專利名稱：用于回收和脫硫橡膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于回收和脫硫橡膠的方法，所述橡膠具體地由工業(yè)生產(chǎn)的廢棄物和/或由已達到其使用壽命周期的終點以及源于專用收集中心(specialist collectioncentre)和/或垃圾填埋點的物品組成。
背景技術(shù)：
硫化橡膠的分子鏈典型地由產(chǎn)生硫原子的交聯(lián)橋，橫向地連接它們的化學(xué)鍵連接。因此，硫化橡膠具有類似于熱固性聚合物的結(jié)構(gòu)，從而本身不能在生產(chǎn)循環(huán)中重復(fù)使用。因此，回收過程必須使由硫產(chǎn)生的化學(xué)鍵斷裂成為可能(以在硫化處理之前彈性體材料恢復(fù)到原始物理/化學(xué)狀態(tài)以及準備好在生產(chǎn)循環(huán)中重復(fù)使用的方式)。已經(jīng)提出了許多連續(xù)和分批的脫硫方法，其中以熱、機械、聲(超聲)、和/或電磁(微波)的形式(有時也使用化學(xué)添加劑)提供斷裂由硫產(chǎn)生的鍵所需的能量。Mohammad Karrabi et al. , 〃A Study of EPDM Devulcanization in aCo-rotating Twin-screw Extruder", Iranian Polymer Journal 16 (5)，2007，327-335 描述了用于在L/D比率為40的雙螺桿共旋轉(zhuǎn)擠出機中使特定橡膠(即EPDM)脫硫的方法。該研究關(guān)聯(lián)結(jié)果的有效性，僅涉及特定 橡膠EPDM的脫硫，僅涉及脫硫試劑的含量，涉及螺桿的旋轉(zhuǎn)速度以及涉及過程溫度，而甚至沒有提及處理不同性質(zhì)橡膠的可能性。US-2009/0082475描述了用于在雙螺桿共旋轉(zhuǎn)擠出機中使橡膠脫硫的方法，其中熱塑性聚合物必須加入尺寸包括在150微米至5mm之間的橡膠顆粒中，并且所述顆粒必須在L/D比率為24-60，優(yōu)選32-48的擠出機中處理，螺桿在包括在300至1600rpm之間，優(yōu)選800至IOOOrpm之間的速度下旋轉(zhuǎn)。然后用水冷卻擠出的脫硫產(chǎn)物。JP-2002337213描述了用于在L/D比率為52. 5的雙螺桿擠出機中使橡膠脫硫的方法。JP-6210633描述了用于在單螺桿擠出機中使橡膠脫硫的方法。由于其能夠處理僅某些類型硫化彈性體材料的特異性，由于每單位產(chǎn)生的脫硫材料的較高能量消耗，由于使用的機械的相關(guān)的高度磨損，以及由于它們產(chǎn)生具有非常強烈和刺鼻味道的硫化橡膠(其對重復(fù)使用的可能性有很大影響)的事實，已知的方法具有許多缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供沒有上述缺點的方法。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過用于回收和脫硫硫化橡膠的方法來實現(xiàn)，包括以下步驟-在碾磨機中研磨所述橡膠以便將其切成尺寸基本上包括在5至15_(有可能排除范圍的端值)之間的顆粒，
-將所述顆粒引入長度為螺桿外徑的64倍或更高的雙螺桿共旋轉(zhuǎn)擠出機的初始段中，-在該擠出機中混合所述顆粒，由于螺桿在包括在15至300rpm(有可能排除該范圍的端值)之間的速度下旋轉(zhuǎn)，因此該擠出機保持在包括在35至350° C之間的溫度下，以及-獲得由脫硫橡膠形成的擠出產(chǎn)物。本發(fā)明的方法在有待處理的初始材料方面非常靈活，原則上，有可能脫硫所有類型的硫化橡膠或其混合物，像例如，天然橡膠(NR)、丁二烯橡膠(BR)、乙烯丙烯橡膠(EPR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、乙烯丙烯二烯單體橡膠(EPDM)、異戍二烯橡膠(IR)、和氯丁二烯橡膠(CR)。此外,其他物質(zhì),如熱塑性材料或工藝(process)添加劑,并非必須加入所述橡膠中，并且這導(dǎo)致工藝成本以及與其應(yīng)用相關(guān)的環(huán)境影響降低?？梢杂糜诒景l(fā)明方法中的擠出機是常規(guī)類型的，并且配備有例如，裝備有混合部件的螺桿，這些混合部件具有減小 的外形(如在EP-1136228B1中描述的)，并且有可能控制施加在所制造的材料上的到切應(yīng)力，從而有可能控制被后者吸收的比能量(specificenergy)ο總體上，由于向具有上述粒度的顆粒材料逐步地給予基于擠出機料筒加熱的熱能和基于由旋轉(zhuǎn)螺桿所施加的剪切應(yīng)力的機械能，本發(fā)明的方法有可能斷裂橡膠鏈之間存在的硫橋而不降解后者。應(yīng)當指出的是，硫化橡膠的顆粒可以是規(guī)則的和不規(guī)則的，只要其最大尺寸，特別是如果涉及球形顆粒時的直徑，包括在5至15mm之間,優(yōu)選10至15mm(有可能排除這些范圍的端值)。使用該尺寸顆粒的可能性給予本發(fā)明方法重要的技術(shù)優(yōu)點，因為通過在碾磨機或類似的已知裝置中研磨而常規(guī)進行的其尺寸降低需要大量的能量消耗。舉例來說，粒度從15mm降低至5mm需要約O. 045kff/kg的比功率，通常第二次進行的隨后從5mm降低至粉末需要約O. 16kff/kg的比功率。本發(fā)明的方法在能量平衡方面特別有利，因為通過擠出機的主電動機供應(yīng)至在其中處理的硫化橡膠的機械功率包括在O.1至O. 4kff/kg生產(chǎn)的脫硫橡膠之間。相比之下，在雙螺桿擠出機中進行的常規(guī)方法的相應(yīng)值為O. 6-0. 8kff/kg的數(shù)量級。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，將水引入位于初始段下游螺桿外徑至少48倍距離處的擠出機的至少一段中，此外，通過脫氣裝置，特別是例如配備有機械閥的抽氣口，將擠出機內(nèi)形成的氣體吸出。后者保持擠出機內(nèi)的恒定超壓，并且有可能將在脫硫過程期間形成的氣體和/或蒸氣排至外部。后者裝置的應(yīng)用有可能減少擠出的最終產(chǎn)物的氣味，從而進一步提高其質(zhì)量，并且提供了基本上無限的重復(fù)使用的可能性。還優(yōu)選地，擠出機可以具有包括在螺桿外徑64至80倍之間的長度，使所述螺桿在包括在15至150rpm之間的速度下旋轉(zhuǎn)。
具體實施例方式從以下非限制性示例性實施方式，可以清楚本發(fā)明的另外的優(yōu)點和特征。將獲自廢棄物或已經(jīng)達到其使用壽命終點的物品的EPDM類型的硫化橡膠的廢料，在碾磨機中切碎直至獲得尺寸包括在5至15_之間的顆粒。將這些顆粒裝入長度為螺桿直徑的64倍的共旋轉(zhuǎn)和互穿(inter-penetrating)型雙螺桿擠出機中。使擠出機保持在約270° C的溫度下，使螺桿在約150rpm的速度下同向旋轉(zhuǎn)。從擠出機中擠出通過脫硫橡膠形成的產(chǎn)物，在處理期間通過擠出機的主電動機來提供O. 25kff/kg的數(shù)量級的比機械功率。擠出產(chǎn)物的特征基本上類似于在硫化之前天然橡膠的特征；特別是，其門尼粘度(Mooney viscosity)相對于天然的初始橡膠改變至多±5%。擠出產(chǎn)物可以與天然橡膠混和，并且經(jīng)受新的硫化循環(huán)(有利地以按混合物重量計每100份包括在30至50份之間的量)。 應(yīng)當清楚的是，在不偏離本發(fā)明的原理的情況下，構(gòu)造的詳細情況和實施方式可以與純粹作為舉例描述的那些顯著地不同，從而不偏離本發(fā) 明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于回收和脫硫硫化橡膠的方法，包括以下步驟 -在碾磨機中研磨所述橡膠以便將其切成尺寸基本上包括在5至15mm之間的顆粒， -將所述顆粒引入長度為螺桿外徑的64倍或更高的雙螺桿共旋轉(zhuǎn)擠出機的初始段中， -在所述擠出機中混合所述顆粒，由于所述螺桿在包括在15至300rpm之間的速度下旋轉(zhuǎn)，因此所述擠出機保持在包括在35至350° C之間的溫度下，以及 -獲得由脫硫橡膠形成的擠出產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將水引入所述擠出機中位于所述初始段下游所述螺桿外徑至少48倍距離處的至少一段中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述擠出機配備有用于排出內(nèi)部形成的氣體和/或蒸氣的裝置。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述螺桿在包括在15至150rpm之間的速度下旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述擠出機具有包括在所述螺桿外徑64至80倍之間的長度。
6.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過所述擠出機的主電動機供應(yīng)至在其中處理的所述硫化橡膠的機械功率包括在O.1至O. 4kff/kg生產(chǎn)的脫硫橡膠之間。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，其他物質(zhì)，如熱塑性材料或工藝添加齊IJ，并非必須在所述硫化橡膠經(jīng)受所述工藝步驟之前加入所述硫化橡膠中。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，將所述硫化橡膠切成尺寸基本上包括在10至15mm之間的顆粒。
全文摘要
一種用于回收和脫硫硫化橡膠的方法，包括以下步驟在碾磨機中研磨所述橡膠以便將其切成尺寸基本上包括在5至15mm之間的顆粒；將所述顆粒引入長度為螺桿外徑64倍或更高的雙螺桿共旋轉(zhuǎn)擠出機的初始段中，在所述擠出機內(nèi)混和所述顆粒，由于所述螺桿在包括在15至300rpm之間的速度下旋轉(zhuǎn)，因此所述擠出機保持在包括在35至350°C之間的溫度下；以及獲得由脫硫橡膠形成的擠出產(chǎn)物。
文檔編號C08L19/00GK103052675SQ201180038390
公開日2013年4月17日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者詹弗蘭科·馬里斯 申請人:F.里.馬里斯股份有限公司