダーでの化合物5の加工は成功した。化合物は非粘着性であり、粉々に砕けなかった。これらの化合物の表面は滑らかで、表面欠陥の証拠は見られなかった。表面は標準製品と同様であった。
【００５０】
化合物7、8および9は未使用EPDMおよび再生EPDMを含む化合物である。化合物7は20重量％の再生EPDMを含み、化合物8は30重量％の再生EPDMを含み、化合物9は40重量％の再生EPDMを含む。再生EPDMは開始材料としてスクラップ由来の80メッシュEPDMおよびSunpar2280油を用い、プロトコルAにより得られたものである。表7〜9はいくつかの試験中にこれらの化合物を用いて得られた結果を示す。
【００５１】
（表７）化合物7、8、および9に対するレオメーター191C試験
2004536956.tif 000010
【００５２】
（表８）化合物7、8、および9のScortch 121 C試験
2004536956.tif 000011
【００５３】
（表９）化合物7、8、および9の物理特性
2004536956.tif 000012
【００５４】
以下の表によれば、化合物7、8、および9は、ホースの構成における使用に関して許容される。これらの化合物をマンドレル上に適用しても困難には遭遇しなかった。ホースチューブおよびカバー表面は滑らかでざらざらではないように思われた。カレンダーでの化合物8の加工は成功し、化合物はロール上で良好な粘着性を示し、滑らかな表面を示し、抗粘着ほこり（anti-tack-dust）を受容する。これらの化合物の表面は滑らかで、表面欠陥の証拠は見られなかった。
【００５５】
未使用EPDMおよび再生EPDMを含むEPDM化合物に、硫黄および促進剤を添加する必要があるかどうかを証明するためにも試験を行った。再生EPDMは、開始材料としてスクラップ由来の80メッシュEPDMおよびSunpar2280油を用い、プロトコルAにより得られたものである。化合物10〜21は2.4重量％〜6.7重量％の再生EPDMゴムを含み、ポリマー量（EPDM）が10重量％から30重量％までで変動するEPDM化合物である。化合物10、11、16、および17は約2.4重量％の再生EPDMを含み、約10重量％のポリマー量を有する。化合物12、13、14、18、19、および20は約4.8重量％の再生EPDMを含み、約20重量％のポリマー量を有する。化合物15および21は約6.7重量％の再生EPDMを含み、約30重量％のポリマー量を有する。化合物10〜15は100メッシュ再生EPDMを用いて調製され、化合物16〜21は120メッシュ再生EPDMを用いて調製される。これらの試験結果を表10〜15において示す。対照は未使用EPDMのみを含み、約23重量％のポリマー量を有する化合物を示す。
【００５６】
未使用EPDMゴム化合物を20cm×50cmの2ロール実験用粉砕機上でひとまとめにし（banded）、再生ゴムをそれに混入させた。総粉砕時間は約10分であった。未使用材料を、2回通過毎に間隙を狭くして、10回粉砕機に通し、その後ひとまとめにし、再生材料を添加した。再生材料が分散したら、追加の硫黄または硬化剤をこの時点で添加した。全てが分散したら、その後ゴムをピッグし（pigged）、10回粉砕機に通し、最終通過時に厚さ約100thouで完全にシート状にした。
【００５７】
レオメーターのトレースを150℃のODR上で得、試験プラークを固化させた（150℃でt80+5分）。24時間後、試料をダイカットしInstron引張り試験機を用いて試験した。
【００５８】
（表１０）100メッシュ再生EPDMを含む化合物10〜15の組成
2004536956.tif 000013
【００５９】
（表１１）化合物10〜15に対する150℃でのレオメータデータ
2004536956.tif 000014
【００６０】
（表１２）150℃で硬化させた化合物10〜15に対する加硫特性
2004536956.tif 000015
【００６１】
（表１３）120メッシュ再生EPDMを含む化合物16〜21の組成
2004536956.tif 000016
【００６２】
（表１４）化合物16〜21に対する150℃でのレオメータデータ
2004536956.tif 000017
【００６３】
（表１５）150℃で硬化させた化合物16〜21に対する加硫特性
2004536956.tif 000018
【００６４】
表10〜12より、ポリマー量が約10重量％（化合物10）の場合、粘度はほとんど変化せず、最大トルクはわずかに降下し、硬化速度はより遅くなることがわかる。しかしながら、スコーチ安全性が減少した。追加の硫黄を添加すると、最大トルクが増大し、硬化速度およびスコーチ安全性が減少した（化合物11）。
【００６５】
再生ゴム自体の添加では（化合物10）、硬度がわずかに増加し、モジュラス、引張り強度および引裂き抵抗が増加し、一方で伸長度が減少したが依然として許容された。硫黄の添加によって、化合物11では、硬度およびモジュラスはさらに増加したが、引張りはほとんど変化せず、伸長度はさらに減少し、所望の値よりも小さくなり、引裂きは減少した。スコーチ時間は硬化速度と同様にさらに減少したが、全ての場合において未使用化合物よりも遅かった。
【００６６】
ポリマー量が20重量％（化合物12）まで増加すると、粘度および最大トルクが増加し、スコーチ安全性が減少し、硬化速度が遅くなった（化合物12対10）。特性値の差は硬度を除き小さかった。しかしながら、伸長度は所望の値よりわずかに低くなったが、引裂き強度は良好なままであった。硫黄を添加しても、伸長度および引裂き強度を除きわずかな変化しか生じなかった（化合物13対12）。硫黄および促進剤を添加すると、引裂きが再び高くなることを除き、変化はわずかであった（化合物14対13）。化合物14はまた、最も高い粘度およびレオメータトルクを有した。レベルを30重量％まで増加させても（化合物15）、伸長度が減少し硬度が増大することを除き、ほとんど変化はなかった。伸長度は現時点で所望のレベルよりもかなり低い。
【００６７】
表13〜15では、流動学的特性および物理特性の傾向はどちらも、表10〜12の結果とほぼ同じであるが、スコーチ時間はそれほど減少せず、硬化時間はわずかに早くなった。特性値はかなり類似した。モジュラスはわずかに低く、伸長度は高かった。
【００６８】
表10〜15の結果を考慮すると、未使用EPDMおよび再生EPDMを含む化合物に追加の硫黄および促進剤を添加する必要はさほどないと思われる。これらの成分を添加すると、スコーチ安全性および伸長度が減少する。再生材料以外に何も添加しなくても、特性値は十分であると思われる。何にも添加しない場合と硬化剤を添加した場合との差はそれほど大きくない。再生120メッシュ材料が存在すると、100メッシュ材料より特性がわずかに良好であるように思われ、すなわち伸長度および引裂きがより良好である。再生EPDMは未使用EPDM中によく混合され、完全にシート状になる。硬化すると、再生EPDMの表面は光沢があり、未使用のものと違わなかった。
【００６９】
化合物22および23は、未使用SBRおよび再生SBRを含むSBRゴムである。基準として使用される化合物Aは173.89phrの未使用SBRを含む。化合物22は173.89phrの未使用SBR、45phrの再生SBR、および10phrのカーボンブラックを含む。化合物23は173.89phrの未使用SBR、45phrの再生SBR、および20phrのカーボンブラックを含む。再生SBRはプロトコルAによる方法を用いて得られた。再生SBRはスクラップ由来の80メッシュSBR、およびナフテン油を用いて得られる。これらの化合物について行った試験を表16に示す。
【００７０】
（表１６）化合物22および23の試験
2004536956.tif 000019
【００７１】
化合物22の硬化特性は化合物Aと非常に類似している。化合物22はわずかに早く硬化するが同じスコーチ安全性を有していると思われる。より低い温度では硬化差は増幅される。166℃では、化合物22のTc(80)は5.41分であるが、化合物AのTcは約7.5分である。化合物22の粘度は非常に興味深く、押出成形機では十分に加工されるはずである。物理特性から、化合物22は、SBRと同様の特性を有するので、未使用SBRと同様に機能するはずであることが証明される。実験中、再生エラストマーは対応する未使用エラストマーと適合し、同様のポリマー値を有することが証明された。したがって、エラストマー化合物では、再生エラストマーは、化合物の性質に影響を与えることなく、通常使用される未使用エラストマーの一部に取って代わることができる。最終的に、本発明の第1の局面による方法の効率性が証明される。
【国際公開パンフレット】
2004536956.tif 000020
2004536956.tif 000021
2004536956.tif 000022
2004536956.tif 000023
2004536956.tif 000024
2004536956.tif 000025
2004536956.tif 000026
2004536956.tif 000027
2004536956.tif 000028
2004536956.tif 000029
2004536956.tif 000030
2004536956.tif 000031
2004536956.tif 000032
2004536956.tif 000033
2004536956.tif 000034
2004536956.tif 000035
2004536956.tif 000036
2004536956.tif 000037
2004536956.tif 000038
2004536956.tif 000039
2004536956.tif 000040
2004536956.tif 000041
2004536956.tif 000042
2004536956.tif 000043
2004536956.tif 000044
2004536956.tif 000045
2004536956.tif 000046
2004536956.tif 000047
2004536956.tif 000048
2004536956.tif 000049
【国際調査報告】
2004536956.tif 000050
2004536956.tif 000051
2004536956.tif 000052