JP2006224304A - ゴムチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的比重差が小さい複数のゴム材料からなるゴム材料積層体から、単一のゴム材料をゴムチップとして分離回収することを可能としたゴムチップの製造方法を提供すること。
【解決手段】複数種のゴム材料が直接又は非ゴム材料を介して接合されたゴム材料積層体であって、１つのゴム材料と他のゴム材料の少なくとも１つとの比重差が１０％以上であるゴム材料積層体を粉砕してゴムチップにする工程と、そのゴムチップを粒径選別して、粒径差が０．５ｍｍ以下となる１又は２以上の粒子群に選別する粒径選別工程と、その粒径選別されたゴムチップを更に各々比重選別する工程とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ゴムチップの製造方法に関し、さらに詳しくは、廃材として発生するホース等を、例えば弾性マット材等の再生資源として再利用することに好適に用いられるゴムチップの製造方法に関する。

近年、例えば、自動車のエアコン用ホース等の各種の積層構造ホースや積層構造チューブといった複数の異なるゴム材料からなるゴム材料積層体の廃材は、燃料として熱エネルギー回収するサーマルリサイクルが行われているが、更に、省資源で環境負荷の少ない再利用法としてのマテリアルリサイクルが重要視されてきている。

そして、このマテリアルリサイクルの前提条件として、ゴム材料積層体を構成する複数の異なるゴム材料から単一のゴム材料を分離して回収することが要求される。しかし、上記ホースなどのゴム材料積層体は、それら層間を強固に加硫接着あるいは補強糸などによって強固に接合している場合が多く、それらゴム材料層の界面に沿って２層を剥離することは困難なため、剥離による分離回収は容易ではない。

一方、上記剥離による方法以外にゴム材料積層体から単一のゴム材料を分離回収する方法は、例えば、複数の異なるゴム材料からなるゴム材料積層体を粉砕してゴムチップにした後、そのゴムチップを比重差を利用して分離回収する方法も考えられる。しかし、一般に比重差を利用した選別による分離方法は、例えばポリエステルとポリプロピレンとの間や、塩化ビニルとポリエチレンの間といった異なる材質間のようにその比重差が比較的大きいものの間での検討は進んでいるものの、例えばゴムチップにおけるハロゲン含有ゴム材料−ハロゲン非含有ゴム材料間といった比較的似かよった材質のものについては、その比重差が比較的小さいこともあって分離回収は難しく、これまで検討された例はほとんどない。

ここで、上記のように比重差を利用して分離回収する例としては、特許文献１及び２などがある。例えば特許文献１は液中で比重差選別を行うものであり、具体的には、相対的に小さな比重の高分子材料と相対的に大きな比重の高分子材料からなる積層体を粉砕して細かい混合粒子にした後、その混合粒子を、それらの中間の比重を有する液中において分離することからなる積層体高分子材料の分離回収方法が示されている。

また特許文献２には、建築廃材として発生した石膏ボードについて、粉砕した石膏ボードを予め粒径選別を行った後に比重選別を行う分離処理方法が開示されている。この特許文献２では、選別する原料を選別移動床の上に投入し、この選別移動床を適宜傾斜させた上で振動させ、選別移動床の両端に２物を分けることにより比重選別をしている。この際、選別移動床の下から送風ファンによって風が送られ、選別移動床上の軽量物は舞い上げられて選別移動床の傾斜下端部に送られ、重量物は選別移動床の振動によって傾斜上端部に運ばれる。この方法によると、石膏ボード中の石膏原料と紙類及び金属類（磁性、非磁性金属）など、比較的比重差の大きいものについて効率よく高精度かつ高純度で選別することができるとされている。

特開２００４−２３７６８３号公報 特開２０００−７０９１５号公報

しかし、特許文献１のように、液中で比重差を利用して分離する場合、例えばゴムチップにおけるハロゲン含有ゴム材料−ハロゲン非含有ゴム材料間といったその比重差が比較的小さく、比較的似かよった材質のもののように、その分離すべき２物間の種類によっては、２物の比重の中間となる最適な液体を選ぶことができないこともあるなどその実施も限られる。また実施可能な場合であっても、沈降あるいは浮遊したゴムチップをそれぞれ回収並びに乾燥する工程が更に必要であり、全体として煩雑な工程となるため工業的に利用することは難しいと思われる。

また特許文献２は、予め粒径選別を行った後に比重選別を行う分離処理方法であるものの、予め粒径選別を行っているのは、その後の比重分離装置を用いる上で予めある程度の粒径範囲にすることがその装置上必要となるからであり、ある程度の粒径範囲にするその目的は比重選別の処理効率の面からである。そしてその結果、製品の精度や純度など需要者の要求に対応して再生石膏製品を供給可能とすることができるとするものであり、複数の比較的比重が近いゴム材料からなるゴム材料積層体のように比較的似かよった材質・形状のものについての問題を解決するものとはなっていない。

本発明が解決しようとする課題は、例えばハロゲン含有ゴム材料とハロゲン非含有ゴム材料が積層されたゴム材料積層体のように比較的比重差が小さい複数のゴム材料からなるゴム材料積層体において、単一のゴム材料をゴムチップとして分離回収することを可能としたゴムチップの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るゴムチップの製造方法は、請求項１に記載の発明のように、複数種のゴム材料が直接又は非ゴム材料を介して接合されたゴム材料積層体であって、１つのゴム材料と、他のゴム材料のうち少なくとも１つのゴム材料との比重差が１０％以上であるゴム材料積層体を粉砕し、ゴムチップにする粉砕工程と、そのゴムチップを粒径選別し、その選別したゴムチップの粒径差が０．５ｍｍ以下となる１又は２以上の粒子群に選別する粒径選別工程と、その粒径選別されたゴムチップ群を更に各々比重選別する比重選別工程とを備えることを要旨とする。

この場合、請求項２に記載のように、前記ゴム材料積層体が少なくともハロゲン含有ゴム材料とハロゲン非含有ゴム材料とを含むことが好適な例として挙げられる。

そして、請求項３に記載のように、前記ゴム材料積層体が流体輸送用のホース又はチューブであることにおいて好適に用いられる。

請求項１に記載のゴムチップの製造方法によれば、例えば、複数の異なるゴム材料からなるゴム材料積層体において、その異なるゴム材料間の比重差が小さいために従来比重選別によって単一のゴム材料として分離回収することができなかったものや、また、そのゴム材料の積層間を加硫接着等によって強固に接合しているために剥離する方法では単一のゴム材料を分離回収することができなかったものに対しても、単一のゴム材料を純度よく回収し、そのゴムチップ製品とすることが可能となる。

この場合、前記ゴム材料積層体が請求項２に記載の材料からなる場合、環境問題の面から今後規制が予想されるハロゲン含有ゴム材料を分離してハロゲン非含有ゴム材料からなるゴムチップを製造することができ、それを例えば弾性マット材などとしてマテリアルリサイクルすることが可能となる。

そして、前記ゴム材料積層体が請求項３に記載のものに適用することができるため、自動車のエアコン用ホースなどの廃材を熱回収するのみでなくゴムチップとして再利用し、環境負荷の少ないマテリアルリサイクルが実現される。

以下に本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。

本発明に適用されるゴム材料積層体は、ゴム材料が板状に積層されたものや、ホースなどのように筒状に積層されたものなどがある。そしてホースなどには、流体輸送用のホース又はチューブ、特に自動車用のホース又はチューブが例示される。そのホースとしての用途は、例えば、自動車のガソリンを送るための燃料輸送用ホースや、エアコンの冷媒循環回路に使われるエアコンホース、油圧系に使われるパワステ用ホース等がある。

そして、ゴム材料と比重が大きく異なるものであれば、上記ゴム材料積層体は、ゴム材料以外に補強糸や樹脂、金属薄膜といった非ゴム材料であって、ゴム材料と同時に粉砕可能なものを含んでいても構わない。また、ワイヤー等の金属など粉砕が難しいものを含む場合でも、予め剥離除去することが可能なものであれば構わない。

ゴム材料の種類は、例えば、フッ素系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリル系ゴム、エチレン−プロピレンゴムなどがある。これらゴム材料は同一のポリマーを用いた場合にも、多種の充填剤が配合されるため、そのゴム材料の種類のみでなく、配合内容によっても種々に異なる比重を示す。

ゴム材料積層体に含まれるゴム材料は、分離したい異なるゴム材料間の比重差が１０％以上であるものであれば用いることが可能であり、好ましくはその比重差が１４％以上である。比重差が１０％未満の場合、比重選別によって分離されないからである。

図１に、本発明に係る製造方法の工程フローを示す。廃材として回収された複数のゴム材料からなるゴム材料積層体を図１（イ）において粉砕し、その中に含まれる繊維等の非ゴム材料を除去した上で混合ゴムチップにする。次に、得られた混合ゴムチップを図１（ロ）において粒径選別する。その後、図１（ハ）において比重選別を行い、ゴムチップを回収する。

図２は、本発明に係るゴムチップの製造における粉砕機の概略図及び粉砕工程を示している。予め裁断機等で裁断したホース廃棄物２５をベルトコンベア２１によって粗粉砕機２２に運ぶ。この粗粉砕機２２においてホース廃棄物２５を大まかな粒子状となるように粗粉砕してゴム−繊維混合物２６を得る。次に、このゴム−繊維混合物２６を微粉砕機２３に運び、更に細かい大きさの粒子に粉砕する。この時、微粉砕後の粒子のうち極めて比重の小さい繊維２８は、ファン２４によって除去され、ゴムチップ２７は繊維２８と分別されて回収される。

図３は、本発明に係るゴムチップの製造における粒径選別機３０の構造図及び粒径選別工程を示している。粒径選別機３０は、装置上方に投入口３１を備え、本体内に目の粗さの異なる３種類のメッシュ（粗メッシュ３２、中メッシュ３３、細メッシュ３４）を上から順に備えている。これらメッシュ３２〜３４は、図中左下から右上にかけて傾斜されている。また、装置左方下部に粒径選別されたゴム材の排出口３５〜３７を、装置右方下部にメッシュ３２〜３４のすべてを通過したものの排出口３８を有する。

粉砕工程で回収したゴムチップ２７を装置上方の投入口３１から粒径選別機３０に投入し、３種類のメッシュ３２〜３４で篩いにかけて粒径選別する。その際、３種類のメッシュに図中の両端矢印記号Ｘの方向に振動が加わることにより、投入されたゴムチップ２７は図中左方下部へと運ばれながら篩いにかけられる。３つの粒径群に分別されたゴムチップ２７ａ、２７ｂ、２７ｃはそれぞれ排出口３５、３６、３７から排出されて回収される。

この場合、粒径分別されたゴムチップ２７ａは、粒径差が０．５ｍｍ以下となるゴムチップの集まりとなることが望ましい。同様に、２７ｂ、２７ｃも、その粒径差が０．５ｍｍ以下となることが望ましい。

粒径差が０．５ｍｍより大きい場合にはゴムチップの比重差よりむしろ粒径差の影響が大きくなって、次の比重選別工程において、各々のゴムチップに当たる風の量が大きく異なり、分離精度を低下させることになる。その結果、得られるゴムチップの純度が低下することとなる。

図４は、本発明に係るゴムチップの製造における比重選別機４０の構造図及び比重選別工程を示している。比重選別機４０は、装置上方に投入口４１を備え、本体内に波形の形状（図中では側面を示しており、側面は鋸の歯形をしている）を持つデッキ４２が水平に対する角度θで図中左下から右上にかけて傾斜されて配置される。そして、このデッキ４２の下にはデッキ４２に振動を与えるためのスクリーン４３が備えられている。また、装置下中央部には送風機４４が配置されている。このデッキ４２及びスクリーン４３には、比重選別するゴム粒子は通さないが下から送られてくる風を通すための小さな穴が複数空いており、メッシュ形状を有している（スクリーン４３は、４３ａが穴でない部分、４３ｂが穴の部分）。そして、デッキ４２の傾斜面に垂直上方向（図中の矢印Ｚ方向）に下から送られてきた風が抜けるようになっており、投入された混合ゴムチップのうち比較的軽量物を舞い上げることができる。そして、装置左方下部には比較的比重の軽い軽量物４７ａを排出するための排出口４５が、装置右方下部には比較的比重の重い重量物４７ｂの排出口４６が備えられている。

この比重選別工程は、例えば、粒径選別工程で回収したゴムチップ２７ｂが装置上方の投入口４１から比重選別機４０に投入されて波形のメッシュ形状のデッキ４２上に落とされる。この投入されたゴムチップ２７ｂは、スクリーン４３の振動（図中の両端矢印記号Ｙ方向）によって傾斜されたデッキ４２の図中右上方向に押し上げていく。この時送風機４４によって、デッキ４２下方からデッキ４２の網の目を通過してデッキの傾斜面に垂直上方向へと風が送られるため、比較的軽い比重の軽量物４７ａはデッキ４２から浮かび上がり、デッキ４２の傾斜面下方（左下方）へと運ばれていき、装置左方下部にある軽量物排出口４５から排出される。一方、比較的重い比重の重量物４７ｂは、デッキ下方からの風に舞い上げられることがないため、振動によってデッキ右上方へと運ばれていき、装置右方下部にある重量物排出口４６から排出される。これによって比重の異なるものを含む混合ゴムチップ２７ｂは、軽量物４７ａと重量物４７ｂに選別される。

デッキ４２の傾斜角度θが大きくなると、デッキ４２の振動によって本来デッキ右上方に押し上げられるべき重量物４７ｂは、デッキ左下方へと落ちていく量が増えて軽量物４７ａに多く混入するため、製品純度を下げることとなる。

また、送風機４４による風が強くなると、浮かび上がっていなかった重量物４７ｂを浮かび上がらせてデッキ左下方へと運ぶため、この場合にも軽量物４７ａに重量物４７ｂが多く混入することとなり、製品純度が低下する。

次に、本発明の実施例について説明する。図５は、本発明の実施において使用される自動車のエアコン用ホースの断面図である。エアコン用ホース５０は同心円状にハロゲン非含有ゴム材料５２及びハロゲン含有ゴム材料５４が積層されており、ハロゲン非含有ゴム材料５２とハロゲン含有ゴム材料５４の間は補強糸層５６を介して接合されている。また、ハロゲン含有ゴム材料５４の内側は空洞５８となっている。

このエアコンホース５０が試料Ａの場合、ハロゲン非含有ゴム材料５２はエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）からなり、ハロゲン含有ゴム材料５４は塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）からなる。そして、それらの比重はそれぞれ１．１２（ＥＰＤＭ）、１．３７（Ｃｌ−ＩＩＲ）であり、その比重差は２２％である。

また、試料Ｂの場合、ハロゲン非含有ゴム材料５２はエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）からなり、ハロゲン含有ゴム材料５４は塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）からなる。それらの比重はそれぞれ１．０８（ＥＰＭ）、１．２３（Ｃｌ−ＩＩＲ）であり、その比重差は１４％である。

上記試料Ａや試料Ｂは、ハロゲン含有ゴム材料がハロゲン非含有ゴム材料の内側に位置しているが、ハロゲン含有ゴム材料がハロゲン非含有ゴム材料を被覆する形のものであっても問題ない。また、ハロゲン含有ゴム材料及びハロゲン非含有ゴム材料が１種類のものに限られない。

本発明の実施では、廃材を粉砕−粒径選別−比重選別することにより軽量物としてハロゲン非含有ゴムチップが得られるが、その得られる軽量物ゴムチップ中のハロゲン非含有ゴムチップの含有量（製品純度＝Ｐ）は以下の（数１）で求める。

（数１）
比重選別後の製品中に含まれるハロゲン非含有ゴムチップの含有率＝製品純度（重量％）＝Ｐ
比重選別前の廃材中に含まれるハロゲン非含有ゴム材料の含有率（重量％）＝Ｑ
比重選別する前のゴムチップの測定かさ重量＝ａ
比重選別した後のハロゲン非含有側のゴムチップの測定かさ重量＝ｂ
ハロゲン含有ゴム材料のみからなるゴムチップのかさ重量（ｇ／１０．２２ｃｃ）＝ｃ
ハロゲン非含有ゴム材料のみからなるゴムチップのかさ重量（ｇ／１０．２２ｃｃ）＝ｄ
製品純度Ｐ（重量％）＝Ｑ＋｛（ａ−ｂ）／（ｃ−ｄ）｝ｘ１００（％）

この（数１）において予め必要なデータＱ，ｃ，ｄを算出するため、本発明の実施に係る廃材（試料Ａ、試料Ｂ）を予め剥がしてハロゲン非含有ゴム材料とハロゲン含有ゴム材料とに分離してそれらの重量構成（上記Ｑの値）を求めた。また、分離したハロゲン非含有ゴム材料及びハロゲン含有ゴム材料を別々に粉砕−粒径選別してそれぞれについて粒径が１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍのものを選別し、それぞれについてかさ重量（上記ｃ及びｄの値）を求めた。その結果を表１に示す。

表１に示すように、比重選別前の試料Ａ全体にはハロゲン非含有ゴム材料が５８．０重量％含まれており、試料Ｂ全体にはハロゲン非含有ゴム材料が５７．３重量％含まれていた。

そして、試料Ａ中のハロゲン非含有ゴム材料（ＥＰＤＭ）をゴムチップ（粒径１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍ）にしたもののかさ重量は、４．０６（ｇ／１０．２２ｃｃ）であり、試料Ａ中のハロゲン含有ゴム材料（Ｃｌ−ＩＩＲ）をゴムチップ（粒径１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍ）にしたもののかさ重量は、６．７１（ｇ／１０．２２ｃｃ）であった。

また、試料Ｂ中のハロゲン非含有ゴム材料（ＥＰＭ）をゴムチップ（粒径１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍ）にしたもののかさ重量は、４．０８（ｇ／１０．２２ｃｃ）であり、試料Ｂ中のハロゲン含有ゴム材料（Ｃｌ−ＩＩＲ）をゴムチップ（粒径１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍ）にしたもののかさ重量は、７．０３（ｇ／１０．２２ｃｃ）であった。

（実施例１）
自動車エアコン用ホース試料Ａの廃材について確認した。このホースを裁断機によって予め５０ｃｍ〜８０ｃｍに切断した後、粉砕工程においてこの切断品を粗粉砕（切断径＝１０ｍｍ〜３０ｍｍ）及び微粉砕（切断径＝１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ）した。この際、補強糸層は、比重の小さい繊維状物として微粉砕機の排風ファンによって除去した。

次に粒径選別工程において、目の大きさが２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍのメッシュ３つを用いて、粉砕品を１．５ｍｍ以上の粒径のもの、１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍの粒径のもの、１．０ｍｍ未満の粒径のものの３つに選別した。このうち、最も量が多い１．０ｍｍ≦φ＜１．５ｍｍの粒径のものを回収した。

そして、この回収したゴムチップを、表２のように比重選別機のデッキ角度と送風機の風速を設定して、比重選別工程において比重選別し、比重選別後の軽量物を回収した。

（実施例２）
自動車エアコン用ホースの試料Ｂの廃材を用いて、実施例１と同様に粉砕−粒径選別−比重選別を行い、比重選別後の軽量物を回収した。

実施例１、２において、比重選別前後のゴムチップのかさ重量を測定した。また、（数１）を用いて比重選別後の軽量物の製品純度Ｐを算出した。それらの結果を表２に示す。

実施例のいずれにおいても、比重選別後の軽量物側のゴムチップのかさ重量は比重選別前のゴムチップのかさ重量より大きく低下している。そして製品純度Ｐは、実施例１では９３％、実施例２では８９％であり、それぞれ高純度のハロゲン非含有ゴムチップが得られた。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば上記実施例は、ハロゲン含有ゴム材料とハロゲン非含有ゴム材料とからなる自動車エアコン用ホースからハロゲン非含有ゴム材料を分離して得られるゴムチップの製造方法について示しているが、本発明は、１つのゴム材料と、他のゴム材料のうち少なくとも１つのゴム材料との比重差が１０％以上であるゴム材料積層体であって、比重選別の前に粒径差が０．５ｍｍ以下になるように粒径選別した上で比重選別することが重要であるので、ハロゲンを含有しない複数のゴム材料からなるゴム材料積層体であり、その比重差が１０％以上である場合には適用可能であることは勿論である。

また、前記ゴム材料積層体が異なる３種類以上のゴム材料からなる場合は、例えば回収再利用したい１又は２以上のゴム材料が軽量側に来る時に、そのうちの最も大きい比重のものと、分離除去したい１又は２以上のゴム材料のうち最も小さい比重のものとの比重差が１０％以上異なる場合であれば適用できるものである。

本発明に係るゴムチップの製造方法は、例えば自動車のエアコン用ホース等の廃材を粉砕選別してハロゲン非含有ゴムチップにすることを可能とするため、そのゴムチップを弾性マット材などに再利用するなど、省資源で環境負荷の少ないマテリアルリサイクルを実現する方法として利用することができる。

本発明に係る製造方法の工程フローを表す図である。 本発明に係るゴムチップの製造における粉砕機の概略図及び粉砕工程を表す図である。 本発明に係るゴムチップの製造における粒径選別機の構造図及び粒径選別工程を表す図である。 本発明に係るゴムチップの製造における比重選別機の構造図及び比重選別工程を表す図である。 本発明の実施において使用する自動車のエアコン用ホースの断面図を表す。

符号の説明

２１ ベルトコンベア
２２ 粗粉砕機
２３ 微粉砕機
２４ 排風ファン
３０ 粒径選別機
３１ 投入口
３２ 粗メッシュ
３３ 中メッシュ
３４ 細メッシュ
３５〜３８ 排出口
４０ 比重選別機
４１ 投入口
４２ デッキ
４３ スクリーン
４４ 送風機
４５，４６ 排出口
５０ エアコンホースの断面図
５２ ハロゲン非含有ゴム材料
５４ ハロゲン含有ゴム材料
５６ 補強糸層
５８ 空洞

Claims (3)

1. 複数種のゴム材料が直接又は非ゴム材料を介して接合されたゴム材料積層体であって、１つのゴム材料と、他のゴム材料のうち少なくとも１つのゴム材料との比重差が１０％以上であるゴム材料積層体を粉砕し、ゴムチップにする粉砕工程と、
   前記ゴムチップを粒径選別し、その選別したゴムチップの粒径差が０．５ｍｍ以下となる１又は２以上の粒子群に選別する粒径選別工程と、
   前記粒径選別したゴムチップを更に各々比重選別する比重選別工程と、
   を備えることを特徴とするゴムチップの製造方法。
2. 前記ゴム材料積層体が、少なくともハロゲン含有ゴム材料とハロゲン非含有ゴム材料とを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴムチップの製造方法。
3. 前記ゴム材料積層体が、流体輸送用のホース又はチューブであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴムチップの製造方法。
   

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