CN103492475A - 制造补强橡胶制品用碳化物的方法 - Google Patents

制造补强橡胶制品用碳化物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103492475A
CN103492475A CN201280019027.4A CN201280019027A CN103492475A CN 103492475 A CN103492475 A CN 103492475A CN 201280019027 A CN201280019027 A CN 201280019027A CN 103492475 A CN103492475 A CN 103492475A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbide
carbon black
rubber
reinforced rubber
granulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280019027.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103492475B (zh
Inventor
川村正德
朝妻敬治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Publication of CN103492475A publication Critical patent/CN103492475A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103492475B publication Critical patent/CN103492475B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/0056—Other disintegrating devices or methods specially adapted for specific materials not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62204—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products using waste materials or refuse
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6267—Pyrolysis, carbonisation or auto-combustion reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695—Granulation or pelletising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10—Metal compounds
    • C08K3/14—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/424—Carbon black

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Glanulating (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

提供一种制造补强橡胶制品用碳化物的方法，其能够有效地利用聚合物废弃物。所述方法特征在于包括下述步骤：将碳化物(A)与炭黑(B)混合以得到所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的混合物的步骤，所述碳化物(A)通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧并通过粉碎为粉末而得到；和使用造粒机在70rpm-130rpm的转速下将所述混合物造粒的步骤。

Description

制造补强橡胶制品用碳化物的方法
技术领域
本发明涉及制造补强橡胶制品用碳化物的方法，特别涉及能够有效利用聚合物废弃物的制造补强橡胶制品用碳化物的方法。
背景技术
通常，为了开发功能性材料，各种聚合物材料如橡胶材料和树脂材料等已经工业生产。另一方面，聚合物工业的发展已导致通用材料的大批量生产和消耗，聚合物废弃物的处理是必须尽快解决的关键问题。为了解决该问题，聚合物材料的再利用和回收等方面的技术进步是必需的。例如，随着机动化的传播，作为必需的汽车组件，现在大批量生产和大量消耗橡胶材料制造的轮胎，产生庞大数量的废轮胎。因此，促进了对废轮胎回收和有效利用的研究，特别是可用料的回收已变成主要问题。例如，JP8-027394A(PTL1)公开了一种通过有机废物如废轮胎的热分解或不完全燃烧生产炭黑的方法。
通过聚合物废弃物热分解或不完全燃烧得到的碳化物通常包括除烃以外的物质，因此不同于通过烃的热分解或不完全燃烧得到的、几乎完全由碳构成的碳材料(即就本意来说的炭黑)，在与橡胶组合时，该碳化物未显示出对橡胶组合物的足够补强效果。因此，在由聚合物废弃物提供的回收和有效利用的价值中，仍存在改进的余地。
因此，JP2010-141099A(PTL2)公开了一种通过将碳化物与炭黑混合得到补强橡胶用碳材料的方法，即使当与橡胶组分组合时，所述碳材料也具有足够的补强效果，尽管包含碳化物通常认为具有微弱的橡胶补强性质。
引文列表
专利文献
PTL1:JP8-027394A
PTL2:JP2010-141099A
发明内容
然而，使用PTL2中公开的该方法，在碳化物和炭黑的混合物的混合过程中，已观察到物理性质的大幅下降。因此，已认为必须找到有效利用聚合物废弃物的制造增强用碳化物的方法，其即使在制造炭黑过程中占主导地位的粉末结构组分的混合物中也能够获得与预期的炭黑大致相同的橡胶配混物理性质。
为了解决传统方法中发现的上述问题，因此本发明的目的是提供一种能够有效利用聚合物废弃物的制造补强橡胶制品用碳化物的方法。
本发明人充分研究了如何实现上述目的，结果发现，通过调节补强橡胶用碳化物的制造过程中的造粒条件，所述碳化物包括通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧得到的碳化物，对于通常认为补强效果差的粉末材料的粒状混合物，能够获得比得上纯炭黑或造粒物的混合物的效果，从而导致了本发明的完成。
即，根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法包括下述步骤：将碳化物(A)与炭黑(B)混合以得到所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的混合物，所述碳化物(A)是通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧并通过粉碎而变成粉末来得到的；和使用造粒机在70rpm-130rpm的转速下将所述混合物造粒。
通过调节所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的混合方法、混合装置和混合条件等以满足特定的要求，能够改善所得到的造粒物与橡胶组合时的橡胶配混性质。
根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法，所述碳化物(A)与所述炭黑(B)的混合质量比(A/B)优选在1/99至50/50的范围内。根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法包括下述步骤：通过保持被造粒物相对于造粒空间的填充率(供给)低和保持所述空间中的转速低，以保持将所述造粒物粉碎至低水平所需的力和导致在1,000psi-10,000psi的压力范围下在水银孔隙仪中出现水银压入现象，将造粒混合物造粒。
在根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法中，在将所述混合物造粒的步骤中，所述造粒机的转速优选为110rpm-130rpm。
此外，所述炭黑(B)优选是粉末材料，或在炭黑制造过程中得到的造粒后的造粒物的粉碎物。
根据本发明，通过调节补强橡胶用碳化物的制造过程中的造粒条件，所述碳化物包括通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧得到的碳化物，对于已注意到具有差的硫化橡胶性质、特别是拉伸应力性质的粉末材料的混合造粒物，在与橡胶组合时，能够获得比得上纯炭黑或者是造粒物的混合物的效果。
附图说明
参考所述附图，以下将进一步描述本发明，其中：
图1示意性示出在制造所述碳化物(A)中使用的热分解装置；
图2示出碳化物(A)的造粒物(标注：碳化物)、GPF级炭黑(B)的造粒物(由Asahi Carbon Co.,Ltd.生产)(标注：炭黑)、所述碳化物(A)的造粒物与所述炭黑(B)的造粒物的共混料(造粒共混物)和由所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的粉末的共混材料得到的造粒物(粉末共混物)的水银压入量与压力(单位：psi)之间的关系；和
图3示出水银压入量与压力(单位：psi)之间的关系。
具体实施方式
以下详细描述本发明。根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法包括下述步骤：将通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧得到的粉末状态的碳化物(A)与粉末状态的炭黑(B)混合以得到所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的混合物。
为了在炭黑造粒中通常采用的条件下将碳化物(A)的粉末与炭黑(B)的粉末造粒，需要很大的力来粉碎造粒颗粒。此外，已观察到在1,000psi-10,000psi压力范围下几乎没有引起水银压入水银孔隙仪中的现象。该现象使得在碳化物(A)和炭黑(B)的常规造粒条件下粉末的造粒物在与橡胶组合时难以进行从粒状物至微细块状物的破碎过程，导致在橡胶基质中几乎不(less)均匀分散。因此观察到该造粒物具有不能发挥其预期性能的缺陷。孔隙的大小对应于使得在水银孔隙仪中在1,000psi-10,000psi下压入的橡胶基质中橡胶分子能够进入的尺寸，预计已与具有封闭孔隙的造粒物组合的组合物的橡胶性能下降。
图2显示包括用常规方法共混的造粒物粉末的各种造粒物的水银孔隙仪测定值。在粉末共混物的测定值的上述压力范围内未观察到压入，支持了上述推测。
在根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法中，首先控制碳化物(A)与炭黑(B)的混合比例为固定比例，以改善对橡胶制品的补强效果和确保橡胶物理性质与由纯炭黑获得的橡胶物理性质相当。此外，控制碳化物(A)与炭黑(B)的混合比例为固定比例以使得抑制由于混合比例的差异的物理性质的变化。在试图最优化碳化物(A)与炭黑(B)的混合比例时，本发明人发现，从提高补强效果和降低其它橡胶性质的劣化的观点，碳化物(A)与炭黑(B)的混合质量比(A/B)应优选在1/99至50/50的范围内。
用于于橡胶组合物组合的上述条件适用于通过根据本发明所述制造方法得到的橡胶制品补强用碳化物，通常在以与炭黑相同的方式造粒后使用所述碳化物。在根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法中，通过将碳化物(A)和炭黑(B)的混合物造粒，即在混合步骤后进行造粒步骤，碳化物(A)和炭黑(B)的造粒可在相同地点和相同时间进行，由此大大提高操作效率。然而，如上所述，当施加炭黑的常规造粒条件时，颗粒的压碎强度增大，水银孔隙仪中的水银压入量降低，所以需要解决这些问题的方法。
换句话说，在上述造粒步骤中，控制碳化物(A)和炭黑(B)的混合物的供应以及造粒机的转速允许所述混合物上的力的降低，这使得抑制补强橡胶制品用碳化物的物理性能下降和抑制组合所述碳化物的橡胶制品的品质下降成为可能。例如，所述混合物的供应优选为1kg-2kg，所述造粒机的转速优选在130rpm以下，更优选70rpm-130rpm，甚至更优选110rpm-130rpm。在粉末状态的混合物造粒时，将所述造粒机的转速设置在130rpm以下的优选范围能够获得甚至更好的物理性能。
注意：造粒所需时间(造粒时间)没有特别限制，然而将所述供应和转速设置在上述优选范围内时，所述时间优选为110s-130s。
作为造粒方法，可采用(i)使用水或其它液体的湿法造粒或(ii)不使用介质的干法。当采用湿法作为所述造粒方法时，干燥步骤是必需的。作为造粒机和干燥机，可使用通常用于炭黑造粒和干燥的机器。实例包括滚筒造粒机(tumbling granulator)或其它此类造粒机和旋转干燥器、气流干燥机、流化干燥机、隧道干燥机或其它此类干燥机。
关于在造粒步骤中碳化物(A)和炭黑(B)的粉末材料混合物有助于上述造粒物压碎强度增加和水银孔隙仪中水银压入量降低的原因，推测出下列理由。
由于经历热分解的聚合物废弃物，所述碳化物(A)不是由纯碳组成，而是包括许多无机材料(灰)。认为在湿式造粒步骤中加入的水引起所述灰中包括的水溶性组分洗脱进入造粒液体。然后所述灰中包括的水溶性组分覆盖造粒物的表面，由此增大造粒物的压碎强度和封闭碳化物(A)和炭黑(B)的碳组分中的孔隙，因而降低水银孔隙仪中压入量。特别是，认为在具有高剪切强度的用作常规炭黑制造条件的造粒条件下，即混合物向造粒机的供应大且造粒机的转速高(300rpm-700rpm)的造粒条件下，所述灰中包括的水溶性组分洗脱进入造粒液体的效果变得显著，而在本发明的条件下，其比上述条件更缓和，认为降低了上述洗脱效果。
注意：对于碳化物(A)和炭黑(B)的混合，可使用诸如混合器、搅拌机或空气搅拌机等的混合机。造粒机也可用于混合碳化物(A)和炭黑(B)。
在根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法中，通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧并通过粉碎而变成粉末来得到的碳化物(A)是由热分解反应或不完全燃烧反应引起的聚合物废弃物原料中气体和液体组分排放后产生的残留固体。所述碳化物(A)可包括灰形式的无机物。聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧没有特别限制，可采用各种热分解法和不完全燃烧法。例如，聚合物废弃物可在热解炉中回收，通过供给热解炉中加热的无氧气体，所述聚合物废弃物可在无氧气氛下热分解。无氧气体是不含有氧气或氧化物的气体，其实例包括诸如氮气、氩气和氦气等的惰性气体和诸如氢气、甲烷和丙烷等的可燃气体。此外，所述热解炉没有特别限制。例如，可使用烘箱型热解炉、流化床热解炉和窑型热解炉等。
聚合物废弃物主要指有机废弃物。其实例包括诸如轮胎废弃物(例如，溢料(spew)、毂粉尘(hub dust)和切成4-32段的轮胎)等的橡胶材料废弃物和树脂材料废弃物，所述树脂材料废弃物包括通过烃类单体的(共)聚合反应得到的聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯或苯乙烯-丁二烯共聚物等；烃类单体和其他单体的共聚物如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；和烃类单体的卤素衍生物的(共)聚合物如聚氯乙烯；等等。注意：在轮胎废弃物热分解后残留的残留物中，钢丝帘线或配线等可与所述碳化物混合。
此外，在聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧中，处理温度优选控制在300℃-600℃的范围内。如果所述处理温度在上述特定范围内，则聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧能够稳定且连续地进行。如果所述处理温度小于300℃，则热分解反应或不完全燃烧反应不能充分地进行，导致产生没有完全除去应分解组分的碳化物的风险。另一方面，在超过600℃的温度下，由于其它成分存在于反应体系中，所产生的碳化物经历不希望的重整反应或失活反应，导致产生会对补强橡胶效果有不利影响的多孔碳化物的风险。
例如，当使用轮胎废弃物时，通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧得到的碳化物(A)混合有钢丝帘线和配线等，这些是用于轮胎的聚集体，因此优选使用磁铁或筛等分离钢丝帘线和配线等。此外，如上所述，在补强橡胶制品用碳化物制造过程中将碳化物(A)造粒，但是通过聚合物废弃物热分解或不完全燃烧得到的碳化物部分由碳化过程中聚集的团块和部分由粉末构成。因此，例如优选使用破碎机等在破碎步骤中细粉碎所述碳化物。
在根据本发明所述制造补强橡胶制品用碳化物的方法中，所述炭黑(B)是几乎完全由碳形成的工业上重要原料，其通过在严格控制的温度条件下将原料注入空间中并使所述原料进行热分解或不完全燃烧而得到。制造炭黑(B)的方法没有特别限制，可使用制造炭黑的常规方法，例如热分解法或不完全燃烧法。此外，气体或液体烃通常用作炭黑(B)的原料，其实例包括诸如乙烯脚油、催化裂化残油、重油、天然气和乙炔等的烃类。注意：市售炭黑可用作所述炭黑(B)，并且从应用至轮胎构件的观点，GPF、FEF、HAF、ISAF和SAF级炭黑等是特别优选的。
此外，炭黑(B)优选是在炭黑制造中得到的粉末材料或造粒后造粒物的粉碎物。
通过根据本发明所述制造方法得到的碳化物(A)和炭黑(B)的共混物适合作为用于轮胎构件以及用于橡胶制品的增强材料，所述轮胎构件包括胎圈、胎面、侧壁、胎圈芯和气密层(inner liner)等，所述橡胶制品例如带、空气弹簧、橡胶软管和振动吸收橡胶等。
实施例
以下，用实施例进一步详细描述本发明，然而本发明决不限于下述实施例。
制造碳化物(A)的实施例
将轮胎废弃物投入热解炉中，在无氧气氛下进行热分解，以制造碳化物(A)。
使用图1中示出的热分解装置，从废弃载重轮胎回收碳化物。
图1中示出的热分解装置是适合于制造碳化物(A)的热分解装置，其设置有下述：用于加热无氧气体的热交换器1；包括其中含有聚合物废弃物6的热解炉2和从外部加热所述热解炉2的外部加热单元8的分解装置7，所述分解装置7用于通过使聚合物废弃物6与通过热交换器1加热的无氧气体直接接触而导致聚合物废弃物6热分解来产生热分解气体；用于冷却分解装置7中产生的热分解气体以回收凝缩油的油回收装置5；用于将油回收装置5的油回收后残留的气体提供至热交换器1作为无氧气体的循环通路4；和将无氧气体供应至热交换器1的无氧气体供应源3。图1中示出的热分解装置还在连接无氧气体供应源3和热交换器1的配管中设置有流量计9、阻尼器10和鼓风机11以从无氧气体供应源3供应无氧气体，以及在循环通路4中设置有流量计9、阻尼器10、鼓风机11和热风炉14以将油回收装置5中回收后残留的气体循环至热交换器1作为无氧气体。此外，图1中示出的油回收装置5设置有用于根据其沸点分离所述回收油的多个干馏塔12a和12b。每个干馏塔12的底部通过配管连接到回收罐13，并能够储存回收油。另外，在图1中示出的热分解装置中，剩余气体能够在废气处理装置16中通过排气机15得到处理，随后排放到大气中。
详细地，将大约100kg的切割的废弃载重轮胎(聚合物废弃物6)投入热解炉2(容积为0.5m3)中，在用氮气置换热解炉2中气体后，利用热交换器1将气体温度升高至大约500℃，同时在热分解装置中使氮气循环，并保持该温度。注意，进入热解炉2的氮气的气体流速设置为0.005m3/s(ntp)，并控制在0.0045m3/s(ntp)-0.0055m3/s(ntp)的范围内。所述热分解装置内的氧气浓度控制在1体积%以下的范围内。氧化锆型氧传感器用于测定所述热分解装置中的氧气浓度。在通过热交换器1加热开始1小时后，热分解气体开始在干馏塔12a中蒸馏，并在通过热交换器1加热开始大约4小时后，停止蒸馏。蒸馏停止表示热分解反应已完成。然后停止热交换器1，并使其冷却大约12小时。随后，从热解炉2移除碳化物。由于所述碳化物中包括为轮胎材料的钢丝帘线等，用磁分离器除去多余的轮胎材料。用锤式破碎机将已除去多余轮胎材料的碳化物破碎成粒径为1mm以下的细粉。用具有旋转叶片的气力分级器将所述粉碎物分级，以除去粒径为50μm以上的粗粉，并使用分级装置得到粒径为10μm以下以及最频值4μm的微细碳化物(A)。
用于橡胶组合的该微细碳化物具有81.6m2/g的氮气吸附比表面积(N2SA)和85.2ml/100g的DBP吸收值。
制造炭黑(B)的实施例
使用JP61-034071A(申请人：Asahi Carbon Co.,Ltd.)中公开的软质炭黑制造装置，通过应用JP61-034071A的权利要求1中所述制造条件制造GPF级炭黑(B)。采用上述制造条件的GPF级炭黑的产率为150kg/h。
也可使用市售炭黑。
（实施例1）
将500g上述制造例得到的碳化物(A)和500g GPF级炭黑(B)(商品名：Asahi#55,Asahi Carbon Co.,Ltd.；在上述制造例中制造并回收的非造粒的粉末)投入具有嵌于内部圆筒中的销钉(pin)的销钉式造粒机(pin-type granulatingmachine)中，并在加入0.7L/h的水的同时，通过在远低于(大约1/4)常规炭黑造粒条件的转速80rpm下旋转混合。然后，在表4-1中实施例1列中列出的造粒条件下将所述混合物造粒，以制造湿润补强橡胶用碳化物(碳材料)II。
用在其底部设置有燃烧器的具有旋转中心轴的圆筒回转窑型干燥器(内径200mm，长度400mm)干燥通过上述处理得到的湿润补强橡胶用混合碳化物(碳材料)II，以得到混合碳化物(碳材料)II。
（实施例2）
除将销钉式造粒机的转速设置为100rpm以外，以与实施例1相同的方法得到补强橡胶制品用碳化物。
（实施例3）
除将销钉式造粒机的转速设置为120rpm以外，以与实施例1相同的方法得到补强橡胶制品用碳化物。
（比较例1）
使用定体积给料器，通过设置在炭黑制造步骤中的销钉式造粒装置中的粉末供应口，将100kg的上述制造例中得到的碳化物(A)以增量加入至上述制造例中得到的GPF级炭黑(B)。通过使用在350rpm(炭黑造粒时通常使用的转速)下旋转的销钉式造粒机将碳化物(A)和炭黑(B)混合，进行造粒处理，同时检测所述造粒机旋转轴上的扭矩并控制水加入量。依照常规炭黑制造方法，通过随后的干燥步骤干燥所生成的混合湿润造粒物，如此得到补强橡胶制品用碳化物材料。
（比较例2）
除将销钉式造粒机的转速设置为160rpm以外，在与实施例1相同的条件下，将(A)和(B)的混合物造粒并干燥以得到补强橡胶制品用碳化物。
（比较例3）
除将碳化物(A)和炭黑(B)先造粒然后混合代替将碳化物(A)和炭黑(B)的混合物造粒以外，以与比较例1相同的方法得到补强橡胶制品用碳化物。
对于上述制造例中得到的碳化物(A)和炭黑(B)，以及实施例1-3和比较例1-3的补强橡胶制品用碳化物，用下述方法测定邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值和水银压入量。表1以及图2和3列出所述结果。图2和3示出了水银压入量与压力之间的关系。所述结果表明比较例1的补强橡胶制品用碳化物的DBP吸收值低于碳化物(A)和炭黑(B)的DBP吸收值。此外，对于比较例1的补强橡胶制品用碳化物，与其它实施例相比，所述水银压入量显著降低，可能因为所述结构中孔隙量减少，降低了吸附橡胶(即橡胶分子的吸收量)。推断因此出现模量(Mo)降低。
表1
Figure BDA0000397738410000101
(1)邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值
依照JIS K6217-4:2001，测定邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。
(2)水银压入量
依照JIS R1655:2003，用水银孔隙仪测定水银压入量。
使用上述制造例中得到的碳化物(A)和炭黑(B)，以及实施例1-3和比较例1-3的补强橡胶制品用碳化物，根据表2中所列配方制备橡胶组合物，并用下述方法测定所述橡胶组合物的硫化后橡胶性质(拉伸应力和拉伸强度)。
(3)硫化后橡胶性质
(a)拉伸应力
依照JIS K6251:2004，在室温下测定在140℃下硫化30分钟得到的硫化橡胶的300%拉伸下的拉伸应力，并在只与GPF级炭黑(Asahi Carbon Co.,Ltd.；商品名：Asahi#55)组合的橡胶组合物的拉伸应力为100的情况下，将所述拉伸应力表示为指数。指数越大，表示拉伸应力越大，弹性率越高。
(b)拉伸强度
依照JIS K6251:2004，在室温下测定在140℃下硫化30分钟得到的硫化橡胶的拉伸强度(Tb)，并在只与GPF级炭黑(Asahi Carbon Co.,Ltd.；商品名：Asahi#55)组合的橡胶组合物的拉伸强度为100的情况下，将所述拉伸强度表示为指数。指数越大，表示耐破碎性越大，补强性越好。
表2
Figure BDA0000397738410000121
*1充油橡胶，以每100质量份橡胶组分充入27.3质量份的芳烃油。由JSRCorporation制造；商品名：SBR1723。
*2由JSR Corporation制造；商品名：BROMOBUTYL2255。
*3表1列出了从上述制造例中得到的碳化物(A)和炭黑(B)以及实施例1-3和比较例1-3中得到的补强橡胶制品用碳化物中使用的炭黑或碳化物类型。
*4由FlexSys Inc.制造；商品名：Santoflex6PPD。
*5由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造；商品名：NoccelerDM-P。
*6由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造；商品名：Nocrac224。
*7由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造；商品名：NoccelerD。
*8由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造；商品名：NoccelerNS。
表3
Figure BDA0000397738410000131
接着，除转变成表4中所列造粒条件之外，以与实施例1相同的方法，得到实施例2-3和比较例1-3中的补强橡胶制品用碳化物，并用上述方法测定所述补强橡胶制品用碳化物的水银压入量。所述结果列在图3上，其示出了水银压入量与压力之间的关系。图3中所述结果表明，如果转速和供应都太高，则所述碳化物的水银压入量显著降低，但是所述碳化物的水银压入量可通过减少供应来恢复。
此外，用下述方法测定补强橡胶制品用碳化物的颗粒硬度(beadhardness)。表4列出了所述结果。
(4)颗粒硬度
依照JIS K6219-3:2005测定颗粒硬度。
表4
Figure BDA0000397738410000141
附图标记清单
1：热交换器
2：热解炉
3：无氧气体供应源
4：循环通路
5：油回收装置
6：聚合物废弃物
7：分解装置
8：外部加热单元
9：流量计
10：阻尼器
11：鼓风机
12：干馏塔
13：回收罐
14：热风炉
15：排气机
16：废气处理装置

Claims (3)

1.一种制造补强橡胶制品用碳化物的方法，其包含下述步骤：
将碳化物(A)与炭黑(B)混合以得到所述碳化物(A)和所述炭黑(B)的混合物，所述碳化物(A)通过聚合物废弃物的热分解或不完全燃烧并通过粉碎而变成粉末来得到；和
使用造粒机在70rpm-130rpm的转速下将所述混合物造粒。
2.根据权利要求1所述的制造补强橡胶制品用碳化物的方法，其中所述碳化物(A)与所述炭黑(B)的混合质量比(A/B)在1/99至50/50的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的制造补强橡胶制品用碳化物的方法，其中所述炭黑(B)是粉末材料或者是造粒物的粉碎物。
CN201280019027.4A 2011-04-19 2012-04-16 制造补强橡胶制品用碳化物的方法 Active CN103492475B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011093426A JP5813985B2 (ja) 2011-04-19 2011-04-19 ゴム物品補強用炭化物の製造方法
JP2011-093426 2011-04-19
PCT/JP2012/002625 WO2012144188A1 (ja) 2011-04-19 2012-04-16 ゴム物品補強用炭化物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103492475A true CN103492475A (zh) 2014-01-01
CN103492475B CN103492475B (zh) 2015-03-11

Family

ID=47041322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280019027.4A Active CN103492475B (zh) 2011-04-19 2012-04-16 制造补强橡胶制品用碳化物的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9358549B2 (zh)
EP (1) EP2700672B1 (zh)
JP (1) JP5813985B2 (zh)
CN (1) CN103492475B (zh)
WO (1) WO2012144188A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105001682A (zh) * 2015-07-06 2015-10-28 中橡集团炭黑工业研究设计院 一种提高炭黑分散性的方法
CN106279859A (zh) * 2015-06-13 2017-01-04 张家港市铭诺橡塑金属有限公司 橡胶制品补强碳化物的制造方法
CN111718604A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 关西热化学株式会社 炭黑成型体及其制备方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105796B4 (de) 2012-06-29 2016-01-21 Pyrolyx Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hybrid - Carbon Black - Teilchen
US9754046B2 (en) * 2012-11-09 2017-09-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Taxonomy driven commerce site
US20170279929A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology High-performance web server, protocol and client
US10675527B2 (en) * 2017-01-25 2020-06-09 Trugrit Traction, Inc. Pipe transporter traction wheel
US10634274B2 (en) * 2017-01-25 2020-04-28 Trugrit Traction, Inc. Pipe transporter traction wheel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0693539A2 (en) * 1994-07-20 1996-01-24 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion of organic wastes
CN101213263A (zh) * 2005-05-16 2008-07-02 卡伯特公司 炭黑的共混物和包含该共混物的产品
JP2010274223A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Bridgestone Corp 高分子系廃棄物の熱分解方法、炭化物の回収方法、並びに炭化物、ゴム組成物及びタイヤ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0655909B2 (ja) 1984-07-26 1994-07-27 旭カ−ボン株式会社 ソフト系カ−ボンブラツク製造装置
JPH0517704A (ja) * 1991-07-16 1993-01-26 Nippon Steel Chem Co Ltd カーボンブラツク造粒品の製造方法
JP3224692B2 (ja) 1994-07-20 2001-11-05 三菱重工業株式会社 廃棄物からのカーボンブラック製造方法及び装置
DE19623198A1 (de) 1996-06-11 1997-12-18 Degussa Verfahren zur kontinuierlichen Trockengranulation von Pulverruß
KR101129824B1 (ko) 2003-10-20 2012-03-26 유니로얄 캐미칼 캄파니, 인크. 탄젠트 델타값 및 마모지수를 감소시키기 위한 고무 조성물및 방법
JP5168117B2 (ja) 2008-12-11 2013-03-21 信越半導体株式会社 シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
WO2010137352A1 (ja) * 2009-05-29 2010-12-02 株式会社ブリヂストン 高分子系廃棄物の熱分解方法及び熱分解装置、炭化物の回収方法、並びに炭化物、該炭化物を含むゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤ
JP5632661B2 (ja) * 2010-06-21 2014-11-26 株式会社ブリヂストン ゴム補強用炭素材料及びその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0693539A2 (en) * 1994-07-20 1996-01-24 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Combustion of organic wastes
CN101213263A (zh) * 2005-05-16 2008-07-02 卡伯特公司 炭黑的共混物和包含该共混物的产品
JP2010274223A (ja) * 2009-05-29 2010-12-09 Bridgestone Corp 高分子系廃棄物の熱分解方法、炭化物の回収方法、並びに炭化物、ゴム組成物及びタイヤ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106279859A (zh) * 2015-06-13 2017-01-04 张家港市铭诺橡塑金属有限公司 橡胶制品补强碳化物的制造方法
CN105001682A (zh) * 2015-07-06 2015-10-28 中橡集团炭黑工业研究设计院 一种提高炭黑分散性的方法
CN111718604A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 关西热化学株式会社 炭黑成型体及其制备方法
CN111718604B (zh) * 2019-03-19 2023-10-13 关西热化学株式会社 炭黑成型体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012224746A (ja) 2012-11-15
EP2700672A4 (en) 2014-12-10
JP5813985B2 (ja) 2015-11-17
US20140001293A1 (en) 2014-01-02
CN103492475B (zh) 2015-03-11
US9358549B2 (en) 2016-06-07
WO2012144188A1 (ja) 2012-10-26
EP2700672B1 (en) 2016-08-17
EP2700672A1 (en) 2014-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103492475B (zh) 制造补强橡胶制品用碳化物的方法
KR102669944B1 (ko) 엘라스토머 및 충전제를 갖는 복합재를 제조하는 방법
Xiao et al. Material recovery and recycling of waste tyres-A review
CA2689855C (en) Method of reclaiming carbonaceous materials from scrap tires and products derived therefrom
EP2794766B1 (en) A method for obtaining a carbon black powder by pyrolyzing scrap rubber, the carbon black thus obtained and the use thereof
CN104470993B (zh) 用于制备混合碳黑颗粒的方法和装置
CN105419096B (zh) 一种炭黑复合粉体的生产方法
TW200940619A (en) Elastomer composition with reclaimed filler materials
JP5632661B2 (ja) ゴム補強用炭素材料及びその製造方法
Ribeiro et al. Evaluation of biochar production temperature in interaction with elastomers of different polarities
CN102459519A (zh) 用于制造半活性炭化物和增塑剂的橡胶颗粒转化方法
JP5356126B2 (ja) ゴム組成物及び空気入りタイヤ
KR100926346B1 (ko) 폐타이어 탈황방법
WO2021158109A1 (en) A method for processing mixed rubber waste streams and carbon black powder obtained
MARKU Circular rubbers. From industrial wastes to rubber composites with low dissipation of energy

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant