廃ゴムゴムはどうやってリサイクルしますか？

廃ゴムゴムの処理は今の人々が直面している深刻な問題の一つです。

継続的に向上している材料の性能要求を満たすために、ゴムは高強度、耐摩耗、安定、耐老化の方向に向かって発展していますが、同時に廃棄されたゴムは長い間自然に分解できない問題を引き起こしています。

一方では貴重なゴム資源を浪費した。

世界中で毎年数百万トンの廃ゴムゴムが発生しています。このように数が大きく、どうやって効果的に処理するかが社会全体の注目されています。

このため、山のように廃棄されたゴム製品を燃料として燃やすほか、1910年から、各国の科学者たちはより効果的な廃ゴムゴム再生処理技術を研究してきました。

再生ゴムとは、廃棄した硫化ゴムが粉砕、加熱、機械処理などの物理化学過程を経て、弾性状態から塑性と粘性を有する再硫化可能なゴムに変化させることをいう。

再生過程の本質は熱、酸素、機械的作用と再生剤の化学と物理的作用などの総合的な作用の下で、硫化ゴムのネットワークを破壊して分解して、破壊の位置は架橋結合があって、架橋結合の間の大きな分子結合がもあります。

ゴム再生方法は大きく分けて2種類に分けられます。物理再生と化学再生です。

1物理再生

物理再生は、力、熱−力、冷−力、マイクロ波、超音波などの外部エネルギーを利用して、架橋ゴムの三次元ネットワークを低分子の破片に粉砕する。

マイクロ波と超音波が本物のゴム再生をもたらす以外に、残りの物理的な方法は粉砕技術、すなわち粉々を作ることしかできません。

これらの粉末はゴム業界に戻される時、非補強充填剤としてしか使えません。

マイクロ波、超音波などの物理エネルギーを利用して満足のいくゴム再生効果が得られますが、設備の要求が高く、エネルギー消費が大きいです。

1.1常温粉砕法

常温粉砕法とは、加工温度が50士5℃またはやや高い温度で機械的にゴムを粉砕して粉々にすることをいう。

その粉砕の原理は機械的せん断力の作用によりゴムを切断して粉砕することである。

このため、常温粉砕法で製造されたラテックスは、表面が凸凹でバリ状になっています。

このラテックスは冷凍低温粉砕ラテックスと比較して表面積が大きいので、活性化の改質に有利であると同時に、新しいラテックス材料においてベースゴムとの結合力が大きい。

最初の常温粉砕法はロール粉砕法を採用して、主に粗砕と細砕の2つの工程があります。粗砕は表面に溝がある2つのローラー粗砕機を採用していますが、細砕は表面に溝がない2つのローラー細砕機を採用しています。

スクラップゴムは、粗さと細さを通して、次に磁石除去鉄と繊維分離を行い、さらに粒径の異なる粉末をふるい分けます。

この方法によって製造された粉末の粒径は、一般的に0.3～1.4 mm以内であり、主に再生ゴムの生産に用いられる中間原料や接着剤で弾性床舗装材料として成型されている。

ロール法で接着剤を生産すれば、ロール速度が50 m/sを超えると、常温高速粉砕法と呼ばれ、ゴムと繊維材料を同時に粉砕することができます。

実験プロセス：廃タイヤ→洗浄→スライス→研磨→篩分→粉末[1]。

1.2低温粉砕法

低温粉砕法は冷凍媒体を通じて、主に液体窒素を用いてガラス化温度以下に凍結し、低温で粉砕する有効な方法である。

海外の低温粉砕は主に冷凍媒体の液体窒素を用いて冷凍し、低温粉砕は粉砕前の処理工程によって異なる。

（1）廃棄ゴムは前処理後直接冷凍し、低温で粉砕する。

（2）破砕と粉砕の2工程はいずれも低温で行う。

（3）常温で粗粉末に粉砕し、低温で粉砕する。

この3つの方法は常温と低温で粉々にして使う方法が適しています。その生産ラインは市場の需要に応じて常温法のラテックスまたは低温法のラテックスを柔軟に生産することができます。

液体窒素低温粉砕法は先進国で工業生産ラインがあります。例えば、アメリカの聯合タイヤ会社の低温法によって粉体を生産する工程は廃タイヤを先に前処理してゴムブロック[2]に切断し、その後、破砕機を使ってゴムブロックを6.5 mmの膠粒に粉砕します。そして低温コンベアによってゴム粒を輸送する過程で直接液体窒素をゴム粒にかけて、ガラス化温度以上に凍結させて、粉砕機に送り込んで低温で約0.4粒を生産します。

低温粉砕に採用される粉砕機は、普通衝撃式の粉砕機がいいです。

ウクライナ国家低温物理工程研究所も液体窒素低温粉砕プロセスを開発しました。プロセスは主に粉砕と粉砕の2つの部分で、2つの工程は低温で行います。市場の要求によって、粒径は5 mm、1.25 mm、0.4 mm、0.2 mm、0.1 mm、0.05 mmのシリーズの接着剤を生産できます。

1.3湿式又は溶液粉砕法

湿式又は溶液粉砕法は、溶剤又は溶液などの媒体において粉々に粉々にして粉末を作る方法である[3]。

これにより製造された粉末の表面状態は常温法と同じですが、粒径は小さいので、普通200目以上になります。

これを新接着剤に配合すると，常温粉砕法と低温粉砕法に比べて，粉末の性能が優れている。

湿式または溶液粉砕法はイギリスゴムプラスチック協会によって初めて開発されました。アメリカはこの技術を用いて工業生産ラインを建設しました。この法律で採用されている粉砕設備は研磨盤式コロイド研磨機です。

その粉砕プロセスは以下の3つのステップ[3]：

第1ステップはスクラップゴムの粗さで、常温粉砕法で行います。

第2ステップは化学薬品または水で接着剤を前処理し、前処理は3つの方法があります。すなわち、脂肪酸（例えば、オレイン酸）とアルカリ（例えば、水酸化ナトリウム）を使って前処理します。液体媒体（例えば、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、クロロメタンなど）を使って前処理します。

第3ステップは、前処理の粉末を研磨盤式コロイド研磨機で粉砕し、アルカリ除去、溶剤除去、脱水乾燥などの処理を経て、超微細粉末が得られる。

適量の水前処理生産ゴムは工業生産に適していますが、生産コストが高く、高級製品と特別な要求がある材料だけに使用されます。

1.4マイクロ波再生法

マイクロ波再生法は非化学的、非機械的な一歩脱硫再生法である。

マイクロ波エネルギーの役割を利用して、粉末中のS-SとS-Cの結合を破断しました。

ゴムはf=2 450あるいは915 MHzのマイクロ波場に置いて、すべての極性基は高い周波数の電磁場のために自分の方向を変えて電磁波の変化に従って揺れ動いて、分子自身の熱動力と隣接分子の相互作用と分子の慣性によって、極性基は電場の変化に従って抵抗と妨害を受けて、極性基と分子の間に巨大なエネルギーを発生します。

マイクロ波法の利点は熱効率が高く、脱硫に必要な高熱を達成するために、脱硫用の粉末は極性が一番いいということです。

そのため、マイクロ波法で脱硫し、極性ゴムに対する熱効果は非常に強いが、硫化ゴムであれば、一般的には一定の極性がある[4]。

趙樹高、張萍などは非極性硫化ゴムのマイクロ波脱硫の研究を行ったことがあります。

マイクロ波脱硫法は最初にアメリカのNovetyらが研究し、現在はアメリカで工業応用を始めています。日本の特許にもマイクロ波脱硫技術の紹介があります。

国内では、羅鵬、連永祥、董誠春なども相次いで廃ゴムのマイクロ波再生実験に関する研究を行ったことがあります。

マイクロ波脱硫法には以下の特徴があります。省エネ性がよく、脱硫効果がよく、生産効率が高く、時間が少なく、極性の強いゴムに対して特効があり、汚染が小さく、経済性が良いです。

マイクロ波脱硫法の欠点は一定の汚染があることです。

1.5超音波再生法

クローン大学はl 993年に超音波再生法を発明しました。この方法は高密度エネルギー場を利用して架橋結合を破壊して分子の主鎖を保持し、再生の目的を達成します。超音波場は複数の媒体の中で高周波伸縮応力を発生し、高振幅振動波は固体クラックと液体正孔化を引き起こすことができます。

理論的に説明すると，音波正孔化作用機構による超音波のエネルギーは分子結合の局所位置に集中し，より低いエネルギー密度の超音波場を破壊正孔で高エネルギー密度に転移させる可能性がある。

IsayevA.Itte.al.GRT（廃タイヤ接着剤）の超音波再生により、その硫化ゴムの物理的機械的性質を測定したところ、引張強度は約9 MPaで、引断伸長率は270%で、この性能は通常の再生ゴムよりも高いということです。

IsayevA.Iなども超音波脱硫の過程を数学的に説明し、拓朴学のモデルを作った。

超音波脱硫法は廃ゴムゴムの本格的な再生であるが、商業化生産のコストと技術的障害を除去していない。超音波脱硫法の商業化生産にはまだ時間が必要である。

超音波再生法の特徴は再生効果がよく、硫化ゴムの再生性能が原生ゴムに近いことであり、その唯一の欠点は再生過程において、3次元網状構造を破壊する以外に、部分的な大分子鎖の破壊にもつながる[9]。

超音波法はマイクロ波法に比べて生産効率はマイクロ波法に比べて高くないが、再生効果はマイクロ波法に比べて優れている。

1.6電子ビーム再生法

電子ビーム法再生法は主にIIR特有の光線感受性を利用して，電子加速器の高エネルギー電子ビームを利用して，化学解離効果を生じる。

ほとんどのゴム弾性体は放射線作用の下で架橋反応を起こしていますが、4価炭素原子基を含む極少数の構造のゴム種だけが、ブチルゴムやブチル硫化ゴムなどの高エネルギー放射場で分解反応を示しています。

放射線技術はブチルゴムという特有の放射化学的性質を利用して、電子線によって発生させます。