JPS6223973B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 発明の技術分野 本発明は、加硫ゴムを再利用できるように再生
する方法、更に詳しくは粉末加硫ゴムをマイクロ
波エネルギーにより高効率で解重合させ、工業的
に極めて有用な再生ゴムを得る方法に関し、再生
ゴムの品質の向上を実現するものである。 (2) 技術の背景 従来加硫ゴムを再利用する方法としては、微粉
砕して未加硫ゴムの充填剤として利用する方法、
再生剤を加え加熱し再生ゴムとする方法、及びマ
イクロ波等の利用により、高温で簡易再生する方
法などが知られている。 しかしながら、充填剤にするために微粒粉砕す
る場合は、粉砕コストが高く、且つ使用に関して
も制約を受けることが多い。再生剤を用いる再生
方法は、再生剤による再生コストアツプや、汚染
性、毒性、臭気などが再生ゴムに付着する等の問
題がある。 (3) 従来技術と問題点 第１図は、本発明の出願人からの実願昭54−
126761号として提案されたマイクロ波による加硫
ゴム再生装置における再生プロセスを示すブロツ
ク図である。図に示すように、まず原料ａ中の廃
棄加硫ゴムの種類を選別工程ｂにおいて選別機で
選別した後、粉砕工程ｃにおいて粉砕機で粉末状
にし、その粉末加硫ゴムに調合・混合工程ｄにお
いてゴム加工油または再生剤を必要に応じて添加
混合し調合する。そしてマイクロ波加熱工程ｅに
おいて、マイクロ波アプリケータを利用すること
により所定温度まで昇温させ、解重合反応を起こ
させる。更に好ましくは、マイクロ波加熱後、二
次加熱工程ｆにおいて数分間熱風などで保温して
二次加熱処理する。このようにして解重合反応を
終了したゴムを精製工程ｇにおいてロール機で精
製することにより、再生ゴム製品ｈが得られる。 ところがマイクロ波加熱工程ｅにおける加熱ま
たは二次加熱工程ｆにおける二次加熱処理の後、
精製工程ｇにおいてロール精製するまでの間にお
いて、ゴム自身にこもつた熱で解重合反応終了後
も酸化劣化が徐々に進行して自己発熱を起し、場
合によつては、過熱による炭化または発火を引き
起すことがあり、特に多量のゴムを処理する場合
は、安定した製品を得ることが困難な問題があつ
た。即ち、ゴムの蓄熱によるゴムの酸化劣化、及
び配合剤の分解による物性の低下が部分的に生じ
る等の不都合が生じる。例えば、適度に解重合が
進行した部分と自己発熱で過熱し炭化した部分と
では性状が異なつて品質が不均一となり、製品の
表面部分ではブツブツが発生したりして、商品価
値を著しく低下させる。 これに対し、特開昭55−94942号公報に記載さ
れているように、スクリユーでゴムを押し出して
溶融させ、スクリユーの吐出部で溶融物を250℃
以下に冷却することが提案されている。しかしな
がらこの方法では、シリンダに冷却水の循環路を
設けたり、スクリユーの吐出部を冷却することに
より、間接的に溶融物を冷却するため、確実に急
速冷却することができず、また量産性に欠け、効
率良く確実にかつ安価に、均質で安定した製品を
得ることはできない。 (4) 発明の目的 本発明の技術的課題は、従来の加硫ゴムの再生
方法におけるこのような問題を解消し、物性に勝
れた再生ゴムを安価に製造できる方法を実現する
ことにある。 (5) 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、加硫ゴム
を加熱により再生する方法において、加硫ゴムを
脱硫温度まで加熱して脱硫ゴムとし、その後該脱
硫ゴムに重量変化を来たさない範囲で該脱硫ゴム
に水を添加することにより急速に冷却する方法を
採つている。 (6) 発明の実施例 次に本発明による加硫ゴムのマイクロ波による
再生方法の実施例を詳細に説明する。第２図は本
発明の工程を示すブロツク図で、第１図の従来の
工程と対応する部分には同一符号が付されてい
る。本発明の場合、加硫ゴムの加熱工程として
は、マイクロ波、電気ヒータ、加圧水蒸気などを
単独あるいは併用して用いることができるが、中
でもマイクロ波加熱が有効である。この加熱工程
の後に、水の添加などによる冷却工程ｉまたは
i′を設けている。加熱工程として、マイクロ波加
熱工程ｅによる加熱の後二次加熱工程ｆにおける
保温を行なうときは、この二次加熱工程ｆによる
保温の後、冷却工程ｉで水を散布して冷却が行な
われる。二次加熱工程ｆによる保温を行なわない
場合は、マイクロ波加熱工程ｅにおける加熱の
後、冷却工程i′による冷却が行なわれる。二次加
熱工程ｆでは、加硫ゴムに加熱工程と同様に、マ
イクロ波、電気ヒーター、加圧水蒸気などを単独
あるいは併用して用いるか、又は外部との断熱に
より保温が行なわれる。冷却工程ｉでは、水を散
布して気化熱をを奪うことで冷却するため、急速
にかつ大量の加熱ゴムを確実に冷却することがで
きる。 マイクロ波加熱工程ｅにおいては、処理される
ゴムの種類にもよるが、180℃から350℃程度の温
度まで加熱され、この加熱により加硫ゴムは、解
重合反応に必要な温度まで昇温する。そして次の
二次加熱処理工程における保温中に、炭素−硫
黄、硫黄−炭素の結合が切断され、一部ポリマー
分子も切断される。マイクロ波等による加熱及び
二次加熱処理の後は、前記のように加熱されたゴ
ムの持つている熱で酸化反応が進行して自己発熱
を起こすが、本発明の場合は、加熱処理で脱硫
（解重合反応）が終了した脱硫ゴムは、水などで
急速冷却が行なわれることによりゴム分子の主鎖
切断および配合剤の熱分解、さらには炭化等はほ
とんど進行せず、新ゴムに配合した場合の加硫ゴ
ムの物性低下が防止される。 ここで、冷却速度は早ければ早い程良いが、最
低10℃／分以上（好ましくは40℃／分以上）とす
る。10℃未満では冷却時間がかかり冷却途中で酸
化反応が進行して本発明の目的を達成できない。
冷却手段としては、水の添加が、冷却の迅速性、
均一性、作業性、臭気、及び設備コストなどの面
で有効であるが、この場合添加される水の量は、
製品となるゴムの重量が変化しない範囲で、ゴム
の配化反応の進行がほとんど進行しない温度まで
温度低下させるのに充分な量が適当である。ゴム
の酸化反応は、ゴムの種類にもよるが150〜200℃
程度まで低下するとほとんど進行しなくなる。ま
た水の添加による冷却後の温度が略100℃以上で
あれば、水分は総て水蒸気となつて容易に排出さ
れ、重量変化を来たすこともない。従つて、100
℃より大きく温度が低下しないような量とする。
即ち100℃より大きく温度低下するような大量の
水を添加すると、水分が蒸発しないで残つてしま
い、次に加硫して製品化する際に発泡を起す原因
になり、ゴムの品質に悪影響を与えるので、冷却
後でも水分が残らないように、つまり冷却後でも
重量変化を来たさないような、必要最小限の量と
する。ただし重量変化を来たさない範囲であれ
ば、酸化反応がほとんど進行しない150〜200℃程
度までは冷却するのに充分な水量が必要となる。 この水量は次の式で算出できる。マイクロ波加
熱工程ｅにおいてゴムが350℃に昇温しているも
のとし、これを150℃まで冷却する場合であれ
ば、200℃の冷却が必要になる。 いま10Kgの粉末加硫ゴムを処理する場合を例に
すると、粉末加硫ゴムの比熱が0.35であるから、 10000（ｇ）×0.35×200＝700キロカロリー 一方水１ｇのもつている熱エネルギーは、水の
気化の潜熱539カロリーに、常温（20℃）の水を
気化の可能な100℃まで加熱するのに要する熱量
80カロリーを加えると、 539カロリー＋80カロリー＝619カロリー／ｇ 従つて700キロカロリーの温度低下に要する水
量は、 700000÷619＝1130ｇ≒1.1 結局1.1の水を均一に散布すれば、350℃の粉
末加硫ゴム10Kgを150℃まで冷却することができ
る。 このようにして、粉末加硫ゴムの加熱条件など
に基づいて容易に、150℃程度まで冷却するのに
要する水量を算出できる。 次に本発明の水による冷却を適用して粉末加硫
ゴムを再生する装置の一例を説明する。第３図は
再生装置の外観を示す正面図、第４図は同装置の
右側面図である。１はマイクロ波加熱室であり、
加熱のための空間を形成する円筒状の胴部１ａと
下部の混合槽１ｂとから成つている。混合槽１ｂ
は、保守点検が容易なように、胴部１ａから蝶番
２を支点にして開閉可能になつており、通常は締
付け金具３で胴部１ａに固定され密閉されてい
る。また該混合槽１ｂは、撹拌効果の上から半球
状即ちボウル（bowl）状に形成されている。混
合槽１ｂの底部には、扉４が取付けられており、
該扉４は再生処理中は閉じられているが、再生処
理が済むと第４図鎖線位置に開いて、再生ゴムを
取出す。混合槽１ｂ中には、垂直軸５に取付けら
れた撹拌羽根６が内蔵されており、垂直軸５は、
胴部の天井板７上に設けられたモータＭの軸に連
結されている。 胴部１ａの側壁には、第４図のようにボールバ
ルブ８を介して、原料ゴム供給用のホツパー９が
連結されている。胴部１ａの上端を密閉した天井
板７には、バルブ１０を介して液槽１１が接続さ
れており、液槽１１中に加工油等の添加剤が溜め
られる。また天井板７に開口した給電口１２に
は、導波管１３を介してマイクロ波発振機１４が
接続されている。同じく天井板７に開口した排気
管１５には、フアン１６が接続され、加熱室１中
の蒸気等を排出するように成つている。 胴部１ａの側壁には、空気導入口１７が開口し
ており、該空気導入口１７には、必要に応じて電
気ヒータ等の熱風発生機を接続し、加熱室１中に
熱風を供給することもできる。なお、胴部側壁に
は、点検用の覗き窓１８を備え、通常は扉で閉鎖
されている。 更に本発明方法に従つて冷却水を混合槽１ｂ中
に供給するために、胴部１ａの側壁に給水管２３
が接続され、この給水管２３にスプレーガン２４
を介して水槽２５が接続されている。また水槽２
５中のフロート２６で作動するフロートスイツチ
が設けられ、且つ該フロートスイツチで制御され
る給水電磁弁を備えている。そのため水槽２５の
水が無くなるとフロートスイツチで電磁弁が開か
れて、水槽２５中に水道管などから給水され、水
面が設定されたレベルに達すると、フロートスイ
ツチによつて電磁弁が閉じられる。このようにし
て水槽２５には常に、前記の式で算出された最適
量の冷却用水が供給され、スプレーガン２４を操
作すると水槽２５中の水が全部混合槽１ｂ中に供
給される。スプレーガン２４の操作は、手動、自
動のいずれも可能である。 次にこの装置において、本発明方法に従つて加
硫ゴムを再生する場合の操作および動作を説明す
る。原料ホツパー９には予め粉末加硫ゴムを投入
しておき、バルブ８の開閉操作で、適量の原料粉
末加硫ゴムを、マイクロ波加熱室のボウル状混合
槽１ｂに自然落下させて、破線１９で示す位置ま
で供給する。 その後マイクロ波発振器１４が駆動され、マイ
クロ波エネルギーが、導波管１３を経て給電口１
２からマイクロ波加熱室１中に供給照射され、マ
イクロ波加熱工程ｅによる粉末加硫ゴム１９の加
熱が行なわれる。このとき、モータＭで撹拌羽根
６が駆動され、撹拌しながら、マイクロ波による
加熱が行われるが、撹拌羽根６の回転数は、粉末
加硫ゴム１９の均一加熱に適するように制御され
る。 このように撹拌しながらマイクロ波加熱するこ
とにより、粉末加硫ゴム１９が解重合（ないしは
部分解重合）を起こす所定温度（180〜350℃）ま
で昇温する。この加熱温度は、混合槽１ｂの底側
面に温度センサ２０を設けて、粉末ゴム１９の温
度を検出することによつて、マイクロ波発振機１
４の照射時間（加熱時間）を自動的に制御し、任
意の温度に設定することができる。マイクロ波供
給後、二次加熱処理を行なう場合は、マイクロ波
供給を停止した後、空気導入口１７からの熱風供
給と、排気フアン１６による排気が所定時間行な
われ、二次加熱温度が保たれる。 このようにして加硫ゴムの均一加熱による再生
処理が行なわれるが、粉末ゴムが接触する混合槽
１ｂの外壁にヒータ２１を設けるか、あるいは蒸
気や加熱オイル等の熱媒体を供給すると共に、断
熱層２２ｂを設け、更に胴部１ａの外壁にも断熱
層２２ａを設けることにより、空気導入口１７か
らの熱風供給と相まつて、処理中のゴムの冷却が
防止され、均一加熱がより一層円滑に行なわれ
る。熱風供給と同時に排気フアン１６で排気が行
なわれることにより、粉末ゴムから発生したガス
が、粉末ゴムの温度低下を来たすこと無しに、確
実に排出される。 こうして均一加熱による脱硫処理が終了する
と、第２図の冷却工程ｉまたはi′に移り、スプレ
ーガン２４の操作で給水管２３からマイクロ波加
熱室１中に冷却水が供給され、混合槽１ｂ中の脱
硫ゴムに散布される。この場合も撹拌羽根６を回
転させて、脱硫処理されたゴムを混ぜながら、ス
プレーガン２４で水がスプレーされ、ゴムが均一
に且つ急速に冷却される。 100〜200℃に冷却されると、取り出し口の扉４
を開いて排出させるが、その際撹拌羽根６を回転
させることにより、壁面への付着ゴムも総て容易
に排出させることができる。 次に、実施例を従来例とともに挙げ本発明の効
果を確認する。 各実施例を第１表に示す条件で行ないそれぞれ
再生ゴムを得た。 このとき、処理量は各10Kgで、加硫ゴムは
EPDM（etylene−propylene−diene−
monomer）を用いその配合は新ゴムと同じで下
記の如くである。 EPDM（三井石油化学工業社製造三井EPT：
4045） 100（重量部） 酸化亜鉛 ５（ 〃 ） ステアリン酸 １（ 〃 ） FEFブラツク 60（ 〃 ） 硫 黄 1.5（ 〃 ） 加硫促進剤TS 1.5（ 〃 ） 加硫促進剤Ｍ 0.5（ 〃 ） プロセスオイル 20（ 〃 ） また、マイクロ波加熱における発振機は出力
5kw、周波数2450MHzのものを用い、電気炉
は、炉内寸法50mm×50mm×50mm、ヒータ出力
1.5kwのものを用いた。加熱時間はマイクロ波に
よる場合各15分、電気炉による場合30分である。 次に各実施例（比較例）で得た再生ゴムを促進
剤、硫黄とともに表示の割合で新ゴム配合物に配
合し、それを160℃×15分（300Kgｆ／cm²型締圧）
の条件でプレス成形し加硫成形品を得た。この各
加硫成形品について、下記各物性についてJTSK
−6301に基づいて試験を行なつた。 (1) 硬さ……スプリング式硬さ試験機Ｃ形を用い
た（測定箇所は各５箇所）。 (2) 引張強さ、伸び……ダンベル型３号の試験片
についてシヨツパー型試験機を用いて行なつた
（試験片は各４個）。 (3) 圧縮永久歪率……試験片を70±１℃×22時間
で熱処理して測定した（試験片は各３個）。 第１表に示す試験結果から、各実施例の再生ゴ
ムを配合した加硫ゴム成形物は、従来例の再生ゴ
ムを配合したものに比して、引張り強さ、圧縮永
久歪ともに優れ、新ゴム配合物のみのものに比し
ても、これらの物性低下が小さいことがわかる。
また、マイクロ波加熱後水冷却した実施例１〜４
においては、急速冷却の速度が早い程、即ち実施
例１・３（冷却速度70℃／分）は実施例２・４
（冷却速度20℃／分）に比して圧縮永久歪率が小
さく、また引張り強さも向上していることがわか
る（第５図参照）。また、冷却後温度が100〜200
℃の範囲内なら、冷却後温度と圧縮永久歪率との
間に相関関係がないことがわかる（第６図参
照）。

【表】 (7) 発明の効果 以上のように本発明によれば、加熱脱硫された
ゴムを冷却するのに、該脱硫ゴムに重量変化を来
たさない範囲で水を添加することにより急速に冷
却する方法を彩つている。このように加熱脱硫ゴ
ムに水を直接添加するため、間接的な冷却手法と
違つて、極めて急速に、かつ確実、均一に冷却で
き、物性に勝れた再生ゴムを得ることができる。
水を添加するだけで足りるので、大量処理に適し
ており、量産的で、再生コストが安い。 水を添加したとき水分が蒸発しないで残存する
と重量変化を来たすが、本発明では総ての水分が
確実に蒸発できる範囲の水量を添加するので、残
存水分で発泡を起こしたりしてゴムの品質が低下
する恐れはない。また重量変化を来たさない範囲
で水を添加しても、最低100℃までは冷却できる
が、150〜200℃程度まで冷却すれば、ゴムの酸化
反応はほとんど進行しなくなるので、水の添加は
極めて有効である。このように必ずしも100℃ま
で冷却する必要はなく、150℃程度まで冷却でき
れば、ゴムの酸化反応は停止するので、150℃程
度まで冷却できる程度の水量を設定すればよく、
重量変化を来たさずかつ酸化反応を充分停止する
のに必要な水量を決定するのは極めて容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロ波による加硫ゴムの再
生方法を示すブロツク図、第２図は本発明のマイ
クロ波による加硫ゴムの再生方法の実施例を示す
ブロツク図、第３図と第４図は本発明による再生
方法の実施に適した再生装置の一例を示す正面図
と右側面図、第５図は冷却速度と圧縮永久歪との
関係を示すグラフ、第６図は冷却後の温度と圧縮
永久歪との関係を示すグラフである。 図において、ｄは調合・混合工程、ｅはマイク
ロ波加熱工程、ｆは二次加熱工程、ｉ，i′は水の
散布による冷却工程、ｇは精製工程、１はマイク
ロ波加熱室、１ｂは混合槽、６は撹拌羽根、２３
は給水管、２４はスプレーガン、２５は水槽であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加硫ゴムを加熱により再生する方法におい
   て、加硫ゴムを脱硫温度まで加熱して脱硫ゴムと
   し、その後該脱硫ゴムに重量変化を来たさない範
   囲で該脱硫ゴムに水を添加することにより急速に
   冷却することを特徴とする加硫ゴムの再生方法。 ２ 前記の加硫ゴムの加熱手段が、マイクロ波加
   熱であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の加硫ゴムの再生方法。 ３ 前記の冷却温度は100℃〜200℃の範囲内であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   加硫ゴムの再生方法。