(57)【要約】【課題】  マイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法の提供。【解決手段】  廃ゴム粉末が投入されるホッパ（１１１）及び該ホッパ（１１１）に投入された廃ゴム粉末を連続的かつ定量的に移送及び供給するフィーダ（１１３）を含む原料供給部（１１０）と；前記フィーダ（１１３）を介して供給された廃ゴム粉末を移送しながらマイクロウェーブを照射して表面改質を行う表面処理部（１２０）と；前記表面処理部（１２０）で表面改質後吐出される廃ゴム粉末を冷却する冷却装置部（１３０）と；を含んでなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃ゴム粉末が投入されるホッパ（１１１）及び該ホッパ（１１１）に投入された廃ゴム粉末を連続的かつ定量的に移送及び供給するフィーダ（１１３）を含む原料供給部（１１０）と；
前記フィーダ（１１３）を介して供給された廃ゴム粉末を移送しながらマイクロウェーブを照射して表面改質を行う表面処理部（１２０）と；
前記表面処理部（１２０）で表面改質後吐出される廃ゴム粉末を冷却する冷却装置部（１３０）と；
を含んでなることを特徴とするマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項２】
ダクト（１４１）内に吸着フィルタ（１４２）とモータ駆動式のファン（１４４）を設けた構成で、前記ダクト（１４１）の吸入口（１４１ａ）を介して前記表面処理部（１２０）から発生した有害ガスを吸入、除去する廃ガス排出装置部（１４０）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項３】
前記原料供給部（１１０）が、前記ホッパ（１１１）とフィーダ（１１３）との間に設けられ、ホッパ（１１１）を介して投入された廃ゴム粉末をフィーダ（１１３）へ投入する前に攪拌する攪拌機をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項４】
前記フィーダ（１１３）がスクリュー方式であることを特徴とする請求項１記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項５】
前記フィーダ（１１３）は、粒子サイズ８０〜１０００μｍの廃ゴム粉末を移送できるようになっていることを特徴とする請求項１又は４記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項６】
前記表面処理部（１２０）は、
一側と他側にそれぞれ投入口（１２１ａ）と出口（１２１ｂ）を有する長さ方向のチャンバ（１２１）と；
該チャンバ（１２１）内を通過するようになっているとともに、前記フィーダ（１１３）からチャンバ投入口（１２１ａ）を介して投入された廃ゴム粉末を移送してチャンバ出口（１２１ｂ）に吐出するコンベヤ（１２２）と；
前記チャンバ（１２１）の内部に取り付けられ、マイクロウェーブを発生させてコンベヤ（１２２）によって移送される廃ゴム粉末に照射するマイクロウェーブ発生器（１２３）と；
を含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項７】
前記コンベヤ（１２２）の材質がテフロンであることを特徴とする請求項６記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項８】
前記コンベヤ（１２２）において、前記フィーダ（１１３）からゴム粉末が投入される地点の前面部にはコンベヤ（１２２）上のゴム粉末を一定の厚さと幅に調整する通過高さ調節ガイド部（１２４）が設けられたことを特徴とする請求項１又は６記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項９】
前記通過高さ調節ガイド部（１２４）は、
各下段部が左右両側のコンベヤフレーム（１２２ｃ）に締結固定されて設けられる左右両側の２つの側壁部材（１２５）と、コンベヤ（１２２）の上方に所定の高さで位置させて前記両側の２つの側壁部材（１２５）の間に横方向に連結されて設けられ、下方にゴム粉末が通過するようになっているガイド部材（１２６）から構成され、前記２つの側壁部材（１２５）の内側面間の距離と前記ガイド部材（１２６）の高さによって、通過したゴム粉末の厚さと幅が一定に調整されるようになっていることを特徴とする請求項８記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項１０】
前記冷却装置部（１３０）は、前記表面処理部（１２０）から吐出された、表面改質された廃ゴム粉末を本体（１３０ａ）の通路に通過させながら冷却し、廃ゴム粉末が通過する本体（１３０ａ）の通路上に設けられた攪拌機（１３１）と、本体（１３０ａ）の通路内壁に設けられた冷却ジャケット（１３２）とを有することを特徴とする請求項１記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項１１】
前記冷却装置部（１３０）の本体（１３０ａ）の通路内壁の材質がテフロンであることを特徴とする請求項１０記載のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置。
【請求項１２】
原料供給部（１１０）のホッパ（１１１）を介して廃ゴム粉末を投入する段階と；
該ホッパ（１１１）に投入された廃ゴム粉末をスクリュー方式のフィーダ（１１３）を介して定量的に移送及び供給する段階と；
前記フィーダ（１１３）から投入された廃ゴム粉末を表面処理部（１２０）のコンベヤ（１２２）を介してチャンバ（１２１）内で移送しながらマイクロウェーブ発生器（１２３）から発生したマイクロウェーブを照射して表面改質を行う段階と；
前記表面処理部（１２０）で表面改質後吐出された廃ゴム粉末を冷却装置部（１３０）の冷却ジャケット（１３２）を通過させて冷却する段階と；
を連続的に行って廃ゴム粉末の粒子表面を活性化することを特徴とする廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【請求項１３】
前記フィーダ（１１３）を介して粒子サイズ８０〜１０００μｍの廃ゴム粉末を５〜２０ｋｇ／ｈｒの移送速度として移送及び供給することを特徴とする請求項１２記載の廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【請求項１４】
前記チャンバ（１２１）内の雰囲気温度を１５０〜２５０℃に保持することを特徴とする請求項１２記載の廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【請求項１５】
前記マイクロウェーブ発生器（１２３）から２４５０ＭＨｚ、３ｋＷ以下の出力でマイクロウェーブを照射することを特徴とする請求項１２記載の廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【請求項１６】
前記チャンバ（１２１）内の廃ゴム粉末の残留時間を１０〜１２０秒間に調節することを特徴とする請求項１２記載の廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【請求項１７】
前記冷却装置部（１３０）の冷却ジャケット（１３２）内の雰囲気温度を６０〜８０℃に保持することを特徴とする請求項１２記載の廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法に関し、さらに詳しくは、マイクロウェーブを用いながら廃ゴム粉末の連続的な表面改質処理が行われるように構成して、リサイクルのための一層効率的な廃ゴム粉末の表面処理を可能にし、さらには、表面粗さ及び成形性に優れたリサイクルゴム材を提供できることはもちろん、これを素材とする窓枠ゴム、ゴム板など表面粗さ及び成形性に優れたゴム製品を製造できるようにする廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ゴムは、加硫というユニークなメカニズムによって弾性を発揮する高分子材料であって、性能を発現するためにプラスチックの熱硬化性と同じ特性を有するため、溶融による材料のリサイクルは不可能である。
したがって、ゴムをリサイクルするためには、加硫ゴムを熱、圧力などを用いて化学的結合を破壊して再度原料として使用する方法と、適当なサイズに粉砕して底材に用いられる低級用途用材料や新材ゴムの配合時に充填材のような添加剤として使用する場合がほとんどである。
特に、粉砕して使用する場合は、ゴムが有する弾性によって一般的な衝撃式粉砕機では粉砕が非常に困難であり、たとえ粉砕されたとして、硫黄などの加硫剤によって結合した安定な構造によって接着剤又は新ゴムとの界面接着力が非常に低い。
【０００３】
したがって、粉砕されたゴムの表面を活性化又は脱硫させなければ効果的な利用が不可能であり、現在ゴムの表面を活性化させる方法としては、Ｄｅｖｕｌｃａｎｉｚｅｒを添加する方法、加水分解法、コロナ放電法、マイクロウェーブ法、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）法など、様々な方法が紹介されている。
しかし、大部分の技術が非連続式である関係で、生産性が非常に低く、生産ロットごとに表面活性化程度が一定でないため、一部低級な製品にのみ適用が可能な実情である。
さらに、非連続式生産方式によって、処理されるゴムの投入方法、積載方法によって処理効率の差異が非常に大きいため、効率的なゴム表面処理技術の開発が切実に要請されている。
【特許文献１】特開平５−３３７９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、マイクロウェーブを用いながら廃ゴム粉末の連続的な表面改質処理が行われるように構成して、リサイクルのための一層効率的な廃ゴム粉末の表面処理を可能にし、さらには、表面粗さ及び成形性に優れたリサイクルゴム材を提供できることはもちろん、これを素材とする窓枠ゴム、ゴム板など表面粗さ及び成形性に優れたゴム製品を製造できるようにする廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置は、廃ゴム粉末が投入されるホッパ１１１及び該ホッパ１１１に投入された廃ゴム粉末を連続的かつ定量的に移送及び供給するフィーダ１１３を含んでなる原料供給部１１０と；前記フィーダ１１３を介して供給された廃ゴム粉末を移送しながらマイクロウェーブを照射して表面改質を行う表面処理部１２０と；前記表面処理部１２０で表面改質後吐出される廃ゴム粉末を冷却する冷却装置部１３０と；を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る廃ゴム粉末の連続式表面改質装置を用いた表面改質方法は、
原料供給部１１０のホッパ１１１を介して廃ゴム粉末を投入する段階と；該ホッパ１１１に投入された廃ゴム粉末をスクリュー方式のフィーダ１１３を介して定量的に移送及び供給する段階と；前記フィーダ１１３から投入された廃ゴム粉末を表面処理部１２０のコンベヤ１２２を介してチャンバ１２１内で移送しながらマイクロウェーブ発生器１２３から発生したマイクロウェーブを照射して表面改質を行う段階と；前記表面処理部１２０で表面改質後吐出された廃ゴム粉末を冷却装置部１３０の冷却ジャケット１３２を通過させて冷却する段階と；を連続的に行って廃ゴム粉末の粒子表面を活性化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るマイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法によれば、廃ＥＰＤＭ粉末の表面改質が可能であり、表面粗さ及び成形性に優れたリサイクルゴム材を提供できることはもちろん、これを素材とする窓枠ゴム、ゴム板など表面粗さ及び成形性に優れたゴム製品を製造できる。
このような本発明は、従来の非連続式でかつ再現性のない表面活性化技術に比べて、加硫された廃ゴムを効果的にリサイクルするためにマイクロウェーブの特性を十分に利用しながら連続的に処理できるので、生産性が高く、物性再現性に優れた表面処理技術である。
【０００８】
特に、本発明は、加硫された廃ゴムを高付加価値でリサイクルできるように表面を活性化する装置及び方法であって、特に、ゴム部品の製造工程中に発生する工程スクラップや不良品を再度新ゴムと使用できるようにする清浄技術である。
したがって、現在全量焼却用燃料などで廃棄処分されている廃加硫ゴム、特に塩素化合物を含有するゴム、耐熱性に優れた耐熱ゴムなどへの適用時、焼却用燃料として処理する廃棄費用を節減できるだけでなく、新材の使用量を減らすことによって、全量輸入に依存する地球賦存資源である石油資源を節約することに効果がある。
さらに、廃車から発生するウェザーストリップのようなゴム部品への適用時、廃車のリサイクル率を向上させて車両の環境性を向上させることにも効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００１０】
本発明は、マイクロウェーブを用いた廃ゴム粉末の連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法に関するもので、化学的に安定で耐候性に優れたエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ：  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−Ｄｉｅｎｅ  Ｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒｓ）を含む種々の廃ゴム粉末をより効果的にリサイクルするための連続式表面改質装置及びそれを用いた表面改質方法に関する。特に粉砕処理した加硫ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子を、マイクロウェーブを用いて連続的に処理して均質な品質の表面改質された固形ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子を得ようとすることに主眼点がある。
従来、マイクロウェーブを用いた固形ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子の表面改質は非連続式で処理されることから、経済性と表面改質されたゴム粉末の品質均質性において問題視されてきた側面がある。
【００１１】
一般的に、固形ＥＰＤＭ加硫体粉末は加硫された３次元網目構造の熱硬化性弾性体であって、機械的方法では粉末化或いは脱硫することに限界があり、他の廃ゴム粉末に比べて活性化が難しいことが知られている。
したがって、熱を加えるか、他のエネルギーを加えて完全に脱硫する方法よりは、表面を改質してリサイクルする技術について最近多く研究されている実情である。
本発明は、固形ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子をマイクロウェーブを用いて連続的に表面改質する装置及び該装置を用いた表面改質方法に関するものであって、このような本発明によれば、廃ＥＰＤＭ粉末の表面改質が可能であり、表面粗さ及び成形性に優れたリサイクルゴム材を提供できることはもちろん、これを素材とする窓枠ゴム、ゴム板など表面粗さ及び成形性に優れたゴム製品を製造できる。
【００１２】
以下、このような本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明はマイクロウェーブを用いた連続式表面改質装置を開示するが、一般的にマイクロウェーブはエネルギーが高く、直進性に優れているため、ＥＰＤＭのように熱的安定性に優れたゴムにも効果的に活性化基を付与できるが、高いエネルギーによって密閉された空間で使用しなければならない。
本発明では、このようなマイクロウェーブの特性を十分に利用しながら連続的に処理でき、また、生産性が高く、物性再現性に優れた表面処理を提供する連続設備を開示する。
【００１３】
図１は、本発明に係る連続式表面改質装置の構成を示す概略図である。
本発明の連続式表面改質装置は、連続的かつ定量的にゴム粉末を供給、投入できる原料供給部１１０と、該原料供給部１１０から投入された後チャンバ１２１内を通過するゴム粉末にマイクロウェーブを照射してゴム粒子の表面改質を行う表面処理部１２０と、表面処理されたゴム粒子の内部に残留する熱を除去するための冷却装置部１３０と、マイクロウェーブ処理の際に発生した有害ガス（ｆｕｍｅ）を吸入、除去する廃ガス排出装置部１４０を含む。
【００１４】
まず、本発明の連続式表面改質装置はゴム粉末を一定の速度と量で表面処理部１２０に供給する原料供給部１１０を含む。
該原料供給部１１０は連続的かつ定量的にゴム粉末を表面処理部１２０に投入できるようになっており、原料の廃ゴム粉末（廃ＥＰＤＭ粉末など）が投入されるホッパ１１１と、該ホッパ１１１に投入された廃ゴム粉末をフィーダ１１３に投入される前に攪拌する攪拌機１１２と、該攪拌機１１２を通過した廃ゴム粉末を均一かつ定量的に移送及び供給するフィーダ（ｆｅｅｄｅｒ；１１３）を含む。
ここで、ホッパ１１１を介して投入されたゴム粒子の重力による凝集現象をなくすために、投入されたゴム粒子をフィーダ１１３へ投入する前に攪拌機１１２を介して攪拌するが、該攪拌機１１２としてはブレードが回転して攪拌を行うアジテーター（ａｇｉｔａｔｏｒ）方式が好適であるが、壁面振動によって攪拌が行われるフレキシブルウォール（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｗａｌｌ）方式の攪拌機を使用しても構わない。
【００１５】
また、フィーダ１１３としては、一定量のゴム粒子を円滑に供給するためにスクリュー方式のフィーダ１１３が用いられる。
もちろん、フィーダ１１３内の原料を移送するための形態は種々であるが、本発明ではゴム粒子サイズ及び材料特性による凝集現象などを効率よく制御できるスクリュー方式を使用することが好ましい。もしバイブレーション方式のようなフィーダ１１３を用いる場合は、ゴム粒子サイズによる原料移送は円滑であるが、体積による材料の量を制御するほかなく、また、凝集した粒子を効率よく分散できないため、均一な材料の供給が困難となる。
【００１６】
さらに、フィーダ１１３は、スクリュー１１３ａの駆動によって８０〜１０００μｍ内のゴム粒子を全て移送しなければならず、スクリュー１１３ａによる移送量は処理量によって５〜２０ｋｇ／ｈｒ（精密度：２．５％）の範囲内で調節できなければならない。
ここで、１５〜２０ｋｇ／ｈｒで移送することがさらに好ましく、もし移送速度が５ｋｇ／ｈｒ未満である場合、供給されるゴムの量が少なすぎるため、マイクロウェーブ処理時、ゴム粒子の内部まで脱硫される現象が発生し、後述する表面処理部１２０のコンベヤ１２２内部でゴム粒子の可塑化現象が進むが、結局コンベヤ１２２の表面に粘着し、炭化する現象が生じるので適さない。
【００１７】
また、２０ｋｇ／ｈｒを超える場合は、供給されるゴム粒子の量が多すぎるため、投入されるゴム粒子に対する均一な表面処理が困難となるので、好ましくない。
一方、原料供給部１１０によって供給されるゴム粒子は、マイクロウェーブ発生器１２３が取り付けられた表面処理部１２０に供給されるが、該表面処理部１２０は一側と他側にそれぞれ投入口１２１ａと出口１２１ｂを有する長さ方向のチャンバ１２１と、該チャンバ１２１内を通過するようになっているとともに、原料供給部１１０からチャンバ１２１の投入口１２１ａに落下、投入されたゴム粉末をチャンバ１２１内で所定の移送速度で移送するコンベヤ１２２と、前記チャンバ１２１内部に取り付けられ、マイクロウェーブを発生させて前記コンベヤ１２２によって移送されるゴム粉末に放出するマイクロウェーブ発生器と１２３を含む。
【００１８】
なお、フィーダ１１３によってコンベヤ１２２に供給されたゴム粉末の均質な表面活性化のために、マイクロウェーブ発生器１２３を通過するためにコンベヤ１２２上に投入されたゴム粉末がコンベヤ１２２上で一定の厚さと幅に調整されて移送されるように、前記コンベヤにおいてフィーダ１１３からゴム粉末が投入される地点の前面部にはコンベヤ１２２上のゴム粉末を一定の厚さと幅に調整する通過高さ調節ガイド部１２４を設ける。
このような通過高さ調節ガイド部１２４について添付の図２Ａ〜図２Ｃを参照して詳しく説明する。
【００１９】
図２Ａ〜図２Ｃは、本発明において通過高さ調節ガイド部の設置状態を示す正面図、側面図及び平面図であって、ここで説明しない符号１２２ｂはコンベヤローラを示す。
図示するように、通過高さ調節ガイド部１２４は、各下段部が左右両側のコンベヤフレーム１２２ｃに締結固定されて垂直設置される左右両側の２つの側壁部材１２５と、コンベヤ１２２上方に所定の高さで位置させて両側の２つの側壁部材１２５の間に横方向に連結設置されるガイド部材１２６とから構成される。
前記のように構成される通過高さ調節ガイド部１２４では、２つの側壁部材１２５の内側面間の距離とガイド部材１２６の高さによって、通過したゴム粉末の厚さと幅が一定に調整されるようになっている。
【００２０】
ここで、ガイド部材１２６は、側壁部材１２５の前方側部分１２５ａに高さが調節された状態で設けられ、下方にコンベヤ１２２上のゴム粉末が通過するようになっており、側壁部材１２５の後方側部分１２５ｂは相対的に高く構成されているが、該後方側部分１２５ｂはガイド部材１２６を通過できずに積もるゴム粉末がコンベヤ１２２下部に落ちて損失されることを防止するための溢れ防止部の役割をする。
これと共に、ゴム粉末のコンベヤ１２２下部への損失を防止するために左右両側の２つの側壁部材１２５の厚さを調整して、２つの側壁部材１２５間のゴム粉末通過幅Ｗ２をコンベヤ幅長さＷ１の８０％に該当するように構成する。
すなわち、通過高さ調節ガイド部１２４は、コンベヤ幅長さＷ１の８０％に該当するガイド内幅Ｗ２を有するように構成する。
【００２１】
結局、ゴム粉末はコンベヤ１２２に投入された後、ガイド部材１２６の下方を通過するようになり、このようにガイド部材１２６の下方を通過しながらコンベヤ１２２上で一定厚さと幅に調整された後移送されるので、表面改質の均質性と再現性を極大化することができる。
ガイド部材１２６の設置高さはマイクロウェーブ発生器１２３の出力とフィーダ１１３の供給量によって上下に調節可能であり、本発明ではガイド部材１２６の高さ（コンベヤ表面からガイド部材内面までの高さ）を０．５ｍｍにすることが好ましい。
もし、ガイド部材１２６の高さが０．５ｍｍ未満である場合は、供給されるゴム粉末の量が５ｋｇ／ｈｒ未満で均質な形態を有するため、時間当たりの処理量が少なく、経済性がない。
【００２２】
これに対し、ガイド部材１２６の高さが０．５ｍｍを超える場合、ガイド部材１２６を通過した後形成されるゴム粉末が一定な形態を有するためには、投入されるゴム粉末の量が１５ｋｇ／ｈｒ以上である必要があり、もし２０ｋｇ／ｈｒ以上の原料が投入される場合、ガイド部材１２６を通過していないゴム粉末がコンベヤ１２２の左右側面に次第に積もるようになり、結局原料の過供給現象によるゴム粉末の損失につながる。
したがって、効果的なゴム粉末の表面改質のためには、一定の原料供給量と連続的に一定な形態を有し、均質な改質効果が得られるガイド部材の設置が必須的である。
【００２３】
一方、チャンバ１２１は、投入された加硫ゴムの表面活性化を均一にするために１５０〜２５０℃の雰囲気温度を保持するように備えられ、該チャンバ１２１内にマイクロウェーブ発生器１２３が取り付けられる。
原料供給部１１０から供給されたゴム粒子を均一に表面処理するために、連続的に移動するコンベヤ１２２上に原料供給部１１０のフィーダ１１３からゴム粒子がチャンバ投入口１２１ａを介して投入されるようになっており、直進性を有するマイクロウェーブを照射して均一に表面処理し、マイクロウェーブが投入口１２１ａと出口１２１ｂが開放されたチャンバ１２１の外部に抜け出ないように数個のマイクロウェーブ発生器１２３をチャンバ１２１内に適宜取り付ける。
【００２４】
前記のように原料供給部１１０から投入された後チャンバ１２１内でコンベヤ１２２によって移送されるゴム粒子は１５０〜２５０℃の雰囲気温度に保たれたチャンバ１２１内を短時間で通過しながら、マイクロウェーブ発生器１２３によって放出される高いエネルギーによってその表面が活性化される。
この際、チャンバ１２１内の温度は１５０〜２５０℃に保持することが重要であり、さらに好ましくは１５０〜２００℃に保持することがよい。
もし、１５０℃未満の温度になる場合は、チャンバ１２１の特性上、投入口１２１ａ及び出口１２１ｂが開放されているため、チャンバ投入口１２１ａ及び出口１２１ｂ側とチャンバ１２１内側の温度維持が困難であり、特にＥＰＤＭのように熱的特性に優れたゴムの場合、材料自体の耐熱性が２１０〜２３０℃以上である関係で、表面に効果的な改質がなされない。
【００２５】
これに対し、２５０℃よりも高い温度に保持する場合、雰囲気温度だけでも劣化が進むこともあるため、投入されたゴム粒子の表面改質速度が粒子内部のそれよりも速く、効果的な表面活性化が行われにくく、さらには、高分子主鎖の切れ現象が加速化され、材料として使用できなくなる。
また、チャンバ１２１内でゴム粒子の移送を担うコンベヤ１２２の場合、チャンバ１２１内の雰囲気温度が最大２５０℃であるため、できる限り耐熱性に優れた高分子材料を用いて製作されたものを設けなければならず、好ましくはテフロン（ｔｅｆｌｏｎ登録商標）を材質として製作されたものを使用する。
なお、投入された廃加硫ゴム粒子を活性化させるマイクロウェーブ発生器１２３は２４５０ＭＨｚ、３ｋＷ以下の出力が好適であり、さらに好ましくは０．５〜２ｋＷがよい。
【００２６】
すなわち、０．５〜２ｋＷ以下の出力とするが、出力が０．５ｋＷよりも低い場合は、投入された廃ゴム粒子の表面を効果的に活性化させることができない。
しかも、損失係数の低いＥＰＤＭの場合、マイクロウェーブが効果的に吸収されないため、ゴム分子内部のカーボン−硫黄結合を効果的に破壊することができない。
これに対し、２ｋＷよりも大きい出力とする場合は、高いエネルギーによって急速な加熱が行われるが、ゴム内に存在する主鎖（カーボン−カーボン）結合が破壊されてゴムが炭化しやすい。
特に、該当材料の加硫温度及び内部エネルギーと一致する類似する温度に保持される場合、表面部のゴム分子は残留加硫物によって再加硫が発生し、内部粒子は主鎖の破壊が起こる逆反応が連続して起こるので、表面活性化処理後にゴム材料として使用可能な性能を確保することができない。
【００２７】
また、チャンバ１２１内に設けられるマイクロウェーブ発生器１２３は、処理されるゴム材料の特性によって１〜４個を使用してもよいが、好ましくは２〜３個を使用することが好ましい。
ここで、１個のみを使用する場合は、長めのチャンバ１２１内で直線エネルギーであるマイクロウェーブの均一な処理が困難であり、４個以上の場合は、処理効率に比べてエネルギーの使用量が多くなるだけでなく、持続的な表面処理時には雰囲気温度が上昇して炭化現象が激しく発生し得るので、好ましくない。
前述の条件と共にチャンバ１２１内を通過するコンベヤ１２２の速度も重要であるが、チャンバ１２１の長さに関わらず残留時間を１０〜１２０秒に調節することが好適であり、さらに好ましくは５０〜６０秒にすることが好適である。
【００２８】
もし、５０秒未満である場合は、活性化に必要な反応時間が十分に確保できないため、処理されたゴム粒子が均一でなくなり、６０秒を超える場合は残留時間が長くなるにつれて激しい炭化現象が発生し得る。
一方、本発明の表面改質装置は表面処理部１２０を通過した後吐出されるゴム粒子を冷却するための冷却装置部１３０を含む。
表面処理部１２０を経た後吐出されるゴム粒子はマイクロウェーブによって吸収されたエネルギーによって内部に多くのエネルギーを有するが、迅速に冷却しないと炭化される。
したがって、冷却装置部１３０を設ける必要があり、これは表面処理部１２０のチャンバ１２１で表面改質された後に吐出されるゴム粉末を本体１３０ａの通路に通過させて冷却する装置であって、ゴム粒子が吐出されるチャンバ１２１の出口１２１ｂに隣接して設けられ、図３に示すように、冷却効果を極大化するための攪拌機１３１と冷却ジャケット１３２とを含む構成となっている。
【００２９】
冷却装置部１３０の本体１３０ａ内の通路内壁は、表面処理部１２０から吐出されるゴム粒子の高い温度を耐えることができるとともに、ゴム粒子の表面に多量存在する硫黄系加硫剤による腐蝕を防止するために、耐熱性と耐化学性に優れたテフロン材質から構成することが好ましい。
冷却ジャケット１３２は、冷却装置部１３０の通路内壁に設けられ、冷媒が循環するようになっているが、これは雰囲気温度を６０〜８０℃に保持するために備えられ、冷媒として取扱いが容易であり、化学的に安定な水を使用する水冷式で構成することが好ましい。
攪拌機１３１は、ゴム粉末が通過する本体１３０ａ内の通路上に設けられ、冷却効果を最大に発現するために上下左右攪拌が可能な垂直インペラが採用されたものが好適である。
冷却装置部１３０の本体１３０ａを通過したゴム粉末は、本体１３０ａ下段の排出管１３３を介して下方の容器１３５内に収集され、排出管１３３にはローターリバルブ１３４が設けられる。
【００３０】
なお、好ましい実施形態として、本発明の表面改質装置は、表面改質過程から発生した廃ガスを吸入、除去する廃ガス排出装置部１４０を含む。
マイクロウェーブは高いエネルギーであるため、活性化される場合有害なガスが発生し得るが、廃ガス排出装置部１４０は該有害なガスを除去するために設けられる。
廃ガス排出装置部１４０は吸入口１４１ａがチャンバ１２１の出口１２１ｂ側に隣接して設けられたダクト１４１内に、吸着フィルタ１４２と電動モータ１４３で駆動されるファン１４４とが設けられた構造となっているが、該ファン１４４によって強制吸入された廃ガスと空気が吸入口１４１ａを介してダクト１４１内に吸入された後、吸着フィルタ１４２において有害物質が吸着、除去された後外部に排出されるようになっている。
【００３１】
このようにして、本発明に係る表面改質装置は、マイクロウェーブを用いて加硫された廃ゴム粉末を連続的に表面改質（表面活性化）処理できる装置であって、非連続式でかつ再現性のない従来の表面活性化技術に比べて、優れた生産性と均一な品質を提供できるという長所を有する。
また、廃ＥＰＤＭ粉末の表面改質が可能であり、表面粗さ及び成形性に優れたリサイクルゴム材を提供できることがもちろん、これを素材とする窓枠ゴム、ゴム板など表面粗さ及び成形性に優れたゴム製品を製造できる。
なお、本発明に係るマイクロウェーブ連続処理設備の表面活性化効用性を確認するために、以下の方法で実験を行ったが、材料として、損失係数が最も低いＥＰＤＭ廃ゴムを使用して行った。
【００３２】
マイクロウェーブは、瞬間エネルギーが非常に大きいエネルギー源であって、本発明では先の実験を通じて電界大きさ１．５ｋＷ以下、チャンバ１２１内の残留時間１２０秒以下が固形ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子の表面を改質するのに適正なエネルギー大きさであることを確認したため、この範囲のエネルギー大きさで実験条件を異ならせて実際の固形ＥＰＤＭ加硫体粉末或いは粒子の表面改質程度を確認し、ゴムとの混合時の物性を確認した。
その結果を下記表１に示す。ここで、比較例は表面処理をしていない粉末を用いた場合を、実施例１及び実施例２は本発明の表面改質装置を用いて表面処理をした粉末を使用した場合を示す。
【００３３】
【表１】
2006052375.tif 000003
【００３４】
表１に示したように、実施例１及び実施例２の場合、マイクロウェーブを用いて連続的に表面処理して改質が確認された固形ＥＰＤＭ加硫体粉末２０重量部に、それぞれＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＮＲ（天然ゴム）原料ゴム１００重量部、ゴム産業において頻繁に使用されるアロマチックオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイルのようなオイル類、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などの一般のゴム配合薬品をゴム用混合機を用いて２分以上混合してゴムコンパウンドを製造した。
このように製造されたゴムコンパウンドをＨａａｋｅ  Ｅｘｔｒｕｄｅｒを用いて押出したときの外観特性を確認した結果、同じ重量の固形ＥＰＤＭ加硫体粉末を混合したとき、固形ＥＰＤＭ加硫体粉末を本発明の表面改質装置を用いて連続式で表面を改質した場合が表面を改質する前に比べて表面粗さが良好であった。
ゴムコンパウンドの表面粗さは正確に定められていないため感性品質で区分するが、感性品質の程度からみると、本発明のマイクロウェーブ連続処理装置で表面が改質された固形ＥＰＤＭ加硫体粉末（約５％以内の表面改質）は原料ゴムに対して２０重量部が最も好適な混合量であった。
【００３５】
このような感性品質は、特に固形ＥＰＤＭ加硫体粉末のサイズとも密接な関係があったが、０．１５ｍｍ以上の場合は表面が改質されても感性品質は多少劣っている。
また、表面が改質された固形ＥＰＤＭ加硫体粉末（約５％以内の表面改質）は、原料ゴムに対して２０重量部以下が最も好適な混合量であったが、これは、固形ＥＰＤＭ加硫体粉末の粒子サイズが減少するほど優れた感性品質を確保できたことを示す。
さらに、表面改質をしていない表面未処理固形ＥＰＤＭ加硫体粉末よりも、連続式マイクロウェーブを用いて連続的に表面を改質した固形ＥＰＤＭ加硫体粉末ゴムを一般のゴムコンパウンドに使用した場合が、引張り強度、伸長率の物性において１０％以上改善されることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る表面改質装置の構成図である。
【図２】本発明において通過高さ調節ガイド部の設置状態を示す正面図、側面図及び平面図である。
【図３】本発明に係る表面改質装置における冷却装置部の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１０：原料供給部
１１１：ホッパ
１１２：攪拌機
１１３：フィーダ
１２０：表面処理部
１２１：チャンバ
１２２：コンベヤ
１２３：マイクロウェーブ発生器
１３０：冷却装置部
１３１：攪拌機
１３２：冷却ジャケット
１４０：廃ガス排出装置部
１４１：ダクト
１４２：吸着フィルタ
１４４：ファン
【図１】
2006052375.tif 000004
【図２】
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【図３】
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