JP2017039126A - 微粉末製造システム、方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微粉末製造システム、方法及び装置は、切込み材に関係なく他用途（例えば、タイヤ製造、アスファルト製造など）への微粉末の取り入れを可能にする濃度で、予測可能で予め決定可能な粒子サイズ範囲及び構成の微粉末の提供。
【解決手段】微粉末製造システム、方法及び装置。本システム、方法及び装置は、切込み材に対する予備粉砕処理１０２、極低温冷凍１０４、及び粉砕１０６、ならびに、微粉末に対する加温１０８、鉄系金属及び繊維除去１１０、集積１１２、スクリーニング１１４、及び保管１１６を備える。一般的に、加温１０８では、加温装置で微粉末を再循環させてもよい。さらに、集積１１２することで、粉砕１０６及びスクリーニング１１４がそれぞれの最適効率で実施され、振動スクリーナを使った繊維除去１１０により、微粉末の純度を向上させてもよい。微粉末は微粉末ゴム（「ＭＲＰ」）を備えてもよい。
【選択図】図１

Description

本システム、方法及び装置は一般的に微粉末生産に関連し、特に、不均等なサイズ及び構成の材から所定粒子サイズ範囲への微粉末生産に関連する。

微粉末を様々な用途（例えば、食品産業、製薬産業、プラスチック産業、ゴム産業など）で使用してもよい。しかし、従来の微粉末生産処理では、費用が高額で効率が悪い。
例えば、古タイヤやその他ゴム／エラストマ製品といった加硫ゴムの廃却が大きな環境問題となっている。当該問題の１つの解決策として、加硫ゴムの微粉末ゴム（「ＭＲＰ」）へのリサイクル化があり、ＭＲＰは、新しいゴム混合物でのフィラ（例えば、車両タイヤ用タイヤトレッド混合物）、プラスチック配合物（例えば、ポリオレフィン用フィラとして）、アスファルトなど、様々な用途に使用可能である。これらの用途において、ＭＲＰはバージン混合物材の代わりに使用され、ＭＲＰの構成は、米国材料試験協会基準（例えば、ＡＳＴＭ Ｄ−５６０３−０１ 当該基準では、米国標準メッシュサイズにおける、構成物を成す粒子の最大サイズを基に材を分類する）に従った小粒径（例えば、直径２ｍｍ以下）の加硫エラストマ粒子から成る。

一般的に、ＭＲＰは極低温粉砕、化学処理、及びその他の方法で生産されてもよい。しかし、これらの従来処理のいくつかの態様は高額で時に効率が悪い。さらに、ＭＲＰを使用する最終用途により、処理する切込み材が限定され、そのため、ＭＲＰ生産でのリサイクルが可能な加硫ゴムの種類が限定される。

１つの実施形態により要約すると、本開示の態様は一般的に微粉末製造システム、方法及び装置に関する。一般的に、本システム、方法及び装置は、切込み材に関係なく他用途（例えば、タイヤ製造、アスファルト製造など）への微粉末の取り入れを可能にする濃度で、予測可能で予め決定可能な粒子サイズ範囲及び構成の微粉末を提供する。１つの実施形態において、本システム、方法及び装置は、切込み材に対する予備粉砕処理、極低温冷凍及び粉砕、ならびに、得られた微粉末に対する加温、鉄系金属及び繊維除去、集積、スクリーニング、及び、保管を備える。一般的に、本開示では微粉末ゴム（「ＭＲＰ」）を非限定な考察実施例として単に図に示し説明するために提示する。よって、本開示は、微粉末にする切込み材の種類について限定する意図は無い。例えば、プラスチック、食品などを、本開示で開示するシステム、方法及び装置に従い処理してもよい。

本開示で詳述するように、本開示のシステム、方法及び装置の態様では、生産中に加硫ゴムに導入された補足材（例えば、タイヤでは鋼板や繊維材）に関係なく、任意の加硫ゴム／エラストマを切込み材として使用することができる。ＭＲＰ及び繊維材が略同じ重量であることを考慮すると、ＭＲＰから繊維材を除去するのは、本質的に難しく効率が悪い。そのため、１つの典型的な実施形態において、本システム、方法及び装置では、振動スクリーナを使ってＭＲＰから繊維材を除去する。一般的に、振動スクリーナの動作により、ＭＲＰはフルイを通過するが、繊維材はフルイ上に残る。これにより、ＭＲＰから繊維材が除去され、ＭＲＰの純度及び均質性が向上する。

ＭＲＰの純度の他に、本開示のシステム、方法及び装置の態様では、処理をより効率的に実行できる。例えば、本開示による加温装置は、１つの実施形態において、比例積分微分ループ（例えば、「ＰＩＤ」ループ）の一部としてＭＲＰを再循環させて、加温装置の運転効率を向上させる。ＭＲＰを加温装置に再導入すると接触表面積が増加し、それにより、ＭＲＰはより迅速に効果的に加温される（例えば、ＭＲＰ粒子同士の接触が増加して粒子間の熱移動が促進され、また、ＭＲＰ粒子と加温装置との間の接触が増えて加温装置から粒子への熱移動が促進されるため）。一般的に、加温装置の効率性が向上すると、より迅速で効率的な速度での粉砕が可能になる。しかし、この速度は、生産／製造ライン全体でみると効率のよい効果的なＭＲＰスクリーニングには、速すぎるかもしれない（例えば、確実に生産ラインの停滞が起きないようにするためには、従来システムでは、粉砕ステップを遅くするか、スクリーニングステップを高速にする必要がある）。このため、本開示により加温処理とスクリーニング処理との間で実施する集積器（例えば、貯蔵サイロ）では、粉砕処理をスクリーニング処理と分けて、粉砕及びスクリーニングをそれぞれの最適な速度で実施することができるようしてもよい。

１つの実施形態において、粉砕後における極低温粉砕微粒子の加温方法では、加温装置に微粒子を送り、加温装置の運転効率を判断し、加温装置の運転効率が所定閾値未満であるかを判断し、加温装置の運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、加温装置で微粒子を再循環させる。

１つの実施形態において、微粉末ゴム（ＭＲＰ）からの繊維材の除去方法では、振動スクリーナにＭＲＰ及び繊維材の混合物を提供し、当該混合物は少なくとも０．１質量％の繊維材を含み、所定の時間、振動スクリーナを動作させ、混合物中の繊維材の９９％以上が振動スクリーナに残り、混合物中のＭＲＰの９９％以上が振動スクリーナを通過する。

１つの実施形態において、極低温粒子粉砕方法では、冷却造粒粒子を粒子サイズ分布が広い微粉末に粉砕し、微粉末を加温し、加温微粉末を集積装置に集積し、集積加温微粉末を１以上の所定部にふるい分け、１以上の所定部がふるい分けられた加温微粉末の所定範囲の粒子サイズを包含する。

本開示の１つの態様によると、粉砕後における極低温粉砕微粒子の加温方法において、運転効率を第一運転効率とし、当該方法ではさらに、加温装置で微粒子を再循環する際、加温装置の第二運転効率を判断し、加温装置の第二運転効率が所定閾値超または未満であるかを判断する。当該方法ではさらに、加温装置の第二運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、再度加温装置で微粒子を再循環させる。また、当該方法ではさらに、加温装置の第二運転効率が所定閾値超であると判断すれば、微粒子が加温装置から出ていけるようにする。また、当該方法において、加温装置の１以上のモータによる電流量を測定して、加温装置の運転効率を判断する。またさらに、当該方法において、微粒子の温度を加温装置の所定点で測定して、加温装置の運転効率を判断する。当該方法において、加温装置の現在容量も測定して、加温装置の運転効率を判断する。またさらに、当該方法において、加温装置から排出される微粒子の流容積量を測定して、加温装置の運転効率を判断する。さらに、当該方法において、理論モデルを使って、加温装置の運転効率を判断する。また、当該方法において、極低温粉砕微粒子は極低温粉砕微粉末ゴム（ＭＲＰ）を備える。

本開示の１つの態様によると、微粉末ゴム（ＭＲＰ）からの繊維材の除去方法において、振動スクリーナはメッシュサイズ２０または２５のフルイを備える。さらに、当該方法において、振動スクリーナはメッシュサイズ２０または２５の少なくとも２つのフルイを備え、ＭＲＰは少なくとも２つのフルイを通過する。さらに、当該方法において、所定時間は混合物内の繊維材量に基づく。また、当該方法において、所定時間とは１分以上である。

本開示の１つの態様によると、極低温粒子粉砕方法において、加温微粉末は集積装置内に所定時間留まる。さらに、当該方法において、微粉末を加温する際さらに、加温装置に微粉末を送り、加温装置の運転効率を判断し、加温装置の運転効率が所定閾値未満であるかを判断し、加温装置の運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、加温装置で微粉末を再循環させる。さらに、当該方法において、運転効率を第一運転効率とし、当該方法ではさらに、加温装置で微粉末を再循環する際、加温装置の第二運転効率を判断し、加温装置の第二運転効率が所定閾値超または未満であるかを判断する。さらに、当該方法において、加温装置の第二運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、再度加温装置で微粉末を再循環させる。当該方法においてさらに、加温装置の第二運転効率が所定閾値超であると判断すれば、微粉末が加温装置から出ていけるようにする。またさらに、当該方法において、冷却造粒粒子は冷却造粒ゴム粒子を備え、微粉末が微粉末ゴム（ＭＲＰ）を備える。また、当該方法においてさらに、加温ＭＲＰはＭＲＰ及び繊維材の混合物の一部であって、振動スクリーナに混合物を所定量提供し、所定量の混合物は少なくとも０．１質量％の繊維材を備え、振動スクリーナを所定時間動作させ、混合物中の繊維材の９９質量％以上が振動スクリーナに残り、混合物中のＭＲＰの９９質量％以上が振動スクリーナを通過する。

本請求発明のあらゆる態様、特徴及び利益は、以下の図面と併せた好適な実施形態及び態様についての以下の詳述から明らかになるであろう。しかし、実施形態及び態様に対する変更及び変形は、本開示での新規性のある概念の趣旨及び範囲から逸脱する事無く、行うことが出来る。

付図では、本開示の１以上の実施形態及び／または態様を表示し、記載した説明と併せ本開示の原理を解説する。可能な限り、複数の図で同じ参照番号を使用し、実施形態において同一要素または類似要素を表す。

本開示の１つの実施形態における微粉末ゴムを生産する典型的な全体処理フローを表すフローチャートである。 本開示の１つの実施形態における後粉砕処理及び装置の図式表現である。 本開示の１つの実施形態における加温処理及び装置の図式表現である。 本開示の１つの実施形態における典型的な加温処理フローを示すフローチャートである。

概要
本開示の原理を理解しやすくするため、ここでは図に示す実施形態を参照し、文章でも具体的に説明する。しかし、実施形態により本開示の範囲を限定する意図はなく、本開示に係わる当業者であれば、説明または図に示す実施形態のいかなる代替及び変更、ならびに、図に示す本開示の原理のいかなる適用も想到するものと理解されよう。範囲限定は全て、請求項に従い請求項での表現で判断されるべきである。

本開示の態様は、一般的に、微粉末の製造システム、方法及び装置に関する。一般的に、本システム、方法及び装置は、切込み材に関係なく他用途（例えば、タイヤ製造、アスファルト製造など）への微粉末の取り入れを可能にする、予測可能で予め決定可能な粒子サイズ範囲及び構成の微粉末を提供する。１つの実施形態において、本システム、方法及び装置は、切込み材に対する予備粉砕処理、極低温冷凍、及び粉砕、ならびに、得られた微粉末に対する加温、鉄系金属及び繊維除去、集積、スクリーニング、及び保管を備える。一般的に、本開示では微粉末ゴム（「ＭＲＰ」）を非限定な考察実施例として単に図に示し説明するために提示する。よって、本開示は、微粉末にする切込み材の種類について限定する意図は無い。例えば、プラスチック、食品などを、本開示で開示するシステム、方法及び装置に従い処理してもよい。

本開示で詳述するように、本開示のシステム、方法及び装置の態様では、生産中に加硫ゴムに導入された補足材（例えば、タイヤでは鋼板や繊維材）に関係なく、加硫ゴム／エラストマを切込み材として使用することができる。ＭＲＰ及び繊維材が略同じ重量であることを考慮すると、ＭＲＰから繊維材を除去するのは、本質的に難しく効率が悪い。そのため、１つの典型的な実施形態において、本システム、方法及び装置では、振動スクリーナを使ってＭＲＰから繊維材を除去する。一般的に、振動スクリーナの動作により、ＭＲＰはフルイを通過するが、繊維材はフルイ上に残る。これにより、ＭＲＰから繊維材が除去され、ＭＲＰの純度及び均質性が向上する。

ＭＲＰの純度の他に、本開示のシステム、方法及び装置の態様では、処理をより効率的に実行できる。例えば、本開示による加温装置は、１つの実施形態において、比例積分微分ループ（例えば、「ＰＩＤ」ループ）の一部としてＭＲＰを再循環させて、加温装置の運転効率を向上させる。ＭＲＰを加温装置に再導入すると接触表面積が増加し、それにより、ＭＲＰはより迅速に効果的に加温される（例えば、ＭＲＰ粒子同士の接触が増加して粒子間の熱移動が促進され、また、ＭＲＰ粒子と加温装置との間の接触が増えて加温装置から粒子への熱移動が促進されるため）。一般的に、加温装置の効率性が向上すると、より迅速で効率的な速度での粉砕が可能になる。しかし、この速度は、生産／製造ライン全体でみると効率のよい効果的なＭＲＰスクリーニングには、速すぎるかもしれない（例えば、確実に生産ラインの停滞が起きないようにするためには、従来システムでは、粉砕ステップを遅くするか、スクリーニングステップを高速にする必要がある）。このため、本開示により加温処理とスクリーニング処理との間で実施する集積器（例えば、貯蔵サイロ）では、粉砕処理をスクリーニング処理と分けて、粉砕及びスクリーニングをそれぞれの最適な効率性で実施することができるようしてもよい。

典型的な実施例
図を参考にする。図１は、本開示の１つの実施形態による微粉末ゴム（「ＭＲＰ」）の全体的な典型的生産処理１００のフローチャートである。様々な実施形態において、処理１００では、極低温粉砕することで、不均等なサイズ及び構成の加硫切込み材（例えば、金属及び繊維粒子を有する古タイヤ）を、均等なサイズ及び構成のＭＲＰ（例えば、細砕加硫ゴム／エラストマ）にする。詳細は、米国特許第７，４４５，１７０号（「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｒｕｍｂ ａｎｄ Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｕｂｂｅｒ」と題され、２００３年１１月１７日に出願済み）、米国特許第７，２５８，２８８号（「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ Ｐｈｙｔｏｓｔｅｒｏｌ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」と題され、２００５年８月１０日に出願済み）、米国特許第７，１０８，２０７（「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｒｕｂｂｅｒ」と題され、２００４年１０月２６日に出願済み）、米国特許第７，０９３，７８１号（「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒ Ｒｕｂｂｅｒ」と題され、２００４年１０月２６日に出願済み）、及び、米国特許第５，５８８，６００号（「Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｃｒｕｍｂ Ｒｕｂｂｅｒ ｆｒｏｍ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｉｒｅｓ」と題され、１９９５年６月７日に出願済み）で記載されており、それらの開示を参照により本開示に包含する。一般的に、ＭＲＰは加硫エラストマ粒子から成り、加硫エラストマ粒子の大部分は所定サイズ（例えば、１００ミクロン）未満である。さらに、図１で示すステップ及び処理（ならびに、本開示で表示し説明するその他全てのフローチャートのステップ及び処理）は、同時に継続して実施されてもよいが、一般的には個別で同時でなく実施されて、必ずしも表示の順で実施されるものでないことは、理解されて周知であろう。

したがって、ステップ１０２では、多様な実施形態において、加硫切込み材に対し粉砕前に処理を実施する。一般的に、予備粉砕処理では、処理１００内の後ステップでより使いやすい状態に切込み材を変える。切込み材によって当該予備粉砕処理が違ってもよいことは、当業者であれば理解するであろう。例えば、１つの実施形態において、大型で形が不ぞろいな加硫ゴムを大まかに小さく粉砕して、後ステップでの極低温粉砕がより効率的に実施されるようにしてもよい。また、１つの実施形態において、低温粉砕処理で使用するミルやその他装置に悪影響をおよぼすかもしれない金属などの異質物のいくつかを切込み材から除去する（例えば、タイヤから鋼板）よう、切込み材を処理してもよい。しかし、予備粉砕したエラストマ切込み材から全ての金属及び繊維を確実に除去することは難しい場合もあり、そのため、そういった異質物でも大抵は処理１００の次のステップに進ませる。予備粉砕処理が終了して、一般的に切込み材は極低温冷凍を開始する準備が整ったことになる。

引き続き図１によると、ステップ１０４では、様々な実施形態において、切込み材を極低温冷凍するが、その際、切込み材の温度を大幅に下げる。１つの実施形態において、極低温冷凍では、切込み材を回転するオーガで筒状容器内を移動させながら、切込み材に液体窒素を投入する。ゴム／エラストマは一般的に展性があり変形しやすいため、極低温冷凍することで粒子を砕けやすくし、それにより次ステップの粉砕をより簡単により均等に実施できることは、当業者であれば理解するであろう。そこで、ステップ１０６では、極低温冷凍された切込み材を粉砕装置に導入する。様々な実施形態において、粉砕装置は粒子を粉砕してＭＲＰにする。一般的に、１つの実施形態において、粉砕装置は、円錐状のインパクトミル（変形インパクトミルは、米国特許第７，８６１，９５８号（「Ｃｏｎｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｉｌｌ」と題され、２００８年６月２５日に出願済み）、米国特許第７，９００，８６０号（「Ｃｏｎｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｉｌｌ」と題され、２００７年４月５日に出願済み）、米国特許第８，３０２，８９２号（「Ｃｏｎｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｉｌｌ」と題され、２０１１年１月３日に出願済み）、米国特許第８，３０２，８９３号（「Ｃｏｎｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｉｌｌ」と題され、２０１１年１月３日に出願済み）、及び、米国特許第８，１３２，７５１号（「Ｃｏｎｉｃａｌ−Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｉｌｌ」と題され、２０１１年１月３日に出願済み）に記載され、それらの開示を参照により本開示に包含する）であってもよい。１つの実施形態において、極低温冷凍された切込み材はミルの最上部に入れられ、高速回転しているロータに向かって重力で引っ張られる。このため、極低温冷凍された切込み材は、切込み材が粉砕されＭＲＰになるまで、ロータに衝突しロータとミルケーシングの間で弾む。様々な実施形態において、粉砕装置から排出されるＭＲＰは、サイズが様々（例えば、同一構成内の粒子サイズが５０メッシュ以上１４０メッシュ以下であるような広い粒子サイズ分布、粒子サイズが大体直径２ｍｍ以下であるような広い粒子サイズ分布、同一構成内の粒子サイズが４０メッシュ以上２００メッシュ以下であるような広い粒子サイズ分布など）で、低温（例えば、−６２．２℃（−８０°Ｆ）から−７３．３℃（−１００°Ｆ））のままである。

粉砕直後のＭＲＰを後粉砕処理の実施可能温度まで加温するため、ＭＲＰをステップ１０８で加温する。一般的に、加温処理の詳細は、図２−４の説明と併せると理解されやすいであろう。様々な実施形態において、粉砕直後のＭＲＰを乾燥及び／または加温して、粉砕後、室温に戻る際にＭＲＰで結露が起こらないようにする。結露すれば、ＭＲＰが粉末状ではなく海綿状体に変化することもある。１つの実施形態において、ＭＲＰが所定温度（例えば、２６．７℃（８０°Ｆ）以上、露点以上など）になり、加温器が所定の運転効率、所定の流速（例えば、時間当たり２７２０ｋｇ（６，０００ポンド））、及び／または、所定の運転能力（例えば、９０％）になるまで、粉砕直後のＭＲＰを加温器に再循環させてもよい。例えば、１つの非限定的実施例において、ＭＲＰがプローブに付着しているので、レベルプローブが正確に読めないかもしれず、出力温度の読み取りも不正確／信用できないかもしれない。そのため、加温器のモータによる電流量を計測し、加温器により実施される現在の作業状況（例えば、運転効率）を判断してもよい。また本実施例において、電流量が所定閾値より低い（例えば、２．５アンペア以下）場合、電流量が閾値を超えるまでＭＲＰを加温器に再循環させてもよい。この場合、ＭＲＰは鉄系金属及び繊維除去装置を通過させてもよい。別の実施形態において、理論モデルを使って加温装置の運転効率を算出してもよい（例えば、加温器に関する既知の変数に基づき運転効率を算出する）。

様々な実施形態において、ステップ１１０では、鉄系金属及び繊維材をＭＲＰから除去する。これらの材は、ＭＲＰ内では最終製品の純度／品質を悪化させる欠陥物と見なされることは、当業者であれば理解するであろう。上でも言及したが、こういった材のいくらかはステップ１０２（予備粉砕処理）中に除去されるが、ステップ１０６（粉砕）や１０８（乾燥／加温）後に、まだ除去されなくてはならない場合も多い。このため、１つの実施形態において、ＭＲＰを磁石にかざして、ＭＲＰから鉄系金属を除去する。１つの実施形態によると、ＭＲＰを振動スクリーナに通し、繊維材を除去する。一般的に、鉄系金属及び繊維材除去の詳細は、図２の説明と併せると理解しやすいであろう。

引き続き図１により、ステップ１１２で、ＭＲＰをスクリーニングの前に集積するが、この集積を図２の説明を参考にさらに詳述する。一般的に、集積することで、ステップ１０６での粉砕をステップ１１４でのスクリーニングから分離できる。様々な実施形態において、材が粉砕装置を通過する（ステップ１０６）最も効率的な流速は、材がスクリーニング装置を通過する（ステップ１１４）最も効率的な流速とは異なっていてもよい。このため、１つの実施形態において、粉砕装置及びスクリーニング装置の両方をそれぞれの最適な流速で動作させるため、ＭＲＰを集積してもよい（例えば、一時的または長期間、保存する）。様々な実施形態によると、ＭＲＰをサイロ、貯蔵ビン、ドラム、フレキシブル中間バルクコンテナ（例えば、バルクバッグ）、中間バルクコンテナなどに集積してもよい。

集積後、様々な実施形態において、ステップ１１４でＭＲＰをスクリーニング装置に送るが、ステップ１１４を図２の説明を参考にさらに詳述する。一般的にスクリーニング装置は、様々なメッシュサイズの複数のフルイを備え、ＭＲＰを粒子サイズで分け、分けられたＭＲＰの粒子サイズが、所定の狭い範囲にあり略均等になるようにする。

フルイにかけた後、様々な実施形態において、ステップ１１６では、ＭＲＰを貯蔵及び／またはパック化する。ステップ１１６での貯蔵及び／またはパック化により、後に様々な用途（例えば、アスファルト製造、タイヤ製造など）でＭＲＰを使用できるようになることは、当業者であれば理解するであろう。一般的に、バッグ、サイロ、トラックなどでの貯蔵が可能である。ＭＲＰの貯蔵が終了すると、処理１００はそこで終了する。

図２では、本開示の１つの実施形態による後粉砕処理及び装置の図式表現２００を示す。一般的に、極低温粉砕１０６の後、ＭＲＰにいくつかの処理ステップを実施し、ＭＲＰの純度及び品質を向上させる。予備粉砕処理の後でも、加硫ゴム以外の材（例えば、繊維、金属、石など）がまだＭＲＰ中にあるかもしれないことは、当業者であれば理解するであろう。そこで、例えば、ＭＲＰに加温１０８、鉄系金属及び繊維除去１１０、集積１１２、及びスクリーニング１１４を実施してもよい。後粉砕処理の終了後、ＭＲＰは、別の用途で必要になるまでストレージ１１６で保存されてもよい。一般的に、図２において、矢印は、指定（例えば、金属及び繊維廃棄物を示す矢印）が無い限り、ＭＲＰの流れ方向を示す。

様々な実施形態において、極低温粉砕された直後のＭＲＰは、投入路２０２を介して加温装置２０４（あるいは、本開示では「乾燥装置」または「加温器」ともいう）に進む。ＭＲＰは、加温装置２０４に進む時点では、大抵まだ極めて低い温度（例えば、−６２．２℃（−８０°Ｆ）から−７３．３℃（−１００°Ｆ））であることは、当業者であれば認めるであろう。一般的に、加温装置２０４は、結露してＭＲＰが海綿状のかたまりになるといった品質低下を起こさないよう十分にＭＲＰを加温できる任意の装置であってもよい。１つの非限定実施形態において、加温装置２０４は、ＨＥＡＴ流体熱移動システムに装着された２”断熱パイプ付Ｔｈｏｍａｓ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ社製１８”Ｘ２０”であってもよく、同製品の詳細はＴｈｏｍａｓ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ社のウェブサイト、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｈｏｍａｓｃｏｎｖｅｙｏｒ．ｃｏｍ／を通して同社から入手可能である。前記モデルは、加温装置２０４の一例にすぎず、本開示での説明に適したモデル／型であればいずれでもよいことは理解されるであろう。１つの実施形態において、加温装置２０４が適切な効率で動作しない場合、ＭＲＰを再循環装置２０６に進め、ＭＲＰをＰＩＤループの一部として加温装置２０４に戻して再循環させる。再循環装置２０６は、図３及び４の説明と併せると理解が深まるであろう。

引き続き図２によると、加温装置２０４が適切な効率で動作している場合、１つの実施形態において、ＭＲＰは、投入路２０８（例えば、回転オーガ、ドラッグディスクコンベイヤなど）を介して金属除去装置２１０に進む。一般的に金属除去装置２１０はＭＲＰに残る金属を除去する。様々な実施形態において、金属除去装置２１０は、磁石（例えば、マグネットドラムなど）であってもよい。１つの実施形態において、磁石を、ＭＲＰが落下するパイプの分岐部に設置する。そこで、当該実施形態において、磁石はパイプの分岐部を通る金属を引きつけ、ＭＲＰはそのままパイプを通り落下する。別の実施形態において、金属除去装置２１０は、表面にＭＲＰの流れに平行に走るはりを有する凸状のスライドであってもよく、ＭＲＰが凸状の表面を滑り落ちる際（例えば、ＭＲＰが投入路２０８からマグネットドラム２１０へと滑る際）、ＭＲＰを薄い層に広げてマグネットドラムを通過するＭＲＰの表面積を増やし、金属除去装置２１０の効率が向上するよう設計されている。当該実施形態において、スライドの端部に回転マグネットドラムが配置され、マグネットドラムは、ＭＲＰの薄い層が通過する際、ＭＲＰに残る金属を除去し、ＭＲＰを通過させる（例えば、金属はマグネットドラムの回転面に付着してＭＲＰの流れから外れ、ＭＲＰはマグネットドラムの回転面を通過する。）こうして、当該実施形態において、金属はＭＲＰから除去され、鉄系金属でない材だけが残るようにする。

ＭＲＰに残る鉄系金属でも加硫ゴムでもない材を除去するため、様々な実施形態において、ＭＲＰは投入路２１２（例えば、回転オーガ、ドラッグディスクコンベイヤなど）を介して繊維材除去装置２１４に進む。一般的に繊維材除去装置２１４は、ＭＲＰに残る鉄系金属でも加硫ゴムでもない材（例えば、繊維材など）を除去する。様々な実施形態において、繊維材除去装置２１４は、様々なメッシュサイズの１以上のフルイを有する振動スクリーナ（例えば、Ｍｉｄｗｅｓｔｅｒｎ（商標）ＭＥ６０Ｓ８−８−６ＸＰ 振動スクリーナ、同製品の詳細はＭｉｄｗｅｓｔｅｒｎ Ｉｎｄｕｓｔｏｒｉｅｓ社のウェブサイト、ｈｔｔｐｓ：／／ｍｉｄｗｅｓｔｅｒｎｉｎｄ．ｃｏｍ／を通して同社から入手可能。前記モデルは、繊維材除去装置２１４の一例にすぎず、本開示での説明に適したモデル／型であればいずれでもよいことは理解されるであろう。）であってもよい。１つの実施形態において、振動スクリーナは、ＭＲＰはメッシュスクリーンを通過できるが繊維材はメッシュスクリーン上に残るようなサイズの１つのメッシュスクリーン（例えば、２０メッシュ、２５メッシュなど）を備える。当該実施形態において、ＭＲＰはフルイ上で十分上下に弾むが、繊維材は上下に弾むほどではない速度（例えば、時間当たり２７２０ｋｇ（６，０００ポンド））で、振動スクリーナを動作させる（例えば、ＭＲＰが少なくとも１分間はスクリーン上に留まるようにする）。一般的に、繊維材の形状はひものように細長く、ＭＲＰより長く、ＭＲＰほど高く弾まないので、メッシュスクリーンを通過できる向きにならない。別の実施形態において、振動スクリーナは、ＭＲＰはメッシュスクリーンを通過できるが繊維材はメッシュスクリーン上に残るような２つの異なるサイズのメッシュスクリーンを備える（例えば、第一スクリーンを２０メッシュにし、第二スクリーンを２５メッシュにするなど）。また別の実施形態において、振動スクリーナは、ＭＲＰはメッシュスクリーンを通過できるが繊維材はメッシュスクリーン上に残るような同サイズの２つのメッシュスクリーンを備える（例えば、第一及び第二スクリーンをどちらも２０メッシュにするなど）。

引き続き図２によると、繊維材がＭＲＰから除去されると、様々な実施形態において、ＭＲＰは、投入路２１６（例えば、回転オーガ、ドラッグディスクコンベイヤなど）を介して集積装置２１８に進む。一般的に、集積装置２１８は極低温粉砕１０６をスクリーニング１１４から分ける。様々な実施形態において、材が粉砕装置を通過する最も効率的な流速は、材がスクリーニング装置を通過する最も効率的な流速とは異なる（例えば、粉砕装置での最適な流速は、スクリーニング装置の最適な流速より速い）。一般的に、再循環装置２０６により、加温装置２０４が最適効率（例えば、最も効率的な流速）で動作できるようにし、それにより、極低温粉砕が最適（例えば、最も効率的な）な流速で動作できるようにする。具体的には、全体の流れ次第で、多少のＭＲＰを残し加温器に再循環させてもよい。このため、１つの実施形態において、粉砕装置及びスクリーニング装置の両方をそれぞれの最適な流速で動作させるため、ＭＲＰを集積して非効率にならないようにしてもよい。様々な実施形態によると、ＭＲＰを、サイロ、貯蔵ビン、ドラム、フレキシブル中間バルクコンテナ（例えば、バルクバッグ）、中間バルクコンテナなどに集積してもよい。様々な実施形態において、ＭＲＰが集積装置２１８に留まる時間は、極低温粉砕１０６とスクリーニング１１４のそれぞれの最適流速の違い次第で決まる。

ＭＲＰが十分な時間集積されると、様々な実施形態において、ＭＲＰは、投入路２２０（例えば、回転オーガ、ドラッグディスクコンベイヤなど）を介してスクリーニング装置２２２に進む。一般的にスクリーニング装置２２２は、ＭＲＰを粒子サイズによって特定の範囲ごとにＭＲＰを分ける装置である。様々な実施形態において、スクリーニング装置２２２は、上部から下部へとメッシュサイズが大きくなるよう次々重ねられた複数のメッシュスクリーンを備え、粒子がスクリーニング装置２２２を通って落下すると、最大粒子が最上部のフルイに留まり、最小粒子が最下部のフルイを通過するようにする。メッシュ番号が大きいほど、メッシュの目開きの大きさは小さくなる（一般的に、メッシュサイズとは、フルイの２５．４ｍｍ（１リニアインチ）内での目開き数をいい、例えば、４０メッシュには２５．４ｍｍ（１リニアインチ）に４０個の目開きがある）ことは、当業者であれば周知であろう。このため、１つの典型的な実施形態において、第一メッシュスクリーンは最大サイズのＭＲＰ２２４（例えば、メッシュサイズ４０以上の粒子サイズ）を捉えて、ＭＲＰ２２４をストレージ１１６に通す。典型的な当該実施形態において、第二メッシュスクリーンが二番目に大きなサイズのＭＲＰ２２６（例えば、メッシュサイズ８０以上の粒子サイズ）を捉えて、ＭＲＰ２２６をストレージ１１６に通す。同様に、典型的な当該実施形態において、第三メッシュスクリーンは三番目に大きなサイズのＭＲＰ２２８（例えば、メッシュサイズ１４０以上の粒子サイズ）を捉えて、ＭＲＰ２２８をストレージ１１６に通す。このため、ストレージ１１６に通された最終のＭＲＰ２３０は最小粒子サイズ（例えば、メッシュサイズ１４０未満の粒子サイズ）である。上記は非限定的な実施例であり、メッシュスクリーン番号及びサイズは所望の抽出物次第で変更できる（例えば、メッシュサイズ１０から５００まで、１スクリーンのみから１０スクリーンまで）ことは、当業者であれば周知であろう。後粉砕処理及び装置をより深く理解するため、次に加温処理及び装置の図式表現を説明する。

図３では、本開示の１つの実施形態による加温処理及び装置２０４の図式表現３００を表示している。一般的に、加温処理（本開示では乾燥処理または加温／乾燥１０８ともいう）を極低温粉砕１０６の直後にし、迅速にＭＲＰの温度を上げてＭＲＰで結露が生じないようにする。ＭＲＰで水分が結露してしまうと、ＭＲＰは海綿状のかたまりに変化する。一般的に、図３において、矢印はＭＲＰの流方向を示す。

様々な実施形態において、極低温粉砕された直後のＭＲＰは、投入路２０２を介して加温装置２０４（または、本開示では「乾燥装置」または「加温器」ともいう）に進む。ＭＲＰは、加温装置２０４に進む時点ではまだ極めて低い温度であることは、当業者であれば認めるであろう。このため、様々な実施形態において、ＭＲＰを早急に温めるよう加温装置２０４で処理する。１つの実施形態において、ＭＲＰを回転オーガ３０２で引き込み加温装置２０４内を通す。オーガ３０２は、加温装置２０４の能力、ＭＲＰを加温装置２０４内に留める所望時間、加温装置２０４内でのＭＲＰ容量などの要素に基づき様々な速度で動作させてもよい。

ＭＲＰが初期時間で加温装置２０４を通過すると、様々な実施形態において、ＭＲＰは排出路３０４に進み、別の回転オーガ３０６（または、例えば、ドラッグディスクコンベイヤ）で上向きに再循環パイプ３０８まで運搬される。一般的に、再循環パイプ３０８は再循環装置２０６の一部であり、再循環装置２０６は、加温装置２０４が最適効率で動作していない場合、ＭＲＰを加温装置２０４に戻し再循環させてもよい（例えば、加温装置２０４を最適な運転効率で機能し続けさせるためのＰＩＤループの一部として）。様々な実施形態において、再循環装置２０６は、粉砕装置の流速に関係なく加温装置２０４が最適効率で動作できるようにする（例えば、加温装置２０４が効率的に動作できるよう、粉砕装置を遅くさせる必要はない）。１つの実施形態において、ＭＲＰは、再循環パイプ３０８を通り、再循環パイプ３０８を排出路３１２及び集積パイプ３１４に分ける再循環パイプ３０８内の分割部３１０を通過して落ちる。ＭＲＰが再循環パイプ３０８を通って集積パイプ３１４に自然に落ちるよう、分割部３１０の方向を定める。よって、集積パイプ３１４が詰まるレベルまでＭＲＰが集積パイプ３１４内で集積しない限り、ＭＲＰは通常は排出路３１２に進まない。

引き続き図３によると、集積パイプ３１４での集積レベルを制御するため、１つの実施形態において、集積パイプ３１４を、回転オーガ３１８（または、例えばドラッグディスクコンベイヤ）を備える再投入パイプ３１６に接続する。一般的に、再投入パイプ３１６を加温装置が２０４の前半部に接続し、加温装置２０４にＭＲＰを再投入できるようにしてもよい。加温装置２０４が最適効率で動作していない場合、様々な実施形態において、オーガ３１８は集積パイプ３１４からＭＲＰを押し出し、ＭＲＰを加温装置２０４に再循環させるよう動作する。加温装置２０４が最適効率及び／または最適容量で動作し始めた後、様々な実施形態において、オーガ３１８を遅くし、ＭＲＰが集積パイプ３１４内で集積し排出路３１２に進み始めるようにする。一般的に、ＰＩＤループの一部として、オーガ３１８の速度を速めるまたは遅くして、ＭＲＰの再循環率を変更してもよく、これは同様に、加温装置２０４の運転効率を向上させたり低下させたりする。目標値付近で処理を維持するために、ＰＩＤループが計測処理変数に左右されることは、当業者であれば周知であろう。一般的に、ＰＩＤループでは、変数が目標値を超えるまで変数に基づき処理を向上させ、変数が目標値未満になるまで変数に基づき処理を低下させるといったことを交互に繰り返す。よって、処理は目標値付近で変わることになる。加温処理及び装置をより深く理解するには、加温処理フローの説明が役立つであろう。

図４で示すフローチャートは、本開示の１つの実施形態による典型的な加温処理４００を示す。一般的に、図の加温処理４００は、加温１０８の一部として実施されるが、加温装置２０４及び再循環装置２０６（これらの詳細は、図式表現３００に記載）で実施されてもよい。

ステップ４０２では、様々な実施形態において、極低温で粉砕されたＭＲＰを加温装置に提供する。様々な実施形態によると、ＭＲＰは加温装置を通って循環するため、加温装置の現在の運転効率をステップ４０４で判断する。一般的に、運転効率は様々な方法で判断されてもよい。例えば、加温装置のモータの電流量（例えば、１秒あたりのクーロン値；モータが実施する作業量を示し、加温装置内の層が厚いほど電流量が増す）、ＭＲＰが加温装置から排出される際のＭＲＰの温度、加温装置内でのＭＲＰの現在量（例えば、容量）、ＭＲＰが加温装置から排出される際のＭＲＰの体積流量（例えば、単位時間当たりの表面を通過する流量）などを計測してもよい。別の実施形態において、理論モデルを使って、加温装置の運転効率を算出してもよい（例えば、加温処理４００に関連する既知の変数を基にした加温装置の運転効率の算出による）。ステップ４０４の一部で加温装置の運転効率を洞察する対策を取ってもよいことは、当業者であれば理解するであろう。

現在の運転効率を判断した後、様々な実施形態において、ステップ４０６では、運転効率を加温装置の運転効率に対する所定レベル（例えば、２．５アンペア、２６．７℃（８０°Ｆ）、９０％、時間当たり２７２０ｋｇ（６，０００ポンド）など）と比較する。１つの実施形態によると、運転効率が所定レベル未満であれば、ステップ４０８において、ＭＲＰを加温装置に戻し再循環させる（例えば、再循環装置２０６を介する。再循環装置２０６の詳細は図式表現３００に記載）。加温装置内のＭＲＰ量を増加させることで、加温装置内で粒子がより撹拌され、それにより、ＭＲＰ粒子間での熱移動（例えば、温度の高いＭＲＰが温度の低いＭＲＰとより頻繁に接触することによる、温度の高いＭＲＰから温度の低いＭＲＰへの熱移動）、及び、ＭＲＰ粒子と加温装置との間での熱移動（例えば、温度の低いＭＲＰが熱い加温装置の内側及びオーガとより頻繁に接触することによる、加温装置からＭＲＰへの熱移動）が促進されるために、しばしば運転効率が向上することは、当業者であれば想到するであろう。一般的に、加温装置が所定レベル未満で動作している場合、加温装置内で粒子が十分に撹拌せず、加温装置からＭＲＰに効率的な熱移動が起きない。

１つの実施形態において、加温装置の第二現在運転効率をステップ４１０で算出し、ＭＲＰを再投入した後の加温装置の運転効率を判断する。加温装置の第二現在運転効率の算出方法が、第一現在運転効率をステップ４０４で算出した方法と同一であっても、別の方法であってもよいことは、当業者であれば理解するであろう。一般的に、ステップ４１２において、第二現在運転効率を加温装置の運転効率に対する所定レベルと比較するが、１つの実施形態では、所定レベルがステップ４０６と同じであってもよく、１つの実施形態では、異なっていてもよい。例えば、１つの非限定的実施形態において、ＰＩＤループでは、再循環装置２０６をオフにする最高目標値（例えば、３２．２℃（９０°Ｆ））を使用し、再循環装置２０６がエネルギ効率よく動作するようにしてもよい。

第二運転効率が所定レベル未満の場合、１つの実施形態において、加温処理はステップ４０８に戻る。しかし、運転効率が所定レベルを超える場合（ステップ４０６またはステップ４１２のいずれかで判断される）、様々な実施形態において、ＭＲＰを次段階であるステップ４１４での後粉砕処理に進め、その後加温処理を終了する。

典型的な実施形態を説明してきたが、単に図解及び説明のために表示したに過ぎず、説明により網羅し発明を開示したその形式に限定する意図はない。上記の教示を踏まえ、多くの変更及び変形が可能である。

他の当業者が、本発明及び様々な実施形態、ならびに、具体的な想定用途に応じた様々な変形も合わせ利用できるよう、本発明の原理及び本発明の実用性を説明するために、実施形態を選択して記述した。本開示の発明に係わる当業者には、代替的な実施形態が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱していないことは明らかであろう。よって、本発明の範囲を、前述の内容及び本開示で記載した典型的な実施形態ではなく添付の請求項により定義する。

Claims (23)

1. 粉砕後における極低温粉砕微粒子の加温方法であって、
   加温装置に前記微粒子を送り、
   前記加温装置の運転効率を判断し、
   前記加温装置の前記運転効率が所定閾値未満であるかを判断し、
   前記加温装置の前記運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、前記加温装置で前記微粒子を再循環させる、方法。
2. 前記運転効率を第一運転効率とし、前記方法ではさらに、
   前記加温装置で前記微粒子を再循環する際、前記加温装置の第二運転効率を判断し、
   前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値超または未満であるかを判断する、請求項１に記載の方法。
3. 前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値未満であると判断すれば、さらに、再度前記加温装置で前記微粒子を再循環させる、請求項２に記載の方法。
4. 前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値超であると判断すれば、さらに、前記微粒子が前記加温装置から出ていけるようにする、請求項２に記載の方法。
5. 前記加温装置の１以上のモータによる電流量を測定して、前記加温装置の前記運転効率を判断する、請求項１に記載の方法。
6. 前記微粒子の温度を前記加温装置の所定点で測定して、前記加温装置の前記運転効率を判断する、請求項１に記載の方法。
7. 前記加温装置の現在容量を測定して、前記加温装置の前記運転効率を判断する、請求項１に記載の方法。
8. 前記加温装置から排出される前記微粒子の体積流量を測定して、前記加温装置の前記運転効率を判断する、請求項１に記載の方法。
9. 理論モデルを使って、前記加温装置の前記運転効率を判断する、請求項１に記載の方法。
10. 前記極低温粉砕微粒子は極低温粉砕微粉末ゴム（ＭＲＰ）を備える、請求項１に記載の方法。
11. 微粉末ゴム（ＭＲＰ）からの繊維材の除去方法であって、
    振動スクリーナにＭＲＰ及び繊維材の混合物を提供し、前記混合物は少なくとも０．１質量％の繊維材を含み、
    前記振動スクリーナを所定時間動作させ、前記混合物中の前記繊維材の９９％以上が前記振動スクリーナに残り、前記混合物中の前記ＭＲＰの９９％以上が前記振動スクリーナを通過する、方法。
12. 前記振動スクリーナがメッシュサイズ２０または２５のフルイを備える、請求項１１に記載の方法。
13. 前記振動スクリーナがメッシュサイズ２０または２５の少なくとも２つのフルイを備え、前記ＭＲＰが前記少なくとも２つのフルイを通過する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記所定時間が前記混合物中の前記繊維材の量に基づく、請求項１１に記載の方法。
15. 前記所定時間とは１分以上である、請求項１１に記載の方法。
16. 極低温粒子粉砕方法であって、
    冷却造粒粒子を粒子サイズ分布が広い微粉末に粉砕し、
    前記微粉末を加温し、
    加温微粉末を集積装置に集積し、
    集積加温微粉末を１以上の所定部にふるい分け、前記１以上の所定部が前記ふるい分けられた加温微粉末の所定範囲の粒子サイズを備える、方法。
17. 前記加温微粉末が所定時間前記集積装置内に留まる、請求項１６に記載の方法。
18. 前記微粉末を加温する際さらに、
    加温装置に前記微粉末を送り、
    前記加温装置の運転効率を判断し、
    前記加温装置の前記運転効率が所定閾値未満であるかを判断し、
    前記加温装置の前記運転効率が所定閾値未満であると判断すれば、前記加温装置で前記微粉末を再循環させる、請求項１６に記載の方法。
19. 前記運転効率を第一運転効率とし、前記方法ではさらに、
    前記加温装置で前記微粉末を再循環する際、前記加温装置の第二運転効率を判断し、
    前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値超または未満であるかを判断する、
    請求項１８に記載の方法。
20. さらに、前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値未満であると判断すれば、再度前記加温装置で前記微粉末を再循環させる、請求項１９に記載の方法。
21. さらに、前記加温装置の前記第二運転効率が前記所定閾値超であると判断すれば、前記微粉末が前記加温装置から出ていけるようにする、請求項１９に記載の方法。
22. 前記冷却造粒粒子が冷却造粒ゴム粒子を備え、前記微粉末が微粉末ゴム（ＭＲＰ）を備える、請求項１６に記載の方法。
23. さらに、
    前記加温ＭＲＰがＭＲＰ及び繊維材の混合物の一部であって、振動スクリーナに前記混合物を所定量提供し、前記所定量の前記混合物が少なくとも０．１質量％の繊維材を備え、
    所定時間前記振動スクリーナを動作させ、前記混合物中の前記繊維材の９９質量％以上が前記振動スクリーナに残り、前記混合物中の前記ＭＲＰの９９質量％以上が前記振動スクリーナを通過する、請求項２２に記載の方法。