タイヤ捨て場の前を車で通り過ぎたことがある人なら、何百万本もの廃タイヤが積み重なって分解され、分解するまでに何世紀もかかり、化学物質が土壌や水に溶け出す、あの静かな痛みを感じたことがあるだろう。長年にわたり、ゴム業界の最大の課題は、タイヤに耐久性を与える架橋材料である加硫ゴムをどのように再利用するかでしたが、標準的な方法ではリサイクルがほぼ不可能でした。そこで脱硫装置の出番です。ゴムリサイクル装置のサプライヤーとして、私は何年もかけて工場の現場を歩き、エンジニアやサステナビリティマネージャーと話をし、脱硫装置がどのように廃棄物を価値あるものに変えるのかを正確に学びました。解硫機は単なる機械ではありません。それは古いタイヤの山とゴムの循環経済との間の架け橋です。最も影響力のある用途を詳しく見てみましょう。解硫装置の機能を理解することが、世界で最も根深い廃棄物問題の 1 つを解決する第一歩となるからです。
まず、基本を明確にしましょう。加硫とは、硫黄がゴムの分子を結び付けて、硬くて弾性のある材料を作成するプロセスです。脱硫は、ゴム自体を破壊することなく架橋を逆転させ、硬くて使用できないゴムを展性のある加工可能な材料に変えます。しかし、解硫剤は真空状態では機能しません。これらはゴムのリサイクル ライン全体の一部であるため、最も一般的な大量の用途である使用済みタイヤ (ELT) の再処理から始めましょう。 ELT は、解硫剤で処理されるゴム廃棄物の 70% 以上を占めていますが、それには十分な理由があります。毎年、米国だけでも 3 億本近くの廃タイヤが発生しますが、リサイクルのために輸出されるのはわずか約 10% で、ほとんどは埋立地または備蓄に送られます。
実際の仕組みは次のとおりです。タイヤが車両から取り外されると、一連の前処理ステップが実行されます。まず、廃タイヤストリップ切断機タイヤを扱いやすいストリップにスライスし、二軸タイヤ破砕機それらのストリップを2〜5cmの塊に分割します。次に、ビーズグラインダーマシン内側のリム領域からスチールとファイバーのビーズを除去します。金属汚染物は最終的なゴム製品を台無しにするため、このステップは交渉の余地がありません。次に、ゴムの塊は解硫装置に入ります。この機械は、熱、圧力、機械的剪断を組み合わせて硫黄の架橋を破壊し、硬質ゴムをほぼ新品のゴムと同様に動作する「脱硫パン」に変えます。この材料は次に、高速混合装置新しいゴム、添加剤、フィラーとブレンドして、新しいタイヤ、ホース、さらには床材に最適なコンパウンドを作成します。私がサプライヤーとして働いていた頃、以前は ELT の 100% を埋め立て地に送っていた工場が、現在では年間 50,000 トンの解硫ゴムを生産しているのを見てきました。これは 1,000 万本の新しいタイヤを製造するのに十分な量です。それがこのアプリケーションの威力であり、解硫装置がタイヤリサイクルの根幹である理由です。
タイヤ以外にも、脱硫装置は産業用ゴム廃棄物の再利用に不可欠です。このカテゴリーは、目立たないことが多いものの、同様に問題を抱えています。製造、鉱業、農業などの産業部門では、摩耗したコンベアベルト、ガスケットのスクラップ、ホースの切断、ゴムシールなど、大量のゴムスクラップが発生します。サイズが標準化されているタイヤとは異なり、産業用ゴム廃棄物にはさまざまな形状や加硫の程度があります。ここで脱硫剤が威力を発揮します。天然ゴム、合成ゴム (ネオプレンや EPDM など)、混合ゴムなど、さまざまな種類のゴムを処理できるように調整できます。たとえば、鉱山会社は毎年数千メートルの摩耗したコンベア ベルトを廃棄するかもしれません。新品のベルトを購入する代わりに、それらのスクラップを脱加硫業者に送ることができます。得られた脱硫ゴムは配合して新しいコンベヤベルトセクションに押し出すことができ、同社のゴムコストを 30% 削減し、埋め立て地から数千トンの廃棄物を転用することができます。数年前、私が南米の鉱山で働いていたところ、このシステムに切り替えたところ、廃棄料金が削減されただけでなく、リサイクルゴムを外注する必要がなくなり、現在では現場で独自にゴムを生産しています。これは、持続可能性の目標を達成し、運営経費を削減しようとしている業界にとって、状況を大きく変えるものです。
もう 1 つの用途が拡大しているのは、道路建設のためのアスファルト改質です。従来のアスファルトは、骨材、砂、および石油ベースの結合剤であるアスファルトから作られています。しかし、脱硫ゴムはアスファルト中のアスファルトの最大 20% を置き換えることができ、道路をより耐久性がありポットホールが発生しにくくすると同時に、ゴム廃棄物を転用することができます。これが科学です。脱硫されたゴム粒子はアスファルト内で弾性のある「バウンサー」として機能し、交通、極端な温度、重い荷重による応力を吸収します。ゴム引きアスファルトで作られた道路は標準的な道路よりも 30 ～ 40% 長く長持ちするため、修理の頻度が減り、地域社会への混乱が少なくなります。私はヨーロッパの道路建設会社に脱硫剤を供給するのを手伝いましたが、この会社では現在、道路プロジェクトで毎年 15,000 トンの脱硫ゴムを使用しています。彼らは、地元住民の道路維持費が 25% 削減され、騒音公害が 40% 削減されたと報告しました。これにより、ゴム引きアスファルトが都市道路プロジェクトで頼りになる追加の利点が得られました。さらに驚くべきことは、これがニッチな用途ではないということです。米国、カナダ、南アフリカなどの国はゴム入りアスファルトの規格を正式に制定しているため、この分野での脱硫ゴムの需要は高まるばかりです。
次は消費者製品と工業製品で、私たちが毎日使用する製品の製造に脱硫ゴムが使用されています。遊び場の表面、体育館の床、靴底、さらには消しゴムを考えてみましょう。これらの製品は、脱硫ゴムと未使用ゴムの混合物で作られています。これは、脱硫ゴムは新しいゴムとまったく同じ強度や弾性を持たないため、ブレンドによって性能とコストのバランスが取れているためです。たとえば、70% の脱硫ゴムと 30% のバージンゴムで作られた遊び場の表面は、100% のバージンゴムで作られた表面と同じくらい安全で衝撃吸収性がありますが、製造コストは 20% 低くなります。環境への影響はさらに大きく、各遊び場では約 500 本分のタイヤ相当のゴムが使用されているため、1 つの都市プロジェクトで数千本のタイヤを埋立地から守ることができます。私は最近、脱硫ゴムを使用して年間 1,000 万個の靴底を製造しているスポーツ用品メーカーと仕事をしました。彼らは、切り替えによって材料コストが 18% 削減され、2025 年までにすべての製品にリサイクル素材を 50% 使用するという目標を達成するのに役立った、と私に言いました。これはブランドにとっても勝利であり、環境にとっても勝利であり、耐久性があり手頃な価格の製品を手に入れることができる消費者にとっても勝利です。
次に、タイヤのリトレッドに特化した用途があります。リトレッドとは、タイヤの磨耗したトレッドを交換してタイヤに第二の人生を与えるプロセスであり、解硫装置がこの作業の鍵となります。タイヤが摩耗すると、トレッドのみが損傷します。内部構造（スチールベルトとゴムボディを含む）はまだ無傷です。リトレッドするには、古いトレッドを剥がし、新しいゴムの層を塗布し、それを古いタイヤの本体に融合します。ただし、タイヤ本体の古いゴムは加硫されているため、解硫しないと新しいゴムとうまく接着しません。解硫剤は古いゴムの表面を柔らかくし、新しいトレッドをしっかりと接着させる多孔質の接着層を作成します。これは、リトレッドタイヤが新品タイヤと同様に安全であり、製造コストが 30 ～ 50% 低いことを意味します。米国のリトレッド業界は年間 1,000 万本以上のタイヤを処理していますが、解硫装置なしではそれは不可能です。私は北米全土のリトレッドショップに解硫剤を供給してきましたが、その多くが、タイヤをリトレッドする方が、新しいタイヤを一から作るよりもエネルギー消費が 70% 少ないと報告しています。これは二酸化炭素排出量の大幅な削減に相当し、リトレッドがタイヤのライフサイクルの重要な部分である理由はここにあります。
ちょっと待ってください。ただし、よくある誤解について話しましょう。脱硫は古くて使い古したゴムだけを対象とするわけではありません。また、廃棄されるゴム製造の端材、金型のトリミング、不良品の処理にも使用されます。ゴムメーカーは生産中に最大 15% の廃棄物を発生しますが、解硫装置はその廃棄物を使用可能な材料に戻します。たとえば、ゴムホース工場では生産中に材料の 10% が削減され、毎年数百トンの廃棄物が発生する可能性があります。それを埋め立て地に送る代わりに、脱硫装置に送り、得られた材料を新しいホースやガスケットなどの他の製品の製造に使用することができます。この閉ループ システムにより、メーカーの廃棄コストが削減され、バージン ゴムを購入する必要性が減ります。私が勤務しているゴム押出工場では、埋め立て地に送られる製造スクラップはゼロで、端材はすべて解硫されて再利用されています。廃棄物処理コストは初年度に 90% 削減され、これは彼らにとって大きな経済的勝利となりました。
それでは、課題について実際に見ていきましょう。脱硫は完璧ではありません。このプロセスでは、熱、圧力、せん断を正確に制御する必要がありますが、過度に制御するとゴムが劣化して弾力性が失われます。少なすぎると架橋が壊れないため、材料はまだ使用できません。そのため、解硫機のスクリュー、バレル、発熱体の設計が非常に重要になります。サプライヤーとして、当社は、脱硫装置が調整可能で信頼性が高く、業界基準を満たす一貫した脱硫ゴムを生産できるようにするために、研究開発に何千時間も投資しています。もう 1 つの課題は選別です。解硫の前に、金属、繊維、化学物質などの汚染物質を除去する必要があります。そのため、前述したような前処理機械が必要です。二軸タイヤ破砕機、ビーズグラインダーマシン、廃タイヤストリップ切断機-とても重要です。そのステップをスキップすると、解硫されたゴムには販売不可能になる欠陥が生じます。
しかし、解硫剤の需要を押し上げる最大の要因は持続可能性に関する規制です。世界中の政府はタイヤの埋め立てを禁止し（EU は 2006 年以来、ELT の 90% をリサイクルすることを義務付けています）、ゴム廃棄物に税金を課しているため、脱硫は費用対効果の高いコンプライアンス ソリューションとなっています。たとえば、インドでは、2016 年政府の廃棄物管理規則により、ゴム廃棄物の 60% をリサイクルすることが義務付けられており、多くのインドのゴムメーカーは現在、その目標を達成するために解硫剤に依存しています。過去 3 年間でインドでの解硫剤の売上が 25% 増加したのを見てきましたが、その傾向はブラジル、インドネシア、ナイジェリアでも起こっています。同様の規則を制定する国が増えるにつれ、解硫装置はシュレッダーや粉砕機と同様にゴムのリサイクルに不可欠なものになるだろう。
それが私たちを脱硫化の未来へと導きます。現在、研究者らは、エネルギー使用量が少なく、硫黄やその他の化学物質を必要としない「グリーン」脱硫方法に取り組んでいます。有望なアプローチの 1 つは、ゴムを均一に加熱するマイクロ波脱硫を使用し、従来の機械的脱硫と比較してエネルギー使用量を 40% 削減します。もう 1 つは、細菌を使用して硫黄の架橋を破壊するバイオ脱硫法です。この方法はまだ試験段階ですが、業界に革命を起こす可能性があります。これらの革新があっても、従来の機械式解硫装置は依然として業界の主力製品であり、改良されるばかりです。私たちは現在、高速混合装置そしてゴム粉砕機、最小限の手作業を必要とする完全に自動化されたリサイクル ラインを作成します。これにより、工場の運営コストが削減され、これまでは余裕がなかった小規模な事業所でもゴムのリサイクルが利用できるようになります。
ゴムリサイクル業界に携わっている場合、または廃棄物の排出量を削減したいと考えている企業にとって、解硫装置は廃棄物を価値に変えることができるツールです。多くの企業がゴム廃棄物を「リサイクル不可能」として処理しているのを見てきましたが、それはもはや真実ではありません。使用済みタイヤ、産業スクラップ、製造廃棄物のいずれを処理している場合でも、解硫装置を使用すると、廃棄物を販売、再利用、またはその両方が可能な製品に変えることができます。それは持続可能性だけではなく、収益性も重要です。 1 台の解硫装置を使用すれば、廃棄物を埋め立て地から転用し、バージンゴムを購入する必要性を減らすことができるため、2 ～ 3 年で元が取れます。
貴社の業務に解硫装置がどのように機能するかを検討する準備ができている場合は、当社のチームが、貴社の特定の廃棄物の種類と生産目標に合わせたカスタム リサイクル ラインの設計をお手伝いします。また、必要なすべての前処理装置を接続することもできます。二軸タイヤ破砕機にビーズグラインダーマシン- ラインが最初から最後までスムーズに進むようにするため。ゴム廃棄物を別の埋立地に流さないでください。それを収益と地球に利益をもたらすリソースに変えます。要件について話し合い、見積もりを取得するには、当社のチームにお問い合わせください。
参考文献
- ゴム工業会。 （2022年）。使用済みタイヤリサイクル報告書。 https://www.rma.org/recycling から取得
- 欧州タイヤリサイクル協会。 （2023年）。EUのタイヤ廃棄物管理およびリサイクル基準。 https://www.etra.eu/publications から取得
- 国際ゴム技術研究所。 （2021年）。脱硫: 原理と産業用途。ゴム研究ジャーナル、24(3)、127-145。
- 米国環境保護庁。 （2022年）。ゴム廃棄物の削減とリサイクルのガイドライン。 https://www.epa.gov/waste-management/rubber-recycling から取得
