KR820001907B1 - 탄성중합체를 함유한 폐물로부터 탄성중합체를 재생하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄설중합체를 함유한 폐물로부터 탄성중합체를 재생하는 방법

자동차타이어류나 고무제품을 만들 때 부수적으로 생기는 부스러기 및 기타 사용할 수 없는 고무재료원 같은 천연고무와 합성고무 조각들로부터 분쇄된 고무를 제조하는 시험적인 생산설비를 나타내는 개요도이다.

본 발명은 탄성중합체를 함유한 폐물로 부터 탄성중합체를 재생하기 위한 방법에 관한 것이며, 또한 연화된 탄성중합체 조각을 더욱 작은 크기의 입자들로 분쇄하는 방법을 포함한다.

어떤 형태로 된 탄성중합체 물질의 다량을 처분해야 하는 것이 세계적으로 주된 문제거리가 되어있는데, 그중에서도 특히 사용하고 난 자동차타이어류를 처분하는 일이다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 많은 제안들이 제시되어 왔는데, 그 제안들중에서 한 가지 예를 들면, 물고기를 양육하기 위해 인공모래톱을 건설하자는 것이다. 그러한 인공모래톱은 사용하고 난 자동차타이어들을 바다 및 일정한 지역에 던져서 만들어진다. 또 다른 실예는 폐품고무를 소각로에서 통제소각하는 것을 들 수 있다.

많은 탄성중합체들은 비교적 가격이 비싸기 때문에 사용하고 난 탄성중합체들과 굽지나 베어낸 부스러기 등과 같은 남은 탄성중합체들을 재생할 수 있도록 하기 위하여 작은 크기 입자들로 분쇄하는 것이 바람직하다. 따라서 현재 본 발명은 폐물 탄성중합체를 새롭고 가치있는 제품으로 만들기 위하여 재순환 될수 있는 작은 입자크기 형태로 탄성중합체를 회수하는 방법을 제공하는 것이 한가지 목적이다. 종전 방식에서는 사용하고 난 자동차 타이어들을 절단하고 작게 썰어서 고무가루가 되도록 타이어를 분쇄시키는 방법을 사용하여 왔으나 이 종전 제조과정에서는 고무를 화학적으로 처리하기 않았기 때문에 매우 단단한 상태로 남아 있었다.

이런 결과로 인해서 고무를 기계적으로 분쇄하는 데에 많은 에너지가 소모되며 따라서 그러한 제조방법은 매우 비경제적이다.

본 발명의 한 가지 국면에 의하여 탄성중합체를 포함한 폐물로부터 탄성중합체를 재생하는 방법이 제공되는데, 이는 다음과 같은 단계들로 이루어진다.

(a) 그 폐물을 용매와 접촉시켜서 그 안에 함유된 탄성중합체를 연화시키고 그것을 더욱 부스러지기 쉽게 한다.

(b) 이렇게 처리된 물질을 기계로 분쇄시켜서 입자상 제품으로 만들고

(C) 그 제품을 건조시킨다.

본 발명에서 사용되는 적절한 용매들은 탄성중합체를 연화시킬 수 있어야 하며 또한 동시에 통상적인 장치를 사용하여 적절한 입자크기로 분쇄되거나 또는 분쇄할 수 있도록 부스러지기 쉽게 해주어야 한다.

적절한 용매류는 다음 종류에서 선택할 수 있다. 탄화수소류, 니트로탄화수소류, 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스데르류, 글리콜류와 글리콜에테르류, 시클로알킬알코올류, 에스테레류와 케톤류, 염화탄화수소류, 고리형에테르류와 알데히드류 및 이러한 것들의 두가지 이상의 혼합물.

이러한 종류중에서 더 바람직한 용매들은 다음과 같다.

탄화수소류 : 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 데트라히드로나프탈렌, 데카히드로나프탈렌, 디펜텐(리모넨), VH과 P나프타, 석유.

니트로알칸류 : 니트로프로판

알코올류 : 메틸알코올, 에틸알코올, N-프로필알코올, N-부틸알코올, 이소부틸알코올, 이차-부틸알코올, 아밀알코올, 벤질알코올, 디아세톤알코올.

에테르류 : 디에틸에테르, 디이소프로필에테르.

케톤류 : 아세톤, 메틸이소부틸케톤.

에스테르류 : 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 N-부틸, 아세트산아밀, 아세트산헥실, 포름산아밀, 젖산에틸, 글리코울산부틸, 벤조산메틸, 스테아르산부틸, 프탈산디메틸, 프탈산디부틸, 세바스산디부틸, 아비에트산메틸.

글리콜류 : 에틸렌글리콜, 에틸린글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 에틸에테르, 에틸렌글리콜, 에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜,

시클로알킬 화합물 : 시클로헥사놀, 아세트산시클로헥사놀, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논

클로로-화합물 : 이염화메틸렌, 클로로포롬, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 퍼클로로에탄, 디클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸에테르, 1, 1, 2-트리클로로트리플루오르에탄.

환상에티에류 등 : 디옥산, 푸르푸랄

특별히 바람직한 용매들로는 톨루엔과 크실렌이 좋으며, 이들을 단독으로 사용하거나 또는 양자를 혼합하거나 또는 다른 용매와 혼합하여 사용한다. 시판되고 있는 용액 EPOSOLVE 70(Shell 회사제품)은 66%의 톨루엔을 함유한 혼합용매의 한 실예이다.

톨루엔의 비점은 110℃이고 크실렌은 약 140℃이기 때문에 이들 두 액체는 실온에서 휘발성이 매우 크다. 또한 그들은 낮은 인화점을 갖는다. 이러한 용매들을 사용할 때 위험율을 줄이기 위해 이러한 것들은 (또 다른 인화성 용매를) 비인화성이거나 액체혼합물 또는 이들의 비점을 올려주는 부가적 용매성분과 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 목적을 위하여 알려진 적절한 용매들로는 염화메틸렌, 염화에틸렌, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로메탄, 1, 1, 1-트리클로트에탄과 같은 할로겐화된탄화수소류 또는 사염화탄소에 ASA 3 대전방지 첨가제를 첨가한 것 등을 들 수 있다.

틀루엔과 크실렌의 한가지 장점은 이들 모두 석탄에서 만들어질 수 있다는 점이다. 그러므로 화학적 공급축절물로써 오일의 가격이 앞으로 급격이 상승될 것이 예상되나 톨루엔과 크실렌의 값은 비교적 안정하게 남아있을 것이다.

탄성중합체를 연화시키는 본 제조 과정은 온도에 극히 민감하지 않으므로 편리하게 실온에서 또는 용매의 비점과 빙점사이의 적당한 온도에서 시행되어질 수 있다. 실제온도는 연화하려는 탄성중합체의 성질과 사정에 의하여 결정되어 진다.

예를 들면, 천연고무와 합성고무의 경우에 침지액(浸漬液)의 바람직한 최고온도는 해당되는 고무의 특정한 최고 작업온도에 의해 결정된다. 최고작업 온도가 높은 그러한 고무류에 대하여서 침지액의 온도는 비교적 낮은 최고작업 온도를 갖는 그러한 고물류를 사용할 때보다 훨씬 더 높을 수 있다. 비교적 낮은 최고작업 온도를 갖는 고무류에 대하여서는 침지액의 온도가 과도하게 높으면 연화를 덜 용이하게 만드는 경향이 있다. 그러나 일반적으로 침지액의 온도가 높으면 높을수록 탄성중합체가 연화되는 속도로 빨라진다.

어떤 화학적 처리를 하기 전에 자동차 타이어에서 얻은 전형적인 고무 샘플은 쇼어 경도가(Shore A 2 Durometer) 약 60이며, 실온에서 톨루엔내에 5∼6시간 동안 침지한 후 샘플의 쇼어경도는 약 10으로 감소되었다.

이 경도에서 고무 샘플은 부서지기 쉬우며 맨숀으로도 쉽게 조작으로 부서져서 고무의 천연강도를 상실하게 된다. 그러한 작은 조각들이 건조된 후의 쇼어경도는 원래 물질의 쇼어경도와 대체로 같아지거나 단지 근소한 차이를 나타낸다. 전형적으로 원래 60의 쇼어경도가 58의 쇼어경도로 관찰되었다.

재생된 고무의 다른 성질들은 본질적으로 변화하지 않은 채 남아 있으므로 자동차타이어류와 다른 유화된 고무제품들을 제조하는 원래 고무의 85%를 재생된 고무로 대치하여 사용할 수 있다.

탄성중합체 조각이 연화되는데 소요되는 침지 시간은 조작의 크기에 의해 대부분 결정되는데 쉽게 변화되는 많은 조각들(즉 전형적 크기 300mm)은 약 3시간 후에 실질적으로 연화된다. 침지 시간으로 8시간이 경고되었을 때는 실질적으로 연화되는 정도에 진전이 일어나지 않았다. 만일 조각들을 오랜기간 동안 즉, 수주일 동안 침지시켰을 때에는 종국적으로 얻어졌던 작은 고무 입자들의 일부가 변질되는 것이 명확해졌다. 탱크(tank) 내에 주어진 용매의 양은 탄성중합체 조각들의 여러 묶음들을 침지시키는데 사용될 수 있다. 자연적으로 각 묶음들이 탱크에서 나올때 용매의 일부가 부착되어서 탄성중합체에 흡착된다. 그러한 결과로써 탱크내에 있는 용매의 부피가 점진적으로 감소하여서 때때로 첨가해 주어야 할 필요가 있다.

또한 탱크내에 있는 용매는 점진적으로 효율이 떨어지게 되며, 일정한 양의 용매에 대해 침지된 묶음들의 수가 증가하므로 같은 정도로 유화되기 위해서는 더 많은 침지시간이 소요된다. 그러한 결과로써 용매의 작용속도가 수준 이하로 떨어지게 되면 그 용매를 대치하여야만 한다. 그러나 사용된 용매를 제거시킬 필요는 없다. 왜냐하면 이 용매가 다른 용도로 사용하기에 매우 적합하거나 그렇지 못할 경우에는 더욱더 사용하기 위해서 제정제시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 방법을 행할 수 있는 장치로서 바람직한 형태는 폐물을 받아들여 용매와 접촉시킬 수 있는 용기 용매로 처리된 폐물을 제거하는 수단, 폐물을 직경 약 5mm 입자로 전환시키는 분쇄, 폐물에 존재하는 탄성중합체가 아닌 물질로 부터 탄성중합체 물질을 분리시키는 수단, 탄성중합체 입자를 입자크기 20에서 100BSS 메쉬(mesh)로 분쇄시키는 이차 분쇄와 입자상제품으로부터 잔류용매를 제거하는 건조수단을 포함한다.

본 발명의 방법을 실시하는데 필요한 장치를 일예로서 도시한 첨부도면을 참고로 하여, 여러가지 국면에서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

이 도면은 자동차 타이어류나 고무제품을 만들 때 부수적으로 생기는 부스러기나 기타 사용할 수 없는 고무재료원 같은 천연고무와 합성고무 조각들로부터 분쇄된 고무를 제조하는 시험적인 생산설비를 도식적으로 도시한 것이다. 비교적 큰 고무제품들은 톨루엔, 크실렌 또는 다른 적절한 용매 또는 용매들의 혼합물과 필요하다면 비점과 인화점을 높이는 첨가제품이 함께 함유된 침지액이 들어 있는 침지 탱크(1) 안에 넣어준다. 만일 이어진 단계들이 영구적 또는 반영구적으로 작동되어질 필요가 있다면 한개 이상의 탱크를 사용할 수 있다.

그 폐물고무는 수용깔때기(receivinf hopper)(도시하지 않았음)로 탱크(1)안에 운반되는데, 이곳은 탱크내의 함유물을 교반시키는 수단(도시하지 않았음)과 침지된 후 탱크에서 폐물을 제거하는 수단(도시하지 않았음)들이 마련되어 있다. 자동차타이어를 통째로 사용할 수 있지만, 최대 직경이 약 12인치(300mm) 정도의 조각으로 절단하여 사용하는 것이 조각들을 취급하는데 도움을 주기 때문에 좋다.

2시간에서 8시간 정도의 별로 오래되지 않은 시간이 경과한 뒤에는 고무가 상당히 연화되어지며, 또한 폐물은 상세하게 도시되지 않았지만 첫번째 단계 분쇄기(2)로 보내진다. 분쇄기(2)는 통상적인 형태로 되어있으며 조정을 하여 직경이 약 3/16인치(5mm)의 입자로 만들어지도록 한다.

이 단계에서 필요하면, 다음에 기술할 탱크(22)로부터 도면(3)을 경유하여 분쇄기(2)로 물을 삽입시킨다. 이때 물의 기능은 분쇄작용과 잘게 썰어주는 작용을 도우며 분쇄기(2) 내부에서 만들어진 고무 입자들을 분쇄기를 통해 밀어주고 분쇄기 내부에 그 입자들이 끼이는 것을 막아준다. 또한 물은 연화된 고무가 분쇄하면서 일반적으로 발생하는 열을 식혀준다. 폐물을 분쇄하는 분쇄기(2)의 효율은 물이 전혀 없을때 감소될 수 있다. 분쇄기(2)로부터 고무, 강철심, 직물심과 타이어의 직포(만일 물을 첨가했을 경우에는 물을 첨가) 등을 포함한 분쇄물질을 진동체(4) 위로 통과시키는데, 이 진동체는 고무와 강철의 입자들을 통과하도록 허용되지만 직물심과 직포는 통과할 수 없다. 후자는 진동체에서 씻겨저서 저장싸일로(7)을 통과한다. (도관 5) 고무 및 강철심 입자들은 철가된 물과 함께 탱크에서 자기분리기(8)로 넘어가는데, 자기 분리기는 강철 입자들을 모으로 처리하기 위해서 분리시킨다. 고무입자들은 배수조(9)에 수집되는데 그들은 물과 함께 두 번째 분쇄기(11)로 공급되며 여기에서 입자들은 20에서 100메쉬 BSS(가능한 50에서 80메쉬 BSS)의 입자크기로 더 잘게 부숴진다. 탈수체(12)는 물과 입자들을 분리시킨다. 물은 도관(13)을 따라 배수조(9)로 되돌아가고 입자들은 최종적으로 건조되기 위하여 선회하는 건조기(14)로 들어간다. 건조(14)로 부터 나오는 기류(물과 용매증기 포함)는 도관(17)을 경유하여 건조기로 재순환되기 위하여 가열기(16)을 통과한다. 남은 기류는 농축기(18)로 보내어지며 용매와 물은 농축되어 분리탱크(19)로 들어간다. 건조기(14)에서 나온 건조된 입자상 생성물들은 다른 싸일로(21)에 있는 저장소로 보내진다. 분리기(19)에서 물은 공급탱크(22)로 되돌아가고 용매는 용매공급탱크(23)으로 들어간다. 용매탱크(23)은 또한 침지탱크(1)에서 사용한 용매들을 모은다. "깨끗한" 용매 즉 비교적 고형 성분이 적은 용매는 탱크(1)의 바닥(26)보다 조금 높은 위치가 되는 지점(24)에서 탱크(1)을 따라나와서 직접 탱크(23)으로 보내어 진다. "더러운"용매 즉 비교적 고형 성분 함량이 높은 용매는 탱크(1)의 바닥(26)을 따라나와 탱크(23)에 도달하기 전에 침강 탱크(27)을 통과한다. 탱크(23)에서 용매는 여과(28)을 통과하여 용매보관탱크(29)로 보내어져서 침지탱크(10로 재순환된다. 생성물의 수분 함량은 약 7% 정도로 유지시키는 것이 편리하다. 왜냐하면 그렇게하므로서 고무가루가 알맞은 성질을 갖도록 할 수 있고 또한 수송중에 더 건조시킬 수 있기 때문이다. 제품이 건조되면, 생성물의 입자크기의 약 20% 정도가 감소된다. 자유롭게 유동적인 제품이 되도록 하려면, 입자의 크기를 최저 약 50메쉬로 하는 것이 바람직하다.

왜냐하면 이 크기 미만일 경우에는 입자들이 응결되거나 서로 붙어버리는 경향이 있기 때문이다.

지금까지 앞에서 기술한 내용은 단지 현재 본 발명의 몇 가지 구체적 실시형만을 기술한 것이지만, 본 기술분야에 종사하는 숙련된 사람이라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 명백히 여러가지로 변형시킬 수 있을 것이다. 예를 들어, 잘게써는 수단이나 분쇄기(2와 11)는 절단하고, 갈고, 부수고, 분쇄하고, 찢고, 잘게 썰거나, 잡아찢는 작용을 하거나 이들의 작용등을 결합한 작용을 하는 장치로 대치시킬 수 있다. 실험에서 입자형 생성물은 특별히 탄소를 만드는데 적절하며, 특히 탄소는 정제과정에서 사용하는 것이 적절하다는 것을 보여주었다. 그 입자형 생성물을 탄소가루로 만들기 위해 인접한 저급산소대기 연소기에 불을 붙였다. 이 입자형 생성물에 불을 붙일때의 조건은 원하는 탄소생성물의 형태와 연소기내의 산소함량과 입자형생성물의 메쉬 크기등의 다양한 주된 요인들에 의하여 좌우된다.

Claims (1)

1. 도시하고 본문에서 상술한 바와 같이, 탄성중합체를 함유한 폐물로부터 탄성중합체를 재생시키는 방법에 있어서, 탄성중합체를 함유한 폐물과 용매를 접촉시켜서 함유되어 있는 탄성중합체를 연화하여 보다 더 잘 부스러지게 한 후 기계적으로 분쇄하여서 입자형 생성물로 만든다음 이를 건조시킴을 특징으로 하는 탄성중합체를 재생하는 방법.

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