KR100240885B1 - 고무제품 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐기되었거나 사용된 고무 제품의 처리 및 재생에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐타이어, 컨베이어 밸트, 고무 파이프 등의 재생에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 고무 제품을 가루고무로처리하는데에 필요한 에너지 소모를 줄이고 이러한 작업 및 제품-가루고무의 질을 향상시키는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 비고무물질의 분리를 용이하게 하고 개량하며 장비의 마모 및 작업비용을 줄이는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 변형된 고무 제품을 오준이 함유된 기체에 노출을 시키는데, 이는 고무의 분쇄를 초래하여 기계적으로 절단하거나 조각을 내지 않고도, 강화물질로부터 고무가 쉽게 분리되도록 한다.

본 발명의 주요 원리는 변형된 고무는 오존의 작용하에 균열이 급속히 증가한다는 것이다. 오존은 고무조각을 원하는 크기의 가루고무로 (보통 5mm 및 0.01mm 이하의 크기로) 감소시키는 분자(오존 나이프)로 작용한다.

변형된 고무의 원래의모습으로 돌아오려는 힘은 고무의분쇄를 급속히 촉진한다. 이러한 변형은 에너지 집약적인 공정이아니며, 소량의 오전으로도 고무의 분해가 가능하다. 이러한 방법으로 고무를 처리하기 위한 총에너지 소모량은 0.1kWh/hg이며 0.02 kWh/kg 이하로 감소할 수도 있다.

본 발명 방법에 의하면 고무로부터 강화요소를 미세하게 분리해 낼 수 있다.

이로써 작은 강화편의다단계 분리 및 금속 및 직물조직을 포함하는 고무조각을제거하기 위한 복잡한 장비없이도 순수한 조각 뿐만아니라 고무가 없는 금속을 얻을 수 있다. 이는 가치있는 제품, 특히, 고무조작의생산을 증가시키며, 제품 폐기량을 감소시킨다.

본 발명에 의한 고무제품 처리방법은 저렴하며 환경적으로 안전한 고무재생기술을 제공한다.

Description

고무제품의 재생방법

고무제품은 인간 활동에 사용되는 제품의 주요 부분이기는 하지만, 사용된 고무제품은 심각한 공해 문제의 원인이 되어 왔다. 고무제품은 물질의 특성상 자연에 대해 내성이 대단히 강하기 때문에 환경오염의주범 중의 하나로 인식되어 왔다.

가장 심각한 문제는 세계적으로 환경문제를 일으키는 산적한 폐타이어의 처리인 것으로 알려져 있다. 처리되는 폐타이어는 아주 적은 양이며 많은 양의 타이어 쓰레기는 매립지나 해안가에 버려져 조경을 해치게 된다. 강선(steel wire)(금속코드)으로 강화된 타이어를 처리 및 재생하는 것이야말로 경제적으로 효율적으로 해결할 수 없는 가장 어려운 문제이다.

폐기 및 사용된 고무제품을 처리하는 데에는 두 가지 작업이 포함된다. 첫째, 이러한 제품을 무공해 파기하는 작업이며, 둘째, 그 제품에 있는 유용한 물질을 효율적으로 사용하는작업이다. 고갈되어 가는 천연자원의 보전이라는 편에서 폐기물의 재생은 중요한 문제를 제시한다.

사용된 고무제품 재생의 경제성은, 새로운 건설적이고 기술적인 물질을 생산하는데에 폐고무제품을 사용하도록 하는 물질의 특성을 보유하는 능력이 있는지의여부로 판단된다. 따라서, 폐고무제품의처러는환경 공해를줄일 뿐 아니라 유용한 물질을 재생할 수 있게 한다. 사용된 고무제품의 처리로생기는 가루고무는 부식 방지 물질, 도로 건설, 거축 및 절연 물질의 생산뿐만 아니라 타이어 산업, 기타 고무제품의생산 및 도로 산어에서 효율적으로 사용된다. 따라서, 고무제품의 처리 방법 개발은 시급하고도 대단히중요하다.

[선행기술]

폐기 또는 사용된 고무제품의 가장 보편적인 처리 방법, 특히 타이어 처리에 가장 널리 사용되는 방법은 연소이다. 이 방법은 연소 중 SO₂및 기타 유독한 가스가 배출되므로 심각한 공해 문제를 일으킨다. 게다가, 이 경우에는 천연자원은 재생할 수가 없으므로, 연소를 않고 재사용할 수 있는 보다 나은 방법들을 찾게 된다.

통상적인 산업상의 다른 방법으로는 폐고무제품의 재생이다. 이는 강화물질이없는 조각낸 폐기물의 경화를 이용하여 새로 주조 할 수 있는 물질을 만들어 내는 일이다. 이 방법에서는고무제품을 미리 파쇄하여 강화 물질이 섞이지 못하게 한다. 재생은또한 그 자체의 심각한 공해 문제를 내포하고 있다.

폐기 고무 또는 사용된 고무제품의 처리방법 중 하나로써, 열분해가 있는데, 이는 고무 타이어로부터 카본 블랙과 화학 산업에서 사용할 수 있는 강력한 다량의 가스 및 액체 혼합물을 만들어 내는 고온 처리이다. 열분해의 약점은 소량의 폐타이어만이 처리되기 때문에 제품의 산업상 이용율이 낮다는 것이다. 이 방법의또다른 단점은 고온 처리로 인한 에너지 소모가 높다는 점이다.

폐고무제품을 효율적으로처리하기 위하여는 가루고무를 만들어 이 가루를 금속 및 섬유 강화물질로부처분리해야 한다. 이 가루고무를 만드는일과비고무 물빌들을 완벽하게 분리하는 일은 경제적이고 효과적인 방법이긴 하지만 아직까지 해결되지 않은, 기술상 어려운 문제이다. 이러한 이유로, 폐타이어의 상당 부분을 처리하기에는 현존하는 재생 방법이 무척이나 미흡한 편이다.

고무제품을 가루고무로 만드는 통상적인 방법은 다음과 같은 일반적인 단계로 되어 있다. 즉, 사전에 절단하고, 금속과 섬유 강화물질로부터 고무제품을 파쇄하여 분리하며, 고무조각을연마하고 강화물질이 섞이지 않도록 분리한다. 절단기, 파쇄기, 연마기 및 분쇄기 등이 이러한 작용을 하는데 사용될 수 있다. 금속 코드(철사)와 섬유는 자석 및 공기 분리기를 이용함으로써 각각 제거된다.

고도로 조직화된 표면을 갖는 로울러로 가로고무를 연마하는 특수한 방법이 1989년 알. 엘. 바클레이 (R.L. Barclay)의 미국 특허 제 4,840,316호에 개시되어 있다.

복잡한 처리 방법이 1988년 디. 밀러(D. Miller)의 미국 특허 제 4726530호에 예시되어 있다. 이 방법은 먼저 칼로 타이어를 150-300mm의 조작으로 자르고, 다음에 로울러를 사용하여 연마하고, 순차적으로 금속 코드 및 기타 강화물질을 연속적으로분리하는 몇 단계로 되어 있다.

기계적 방법의 약점은 고무를 연마하게 되면 고무의 온도가 상승하고 절단강도가 증가하게되는데 이에 따라 막대한 에너지가 소모되고, 장비가 심하게 마모되며 산출량이 낮아지게 되어, 고무가 복합적으로 강하게 변형된다는 것이다. 에너지 소모는 가루고무의 크기가 감소함에 따라가루고무의 전체적인면적에 비례하여 증가한다. 예를 들어서, 가루를 0.5 mm 크기로 연마하려면 1kWh/kg이상의 에너지가 필요하다.

이러한 방법은 또 다른 심각한 문제점은 금속으로 강화된 고무제품은 효율적으로 회수할 수 없다는 것이다. 금속으로 강화된타이어를처리하기 위한 절단 및 연마 장비는 마모가 심하고 절단 및 연마도구를 자주 교체해야 한다.

기계적 방법의 전반적인 단점은 고무를 가열할 때 고무를 분해하는 동안 발생하는 극심한 공기오염에 있다.

기술적 요구에 따라, 가루고무내의 금속 및 섬유 코드의 함량이 새로운 고무제품 생산을 위해 제한되어야 한다. 이를 위하여, 고무, 금속 및 섬유 조각이 철저히 분리되어야 한다. 이러한 과정은 이 물질들의 높은 점착력 때문에 복잡하며, 값비싼 다단계 분리 및 고기술의 장비를 필요로 한다.

고무제품을 저온으로 충분히 냉각하는것에 입각한 냉크러싱기법이 1973년 영국 특허 제 1,334,718 호 및 제 1,438,278 호에 개시되어 있는 바, 이 기법은 고무의 분쇄에 대하여 에너지 소모를 적게 할 수 있다. 저온방법의 중요한 단점은 작동 챔버가 저온이되게 하기 위한 충분한 양의 액화 질소를 얻기 위해 많은 에너지가 소모된다는 것이다. 총소모량은 약 1 kWh/kg인 것으로 알려져 있다. 게다가, 저온에서 고무를 파쇄하기 위해서는 특수한 장비, 매 장치마다의 단열, 냉각된 가루를 대기로부터 단절시키는 일, 및 기타 많은 기술적 문제를 해결해야 한다.

이러한 방법들은 생성된 가루고무를 실온으로 가열하는 동안에 나타나는 그 자체의 오염문제를 가지고 있다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은 고무제품을 가루고무로 처리하는데 필요한에너지 소모를 줄이고 제품(가루고무)의 운용 및 질을 향상시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비고무 물질의 분리를 촉진 및 향상시키고 장비의 마모 및 작동원가를 줄이는데 있다.

상기 목적을 달성하기위하여, 변형된 고무제품을 오존을 함유한 가스에 노출시켜, 고무가 분쇄되도록 하고 기계적 절단이나 파쇄를 이용하지 않고, 강화물질로부터 고무가 분리되도록 촉진시킨다. 오존 함유 가스내에서 변형되는 동안 고무 조각의 크기는 원하는 값 (보통 5mm에서 0.01 mm)까지 줄어들 수 있다.

본 발명의 주요 원리는 오존 작용으로, 변형된 고무내의 균열이 급격히 증가한다는 것이다. 오존은 고무조각의 크기를 바람직한 크기의 가루고무로 줄어들게 하는 분자 오존 나이프(molecular ozone knife)와 같은 작용을 한다. 변형된 곰제품에 대한 물리적인 압박은고무제품의 분해를 상당히 촉진시킨다. 이러한 변형은 에너지가 많이 소요되는 과정이 아니며, 이로 인해 소량의 오존으로도 고무를분해시킬 수 있다. 전반적으로, 본 방법은 에너지 효율적이며 0.1kWh/kg이하의 에너지가 소모된다 이 값은 0.02kWh/kg까지 감소될 수도 있다.

오존의작용으로 고무를분해(고무를 소입자로 만드는 것) 하는데 필요한 힘과 동력이상당히 감소된다. 이러한 분해는 고무를 절단, 파쇄 혹은 연마하지 않고도 가능하기 때문에 일반적인 기계적 공정에 연관된 장비의마모를 줄일 수 있다.

본 발명 방법을 이용하여 고무에서 강화물질을 정교하게 분리해 낼 수 있다. 이로 인해, 작은 강화물질 조각들을 분리하는 다단계 방법 및 금속과 섬유 물질을 함유하는 가루고무를 제거하기위한 복잡한 장치를 사용하지 않고도 "고무가 제거된 금속"과 순수한 가루고무를 얻을 수 있다. 이는 유용한 산물(철사, 고무, 타이어크드)과 특히 가루고무의 산출량을 증가시키고 폐기물의양을 줄여 준다.

본 발명에 따른 고무제품 처리 방법은 환경적으로 안전한 기술을 제공한다.

본 발명은 폐기되었거나 사용된 고무제품을 처리 및 재생하는 것에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐타이어, 컨베이어 밸트, 고무 파이프, 드라이빙 밸트 등의 재생에 관한 것이다.

본 발명의 고무 처리 및 가루고무 생산 방법을 실행하기 위한 몇 가지 종류의 장치가 제1도 내지 제5도에 도시되어 있다. 다른 종류의 장치들에 대해 일반적인 몇 가지의 요소들은 하나 혹은 두 개의 도면에만 도시되어 있다. 설명은 다음에나오는 상세한 설명 부분에서 이루어질 것이다.

제1도는 주기적인 작동 장치를 개략적으로 나타내고.

제2도는 컨베이어 모드에서의 연속 작동장치들을 개략적으로 나타내며.

제3도 및 제4도는 제품의 변혀에 이용되는 요소들과 그 조각들이 회전자로서 실시되는 장치들을 나타내며.

제5도는 분쇄기형 장치를 이용하여 고무제품을처리하기위한 장치를 개략적으로 나타낸다.

본 발명의배경이 되는 오존에 의한 고무의 부식 분해는 고중합 분자들을 분쇄시키는 오존과 상기 고중합 분자들의 화학적 상호작용동안 발생하는 틈새를 넓히는 물리적 과정이다. 고무를 기계적으로 분해하는 초기단계에서는 단위 절취 면적당 적어도 일정량의 에너지를 요구한다는 것으로 알려져 있다. 천연고무 및 부타디엔-스티롤(butadien-styrol) 고무에 대해서, 이 에너지량은 각각 약 40 J/㎡ 및 60 J/㎡이다. 오존 존재하에 틈새를 넓히는 작업에는 상당히적은 양의에너지-약 0.1 J/㎡ (지. 엠. 바르테너프, 유우. 에스. 츠우에프. 프로초노스트이, 라크루쉐니에, 바이소코에라스시케느키크호 마테리아로프, 모스크바, 키미아, 1964)가 필요하다. 따라서, 오존 존재하에 고무를 분해하는 동안 고무가 변형되도록 하기 위한 기계에너지의 소모량은 기계수단에의한 분쇄에 사용되는 에너지 소모량에비해 극히 적다. 본 발명에 의한 방법은 총에너지 소모량은 고무 분해에 필요한 오존을 얻기 위한 에너지 요구량과 불가분의 관계를 가진다.

소재 변형의임계값이초과될 때 오존에 의한 고무의 분해가 발생한다. 향오존성이 없는 고무에대해서, 이 임계값은 1-5%이며; 고무의 경직성과 표면 처리의 등급에 따라 보다 정확한 값을 얻을 수 있다. (오. 로렌쯔, 씨. 알. 파크스, 반오존 물질 작용의 메카니즘, 고무화학기술, 1963. 권36, 201쪽). 이러한 변형갑(＞1%)은 주로 고무 변형치가 0.5 kg/cm2 이상인 값에서 얻어질 수도 있다. 효과적인화학적 항오존화 물질을 고무에첨가하면 변형의 임계치가 100%까지 상당히 증가된다 (오. 로렌쯔, 시.알. 파크스). 오존(특히, N＞0.01%의 고농도)에 노출되어 있는 상태에서 항오존화 물질을 갖는 고무는 오존 저항성이 손실되는 것으로 알려져 있다.

오존의 농도 N 는 안정화부가 능력에상당한 영향을 주어, 변형에 대한 임계값을 증가시키고 오존존해하에 고무의 분해를 방지한다. N이 임계치를 초과할 때에, 항오존화 물질의 영향력은 완전히억제된다. 보통, 이 농도값은 약 0.01%이다. 가장 효과적인항오존화 물질의 영향력은 완전히 억제된다. 보통, 이 농도값은 약 0.1%까지 유지한다 (엠. 브라덴, 에이. 엔. 겐트. 오존의 신장된 고무 가활물 침투, 일본 응용 고분자학회, 1992, 권8, 449쪽). 항오존화 물질을 함유하는 고무의 효과적인 처리는 오존 농도와 고무의 변형치가 충분히 높을 때 가능하다.

오존에 의해, 고무가 분해되는 동안, 많은 균열 및 그 증가속도는 재로의변형(뒤틀림)에 따라 결정된다. 즉, 변형이 많을수록 변형율이 증가되고 균열의 수도 증가한다. 그러므로, 균열간의 길이에 따라 생성되는 가루고무의 크기와 고무의 오존에 의한 분해율은 재료(고무)에 나타난 변형값 및 특성을 모두 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 처리 중, 고무제품의 모든 조작들에 변형이 가해지면, 그 크기는 바람직한수준 (보통 5 mm 이하) 까지로 줄어든다.

오존 작용하에서는 고무가 가장 많이 변형된 부분에 균열이 형성된다. 균열되는 동안 유도되는 변형이 불규칙하게 분포되고 균열의 윗부분에 변형이집중되기 때문에 균열의 윗부분에서 절단이이루어지며, 실제적으로 바람직하게는 균열을 따라 오존칼에의하여 재료에 대한 급격한 분해가 이루어진다.

오존에 의한 고무분해는 용량의 주요부분은 변형되지 않고 단지 표면의 특정 영역만 구조가 변화되고, 이 경우 고무 분해에 필요한 오존의 특정 소모량은 지극히 적다.

또한, 변형은 상이한 소재간, 예를 들어, 고무 및 강화 요소들간의 경계에 집중되므로, 고무의분해는 우선 이 경계에서 발생하며, 이는 강화요소들을 고무로부터분리해 내는 것을 촉진한다.

고무분해율로 고무표면에 오존이 분산됨으로써 분해가 제한될 수 있다. 이러한 경우, 표면근처에가수순환을 만들어서 환류성을 증가시키고 운동약식을 갖는 빠른 고무분해가 이루어지도록 하는 것이 편리하다. 또한, 이러한 분해과정은 순환변형하에 강화될 수 있다.

고무를 효율적으로 분해하기위해서는, 변형 및 오존 효과 외에, 소재의높은 변형 밀도를 얻기 위한 조건이 만들어져야 한다. 이는 부서지는 고무 분자들의충분한 운동성에 의해 가능하게도니다. 분자들의 운동이 예를 들어, 저온에 의해 방해되면, 균열이 감소되거나 심지어는 일어나지 않을 수도 있다. 고분해율을 제공하기 위하여, 고무의 온도는 분해온도보다 충분히 더 높아야 한다. 따라서, 본 박명의 공정은 실온에서도 효율적으로 수행될 수 있고, 온도의 상승에 따라 가속화될 수 있다. 오존을 이용한 고무 분해는 처리속도와 온도의 상관도를 연구하는 것뿐만 아니라 100℃이상의 온도에서 증가하는 오존의 열분해에 가장 효과적으로 활용된다.

대기중에 수분이 있게되면 고무표면이 팽창하여 균열이 감소되고 보다 균일한 균열분포를 갖게 되므로 오존에 의한 고무 분해 속도는 감소된다. 따라서, 처리를 가속화시키기 위해 건조한 고무제품과 건조한 공기가 사용되어야 한다.

또한, 물질의 순환 변형동안 고무의 분해가 발생하여 정적 변형과 진동을 결합함으로써 촉진될 수 있다.

본 발명은 순수한 고무제품, 섬유 및 금속코들로 강화된 고무 타이어, 몇 가지의 금속배선층에 의해 강화된 고무 튜브 등을 포함하는 다양한 고무제품 샘플들을 이용하여 다양한 오존 농도(0.01-20%), 온도 (10℃-110℃), 고무 변형치(0-200%), 표면에 대한 가스 유출률(0-10 m/s)에서 검사를 생행하였다. 검사는 오존이 풍부한 공기, 오존 농도가 20%까지인 순수한 산소를 함유하는 혼합물을 포함하는 다양한 산소가 있는 환경에서 이루어졌다. 본 검사에는 소리 진동효과 및 정적, 동적 변형이 이용되었다.

검사 데이터는 오존 함유가스를 이용함으로써 변형된 고무제품의 효과적인 분쇄 및 분해 가능성을 보여주었다. 이러한 공정들의 최적 파라미터는 다양한 고무제품들에서 얻어진 것들이다.

파괴율은 오존농도와 변형도에 따라 증가된다. 오존 함량이 0.2%일 때는 2%로 증가하고/혹은 증가하거나 변형치가 3%에서 30%로증가하면, 전체 승용차 타이어를 분쇄하는데 필요한 시간은 수시간에서 10분대로 단축된다.

강화요소를 가짐으로써 고무분쇄 공정이 방해되는 것이아니라 오히려 촉진된다. 소재 (금속, 유리 섬유, 섬유)의 종류가 처리 공정에 많은 영향을 끼치지는 않는다. 본 발명의 방법에 따르면 강화 요소들을 고무로부터 완전히 분리함으로써 이러한 요소들에 의해 가루고무가 오염되는 것을 배제할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 중요한 이점은 소량의 강화 인자들로부터 고무를 완전히 분리해 내는 장비와 금속 배선, 코드, 섬유 등을 함유하는 가루고무를 제거하기 위한 특수한 장치를 사용하지 않고도 질이 높은 가루고무를 만들어 낼 수 있다는 점이다.

공정의 최적 파라미터를 결정하기 위해서, 오존농도가 높아질수록 공정시간은 더 짧아지나 보통은 오존 생성을 위한 에어니 소모는 더 많아진다는 점을 고려해야 한다. 특히, 항오존물질로 처리된 고무제품의처리에 있어서 공정시간이 비정상적으로 증가함으로 인하여 오존의농도를 0.012% 이하로 감소시키는 것은 적절하지가 않다. 오존 농도의 최적 범위는 0.1-10%이고, 공기를 작동가스로서 오존발생기에 사용할 때에는 0.2-2%이다.

본 발명에 따른 방법은 오존에 의한 고무제품의 노출 및 고무의 변형을 모두 필요로하므로, 상대적 변형은 약 1-5%의 오존을 사용하여 분해하기위한 변형치보다 높게 된다. 대체로, 약 0.5 kg/㎠ 정도인 소재의 변형 (뒤틀림)이면 이러한 변형을 일으키기에 충분하다.

분해 목표로 세운 제품들 (예를 들어 터이어)을 분해하기 위해서는 변형을 일을키는 하중력의 방향을 바꾸는 것이 바람직하며 이렇게 되면 제품의 모든 부위가 분쇄된다. 크기가 작은 가루고무를 얻기 위해서는 필요한 크기로 줄어들 때까지 분리된 고무 조각들에 힘을실어야 한다. 하중된 힘의 변화로 공정 속도와 가루고의 크기도 조절할 수 있다.

온도가 10도에서 100℃로 올라갈 때 어떤 종류의고무제품은 분해 속도가 수십재나 증가된다.

공정을 가속화히기 위해서, 제품의 표면 근처에 가스순환을 제공하는 것이 용이해야 한다. 그러나, 특정수준 이상의 가스 변화 속도(보통 약 3 cm/s)는 실질적으로 향후 고무의 분쇄에 영향을 주지 않는다.

실험결과, 본 발명에 따른 고무제품 처리 및 가루고무 생산 방법이 매우 효과적이며 경제적임을 알 수 있었다. 본 발명의 에너지 소모는 기존에 이용한 방법들보다 10 내지 50배 적다. 가루고무를 강화요소들로부터 분리해 내는 일이 고무를 절단하거나 쪼개지 않고도 용이하게 이루어질 수 있어서, 이러한 과정들이 필요 없기 때문에 장치의마모를 줄일 수 있다. 따라서 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

본 발명은 제품의 종류 및 공정의 목적과 조건에 따라 별개의 양식으로 실시될 수 있다. 다양한 양식이 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다.

도 1은 주기적인 공정 작업을수행하기 위한 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 장치는 입출력 수문(3)이 마련된 제품(2)을 처리하기위한 챔버(1) 및 변형이 마련되어 동력장치(5)에 의하여 움직이는 수단(4)으로 이루어져 있다. 상기 장치의 가스 시스템은 오전 발생기(6), 가시 분배 시스템(7), 오존 파괴기(8), 가스 준비 시스템(드라이어)(9) 및 압축기(10)로 되어 있다. 오른쪽 화살표는 작동가스의 부분적인 재생에 따른 밀페된 가스 시스템내의 가스의 흐름 방향을 가리킨다. 가스순환을 위한 장치(11) (예를 들어, 송풍기등)가 챔버(1)에 장착된다.

제품(2)이 입력 수문(3)을 통하여 챔버(1)내로 장착한다. 오존의 유독성때문에, 챔버(1)는 완전히 필례되어 오존 함유 가스의 손실을 방지한다. 이와 같은 기밀상태는 공지의 기술적수단에의해 마련된다. 챔버(1)의 내표면은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 테플론, 폴리에틸렌 등과 같은 항오존성 물질로 만들어야 한다.

제품(2)은 챔버에 장칙된 기계적 요소(4)에 의하여 변형된다. 회전축에 결합된 단면 디스크 나나는 다른 종류의 변형 (굴곡, 압축, 꼬임, 늘림) 또는 그들의 결합을 가능하게 한다. 감축 기어에 연결된 전동기, 유압 또는 공기 모터일 수 있는 동력장치(5)의 강한 입력에 의해 상기와 효과들이 요소(4)에 전달된다.

제품에 가해진 기계적 변형은 성질상 정적인 것을 수도 있고 동적인 것을 수도있다. 제 1 형태의 변형을 제공하는 가장 간단한 방법은 제품에 가해지는 무게에 의한 변형이다. 동적인 변형의 주기는 대략 수십초 내지 수백초가 될 수 있고, 이는 제품에 전달된 1헤르쯔에서 수 헤르쯔까지의주파수에 따른 요소(4)의 진동에 의한 것일 수 있다. 고주파수에서는고무 자체와 외부 진동간의공명을 이용하는 것이 편리하다.

산소 함유 가스가 먼지나 기름오염으로부터 건조되고 정화되는 가스준비 시스템(9)을 통과하여 압축기(10)에 의해 오존 발생기(6)내로 펌핑된다. 오존 함유 가스가 오존 발생기(6)에서 챔버(1)로 향한다.

챔버(1)에서 유출된 가스는 오존과 산호의 잉여 농도를 함유하고 있고 오존을 생성하거나 제품을 처리하는데 적어도 부분적으로는 이용될 수 있다. 가스 분배는 밸브 시스템(7)에 의해 조절된다. 오존이 대기로 방출되는 것을 방지하기 위해서는, 오존을 가열하거나 대기 온도에서 촉매작용적 오존 파괴기(8)에 의해 오존을 산소로 변환시킨다. 상기 밸브 시스템(7)은 밀폐된 시시템에서 필요한 가스순환을 제공하는 오존 발생기(6)와 오존 파괴기(8) 내의 가스흐름을 제어한다. 따라서, 이 양식에 따른 장치는 부분적으로 가스를 발생시키는 밀폐된 루프 가스 시스템의 통제하에 작동될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 고무제품을 처리하기 위한 모든 양식의 장치들에도 마찬가지로 적용된다.

챔버(1)에서의 가스 순화은 가스를 밀어내는 수단(11), 예를 들어, 통풍기에 의해 이루어진다. 통풍기(11)에 의해 상기 챔버(1) 밖으로 오존을 배출함으로써 챔버 내의 기체압력을 저하시켜 오존 함유 가스의 손실을 방지할 수 있다.

도2는 연속적인 공정 작업을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 입출력 수문(3)이 마련된 제품(2)을 처리하기 위한 챔버(1)와 변형이 마련되어 동력장치(5)를 이용하여 움직이는 수단(4)으로이루어져 있다. 상기 장치의 가스 시스템은 오존 발생기(6), 가스 분배 시스템(7), 오존 파괴기(8), 가스 준비 시스템(드라이어(9) 및 압축기(10)로 이루어진다. 오른쪽 화살표는 작동 가스의 부분적인 재생에 다른 밀폐된 가스 시스템내의 가스의 흐름 바향을 가리킨다. 가스 순환을 위한 장치(11) (예를 들어, 송풍기등)가 챔버(1)내에 장착된다.

챔버(1)는 재료를 채워넣고 제품을 꺼내기 위한 입출력 수문(14 및 15)에 각기 연결되어 있다. 수문의 기밀 상태는 공지의 기술에 의해 마련된다. 강화요소들을 포함할 수 있는 고무제품(2)은 컨베이어에 의해 입력 수문(14)를 거쳐 챔버(1)로 이송된다. 원형으로 표시된 가루고무, 짧은 선으로 표시된 금속 코드 및 기타 강화 요소들 (X자형)로 이루어지 ㄴ제품(16)은 출력 수문(15)를 통해 챔버(1)로부터 제거한 후에, 섬유 (예를 들어, 큰 그물망), 금속 코드(예를 들어, 자기 분리기)에서 고무를 분리하기 위한 수단 및 가루고무를 그 크기에따라 분류하기 위한 수단(분류기)(19)을 포함하는 분리 시스템으로 이송되며, 이는 예를 들어, 다양한 직경의 진동 망으로 구현될 수도 있다. 가루고무와 강화 용소들은 다음 처리 및/ 또는 포장을 위해 컨베이어(20)에 의해 이송된다. 포장된 강화 요소들은 2차 원료로 이용될 수도있다.

도신된 상기 장치의 가스 시스템은 도 1에 도시된 시스템과 동일한 요소들로 구성되어 있다. 이는 일회용 오존 함유 가스를 이용한 개방 시스템이다. 오존이 없는 가스는 수문(14, 15)을 통풍시키기 위한 밸브 시스템(7)에의해 움직인다. 오존 함유 가스는 가스가 제품의 표면에 직접 유입되게 하는 특수한 가스 분배 시스템( 도시않됨)에 의해 챔버(1)로 이동될 수 있다. 이 분배 시스템은 통풍기 또는 항오존투과관의 형태로서 실시될 수 있다. 가스가 오존 발생기에서 고무제품(2)을 변형시키기 위한 기계적 수단(12, 13)으로 향하게 하는 것이 좋다. 공정의 최적 파라미터들을 테스트하기 위하여, 오존농도 제어기 (도시않됨)를 상기 장치의 곳곳에 설치하되, 우선 상기 오존 발생기 및 챔버 (1)의 출구 근처에 설치하여야 한다.

본 개략도는 컨배이어 공정 작업을 수행하기 위한 상기 장치의 실시예를 도시한 것으로, 기계적 변형(13)이 마련된 수단은 제품(2)을 변형시키면서 동시에 변형 요소들(12, 13) 사이의 폭이 좁은 슬릿 쪼긍로 향하게 하는 회전 로울러를 구비할 수 있다. 또한, 상기 요소(12)는 회전 로울러나 제품에 국부적인 변형을 유도하기 위해 프로필된 표면을 갖는 탄성력이 있는 대형 고정 요소들로서 실시될 수도있다. 이후에 논의될 본 발명의기타 양식뿐만 아니라 상술한 양식에서는, 운동 요소(12, 13)들에 세팅된 동력 장치(5)가 전기 모터, 유체 또는 공기 실린더로써 구현될 수 있으며, 휴대용 모드에서는 엔진으로써 구현될 수 있다. 공정을 강화시키기위해, 동력장치에 예를 들어, 진동 요소 (12)가 제공될 수 있다.

명백히 말하면, 상술한 종류의장치가 유일한 것은 아니다. 기타 양식과 이들의 주요한 원리를 아래에서 간단히 설명하기로 한다.

도 3은 원추형 요소를 이용하여 공정을 수행하는 장치를 개략적으로 도시한것이다. 상기 장치는 표면을 따라 형성되어 초기에 제품에 가벼운 변형을 일으키는 좁은 링형의 슬릿을 갖는 원추 또는 피라미드형으로 구성되어 있다. 고무제품(2) 및 파괴 과정중 생긴 조각들(21)은 챔버의 벽과 모터(5)에 의해 구동되는 원추형 요소(22) 사이의 공간에서 변형을 일으킨다.

처리 침버(1)는 금속 강화물질을 처리된 제품(23)으로부터분리하기 위한 시스템과 연결된다. 원추(22)의 표면 또는 챔버(1)의 내표면 혹은 양 표면에 웜형태의 형성자들이 회전축에 비례하는 각도로 구성되면, 제품은 폭이 좁은 슬릿을 따라 변형을 일으켜 이들이 신장, 압착 및 만곡들의 형태로 변형하게 된다. 회전자(22, 25)는 회전축에대하여 발사상 또는 편심상으로놓여서 제품과 그 조각들을 주기적으로 압착한다.

도4는 도3에도시된 장치와 유사한 장치를 개략적으로 도시한 것으로, 회전자(25)의 전환 요소(24)들과 챔버(1)내에 고정된 요소(26)들 사이에서 챔버 전채 체적에 고무제품(2)과 그 조각들(21)의 변형이 일어난다. 회전자(25)의 축을 따라 고정된 요소(24)들은 예를 들어, 디스크, 블레이드 또는 바늘등으로서 실시될 수 있다. 이러한 요소(24)들은 챔버(1)내에 고정된 요소(26)들과 함께 제품(2)에 가벼운 변형을 일으킨다. 제품(2)이 파쇄되면, 그 조각(21)들은 요소들(24, 26) 사이의 슬릿이 줄어드는 바닥 아래로 이동되어, 크기가 감소되는 조작을 변형시킨다.

특히 금속 강화물을 구비하는 강화된 고무제품의 처리를 강화시키고 그들의 분리를 촉진하기 위하여, 제품을 자계의 작용에 노출시켜서 금속 요소들의 자기적인 끌어당김으로 인하여 고무내에 추가 변형이 유도되고 공정 중에 금속 요소들을 기타 강화 물질들로부터 분리하는 것을 촉진시키는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여, 예를 들어 회전 또는 전기 자석으로서 실시되는 분리 수단(23)(도3)은 파쇄되는 제품으로부터금속 요소들을 제거하도록 처리 챔버(1)와 연결되어야 한다. 금속 용소들은 특수한 나이프(도시않됨)를 사용하거나 통상적으로 행하는 식으로전원을 주기적으로 온-오프시킴으로써 자석(23)의 표면에서 제거된다.

상술한 바와 같이 오존을 이용하여 고무제품을 처리하기 위한 장치의 모든 실시예에서는 챔버(1)와 회전자(22, 25)가 상대적으로 운동함을 요구한다. 이는 회전자는 고정되고 챔버(1)는 동력장치(5)에 의해 회전될 때에 명백히 실현될 수 있다.

도5는 상호간에 회전하거나 움직이는 분쇄기 형태의 요소 (28)들을 이용함으로써 제품(2), 그조각들(21) 및 가루고무(27)가 가볍게 변형될 때에 장치를 도시한 것이다. 강화요소들로부터 분리된 제품(2), 그 조각들(21) 및 가루고무(27)는 폭이 좁은 슬릿을 형성하는 두 개의 요소(28)들 사이에서 연마된다. 분쇄기들 사이의 공급물품(2, 21, 27)에대한 이동 및 압착은 동력장치(5)에 의해 수행된다.

상술한 장치의 양식들은 대체할 수 있는 것이아니고 서로를 보완해 줄 수 있다. 모든 요소 또는 이들의 결합이 다른 양식으로 이용될 수도 있다. 예를 들어, 진동을 이용한 제품의 파쇄 또는 변형 과정중 제품의금속 강화물에 대한 자계작용이 모든 장치에 제공될 수도 있다. 챔버(1)내에 가스 순환 수단을 포함하는 가스 시스템의 모든 양식(도1, 도2)이 도 3 내지 도 5에 도시된 장치들에도 사용될 수 있다. 분리 시스템(도2) 뿐만 아니라 동작의 주기적 스킴 (도1) 과 연속적인 스킴 (도2)도 이러한 장치들에서 실현될 수 있다.

모든 장치에서 고무제품의 변형을 위한 수단(4, 12, 13, 24, 26, 28)은 높은 국부적 변형과 용이한 파쇄를 제공하는 단면 요소들에의하여 제공될 수 있다.

고무제품의공정을 달화시키기 위해서, 작은 크기로 산출된 가루고무를 처리공간으로부터제거하는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 변형을 유도하는 요소들, 예를 들어, 원추(22)(도3) 및 분쇄기(28)(도5)는 부스러기가 처리 공간에서 빠져나오서 챔버(1)로부터제거되도록 하는 소정 직경의 홈이 있어야 한다. 또한, 도 1에도시된 장치에서는 챔버(1)의네 벽에 구멍이 뚫려 있어야 한다. 챔버의 처리공간에기밀 상태를 제공하기 위해서, 추가로비강제 커버(non-forcing cover)가 구비되어야 한다.

어떤 경우에는, 특히 금속 코드로 강화된 타이어와 같이 복잡한 구성과 조성을 갖는 고무제품을 처리함에 있어서, 첫단계에서 일어나는 제품의 사전 파괴를 포함하여다음 단계들에서의 최종 제품을 생산하는 2단계 또는 다단계의 공정을 ㅜㅅ행하는 것이 적당하다. 이러한 경우에 있어서, 본 발명의 실시예의 다양한 양식을 결합하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도2에 도시된 도식과 분쇄기 (도5)가 첫 번째와 두 번째 단계에서 각기 사용될 수있으며; 도 4에 도시된 것과 같은 도식 및 원추형 파쇄기 (도3)가 각기 사용될 수도 있다. 최적의 결합은 제품의질과 양에 따라 선택되어야 한다.

수분이 오존 분해를 일으킨다는 점을 감안하여 건조된 고무제품을 처리하는 것이 바람직하다. 오존 파괴기 전후에서 얻은 배출 가스가 건조를 위해 사용할 수 있다. 이 가스는 가스 준비 시스템(9)에서 건조되어 오존 발생기(6)내의 오존 파괴기 앞에서 또는 오존 파괴기(8) 자체에서 가열된다.

공정을 강화하고 양질의 제품을 얻기위해서 고무제품의 최적 온도를 그것들의형태에 따라 선택해야 한다. 대부분의 재료에 대해서 이 온도는 10 내지 110℃ 범위에 있다. 변형 과정과 오존 발생기에서 얻은 오존 함유 가스에 의해 가열한 제품의 온도에 따라 제품을 가열하거나 처리 공간에서 열을 제거하기 위한 추가 시스템을 사용하여야 한다.

본 발명을 산업상 응용하는 데에는 종래의 기술을 사용하여 구성할 수 없는 어떤 특별한 장치를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 용도는 폐고무제품의 처리 및 가루고무 생산을 위한 환경 친화적 관심에 효과적으로 반응하는 구조의 가능성에 대해 열려 있다. 이는 폐고무 제품의 처리 및 유용한 2차 재고 물질을 생산하는 심각한 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시해 준다.

본 발명에 따른 고무제품 처리 및 가루고무 생산 방법은 또한 기존의 기계적 방법보다는 상당히 환경 친화적인 공정을 수행할 수 있게 해 준다. 환경적 요구에 부응하여 본 발명의 실시예는 세가지 요건을 만족할 수 있어야 한다.; 첫째, 처리 챔버를 밀폐할 것, 둘 째, 오존 분해는 배출 가스의 흐름으로수행될 것, 셋째, 배출 가스는 유독한 오염 물질을 제거하기 위하여 여과할 것 등이다.

앞에서 언급한 바와 같이, 장치를 밀폐하기 위한 기술적 문제는 처리 챔버 및 수문 챔버의 압력을 감소시킴으로써 용이하게 이루어질 수 있다. 이 경우에, 밀폐시스템의고장으로 인한 작동 가스의누출은 무시될 수 있다. 대기와 장치의 표면에서 오존이 산소로 자발적으로 쉽게 변환될 수도 있다는 점에도 주목하여야 한다. 따라서, 나머지 오존의 변환은 오존이 산소로 변환되는 오존 파괴기를 사용함으로써 가스 배출 전에 쉽게 수행될 수 있다.

오염물질들은 고무 분해의 어떠한 과정에서도 형성되기 때문에, 배출 가스의 정화와 유독 오염물질의 제거 문제는 고무제품의 어떠한 처리에 있어서도 반드시 해결되어야 한다. 본 발명에 따른 오존에 의한 고무제품의 처리는 이 무제를 저온처리, 작동 주기 및 배출 가스내의 유기 오염물질을 연소시킬 수 있는 오존의 높은 산화능력 등으로 이러한 무제를 용이하게 해결할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 종래 방법보다는 상당히 환경적 관심에 순응적이라 할 수 있다.

고무를 기계적인 방법으로 부스러기 크기로 연마하는 것은 고무의 절단 또는 분쇄 등에 비하여 가장 에너지 소모가 큰 기계적 처리 단계이므로 후자의 방법이 본 발명에 따른 복합 구성의 고무제품에 대한 가루고무 생산 방법과 결합될 수도 있다. 이러한 경우, 본 발명은 고무제품에 강화 요소들이 존재하는 경우, 가루고무 생산과강화 요소 처리의최종 단계로서 기계적 처리와 결합될 수도 있다.

Claims (8)

1. 챔버에 고무제품을 놓는 단계와 오존 함유 가스 매질에서 상기 고무제품을 변형시키는 단계로 이루어지는 고무제품의 재생 방법에 있어서, 상기 가스 매질은 최소한 0.01%의 오존을 함유하며, 상기 변형은 크기가 5mm이하로 감소될 때까지 고무제품의모든 조작들에 적용되는 것을 즉징으로하는 고무제품 재생방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버를 향하는 상기 가스 매질내의 오존 함량은 0.1 내지 10%를 유지하는 고무제품 재생 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 공정이 10 내지 110℃ 사이의 온도에서 이루어지는 고무 제품 재새방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 처리된 고무제품에 대하여 챔버내에 3 cm/sec 이상의 속도고 가스매질의 상대 운정을제공하는 단계를 추가로 포함하는 고무제품 재생방법.
5. 제 1 항에 있어서, 금속 요소들로 강화된 처리고무제품에 자계가 작용하여 파괴 공정중 고무제품으로부터 상기 금속 요소들을 신장시키는단계를 추가로 포함하는 고무제품 재생방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 고무제품은 팽창 및/또는 수축과 이동에 대한 변형을 제공하는 기계적 하중에 의해 변형되는 고무제품 재생방법.
7. 제 1 항에 있어서, 1 Hz에서 3,000 Hz까지의 주파수를 갖는 진동에 의하여 상기 처리된 고무제품을 노출시키는 단계를 추가로 포함하는 고무제품 재생방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 고무제품은 변형됨과 동시에 연속적으로 놓인 기계적 변형 수단을 통해 이동되는 고무제품 재생방법.

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