Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет и любые другие преимущества на основании предварительной заявки США под номером 61/607448, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, НЕ ЯВЛЯЮЩИХСЯ ГЕВЕЕЙ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607460, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE PURIFICATION OF GUAYULE-CONTAINING SOLUTIONS" (СПОСОБЫ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ГВАЮЛУ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки, предварительной заявки США под номером 61/607469, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF BAGASSE FROM A GUAYULE-RUBBER CONTAINING SOLUTION" (СПОСОБЫ УДАЛЕНИЯ БАГАССЫ ИЗ РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО КАУЧУК ГВАЮЛЫ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607475, поданной 6 марта 2012 г., с названием "PROCESSES FOR RECOVERING RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS USING BRIQUETTES" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БРИКЕТОВ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/607483, поданной 6 марта 2012 г., с названием "AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO" (ВЫДЕРЖАННЫЕ БРИКЕТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛ ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ СПОСОБЫ) полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; Предварительной заявки США под номером 61/660991, поданной 18 июня 2012 г., с названием "AGED BRIQUETTES CONTAINING PLANT MATTER FROM NON-HEVEA PLANTS AND PROCESSES RELATING THERETO" (ВЫДЕРЖАННЫЕ БРИКЕТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛ ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ, И СВЯЗАННЫЕ С НИМИМ СПОСОБЫ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/661064, поданной 18 июня 2012 г. с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки; предварительной заявки США под номером 61/661052, с названием "PROCESSES FOR THE REMOVAL OF RUBBER FROM NON-HEVEA PLANTS" (СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ РАСТЕНИЙ, ОТЛИЧНЫХ ОТ ГЕВЕИ), полный текст которой включен в настоящее описание посредством ссылки.
Уровень техники
Растение или дерево гевея (Hevea) (также называемое Hevea brasiliensis -гевея бразильская или резиновое дерево) является хорошо известным источником природного каучука (называемого также полиизопреном). Источники каучука, такие как Hevea brasiliensis, Ficus elastic (индийское резиновое дерево) и Cryptostegia grandiflora (мадагаскарское резиновое дерево) дают природный каучук в форме сока, содержащего каучук, суспендированный в водном растворе, который свободно вытекает и может быть получен путем нанесения насечек на растение. Также известно, что природный каучук содержится в различных растениях, не являющихся гевеями, но в них каучук располагается в отдельных клетках растения (например, в стеблях, корнях или листьях) и не может быть выделен путем сливания, каучук из этих растений может быть получен только путем разрушения клеточных стенок физическими или другими средствами. Соответственно, процессы выделения каучука из растений, не являющихся гевеей, обычно более сложны и имеют больше ограничений, чем способы добычи каучука из деревьев Hevea.
Раскрытие изобретения
Предложены основанные на использовании органических растворителей способы выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Предложенные способы пригодны для использования в лаборатории или на испытательной станции, а также могут быть масштабированы для промышленных предприятий, занимающихся сбором каучука из растений, не являющихся гевеей, в больших количествах.
В первом варианте реализации предложен способ повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Указанный способ включает (А) использование брикетов, содержащих (i) прессованный измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или меньше, причем растительный материал содержит багассу, каучук, смолу и остаточную воду, и (ii) не более 5 масс. % листьев из растения, не являющегося гевеей, причем плотность брикетов на 40-325% выше плотности непрессованного растительного материала; (В) осуществление процедуры экстракции указанных брикетов органическим растворителем, в ходе которой брикеты смешивают с по меньшей мере одним полярным органическим растворителем и по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем с получением суспензии, которая содержит 0,5-10 масс. % воды; и (С) обработку суспензии для удаления багассы и смолы и выделения по меньшей мере 95-99% по массе каучука, содержащегося в брикетах.
Во втором варианте реализации предложен многостадийный способ выделения каучука из растений гуаюлы. В этом способе вначале используют суспензию, содержащую (i) растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, каучук и смолу), (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель, причем (ii) и (iii) присутствуют в количествах, по меньшей мере достаточных для солюбилизации смолы и каучука из растительного материала. Суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала, 50-90% по массе совместно (ii) и (iii) и 0,5-10 масс. % воды из растительного материала. Из суспензии удаляют большую часть багассы с получением мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичным используемым в суспензии (а) или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. Количество любого добавляемого в мисцеллу дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле пониженной вязкости или в мисцелле, из которой удалена большая часть багассы) удаляют из мисцеллы (мисцеллы пониженной плотности, полученной в результате добавления дополнительного растворителя (растворителей), или мисцеллы, из которой удалена большая часть багассы) с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой на этой второй фазе удаления, имеет размер частиц меньше 105 микрон. Необязательно, очищенную мисцеллу затем обрабатывают для дополнительного удаления багассы, получая в результате осветленный раствор каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общее количество багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы характеризуется размером частиц меньше 45 микрон. Относительное количество полярного органического растворителя по сравнению с неполярным органическим растворителем в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается, что вызывает коагуляцию каучука. Из коагулированного каучука получают очищенный твердый каучук. Этот очищенный твердый каучук имеет такую степень чистоты, что если он содержит 0,8 масс. % летучего вещества, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого процесса осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении от 35 до 1000 КПа.
Осуществление изобретения
Предложены способы улучшенного выделения каучука из растений, не являющихся гевеями (Hevea). Для облегчения описания способы описаны как варианты реализации; использование этой терминологии предназначено исключительно для облегчения описания, его никоим образом не следует рассматривать как какое-либо ограничение раскрытых способов.
Определения
Приведенная ниже терминология служит исключительно для описания вариантов реализации, ее не следует воспринимать как ограничивающую изобретение в целом.
Предполагается, что в настоящем тексте термин "растение, не являющееся гевеей" охватывает растения, которые содержат природный каучук в отдельных клетках растения.
В настоящем тексте термин "багасса" используется для обозначения части молотого или измельченного растительного материала из растения, не являющегося гевеей, которая является нерастворимой и соответственно скорее суспендируется, чем растворяется в органических растворителях. В настоящем тексте багасса включает загрязнения и золу, если не указано иначе.
В настоящем тексте термин "растительный материал" обозначает материал, полученный из растения, не являющегося гивеей. Если не указано иначе, растительный материал включает корни, стебли, кору, древесину, сердцевину, листья и загрязнения.
В настоящем тексте термин "древесина" (древесный материал) обозначает проводящую ткань и материал меристемы, полученные из растения, не являющегося гивеей. Если не указано иначе, древесный материал не включает кору.
В настоящем тексте термин "кора" относится к плотному внешнему покрытию на стволах и корнях некоторых (в частности, древовидных или кустарниковых) растений, не являющихся гевеей, и включает все ткани снаружи от проводящего камбия. Не все растения, не являющиеся гевеей, имеют кору.
В настоящем тексте термин "смола" обозначает природные, отличные от каучука, химические вещества, содержащиеся в растительном материале, полученном из растения, не являющегося гевеей (Hevea), включая смолы (такие как терпены), жирные кислоты, белки и неорганические материалы, но не ограничиваясь ими.
В настоящем тексте термин "загрязнение" (применительно к очищенному твердому каучуку, получаемому описанными здесь способами) обозначает нерастительный материал, который может сопутствовать растениям, не являющимся гевеей, такой как земля, песок, глина и мелкие камни. Содержание загрязнений в очищенном твердом каучуке может быть определено путем полного повторного растворения твердого каучука и пропускания раствора через сито на 45 микрон. Сито затем промывают дополнительным количеством растворителя и сушат. Масса материала, задержанного на сите, представляет содержание "загрязнений" в очищенном твердом каучуке.
В настоящем тексте термин "зола" (используемый применительно к очищенному твердому каучуку, получаемому описанными здесь способами) обозначает неорганический материал (т.е. не содержащий углерода), который остается после сжигания каучука при 550°С±25°С.
В настоящем тексте термин "большая часть" обозначает больше 50%, но меньше 100%. В некоторых вариантах реализации этот термин обозначает 51-60%, а в других вариантах реализации 60-95%.
В настоящем тексте словосочетание "летучее вещество" относится к отличному от каучука веществу, которое может содержаться в образце очищенного твердого каучука, но которое улетучивается при 100+/-5°С (или при 160+/-5°С, если есть подозрение, что образец каучука содержит летучие углеводородные масла). Стандартным тестом для определения летучих веществ, содержащихся в образце каучука, является ASTM D1278-91 (1997).
Способы
В первом варианте реализации предложен способ повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей. Способ включает (А) использование брикетов, содержащих (i) прессованный измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или (например, от 1/8ʹʹ до 1,5ʹʹ или меньше, как дополнительно обсуждается ниже), содержащий багассу, каучук, остаточную воду, и (ii) не более 5 масс. % листьев из растения, не являющегося гевеей, причем плотность брикетов на 40-325% выше плотности непрессованного растительного материала; (В) осуществление процедуры экстракции указанных брикетов органическим растворителем, в ходе которой брикеты смешивают с по меньшей мере одним полярным органическим растворителем и по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем с получением суспензии, которая содержит 0,5-10 масс. % воды; и (С) обработку суспензии для удаления багассы и смолы и выделения по меньшей мере 95-99% по массе каучука, содержащегося в брикетах.
Во втором варианте реализации предложен многостадийный способ удаления каучука из растений гуаюлы. (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла.) Вначале получают суспензию, содержащую (i) растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, каучук и смолу), (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель. Суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала, 50-90% по массе совместно (ii) и (iii) и 0,5-10 масс. % воды из растительного материала. Большую часть багассы удаляют из суспензии с получением мисцеллы. Необязательно дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен растворителям, применявшимся в суспензии (а), или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. Количество любого дополнительного полярного органического растворителя, который добавляют в мисцеллу, меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле пониженной вязкости или в мисцелле, из которой удалена большая часть багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы, из которой удалена большая часть багассы, с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой на этой второй фазе удаления, имеет размер частиц меньше 105 микрон. Большая часть удаленной (из мисцеллы пониженной вязкости) багассы имеет размер частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общее количество багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы имеет размер частиц больше 45 микрон. Относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечить коагуляцию каучука. Из коагулированного каучука получают очищенный твердый каучук. Этот очищенный твердый каучук имеет такую степень чистоты, что если он содержит 0,8 масс. % летучего вещества, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого процесса осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении от 35 до 1000 КПа.
В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование центрифуги. В таких вариантах реализации вначале используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материала из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии), (ii) присутствует в количестве 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-40% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Суспензию подвергают центрифугированию для удаления 70-95% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), получая мисцеллу. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинация (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз. Количество любого дополнительного полярного органического растворителя ниже количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. В зависимости от типа используемой центрифуги, если желательно снизить вязкость мисцеллы, может быть возможно добавить некоторое количество дополнительного растворителя или весь дополнительный растворитель непосредственно в устройство (устройства), задействованное в процессе экстракции, благодаря чему мисцелла на выходе из устройства будет представлять собой мисцеллу пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз. Затем, дополнительную багассу, 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) имеет размер частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной (из очищенной мисцеллы) багассы имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечивать коагуляцию содержащегося в нем каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.
В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование экстракционной центрифуги (декантера). Вначале используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии), (ii) присутствует в количестве 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-40% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Смесь подвергают экстракционному центрифугированию (например, в экстракционной центрифуге) для удаления 60-95% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии) с получением мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). Количество любого добавляемого дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука в мисцелле пониженной плотности. В зависимости от типа используемого способа экстракции (например, экстракционная центрифуга) если желательно снизить вязкость мисцеллы может быть возможно добавить некоторое количество или весь дополнительный растворитель непосредственно в устройство (устройства), задействованное в процессе экстракции, благодаря чему вязкость мисцеллы на выходе процесса экстракции ниже 200 сантипуаз. Затем багассу, 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы), дополнительно удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы, из которой удалено по меньшей мере 60% по массе багассы) характеризуется размером частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть затем необязательно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной (из очищенной мисцеллы) багассы (имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечивать коагуляцию содержащегося в нем каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (т.е. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.
В некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации удаление багассы на стадии (b) включает использование процесса прессования. Сначала используют суспензию, содержащую (i) измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы (причем растительный материал содержит багассу, смолу и каучук) и (ii) смесь растворителей, состоящую из по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем (i) присутствует в количестве 5-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии) и (ii) присутствует в количестве 50-95% по массе (в расчете на общую массу суспензии), и по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствует в количестве 10-35% по массе (в расчете на общее количество растворителя). (Как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Суспензию подвергают процессу прессования, такому как процесс "удаления воды" с использованием шнека внутри перфорированного цилиндра (например, шнекового пресса) для удаления 51-60 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы в суспензии), получая, таким образом, мисцеллу. В некоторых вариантах реализации третьего варианта реализации может быть предпочтительно подвергать багассу более чем одному циклу прессования (например, с использованием шнекового пресса) с добавлением дополнительного количества смеси растворителей в отжатый остаток, полученный в результате первого прессования, с получением второй суспензии, которую снова подвергают прессованию со сбором двух порций раствора (жидкости, содержащей растворенный каучук и смолу), которые объединяют для получения мисцеллы. Необязательно, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). Количество любого добавляемого дополнительного полярного органического растворителя меньше количества, вызывающего коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости. Затем 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащуюся в мисцелле пониженной плотности или в мисцелле, из которой удалено 51-60% багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, удаляемой во второй фазе удаления (т.е. из мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы, из которой удалено 51-60% багассы) характеризуется размером частиц меньше 105 микрон. Очищенная мисцелла может быть дополнительно обработана для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии); 90-99% дополнительно удаленной багассы (из очищенной мисцеллы) имеет размер частиц больше 45 микрон. Затем относительное количество полярного органического растворителя к неполярному органическому растворителю в осветленном растворе каучука или в очищенной мисцелле повышается таким образом, чтобы обеспечить содержание содержащегося в них каучука. Затем коагулированный каучук выделяют из органического растворителя с получением твердого каучука. Если этот твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4 масс. % смолы. Многие процедуры этого способа осуществляют при температуре или температурах 10-80°C (i.e. различные процедуры этого процесса могут осуществляться при одной температуре или при разных температурах) и давлении 35-1000 КПа.
Также предложен третий вариант реализации, включающий основанный на использовании органических растворителей способ очистки раствора солюбилизированного каучука гуаюлы, который содержит по меньшей мере один неполярный растворитель, по меньшей мере один полярный растворитель, солюбилизированный каучук гуаюлы и до 5-20 масс. % багассы и 0,5-10 масс. % воды (все в расчете на общую массу раствора), (как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла) Способ (который осуществляют при давлении 35-1000 КПа) включает центрифугирование раствора при силе g, равной 500-3500, для удаления по меньшей мере 90-99% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в растворе) с получением очищенной мисцеллы. Большая часть удаляемой (из раствора) багассы имеет размер частиц меньше 105 микрон. Затем очищенную мисцеллу фильтруют для дополнительного удаления багассы и получают осветленный раствор каучука, который содержит 0,01-1% по массе багассы (в расчете на количество багассы в растворе); 90-99% дополнительно удаленной (из раствора с получением осветленного раствора каучука) багассы имеет размер частиц больше 45 микрон.
Также предложен четвертый вариант реализации, включающий способ удаления багассы из суспензии, содержащей каучук гуаюлы. В этом способе используется суспензия, содержащая по меньшей мере один неполярный органический растворитель, по меньшей мере один полярный органический растворитель и растительный материал из растения гуаюлы. Растительный материал содержит 1-15 масс. % солюбилизированного каучука гуаюлы, 70-95 масс. % багассы и 3-20 масс. % солюбилизированной смолы (как объясняется ниже, в альтернативных вариантах реализации этого способа используемый растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, отличного от растения гуаюла). Общее количество полярных и неполярных органических растворителей в суспензии составляет 50-90% по массе (в расчете на общую массу суспензии), а количество растительного материала составляет 10-50% по массе (в расчете на общую массу суспензии). Суспензию помещают в осадительную центрифугу, которая содержит разгрузочный шлюз, центрифугу используют для удаления из суспензии количества багассы, достаточного для получения мисцеллы, которая содержит (i) на 60-95 масс. % меньше багассы, чем суспензия (в расчете на общее количество багассы, содержащееся в суспензии) и (ii) 1-10 масс. % солюбилизированного каучука гуаюлы. Способ осуществляют при давлении 35-1000 КПа.
Типы растительного материала/источников багассы
Как упоминалось ранее, способы согласно первому раскрытому здесь варианту реализации используют в комбинации с растительным материалом, из растения, не являющегося гевеей. Также следует понимать, что второй, третий и четвертый варианты реализации, хотя и описаны с указанием подробностей использования в комбинации с растительным материалом гуаюлы, могут также использоваться в комбинации с некоторыми другими растениями, не являющимися гевеей. Следует понимать, что все приведенные здесь описания, касающиеся получения растительного материала, суспензий, содержащих растительный материал, и растительного материала, содержащего багассу, отделяемую от каучука и смолы растительного материала, включают использование растительного материала гуаюлы (т.е. из кустарника гуаюлы), даже когда в конкретном объяснении не указано явно, что подразумевается растительный материал гуаюлы. В предпочтительном варианте раскрытые здесь способы используют с растительным материалом из кустарника гуаюлы. Примеры растений, не являющихся гевеей, пригодных для получения растительного материала для брикетов, включают, но не ограничиваются следующим: Parthenium argentatum (кустарник гуаюла), Taraxacum Kok-Saghyz (кок-сагыз, «русский одуванчик»), Euphorbia lathyris (молочай чиновидный или масличный), Parthenium incanum (мариола), Chrysothamnus nauseosus (хризотамнус), Pedilanthus macrocarpus (педилантус крупноплодный), Asclepias syriaca, speciosa, subulata и др. (молочаи), Solidago altissima, graminifolia rigida и др. (золотарники), Cacalia atripilicifolia (какалия), Pycnanthemum incanum (горная мята), Teucreum canadense (дубровник канадский) и Campanula Americana (колокольчик американский). Известны и другие растения, которые производят каучук и аналогичные каучуку углеводороды, в частности, среди семейства сложноцветных (Compositae), молочайных (Euphorbiaceae), Campanulaceae (колокольчиковых), губоцветных (Labiatae) и тутовых (Могасеа). При выделении каучука из растительного материала в некоторых вариантах реализации каждого из первого, второго, третьего и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов, предусмотрена возможность использования одного типа растения или смеси более чем одного типов растений. В предпочтительном варианте согласно каждому из первого, второго, третьего и четвертого, раскрытых здесь вариантов реализации используемый растительный материал получен из кустарника гуаюлы.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов материал растения, не являющегося гевеей, получен из по меньшей мере одного из следующих растений: Parthenium argentatum (кустарник гуаюла), Taraxacum Kok-Saghyz (кок-сагыз), Euphorbia lathyris (молочай чиновидный), Parthenium incanum (мариола), Chrysothamnus nauseosus (хризотамнус), Pedilanthus macrocarpus (педилантус крупноплодный), Asclepias syriaca, speciosa, subulata и др. (молочаи), Solidago altissima, graminifolia rigida и др. (золотарники), Cacalia atripilicifolia (какалия), Pycnanthemum incanum (горная мята), Teucreum canadense (дубравник канадский) и Campanula Americana (колокольчик американский). В некоторых согласно первому и второму, раскрытым здесь вариантам реализации, измельченный растительный материал, прессуемый в брикеты, получен из кустарника гуаюлы (Parthenium argentatum).
Подготовка растительного материала
В случае, когда в первом, втором или четвертом варианте реализации описанного здесь способа используется растительный материал из кустарника гуаюлы, используемый растительный материал может иметь различные формы, как обсуждается ниже в данном тексте. Нижеследующее обсуждение в этом разделе следует понимать как относящееся в равной степени к первому, второму, третьему и четвертому вариантам реализации раскрытых здесь способов. (Брикетирование растительного материала для использования в первом варианте реализации раскрытых здесь способов и для использования в некоторых вариантах реализации второго, третьего и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь вариантов реализации обсуждается в отдельном разделе). В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал содержит измельченный кустарник гуаюлы, включая кору и древесину из кустарника, но не более 5 масс. %, предпочтительно не более 4 масс. % или не более 3 масс. % или еще более предпочтительно не более 1 масс. % растительного материала, содержащего листья из кустарника гуаюлы; в некоторых вариантах реализации количество растительного материала, содержащего листья составляет 1-5 масс. %, а в других вариантах реализации 0,5-5 масс. % или 0,5-1 масс. %. В некоторых из описанных выше вариантах реализации кустарник гуаюлы, используемый в качестве растительного материала, обычно содержит и надземные части, и подземные части куста (т.е. стволы (с корой, древесиной и сердцевиной) и корни). В других из описанных выше вариантов реализации кустарник гуаюлы, используемый в качестве растительного материала, изначально содержит только надземные части куста (другими словами, корни не включены в растительный материал). Листья куста гуаюлы могут быть удалены различными способами, включая сушку в поле с последующим встряхиванием. Специалист может разработать и использовать другие способы удаления листьев из растительного материала гуаюлы перед использованием растительного материала для изготовления брикетов, поскольку конкретный способ удаления листьев не является существенным ограничением раскрытых здесь способов. В некоторых вариантах реализации, где растительный материал содержит кустарник гуаюлы, кусты собирают путем удаления целого растения (не повреждая корни), которое оставляют сохнуть в поле до содержания воды не более 20 масс. %, предпочтительно, не более 15 масс. % или даже не более 10 масс. % воды; в некоторых вариантах реализации растительный материал содержит 5-20 масс. % воды, предпочтительно 5-15 масс. % воды.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал, использующийся в суспензии, был измельчен на куски со средним размером 1 " или меньше. Измельчение или рубка могут осуществляться в одну или более стадий. Например, используемое растение, не являющееся гевеей, может быть грубо порублено в месте сбора (или в другом месте) на куски со средней длиной меньше 2". В альтернативном варианте применяемое растение, не являющееся гевеей, может быть грубо порублено на куски длиной приблизительно 3". Грубая рубка может осуществляться до или после необязательного удаления листьев и почвы (например, путем встряхивания растения или интенсивного обдува воздухом), но в предпочтительном варианте - после удаления большей части листьев и почвы с собранного растительного материала. Измельчение или рубка на кусочки среднего размера 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше могут быть осуществлены с использованием различных физических средств. Один пример пути получения рубленого растительного материала со средним размером 1,5" или меньше или 1ʹʹ или меньше заключается в обработке необработанного растительного материала (или, возможно, грубо порубленного растительного материала) в измельчителе, дробилке, молотковой мельнице (крушилке) или валковой мельнице.
Дробилка - это хорошо известное устройство, предназначенное для рубки или измельчения материала с получением различных размеров. Большинство дробилок содержат несколько ножей (часто - стальных ножей) и одно или большее число сит (иногда сменных) с различным диаметром отверстий для регулирования размера конечного продукта. Существуют дробилки различных размеров, которые могут использоваться для рубки растительного материала, например, дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ и 1/8ʹʹ.
Молотковая мельница может быть в целом описана как стальной барабан, снабженный вертикальным или горизонтальным вращающимся валом или барабаном, на котором установлены молотки; эти молотки «крушат» материал, пропускаемый через дробилку. Молотки обычно представляют собой плоские металлические пластины, на рабочих концах которых часто имеется некоторый упрочняющий элемент. Молотки могут быть закреплены жестко или с возможностью качания. Существуют и могут использоваться для рубки растительного материала молотковые мельницы на различные размеры, такие как дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ, 3/16 и 1/8ʹʹ. Поскольку измельченный материал проходит через отверстия сит, размер отверстий сит напрямую определяет конечный размер частиц материала, обработанного в молотковой мельнице.
Валковая мельница/дробилка может быть в целом описана как устройство с двумя или более валками, каждый из которых имеет продольные бороздки, которые способствуют дополнительному уменьшению размера материала, подаваемого в дробилку. Существуют и могут использоваться для рубки растительного материала валковые дробилки на различные размеры, такие как дробилки с отверстиями ¾ʹʹ, ½,ʹʹ ʹʹ3/8ʹʹ, ¼, и 1/8ʹʹ. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и третьим вариантами реализации описанных здесь способов, растительный материал обрабатывают на по меньшей мере одном из дробилки, измельчителя, молотковой дробилки, валковой дробилки и плющильной машины для получения измельченного растительного материала, имеющего средний размер 1" или меньше (например, от 1/8ʹʹ до 1ʹʹ или от 1/8ʹʹ до ½ʹʹ). В других вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и третьим вариантами реализации описанных здесь способов растительный материал обрабатывают на по меньшей мере двух из дробилки, измельчителя, молотковой дробилки, валковой дробилки и плющильной машины для получения измельченного растительного материала, имеющего средний размер 1" или меньше (например, от 1/8ʹʹ до 1ʹʹ или от 1/8ʹʹ до ½ʹʹ). В дальнейших вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и третьим вариантами реализации описанных здесь способов растительный материал подвергают обработке на измельчителе/рубилке, обработке на молотковой мельнице, валковой мельнице и плющильной машине.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал, использующийся в суспензии (или источник багассы в суспензии) не только предварительно рубят или измельчают (например, путем обработки в измельчителе, валковой мельнице, молотковой мельнице и/или дробилке), но также обрабатывают в плющильной машине/плющилке и/или подвергают другой механической обработке, обеспечивающей разрушение клеточных стенок клеток, которые содержат природный каучук, перед смешиванием с органическими растворителями с получением суспензии. Плющильная машина или плющилка в целом может быть описана как устройство с двумя или большим числом роликов, каждый из которых имеет гладкую поверхность, обычно работающих на разных скоростях, с определенным и регулируемым зазором между роликами, которые в основном способствуют дальнейшему разрушению стенок растительных клеток. Такие типы механической обработки способствуют повышению количества природного каучука, который в итоге может быть выделен из растительного материала. В некоторых предпочтительных вариантах реализации раскрытых здесь способов, в которых используется растительный материал из кустарника гуаюлы, рубленый растительный материал обрабатывают как в валковой мельнице, так и в плющильной машине. В тех вариантах реализации, где измельченный растительный материал обрабатывают с использованием по меньшей мере одного из валковой мельницы или молотковой мельницы, измельчителя, где дробилка и плющильная машина используются для обработки рубленого материала, измельченный растительный материал предпочтительно обрабатывать по меньшей мере одним антиоксидантом, если предполагается хранение материала перед получением суспензии (количество антиоксиданта соответствует обсуждению антиоксидантов в настоящем документе).
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов может быть полезно обработать измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше (такой как получается после обработки в дробилке) для удаления материала недостаточного размера. Количество образующегося материала недостаточного размера зависит от различных факторов, включая способ рубки или измельчения растительного материала и скорость, на которой осуществляется измельчение или перемолка. Один из возможных способов удаления материала недостаточного размера заключается в пропускании измельченного растительного материала через сетчатое сито, которое затем трясут, благодаря чему материал недостаточного размера просеиваются через сетку. Могут использоваться различные типы сетчатых сит, в зависимости от размера материала, определяемого как «недостаточный». В некоторых вариантах реализации используются сита калибра 30 меш, 25 меш, 20 меш, 18 меш или 16 меш. Калибр сетки сита соответствует числу отверстий на квадратный дюйм. Соответственно, у сита 20 меш будет 20 отверстий на один квадратный дюйм. Размеры отверстий в приведенных сетчатых ситах имеют следующие значения: 30 меш (размер отверстия 0,0232ʹʹ или 595 микрон); 25 меш (размер отверстия 0,0280ʹʹ или 707 микрон); 20 меш (размер отверстия 0,0331ʹʹ или 841 микрон); 18 меш (размер отверстия 0,0394ʹʹ или 1000 микрон); и 16 меш (размер отверстия 0,0469ʹʹ или 1190 микрон). Другой вариант пути удаления материала недостаточного размера заключается в использовании воздушного сепаратора, который сдувает или выдувает частицы недостаточного размера (которые, соответственно, легче). В предпочтительном случае удаляют (например, путем использования калиброванного сита) по меньшей мере 90% по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 95% по массе материала недостаточного размера. В некоторых вариантах реализации растительный материал, используемый для суспензии, характеризуется размером частиц от 1/16ʹʹ до 1,5ʹʹ, предпочтительно от 1/16 до 1ʹʹ, еще более предпочтительно от 1/8ʹʹ до ½ʹʹ; в некоторых таких вариантах реализации растительный материал предварительно подвергают обработке, такой как дробление, с использованием сит с размером отверстий 1/16ʹʹ 1/8ʹʹ, ¼ʹʹ или ½ʹʹ, получая, таким образом, материал с максимальным размером частиц, не превышающим размер отверстий.
В некоторых вариантах реализации первого, второго и четвертого раскрытых здесь способов используемая суспензия содержит 10-50 масс. % растительного материала (в расчете на общую массу суспензии), причем остальное количество суспензии составляют органические растворители. (Следует отметить, что, как обсуждалось ранее применительно к третьему варианту реализации раскрытых здесь способов, раствор содержит 5-20 масс. % багассы). В дополнение к 10-50 масс. % растительного материала, суспензия также содержит 0,5-10 масс. % воды, причем вода связана с содержащимся в суспензии растительным материалом и содержится в пределах 10-50 масс. % доли растительного материала в суспензии. Другими словами, 10-50 масс. % растительного материала в суспензии содержит воду, присутствующую в суспензии. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов используемая суспензия содержит 25-50 масс. % растительного материала (в расчете на общую массу суспензии), причем остальное количество смеси содержит органические растворители. Эти ограничения в отношении размера растительного материала, используемого в суспензии, относятся к тем вариантам реализации первого, второго и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов, в которых растительный материал получен из растения, не являющегося гевеей, в частности, к тем, в которых растительный материал получен из кустарника гуаюлы.
Как обсуждалось ранее, в соответствии с первым, вторым и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов растительный материал, использующийся в суспензии, содержит багассу, каучук и смолу. (Следует отметить, что в третьем варианте реализации раскрытых здесь способов раствор солюбилизированного каучука гуаюлы содержит багассу, каучук и смолу, а также органические растворители.) Раствор солюбилизированного каучука гуаюлы согласно третьему варианту реализации содержит меньше багассы (5-20%), чем некоторые другие варианты реализации (10-50%), либо вследствие того, что было добавлено меньшее количество растительного материала относительно органических растворителей, или, более предпочтительно, вследствие того, что некоторое количество багассы было уже удалено при получении раствора солюбилизированного каучука гуаюлы). Каучук и смола, содержащиеся в суспензии, солюбилизируются по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем и по меньшей мере одним полярным органическим растворителем, соответственно. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов растительный материал, использующийся в суспензии, включает кору, древесину, каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторыми и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов древесина составляет по меньшей мере 80 масс. %, по меньшей мере 85 масс. % или даже по меньшей мере 90 масс. % растительного материала, а остальной растительный материал составляют кора и листья; в некоторых таких вариантах реализации древесина составляет 80-100%, 80-95%, или 90-100%, или 90-99% растительного материала. Для достижения указанного выше состава растительного материала может быть необходимо удалить или ограничить количество коры и листьев, используемых в составе растительного материала. В дальнейших вариантах реализации в соответствии с первым, вторыми и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов кора составляет по меньшей мере 50 масс. %, по меньшей мере 60 масс. %, по меньшей мере 70 масс. % или даже по меньшей мере 80 масс. % растительного материала, а оставшийся растительный материал содержит древесину и листья; в некоторых таких вариантах реализации кора составляет 50-100%, 50-95% или 70-100% или 70-99% растительного материала. Эти ограничения относительно количества растительного материала, используемого в суспензии, относятся к тем вариантам реализации первого, второго и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов, в которых растительные материал получен из растения, не являющегося гевеей, и в частности, к тем, в которых растительный материал получен из кустарника гуаюлы. Для достижения описанного выше состава растительного материала вероятно будет необходимо удалить или ограничить количество древесины и листьев, содержащихся в растительном материале, из которого получают суспензию. Каждая порция растительного материала (т.е. кора, древесина и листья) будет содержать разное количества каучука, смолы и воды.
В некоторых вариантах реализации суспензия, используемая в первом, втором и четвертом вариантах реализации раскрытых здесь способов, содержит 0,5-10 масс. % воды. Хотя описанные здесь способы основаны на использовании органических растворителей, возможно присутствие небольшого (т.е. 0,5-10 масс. %) количества воды (в первую очередь остаточной воды, содержащейся в растительном материале, хотя небольшое количество может быть связано с остаточной водой в органических растворителях). В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов суспензия содержит 0,5-7 масс. % воды, 0,5-5 масс. % воды или даже 0,5-2 масс. % воды. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и четвертым вариантами реализации раскрытых здесь способов суспензия содержит не более 4 масс. % воды, не более 3 масс. % воды или даже не более 2 масс. % воды. В предпочтительных вариантах реализации первого, второго и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов суспензия в предпочтительном случае не содержит отбеливателя, пеногасителя или органического соединения для денатурации белка. В предпочтительном варианте реализации третьего варианта реализации раскрытых здесь способов раствор солюбилизированного каучука гуаюлы не содержит отбеливателя, пеногасителя или органического соединения для денатурации белка.
Использование брикетированного растительного материала Следует понимать, что приведенное ниже описание брикетированного растительного материала относится не только к первому варианту реализации раскрытых здесь способов, но также к некоторым вариантам реализации второго варианта реализации раскрытого здесь способа (т.е. в случае, когда во втором варианте реализации для получения суспензии используется растительный материал в брикетированной форме).
Приготовление растительного материала для брикетов
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов брикеты делают из растительного материала, который был измельчен или измельчен на куски со средним размером 1ʹʹ или меньше. Обычно измельчение или рубка растительного материала до размера 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше может осуществляться в одну или более стадий. Например, используемое растение, не являющееся гевеей, может быть грубо порублено в месте сбора на куски со средней длиной меньше 2ʹʹ. Грубая рубка может осуществляться до или после необязательного удаления листьев и почвы (например, путем встряхивания растения или интенсивного обдува воздухом), но в предпочтительном варианте - после удаления большей части листьев и почвы с собранного растительного материала. Измельчение или рубка на кусочки среднего размера 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше могут быть осуществлены с использованием различных физических средств. Один пример пути получения рубленого растительного материала со средним размером 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше заключается в обработке необработанного растительного материала (или, в качестве альтернативы, грубо порубленного растительного материала) в измельчителе, дробилке, молотковой мельнице (крушилке) или валковой дробилке. Дробилка - это хорошо известное устройство, предназначенное для рубки или измельчения материала с получением различных размеров. Большинство дробилок содержат несколько ножей (часто - стальных ножей) и одно или большее число сит (иногда сменных) с различным диаметром отверстий для регулирования размера конечного продукта. Существуют дробилки различных размеров, которые могут использоваться для рубки растительного материала, например, дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ и 1/8ʹʹ. Молотковая мельница может быть в целом описана как стальной барабан, снабженный вертикальным или горизонтальным вращающимся валом или барабаном, на котором установлены молотки; эти молотки «крушат» материал, пропускаемый через дробилку. Существуют и могут использоваться для рубки растительного материала молотковые мельницы на различные размеры, такие как дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ и 1/8ʹʹ. Валковая мельница/дробилка может быть в целом описана как устройство с двумя или более валками, каждый из которых имеет продольные бороздки, которые способствуют дополнительному уменьшению размера материала, подаваемого в дробилку. Существуют и могут использоваться для рубки растительного материала валковые дробилки на различные размеры, такие как дробилки с отверстиями 3/8ʹʹ, ¼ʹʹ и 1/8ʹʹ. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым и вторым вариантами реализации описанных здесь способов, растительный материал обрабатывают на по меньшей мере одном из дробилки, измельчителя, молотковой дробилки, валковой дробилки и плющильной машины для производства измельченного растительного материала, имеющего средний размер 1ʹʹ или меньше. В других вариантах реализации в соответствии с первым и вторым вариантами реализации описанных здесь способов, растительный материал обрабатывают на по меньшей мере двух из дробилки, измельчителя, молотковой дробилки, валковой дробилки и плющильной машины для получения измельченного растительного материала, имеющего средний размер 1ʹʹ или меньше.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал, используемый в брикетах, не только предварительно рубят или измельчают (например, путем обработки в измельчителе, валковой мельнице, молотковой мельнице и/или дробилке), но также обрабатывают в плющильной машине и/или подвергают другой механической обработке, обеспечивающей разрушение клеточных стенок клеток, которые содержат природный каучук, после брикетирования, но до смешивания для получения суспензии. Плющильная машина в целом может быть описана как устройство с двумя или большим числом роликов, каждый из которых имеет гладкую поверхность, обычно работающих на разных скоростях, с определенным и регулируемым зазором между роликами, которые в основном способствуют дальнейшему разрушению стенок растительных клеток. Такие типы механической обработки способствуют повышению количества природного каучука, который в итоге может быть выделен из растительного материала. В некоторых предпочтительных вариантах реализации первого и второго вариантов реализации раскрытых здесь способов использования растительного материала из кустарника гуаюлы рубленый растительный материал обрабатывают как в валковой мельнице, так и в плющильной машине. В других вариантах реализации для брикетов используют измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы, и после брикетирования измельченный растительный материал обрабатывают с использованием по меньшей мере одного из валковой мельницы, измельчителя, дробилки и молотковой мельницы (в процессе, но перед получением суспензии). В тех вариантах реализации, где измельченный растительный материал обрабатывают с использованием по меньшей мере одного из валковой мельницы или молотковой мельницы, измельчителя, дробилки и плющильной машины, измельченный растительный материал предпочтительно обрабатывать по меньшей мере одним антиоксидантом перед прессованием в брикеты (количество антиоксиданта соответствует предшествующему обсуждению антиоксидантов).
В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым и вторым вариантами реализации описанных здесь способов может быть полезно обработать измельченный растительный материал со средним размером 1,5ʹʹ или меньше или 1ʹʹ или меньше (такой как получается после обработки в дробилке) для удаления материала недостаточного размера перед брикетированием. Количество образующегося материала недостаточного размера зависит от различных факторов, включая способ рубки или измельчения растительного материала и скорость, на которой осуществляется измельчение или перемолка. Один из возможных способов удаления материала недостаточного размера заключается в пропускании измельченного растительного материала через сетчатое сито, которое затем трясут, благодаря чему материал недостаточного размера просеиваются через сетку. Могут использоваться различные типы сетчатых сит, в зависимости от размера материала, определяемого как «недостаточный». В некоторых вариантах реализации используются сита калибра 30 меш, 25 меш, 20 меш, 18 меш или 16 меш. Калибр сетки сита соответствует числу отверстий на квадратный дюйм. Соответственно, у сита 20 меш будет 20 отверстий на один квадратный дюйм. Размеры отверстий в приведенных сетчатых ситах имеют следующие значения: 30 меш (размер отверстия 0,0232ʹʹ или 595 микрон); 25 меш (размер отверстия 0,0280ʹʹ или 707 микрон); 20 меш (размер отверстия 0,0331" или 841 микрон); 18 меш (размер отверстия 0,0394ʹʹ или 1000 микрон); и 16 меш (размер отверстия 0,0469ʹʹ или 1190 микрон). Другой вариант пути удаления материала недостаточного размера заключается в использовании воздушного сепаратора, который сдувает или выдувает частицы недостаточного размера (которые, соответственно, легче). В предпочтительном случае удаляют (например, путем использования калиброванного сита) по меньшей мере 90% по массе, еще более предпочтительно по меньшей мере 95% по массе материала недостаточного размера. В некоторых вариантах реализации растительный материал, формуемый в брикеты, характеризуется размером частиц от 1/16ʹʹ до 1,5ʹʹ, предпочтительно от 1/16ʹʹ до 1ʹʹ, еще более предпочтительно от 1/8ʹʹ до ½ʹʹ; в некоторых таких вариантах реализации растительный материал предварительно подвергают обработке, такой как дробление, с использованием сит с размером отверстий 1/16ʹʹ 1/8ʹʹ, ¼ʹʹ или ½ʹʹ, получая, таким образом, материал с максимальным размером частиц, не превышающим размер отверстий.
В некоторых вариантах реализации растительный материал, который прессуют в брикеты, не только измельчают, но также подвергают обработке в валковой мельнице/дробилке, плющильной машине, молотковой мельнице и/или другой механической обработке, обеспечивающей разрушение клеточной стенки клеток, содержащих природный каучук. Валковая мельница/дробилка может быть в целом описана как устройство с двумя или более валками, каждый из которых имеет продольные бороздки, которые способствуют дополнительному уменьшению размера материала, подаваемого в дробилку. Плющильная машина в целом может быть описана как устройство с двумя или большим числом роликов, каждый из которых имеет гладкую поверхность, обычно работающих на разных скоростях, с определенным и регулируемым зазором между роликами, которые в основном способствуют дальнейшему разрушению стенок растительных клеток. Молотковая мельница может быть в целом описана как стальной барабан, снабженный вертикальным или горизонтальным вращающимся валом или барабаном, на котором установлены молотки; эти молотки «крушат» материал, пропускаемый через дробилку. Такие типы механической обработки способствуют увеличению количества природного каучука, которое в итоге можно извлечь из растительного материала. В некоторых вариантах реализации брикетов используют измельченный растительный материал из кустарника гуаюлы, и перед прессованием в брикеты измельченный растительный материал обрабатывают с использованием по меньшей мере одного из валковой мельницы, плющильной машины и молотковой мельницы (в процессе, но перед получением суспензии). В тех вариантах реализации, где измельченный растительный материал обрабатывают с использованием по меньшей мере одного из валковой мельницы, плющильной машины или молотковой мельницы, измельченный растительный материал предпочтительно обрабатывать по меньшей мере одним антиоксидантом перед прессованием в брикеты (количество антиоксиданта соответствует предшествующему обсуждению антиоксидантов).
Брикеты, используемые в описанных здесь вариантах реализации, могут содержать некоторое количество воды. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым и вторым вариантами реализации описанных здесь способов брикеты содержат 2-20% по массе воды (в расчете на общую массу брикета). В других вариантах реализации брикеты содержат 5-15% по массе воды. Основным источником воды, содержащейся в брикетах, является остаточная вода из растительного материала. Количество воды, содержащееся в брикетах, можно регулировать, например, путем сушки измельченного растительного материала перед прессованием в брикеты. В некоторых вариантах реализации первого и второго раскрытых здесь вариантов реализации, измельченный растительный материал сушат для снижения содержания влаги на по меньшей мере 2 масс. %, на по меньшей мере 4 масс. % или даже на по меньшей мере 6 масс. % перед прессованием растительного материала в брикеты. Можно использовать различные способы сушки измельченного растительного материала, включая сушку на солнце, сушку активным вентилированием (сухим и/или подогреваемым воздухом), но не ограничиваясь перечисленными способами. В некоторых вариантах реализации, растительный материал может быть высушен перед измельчением. Другой возможный источник воды, которая может содержаться в брикетах - это добавки, добавляемые к растительному материалу после сбора. Как будет более подробно обсуждаться ниже, эти добавки могут включать антиоксиданты и/или связующие, которые могут использоваться в форме водных растворов активных компонентов.
В случае использования в раскрытых здесь вариантах реализации брикетов, изготовленных из растительного материала из кустарника гуаюлы, используемый растительный материал может иметь различные формы, как описано ниже. В некоторых вариантах реализации растительный материал содержит рубленые ветки кустарника гуаюлы, включая кору и древесину из куста, но не более 5 масс. %, предпочтительно не более 4 масс. % или не более 3 масс. %, или еще предпочтительнее предпочтительно не более 1 масс. % растительного материала, содержащего листья кустарника гуаюлы. В некоторых предшествующих вариантах реализации кусты гуаюлы, используемые в качестве растительного материала, изначально включают как надземные части куста, так и подземные части (т.е. стволы (с корой, древесиной и сердцевиной) и корни). В других предшествующих вариантах реализации кусты гуаюлы, используемые в качестве растительного материала, изначально включают только надземные части куста (другими словами, корни не входят в растительный материал). Листья куста гуаюлы могут быть удалены различными способами, включая сушку в месте сбора с последующим встряхиванием. Специалист может разработать и использовать другие способы удаления листьев из растительного материала гуаюлы перед использованием растительного материала для изготовления брикетов, поскольку конкретный способ удаления листьев не является существенным ограничением раскрытых здесь способов.
В некоторых вариантах реализации растительный материал, используемый в брикетах, содержит багассу, каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации растительный материал, используемый в брикетах, включает кору, материал древесины, каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации древесина составляет по меньшей мере 70 масс. %, 80 масс. %, по меньшей мере 85 масс. % или даже по меньшей мере 90 масс. % брикета, а остальное количество брикета составляют кора и листья. Для обеспечения описанного выше состава растительного материала в брикете может быть необходимо удалить или ограничить количество коры и листьев, которые используются в составе растительного материала и прессуются в брикеты. В других вариантах реализации кора составляет по меньшей мере 50 масс. %, по меньшей мере 60 масс. %, по меньшей мере 70 масс. % или даже по меньшей мере 80 масс. % брикетов, а оставшееся вещество брикетов составляют материал древесины и листья. Вероятно, что для обеспечения описанного выше состава растительного материала в брикетах будет необходимо удалить или ограничить количество древесного материала и листьев, которые используются в составе растительного материала и прессуются в брикеты. В некоторых вариантах реализации брикеты содержат по меньшей мере 80% по массе коры, менее 20% по массе материала древесины и менее 1 масс. % листьев. Вероятно, что для обеспечения описанного выше состава растительного материала в брикетах будет необходимо удалить или ограничить количество материала древесины и листьев, используемых в составе растительного материала и прессуемых в брикеты. В дальнейших вариантах реализации брикеты содержат менее 5 масс. % или меньше древесины, а остальная масса брикетов составляет до 95 масс. % коры и предпочтительно менее 2 масс. % листьев, даже более предпочтительно менее 1 масс. % листьев. Каждая составляющая растительного материала (т.е. кора, древесина и листья), используемая в брикетах, содержит различные количества багассы, каучука, смолы и воды.
Брикетирование
Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах реализации используют прессованный растительный материал в форме брикетов. Подразумевается, что термин «брикет» включает различные формы и очертания, включая шары, кубы, тела с прямоугольными гранями, сферические тела, тела яйцеобразной формы, кирпичи и бруски, но не ограничиваясь перечисленными. Существуют различные методы прессования растительного материала в брикеты. Один из способов изготовления брикетов из растительного материала включает использование брикетной машины серийного производства для изготовления брикетов. Такие брикетные машины производятся различными компаниями и доступны в различных размерах и модификациях. Примером являются брикетные машины, производимые K.R. Komarek, Inc. (Wood Dale, Иллинойс, СШП), включая модели брикетных машин валкового типа №№B100R и BR200QC. В целом, в брикетной машине используется система валкового типа для уплотнения материала с добавлением к сжимаемому материалу связующего или без него. Машина может прилагать давление различной величины, в зависимости от используемой машины, свойств измельченного растительного материала и желаемых свойств брикетов. В некоторых вариантах реализации брикеты из растительного материала из кустарника гуаюлы изготавливают с использованием брикетных машин. В некоторых из описанных выше вариантов реализации к измельченному растительному материалу перед прессованием в брикеты добавляют связующее. Специалист может придумать и использовать другие способы изготовления брикетов из измельченного растительного материала из растений, не являющихся гевеей, в рамках объема раскрытых здесь способов.
В некоторых вариантах реализации брикеты изготавливают из измельченного растительного материала, обработанного одним или большим числом связующих перед сжатием в брикеты. Могут использоваться различные типы связующих, включая, но не ограничиваясь следующими: связующие на основе органических веществ (такие как продукты, полученные из дерева, глина, крахмалы и зола), связующие на химической основе (такие как, сульфонаты, натриевый бентонит) и жидкости, такие как вода. Количество связующего, используемого в измельченным растительным материалом, может быть различным в зависимости от типа изготавливаемого брикета. В некоторых вариантах реализации количество связующего, используемого в брикете, составляет 0,1-5 масс. % (в расчете на общую массу брикета).
В некоторых вариантах реализации брикеты выполнены из измельченного растительного материала, который был обработан одним или большим числом антиоксидантов перед прессованием в брикеты. Соединения, подходящие для использования в качестве одного или большего числа антиоксидантов в некоторых вариантах реализации согласно первому и второму раскрытым здесь вариантам реализации, хорошо известны специалисту и включают 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (также известный как 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол); N-(1,3-диметлбутил-)-Nʹ-фенил-1,4-бензолдиамин; октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат (продаваемый под маркой Irganox® 1076); 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол (продаваемый под маркой Irganox® 1520), содержащие одну гидроксигруппу экранированные фенолы, такие как 6-трет-бутил-2,4-ксиленол, стиролсодержащие фенолы, бутилированные октилфенолы; бисфенолы, например, 4,4ʹ-бутил-инденбис(6-трет-бутил-м-крезол), полибутилированный бисфенол А, экранированные гидрохиноны, такие как 2,4-ди-трет-амилгидрохинон; полифенолы, такие как бутилированный п-крезол-дициклопентандиеновый сополимер; фенольные сульфиды, такие как 4,4ʹ-тиобис(6-трет-бутил-3-метилфенол), алкилированные и арилированные бисфенолфосфиты, такие как трис(нонилфенил)фосфит, триазинтрионы, такие как алкилгидроксициннамат триэфир трис(2-гидроксиэтил)-триазинтрион, трис(алкилгидроксибензил)-триазинтрион; пентаэритриоловые эфиры, такие как тетракис(метилен-3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксигидроциннамат)-метан; замещенные дифениламины, такие как октилированные дифениламины, п-(п-толуолсульфонамидо)-дифениламин, нонилированный дифениламин, продукты реакции диизобутилендифениламина дигидрохинолины, такие как 6-додецил-1,2-дигидро-2,2,4-триметилхинолин; полимеры дигидрохинолина, такие как полимер 1,2-дигидро-2,2,4-триметилхинолина; меркаптобензимидазолы, такие как 2-меркаптобензимидазол; дитиокарбаматы металлов, такие как дибутилдитиокарбамат никеля, диизобутилдитиокарбамат никеля, диметилдитиокарбамат никеля; продукты реакции кетон/альдегид, такие как продукты конденсации анилина-бутилальдегида, продукты реакции диариламин-кетон-альдегид, и замещенные п-фенилендиамины, такие как ди-b-нафтил-п-фенилепефенилендиамин и N-фенил-Nʹ-циклогексил-п-фенилендиамин, но не ограничены перечисленными. Общее количество антиоксиданта, используемого в тех вариантах реализации согласно первому и второму раскрытым здесь вариантам реализации, в которых используется по меньшей мере один антиоксидант, может лежать в диапазоне от 0,2% до 2% от массы очищенного твердого каучука, полученного в итоге осуществления настоящего способа твердого каучука (в расчете на массу очищенного твердого каучука, содержащего 0,8 масс. % летучих веществ).
В некоторых вариантах реализации брикеты могут храниться в течение по меньшей мере 90 дней после прессования с сохранением молекулярной массы каучука, содержащегося в брикетах, на уровне по меньшей мере 800000, предпочтительно по меньшей мере 1000000. В некоторых предпочтительных вариантах реализации брикеты изготовлены из измельченного растительного материала из кустарника гуаюлы, и брикеты могут храниться в течение по меньшей мере 90 дней с сохранением молекулярной массы каучука, содержащегося в брикетах, на уровне по меньшей мере 800000, предпочтительно по меньшей мере 1000000. В других вариантах реализации брикеты могут храниться в течение по меньшей мере 7 месяцев (210 дней) с сохранением молекулярной массы каучука, содержащегося в брикетах, на уровне по меньшей мере 800000, предпочтительно по меньшей мере 1000000. В некоторых предпочтительных вариантах реализации брикеты изготовлены из измельченного растительного материала из кустарника гуаюлы, и брикеты могут храниться в течение по меньшей мере 7 месяцев (210 дней) с сохранением молекулярной массы каучука, содержащегося в брикетах, по на уровне меньшей мере 800000, предпочтительно по меньшей мере 1000000.
Приготовление суспензии
В зависимости от того, как исходная суспензия (содержащая растительный материал из растения, не являющегося гевеей, по меньшей мере один полярный органический растворитель и по меньшей мере один неполярный органический растворитель) была получена или обработана, в некоторых вариантах реализации первого, второго и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов, общее выделение каучука из растительного материала растения, не являющегося гевеей, может быть улучшено путем обеспечения не только хорошего контакта с растворителями, но также смешивания или перемешивания объединенных растительного материала и растворителей. Могут использоваться различные способы смешивания и/или перемешивания комбинации растворителей, включая, но не ограничиваясь перечисленными: смешивание в чане с мешалкой, гомогенизацию, диспергирование и влажный размол. В некоторых таких вариантах реализации могут использоваться один или более чанов или реакторов для осуществления смешивания и/или перемешивания суспензии или комбинации растительного материала и растворителей либо до использования суспензии, либо по меньшей мере до удаления большей части багассы из суспензии с получением мисцеллы. Как очевидно для специалиста, степень смешивания и/или перемешивания будет различной в зависимости от таких факторов как количество и концентрация суспензии или комбинации растительного материала и растворителей, размера и мощности оборудования, используемого для смешивания и/или перемешивания. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов растительный материал и органические растворители (т.е. по меньшей мере один полярный органический растворитель и по меньшей мере один неполярный органический растворитель) остаются в контакте в течение определенного периода или времени перед отделением части багассы растительного материала от части органического растворителя, который содержит солюбилизированный каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации этот период времени составляет 0,3-3 часа, а в других вариантах реализации 0,5-1,5 часа. В других вариантах реализации используют более длительный период контакта, составляющий 1-8 часа или более.
Удаление багассы из суспензии
Нижеследующее описание удаления багассы из суспензии следует воспринимать как относящееся в целом к первому, второму и четвертому варианту реализации раскрытых здесь способов, в каждом из которых упоминается удаление багассы из суспензии с получением мисцеллы. Также следует понимать, что данное описание применимо для некоторых вариантов реализации третьего варианта реализации раскрытых здесь способов, в котором используются дополнительные стадии для получения раствора солюбилизированного каучука гуаюлы из суспензии. Как обсуждалось выше, в соответствии с описанным здесь способом, первоначально из суспензии удаляют большую часть багассы с получением мисцеллы. (Значения массового процентного содержания багассы, указываемые здесь, основаны на сухой массе багассы (т.е. после удаления всех органических растворителей и воды). Как дополнительно обсуждается ниже, большая часть первично удаленной багассы составляет в некоторых вариантах реализации 60-95 масс. % багассы, содержащейся в суспензии, и в других вариантах реализации 51-60 масс. %, 60-80 масс. %, 70-95 масс. % или 75-95 масс. %. Общее количество багассы, содержащейся в суспензии, может быть определено путем взятия контрольного образца суспензии (при этом следует следить, чтобы перед взятием образца багасса в смеси не осела) и экстрагирования нерастворимых материалов путем многократных промывок и центрифугирования. Другими словами, многократные промывка и центрифугирование остатка с последующим центрифугированием каждой полученной надосадочной жидкости для обеспечения полного удаления нерастворимого вещества багассы. Могут быть необходимы три или большее число циклов промывки и центрифугирования. После конденсирования и сушки нерастворимых веществ для удаления органических растворителей можно определить общую массу нерастворимых веществ. Может быть рассчитано общее количество багассы, содержащейся в образце; в итоге может быть рассчитана общая масса багассы, содержащаяся во всей суспензии). Мисцелла содержит некоторое количество багассы (т.е. часть, не удаленную из суспензии), солюбилизированный каучук, солюбилизированную смолу, по меньшей мере один полярный органический растворитель и по меньшей мере один неполярный органический растворитель. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов из суспензии удаляют 60-95 масс. % багассы, 60-80 масс. %, 70-95 масс. % или 75-95 масс. % багассы, получая в результате мисцеллу. В некоторых предпочтительных вариантах реализации раскрытых здесь способов из суспензии удаляют по меньшей мере 70 масс. % или по меньшей мере 75 масс. % багассы, получая в результате мисцеллу.
Это удаление багассы из суспензии можно осуществить с использованием различного оборудования и/или способов и/или реагентов. Часть багассы, которую удаляют из суспензии, называется здесь первой порцией багассы. В некоторых предпочтительных вариантах реализации раскрытых здесь способов, удаление багассы из суспензии с получением мисцеллы выполняют с использованием центрифуги, возможно осадительной центрифуги. В других вариантах реализации раскрытых здесь способов, удаление багассы из суспензии с получением мисцеллы выполняют с использованием экстракционной центрифуги (декантера) или шнекового пресса. В дальнейших вариантах реализации раскрытых здесь способов удаление багассы из суспензии с получением мисцеллы осуществляют с использованием противоточного экстрактора. Хотя приведенные ниже конкретные описания багассы из суспензии объясняются применительно ко второму варианту реализации описанных здесь способов, следует понимать, что каждый тип описанного оборудования можно также использовать для удаления багассы из суспензии в некоторых вариантах реализации первого варианта реализации раскрытых здесь способов. Далее, предполагается, что подробное описание работы осадительной центрифуги применимо к некоторым вариантам реализации четвертого варианта реализации раскрытых здесь способов. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов часть или всю первую порцию багассы добавляют обратно в суспензию, чтобы обеспечить переход дополнительного количества солюбилизированного каучука или смолы, связанных со смоченной растворителем багассой, в жидкую часть суспензии (т.е. мисцеллы). В других вариантах реализации раскрытых здесь способов не осуществляют добавления части первой порции багассы обратно в суспензию. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов по меньшей мере часть мисцеллы (содержащей растворители, каучук, смолу и багассу), получаемой из суспензии, добавляют обратно в суспензию. В других вариантах реализации раскрытых здесь способов отсутствует добавление мисцеллы обратно в суспензию.
В некоторых вариантах реализации при использовании осадительной центрифуги для удаления багассы из суспензии, ее используют на скорости, достаточной, чтобы получить силу g, равную от 500 до 3500, предпочтительно от 1000 до 3000 или от 1000 до 2500. (Специалисту понятно, что сила g представляет собой меру величины ускорения, сообщаемого образцу, и является функцией количества оборотов в минуту и радиуса вращения.) Также в рамках объема описанного здесь способа можно использовать больше одной центрифуги для удаления большей части багассы из суспензии. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов содержание твердых веществ в мисцелле, получаемой в результате удаления багассы из суспензии, составляет 5-20 масс. %, предпочтительно 7-18 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы), причем твердыми веществами являются багасса, каучук и смола. В некоторых вариантах реализации в соответствии с описанными здесь способами мисцелла содержит 1-10 масс. % каучука и 1-10 масс. % смолы; в других вариантах реализации мисцелла содержит 3-7 масс. % каучука 3-9 масс. % смолы.
Как обсуждалось выше, в некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации раскрытых здесь способов смесь подвергают процедуре центрифугирования для удаления 70-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы в суспензии) с получением мисцеллы. Мисцелла содержит багассу, солюбилизированный каучук, солюбилизированную смолу, по меньшей мере один полярный органический растворитель и по меньшей мере один неполярный органический растворитель. В некоторых вариантах реализации смесь подвергают процедуре центрифугирования для удаления по меньшей мере 75 масс. % багассы; в некоторых таких вариантах реализации 75-95 масс. % багассы. В некоторых вариантах реализации, центрифуга представляет собой осадительную центрифугу, и в некоторых таких вариантах реализации рабочая скорость является скоростью, достаточной для достижения 500-3500 g, предпочтительно от 1000 до 3000 g. Также объем описанных здесь способов включает использование больше чем одной центрифуги для удаления по меньшей мере 70 масс. % (например, 70-95 масс. %) или по меньшей мере 75 масс. % (например, 75-95 масс. %) багассы из суспензии. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов содержание твердых веществ в мисцелле, получаемой в результате удаления багассы из суспензии, составляет 5-20 масс. %, предпочтительно 7-18 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы), при этом твердыми веществами считаются багасса, смола и каучук. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов мисцелла содержит 1-10 масс. % каучука и 1-10 масс. % смолы или, в других вариантах реализации описанных здесь способов мисцелла содержит 3-7 масс. % каучука и 3-9 масс. % смолы.
Как обсуждалось выше, в некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации раскрытых здесь способов суспензию подвергают процедуре экстракции для удаления 60-95% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), в результате чего получают мисцеллу. Процедура экстракции могут включать использование экстракционной центрифуги. Экстракционная центрифуга может представлять собой центрифугу шнекового типа (часто горизонтальную) с цилиндрическим коническим барабаном со сплошными стенками. Шнек, который установлен на стенке барабана, расположен внутри барабана, где он вращается. Суспензия или жидкая масса для экстракции подается в устройство (часто через распределительные устройства в шнеке барабана). Затем суспензия или жидкая масса поступает в зону противоточной экстракции барабана и течет к коническому концу барабана через разделительный диск против течения добавляемого агента экстракции (т.е. противоточное действие). Использование некоторых экстрагирующих центрифуг допускает возможность добавления дополнительного растворителя в ходе процесса экстракции, они могут работать в непрерывном и полунепрерывном режиме. Существуют различные типы экстракционных центрифуг, включая те, которые осуществляют противоточную экстракцию, осадители шнекового типа и со сплошным ротором. В предпочтительном случае экстракционная центрифуга представляет собой противоточный экстрактор. В настоящем тексте предполагается, что экстракционная центрифуга включает различные типы экстракционных центрифуг, включая противоточные экстракторы, осадительные центрифуги шнекового типа, с фильтрующим ротором и сплошным ротором. В некоторых вариантах реализации суспензию подвергают процедуре экстракции, достаточной для удаления по меньшей мере 70 масс. % багассы. В некоторых вариантах реализации в соответствии с третьим вариантом реализации раскрытых здесь способов процесс экстракции заключается в использовании экстракционной центрифуги. Экстракционная центрифуга может работать в различных режимах в зависимости от размеров и параметров конкретного устройства и количества багассы, которое необходимо удалить. Также объем описанных здесь способов включает использование более, чем одной экстракционной центрифуги для по меньшей мере 70 масс. % или по меньшей мере 75 масс. % багассы из суспензии. В некоторых вариантах реализации содержание твердых веществ в мисцелле, находящейся в экстракционной центрифуге составляет 5-20 масс. %, предпочтительно 7-18 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы), при этом твердыми веществами считаются багасса, смола и каучук. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов мисцелла, которая находится в экстракционной центрифуге, содержит 1-10 масс. % каучука и 1-10 масс. % смолы. В других вариантах реализации описанных здесь способов мисцелла содержит 3-7 масс. % каучука и 3-9 масс. % смолы. В некоторых вариантах реализации в соответствии с третьим вариантом реализации раскрытых здесь способов, в которых используется экстракционная центрифуга и в которых желательно снизить вязкость мисцеллы, можно добавить часть или весь дополнительный растворитель (т.е. полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их смесь) непосредственно в экстракционную центрифугу, чтобы таким образом снизить вязкость мисцеллы, находящейся в экстракционной центрифуге до значения ниже 200 сантипуаз. Также отдельно предусмотрено, что стадия процедуры экстракции (например, с использованием экстракционной центрифуги) с удалением порции багассы, содержащейся в суспензии, может использоваться в комбинации с добавлением дополнительного растворителя (т.е. полярного органического растворителя, неполярного органического растворителя или их комбинации), чтобы таким образом получить модифицированную мисцеллу, которая содержит относительно меньше багассы и, соответственно, характеризуется содержанием твердых веществ, подходящим для обработки на последующей стадии удаления багассы (которая, в некоторых вариантах реализации, включает использование тарельчатой центрифуги). Понятно, что при относительно пониженном содержании твердых веществ в материале, поступающем в тарельчатую центрифугу (например, в диапазоне 5-10 масс. %), можно использовать тарельчатую центрифугу меньшего размера.
Как обсуждалось выше, в некоторых конкретных вариантах реализации второго варианта реализации раскрытых здесь способов, суспензию подвергают процедуре прессования для удаления по меньшей мере 60% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), в результате чего получают мисцеллу. Процедура прессования может включать использование шнекового пресса. Шнековый пресс - это тип устройства, которое содержит винт в камере, которая окружена по длине материалом типа сита в форме цилиндра. Шнек вращают, что обеспечивает продавливание материала в камере через камеру и прижимание к ситу. Диаметр вала шнека может увеличиваться по направлению к длинному концу вала, за счет чего вал увеличивающегося диаметра проталкивает материал в направлении сита, благодаря чему жидкость вытесняется через сито. Твердый материал обычно проталкивается шнеком в продольном направлении и может прижиматься к ситу, но не проходит через него. По мере вращения шнека в дальнем конце камеры накапливается твердый материал. Этот твердый материал часто называют жомом (отжатым осадком). На дальнем конце камеры расположено отверстие (затычка или дверца, часто называемая конусом). Конус обычно заперт давлением воздуха, и чем выше давление воздуха, тем больше должно быть усилие которым шнек давит на осадок, тем больше жидкости удаляется из фильтр-прессного осадка. Большинство шнековых прессов могут функционировать в разных режимах. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов суспензию подвергают процедуре прессования, достаточной для удаления по меньшей мере 70 масс. % багассы. В некоторых вариантах реализации процедуру прессования выполняют с использованием шнекового пресса. В тех вариантах реализации, где используется шнековый пресс, он может работать в различных условиях в зависимости от размеров и рабочих параметров конкретного используемого шнекового пресса. Существуют различные коммерчески доступные шнековые прессы, включая прессы, продаваемые фирмой Vincent Corporation (Tampa, Florida, США), но не ограничиваясь ими.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов, где используется шнековый пресс, его используют в режиме вращения 20-100 оборотов/мин, и при обратном фильтрационном давлении 5-15 фунтов на кв. дюйм (предпочтительно 5-10 фунтов на кв. дюйм). В рамках описанных здесь способов также можно использовать больше одного шнекового пресса или пропускание багассы через шнековый пресс больше одного раза (с добавлением дополнительного со-растворителя к фильтр-прессному остатку багассы перед вторым прессованием) для удаления по меньшей мере 70 масс. % или по меньшей мере 75 масс. % багассы из суспензии. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов содержание твердых вещества в мисцелле на выходе из пресса составляет 5-20 масс. %, предпочтительно 5-10 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы), при этом твердыми веществами считаются багасса, смола и каучук. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов мисцелла (жидкость) на выходе пресса содержит 1-10 масс. % каучука и 1-10 масс. % смолы. В других вариантах реализации мисцелла содержит 3-7 масс. % каучука и 3-9 масс. % смолы.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов удаление багассы из суспензии с получением мисцеллы осуществляют с использованием противоточного экстрактора. В некоторых вариантах реализации багасса, удаленная с использованием противоточного экстрактора содержит 60-95% по массе багассы, содержащейся в суспензии. В других вариантах реализации - 70-95% или даже 75-95%. В некоторых вариантах реализации, где используется противоточный экстрактор, багассу и смесь растворителей (т.е. суспензию) перемешивают в отдельном экстракторе в течение некоторого периода времени перед использованием противоточного экстрактора, что обеспечивает дополнительное время контакта растворителя с растительным материалом и солюбилизацию каучука, содержащегося в разрушенных клетках растительного материала. В других вариантах реализации не осуществляют предварительного перемешивания багассы и смеси растворителей (т.е. суспензии) перед помещением в противоточный экстрактор, либо предварительное смешивание осуществляют непосредственно перед загрузкой в противоточный экстрактор. Основной принцип, на котором основана работа противоточного экстрактора, заключается в том, что твердый материал циркулирует или движется в одном направлении в то время как жидкость (например, растворители) циркулирует или движется в противоположном направлении, что увеличивает контакт между твердым материалом и жидкостью. Существуют различные конкретные конфигурации противоточных экстракторов, которые могут использоваться в раскрытых здесь способах.
В некоторых вариантах реализации, где используется противоточный экстрактор, растительный материал, смешанный с сорастворителями с образованием суспензии, находится в контакте с растворителями в течение периода времени, достаточного для обеспечения солюбилизации каучука и смолы, содержащихся в разрушенных клетках растительного материала, до удаления большей части багассы из противоточного экстрактора. В некоторых таких вариантах реализации растительный материал находится в контакте с растворителями в течение 0,3-3 часов перед удалением большей части багассы из противоточного экстрактора; в других вариантах реализации - 0,5 часа-1,5 часа. Следует понимать, что растительный материал может находится в контакте с растворителями в течение более продолжительного периода времени, такого как 1-8 часов или 3-8 часов перед удалением большей части багассы из противоточного экстрактора. Указанные здесь периоды времени контакта включают как (среднее) время, в течение которого растительный материал находится в контакте с растворителями в противоточном экстракторе, так и любое время, в течение которого растительный материал находится в контакте с растворителями в отдельном экстракторе, в случае, когда такой экстрактор используется.
В некоторых вариантах реализации, где используется противоточный экстрактор, противоточный экстрактор устроен так, что он включает несколько уровней или стадий, причем на каждом уровне или стадии присутствует багасса, обработанная растворителями в течение различных и увеличивающихся периодов времени. В рамках этих стадий багасса перемещается через противоточный экстрактор при помощи конвейерной ленты, шнека или перемещающего устройства другого типа. На уровне или стадии, которые могут считаться конечными, т.е. на уровне или стадии, на которых багасса находится в контакте с растворителем в течение самого продолжительного периода времени, багассу извлекают из противоточного экстрактора (например, при помощи шнека, конвейерной ленты или конвейерного устройства другого типа). В некоторых вариантах реализации багассу, извлекаемую из противоточного экстрактора, промывают свежим растворителем (т.е. смесью неполярного органического растворителя и полярного органического растворителя) для удаления по меньшей мере части смолы, которая может быть солюбилизирована, но связана со смоченной растворителем багассой.
В некоторых вариантах реализации, где используется противоточный экстрактор, багасса, извлекаемая из противоточного экстрактора, содержит и багассу, и смесь растворителей в относительных количествах 40-80% по массе растворителя; в других вариантах реализации удаляемая багасса содержит или 40-60% по массе растворителя или 40-50% по массе растворителя. В некоторых вариантах реализации, где используется противоточный экстрактор, багассу, извлекаемую из противоточного экстрактора, прессуют или давят для удаления дополнительного количества растворителя. Давление или прессование может быть осуществлено одним или большим числом способов, включающих, но не ограничивающихся способом с использованием винтового пресса, лотковой сушилки, экструзии, удаления летучих веществ и т.д.
Добавление дополнительных органических растворителей
Нижеследующее описание следует понимать как относящееся в целом к первому и второму вариантам реализации раскрытых здесь способов. Кроме того, оно в некоторых вариантах реализации третьего и четвертого вариантов реализации раскрытых здесь способов может быть полезно использовать дополнительные органические растворители, и соответственно, данное описание может быть применимо к этим вариантам реализации. Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию (каждый из которых может быть идентичен растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. Мисцелла пониженной вязкости содержит багассу, солюбилизированные каучук и смолу, а также органические растворители. В некоторых предпочтительных вариантах реализации любые добавляемые дополнительные органические растворители идентичны тем, которые содержатся в суспензии, для упрощения способа. Количество любого дополнительного полярного органического растворителя, которое добавляют, меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости, поскольку каучук в мисцелле пониженной вязкости должен оставаться в солюбилизированном состоянии. Для специалиста понятно, что конкретное количество любого добавляемого дополнительного органического растворителя (растворителей) будет зависеть от объема мисцеллы и от соотношения количеств полярного и неполярного органических растворителей, содержащихся в мисцелле, а также особенностей последующей обработки мисцеллы для дополнительного удаления багассы. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов добавляемое количество дополнительного растворителя (растворителей) представляет собой количество, достаточное для получения мисцеллы пониженной вязкости с вязкостью ниже 300 сантипуаз (например, 10-300 сантипуаз), и в других вариантах реализации ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). В некоторых вариантах реализации стадию добавления дополнительного полярного органического растворителя, дополнительного неполярного органического растворителя или их комбинации осуществляют на предшествующей стадии удаления багассы, и мисцелла имеет вязкость, не требующую дальнейшего снижения. Общая цель снижения вязкости мисцеллы состоит в том, чтобы облегчить удаление багассы с меньшим размером частиц (например, мелкой багассы с размером меньше микрон 105 и мелкой багассы с размером больше 45 микрон) на последующих стадиях способа. Специалисту понятно, что значение, до которого снижается вязкость мисцеллы пониженной вязкости (и соответственно, количество любого добавляемого дополнительного органического растворителя (растворителей)) в большой степени определяется параметрами остальных стадий способа, включая, в частности, скорость и/или число стадий удаления более мелкой багассы для получения в итоге коагулированного каучука и очищенного твердого каучука из него.
В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов содержание твердых веществ в мисцелле пониженной вязкости или мисцелле по отношению к жидкому материалу, используемому в следующей процедуре удаления багассы, составляет 2-18 масс. %, предпочтительно 5-15 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы/жидкий материал), причем твердые вещества включают багассу, каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым вариантом реализации описанных здесь способов мисцелла пониженной вязкости (или мисцелла) содержит 0,5-7 масс. % каучука и 0,5-8 масс. % смолы (в расчете на общую массу мисцеллы пониженной вязкости или мисцеллы).
Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов, дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинация (причем все растворители могут быть идентичны органическим растворителям, содержащимся в суспензии, или отличаться от них) добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости, вязкость которой ниже 200 сантипуаз (например, 10-200 сантипуаз). В других вариантах реализации дополнительный полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинацию добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости, вязкость которой ниже 300 сантипуаз (например, 10-300 сантипуаз). Возможно добавление одного или большего числа органических растворителей. Возможно добавление одного или большего числа полярных органических растворителей. Возможно добавление одного или большего числа неполярных органических растворителей. Мисцелла пониженной вязкости содержит багассу, солюбилизированные каучук и смолу, а также органические растворители. В некоторых предпочтительных вариантах реализации дополнительный полярный органический растворитель добавляют в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости. В некоторых предпочтительных вариантах реализации любой добавляемый дополнительный полярный органический растворитель идентичен по меньшей мере одному полярному органического растворителю, содержащемуся в суспензии, для упрощения способа. Количество дополнительного полярного органического растворителя, которое добавляют, меньше количества, которое вызывает коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости, поскольку каучук в мисцелле пониженной вязкости должен оставаться в солюбилизированном состоянии. Для специалиста понятно, что конкретное количество добавляемого дополнительного органического растворителя (растворителей) будет зависеть от объема мисцеллы и от соотношения количеств полярного и неполярного органических растворителей, содержащихся в мисцелле. Общая цель снижения вязкости мисцеллы состоит в том, чтобы облегчить удаление багассы с меньшим размером частиц (например, мелкой багассы с размером меньше микрон 105 и мелкой багассы с размером больше 45 микрон) на последующих стадиях способа. Специалисту понятно, что значение, до которого снижается вязкость мисцеллы пониженной вязкости (и соответственно, количество добавляемого дополнительного органического растворителя (растворителей)) в большой степени определяется параметрами остальных стадий способа, включая, в частности, скорость и/или число стадий удаления более мелкой багассы для получения в итоге коагулированного каучука и очищенного твердого каучука из него. В некоторых вариантах реализации в соответствии со вторым вариантом реализации описанных здесь способов содержание твердых веществ в мисцелле пониженной вязкости или в жидком материале, используемом в последующей процедуре удаления багассы, составляет 2-18 масс. %, предпочтительно 5-15 масс. % (в расчете на общую массу мисцеллы пониженной вязкости), причем твердые вещества представляют собой багассу, каучук и смолу. В некоторых вариантах реализации в соответствии со вторым вариантом реализации описанных здесь способов мисцелла пониженной вязкости содержит 0,5-7 масс. % каучука и 0,5-8 масс. % смолы (в расчете на общую массу мисцеллы пониженной вязкости).
Второе удаление багассы
Как ясно видно из предшествующего обсуждения раскрытого здесь способа, после получения мисцеллы путем удаления большей части багассы из суспензии, в мисцелле остается дополнительная багасса, часть, которую необходимо удалить, чтобы получить конечный каучуковый продукт, пригодный для продажи. Как обсуждалось выше, в первом и третьем вариантах реализации раскрытых здесь способов 80-95 масс. % багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле пониженной вязкости или мисцелле, из которой была удалена большая часть багассы) удаляют из мисцеллы пониженной вязкости или из мисцеллы с получением очищенной мисцеллы. Большая часть багассы, которую удаляют для получения очищенной мисцеллы, характеризуется размером частиц меньше 105 микрон. (Другими словами, по меньшей мере 50% по массе удаленной багассы имеет размер частиц меньше 105, а в некоторых вариантах реализации по меньшей мере 90% или 95% по массе удаленной багассы имеет размер частиц меньше 105 микрон. Диапазон размеров частиц удаленной багассы может быть определен путем высушивания багассы для удаления органических растворителей с последующим анализом размеров частиц высушенной массы, например, с использованием сит. Различные способы анализа размеров частиц хорошо известны специалисту. Очищенная мисцелла содержит солюбилизированный каучук и смолу, а также органические растворители. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов по меньшей мере 85 масс. % (например, 85-95 масс. %) или по меньшей мере 90 масс. % (например, 90-95 масс. %) багассы удаляют, получая в результате очищенную мисцеллу. В некоторых конкретных вариантах реализации согласно раскрытым здесь способам дополнительное удаление багассы с получением дополнительно очищенной мисцеллы осуществляют с использованием центрифуги, в одном из вариантов тарельчатой центрифуги. В некоторых вариантах реализации, если используется тарельчатая центрифуга, ее используют на скорости, достаточной для обеспечения силы g от 4000 до 12000, предпочтительно от 7000 до 10000. Также объем некоторых вариантов реализации описанных здесь способов включает использование более одной центрифуги или более одного способа обработки для дополнительного удаления багассы и получения очищенной мисцеллы. В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов содержание твердых веществ в очищенной мисцелле составляет 2-16 масс. %, предпочтительно 3-12 масс. % (в расчете на общую массу очищенной мисцеллы), причем твердые вещества включают каучук, смолу и багассу. В некоторых вариантах реализации в соответствии с описанными здесь способами очищенная мисцелла содержит 0,5-7 масс. % каучука и 0,5-8 масс. % смолы (в расчете на общую массу очищенной мисцеллы).
Дальнейшая очистка очищенной мисцеллы
Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов очищенную мицеллу необязательно обрабатывают для дополнительного удаления багассы, благодаря чему получают осветленный раствор каучука, который содержит 0,01-1% багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии). В некоторых таких вариантах реализации 0,01-0,5% багассы иди даже 0,010, 1% багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии) остается в осветленном растворе каучука. 90-99% (по массе) дополнительно удаленной багассы (из очищенной мисцеллы) характеризуется размером частиц более 45 микрон, а в других вариантах реализации 95-99% по массе дополнительно удаленной багассы характеризуется размером частиц более 45 микрон. Осветленный раствор каучука содержит солюбилизированный каучук и солюбилизированную смолу (из растительного материала), а также полярный неполярный органические растворители. В некоторых предпочтительных вариантах реализации дополнительное удаление багассы из очищенной мисцеллы выполняют путем фильтрации, возможно с использованием фильтра с элементом типа плоского сита с размером отверстий 45 микрон или меньше, по которому непрерывно скребет вращающийся скребок. Фильтры с элементом типа решетки характеризуются сетчатым фильтром с отверстием определенного размера, через которое проходит жидкость. Твердые вещества, размер которых больше размера отверстия задерживаются сетчатым фильтром и удаляются с сетчатого фильтра путем соскребания, например, вращающимся скребком. Затем твердые вещества могут падать на дно фильтровального устройства, где их можно периодически собирать и/или удалять. Другие способы, включая другие способы фильтрации, но не ограничиваясь ими, могут использоваться для дополнительного удаления багассы из очищенной мисцеллы для получения осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии). В объем решения также входят описанные здесь способы, в которых используют более одного фильтра и более одного способа обработки для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1% багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии).
Органические растворители
В любом из раскрытых здесь вариантов реализации способов органические растворители, содержащиеся в суспензии (или в растворе солюбилизированного каучука гуаюлы из третьего варианта реализации) и любые дополнительные органические растворители (полярный органический растворитель, неполярный органический растворитель или их комбинация), добавляемые в мисцеллу для получения мисцеллы пониженной вязкости или на любых других стадиях способа могут быть одинаковыми или разными (т.е. возможно использование всего одного неполярного органического растворителя и всего одного полярного органического растворителя, или в альтернативном варианте возможно использование больше, чем одного растворителя каждого типа). В предпочтительном варианте все неполярные органические растворители, используемые в способе, одинаковы, и все полярные органические растворители, используемые в способе, одинаковы.
В любом из описанных выше вариантов реализации раскрытых здесь способов, указанные по меньшей мере один полярный органический растворитель суспензии (или в растворе солюбилизированного каучука гуаюлы из третьего варианта реализации) и любой дополнительный полярный органический растворитель, добавляемый в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости или добавляемый на какой-либо другой стадии способа, выбран из группы, состоящей из спиртов, содержащих от 1 до 8 атомов углерода (например, этанол, изопропанол, этанол и т.п.), простых эфиров и сложных эфиров, содержащих от 2 до 8 атомов углерода; циклических эфиров, содержащих от 4 до 8 атомов углерода, и кетонов, содержащих от 3 до 8 атомов углерода (например, ацетона, метилэтилового кетона и т.п.) и их комбинаций. В некоторых предпочтительных вариантах реализации раскрытых здесь способов по меньшей мере один неполярный органический растворитель и любой дополнительный неполярный органический растворитель, каждый, является гексаном или циклогексаном, причем указанный по меньшей мере один полярный органический растворитель и любой дополнительный полярный органический растворитель необязательно представляют собой ацетон. Другие полярные органические растворители (отдельно или в комбинации) могут использоваться в вариантах реализации раскрытых здесь способов, при условии, что полярный органический растворитель предпочтительно сольватирует часть экстрагируемых веществ, отличных от каучука (например, смолы) и вызывает (в определенной концентрации) коагуляцию природного каучука. В любом из раскрытых здесь вариантов реализации способов могут использоваться смеси двух или более полярных органических растворителей.
В любом из описанных выше вариантов реализации описанных здесь способов указанный по меньшей мере один неполярный органический растворитель, содержащийся в суспензии, и любой дополнительный неполярный органический растворитель, добавляемый в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости или добавляемый на какой-либо другой стадии способа, могут быть выбраны из группы, состоящей из алканов, содержащих от 4 до 9 атомов углерода (например, пентана, гексана, гептанов, нонана и т.п.), циклоалканов и алкилциклоалканов, содержащих от 5 до 10 атомов углерода (например, циклогексана, циклогептана и т.п.), ароматических соединений и замещенных алкилами ароматических соединений, содержащих от 6 до 12 атомов углерода (например, бензола, толуола, ксилена и т.п.) и их комбинаций. В некоторых предпочтительных вариантах реализации в соответствии первым, вторым и третьим вариантами реализации раскрытых здесь способов указанный по меньшей мере один полярный органический растворитель суспензии и любой дополнительный полярный органический растворитель, оба представляют собой ацетон, и указанный по меньшей мере один неполярный органический растворитель суспензии и любой дополнительный неполярный органический растворитель возможно представляют собой гексан или циклогексан. Другие неполярные органические растворители (отдельно или в комбинации) могут использоваться в вариантах реализации раскрытых здесь способов при условии, что неполярный органический растворитель предпочтительно сольватирует природный каучук. В любом из раскрытых здесь вариантов реализации способов могут использоваться смеси из двух или более неполярных органических растворителей.
Как обсуждалось выше, в некоторых вариантах реализации описанных здесь способов относительное количество по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя, содержащихся в суспензии, составляет 50-90% по массе и 10-50% по массе, соответственно, в расчете на общее количество органического растворителя. В некоторых предпочтительных вариантах реализации количество по меньшей мере одного неполярного органического растворителя составляет 60-85% по массе, а количество по меньшей мере одного полярного органического растворителя составляет 15-40% по массе. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов полезно контролировать или доводить вязкость смеси объединенных органических растворителей (т.е. указанных по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и по меньшей мере одного полярного органического растворителя) до 10-1000 сантипуаз, особенно для некоторых компонентов способов, таких как компонент суспензии, где происходит солюбилизация каучука и смолы из разрушенных клеток растений. В некоторых таких вариантах реализации вязкость смеси объединенных органических растворителей контролируют или доводят до уровня 35-800 сантипуаз. Относительно более высокая вязкость в указанных диапазонах будет полезна в том компоненте способа, где происходит солюбилизация каучука и смолы из разрушенных клеток растений, поскольку это позволяет максимизировать солюбилизацию и минимизировать осаждение частиц багассы. Относительно более низкая вязкость в указанных пределах, напротив, будет полезна в тех компонентах способа, где каучук и смола уже солюбилизированы и происходит вымывание багассы, для того чтобы солюбилизированный каучук и смола остались в жидкости/растворителе, а не в багассе, смоченной растворителем.
Разное
В различных вариантах реализации согласно раскрытым здесь способам один или большее число антиоксидантов могут необязательно использоваться с растительным материалом, суспензией или на других стадиях выделения каучука из растительного материала. В предпочтительных вариантах реализации раскрытых здесь способов один или большее число антиоксидантов добавляют в осветленный раствор каучука до повышения относительного количества полярного органического растворителя относительно неполярного органического растворителя. Однако в других вариантах реализации раскрытых здесь способов один или большее число антиоксидантов могут быть добавлены в один или большее число других моментов в процессе осуществления способа. В предпочтительном варианте, когда добавляют один или большее число антиоксидантов, их добавляют после удаления по меньшей мере 80%, по меньшей мере 85% или по меньшей мере 90% багассы из мисцеллы пониженной вязкости. В качестве альтернативы в некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов один или большее число антиоксидантов могут быть добавлены к растительному материалу до включения его в суспензию. Подходящие соединения для использования в качестве одного или большего числа антиоксидантов в раскрытых здесь способах включают, но не ограничиваются перечисленными: 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол (также известный как 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол); N-(1,3-диметлбутил-)-Nʹ-фенил-1,4-бензолдиамин; октадецил-3-(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)-пропионат (продаваемый под маркой Irganox® 1076); 4,6-бис-(октилтиометил)-о-крезол (продаваемый под маркой Irganox® 1520), содержащие одну гидроксигруппу экранированные фенолы, такие как 6-трет-бутил-2,4-ксиленол, стиролсодержащие фенолы, бутилированные октилфенолы; бисфенолы, например, 4,4ʹ-бутил-инденбис(6-трет-бутил-м-крезол), полибутилированный бисфенол А, экранированные гидрохиноны, такие как 2,4-ди-трет-амилгидрохинон; полифенолы, такие как бутилированный п-крезол-дициклопентандиеновый сополимер; фенольные сульфиды, такие как 4,4ʹ-тиобис(6-трет-бутил-3-метилфенол), алкилированные и арилированные бисфенолфосфиты, такие как трис(нонилфенил)фосфит, триазинтрионы, такие как такие как алкилгидроксициннамат триэфир трис(2-гидроксиэтил)-триазинтрион, трис(алкилгидроксибензил)- триазинтрион; пентаэритриоловые эфиры, такие как тетракис(метилен-3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксигидроциннамат)-метан; замещенные дифениламины, такие как октилированные дифениламины, п-(п-толуолсульфонамидо)-дифениламин, нонилированный дифениламин, продукты реакции диизобутилендифениламина дигидрохинолины, такие как 6-додецил-1,2-дигидро-2,2,4-триметилхинолин; полимеры дигидрохинолина, такие как полимер 1,2-дигидро-2,2,4-триметилхинолина; меркаптобензимидазолы, такие как 2-меркаптобензимидазол; дитиокарбаматы металлов, такие как дибутилдитиокарбамат никеля, диизобутилдитиокарбамат никеля, диметилдитиокарбамат никеля; продукты реакции кетон/альдегид, такие как продукты конденсации анилина-бутилальдегида, продукты реакции диариламин-кетон-альдегид, и замещенные п-фенилендиамины, такие как ди-b-нафтил-п-фениленфенилендиамин и N-фенил-Nʹ-циклогексил-п-фенилендиамин. Общее количество антиоксиданта, используемого в тех вариантах реализации раскрытого способа, где используется по меньшей мере один антиоксидант, могут лежать в диапазоне от 0,2% до 2% по массе очищенного твердого каучука, получаемого в итоге предложенным способом (в расчете на массу очищенного твердого каучука, содержащего менее 0,5 масс. % растворителя).
Как обсуждалось выше, относительное количество полярного органического растворителя относительно неполярного органического растворителя в осветленном растворе каучука повышено так, что обеспечивает коагуляцию каучука, солюбилизированного в осветленном растворе каучука. В некоторых вариантах реализации, количество полярного органического растворителя повышают путем добавления дополнительного полярного органического растворителя. В других вариантах реализации относительное количество полярного органического растворителя повышают путем удаления неполярного органического растворителя. Относительное количество полярного органического растворителя повышают до такой степени, чтобы вызвать начало коагуляции каучука, содержащегося в осветленном растворе. Конкретное количество добавляемого дополнительного полярного органического растворителя, и/или конкретное количество удаляемого неполярного органического растворителя будет зависеть от объема мисцеллы и относительных количеств полярного и неполярного органических растворителей, содержащихся в мисцелле, и от желаемой степени коагуляции каучука. Более высокомолекулярный каучук (который обычно более желателен для конечного продукта) будет коагулировать первым. В некоторых вариантах реализации в соответствии с первым, вторым и третьим вариантами реализации коагуляцию контролируют таким образом, чтобы более высокомолекулярный каучук (предпочтительно каучук с молекулярной массой по меньшей мере 800000 (например, 800000-1500000), еще более предпочтительно по меньшей мере 1000000 (например, 1000000-1500000)) коагулировал, а каучук с более низкой молекулярной массой оставался в растворе. Приводимые здесь значения молекулярной массы определяются методом гель-хроматографии с использованием полистиролового стандарта.
В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов может быть полезно давать некоторое время на осаждение, что позволяет отделить фракции, содержащие каучук с более высокой молекулярной массой от более легких фракций, содержащих каучук меньшей молекулярной массы, а также смолу. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов для облегчения разделения может использоваться фракционирующая установка (возможно, в форме конуса), в которой более тяжелая фракция каучука с более высокой молекулярной массой оседает на дно фракционирующего устройства и может быть удалена (например, путем откачивания) со дна. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов удаление фракции каучука с более высокой молекулярной массой осуществляют непрерывно, что позволяет поддерживать постоянную или относительно постоянную границу фаз во фракционирующей установке. Верхняя фаза (содержащая каучук более низкой молекулярной массы и смолу) может быть отделена и может быть переработана или использована повторно различными способами. В некоторых вариантах реализации относительное количество полярного органического растворителя по сравнению с неполярным органическим растворителем может быть повышено как путем добавления дополнительного полярного органического растворителя, так и путем удаления неполярного органического растворителя. В некоторых вариантах реализации один или большее число дополнительных полярных органических растворителей могут быть добавлены к осветленному раствору каучука в таком общем количестве, которое обеспечивает коагуляцию солюбилизированного в нем каучука. В предпочтительных вариантах реализации, где добавляют дополнительный полярный органический растворитель, он представляет собой тот же полярный органический растворитель, что содержится в суспензии. В других вариантах реализации согласно первому, второму и третьему вариантам реализации, где добавляют дополнительный полярный органический растворитель, он может отличаться от полярного органического растворителя, содержащегося в суспензии.
Как обсуждалось выше, в соответствии с раскрытыми здесь способами твердый очищенный каучук может быть получен из коагулированного каучука, который коагулирует в осветленном растворе каучука. Для выделения очищенного твердого каучука могут использоваться различные способы. Эти способы обычно включают удаление растворителя (в первую очередь неполярного органического растворителя, но также некоторого количества полярного органического растворителя), связанного с коагулированным каучуком. Остаточный растворитель может быть удален из коагулированного каучука путем выпаривания растворителя путем нагревания и/или вакуумирования. В некоторых вариантах реализации раскрытых здесь способов остаточный растворитель удаляют в одной или нескольких фазах (двух, трех, четырех, пяти или более), которые включают использование и тепла, и вакуума. В некоторых вариантах реализации нагревание предпочтительно приводит к повышению температуры коагулированного каучука до уровня выше точки кипения остаточных органических растворителей, связанных с коагулированным каучуком. В некоторых вариантах реализации эта температура составляет от 40°C до 100°C, что облегчает удаление растворителя. В некоторых вариантах реализации давление снижают до 3-30 дюймов ртутного столба (10-100 КПа) для облегчения удаления растворителя. Удаляемый растворитель может быть сконденсирован и выделен для дальнейшего использования. В предпочтительных вариантах реализации получаемый очищенный твердый каучук имеет молекулярную массу по меньшей мере 800000 (например, 800000-1500000), еще более предпочтительно по меньшей мере 1000000 (например, 800000-1500000), где молекулярная масса рассчитана с использованием полистиролового стандарта. Количество растворителя, удаляемого из коагулированного каучука, будет варьировать в зависимости от предполагаемого использования и способа транспортировки. В некоторых вариантах реализации очищенный твердый каучук может быть собран в пакеты/брикеты. В предпочтительных вариантах реализации в очищенном твердом каучуке остается не более 2 масс. %, предпочтительно не более 1 масс. % и еще более предпочтительно не более 0,8 масс. % летучих веществ (в расчете на общую массу очищенного твердого каучука) после осуществления одной или большего числа стадий удаления растворителя из каучука. Как обсуждалось выше, в соответствии с некоторыми вариантами реализации описанных здесь способов, если очищенный твердый каучук содержит 0,8 масс. % летучих веществ, он также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы 0,1-4 масс. % смолы. (Следует понимать, что очищенный твердый каучук, полученный в соответствии с раскрытыми здесь способами, может содержать сравнительно больше или меньше органического растворителя, и что 0,8 масс. % летучих веществ даны в качестве примера содержания для целей определения того, было ли достигнуто достаточное удаление грязи, золы и смолы. В некоторых предпочтительных вариантах реализации очищенный твердый каучук содержит 0,8 масс. % или меньше летучих веществ.
В некоторых вариантах реализации описанных здесь способов количество каучука, которое выделяют из суспензии, составляет по меньшей мере 95 масс. % (например, 95-99 масс. % или 95-98 масс. %) каучука, содержащегося в суспензии, содержащей растительный материал. В предпочтительном случае в таких вариантах реализации растительный материал представляет собой материал кустарника гуаюлы. В некоторых более предпочтительных вариантах реализации описанных здесь способов количество каучука, которое выделяют из суспензии, составляет по меньшей мере 96 масс. % (например, 96-99 масс. % или 96-99 масс. %) каучука, содержащегося в суспензии, содержащей растительный материал. В некоторых вариантах реализации растительный материал представляет собой материал кустарника гуаюлы. В предпочтительных вариантах реализации описанных здесь способов количество каучука, которое выделяют из суспензии, составляет по меньшей мере 98 масс. % каучука, который содержится в суспензии, содержащей растительный материал. В предпочтительных случаях в таких вариантах реализации растительный материал представляет собой материал из кустарника гуаюлы. Общее количество каучука, присутствующее в суспензии, содержащей растительный материал, может быть определено способом, аналогичным способу, используемому для определения общего количества багассы, содержащейся в суспензии, который обсуждался выше, за тем исключением, что внимание уделяется надосадочным жидкостям, полученным в результате повторяемых процедур центрифугирования и промывки. После удаления всей багассы из образца суспензии (с использованием повторяемой процедуры центрифугирования и промывки, описанной ранее), объединяют собранные порции надосадочной жидкости и вызывают коагуляцию содержащегося в них каучука путем добавления полярного растворителя (смола при этом остается в солюбилизированном состоянии). Полярный растворитель следует добавлять до уровня выше точки начала коагуляции, чтобы обеспечить коагуляцию каучука с более низкой молекулярной массой, а также каучука с более высокой молекулярной массой. Затем можно отфильтровать коагулированный каучук от растворителей, промыть несколькими дополнительными фракциями чистого полярного растворителя (промывочную жидкость добавляют к порции растворителя, содержащей каучук), после чего каучук взвешивают и можно рассчитать общее количество каучука в исходной суспензии, содержащей растительный материал. Общее количество смолы, содержащейся в суспензии, содержащей растительный материал, можно определить путем высушивания растворителя, оставшегося после коагуляции каучука (с добавлением всех дополнительных промывочных порций, используемых для промывки коагулированного каучука).
Температура
Как обсуждалось выше, некоторые аспекты описанных здесь способов осуществляют при температуре или температурах 10-80°C, причем разные аспекты способа могут осуществляться при одной температуре или при разных, и давлении 35-1000 КПа. В некоторых вариантах реализации в соответствии с раскрытыми здесь способами некоторые аспекты способа осуществляют при температуре или температурах 10-50°С (предпочтительно, аспекты способа, обозначенные здесь как (а)-(е) в различных вариантах осуществления и/или соответствующие описанию стадий, предшествующих стадии, на которой органический растворитель удаляют из коагулированного каучука). Как понятно специалистам, конкретная температура или температуры, при которых осуществляют отдельные аспекты способа, могут быть различными в зависимости от того, какие по меньшей мере один полярный органический растворитель и по меньшей мере один неполярный органический растворитель используются. Однако, предполагается, что те аспекты раскрытых здесь способов, которые относятся к удалению багассы из суспензии с получением мисцеллы; добавлению дополнительного полярного органического растворителя для получения мисцеллы пониженной вязкости; удаления 80-95 масс. % багассы из мисцеллы пониженной вязкости (или мисцеллы) с получением очищенной мисцеллы; и возможно обработки очищенной мисцеллы для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, содержащего 0,01-1% по массе багассы, будут осуществляться при температуре или температурах ниже точки кипения смеси используемых по меньшей мере одного полярного органического растворителя и по меньшей мере одного неполярного органического растворителя. Последующие или более поздние аспекты способов (т.е. повышения относительного количества полярного органического растворителя относительно неполярного органического растворителя в осветленном растворе каучука для коагулирования каучука и получения твердого каучука, очищенного от коагулированного каучука) предпочтительно осуществляют при температуре или температурах выше точки кипения по меньшей мере одного полярного органического растворителя и/или выше точки кипения смеси по меньшей мере одного неполярного органического растворителя.
Некоторые стадии в каждом из первого, второго и третьего вариантов реализации описанных здесь способов предпочтительно осуществляют в непрерывном режиме. В некоторых вариантах реализации первого и второго вариантов реализации описанных здесь способов (a)-(g) осуществляют в непрерывном режиме.
ПРИМЕРЫ
Следующие далее примеры приведены исключительно в целях иллюстрации, и не предназначены для ограничения объема прилагающейся формулы изобретения.
Если не указано иначе, технические и научные термины имеют значение, обычное для понимания среднего специалиста в области, к которой относится настоящая заявка. Хотя настоящая заявка проиллюстрирована описанием вариантов реализации, и хотя варианты реализации описаны достаточно подробно, объем прилагающейся формулы изобретения никоим образом не ограничен и не сводится к этим деталям. Дополнительные преимущества и модификации легко станут понятны специалисту. Соответственно, настоящая заявка в своих более широких аспектах не ограничивается конкретными показанными и описанными подробностями, примерами реализации. Соответственно, возможны отклонения от таких подробностей, которые при этом не выходят за рамки сущности и объема общего изобретательского замысла.
Пример 1
Готовили образец для имитации удаления каучука из источника каучука, отличного от гевеи. Для приготовления образца использовали бутылку Champion объемом 500 мл; образец состоял из 12,4% (масс/масс) нерастворимых мелкодисперсных частиц (нерастворимые мелкодисперсные вещества представляли собой багассу и загрязнения/почву, примешивающихся при сборе гранул из кустарника гуаюлы), 4,8% (масс/масс) растворимого каучука (полученного путем коагуляции природного каучукового латекса из кустарника гуаюлы) и 1,6% (масс/масс) смеси растворимой резины и несортового каучука. Предшествующие стадии были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Смесь растворимой резины и несортового каучука, а также нерастворимых мелкодисперсных частиц получали из гранул из кустарника гуаюлы с использованием смеси растворителей, содержащей 80 масс. % гексана и 20 масс. % ацетона. Гранулы были приготовлены приблизительно за 1,5 года до использования из измельченных кустов гуаюлы и хранились. При использовании эти гранулы содержали пренебрежимое количество влаги, если вообще содержали ее. Нерастворимые мелкодисперсные частицы, и смесь растворимой смолы и несортового каучука растворяли с использованием сорастворителей: ацетона и гексана (смесь растворителей содержала 80 масс. % гексана и 20 масс. % ацетона). Образец встряхивали вручную и быстро выливали в центрифужные пробирки объемом 15 мл (встряхивая вручную между вливаниями).
Для имитации удаления багассы осуществляли испытания вращением, помещая центрифужные пробирки объемом 15 мл в центрифугу для колб Flottweg, установленную на 1000×g (Образец 1-А) и 3000×g. (Образец 1-В), на периоды времени, указанные в Таблице 1. Третью обработку осуществляли вначале при заданном режиме 1000×g в течение 5 минут, после чего фугат центрифугировали второй раз при 3000×g (Образец 1-С). По завершении центрифугирования исследуемые образцы извлекали и исследовали на значение уплотнения твердого материала и % объем осевшего материала (результаты приведены в Таблице 1). Затем фугат отделяли от твердых веществ. Предшествующие стадии были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Отделенный фугат исследовали после удаления растворителя (с удалением всего или по существу всего растворителя, с получением в остатке и растворимых, и нерастворимых твердых веществ). Процентная массовая доля оставшихся твердых веществ может быть рассчитана и ее можно сравнить с целевым значением не более 6% нерастворимых веществ (результаты приведены в Таблице 2). Затем твердые вещества со дна пробирки исследовали для определения относительных количеств содержащихся в них растворимых и нерастворимых твердых веществ (результаты приведены в Таблице 2).
Пример 2
Для имитации удаления каучука из источника каучука, отличного от гевеи, готовили несколько партий раствора каучука с разным % мелкодисперсных частиц в качестве исходного материала (растворы готовили из брикетов каучука гуаюлы и смеси растворителей, содержащей 80/20 гексан/ацетона, которые обрабатывали в шнековом прессе при различных режимах). Провели серии экспериментов с различными скоростями потока при 7000×g (низкое заданное значение) и 12000×g (высокое заданное значение). Образцы фугатов собирали в каждой серии экспериментов после центрифугирования с использованием тарельчатой центрифуги Westfalia Model СТС1. Эта тарельчатая центрифуга содержит барабан емкостью 1 литр и позволяет обрабатывать до 0.5 литра твердых веществ. После центрифугирования получали образцы твердого каучука коагулированием из фугата путем добавления к фугату дополнительного ацетона до достижения коагуляции каучука (обычно коагуляция каучука происходит при отношении гексан/ацетон около 1,2:1). Предшествующие стадии были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Растворитель удаляли из коагулированного каучука, а из оставшегося влажного каучука удаляли растворитель путем сушки в вакуумной печи при 70°C. Содержание золы и загрязнений в высушенном каучуке исследовали с использованием using ASTM D1278-91. Результаты суммированы в Таблице 3.
Эти эксперименты показали что центрифуга с высоким значением силы G позволяет разделять исходные материалы с содержанием мелкодисперсных частиц приблизительно 13% (об./об.) при скорости потока до 1,5 л/минуту, давая на выходе твердый каучук, который обычно соответствует стандартам ISO TSR-50. (ISO включает шесть различных сортов природного каучука, по которым осуществляется техническая спецификация. Эти сорта обозначаются TSR (Technically Specified Rubber - технически специфицированный каучук). TSR L (высококачественный светлый каучук, получаемый из латекса), TSR CV (высококачественный латексный каучук с устойчивой вязкостью), TSR 5 (латексный каучук хорошего качества, более темный, чем TSR L), TSR 10 и 20 (сорта хорошего качества, получаемый путем коагуляции, общего назначения), TSR 50 (содержание загрязнений до 0,50% по массе. Спецификации и характеристики сортов TSR суммированы в Таблице 4.) При более низкой скорости потока 0,5 л/минуту отдельная настольная центрифуга позволяла обрабатывать исходный материал с количеством мелкодисперсных частиц 16,2% (об./об.) при работе с высокой заданной силой G. Для исходных материалов с содержанием мелкодисперсных частиц 12,6% (об./об.) скорость потока приходилось ограничивать до 1 л/минуту, чтобы получать каучук соответствующий стандарту TSR-50 и содержащий не более 0,5 масс. % загрязнений и не более 1,5 масс. % золы.
Пример 3 (Получение гранул из кустарника гуаюлы)
Кусты гуаюлы в возрасте приблизительно 7 лет срезали зимой на уровне выше корня. Срезанные кусты оставляли в поле для сушки. Однако в период сбора шли сильные дожди, что снижало скорость высушивания. Из-за дождей процедуру удаления листьев не проводили, но благодаря тому, что весеннее отрастание листьев еще не началось, массовую процентную долю листьев оценивали ниже 20% (в расчете на сухую массу). Приблизительно через 3 недели после начала сбора срезанные кусты подвергали грубому измельчению до максимального диаметра приблизительно 3/8ʹʹ (0,95 см) с использованием измельчителя/рубильного устройства. Измельченные куски кустов помещали в закрытые контейнеры и перемещали в место гранулирования. После приемки в месте гранулирования контейнеры немедленно открывали. Через четыре дня после приемки измельченного материала начинали обработку (обработку начинали приблизительно через 4 недели после сбора). Вначале весь доставленный материал гуаюлы обрабатывали на молотковой мельнице с использованием сита 
. Полученный материал пропускали через виброгрохот калибра 20 меш для удаления мелких частиц. Материал большего размера задерживался на сите и подвергался гранулированию с использованием 
форм. Конечное определенное содержание жидкости в гранулах составляло 16 масс. %, в результате анализа (с использованием экстракции по Сокслету с использованием азеотропной смеси ацетон/пентан) было обнаружено, что гранулы содержат 9% смолы и 4,4% каучука. Гранулы транспортировали в герметичном барабанном контейнера объемом 55 галлонов, который после получения открывали, продували азотом и снова герметизировали.
Пример 4 (Использование шнекового пресса для удаления багассы)
Использовали образец суспензии массой 35 фунтов. Суспензию получали путем объединения гранул, изготовленных из растительного материала гуаюлы (как описано в Примере 3, выше), гексана и ацетона. Гранулы исследуют при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории методом шнекового прессования приблизительно через 2 месяца после гранулирования. (После приемки с места гранулирования гранулы хранили в 55 галлонном пластиковом барабане, который был закрыт, продут азотом и герметизирован). Целевой состав суспензии был следующим 18 масс. % багассы, 57 масс. % гексана, 14 масс. % ацетона, 5 масс. % каучука и 6 масс. % смолы (все багасса, каучук и смола были из брикетов). Шнековый пресс производства Vincent Corporation (модель номер СР-4) использовали для отделения некоторого количества багассы от суспензии, оценивали различные комбинации давления на выходе и скорости шнека. Также оценивали три разных сита различных форм и размера отверстий (один с отверстиями шириной 0,017ʹʹ (0,043 см), а другой с отверстиями шириной 0,011ʹʹ (0,028 см)). Третье сито имело круглые отверстия диаметром 0,023ʹʹ (0,058 см). Как показано в Таблице 5 ниже различные партии суспензии обрабатывали путем шнекового прессования с использованием указанных комбинаций скорости шнека и обратного давления. Для партий 1-3 использовали сито с отверстиями в форме щелей размером 0,017ʹʹ, для партий 4-12 использовали сито с отверстиями в форме щелей размером 0,011ʹʹ, а для партий 13-17 использовали сито с круглыми отверстиями размером 0,023ʹʹ. На выходе пресса собирали жидкость (раствор), содержащую солюбилизированные растворители, солюбилизированный каучук, солюбилизированную смолу и некоторое количество багассы. Багассу, которая накапливается в отжатом остатке, собирают отдельно.
Для большинства партий образцы брали из подаваемой в процесс суспензии (называемой также исходной суспензией), растворе в прессе и отжатом остатке багассы. Массовые процентные доли мелкодисперсных веществ и каучука в подпрессовой жидкости определяли, подвергая образцы подпрессовой жидкости центрифугированию с последующим коагулированием супернатанта центрифугирования (путем добавления ацетона). Массовую процентную долю в отжатом остатке багассы определяли, взвешивая остаток перед и после сушки в течение ночи в вакуумной печи при 70°C. Эффективность отделения твердых веществ определяли в соответствии со следующим уравнением: эффективность отделения твердых веществ = ((% биомассы в исходной смеси)-(%мелкодисперсных частиц в подпрессовой жидкости))/(% биомассы + вода в исходной суспензии). Эффективность отделения жидкости определяли согласно следующему уравнению: эффективность отделения жидкости = ((% жидкости в исходной суспензии) - (% жидкости в отжатом остатке))/(% жидкой фазы в исходной суспензии), где жидкая фаза включает ацетон, гексан и растворенные каучук и смолу. (Хотя известно, что процент твердых веществ в исходной суспензии отрицательно влияет на эффективность шнекового пресса, этот фактор был минимальным в исследованных партиях, % биомассы + вода в исходной суспензии (суспензии на входе процесса) поддерживали на уровне приблизительно 22%.
* Скорректированные значения учитывают потери растворителя в результате упаривания вследствие негерметичности оборудования (в результате прибавления обратно потерь растворителя). Потери растворителя рассчитывали как масса смеси минус масса влажного остатка минус масса осветленной жидкости.
Как видно из данных, приведенных в Таблице 5, шнековый пресс обеспечивал более чем 50% эффективность отделения твердых веществ для каждого типа сита при по меньшей мере одном наборе условий.
Пример 5 (Использование шнекового пресса для удаления багассы)
Готовили порции суспензии объемом четыре галлона путем объединения влажных гранул из гуаюлы с ацетоном, гексаном и сухим каучуком. Перед получением смеси определяли, что гранулы из гуаюлы содержали 11,74 масс. % влаги, 6,67 масс. % каучука (в расчета на сухую массу) и 8,44 масс. % смолы (в расчете на сухую массу). Сухой каучук получали путем коагуляции латекса гуаюлы Yulex, с добавлением 1 phr (1 на 100 м.ч. каучука) антиоксиданта Santoflex 134 перед коагуляцией). 5,56 фунтов влажных гранул смешивали с 381,47 граммами сухого каучука в 14,9 фунтах гексана и 3,72 фунтах ацетона с получением суспензии. Загружаемая суспензия содержала приблизительно 19% биомассы и жидкую фазу суспензии (приблизительно 81 масс. %), содержащую приблизительно 6 масс. % каучука, 2 масс. % смолы и 92 масс. % органического растворителя. Образцы смеси подвергали двум типам оценки шнекового прессования. В первом использовали шнековый пресс/французскую масляную дробилку производства French Oil Mill Machinery Company, а во втором использовали шнековый пресс производства Vincent Corporation. Этот шнековый пресс представлял собой шнековый экструдер Vincent Corporation (модель № СР-4). Предшествующие стадии (т.е. приготовление суспензии, коагуляцию и шнековое прессование) были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории.
На выходе пресса собирали жидкость (раствор), содержащий солюбилизированные растворители, солюбилизированный каучук, солюбилизированные смолы и некоторое количество багассы (мелкодисперсные вещества). Багассу, которая накапливалась в отжатом остатке, собирали отдельно. Раствор и багассу исследовали с использование процедур, описанных выше в Примере 4. Было установлено, что раствор содержит 4,23 масс. % мелкодисперсных компонентов (твердые вещества биомассы) based в расчете на общую массу раствора. Процентная доля жидкой фазы из суспензии (т.е. ацетон + гексан), выделенной из раствора, составляла 97,88 масс. %. Процентная доля твердых вещества биомассы из суспензии, которые выделали в форме отжатого остатка составляла 82,56 масс. %.
Пример 6 (Использование осаждающей центрифуги для удаления багассы/мелкодисперсных частиц из суспензии)
Для того чтобы стимулировать удаление каучука из исходного материала, не являющегося материалом гевеи или являющегося материалом гуаюлы, готовили (при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории) суспензии с различными концентрациями. В каждой суспензии использовали смесь сорастворителей, содержащую 80% по массе гексана и 20% масс. % ацетона. В каждую суспензию добавляли твердые вещества (состоящие из нерастворимых мелкодисперсных частиц, в основном багассы и грязи/почвы, из предшествующего сбора каучука из кустарника гуаюлы), каучука (полученного в результате коагуляции природного каучукового латекса, собранного из кустарника гуаюлы) и смолы (смешанной растворимой смолы плюс разрушенный каучук из предшествующего сбора каучука из кустарника гуаюлы) в количествах, достаточных для получения составов суспензий, приведенных в Таблице 6.
Каждую суспензию отдельно помещали в центрифугу осадительного типа (сепаратор Westfalia Separator Модель СА-225-21-000, который можно приобрести в GEA Westfalia Separator Group, Elgin, Illinois - Иллинойс, США) при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Для каждой суспензии использовали различные скорости потока в диапазоне от 1,0 галлонов/мин до 5,5 галлонов/мин, как показано в Таблице 4. Используемый тип осадительной центрифуги обычно называют роторной (барабанной) центрифугой, поскольку она выглядит как барабан (ротор), причем ротор обеспечивает поднятие твердых веществ из жидкости. Суспензия поступает в декантер через центральную направляющую трубку и перетекает в камеру распределителя. Из камеры распределителя суспензия чрез порты перемещается в область центрифугирования ротора, где она разгоняется до рабочей скорости. Заданные рабочие параметры центрифуги включали дифференциальную скорость 24 об./мин и кольцевая прокладка 130 миллиметров, рабочая скорость ротора составляла 4750 об./мин, что соответствует силе g 2500. В процессе работы твердые вещества прилипают к стенке ротора под действием центробежной силы, внутри ротора находится шнек, работающий со скоростью, несколько большей, чем оболочка ротора, что обеспечивает непрерывное перемещение отделенных твердых веществ к узкому концу ротора. Твердые вещества удаляются из центрифуги через отверстия в оболочке ротора в приемную камеру корпуса и выбрасываются через желоб для твердого осадка.
Брали образцы фугата (мисцеллы) и твердого осадка для каждой скорости подачи суспензии и скорости потока. Фугат и твердый осадок исследовали на % мелкодисперсных частиц и % растворителя соответственно. Часть фугата из каждой из суспензий при каждой скорости потока, указанных в Таблице 6, дополнительно обрабатывали (при температуре окружающей среды (примерно 22°С) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории) для выделения содержащегося в них каучука путем добавления дополнительного количества ацетона до коагулирования каучука (обычно коагуляция каучука происходит при массовом отношении гексан/ацетон, приблизительно равном 1,2:1). Растворители отделяли от коагулированного каучука и влажного каучука, а оставшийся влажный каучук освобождали от растворителя путем сушки в вакуумной печи при 70°С.Концентрации золы и грязи в образцах высушенного каучука анализировали с использованием ASTM D1278-91. Результаты приведены в Таблице 7. Осаждающая центрифуга позволяла удалить более 90% багассы, содержащейся в каждой исходной суспензионной смеси, вне зависимости от скорости потока, и могла обеспечивать содержание твердых веществ (показанное в Таблице 6 как % мелкодисперсных частиц) меньше 1% для каждой исходной суспензионной смеси, вне зависимости от скорости потока. Следует отметить, что во многих случаях содержание твердых веществ в мисцелле было меньше 0,5 масс. % или даже меньше 0,3 масс. %. Изменения скорости потока не оказывали стабильного влияния на содержание растворителя и твердый осадок.
1Процентные отношения следует рассматривать как значения, усредненные для трех значений скорости потока.
Пример 7 - Обработка в молотковой мельнице, валковой мельнице/дробление и плющенье (обработка в плющильном устройстве/плющилке)
Кусты гуаюлы возрастом приблизительно 8-36 месяцев собирали и связывали в тюки. Измеренное содержание влаги в тюках составляло приблизительно 20-25%. Тюки подавали в стандартную рубильную машину для получения материала с уменьшенным до приблизительно 1ʹʹ размером палочек. Измельченные палочки гуаюлы вручную пропускали через молотковую мельницу для дальнейшего уменьшения размеров. Пневмотранспортер молотковой мельницы перемещал измельченные кусты через винт на циклонный сепаратор. Использовались молотковые мельницы различного размера (1ʹʹ, 
, 1/8ʹʹ, и 1/16ʹʹ), измельченные ветки собирали в корзины по мере обработки.
Все ветки пропускали через просеивающее устройство Sweco с ситом 20 меш. Просеивающее устройство использовали для освобождения веток от мелкодисперсных частиц. Перед и/или после измельчения проводили исследование.
Измельченные ветки обрабатывали на дробилке (также известной как валковая мельница) с установленной дифференциальной скоростью валков 1:1,1. Расстояние меду валками в дробилке можно было регулировать. Материал в дробилку загружали при помощи виброгрохота подачи, а дробленый материал собирали в корзины.
Дробленый материал переносили в плющильное устройство. Плющильное устройство имело собственный валковый питатель, дифференциальная скорость валка составляла 1:1,25, а установленное расстояние между валками составляло 0,012ʹʹ. Брали образцы расплющенного материала и сохраняли для анализа разрушения клеток, а также содержания каучука в ветках. Некоторое количество расплющенного материала сохраняли для пропускания через плющильное устройство во второй и третий раз. Расплющенный материал собирали в корзины и взвешивали, конечный расплющенный материал хранили в холодильнике до момента готовности к экстракции.
Определение % каучука и смолы в образцах осуществляли с использованием образцов материала гуаюлы массой 9-10 грамм, подвергнутых экстракции по Сокслету в течении 6 часов (при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории) с использованием смеси растворителей (31 мл ацетона, 170 мл пентана) для солюбилизации каучука и смолы. Солюбилизированный каучук (содержащийся в пентановой фазе) выделяли путем коагуляции метанолом, центрифугирования и сушки. Более конкретно, 20 мл экстракта, полученного в результате экстракции по Сокслету переносили в центрифужную пробирку и добавляли 20 мл метанола для коагулирования каучука. Пробирку с ее содержимым центрифугировали на 1500 об./мин. в течение 20 минут для отделения коагулирования каучука от растворителя. Надосадочная жидкость в пробирке декантировали в колбу и сохраняли для определения % смолы. Пробирку и содержащийся в ней коагулированный каучук промывали аликвотой ацетона (10 мл) и выливали ацетон из пробирки в колбу, содержащую декантированную надосадочную жидкость. Затем оставшийся коагулированный каучук в пробирке помещали в вакуумную печь, нагретую до 60°C и сушили в вакууме в течение 30 минут. После охлаждения до комнатной температуры пробирку взвешивали и рассчитывали количество каучука в ней. Содержание смолы (содержащейся в ацетоновой фазе) определяли с использованием колбы, содержащей надосадочную жидкость и декантированный ацетон. Растворитель выпаривали из колбы в вытяжном колпаке до состояния, близкого к сухому. Коагуляция и центрифугирование были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°C) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Оставшееся содержимое дополнительно сушили, поместив колбу в печь при температуре 110°C на 30 минут. После остывания колбу взвешивали и рассчитывали количество смолы, оставшейся в колбе. Результаты подытожены в Таблице 8 ниже.
Пример 8 - Получение брикетов и обработка брикетов (выделение каучука) Получение брикетов
Собирали приблизительно 150 фунтов 6-летнего кустарника гуаюлы. Это был кустарник премиум-сорта (марикированного AZ-2), полученный из Министерства сельского хозяйства США в Марикопе, шт. Аризона. Сбор осуществляли, собирая часть гуаюлы, растущую над землей (т.е. корни оставляли под землей). Затем ветки кустарника оставляли сушиться в поле в течение 15 дней после срезания (условия среды были следующими: средний дневной максимум приблизительно 75°F (приблизительно 24°С) и средний дневной минимум приблизительно 49°F (приблизительно 9°С) с очень ограниченным числом дождей или без дождей (меньше 1ʹʹ). После сушки в поле там же отделяли листья и почву путем встряхивания кустов вручную. Затем кусты измельчали на куски длиной меньше 2ʹʹ (диаметр щепок составлял приблизительно от 0,25ʹʹ до 0,125ʹʹ). В смеси крупных щепок также присутствовали «мелкие фракции» меньшего размера.
Через неделю после изготовления крупной щепы, ее загружали в дробилку (B&J, модель BPV68-2) с размером отверстий сита, равным 
(6,4 мм). Более мелкие щепки, поступающие и дробилки, пропускали через вибросито калибра 20 меш, чтобы удалить материал недостаточного размера. Щепки, оставшиеся на сите калибра 20 меш использовали для получения брикетов (см. ниже). Брикеты изготавливали в тот же день, когда осуществляли калибровку щепы.
Анализ крупного измельченного материала показал содержание жидкости 15,5 масс. %, содержание экстрагируемого каучука, составляющее 1,6 масс. %, и содержание экстрагируемой смолы 5,8 масс. % Анализ более мелкой щепы (до обработки на сите калибра 20 меш) показал содержание влаги 15,5 масс. %, содержание экстрагируемого каучука 2,1 масс. % и содержание экстрагируемой смолы 7,6 масс. % при плотности 2 фунта/галлон. Анализ мелкой щепы после пропускания через сито калибра 20 меш 20 показал содержание влаги 15,8%, содержание экстрагируемого каучука 2,1 масс. % и содержание экстрагируемой смолы 6,3 масс. % Анализ содержания влаги в более мелкой щепе (как до, так и после пропускания через сито калибра 20 меш) проводили непосредственно после обработки крупной щепы в дробилке. Анализ содержания каучука и смолы в крупной щепе проводили через 2 недели после получения крупной щепы/1 неделю после дробления (крупную щепу сохраняли для анализа). Содержание влаги в образцах определяли путем высушивания материала в конвекционной печи при 110°С ч течение 5 часов. % каучука и смолы в образцах определяли с использованием образцов материала гуаюлы массой 9-10 грамм, экстрагирования по Сокслету в течение 6 часов со смесью растворителей (31 мл ацетона, 170 мл пентана) для солюбилизации каучука и смолы. Солюбилизированный каучук (содержащийся в пентановой фазе) выделяли с использованием коагуляции метанолом, центрифугирования и сушки. Более конкретно, 20 мл экстракта, полученного в результате экстракции по Сокслету переносили в центрифужную пробирку и добавляли 20 мл метанола для коагулирования каучука. Пробирку с ее содержимым центрифугировали на 1500 об./мин. в течение 20 минут для отделения коагулированного каучука от растворителя. Надосадочную жидкость в пробирке декантировали в колбу и сохраняли для определения % смолы. Пробирку и содержащийся в ней коагулированный каучук промывали аликвотой ацетона (10 мл) и выливали ацетон из пробирки в колбу, содержащую декантированную надосадочную жидкость. Предшествующие стадии были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°С) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Затем оставшийся коагулированный каучук в пробирке помещали в вакуумную печь, нагретую до 60°С и сушили в вакууме в течение 30 минут. После охлаждения до комнатной температуры пробирку взвешивали и рассчитывали количество каучука в ней. Содержание смолы (содержащейся в ацетоновой фазе) определяли с использованием колбы, содержащей надосадочную жидкость и декантированный ацетон. Растворитель выпаривали из колбы в вытяжном колпаке до состояния, близкого к сухому. Оставшееся содержимое дополнительно сушили, поместив колбу в печь при температуре 110°С на 30 минут. После остывания колбу взвешивали и рассчитывали количество смолы, оставшейся в колбе.
Для операции брикетирования готовили 7 различных партий материала. Каждая партия содержала мелко измельченный материал гуаюлы (после пропускание через сита 20 меш.), а некоторые партии содержали дополнительные ингредиенты (как показано ниже в таблице 9). Как показано в таблице 9, использовали два доступных для приобретения брикетирующих устройства разного типа. Оба устройства произведены K.R. Komarek, Inc. (Wood Dale, IL - Иллинойс, США) и представляют собой устройства для брикетирования валкового типа. Устройство B100R содержит валки диаметром 130 мм и шириной 51 мм с 18 карманами (бороздами) на поверхности валка. Установленное рабочее значение межвалкового зазора составляло 0,6 мм. Устройство BR200QC содержит валки диаметром 305 мм и шириной 51 с 36 карманами (бороздами) на поверхности валка. Установленное рабочее значение межвалкового зазора составляло 0,4 мм.
Анализ процентной влажности, процентного содержания смолы и каучука в брикетах проводили через 7 дней после брикетирования. Результаты для партии брикетов 2 были следующие: 14,3 масс. % влажность, 4,0 масс. % каучука и 10,5 масс. % смолы. Образцы брикетов из партий под номерами 2, 3 и 5 также подвергали ручному измельчению с использованием ступки и пестика, а затем исследовали. Результаты для брикетов из партии номер 2 после ручного измельчения были следующими: 13,9 масс. % влажности, 4,2 масс. % каучука и 10,2 масс. % смолы. Брикеты партии номер 2 (перед ручным измельчением) имели плотность 7 фунтов/галлон. Брикеты партии 2 имели плотность, которая была на 250% выше чем плотность измельченного растительного материала в форме мелкой щепы, т.е. 7 против 2 фунтов/галлон. Результаты для брикетов из партии номер 3 после ручного измельчения были следующими 11,7 масс. % влажность, 4,2 масс. % каучука и 10,9 масс. % смолы. Результаты для брикетов из партии номер 5 после ручного измельчения были следующими 5,5 масс. % влажность, 4,3 масс. % каучука и 11,2 масс. % смолы.
1жидкость, содержащая смесь алкиларил-п-фенилендиаминов, которую можно приобрести в Solutia (бывш. Flexsys).
Обработка брикетов (выделение каучука)
Измельченный материал брикетов погружали в смесь растворителей (20% по объему ацетона и 80% по объему гексана), аккуратно встряхивая. Затем материал (с растворителем) подвергали нескольким циклам центрифугирования (с использованием настольной маятниковой центрифуги) до получения прозрачной мисцеллы. Каучук, содержащийся в мисцелле, осаждали путем добавления ацетона (ацетон постепенно добавляли до момента начала коагуляции, после чего добавляли еще 10% по объему ацетона). Предшествующие стадии были осуществлены при температуре окружающей среды (примерно 22°С) и давлении окружающей среды (примерно 98 кПа) в лаборатории. Осажденный (коагулированный) каучук сушили при 40-100°С и под вакуумом (10-100 КПа) и измеряли молекулярную массу высушенного каучука методом гель-проникающей хроматографии. Для измерения методом гель-проникающей хроматографии (GPC) каучук растворяли в ТГФ и использовали 2 колонки Tosoh TSK Gel GMHx1. Калибровку осуществляли с использованием полистирольных стандартов, а значения полиизопрена рассчитывали использованием коэффициентов Марка-Хаувинка. Пример 9 - Выдерживание брикетов
Брикеты, полученные с использованием материала гуаюлы, обрабатывали с использованием процедур для разных номеров партий (процедуры обработки соответствуют описанным выше в таблице 9). Полученные брикеты, аналогичные описанным ниже в таблице 10 (где ВВ # соответствует процедуре для номера партии из таблицы 9), выдерживали в течение различных периодов времени, варьирующих в диапазоне 7-91 дней, как указано в таблице 10, и исследовали в соответствии с описанной выше процедурой (ручное измельчение, экстракция ацетоном/гексаном, коагуляция и измерение молярной массы методом гель-проникающей хроматографии) для определения молекулярной массы коагулированного каучука, полученного в результате выдержки каждого вида брикетов в течение разного числа дней. Выдерживание брикетов осуществляли путем хранения брикетов в неплотно закрытых пластиковых пакетах. Затем пластиковые пакеты хранили в пластиковом барабане при комнатной температуре. Содержимое барабана не подвергалось действию прямого света или циркулирующего воздуха. Как видно из данных оценки, приведенных в таблице 10, обработка материала гуаюлы антиоксидантом перед брикетированием (ВВ4, ВВ6 и ВВ7) обеспечивало значительные преимущества в смысле сохранения молекулярной массы при выдерживании. Только в тех брикетах, содержащие материал гуаюлы, которые были обработаны антиоксидантом перед брикетированием, удавалось сохранить молекулярную массу выше 1×106 на протяжении всех 91 дней. Брикеты ВВ7 сохраняли молекулярную массу выше 1×106 в течение 200 дней, а брикеты ВВ6 сохраняли молекулярную массу выше 800000 в течение 200 дней. (Кажущееся увеличение молекулярной массы при выдерживании может быть связано с маленьким объемом выборки (для каждого измерения разрушали только 2 брикета и в таблице 10 содержатся средние значения, полученные по ним) и различиями в количестве ацетона, использовавшегося для коагуляции каучука, которое может изменять относительное количество коагулирующего высокомолекулярного каучука относительно количества коагулированного каучука с низкой молекулярной массой).
1Подаваемый материал составляли мелкие просеянные описали, каучук экстрагировали описанным выше способом коагулирования каучука с использованием ацетона/гексана. Молекулярную массу каучука измеряли методом гель-проникающей хроматографии.
Использование термина "включает" или "включая" в описании или формуле изобретения предполагает, что данный термин имеет включающее значение аналогично термину "содержащий", в котором этот термин используется в качестве переходного слова в формуле. Кроме того, термин "или" в том смысле, в котором он используется (например, А или В) обозначает "А или В или оба". Если авторы хотят указать "только А или В, но не оба", используется термин "только А или В, но не оба". Соответственно, использование в настоящем тексте термина "или" имеет включающее, а не исключающее значение. См. Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995). Также используемый в описании или формуле изобретения термин "в" дополнительно обозначает "на". Далее используемый в описании или формуле изобретения термин "связывать" обозначает не только "непосредственно связанный с", но также "опосредованно связанный с", например, связанный через другой компонент или компоненты.
Несмотря на то, что настоящее изобретение проиллюстрировано путем описания вариантов его реализации, и хотя варианты реализации описаны довольно подробно, настоящая заявка никоим образом не предназначена для ограничения объема прилагающейся формулы изобретения приведенными подробностями. Специалист легко увидит дополнительные преимущества и модификации. Соответственно, настоящая заявка в своих наиболее широких аспектах не ограничена конкретными деталями, приведенным в качестве примера устройством и иллюстрирующими примерами, которые показаны и описаны в ней. Соответственно, возможны отклонения от указанных подробностей, не выходящие за пределы сущности и объема общего изобретательского замысла настоящей заявки.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КАУЧУКА ИЗ ВЫДЕРЖАННЫХ БРИКЕТОВ И ВЫДЕРЖАННЫЕ БРИКЕТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ РАСТИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ РАСТЕНИЙ, НЕ ЯВЛЯЮЩИХСЯ ГЕВЕЕЙ | 2013 |
|
RU2630120C2 |
| СПОСОБЫ УДАЛЕНИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ БАГАССЫ | 2013 |
|
RU2633580C2 |
| СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭКСТРАГИРУЕМОГО КАУЧУКА В МАТЕРИАЛЕ РАСТЕНИЯ, НЕ ЯВЛЯЮЩЕГОСЯ ГЕВЕЕЙ | 2013 |
|
RU2637971C2 |
| СПОСОБ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ СМОЛЫ И КАУЧУКА ИЗ ГВАЮЛОВЫХ РАСТЕНИЙ | 2016 |
|
RU2709876C1 |
| СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ ЛАТЕКСА, СМОЛЫ И КАУЧУКА ИЗ ГВАЮЛОВЫХ РАСТЕНИЙ | 2016 |
|
RU2731382C2 |
| СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА НЕГЕВЕЙНОГО ТИПА В ТВЕРДОЙ ФОРМЕ ИЗ СОДЕРЖАЩИХ ЕГО РАСТВОРОВ | 2016 |
|
RU2726629C2 |
| Способ определения содержания каучука в тканях каучуконосных растений | 2022 |
|
RU2805229C1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРОВ ИЗ БИОМАССЫ, ПОЛУЧЕННОЙ ИЗ РАСТЕНИЙ ГВАЮЛА | 2018 |
|
RU2772346C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРОВ ИЗ БИОМАССЫ, ПОЛУЧЕННОЙ ИЗ РАСТЕНИЙ ГВАЙЮЛЫ | 2019 |
|
RU2793789C2 |
| Способ выделения изопреновых компонентов гваюлы | 2016 |
|
RU2704821C2 |
Изобретение относится к способу повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей, таких как кустарник гуаюлы. Способ предусматривает использование брикетов из прессованного измельченного растительного материала размером 1,5″ или меньше, содержащего багассу, каучук, остаточную воду и не более 5 мас.% листьев, причем плотность брикетов на 40-325 % выше плотности непрессованного растительного материала. Получают очищенный твердый каучук, который содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4.0 масс. % смолы, если он высушен до такого состояния, когда содержит 0,8 масс. % летучих веществ. Способ позволяет улучшить выделение каучука из растения, не являющегося гевеей. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 табл., 9 пр.
1. Способ повышения выделения каучука из растений, не являющихся гевеей, включающий:
A) использование брикетов, содержащих (i) прессованный измельченный растительный материал со средним размером 1,5'' или меньше, содержащий багассу, каучук, остаточную воду, и (ii) не более 5 масс. % листьев из растения, не являющегося гевеей, причем плотность брикетов на 40-325% выше плотности непрессованного растительного материала;
B) осуществление процедуры экстракции указанных брикетов органическим растворителем, причем брикеты смешивают с по меньшей мере одним полярным органическим растворителем и по меньшей мере одним неполярным органическим растворителем с получением суспензии, которая содержит растительный материал, органические растворители и 0,5-10,0 масс. % воды; и
C) обработку суспензии для удаления багассы и смолы и выделения по меньшей мере 95-99% по массе каучука, содержащегося в брикетах.
2. Способ по п. 1, в котором измельченный растительный материал представляет собой материал из кустарника гуаюлы, и (В) и (С) включают:
a) получение суспензии из (i) брикетов, причем брикеты содержат растительный материал из растения, не являющегося гевеей, содержащий багассу, каучук и смолу, (ii) по меньшей мере одного неполярного органического растворителя и (iii) по меньшей мере одного полярного органического растворителя, причем суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала из брикетов, 50-90% по массе вместе (ii) и (iii) и 0,5-10,0 масс. % воды из растительного материала;
b) удаление большей части багассы из суспензии с получением мисцеллы и первой порции багассы;
c) необязательно добавление дополнительного полярного органического растворителя, неполярного растворителя или их комбинации в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости, причем любой дополнительный добавляемый полярный органический растворитель и неполярный органический растворитель могут быть такими же, что использовались на стадии (а), или отличаться от них, и количество любого дополнительного добавляемого полярного органического растворителя меньше количества, вызывающего коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости;
d) удаление 80-95% масс. багассы из мисцеллы, полученной на стадии (b) или (с) (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле) с получением очищенной мисцеллы и второй фракции багассы, при этом большая часть удаленной багассы характеризуется размером частиц меньше 105 микрон;
e) необязательно обработку очищенной мисцеллы для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1,0% по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), причем 90-99% дополнительно удаленной багассы характеризуется размером частиц больше 45 микрон;
f) повышение относительного количества полярного органического растворителя по сравнению с неполярным органическим растворителем в осветленном растворе каучука путем добавления дополнительного полярного органического растворителя и/или путем удаления неполярного органического растворителя для обеспечения коагуляции каучука; и
g) получение очищенного твердого каучука из коагулированного каучука, причем при содержании 0,8 масс. % летучих веществ, указанный очищенный твердый каучук также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы и 0,1-4,0 масс. % смолы;
причем по меньшей мере стадии (а)-(е) осуществляют при температуре или температурах 10-80°C и давлении от 35 до 1000 кПа.
3. Способ выделения каучука из растений, не являющихся гевеей, основанный на использовании органических растворителей, включающий:
a) использование суспензии, содержащей (i) растительный материал из растения, не являющегося гевеей, причем указанный растительный материал содержит багассу, каучук и смолу; (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель, причем суспензия содержит 10-50% по массе растительного материала, 50-90% по массе совместно (ii) и (iii) и 0,5-10,0 масс. % воды из растительного материала;
b) удаление большей части багассы из суспензии с получением мисцеллы и первой порции багассы;
c) необязательно добавление дополнительного полярного органического растворителя, неполярного растворителя или их комбинации в мисцеллу с получением мисцеллы пониженной вязкости, причем любой дополнительный добавляемый полярный органический растворитель и неполярный органический растворитель могут быть такими же, что использовались на стадии (а), или отличаться от них, и количество любого дополнительного добавляемого полярного органического растворителя меньше количества, вызывающего коагуляцию каучука, содержащегося в мисцелле пониженной вязкости;
d) удаление 80-95% масс. багассы из мисцеллы, полученной на стадии (b) или (с) (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в мисцелле) с получением очищенной мисцеллы и второй фракции багассы, при этом большая часть удаленной багассы характеризуется размером частиц меньше 105 микрон;
e) необязательно обработку очищенной мисцеллы для дополнительного удаления багассы с получением осветленного раствора каучука, который содержит 0,01-1,0 % по массе багассы (в расчете на общую массу багассы, содержащейся в суспензии), при этом 90-99% дополнительно удаленной багассы характеризуется размером частиц меньше 45 микрон;
f) повышение относительного количества полярного органического растворителя по сравнению с неполярным органическим растворителем в осветленном растворе каучука путем добавления дополнительного полярного органического растворителя и/или путем удаления неполярного органического растворителя для обеспечения коагуляции каучука; и
g) получение очищенного твердого каучука из коагулированного каучука, причем при содержании 0,8 масс. % летучих веществ, указанный очищенный твердый каучук также содержит 0,05-0,5 масс. % загрязнений, 0,2-1,5 масс. % золы 0,1-4,0 масс. % смолы;
причем по меньшей мере стадии (а)-(е) осуществляют при температуре или температурах 10-80°C и давлении от 35 до 1000 кПа.
4. Способ по п. 2 или 3, в котором растительный материал в суспензии находится в контакте с растворителями (ii) и (iii) в течение от 0,3 до 3 часов перед стадией (b).
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствуют в относительном количестве 50-90 масс. % и 10-50 масс. % соответственно.
6. Способ по п. 4, в котором (ii) по меньшей мере один неполярный органический растворитель и (iii) по меньшей мере один полярный органический растворитель присутствуют в относительном количестве 50-90 масс. % и 10-50 масс. % соответственно.
| US 4526959 A1, 02.07.1985 | |||
| US 4616075 A, 07.10.1986 | |||
| US 4804741 A1, 14.02.1989 | |||
| US 4988388 A, 29.01.1991 | |||
| EA 2011170418 A1, 20.12.2011 | |||
| Способ формовки каучуковых изделий | 1925 |
|
SU15590A1 |
