JP5878275B2 - 高分子系廃棄物の熱分解方法、炭化物の回収方法、並びに炭化物、ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents
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Description
熱交換器内で無酸素ガスを加熱する工程と、
高分子系廃棄物を収容する熱分解炉内に加熱された無酸素ガスを導入し、該高分子系廃棄物を該無酸素ガスと直接に接触させ、熱分解ガスを発生させる工程と、
前記熱分解ガスを冷却し、凝縮した油分を回収する工程と、
前記高分子系廃棄物の熱分解後の熱分解炉内に残る炭化物を回収する工程と
を含む高分子系廃棄物の熱分解方法において、
前記熱分解炉内に導入される無酸素ガスのガス流量を0.0015m3/s[ntp]〜0.0095m3/s[ntp]の範囲内に制御することを特徴とする。
熱交換器内で無酸素ガスを加熱する工程と、
高分子系廃棄物を収容する熱分解炉内に加熱された無酸素ガスを導入し、該高分子系廃棄物を該無酸素ガスと直接に接触させ、熱分解ガスを発生させる工程と、
前記熱分解ガスを冷却し、凝縮した油分を回収する工程と
前記高分子系廃棄物の熱分解後の熱分解炉内に残る炭化物を回収する工程と
を含む炭化物の回収方法において、
前記熱分解炉中に導入される無酸素ガスのガス流量を0.0015m3/s[ntp]〜0.0095m3/s[ntp]の範囲内に制御することを特徴とする。
図1に示す熱分解装置を用いて、廃トラック用タイヤから炭化物を回収した。なお、熱分解装置は、図1に示すように、熱交換器1、熱分解炉2、無酸素ガス供給源3、循環路4、高分子系廃棄物5、外部加熱手段7、流量計8、ダンパ9、送風機10、第一の油分回収装置11a、第二の油分回収装置11b、回収タンク12、排風機13及び排ガス処理装置14を備える。
詳細には、熱分解炉2(容量0.5m3)内に廃トラック用タイヤの裁断品(高分子系廃棄物5)約100kgを投入し、熱分解炉2内を窒素ガスで置換した後、熱分解装置内の窒素ガスを循環させながら熱交換器1によりガス温度を約500℃まで上昇させて、この温度を保持した。なお、熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量は0.005m3/s[ntp]に設定され、0.0045m3/s[ntp]〜0.0055m3/s[ntp]の範囲に制御し、熱分解装置系内での酸素濃度は1容量%以下の範囲に制御された。ここで、熱分解装置内の酸素濃度の測定には、ジルコニア式酸素センサー等を用いた。熱交換器1による加熱を開始してから1時間で、熱分解ガスが油分回収装置11aに溜出し始め、熱交換器1による加熱の開始から約4時間後に溜出が止まった。溜出の停止は熱分解反応が完了したことを示し、熱交換器1を止めて約12時間放置冷却した。その後、熱分解炉2から炭化物を取り出した。該炭化物中には、タイヤ材料であるスチールコード等が含まれるため、余分なタイヤ材料をマグネットセパレーターで除去した。余分なタイヤ材料が除去された炭化物をハンマー式の粉砕機で粒径が1mm以下の細粉に粉砕し、この粉砕物を、回転羽を有する風力分級機により分級することにより、粒径が50μm以上の粗粉を除去し、ゴム配合用微細炭化物を回収した。
次に、回収したゴム配合用微細炭化物に対して、全酸性度を上記の方法により測定したところ、0.0594meq/gであった。
熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量を0.008m3/s[ntp]に設定し、0.0075m3/s[ntp]〜0.0085m3/s[ntp]の範囲に制御した以外は、上記実施例1と同様にして熱分解反応を行った。なお、この例でのガス流量は、実施例1より高いため、熱交換器1による加熱を開始してから45分後に溜出が始まり、熱交換器1による加熱の開始から3時間後に溜出が止まった。
次に、回収した後、粉砕・分級を行って得たゴム配合用微細炭化物に対して、全酸性度を上記の方法により測定したところ、0.0908meq/gであった。
熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量を0.002m3/s[ntp]に設定し、0.0015m3/s[ntp]〜0.0025m3/s[ntp]の範囲に制御した以外は、上記実施例1と同様にして熱分解反応を行った。なお、この例でのガス流量は、実施例1より低いため、熱交換器1による加熱を開始してから1.5時間後に溜出が始まり、熱交換器1による加熱の開始から6時間後に溜出が止まった。
次に、回収した後、粉砕・分級を行って得たゴム配合用微細炭化物に対して、全酸性度を上記の方法により測定したところ、0.0365meq/gであった。
熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量を0.011m3/s[ntp]に設定し、0.0105m3/s[ntp]〜0.0115m3/s[ntp]の範囲に制御した以外は、上記実施例1と同様にして熱分解反応を行った。なお、この例でのガス流量は、実施例1より高いため、熱交換器1による加熱を開始してから40分後に溜出が始まり、熱交換器1による加熱の開始から2.5時間後に溜出が止まった。
次に、回収した後、粉砕・分級を行って得たゴム配合用微細炭化物に対して、全酸性度を上記の方法により測定したところ、0.104meq/gであった。
熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量を0.013m3/s[ntp]に設定し、0.0125m3/s[ntp]〜0.0135m3/s[ntp]の範囲に制御した以外は、上記実施例1と同様にして熱分解反応を行った。なお、この例でのガス流量は、実施例1より高いため、熱交換器1による加熱を開始してから35分後に溜出が始まり、熱交換器1による加熱の開始から2.5時間後に溜出が止まった。
次に、回収した後、粉砕・分級を行って得たゴム配合用微細炭化物に対して、全酸性度を上記の方法により測定したところ、0.145meq/gであった。
熱分解炉2内に導入される窒素ガスのガス流量を0.0010m3/s[ntp]に設定し、0.00095m3/s[ntp]〜0.00105m3/s[ntp]の範囲に制御した以外は、上記実施例1と同様にして熱分解反応を行った。なお、この例でのガス流量は、0.0015m3/s[ntp]を下回っており、熱交換器1による加熱を開始してから2時間経過しても、少量の溜出物のみが認められるだけで、ほとんど熱分解反応は進行しなかったため、途中で中止した。
(a)ムーニー粘度
JIS K6300−1:2001に準拠し、ムーニー粘度計を用いて、130℃でのムーニー粘度[ML1+4(130℃)]を測定し、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物のムーニー粘度を100として指数表示した。指数値が小さい程、加工性に優れることを示す。
(b)スコーチタイム
JIS K6300−1:2001に準拠し、ムーニー粘度計を用いて、ムーニー粘度−時間曲線を測定し、ムーニー粘度の最低値(Vm)から5ポイント上昇した時間(t5)を求め、これをスコーチタイム(分)とした。ここで、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物のスコーチタイムを100として指数表示した。指数値が100に近い程、加硫時間が適正で、作業性に優れることを示す。
(a)硬さ
140℃で30分間加硫して得た加硫ゴムに対して、JIS K6253:2006に準拠し、デュロメータ硬さ試験機(タイプA)を用いて評価した。詳細には、加硫ゴムのゴム試験片の表面に押針を3秒間押し込み、その押針の押込み深さから該ゴム試験片の硬さを求めた。ここで、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物の硬さを100として指数表示した。指数値が大きい程、ゴム組成物の硬さが高いことを示す。
(b)引張応力
140℃で30分間加硫して得た加硫ゴムに対して、JIS K6251:2004に準拠し、室温で100%伸び時及び300%伸び時における引張応力を測定し、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物の引張応力を100として指数表示した。指数値が大きい程、引張応力が大きく、弾性率が高いことを示す。
(c)引張強さ
140℃で30分間加硫して得た加硫ゴムに対して、JIS K6251:2004に準拠し、室温での引張強さ(Tb)を測定し、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物の引張強さを100として指数表示した。指数値が大きい程、破壊対する耐性が高く、補強性に優れることを示す。
(d)切断時伸び
140℃で30分間加硫して得た加硫ゴムに対して、JIS K6251:2004に準拠し、室温での切断時伸びを測定し、GPF級カーボンブラック[旭カーボン(株)製,商品名:旭#55]のみが配合されたゴム組成物の切断時伸びを100として指数表示した。指数値が大きい程、配合される充填剤成分のゴム組成物への補強効果が高いことを示す。
*2 JSR(株)製,商品名:BROMOBUTYL 2255.
*3 実施例1〜3及び比較例1〜2のうちいずれかのゴム配合用微細炭化物20質量%とGPF級カーボンブラック80質量%との混合物.
*4 フレキシス社製,商品名:サントフレックス 6PPD.
*5 大内新興化学工業(株)製,商品名:ノクセラー DM−P.
*6 大内新興化学工業(株)製,商品名:ノクラック 224.
*7 大内新興化学工業(株)製,商品名:ノクセラー D.
*8 大内新興化学工業(株)製,商品名:ノクセラー NS.
2 熱分解炉
3 無酸素ガス供給源
4 循環路
5 高分子系廃棄物
6 分解装置
7 外部加熱手段
8 流量計
9 ダンパ
10 送風機
11 油分回収装置
12 回収タンク
13 排風機
14 排ガス処理装置
Claims (4)
- 熱交換器内で酸素及び酸化物以外のガス体である無酸素ガスを加熱する工程と、
廃タイヤ裁断品を収容する熱分解炉内に加熱された前記無酸素ガスを導入し、該廃タイヤ裁断品を該無酸素ガスと直接に接触させ、熱分解ガスを発生させる工程と、
前記熱分解ガスを冷却し、凝縮した油分を回収する工程と、
前記廃タイヤ裁断品の熱分解後の熱分解炉内に残る炭化物を回収する工程と
を含む廃タイヤ裁断品の熱分解方法において、
前記熱分解炉内に導入される前記無酸素ガスのガス流量を前記廃タイヤ裁断品100kg当たり0.0015m3/s[ntp]〜0.0095m3/s[ntp]の範囲内に制御し、
前記熱分解ガスを発生させる工程において、熱分解時の温度を500〜600℃に制御することを特徴とする廃タイヤ裁断品の熱分解方法。 - 前記無酸素ガス中の酸素濃度を1容量%以下に制御することを特徴とする請求項1に記載の廃タイヤ裁断品の熱分解方法。
- 熱交換器内で酸素及び酸化物以外のガス体である無酸素ガスを加熱する工程と、
廃タイヤ裁断品を収容する熱分解炉内に加熱された前記無酸素ガスを導入し、該廃タイヤ裁断品を該無酸素ガスと直接に接触させ、熱分解ガスを発生させる工程と、
前記熱分解ガスを冷却し、凝縮した油分を回収する工程と、
前記廃タイヤ裁断品の熱分解後の熱分解炉内に残る炭化物を回収する工程と
を含む炭化物の回収方法において、
前記熱分解炉中に導入される前記無酸素ガスのガス流量を前記廃タイヤ裁断品100kg当たり0.0015m3/s[ntp]〜0.0095m3/s[ntp]の範囲内に制御し、
前記熱分解ガスを発生させる工程において、熱分解時の温度を500〜600℃に制御することを特徴とする炭化物の回収方法。 - 前記無酸素ガス中の酸素濃度を1容量%以下に制御することを特徴とする請求項3に記載の炭化物の回収方法。
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