JP5739593B2 - タイヤの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤからリサイクル材料を得るリサイクル材料の製造方法に関する。また、本発明は、上記リサイクル材料を用いたタイヤ及びタイヤの製造方法に関する。また、本発明は、新規なタイヤの製造方法に関する。
乗用車等の車両には、ゴムにより構成されておりかつ表面に溝を有するタイヤが、空気が入れられた状態で用いられている。車両に用いられているタイヤを長期間使用すると、表面の溝が浅くなり、タイヤの交換が必要になる。交換により、使用済みの廃タイヤが発生する。
使用済みの廃タイヤは、廃棄されることが多い。このため、環境に大きな負荷がかかるという問題がある。また、廃タイヤを廃棄する際に、廃棄費用が必要であったり、一般的なごみと区別して特定の方法で廃棄しなければならなかったりする。すなわち、廃タイヤの廃棄には費用及び労力が必要である。費用及び労力を低減するために、廃タイヤが不法投棄されることがあり、廃タイヤの不法投棄が大きな問題となっている。
一方で、廃タイヤを再生して用いることが検討されている。従来、廃タイヤを再生する方法として、タイヤの表面の溝が形成されている部分を削りとり、露出した表面に新たなゴム部材を貼り付けて、表面に溝を再形成する方法が用いられている。このような方法は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載のような従来の廃タイヤの再生方法では、廃タイヤの表面にゴム部材を貼り付けるため、ゴム部材の密着性が問題となることがある。また、従来の廃タイヤの再生方法では、タイヤの長時間使用により、タイヤの表面以外の部分のゴム部材の劣化も進行しているため、再生利用回数には限界がある。さらには、廃タイヤの表面が既に多く削られている場合に、廃タイヤを再生することができないこともあり、廃タイヤを効率よく再生できないことがある。
すなわち、従来の廃タイヤの再生方法では、廃タイヤを十分にかつ効率的に再生及び再使用することができないという問題がある。
本発明の主な目的は、タイヤからリサイクル材料を効率的に得ることができるリサイクル材料の製造方法、並びに得られるリサイクル材料を用いたタイヤ及びタイヤの製造方法を提供することである。また、本発明の主な目的は、タイヤを効率的に得ることができる新規なタイヤの製造方法を提供することである。
また、本発明の限定的な目的は、廃タイヤを資源として有効活用し、環境負荷を低減することができるリサイクル材料の製造方法、タイヤ及びタイヤの製造方法を提供することである。
本発明の広い局面によれば、タイヤをガス化処理して、前記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程と、前記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むリサイクル材料を得る工程とを備える、リサイクル材料の製造方法が提供される。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法のある特定の局面では、前記ガス化処理に用いる前記タイヤが廃タイヤである。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法のある特定の局面では、前記Ｃ１ガスを含むガスが、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及び水素ガスを含む。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法のある特定の局面では、前記リサイクル材料が、イソプレン、ブタジエン及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含む。
本発明の広い局面によれば、上述したリサイクル材料の製造方法により得られるリサイクル材料を用いて得られる、タイヤが提供される。
本発明の広い局面によれば、上述したリサイクル材料の製造方法により得られるリサイクル材料を用いて、タイヤを得る工程を備える、タイヤの製造方法が提供される。
本発明の広い局面によれば、Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むタイヤ材料を得る工程と、前記タイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程とを備える、タイヤの製造方法が提供される。
本発明に係るタイヤの製造方法のある特定の局面では、該タイヤの製造方法は、タイヤをガス化処理して、前記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程をさらに備え、前記タイヤ材料がリサイクルタイヤ材料である。
本発明に係るタイヤの製造方法のある特定の局面では、前記ガス化処理に用いる前記タイヤが廃タイヤである。
本発明に係るタイヤの製造方法のある特定の局面では、前記Ｃ１ガスを含むガスが、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及び水素ガスを含む。
本発明に係るタイヤの製造方法のある特定の局面では、前記タイヤ材料が、イソプレン、ブタジエン及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含む。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法は、タイヤをガス化処理して、上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程と、上記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むリサイクル材料を得る工程とを備えるので、タイヤなどの製造に用いることができるリサイクル材料を効率的に得ることができる。
本発明に係るタイヤの製造方法は、Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むタイヤ材料を得る工程と、上記タイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程とを備えるので、タイヤを効率的に得ることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法は、タイヤをガス化処理して、上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程と、上記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むリサイクル材料を得る工程とを備える。
本発明に係るリサイクル材料の製造方法では、タイヤからＣ１ガスを含むガスを得て、該Ｃ１ガスを含むガスを用いて特定の上記成分を含むリサイクル材料を得るので、タイヤからリサイクル材料を容易にかつ効率的に得ることができる。ガス化処理前のタイヤから、タイヤを構成する成分を含むリサイクル材料を得るので、得られるリサイクル材料をタイヤなどの製造に好適に用いることができる。
上記リサイクル材料は、リサイクルタイヤ材料であることが好ましい。上記リサイクルタイヤ材料は、更生タイヤを得るために用いられる。上記リサイクル材料の製造方法は、更生タイヤを得るために用いられるリサイクル材料（リサイクルタイヤ材料）の製造方法であることが好ましい。
但し、上記リサイクル材料は、タイヤとは異なる物体を得るために用いられてもよい。上記タイヤとは異なる物体としては、ゴムシート及びゴムホース等の工業用ゴム製品が挙げられる。
また、本発明では、上述したリサイクル材料の製造方法により得られるリサイクル材料を用いて得られるタイヤが提供される。さらに、本発明では、上述したリサイクル材料の製造方法により得られるリサイクル材料を用いて、タイヤを得る工程を備えるタイヤの製造方法が提供される。このようにして得られるタイヤでは、原料としてタイヤが用いられており、従来廃棄されることが多かった廃タイヤなどのタイヤが、資源として有効活用されている。廃タイヤなどのタイヤを再生及び再使用することで、環境負荷を大きく低減することができる。リサイクル材料を用いて得られるタイヤは、更生タイヤであることが好ましい。上記更生タイヤは、タイヤを原料として用いて得られる。
本発明に係るタイヤの製造方法は、Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むタイヤ材料を得る工程と、上記タイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程とを備える。
本発明に係るタイヤの製造方法では、Ｃ１ガスを含むガスを用いて特定の上記成分を含むタイヤ材料を得て、該タイヤ材料を用いてタイヤを得るので、タイヤを容易にかつ効率的に得ることができる。
本発明に係るタイヤの製造方法は、タイヤをガス化処理して、上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程をさらに備えることが好ましい。上記タイヤ材料がリサイクルタイヤ材料であることが好ましい。すなわち、本発明に係るタイヤの製造方法は、タイヤをガス化処理して、上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程と、上記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むタイヤ材料を得る工程と、上記タイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程とを備えることが好ましい。この場合には、原料として廃タイヤなどのタイヤを用い、更生タイヤを得るので、従来廃棄されることが多かった廃タイヤを、資源として有効活用できる。廃タイヤなどのタイヤを再生及び再使用することで、環境負荷を大きく低減することができる。
ガス化処理前の上記タイヤ（ガス化処理に用いる上記タイヤ）は、廃タイヤであることが好ましい。廃タイヤは、使用済のタイヤであることが好ましい。本発明では、廃タイヤを更生タイヤの原料として用いることができる。廃タイヤを更生タイヤの原料として用いることで、廃タイヤの処分費用を不要にすることができる。さらに、廃タイヤを更生タイヤの原料として用いることで、更生タイヤの製造コストを大きく低減することができる。本発明では、従来廃棄されることが多かった廃タイヤを資源として有効活用できるので、環境負荷を低減することができる。また、本発明では、廃タイヤ自体が資源となるので、廃タイヤの不法投棄を低減することができる。
なお、ガス化処理前の上記タイヤは、廃タイヤとは異なるタイヤであってもよい。廃タイヤとは異なるタイヤとしては、タイヤの製造時に生じた不良品のタイヤ等が挙げられる。
上記Ｃ１ガスを含むガスは、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及び水素ガスを含むことが好ましい。上記のＣＯＸガスにおけるｘは１≦ｘ≦２である。上記Ｃ１ガスを含むガスは、主成分として、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及び水素ガスの混合ガスを含むことが好ましい。上記Ｃ１ガスを含むガス１００質量％中、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及び水素ガスの混合ガスの含有量は好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上である。
上記Ｃ１ガスは、炭素原子の数が１である化合物のガスである。上記Ｃ１ガスとしては、ＣＯＸガス（１≦ｘ≦２）及びメタンガス等が挙げられる。上記Ｃ１ガスからリサイクル材料を得る際には、ギ酸及びメタノール等の中間物質を経由して用いてもよい。また、上記Ｃ１ガスとなる化合物としては、ＣＯＸ（１≦ｘ≦２）及びメタン等が挙げられる。上記Ｃ１ガスは、ＣＯＸガスであることが好ましい。上記ＣＯＸガスとしては、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、及び一酸化炭素ガスと二酸化炭素ガスとの混合ガス等が挙げられる。なお、上記ＣＯＸガスが、一酸化炭素ガスと二酸化炭素ガスとをモル比で１：１で含む場合に、ｘは１．５である。
上記Ｃ１ガスを含むガスの具体例としては、以下のガスが挙げられる。但し、以下のガスとは異なるガスを用いてもよい。
・ＣＯ
・ＣＯ２
・ＣＯ／ＣＯ２
・ＣＯ／Ｈ２
・ＣＯ２／Ｈ２
・ＣＯ／ＣＯ２／Ｈ２
・ＣＯ２
・ＣＯ／ＣＯ２
・ＣＯ／Ｈ２
・ＣＯ２／Ｈ２
・ＣＯ／ＣＯ２／Ｈ２
上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる方法としては、高温下でタイヤを熱分解させる方法等が挙げられる。上記高温下でタイヤを熱分解させる方法において、上記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる具体的な方法としては、１３００℃程度の高温下でタイヤを熱分解する方法が挙げられ、更に触媒を利用して８００℃程度の温度にてタイヤを熱分解する方法も挙げられる。
上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料は、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含む。上記重合体は、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物及びコハク酸の内のいずれかの単独重合体であってもよく、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物及びコハク酸の内の少なくとも２種の共重合体であってもよい。上記ブタンジオール化合物としては、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール及び１，３−ブタンジオールが挙げられる。上記ブタノール化合物としては、１−ブタノール、２−ブタノール及びイソブタノールが挙げられる。上記ブテナール化合物としては、２−ブテナール及び３−ブテナールが挙げられる。従って、上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料は、イソプレン、ブタジエン、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール、２−ブテナール、３−ブテナール、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
上記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含む上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料を得る際に、エタノール等の中間物質を経由してもよい。
更生タイヤなどのタイヤの製造に適していることから、上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料は、イソプレン、ブタジエン及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合に、上記重合体は、イソプレンの単独重合体又はブタジエンの単独重合体であってもよく、イソプレンとブタジエンとの共重合体であってもよい。また、上記重合体では、スチレン等の化合物が適宜共重合されていてもよい。イソプレン、ブタジエン、並びにイソプレンやブタジエンから得られる（共）重合体は、タイヤの素材として適している。また、イソプレンヤブタジエンとスチレンとから得られる共重合体も、タイヤの素材として適している。
上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料が、イソプレン、ブタジエン及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含む場合に、上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料は、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料は、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含んでいてもよい。
上記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン、ブタンジオール化合物、ブタノール化合物、ブテナール化合物、コハク酸及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むリサイクル材料又はタイヤ材料を得る方法は特に限定されないが、金属触媒を用いるケミカル法及び微生物触媒を用いるバイオ法等が挙げられる。上記金属触媒は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記微生物触媒は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記金属触媒及び上記微生物触媒を適宜選択して用いることにより、上記リサイクル材料又は上記タイヤ材料に含まれる成分を適宜調整することが可能である。
上記ケミカル法では、具体的には、例えば金属ロジウムを含む合金を触媒として用いることで、ＣＯｘ化合物からエタノールを合成することができ、さらに生成したエタノールを高温下で金属触媒を用いて２量化することによりブタジエンを合成することができる。
上記バイオ法では、具体的には、例えばＣＯｘ化合物を原料として増殖するクリストリジウム属の微生物にイソプレン合成酵素をコードする核酸を導入した触媒を用いることで、ＣＯｘ化合物からイソプレンを合成することができる。
上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程では、上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料を反応させて、成形することにより、タイヤを得ることができる。一般に、上記反応では、上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料は架橋反応する。
上記タイヤを得る工程では、上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料の他に、上記リサイクルタイヤ材料及び上記タイヤ材料とは異なるタイヤ構成材料を用いてもよい。
上記タイヤ構成材料としては、新たに用意されたタイヤ原料等が挙げられる。上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料と、新たに用意されたタイヤ原料とを混合して用いてもよい。この場合に、上記リサイクルタイヤ材料又は上記タイヤ材料の使用割合が多いほど、環境負荷を低減でき、得られる更生タイヤの製造コストが低くなる。上記タイヤ原料としては、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエン／スチレン共重合体ゴム、イソプレン／スチレン共重合体ゴム及びブタジエン／イソプレレン共重合体ゴム等が挙げられる。
上記タイヤ構成材料としては、顔料、硫黄及びポリエステル化合物等も挙げられる。上記顔料は炭素顔料であることが好ましく、カーボン顔料であることがより好ましい。上記顔料の具体例としては、カーボンブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等が挙げられる。
以下、実施例を挙げることにより、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
車両に取り付けられて用いられ、表面の溝が浅くなった廃タイヤを用意した。
車両に取り付けられて用いられ、表面の溝が浅くなった廃タイヤを用意した。
廃タイヤを１３００℃まで加熱することにより、Ｃ１ガスを含むガスと、乾留カーボンと、金属成分とに分離した。発生したＣ１ガスを含むガスは、ＣＯＸガスをモル比率６９％、水素ガスをモル比率３０％で含んでいた。
次に、得られたＣ１ガスを含むガスの存在下で、クリストリジウム属の微生物にイソプレン合成酵素をコードする核酸を導入した微生物触媒を生育することにより、リサイクルタイヤ材料を得た。リサイクルタイヤ材料はイソプレンであり、Ｃ１ガスに含まれる一酸化炭素成分のうちの約７０％の炭素成分がイソプレンに転化したリサイクルタイヤ材料が得られた。
次に、得られたリサイクルタイヤ材料を重合させてポリイソプレンゴムとした。タイヤを構成するゴム成分として得られたポリイソプレンゴムを用いて、ポリイソプレンゴムを主材料として加工することにより、更生タイヤを得た。得られた更生タイヤは、新品同様であり、自動車などの車両に用いることが可能であった。
（実施例２）
実施例１において、微生物触媒を、金属触媒に変更することで、Ｃ１ガスに含まれる炭素成分のうちの約８０％をエタノールとした。さらに、エタノールを高温下で２量化反応することにより、リサイクルタイヤ材料を得た。リサイクルタイヤ材料はブタジエンであり、Ｃ１ガスに含まれる一酸化炭素成分のうちの約８０％の炭素成分がブタジエンに転化したリサイクルタイヤ材料が得られた。
実施例１において、微生物触媒を、金属触媒に変更することで、Ｃ１ガスに含まれる炭素成分のうちの約８０％をエタノールとした。さらに、エタノールを高温下で２量化反応することにより、リサイクルタイヤ材料を得た。リサイクルタイヤ材料はブタジエンであり、Ｃ１ガスに含まれる一酸化炭素成分のうちの約８０％の炭素成分がブタジエンに転化したリサイクルタイヤ材料が得られた。
次に、得られたリサイクルタイヤ材料をスチレンとともに重合させてスチレンブタジエンゴムとした。タイヤを構成するゴム成分として得られたスチレンブタジエンゴムを用いて、スチレンブタジエンゴムを主材料として加工することにより、更生タイヤを得た。得られた更生タイヤは、新品同様であり、自動車などの車両に用いることが可能であった。
（実施例３）
実施例１において、微生物触媒を、微生物に１，４−ブタンジオール合成酵素をコードする核酸を導入した微生物触媒に変更することで、Ｃ１ガスに含まれる炭素成分のうちの約７０％を１，４−ブタンジオールとした。さらに、１，４−ブタンジオールを高温下で脱水反応することにより、リサイクルタイヤ材料を得た。リサイクルタイヤ材料はブタジエンであり、Ｃ１ガスに含まれる一酸化炭素成分のうちの約８０％の炭素成分がブタジエンに転化したリサイクルタイヤ材料が得られた。
実施例１において、微生物触媒を、微生物に１，４−ブタンジオール合成酵素をコードする核酸を導入した微生物触媒に変更することで、Ｃ１ガスに含まれる炭素成分のうちの約７０％を１，４−ブタンジオールとした。さらに、１，４−ブタンジオールを高温下で脱水反応することにより、リサイクルタイヤ材料を得た。リサイクルタイヤ材料はブタジエンであり、Ｃ１ガスに含まれる一酸化炭素成分のうちの約８０％の炭素成分がブタジエンに転化したリサイクルタイヤ材料が得られた。
得られたリサイクルタイヤ材料をスチレンとともに重合させてスチレンブタジエンゴムとした。タイヤを構成するゴム成分として得られたスチレンブタジエンゴムを用いて、スチレンブタジエンゴムを主材料として加工することにより、更生タイヤを得た。得られた更生タイヤは、新品同様であり、自動車などの車両に用いることが可能であった。
実施例１〜３から、廃タイヤなどのタイヤからＣ１ガスを含むガスを得た後、得られたＣ１ガスを含むガスを用いて、タイヤなどを得るために用いることができるリサイクル材料（リサイクルタイヤ材料など）を得ることができることがわかる。また、実施例１〜３から、Ｃ１ガスを含むガスを用いて、タイヤ材料（リサイクルタイヤ材料など）を得た後、得られたリサイクルタイヤ材料を用いて、更生タイヤを得ることができることがわかる。また、実施例１〜３から、廃タイヤなどのタイヤから、更生タイヤが得られることがわかる。
Claims (3)
- タイヤをガス化処理して、前記タイヤからＣ１ガスを含むガスを発生させる工程と、
前記Ｃ１ガスを含むガスを用いて、イソプレン、ブタジエン及びこれらの重合体からなる群から選択された少なくとも１種を含むリサイクルタイヤ材料を得る工程と、
前記リサイクルタイヤ材料を用いて、タイヤを得る工程とを備える、タイヤの製造方法。 - 前記ガス化処理に用いる前記タイヤが廃タイヤである、請求項１に記載のタイヤの製造方法。
- 前記Ｃ１ガスを含むガスが、ＣＯＸガス及び水素ガスを含み、ＣＯＸガスにおけるｘが１≦ｘ≦２である、請求項１又は２に記載のタイヤの製造方法。
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