WO2002102563A1 - Procede et systeme d'extraction de fils de metal de pneumatiques par chauffage par induction - Google Patents

Description

明細 誘導加熱によるタイヤ中の金属線除去方法及びその装置 技術分野

本発明は、 誘電加熱によるタイヤ中の金属線除去方法、 タイヤ中の金 属線及びゴム部分の回収方法、 これらの方法を利用したタイヤの再利用 方法に関するものである。 更に詳しくは、 本発明は、 電磁誘導によりタ ィャ中の金属線を加熱することによって、 金属線に接する部分のゴムの 性状 ¾変化させて、 金属線とゴム部分を分離し、 タイヤの中に配列され た金属線を分離し、 回収し、 再利用する方法に関するものである。 本発 明は、 特に、 自動車タイヤのリサイクル技術に関するものである。 背景技術

自動事廃タイヤのリサイクル率は、 他の工業製品に比べ極めて高いも のの、 その廃棄量は、 年々増加を続けており、 社会問題化しつつある。 廃タイヤの高度な利用法としては、 廃タイヤのすり減った部分に新しい ゴムを張り付けて更生タイヤとして利用する方法、 廃タイヤを細かく切 断 ·破砕してマット、 舗装材料、 再生ゴム、 履き物等へ利用する方法が ある。 しかしながら、 ほとんどの場合、 タイヤ中には図 1に示すように 、 ビ一ド部 1及びトレッド部分 3には、 スチール線 4が配列、 混入され ている。 このスチール線を安価なコストで除くことは現在の技術では困 難なため、 タイヤを細かく切断 ·破砕することが出来ない。 従って、 切 断 ·破砕利用される部分は、 スチール線を混入していないサイドウォー ル部分 2に限られる。 しかも、 このサイドウォール部は、 タイヤ全体の 量の 3 0 %にも満たない。 残りの 7 0 %であるスチール線混入部分は、 例えば、 セメント焼成や金属精鍊のための燃料として用いられる。 しかしながら、 燃料としての廃タイヤは、 脱硫装置を必要とし、 また 、 燃え残りのスチール線が、 灰の量を著しく増大させ、 産業廃棄物処理 の面でも問題となる。 また、 燃料としての利用量も需要の面から限界が ある。

更に、 スチール線混入部分のタイヤの切断は、 もっぱら刃物による剪 断加工が行われているが、 柔らかいゴムと、 強靱製を持つスチール線を 同時に破断しなければならず、 刃物の寿命は短く、 大きさも 1 5センチ メートル角以下の切断は技術的に難しいという問題がある。 もちろん、 燃料としてのスチール線混入部分も、 細かく切断できれば、 燃焼効率が 上がり、 輸送においても有利となると考えられる。

以上のように、 廃タイヤのスチール線が除去できれば、 燃料以外のリ サイクル応用分野が開け、 また、 燃料としても価値の高いものとなり、 輸送面や保管の面でも有利となる。 更に、 金属線が回収できれば、 金属 としてのリサイクルも可能となる。

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、 廃夕 ィャのスチール線を簡単な操作で、 効率よく分離、 回収することができ る新しい金属線除去方法を開発することを目標として種々検討を重ねた 結果、 誘電加熱によって、 タイヤ中の金属線を加熱することで、 金属線 に接する部分のゴムを分解ガス化させて金属線とゴム部分を容易に分離 し、 回収できることを見出し、 本発明を完成するに至った。 発明の開示

本発明は、 電磁誘導加熱を利用することによって、 タイヤ中から金属 線を分離回収する方法を提供することを目的とするものである。

また、 本発明は、 上記方法を利用して、 タイヤ中の金属線及びゴム部 分を回収する方法、 上記方法を用いて回収された金属線及びゴム部分を 、 金属ないしゴム資源として再利用する方法を提供することを目的とす るものである。 次に、 本発明について更に詳細に説明する。

本発明では、 タイヤの中にスチール線等の金属線が配列、 混入された 金属線混入タイヤ、 特に、 自動車タイヤが対象とされ、 その種類は特に 制限されない。 本発明においては、 この金属線混入タイヤより誘電加熱 を利用して金属線を除去するが、 この場合、 好適には、 タイヤを予め金 属線を含む部分と含まない部の複数の部分に切断し、 誘電加熱を施す方 法が採用される。 タイヤは、 好適には、 ピード部、 サイドウォール部、 トレッド部に切断するが、 切断部分は、 特に、 制限されない。

次に、 本発明の第 1の態様を説明する。

まず、 タイヤを、 刃物により図 2で示すように、 ビ一ド部 1、 サイド ウォール部 2、 トレッド部 3に切断する。 ここで、 スチール線 4の除去 に用いるタイヤ部分はトレッド部である。 トレッド部は、 図 3に示すよ うに、 スチール線が二重の並びに配列されている。 この切断したタイヤ のトレッド部の外側に、 高周波コイル 5を配置し、 誘導加熱によってス チール線を熱する。

図 4で示すように、 このスチール線の部分加熱によって、 スチール線 と接するゴムが分解し、 ガス化して、 スチール線とゴム部分が分離して 空隙 6が出来る。 更に加熱を続けると、 図 5に示すように、 この空隙は 、 相隣り合う空隙と連結し、 スチール線の配列に沿ってゴムとスチール 線が完全に分離する。 また、 ガス圧力によって、 ゴム厚の薄いタイヤの 内側が風船状に膨らむ。

以上のような原理によって、 スチール線とゴムが分離できるので、 例 えば、 トレッド部を高周波コイルの下で円周上に回転させれば、 簡単な 操作で、 タイヤ中のスチール線がゴム部分より完全に分離できる。 ' 次に、 以上の手順に依って得られたタイヤ内側の、 膨らんだ風船部分 の一部を切り裂いて、 スチール線を取り出せば、 スチール線の完全分離 が可能となる。 以上のような方法により、 タイヤよりスチール線を容易 に除去することができる。

上記方法を用いて、 タイヤより金属線とゴム部分を分離し、 これらを 回収することで、 タイヤ中の金属線とゴム部分を高い回収率で回収する ことができ、 更に、 回収された金属線及びゴム部分は、 金属ないしゴム 資源、 高付加価値燃料等として再利用ないしリサイクルすることが可能 となる。 次に、 本発明の第 2の態様を説明する。

まず、 刃物等の切断手段により、 タイヤをその円周方向に切り裂き、 トレッド部と、 ビード部を含む部分とに分割する。 この場合、 好適には 、 トレッド部と、 サイドウォール部及びビード部に三分割する。 これら の内、 この例で問題とするのはビ一ド部を含む部分、 即ち、 サイドゥォ —ル部及びビード部であり、 これは、 真ん中に大きな穴を持つほぼ円盤 状の形を有する。 上記分割は、 タイヤからビード部を含む部分を分割し 得るものであれば良く、 その位置は大まかで良い。 もちろん、 この分割 は刃物ではなく剪断による切断等の手段を用いて行っても差し支えない 。 次に、 例えば、 図 8に示すように、 この円盤状のサイドウォール部及 びビード部を、 固定手段、 例えば、 水平面上で回転するディスク 7の上 に載せて、 クランプ 8で回転ディスクに固定する。

この場合、 例えば、 図 8に示すように、 好適には、 サイ ドウォール部 の端部を固定する方法が例示されるが、 これに制限されるものではない 。 上記固定丰段は、 上記回転ディスク 限らず、 それと同様の機能を有 するものであれば、 その種類は特に制限されるものではない。 また、 上 記クランプの代わりに、 他の手段、 例えば、 油圧等による自動的な締め 付けを用いても良い。 上記固定化 （締め付け） が完了した後、 例えば、 図 8に示すように、 高周波コイル 9をピ一ド部近傍に持ってくることで 、 この高周波コイルによって、 例えば、 回転ディスクをゆっくり回転さ せながらビ一ドワイヤを誘導加熱する。 この場合、 好適には、 1 0 0〜 2 0 0 °Cの条件でビードワイヤを誘導加熱することによって、 ビードヮ ィャと接するゴムの分解とゴム中に含まれる空気の膨張によって、 ゴム がワイヤから分離し、 図 9に示すように、 ビードワイヤ周辺に隙間が生 ずる。

次に、 例えば、 上記回転ディスクが 1回転し、 ビ一ドワイヤのゴムか らの分離が終了した状態で、 高周波コイルを取り除き、 図 9に示すよう に、 好適には、 例えば、 二股に分かれたフックを有する係止手段 1 0を タイヤの上方より吊し、 フックをタイヤ円盤の下に揷入する。 このフッ クは、 その先端が鋭く尖っているものを用いることが好ましい。 次に、 このフックを上方に移動させて、 フック先端がビード部あるいはビード 部に近いサイドウォール部に突き刺さるようにする。 更に、 フックを上 方に移動させて、 フックがビードワイヤに接触するようにする。 この場 合、 サイドウォール部の端部は、 回転ディスクに固定されているので、 更にフックの上方への移動を続けると、 ピード部を覆っていたゴム部は 引き裂かれて破れ、 ビードワイヤのみがフックによって持ち上げられる 。 上記係止手段としては、 上記フックを有する係止手段が好適なものと して例示されるが、 これに限らず、 これと同様にビ一ド部を覆っている ゴムを引き裂き、 ビード部からビードワイヤを分離、 回収できる機能を 有するものであれば同様に使用することができる。 次に、 本発明の第 3の態様を説明する。

この例で問題とするのは、 タイヤのトレッド部のスチール線の分離で ある。 上記トレッド部のスチール線の分離は、 好適には、 まず、 最初に 、 タイヤを円周方向に沿って、 トレッド部と、 サイドウォール部及びビ ード部に 3分割することから出発する。 ここで切り取ったトレッド部は 、 円筒リング状の形をしている。 本発明では、 この円筒リングの外側を 外面ないし接地面 1 7、 内側を内面 1 8と呼ぶことにする。 上記タイヤ の分割方法は、 上記方法に制限されるものではなく、 上記トレッド部を 含む部分を適宜の方法で分割すればよい。

次に、 図 1 0で示すように、 円筒リング状のトレッド部 1 1を反転さ せて、 内面 1 8を外側に、 外面の接地面 1 7を内側に裏返す。 この反転 させて裏返したトレツド部 1 1を、 図 1 0のように、 好適には、 大小一 対のロールの外側に位置させて固定する。 ここで、 大きいロールは、 電 動機等の駆動機構に直結しており、 回転駆動できる。 これを駆動ロール 1 5と呼ぶ。 また、 小さい口一ルは、 駆動機構は持たないが、 左右に移 動できる機構を持っている。 これを移動ロール 1 6と呼ぶこととする。 これらの構成は、 好適な一例を示すものであり、 本発明は、 これらに制 限されるものではない。

次に、 図 1 1で示すように、 移動ロールを図面上のお方向に移動させ 、 円筒リング状のトレッド部を軽く引っ張る。 更に、 これに引っ張りを 加えて緊張状態に保った後、 図 1 2で示すように、 駆動ロールをゆつく り回転させる。 次に、 回転しているトレッド部に高周波誘導コイル 1 9 を近づけ、 これにより トレツド部に埋め込まれたスチール線を加熱する 。 この場合、 誘導加熱装置として、 例えば、 周波数 5 0 k H z以上、 数 1 0 KWレベルの出力の高周波焼き入れ装置が使用される。 しかし、 こ れに制限されるものではなく、 これと同効の誘導加熱性能を有する装置 であれば同様に使用することができる。 また、 加熱コイルの形状も制限 されない。 上記高周波誘導コイルによるトレッド部の加熱方法としては 、 例えば、 上記高周波誘導コイルを固定し、 これに回転しているトレッ ド部を近づける方法、 あるいは、 固定手段に固定したトレッド部に上記 高周波誘導コイルを近づける方法等、 適宜の方法が採用される。 しかし 、 その方法は特に制限されるものではない。 加熱されたスチール線に接 触するゴムは分解してガス化し、 加熱により風船状に膨化した部分 2 0 が生じる。 ゴムがガス化して生じた隙間は、 相隣り合うスチール線で生 じた各々の隙間と合体して、 図 1 3で示すように、 風船状に膨れ、 空洞 2 1が生じる。 これにより、 トレッド部 1 1のゴムとスチール線 1 4が 分離する。

次に、 図 1 4で示すように、 トレッド部の加熱がその円周方向に沿つ て一周したとき、 トレツド部の内面が風船状に膨れた状態となるので、 これに刃物台 2 3に取り付けられた刃物 2 2を接触させて、 風船部を切 開して切り裂く。 刃物 2 2は、 図 1 5で示すように、 トレツド部の膨ら んだ内面の部分の両端を同時に切断して切開できるように、 刃物台の両 端に刃物 2 2を形成することが好ましい。 この場合、 刃物の枚数、 その 形成位置等は、 特に制限されるものではない。 次いで、 上記操作により 切り取った内面の部分を取り去れば、 容易にスチール線が除去できる状 態となる。 次いで、 その表面をブラシ等の適宜の手段で掃き取れば、 タ ィャからスチール線が容易に分離できる。 これらの構成は、 好適な一例 を示すものであり、 本発明はこれらに制限されるものではなく、 適宜設 計変更することが可能である。 図面の簡単な説明 図 1は、 タイヤの構造を示す説明図である。

図 2は、 タイヤの分割を示す説明図である。

図 3は、 トレッド部の高周波加熱を示す説明図である。

図 4は、 誘電加熱による空隙の生成を示す説明図である。

図 5は、 加熱によってトレッド内部に風船状に膨張したタイヤ部分を 示す説明図である。

図 6は、 風船状に膨れたトレッド部を示す説明図である。

図 7は、 ゴム地から分離されたスチール線を示す説明図である。 図 8は、 サイドウオール部及びビード部を回転ディスクに取り付け、 高周波コイルにより誘導加熱する装置の説明図である。

図 9は、 誘導加熱によって、 ワイヤ部に空隙を発生させる共に、 フッ クを有する係止手段によってビ一ドワイヤを取り出す装置の説明図であ る。

図 1 0は、 タイヤを反転させて裏返し、 一対の駆動ロール及び移動口 ールに取り付ける方法の一例を示す説明図である。

図 1 1は、 移動ロールを右方向に移動させ、 トレッド部を引っ張った 状態にする方法を示す説明図である。

図 1 2は、 トレツド部をロール上で回転させながら誘導加熱する方法 の一例を示す説明図である。

図 1 3は、 加熱により風船状に膨れて空洞化したトレッド部の部分を 示す断面図である。

図 1 4は、 風船状に膨らんだ部分を刃物で切り裂く方法の一例を示す 説明図である。

図 1 5は、 トレツド部の膨化した部分の両端を 2枚の刃物で切り裂く 方法を示す断面図である。

符号の説明 1 ビ一ド部

2 サイドウォール部

3 トレッド部

4 スチール線

5 高周波コイル

6 空隙

7 回転ディスク

8 クランプ

9 高周波コイル

1 0 フックを有する係止手段

1 1 トレツド部

1 2 サイドウオール部

1 3 ビード部

1 4 スチール線

1 5 駆動ロール

1 6 移動ロール

1 7 接地面

1 8 内面

1 9 高周波誘導コイル

2 0 加熱により風船状に膨化した部分

2 1 空洞

2 2 刃物

2 3 刃物台 発明を実施するための最良の形態

次に、 実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、 本発明は当該 実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例 1

(1) 方法

タイヤを、 ビード部、 サイドウォール部、 トレッド部に切断し、 周波 数 50 kHz、 最高出力 30 kwの高周波焼き入れ装置を用いて、 取り 出したトレッド部を誘電加熱した。 この時の、 高周波出力は、 数キロワ ットである。 用いたコイルは、 線径 Φ 8mm、 コイル直径 φ 100 mm 、 2巻きの平板焼き入れ用コイルである。 また、 トレッドは、 100m mZ s e cの周速で、 加熱コイル直下で回転させた。

誘電加熱により、 金属線に接する部分のゴムを分解ガス化させて金属 線とゴム部分を分離し、 ゴムの分解ガス化により風船状に膨らんだ部分 を切り裂き、 金属線とゴム部分を取り出し、 金属線とゴム部分を分離、 回収した。

(2) 結果

図 6は、 トレッド部の一部を取り出し誘導加熱を行った結果である。 用いた高周波は周波数 50 kHz'、 最高出力 30 kwの装置である。 図 で示すように、 加熱開始後 3から 5秒後にはガス化が起こり、 トレッド 内側部に向けて風船状に膨らんだ。 この時の温度を、 スチール線近傍の ゴム部分に熱線対を挿入して測定したところ 11 7°Cであり、 スチール 線以外のゴム部分が熱によって燃焼や変質しない温度であることが分か る。 また、 加熱時間や印加電力から考え、 極めて低投入エネルギーで風 船状に膨らむと考えられる。

図 7は、 風船状に膨らんだ部分を切り裂き内部を観察したものである 。 図で示されるように、 スチール線がほとんど乱れることなく配列して おり、 容易にトレッド内側部分のゴムが抵抗無く剥がされたことが示さ れる。 もちろんトレツド外側部分もスチール線は完全分離されている。 従って、 トレッド部の円周上に沿って誘導加熱を行い、 トレッド部の 内側を風船状に膨らませた後、 切り裂けば容易にスチール線を拾い出す ことができる。 実施例 2

( 1 ) 方法

普通乗用車用タイヤをその円周方向に切り裂き、 トレッド部、 サイド ウォール部及びビード部に分割し、 サイドウォール部及びビード部から なるタイヤ円盤をディスクの上に載せ、 サイドウオール部の端部をクラ ンプで固定して、 周波数 4 0 0 K H z、 最高出力 3 0 k wの高周波焼き 入れ装置を用いて、 上記ビード部のビードワイヤを誘導加熱した。 この 時の、 高周波出力は、 3キロワットとし、 上記サイドウォール部及びビ 一ド部を載せたディスクを 3 r p mの速度で回転させ、 高周波コイルを ビード部近傍に位置させることによって上記ビード部のビードワイヤを 誘導加熱した。

上記誘導加熱により、 ビードワイヤに接する部分のゴムを分解ガス化 させてビードビードワイヤとゴム部分を分離させた後、 図 9に示した二 股に分かれたフックを有する係止手段のフックをタイヤ円盤の下に揷入 し、 次いで、 このフックを上方に移動させて、 フック先端をビード部に 突き刺し、 更に、 フックを上方に移動させることにより、 ビード部を覆 つていたゴム部を破り、 ビードワイヤを取り出し、 ビードワイヤとゴム 部分を分離、 回収した。 次に、 上記ゴム部分を常法により切断、 破砕し 、 舗装材料等に再利用した。

( 2 ) 結果

上記方法において、 ビードワイヤの誘導加熱開始後、 直ちにビードヮ ィャに接する部分のゴムのガス化が起こり、 ビード部の内側に向けて風 船状に膨らんだ。 この時の温度を、 ビードワイヤ近傍のゴム部分に熱線 対を挿入して測定したところ約 1 3 6 °Cであり、 ビ一ドワイヤ以外のゴ ム部分が熱によって燃焼や変質しない温度であることが分かった。

また、 上記ビード部分を上記係止手段で係止することにより、 容易に ビ一ド内側部分のゴムが抵抗なく剥がされ、 ビードワイヤを取り出すこ とができることが分かった。

また、 ビード部の円周上に沿って誘導加熱を行い、 ビード部の内側を 膨らませた後、 係止手段で係止すれば、 容易にゴム部分を切り裂き、 ビ 一ドワイヤを取り出すことができることが分かった。 産業上の利用可能性

以上詳述したように、 本発明は、 誘導加熱によって、 タイヤ中の金属 線を加熱し、 金属線に接する部分のゴムを分解ガス化させて金属線とゴ ム部分を分離し、 金属線を除去することによって、 タイヤより金属線を 除去する方法に係り、 本発明により、 1 ) 迅速、 低エネルギーで、 しか も刃物を用いてスチール線を切断することなく、 金属とゴムとを分離で き、 得られたゴムの変質域も非常に少ない、 2 ) タイヤより簡便な操作 で、 効率よく金属線を除去できる、 3 ) 廃タイヤより金属線及びゴム部 分を分離し、 高い回収率で回収することができる、 4 ) 廃タイヤより回 収した金属線及びゴム部分を金属ないしゴム資源として再利用すること ができる、 という格別の効果が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 金属線混入タイヤより誘電加熱を利用して金属線を除去す る方法であって、 誘導加熱によって、 タイヤ中の金属線を加熱し、 金属 線に接する部分のゴムの性状を変化させて金属線とゴム部分を分離し、 金属線を除去することを特徴とする、 タイヤ中の金属線除去方法。

2 . タイヤを予め複数の部分に切断し、 金属線混入タイヤ部分 を誘導加熱によって加熱する、 請求項 1記載の金属線除去方法。

3 . タイヤを、 ビード部、 サイドウォール部、 トレッド部に切 断する、 請求項 2記載の金属線除去方法。

4 . 金属線混入タイヤ部分が、 トレッド部である、 請求項 1記 載の金属線除去方法。

5 . 分解ガス化により膨化したタイヤ部分の一部を切り裂き、 当該切り裂き部より金属線を取り出し、 除去する、 請求項 1記載の金属 線除去方法。

6 . タイヤの内側又は外側に高周波コイルを配置し、 誘電加熱 によって、 金属線と接するゴムを分解ガス化させる、 請求項 1記載の金 属線除去方法。

7 . 請求項 1記載の方法を用いて金属線混入タイヤより金属線 を分離し、 回収する方法であって、 誘電加熱によって、 タイヤ中の金属 線を加熱し、 金属線に接する部分のゴムの性状を変化させて金属線とゴ ム部分を分離し、 これらを回収することを特徴とする、 タイヤ中の金属 線及びゴム部分の回収方法。

8 . 請求項 7記載の方法を用いて回収された金属線及びゴム部 分を、 金属ないしゴム資源として再利用することを特徴とする、 タイヤ の再資源化方法。

9 . タイヤから分割したサイドゥォール部及びビード部を固定 手段に載せて固定し、 ビード部のビードワイヤを誘導加熱した後、 ビー ド部を覆っているゴムを引き裂き、 ビード部からビードワイヤを分離す ることを特徴とするビードワイヤ除去方法。

1 0 . サイドウオール部及びビード部をディスクに載せて固定し 、 該ディスクを回転させながらビード部のビードワイヤを誘導加熱する

、 請求項 9記載のビードワイヤ除去方法。

1 1 . ビード部を覆っているゴム部を係止手段で係止してそのゴ ムを引き裂き、 ビード部からビ一ドワイヤを取り出す、 請求項 9記載の ビードワイヤ除去方法。

1 2 . ピード部を含むタイヤからビードワイヤを除去する装置で あって、 ビード部を含むタイヤを載置して固定する固定手段、 ビード部 のビードワイヤを加熱する誘導加熱手段、 ピード部を覆っているゴム部 を係止してビード部からビードワイヤを分離する係止手段、 を有するこ とを特徴とする、 ビードワイヤ除去装置。

1 3. タイヤのトレッド部から、 スチール線を除去する方法であ つて、 （ 1) タイヤからトレッド部を含む部分を分割する、 （2) 上記 トレッド部の内面と外面を反転させて裏返す、 （3) 上記裏返したトレ ッド部を誘導加熱する、 （4) 上記加熱により膨化した部分を切開する 、 及び （ 5) スチール線を除去する、 ことを含むことを特徴とするスチ ール線除去方法。

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1 4. 反転させて裏返したトレッド部を、 回転ドラム、 又は回転 ロールに取り付けて回転させながら誘導加熱する請求項 1 3記載の方法

1 5. タイヤのトレッド部から、 スチール線を除去する装置であ つて、 （1) 反転させて裏返したトレッド部を取り付ける固定手段、 （ 2) 上記トレッド部を誘導加熱する誘導加熱手段、 を構成要素として含 み、 （3) 上記加熱により膨化した部分を切断して切開する切断手段、

(4) スチール線を除去するスチール線除去手段、 を任意の手段として 含むことを特徴とするスチール線除去装置。

1 6. 上記固定手段が、 回転ドラム、 又は回転ロールを有する請 求項 1 5記載の装置。