JP6377366B2

JP6377366B2 - タイヤの分別方法

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Publication number: JP6377366B2
Application number: JP2014035586A
Authority: JP
Inventors: 博雅山下
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: EP3112112A1; US20170008196A1; EP3112112B1; CN106061700B; US10493659B2; WO2015129621A1; JP2015160465A; CN106061700A; EP3112112A4

Description

本発明は、タイヤ分別方法に関する。

近年では、軽量化やリサイクルのし易さから、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等をタイヤ材料として用いることが求められており、例えば、特許文献１には、熱可塑性の高分子材料を用いて成形されたタイヤが開示されている。

特開平０３−１４３７０１号公報

特許文献１に記載されている空気入りタイヤは、熱可塑性材料からなるタイヤ本体と、金属製の補強部材と、トレッドゴムとが加硫によって一体化されている。このような空気入りタイヤに関して、材料別に分別する方法が従来は存在せず、リサイクルする場合には、従来のゴム製の空気入りタイヤと同様に、焼却してサーマルリサイクルするしか方法がなかった。したがって、一体化されている熱可塑性材料やゴム、金属を分離・分別し、材料としてマテリアルリサイクルすることが望まれている。

本発明は上記事実を考慮し、熱可塑性材料と補強部材とが一体化されたタイヤから補強部材を分別することのできるタイヤ分別方法を提供することを目的とする。

第１の態様に係るタイヤ分別方法は、熱可塑性樹脂からなるタイヤ骨格部材と、前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側に配設され、前記タイヤ骨格部材より剛性の高い材料からなる補強部材と、を備えたタイヤの分別方法であって、前記タイヤを幅方向に切断して前記タイヤを帯状にする展開工程と、帯状にした前記タイヤを圧壊し、前記タイヤ骨格部材と前記補強部材とを分離する補強部材分離工程と、を備える。

上記構成によれば、曲面を有する三次元のタイヤを帯状にすることで、タイヤを圧壊するのが容易となり、タイヤ骨格部材から補強部材を容易に分離することができる。

第２の態様に係るタイヤ分別方法は、帯状にした前記タイヤを板状に押圧する押圧工程を備え、前記補強部材分離工程では、板状に押圧された前記タイヤの前記タイヤ骨格部材を、前記タイヤ骨格部材の板厚より間隔が狭く設定された金属ローラで圧壊することで、前記タイヤ骨格部材と前記補強部材とを分離する。

上記構成によれば、タイヤを板状にするため、金属ローラ間に挿入することが可能となる。また、金属ローラの間隔はタイヤ骨格部材の板厚より狭く設定されているため、タイヤ骨格部材が金属ローラによって圧壊され、補強部材のみを取り出すことができる。

第３の態様に係るタイヤの分別方法は、前記金属ローラの間隔は、前記補強部材の厚みより広く、前記タイヤ骨格部材の板厚の２％〜２０％である。

上記構成によれば、金属ローラの間隔はタイヤ骨格部材の板厚の２％〜２０％と非常に狭く設定されている。したがって、タイヤ骨格部材を確実に圧壊することができる。一方、金属ローラの間隔は補強部材の厚みより広いため、形を保ったまま補強部材を取り出すことができる。

第４の態様に係るタイヤの分別方法は、前記タイヤは、前記タイヤ骨格部材の外面に加硫接着されたゴム層を備え、前記補強部材分離工程前の前記タイヤを圧縮して、前記タイヤ骨格部材と前記ゴム層とを分離するゴム層分離工程を備える。

上記構成によれば、タイヤ骨格部材の外面にゴム層が加硫接着されている場合であっても、まずゴム層を圧縮して分離することによって、タイヤ骨格部材から補強部材が分離し易くなる。

第５の態様に係るタイヤの分別方法は、前記補強部材は、金属製のビードまたはコードである。

上記構成によれば、金属製のビードまたはコードをタイヤ骨格部材から分離することで、金属を再利用またはマテリアルリサイクルすることができる。

第６の態様に係るタイヤの分別方法は、補強部材分離工程の雰囲気温度が１０℃から４０℃である。

上記構成によれば、熱可塑性樹脂は、熱が加わると軟化して分離しづらくなるため、１０℃から４０℃の所謂室温で補強部材分離工程を行うことで熱可塑性樹脂の軟化を防ぎ、タイヤ骨格部材から補強部材を効率的に分離することができる。

本発明によれば、熱可塑性材料と補強部材とが一体化されたタイヤから補強部材を分別することのできるタイヤ分別方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るタイヤの一部をタイヤ径方向に沿って断面にした状態を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るタイヤのビード部をリムに装着した状態を示す斜視断面図である。本発明の一実施形態に係るタイヤのサイド部を切断した状態を示す、タイヤ径方向に沿って切断した断面図である。スライサーでタイヤを裁断している状態を示す斜視図である。（Ａ）はスライサーで裁断されたタイヤのトレッド部を示す断面図であり、（Ｂ）はスライサーで裁断されたタイヤのサイド部を示す断面図である。金属ローラでタイヤのトレッド部を圧縮してゴム層を分離している状態を示す斜視図である。金属ローラでタイヤ骨格部材を圧潰して補強部材を分離している状態を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係るタイヤ分別方法の一例について、図１〜図７に従って以下に説明する。

（タイヤの構成）
図１において、タイヤ回転軸に沿うタイヤ幅方向をＷで示し、タイヤ回転軸と直角方向でタイヤ回転軸から離れる方向をタイヤ径方向と言い、Ｒで示し、タイヤ幅方向Ｗ中心を通りタイヤ回転軸と直角な面をタイヤ赤道面と言い、ＣＬで示す。

図１に示すように、本実施形態のタイヤ１０は、内部に空気を充填して用いる空気入りタイヤであり、タイヤ骨格部材１７を備えている。タイヤ骨格部材１７は、一対のビード部１２と、ビード部１２からタイヤ径方向Ｒ外側に延びる一対のサイド部１４と、各々のサイド部１４のタイヤ径方向Ｒ外側端同士を連結するクラウン部１６と、を備えている。

タイヤ骨格部材１７は、１つのビード部１２、１つのサイド部１４、及び半幅のクラウン半部１６Ａが一体として成形された同一形状の円環状の一対のタイヤ骨格半体１７Ａで構成されている。クラウン半部１６Ａの先端１６Ｂは、タイヤ赤道面ＣＬ側が斜面となっており、一対の先端１６Ｂでテーパーを形成している。

一対のタイヤ骨格半体１７Ａは、互いにクラウン半部１６Ａの先端１６Ｂがタイヤ赤道面ＣＬ上で突き合わされ、溶接用熱可塑性材料１９を用いて接合することで、タイヤ骨格部材１７を形成している。

タイヤ骨格部材１７は、熱可塑性樹脂で形成されている。熱可塑性樹脂は、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有しない高分子化合物である。

熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。

また、上記の溶接用熱可塑性材料１９としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭＤ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８℃以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳＫ７１１３）が５０％以上、ＪＩＳＫ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０℃であるものが用いられる。なお、溶接用熱可塑性材料１９として、タイヤ骨格部材１７と同種の熱可塑性樹脂を用いてもよい。

熱可塑性樹脂を用いて形成されるタイヤ骨格半体１７Ａは、例えば、真空成形、圧空成形、インジェクション成形、メルトキャスティング等の製法で成形することができ、ゴムで成形、加硫する場合に比較して、製造工程を大幅に簡略化でき、成形時間も短縮可能である。

なお、タイヤ骨格部材１７は、単一の熱可塑性樹脂で構成されていてもよく、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと同様に、タイヤ骨格部材１７の各部位毎（サイド部１４、クラウン部１６、ビード部１２など）に異なる特徴を有する熱可塑性樹脂を用い、これらを結合したものでもよい。

図２に示すように、一対のビード部１２の各々は、リム２０のビードシート部２１及びリムフランジ２２に密着して、タイヤ内に充填された空気の内圧を維持する。また、タイヤ骨格部材１７のビード部１２には、円環状のビードコア１５が埋設されている。ビードコア１５は、従来からある一般の空気入りタイヤと同様の、スチールコードからなるものである。

なお、ビード部１２の剛性が確保され、リム２０との嵌合に問題なければビードコア１５は省略しても良い。また、ビードコア１５は、スチール以外の金属コードや、有機繊維コード、有機繊維が樹脂被覆されたコード等で形成されていても良く、更には、ビードコア１５がコードではなく射出成形などにより硬質樹脂で形成されたものであってもよい。

図１に示すように、タイヤ骨格部材１７には、ビード部１２からクラウン部１６のタイヤ幅方向Ｗ外側にかけてゴムからなる被覆層（ゴム層）２４が形成されており、タイヤ骨格部材１７の外面に加硫接着されている。被覆層２４を形成するゴムとしては、従来一般のゴム製の空気入りタイヤのビード部外面に用いられているゴムと同種のゴムを用いることが好ましい。

タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６のタイヤ径方向Ｒ外側には、螺旋状に巻回されたコード（補強部材）２６を含む補強層２８の少なくとも一部が配設されている。補強層２８は、従来のゴム製の空気入りタイヤのカーカスの外周面に配置されるベルトに相当するものである。コード２６にはタイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂よりも剛性の高い金属等の材料が用いられ、本実施形態ではスチール繊維を撚ったスチールコードを用いている。

なお、補強層２８はコード２６のみで形成されていてもよく、コード２６を熱可塑性樹脂で被覆したシート形状のものでもよい。本実施形態では、補強層２８はタイヤ骨格部材１７と同種の熱可塑性樹脂でコード２６を被覆したシート形状である。補強層２８は、一部がタイヤ骨格部材１７に接着又は溶着されて配設され、タイヤ骨格部材１７と補強層２８とが一体化されている。

また、タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６のタイヤ径方向外側には、トレッド部材（ゴム層）３０が配置され、タイヤ骨格部材１７の外面に加硫接着されている。トレッド部材３０は、タイヤ骨格部材１７に沿って配置され、タイヤ１０の接地部分であるタイヤトレッドを構成する。トレッド部材３０は、補強層２８を介してタイヤ骨格部材１７に積層されている。

トレッド部材３０は、タイヤ骨格部材１７を形成している熱可塑性樹脂よりも耐摩耗性に優れたゴムで形成されている。トレッド部材３０に用いるゴムとしては、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているゴムと同種のゴムを用いることができる。

（タイヤの分別方法）
次に、本実施形態のタイヤ１０の分別方法、分別工程について説明する。まず、ビード抜き工程において、図示しないビード抜き機によって、タイヤ骨格部材１７のビード部１２に埋設されているビードコア１５をチャックで把持して引き抜いておく。

そして、サイド切断工程において、軸心がタイヤ幅方向Ｗに配置された図示しないタイヤ切断機の円盤カッターを、タイヤ周方向に回転させながらタイヤ径方向Ｒに移動、接近させ、タイヤ１０をタイヤ径方向Ｒに切断する。具体的には、図３に示すように、タイヤ骨格部材１７を２箇所で切断し、クラウン部１６と一対のサイド部１４とに分離する。なお、切断箇所はクラウン部１６とサイド部１４との間に限らず、タイヤ１０をタイヤ径方向Ｒに３箇所以上切断してもよい。

さらに、展開工程において、円環状のタイヤ１０をタイヤ幅方向Ｗに切断して、タイヤ１０を帯状にする。タイヤ幅方向Ｗに１箇所切断すれば、タイヤ１０を帯状にすることは可能であるが、タイヤ１０を複数箇所で切断して複数のタイヤ片としてもよい。なお、本実施形態では、タイヤ１０を８箇所で切断して８個のタイヤ片とした。

図４では、８個の切断されたタイヤ片のうち、タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６のタイヤ片４０の押圧工程及び裁断工程について説明する。

図４に示すように、押圧工程では、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向が湾曲しているタイヤ片４０を、一対のガイドローラ４２で挟持して押圧し板状にする。具体的には、一対のガイドローラ４２の間隔はタイヤ片４０の板厚と同じ寸法、又は若干小さくてタイヤ片４０を押圧できる寸法であり、タイヤ片４０をガイドローラ４２間に挟持してガイドローラ４２を矢印Ａ方向に回転させることで、タイヤ片４０が押圧され、平板状に矯正される。

その後、平板状に矯正されてガイドローラ４２から矢印Ｃ方向に送り出されたタイヤ片４０を、裁断工程において、スライサー４４によって裁断する。スライサー４４は、一対の回転ドラム４６と、回転ドラム４６間に掛け渡された無端状の帯刃４８と、帯刃４８を研磨する一対の砥石４９と、を備えている。

帯刃４８は回転駆動する回転ドラム４６に掛け渡され、矢印Ｂ方向に高速で回転している。また、帯刃４８は砥石４９によって常に研磨されている。帯刃４８は、タイヤ片４０の送り出し方向と直交する方向に回転しており、タイヤ骨格部材１７とトレッド部材３０の境界面に沿ってタイヤ片４０を裁断する。

具体的には、図５（Ａ）に示すように、送り出されたタイヤ片４０の、タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６の補強層２８よりタイヤ径方向内側（図５（Ａ）における下側）を裁断する。補強層２８より下側を裁断することにより、ゴムやスチール等の材料を含むタイヤ片４０Ａと、熱可塑性樹脂からなるタイヤ骨格部材１７とを分離、分別することができる。

熱可塑性樹脂からなるタイヤ骨格部材１７の軟化を防ぐため、タイヤ片４０の裁断工程の雰囲気温度は、１０℃から４０℃の所謂室温に調節されている。なお、雰囲気温度は２０℃から３０℃が最適であるが、０℃から１００℃であっても、十分に熱可塑性樹脂の軟化を防ぐことができる。

以上、タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６のタイヤ片４０の押圧工程及び裁断工程について説明したが、タイヤ骨格部材１７のサイド部１４のタイヤ片４１の押圧工程及び裁断工程もタイヤ片４０と同様の工程である。なお、図５（Ｂ）に示すように、タイヤ片４１には補強層２８が配設されていないため、タイヤ片４１の、タイヤ骨格部材１７のサイド部１４と被覆層２４の境界面よりタイヤ径方向内側（図５（Ｂ）における下側）を帯刃４８によって裁断する。境界面より下側を裁断することにより、ゴムを含むタイヤ片４１から、熱可塑性樹脂からなるタイヤ骨格部材１７を分離、分別することができる。

なお、上記裁断工程における熱可塑性樹脂の分別方法に至るまでに、他の分別方法について種々の検討を行った。
まず、タイヤ１０を粉砕した後に熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）のみを分離する分別方法を試みた結果、熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）と、ゴム層（トレッド部材３０）とが加硫接着されているため、熱可塑性樹脂のみを分離・分別することは困難であった。

また、木材加工用の鉋や食肉・水産加工用のカッターで熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）を裁断する分別方法を試みた結果、ゴム層（トレッド部材３０）から熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）が部分的に剥がれて粉々になってしまい、形を保った状態で熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）をゴム層（トレッド部材３０）から分離・分別することはできなかった。

また、プラスチック加工用の超音波カッターで熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）を裁断する分別方法を試みた結果、熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）がカッターの振動摩擦熱で軟化もしくは溶解してしまい、形を保った状態で熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）をゴム層（トレッド部材３０）から分離、分別することはできなかった。

一方、本願の実施形態では、押圧工程及び裁断工程において、湾曲しているタイヤ片４０をガイドローラ４２で押圧して平板状に矯正した後、高速で回転している帯刃４８によってタイヤ片４０を裁断するため、形を保った状態で熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）をゴム層（トレッド部材３０）から分離・分別することができる。また、無端状の帯刃４８は、超音波カッターに比べて振動摩擦熱が発生しないため、熱可塑性樹脂（タイヤ骨格部材１７）が軟化もしくは溶解する虞もない。

裁断工程でタイヤ片４０のクラウン部１６の補強層２８より下側が分離された後、ゴム層分離工程として、タイヤ片４０Ａからトレッド部材３０を分離する。具体的には、図６に示すように、トレッド部材３０と補強層２８とタイヤ骨格部材１７とからなるタイヤ片４０Ａを、一対の金属ローラ５０間に挿入する。

一対の金属ローラ５０は、同じ回転速度で回転しており、金属ローラ５０の間隔はタイヤ骨格部材１７の板厚より狭く設定されている。したがって、金属ローラ５０が回転することで金属ローラ５０間に挿入されたタイヤ片４０Ａに圧縮力もしくはせん断力が加わる。トレッド部材３０を形成するゴムは、タイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂に比べて弾性を有するため、圧縮力もしくはせん断力によって圧縮されてトレッド部材３０のタイヤ骨格部材１７との接着部分が破損し、タイヤ片４０Ａがトレッド部材３０とタイヤ片４０Ｂとに分離される。なお、金属ローラ５０の間隔はタイヤ骨格部材１７の板厚より広く、タイヤ片４０Ａの板厚より狭く設定されていてもよい。

なお、タイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂が軟化すると、タイヤ片４０Ａのトレッド部材３０とタイヤ骨格部材１７とが分離し難くなるため、ゴム層分離工程の雰囲気温度は、１０℃から４０℃の所謂室温に調節されている。

次に、補強部材分離工程において、トレッド部材３０が分離されたタイヤ片４０Ｂから、さらに補強層２８のコード２６を分離する。具体的には、図７に示すように、補強層２８とタイヤ骨格部材１７とからなるタイヤ片４０Ｂを、一対の金属ローラ６０間に挿入する。

一対の金属ローラ６０は、同じ回転速度で回転しており、金属ローラ６０の間隔は、コード２６の厚み（直径）より広く、タイヤ骨格部材１７の板厚の２％から２０％に設定されている。また、金属ローラ６０には、コード２６の剛性と略同じか、もしくはコード２６より剛性が低く、タイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂より剛性の高い金属が用いられている。

また、タイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂が軟化すると、コード２６とタイヤ骨格部材１７とが分離し難くなるため、補強部材分離工程の雰囲気温度も、１０℃から４０℃、好ましくは２０℃〜３０℃の室温に調節されている。

タイヤ片４０Ｂを回転している金属ローラ６０間に挿入すると、金属ローラ６０の間隔がタイヤ骨格部材１７の板厚より非常に狭く設定されているため、タイヤ片４０Ｂ全体に圧縮力が加わる。金属ローラ６０はタイヤ骨格部材１７を形成する熱可塑性樹脂より剛性が高いため、タイヤ骨格部材１７は圧縮力によって圧壊される。一方、コード２６は金属ローラ６０の剛性と略同じ、もしくは剛性が高いため、金属ローラ６０によって圧壊されることなくタイヤ骨格部材１７から分離される。

本実施形態のタイヤ１０の分別方法によると、曲面を有する三次元のタイヤ１０を切断して板状にするため、積層されているタイヤ骨格部材１７とトレッド部材３０（被覆層２４）とを境界面に沿って裁断することができ、タイヤ骨格部材１７を形成している熱可塑性樹脂を分別し、材料としてマテリアルリサイクルすることができる。

また、タイヤ骨格部材１７を間隔の狭い金属ローラ６０で圧壊することで、タイヤ骨格部材１７に配設されているコード２６を簡単に取り出すことができ、コード２６を形成しているスチール等の材料もマテリアルリサイクルすることができる。

また、裁断工程、ゴム層分離工程、補強部材分離工程の雰囲気温度を室温に設定しており、また、裁断工程において、振動摩擦熱が発生しない無端状の帯刃４８を備えるスライサー４４を用いるため、タイヤ骨格部材１７が軟化することなく、分別工程を効率的に行うことができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、サイド切断工程でタイヤ骨格部材１７をクラウン部１６とサイド部１４とに分離した後、別々に裁断工程等を行ったが、サイド切断工程を省略してクラウン部１６とサイド部１４とに分離することなく、タイヤ１０を幅方向に切断し帯状にして分別工程を行うことも可能である。

また、補強部材分離工程においてタイヤ骨格部材１７からコード２６を分離したが、補強部材はコード２６に限られない。たとえば補強部材としてのビードコア１５をタイヤ骨格部材１７から分離してもよい。また、コード２６等の補強部材は、タイヤ骨格部材１７より剛性の高い材料であれば良く、材質は問わない。

さらに、補強部材分離工程において、金属ローラ６０によってタイヤ片４０Ｂを圧壊したが、プレス機等によってタイヤ片４０Ｂを押し潰して圧壊してもよい。また、ゴム層分離工程及び補強部材分離工程において、同一の金属ローラ６０を用いてタイヤ片４０Ａ、４０Ｂを圧縮または圧壊してもよい。なお、ゴム層分離工程は省略することもでき、また、ゴム層分離工程において、トレッド部材３０を圧縮して破損させることなく、スライサー４４によって裁断することでタイヤ骨格部材１７からトレッド部材３０を分離してもよい。

１０タイヤ
１２ビード部
１４サイド部
１５ビードコア
１６クラウン部
１７タイヤ骨格部材
２４被覆層（ゴム層）
２６コード（補強部材）
３０トレッド部材（ゴム層）
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４１タイヤ片
４２ガイドローラ
４４スライサー
４８帯刃
５０、６０金属ローラ

Claims

熱可塑性樹脂からなるタイヤ骨格部材と、前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側に配設され、前記タイヤ骨格部材より剛性の高い材料からなる補強部材と、前記タイヤ骨格部材の外面に加硫接着されたゴム層とを備えたタイヤの分別方法であって、
前記タイヤを幅方向に切断して前記タイヤを帯状にする展開工程と、
前記タイヤを圧縮して、前記タイヤ骨格部材と前記ゴム層とを分離するゴム層分離工程と、
帯状にした前記タイヤを圧壊し、前記タイヤ骨格部材と前記補強部材とを分離する補強部材分離工程と、
を備え、
前記ゴム層分離工程が前記補強部材分離工程の前に行われる、タイヤ分別方法。
帯状にした前記タイヤを板状に押圧する押圧工程を備え、
前記補強部材分離工程では、板状に押圧された前記タイヤの前記タイヤ骨格部材を、前記タイヤ骨格部材の板厚より間隔が狭く設定された金属ローラで圧壊することで、前記タイヤ骨格部材と前記補強部材とを分離する、請求項１に記載のタイヤ分別方法。
前記金属ローラの間隔は、前記補強部材の厚みより広く、前記タイヤ骨格部材の板厚の２％〜２０％である、請求項２に記載のタイヤ分別方法。
前記補強部材は、金属製のビードまたはコードである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ分別方法。
前記補強部材分離工程の雰囲気温度が１０℃から４０℃である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ分別方法。