ゴム含有廃材の処理方法
本発明は、ゴム含有廃材からゴム材料を得る方法に関する。この方法は、反応器中、大気圧を超える圧力下で、有効量の二酸化炭素を含む抽出溶媒を用いた処理に廃材を曝す工程を含み、抽出溶媒は有効量の二酸化炭素を含む。抽出は、材料を損傷することなく十分な抽出を行うために、１回以上の動的工程および／または１回以上の静的工程で実施され得る。ゴム含有廃材は、抽出工程と同時、抽出工程の後、または抽出工程とオーバーラップして実施され得る含浸工程にさらに曝され得る。さらに本発明は、アルキル化芳香族油、無機および有機塩形態の重金属を少量含むか、または実質的に含まないゴム材料に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム含有廃材を処理してゴム含有廃材から再利用可能なゴムを得る方法に関する。したがって、本発明はさらに、ゴム含有廃材を処理して得られるゴム材料およびその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
毎年世界中で、大量の廃ゴム材が例えばスクラップタイヤなどの形態で廃棄されている。毎年、アメリカで廃棄されるスクラップタイヤの数は２億７千万個に達し、世界中で廃棄されるスクラップタイヤの量は１千５百万トン（タイヤ１０億個）にもなると推測されている。しかし、廃ゴム製品の再利用は難しく、廃ゴムの再利用プロセスは二次汚染を起こし易い。現在、スクラップタイヤは深刻な環境汚染の原因となっているが、莫大な資源でもある。廃ゴム製品をいかに再利用またはリサイクルするかは、汚染防止に関連する重要な社会問題であるだけでなく、資源の再利用にかかわる重要な経済問題でもある。
【０００３】
スクラップタイヤは現在、セメント製造や、単にゴムのエネルギー含量だけを利用する熱分解に用いられている。他の用途は、ダウングレードゴム製品および輸出用に、また、例えば築港または農業建築においてそのようなものとして用いられている。総量の１０〜２０％の範囲の一つの販路は、スチールや他のタイヤ成分を取り除いた後でゴムを粉砕して粒状化するものである。「温」または「低温」粉砕が実施され得る。このゴム粉末、ゴム粒子またはゴムくずは、最大マーケットを挙げると、例えば、（ｉ）アスファルトの改質、（ｉｉ）成形品、（ｉｉｉ）ブレーキ／フリクションマーケットを含むタイヤ／自動車、ならびに（ｉｖ）スポーツおよびプレイグラウンド舗装などの分野に用いられている。米国では、毎年およそ３００，０００トンがゴム粒子として消費されている。
【０００４】
従来技術の主要問題は、廃ゴム製品中に残留物が残っていることである。これらの残留物は、アルキル化芳香族化合物を含む油と、無機および有機塩の形態の種々の重金属、例えばグリースとからなる。残留物は、廃ゴムによっては、全質量の約３〜１０％を構成する。残留物は、タイヤの性能に必要ではあるが、後にリサイクル材料として利用する際には潜在的な環境負荷となる。
【０００５】
さらに、油類やグリースが存在するとゴム粒子が不快な臭気を発し、アスファルト、プラスチック、リサイクルタイヤ、塗料などのマトリックスへのゴム粒子の付着性が油の存在により劣化する。特に、ゴム粒子のバージンゴムへの再加硫は、バージンゴムと化学反応するゴム粒子の表面が油層で「保護」されている場合には難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、再利用可能なゴム材料を得るためにゴム廃棄物を処理する方法を提供することであり、この方法およびこのゴム材料は上記のような欠点を全く有していない。
本発明の一つの特定の目的は、ゴム含有廃材からゴム材料を生産する方法を提供することであり、このゴム材料は従来品に比べて汚染度が低い。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、ゴム含有廃材からゴム材料を生産する方法を提供することであり、この方法を用いると、油や重金属などの好ましくなく且つ汚染を起こし得る残留物の含有量が極めて少ないゴム材料が得られる。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、優れた機械的性質を有すると同時に油や重金属などの好ましくない残留物の含有量が少ない新規ゴム材料を提供することである。
これらの目的は、特許請求の範囲で定義され、かつ以下に説明される本発明によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明または本発明の好ましい実施形態に係る方法が以下のような多くの関連した利点を有することがさらに示された。
（ａ） 高圧ガスを用いた粒子の抽出は、有機溶媒を用いた抽出に比べて極めて効率的かつ経済的である。
（ｂ） 本発明の方法を用いることにより廃棄物処理は著しく簡単になる。溶媒処理がないことから溶媒の排出もなく、抽出された油などはすべて、蒸留による二酸化炭素の除去後に回収され得る。
（ｃ） 好ましい実施形態におけるモノマーを用いた含浸は不活性雰囲気下で実施され得ることから、オペレータが汚染されるリスクが低くなる。
（ｄ） ゴム廃棄物に関わる臭気の問題は、本発明の方法を用いることにより非常に減少するか、さらには排除される。一つの実施形態では、抽出された粒子状のゴム材料は、残留物を含んでいないために実質的に無臭である。したがって、屋内（フローリング）、農業用（動物床敷）およびスポーツグラウンド用にさらに魅力的なものとなる。すなわち、ゴム粒子の利用価値が増大する。
（ｅ） 本発明の方法を用いて得られたゴム材料の他の材料への付着性は、粒子上に存在する油膜が除去されるので増大する。その結果、本発明の方法によって得られるゴム粒子の任意のマトリックス、例えばそれ自体への付着性が増大する。したがって、ただ抽出されただけの材料でもバージンゴムに加硫されることができ、タイヤおよび他のゴム製品（現在では３％未満）ならびにアスファルト（ルーフィングフェルト、防水層、路面アスファルト）へのリサイクル粒子の濃度を増大させることができる。
（ｆ） 本発明の方法の一つの実施形態で得られた含浸または改質ゴム粒子（スチレン、エポキシなど）の付着性は、未加工粒子に比べて、また、抽出されたが含浸されていない粒子に比べてさえ大きく改良されている。これによって、例えば成型または押出製品に関する規定の機械的強度や他の仕様を損なうことなく充填材の濃度を増大させることができる。同様に、高性能アスファルトタイヤでの利用（ブリッジ層など）も可能である。
（ｇ） 一つの実施形態において例えばスチレンが含浸されると、明るい色の粉末／粒子ができ、これは明るい色の材料の充填材として利用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係るゴム含有廃材からゴム材料を得る方法は、反応器中、大気圧を超える圧力、例えば少なくとも０．５ＭＰａ（５バール）またはそれ以上の圧力下で、抽出溶媒を用いた処理に廃材を曝す工程を含む。抽出溶媒は有効量の二酸化炭素を含むが、ここで、用語「有効量」は、抽出が起こっていること、例えばゴム廃材の少なくとも０．１重量％の量の残留物が２０分の抽出時間後に抽出されていることを意味する。一般に、抽出溶媒の主要重量部が二酸化炭素であることが好ましく、好ましい実施形態において、抽出溶媒は、少なくとも８０重量％の二酸化炭素を含む。
【００１１】
一般に、抽出工程中の圧力は、好ましくは０．５〜３０ＭＰａ（５〜３００バール）の範囲内である。
抽出工程中、圧力は一定であってもよいし変動してもよい。コストをできる限り低く保つためには、圧力は抽出に必要な高さを超えてはならないので、抽出中に圧力が過剰に変動しないことがよい。
【００１２】
したがって、本発明の方法の一つの実施形態において、抽出工程中、圧力は実質的に一定であり、好ましくは少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である。
【００１３】
本発明に係る方法の別の実施形態において、抽出工程中、圧力は変動し、好ましくは少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である。
【００１４】
本発明に係る方法の一つの実施形態において、圧力は、比較的急速に、例えば、１５分以内、さらには１０分または５分以内にその最大に上昇し、この最大圧力点から一定時間維持され、次いで、例えば後に説明するように、大気レベルに達するまで緩やかに降下する。
【００１５】
単に微量の無制御蒸発ではなく、真に抽出するためには、反応器が非常に大型かつ高圧であるか、またはゴム含有廃材が反応器を通過する溶媒流に曝されなければならない。
したがって、本発明の一つの実施形態において、抽出工程は、ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含む。抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１リットル／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０リットル／分であり、この場合、溶媒の量は５．０ＭＰａ（５０バール）で測定される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態において、抽出工程は、ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含む。抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である。
【００１７】
反応器を通過する平均流量は、反応器に流入する溶媒量として測定され、溶媒が流出する場合には、反応器から流出する溶媒量として測定される。反応器に流入する溶媒量は、好ましくは総抽出工程のうちの少なくとも一つの動的抽出工程中に反応器から流出する溶媒量の９５〜１０５重量％である。
【００１８】
反応器から流出する溶媒量には抽出物が含まれる。
本発明に係る方法の一つの実施形態において、抽出工程は、反応器に抽出溶媒の連続流を供給してゴム含有廃材を動的抽出に曝す工程を含む。用語「連続流」とは、溶媒が反応器に連続的に流入し、溶媒が反応容器から連続的に流出することを意味する。流入量および流出量は、一定でもよいし異なっていてもよい。
【００１９】
動的抽出工程中の平均溶媒流量は、例えば上述の通りでもよい。一つの実施形態において、動的抽出工程中、反応器を通過する溶媒流量は、好ましくは実質的に一定である。一つの実施形態では、反応器を通過する溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．０ｋｇ／分未満、さらに好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり０．５ｋｇ／分未満または０．１ｋｇ／分未満である。
【００２０】
一つの実施形態において、抽出工程（副工程を含み得る総抽出工程を意味する）は、反応器内に実質的に流れがない静的抽出工程を少なくとも１回含む。
一つの実施形態において、抽出工程は、各静的抽出工程間に少なくとも１回の段階的溶媒変更を行ってゴム含有廃材を段階的静的抽出に曝す工程を含む。これは、静的抽出工程が１回行われた後、途中で溶媒の一部が変更されて別の静的抽出工程が行われることを意味する。溶媒を変更するために、反応器を通過する溶媒流が確立される必要がある。一つの実施形態では、溶媒の段階的変更は、反応器内の溶媒の少なくとも２５容量％、例えば、少なくとも５０容量％、少なくとも６０容量％、少なくとも７０容量％、少なくとも８０容量％、少なくとも９０容量％、ほぼ１００容量％が変更されることを含む。例えば、５０容量％が変更される場合、反応器を流れる溶媒量はほぼ、反応器容量のおよそ１００％になるであろう。
【００２１】
一つの実施形態において、各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に反応器を通過する溶媒流を含み、反応器を通過する溶媒の流量は、段階的変更期間前の反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも７５容量％、少なくとも１００容量％、少なくとも２００容量％、少なくとも３００容量％、ほぼ４００容量％を含む。
【００２２】
一つの実施形態において、段階的変更期間が長くなると、それ自体が動的抽出工程になることから、段階的変更期間は比較的短くなければならない。したがって、段階的変更期間は、好ましくは３分未満、例えば０．５〜２分である。
【００２３】
一つの実施形態において、各静的抽出工程間の段階的溶媒変更は、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との間の段階的変更期間中に反応器に流入する溶媒流を含み、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との少なくとも一方は、段階的変更期間と同じか、それより長い。
【００２４】
一つの好ましい実施形態において、抽出工程は、動的抽出中には抽出溶媒の連続流を供給し、静的抽出時には溶媒流を実質的に流さないことによって組み合わされた動的抽出と静的抽出とにゴム含有廃材を曝す工程を含む。動的抽出期間と静的抽出期間との長さの最適化により、抽出の有効性とコストとが最適化され得る。
【００２５】
一つの実施形態において、抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、１分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の静的抽出工程期間実施される。静的抽出工程が過剰に長いと、抽出は停止するであろう。したがって、一般に、静的抽出工程または各静的抽出工程が、最終的に終了させたいときまで抽出を停止させないために十分に短いことが好ましい。
【００２６】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する静的抽出工程期間実施される。一つの実施形態において、静的抽出工程期間は、一つの静的抽出工程期間から次の静的抽出期間へと長さが長くなり、より好ましくは、数回の静的抽出工程期間後により長い静的抽出工程が続く。それによって、最適な有効性とともに溶媒の有効利用が得られる。
【００２７】
一つの実施形態において、抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の動的抽出工程を含む。各動的抽出工程は、好ましくは３分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の動的抽出工程期間実施される。
【００２８】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、これらの動的抽出工程は、それぞれ互いに等しいか、または異なる長さを有する動的抽出工程期間実施される。一つの実施形態において、動的抽出工程期間は、一つの動的抽出工程期間から次の動的抽出工程へと長さが短くなり、より好ましくは、数回の動的抽出工程期間後により短い動的抽出工程が続く。それによって、最適な有効性とともに溶媒の有効利用が得られる。
【００２９】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、動的抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は互いに実質的に等しい。
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は互いに異なり、好ましくは、溶媒流量は一つの抽出工程から次の抽出工程へと減少する。
【００３０】
本発明によれば、本発明者らは、動的抽出工程と静的抽出工程とを交互に用いることにより、高い効率性／コスト水準が得られることに気づいた。したがって、動的抽出工程と静的抽出工程とを交互に用いる方法は、恒常的溶媒流を用いる方法より効率的であることが見出された。２つの方法の平均流量は同じである。
【００３１】
したがって、本発明に係る方法の一つの好ましい実施形態は、交互の動的抽出工程と静的抽出工程とを含み、動的抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４回以上であり、動的抽出工程期間は、少なくとも３分、例えば、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、少なくとも３０分であり、介在する静的抽出工程は、０．５〜３０分、例えば３〜２０分、５〜１５分である静的抽出工程期間を有する。
【００３２】
総抽出時間は、好ましくは少なくとも１０分、例えば、少なくとも１５分、２０〜１２０分、３０〜６０分である。一つの実施形態において、抽出時間は、１〜１２０分、好ましくは５〜２０分である。
【００３３】
上述のように、反応器は原則として任意の容量を有してもよいが、コスト的に許容可能な方法を得るためには、反応器は処理されるゴム含有廃材の量に比べて過剰に大きくはならない。したがって、反応器の容量は一般に、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．５〜５００リットル、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２〜１００リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２．５〜５０リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり３〜２５リットルである。
【００３４】
一つの実施形態では、反応器の容量は、非圧縮状態のゴム含有廃材の容量の１．５〜１００倍、例えば、２〜５０倍、５〜２５倍である。
反応器の容量が過剰に大きいと大量の溶媒が必要となり、これは一般にコスト面から好ましくない。
【００３５】
抽出工程における温度は、例えば、少なくとも０℃、少なくとも５℃、少なくとも２５℃である。
一つの実施形態において、二酸化炭素は、抽出工程の少なくとも一時期に超臨界状態にある。一つの実施形態において、抽出工程は、二酸化炭素が抽出時間の少なくとも５０％の間、超臨界状態またはそれに近い状態にあるときに実施される。ここで、超臨界状態に近いとは、二酸化炭素が超臨界ではないが、圧力が１０％以下、好ましくは５％以下だけ増大すると超臨界になるであろうことを意味する。
【００３６】
抽出工程がゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、廃棄物のゴム部の少なくとも０．５重量％、例えば、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施されることが好ましい。一般に、ゴム廃材中の除去可能な残留物の量は２〜１０重量％である。抽出時間がゴム含有廃材のゴム部の除去可能な残留物の９０％以上を除去するのに十分であることが好ましい。
【００３７】
一つの実施形態において、抽出工程は、ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも０．２重量％、例えば、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される。
【００３８】
一つの実施形態において、溶媒の量は、処理されるゴム含有廃材の少なくとも０．１重量％、例えば、少なくとも１重量％、５〜５０重量％、１０〜５００重量％である。
抽出溶媒は、例えば、好ましくは炭化水素および過フッ化炭化水素からなる群から選択され、より好ましくは、式：
ＨＢＬ＝７＋Σ（親水基の数）−Σ（親油基の数）
に従って決定されるＨＢＬ値が１５未満である界面活性剤を含んでもよい。
【００３９】
好ましい界面活性剤およびそれらの製法についての例および説明は、米国特許第６４６１３８７号明細書およびマーチ、ジェイ（Ｍａｒｃｈ．Ｊ．）、“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”、Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、ニューヨーク（１９８５年）に見られ、これらの文献は界面活性剤およびそれらの製法に関して本願に参照によって援用される。
【００４０】
その他の界面活性剤としては、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート）−ｂ−（ポリ）スチレン、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−メチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアセテート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアルコール）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ビニルピロリドン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ジメチルアミノエチルアクリレート）、ポリ（スチレン−ｇ−ジメチルシロキサン）、ポリ（メチルアクリレート−ｇ−１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｇ−スチレン）、ペルフルオロオクタン酸、およびペルフルオロ（２−プロポキシプロパン）酸が挙げられる。他の例としては、ペルハロゲン化界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２）ａＣＨ２ＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＸ（ここで、ａは１〜３０）、ポリプロピレングリコール界面活性剤、例えば、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｉ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｉＨ（ここで、ｉは１〜５０）、ペルハロエーテル界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｔＨ（ここで、ｒは１〜３０、ｔは１〜４０）、およびポリジメチルシロキサン界面活性剤がある。
【００４１】
界面活性剤の好ましい量は、ゴム廃棄物の種類や表面張力によって決まるが、一例を挙げると、抽出溶媒は、少なくとも０．００１重量％、例えば、０．００１〜３０重量％、０．０１〜２０重量％、０．１〜５重量％の一種以上の界面活性剤を含む。界面活性剤の機能は、抽出される残留物の溶解度を高めることである。さらに界面活性剤は、下記のようなゴムに組み込まれ得る含浸成分の溶解度も高めることができる。
【００４２】
溶解度を高めるために共溶媒が追加されてもよい。共溶媒は、例えば、メタン、エタン、プロパン、アンモニウムブタン、ｎ−ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、エチレン、プロピレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロトリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ペルフルオロプロパン、クロロジフルオロメタン、六フッ化硫黄、亜酸化窒素、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、オルガノシリコーン、テルペン、パラフィン、およびそれらの混合物からなる群から選択されてもよい。
【００４３】
一つの実施形態において、抽出溶媒は、最大約５０重量％、例えば１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜３０重量％の共溶媒を含む。
ゴム廃材は、他の物質、例えば、金属廃棄物または他の高分子廃棄物を含んでもよい。ゴム廃材は、好ましくは、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも７５重量、少なくとも９５重量％の量の加硫ゴムを含んでもよい。
【００４４】
処理効率を高め、かつ／または抽出処理後の造粒を回避するために、抽出工程の前にゴム廃棄物を造粒工程に曝すことが好ましい。粒度の例は、ふるい分けによる測定で１μｍ〜１５ｍｍの範囲のサイズである。
【００４５】
造粒は、好ましくはゴム材料の機械的内部強度が維持される切断および／または絞りにより実施される。
抽出工程前にゴム含有廃材がその最終粒度になることが好ましい。それによって、最適な量の抽出可能残留物が、その最終粒度で抽出され得る。従って、抽出後の造粒が新たな表面を曝し、結果として、造粒前には実質的に抽出不能であった残留物が造粒後に容易に放出され得ることが観察された。この作用は、比較的大きな粒度、例えば、ゴム含有廃材の５０重量％以上がふるい分けによる測定で２ｍｍを超える粒度を有するゴム含有廃材で観察される。
【００４６】
従って、ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％が、好ましくは抽出工程前にふるい分けによる測定で５０００μｍ未満、例えば、１〜２００μｍ、２００〜４００μｍ、４００〜７００μｍ、７００〜１０００μｍ、１０００〜１６００μｍ、１６００〜２５００μｍ、２５００〜４０００μｍ、４０００〜４７００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である。
【００４７】
一つの実施形態においては、ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくはゴム含有廃材の少なくとも９５重量％が、抽出工程前にふるい分けによる測定で１００〜５００μｍの粒度を有することが好ましく、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である。
【００４８】
抽出工程中または抽出工程後のゴム材料の好ましくない造粒を回避するために、反応器内の圧力が十分にゆっくりと減圧されることが好ましい。高速または制御なしの減圧では、内部が破壊されたゴム材料が造粒され、それによって、ゴム材料の内部強度が低下することが分かった。
【００４９】
したがって、一つの実施形態では、ゴム含有廃材の損傷を回避するために、抽出工程後の圧力を大気圧までゆっくりと調整することが好ましい。
好ましくは、抽出工程後の圧力は、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．００１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で大気圧に調整される。
【００５０】
一般に、すべての圧力の調整は、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように適切な注意を払って実施されなくてはらなない。つまり、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施されなくてはならない。
【００５１】
本発明の方法は、一つの実施形態において、ゴム含有廃材を含浸工程に曝す工程をさらに含み、含浸工程では、好ましくは、シリコン含有モノマー、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケートもしくはテトラエトキシシラン）またはクロロ−もしくはアルコキシ官能シランなどのシラン、エチレン、プロピレン、スチレン、ビニルピロリドンなどのオレフィン、含酸素および含窒素モノマー、例えば、アクリル酸誘導体、例えば、アクリル酸エステルおよびアクリル酸、メタクリル酸およびメタクリル酸エステル、ウレタン、単官能および２官能アルコール、カルボン酸、アミン、ジアミン、イソシアネート、エポキシド、芳香族化合物、例えば、アルキル基などの置換基を有する芳香族化合物およびスルホン化芳香族、芳香族樹脂、イミダゾールおよびイミダゾール誘導体、ピラゾール、第四級アンモニウム化合物、ポリウレタンプレポリマーおよびエポキシ樹脂からなる群から選択される一種以上のモノマーを含む含浸組成物によりゴム廃棄物が処理される。上述のように、そのような処理により表面付着性が増大することができる。さらに、含浸化合物は、表面特性、例えば、表面張力を改変したり、ゴムの色を変えたりすることができる。
【００５２】
他の有用な含浸組成物としては、エポキシ化合物、例えば、ビスフェノールＡ誘導体、エポキシドおよびジアミドがある。
含浸は、原則としていつ実施されてもよいが、一旦含浸された成分が除去されないようにするために、含浸工程が、抽出工程と同時に実施されるか、抽出工程後に実施されるか、抽出工程とオーバーラップして実施されることが好ましい。含浸工程が抽出工程と同時に実施される場合、含浸化合物が抽出溶媒中に存在してもよい。あるいは、含浸溶媒が、好ましくは二酸化炭素を含む含浸溶媒中に導入される。含浸溶媒は、含浸化合物の溶解度を高めるために界面活性剤を含んでもよい。有用な界面活性剤の例およびその量は、抽出溶媒に関して先に開示された界面活性剤である。
【００５３】
含浸成分は、重合して相互侵入網目ゴム材料を形成してもよい。重合を促進するために、ラジカル生成剤または他の重合開始剤が含浸溶媒と同時にゴム材料中に組み込まれてもよい。
【００５４】
生産されたゴム材料は、好ましくはアルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは、０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まない。有機抽出溶媒を用いる必要がないことから、本発明に係るゴム材料は有機溶媒を実質的に含まないであろう。
【００５５】
一つの実施形態において、粒状のゴム廃材が圧力反応器に配置され、二酸化炭素を用い、場合により二酸化炭素に溶解する（例えば、シリコーン系、エステル系の）界面活性剤と組み合せて抽出される。超臨界条件下、かつ液状加圧条件下で抽出を実施するために種々の機械設計が利用可能である。超臨界方法での抽出に関するさらなる情報については、同時係属出願ＰＣＴ／ＤＫ／０３０００５２号を参照されたい。
【００５６】
抽出された残留物は、過剰な二酸化炭素が除去された後に純粋形態で回収され、リサイクルに利用されるか、特殊焼却され得る。
ゴム粒子のさらなる改質が求められる一つの実施形態においては、高圧処理中にモノマーまたはプレモノマーが添加されてもよい。そのような材料は、一つの実施形態では、後に熱や放射線などの使用によって重合可能なポリマーまたはモノマーである。
【００５７】
含浸の目的は、ゴム粒子が配置されるマトリックス材料にゴム粒子を適合させることである。ゴム粒子を熱可塑性エラストマーに適合させるためにはスチレンが適当であり、エポキシ系塗料またはフローリングとの適合性を得るためにはエポキシが適しており、アスファルトとの適合性を得るためにはスチレンとエポキシとのどちらも適当であり、ポリオレフィンは粒子を熱可塑性プラスチックに組み込むのに適したものとする。
【００５８】
したがって、一つの実施形態において、スチレンが含浸モノマーとして用いられ、後にポリスチレンに変換されて相互侵入網目（ＩＰＮ）形態でゴム中に分散される。例えば最大１００％のゴム重量といった高濃度を得ることもできるが、経済的な理由で、スチレン重量をゴム重量の１０％未満または５％未満に制限することが有益である。この改質粒子は、ＳＥＢＳ、ＳＢＳおよびＳＩＳタイプの熱可塑性エラストマーとの有意に高い適合性と凝集力とを示す（実施例１）。同様に、アスファルトはこのタイプの粒子で増粘される（実施例２）。
【００５９】
一つの実施形態において、エポキシ（例えば、ビスフェノールＡ系ジグリシジルエーテル、「エピコート ８２８」を含むがそれには限定されない）および硬化剤（例えば、キシレンに溶解したポリアミノアミド、アミン価１７０を含むがそれには限定されない）が、０．２％を超える濃度でゴム粒子に含浸される。このようにして改質されたゴム粒子は、エポキシおよびアスファルトマトリックス中で優れた架橋性と付着性とを示す。
【００６０】
説明された実施形態は、限定的なものではない。原理上、適当なプレポリマーから、それらが圧縮二酸化炭素に溶解するものであれば、例えばポリプロピレン、ポリイソプレン、ウレタン、ポリグリコールなどの任意のモノマーまたはプレポリマーが形成され、当業者には明らかな条件下に沈殿され得る。
【００６１】
すべての含浸後に、含浸工程中に重合が実施される場合、未反応モノマーを除去するために、反応器の内容物を純粋な二酸化炭素で洗い流すことが有益である。重合が別個に実施される方法が選択される場合、残留モノマー濃度が過剰に高いと判断されたら、ゴム粒子を二酸化炭素で洗い流す方法が選択されてもよい。
【００６２】
上述のように、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように、含浸工程中および含浸工程後に圧力が調整されることが好ましい。したがって、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される。
【００６３】
本発明に係る方法の一つの実施形態において、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように抽出工程中および抽出工程後に圧力が調整され、ゴム含有廃材の減圧が、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される。
【００６４】
ゴム粒子は、反応器から取り出された後にすぐに使える状態である。
ゴム材料の適当な用途としては、アスファルトの改質、プラスチックの改質、充填材、弾性充填材、ゴムの改質、加硫可能充填材、コーティングの充填材、塗料の充填材および船舶塗料用の充填材などがある。
【００６５】
本発明はさらに、アルキル化芳香族油と無機および有機塩形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まないゴム材料に関する。
【００６６】
このゴム材料は本発明の方法によって得られることができる。
このゴム材料は、その弾性および凝集性をほとんどまたはすべて維持しているとともに、アルキル化芳香族油や無機および有機塩形態の重金属は極く低量であるか、存在しないことさえある。
【実施例】
【００６７】
実施例１
抽出工程：蒸留により二酸化炭素を再循環させて、残留物の分離を促進する。典型的には、超臨界二酸化炭素を用い、１５〜３０ＭＰａ（１５０〜３００バール）および４０〜８０℃下で、ほぼ３０分程度の時間、ゴム紛を抽出する。特に、米国特許第６４６１３８７号明細書および本願に引用されている参考文献に記載の技術に従って、０〜３０℃および１．５〜５．０ＭＰａ（１５〜５０バール）下で、液状の二酸化炭素を好ましくは界面活性剤と一緒に用いてもよい。抽出後に、実質的に無臭のさらさらした黒色粉末を得る。
【００６８】
実施例２
含浸工程：エポキシ用ジアミドおよびジアミン硬化剤を除く上述のモノマーおよびプレポリマーはいずれも、二酸化炭素に溶解してゴム粒子に吸収される強い傾向を示す。したがって、含浸は、抽出と同じ圧力および温度条件下で短い時間内に、通常は２０分未満で進行する。溶解度が低い化合物は、イソプロパノール、アセトン、水などの共溶媒を用いて含浸させることができる。あるいは、非イオン、イオンまたはシリコーン系の界面活性剤を、含浸させる材料の約１重量％で用いることができる。
【００６９】
実施例３
重合：スチレン重合は、８０℃及びＣＯ２圧力下で、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）などの適当なラジカル開始剤の共含浸後に進行する。他のビニル化合物を、放射線（ＵＶ、電子ビーム、γ線）などの他のテキスト型重合法に従うか、それを用いて重合することができる。
【００７０】
実施例４
アスファルトにおける利用：アスファルトに混合されると、すべての濃度で、未抽出のゴム粒子から調製した参考試料に比べて、破断点伸びが増大し、圧縮永久歪が減少し、弾性が高くなることが観察される。抽出しただけのゴムは、低性能アスファルトタイプ用に好ましく、スチレン改質ゴムはＳＢＳ改質アスファルト用に好ましい。
【００７１】
実施例５
エポキシ塗料における利用：重防食塗料、例えば、船舶用または保護塗料に混合されると、参考試料に比べて、弾性が増大し、破断点伸びが増大し、衝撃強さが増大すると評価される。塗料との混和性が優れているという理由で、エポキシ改質ゴム粒子が好ましい。
【００７２】
実施例６
ポリマー改質における利用：抽出ゴムは、ポリオレフィンに容易に分散可能であることが分る。ポリエチレンおよびポリプロピレンの改質に関して高衝撃強さが観察される。ポリオレフィンと最大８０重量％のゴム粒子との混合物は、射出成形可能であるとともに押出成形可能である。
【００７３】
実施例７
主としてバージンゴムの生産における充填材としての利用：抽出及び含浸ゴムを、自動車のタイヤ、コンベヤベルトなどのバージンゴム製品に共加硫することができる。抽出及び含浸ゴム粒子は、生ゴム粒子を混合したものに比べてゴムマトリックスとの付着性の増大が観察されるが、これは架橋効率が高いことを示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム含有廃材を処理してゴム含有廃材から再利用可能なゴムを得る方法に関する。したがって、本発明はさらに、ゴム含有廃材を処理して得られるゴム材料およびその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
毎年世界中で、大量の廃ゴム材が例えばスクラップタイヤなどの形態で廃棄されている。毎年、アメリカで廃棄されるスクラップタイヤの数は２億７千万個に達し、世界中で廃棄されるスクラップタイヤの量は１千５百万トン（タイヤ１０億個）にもなると推測されている。しかし、廃ゴム製品の再利用は難しく、廃ゴムの再利用プロセスは二次汚染を起こし易い。現在、スクラップタイヤは深刻な環境汚染の原因となっているが、莫大な資源でもある。廃ゴム製品をいかに再利用またはリサイクルするかは、汚染防止に関連する重要な社会問題であるだけでなく、資源の再利用にかかわる重要な経済問題でもある。
【０００３】
スクラップタイヤは現在、セメント製造や、単にゴムのエネルギー含量だけを利用する熱分解に用いられている。他の用途は、ダウングレードゴム製品および輸出用に、また、例えば築港または農業建築においてそのようなものとして用いられている。総量の１０〜２０％の範囲の一つの販路は、スチールや他のタイヤ成分を取り除いた後でゴムを粉砕して粒状化するものである。「温」または「低温」粉砕が実施され得る。このゴム粉末、ゴム粒子またはゴムくずは、最大マーケットを挙げると、例えば、（ｉ）アスファルトの改質、（ｉｉ）成形品、（ｉｉｉ）ブレーキ／フリクションマーケットを含むタイヤ／自動車、ならびに（ｉｖ）スポーツおよびプレイグラウンド舗装などの分野に用いられている。米国では、毎年およそ３００，０００トンがゴム粒子として消費されている。
【０００４】
従来技術の主要問題は、廃ゴム製品中に残留物が残っていることである。これらの残留物は、アルキル化芳香族化合物を含む油と、無機および有機塩の形態の種々の重金属、例えばグリースとからなる。残留物は、廃ゴムによっては、全質量の約３〜１０％を構成する。残留物は、タイヤの性能に必要ではあるが、後にリサイクル材料として利用する際には潜在的な環境負荷となる。
【０００５】
さらに、油類やグリースが存在するとゴム粒子が不快な臭気を発し、アスファルト、プラスチック、リサイクルタイヤ、塗料などのマトリックスへのゴム粒子の付着性が油の存在により劣化する。特に、ゴム粒子のバージンゴムへの再加硫は、バージンゴムと化学反応するゴム粒子の表面が油層で「保護」されている場合には難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、再利用可能なゴム材料を得るためにゴム廃棄物を処理する方法を提供することであり、この方法およびこのゴム材料は上記のような欠点を全く有していない。
本発明の一つの特定の目的は、ゴム含有廃材からゴム材料を生産する方法を提供することであり、このゴム材料は従来品に比べて汚染度が低い。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、ゴム含有廃材からゴム材料を生産する方法を提供することであり、この方法を用いると、油や重金属などの好ましくなく且つ汚染を起こし得る残留物の含有量が極めて少ないゴム材料が得られる。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、優れた機械的性質を有すると同時に油や重金属などの好ましくない残留物の含有量が少ない新規ゴム材料を提供することである。
これらの目的は、特許請求の範囲で定義され、かつ以下に説明される本発明によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明または本発明の好ましい実施形態に係る方法が以下のような多くの関連した利点を有することがさらに示された。
（ａ） 高圧ガスを用いた粒子の抽出は、有機溶媒を用いた抽出に比べて極めて効率的かつ経済的である。
（ｂ） 本発明の方法を用いることにより廃棄物処理は著しく簡単になる。溶媒処理がないことから溶媒の排出もなく、抽出された油などはすべて、蒸留による二酸化炭素の除去後に回収され得る。
（ｃ） 好ましい実施形態におけるモノマーを用いた含浸は不活性雰囲気下で実施され得ることから、オペレータが汚染されるリスクが低くなる。
（ｄ） ゴム廃棄物に関わる臭気の問題は、本発明の方法を用いることにより非常に減少するか、さらには排除される。一つの実施形態では、抽出された粒子状のゴム材料は、残留物を含んでいないために実質的に無臭である。したがって、屋内（フローリング）、農業用（動物床敷）およびスポーツグラウンド用にさらに魅力的なものとなる。すなわち、ゴム粒子の利用価値が増大する。
（ｅ） 本発明の方法を用いて得られたゴム材料の他の材料への付着性は、粒子上に存在する油膜が除去されるので増大する。その結果、本発明の方法によって得られるゴム粒子の任意のマトリックス、例えばそれ自体への付着性が増大する。したがって、ただ抽出されただけの材料でもバージンゴムに加硫されることができ、タイヤおよび他のゴム製品（現在では３％未満）ならびにアスファルト（ルーフィングフェルト、防水層、路面アスファルト）へのリサイクル粒子の濃度を増大させることができる。
（ｆ） 本発明の方法の一つの実施形態で得られた含浸または改質ゴム粒子（スチレン、エポキシなど）の付着性は、未加工粒子に比べて、また、抽出されたが含浸されていない粒子に比べてさえ大きく改良されている。これによって、例えば成型または押出製品に関する規定の機械的強度や他の仕様を損なうことなく充填材の濃度を増大させることができる。同様に、高性能アスファルトタイヤでの利用（ブリッジ層など）も可能である。
（ｇ） 一つの実施形態において例えばスチレンが含浸されると、明るい色の粉末／粒子ができ、これは明るい色の材料の充填材として利用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係るゴム含有廃材からゴム材料を得る方法は、反応器中、大気圧を超える圧力、例えば少なくとも０．５ＭＰａ（５バール）またはそれ以上の圧力下で、抽出溶媒を用いた処理に廃材を曝す工程を含む。抽出溶媒は有効量の二酸化炭素を含むが、ここで、用語「有効量」は、抽出が起こっていること、例えばゴム廃材の少なくとも０．１重量％の量の残留物が２０分の抽出時間後に抽出されていることを意味する。一般に、抽出溶媒の主要重量部が二酸化炭素であることが好ましく、好ましい実施形態において、抽出溶媒は、少なくとも８０重量％の二酸化炭素を含む。
【００１１】
一般に、抽出工程中の圧力は、好ましくは０．５〜３０ＭＰａ（５〜３００バール）の範囲内である。
抽出工程中、圧力は一定であってもよいし変動してもよい。コストをできる限り低く保つためには、圧力は抽出に必要な高さを超えてはならないので、抽出中に圧力が過剰に変動しないことがよい。
【００１２】
したがって、本発明の方法の一つの実施形態において、抽出工程中、圧力は実質的に一定であり、好ましくは少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である。
【００１３】
本発明に係る方法の別の実施形態において、抽出工程中、圧力は変動し、好ましくは少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である。
【００１４】
本発明に係る方法の一つの実施形態において、圧力は、比較的急速に、例えば、１５分以内、さらには１０分または５分以内にその最大に上昇し、この最大圧力点から一定時間維持され、次いで、例えば後に説明するように、大気レベルに達するまで緩やかに降下する。
【００１５】
単に微量の無制御蒸発ではなく、真に抽出するためには、反応器が非常に大型かつ高圧であるか、またはゴム含有廃材が反応器を通過する溶媒流に曝されなければならない。
したがって、本発明の一つの実施形態において、抽出工程は、ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含む。抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１リットル／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０リットル／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０リットル／分であり、この場合、溶媒の量は５．０ＭＰａ（５０バール）で測定される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態において、抽出工程は、ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含む。抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である。
【００１７】
反応器を通過する平均流量は、反応器に流入する溶媒量として測定され、溶媒が流出する場合には、反応器から流出する溶媒量として測定される。反応器に流入する溶媒量は、好ましくは総抽出工程のうちの少なくとも一つの動的抽出工程中に反応器から流出する溶媒量の９５〜１０５重量％である。
【００１８】
反応器から流出する溶媒量には抽出物が含まれる。
本発明に係る方法の一つの実施形態において、抽出工程は、反応器に抽出溶媒の連続流を供給してゴム含有廃材を動的抽出に曝す工程を含む。用語「連続流」とは、溶媒が反応器に連続的に流入し、溶媒が反応容器から連続的に流出することを意味する。流入量および流出量は、一定でもよいし異なっていてもよい。
【００１９】
動的抽出工程中の平均溶媒流量は、例えば上述の通りでもよい。一つの実施形態において、動的抽出工程中、反応器を通過する溶媒流量は、好ましくは実質的に一定である。一つの実施形態では、反応器を通過する溶媒流量は、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．０ｋｇ／分未満、さらに好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり０．５ｋｇ／分未満または０．１ｋｇ／分未満である。
【００２０】
一つの実施形態において、抽出工程（副工程を含み得る総抽出工程を意味する）は、反応器内に実質的に流れがない静的抽出工程を少なくとも１回含む。
一つの実施形態において、抽出工程は、各静的抽出工程間に少なくとも１回の段階的溶媒変更を行ってゴム含有廃材を段階的静的抽出に曝す工程を含む。これは、静的抽出工程が１回行われた後、途中で溶媒の一部が変更されて別の静的抽出工程が行われることを意味する。溶媒を変更するために、反応器を通過する溶媒流が確立される必要がある。一つの実施形態では、溶媒の段階的変更は、反応器内の溶媒の少なくとも２５容量％、例えば、少なくとも５０容量％、少なくとも６０容量％、少なくとも７０容量％、少なくとも８０容量％、少なくとも９０容量％、ほぼ１００容量％が変更されることを含む。例えば、５０容量％が変更される場合、反応器を流れる溶媒量はほぼ、反応器容量のおよそ１００％になるであろう。
【００２１】
一つの実施形態において、各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に反応器を通過する溶媒流を含み、反応器を通過する溶媒の流量は、段階的変更期間前の反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも７５容量％、少なくとも１００容量％、少なくとも２００容量％、少なくとも３００容量％、ほぼ４００容量％を含む。
【００２２】
一つの実施形態において、段階的変更期間が長くなると、それ自体が動的抽出工程になることから、段階的変更期間は比較的短くなければならない。したがって、段階的変更期間は、好ましくは３分未満、例えば０．５〜２分である。
【００２３】
一つの実施形態において、各静的抽出工程間の段階的溶媒変更は、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との間の段階的変更期間中に反応器に流入する溶媒流を含み、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との少なくとも一方は、段階的変更期間と同じか、それより長い。
【００２４】
一つの好ましい実施形態において、抽出工程は、動的抽出中には抽出溶媒の連続流を供給し、静的抽出時には溶媒流を実質的に流さないことによって組み合わされた動的抽出と静的抽出とにゴム含有廃材を曝す工程を含む。動的抽出期間と静的抽出期間との長さの最適化により、抽出の有効性とコストとが最適化され得る。
【００２５】
一つの実施形態において、抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、１分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の静的抽出工程期間実施される。静的抽出工程が過剰に長いと、抽出は停止するであろう。したがって、一般に、静的抽出工程または各静的抽出工程が、最終的に終了させたいときまで抽出を停止させないために十分に短いことが好ましい。
【００２６】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する静的抽出工程期間実施される。一つの実施形態において、静的抽出工程期間は、一つの静的抽出工程期間から次の静的抽出期間へと長さが長くなり、より好ましくは、数回の静的抽出工程期間後により長い静的抽出工程が続く。それによって、最適な有効性とともに溶媒の有効利用が得られる。
【００２７】
一つの実施形態において、抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の動的抽出工程を含む。各動的抽出工程は、好ましくは３分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の動的抽出工程期間実施される。
【００２８】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、これらの動的抽出工程は、それぞれ互いに等しいか、または異なる長さを有する動的抽出工程期間実施される。一つの実施形態において、動的抽出工程期間は、一つの動的抽出工程期間から次の動的抽出工程へと長さが短くなり、より好ましくは、数回の動的抽出工程期間後により短い動的抽出工程が続く。それによって、最適な有効性とともに溶媒の有効利用が得られる。
【００２９】
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、動的抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は互いに実質的に等しい。
一つの実施形態において、抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に反応器を通過する平均溶媒流量は互いに異なり、好ましくは、溶媒流量は一つの抽出工程から次の抽出工程へと減少する。
【００３０】
本発明によれば、本発明者らは、動的抽出工程と静的抽出工程とを交互に用いることにより、高い効率性／コスト水準が得られることに気づいた。したがって、動的抽出工程と静的抽出工程とを交互に用いる方法は、恒常的溶媒流を用いる方法より効率的であることが見出された。２つの方法の平均流量は同じである。
【００３１】
したがって、本発明に係る方法の一つの好ましい実施形態は、交互の動的抽出工程と静的抽出工程とを含み、動的抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４回以上であり、動的抽出工程期間は、少なくとも３分、例えば、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、少なくとも３０分であり、介在する静的抽出工程は、０．５〜３０分、例えば３〜２０分、５〜１５分である静的抽出工程期間を有する。
【００３２】
総抽出時間は、好ましくは少なくとも１０分、例えば、少なくとも１５分、２０〜１２０分、３０〜６０分である。一つの実施形態において、抽出時間は、１〜１２０分、好ましくは５〜２０分である。
【００３３】
上述のように、反応器は原則として任意の容量を有してもよいが、コスト的に許容可能な方法を得るためには、反応器は処理されるゴム含有廃材の量に比べて過剰に大きくはならない。したがって、反応器の容量は一般に、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．５〜５００リットル、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２〜１００リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２．５〜５０リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり３〜２５リットルである。
【００３４】
一つの実施形態では、反応器の容量は、非圧縮状態のゴム含有廃材の容量の１．５〜１００倍、例えば、２〜５０倍、５〜２５倍である。
反応器の容量が過剰に大きいと大量の溶媒が必要となり、これは一般にコスト面から好ましくない。
【００３５】
抽出工程における温度は、例えば、少なくとも０℃、少なくとも５℃、少なくとも２５℃である。
一つの実施形態において、二酸化炭素は、抽出工程の少なくとも一時期に超臨界状態にある。一つの実施形態において、抽出工程は、二酸化炭素が抽出時間の少なくとも５０％の間、超臨界状態またはそれに近い状態にあるときに実施される。ここで、超臨界状態に近いとは、二酸化炭素が超臨界ではないが、圧力が１０％以下、好ましくは５％以下だけ増大すると超臨界になるであろうことを意味する。
【００３６】
抽出工程がゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、廃棄物のゴム部の少なくとも０．５重量％、例えば、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施されることが好ましい。一般に、ゴム廃材中の除去可能な残留物の量は２〜１０重量％である。抽出時間がゴム含有廃材のゴム部の除去可能な残留物の９０％以上を除去するのに十分であることが好ましい。
【００３７】
一つの実施形態において、抽出工程は、ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも０．２重量％、例えば、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される。
【００３８】
一つの実施形態において、溶媒の量は、処理されるゴム含有廃材の少なくとも０．１重量％、例えば、少なくとも１重量％、５〜５０重量％、１０〜５００重量％である。
抽出溶媒は、例えば、好ましくは炭化水素および過フッ化炭化水素からなる群から選択され、より好ましくは、式：
ＨＢＬ＝７＋Σ（親水基の数）−Σ（親油基の数）
に従って決定されるＨＢＬ値が１５未満である界面活性剤を含んでもよい。
【００３９】
好ましい界面活性剤およびそれらの製法についての例および説明は、米国特許第６４６１３８７号明細書およびマーチ、ジェイ（Ｍａｒｃｈ．Ｊ．）、“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”、Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、ニューヨーク（１９８５年）に見られ、これらの文献は界面活性剤およびそれらの製法に関して本願に参照によって援用される。
【００４０】
その他の界面活性剤としては、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート）−ｂ−（ポリ）スチレン、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−メチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアセテート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアルコール）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ビニルピロリドン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ジメチルアミノエチルアクリレート）、ポリ（スチレン−ｇ−ジメチルシロキサン）、ポリ（メチルアクリレート−ｇ−１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｇ−スチレン）、ペルフルオロオクタン酸、およびペルフルオロ（２−プロポキシプロパン）酸が挙げられる。他の例としては、ペルハロゲン化界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２）ａＣＨ２ＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＸ（ここで、ａは１〜３０）、ポリプロピレングリコール界面活性剤、例えば、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｉ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｉＨ（ここで、ｉは１〜５０）、ペルハロエーテル界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｔＨ（ここで、ｒは１〜３０、ｔは１〜４０）、およびポリジメチルシロキサン界面活性剤がある。
【００４１】
界面活性剤の好ましい量は、ゴム廃棄物の種類や表面張力によって決まるが、一例を挙げると、抽出溶媒は、少なくとも０．００１重量％、例えば、０．００１〜３０重量％、０．０１〜２０重量％、０．１〜５重量％の一種以上の界面活性剤を含む。界面活性剤の機能は、抽出される残留物の溶解度を高めることである。さらに界面活性剤は、下記のようなゴムに組み込まれ得る含浸成分の溶解度も高めることができる。
【００４２】
溶解度を高めるために共溶媒が追加されてもよい。共溶媒は、例えば、メタン、エタン、プロパン、アンモニウムブタン、ｎ−ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、エチレン、プロピレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロトリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ペルフルオロプロパン、クロロジフルオロメタン、六フッ化硫黄、亜酸化窒素、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、オルガノシリコーン、テルペン、パラフィン、およびそれらの混合物からなる群から選択されてもよい。
【００４３】
一つの実施形態において、抽出溶媒は、最大約５０重量％、例えば１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜３０重量％の共溶媒を含む。
ゴム廃材は、他の物質、例えば、金属廃棄物または他の高分子廃棄物を含んでもよい。ゴム廃材は、好ましくは、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも７５重量、少なくとも９５重量％の量の加硫ゴムを含んでもよい。
【００４４】
処理効率を高め、かつ／または抽出処理後の造粒を回避するために、抽出工程の前にゴム廃棄物を造粒工程に曝すことが好ましい。粒度の例は、ふるい分けによる測定で１μｍ〜１５ｍｍの範囲のサイズである。
【００４５】
造粒は、好ましくはゴム材料の機械的内部強度が維持される切断および／または絞りにより実施される。
抽出工程前にゴム含有廃材がその最終粒度になることが好ましい。それによって、最適な量の抽出可能残留物が、その最終粒度で抽出され得る。従って、抽出後の造粒が新たな表面を曝し、結果として、造粒前には実質的に抽出不能であった残留物が造粒後に容易に放出され得ることが観察された。この作用は、比較的大きな粒度、例えば、ゴム含有廃材の５０重量％以上がふるい分けによる測定で２ｍｍを超える粒度を有するゴム含有廃材で観察される。
【００４６】
従って、ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％が、好ましくは抽出工程前にふるい分けによる測定で５０００μｍ未満、例えば、１〜２００μｍ、２００〜４００μｍ、４００〜７００μｍ、７００〜１０００μｍ、１０００〜１６００μｍ、１６００〜２５００μｍ、２５００〜４０００μｍ、４０００〜４７００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である。
【００４７】
一つの実施形態においては、ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくはゴム含有廃材の少なくとも９５重量％が、抽出工程前にふるい分けによる測定で１００〜５００μｍの粒度を有することが好ましく、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である。
【００４８】
抽出工程中または抽出工程後のゴム材料の好ましくない造粒を回避するために、反応器内の圧力が十分にゆっくりと減圧されることが好ましい。高速または制御なしの減圧では、内部が破壊されたゴム材料が造粒され、それによって、ゴム材料の内部強度が低下することが分かった。
【００４９】
したがって、一つの実施形態では、ゴム含有廃材の損傷を回避するために、抽出工程後の圧力を大気圧までゆっくりと調整することが好ましい。
好ましくは、抽出工程後の圧力は、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．００１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で大気圧に調整される。
【００５０】
一般に、すべての圧力の調整は、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように適切な注意を払って実施されなくてはらなない。つまり、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施されなくてはならない。
【００５１】
本発明の方法は、一つの実施形態において、ゴム含有廃材を含浸工程に曝す工程をさらに含み、含浸工程では、好ましくは、シリコン含有モノマー、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケートもしくはテトラエトキシシラン）またはクロロ−もしくはアルコキシ官能シランなどのシラン、エチレン、プロピレン、スチレン、ビニルピロリドンなどのオレフィン、含酸素および含窒素モノマー、例えば、アクリル酸誘導体、例えば、アクリル酸エステルおよびアクリル酸、メタクリル酸およびメタクリル酸エステル、ウレタン、単官能および２官能アルコール、カルボン酸、アミン、ジアミン、イソシアネート、エポキシド、芳香族化合物、例えば、アルキル基などの置換基を有する芳香族化合物およびスルホン化芳香族、芳香族樹脂、イミダゾールおよびイミダゾール誘導体、ピラゾール、第四級アンモニウム化合物、ポリウレタンプレポリマーおよびエポキシ樹脂からなる群から選択される一種以上のモノマーを含む含浸組成物によりゴム廃棄物が処理される。上述のように、そのような処理により表面付着性が増大することができる。さらに、含浸化合物は、表面特性、例えば、表面張力を改変したり、ゴムの色を変えたりすることができる。
【００５２】
他の有用な含浸組成物としては、エポキシ化合物、例えば、ビスフェノールＡ誘導体、エポキシドおよびジアミドがある。
含浸は、原則としていつ実施されてもよいが、一旦含浸された成分が除去されないようにするために、含浸工程が、抽出工程と同時に実施されるか、抽出工程後に実施されるか、抽出工程とオーバーラップして実施されることが好ましい。含浸工程が抽出工程と同時に実施される場合、含浸化合物が抽出溶媒中に存在してもよい。あるいは、含浸溶媒が、好ましくは二酸化炭素を含む含浸溶媒中に導入される。含浸溶媒は、含浸化合物の溶解度を高めるために界面活性剤を含んでもよい。有用な界面活性剤の例およびその量は、抽出溶媒に関して先に開示された界面活性剤である。
【００５３】
含浸成分は、重合して相互侵入網目ゴム材料を形成してもよい。重合を促進するために、ラジカル生成剤または他の重合開始剤が含浸溶媒と同時にゴム材料中に組み込まれてもよい。
【００５４】
生産されたゴム材料は、好ましくはアルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは、０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まない。有機抽出溶媒を用いる必要がないことから、本発明に係るゴム材料は有機溶媒を実質的に含まないであろう。
【００５５】
一つの実施形態において、粒状のゴム廃材が圧力反応器に配置され、二酸化炭素を用い、場合により二酸化炭素に溶解する（例えば、シリコーン系、エステル系の）界面活性剤と組み合せて抽出される。超臨界条件下、かつ液状加圧条件下で抽出を実施するために種々の機械設計が利用可能である。超臨界方法での抽出に関するさらなる情報については、同時係属出願ＰＣＴ／ＤＫ／０３０００５２号を参照されたい。
【００５６】
抽出された残留物は、過剰な二酸化炭素が除去された後に純粋形態で回収され、リサイクルに利用されるか、特殊焼却され得る。
ゴム粒子のさらなる改質が求められる一つの実施形態においては、高圧処理中にモノマーまたはプレモノマーが添加されてもよい。そのような材料は、一つの実施形態では、後に熱や放射線などの使用によって重合可能なポリマーまたはモノマーである。
【００５７】
含浸の目的は、ゴム粒子が配置されるマトリックス材料にゴム粒子を適合させることである。ゴム粒子を熱可塑性エラストマーに適合させるためにはスチレンが適当であり、エポキシ系塗料またはフローリングとの適合性を得るためにはエポキシが適しており、アスファルトとの適合性を得るためにはスチレンとエポキシとのどちらも適当であり、ポリオレフィンは粒子を熱可塑性プラスチックに組み込むのに適したものとする。
【００５８】
したがって、一つの実施形態において、スチレンが含浸モノマーとして用いられ、後にポリスチレンに変換されて相互侵入網目（ＩＰＮ）形態でゴム中に分散される。例えば最大１００％のゴム重量といった高濃度を得ることもできるが、経済的な理由で、スチレン重量をゴム重量の１０％未満または５％未満に制限することが有益である。この改質粒子は、ＳＥＢＳ、ＳＢＳおよびＳＩＳタイプの熱可塑性エラストマーとの有意に高い適合性と凝集力とを示す（実施例１）。同様に、アスファルトはこのタイプの粒子で増粘される（実施例２）。
【００５９】
一つの実施形態において、エポキシ（例えば、ビスフェノールＡ系ジグリシジルエーテル、「エピコート ８２８」を含むがそれには限定されない）および硬化剤（例えば、キシレンに溶解したポリアミノアミド、アミン価１７０を含むがそれには限定されない）が、０．２％を超える濃度でゴム粒子に含浸される。このようにして改質されたゴム粒子は、エポキシおよびアスファルトマトリックス中で優れた架橋性と付着性とを示す。
【００６０】
説明された実施形態は、限定的なものではない。原理上、適当なプレポリマーから、それらが圧縮二酸化炭素に溶解するものであれば、例えばポリプロピレン、ポリイソプレン、ウレタン、ポリグリコールなどの任意のモノマーまたはプレポリマーが形成され、当業者には明らかな条件下に沈殿され得る。
【００６１】
すべての含浸後に、含浸工程中に重合が実施される場合、未反応モノマーを除去するために、反応器の内容物を純粋な二酸化炭素で洗い流すことが有益である。重合が別個に実施される方法が選択される場合、残留モノマー濃度が過剰に高いと判断されたら、ゴム粒子を二酸化炭素で洗い流す方法が選択されてもよい。
【００６２】
上述のように、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように、含浸工程中および含浸工程後に圧力が調整されることが好ましい。したがって、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される。
【００６３】
本発明に係る方法の一つの実施形態において、ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように抽出工程中および抽出工程後に圧力が調整され、ゴム含有廃材の減圧が、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される。
【００６４】
ゴム粒子は、反応器から取り出された後にすぐに使える状態である。
ゴム材料の適当な用途としては、アスファルトの改質、プラスチックの改質、充填材、弾性充填材、ゴムの改質、加硫可能充填材、コーティングの充填材、塗料の充填材および船舶塗料用の充填材などがある。
【００６５】
本発明はさらに、アルキル化芳香族油と無機および有機塩形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まないゴム材料に関する。
【００６６】
このゴム材料は本発明の方法によって得られることができる。
このゴム材料は、その弾性および凝集性をほとんどまたはすべて維持しているとともに、アルキル化芳香族油や無機および有機塩形態の重金属は極く低量であるか、存在しないことさえある。
【実施例】
【００６７】
実施例１
抽出工程：蒸留により二酸化炭素を再循環させて、残留物の分離を促進する。典型的には、超臨界二酸化炭素を用い、１５〜３０ＭＰａ（１５０〜３００バール）および４０〜８０℃下で、ほぼ３０分程度の時間、ゴム紛を抽出する。特に、米国特許第６４６１３８７号明細書および本願に引用されている参考文献に記載の技術に従って、０〜３０℃および１．５〜５．０ＭＰａ（１５〜５０バール）下で、液状の二酸化炭素を好ましくは界面活性剤と一緒に用いてもよい。抽出後に、実質的に無臭のさらさらした黒色粉末を得る。
【００６８】
実施例２
含浸工程：エポキシ用ジアミドおよびジアミン硬化剤を除く上述のモノマーおよびプレポリマーはいずれも、二酸化炭素に溶解してゴム粒子に吸収される強い傾向を示す。したがって、含浸は、抽出と同じ圧力および温度条件下で短い時間内に、通常は２０分未満で進行する。溶解度が低い化合物は、イソプロパノール、アセトン、水などの共溶媒を用いて含浸させることができる。あるいは、非イオン、イオンまたはシリコーン系の界面活性剤を、含浸させる材料の約１重量％で用いることができる。
【００６９】
実施例３
重合：スチレン重合は、８０℃及びＣＯ２圧力下で、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）などの適当なラジカル開始剤の共含浸後に進行する。他のビニル化合物を、放射線（ＵＶ、電子ビーム、γ線）などの他のテキスト型重合法に従うか、それを用いて重合することができる。
【００７０】
実施例４
アスファルトにおける利用：アスファルトに混合されると、すべての濃度で、未抽出のゴム粒子から調製した参考試料に比べて、破断点伸びが増大し、圧縮永久歪が減少し、弾性が高くなることが観察される。抽出しただけのゴムは、低性能アスファルトタイプ用に好ましく、スチレン改質ゴムはＳＢＳ改質アスファルト用に好ましい。
【００７１】
実施例５
エポキシ塗料における利用：重防食塗料、例えば、船舶用または保護塗料に混合されると、参考試料に比べて、弾性が増大し、破断点伸びが増大し、衝撃強さが増大すると評価される。塗料との混和性が優れているという理由で、エポキシ改質ゴム粒子が好ましい。
【００７２】
実施例６
ポリマー改質における利用：抽出ゴムは、ポリオレフィンに容易に分散可能であることが分る。ポリエチレンおよびポリプロピレンの改質に関して高衝撃強さが観察される。ポリオレフィンと最大８０重量％のゴム粒子との混合物は、射出成形可能であるとともに押出成形可能である。
【００７３】
実施例７
主としてバージンゴムの生産における充填材としての利用：抽出及び含浸ゴムを、自動車のタイヤ、コンベヤベルトなどのバージンゴム製品に共加硫することができる。抽出及び含浸ゴム粒子は、生ゴム粒子を混合したものに比べてゴムマトリックスとの付着性の増大が観察されるが、これは架橋効率が高いことを示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム含有廃材からゴム材料を得る方法であって、反応器中、大気圧を超える圧力、好ましくは少なくとも０．５ＭＰａ（５バール）の圧力下で抽出溶媒を用いた処理に前記廃材を曝す工程を含み、抽出溶媒は有効量の二酸化炭素を含み、好ましくは少なくとも８０重量％の二酸化炭素を含む方法。
【請求項２】
前記抽出工程は、前記ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含み、抽出工程中に前記反応器を通過する平均流量は、好ましくは、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記抽出工程は、前記抽出溶媒の連続流の使用によって前記ゴム含有廃材を動的抽出に曝す工程を含み、抽出工程中の平均流量が、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記抽出工程は、前記ゴム含有廃材を複数の段階的静的抽出に曝す工程を含み、各静的抽出工程間に少なくとも１回の溶媒の段階的変更が行われ、溶媒の段階的変更中に反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも６０容量％、少なくとも７０容量％、少なくとも８０容量％、少なくとも９０容量％、約１００容量％が段階的に変更される請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、反応器を通過する溶媒の流量が、段階的変更期間前の反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも７５容量％、少なくとも１００容量％、少なくとも２００容量％、少なくとも３００容量％、ほぼ４００容量％を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との間の段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との少なくとも一方が、段階的変更期間と同じか、それより長い請求項４および５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、段階的変更期間が３分未満、例えば、０．５〜２分である請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記抽出工程は、動的抽出中には抽出溶媒の連続流を供給するとともに静的抽出時には溶媒を実質的に流さないことによって組み合わされた動的抽出と静的抽出とに前記ゴム含有廃材を曝す工程を含み、平均流量は、好ましくは、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、１分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の静的抽出工程期間実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記抽出工程は少なくとも２回の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する静的抽出工程期間実施され、好ましくは、静的抽出工程期間は、一つの静的抽出工程期間から次の静的抽出工程へと長さが長さくなり、より好ましくは、数回の静的抽出工程期間後により長い静的抽出工程が続く請求項８および９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程は、３分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上実施される請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する動的抽出工程期間実施され、好ましくは、動的抽出工程期間は、一つの動的抽出工程期間から次の動的抽出工程へと長さが短くなり、より好ましくは、数回の動的抽出工程後により短い動的抽出工程が続く請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に前記反応器を通過する平均溶媒流量は互いに実質的に等しい請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に前記反応器を通過する平均溶媒流量は互いに異なり、好ましくは、溶媒流量は一つの抽出工程から次の抽出工程へと減少する請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４回以上の動的工程を含む交互の動的抽出工程と静的抽出工程とを含み、動的工程期間は、少なくとも３分、例えば、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、少なくとも３０分であり、介在する静的抽出工程は、０．５〜３０分、例えば、３〜２０分、５〜１５分である静的抽出工程期間を有する請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記抽出工程は、少なくとも１０分、例えば、少なくとも１５分、２０〜１２０分、３０〜６０分の総抽出期間実施される請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記抽出工程中、前記圧力は実質的に一定であり、好ましくは、少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記抽出工程中、前記圧力は変動し、好ましくは、少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記反応器の容量は、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．５〜５００リットル、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２〜１００リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２．５〜５０リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり３〜２５リットルである請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記反応器の容量は、非圧縮状態の前記ゴム含有廃材の容量の１．５〜１００倍、例えば、２〜５０倍、５〜２５倍である請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理工程における温度は、少なくとも０℃、例えば、少なくとも５℃、少なくとも２５℃である請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記抽出工程は、前記ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、前記ゴム含有廃材のゴム部の少なくとも０．５重量％、例えば、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記抽出工程は、前記ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、前記ゴム含有廃材の少なくとも０．２重量％、例えば、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記抽出溶媒は、好ましくは炭化水素および過フッ化炭化水素からなる群から選択される界面活性剤を含み、より好ましくは、式：
ＨＢＬ＝７＋Σ（親水基の数）−Σ（親油基の数）
に従って決定されるＨＢＬ値が１５未満である界面活性剤を含む請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記抽出溶媒は、好ましくは、ペルハロゲン化界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２）ａＣＨ２ＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＸ（ここで、ａは１〜３０）、ポリプロピレングリコール界面活性剤、例えば、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｉ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｉＨ（ここで、ｉは１〜５０）、ペルハロエーテル界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｔＨ（ここで、ｒは１〜３０、ｔは１〜４０）、およびポリジメチルシロキサン界面活性剤からなる群から選択される界面活性剤を含む請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記抽出溶媒は、好ましくは、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート）−ｂ−（ポリ）スチレン、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−メチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアセテート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアルコール）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ビニルピロリドン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ジメチルアミノエチルアクリレート）、ポリ（スチレン−ｇ−ジメチルシロキサン）、ポリ（メチルアクリレート−ｇ−１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｇ−スチレン）、ペルフルオロオクタン酸、およびペルフルオロ（２−プロポキシプロパン）酸からなる群から選択される界面活性剤を含む請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記抽出溶媒は、少なくとも０．００１重量％、例えば、０．００１〜３０重量％、０．０１〜２０重量％、０．１〜５重量％の一種以上の界面活性剤を含む請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記抽出溶媒は、好ましくは、メタン、エタン、プロパン、アンモニウムブタン、ｎ−ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、エチレン、プロピレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロトリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ペルフルオロプロパン、クロロジフルオロメタン、六フッ化硫黄、亜酸化窒素、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、オルガノシリコーン、テルペン、パラフィン、およびそれらの混合物からなる群から選択される共溶媒を含む請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記抽出溶媒は、最大約５０重量％、例えば１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜３０重量％の共溶媒を含む請求項８に記載の方法。
【請求項３０】
前記廃材は、好ましくは、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも７５重量％、少なくとも９５重量％の量の加硫ゴムを含む請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記廃材は、前記抽出工程前に造粒工程に曝され、造粒は、好ましくは切断および／または絞りにより実施される請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ゴム含有廃材は、前記抽出工程前に最終粒度を有する請求項１から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％は、前記抽出工程前にふるい分けによる測定で１００〜５００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である請求項１から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％は、前記抽出工程前にふるい分けによる測定で５０００μｍ未満、例えば、１〜２００μｍ、２００〜４００μｍ、４００〜７００μｍ、７００〜１０００μｍ、１０００〜１６００μｍ、１６００〜２５００μｍ、２５００〜４０００μｍ、４０００〜４７００００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記抽出工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の損傷を回避するために、十分にゆっくりと大気圧に調整される請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記抽出工程後の圧力は、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で大気圧に調整される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記圧力は前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項１から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記廃材を含浸工程に曝す工程をさらに含み、前記廃棄物は、好ましくは、シリコン含有モノマー、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケートもしくはテトラエトキシシラン）またはクロロ−もしくはアルコキシ官能シランなどのシラン、エチレン、プロピレン、スチレン、ビニルピロリドンなどのオレフィン、含酸素および含窒素モノマー、例えば、アクリル酸誘導体、例えば、アクリル酸エステルおよびアクリル酸、メタクリル酸およびメタクリル酸エステル、ウレタン、単官能および２官能アルコール、カルボン酸、アミン、ジアミン、イソシアネート、エポキシド、芳香族化合物、例えば、アルキル基などの置換基を有する芳香族化合物およびスルホン化芳香族、芳香族樹脂、イミダゾールおよびイミダゾール誘導体、ピラゾール、第四級アンモニウム化合物、ポリウレタンプレポリマーおよびエポキシ樹脂からなる群から選択される一種以上のモノマーを含む含浸組成物で処理される請求項１から３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記含浸組成物は、一種以上のスチレン化合物、ビニル化合物、エポキシ化合物、例えば、ビスフェノールＡ誘導体、エポキシド、ジアミン、ジアミド、ピロリドン、二塩基酸または多塩基酸およびイミダゾールを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記含浸工程は、前記抽出工程と同時、抽出工程後、または抽出工程とオーバーラップして実施される請求項３８および３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ゴム材料中またはゴム材料上に含浸された含浸成分を重合して、相互侵入網目ゴム材料を形成する追加工程を含む請求項３８から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記含浸工程中および含浸工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記抽出工程中および抽出工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
請求項１から４３のいずれか一項に規定されている方法により得られるゴム材料。
【請求項４５】
アルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まない請求項４４に記載のゴム材料。
【請求項４６】
有機溶媒を実質的に含まない請求項４４および４５のいずれか一項に記載のゴム材料。
【請求項４７】
アルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まないゴム材料。
【請求項４８】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のアスファルト改質材としての使用方法。
【請求項４９】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のポリマー改質材としての使用方法。
【請求項５０】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のタイヤ生産における使用方法。
【請求項５１】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料の塗料、例えば重防食塗料および船舶用塗料における使用方法。
【請求項１】
ゴム含有廃材からゴム材料を得る方法であって、反応器中、大気圧を超える圧力、好ましくは少なくとも０．５ＭＰａ（５バール）の圧力下で抽出溶媒を用いた処理に前記廃材を曝す工程を含み、抽出溶媒は有効量の二酸化炭素を含み、好ましくは少なくとも８０重量％の二酸化炭素を含む方法。
【請求項２】
前記抽出工程は、前記ゴム含有廃材を抽出溶媒流に曝す工程を含み、抽出工程中に前記反応器を通過する平均流量は、好ましくは、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記抽出工程は、前記抽出溶媒の連続流の使用によって前記ゴム含有廃材を動的抽出に曝す工程を含み、抽出工程中の平均流量が、好ましくはゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記抽出工程は、前記ゴム含有廃材を複数の段階的静的抽出に曝す工程を含み、各静的抽出工程間に少なくとも１回の溶媒の段階的変更が行われ、溶媒の段階的変更中に反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも６０容量％、少なくとも７０容量％、少なくとも８０容量％、少なくとも９０容量％、約１００容量％が段階的に変更される請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、反応器を通過する溶媒の流量が、段階的変更期間前の反応器内の溶媒の少なくとも５０容量％、例えば、少なくとも７５容量％、少なくとも１００容量％、少なくとも２００容量％、少なくとも３００容量％、ほぼ４００容量％を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との間の段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、第１静的抽出期間と第２静的抽出期間との少なくとも一方が、段階的変更期間と同じか、それより長い請求項４および５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記各静的抽出工程間の溶媒の段階的変更は、段階的変更期間中に前記反応器を通過する溶媒流を含み、段階的変更期間が３分未満、例えば、０．５〜２分である請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記抽出工程は、動的抽出中には抽出溶媒の連続流を供給するとともに静的抽出時には溶媒を実質的に流さないことによって組み合わされた動的抽出と静的抽出とに前記ゴム含有廃材を曝す工程を含み、平均流量は、好ましくは、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．１ｋｇ／分、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも０．５ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも１．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも２．０ｋｇ／分、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり少なくとも５．０ｋｇ／分である請求項１および２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、１分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上の静的抽出工程期間実施される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記抽出工程は少なくとも２回の静的抽出工程を含み、各静的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する静的抽出工程期間実施され、好ましくは、静的抽出工程期間は、一つの静的抽出工程期間から次の静的抽出工程へと長さが長さくなり、より好ましくは、数回の静的抽出工程期間後により長い静的抽出工程が続く請求項８および９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４、５、６回以上の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程は、３分以上、例えば、５分以上、１０分以上、１５分以上、２０分以上、２５分以上、３０分以上実施される請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程は、互いに等しいか、または異なる長さを有する動的抽出工程期間実施され、好ましくは、動的抽出工程期間は、一つの動的抽出工程期間から次の動的抽出工程へと長さが短くなり、より好ましくは、数回の動的抽出工程後により短い動的抽出工程が続く請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に前記反応器を通過する平均溶媒流量は互いに実質的に等しい請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記抽出工程は少なくとも２回の動的抽出工程を含み、各動的抽出工程中に前記反応器を通過する平均溶媒流量は互いに異なり、好ましくは、溶媒流量は一つの抽出工程から次の抽出工程へと減少する請求項８から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記抽出工程は、少なくとも１回、例えば、２、３、４回以上の動的工程を含む交互の動的抽出工程と静的抽出工程とを含み、動的工程期間は、少なくとも３分、例えば、少なくとも５分、少なくとも１０分、少なくとも１５分、少なくとも２０分、少なくとも２５分、少なくとも３０分であり、介在する静的抽出工程は、０．５〜３０分、例えば、３〜２０分、５〜１５分である静的抽出工程期間を有する請求項８から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記抽出工程は、少なくとも１０分、例えば、少なくとも１５分、２０〜１２０分、３０〜６０分の総抽出期間実施される請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記抽出工程中、前記圧力は実質的に一定であり、好ましくは、少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記抽出工程中、前記圧力は変動し、好ましくは、少なくとも１．０ＭＰａ（１０バール）、例えば、少なくとも２．０ＭＰａ（２０バール）、３．０〜３０ＭＰａ（３０〜３００バール）、４．０〜２０ＭＰａ（４０〜２００バール）である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記反応器の容量は、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり１．５〜５００リットル、例えば、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２〜１００リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり２．５〜５０リットル、ゴム含有廃材１ｋｇ当たり３〜２５リットルである請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記反応器の容量は、非圧縮状態の前記ゴム含有廃材の容量の１．５〜１００倍、例えば、２〜５０倍、５〜２５倍である請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記処理工程における温度は、少なくとも０℃、例えば、少なくとも５℃、少なくとも２５℃である請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記抽出工程は、前記ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、前記ゴム含有廃材のゴム部の少なくとも０．５重量％、例えば、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記抽出工程は、前記ゴム中の残留物の実質的な量を抽出するのに十分な時間、好ましくは、前記ゴム含有廃材の少なくとも０．２重量％、例えば、少なくとも０．５重量％、少なくとも１重量％、少なくとも２重量％を除去するのに十分な時間実施される請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記抽出溶媒は、好ましくは炭化水素および過フッ化炭化水素からなる群から選択される界面活性剤を含み、より好ましくは、式：
ＨＢＬ＝７＋Σ（親水基の数）−Σ（親油基の数）
に従って決定されるＨＢＬ値が１５未満である界面活性剤を含む請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記抽出溶媒は、好ましくは、ペルハロゲン化界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２）ａＣＨ２ＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＸ（ここで、ａは１〜３０）、ポリプロピレングリコール界面活性剤、例えば、ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｉ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｉＨ（ここで、ｉは１〜５０）、ペルハロエーテル界面活性剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｒ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｔＨ（ここで、ｒは１〜３０、ｔは１〜４０）、およびポリジメチルシロキサン界面活性剤からなる群から選択される界面活性剤を含む請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記抽出溶媒は、好ましくは、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート）−ｂ−（ポリ）スチレン、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−メチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアセテート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｂ−ビニルアルコール）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート−ｂ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−スチレン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ビニルピロリドン）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−コ−ジメチルアミノエチルアクリレート）、ポリ（スチレン−ｇ−ジメチルシロキサン）、ポリ（メチルアクリレート−ｇ−１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート）、ポリ（１，１′−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート−ｇ−スチレン）、ペルフルオロオクタン酸、およびペルフルオロ（２−プロポキシプロパン）酸からなる群から選択される界面活性剤を含む請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記抽出溶媒は、少なくとも０．００１重量％、例えば、０．００１〜３０重量％、０．０１〜２０重量％、０．１〜５重量％の一種以上の界面活性剤を含む請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記抽出溶媒は、好ましくは、メタン、エタン、プロパン、アンモニウムブタン、ｎ−ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、エチレン、プロピレン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロトリフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ペルフルオロプロパン、クロロジフルオロメタン、六フッ化硫黄、亜酸化窒素、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、オルガノシリコーン、テルペン、パラフィン、およびそれらの混合物からなる群から選択される共溶媒を含む請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記抽出溶媒は、最大約５０重量％、例えば１〜４０重量％、５〜４０重量％、１０〜３０重量％の共溶媒を含む請求項８に記載の方法。
【請求項３０】
前記廃材は、好ましくは、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも７５重量％、少なくとも９５重量％の量の加硫ゴムを含む請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記廃材は、前記抽出工程前に造粒工程に曝され、造粒は、好ましくは切断および／または絞りにより実施される請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ゴム含有廃材は、前記抽出工程前に最終粒度を有する請求項１から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％は、前記抽出工程前にふるい分けによる測定で１００〜５００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である請求項１から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記ゴム含有廃材の少なくとも９０重量％、好ましくは、ゴム含有廃材の少なくとも９５重量％は、前記抽出工程前にふるい分けによる測定で５０００μｍ未満、例えば、１〜２００μｍ、２００〜４００μｍ、４００〜７００μｍ、７００〜１０００μｍ、１０００〜１６００μｍ、１６００〜２５００μｍ、２５００〜４０００μｍ、４０００〜４７００００μｍの粒度を有し、抽出工程中、粒度は好ましくは実質的に不変である請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記抽出工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の損傷を回避するために、十分にゆっくりと大気圧に調整される請求項１から３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記抽出工程後の圧力は、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で大気圧に調整される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記圧力は前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項１から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記廃材を含浸工程に曝す工程をさらに含み、前記廃棄物は、好ましくは、シリコン含有モノマー、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケートもしくはテトラエトキシシラン）またはクロロ−もしくはアルコキシ官能シランなどのシラン、エチレン、プロピレン、スチレン、ビニルピロリドンなどのオレフィン、含酸素および含窒素モノマー、例えば、アクリル酸誘導体、例えば、アクリル酸エステルおよびアクリル酸、メタクリル酸およびメタクリル酸エステル、ウレタン、単官能および２官能アルコール、カルボン酸、アミン、ジアミン、イソシアネート、エポキシド、芳香族化合物、例えば、アルキル基などの置換基を有する芳香族化合物およびスルホン化芳香族、芳香族樹脂、イミダゾールおよびイミダゾール誘導体、ピラゾール、第四級アンモニウム化合物、ポリウレタンプレポリマーおよびエポキシ樹脂からなる群から選択される一種以上のモノマーを含む含浸組成物で処理される請求項１から３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記含浸組成物は、一種以上のスチレン化合物、ビニル化合物、エポキシ化合物、例えば、ビスフェノールＡ誘導体、エポキシド、ジアミン、ジアミド、ピロリドン、二塩基酸または多塩基酸およびイミダゾールを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記含浸工程は、前記抽出工程と同時、抽出工程後、または抽出工程とオーバーラップして実施される請求項３８および３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ゴム材料中またはゴム材料上に含浸された含浸成分を重合して、相互侵入網目ゴム材料を形成する追加工程を含む請求項３８から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記含浸工程中および含浸工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記抽出工程中および抽出工程後の圧力は、前記ゴム含有廃材の凝集力を損なわないように調整され、ゴム含有廃材の減圧は、好ましくは、１．０ＭＰａ（１０バール）／分未満、例えば、０．５ＭＰａ（５バール）／分未満、０．２ＭＰａ（２バール）／分未満、０．０５ＭＰａ（０．５バール）／分未満、０．０１ＭＰａ（０．１バール）／分未満の速度で実施される請求項３８から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
請求項１から４３のいずれか一項に規定されている方法により得られるゴム材料。
【請求項４５】
アルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まない請求項４４に記載のゴム材料。
【請求項４６】
有機溶媒を実質的に含まない請求項４４および４５のいずれか一項に記載のゴム材料。
【請求項４７】
アルキル化芳香族油と無機および有機塩の形態の重金属とを０．５重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、０．０１重量％未満含み、より好ましくはそれらを実質的に含まないゴム材料。
【請求項４８】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のアスファルト改質材としての使用方法。
【請求項４９】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のポリマー改質材としての使用方法。
【請求項５０】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料のタイヤ生産における使用方法。
【請求項５１】
請求項４４から４７のいずれか一項に記載のゴム材料の塗料、例えば重防食塗料および船舶用塗料における使用方法。
【公表番号】特表２００７−５０４３０６（Ｐ２００７−５０４３０６Ａ）
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２５０４９（Ｐ２００６−５２５０４９）
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２００４／０００５８６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２１６２５
【国際公開日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５０４４２４９５９）ナノン アクティーゼルスカブ (4)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＯＮ Ａ／Ｓ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２００４／０００５８６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２１６２５
【国際公開日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５０４４２４９５９）ナノン アクティーゼルスカブ (4)
【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮＯＮ Ａ／Ｓ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]