CN106029319B - 轮胎拆分方法 - Google Patents

Abstract

提供一种轮胎拆分方法，其中能够从热塑性材料和橡胶层一体化的轮胎中分离出热塑性材料。该方法用于分离设置有轮胎骨架构件(17)和橡胶层(30)的轮胎，其中轮胎骨架构件(17)包括热塑性树脂，橡胶层(30)硫化接合于轮胎骨架构件(17)的外表面，该方法提供如下步骤：展开步骤，用于沿宽度方向将轮胎切成带状；和裁切步骤，用于沿着轮胎骨架构件(17)与橡胶层(30)之间的交界面裁切带状的轮胎。

Description

轮胎拆分方法

技术领域

本发明涉及一种用于将诸如使用过的轮胎等的轮胎分离和拆分成材料的轮胎拆分方法。

背景技术

近些年，从减轻重量和易于回收的观点出发，已经要求采用热塑性树脂、热塑性弹性体等作为轮胎材料。例如，日本特开平03-143701号公报公开了使用热塑性聚合物材料成型的轮胎。

发明内容

发明要解决的问题

在日本特开平03-143701号公报记载的充气轮胎中，由热塑性材料形成的轮胎主体、增强层和胎面橡胶通过硫化而一体化。对于这种类型的充气轮胎，传统上不存在从除了热塑性材料以外的材料中拆分热塑性材料的方法。因而，当回收时，与橡胶制的传统充气轮胎一样，仅有的选择是通过焚化轮胎来热回收，并且不能执行材料回收。

考虑到上述事实，本发明的目的是提供能够从热塑性材料已经与增强层一体化的轮胎中拆分热塑性材料的轮胎拆分方法。

用于解决问题的方案

本发明的第一方面的轮胎拆分方法是用于包括由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件和硫化接合于所述轮胎骨架构件的外表面的橡胶层的轮胎的拆分方法。所述轮胎拆分方法包括：展开步骤，其中沿着宽度方向切断所述轮胎以将所述轮胎制成带状；和裁切步骤，其中沿着所述轮胎骨架构件与所述橡胶层的交界面裁切带状的所述轮胎。

在上述构造中，沿着宽度方向切断具有曲面的三维轮胎并将其制成带状，由此能够沿着层叠的轮胎骨架构件与橡胶层之间的交界面裁切该层叠的轮胎骨架构件和橡胶层，从而能够分离并拆分出由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件。

本发明的第二方面的轮胎拆分方法还包括在所述展开步骤之后将所述轮胎压成板状的加压步骤。

在上述构造中，将轮胎压成板状使裁切步骤变得容易，从而能够稳定地执行轮胎骨架构件与橡胶层的分离。

本发明的第三方面的轮胎拆分方法还包括：胎圈取出步骤，其中从所述轮胎骨架构件取出胎圈芯；和侧切步骤，其中切下所述轮胎骨架构件的侧部。

在上述构造中，取出胎圈芯和切下轮胎骨架构件的侧部使裁切步骤变得容易，从而能够稳定地执行轮胎骨架构件与橡胶层的分离。

在本发明的第四方面的轮胎拆分方法中，所述轮胎骨架构件的轮胎径向外侧配设有增强构件，所述橡胶层设置在所述增强构件的所述轮胎径向外侧。然后，在所述裁切步骤中，在比所述增强构件靠轮胎径向内侧的部位处裁切所述轮胎骨架构件。

在上述构造中，在比增强构件靠轮胎径向内侧的部位处裁切轮胎骨架构件，由此能够只分离热塑性树脂，使得不包括诸如橡胶等的不同材料。

在本发明的第五方面的轮胎拆分方法中，所述裁切步骤的环境温度为10℃至40℃。

在上述构造中，因为热塑性树脂在受热时会软化并难以分离，所以通过在10℃至40℃的所谓的室温下执行裁切步骤防止了热塑性树脂的软化，从而能够有效率地分离出轮胎骨架构件的热塑性树脂。

在本发明的第六方面的轮胎拆分方法中，在所述裁切步骤中，通过包括无端状的带刀的切割机裁切所述轮胎。

在上述构造中，在裁切步骤中采用包括无端状的带刀的切割机，由此能够在维持热塑性树脂的形状、不被切碎的状态下从轮胎中分离出热塑性树脂。

发明的效果

本发明提供了能够从具有一体化的热塑性材料和橡胶层的轮胎中拆分热塑性材料的轮胎拆分方法。

附图说明

图1是示出了根据本发明的一示例性实施方式的轮胎的一部分已经被沿着轮胎径向截取的状态的立体图。

图2是示出了根据本发明的一示例性实施方式的轮胎的胎圈部已经安装到轮辋的状态的立体截面图。

图3是示出了根据本发明的一示例性实施方式的轮胎的侧部已经被切下的状态的、沿着轮胎径向截取的截面图。

图4是示出了轮胎正在被切割机裁切的状态的立体图。

图5A是示出了轮胎的胎面部已经被切割机裁切的截面图。

图5B是示出了轮胎的侧部已经被切割机裁切的截面图。

图6是示出了轮胎的胎面部正在被金属辊压缩以分离橡胶层的状态的立体图。

图7是示出了轮胎骨架构件正在被金属辊压坏以分离增强构件的状态的立体图。

具体实施方式

以下，将参照图1至图7对根据本发明的示例性实施方式的轮胎拆分方法的一示例进行说明。

(轮胎构造)

在图1中，字母W表示沿着轮胎转动轴线行进的轮胎宽度方向，将与轮胎转动轴线成直角地远离轮胎转动轴线移动的方向称作轮胎径向并用字母R表示，将与轮胎转动轴线成直角地穿过轮胎宽度方向W中心的面称作轮胎赤道面并用字母CL表示。

如图1所示，本示例性实施方式的轮胎10是采用内部充填空气的充气轮胎并包括轮胎骨架构件17。轮胎骨架构件17包括：一对胎圈部12；一对侧部14，其从胎圈部12朝向轮胎径向R外侧延伸；以及冠部16，其与各侧部14的轮胎径向R外侧端联接在一起。

轮胎骨架构件17由一对圆环状的轮胎骨架半部17A形成，轮胎骨架半部17A具有彼此相同的形状且均通过将一个胎圈部12、一个侧部14和一半宽度的冠半部16A一起成型为一体而构成。冠半部16A的顶端16B在轮胎赤道面CL侧形成有斜面，一对顶端16B形成锥形。

使一对轮胎骨架半部17A在冠半部16A的顶端16B处、在轮胎赤道面CL上彼此对接，并且使用熔接用热塑性材料19将一对轮胎骨架半部17A接合在一起，以形成轮胎骨架构件17。

轮胎骨架构件17由热塑性树脂形成。热塑性树脂是如下高分子化合物材料：该材料随着温度升高而软化并流动、当冷却时处于相对硬且强度高的状态并不具有橡胶状弹性。

热塑性树脂的示例包括聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、烯烃系树脂以及氯乙烯系树脂。

例如，可以采用如下材料作为熔接用热塑性材料19：该材料具有由ISO75-2或ASTMD648规定的78℃以上的负载挠曲温度(0.45MPa负载时)、由JIS K7113规定的10MPa以上的拉伸屈服强度、同样由JIS K7113规定的50％以上的断裂拉伸伸长率(JIS K7113)以及由JIS K7206规定的130℃的维卡软化温度(方法A)。注意，熔接用热塑性材料19可以采用与轮胎骨架构件17所采用的相同的热塑性树脂。

使用热塑性树脂形成的轮胎骨架半部17可以例如通过诸如真空成型、压力成型、注射成型或熔模铸造等的方法而成型，与使用橡胶来成型并硫化轮胎骨架半部17A的情况相比，能够大幅地简化制造步骤，并且能够缩短成型时间。

注意，轮胎骨架构件17可以由单一的热塑性树脂构成，或者与传统的普通橡胶制充气轮胎一样，可以在轮胎骨架构件17的各部位(诸如侧部14、冠部16和胎圈部12等)中采用具有不同特性的热塑性树脂，使这些部位接合在一起。

如图2所示，一对胎圈部12中的每一个胎圈部12均与轮辋20的胎圈座部21和轮辋凸缘22紧密接触，以维持充填有空气的轮胎的内压。轮胎骨架构件17的胎圈部12中埋设有圆环状的胎圈芯15。与传统的普通充气轮胎一样，胎圈芯15由钢帘线形成。

注意，只要确保了胎圈部12的刚性并且与轮辋20的嵌合不存在问题，则可以省略胎圈芯15。胎圈芯15可以由除了钢帘线以外的金属帘线、有机纤维帘线、由树脂包覆的有机纤维制成的帘线等形成。代替帘线，胎圈芯15可以可选地由硬质树脂通过注射成型等形成。

如图1所示，在轮胎骨架构件17上，从胎圈部12到冠部16的轮胎宽度方向W外侧形成由橡胶形成覆盖层(橡胶层)24，并且硫化接合于轮胎骨架构件17的外表面。优选地，采用与普通的传统橡胶制充气轮胎的胎圈外表面所采用的橡胶相同类型的橡胶作为形成覆盖层24的橡胶。

包括螺旋状卷绕的帘线(增强构件)26的增强层28配设在轮胎骨架构件17的冠部16的轮胎径向R外侧。增强层28与配置于传统的橡胶制充气轮胎的胎体的外周面的带束对应。采用刚性比形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂高的诸如金属等的材料作为帘线26，在本示例性实施方式中采用由加捻钢纤维制成的钢帘线。

增强层28可以仅由帘线26形成，或者可以形成为帘线26被热塑性树脂包覆的片状。在本示例性实施方式中，增强层28形成为帘线26被与轮胎骨架构件17相同类型的热塑性树脂包覆的片状。通过使增强层28的一部分接合或熔接于轮胎骨架构件17来配设增强层28，使得轮胎骨架构件17和增强层28一体化。

胎面构件(橡胶层)30配置在轮胎骨架构件17的冠部16的轮胎径向外侧，并且硫化接合于轮胎骨架构件17的外表面。胎面构件30沿着轮胎骨架构件17配置并构成作为轮胎10的接地部分的轮胎胎面。胎面构件30隔着增强层28地层叠于轮胎骨架构件17。

胎面构件30由耐摩耗性比形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂优异的橡胶形成。可以采用与传统的橡胶制充气轮胎所采用的橡胶相同类型的橡胶作为胎面构件30中采用的橡胶。

(轮胎的拆分方法)

以下对本示例性实施方式的轮胎10的拆分方法和拆分步骤进行说明。首先，在胎圈取出步骤中，使用图中未示出的胎圈取出设备，通过卡盘把持并拉出埋设于轮胎骨架构件17的胎圈部12的胎圈芯15。

然后，在侧切步骤中，使图中未示出的轮胎切断机的圆盘切断器以在沿着轮胎周向转动的同时沿着轮胎径向R接近并切断轮胎10的方式沿轮胎径向R移动，其中圆盘切断器被配置成其轴线沿着轮胎宽度方向W。具体地，如图3所示，在两个部位处切断轮胎骨架构件17，以使冠部16与一对侧部14分离。注意，切断部位不限于冠部16与侧部14之间，而是可以沿着轮胎径向R在三个以上的部位处切断轮胎10。

接着，在展开步骤中，沿着轮胎宽度方向W切断圆环状的轮胎10，使得将轮胎10制成带状。可以通过沿着轮胎宽度方向W在一个部位处切断来将轮胎10制成带状；然而，还可以在多个部位处切断轮胎10以形成多个轮胎片。注意，在本示例性实施方式中，在八个部位处切断轮胎10以形成八个轮胎片。

以下在图4中对轮胎骨架构件17的冠部16的轮胎片40的加压步骤和裁切步骤进行说明，轮胎片40为八个切断轮胎片中的一个轮胎片。

如图4所示，在加压步骤中，将在轮胎周向和轮胎宽度方向上弯曲的轮胎片40夹在一对引导辊42之间并压成板状。具体地，一对引导辊42之间的间隔具有与轮胎片40的板厚相同的尺寸，或者具有比轮胎片40的板厚略小的尺寸，以确保对轮胎片40加压。将轮胎片40夹在引导辊42之间，使引导辊42沿箭头A方向转动，从而对轮胎片40加压并将轮胎片40矫正成平板状。

然后，沿箭头C方向从引导辊42送出已经被矫正成平板状的轮胎片40，并且在裁切步骤中通过切割机44裁切该轮胎片40。切割机44包括：一对转鼓46；无端状的带刀(bandknife blade)48，其跨设在转鼓46之间；以及一对磨石49，其对带刀48进行研磨。

带刀48垮设在被转动驱动的转鼓46之间，并且沿箭头B方向高速转动。磨石49持续地研磨带刀48。带刀48沿与轮胎片40的送出方向正交的方向转动，并且沿着胎面构件30与轮胎骨架构件17的交界面裁切轮胎片40。

具体地，如图5A所示，在比增强层28靠轮胎骨架构件17的冠部16的轮胎径向内侧(图5A中的下侧)的部位处裁切被送出的轮胎片40。在比增强层28靠下侧的部位处进行裁切能够将轮胎片40分离并拆分成包括诸如橡胶和钢等的材料的轮胎片40A以及由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件17。

为了防止由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件17软化，将轮胎片40的裁切步骤中的环境温度调整为10℃至40℃的所谓的室温。注意，虽然最适的环境温度为20℃至30℃，但即使在0℃至100℃下也能够充分地防止热塑性树脂软化。

虽然以上已经说明了轮胎骨架构件17的冠部16的轮胎片40的加压步骤和裁切步骤，但轮胎骨架构件17的侧部14的轮胎片41的加压步骤和裁切步骤与轮胎片40的加压步骤和裁切步骤相同。注意，如图5B所示，因为轮胎片41上未配设增强层28，所以通过带刀48在比覆盖层24与轮胎骨架构件17的侧部14的交界面靠轮胎径向内侧(图5B中的下侧)的部位处裁切轮胎片41。通过在比该交界面靠下侧的部位处进行裁切，能够从包括橡胶的轮胎片41中分离并拆分出由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件17。

注意，在得出具有上述裁切步骤的热塑性树脂的拆分方法之前调查了各种其它的拆分方法。

首先，尝试了在将轮胎10粉碎之后仅分离热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的拆分方法。因为热塑性树脂(轮胎骨架构件17)和橡胶层(胎面构件30)是硫化接合在一起的，所以难以只分离和拆分出热塑性树脂。

还尝试了通过木材加工用的刨子或者肉或水产加工用的切割器裁切热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的拆分方法。热塑性树脂(轮胎骨架构件17)会与橡胶层(胎面构件30)部分地剥离并破碎，使得不能在维持热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的形状的状态下使热塑性树脂(轮胎骨架构件17)与橡胶层(胎面构件30)分离并拆分。

还尝试了通过塑料加工用的超声波切割器裁切热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的拆分方法。热塑性树脂(轮胎骨架构件17)会在切割器的振动摩擦热下软化或熔融，从而不能在维持热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的形状的状态下使热塑性树脂(轮胎骨架构件17)与橡胶层(胎面构件30)分离并拆分。

然而，在本示例性实施方式的加压步骤和裁切步骤中，在已经通过引导辊42对弯曲的轮胎片40加压并将该轮胎片40矫正成平板状之后，通过高速转动的带刀48裁切轮胎片40，由此能够在维持热塑性树脂(轮胎骨架构件17)的形状的状态下使热塑性树脂(轮胎骨架构件17)与橡胶层(胎面构件30)分离并拆分。与超声波切割器相比，因为无端状的带刀8不产生振动摩擦热，所以不用担心热塑性树脂(轮胎骨架构件17)软化或熔融。

在已经在裁切步骤中使轮胎片40从比冠部16的增强层28靠下侧的部位处分离之后，在橡胶层分离步骤中从轮胎片40A中分离出胎面构件30。具体地，如图6所示，将由胎面构件30、增强层28和轮胎骨架构件17形成的轮胎片40A插在一对金属辊50之间。

一对金属辊50以相同的转速转动，并且金属辊50之间的间隔设定为比轮胎骨架构件17的板厚窄。因而，会因金属辊50的转动而对已经插在金属辊50之间的轮胎片40A施加压缩力或剪切力。因为与形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂相比，形成胎面构件30的橡胶具有弹性，所以胎面构件30的接合于轮胎骨架构件17的部分会在压缩力或剪切力下压缩并破损，从而使轮胎片40A分离成胎面构件30和轮胎片40B。注意，金属辊50之间的间隔可以设定为比轮胎骨架构件17的板厚宽且比轮胎片40A的板厚窄。

注意，当形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂软化时，轮胎片40A的胎面构件30与轮胎骨架构件17难以彼此分离，因此，将橡胶层分离步骤中的环境温度调整为10℃至40℃的所谓的室温。

接着，在增强构件分离步骤中，还从已经与胎面构件30分离的轮胎片40B中分离出增强层28的帘线26。具体地，如图7所示，将由增强层28和轮胎骨架构件17形成的轮胎片40B插在一对金属辊60之间。

一对金属辊60以相同的转速转动，金属辊60之间的间隔设定为比帘线26的厚度(直径)宽，并且设定为轮胎骨架构件17的板厚的2％至20％。金属辊60采用刚性与帘线26大致相同或刚性比帘线26低、且刚性比形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂高的金属。

当形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂软化时，帘线26与轮胎骨架构件17难以彼此分离，因此，也将增强构件分离步骤中的环境温度调整为10℃至40℃、优选调整为20℃至30℃的室温。

因为金属辊60之间的间隔设定为比轮胎骨架构件17的板厚显著地窄，所以当轮胎片40B插在转动着的金属辊60之间时，轮胎片40B整体会被施加压缩力。因为金属辊60的刚性比形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂高，所以轮胎骨架构件17会被压缩力压坏。因为帘线26的刚性与金属辊60大致相同或比金属辊60高，所以帘线26与轮胎骨架构件17分离而没有被金属辊60压坏。

在本示例性实施方式的轮胎10的拆分方法中，因为具有曲面的三维轮胎10被切断并制成板状，所以能够沿着层叠的轮胎骨架构件17与胎面构件30(覆盖层24)之间的交界面裁切轮胎10，从而能够拆分出形成轮胎骨架构件17的热塑性树脂并通过材料回收使其作为材料重新利用。

通过在具有窄间隔的金属辊60之间压坏轮胎骨架构件17，能够容易地取出配设于轮胎骨架构件17的帘线26，从而还能够使诸如形成帘线26的钢等作为材料重复利用。

因为裁切步骤、橡胶层分离步骤和增强构件分离步骤的环境温度设定为室温，并且因为在裁切步骤中采用包括不产生振动摩擦热的无端状的带刀48的切割机44，所以能够在不使轮胎骨架构件17软化的情况下有效率地执行拆分步骤。

(其它示例性实施方式)

在上述示例性实施方式中，在已经在侧切步骤中使轮胎骨架构件17分离成冠部16和侧部14之后，单独地执行裁切步骤等。然而，可以省略侧切步骤，而是在冠部16与侧部14彼此未分离的情况下沿着宽度方向将轮胎10切断成带状来执行拆分步骤。

虽然在增强构件分离步骤中使帘线26与轮胎骨架构件17分离，但增强构件不限于帘线26。例如，胎圈芯15可以作为与轮胎骨架构件17分离的增强构件。诸如帘线26等的增强材料是刚性比轮胎骨架构件17高的材料就足够了，对材质没有特别的限制。

在增强构件分离步骤中，通过金属辊60压坏轮胎片40B；然而，可以通过压力机等对轮胎片40B加压并将轮胎片40B压坏。在橡胶层分离步骤和增强构件分离步骤中，可以采用相同的金属辊60来压缩或压坏轮胎片40A、40B。注意，可以省略橡胶层分离步骤，或者在橡胶层分离步骤中，在不压缩和破损胎面构件30的情况下通过切割机44裁切胎面构件30，由此使胎面构件30与轮胎骨架构件17分离。

2014年2月26日提交的日本专利申请2014-035585号的全部公开内容通过引用并入本说明书。

Claims (4)

1.一种轮胎拆分方法，所述轮胎拆分方法包括：

提供包括由热塑性树脂形成的轮胎骨架构件和硫化接合于所述轮胎骨架构件的外表面的橡胶层的轮胎；

展开步骤，其中沿着宽度方向切断所述轮胎以将所述轮胎制成带状；

裁切步骤，其中沿着所述轮胎骨架构件与所述橡胶层的交界面裁切带状的所述轮胎；和

加压步骤，其中在所述展开步骤之后将所述轮胎压成板状，所述加压步骤包括第一加压步骤和第二加压步骤，其中，

所述轮胎骨架构件的轮胎径向外侧配设有增强构件，

所述橡胶层设置在所述增强构件的所述轮胎径向外侧，

在所述裁切步骤中，在比所述增强构件靠轮胎径向内侧的部位处裁切所述轮胎骨架构件，在一对第一引导辊之间夹着且加压的状态下从所述增强构件和所述橡胶层裁切所述轮胎骨架构件，并且

在所述第一加压步骤中，通过在一对第二引导辊之间夹着且加压使所述增强构件从所述橡胶层分离，并且在所述第二加压步骤中，通过在一对第三引导辊之间夹着且加压使所述增强构件被移除。

2.根据权利要求1所述的轮胎拆分方法，其中，所述轮胎拆分方法还包括：

胎圈取出步骤，其中从所述轮胎骨架构件取出胎圈芯；和

侧切步骤，其中切下所述轮胎骨架构件的侧部。

3.根据权利要求1所述的轮胎拆分方法，其中，

所述裁切步骤的环境温度为10℃至40℃。

4.根据权利要求1所述的轮胎拆分方法，其中，

在所述裁切步骤中，通过包括无端状的带刀的切割机裁切所述轮胎。