JP2015500893A

JP2015500893A - 架橋熱硬化性エラストマーの廃材料を処理する装置

Info

Publication number: JP2015500893A
Application number: JP2014542651A
Authority: JP
Inventors: エフフィッシャー、ジェームズ
Original assignee: レップインターナショナル
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2015-01-08
Also published as: CA2856320C; EP2782732A4; US20130136820A1; MX338696B; WO2013075218A1; CN104136187A; BR112014012571A2; EP2782732A1; MX2014006197A; CA2856320A1; US8790106B2

Abstract

熱硬化性架橋エストラマーの廃材料を処理するための装置は、第１脱硫ステージにおいて、化学反応を生じさせ、前記材料を部分的に脱硫するための、バッチ動作を行う高剪断混合機を備える。連続動作する多軸冷却押出機は、再加硫のための押出成形品を生成するために、部分的に脱硫された材料を前記高剪断混合機から受け、第２ステージにおける機械的な剪断動作により、当該材料の更なる脱硫化を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄される製品の取り扱いに関し、特に、廃ゴムおよび他の架橋エラストマー製品の脱硫に関する。

脱硫は、モールド処理の廃ゴムのような、不用な架橋ゴムを再利用して、再加硫することにより有用な製品にできる材料を生成する方法である。周知の脱硫処理とは、化学的な処理、機械的な処理、超音波を用いた処理、微生物を用いた生物学的な処理、または、マイクロ波または蒸気の使用である。

機械的な処理の１つに、高剪断混合として知られているものがある。この処理では、極めて高いレベルの剪断応力および伸長応力を与えることにより、処理中の材料内で化学反応を起こさせる。この出願人に属する米国特許7,461,970の出願に、この処理が説明されている。この出願では、１つの軸から離れる方向へ延出した面同士が対向して配置され、当該面の間に混合室を形成するとともに、上記１つの軸周りに互いに対して回転可能な２つの対面する混合部材を備える混合装置を含む。上記２つの面のうちの少なくとも１つにある混合用物の列は、相互作用して材料を混合するとともに、上記混合室内で材料を軸に向かって押し出す。この機械的処理は、架橋されていない熱硬化性エラストマーに対して、剪断エネルギを与えることにより、その材料の元々の物理性能の約６０％まで回復させることができることが実証されている。

高剪断混合機からアウトプットされた材料は、まだ、架橋部分をいくらか含んでいるため、後処理のためにロールミルに送られる。このロールミルは、わずかに異なる速度で動く、水平に並べられた２つのローラから構成される。高剪断混合機からの供給原料は、上記ミルに導入される。上記供給原料が上記ローラの間を通過するとき、当該供給原料は、剪断力を受ける。この剪断力により、架橋結合は更に切断され、流動化した材料の中に分散する細粒の混合物を生じさせる。上記ローラを通過する材料は処理の最初に戻され再利用される。一般的に、この材料は、約１７回繰り返して処理がなされた後、元のモールド処理用の主なゴム原料として使用できるシート状の材料となる。このように、この処理では、何もなされなければ廃棄されるような材料を再生するとともに、当該材料を脱硫して有用な製品にすることを可能とする。有効であれば、ロールミルへ導入される材料は、こまめに複数回処理が行われる必要があるので、バッチ処理される。

本発明によれば、
第１脱硫ステージにおいて、材料を部分的に脱硫する化学反応を生じさせるための、バッチ動作を行う高剪断混合機と、
前記高剪断混合機から前記部分的に脱硫された材料を受け、第２ステージにおいて、機械的な剪断動作により前記材料を更に脱硫し、再加硫するための押出成形品を生成するための、連続動作する多軸冷却押出機と、を備える、
熱硬化性架橋エラストマーの廃材料を処理するための装置が提供される。
典型的には、多軸押出機は、二軸押出機であるが、より多くのスクリュー要素を備えていてもよい。

このように、本発明の実施形態では、高剪断混合機にて予備処理が行われ、顆粒と液体との混合物からなる、部分的に処理がなされたゴムを生成する装置を提供する。その後、この処理は、加硫製品の原材料として即再利用可能な処理済ペレットを生成する、押出機内で完了する。この材料は、廃棄される代わりに、その後、再加硫され、別のロールミルでの処理を要することなく有用な製品を生成するために用いられうる。

他の観点では、本発明は、
高剪断混合機から部分的に脱硫された材料を受け、当該材料を機械的な剪断動作により更に脱硫し、再加硫するための押出成形品を生成するための、連続動作する多軸冷却押出機を備え、
前記多軸押出機は、
中間剪断ゾーンがその後に続く高剪断ゾーンと、
押出成形品を出すための排出口と、を備える、
高剪断混合機から受けた熱硬化性架橋エラストマーの廃材料の後処理を行うための装置を提供する。

本発明に係る混合装置の第１実施形態の概略図である。本発明に係る混合装置の第２実施形態の概略図である。

本発明は、添付図面を参照しながら、例示する意図で、より詳細に説明される。

図１は、新規装置の概略配置を示す。例えば、米国特許第7,461,970号明細書に記載されている形式の高剪断混合機（ＨＳＭ）１００は、脱硫しようとする化合物をバッチ処理するように設計されている。コンベヤ１２４は、ＨＳＭ１００からアウトプットされる材料１３０を運び出し、当該材料の後処理を行うための二軸押出機１２０の入口ポートに材料を連続して供給するサージホッパ１２２に材料を入れる。

この実施形態の押出機１２０は、バレルおよびスクリューの両方に、液体冷媒を供給する同方向回転二軸押出機である。押出機は、以下詳細に示す４つのゾーンを備える。押出機からアウトプットされたものは、化合物をペレット化するためのダイを通じて、或いはシート状または顆粒状の材料を生成するための他の任意の適当な出口を介して、供給されてもよい。押出機のスクリューは、混練動作を行うための回転要素と、ミル要素と、運搬要素と、を備えるよう構成されている。より好ましい実施形態では、同方向回転、すなわち、同じ方向に回転するスクリューが、１００ｒｅｖ／ｍｉｎ以下の速度で回転しながら、高剪断動作を行う。

押出機の構成および動作は、送り込まれる材料の後処理を行うために、以下の条件を提供する。押出機の４つのゾーン１５０、１５２、１５４および１５６が、図１に示されている。第１ゾーン１５０は、移動要素の間に大凡０．０１５”の隙間を有した状態で高剪断処理を行うとともに、２：１の比率で粉砕を約５００回行う。このゾーンでは、材料の温度を９０℃以下に制限するために冷却が行われる。第２ゾーン１５２は、材料の温度を４０℃未満に制限するために最大限の冷却を行う運搬ゾーンである。第３ゾーン１５４は、１：１．２５の比率で粉砕を約２５０回行う中間剪断処理を行い、約４０℃に冷却されている。第４ゾーン１５６は、処理済みの材料を、押出機の最後の排出口に供給する圧縮ゾーンである。より好ましい実施形態では、アウトプットする材料をペレット化するダイヘッドである。

スクリューおよび駆動システムは、大凡２００−５００Ｋｇ／ｈのレートで押出機を動作させるよう構成されている。上流のＨＳＭバッチ処理の量は、サージホッパからバレル内に送り込まれる材料が枯渇することなく押出機が連続して動作するのに十分な送り込まれる材料を生成するために、２００から４００リットルの範囲内に設定されている。

図２は、装置の第２実施形態を示す。高剪断混合機（ＨＳＭ）２００は、脱硫すべき化合物のバッチ処理を行うためのものである。ＨＳＭ２００のユニットは、構造フレーム２４０により、二軸押出機２２０のサージホッパ２２２の上方に配置されている。ＨＳＭ２００からのアウトプット材料２３０は、材料の後処理のために、二軸押出機２２０の入口ポートへ連続して材料を供給するサージホッパ２２２に直接入れられる。押出機２２０は、前述の図１に示した第１実施形態の４つのゾーン構成１５０、１５２、１５４、１５６を備える。

材料の処理は、押出機内で完了するので、別のロールミルを使用する必要性が無い。押出機は、加硫処理の原材料として即使用可能なペレット化した材料を生成する。

参照することにより、全ての参照は、本明細書に組み込まれる。

Claims

第１脱硫ステージにおいて、材料を部分的に脱硫する化学反応を生じさせるための、バッチ動作を行う高剪断混合機と、
前記高剪断混合機から前記部分的に脱硫された材料を受け、第２ステージにおいて、機械的な剪断動作により前記材料を更に脱硫し、再加硫するための押出成形品を生成するための、連続動作する多軸冷却押出機と、を備える、
熱硬化性架橋エラストマーの廃材料を処理するための装置。
前記多軸押出機は、中間剪断ゾーンがその後に続く高剪断ゾーンを備える、
請求項１に記載の装置。
前記高剪断ゾーンは、移動要素の間に大凡０．０１５”の隙間を有し、２：１の比率で粉砕を約５００回行う、
請求項２に記載の装置。
中間剪断ゾーンは、１：１．２５の比率で粉砕を約２５０回行う、
請求項３に記載の装置。
前記高剪断ゾーン内の前記材料は、９０℃以下の温度で維持される、
請求項２から４のいずれか１項に記載の装置。
前記中間剪断ゾーン内の前記材料は、４０℃以下の温度で維持される、
請求項２から５のいずれか１項に記載の装置。
前記材料を圧縮して前記押出機の排出口へ供給するための、前記中間剪断ゾーンの下流に位置する圧縮ゾーンを、更に備える、
請求項２から６のいずれか１項に記載の装置。
前記排出口は、ダイヘッドである、
請求項４に記載の装置。
前記高剪断ゾーンと前記中間剪断ゾーンとの間に位置する冷却ゾーンを更に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
前記冷却ゾーンは、前記材料の温度を、４０℃以下に制限する、
請求項９に記載の装置。
前記高剪断混合機からの部分的に脱硫された材料を、前記多軸押出機へ供給するためのコンベヤを更に備える、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
前記多軸押出機への入口に位置する、前記高剪断混合機からの材料を連続的に供給するためのサージホッパを、更に備える、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
前記多軸押出機は、二軸押出機である、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
高剪断混合機から部分的に脱硫された材料を受け、当該材料を機械的な剪断動作により更に脱硫し、再加硫するための押出成形品を生成するための、連続動作する多軸冷却押出機を備え、
前記多軸押出機は、
中間剪断ゾーンがその後に続く高剪断ゾーンと、
前記押出成形品を出すための排出口と、を備える、
高剪断混合機から受けた熱硬化性架橋エラストマーの廃材料の後処理を行うための装置。
前記高剪断ゾーンは、移動要素の間に大凡０．０１５”の隙間を有し、２：１の比率で粉砕を約５００回行う、
請求項１４に記載の装置。
中間剪断ゾーンは、１：１．２５の比率で粉砕が約２５０回行う、
請求項１５に記載の装置。
前記高剪断ゾーンにある前記材料は、９０℃以下の温度で維持される、
請求項１５または１６に記載の装置。
前記中間剪断ゾーンにある前記材料は、４０℃以下の温度で維持される、
請求項１７に記載の装置。
前記材料を圧縮して前記押出機の排出口へ供給するための、前記中間剪断ゾーンの下流に位置する圧縮ゾーンを、更に備える、
請求項１５から１８のいずれか１項に記載の装置。
前記排出口は、ダイヘッドである、
請求項１９に記載の装置。
前記高剪断ゾーンと前記中間剪断ゾーンとの間に位置する冷却ゾーンを更に備える、
請求項１４から２０のいずれか１項に記載の装置。
前記冷却ゾーンは、前記材料の温度を４０℃以下に制限する、
請求項２１に記載の装置。
前記多軸押出機は、二軸押出機である、
請求項１４から２２のいずれか１項に記載の装置。