JP3260082B2 - 高分子材料分解装置 - Google Patents
高分子材料分解装置Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Lasers (AREA)
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- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高分子材料の特
定分子結合を切り離して高分子材料の分解をする装置に
関する。
定分子結合を切り離して高分子材料の分解をする装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子材料、特にゴム製品については自
動車タイヤが大部分であり毎年多くの古タイヤが廃棄処
分される。この古タイヤの廃棄処分は大きな環境問題を
招き、その再生利用が望まれているが、現状では経済的
で有効な手段がなく放置されているに等しい。
動車タイヤが大部分であり毎年多くの古タイヤが廃棄処
分される。この古タイヤの廃棄処分は大きな環境問題を
招き、その再生利用が望まれているが、現状では経済的
で有効な手段がなく放置されているに等しい。
【０００３】一口に古タイヤと言っても、タイヤを構成
するゴム高分子成分は種々のものが含まれており、例え
ばニトリルゴムやブチルゴムなど多くの種類のものがあ
る。ゴムの原料である生ゴムは分子量１０万以上の糸状
高重合体であり、それ自体では弾性体ではなく、ゴム分
子同士を化学的に架橋あるいは加硫処理をして結合させ
ることによりゴム分子のスリップを架橋点で防ぎ弾性体
としての特性を付与している。
するゴム高分子成分は種々のものが含まれており、例え
ばニトリルゴムやブチルゴムなど多くの種類のものがあ
る。ゴムの原料である生ゴムは分子量１０万以上の糸状
高重合体であり、それ自体では弾性体ではなく、ゴム分
子同士を化学的に架橋あるいは加硫処理をして結合させ
ることによりゴム分子のスリップを架橋点で防ぎ弾性体
としての特性を付与している。
【０００４】このようなゴムタイヤを再生処理する方法
として、再生ゴムに変える方法が一般的である。再生ゴ
ムは、架橋あるいは加硫処理されたゴムを物理的、化学
的に処理して再び粘着剤と可塑剤を加え、原料ゴムや未
加硫ゴムと同様なものとしたものである。
として、再生ゴムに変える方法が一般的である。再生ゴ
ムは、架橋あるいは加硫処理されたゴムを物理的、化学
的に処理して再び粘着剤と可塑剤を加え、原料ゴムや未
加硫ゴムと同様なものとしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した再
生ゴムは価格が安いことから原料ゴムの代用品として利
用されたり、あるいはゴム配合剤として使用されてい
る。再生ゴムを新ゴムに混合して使用すると、混合時間
の短縮や加工性の改善などが図られる。
生ゴムは価格が安いことから原料ゴムの代用品として利
用されたり、あるいはゴム配合剤として使用されてい
る。再生ゴムを新ゴムに混合して使用すると、混合時間
の短縮や加工性の改善などが図られる。
【０００６】しかし、耐磨耗性、耐疲労性、あるいは耐
吸水性が悪くなり、新ゴムだけで作られたものより短時
間でボロボロとなるため、現状では自動車タイヤへの利
用は殆ど行われていない。
吸水性が悪くなり、新ゴムだけで作られたものより短時
間でボロボロとなるため、現状では自動車タイヤへの利
用は殆ど行われていない。
【０００７】この発明は、上述した古タイヤ再生技術の
現状に鑑みてなされたものであり、特定波長のレーザ光
によりゴムのＳ−Ｓ結合のような特定分子結合を切断し
て高分子材料を分解でき、かつ原材料としての特性を回
復し得る高分子材料分解方法及び装置を提供することを
課題とする。
現状に鑑みてなされたものであり、特定波長のレーザ光
によりゴムのＳ−Ｓ結合のような特定分子結合を切断し
て高分子材料を分解でき、かつ原材料としての特性を回
復し得る高分子材料分解方法及び装置を提供することを
課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、波長可変の中赤外域のレーザ光を
発生するレーザ装置を設け、この中赤外域のレーザ装置
を波長の異なる複数のレーザ光発生手段のいずれかを選
択的に用いて波長可変とした中赤外域レーザ装置とし、
このレーザ装置から高分子材料の特定分子結合の伸縮振
動に共鳴する波長のレーザ光を、支持手段上に載置した
上記高分子材料に照射し、特定の分子結合を選択的に分
解して高分子材料の分解をするようにした高分子材料分
解装置としたのである。
解決する手段として、波長可変の中赤外域のレーザ光を
発生するレーザ装置を設け、この中赤外域のレーザ装置
を波長の異なる複数のレーザ光発生手段のいずれかを選
択的に用いて波長可変とした中赤外域レーザ装置とし、
このレーザ装置から高分子材料の特定分子結合の伸縮振
動に共鳴する波長のレーザ光を、支持手段上に載置した
上記高分子材料に照射し、特定の分子結合を選択的に分
解して高分子材料の分解をするようにした高分子材料分
解装置としたのである。
【０００９】又、この方法を実施する装置として、波長
可変の中赤外域のレーザ光を発生するレーザ装置を設
け、このレーザ装置から高分子材料の特定分子結合の伸
縮振動に共鳴する波長のレーザ光を、支持手段上に載置
した上記高分子材料に照射し、特定の分子結合を選択的
に分解して高分子材料の分解をするようにした高分子材
料分解装置を採用することができる。
可変の中赤外域のレーザ光を発生するレーザ装置を設
け、このレーザ装置から高分子材料の特定分子結合の伸
縮振動に共鳴する波長のレーザ光を、支持手段上に載置
した上記高分子材料に照射し、特定の分子結合を選択的
に分解して高分子材料の分解をするようにした高分子材
料分解装置を採用することができる。
【００１０】上記高分子材料の分解装置の発明では、レ
ーザ光は中赤外域で波長可変であることが前提である。
このような波長可変のレーザ光から高分子材料の特定分
子結合の伸縮振動に共鳴する波長のレーザ光を選択す
る。自動車タイヤのような高分子ゴムでは高分子生ゴム
を架橋又は加硫して作られた弾性ゴムのＳ−Ｓ結合の伸
縮振動に共鳴する波長を選択して照射することにより高
分子材料の特定分子結合を選択的に分解すると、高分子
材料が分解され、生ゴムが再生されるのである。
ーザ光は中赤外域で波長可変であることが前提である。
このような波長可変のレーザ光から高分子材料の特定分
子結合の伸縮振動に共鳴する波長のレーザ光を選択す
る。自動車タイヤのような高分子ゴムでは高分子生ゴム
を架橋又は加硫して作られた弾性ゴムのＳ−Ｓ結合の伸
縮振動に共鳴する波長を選択して照射することにより高
分子材料の特定分子結合を選択的に分解すると、高分子
材料が分解され、生ゴムが再生されるのである。
【００１１】
【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は第１実施形態の高分子材
料分解装置の概略斜視図である。固定基板１には複数個
の半導体レーザ素子２（図示の例では２ａ、２ｂ、……
２ｎ、２ｏの１５個）が所定間隔に円周上に配列され、
その中心位置にはガルバノミラー３が設けられている。
ガルバノミラー３はパルスモータ４で回転させて上記半
導体レーザ素子２のいずれかを選択し、その選択された
レーザ素子２のレーザ光を伝送系６を介して高分子材料
のゴム片５へ伝送照射するように構成している。７はゴ
ム片５から分解された高分子粉末を受けるトレーであ
る。
面を参照して説明する。図１は第１実施形態の高分子材
料分解装置の概略斜視図である。固定基板１には複数個
の半導体レーザ素子２（図示の例では２ａ、２ｂ、……
２ｎ、２ｏの１５個）が所定間隔に円周上に配列され、
その中心位置にはガルバノミラー３が設けられている。
ガルバノミラー３はパルスモータ４で回転させて上記半
導体レーザ素子２のいずれかを選択し、その選択された
レーザ素子２のレーザ光を伝送系６を介して高分子材料
のゴム片５へ伝送照射するように構成している。７はゴ
ム片５から分解された高分子粉末を受けるトレーであ
る。
【００１２】固定基板１は図示しない適当な手段で支持
されている。半導体レーザ素子２（２ａ、２ｂ、……２
ｎ、２ｏ）はヘテロ接合形半導体素子から成り、活性層
とクラッド層のサンドイッチ層にＰｂＳｎＴｅ（活性
層）／ＰｂＳｎＴｅ（クラッド層）を用いた中赤外光領
域（波長４．５〜１４μｍ）のレーザ光を発生する半導
体素子である。
されている。半導体レーザ素子２（２ａ、２ｂ、……２
ｎ、２ｏ）はヘテロ接合形半導体素子から成り、活性層
とクラッド層のサンドイッチ層にＰｂＳｎＴｅ（活性
層）／ＰｂＳｎＴｅ（クラッド層）を用いた中赤外光領
域（波長４．５〜１４μｍ）のレーザ光を発生する半導
体素子である。
【００１３】上記半導体素子のそれぞれの素子２ａ、２
ｂ、……２ｎ、２ｏは、波長が０．２μｍずつ異なるレ
ーザ光を発生する。このように波長を少しずつ異なった
ものとするため、各素子ではＰｂＴｅとＳｎＴｅの混晶
比を変えて上記波長帯域をカバーできるものとしてい
る。なお、図示省略しているが、各半導体素子２ａ、２
ｂ、……には共通の電源部から電源が供給され、制御部
１０からの指令により選択される特定の半導体素子に電
源を与えて発生するようにしている。図２は上記装置の
部分断面側面図であり、伝送系６と基板１との関係を示
している。
ｂ、……２ｎ、２ｏは、波長が０．２μｍずつ異なるレ
ーザ光を発生する。このように波長を少しずつ異なった
ものとするため、各素子ではＰｂＴｅとＳｎＴｅの混晶
比を変えて上記波長帯域をカバーできるものとしてい
る。なお、図示省略しているが、各半導体素子２ａ、２
ｂ、……には共通の電源部から電源が供給され、制御部
１０からの指令により選択される特定の半導体素子に電
源を与えて発生するようにしている。図２は上記装置の
部分断面側面図であり、伝送系６と基板１との関係を示
している。
【００１４】上記構成の装置により高分子材料の自動車
タイヤのゴム片を分解する。この装置によるゴム片の分
解では、上記各半導体素子２ａ、２ｂ、……から生じる
レーザ光の波長が分解しようとするゴム片の特定分子結
合伸縮振動に共鳴する波長に一致する又はその極く近傍
となる特定の半導体素子を選択することにより行なわれ
る。
タイヤのゴム片を分解する。この装置によるゴム片の分
解では、上記各半導体素子２ａ、２ｂ、……から生じる
レーザ光の波長が分解しようとするゴム片の特定分子結
合伸縮振動に共鳴する波長に一致する又はその極く近傍
となる特定の半導体素子を選択することにより行なわれ
る。
【００１５】例えばＳ−Ｓ結合をもつベンジールヂサル
ファイド（Ｂｅｎｓｙｌ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）はその
特定分子結合伸縮振動の波長が１３．２μｍであり、そ
の振動波長に合致するレーザ光を照射すると共鳴により
特定分子結合が選択的に分解されるように、Ｓ−Ｓ結合
をもつ高分子材料のゴム片が分解される。この場合、上
記ベンジールヂサルファイドの高分子材料の硫黄ＳのＳ
−Ｓ結合の伸縮振動に共鳴する波長を選択して分解する
のであり、Ｓ−Ｓ結合以外の高分子同士の結合まで分解
するのではない。従って、分解されたゴム片は元の生ゴ
ムと同様な原材料として再生される。
ファイド（Ｂｅｎｓｙｌ ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）はその
特定分子結合伸縮振動の波長が１３．２μｍであり、そ
の振動波長に合致するレーザ光を照射すると共鳴により
特定分子結合が選択的に分解されるように、Ｓ−Ｓ結合
をもつ高分子材料のゴム片が分解される。この場合、上
記ベンジールヂサルファイドの高分子材料の硫黄ＳのＳ
−Ｓ結合の伸縮振動に共鳴する波長を選択して分解する
のであり、Ｓ−Ｓ結合以外の高分子同士の結合まで分解
するのではない。従って、分解されたゴム片は元の生ゴ
ムと同様な原材料として再生される。
【００１６】なお、特定分子結合伸縮振動とは、それぞ
れの高分子材料の高分子同士の結合、特にゴム片では架
橋又は加硫された高分子のＳ−Ｓ結合がその特定の温度
状態で変動することを意味しており、高分子材料の種類
によって特有の振動数で振動する。
れの高分子材料の高分子同士の結合、特にゴム片では架
橋又は加硫された高分子のＳ−Ｓ結合がその特定の温度
状態で変動することを意味しており、高分子材料の種類
によって特有の振動数で振動する。
【００１７】上述した特定の高分子材料の分子結合伸縮
振動の波長は予め別途フーリエ変換赤外分光装置により
測定しておき、その特定波長を制御部１０へ外部から入
力してモータ４を回転させ、上記特定波長を発生する半
導体素子２ａ、２ｂ、……のいずれかを選択する。
振動の波長は予め別途フーリエ変換赤外分光装置により
測定しておき、その特定波長を制御部１０へ外部から入
力してモータ４を回転させ、上記特定波長を発生する半
導体素子２ａ、２ｂ、……のいずれかを選択する。
【００１８】この方法によりゴム片５から分解された高
分子粉末はトレー７により受けて所定量が集められる。
なお、図示省略しているが、ゴム片５をまんべんなく分
解させるためにゴム片５を支持している手段により伝送
系６の中心位置を中心に左右上下に微少移動できるよう
にする。
分子粉末はトレー７により受けて所定量が集められる。
なお、図示省略しているが、ゴム片５をまんべんなく分
解させるためにゴム片５を支持している手段により伝送
系６の中心位置を中心に左右上下に微少移動できるよう
にする。
【００１９】上記実施形態では固定基板１を固定し、ガ
ルバノミラー３をモータ４で回転して特定波長の半導体
素子を選択するようにしたが、反対にガルバノミラー３
に代えて固定ミラーを設けかつ固定基板１を回転基板と
しこれをモータ４により回転させて特定波長の半導体素
子を選択するようにしてもよい。
ルバノミラー３をモータ４で回転して特定波長の半導体
素子を選択するようにしたが、反対にガルバノミラー３
に代えて固定ミラーを設けかつ固定基板１を回転基板と
しこれをモータ４により回転させて特定波長の半導体素
子を選択するようにしてもよい。
【００２０】又、上記２つの実施形態では所定波長ピッ
チずれた複数個の半導体素子から特定波長のレーザ光を
発生するものを選択するようにしたが、これに代えて自
由電子レーザを用いてもよい。
チずれた複数個の半導体素子から特定波長のレーザ光を
発生するものを選択するようにしたが、これに代えて自
由電子レーザを用いてもよい。
【００２１】自由電子レーザは、電子銃から発射される
電子ビームを加速器で光速近くまで加速し、磁界が周期
的に変化する磁界形成手段の中を電子ビームが追行する
際に蛇行し磁界との協働作用により発生する光を光共振
器で増幅して所望波長のレーザ光を得ることができるも
のである。
電子ビームを加速器で光速近くまで加速し、磁界が周期
的に変化する磁界形成手段の中を電子ビームが追行する
際に蛇行し磁界との協働作用により発生する光を光共振
器で増幅して所望波長のレーザ光を得ることができるも
のである。
【００２２】このような自由電子レーザでは、磁界の強
さと電子ビームのエネルギレベルのいずれか又は両方を
変化させることにより紫外線から赤外線まで任意の波長
のレーザ光を得ることができるから、磁界形成手段によ
り磁界強さを変化させるか、あるいは電子ビームの加速
器により加速エネルギを変化させて所望の波長・レーザ
光を発生させ、これを上記ゴム片５に照射しても同様な
効果が得られる。
さと電子ビームのエネルギレベルのいずれか又は両方を
変化させることにより紫外線から赤外線まで任意の波長
のレーザ光を得ることができるから、磁界形成手段によ
り磁界強さを変化させるか、あるいは電子ビームの加速
器により加速エネルギを変化させて所望の波長・レーザ
光を発生させ、これを上記ゴム片５に照射しても同様な
効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この高分子
材料分解装置は、中赤外域で波長可変のレーザ光を高分
子材料に照射してその特定分子結合伸縮振動波長に共鳴
させることにより高分子材料を分解するものとしたか
ら、この装置により高分子材料を分解し、例えばゴム片
であればそのＳ−Ｓ結合を分解することにより生ゴムの
ような原材料を再生することができ、耐摩耗性、耐疲労
性、耐吸水性などの特性を改善でき、自動車タイヤへの
再生利用が可能となるという大きな効果が得られる。
材料分解装置は、中赤外域で波長可変のレーザ光を高分
子材料に照射してその特定分子結合伸縮振動波長に共鳴
させることにより高分子材料を分解するものとしたか
ら、この装置により高分子材料を分解し、例えばゴム片
であればそのＳ−Ｓ結合を分解することにより生ゴムの
ような原材料を再生することができ、耐摩耗性、耐疲労
性、耐吸水性などの特性を改善でき、自動車タイヤへの
再生利用が可能となるという大きな効果が得られる。
【図１】実施形態の高分子材料分解装置の概略斜視図
【図２】同上装置の部分断面側面図
１ 固定基板 ２ 半導体レーザ素子 ３ ガルバノミラー ４ モータ ５ ゴム片 ６ 伝送系 ７ トレー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−17875（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−317838（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−158055（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−100183（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−337943（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−121741（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08J 11/00 - 11/28 B29B 17/00 - 17/02 B09B 3/00 - 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】 波長可変の中赤外域のレーザ光を発生す
るレーザ装置を設け、この中赤外域のレーザ装置を、波
長の異なる複数のレーザ光発生手段のいずれかを選択的
に用いて波長可変とした中赤外域レーザ装置とし、この
レーザ装置から高分子材料の特定分子結合の伸縮振動に
共鳴する波長のレーザ光を、支持手段上に載置した上記
高分子材料に照射し、特定の分子結合を選択的に分解し
て高分子材料の分解をするようにした高分子材料分解装
置。 - 【請求項２】 前記波長の異なる複数のレーザ光発生手
段をそれぞれ半導体素子を用いて形成したことを特徴と
する請求項１に記載の高分子材料分解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21979296A JP3260082B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 高分子材料分解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21979296A JP3260082B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 高分子材料分解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065284A JPH1065284A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3260082B2 true JP3260082B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16741104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21979296A Expired - Fee Related JP3260082B2 (ja) | 1996-08-21 | 1996-08-21 | 高分子材料分解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260082B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116845679A (zh) * | 2017-06-20 | 2023-10-03 | 波士顿科学医学有限公司 | 激光系统和方法 |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP21979296A patent/JP3260082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1065284A (ja) | 1998-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |