[发明专利]用于再生硫化橡胶的方法及装置

说明书

发明领域

本发明涉及再生的或再加工的橡胶的回收、生产和使用领域，并且更具体地讲（而不是唯一地），涉及用于从废弃橡胶再生硫化粒状生胶的新的对环境无害或“绿色”方法和装置。 

现有技术描述 

由于生产量大及其耐久性，轮胎是最大和最难解决的废弃物来源之一。正是使废弃轮胎成为该问题的那些相同特性将它们变为再使用率最高的废弃材料之一，因为橡胶非常有弹性并且可以在其它产品中再使用。轮胎或其它橡胶制品还往往被回收，（例如）用作轮胎衍生燃料、土木工程应用、体育领域和新鞋产品。 

轮胎主要由橡胶制成，但是各种轮胎的化学组成取决于轮胎的来源。例如货车轮胎、汽车轮胎或越野轮胎主要由不同浓度的丁苯橡胶(SBR)和天然橡胶制成。 

废橡胶还来自其它来源（如振动器和封条）；车窗密封槽（glass-run channel）；暖气片、园艺（garden）和器械软管；管材；垫圈（washer）；带子；电气绝缘和扬声器纸盆包裹层。橡胶还被用作高压复合电缆连接设备中的防水介质、屋顶膜、土工膜、橡胶机械制品、塑料撞击缓冲（plastic impact modification）、热塑塑料、硫化产品、用作机油添加剂、池塘衬垫、电缆接头、RV屋顶和锁子甲（chainmail）应用。在这些特定的情况下，橡胶主要由乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶（M类橡胶）制成。 

橡胶的“再生（regeneration）”或“再生（regenerating）”表示原始的硫化橡胶进行部分脱硫以及其不同性质（如表面积、筛孔直径或密度）的改变。 

脱硫是回收或再生废弃轮胎橡胶的一种潜在的方法。橡胶的脱硫具有悠久的历史，但是在过去十至十五年期间对这一主题重新产生兴趣，这是由于监管机构以及公众对于适当地处理轮胎废弃物的关注度提高。正如其名称所隐含的，在脱硫过程中，硫化废弃橡胶的结构被改变。所得的脱硫材料可以被再硫化或转化成有用的产品。脱硫橡胶是废弃橡胶的具有较高价值的形式。 

“硫化”表示为了提供制造橡胶产品中所希望的弹性和其它性质，将硫和硫交联引入到橡胶分子的混合物中的热化学过程。在该过程中，硫原子与橡胶分子的碳分子化学结合并且作为所述含硫橡胶分子的交联（化学键）。硫化过程在温度和压力的标准大气条件下是不可逆的。 

在历史上和实际上，橡胶脱硫的概念包括化学网络的分子间键（例如碳-硫(C-S)和/或硫-硫(S-S)键）的裂解，还发生这些链进一步缩短。从化学上讲，脱硫是硫化橡胶的单硫、二硫和多硫交联（碳-硫或硫-硫键）的裂解过程。理论上，脱硫橡胶可以在使用或不使用其它化合物的情况下再硫化。 

不同类型的脱硫过程还改变橡胶的其它性质。这些过程引起一些性质相对于原始橡胶减少。理论上，就性质和制造成本而言，脱硫将产生可以替代原胶的产品。 

对于从废弃橡胶回收弹性体或橡胶现在有一些主要的应用市场：轮胎衍生燃料、来自轮胎胎壳的穿孔或冲压产品、垫子和使用粒状生胶的结合技术的许多低端应用。各种专利方法教导使用涉及热、机械能或其它形式的能量（如超声）处理的化学处理的废橡胶的化学部分脱硫。参见例如美国专利第4,148,763号(Bryson)、第5,798,394号 (Myers等人)；第6,133,413号(Mouri等人)和第6,548,560号(Kovalak等人)和法国专利申请第2,846,661号(Schaumburg)。然而，解决来源于硫化橡胶的某些化学处理的再生橡胶的那些问题不是关注环境的有前途的替代解决方案。 

用于回收橡胶的方法和用于该回收的主要方式如下所述。对于更详细的描述，希望读者查阅Bill Klingensmith的论文“Recycling,production and use of reprocessed rubbers”,Rubber World,1991年3月，第16-21页。 

超声回收：在挤压期间对硫化橡胶施加大功率的超声，并且高压力、热量和机械能破坏硫交联，使挤出物成为原胶样的新材料，它可以被重新固化并浇铸成新的橡胶产品。 

轮胎热解：用于回收旧轮胎的热解法是使用在密闭的、无氧环境中加热旧轮胎的特殊机构-熔炉-使轮胎熔化成构成它们的材料的一种技术。 

微波回收：微波激发橡胶直到其成为气态，该气态物质将冷凝成其组分，包括柴油、合成气以及炭黑和镀钢(plated steel)。在该过程中不产生废气并且所有组分可以被再利用。