WO2013105553A1 - 高純度ゴム材料の製造方法および製造装置 - Google Patents

高純度ゴム材料の製造方法および製造装置 Download PDF

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晃 吉武
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株式会社ブリヂストン
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/10—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by grinding, e.g. by triturating; by sieving; by filtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B2013/002—Extracting undesirable residual components, e.g. solvents, unreacted monomers, from material to be moulded

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for high-purity rubber material (hereinafter also simply referred to as “manufacturing method” and “manufacturing apparatus”), and more specifically, a high-purity rubber material is obtained by removing impurities in the rubber material.
  • the present invention relates to a manufacturing method and apparatus.
  • a rubber material such as natural rubber
  • a rubber product such as a tire
  • the rubber material is pulverized and finely divided, and the finely divided rubber material is washed in a water-washing pool and the like, and the impurities exposed on the crushing surface
  • the method of peeling and separating is used.
  • a pulverizer for pulverizing a rubber material a general-purpose pulverizer such as a hammer mill or an extruder is conventionally used when crushing rubber products.
  • the rubber material passes through the strainer by applying a strong pressure, while impurities that are solids do not pass through the strainer, so that impurities larger than the mesh size of the strainer can be easily removed.
  • Patent Document 1 discloses a facility for processing used rubber and used rubber products by low-temperature pulverization a plurality of times, and a low-temperature cooling device for cooling a material to be pulverized. And a facility for processing used rubber of a type provided with a foreign matter separator and a classifier.
  • impurities contained in the rubber material can be effectively removed by exposing the surface to the surface by making the rubber material finer.
  • rubber materials particularly unvulcanized rubber such as natural rubber, have a problem that it is difficult to make fine particles due to strong adhesiveness and adhesion, and conventional pulverizers have a problem of about 3 to 6 mm square. Refinement was the limit. Therefore, since finer impurities cannot be exposed to the crushing surface, there is a limit to the resulting impurity removal rate. On the other hand, even if the conditions such as the flow rate during washing were changed, the amount of residual impurities could not be reduced further.
  • the method of passing through the strainer involves a problem that the rubber material is passed through the mesh, so that a large amount of energy is required and the production efficiency is greatly reduced. Further, when impurities are accumulated on the strainer, the rubber material does not pass through the strainer, so that it is necessary to periodically replace the strainer.
  • an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a high-purity rubber material that solves the above-mentioned problems and can efficiently and easily remove impurities in the rubber material at a high removal rate. It is in.
  • the present inventor has determined that when removing impurities from the rubber material using a method of washing the rubber material after pulverization, the rubber material is pulverized by a pulverizer equipped with a specific combination of a fixed blade and a rotary blade. As a result, the present inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.
  • the method for producing a high-purity rubber material of the present invention includes a pulverization step of pulverizing and finely pulverizing a rubber material containing impurities, and a removal step of removing the impurities adhering to the pulverized rubber material.
  • a method for producing a high-purity rubber material wherein the removing step is performed after the pulverizing step or simultaneously with the pulverizing step, In the pulverization step, using a pulverizer provided with a cylindrical screen provided with a large number of through holes provided with cutting edges at the edges, and an inner blade capable of high-speed rotation provided radially in the screen.
  • the rubber material is pulverized by sliding contact between the inner blade and the inner peripheral surface of the screen.
  • the rubber material can be finely divided into 0.5 to 3 mm square in the pulverization step.
  • the removing step it is preferable to wash the finely divided rubber material before the finely divided rubber material is agglomerated, in particular, a jet water flow device or a water flow pump.
  • the finely divided rubber material is preferably washed with water using a pool provided with a washing machine or a washing machine with a dehydrating function.
  • the foreign matter ratio in the finely divided rubber material from which the impurities are removed can be set to a range of 0.2% or less.
  • the high-purity rubber material manufacturing apparatus of the present invention includes a pulverizer for pulverizing and finely pulverizing a rubber material containing impurities, and a remover for removing the impurities adhering to the pulverized rubber material.
  • An apparatus for producing a high purity rubber material comprising:
  • the pulverizer includes a cylindrical screen having a plurality of through holes provided with a cutting edge at an edge, and an inner blade capable of high-speed rotation provided radially in the screen, The rubber material is pulverized by sliding contact with the inner peripheral surface of the screen.
  • the pulverizer can make the rubber material finer to 0.5 to 3 mm square.
  • the removing machine is preferably a washing type removing machine that removes the impurities by washing the finely divided rubber material, and in particular, a jet water flow device or a water flow pump. It can be a pool provided or a washing machine with a dehydrating function.
  • the removal rate of impurities in the remover can be in the range of 0.2% or less in terms of the foreign matter rate in the finely divided rubber material.
  • the cutting blade is preferably composed of a horizontal blade provided along the circumferential direction of the screen and a vertical blade provided along the height direction of the screen.
  • FIG. 1 the schematic explanatory drawing which shows one structural example of the manufacturing apparatus of the high purity rubber material of this invention is shown.
  • the apparatus for producing a high-purity rubber material according to the present invention includes a pulverizer 10 for pulverizing and finely pulverizing a rubber material containing impurities, and a remover 20 for removing impurities adhering to the pulverized rubber material. Is.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of an example of a pulverizer according to the present invention.
  • a pulverizer 10 according to the present invention includes a cylindrical screen 3 having a plurality of through holes 2 provided with cutting edges 1a and 1b (cutting heads) at the edges, and a radial shape within the screen 3. And an inner blade (impeller) 4 that can be rotated at a high speed.
  • FIG. 3 the schematic perspective view which expands and shows the principal part of an example of the grinder which concerns on this invention is shown.
  • G in the figure indicates a rubber material, and g indicates a crushed rubber material.
  • the cutting blades 1a and 1b provided on the screen 3 have a function as fixed blades arranged in a cylindrical shape.
  • the rubber material is put into the screen 3 and the radially provided inner blade 4 is rotated, the charged rubber material G rotates at a high speed as the inner blade 4 rotates, and the centrifugal force generated thereby. Is pushed toward the inner peripheral surface of the screen 3.
  • the rubber material G pushed to the inner peripheral surface of the screen 3 is lowered between the inner blade 4 and the cutting blades 1a, 1b by sliding contact between the inner blade 4 and the inner peripheral surface of the screen 3.
  • the crushed and crushed rubber material g passes through the through hole 2 and is discharged to the outside of the screen 3.
  • the rubber material G can be efficiently cut and pulverized between the inner blade 4 and the cutting blades 1a and 1b, and the inner blade 4 can be rotated at high speed. Therefore, the rubber material can be cut before being kneaded, and the rubber material can be refined to a particle size of about ⁇ 3 mm or less, which could not be realized with a general-purpose pulverizer such as a conventional hammer mill or extruder. Became possible. As a result, even finer impurities can be exposed on the crushing surface of the rubber material, so that the impurity removal rate can be greatly improved as compared with the conventional case. Further, by making the rubber material finer, it is possible to further reduce the average value and variation of the foreign matter rate of the obtained high-purity rubber material.
  • the cutting blade provided at the edge of the through hole 2 is preferably formed along the circumferential direction of the screen 3 and the vertical blade 1a provided along the height direction of the screen 3, as shown in the figure. It shall consist of the provided horizontal blade 1b.
  • the interval between the vertical blades 1a and the horizontal blades 1b provided on the screen 3 is usually uniform, and in order to obtain a finely divided rubber material of about 3 mm square or less by the pulverizer 10, the vertical blades 1a are used.
  • the gap between the horizontal blade 1b and the horizontal blade 1b is preferably 2 mm or less, and more preferably in the range of 1 to 2 mm. If the interval between the cutting edges is too wide, it is difficult to make the rubber material finer in the above range. On the other hand, even if the interval between the cutting edges is too narrow, the rubber is not discharged, causing a decrease in productivity.
  • the pulverizer 10 can make the rubber material finer to 3 mm square or less, particularly 0.5 to 3 mm square.
  • the inner blade 4 is configured to be rotatable at a high speed, and the rotation speed of the inner blade 4 is, for example, 4000 rpm (100 km / h) or more, particularly 4700 rpm or more, and more preferably in the range of 4700 to 6000 rpm. It is preferable. If the rotational speed of the inner blade 4 is too low, the rubber may not be cut, which is not preferable. On the other hand, even if the rotational speed of the inner blade 4 is too high, the mechanical vibration increases and causes damage.
  • the size of the screen 3 is not particularly limited, but a smaller size of the screen 3 is preferable because the average value and variation of the foreign matter rate of the high-purity rubber material to be obtained can be reduced. .
  • pulverizer according to the present invention specifically, for example, a commercial product manufactured by Archer Japan Co., Ltd., which is mainly used in the food industry, can be suitably used.
  • the impurities adhering to the rubber material refined by the pulverizer 10 are removed by the remover.
  • a removal machine may be any one that can remove impurities exposed on the crushing surface of the rubber material, but preferably, the finely divided rubber material is washed with water.
  • a washing type removing machine for removing impurities is obtained.
  • any machine can be used as long as it has a function of separating rubber and impurities by giving an impact to the rubber material, and can generate a strong water flow. preferable.
  • a removal machine specifically, for example, a jet water flow device 21 as shown in FIG.
  • a pool 20 equipped with a water flow pump can be suitably used, and swirl like a washing machine with a dewatering function can be used.
  • An apparatus capable of giving an impact to the rubber material by generating it is also effective. By using these removers, it is possible to easily and easily remove impurities from the rubber material.
  • the manufacturing method of the present invention is to remove impurities adhering to the finely divided rubber material (removal step) after pulverizing and finely pulverizing the rubber material containing impurities (pulverization step).
  • the pulverizer 10 is charged at a constant speed.
  • the amount of water supplied to the pulverizer 10 at this time can be, for example, 100 L / min or more, and particularly 100 to 200 L / min.
  • the pulverizer 10 includes a cylindrical screen 3 having a large number of through holes 2 provided with cutting edges 1a and 1b at the edges, and a high-speed rotation provided radially in the screen 3.
  • An inner blade 4 is provided.
  • the rubber material introduced into the pulverizer 10 together with water is pulverized and pulverized by the sliding contact between the inner blade 4 and the inner peripheral surface of the screen 3 (pulverization step).
  • the rubber material to be introduced into the production apparatus of the present invention is adjusted in advance to a size of about 20 to 50 mm square by a pre-grinding process using a general-purpose pulverizer such as a prebreaker, a hammer mill or an extruder. deep.
  • the finely divided rubber material is discharged from the through-hole 2 of the screen 3 and put into a removing machine, in the illustrated example, a pool 20 having a jet water flow device 21 to remove adhering impurities (removal). Process). Since the pulverized rubber material has a large surface area, it has very high adhesion. Therefore, if the crushed rubber material is left as it is, re-adhesion occurs between the crushed rubber materials, and impurities exposed on the surface of the rubber material cannot be removed. Therefore, in order to remove impurities from the finely divided rubber material, it is preferable to perform the removal step immediately after the pulverization step or simultaneously with the pulverization step.
  • the pulverizer 10 and the removing machine 20 are arranged close to each other as shown in the drawing, or the pulverizer and the removing machine are integrated (not shown).
  • the finely divided rubber material is discharged from below the pulverizer 10 and can be directly put into the removing machine 20, so that the rubber material is immediately.
  • the separation of the rubber material and the impurities is promoted and the impurities are reliably removed while preventing the reattachment of the finely divided rubber materials. It becomes possible.
  • the flow rate of water in the pool is adjusted to 0 by adjusting the jet water flow device 21 or the like at the location where the fine rubber material is charged, for example, directly below the crusher 10. .2 m / s or more, particularly 0.2 to 1 m / s, more preferably 0.5 to 1 m / s.
  • the length of the pool 20 is preferably 4 m or more, more preferably about 4 to 10 m. If the length of the pool 20 is too short, the impurities separated from the rubber material may not settle down completely, and may be attached again.
  • the paddle 23 in the pool 20 as shown in the figure.
  • the flow rate of water in the pool downstream from the place where the paddle is provided is preferably 0.1 m / s or less, particularly 0.02 to 0.1 m / s. Note that, whether or not the paddle 23 is used, it does not greatly affect the average value and variation of the foreign matter rate of the obtained high-purity rubber material.
  • the rubber material separated from the impurities by the pool 20 flows into the storage unit 25 provided with the rubber capturing fence 24. Therefore, the rubber material from which impurities are removed can be taken out from the storage unit 25, and a high-purity rubber material can be obtained by appropriately drying the taken-out rubber material.
  • the water flowing into the storage unit 25 together with the rubber material flows out of the storage unit 25 through the mesh of the rubber capturing fence 24, and is supplied to the jet water flow device 21 through the supply unit 26.
  • the present invention it is possible to reduce the foreign matter rate in the rubber material to about half or less compared to the conventional one.
  • a removal rate of impurities in the remover a finely divided rubber material It is possible to achieve a foreign matter ratio in the range of 0.2% or less, particularly 0.1% or less.
  • the foreign matter rate in the rubber material can be determined as follows. First, the dried rubber material (mass M (g)) is heated and decomposed in a high-boiling nonpolar organic solvent such as xylene, and the remaining impurities are filtered through a mesh having an opening of, for example, 47 ⁇ m. If the mass of impurities remaining on the mesh is m (g), the foreign matter rate can be obtained by (m / M) ⁇ 100 (mass%).
  • the rubber material to which the present invention can be applied may be any solid rubber containing impurities and can be pulverized. Specifically, for example, natural rubber containing a large amount of impurities.
  • unvulcanized rubber unvulcanized or vulcanized rubber compositions containing natural rubber and various synthetic rubbers may be mentioned.
  • high purity rubber material obtained by this invention It is possible to apply suitably to various rubber products, such as a tire and a bladder for tire manufacture.
  • the high-purity rubber material obtained by the present invention has a significantly reduced impurity content as compared with the prior art, and therefore can be suitably used for applications requiring high purity such as tire raw materials. That is, a rubber material having a large amount of impurities can be highly purified by applying the present invention. Therefore, according to the present invention, any rubber material can be used depending on the amount of impurities contained at the beginning. Therefore, it can be used for a wide range of applications. Specifically, for example, according to the present invention, solid natural rubber that has a large amount of impurities but is excellent in transportability and is inexpensive is the same as a liquid natural rubber latex that has a small amount of impurities but is poor in transportability and is expensive. It can be easily purified to a certain extent, and the cost of rubber products using natural rubber can be improved.
  • the pulverizer 10 Commitolol (product number: 3M-020080) manufactured by Archer Japan Co., Ltd. was used.
  • This crusher is provided with a cylindrical screen having a large number of through-holes provided at its edge with vertical blades along the height direction of the screen and horizontal blades along the circumferential direction of the screen, and radially provided within the screen. And a gap between the vertical blades and the horizontal blades was 3 mm and 2 mm, respectively.
  • the rotation speed of the inner blade was 4700 rpm (110 km / h). Furthermore, the input amount of water to the pulverizer 10 was set to 100 L / min.
  • the rubber material finely divided by the pulverizer 10 is directly charged into the pool 20 from the lower opening of the pulverizer 10, and the flow rate of water in the pool at the portion where the finely divided rubber material is charged is By changing the jet water flow device, it was changed as shown in the table below. Moreover, the length of the pool 20 was 6 m. The pool 20 was provided with paddles at three locations, and the flow rate of water in the pool downstream from the locations where the paddles were provided was 0.1 m / s.

Abstract

　ゴム材料中の不純物を、効率良くかつ容易に、高除去率で除去することができる高純度ゴム材料の製造方法および製造装置を提供する。　不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕工程と、細粒化されたゴム材料に付着した不純物を除去する除去工程とを含み、除去工程を、粉砕工程の後または粉砕工程と同時に行う高純度ゴム材料の製造方法である。粉砕工程において、縁部に切刃１ａ，１ｂを備える多数の通孔２が穿設された円筒状のスクリーン３と、スクリーン３内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃４とを備える粉砕機を用いて、内刃４とスクリーン３の内周面との摺接によりゴム材料を粉砕する。

Description

高純度ゴム材料の製造方法および製造装置
　本発明は高純度ゴム材料の製造方法および製造装置（以下、単に「製造方法」および「製造装置」とも称する）に関し、詳しくは、ゴム材料中の不純物を除去することにより高純度のゴム材料を製造する方法および装置に関する。
　一般に、天然ゴム等のゴム材料をタイヤ等のゴム製品の製造に使用する場合などには、ゴム材料の内部に混入した不純物を除去することが必要になる。石や砂、木屑などの微小な不純物を除去するためには、ゴム材料を粉砕して細粒化し、細粒化されたゴム材料を水洗プール等において水洗して、その破砕面に露出した不純物を剥離し、分離する方法が用いられている。この方法においてゴム材料を粉砕するための粉砕機としては、従来、ハンマーミルやエクストルーダーなどの、ゴム製品を破砕する際に汎用のものが使用されている。
　また、ゴム材料をストレーナーに通して、ゴム材料の内部に含まれる固形の不純物を濾しとる方法もある。この方法では、ゴム材料については強い圧力をかけることでストレーナーを通過する一方、固形分である不純物はストレーナーを通過しないので、ストレーナーのメッシュサイズ以上の不純物を容易に除去することができる。
　ゴム材料の処理に係る技術としては、例えば、特許文献１に、複数回の低温粉砕によって古ゴムおよび古ゴム製品を処理するための設備であって、粉砕したい材料を冷却するための低温冷却装置と、異物分離器と、分級装置とが設けられている形式の古ゴムを処理するための設備が開示されている。
特表２００４－５１１３４４号公報（特許請求の範囲等）
　上記のうち、ゴム材料を粉砕後に洗浄する方法によれば、ゴム材料の内部に包含される不純物を、ゴム材料の細粒化により表面に露出させて、効果的に取り除くことが可能である。しかしながら、ゴム材料、特に天然ゴム等の未加硫ゴムは、粘着性や凝着性が強いために細粒化が困難であるという問題があり、従来の粉砕機では３～６ｍｍ角程度までの細粒化が限界であった。よって、より微細な不純物については破砕面に露出させることができないので、結果として得られる不純物の除去率にも限界があった。これに対し、水洗時の流速等の条件を変えても、残存不純物量はそれ以上低減できなかった。
　また、ストレーナーを通過させる方法については、ゴム材料をメッシュに通すものであるので、大きなエネルギーが必要であるとともに、生産効率が大幅に低下するという問題を有するものであった。また、ストレーナーに不純物が堆積すると、ゴム材料がストレーナーを通過しなくなるため、ストレーナーを定期的に交換する必要があるという難点もあった。
　よって、従来の不純物除去技術では十分なものではなく、上記のような問題を生ずることなく、ゴム材料中の不純物量をより低減して、高純度のゴム材料を得るための技術の確立が求められていた。
　そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、ゴム材料中の不純物を、効率良くかつ容易に、高除去率で除去することができる高純度ゴム材料の製造方法および製造装置を提供することにある。
　本発明者は鋭意検討した結果、ゴム材料を粉砕後に洗浄する方法を用いてゴム材料から不純物を除去するにあたり、ゴム材料の粉砕を、特定の固定刃と回転刃との組合せを備える粉砕機により行うものとすることで、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明の高純度ゴム材料の製造方法は、不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕工程と、細粒化された該ゴム材料に付着した該不純物を除去する除去工程とを含み、該除去工程を、該粉砕工程の後または該粉砕工程と同時に行う高純度ゴム材料の製造方法であって、
　前記粉砕工程において、縁部に切刃を備える多数の通孔が穿設された円筒状のスクリーンと、該スクリーン内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃とを備える粉砕機を用いて、該内刃と該スクリーンの内周面との摺接により前記ゴム材料を粉砕することを特徴とするものである。
　本発明の製造方法においては、前記粉砕工程において、前記ゴム材料を０．５～３ｍｍ角に細粒化することができる。また、本発明の製造方法においては、前記除去工程において、前記細粒化ゴム材料が凝着する前に、該細粒化ゴム材料を水洗することが好ましく、特には、ジェット水流装置若しくは水流ポンプを備えたプール、または、脱水機能付き洗濯機を用いて、前記細粒化ゴム材料を水洗することが好ましい。さらに、本発明の製造方法においては、前記不純物が除去された前記細粒化ゴム材料中の異物率を、０．２％以下の範囲とすることができる。
　また、本発明の高純度ゴム材料の製造装置は、不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕機と、細粒化された該ゴム材料に付着した該不純物を除去する除去機とを備える高純度ゴム材料の製造装置であって、
　前記粉砕機が、縁部に切刃を備える多数の通孔が穿設された円筒状のスクリーンと、該スクリーン内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃とを備え、該内刃と該スクリーンの内周面との摺接により前記ゴム材料を粉砕することを特徴とするものである。
　本発明の製造装置において、前記粉砕機は、前記ゴム材料を０．５～３ｍｍ角に細粒化可能であることが好ましい。また、本発明の製造装置において、前記除去機は、前記細粒化ゴム材料を水洗することにより前記不純物を除去する水洗型除去機であることが好ましく、特には、ジェット水流装置若しくは水流ポンプを備えたプール、または、脱水機能付き洗濯機とすることができる。さらに、本発明の製造装置において、前記除去機における不純物の除去率は、前記細粒化ゴム材料中の異物率で０．２％以下の範囲とすることができる。
　本発明においては、前記切刃が、前記スクリーンの周方向に沿って設けられた水平刃と、該スクリーンの高さ方向に沿って設けられた縦刃とからなることが好ましい。
　本発明によれば、上記構成としたことにより、ゴム材料中の不純物を、効率良くかつ容易に、高除去率で除去することができる高純度ゴム材料の製造方法および製造装置を実現することが可能となった。
本発明の高純度ゴム材料の製造装置の一構成例を示す概略説明図である。 本発明に係る粉砕機の一例の要部を拡大して示す平面図である。 本発明に係る粉砕機の一例の要部を拡大して示す部分斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１に、本発明の高純度ゴム材料の製造装置の一構成例を示す概略説明図を示す。本発明の高純度ゴム材料の製造装置は、不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕機１０と、細粒化されたゴム材料に付着した不純物を除去する除去機２０とを備えるものである。
　図２に、本発明に係る粉砕機の一例の要部を拡大して示す断面図を示す。図示するように、本発明に係る粉砕機１０は、縁部に切刃１ａ，１ｂ（カッティングヘッド）を備える多数の通孔２が穿設された円筒状のスクリーン３と、スクリーン３内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃（インペラ）４とを備えている。図３に、本発明に係る粉砕機の一例の要部を拡大して示す概略斜視図を示す。図中のＧは、ゴム材料を示し、ｇは粉砕されたゴム材料を示す。
　図示する粉砕機１０において、スクリーン３に設けられた切刃１ａ，１ｂは、円筒状に配置された固定刃としての機能を有している。このスクリーン３の内部にゴム材料を投入して、放射状に設けられた内刃４を回転させると、投入されたゴム材料Ｇは、内刃４の回転に伴い高速回転し、これにより生ずる遠心力によってスクリーン３の内周面に向かい押しやられる。スクリーン３の内周面に押しやられたゴム材料Ｇは、内刃４とスクリーン３の内周面との摺接により、すり下ろされるようにして内刃４と切刃１ａ，１ｂとの間で粉砕され、粉砕されたゴム材料ｇは、通孔２を通過して、スクリーン３の外部に排出される。
　粉砕機１０をかかる構成としたことにより、内刃４と切刃１ａ，１ｂとの間でゴム材料Ｇを効率的に切断、粉砕することができるとともに、内刃４が高速回転可能であることから、ゴム材料が練られる前に切断を行うことができ、ゴム材料を、従来のハンマーミルやエクストルーダーなどの汎用の粉砕機では実現できなかったφ３ｍｍ以下程度の粒径まで細粒化することが可能となった。これにより、より微細な不純物についても、ゴム材料の破砕面に露出させることができるので、従来と比較して、不純物の除去率を大幅に向上することが可能となった。また、ゴム材料をより細粒化することで、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値およびバラツキをより低減することができる。
　本発明において、通孔２の縁部に設けられる切刃は、好適には図示するように、スクリーン３の高さ方向に沿って設けられた縦刃１ａと、スクリーン３の周方向に沿って設けられた水平刃１ｂとからなるものとする。固定刃としての切刃を、上記縦刃１ａと水平刃１ｂとからなるものとすることで、切刃１ａ，１ｂと内刃４との間で粉砕されて通孔２を通過するゴム材料片をより微細化することができるので、不純物の除去率向上に寄与することができ、好ましい。
　本発明において、スクリーン３に設けられる縦刃１ａおよび水平刃１ｂの配置間隔は通常は均一であり、上記粉砕機１０により３ｍｍ角以下程度の細粒化ゴム材料を得るためには、縦刃１ａおよび水平刃１ｂの間の隙間を、２ｍｍ以下、特には、１～２ｍｍの範囲とすることが好ましい。この切刃間の間隔が広すぎると、ゴム材料を上記範囲程度に細粒化することが困難となる。一方、切刃間の間隔が狭すぎても、ゴムが排出されず、生産性低下の原因となる。本発明によれば、上記粉砕機１０により、ゴム材料を３ｍｍ角以下、特には０．５～３ｍｍ角に細粒化することが可能である。
　また、本発明において、内刃４は高速回転可能に構成され、内刃４の回転数としては、例えば、４０００ｒｐｍ（１００ｋｍ／ｈ）以上、特には４７００ｒｐｍ以上、さらには４７００～６０００ｒｐｍの範囲とすることが好ましい。内刃４の回転速度が小さすぎると、ゴムが切断できないおそれがあるので好ましくない。一方、内刃４の回転速度が大きすぎても、機械振動が大きくなり、破損の原因となる。なお、上記粉砕機１０において、スクリーン３の寸法については特に制限はないが、スクリーン３の寸法が小さいほうが、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値およびバラツキを低減することができ、好ましい。
　本発明に係る粉砕機としては、具体的には例えば、市販品として、主として食品業界で使用されているアーシェルジャパン（株）製のコミトロールシリーズを好適に使用することができる。
　本発明の製造装置においては、粉砕機１０により細粒化されたゴム材料に付着した不純物を、除去機により除去する。かかる除去機としては、ゴム材料の破砕面に露出した不純物を除去することができるものであれば、いかなるものであってもよいが、好適には、細粒化されたゴム材料を水洗することにより、不純物を除去する水洗型除去機とする。かかる水洗による不純物の除去機としては、ゴム材料に対し衝撃を与えてゴムと不純物とを分離する機能を有するものであれば、いかなるものであってもよく、強い水流を発生できるものであるほど好ましい。かかる除去機としては、具体的には例えば、図１に示すようなジェット水流装置２１または水流ポンプを備えたプール２０を好適に用いることができ、また、脱水機能付き洗濯機のような渦流を発生させることでゴム材料に衝撃を与えることのできる装置なども有効である。これら除去機を用いることにより、ゴム材料からの不純物の除去を容易かつ簡便に行うことができる。
　次に、本発明の高純度ゴム材料の製造方法につき、図１を参照して説明する。
　本発明の製造方法は、不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化した後（粉砕工程）、細粒化されたゴム材料に付着した不純物を除去する（除去工程）ものである。
　図示するように、本発明の製造方法においては、具体的には例えば、ポンプＰにより水を供給して、この水中に、ゴム供給用フィーダー２２から、不純物を含むゴム材料を投入し、ゴム材料と水とを混合した状態で、一定速度にて粉砕機１０に投入する。この際の粉砕機１０への水の投入量は、例えば、１００Ｌ／ｍｉｎ以上、特には１００～２００Ｌ／ｍｉｎとすることができる。
　粉砕機１０は、上述したように、縁部に切刃１ａ，１ｂを備える多数の通孔２が穿設された円筒状のスクリーン３と、スクリーン３内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃４とを備える。この粉砕機１０内に水とともに投入されたゴム材料は、内刃４とスクリーン３の内周面との摺接により粉砕されて、細粒化される（粉砕工程）。ここで、本発明の製造装置に投入するゴム材料は、プリブレーカーやハンマーミル、エクストルーダー等の汎用の粉砕機を用いた前粉砕処理により、あらかじめ２０～５０ｍｍ角程度の大きさに調整しておく。装置の容量等にもよるが、投入するゴム材料の大きさが大きすぎると、製造歩留が低下してしまう。一方、投入するゴム材料の大きさが小さすぎると、前処理の工程が増えるので、やはり製造歩留の低下につながり、いずれにおいても好ましくない。
　細粒化されたゴム材料は、スクリーン３の通孔２から排出されて、除去機、図示例では、ジェット水流装置２１を備えたプール２０に投入され、付着した不純物の除去が行われる（除去工程）。粉砕されたゴム材料は、表面積が大きくなっていることから、凝着性が非常に大きい。そのため、粉砕後のゴム材料を放置すると、粉砕したゴム材料同士で再凝着が生じ、ゴム材料表面に露出した不純物が除去できなくなる。よって、細粒化したゴム材料から不純物を除去するためには、粉砕工程の直後、または、粉砕工程と同時に、除去工程を行うことが好ましい。かかる観点からは、図示するように粉砕機１０と除去機２０とを近接配置するか、または、粉砕機と除去機とを一体化することが好適である（図示せず）。具体的には例えば、図示するような装置において、細粒化ゴム材料を粉砕機１０の下方から排出して、除去機２０内に直接投入可能とすることで、ゴム材料の細粒化の直後に細粒化ゴム材料に水流で衝撃を与えることができるので、細粒化ゴム材料の再凝着を防止しつつ、ゴム材料と不純物との分離を促進して、不純物の除去を確実に行うことが可能となる。
　図示するプール２０において不純物の除去を行う際には、ジェット水流装置２１等の調整により、プール内の水の流速を、細粒化ゴム材料の投入箇所、例えば、粉砕機１０の直下において、０．２ｍ／ｓ以上、特には０．２～１ｍ／ｓ、さらには０．５～１ｍ／ｓの範囲に設定することが好ましい。細粒化ゴム材料の投入箇所における水の流速が速いほど、細粒化ゴム材料が再凝集する前に不純物の除去を効果的に行えるので、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値およびバラツキを低減することができる。水の流速が遅すぎると、ゴム材料に対する衝撃が小さすぎて、ゴム材料表面からの不純物の分離が十分ではなく、ゴム材料表面に不純物が残留するおそれがある。また、プール２０の長さは、好適には４ｍ以上、より好適には４～１０ｍ程度とする。プール２０の長さが短すぎると、ゴム材料から分離した不純物が完全に沈下せずに、再度付着するおそれが生ずる。
　また、プール２０には、図示するように、パドル２３を設けることが好ましい。パドル２３を、プール２０の複数箇所、例えば、６ｍの長さのプールで２～３箇所程度に設けることで、水流を一定に保つとの効果が得られる。パドル２３を設ける場合、パドルを設けた箇所より下流側のプール内の水の流速は、０．１ｍ／ｓ以下、特には０．０２～０．１ｍ／ｓの範囲とすることが好ましい。なお、パドル２３を用いても用いなくても、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値およびバラツキには大きく影響しない。
　図示する製造装置において、プール２０により不純物と分離されたゴム材料は、ゴム捕捉用フェンス２４が設けられた貯蔵部２５に流れ込む。よって、この貯蔵部２５から、不純物の除去されたゴム材料を取り出すことができ、取り出したゴム材料を適宜乾燥することにより、高純度ゴム材料を得ることができる。なお、ゴム材料とともに貯蔵部２５に流入した水は、ゴム捕捉用フェンス２４の網目を通じて貯蔵部２５から流出し、また、供給部２６を介してジェット水流装置２１に供給される。
　本発明によれば、ゴム材料中の異物率を、従来対比で半分以下程度まで減少させることが可能であり、具体的には、除去機における不純物の除去率として、細粒化されたゴム材料中の異物率で、０．２％以下、特には０．１％以下の範囲を達成することができる。ここで、ゴム材料中の異物率は、以下のようにして求めることができる。まず、乾燥したゴム材料（質量Ｍ（ｇ））をキシレン等の高沸点無極性有機溶媒中で加熱、分解して、残存した不純物を、目開きが例えば４７μｍのメッシュでろ過する。メッシュ上に残存した不純物の質量をｍ（ｇ）とすれば、異物率は、（ｍ／Ｍ）×１００（質量％）で求められる。
　本発明を適用可能なゴム材料としては、不純物を含む固形ゴムであって、粉砕できる硬度のものであれば、いかなるものであってもよく、具体的には例えば、不純物が多く含まれる天然ゴム（未加硫ゴム）の他、天然ゴムや各種合成ゴムを含む未加硫または加硫済みゴム組成物などが挙げられる。本発明により得られる高純度ゴム材料の用途についても特に制限はなく、タイヤやタイヤ製造用ブラダー等の各種ゴム製品に適宜適用することが可能である。
　本発明により得られる高純度ゴム材料は、不純物の含有量が従来と比較して大幅に低減されているので、タイヤ原料等の高純度が要求される用途にも、好適に使用可能である。すなわち、不純物量が多いゴム材料についても、本発明を適用することで高純度化することができるので、本発明によれば、いかなるゴム材料であっても、最初に含まれる不純物の量によらず、広範な用途に用いることが可能となる。具体的には例えば、本発明によれば、不純物量は多いが搬送性に優れ安価である固形状の天然ゴムを、不純物量は少ないが搬送性が悪く高価である液状の天然ゴムラテックスと同程度まで、容易に高純度化でき、天然ゴムを用いたゴム製品のコスト性を向上することができる。
　以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例１，２＞
　図１に示すような、粉砕機１０と、除去機としての、ジェット水流装置を備えたプール２０とを備える製造装置を用いて、天然ゴムからの不純物の除去を行った。天然ゴムは、プリブレーカーおよびハンマーミルを用いて、あらかじめ３０ｍｍ角程度の大きさに調整しておいた。
　粉砕機１０としては、アーシェルジャパン（株）製のコミトロール（品番：３Ｍ－０２００８０）を用いた。この粉砕機は、縁部にスクリーンの高さ方向に沿う縦刃とスクリーンの周方向に沿う水平刃とを備える多数の通孔が穿設された円筒状のスクリーンと、スクリーン内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃とを備えており、これら縦刃および水平刃の間の隙間はそれぞれ３ｍｍおよび２ｍｍであった。また、内刃の回転数は４７００ｒｐｍ（１１０ｋｍ／ｈ）とした。さらに、粉砕機１０への水の投入量は１００Ｌ／ｍｉｎとした。
　粉砕機１０により細粒化されたゴム材料は、粉砕機１０の下方開口部から、プール２０内に直接投入されるものとし、この細粒化ゴム材料の投入箇所におけるプール内の水の流速は、ジェット水流装置の調整により、下記表中に示すように変更した。また、プール２０の長さは６ｍであった。プール２０には、３箇所にパドルを設け、パドルを設けた箇所より下流側のプール内の水の流速は０．１ｍ／ｓとした。
＜従来例１，２＞
　粉砕機１０として、汎用のエクストルーダーを用いた以外は実施例と同様にして、天然ゴムからの不純物の除去を行った。
＜比較例＞
　粉砕機１０を用いず、３～６ｍｍ角の天然ゴムを直接プール２０に投入した以外は実施例と同様にして、天然ゴムからの不純物の除去を行った。
＜ゴム材料の大きさの評価＞
　プール２０投入前の細粒化ゴム材料を採取して、その大きさを評価した。その結果を、下記表中に併せて示す。
＜異物率の評価＞
　貯蔵部から取り出したゴム材料を乾燥して、キシレン中で加熱、分解し、残存した不純物を、目開きが４７μｍのメッシュでろ過した。乾燥ゴム材料の質量をＭ（ｇ）、メッシュ上に残存した不純物の質量をｍ（ｇ）として、（ｍ／Ｍ）×１００（質量％）により異物率を求めた。その結果を、下記表中に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表中に示すように、本発明に係るコミトロールで破砕した天然ゴムについては、プールの流速が速いほど、不純物の除去効果が大きかった。これは、細粒化した直後に天然ゴムに対し水流により衝撃を加えることで、天然ゴムと不純物とが効果的に分離されたためと考えられる。これに対し、従来汎用のエクストルーダーで破砕した天然ゴムは、プールの流速を変えても、不純物の除去量は変わらなかった。
１ａ，１ｂ　切刃
２　通孔
３　スクリーン
４　内刃
１０　粉砕機
２０　除去機（プール）
２１　ジェット水流装置
２２　ゴム供給用フィーダー
２３　パドル
２４　ゴム捕捉用フェンス
２５　貯蔵部
２６　供給部

Claims (12)

  1. 　不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕工程と、細粒化された該ゴム材料に付着した該不純物を除去する除去工程とを含み、該除去工程を、該粉砕工程の後または該粉砕工程と同時に行う高純度ゴム材料の製造方法であって、
    　前記粉砕工程において、縁部に切刃を備える多数の通孔が穿設された円筒状のスクリーンと、該スクリーン内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃とを備える粉砕機を用いて、該内刃と該スクリーンの内周面との摺接により前記ゴム材料を粉砕することを特徴とする高純度ゴム材料の製造方法。
  2. 　前記切刃が、前記スクリーンの周方向に沿って設けられた水平刃と、該スクリーンの高さ方向に沿って設けられた縦刃とからなる請求項１記載の高純度ゴム材料の製造方法。
  3. 　前記粉砕工程において、前記ゴム材料を０．５～３ｍｍ角に細粒化する請求項１記載の高純度ゴム材料の製造方法。
  4. 　前記除去工程において、前記細粒化ゴム材料が凝着する前に、該細粒化ゴム材料を水洗する請求項１記載の高純度ゴム材料の製造方法。
  5. 　前記除去工程において、ジェット水流装置若しくは水流ポンプを備えたプール、または、脱水機能付き洗濯機を用いて前記細粒化ゴム材料を水洗する請求項４記載の高純度ゴム材料の製造方法。
  6. 　前記不純物が除去された前記細粒化ゴム材料中の異物率が、０．２％以下の範囲である請求項１記載の高純度ゴム材料の製造方法。
  7. 　不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化する粉砕機と、細粒化された該ゴム材料に付着した該不純物を除去する除去機とを備える高純度ゴム材料の製造装置であって、
    　前記粉砕機が、縁部に切刃を備える多数の通孔が穿設された円筒状のスクリーンと、該スクリーン内に放射状に設けられた高速回転可能な内刃とを備え、該内刃と該スクリーンの内周面との摺接により前記ゴム材料を粉砕することを特徴とする高純度ゴム材料の製造装置。
  8. 　前記切刃が、前記スクリーンの周方向に沿って設けられた水平刃と、該スクリーンの高さ方向に沿って設けられた縦刃とからなる請求項７記載の高純度ゴム材料の製造装置。
  9. 　前記粉砕機が、前記ゴム材料を０．５～３ｍｍ角に細粒化可能である請求項７記載の高純度ゴム材料の製造装置。
  10. 　前記除去機が、前記細粒化ゴム材料を水洗することにより前記不純物を除去する水洗型除去機である請求項７記載の高純度ゴム材料の製造装置。
  11. 　前記除去機が、ジェット水流装置若しくは水流ポンプを備えたプール、または、脱水機能付き洗濯機である請求項１０記載の高純度ゴム材料の製造装置。
  12. 　前記除去機における不純物の除去率が、前記細粒化ゴム材料中の異物率で０．２％以下の範囲である請求項７記載の高純度ゴム材料の製造装置。
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