JP2004298829A

JP2004298829A - 廃タイヤワイヤのリサイクル方法とリサイクルした鋼繊維

Info

Publication number: JP2004298829A
Application number: JP2003097820A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Oya; 忠大屋
Original assignee: ALPHA DAIMARU KK
Current assignee: ALPHA DAIMARU KK
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】マテリアルリサイクルとして有効に利用されていない廃タイヤのワイヤを、効率良くリサイクルする方法とそれによりローコストで製造された引張強度の強い鋼繊維を、コンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維として提供する。
【解決手段】自動車廃タイヤを１００℃〜６００℃の温度範囲内好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲内で熱処理して、廃タイヤを構成するスチールコードワイヤワイヤに密着しているゴムや、ワイヤ以外のタイヤ構成物質を除去すると共に、ワイヤの引張強度を５０％以上保持しワイヤの硬度を１０％〜３０％低下させて、所要範囲長さに細断し分級した後洗浄する、廃タイヤワイヤのリサイクル方法とリサイクルしたコンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維Ｗｓ。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の廃タイヤの構成物質であるワイヤのリサイクル時に、ワイヤの引張強度を５０％以上保持しワイヤの硬度を１０％〜３０％低下させる熱処理法により、ワイヤ表面のゴムや付着物質を除去し、粗粉砕によりコンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維にするリサイクル方法とリサイクルにより製造した鋼繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近様々な分野において環境保護のため資源のリサイクル技術が検討され、自動車の廃タイヤにおいても例外ではないが、その丈夫さ故に旧厚生省から適正処理困難物との指定をうけている。廃タイヤは現在国内で年間約１億本発生しているがリサイクル事業の整備は完全ではなく、廃タイヤを分解し素材別に再資源化するマテリアルリサイクルは極めて困難とされ、従来は主としてゴムの持つ燃焼エネルギーを利用したサーマルリサイクル方法が実用化され、現在も廃タイヤの約６０％は熱利用となっている。しかし、廃タイヤに含まれるワイヤはゴム類の燃焼により６００℃以上の熱処理を受け、そのまま徐冷による焼鈍を受けて初期強度が喪失し利用先もないことから鉄スクラップとしてリサイクル処理されている現状である。また廃タイヤからゴム粉を回収するリサイクル事業においても、ワイヤに若干付着するゴム類のために利用先がなく鉄スクラップとしてリサイクル処理されているのが現状であり、総合したリサイクル率は９０％程度と見られ、残る１０％は野積みのまま放置され深刻な環境公害がおきて周辺住民とのトラブルを起こしている例もある。
【０００３】
環境公害の第１は蚊の発生であり、野積みされた廃タイヤは丈夫で屋外に放置しても損傷は殆ど受けず内部に水溜まりができて蚊の発生場所となり、住民の要請で行政側が殺虫剤を散布しても降雨の度に近隣の土壌を汚染し二次公害を招いている。また、環境公害の第２は火災の発生で有り、良質な可燃物である廃タイヤが大量に野積みされて何らかの原因で出火事故が起きると数日間も燃焼して周辺への延焼等の危険性も高く、燃えかすが散乱し煤煙や空気汚染等の環境公害をまき散らすことになる。
【０００４】
図１は自動車タイヤの断面コードを示す斜視図で、図２は自動車タイヤのビード部の補強形態を示す断面図である。自動車タイヤはトレッド部、ショルダー部、サイドウォール部、ビード部等に区分され、ゴム層の補強のためベルトＢｅ、カーカスＣ、ビードＢ等により構成されている。図１左側は乗用車等に多用されているラジアルタイヤＲＴ、右側はトラック、バス等のバイアスタイヤＢＴを示している。ラジアルタイヤＲＴは一般的にベルトＢｅにスチールコードワイヤｓｃ、カーカスＣには有機繊維またはスチールコードワイヤｓｃが使われ、ビードＢにはビードワイヤｂが使われ、バイアスタイヤＢＴではベルトＢｅ（ブレーカーと呼ばれる）にスチールコードワイヤｓｃ、カーカスＣにはスチールコードワイヤｓｃが、ビードＢにはビードワイヤｂが使われている。廃タイヤのリサイクルは本来であれば、タイヤを構成しているゴム、カーボンブラック、スチールワイヤ（ビードワイヤｂ，スチールコードワイヤｓｃ）等を分離分解してマテリアルリサイクルすることが理想であるが、ゴムを分離回収してもその利用先は乏しく事業としては厳しい状況にあり、スチールワイヤについても再生利用するためのコスト負担から鉄スクラップとして回収する以外利用の道がなかった。
【０００５】
従って、廃タイヤのリサイクルは６０％が熱利用で、タイヤのゴムは約９３００キロカロリーの熱量を持ち燃料としては良質なため丸タイヤ（原形）のまま、或いはギロチンで何分割かにカットしたりまたはゴムを粉状にして燃料としている。殊にセメント製造には大量の廃タイヤが持ち込まれセメント焼成用に使用されている。
【０００６】
しかし、廃タイヤにはスチールワイヤ（ビードワイヤｂ，スチールコードワイヤｓｃ）という貴重な有価物があり、これを回収してリサイクルできれば国家的なエネルギー対策に大きな寄与ができると考えられる。現在年間約１億本発生する廃タイヤは１００万トンに達するがこの内スチールワイヤは約１５％，１５万トンと見積もられている。
【０００７】
廃タイヤに使用されているスチールワイヤは、ビードワイヤｂとスチールコードワイヤｓｃであり両者共に鋼としては最高級鋼種が使用され、しかも細線材となっているのでリサイクルして有効利用できれば、鉄スクラップとして再利用するよりも著しく関係業界のエネルギー使用量を減少させることができる。もともと細線材（ワイヤ）は通常５．５ｍｍφの硬鋼線材を数多くの熱処理と冷間伸線加工を経て徐々に細線化して製品としたもので、ビード部Ｂに使用しているビードワイヤｂは約１ｍｍφ（または角形断面の）の硬鋼線で最終線径までの断面減少率は９７％に達し、ベルト部Ｂｅ，カーカスＣ部等に使用しているスチールコードワイヤｓｃは約０．２ｍｍφの硬鋼線で、断面減少率は９９％に達している。このような貴重な有価物は努めてリサイクルすべきであるがリサイクルを阻む様々な原因がある。
【０００８】
その原因の第１は、ベルト部Ｂｅ，カーカス部Ｃに使用しているスチールコードワイヤｓｃであって、スチールコードを撚り合わせて簾状にし接着剤を染み込ませてその両面をゴムで覆って接着してある。ビードワイヤｂの方は次に特許文献で示すビード抜取機の登場により廃タイヤから強力な力で抜き取りが可能となった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２６２８３３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−０４３０４６号公報
【００１０】
しかし、スチールコードワイヤｓｃの方は図３，図４に基本構造を示すように単撚りＳ１，２層撚りＳ２，３層撚りＳ３，複撚りＳ４等の撚り構造があり、約０．２ｍｍφの単線を数本〜拾数本撚り合わせ、更に撚り合わせたワイヤを幾層も撚り合わせて破断強度を高め、しかもこの撚り線の隙間にはゴムが接着し易い接着剤を加えるなどタイヤ強度を高める様々な工夫が計られている。また、ワイヤは硬度が５８〜６３ＨＲＣもあるため廃タイヤワイヤをそのままの状態で破砕機等で切断すれば刃物が数日で磨耗し切断力が低下する難点があった。
【００１１】
従って、若しこのスチールコードワイヤｓｃとゴムを分離してスチールワイヤのみリサイクルしようとすれば機械的方法では殆ど困難と考えられ、ゴムを燃やしてしまうか、化学的に溶解して分離することになる。しかし、ゴムを燃焼させると燃焼温度は７００℃〜９００℃に達しスチールワイヤは焼鈍効果を受けて機能が失われ利用価値が極めて低くなる。また、ゴムを化学的に溶解する除去方法の場合は高価な溶剤と溶解した残渣の処理に多大のコストを要し事業としては成り立たないと見られており、廃タイヤから利用価値のあるスチールワイヤを効率良く回収するリサイクル方法を創出し、コンクリート、プラスチック等に混入する補強用鋼繊維を製造することが要望されていた。本出願人らは廃タイヤから鋼繊維をリサイクルして前記補強用鋼繊維を得る特許文献を調査したが見当たらなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、廃タイヤワイヤのマテリアルリサイクルとして有効に利用されていない従来技術の問題点を解決し、所定温度範囲内での加熱処理により廃タイヤワイヤを効率良くリサイクルする方法と、それによりローコストで製造された引張強度の強い鋼繊維を、コンクリート、プラスチック等の補強用（強化用）鋼繊維として提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本出願人らは、上記課題を解決する手段として自動車廃タイヤを丸タイヤのまま又は何分割かにして所定温度範囲内で加熱することにより、廃タイヤのスチールワイヤに付着しているゴムとタイヤ構成物質を除去して、コンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維とするリサイクル時に、ワイヤの必須性能である引張強度を初期強度の５０％以上残存させると共に、所要寸法に破断する破断機の刃の磨耗を軽減するため、硬度を１０〜３０％低下させるためのリサイクル方法の実験・計測等を繰返して以下の手段を創出し、従来なかった本発明を完成するに至った。
【００１４】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、自動車廃タイヤから抜き取られたビードワイヤおよびカーカス部分のスチールコードワイヤを１００℃〜６００℃の温度範囲内で好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲内の炭化法により、スチールワイヤ表面に付着しているゴムとその他のタイヤ構成物質を除去する鋼繊維のリサイクル方法、または廃タイヤを丸タイヤのまま或いは何分割かに分けて前記温度範囲の乾溜炉で乾溜し、ゴム分など乾溜できる物質を除去し、焼鈍を抑えてスチールワイヤの引張強度を５０％以上保持しその硬度を１０％〜３０％低下させて、残渣として残るカーボンブラック、ワイヤ等の未乾溜物質の中からスチールワイヤ（鋼繊維）のみ取り出す、ことを特徴とする廃タイヤワイヤのリサイクル方法を構成している。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、廃タイヤワイヤの内ビードワイヤにあっては約１ｍｍφ，長さ５ｍ〜１５ｍ、スチールコードワイヤにあっては約０．２ｍｍφ，長さ５０ｍｍ〜５００ｍｍとなって回収されたワイヤを、粗粉砕機、破砕機、チッパー等の機械で細断し、シフター、分級機で選別しビードワイヤは１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲長さ、スチールコードワイヤは２ｍｍ〜５０ｍｍ範囲長さの鋼繊維とする、ことを特徴とする請求項１記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法を構成している。
【００１６】
請求項３記載の発明は、廃タイヤワイヤのビードワイヤ及びスチールコードワイヤを共に、５０ｍｍ以下の長さに細断して鋼繊維とする、ことを特徴とする請求項１記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法を構成している。
【００１７】
請求項４記載の発明は、スチールコードワイヤの細断工程時に、撚り線を解いて単線の鋼繊維とする２軸の回転刃を有する破砕機で処理する、ことを特徴とする請求項２または請求項３のうち何れか１項記載タイヤワイヤのリサイクル方法を構成している。
【００１８】
請求項５記載の発明は、ワイヤ表面の汚れを除去するため、請求項２乃至請求項４のうち何れか１項記載の方法で得た鋼繊維をアルカリ性洗剤或いは中性洗剤またはそれらを組合せた液体洗剤、または研磨石、骨材またはそれらを組合せた固体洗浄材により洗浄して、または前記液体洗剤と固体洗浄材の組合せにより洗浄して、鋼繊維表面に付着する汚染成分を除去する、ことを特徴とする廃タイヤワイヤのリサイクル方法を構成している。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項２乃至請求項５のうち何れか１項記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法により製造した、コンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維である、ことを特徴とする鋼繊維を構成している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、廃タイヤからワイヤを分離するに当たり、ワイヤの引張強度を低下させない方法でリサイクルすることに着目した。廃タイヤの内ビードワイヤｂは硬鋼線でありその引張強度は２０００Ｎ／ｍｍ^２〜２５００Ｎ／ｍｍ^２に達し、スチールコードワイヤｓｃにおいては２５００Ｎ／ｍｍ^２〜３０００Ｎ／ｍｍ^２に達している。この引張強度を補強用鋼繊維として有用にするため１０００Ｎ／ｍｍ^２〜２０００Ｎ／ｍｍ^２内に納めると共に、リサイクル時の後述する細断工程時を勘案し硬度を４０ＨＲＣ〜５５ＨＲＣに低下させる方法として、１００℃から６００℃好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲による熱処理法を創出した。
【００２１】
創出した熱処理法の第１の方法は炭化法であり、第２の方法は乾溜法であるが、両者共加熱により廃タイヤからゴム類やワイヤ（ビードワイヤｂ、スチールコードワイヤｓｃ）以外のタイヤ構成物質を除去することを目的としている。
【００２２】
また、この熱処理法はワイヤの硬度を下げてリサイクル加工工程の細断に際し、粗粉砕機、破砕機等の刃の長寿命化を果たす役割も持たせている。前記刃は刃物鋼や高速度鋼で形成されその硬度は５５〜６２ＨＲＣ程度であってより硬度の高い材料には対応できず、硬度が５８〜６３ＨＲＣもある廃タイヤワイヤをそのままの状態で投入すれば数日で切断力が低下する。
【００２３】
そこで、廃タイヤの前記ワイヤを１００℃〜６００℃の温度範囲、好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲の熱処理工程を通すことにより、引張強度を１０００Ｎ／ｍｍ^２〜２０００Ｎ／ｍｍ^２内に維持して、硬度を４０ＨＲＣ〜５５ＨＲＣまで低下させることができ粗粉砕機、破砕機等の刃の長寿命化と、リサイクル鋼繊維の生産効率を上げてローコスト化を計る。
【００２４】
前記炭化法は、炭化炉によりワイヤに付着しているゴムやワイヤ以外のタイヤ構成物質を除去する方法で、廃タイヤをそのまま炭化炉に投入してゴム成分などを炭化しワイヤを分離する。この方法は炭化に要する時間が長くまた丸タイヤ投入のため容積の大きい炭化炉を必要とし採算的には必ずしも有利な方法ではない。
【００２５】
また、廃タイヤのリサイクル業界にはゴム粉を利用するリサイクル事業が有り、この業界からの排出ワイヤが炭化法のリサイクル材料としては好適である。
ゴム粉リサイクル事業では、廃タイヤは先ずビード抜取機でビードワイヤｂを引き抜きこのワイヤをリサイクル鋼繊維の材料とする。またスチールコードワイヤは廃タイヤからゴムを機械的に除去し、ゴムが５％程度付着した状態でリサイクル鋼繊維の材料となる。ビードワイヤｂ、スチールコードワイヤｓｃ共に炭化炉において、減酸素状態を保ち好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲でワイヤに付着しているゴム類を炭化しワイヤから分離する。
【００２６】
一般的な炭化炉では４５０℃〜９００℃位の温度範囲で操業されているが、この温度を１００℃〜６００℃好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲で操業し、廃タイヤに炭化処理と熱処理を加える。この温度範囲を保つためには炉の空気流入口を調整し減酸素状態で周囲から加熱する必要があり炉の運転は慎重を要する。しかし、この処置によりワイヤに付着するゴム類は蒸し焼きにされゴムなど有機物は炭素となり冷却後簡単に分離することができる。
【００２７】
熱処理法の他の方法は乾溜法で、密閉容器中に廃タイヤをそのまま、または何分割かにして装入し周囲から加熱し、１００℃〜６００℃好ましくは２００℃〜４５０℃の温度範囲で有機物を乾溜する方法で、ワイヤに付着するゴム類は乾溜されて系外へ出て冷却すれば燃料用重油とすることができ、密閉容器内には残渣としてカーボンブラック、ワイヤ、未乾溜物質が残りこの中からワイヤのみを取り出してリサイクル鋼繊維とする。
【００２８】
炭化法、乾溜法によりゴム類を除去したワイヤには、まだまだ汚れ成分が付着しているが、これを粗粉砕機、破砕機等で細断してワイヤ付着物質を更に分離し除去する。ワイヤの細断は、ビードワイヤｂにあっては１００ｍｍ以下の長さに、スチールコードワイヤｓｃにあっては５０ｍｍ以下の長さに細断する。効率の良いのは２軸の刃を有する破砕機で刃の間にワイヤを投入すれば瞬時に所要範囲長さの鋼繊維とすることができ、撚り線のスチールコードワイヤｓｃの場合は堅固な撚りが解け単線で回収することができる。
【００２９】
以上により細断したワイヤは、シフターや分級機等によりビードワイヤｂは１０ｍｍ〜１００ｍｍ長さ、スチールコードワイヤｓｃは２ｍｍから５０ｍｍ長さの範囲を回収し、リサイクル鋼繊維とする。
【００３０】
また、炭化法、乾溜法で得たワイヤをビードワイヤｂ及びスチールコードワイヤｓｃを共に（一緒にして）、５０ｍｍ以下の長さに細断してリサイクル鋼繊維とする。
【００３１】
分級して得た鋼繊維には汚れ成分が付着しているが、このまま鋼繊維として利用することもできる。例えばコンクリート補強用材料として使用する場合には、セメントペーストがＰＨ１２〜１３と強アルカリ性のため油状物質に対しては洗浄作用があり、また、コンクリート混練中、骨材と鋼繊維表面が擦れて清浄化されコンクリートの補強用鋼繊維としての機能を発揮することができる。
【００３２】
しかしながら大半の目的用途によっては、鋼繊維表面が露出した状態で供給する方が付着力強化の点からも好ましく、次に述べる洗浄工程を経て補強用鋼繊維とするのが望ましい。
【００３３】
鋼繊維の洗浄には、アルカリ性洗剤或いは中性洗剤またはそれらを組み合わせた液体洗剤を用い、洗浄方法としては攪拌、振動、バブリング、超音波振動等機械的な力を加えて行い、浴温度を６０℃位まで上げて洗浄効果を上げることもでき、洗浄後は水洗、乾燥工程を経て補強用鋼繊維を提供することができる。
【００３４】
また、鋼繊維の洗浄には、洗浄槽内に鋼繊維と共に研磨石、骨材等を入れて、攪拌、振動、超音波振動等機械的な力を加えると、鋼繊維表面の付着物質が擦り取られ鋼表面が露出するので、更に空気圧などにより洗浄し清浄な補強用鋼繊維を提供することもできる。
【００３５】
【実施例１】
本発明の炭化法による第１実施例は、ゴム粉リサイクル事業から排出された図５に示すスチールコードワイヤｓｃ，２キログラムを２０リットル炭化炉に入れ、放射式温度計による計測を実施し周囲から加熱してスチールコードワイヤｓｃに付着するゴムｇを炭化した。炉内温度が２００℃に達するとゴムｇに変化が起き始め、３００℃〜４００℃を保つと炉内が無酸素状態となりゴムの炭化は進行した、排気ガスを観ながら炭化状態を予測し炉内温度を４００℃近傍に維持し、ゴムｇが充分炭化したことを排気ガスで確認した後常温まで冷却して図６に示すスチールコードワイヤｓｃ（図中の符号ｇ２は炭化したゴム類の残渣）を取り出した。スチールコードワイヤｓｃは熱処理により物性に変化を起こしているが、ワイヤーの引張強度をＪＩＳＧ３５２１，ＪＩＳＺ２２４１に準じて測定し次の結果を得た。
炭化前の引張強度（単線）２．９１２Ｎ／ｍｍ^２
炭化後の引張強度（単線）１．５３０Ｎ／ｍｍ^２
以上の測定結果は、炉内温度２００℃〜４５０℃範囲内の温度管理によるもので、ワイヤの引張強度を５０％以上保持して硬度を１０％〜３０％低下させることができ、撚り線状態のスチールコードワイヤｓｃ（図６に示した）をそのまま図８に示す２軸の回転刃を有する破砕機Ｍに投入して破砕すれば、スチールコードワイヤｓｃの撚りは開放され前記残渣ｇ２は除かれて単線の鋼繊維Ｗｓとなった。これを分級して２ｍｍ〜３０ｍｍ範囲長さの鋼繊維Ｗｓを得た。
【００３６】
図１０に示す洗浄した鋼繊維Ｗｓを、高強度コンクリート配合のモルタル中に分散してコンクリート供試体を造った。供試体は圧縮強度用は直径５ｃｍ，高さ１０ｃｍの円柱、曲げ強度用は４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの角柱を用い、ＪＩＳＡ１１０８に準じて圧縮強度を、またＪＩＳ１１０６に準じて曲げ強度を測定し次の結果を得た。鋼繊維Ｗｓはモルタル中に体積比で２％を配合した。

【００３７】
【実施例２】
本発明の乾溜法による第２実施例では、廃タイヤを３２分割して２０リットルの密閉容器に入れ周囲から加熱して乾溜した、容器温度が２００℃に達するとゴムが熱分解を始め、４００℃に達するまでにガス状で容器の外へ出た。常温まで冷却して乾溜残渣から図６に示すスチールコードワイヤｓｃ（図中の符号ｇ２は炭化したゴム類の残渣）を回収し、ワイヤの引張強度をＪＩＳＧ３５２１，ＪＩＳＺ２２４１に準じて測定し次の結果を得た。
乾溜前の引張強度（単線）３．０２０Ｎ／ｍｍ^２
乾溜後の引張強度（単線）２．０９５Ｎ／ｍｍ^２
以上の測定結果は、炉内温度２００℃〜４５０℃範囲内の温度管理によるもので、ワイヤの引張強度を５０％以上保持して硬度を１０％〜３０％低下させることができ、撚り線状態のスチールコードワイヤｓｃ（図６に示した）をそのまま図８に示す２軸の回転刃を有する破砕機Ｍに投入して破砕すれば、スチールコードワイヤｓｃの撚りは開放され前記残渣ｇ２は除かれて単線の鋼繊維となった。これを分級して２ｍｍ〜３０ｍｍ範囲長さの鋼繊維Ｗｓを得た。
【００３８】
この鋼繊維Ｗｓ，２グラムをとり長さを４種類に分類して次のような分布を得た。
２〜５ｍｍ未満（アスペクト比１０〜２５）１４３本，０．５２グラム，２６％
５〜１０ｍｍ未満（アスペクト比１０〜２５）１７５本，１．１０グラム，５５％
１０〜２０ｍｍ未満（アスペクト比５０〜１００）１５本，０．２０グラム，１０％
２０〜３０ｍｍ未満（アスペクト比１００〜１５０）９本，０．１８グラム，９％
【００３９】
図１０に示す洗浄した鋼繊維Ｗｓを高強度コンクリート配合のモルタル中に分散してコンクリート供試体を造り、ＪＩＳＡ１１０８に準じて圧縮強度を、またＪＩＳ１１０６に準じて曲げ強度を測定し次の結果を得た。供試体の大きさは前記実施例１と同一寸法であり、鋼繊維はモルタル中に体積比で２％を配合した。

【００４０】
【実施例３】
本発明の第３実施例では、図７に示す廃タイヤから抜き取ったビードワイヤｂを長さ約２０ｃｍに切断し、２０リットルの密閉容器に入れ周囲から加熱しビードワイヤｂに付着しているゴムｇを乾溜した、ゴム量は僅かであるが容器温度が２００℃に達するとゴムｇが熱分解を始め、４００℃に達するまでにガス状で容器の外へ出た。常温まで冷却して乾溜残渣からビードワイヤｂを回収し、その引張強度をＪＩＳＧ３５２１，ＪＩＳＺ２２４１に準じて測定し次の結果を得た。
乾溜前の引張強度（単線）１．８２０Ｎ／ｍｍ^２
乾溜後の引張強度（単線）１．０１５Ｎ／ｍｍ^２
このワイヤを図９に示す２軸の回転刃を有する破砕機Ｍに投入して長さ１００ｍｍ以下に破砕し、これを分級して１０ｍｍ〜６０ｍｍ範囲長さの図１１に示す鋼繊維Ｗｂを得た。
【００４１】
この鋼繊維Ｗｂ，７．５グラムをとり長さを４種類に分類して次のような分布を得た。
１０〜２０ｍｍ未満（アスペクト比１００〜１５０）２４本，２．４グラム，３２％
２０〜３０ｍｍ未満（アスペクト比２０〜３０）８本，１．０グラム，１３％
３０〜４０ｍｍ未満（アスペクト比３０〜４０）１７本，２．８グラム，３７％
４０〜６０ｍｍ未満（アスペクト比４０〜６０）４本，１．３グラム，１７％
【００４２】
図１１に示す洗浄した鋼繊維Ｗｂを高強度コンクリート配合のモルタル中に分散してコンクリート供試体を造り、ＪＩＳＡ１１０８に準じて圧縮強度を、またＪＩＳ１１０６に準じて曲げ強度を測定し次の結果をえた。供試体の大きさは前記実施例１，２と同一寸法であり、鋼繊維Ｗｂはモルタル中に体積比で２％を配合した。

【００４３】
また、コンクリート、プラスチックなど構成材料の補強用鋼繊維として機能を発揮させるには、鋼繊維とマトリックスとの界面での付着（接着）強さがある。その付着（接着）強さを示す要因は引張強度のみでなく、アスペクト比（縦横比）も大きな影響があるとされている。一般市販品の補強用鋼繊維のアスペクト比は３０〜１００とされているが、本発明のスチールコードワイヤｓｃからのリサイクル鋼繊維Ｗｓは約９０％がアスペクト比１０〜１００の範囲にあり、ビードワイヤｂからのリサイクル鋼繊維Ｗｂの方も１０〜６０の範囲に入っており、リサイクル鋼繊維が補強用鋼繊維として有効に機能することができる。
【００４４】
本発明のリサイクル鋼繊維Ｗｓ，Ｗｂは、上記実施例１乃至３の供試体試験の結果により例えば土木、建築用のコンクリート製品、石膏製品、プラスチック製品等の、靱性、対ひび割れ抵抗性の向上または製品厚減少のための補強用鋼繊維として有効であることが実証できた。なお、上記実施例１乃至３で使用した密閉容器は更に大容量のものを用いて補強用鋼繊維を量産化することも容易にできる。
【００４５】
【発明の効果】
従来技術の廃タイヤリサイクル事業では、廃タイヤに含まれるワイヤはセメント製造用以外では鉄スクラップとしてリサイクルする以外方法がなかったが、本発明は廃タイヤを構成するビードワイヤ、スチールコードワイヤの引張強度を５０％以上残存させ硬度を１０〜３０％低下させる熱処理のため、補強用鋼繊維として機能を保持し、細断時の刃物のメンテナンスを容易にして、コンクリート、プラスチックなど構成材料の補強用鋼繊維としてローコストでリサイクルすることができる。
【００４６】
鋼繊維は、既にコンクリート用としては直径０．５ｍｍ，０．６ｍｍ，０，８ｍｍ等の線状や薄板状の鋼繊維がＳＦＲＣ用などに利用され、プラスチックにおいても引張抵抗力を増すため直径の細い鋼繊維が繊維強化プラスチックに利用されているが、繊維自身がコンクリート、プラスチック等マトリックス中で引張り抵抗力を示すには鋼繊維自身の引張強度が必要である。コンクリート補強用鋼繊維は土木学会基準において、引張強度が６００Ｎ／ｍｍ^２以上と定められており、一般市販品は６００Ｎ／ｍｍ^２〜１．１００Ｎ／ｍｍ^２の引張強度を持っているが、これに対し本発明によりリサイクルした鋼繊維は１．０００Ｎ／ｍｍ^２〜２．０００Ｎ／ｍｍ^２の引張強度を有し市販品の鋼繊維より高水準でしかもローコストで提供することができる。
【００４７】
また、コンクリート、プラスチックなど構成材料の補強用鋼繊維として機能を発揮させるには、鋼繊維とマトリックスとの界面での付着（接着）強さがある。その付着（接着）強さを示す要因の内鋼繊維とマトリックスの界面での付着面積は極めて大きな因子となるが、付着面積は鋼繊維の単位質量当たりでみれば直径の小さい方が表面積が大きく、直径の太い市販の鋼繊維より付着面積大となることは明白であり、本発明によりスチールコードワイヤからリサイクルした鋼繊維は、例えば直径０．２ｍｍの場合は市販鋼繊維直径０．５ｍｍに比し２．５倍、市販鋼繊維の直径０．８ｍｍに比し４倍を有しており、同一質量を混入した場合は引張抵抗力が増加する効果がある。
【００４８】
本発明のスチールコードワイヤからのリサイクル鋼繊維は約９０％がアスペクト比１０〜１００の範囲にあり、ビードワイヤからのリサイクル鋼繊維の方も１０〜６０の範囲に入っているため、コンクリート、プラスチックなど構成材料の補強用鋼繊維としてマトリックスとの界面での付着強さを発揮して、補強用鋼繊維として有効に機能する効果がある。
【００４９】
本発明の廃タイヤよりリサイクルした鋼繊維は、鋼としては最高級鋼種が使用され、数多くの熱処理と冷間伸線加工を経て徐々に細線化したもので、同様の鋼繊維をバージン鋼繊維として製造すれば採算が合わないが、リサイクルしてコンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維として有効利用できれば鉄スクラップとして再利用するよりも著しく関係業界のエネルギー使用量を減少させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車タイヤの断面コードを示す斜視図である。
【図２】自動車タイヤのビード部の補強形態を示す断面図である。
【図３】スチールコードワイヤの撚り構造例を示す斜視図である。
【図４】スチールコードワイヤの撚り構造（３層撚り）の拡大斜視図である。
【図５】ゴム粉リサイクル事業から回収したスチールコードワイヤを示す斜視図である。
【図６】廃タイヤを乾溜して得たスチールコードワイヤの細断前を示す斜視図である。
【図７】廃タイヤを乾溜して得たビードワイヤの細断前を示す斜視図である。
【図８】スチールコードワイヤを破砕している状態を示す説明図である。
【図９】ビードワイヤを破砕している状態を示す説明図である。
【図１０】スチールコードワイヤから得たコンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維を示す斜視図である。
【図１１】ビードワイヤから得たコンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＢＴ−バイアスタイヤ
ＲＴ−ラジアルタイヤ
Ｂ−ビード
ｂ−ビードワイヤ
Ｂｅ−ベルト
Ｃ−カーカス
ｇ−ゴム
ｇ２−ゴム類の残渣
Ｓ１−単撚り
Ｓ２−２層撚り
Ｓ３−３層撚り
Ｓ４−複撚り
ｓｃ−スチールコードワイヤ
Ｗｂ−ビードワイヤから得た補強用鋼繊維
Ｗｓ−スチールコードワイヤから得た補強用鋼繊維

Claims

自動車廃タイヤを１００℃〜６００℃の温度範囲で熱処理し、廃タイヤを構成するワイヤに密着しているゴムや、ワイヤ以外のタイヤ構成物質を除去すると共に、ワイヤの引張強度を５０％以上保持しワイヤの硬度を１０％〜３０％低下させる、ことを特徴とする廃タイヤワイヤのリサイクル方法。
廃タイヤワイヤの内ビードワイヤにあっては１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲長さ、スチールコードワイヤにあっては２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲長さに細断して鋼繊維とする、ことを特徴とする請求項１記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法。
廃タイヤワイヤのビードワイヤ及びスチールコードワイヤを共に、５０ｍｍ以下の長さに細断して鋼繊維とする、ことを特徴とする請求項１記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法。
廃タイヤワイヤのスチールコードワイヤの細断工程時に、撚り線を解いて単線の鋼繊維とする機構を有する破砕機で処理する、ことを特徴とする請求項２または請求項３何れか１項記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法。
請求項２乃至請求項４のうち何れか１項記載の方法で得た鋼繊維を、アルカリ性洗剤或いは中性洗剤またはそれらを組合せた液体洗剤、または研磨石、骨材またはそれらを組合せた固体洗浄材により洗浄して、または前記液体洗剤と固体洗浄材の組合せにより洗浄して、鋼繊維表面に付着する汚染成分を除去する、ことを特徴とする廃タイヤワイヤのリサイクル方法。
請求項２乃至請求項５のうち何れか１項記載の廃タイヤワイヤのリサイクル方法により製造した、コンクリート、プラスチック等の補強用鋼繊維である、ことを特徴とする鋼繊維。