JP2024089030A - Method for producing rubber composition containing reclaimed rubber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition containing recycled rubber.
近年、環境意識の高まりから、使用済タイヤやその他のゴム製品から生ずる加硫ゴム廃材を再利用することが強く要望されている。 In recent years, with growing environmental awareness, there has been a strong demand for recycling vulcanized rubber waste generated from used tires and other rubber products.
下記特許文献1では、脱硫剤がアミン化合物であり、ゴムがEPDMポリマーを含み、硫黄架橋ゴムが、脱硫の間、250~350℃の温度に加熱され、硫黄架橋ゴムの脱硫が5~10MPaの圧力で行われる、再加硫可能な脱硫生成物を得る方法が記載されている。 The following Patent Document 1 describes a method for obtaining a re-vulcanizable desulfurized product in which the desulfurizing agent is an amine compound, the rubber contains an EPDM polymer, the sulfur-crosslinked rubber is heated to a temperature of 250 to 350°C during desulfurization, and the desulfurization of the sulfur-crosslinked rubber is carried out at a pressure of 5 to 10 MPa.
本発明者らが鋭意検討したところ、上記従来技術で得られた脱硫生成物をゴム組成物中に配合した場合、加硫時間やスコーチタイムが著しく短くなるため、ゴム組成物の加工性の点でさらなる改良の余地があることが判明した。加えて、上記従来技術で得られた脱硫生成物を含有するゴム組成物は、ゴム組成物製造後の保存性が悪く、長期保管中に得られる加硫ゴムの物性が悪化する懸念があった。 After extensive research, the inventors have found that when the desulfurized product obtained by the above-mentioned conventional technology is blended into a rubber composition, the vulcanization time and scorch time are significantly shortened, and therefore there is room for further improvement in terms of the processability of the rubber composition. In addition, rubber compositions containing the desulfurized product obtained by the above-mentioned conventional technology have poor storage stability after the rubber composition is produced, and there is concern that the physical properties of the resulting vulcanized rubber may deteriorate during long-term storage.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が抑制された再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a method for producing a rubber composition containing recycled rubber, which has excellent storage stability after the rubber composition is produced and in which deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber is suppressed even after long-term storage.
上記課題は下記の如き構成により解決し得る。すなわち本発明は、再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法であって、加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理することにより再生ゴムを製造する第1工程と、ゴム成分および配合剤に加え、前記再生ゴムおよび脱硫剤を配合し、加熱混合することによりゴム組成物を製造する第2工程とを有する再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(1)に関する。 The above problem can be solved by the following configuration. That is, the present invention relates to a method for producing a rubber composition containing recycled rubber (1), which comprises a first step of producing recycled rubber by applying a shear force to vulcanized rubber and heating it, and a second step of producing a rubber composition by compounding the recycled rubber and a devulcanizing agent in addition to the rubber components and compounding ingredients, and heating and mixing the resulting mixture.
上記再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(1)において、前記脱硫剤が、アルキルアミド基を有する脱硫剤である再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(2)であることが好ましい。 In the above-mentioned method (1) for producing a rubber composition containing recycled rubber, it is preferable that the method (2) for producing a rubber composition containing recycled rubber is a devulcanizing agent having an alkylamide group.
上記再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(1)または(2)において、前記脱硫剤が、炭素数12以上のアルキルアミンのアミド化合物である再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(3)であることが好ましい。 In the above-mentioned method (1) or (2) for producing a rubber composition containing recycled rubber, it is preferable to use the method (3) for producing a rubber composition containing recycled rubber, in which the devulcanizing agent is an amide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms.
上記再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(1)において、前記脱硫剤が、アルキルスルホンアミド基を有する脱硫剤である再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(4)であることが好ましい。 In the above-mentioned method (1) for producing a rubber composition containing recycled rubber, it is preferable that the devulcanizing agent is a devulcanizing agent having an alkylsulfonamide group.
上記再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(1)または(4)において、前記脱硫剤が、炭素数12以上のアルキルアミンのスルホンアミド化合物である再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法(5)であることが好ましい。 In the above-mentioned method (1) or (4) for producing a rubber composition containing recycled rubber, it is preferable to use the method (5) for producing a rubber composition containing recycled rubber, in which the devulcanizing agent is a sulfonamide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms.
従来技術のように脱硫剤としてアミン化合物が使用された場合、アミン化合物が有するアミノ基は塩基性が強いため、アミン化合物からなる脱硫剤と加硫ゴムとを混合処理してなる脱硫ゴムを配合したゴム組成物は、加硫時間やスコーチタイムが著しく短くなる傾向があった。加えて、上記脱硫ゴムを配合したゴム組成物は、製造後のゴム組成物の保存性が悪く、長期保管中に得られる加硫ゴムの物性が悪化する懸念があった。 When an amine compound is used as a devulcanizing agent as in the conventional technology, the amino group of the amine compound is highly basic, so that rubber compositions containing devulcanized rubber obtained by mixing a devulcanizing agent made of an amine compound with vulcanized rubber tend to have significantly shorter vulcanization times and scorch times. In addition, rubber compositions containing the above-mentioned devulcanized rubber have poor storage stability after production, and there is a concern that the physical properties of the resulting vulcanized rubber may deteriorate during long-term storage.
ここで、従来の再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法では、加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理する工程において脱硫剤を配合することにより再生ゴムを製造するが、本発明者が検討した結果、該再生ゴムを配合したゴム組成物は保存性が悪く、さらに該ゴム組成物を長期保管後に製造した加硫ゴムは、物性が悪化する傾向があることが判明した。かかる傾向に基づきさらに検討した結果、再生ゴム含有ゴム組成物を製造する際、加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理することにより再生ゴムを製造する第1工程には敢えて脱硫剤を配合せず、ゴム成分および配合剤を混合することによりゴム組成物を製造する第2工程に、再生ゴムと脱硫剤とを配合し、混合することで、製造後の再生ゴム含有ゴム組成物は保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が抑制されることが判明した。つまり、本発明に係る再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法では、再生ゴムを製造する第1工程ではなく、ゴム成分および配合剤を混合することによりゴム組成物を製造する第2工程ではじめて、再生ゴムと共に脱硫剤を配合することにより、製造後の再生ゴム含有ゴム組成物は保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が抑制される。 Here, in the conventional method for producing a rubber composition containing recycled rubber, a devulcanizing agent is added to the vulcanized rubber in a process of applying a shear force while heating the vulcanized rubber to produce the reclaimed rubber, but the inventors' investigations have revealed that the rubber composition containing the recycled rubber has poor storage stability, and that the physical properties of the vulcanized rubber produced after long-term storage of the rubber composition tend to deteriorate. Based on this tendency, further investigations have revealed that, when producing a rubber composition containing recycled rubber, a devulcanizing agent is not added in the first process of producing the reclaimed rubber by applying a shear force while heating the vulcanized rubber, but the recycled rubber and the devulcanizing agent are added and mixed in the second process of producing a rubber composition by mixing the rubber components and compounding agents, and this has led to the discovery that the produced rubber composition containing recycled rubber has excellent storage stability, and the deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber is suppressed even after long-term storage. In other words, in the method for producing a rubber composition containing recycled rubber according to the present invention, the devulcanizing agent is mixed together with the recycled rubber not in the first step of producing the recycled rubber, but in the second step of producing the rubber composition by mixing the rubber components and compounding ingredients. This makes the produced rubber composition containing recycled rubber excellent in storage stability, and prevents deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber even after long-term storage.
特に本発明では、脱硫剤として、アルキルアミド基を有する脱硫剤、より好ましくは脱硫剤として、炭素数12以上のアルキルアミンのアミド化合物を使用する場合、ゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が特に抑制される。このような優れた効果が得られる理由は以下のように推定可能である。 In particular, in the present invention, when a desulfurizing agent having an alkylamide group is used as the desulfurizing agent, more preferably when an amide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms is used as the desulfurizing agent, the rubber composition has excellent storage stability after production, and the deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber is particularly suppressed even after long-term storage. The reason for such excellent effects can be presumed as follows.
脱硫剤が有するアルキルアミド基では窒素原子上の孤立電子対の密度が低下している。このため、アルキルアミド基は、アミノ基に比して塩基性が低く抑えられている。したがって、第2工程において、再生ゴム、ゴム成分および配合剤と、アルキルアミド基を有する脱硫剤とを加熱混合しても、加硫時間やスコーチタイムを十分に確保できる。これにより、第2工程において、再生ゴムと脱硫剤とを選択的に反応させつつ、ゴム成分および配合剤を安定に保つことができるため、再生ゴム含有ゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が特に抑制される。 The alkylamide group of the desulfurizing agent has a lower density of lone electron pairs on the nitrogen atom. Therefore, the alkylamide group has a lower basicity than the amino group. Therefore, even if the reclaimed rubber, rubber components, and compounding agents are heated and mixed with the desulfurizing agent having an alkylamide group in the second step, sufficient vulcanization time and scorch time can be ensured. As a result, in the second step, the reclaimed rubber and the desulfurizing agent can be selectively reacted while the rubber components and compounding agents can be kept stable, resulting in excellent storage stability after the production of the rubber composition containing reclaimed rubber, and particularly suppressing deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber even after long-term storage.
また、特に本発明では、脱硫剤として、アルキルスルホンアミド基を有する脱硫剤、より好ましくは脱硫剤として、炭素数12以上のアルキルアミンのスルホンアミド化合物を使用する場合、ゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が特に抑制される。このような優れた効果が得られる理由は以下のように推定可能である。 In particular, in the present invention, when a desulfurizing agent having an alkylsulfonamide group is used as the desulfurizing agent, more preferably when a sulfonamide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms is used as the desulfurizing agent, the rubber composition has excellent storage stability after production, and the deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber is particularly suppressed even after long-term storage. The reason for such excellent effects can be presumed as follows.
脱硫剤が有するアルキルスルホンアミド基では窒素原子上の孤立電子対の密度が低下している。このため、アルキルスルホンアミド基は、アミノ基に比して塩基性が低く抑えられている。したがって、第2工程において、再生ゴム、ゴム成分および配合剤と、アルキルスルホンアミド基を有する脱硫剤とを加熱混合しても、加硫時間やスコーチタイムを十分に確保できる。これにより、第2工程において、再生ゴムと脱硫剤とを選択的に反応させつつ、ゴム成分および配合剤を安定に保つことができるため、再生ゴム含有ゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても加硫ゴムの物性劣化が特に抑制される。 The alkylsulfonamide group of the desulfurizing agent has a lower density of lone electron pairs on the nitrogen atom. Therefore, the alkylsulfonamide group has a lower basicity than the amino group. Therefore, even if the reclaimed rubber, rubber components, and compounding agents are heated and mixed with the desulfurizing agent having an alkylsulfonamide group in the second step, sufficient vulcanization time and scorch time can be ensured. As a result, the reclaimed rubber and the desulfurizing agent can be selectively reacted in the second step while the rubber components and compounding agents can be kept stable, resulting in excellent storage stability after the production of the rubber composition containing reclaimed rubber, and particularly suppressing deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber even after long-term storage.
本発明に係る再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法は、加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理することにより再生ゴムを製造する第1工程と、ゴム成分および配合剤に加え、再生ゴムおよび脱硫剤を配合し、加熱混合することによりゴム組成物を製造する第2工程とを有する。 The method for producing a rubber composition containing recycled rubber according to the present invention includes a first step of producing recycled rubber by applying a shear force to vulcanized rubber while heating it, and a second step of producing a rubber composition by blending recycled rubber and a devulcanizing agent in addition to the rubber components and compounding ingredients, and heating and mixing them.
(第1工程)
第1工程では、加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理することにより再生ゴムを製造する。加硫ゴムにせん断力を付与する方法としては、当業者において一般的に使用されるロール機、バンバリーミキサー、押出機、ギアポンプ、かみ合い式ミキサー、ニーダー、またはコニーダーを使用し、せん断力を付与しつつ、加硫ゴムと脱硫剤とを加熱混合する方法が挙げられる。本発明においては、加硫ゴムおよび脱硫剤にせん断力を付与する際、ロール機、バンバリーミキサー、押出機、ギアポンプ、かみ合い式ミキサー、ニーダー、およびコニーダーを単独で使用してもよく、あるいはいずれかの装置を併用してもよい。ロール機を使用する場合、例えば加硫ゴムを当業者に公知のロール機に通す方法などが挙げられる。また、バンバリーミキサーを使用する場合、例えば加硫ゴムをバンバリーミキサー内に投入・撹拌する方法などが挙げられる。せん断力を付与する際のせん断圧としては、ロール機またはバンバリーミキサー使用時に、混練対象物に付与されるせん断圧でよく、例えば0.1~10MPa程度でよい。
(First step)
In the first step, the vulcanized rubber is subjected to a heat treatment while applying a shear force to produce reclaimed rubber. Examples of methods for applying a shear force to the vulcanized rubber include a method of applying a shear force to the vulcanized rubber and a devulcanizing agent by heating and mixing the vulcanized rubber and the devulcanizing agent using a roll machine, a Banbury mixer, an extruder, a gear pump, an intermeshing mixer, a kneader, or a co-kneader that are commonly used by those skilled in the art. In the present invention, when applying a shear force to the vulcanized rubber and the devulcanizing agent, a roll machine, a Banbury mixer, an extruder, a gear pump, an intermeshing mixer, a kneader, and a co-kneader may be used alone, or any of the devices may be used in combination. When a roll machine is used, for example, a method of passing the vulcanized rubber through a roll machine known to those skilled in the art may be used. When a Banbury mixer is used, for example, a method of feeding the vulcanized rubber into a Banbury mixer and stirring the vulcanized rubber may be used. The shear pressure when applying the shear force may be the shear pressure applied to the kneaded object when using a roll machine or a Banbury mixer, and may be, for example, about 0.1 to 10 MPa.
第1工程での加熱温度は、5~80℃に制御することが好ましく、15~40℃に制御することがより好ましい。 The heating temperature in the first step is preferably controlled to 5 to 80°C, and more preferably to 15 to 40°C.
(第2工程)
第2工程では、ゴム成分および配合剤に加え、再生ゴムおよび脱硫剤を配合し、加熱混合することによりゴム組成物を製造する。各成分の配合方法は特に限定されず、(i)再生ゴムおよび脱硫剤を予め混練してマスターバッチとし、次いでゴム成分、ならびに硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合剤をさらに混練してマスターバッチとし、最終的に硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分を混練する方法、(ii)硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合剤を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、(iii)各成分を任意の順序で添加し混練する方法、(iv)全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。
(Second step)
In the second step, in addition to the rubber component and compounding agents, reclaimed rubber and a devulcanizing agent are compounded and mixed under heating to produce a rubber composition. The compounding method of each component is not particularly limited, and may be any of the following: (i) a method in which the reclaimed rubber and the devulcanizing agent are premixed to form a master batch, then the rubber component and compounding agents other than the vulcanization-based components such as sulfur and vulcanization accelerator are further mixed to form a master batch, and finally, the vulcanization-based components such as sulfur and vulcanization accelerator are mixed; (ii) a method in which compounding agents other than the vulcanization-based components such as sulfur and vulcanization accelerator are premixed to form a master batch, and the remaining components are added and further mixed; (iii) a method in which each component is added in any order and mixed; and (iv) a method in which all components are added at the same time and mixed.
以下において、本発明に係る再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法において使用する各成分(材料)について説明する。 Below, we will explain each component (material) used in the manufacturing method of the reclaimed rubber-containing rubber composition according to the present invention.
本発明に係る再生ゴムの原料として使用する加硫ゴムとして、ジエン系ゴムの加硫ゴムを使用することが好ましい。ジエン系ゴムとしては、特に限定されるものでなく、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン-イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン-イソプレン共重合体、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらはそれぞれ単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。ジエン系ゴムとして、好ましくは、天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴム、またはこれらの2種以上のブレンドである。 As the vulcanized rubber used as the raw material for the reclaimed rubber according to the present invention, it is preferable to use a vulcanized rubber of a diene rubber. The diene rubber is not particularly limited, and examples thereof include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), styrene-isoprene copolymer rubber, butadiene-isoprene copolymer, and styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber. These may be used alone or in combination of two or more. As the diene rubber, natural rubber, butadiene rubber, and styrene butadiene rubber, or a blend of two or more of these, are preferable.
加硫ゴムの原料となる硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。 The sulfur used as the raw material for vulcanized rubber can be any ordinary rubber sulfur, such as powdered sulfur, precipitated sulfur, insoluble sulfur, or highly dispersible sulfur.
加硫ゴムの原料として、ゴム成分および硫黄と共に、必要に応じて加硫促進剤、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加硫遅延剤、有機過酸化物、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を適宜配合したゴム組成物を加硫したものが使用可能である。 As raw materials for vulcanized rubber, a rubber composition can be used that has been vulcanized by appropriately blending, as necessary, rubber components and sulfur together with compounding agents normally used in the rubber industry, such as vulcanization accelerators, carbon black, silica, silane coupling agents, zinc oxide, stearic acid, vulcanization retarders, organic peroxides, antioxidants, softeners such as wax and oil, and processing aids.
カーボンブラックとしては、当業者に公知のカーボンブラックが使用可能であり、例えばSAF、ISAF、HAF、FEF、GPFなどが用いられる。脱硫ゴムの原料となる加硫ゴム中のゴム成分の全量を100質量部としたとき、カーボンブラックの含有量は30~100質量部であることが好ましく、30~60質量部であることがより好ましい。 Carbon black that is known to those skilled in the art can be used, such as SAF, ISAF, HAF, FEF, and GPF. When the total amount of rubber components in the vulcanized rubber that is the raw material for devulcanized rubber is taken as 100 parts by mass, the carbon black content is preferably 30 to 100 parts by mass, and more preferably 30 to 60 parts by mass.
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。 As the vulcanization accelerator, sulfenamide-based vulcanization accelerators, thiuram-based vulcanization accelerators, thiazole-based vulcanization accelerators, thiourea-based vulcanization accelerators, guanidine-based vulcanization accelerators, dithiocarbamate-based vulcanization accelerators, and other vulcanization accelerators commonly used for rubber vulcanization may be used alone or in appropriate mixtures.
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン-ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。 As the antiaging agent, antiaging agents commonly used for rubber, such as aromatic amine antiaging agents, amine-ketone antiaging agents, monophenol antiaging agents, bisphenol antiaging agents, polyphenol antiaging agents, dithiocarbamate antiaging agents, and thiourea antiaging agents, may be used alone or in appropriate mixtures.
本発明において使用する脱硫剤として、アルキルアミド基を有する化合物を使用することが好ましく、長鎖アルキルアミン化合物をアミド化した化合物を使用することがより好ましく、炭素数12以上のアルキルアミンのアミド化合物を使用することが特に好ましい。特に好適な脱硫剤としては、例えばヘキサデシルアミン(炭素数16)をアミド化した化合物、ドデシルアミン(炭素数12)をアミド化した化合物、あるいはステアリルアミン(炭素数18)をアミド化した化合物などが挙げられる。 As the desulfurizing agent used in the present invention, it is preferable to use a compound having an alkylamide group, more preferably an amidated compound of a long-chain alkylamine compound, and particularly preferably an amide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms. Particularly suitable desulfurizing agents include, for example, a compound obtained by amidating hexadecylamine (16 carbon atoms), a compound obtained by amidating dodecylamine (12 carbon atoms), or a compound obtained by amidating stearylamine (18 carbon atoms).
また、本発明において使用する脱硫剤として、アルキルスルホンアミド基を有する化合物を使用することも好ましく、長鎖アルキルアミン化合物をスルホンアミド化した化合物を使用することがより好ましく、炭素数12以上のアルキルアミン化合物をスルホンアミド化した化合物を使用することが特に好ましい。特に好適な脱硫剤としては、例えばヘキサデシルアミン(炭素数16)をスルホンアミド化した化合物、ドデシルアミン(炭素数12)をスルホンアミド化した化合物、あるいはステアリルアミン(炭素数18)をスルホンアミド化した化合物などが挙げられる。 In addition, as the desulfurizing agent used in the present invention, it is also preferable to use a compound having an alkylsulfonamide group, more preferably a compound obtained by sulfonamidating a long-chain alkylamine compound, and particularly preferably a compound obtained by sulfonamidating an alkylamine compound having 12 or more carbon atoms. Particularly suitable desulfurizing agents include, for example, a compound obtained by sulfonamidating hexadecylamine (carbon number 16), a compound obtained by sulfonamidating dodecylamine (carbon number 12), or a compound obtained by sulfonamidating stearylamine (carbon number 18).
再生ゴム含有ゴム組成物の加硫ゴムの物性の向上を図る観点から、再生ゴムに対する脱硫剤の配合割合としては、再生ゴムの全量を100質量部としたとき、0.5~30質量部であることが好ましく、1~20質量部であることがより好ましい。 From the viewpoint of improving the physical properties of the vulcanized rubber of the rubber composition containing recycled rubber, the blending ratio of the devulcanizing agent to the recycled rubber is preferably 0.5 to 30 parts by mass, and more preferably 1 to 20 parts by mass, when the total amount of recycled rubber is 100 parts by mass.
また、再生ゴム含有ゴム組成物の加硫ゴムの物性の向上を図る観点から、ゴム組成物中のゴム成分(未架橋ゴム)の全量を100質量部としたときの再生ゴムの配合量は、1~30質量部であることが好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。 In addition, from the viewpoint of improving the physical properties of the vulcanized rubber of the rubber composition containing recycled rubber, the amount of recycled rubber is preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably 5 to 20 parts by mass, when the total amount of the rubber component (uncrosslinked rubber) in the rubber composition is taken as 100 parts by mass.
第2工程において再生ゴムおよび脱硫剤と共に使用する、ゴム成分および配合剤、具体的には各種ジエン系ゴム、硫黄、加硫促進剤、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加硫遅延剤、有機過酸化物、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などは、前記と同様のものが使用可能である。 The rubber components and compounding agents used in the second step together with the reclaimed rubber and devulcanizing agent, specifically various diene rubbers, sulfur, vulcanization accelerators, carbon black, silica, silane coupling agents, zinc oxide, stearic acid, vulcanization retarders, organic peroxides, antioxidants, softeners such as wax and oil, and processing aids, can be the same as those described above.
上記再生ゴム含有ゴム組成物はゴム組成物製造後の保存性に優れ、長期保管後であっても、その加硫ゴムの物性劣化が抑制されている。したがって、多量のゴム部を備える空気入りタイヤ用途に使用する再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法として、特に好適に使用可能である。 The reclaimed rubber-containing rubber composition has excellent storage stability after the rubber composition is produced, and the deterioration of the physical properties of the vulcanized rubber is suppressed even after long-term storage. Therefore, the method is particularly suitable for use as a method for producing a reclaimed rubber-containing rubber composition for use in pneumatic tires that have a large amount of rubber.
以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。 The following describes the invention in more detail by way of examples.
(脱硫ゴムの原料となる加硫ゴムの調製)
ゴム成分100質量部に対して、表1の配合処方に従い、ダイハン社製ラボミキサーを使用し、第一混合段階で、硫黄および加硫促進剤を除く他の配合剤をゴム成分に添加・混練し、次いで、第二混合段階で、得られた混練物に硫黄と加硫促進剤を添加・混練しゴム組成物を調製した。
(Preparation of vulcanized rubber as raw material for devulcanized rubber)
For 100 parts by mass of the rubber component, a lab mixer manufactured by Daihan Corporation was used according to the compounding recipe in Table 1. In the first mixing stage, the compounding ingredients other than sulfur and the vulcanization accelerator were added to the rubber component and kneaded, and then in the second mixing stage, sulfur and the vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product and kneaded to prepare a rubber composition.
表1中の各成分の詳細は、以下のとおりである。
・天然ゴム:STR20
・カーボンブラック:東海カーボン社製「シースト3」
・亜鉛華:三井金属鉱業社製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:大内新興化学工業社製「ノクラック6C」
・ステアリン酸:花王社製「ルナックS-20」
・硫黄:細井化学工業社製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製「ノクセラーNS」
Details of each component in Table 1 are as follows.
・Natural rubber: STR20
・Carbon black: "Seast 3" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・Zinc oxide: "Zinc oxide type 1" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
・Anti-aging agent: "Nocrac 6C" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
・Stearic acid: Kao Corporation's "Lunac S-20"
Sulfur: "Powdered sulfur for rubber 150 mesh" manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
- Vulcanization accelerator: "Noccela NS" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
前記ゴム組成物を150℃、25分間の条件で加硫することにより、シート状の加硫ゴムを製造し、ロール(関西ロール社製6インチロール)を用いて加硫ゴムを粉砕することにより、再生ゴム1を製造した(第1工程)。また、再生ゴム1を25℃で2か月保存した後の再生ゴムを再生ゴム2とした。 The rubber composition was vulcanized at 150°C for 25 minutes to produce a sheet-shaped vulcanized rubber, which was then crushed using a roll (6-inch roll manufactured by Kansai Roll Co., Ltd.) to produce reclaimed rubber 1 (first step). Reclaimed rubber 1 was stored at 25°C for two months, after which the reclaimed rubber was named reclaimed rubber 2.
(再生ゴム含有ゴム組成物の調製)
ゴム成分100質量部に対して、表2の配合処方に従って各成分を配合し、ダイハン社製ラボミキサーを用いて混練し、実施例1~4および比較例1~2に係る再生ゴム含有ゴム組成物を製造した(第2工程)。ただし第2工程については、硫黄および加硫促進剤を除く配合剤および脱硫剤をゴム成分に対して混合する第1混合段階と、第1混合段階後に得られた混合物を室温に冷却後、硫黄および加硫促進剤を加え、100℃を超えないように混練することにより再生ゴム含有ゴム組成物を製造する第2混合段階とに分けて実施した。
(Preparation of Reclaimed Rubber-Containing Rubber Composition)
Each component was blended with respect to 100 parts by mass of the rubber component according to the blending recipe in Table 2, and kneaded using a lab mixer manufactured by Daihan Co., Ltd. to produce reclaimed rubber-containing rubber compositions according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 (second step). However, the second step was carried out in two stages: a first mixing stage in which the compounding ingredients other than sulfur and vulcanization accelerator and the devulcanizing agent were mixed with the rubber component, and a second mixing stage in which the mixture obtained after the first mixing stage was cooled to room temperature, sulfur and vulcanization accelerator were added, and the mixture was kneaded so as not to exceed 100°C to produce a reclaimed rubber-containing rubber composition.
表2中の各成分の詳細は、以下のとおりである。
・天然ゴム:STR20
・カーボンブラック:東海カーボン社製「シースト3」
・亜鉛華:三井金属鉱業社製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:大内新興化学工業社製「ノクラック6C」
・ステアリン酸:花王社製「ルナックS-20」
・硫黄:細井化学工業社製「ゴム用粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤:大内新興化学工業社製「ノクセラーNS」
・脱硫剤1:「ステアリルアミンのアセチル化物」(アルキルアミド基を有する脱硫剤、炭素数20)
Details of each component in Table 2 are as follows.
・Natural rubber: STR20
・Carbon black: "Seast 3" manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・Zinc oxide: "Zinc oxide type 1" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
・Anti-aging agent: "Nocrac 6C" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
・Stearic acid: Kao Corporation's "Lunac S-20"
Sulfur: "Powdered sulfur for rubber 150 mesh" manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
- Vulcanization accelerator: "Noccela NS" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Desulfurizing agent 1: "Acetylated stearylamine" (desulfurizing agent having an alkylamide group, carbon number 20)
なお、上記脱硫剤1は以下の方法により製造した。
(脱硫剤1)
ステアリルアミン10.8g、東京化成社製ピリジン6gをナカライテスク製酢酸エチル500mlに溶解させた。この溶液に東京化成社製無水酢酸5gを室温で攪拌しながら滴下した後、80℃に加熱し4時間攪拌を続けた。攪拌終了後沈殿物を濾別した濾液を10%クエン酸水溶液(クエン酸はナカライテスク製)100mlで3回洗浄後、ナカライテスク社製無水硫酸マグネシウムを適量加えて脱水した。無水硫酸マグネシウムを濾別後、溶液を減圧下で濃縮しスラリーを得た。これを濾過し、固体をヘキサン(ナカライテスク製)で洗浄した後真空乾燥することにより、下記式(1)に記載の脱硫剤2を得た。
(Desulfurization agent 1)
10.8 g of stearylamine and 6 g of pyridine manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were dissolved in 500 ml of ethyl acetate manufactured by Nacalai Tesque. 5 g of acetic anhydride manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was added dropwise to this solution while stirring at room temperature, and then the solution was heated to 80°C and stirred for 4 hours. After stirring, the precipitate was filtered off and the filtrate was washed three times with 100 ml of 10% aqueous citric acid solution (citric acid manufactured by Nacalai Tesque), and then an appropriate amount of anhydrous magnesium sulfate manufactured by Nacalai Tesque was added to dehydrate it. After filtering off the anhydrous magnesium sulfate, the solution was concentrated under reduced pressure to obtain a slurry. This was filtered, and the solid was washed with hexane (manufactured by Nacalai Tesque) and then vacuum dried to obtain a desulfurizing agent 2 described in the following formula (1).
得られた再生ゴム含有ゴム組成物について、150℃、25分間の条件で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて以下の試験を行った。
・破断強度:JIS K6251に準拠した引張試験(JIS3号ダンベル)で破断強度を測定し、比較例1の値を100とした指数で表示した。数値が大きいほど、加硫ゴムの破断強度が優れることを意味する。
・破断伸び:JIS K6251に準拠した引張試験(JIS3号ダンベル)で破断伸びを測定し、比較例1の値を100とした指数で表示した。数値が大きいほど、加硫ゴムの破断伸びが優れることを意味する。
The obtained rubber composition containing reclaimed rubber was vulcanized at 150° C. for 25 minutes to prepare test pieces of a predetermined shape, and the following tests were carried out using the obtained test pieces.
Breaking strength: Breaking strength was measured by a tensile test (JIS No. 3 dumbbell) in accordance with JIS K6251, and expressed as an index with the value of Comparative Example 1 set at 100. The larger the value, the better the breaking strength of the vulcanized rubber.
Breaking elongation: Breaking elongation was measured by a tensile test (JIS No. 3 dumbbell) in accordance with JIS K6251, and expressed as an index with the value of Comparative Example 1 set at 100. The larger the value, the better the breaking elongation of the vulcanized rubber.
表2の結果から、実施例1~4に係る再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法により製造した再生ゴム含有ゴム組成物の加硫ゴムは、破断強度および破断伸びに優れることがわかる。特に実施例2および4に係る再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法では、製造後長期間経過した再生ゴムを使用した場合であっても、加硫ゴムの破断強度および破断伸びに優れる加硫ゴムを製造し得ることがわかる。 The results in Table 2 show that the vulcanized rubber of the recycled rubber-containing rubber composition produced by the method for producing a recycled rubber-containing rubber composition according to Examples 1 to 4 has excellent breaking strength and breaking elongation. In particular, the method for producing a recycled rubber-containing rubber composition according to Examples 2 and 4 can produce vulcanized rubber with excellent breaking strength and breaking elongation, even when using recycled rubber that has been produced for a long time.
Claims (5)
加硫ゴムに対し、せん断力を付与しつつ加熱処理することにより再生ゴムを製造する第1工程と、
ゴム成分および配合剤に加え、前記再生ゴムおよび脱硫剤を配合し、加熱混合することによりゴム組成物を製造する第2工程とを有する再生ゴム含有ゴム組成物の製造方法。 A method for producing a rubber composition containing reclaimed rubber, comprising the steps of:
A first step of producing reclaimed rubber by subjecting vulcanized rubber to a heat treatment while applying a shear force;
a second step of compounding the reclaimed rubber and a devulcanizing agent in addition to the rubber component and compounding ingredients, and heating and mixing the compounded rubber to produce a rubber composition.
The method for producing a rubber composition containing reclaimed rubber according to claim 4, wherein the desulfurizing agent is a sulfonamide compound of an alkylamine having 12 or more carbon atoms.
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|---|---|---|---|---|
| CN118751058A (en) * | 2024-08-15 | 2024-10-11 | 廊坊亚珠化工产品有限公司 | A desulfurization synergist for power plants and preparation method thereof |
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