(57)【要約】【課題】効率良く、簡単な工程で廃タイヤより、粉末状ゴムを製造する方法及びその装置を提供する。【解決手段】タイヤ等のゴム材料を、回転する研削手段に接触させ、研削に伴う発熱によるゴム材料の軟化を防止しながら微細化された粉末状ゴムを連続的に製造する方法、及びその装置。【効果】タイヤを切断・チップ化する必要はない、ゴムとスチール線あるいはコードを分離するための、混練―選別を繰り返す必要が無く、低投入エネルギーで能率的にゴム粉を製造できる、微粒で、粒度や形状が均質な微細ゴム粉が得られ、篩工程が不要となる、等の効果が奏される。【選択図】図２
2005087976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ等のゴム材料から微細化された粉末状ゴムを製造する方法であって、ゴム材料を、回動する研削手段と接触させ、研削に伴う発熱によるゴム製品の軟化を防止しながら粉末状ゴムを連続的に製造することを特徴とする粉末状ゴムの製造方法。
【請求項２】
タイヤの、トレッド部及び／又はサイドウォール部における、金属材料を含まない部分を、回動する研削手段と接触させる、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
研削手段が、エンドレスタイプ研削布、表面に凹凸を有するスチールベルト、又はスチールワイヤーである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
研削手段が、ビトリファイド、又はレジンボンドホイールタイプのものである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
研削手段が、布上に、耐火物粒子を接着した研磨布である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
タイヤのトレッド部及び／又はサイドウォール部における、金属材料を含まない部分を研磨手段と接触させ、研磨に伴う発熱によるゴムの軟化を防止しながら粉末状ゴムを連続的に製造する装置であって、タイヤを、そのビード部において固定するための把持具を有し、回動可能とするタイヤ固定回動装置、研削手段、タイヤ固定回動装置に設置されたタイヤのトレッド及び／又はサイドウォールと研削手段とが接触することができるように研削手段を移動可能とする切込み駆動装置、及び研削手段の冷却手段を含むことを特徴とする粉末状ゴム製造装置。
【請求項７】
研削手段が、ローラー間に設けられたエンドレスベルトからなり、タイヤに近接したローラーに架設されたエンドレスベルトの研削面が、他のローラーを中心軸として回転移動できるようにした切込み駆動装置により、該研削面とタイヤとの接触を変更できるようにした、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
タイヤを研削し、粉末状のゴムが発生する部分に覆いを設け、吸引手段により粉末状ゴムを回収する装置を設けた、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
研削手段が、エンドレスタイプ研磨布、表面に凹凸を有するスチールベルト、又は、スチールワイヤーである、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
研削手段が、ビトリファイド、又はレジンボンドホイールタイプのものである、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
研削中に発生する摩擦熱によって、研削手段の温度が上昇するのを防止するための冷却手段を設けた、請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削によるゴム粉の製造方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、ゴム材料、例えば、廃タイヤ、ゴム製品等の製造過程で排出されるゴム廃材等を利用して、微細化された粉末状ゴムを製造する技術、具体的には、廃タイヤ等のゴム材料を、回転するエンドレス研磨布等の研削手段と接触させることにより、ゴム材料からゴムを削り取り、連続的且つ能率的に粉末状ゴムを製造する方法及びその装置に関するものである。本発明は、例えば、年間約1億本、総重量で約１００万トンといわれる、廃タイヤ等のリサイクル及び再資源化の技術分野において、簡単な手段により、低コストで、廃タイヤ等を微細化された再利用可能な粉末状ゴム（微細ゴム粉）に変換し、廃タイヤ等に含まれるゴム成分をリサイクルし、再資源化することを可能とするゴム材料の新しい処理方法及びその装置を提供するものでり、従来行われている廃タイヤの焼却処理によるダイオキシンの発生や、野積処理等による周辺環境の汚染等の問題を解消することを可能とする新しい廃タイヤ処理技術等を提供するものとして有用である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ゴム製品の中でも、年間約１００万トンも排出される廃タイヤは、その約９割が何らかの形でリサイクルされている。この廃タイヤのリサイクルの現状は、タイヤを燃やし、燃料（熱エネルギー）として利用するサーマルリサイクルが約５０％、更正タイヤとして使うリサイクルが約２０％、タイヤを粉砕等してゴムとして再利用するマテリアルリサイクルが約２０％となっている。このように、廃タイヤのリサイクルの大半は、燃料として利用するサーマルリサイクルであり、資源保護や環境保全の立場からは、ゴムとして再利用するマテリアルリサイクルの技術開発が切望されている。
【０００３】
現状の廃タイヤのマテリアルリサイクルは、まず、タイヤを切断し、チップ化することから出発する。そのチップを機械的に強制混練して、廃タイヤ中よりスチール線や繊維分を分離し、次いで、磁選や風選等の手段を用いてゴム粉とスチール類とを個別に回収する。しかし、完全にゴム粉のみを分離回収するには、この混練−分離の工程を何度か繰り返さなければならない。また、他のゴム製品の製造工程等で排出される廃ゴムについても、同様に強制混連処理することにより、ゴム粒化することによって回収される。そして、これらの再利用方法としては、例えば、ゴム粒を、道路の舗装材として用いたり、ゴム粒にのり材を添加して撹拌混合後、成形してゴムマットとする方法等がある。
【０００４】
更に、このゴム粒を再び強制混連することによって、細かく砕いて、ゴム粉とすることができる。その後、ゴム粉は、高温高圧下の水蒸気中で、脱硫処理され、再生ゴムに加工され、この再生ゴムは、タイヤ原料として用いられたり、ホースやゴム板へと成形される。また、最近では、ゴム粉を樹脂粉に添加して、弾力性を兼備したプラスチック部品へと成形されている。以上のように、廃タイヤや廃ゴムを再生ゴムとして再び蘇らせるためには、まず、ゴム粉を製造することが基本となる。
【０００５】
従来、廃タイヤ等よりゴム粉を製造し、リサイクルする方法が数多く提案されており、例えば、廃タイヤの１００％リサイクル利用を可能にする、タイヤの粉砕物の分離選別機（特許文献1）、廃タイヤの各構成素材について１００％リサイクルを可能とする廃タイヤのリサイクル方法（特許文献２）、廃タイヤを粉砕あるいは破砕して細粒化して再利用する廃タイヤのリサイクル方法（特許文献３）、廃タイヤの粉砕方法及びその装置（特許文献４）、等が提案されている。
【０００６】
しかし、従来法には、実用化の面で解決すべき多くの問題点が残されている。例えば、現在、廃棄される多くの廃タイヤでは、タイヤ中にスチール線やコードが混入されている。ゴムとスチール線では、機械的切断の特性が大幅に異なるため、能率的な廃タイヤの切断・チップ化を行うには、刃物の材質や形状等を適切に選定しなければならないという、技術的困難を伴う。また、ゴムとスチールあるいはコードを完全に分別するには、混練−分離工程を何段階にも繰り返す必要があり、これらの分離に要するエネルギーは多大なものとなる。それによって、ゴム粉製造のコストは高くなり、そのことは、ゴム再生のリサイクル化を阻む大きな要因でもある。更に、ゴム粉からの脱硫工程では、ゴム粉が細かいほど脱硫が能率的になるので、ゴムの再利用を可能にするには、微細ゴム粉が望まれるが、上述の混連による方法では、ゴム粉の微細化に限界がある。また、微細粒を得る方法として、廃タイヤを液体窒素で冷却し、凍結脆化させた後に粉砕する方法があるが、この方法は、液体窒素のコストを考慮すると実用化の面において問題外であり、当技術分野においては、廃タイヤ等を微細化された再利用可能な微細ゴム粉に変換することを可能とする新しい処理技術を開発することが強く要請されていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２０３５１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２０３４９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４４２４１号公報
【特許文献４】特開２０００−３１７３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、環境問題が解決できるとともに、効率良く、簡単な工程で、ゴム材料、例えば、廃タイヤより、微細化された粉末状ゴムを回収することができる方法及び装置を開発することを目標にして鋭意研究を積み重ねた結果、ゴム材料を、一定速度で回転するエンドレス研磨布に接触させる方法を利用することにより、粉末状ゴム（微細ゴム粉）を連続的に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、例えば、廃タイヤより、チップ化等の切断工程、混練−選別の繰り返し工程を必要としない方法によって、微細化された粉末状ゴムを製造する方法及び装置を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、従来法により製造されたゴム粉と比べて、微細化・均質化等の品質を格段に向上させた微細ゴム粉を製造することを可能とする新規微細ゴム粉の製造方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）タイヤ等のゴム材料から微細化された粉末状ゴムを製造する方法であって、ゴム材料を、回動する研削手段と接触させ、研削に伴う発熱によるゴム製品の軟化を防止しながら粉末状ゴムを連続的に製造することを特徴とする粉末状ゴムの製造方法。
（２）タイヤの、トレッド部及び／又はサイドウォール部における、金属材料を含まない部分を、回動する研削手段と接触させる、（１）に記載の方法。
（３）研削手段が、エンドレスタイプ研削布、表面に凹凸を有するスチールベルト、又はスチールワイヤーである、（１）に記載の方法。
（４）研削手段が、ビトリファイド、又はレジンボンドホイールタイプのものである、（１）に記載の方法。
（５）研削手段が、布上に、耐火物粒子を接着した研磨布である、（１）に記載の方法。
（６）タイヤのトレッド部及び／又はサイドウォール部における、金属材料を含まない部分を研磨手段と接触させ、研磨に伴う発熱によるゴムの軟化を防止しながら粉末状ゴムを連続的に製造する装置であって、タイヤを、そのビード部において固定するための把持具を有し、回動可能とするタイヤ固定回動装置、研削手段、タイヤ固定回動装置に設置されたタイヤのトレッド及び／又はサイドウォールと研削手段とが接触することができるように研削手段を移動可能とする切込み駆動装置及び研削手段の冷却手段を含むことを特徴とする粉末状ゴム製造装置。
（７）研削手段が、ローラー間に設けられたエンドレスベルトからなり、タイヤに近接したローラーに架設されたエンドレスベルトの研削面が、他のローラーを中心軸として回転移動できるようにした切込み駆動装置により、該研削面とタイヤとの接触を変更できるようにした、（６）に記載の装置。
（８）タイヤを研削し、粉末状のゴムが発生する部分に覆いを設け、吸引手段により粉末状ゴムを回収する装置を設けた、（６）に記載の装置。
（９）研削手段が、エンドレスタイプ研磨布、表面に凹凸を有するスチールベルト、又は、スチールワイヤーである、（６）に記載の装置。
（１０）研削手段が、ビトリファイド、又はレジンボンドホイールタイプのものである、（６）に記載の装置。
（１１）研削中に発生する摩擦熱によって、研削手段の温度が上昇するのを防止するための冷却手段を設けた、（６）に記載の装置。
【００１０】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、ゴム材料、例えば、典型的には、廃タイヤから、微細ゴム粉を製造する方法及びその装置に係るものであり、研削に伴う発熱によるゴム材料の軟化を防止しながら、回転する研削手段にゴム材料を接触させることにより、微細ゴム粉を連続的に製造することを特徴とするものである。  本発明者らは、廃タイヤ等のゴム材料を、粉末状ゴムとなし、リサイクル及び再資源化する技術について、研究を重ねるうちに、これまでは、一般に、ゴム材料を、研削処理することによって粉末状ゴムを製造しようとすると、研削処理において発生する摩擦熱によりゴム材料の温度が上昇して、ゴム材料が軟化するために、細かい粉末を長時間連続して製造することはできない、と考えられていた技術常識を、打破することができる新規な知見を得たことを契機に、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、タイヤ等のゴム材料に研削処理を施すと、処理に伴い摩擦熱が発生するが、本発明者らが詳細に検討したところ、（１）ゴムは木材の３分の１程度の低い熱伝導率を有するため、摩擦熱は、タイヤ等の製品内部へまでは伝導しないこと、（２）従って、研削に当たっては、エンドレスタイプ研削布等の研削手段自身の温度が上昇するのを抑制する手段を講じれば良いこと、（３）それにより、研削に伴うタイヤ研削面の温度上昇を避けることができ、長時間にわたり連続処理してもゴムの軟化に伴う研削効率の低下が生じないこと、が分かった。
【００１２】
次に、本発明の、研削による粉末状ゴム（微細ゴム粉）の製造方法及びその装置について、廃タイヤを例にして、具体的に説明する。
図１は、一般的なタイヤの断面図を示す。図示されるように、タイヤは、スチール線を含むトレッド部、ビードワイヤを含むビード部及びサイドウォール部より構成されている。本発明では、トレッド部のスチール線を含まない部分、あるいはサイドウォール部を研削することによって粉末状ゴムを製造する。
【００１３】
本発明の、廃タイヤのトレッド部に研削布を接触させ粉末状ゴムを製造するための基本構成の一例を、図２に示す。水平方向に置かれた廃タイヤ１を、上下一対のクランプ2によって、そのタイヤビード部で把持し、固定する。固定された廃タイヤは、クランプと一緒に、ゆっくり水平方向に回転する。この回転している廃タイヤに、研削手段、例えば、エンドレスタイプの研削布３を押し当てることにより、意外にも、極めて容易に廃タイヤのゴム面が研削され、微細ゴム粉を製造できることが分かった。
【００１４】
前記したように、ゴムは、熱伝導率が低いため、研削に伴い発生した摩擦熱は、タイヤ内部へは伝導しない。従って、研削に伴って発生した摩擦熱は、主に、研削手段、例えば、エンドレスタイプ研削布自身の温度上昇に費やされる。研削手段の冷却手段として、例えば、研削布を通常より長くする方法、粉末状ゴムの吸引装置を設置する方法、冷却装置を設置する方法等が例示される。これらの方法を採用すれば、回転中に研削布は冷却され、研削手段の温度上昇は抑制され、研削に伴うタイヤ研削面の温度上昇が避けられ、長時間にわたり連続処理してもゴムの軟化に伴う研削効率の低下が生じない。
【００１５】
本発明において、研削手段の冷却手段には、特に用意した冷却装置を設けても良いが、例えば、研削により製造した粉末状ゴムを吸引することにより回収する装置を設けると、吸引に伴い、研削手段周辺に流通する外気が冷却手段となるため、実用上は特に冷却装置を設ける必要はない。このように、本発明では、研削手段の温度上昇を抑制する方法として、好適には、上述のように、研削布を、温度上昇が避けられる程度に長くする方法等が例示されるが、本発明は、これらに制限されるものではない。また、エンドレスタイプの研磨布としては、SiC等の耐火物粒子を樹脂で接着した、レジンボンドタイプが用いられ、上記冷却手段により、温度上昇を制御することにより、研磨布の耐久性は向上し、また、効率的に研削でき、粉末状ゴム中に耐火物粒子が混入するおそれはない。
【００１６】
本発明では、研削手段として、好適には、例えば、研削布が例示されるが、これに制限されるものではなく、例えば、表面に鋭い凹凸を持ったスチールベルト、スチールワイヤー等を用いても同様の効果が得られ、また、例えば、ビトリファイド、レジンボンド等のホイールタイプの研削手段でも同様の効果が得られ、本発明では、これらと同等の手段であれば、同様に使用することができる。
図２に示した例の基本構成図では、トレッド部のみの研削を行っているが、サイドウォール部についても同様に研削を行うことが可能であり、それにより、微細化された粉末状ゴムを調整することができる。
【００１７】
次に、本発明の装置と方法を詳細に説明する。
図３は、本発明の装置の好適な実施例の装置の側面図、図４は、同装置の平面図である。まず、タイヤ１を、チャッキングテーブル５上に取り付けられた、チャッキングユニット４によって把持する。チャッキングユニット４は、例えば、図４で示すように、タイヤを複数カ所で把握できる、上下一対のクランプ２から成り、ねじによる手動締め、あるいは油圧によってタイヤ１を把持できる。チャッキングテーブル５は、タイヤ回転装置６によって回転させることにより、タイヤ１を回転させる。エンドレスタイプ研磨布３は、研削ユニットテーブル７に取り付けられたモーター８によって、一対のローラー９，１０間を周回運動する。研削ユニットテーブル７は、テーブル支持台１１に取り付けられている。テーブル支持台１１は、切込み駆動装置１２に直結しており、この切込み駆動装置１２は、図５で示すように、油圧によって水平方向に約４５度回転できる。
【００１８】
本発明の、研削による粉末状ゴムの製造装置は、以上のごとき構成よりなるが、各手段の具体的構成は、任意に設計することができる。次に、この装置を使用して、タイヤを処理し、粉末状ゴムを製造する操作について説明する。まず、研削ユニットを、切込み駆動装置で操作して、図５で示すイの位置に置き、チャッキングテーブル５の上に、タイヤ１を載せ、チャッキングユニット４によってタイヤ１を把持する。続いて、タイヤ回転装置６によって、図５で示すタイヤ１を時計方向に回転させた後、エンドレスタイプ研削布を時計方向に周回運動させる。そこで、切込み駆動装置を、図５で示すイからロの方向に送り込んで、周回運動しているエンドレスタイプ研削布をタイヤ１に接触させ、タイヤの研削を開始する。切込み量は、切込み駆動装置の移動距離を調整することによって行われ、タイヤ中のスチール線に触れないよう切込みを行い、タイヤを研削し、微細化されたゴム粉を製造する。
【００１９】
本発明では、タイヤの回転速度、研削布の周速、切込み駆動装置の移動速度は、相互に関連して、生成する粉末状ゴムの粒度、性状、及び製造速度等に影響を与えるので、これらの値は、所望の粉末状ゴムの性状、原料であるタイヤの物性等に応じて、所定の範囲に設定される。本発明の、研削による粉末状ゴムの製造装置には、粉末状ゴムの回収手段を設けることができる。図３、４において、ゴム粉回収装置１５は、粉末状ゴムの生成部に設けられたゴム粉回収カバー１３、ゴム粉回収ホース１４と連結され、ゴム粉回収装置自体は、排気装置及びフィルターより成っている。ゴム粉回収カバー１３内で、研削によって生成した粉末状ゴムは、吸引により回収され、その際に、エンドレスタイプ研削布は外気と接触して冷却される。この冷却によって、タイヤ研削時に発生した摩擦熱を実用上差し支えない程度にまで除去することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、廃タイヤより直接微細ゴム粉を製造する方法及びその装置に係るものであり、本発明により、（１）従来法のようにタイヤを切断・チップ化する必要はない、（２）ゴムとスチール線あるいはコードを分離するための、混練―選別を繰り返す必要がない、（３）低い投入エネルギーで能率的にゴム粉を製造できる、（４）微細粒で、粒度や形状が均質な微細ゴム粉が得られ、篩工程が不要となる、（５）脱硫工程に好適に供給し得る微細ゴム粉を作製することができる、という効果が奏されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
直径 620 ｍｍｘ幅約 160 mmの乗用車タイヤを用い、これをチャッキングユニットによってチャッキングテーブル上に締着した後、チャッキングテーブルを0.26ｒｐｍで回転した。更に、この回転しているタイヤのトレッド部に、対向する一対のエンドレス研磨布紙を接触させた。接触圧力は約6ｋｇであり、そのエンドレス研磨布紙の周速は1200m/minであった。用いた研磨布紙は、コランダム粒子を有機接着剤と混練して、エンドレス布上に塗り立てた、周長 1800mmｘ幅180mmの市販のエンドレスペーパーであり、その粒度が＃３４の研磨布紙であった。ゴム粉回収装置として、吸引量 2kｌ／minの吸引装置、フィルターを用いこの回収装置によりゴム粉を回収した。
【００２３】
以上の条件によって、実施例に記載の、粉末状ゴムの製造装置を連続して運転して、約 0.48 kg／minの割合で、粒径が０．５ｍｍ以下のゴムを製造した。図６に、得られたゴム粉の走査型電子顕微鏡による観察写真を示す。図で示されるように、粒径は最大でも０．５mmであり、ほぼ粒状であり、また、粒径も整っていた。更に微細な、エンドレスタイプの研磨布紙を用いることにより、更に細かいゴム粉を得ることができる。従来の廃タイヤからゴム粉の製造において、本発明のごとく、簡便な装置で、一段の工程で、効率良く、迅速に、０．５ｍｍ以下の粉末状ゴムが製造できる例は皆無であった。以上のように、従来技術に比べ極めて簡単にしかも優れた品質のゴム粉が製造できた。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上詳述したように、本発明は、研削によるゴム粉の製造方法及びその装置に係るものであり、本発明により、簡単な手段及び方法で、廃タイヤ等のゴム材料より効率良く微細化された粉末状ゴムを連続的に製造することができる。本発明では、例えば、従来法におけるチップ化等の切断工程、混練−選別の繰返し工程を必要とすることなく、一段の工程で、微細化された粉末状ゴムを連続製造することができる。本発明により製造される粉末状ゴムは、従来品に比べて、微細化、均質化等の品質が格段に向上されており、例えば、脱硫処理を能率的に行うことが可能となる。本発明は、例えば、廃タイヤを利用して、ゴムの再生、リサイクル化及び再資源化を可能とする新技術を提供し、それらの新産業の創出を実現するものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】タイヤ断面図を示す。
【図２】タイヤ研削部分の拡大図を示す。
【図３】タイヤ研削装置側面図を示す。
【図４】タイヤ研削装置平面図を示す。
【図５】研削切込み構成図を示す。
【図６】本発明により得られたゴム粉の走査型電子顕微鏡による観察写真を示す。
【符号の説明】
【００２６】
（図２、３、４，５の符号）
１：タイヤ
２：クランプ
３：エンドレスタイプ研磨布
４：チャッキングユニット
５：チャッキングテーブル
６：タイヤ回転装置
７：研削ユニットテーブル
８：モーター
９、１０：ローラー
１１：テーブル支持台
１２：切込み駆動装置
１３：ゴム粉回収カバー
１４：ゴム粉回収ホース
１５：ゴム粉回収装置
１６：ベース
【図１】
2005087976.tif 000003
【図２】
2005087976.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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