ホーム > 特許ランキング > 株式会社ブリヂストン
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024079277
(43)【公開日】2024-06-11
(54)【発明の名称】リサイクルカーボンブラック、ゴム組成物及びタイヤ
(51)【国際特許分類】
C09C 1/48 20060101AFI20240604BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20240604BHJP
C08L 21/00 20060101ALI20240604BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20240604BHJP
C01B 32/05 20170101ALN20240604BHJP
【ＦＩ】
C09C1/48
C08K3/04
C08L21/00
B60C1/00 Z
C01B32/05 ZAB
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022192128
(22)【出願日】2022-11-30
(71)【出願人】
【識別番号】000005278
【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100119530
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 和幸
(72)【発明者】
【氏名】沖永 祐樹
【テーマコード（参考）】
3D131
4G146
4J002
4J037
【Ｆターム（参考）】
3D131AA01
3D131AA02
3D131AA04
3D131AA06
3D131AA08
3D131AA10
3D131AA11
3D131BA02
3D131BA07
3D131BC09
4G146AA01
4G146AC27A
4G146AC27B
4G146AC30A
4G146AC30B
4G146AD37
4G146BA34
4G146BC03
4G146BC23
4G146BC32B
4J002AC011
4J002AC021
4J002AC031
4J002AC061
4J002AC071
4J002AC081
4J002BB151
4J002BB181
4J002DA036
4J002FD016
4J002GN01
4J037AA02
(57)【要約】
【課題】耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができるリサイクルカーボンブラック、該リサイクルカーボンを含むゴム組成物、及び、該ゴム組成物から製造されるタイヤを提供する。
【解決手段】カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
【選択図】なし
【解決手段】カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、
統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
【請求項2】
カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から得られたものである、請求項１に記載のリサイクルカーボンブラック。
【請求項3】
前記灰分量が５質量％以下である、請求項１または請求項２に記載のリサイクルカーボンブラック。
【請求項4】
請求項１または請求項２に記載のリサイクルカーボンブラックを含むゴム組成物。
【請求項5】
請求項４に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、廃棄物から回収して得られるリサイクルカーボンブラックに関する。また本発明は、該リサイクルカーボンブラックを用いたゴム組成物、及び、該ゴム組成物を用いて得られるタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、持続可能な社会の実現のためにリサイクルに関する研究やサステナブル材料に関する研究が盛んに行われている。使用済タイヤにおいても、リサイクルや有効利用の研究が進められている。特に、有用材料としてカーボンブラックを、使用済タイヤから回収することが重要となっている。使用済タイヤからのカーボンブラックの回収方法として、特許文献１～３に記載される熱分解による処理が挙げられる。
【0003】
ところで、リサイクルにより回収されたカーボンブラック（以下、「リサイクルカーボンブラック」と称する）には、タイヤに含まれていた金属成分、無機成分、有機成分などが不純物として含まれる。リサイクルカーボンブラックをゴムの製造に用いると、不純物の影響により、リサイクル品ではないカーボンブラック（所謂「新品の」カーボンブラック）と比較して補強性や耐破壊性能など種々の機械的特性が低下することが知られている。このような物性の低下を抑制するために、これまで種々の検討がなされている。
【0004】
例えば特許文献１は、ゴム材料等の高分子系廃棄物を均一かつ効率的に熱分解させることにより、ゴム組成物に配合した場合に補強性を向上させることができるリサイクルカーボンブラックを製造する方法を開示している。
特許文献２は、亜鉛化合物の含有量が所定値以下であるリサイクルカーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物の耐摩耗性及び加工性が向上することを開示している。
また、特許文献３は、ゴム廃棄物を熱分解して生成するゴム分解油から得たカーボンブラックを製造することを開示している。特許文献３のカーボンブラックは、灰分が０．１～１０質量％であり、このようなカーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物の耐破壊性能が向上することが記載されている。
特許文献２は、亜鉛化合物の含有量が所定値以下であるリサイクルカーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物の耐摩耗性及び加工性が向上することを開示している。
また、特許文献３は、ゴム廃棄物を熱分解して生成するゴム分解油から得たカーボンブラックを製造することを開示している。特許文献３のカーボンブラックは、灰分が０．１～１０質量％であり、このようなカーボンブラックを用いることにより、ゴム組成物の耐破壊性能が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２－１６２６７２号公報
【特許文献2】特開２０１２－１６８２号公報
【特許文献3】特開２０１７－８２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、このような不純物の含有量の制御を行ってもなお、従来のリサイクルカーボンブラックを用いたゴムでは、回収品ではないカーボンブラックを用いた場合と比較しても、十分な機械的特性を得ることが難しく、改善の余地があった。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができるリサイクルカーボンブラックを提供することを目的とする。また本発明は、該リサイクルカーボンを含むゴム組成物、及び、該ゴム組成物から製造されるタイヤ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】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の［１］～［５］を提供する。
［１］カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
［２］カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から得られたものである、［１］に記載のリサイクルカーボンブラック。
［３］前記灰分量が５質量％以下である、［１］または［２］に記載のリサイクルカーボンブラック。
［４］［１］～［３］に記載のリサイクルカーボンブラックを含むゴム組成物。
［５］［４］に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
［１］カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である、リサイクルカーボンブラック。
［２］カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から得られたものである、［１］に記載のリサイクルカーボンブラック。
［３］前記灰分量が５質量％以下である、［１］または［２］に記載のリサイクルカーボンブラック。
［４］［１］～［３］に記載のリサイクルカーボンブラックを含むゴム組成物。
［５］［４］に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
【発明の効果】
【0009】
本発明に依れば、耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができるリサイクルカーボンブラックを得ることができる。当該リサイクルカーボンを含むゴム組成物を用いることにより、耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［リサイクルカーボンブラック］
本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である。上記物性を有するリサイクルカーボンブラックをゴム組成物に用いることにより、耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができる。
本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であり、統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上である。上記物性を有するリサイクルカーボンブラックをゴム組成物に用いることにより、耐破壊性に優れつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができる。
【0011】
本発明において、「リサイクルカーボンブラック」とは、リサイクルに供された廃棄物である原材料から回収して得られるカーボンブラックを指す。上記リサイクルに供された廃棄物とは、使用済ゴム及び使用済タイヤに代表される、カーボンブラックを含むゴム製品である。「リサイクルカーボンブラック」は、石油や天然ガスなどの炭化水素を原材料から直接製造されるカーボンブラック、すなわち、リサイクル品ではないカーボンブラックとは異なる。なお、ここでの「使用済」とは、実際に使用された後で廃棄されたものだけではなく、製造されたものの実際には使用されずに廃棄されたものも含む。
【0012】
本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から得られるリサイクルカーボンブラックである。カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解した際に、固形残渣と揮発成分（オイル）とが得られ、いずれからもリサイクルカーボンブラックを回収することが可能である。しかし、本発明のリサイクルカーボンブラックには、オイルから回収されるカーボンブラックは含まれない。
【0013】
使用済ゴム及び使用済タイヤに代表される廃棄物を熱分解して得られる固形残渣には、カーボンブラックの他、灰分が含まれる。灰分は、ゴムやタイヤに含まれる不揮発成分に由来する。灰分には、具体的に、酸化亜鉛、硫化亜鉛、シリカ、鉄化合物（酸化鉄）、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等が含まれる。使用済ゴム及び使用済タイヤに含まれる不揮発成分の含有量に依って、リサイクルカーボンブラックに含まれる灰分の量が異なる。廃棄物を熱分解して得られる固形残渣から製造されるリサイクルカーボンブラックの場合、灰分を除去する種々の工程を行っても、灰分が一定量残留する。このため、当該固形残渣から得られるリサイクルカーボンブラックは、灰分量が多く、相対的にカーボンブラックの含有量が低い傾向がある。
【0014】
これに対し、本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であり、灰分量が０．５質量％以上１０質量％以下であることを要する。すなわち、本発明のリサイクルカーボンブラックは、灰分が含まれることを許容しつつ、カーボンブラックの含有量を高めたものである。なお、上記カーボン含有量は、吸着水分を含まない値である。
リサイクルカーボンブラック中のカーボン含有量が８５質量％未満である場合、耐破壊性を維持しつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができない。リサイクルカーボンブラックを用いて製造されるタイヤの耐破壊性及び補強性を考慮すると、カーボン含有量は高いほど好ましい。具体的に、カーボン含有量は、８５質量％以上であることが好ましく、８７質量％以上であることがより好ましく、８９質量％以上であることがより好ましく、９１質量％以上であることが更に好ましい。従って、本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であることが好ましく、８７質量％以上９７質量％以下であることがより好ましく、８９質量％以上９７質量％以下であることがより好ましく９１質量％以上９７質量％以下であることが更に好ましい。
リサイクルカーボンブラック中のカーボン含有量が８５質量％未満である場合、耐破壊性を維持しつつ、補強性に優れるタイヤを得ることができない。リサイクルカーボンブラックを用いて製造されるタイヤの耐破壊性及び補強性を考慮すると、カーボン含有量は高いほど好ましい。具体的に、カーボン含有量は、８５質量％以上であることが好ましく、８７質量％以上であることがより好ましく、８９質量％以上であることがより好ましく、９１質量％以上であることが更に好ましい。従って、本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボン含有量が８５質量％以上９７質量％以下であることが好ましく、８７質量％以上９７質量％以下であることがより好ましく、８９質量％以上９７質量％以下であることがより好ましく９１質量％以上９７質量％以下であることが更に好ましい。
【0015】
また、リサイクルカーボンブラック中の灰分量が１０質量％を超える場合、十分な補強性を有するタイヤを得ることができない。タイヤの補強性を考慮すると、灰分量が６．５質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。すなわち、本発明のリサイクルカーボンブラックは、灰分量が０．５質量％以上６．５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。
【0016】
熱分解により生成される揮発成分（オイル）から回収されるリサイクルカーボンブラックは、揮発成分に含まれる不純物量が少ないために、灰分量が少なく、相対的にカーボン含有量が高い。炭化水素を原料として製造される、リサイクル品ではないカーボンブラック（以下、「通常のカーボンブラック」と称することもある）も、カーボン含有量が高い。これらのカーボンブラックのカーボン含有量は、凡そ９８質量％以上（吸着水分を含まず）である。従って、本発明のリサイクルカーボンブラックは、通常のカーボンブラック及び製造方法が異なるリサイクルカーボンブラックと異なると言える。
【0017】
また、本発明のリサイクルカーボンブラックは、統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）が５０ｍ２／ｇ以上であることを要する。
通常、カーボンブラックの粒子径が小さくなるほど、統計的厚さ比表面積は大きくなる傾向がある。統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ未満であると、タイヤの補強性を十分に向上させることができない。統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上と大きいカーボンブラックを用いることにより、通常のカーボンブラックを用いた場合と比較してタイヤの耐破壊性を同等以上にできるとともに、補強性を大幅に向上させることが可能となる。補強性を考慮すると、６０ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。なお、統計的厚さ比表面積の上限値は特に制限はないが、タイヤに要求される他の物性、例えば転がり抵抗を考慮すると、リサイクルカーボンブラックの統計的厚さ比表面積は、２００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。すなわち、本発明のリサイクルカーボンブラックの統計的厚さ比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上２００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、６０ｍ２／ｇ以上２００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
なお、統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）は、ＩＳＯ ＣＤ ４６５２－２／３に準拠して測定される値である。
通常、カーボンブラックの粒子径が小さくなるほど、統計的厚さ比表面積は大きくなる傾向がある。統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ未満であると、タイヤの補強性を十分に向上させることができない。統計的厚さ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上と大きいカーボンブラックを用いることにより、通常のカーボンブラックを用いた場合と比較してタイヤの耐破壊性を同等以上にできるとともに、補強性を大幅に向上させることが可能となる。補強性を考慮すると、６０ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。なお、統計的厚さ比表面積の上限値は特に制限はないが、タイヤに要求される他の物性、例えば転がり抵抗を考慮すると、リサイクルカーボンブラックの統計的厚さ比表面積は、２００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。すなわち、本発明のリサイクルカーボンブラックの統計的厚さ比表面積は、５０ｍ２／ｇ以上２００ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、６０ｍ２／ｇ以上２００ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
なお、統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）は、ＩＳＯ ＣＤ ４６５２－２／３に準拠して測定される値である。
【0018】
［リサイクルカーボンブラックの製造方法］
本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から製造される。
本発明のリサイクルカーボンブラックの製造方法は、カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解する工程と、固形残渣からリサイクルカーボンブラックを得る工程とを含む。
本発明のリサイクルカーボンブラックは、カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解して生成する固形残渣から製造される。
本発明のリサイクルカーボンブラックの製造方法は、カーボンブラックを含むゴム製品を熱分解する工程と、固形残渣からリサイクルカーボンブラックを得る工程とを含む。
【0019】
本発明において、原料となるカーボンブラックを含むゴム製品は、例えば、使用済タイヤである。使用済タイヤは、トラック、バス等の大型車両、あるいは、乗用車から回収されたものであることが好ましい。
ゴム製品は、熱分解工程の前に、予め粉砕されていてもよい。
ゴム製品は、熱分解工程の前に、予め粉砕されていてもよい。
【0020】
熱分解工程では、公知の装置を用いて、カーボンブラックを含むゴム製品の熱分解を行うことができる。例えば、熱分解炉内に、燃料、窒素、及びゴム製品を導入し、熱分解を行う。この熱分解工程の結果、ゴム製品から固形残渣と揮発成分とが生成する。
【0021】
熱分解工程の後、公知の方法により固体残渣と揮発成分とを分離する。なお、揮発成分は、冷却することによりオイル（分解油）となる。
【0022】
分離後の固形残渣を回収する。必要に応じて、この固形残渣から、酸化亜鉛、シリカ、鉄化合物（酸化鉄）等の不純物を除去し、リサイクルカーボンブラックを回収する。不純物の除去方法としては、公知の方法を用いることができる。このような不純物を除去する工程を行うことにより、得られた固形残渣中の灰分量が多い場合でも、上述した灰分量を満たすリサイクルカーボンブラックを得ることができる。
【0023】
［ゴム組成物］
本発明のゴム組成物は、上記のリサイクルカーボンブラックを含むのであれば、タイヤの製造に一般的に使用されるものを適用することができる。各成分については、以下で説明する。
本発明のゴム組成物は、上記のリサイクルカーボンブラックを含むのであれば、タイヤの製造に一般的に使用されるものを適用することができる。各成分については、以下で説明する。
【0024】
＜ゴム成分＞
本発明のゴム組成物において、ゴムの種類は特に限定されない。例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、及び、これらを組み合わせたゴム等が挙げられる。
本発明のゴム組成物において、ゴムの種類は特に限定されない。例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）、及び、これらを組み合わせたゴム等が挙げられる。
【0025】
＜充填剤＞
本発明のゴム組成物は、ゴム組成物を補強する充填剤を含有する。
本発明において、ゴム組成物は、上述したリサイクルカーボンブラックを含む。ゴム組成物中のリサイクルカーボンブラックの配合量は、得られるゴムを適用するタイヤの部位などにより、適宜調整することができる。例えば、リサイクルカーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１～１５０質量部の範囲内で調整することができる。
本発明のリサイクルカーボンを含むゴム組成物を用いることにより、タイヤの耐破壊性を維持しつつ、補強性を向上させることができる。
本発明のゴム組成物は、ゴム組成物を補強する充填剤を含有する。
本発明において、ゴム組成物は、上述したリサイクルカーボンブラックを含む。ゴム組成物中のリサイクルカーボンブラックの配合量は、得られるゴムを適用するタイヤの部位などにより、適宜調整することができる。例えば、リサイクルカーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１～１５０質量部の範囲内で調整することができる。
本発明のリサイクルカーボンを含むゴム組成物を用いることにより、タイヤの耐破壊性を維持しつつ、補強性を向上させることができる。
【0026】
本発明においては、ゴム組成物が、上記リサイクルカーボンブラックの他、通常のカーボンブラックを含むことを許容する。通常のカーボンブラックを使用する場合、グレードは特に制限されない。再生原料の利用促進の観点から、通常のカーボンブラックの配合量は、できる限り少ないことが好ましく、含まないことが特に好ましい。また、通常のカーボンブラックの配合量は、リサイクルカーボンブラックの配合量よりも少ないことが好ましい。ただし、ゴム製品に要求される仕様に依っては、リサイクルカーボンブラックに対して通常のカーボンブラックの配合量を多くしてもよい。通常のカーボンブラックの配合量は、例えば、ゴム成分１００質量部に対して０～１５０質量部の範囲内で調整することができる。この場合、通常のカーボンブラックとリサイクルカーボンブラックとの質量比（通常のカーボンブラック／リサイクルカーボンブラック）は、９５／５～０／１００の範囲内とすることが好ましい。
【0027】
また、本発明のゴム組成物は、充填剤として、シリカ、シリカ以外の無機充填剤を含むことができる。カーボンブラック以外の配合する充填剤の種類、及び、各種充填剤の配合量は、適用されるタイヤの部位などにより、適宜選定することができる。
【0028】
本発明において、シリカの種類は特に制限はなく、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらの中でも、湿式シリカが好ましい。これらシリカは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
また、本発明において、使用するシリカの物性、例えば、ＢＥＴ比表面積、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積（ＣＴＡＢ）は、特に制限はされず、ゴム組成物から得られるタイヤの性能に応じて適宜選択することができる。
また、ゴム組成物中のシリカの配合量は、特に限定はされず、タイヤに要求される性能に応じて適宜選択することができる。
また、本発明において、使用するシリカの物性、例えば、ＢＥＴ比表面積、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積（ＣＴＡＢ）は、特に制限はされず、ゴム組成物から得られるタイヤの性能に応じて適宜選択することができる。
また、ゴム組成物中のシリカの配合量は、特に限定はされず、タイヤに要求される性能に応じて適宜選択することができる。
【0029】
本発明において、無機充填剤の種類は特に制限はなく、例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等を用いることができる。これらの無機充填剤の諸物性を考慮して、適宜選定することができる。
【0030】
＜各種成分＞
本発明に用いられるゴム組成物は、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて、ゴム工業界で通常使用される各種成分を含有していてもよい。各種成分としては、例えば、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤、樹脂、オイル、シランカップリング剤等が挙げられる。
本発明に用いられるゴム組成物は、本発明の効果が損なわれない範囲で、必要に応じて、ゴム工業界で通常使用される各種成分を含有していてもよい。各種成分としては、例えば、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤、樹脂、オイル、シランカップリング剤等が挙げられる。
【0031】
［タイヤ］
本発明のタイヤは、上述したリサイクルカーボンブラックを含むゴム組成物を用いて製造される。本発明のゴム組成物は、特に、トレッド、ベース、サイド、インナーライナー、ビード、スティフナーなどに適用されることが好ましいが、これらに限るものではない。本発明のリサイクルカーボンブラックを用いることにより、タイヤの耐破壊性に優れつつ、補強性を向上させることができる。
本発明のタイヤは、上述したリサイクルカーボンブラックを含むゴム組成物を用いて製造される。本発明のゴム組成物は、特に、トレッド、ベース、サイド、インナーライナー、ビード、スティフナーなどに適用されることが好ましいが、これらに限るものではない。本発明のリサイクルカーボンブラックを用いることにより、タイヤの耐破壊性に優れつつ、補強性を向上させることができる。
【0032】
本明細書に記載されているリサイクルカーボンブラック以外の化合物は、部分的に、又は全てが化石資源由来であってもよく、植物資源等の生物資源由来であってもよく、使用済タイヤ等の再生資源由来であってもよい。また、化石資源、生物資源、再生資源のいずれか２つ以上の混合物由来であってもよい。
【0033】
［国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）への貢献］
持続可能な社会の実現に向けて、ＳＤＧｓが提唱されている。本発明の一実施形態は、「Ｎｏ．９＿産業と技術革新の基盤を作ろう」、「Ｎｏ．１２＿つくる責任、つかう責任」及び「Ｎｏ．１３＿気候変動に具体的な対策を」などに貢献する技術となり得ると考えられる。
持続可能な社会の実現に向けて、ＳＤＧｓが提唱されている。本発明の一実施形態は、「Ｎｏ．９＿産業と技術革新の基盤を作ろう」、「Ｎｏ．１２＿つくる責任、つかう責任」及び「Ｎｏ．１３＿気候変動に具体的な対策を」などに貢献する技術となり得ると考えられる。
【実施例0034】
［原料用ゴムの製造］
下記表１に示す配合組成で各成分を混練し、ゴム組成物を調製した。混練は２段階で行った。表１に、混練の各段階で配合する各成分の量を表した。表１中の配合処方の数値の単位は質量部である。調製したゴム組成物を、１４５℃で加硫して、原料用ゴムを製造した。
下記表１に示す配合組成で各成分を混練し、ゴム組成物を調製した。混練は２段階で行った。表１に、混練の各段階で配合する各成分の量を表した。表１中の配合処方の数値の単位は質量部である。調製したゴム組成物を、１４５℃で加硫して、原料用ゴムを製造した。
【0035】
【表1】
【0036】
表１中の成分の詳細は以下のとおりである。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン株式会社製、Ｓｅａｓｔ ３
ＣＢ２：カーボンブラック、東海カーボン株式会社製、Ｓｅａｓｔ Ｆ
ＣＢ３：カーボンブラック、Ｎ６６０
ステアリン酸：日油株式会社製、桐印ステアリン酸
ワックス：精工化学株式会社製、サンタイトＡ
酸化亜鉛：ハクスイテック株式会社製、酸化亜鉛２種
老化防止剤１：住友化学株式会社製、アンチゲン６Ｃ
老化防止剤２：精工化学株式会社製、ノンフレックスＲＤ
加硫促進剤１：三新化学工業株式会社製、サンセラーＣＭ－Ｇ
硫黄：細井化学工業株式会社製、ＨＫ２００－５
リターダー：東レファインケミカル株式会社製、リターダーＣＴＰ
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン株式会社製、Ｓｅａｓｔ ３
ＣＢ２：カーボンブラック、東海カーボン株式会社製、Ｓｅａｓｔ Ｆ
ＣＢ３：カーボンブラック、Ｎ６６０
ステアリン酸：日油株式会社製、桐印ステアリン酸
ワックス：精工化学株式会社製、サンタイトＡ
酸化亜鉛：ハクスイテック株式会社製、酸化亜鉛２種
老化防止剤１：住友化学株式会社製、アンチゲン６Ｃ
老化防止剤２：精工化学株式会社製、ノンフレックスＲＤ
加硫促進剤１：三新化学工業株式会社製、サンセラーＣＭ－Ｇ
硫黄：細井化学工業株式会社製、ＨＫ２００－５
リターダー：東レファインケミカル株式会社製、リターダーＣＴＰ
【0037】
［リサイクルカーボンブラックの製造］
原料用ゴムＡ～Ｄを用いて、以下の工程によりリサイクルカーボンブラック２～６を製造した。
各原料用ゴムを、それぞれ、窒素置換した金属容器に充填した。その後、表２に示す温度に加熱した電気炉内に金属容器を入れ、窒素気流下で熱分解を行った。加熱中に熱分解により生成するオイルをトラップで捕集し、オイル生成が目視で停止した時点で加熱を停止した。停止後、室温まで冷却してから、電気炉内から金属容器を取り出した。金属容器内の残渣を回収し、リサイクルカーボンブラック２～６を得た。
リサイクルカーボンブラック１として、市販のリサイクルカーボンブラックを準備した。
なお、表２では、「リサイクルカーボンブラック」を、「ｒ－ＣＢ」と表記した。
原料用ゴムＡ～Ｄを用いて、以下の工程によりリサイクルカーボンブラック２～６を製造した。
各原料用ゴムを、それぞれ、窒素置換した金属容器に充填した。その後、表２に示す温度に加熱した電気炉内に金属容器を入れ、窒素気流下で熱分解を行った。加熱中に熱分解により生成するオイルをトラップで捕集し、オイル生成が目視で停止した時点で加熱を停止した。停止後、室温まで冷却してから、電気炉内から金属容器を取り出した。金属容器内の残渣を回収し、リサイクルカーボンブラック２～６を得た。
リサイクルカーボンブラック１として、市販のリサイクルカーボンブラックを準備した。
なお、表２では、「リサイクルカーボンブラック」を、「ｒ－ＣＢ」と表記した。
【0038】
［リサイクルカーボンブラックの評価］
【0039】
１．カーボン含有量及び灰分量
リサイクルカーボンブラック１～６に含まれるカーボン含有量及び灰分量を、熱重量分析（ＴＧＡ）により測定した。
窒素雰囲気下において室温から５５０℃まで試料を加熱し、続いて、空気雰囲気下にて５５０℃で維持するように加熱を行い、加熱減量を測定した。窒素雰囲気下で室温から５５０℃まで試料を加熱した際の加熱減量（質量％）を「加熱減量１」とし、空気雰囲気下で５５０℃に維持して加熱した際の加熱減量（質量％）を「加熱減量２」とした。加熱減量２を、カーボン含有量とした。また、灰分量を、以下の式により求めた。
灰分量（質量％）＝１００－加熱減量１－加熱減量２
結果を表２に示す。表２において、カーボン含有量は有効数字３桁で表記した。灰分量は有効数字２桁で表記した。
リサイクルカーボンブラック１～６に含まれるカーボン含有量及び灰分量を、熱重量分析（ＴＧＡ）により測定した。
窒素雰囲気下において室温から５５０℃まで試料を加熱し、続いて、空気雰囲気下にて５５０℃で維持するように加熱を行い、加熱減量を測定した。窒素雰囲気下で室温から５５０℃まで試料を加熱した際の加熱減量（質量％）を「加熱減量１」とし、空気雰囲気下で５５０℃に維持して加熱した際の加熱減量（質量％）を「加熱減量２」とした。加熱減量２を、カーボン含有量とした。また、灰分量を、以下の式により求めた。
灰分量（質量％）＝１００－加熱減量１－加熱減量２
結果を表２に示す。表２において、カーボン含有量は有効数字３桁で表記した。灰分量は有効数字２桁で表記した。
【0040】
２．統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）
リサイクルカーボンブラック１～６の統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）を、ＩＳＯ ＣＤ ４６５２－２／３に準拠して測定した。結果を表２に示す。表２において、統計的厚さ比表面積は有効数字２桁で表記した。
リサイクルカーボンブラック１～６の統計的厚さ比表面積（ＳＴＳＡ）を、ＩＳＯ ＣＤ ４６５２－２／３に準拠して測定した。結果を表２に示す。表２において、統計的厚さ比表面積は有効数字２桁で表記した。
【0041】
【表2】
【0042】
表２に示すように、リサイクルカーボンブラック１（ｒ－ＣＢ１、市販のリサイクルカーボンブラック）は、リサイクルカーボンブラック２～６（ｒ－ＣＢ２～６）に対して、カーボン含有量が低く、灰分量は大きかった。
リサイクルカーボンブラック２は、統計的厚さ比表面積が小さいものであった。
リサイクルカーボンブラック４～６は、原料用ゴム中の酸化亜鉛の含有量を変えたものである。すなわち、酸化亜鉛量が多くなるほど、灰分量が増加し、相対的にカーボン含有量が低くなる傾向がある。
リサイクルカーボンブラック２は、統計的厚さ比表面積が小さいものであった。
リサイクルカーボンブラック４～６は、原料用ゴム中の酸化亜鉛の含有量を変えたものである。すなわち、酸化亜鉛量が多くなるほど、灰分量が増加し、相対的にカーボン含有量が低くなる傾向がある。
【0043】
［リサイクルカーボンブラックを用いたゴムの製造］
下記表３に示す配合組成で各成分を混錬し、ゴム組成物を調製した。混練は２段階で行った。表３に、混練の各段階で配合する各成分の量を表した。表３中の配合処方の数値の単位は質量部である。調整したゴム組成物を１４５℃で加硫して、実施例及び比較例のゴムを得た。
下記表３に示す配合組成で各成分を混錬し、ゴム組成物を調製した。混練は２段階で行った。表３に、混練の各段階で配合する各成分の量を表した。表３中の配合処方の数値の単位は質量部である。調整したゴム組成物を１４５℃で加硫して、実施例及び比較例のゴムを得た。
【0044】
表３中の成分の詳細は以下のとおりである。
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、ＳＢＲ１５００
ｒ－ＣＢ１～６：上述したリサイクルカーボンブラック１～６
ステアリン酸：日油株式会社製、桐印ステアリン酸
老化防止剤１：住友化学株式会社製、アンチゲン６Ｃ
老化防止剤２：精工化学株式会社製、ノンフレックスＲＤ
酸化亜鉛：ハクスイテック株式会社製、酸化亜鉛２種
加硫促進剤２：住友化学株式会社製、ソクシノールＤ
加硫促進剤３：三新化学工業株式会社製、サンセラーＮＳ－Ｇ
加硫促進剤４：三新化学工業株式会社製、サンセラーＤＭ－ＴＧ
硫黄：細井化学工業株式会社製、ＨＫ２００－５
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、ＳＢＲ１５００
ｒ－ＣＢ１～６：上述したリサイクルカーボンブラック１～６
ステアリン酸：日油株式会社製、桐印ステアリン酸
老化防止剤１：住友化学株式会社製、アンチゲン６Ｃ
老化防止剤２：精工化学株式会社製、ノンフレックスＲＤ
酸化亜鉛：ハクスイテック株式会社製、酸化亜鉛２種
加硫促進剤２：住友化学株式会社製、ソクシノールＤ
加硫促進剤３：三新化学工業株式会社製、サンセラーＮＳ－Ｇ
加硫促進剤４：三新化学工業株式会社製、サンセラーＤＭ－ＴＧ
硫黄：細井化学工業株式会社製、ＨＫ２００－５
【0045】
［加硫ゴムの性能評価］
１．耐破壊性
各実施例及び比較例の加硫ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に準拠して室温で引張試験を行い、引張強さ（ＴＢ）を測定した。比較例１の試験片の引張強さを１００とし、耐破壊性を下記式により指数表示した。
耐破壊性指数＝（比較例１以外の試験片の引張強さ／比較例１の試験片の引張強さ）×１００
耐破壊性指数が大きい程、加硫ゴムが破壊しにくく、耐破壊性が優れていることを示す。結果を表３に示す。
１．耐破壊性
各実施例及び比較例の加硫ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に準拠して室温で引張試験を行い、引張強さ（ＴＢ）を測定した。比較例１の試験片の引張強さを１００とし、耐破壊性を下記式により指数表示した。
耐破壊性指数＝（比較例１以外の試験片の引張強さ／比較例１の試験片の引張強さ）×１００
耐破壊性指数が大きい程、加硫ゴムが破壊しにくく、耐破壊性が優れていることを示す。結果を表３に示す。
【0046】
２．補強性
各実施例及び比較例の加硫ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に準拠して室温で引張試験を行い、引張強さ（ＴＢ）を測定した。各実施例及び比較例の加硫ゴムの歪３００％での引張強さを用い、比較例１を基準として以下の式により補強性を表した。
補強性指数＝（比較例１以外の試験片の歪３００％での引張強さ／比較例１の試験片の歪３００％での引張強さ）×１００
補強性指数が大きい程、補強性が優れていることを示す。結果を表３に示す。
各実施例及び比較例の加硫ゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１７に準拠して室温で引張試験を行い、引張強さ（ＴＢ）を測定した。各実施例及び比較例の加硫ゴムの歪３００％での引張強さを用い、比較例１を基準として以下の式により補強性を表した。
補強性指数＝（比較例１以外の試験片の歪３００％での引張強さ／比較例１の試験片の歪３００％での引張強さ）×１００
補強性指数が大きい程、補強性が優れていることを示す。結果を表３に示す。
【0047】
【表3】
【0048】
耐破壊性が１００以上、補強性が１６０以上を満たす場合を、「合格」と判定した。
表３に示すように、実施例１～４は、耐破壊性指数が１００以上、補強性が１６０以上を満たした。実施例１～４は、カーボン含有量が低く灰分量が多いリサイクルカーボンブラック１を用いた比較例１に比べて、耐破壊性を同等以上としながらも、補強性が大幅に向上していることが分かる。これに対して、統計的厚さ比表面積が小さいリサイクルカーボンブラック２を用いた比較例２は、補強性を十分に向上させることができなかった。
表３に示すように、実施例１～４は、耐破壊性指数が１００以上、補強性が１６０以上を満たした。実施例１～４は、カーボン含有量が低く灰分量が多いリサイクルカーボンブラック１を用いた比較例１に比べて、耐破壊性を同等以上としながらも、補強性が大幅に向上していることが分かる。これに対して、統計的厚さ比表面積が小さいリサイクルカーボンブラック２を用いた比較例２は、補強性を十分に向上させることができなかった。