JP2005507328A - 回収した廃タイヤから製造された成形材料および製品 - Google Patents

Abstract

本発明は、再利用廃タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片との組合せを用いて製品を製造する方法および形成材料に関する。最初の工程で、異なる表面積を持つ、再利用廃タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片を、実質的に全表面を被覆する結合剤と混合し（１０６）、続いて、この材料を成形型中に装填する（１０８）。廃タイヤ粒子、プラスチック薄片および結合剤の組合せを、強靱、剛性かつ耐久性のある製品に形成する（１１０）。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く、再生製品の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の材料から製造された製品を再利用することの利益がよく知られている。例えば、プラスチック製品およびアルミニウム缶のリサイクルが日常的に行われている。これらの製品のリサイクルは、環境の保護、省エネ、および新たな製品を製造するための再生材料の提供に役立つ。これとは対照的に、廃タイヤのリサイクルは、現在まだ初期の段階にある。廃タイヤは、米国を含む多くの国々で重大な問題となっている。米国では、毎年２億５０００万本以上の廃タイヤが累積している。この明細書を通じて用いられているように、「廃タイヤ」という用語は、処理前の丸ごとの磨耗したタイヤまたは損傷したタイヤとして定義される。以前は、廃タイヤは、他の廃物と一緒に埋立地に埋められていた。今日では、廃タイヤを埋め立てることは禁じられている。過去数年、各社は、廃タイヤを「タイヤチップ」と称されるものに切断し、処理してきた。タイヤチップは、タイヤ由来燃料（ＴＤＦ）を製造するのに用いられる。この燃料は、エネルギーのために燃焼させることができ、セメント・キルンおよび他の発電用途に用いられている。この明細書を通じて、「タイヤシュレッド」という用語は、廃タイヤ丸ごとをタイヤシュレッドへの最初の切断物として定義される。タイヤシュレッドは、一般に、約２×２平方インチ（約５×５平方ｃｍ）の大きな破片であり、タイヤシュレッドの中にはまだスチール、ワイヤ、ナイロン、および織物が残っている。この明細書を通じて、「タイヤチップ」という用語は、タイヤシュレッドをさらに切断したものとして定義され、ＴＤＦ製品については、その寸法は約１×１平方インチ（約２．５×２．５平方ｃｍ）であり、タイヤチップの中にはまだスチール、ワイヤ、ナイロン、および織物が残っている。しかしながら、石炭のように、ＴＤＦは、有害燃料であり、環境部門からの抵抗を受けている。近年、回収された廃タイヤは、「粉砕ゴム」と称されるものに処理されている。この明細書を通じて、「粉砕ゴム」という用語は、廃タイヤのサイズが小さなメッシュサイズへとさらに減少したものとして定義され、スチール、ワイヤ、ナイロン、および織物が除去されている。粉砕ゴムの通常のサイズは１０／３０メッシュであり、これは現在、ゴム入りアスファルト道路構造物の成分として用いられている。粉砕ゴムは、ゴム製マット、タイヤ止め、セーフティーコーンのベース、ピックアップトラックの荷台のライナー、および泥よけなどの製品を製造するためにゴム成形工業においても用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、様々な市販用の製品を成形するのに使用できる、回収した廃タイヤを用いた成形材料を開発することにあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、丸ごとの廃タイヤと再利用プラスチックとから製造された市販用の製品およびその製造方法に関する。ある実施の形態において、製品は、回収した廃タイヤ材料と再利用プラスチック材料との組合せから製造された、日用品、物品および商品を貯蔵し、輸送するのに用いられる市販用のパレットである。パレットは、異なる表面積を持つ複数の再利用タイヤ粒子、異なる表面積を持つ複数の再利用プラスチック薄片、およびタイヤ粒子とプラスチック薄片の全表面積を被覆する結合剤から構成される。異なる表面積を持つ再利用タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片および結合剤の組合せにより、強靱かつ耐久性のあるパレットが製造される。本発明はまた、再利用タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片との組合せからパレットを製造する方法であって、ある実施の形態において、複数の異なるサイズの再利用タイヤ粒子と複数の再利用プラスチック薄片との混合物を作製し；混合物に結合剤を加え、それによって、異なるサイズの再利用タイヤ粒子と異なるサイズの再利用プラスチック薄片の全表面を被覆し、成形材料を提供し；パレット部材に相当する重量測定により、成形材料を成形型中に移送し；成形型内で所定の期間に亘り熱および圧力を加え；成形型およびプレスから部品を取り出し、部品をパレット完成品に組み立てる前に、所定の期間に亘り硬化させ続ける各工程を有してなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照してよりよく理解されるであろう。
【０００６】
本発明は、市販用のパレット（図示せず）などの、高強度、剛性および耐久性を持つ様々な市販用の製品を製造するのに用いられる、丸ごとの廃タイヤおよび再利用プラスチック材料から製造された成形材料に関する。このパレットは、日用品、物品および商品を貯蔵し、輸送するのに使用してよい。
【０００７】
成形材料は、一般に、丸ごとの廃タイヤから処理された再利用タイヤ粒子から構成される。この明細書を通じて、タイヤ粒子という用語は、３／４インチ（約１．９ｃｍ）以下の範囲のサイズを持つ粒子にさらに粒状化されたタイヤチップ（３／４インチ以下材料と称する）として定義され、ワイヤとスチールは除去されている。成形材料はさらに、再利用プラスチック製品から製造された再利用プラスチック薄片を含む。成形材料はさらに、再利用タイヤ粒子および再利用プラスチック薄片を結合するエポキシ結合剤混合物を含む。異なる表面積を持つ再利用廃タイヤ粒子と異なる表面積を持つ再利用プラスチック薄片との組合せにより、結合剤が、タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片の全表面積を実質的かつ効率的に被覆して、高密度を持ち、空隙がなく、強靱、剛性かつ耐久性の様々な市販用の製品を形成するのに使用できる成形材料を提供できる。
【０００８】
図１〜３は、成形材料およびパレットなどの市販用の製品を製造し、調製する本発明の方法のある実施の形態を示している。図１を参照すると、ブロック図が本発明の方法の一つの実施の形態を示している。ブロック１００により示されているように、本発明の方法は、広く、丸ごとの廃タイヤを収集し、タイヤ粒子に処理する第１の工程を含む。ブロック１０２により示されているように、この方法の次の工程は、再利用プラスチック製品を収集し、所望のサイズのプラスチック薄片に処理することである。ブロック１０４により示されているように、この方法の次の工程は、再利用タイヤ粒子と再利用プラスチック薄片をバッチ式混合装置内で混合することである。ブロック１０６に示すように、この方法の次の工程は、タイヤ粒子とプラスチック薄片をコーティングドラム中に移動すなわち移送し、ここで、エポキシ結合剤を導入し、タイヤ粒子とプラスチック薄片の全表面を被覆し、それによって、成形材料を製造することである。ブロック１０８に示すように、この方法はさらに、成形材料を重量で成形型中に堆積させる工程を含む。ブロック１１０に示すように、この方法は、内部に成形材料を収容している成形型をコンベヤにより予熱チャンバ段階に通して輸送し、その後、成形型を油圧式圧縮プレス内に配置し、そこで、所定の期間に亘り成形型を加熱し、圧縮する工程を含む。ブロック１１２に示すように、この方法の次の工程は、成形型から部材を取り出すことである。ブロック１１４に示すように、この方法の次の工程は、成形部材を、パレットなどの製品に組み立てることである。ブロック１１６に示すように、この方法の次の工程は、組み立てた製品を、顧客に出荷する前に硬化させることである。
【０００９】
図２を参照すると、ここには、ブロック図は、丸ごとの廃タイヤを収集し、タイヤ粒子に処理する工程を示している。ブロック２０２に示すように、第１の工程は、丸ごとのタイヤのビードワイヤ抜取りを行い、タイヤのサイドウォールからビードに入っているスチールワイヤを除去することである。この工程は、タイヤのビードワイヤ抜取装置を用いて行ってもよい。ブロック２０４に示すように、次の工程は、丸ごとの廃タイヤを、約２×２平方インチ（約５×５平方ｃｍ）の寸法を持つタイヤシュレッドに切断することである。この工程は、タイヤ粉砕装置を用いて行ってもよい。ブロック２０６に示すように、次の工程は、タイヤシュレッドを補助粉砕装置および粗粉分離器により処理して、タイヤシュレッドを１×１平方インチ（約２．５×２．５平方ｃｍ）の寸法に減少させることである。ブロック２０８に示すように、次の工程は、タイヤシュレッドを造粒機に供給して、タイヤシュレッドをタイヤ粒子にさらに減少させることである。ブロック２１０に示すように、次の工程は、タイヤ粒子を磁気クロスベルト分離器により処理して、ゴムからスチールとワイヤを除去し分離することである。ブロック２１２に示すように、次の工程は、タイヤ粒子をふるいにより処理して、タイヤ粒子を所望のサイズに分離することである。ブロック２１４に示すように、次の工程は、大きなタイヤ粒子を補助造粒機および粗粉分離器により処理して、異なるサイズを形成するようにもう一度ふるいにかけられた最終サイズの粒子を製造することである。タイヤ粒子の最終サイズは３／４インチ以下である。ブロック２１６に示すように、次の工程は、タイヤ粒子を一連のふるい搬出コンベヤで処理して、異なるサイズのタイヤ粒子の適切な混合物を保証することである。ブロック２１８に示すように、最終工程は、タイヤ粒子を検査して、３／４インチ以下である様々なサイズのタイヤ粒子の品質と一様性を保証することである。成形材料とそれから形成される製品の品質にとって、タイヤ粒子のサイズが３／４インチ以下の範囲にあることが重要である。
【００１０】
成形材料およびパレットなどのそれから形成された製品は、複数の異なるサイズの再利用廃タイヤ粒子および複数の異なるサイズの再利用プラスチック薄片の組合せから製造される。異なるサイズのタイヤ粒子を異なるサイズのプラスチック薄片と組み合わせて使用することにより、エポキシ結合剤を加えて、タイヤ粒子およびプラスチック薄片の全表面を実質的に効果的に被覆することができ、これにより、圧縮成形などの成形プロセスによる製造のために成形型に移送する準備のできている成形材料が得られる。硬化後、成形材料から形成された製品は、高密度を持ち、空隙がなく、強靱、剛性かつ耐久性のパレットが提供される。以下は、成形圧、温度および時間と共に、タイヤ粒子、プラスチック薄片、および結合剤に関して定義した成形材料の様々な組成である。
【表１】

【表２】

【表３】

【００１１】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、成形材料および製品を製造する方法の別の実施の形態が示されている。ブロック４０２に示すように、この方法は、一般に、タイヤ粒子を第１のサイロ（図示せず）に供給する工程を含む。ブロック４０４に示すように、この方法はさらに、プラスチック薄片を第２のサイロ（図示せず）に供給する工程を含む。ブロック４０６に示すように、この方法はさらに、エポキシ結合剤（２液型）をステージング装置（図示せず）に供給する工程を含む。ブロック４０８に示すように、この方法はさらに、第１のサイロから一定量のタイヤ粒子を４つのコーティングドラムに供給する工程を含む。ブロック４１０に示すように、この方法はさらに、第２のサイロ（図示せず）から一定量のプラスチック薄片を４つのコーティングドラムに供給する工程を含む。ブロック４１２に示すように、この方法はさらに、ステージング装置（図示せず）から一定量のエポキシ結合剤を４つのコーティングドラムに供給する工程を含む。混合されたエポキシ結合剤（２液型）がコーティングドラムに供給される。ブロック４１４に示すように、この方法はさらに、タイヤ粒子、プラスチック薄片およびエポキシの組合せをドラム内で混合して、各ドラム内に成形材料を提供する工程を含む。ブロック４１６に示すように、この方法はさらに、一定量の成形材料を成形用パンに移送する工程を含む。ブロック４１８に示すように、この方法はさらに、コンベヤ上で成形用パンを振動させて、成形材料を成形用パン内に均一に分布させる工程を含む。成形材料は、実質的にゼロの流動特性を示す。ブロック４２０に示すように、この方法はさらに、コンベヤ上の成形用パンを予熱ステーション（図示せず）に移動させる工程を含む。ブロック４２２に示すように、この方法はさらに、成形材料を華氏約３７５度（摂氏約１９１度）まで予熱する工程を含む。ブロック４２４に示すように、この方法はさらに、成形用パンを圧縮成形プレス中に挿入する工程を含む。ブロック４２６に示すように、この方法はさらに、所定の期間に亘り熱を加えながら、成形材料を圧縮する工程を含む。ブロック４２８に示すように、この方法はさらに、成形用パンを圧縮成形プレスから取り出す工程を含む。ブロック４３０に示すように、この方法はさらに、成形用パンをコンベヤベルトに沿って移動させて、冷却する工程を含む。ブロック４３２に示すように、この方法はさらに、成形された部材を成形用パンから取り外す工程を含む。ブロック４３４に示すように、この方法はさらに、組立て前に、成形した部材を積み重ね、硬化させる工程を含む。ブロック４３６に示すように、この方法はさらに、成形した部材から製品を組み立てる工程を含む。
【００１２】
再利用廃タイヤ粒子は、材料およびパレットを含む製品の製造に必要とされるサイズに粒子を切断する機械装置および設備を持つ任意の廃タイヤ処理業者から得られる。再利用ＨＤＰＥプラスチック薄片は、プラスチック回収業者から得られる。エポキシ結合剤は、１００％固体であることが好ましく、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）を含まず、ほとんどの化学およびエポキシ製造業者から得られる。そのようなエポキシ製造業者の一つは、ウィスコンシン州メクォン、ノース・インダストリアル・ドライブ、１０６００、コップス・インダストリーズ社(Copps Industries, Inc.)である。
【００１３】
上述した記載は、主に説明目的を意図したものである。本発明は、本発明の精神すなわち範囲から逸脱せずに、他の形態で具体化したり、他の様式で実施してもよい。本発明の精神すなわち範囲に入る改変および変更は、当業者にとって容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による製品を製造する方法を示す流れ図
【図２】図１の方法の一工程を示す流れ図
【図３Ａ】本発明の形成材料を製造する方法を示す流れ図
【図３Ｂ】図３Ａの続き

Claims (11)

1. 市販用の製品を製造するのに用いられる成形材料であって、
   (a) ３／４インチ（約１９ｍｍ）以下の範囲の表面積を持つ複数の再利用廃タイヤ粒子、
   (b) 表面積を持つ複数の再利用プラスチック薄片、および
   (c) 前記タイヤ粒子および前記プラスチック薄片の表面積を実質的に全て被覆する結合剤、
   を有してなり、異なる表面積を持つ前記再利用廃タイヤ粒子、異なる表面積を持つ前記再利用プラスチック薄片、および前記結合剤の組合せにより、強靱で、実質的に剛性で、耐久性のある製品を製造するのに使用できる成形材料が得られたことを特徴とする成形材料。
2. 前記再利用廃タイヤ粒子の５０％が約３／４インチ（約１９ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の３０％が約１／２インチ（約１３ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の１０％が約１／４インチ（約６ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の１０％が約１０／３０メッシュの表面積を持つことを特徴とする請求項１記載の成形材料。
3. 前記再利用廃タイヤ粒子の５０％が約１／４インチ（約６ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の５０％が約１／８インチ（約３ｍｍ）の表面積を持つことを特徴とする請求項２記載の成形材料。
4. 前記再利用タイヤ粒子が、前記成形材料の全重量の６５％から８０％の範囲にあることを特徴とする請求項３記載の成形材料。
5. 前記結合剤が、前記成形材料の全重量の１０％から１８％の範囲にあることを特徴とする請求項４記載の成形材料。
6. 成形材料を調製する方法であって、
   (a) ３／４インチ（約１９ｍｍ）以下の範囲にある表面積を持つ複数の再利用廃タイヤ粒子を提供し、
   (b) 表面積を持つ複数の再利用プラスチック薄片を提供し、
   (c) 前記タイヤ粒子および前記プラスチック薄片の前記表面積を実質的に全て被覆する結合剤を提供し、
   (d) 前記再利用廃タイヤ粒子、前記再利用プラスチック薄片、および前記結合剤を混合して、強靱で、実質的に剛性であり、耐久性の製品を製造するのに使用できる成形材料を製造する、
   各工程を有してなることを特徴とする方法。
7. (a) ３／４インチ（約１９ｍｍ）以下の範囲の表面積を持つ複数の再利用廃タイヤ粒子、
   (b) 表面積を持つ複数の再利用プラスチック薄片、および
   (c) 前記タイヤ粒子および前記プラスチック薄片の表面積を実質的に全て被覆する結合剤、
   から構成されたパレットであって、異なる表面積を持つ前記再利用廃タイヤ粒子、異なる表面積を持つ前記再利用プラスチック薄片、および前記結合剤の組合せにより、強靱で、実質的に剛性で、耐久性のあるパレットが製造されたことを特徴とするパレット。
8. 前記再利用廃タイヤ粒子の５０％が約３／４インチ（約１９ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の３０％が約１／２インチ（約１３ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の１０％が約１／４インチ（約６ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の１０％が約１０／３０メッシュの表面積を持つことを特徴とする請求項７記載のパレット。
9. 前記再利用廃タイヤ粒子の５０％が約１／４インチ（約６ｍｍ）の表面積を持ち、該再利用廃タイヤ粒子の５０％が約１／８インチ（約３ｍｍ）の表面積を持つことを特徴とする請求項８記載のパレット。
10. 前記再利用タイヤ粒子が、前記パレットの全重量の６５％から８０％の範囲にあることを特徴とする請求項９記載のパレット。
11. 前記結合剤が、前記パレットの全重量の１０％から１８％の範囲にあることを特徴とする請求項１０記載のパレット。

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