KR20000069238A - 고무 탈황을 연속적으로 이행하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치는, 재료 흐름 방향에 대해 횡단하여 연장되는 호른을 구비하는 초음파 발생기 및 미립자 재료가 그를 통해 흐르는 노출 채널을 형성하는 몸체를 구비하는 초음파 노출 부분이 있는 것이다. 장치는 또한, 초음파 노출 채널에 미립자를 공급하는 전(前) 상태동작 부분을 가진다. 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 방법은, 미립자를 가열하는 단계를 구비하는, 물질의 미립자를 미리 조정(precondition)하여 공급하는 단계와; 압축된 노출 채널을 통하여 미립자를 공급하는 단계와; 물질의 화학적 결합을 파괴하여 탈황을 수행하도록 채널 방향에 대해 횡단하는 방향으로 증파되는 초음파를 가진 노출 채널 내에 초음파 에너지에 미립자를 노출하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

고무 탈황을 연속적으로 이행하는 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUS DEVULCANIZATION OF RUBBER}

사용된 타이어의 폐기는 환경 악화문제의 상승을 가져왔다. 쓰레기가 쌓여지고 대지가 흔하게 보게되는 폐기된 타이어에 의해 점유되어 있다. 근래에도, 타이어의 폐기 또는 재사용 그리고 타 물질을 보강시키는 합성 또는 천연 고무로 제조된 타 제품으로의 처리 등이 만족할 만한 방식으로 다루어지지 않고 있다. 일부 타이어가 유지 벽 또는 교통 배럴 앵커로서 사용되고 있으며 또는 다른 방식으로 사용되어지고 있기는 하지만, 이러한 수요가 극히 제한적이어서 버려지는 타이어 모두를 흡수하는 적절한 수단이 되지는 못한다.

재사용될 수 있는 형태의 타이어로부터 고무를 재생하려는 시도가 다양한 방식으로 다루어져 있지만, 이러한 시도는 일반적으로 성공하지 못하였으며 제한적이었다. 그런데 일부 관심을 가지고 발전되어져 있는 일 공정으로, 타이어로부터 그리고 호스 및 벨트와 같은 다른 물품으로부터 나온 경화 고무가 미립자로 만들어져서 제어 공정에서 초음파 에너지에 노출시키는 것이 있다. 초음파 에너지에 적절히 노출되면, 탈황 고무의 탄소-황 및 황-황 결합을 파괴하여 대체로 탈황된 재료를 창출하고 다음, 고무 제품을 제조하는데 재사용될 수 있을 것이다.

초음파 에너지를 사용하여 고무를 탈황하는 장치 및 방법은 이사이브(Isayev et al)에게 특허된 미국 특허 제 5,258,413호 및 제 5,284,625호에 개시된 것이 있다. 상기 장치 및 방법은 일반적으로 유효한 것이기는 하지만, 이들은 가격 면에서 유효한 방식으로 연속적으로 대량 물질을 처리하는 방법을 제공하지 못하는 것이다. 연속성 초음파 탈황 처리기 설계에서 직면하는 일 문제는, 재료가 적절하게 탈황되도록 효율적인 방식으로 초음파 에너지에 재료의 지속적인 노출이 제공되게 하는 것이다. 상술된 미국 특허 제 5,258,413호 및 제 5, 284,625호는, 압출기 출구에 재료의 유동부 내에서 동일 축선 방향으로 초음파 호른(ultrasonic horn)을 위치 설정 시키어 이루어지는 것이다. 이러한 사실은 기본적으로, 호른이 그를 통해 유동되는 재료가 통하는 출구를 차단함으로, 유동성 물질 전체가 호른을 지나가게할 필요가 있는 것이다. 이러한 설계가 일반적으로 고무를 탈황하는데 유효한 것이기는 하지만, 호른의 위치가 압출기 유출구로부터 나오게 되는 재료의 유동성을 엄격히 구속하기 때문에, 처리되어야 하는 재료가 제한을 받게 된다.

본 발명은 고무 및 다른 가교결합 중합성 물질의 재생작업에 관한 것으로서, 특히 재료가 재사용될 수 있도록 상기 물질을 탈황하는(devulcanizing) 연속 공정에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 방법을 수행하는데 적절한 본 발명의 장치의 측부를 나타낸 단면도.

도 2는 확대 도시한 도 1의 장치의 미리 조정되는 전(前) 상태동작 부분 및 초음파 노출 부분의 측부를 나타낸 단면도.

도 3은 확대 도시한 도 1의 장치의 후 상태동작 부분 및 초음파 노출부분의 측부를 나타낸 단면도.

도 4는 도 3의 4-4선을 따라 절취된 후 상태동작 부분의 단부 단면도.

도 5는 도 3의 5-5선을 따라 절취된 초음파 노출 부분의 단부 단면도.

도 6은 도 5의 6-6선을 따라 절취된 초음파 노출 부분의 측 단면도.

도 7은 결합해제된 도 5의 초음파 노출 부분의 단부 확대도.

도 8은 도 7의 8-8선을 따라 취해진 초음파 노출부분의 몸체 실내의 평면도.

도 9는 도 7의 초음파 호른의 부분 단면을 측방향으로 직립된 입면도.

도 10은 다른 초음파 호른으로, 도 9의 것과 유사한 측방향 입면도.

본 발명은 종래 기술의 방법 및 장치에서의 상기 문제를 극복하고, 현재까지 실현되지 않은 다른 이점을 제공하는 것이다. 본 발명에 의거, 연속성 초음파 탈황 공정은 흐름 축선방향에 대한 횡단 또는 반경 방향으로 배치된 초음파 호른을 제공하는 것이다. 이러한 방식에서는, 호른이 물질의 흐름을 지체 또는 구속하지 않고 그리고 재료는 연속적으로 효과적이고 유효한 비용으로 처리가 이루어지는 것이다.

본 발명의 설계를 사용하여, 물질은 양호하게 몸체 내에서 회전하는 원통형 코어를 가진 노출 몸체 내에서 나선형 홈으로 형성된 복수 나선형 채널을 통하여 양호하게 전달된다. 채널은, 호른이 그 안에 삽입되는 발생기에 의해 제공되는 초음파 에너지에 연속적으로 노출되는 물질에 적합한 유로를 형성한다. 따라서, 초음파 에너지가 흐름 방향에 대해 대체로 횡단하는 방향으로 물질 안으로 전달되도록, 물질이 효율적으로 처리되는 것이다.

본 발명은 또한, 처리 부분의 하류에 있는 후(後) 상태동작 부분 과 초음파 처리 부분의 상류에 있는 미리 조정된 전(前) 상태동작 부분도 구비하는 것이다. 피가열 배럴 내에서 피드스크루의 회전 동작을 양호하게 포함하는 미리 조정된 부분은, 그 처리부로의 유입 전에 물질을 가열하고 가압하는 것이다. 에워싸인 냉각 배럴 내에 피드스크루를 구비하는 후 상태동작 부분은 재료를 공기에 노출시키지 않고 또는 가스 또는 제품에 의한 탈출을 허용하지 않으면서 피처리 물질의 냉각을 허용하는 것이다.

본 발명의 방법 및 장치는 초음파 처리 중에 그리고 그 후에 축선을 따라서 재료가 연속적으로 흐르도록 신장되고 축선적으로 설계되는 것이다. 이러한 축선방향 설계는 상기 방법 및 장치가 타 공정과 결합될 수 있게 하여서, 피처리 물질이 장치로부터 유출된 후에도 부가적으로 처리를 받게 되는 것이다. 예를 들면, 압출 공정 또는 타 축선 공급 공정은 본 발명의 장치의 유출구에서 처리되는 물질로 수행되는 것이다. 따라서 본 발명의 방법 및 장치는 물질을 초음파 처리한 후에 부가적인 처리가 허용되는 것이다.

상기 내용 및 이점은 채널 방향에 대해 대체로 횡단 연장하는 호른을 구비하는 초음파 발생기 및 미립자 물질이 그를 통해 흐르는 노출 채널을 형성하는 몸체를 구비하는 초음파 노출 부분을 포함하고; 부가로 초음파 노출 채널에 미립물을 공급하는 전(前) 상태동작 부분인 미리 조정된 부분을 포함하는, 유황 고무 또는 가교결합된 중합재를 탈황하는 본 발명의 장치에 의해 제공되는 것이다.

본 발명은, 미립자를 가열하는, 미리 조정되어 미립자 물질을 공급하는 단계와; 압압 노출 채널을 통하여 미립자를 공급하고; 그리고 재료의 화학적 결합을 파괴하여 탈황을 이행하도록 채널 방향에 대해 횡단하는 방향으로 전달되는 초음파을 가진 노출 채널 내에 초음파 에너지에 미립자를 노출하는 단계를 구비하는, 유황 고무 또는 가교결합된 중합재용 방법도 포함되는 것이다.

도 1은 3개 지점을 가진 즉, 전 상태동작 부분(11), 초음파 노출 부분(12) 및 후 상태동작 부분(13)을 가진, 탈황 압출기 조립체(10)를 포함하는 본 발명의 장치를 나타낸 도면이다,

전 상태동작 부분(11)은 신장된 원통형 배럴(18)이 그 일 단부에 부착된 주 몸체(17)를 포함한다. 주 몸체(17)는 선형부 내에 피드 챔버(20)를 형성하는 원통형 선형부(19)와 라인으로 그 안에 있는 중앙 보어를 구비하는 것이다. 반경방향 연장 구멍(21)은 재료가 챔버(20) 내로 공급될 수 있는 주 몸체(17)의 상부 부분에 형성되는 것이다. 호퍼(22)는 구멍 위에 배치되어 피처리되는 재료를 계량하여 퍼넬식으로 공급하는 것이다.

또한, 배럴(18)은 피드 챔버(26)를 형성하는 중앙 보어를 가진다. 배럴(18)은 서로 중앙 집중하는 선형부(19)와 배럴을 가진 적합한 수단(도시 않음)을 사용하는 주 몸체(17)의 하류 단부에 부착되어, 챔버(20, 26)는 피드스크루(27)가 배치되는 연속성 피드 챔버를 형성하는 것이다. 피드스크루(27)는 커플링(28)을 통하는 일 단부에서 구동축(29)에 접속된다. 구동축(29)은 차례로 베이스(32)에 장착된 엔클로져(31) 내에 포함된 구동열(도시 않음)을 통하여 입력축(30)에 접속된다. 입력축(30)은 적절한 전기 모터(35)의 축(34)에 커플링(33)을 통하여 접속된다.

이러한 발명의 장치의 전 상태동작 부분(11)의 대부분의 요소는 압출부 와 공급되는 재료에 사용되는 공지된 요소가 적절하게 채택될 수 있기에, 이들에 대한 부가적인 상세한 설명은 논의할 필요가 없는 것으로 이해한다. 피드스크루(27)는 압출 공정에서 공급재에 사용되는 일반적인 스크루이고, 그리고 상류방향으로 테이퍼져 있어서, 재료가 하류로 흐르도록 루트 직경으로 증가하여, 재료가 배럴(18)을 통해 전달되도록 재료의 압력을 증가하는 것이다. 피드스크루(27)는 재료의 전달이 용이하도록 그 길이를 따라서 나선형 플라이트(39)(도 2)를 함유하는 것이다. 단일 플라이트(39)는 사용되는 일 플라이트 이상을 통하는 피드스크루(27)의 길이의 대부분을 따라서 나타나게 된다. 피드스크루(27)의 하류 단부에서, 이중 플라이트(40)가 노출 부분(12)으로 공급된 재료에 압력이 균일하게 분포되도록 설치된다.

초음파 탈황 공정이 효과적이도록, 초음파 노출 부분(12)에 도달하기 전에, 온도를 상승하여 양호하게는, 300℉ 부근으로 재료를 가열하여, 배럴을 통해 공급되는 재료 쪽으로 배럴을 통해 열이 전도되도록 길이를 따라서 이격진 배럴(18) 둘레에 복수 히터(도시 않음)가 설치된다. 열전쌍(熱電雙)(44)과 같은 적절한 온도 센서가 또한, 온도가 제어될 수 있도록 히터에 의해 제공된 열이 측정되도록 배럴에 제공된다. 또한, 적절한 압력 변환기(도시 않음)가 초음파 노출 부분(12)으로의 재료 유입에 앞서 적절한 압력을 유지하기 위해서, 챔버에 재료 압력을 측정하기 위해, 양호하게 하류 단부에 공급 챔버(20, 26) 내에 배치될 수 있어서, 초음파 탈황 공정이 효과적으로 수행된다. 배럴(18)의 길이는 적절한 지지체(45)에 의해 지지를 받게 된다.

초음파 노출 부분(12)은 스크루(50)에 의해 배럴(18)의 유출구 단부에 부착된 캐스팅 또는 몸체(49)를 포함하는 것이다.(도 6) 몸체(49)는 양호하게 배럴(18)의 피드 챔버(26)와 일반적으로 동일 축선으로 있는 중앙 원통형 구멍을 가진 중공 캐스팅이다. 몸체(49) 내에 중앙 구멍에는 원통형 구멍의 실내 면에 나선 형성부로 연장되는 복수 플라이트(51) 와 채널(52)(도 7 및 도 8)이 설치된다. 원통형 코어(53)(도 6)는 중앙 구멍 내에서 회전한다. 플라이드 피드스크루(27)와 유사하게, 코어(53)는 완만한 외면을 가진다. 코어(53)의 외측 면(53)을 따라서 개방되는 중앙 몸체(49)의 실내 면에 플라이트(51)와 나선형 채널(52)은, 재료가 초음파 노출 부분(12)을 통하는 흐름로를 제공한다. 코어(53)는 나사 연결부(도시 않음)에 의해 피드스크루(27)에 부착되어, 피드스크루가 코어와 같이 회전한다. 코어(53)가 몸체(49)에 중앙 구멍 내에서 회전하여, 정지 플라이트(51)에 결합된 코어(53)의 회전은 재료가 나선형 채널(52)을 통해 흐르도록 한다. 이러한 흐름은 또한 피드스크루(27)의 동작에 의해 몸체(49) 내로 유입되는 재료의 압력으로 향상되게 된다.

한 개 이상의 초음파 발생기 조립체(58)가, 유동축에 대한 횡방향 또는 방사방향으로 그로부터 연장되어 몸체(49)에 부착된다.(도 5) 각각의 초음파 발생기 조립체(58)는 웨이브 가이드 또는 호른(60)에 접속되는 변환기(59)를 포함하는 것이다. 양호하게, 변환기(59)는 초음파 주파수 범위에서 양호하게는 약 18 내지 22kHz 범위에서 변화하는 압전기 또는 자기긴장 요소(magnetostrictive element)를 구비하는 것이다. 호른(60)의 각각의 전방 단부(61)는 일반적인 흐름 축선에 대한 반경방향으로 몸체(49)를 통해 연장되는 대응 보어(62) 안으로 연장된다. 양호하게, 호른(60) 과 보어(62) 사이에 극소한 공차가 보어를 효과적으로 폐쇄 시킨다. 조립체(58) 각각은 나사(66)에 의해 몸체(49)에 부착되는 클램핑 칼러(65)와 장착 격리 링(64)을 사용하는 몸체(49)에 장착 플랜지(63)의 접속으로 지지되는 것이다.(도 5 및 도 7) 맞춤 핀(dowel pin)(67)은 몸체에 대하여 호른이 배치되도록 몸체(49)에 대응 구멍 내로 그리고 플랜지(63)에 구멍을 통해 연장되는 것이다. 가스켓 또는 스페이서(68)는 몸체 면 과 격리 링(64) 사이에 배치된다. 호른(60)은 적절하게 진동되는 일 피스 구조체이고 피처리되는 재료에 초음파 에너지를 전달하기에 적절한 성질을 가지는 음향 효과적으로 적절한 재료, 예를 들면 알루미늄, 마그네슘 또는 티타늄 합금으로 제조된다. 물론 호른(60)의 길이는 발생되는 필요한 초음파 주파수 및 구조체 재료에 따라 이루어진다. 호른(60)에 있는 플랜지는 진동 호른의 일 결절(結節) 점에서 호른의 외측 원주 둘레부로부터 반경 외방향으로 연장하여, 호른이 공지된 초음파 기술에 따라서 필요한 초음파 주파수로 진동하는 것을 허용하면서 견고하게 장착되게 하는 것이다. 도 7에 특정하게 도시된 바와 같이, 호른(60)의 전방 단부(61)는 채널(52) 과 코어(53)의 실내 면과 대응하도록 굽어진다.

노출 부분(12)에 이르기 전에 재료의 열 그리고 초음파 탈황 공정 중에 발생하는 열로 인하여, 호른(60)은 내부 냉각을 받게 된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 호른(60)에는 호른을 통하여 물 과 같은 냉각 유체의 순환을 허용하는 내부 냉각로가 제공될 수 있다. 통로(70)는 호른(60)의 측부를 따라서 구멍(71)에 접속되고 그리고 적절한 공급 및 배출 호스(도시 않음)가 구멍(71)에 접속될 수 있는 것이다. 다르게는, 도 10에 도시된 바와 같이, 호른(60a)에, 그 각각이 호른의 축선에 대한 일정 각도로 통로를 천공하여 형성되는 냉각 통로(70a)가 제공될 수 있는 것이다. 2개 통로(70a)로의 접근은, 통로가 적절한 공급 및 배출 호스에 접속될 수 있는 장소에 구멍(71a)에 제공된다.

통로(70 또는 70a)를 사용하는 호른(60)의 냉각동작은 호른이 과열되는 것을 막을 뿐만 아니라, 호른이 몸체(49)에 장착되는 보어(62) 및 호른 사이에 공차를 제어하는 수단도 제공하는 것이다. 호른(60)이 열팽창을 받게 되므로, 호른의 유효한 외측 직경은 호른보다 많이 또는 적게 냉각되어 근소한 공차 내에서 제어될 수 있게 된다. 이러한 방식에서는, 호른(60) 과 보어(62) 사이에 공차가 극소한 공차로 제어될 수 있는 것이다.

초음파 발생기 조립체(58)의 수는 몸체에 제공되는 노출 채널(52)의 수와 대응하여서, 채널 각각에 있는 재료가 채널을 통해 지나가 초음파 에너지에 노출되는 것이다. 도시된 양호한 실시예에서와 같이, 여기에는 몸체(49)에 중앙 구멍의 실내 면에 홈으로 형성된 2개 나선형 채널(52)과 2개 나선형 발생기 조립체(58)가 있다. 다른 수의 초음파 발생기 조립체 와 채널도 가능하여 예를 들면, 4개 초음파 발생기 조립체는 4개 대응 채널을 가진 몸체(49)의 원주 둘레부 둘레로 90도 이격져 제공된다

채널 과 상관된 호른의 곡선진 단부 와 채널의 구조는 탈황 조작을 수행하는데 주요한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이 호른의 단부(61)가 채널(52)을 형성하는 홈의 폭보다 크면(도 8), 채널을 통해 지나가는 모든 재료가 주어진 시간 길이에 맞는 초음파 에너지에 노출되어 진다. 또한, 각각의 조립체(58)용 코어(53) 와 호른 면(61) 사이에 조립 간극(73)(도 5)이 최소로 되도록 재료의 상대적인 협소한 층이 초음파 에너지에 노출된다. 간극(73)은 변경될 수 있으며 다양한 두께의 스페이서(68)의 사용이 정해지고 그리고 확립되는 것이다. 20kHz의 주파수에 초음파 에너지를 전송하는데 채택되는 알루미늄 합금 초음파 호른용으로, 호른은 길이 5인치 이고 직경 2.25인치 이며, 채널(52)을 형성하는 홈은 폭이 2인치 보다 크지 않고 깊이가 1/4인치 보다 크지 않아야 한다. 코어(53) 와 호른 면(61) 사이에 간극(73)은, 몸체(49)에 장착되는 호른이 보어(62) 안밖으로 반경방향으로 호른을 이동시키어 조정되는 것이다. 간극(73)의 증가로, 추가적인 심 또는 스페이서(68) 또는 다른 두께를 가지는 스페이서가, 호른(60)이 몸체(49)에 장착되는 플랜지(63) 둘레에 격리 링(64)의 전방에 장착되는 것이다. 간극(73)의 감소로, 심 또는 스페이서(68)가 감소 또는 제거되는 것이다.

코어(53)의 존재는, 이것이 호른(60)에 의해 발생되는 초음파용 반사성 백킹(reflective backing)을 제공하므로 본 발명의 공정에서는 주요한 것이다. 초음파 에너지가 호른(60)에 의해 발생되어, 간극(73)을 점유하는 재료에 전달되어 다음, 코어(53)의 외측부를 가격한다. 따라서, 코어(53)는 에너지를 흡수 하거나 또는 재료 쪽으로 에너지를 반사하는 백 동작(backing)을 제공하고 그리고, 다르게는 초음파에 반응하여 재료가 호른으로부터 이격지는 단순한 이동을 방지하는 것이다. 호른(60) 과 코어(53) 사이에 동작은, 호른은 햄머 와 그리고 코어는 모루 로서, 어느 정도 햄머 및 모루(anvil)와 유사한 것이다. 상기 요소를 함께하여 재료의 초음파 처리의 효과가 증가되는 것이다.

호른(60)은 원통형이므로, 채널(52)에 인접한 호른의 단부(61)는 단면으로 원형이다. 이러한 사실은 도 8에 도시한 바와 같이 채널(52)의 중간부를 통해 이동하는 재료가 채널의 모서리를 따라서 이동하는 재료 보다 더 긴 지속 기간용 초음파 에너지에 노출된다는 것을 의미한다. 이러한 효과는 모서리를 따라 흐르는 재료가 보다 작도록 호른의 면(61)을 외형지게 하여 또는 단면으로 사각형 또는 장방형인 호른을 제공하여 보정될 수 있는 것이다. 호른의 전방 단부(61)에는 또한 양호하게 그 상류 측에 라운드진 모서리가 설치되어, 호른 과 마주치는 재료의 흐름부에 붕괴를 최소로 하여, 압력이 낮아지고 그리고 재료를 선처리하게 된다.

노출 채널(52)은 양호하게 나선형이며, 직선 채널도 사용되어야 한다. 그런데, 나선형 채널(52)은 하류 흐름성분이 회전 코어(53)에 의한 재료를 받아서, 채널을 통한 재료의 전달을 도와 주게 된다. 또한, 각 채널(52)의 나선형 디자인은 재료가 채널을 통해 흐름으로서 발생하는 미립자 물질의 추가적인 혼합 또는 덤블링을 일으키는 전단(shear)을 창출한다. 채널을 통한 이동으로 혼합되는 재료는 재료가 보다 균일하게 혼합되게 하고 그리고 간극(73)에 초음파 에너지로 보다 많은 미립자가 노출되게 한다. 또한 이것은, 어느 정도의 미립자가 초음파 에너지로의 노출을 연장시키어 지나치게 처리되는 것을 방지하는 것이다.

피처리 재료가 초음파 노출 부분(12)을 떠난 후에, 공기에 대한 노출 없이 냉각되는 전 상태동작 부분(13)에 유입된다. 초음파 노출 부분(12) 유입 시에 재료가 대략 300℉인 동인에는, 탄소-황 및 황-황 결합의 파손 동작을 초래하는 화학적 재반응을 갖는 재료가 받게되는 초음파 에너지가 현저하게 재료의 온도를 증가시키어, 재료가 그 노출 부분(12)을 나올 시에는 예를 들어 약 500℉가 될 것이다. 만일 재료가 노출 부분을 나올때에 간단하게 수집된다면, 공기에 대한 재료의 노출이 있는 고온도의 재료가 바람직한 제조물로 창출되는 재료의 현저한 산화 또는 감성(減成)을 초래하게 된다. 또한, 고온 재료는 유해한 가스의 방출을 일으킨다. 따라서, 노출 부분(12)을 이탈한 후에 재료가 간단하게 수집되는 대신에, 본 발명은 공기로의 노출을 방지하는 포위된 통로에서 재료가 냉각되는 후 상태작업 부분(13)을 제공하는 것이다. 또한, 재료는 완전하게 혼합되어, 균일하게 혼합된 재료를 제공하는 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 노출 부분(12)의 하류 단부에 접속된 후 상태 부분(13)은, 노출 부분의 몸체(49)에 부착된 원통형 배럴 조립체(75)를 포함하는 것이다. 배럴(75) 내에는 코어(53)에 접속되고 그와 회전하는 피드스크루 연장부(76)가 있다. 양호하게, 코어(53)는 피드스크루 연장부(76)의 상류 단부에 일체적으로 형성된다. 코어(53)가 피드스크루(27)에 부착됨으로, 피드스크루(27), 코어(53) 및 피드스크루 연장부(76) 모두가 함께 접속되고, 이들은 피드스크루(27)에 대한 접속을 통하여 구동 모터(35)에 의해 함께 회전한다. 배럴 조립체(75)는 그 사이에 형성된 복수의 냉각로(79)를 가진 외부쟈켓(78) 및 내부 슬리브(77)로 형성된다. 물 과 같은 냉각 액체는 통로(79)를 통하여 순환되어 배럴 조립체(75)를 냉각하고 따라서, 후 상태동작 부분(13)을 통하여 흐르는 재료를 냉각한다. 호스 피팅(80)은 배럴 조립체가 그에 의해 냉각액 공급부에 접속되는 쟈켓(78)에 제공된다. 배럴 조립체에는 적절한 온도 및 압력 변환기(도시 않음)가 제공될 수 있어서, 재료의 온도 및 압력이 모니터 되어 제어될 수 있는 것이다. 배럴 조립체(75)는 지지 부재(81)에 의해 지지를 받게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 피드스크루 연장부(76)는 피드스크루(27)로부터의 구조와는 다른 구조의 것이다. 피드스크루 연장부(76)의 상류 단부는 플라이트를 대신하여 라운드진 나선형 로브(85)를 포함한다. 로브(85)는 후 상태동작 부분(13)을 통해 흘러감으로서 탈황 재료를 혼합하는 것을 도와 주어, 재료가 배럴 조립체의 내부 슬리브(77)에 의해 양호하게 냉각되고 그리고 피처리 재료의 균일한 혼합이 획득된다. 피드스크루(13) 연장부(76)의 하류 단부는 배럴 조립체(75)를 벗어나는 피처리 재료의 이동을 도와주는 플라이트(86)(도 3)를 가진다. 피드스크루 연장부(76)는 또한 냉각 액체의 순환용으로 실내 통로(87)(도 4)를 가진다. O링(88)과 같은 밀봉 디바이스(도 6)는 피드스크루는 피드스크루 연장부(86), 코어(53) 및 피드스크루(27)의 실내 유체 통로(87)를 밀봉한다.

피처리 재료는 후 상태동작 부분(13)의 유출구 단부로부터 방출된다. 적절한 수집 용기가 그 유출에 의한 재료를 수집하도록 유출구에 배치될 수 있다. 피드스크루 연장 플라이트(86)는 피처리 재료를 가압할 수 있는 능력이 있어서, 유출구 단부에 장착되는 다이(도시 않음)를 통한 재료의 흐름을 허용하게 된다. 다이는 이어지는 팩케지 또는 프로세스에 유용한 별개의 기하형상으로 피처리 재료를 형성하는 것이다.

조작 시에, 비처리되는 재료의 공급이 호퍼(22)에서 계량된다. 필요에 의해, 컨베이어 와 같은 공급 시스템이 호퍼(22)에 접속되어 비처리된 재료의 연속성 계량 공급을 제공할 수 있는 것이다. 양호하게, 상기 재료는 특정한 크기 및 부피로 분류되어져 있는 양호하게 비처리된 가황된 고무 미립자 이다. 상기 물질은 사용되는 타이어로부터 재커버될 수 있으면서, 또한 대체로 직물 및 금속이 없어야 한다. 상기 재료는 주 몸체(17)의 피드 챔버(20) 내로 호퍼(22)로부터 공급되며, 장치의 전 상태동작 부분으로 회전 피드스크루의 동작으로 전달된다. 피드스크루(27)는 엔클로저(31) 내에 배치된 구동 열(drave train)을 통하여 구동 모터에 접속에 의해 회전한다. 양호하게, 피드스크루는 약 40rpm의 속도로 회전한다.

재료가 하류로 흐름으로서, 배럴(18) 둘레에 가열기로 가열되고 그리고 재료의 압력은 피드스크루(27)의 몸체의 직경이 증가하여 증가하게 된다. 재료가 전 상태동작 부분(11)의 유출구 단부에 이르면, 재료는 300℉ 온도 까지 양호하게 가열되고 그리고 1000psi 압력에 이른다.

재료는 전 상태동작 부분(11)의 피드 챔버(26)로부터 노출 부분 몸체(49)에 중앙 구멍의 실내 면에 형성된 노출 채널(52)로 공급된다. 채널(52)이 나선형이므로, 재료는 채널을 통하여 흐르므로서 혼합 또는 교반이 지속적으로 이루어진다. 호른(60) 구역에서, 재료는 18-22kHz 범위에서 초음파 에너지에 노출된다. 초음파 에너지는 호른(60)을 진동시키는 초음파 발생기 조립체(58)의 변환기(59)에 의해 제공되는 것이다. 초음파 에너지는 고무 재료에서 효과적인 탈황동작으로 화학적 결합 특정하게는, 탄소-황 및 황-황 결합을 파괴하는 작용을 한다. 탈황 후에, 물질은 채널(52)을 통하여 그리고 후 상태동작 부분(13)으로의 흐름이 이어지고, 여기서 냉각된 배럴 조립체(75) 와 피드스크루 연장부(76)의 동작에 의한 혼합 및 냉각이 되는 것이다. 배럴 조립체의 유출구 단부에서는 탈황 물질이 장치로부터 방출된다.

양호하게 초음파 발생기 조립체(58)는 양호한 실시예에서 도시된 바와 같은 흐름 축선에 대해 반경방향으로 연장되지만, 이들이 반경부에서 정확하게 있을 필요는 없는 것이다. 여기에는 조립체(58)의 호른(60)의 축선 과 노출 부분 몸체(49)의 반경부 와의 사이에 작은 각도가 있어야 한다. 일반적으로 초음파 발생기 조립체(58)가 재료의 흐름 방향에 대해 횡단하여 호른이 재료의 흐름을 방해하지 않는 것은 주요한 사실이다.

당 분야의 기술인은 본원에 도시되고 기술된 특정 실시예의, 본 발명의 정신 및 범위 내에서의 변경 및 변화를 이룰 수 있을 것이다. 그리고 본 발명이 특정 실시예에 대하여 기술된 내용은 본 발명의 설명을 위한 것이지, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은 상술된 특정 실시예에 더하여, 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서의 변경 및 변화를 포함하는 것이다.

Claims (12)

1. 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치에 있어서, 상기 장치는:

   물질 미립자가 그를 통하여 흐르는 복수 노출 채널을 형성하는 몸체와, 일 채널 과 각각 상관되고 각각이 채널 방향에 대해 횡단하는 방향으로 연장되는 호른을 가진 복수 초음파 발생기를 구비하는 초음파 노출 부분과;

   각각이 일 채널 과 상관되는 복수 초음파 발생기 와, 초음파 노출 채널로 미립자를 공급하는 미리 조정되는 전(前) 상태동작 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
2. 제 1항에 있어서, 채널은 몸체를 통하여 나선식으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 부가하여, 초음파 노출 부분으로부터 물질을 수용하는 초음파 노출 부분에 접속된 후 상태동작 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
4. 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치에 있어서, 상기 장치는:

   복수 홈이 구멍의 내측에 형성되고 그를 통하는 구멍을 가지는 몸체와, 홈 및 코어의 외측부가 물질 미립자가 그를 통해 흐르는 복수 나선식 연장 노출 채널을 형성하며 구멍 내에서 회전용으로 채택되는 원통형 코어와, 관련 채널의 방향에 대해 횡단 연장하는 호른을 각각 가지고 일 채널 과 각각 상관된 복수 초음파 발생기를 구비하는 초음파 노출 부분 과;

   초음파 노출 부분에 미립자를 공급하는 초음파 노출 부분에 접속된 전 상태동작 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
5. 제 4항에 있어서, 전 상태동작 부분은 초음파 노출 부분에 미립자를 공급하도록 배럴 내에서 회전하는 피드스크루를 가진 배럴을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
6. 제 5항에 있어서, 코어는 그와 회전하도록 피드스크루에 부착되는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
7. 제 4항에 있어서, 부가하여, 초음파 노출 부분으로부터 물질을 수용하는 초음파 노출 부분에 접속된 후(後) 상태동작 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
8. 제 7항에 있어서, 후 상태동작 부분은 초음파 노출 부분으로부터 물질을 전달하도록 배럴 내에서 회전하는데 채택되는 피드스크루 연장부 와 배럴을 구비하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 코어는 그와의 회전을 위해 피드스크루에 부착되는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
10. 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치에 있어서, 상기 장치는:

    복수 홈이 구멍의 내측에 형성되고 그를 통하는 구멍을 가지는 몸체와, 홈 및 코어의 외측부가 물질 미립자가 그를 통해 흐르는 복수 나선식 연장 노출 채널을 형성하며 구멍 내에서 회전용으로 채택되는 원통형 코어와, 관련 채널의 방향에 대해 횡단 연장하는 호른을 각각 가지고 일 채널 과 각각 상관된 복수 초음파 발생기를 구비하는 초음파 노출 부분 과;

    제 1배럴을 통하여 미립자를 가열하는 가열기를 가진 제 1배럴과, 코어가 그와 회전하도록 접속되고 초음파 노출 부분에 미립자를 공급하도록 배럴 내에서 회전하는데 채택되는 피드스크루를 구비하는, 초음파 노출 부분에 미립자를 공급하는 초음파 노출 부분에 접속된 전 상태동작 부분과;

    제 2배럴을 통하여 이동하여 재료를 냉각하기 위하여 냉각동작 유체의 순환용 냉각 채널을 가진 제 2배럴과, 그와 회전하도록 코어에 접속되고 초음파 노출 부분으로부터 물질을 전달하도록 배럴 내에서 회전을 위해 채택되는 피드스크루를 구비하는, 초음파 노출 부분으로부터 물질을 수용하는 초음파 노출 부분에 접속된 후 상태동작 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 장치.
11. 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    미립자를 가열하는 동작을 가진, 물질의 미립자를 미리 조정하여 공급시키는 단계와;

    복수 압력 노출 채널을 통하여 미립자를 공급하는 단계와;

    물질에 화학적 결합을 파괴하여 탈황을 수행하는데 채널 방향에 대해 횡단하는 방향으로 일 채널 과 각각 관련된 복수 초음파 발생기의 하나에 의해 전파되는 초음파를 가진 노출 채널 내에 초음파 에너지에 미립자를 노출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 미립자는 복수 나선식으로 연장되는 노출 채널을 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는 가황 고무 또는 가교결합된 중합성 물질을 탈황하는 방법.