CN101293382A - 非接触式剥除废轮胎再生资源制程 - Google Patents

Abstract

一种非接触式剥除废轮胎再生资源制程，为了有效率地回收废轮胎，本发明的制程包含下列步骤：a.提供一多相态高速喷射流体装置，包括一连接至一流体源的流体加压单元及一连接该流体加压单元的流体射出单元；接着，b.将一待处理的废轮胎与该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元间隔设置；然后，c.该流体加压单元加速该流体且由该流体射出单元输出成为高速喷射流体施打于该废轮胎上；然后，d.回收该流体及数颗细胶粉、数条棉纱及数条钢丝。本发明可处理各种大小及性质的废轮胎，并可高效地将废轮胎中可回收的资材加以分离。

Description

非接触式剥除废轮胎再生资源制程

【技术领域】

本发明涉及一种废轮胎再生资源制程，特别是涉及一种非接触式剥除废轮胎再生资源制程。

【背景技术】

由于经济繁荣带动汽机车工业的发达，全世界机动车辆数目急速增加，每年约有二十亿至三十亿个废轮胎产生，而我国每年也产生约有十数万公吨的废轮胎。废轮胎主要由硫化橡胶所合成，其性质非常稳定，可在自然环境中持续一百年以上而不致腐坏。另外，废轮胎的弹性佳、韧性强，无法以机械力压实，因此占据传统掩埋场大量的空间导致掩埋场使用年限缩短，故不适合与一般废弃物一起掩埋。若随意堆置且遇雨积水，则有可能造成登革热疾病的发生。除占据空间外，废轮胎含有高热值，若堆积贮存不慎极易起火燃烧，不但产生有毒性的戴奥辛气体并造成空气污染，所产生的熔油、熔渣也会渗入地下造成土壤及地下水的污染，严重影响环境及生活品质。因此，废轮胎问题若无法妥善处理，将造成严重的环境污染问题。

其实，废轮胎并非如一般垃圾毫无回收价值，构成废轮胎的组成元件皆为可资源化的高分子材料，并能循环再生利用。因此，废轮胎处理方法已引起世界各国的高度关注，投入大量心力以期开发可行技术。

参阅图1，目前现行废轮胎的处理方法，包含下列步骤：

如步骤11所示，使用一自动拉唇装置预先处理该废轮胎。

接着，如步骤12所示，将该废轮胎输送至一粗碎机中破碎成为数块大型胶块，其中该粗碎机是利用数片绞刀对该废轮胎进行绞切的动作，以进行初步的大体积分解。

然后，如步骤13所示，将该大型胶块输送至一中碎机中破碎成为数块小型胶块，其中该中碎机也具有数片绞刀，用以对该大型胶块进一步分解。

接着，如步骤14所示，利用一输送带输送该等小型胶块，由于该废轮胎内有钢丝，在破碎的过程中也被裁切成小段，因此在输送过程中以强力磁铁吸取夹杂在小型胶块中的钢丝。

然后，如步骤15所示，将该等小型胶块辗碎为细胶粉输出。

破碎后的废轮胎胶块可当作辅助燃料使用，或取得政府处理废弃物的费用补助，经济价值较低。而粉碎后的细胶粉则可以回收出售，但是因为必须购置额外的设备进行筛选作业，因此成本自然提升。

另外，在传统处理技术中该粗碎机及中碎机长期运转后，潜藏热效应问题困扰分解制程，导致破碎刀具耗损大经济效益差。再者，该粗碎机及中碎机有输入口径的限制，无法直接处理直径超过24吋的轮胎。碰到此情况时，必须先将废轮胎的胎唇的钢丝抽离，再切割成体积较小的废轮胎块投入粗碎机中处理，然而，24吋以上的废轮胎所内含的钢丝较多且厚实，易造成该粗碎机及中碎机的绞刀快速损耗。因此，处理24吋以上的废轮胎也不符合经济效益，常常不被列入废弃物处理场的处理项目。

【发明内容】

本发明的目的是在提供一种非接触式剥除废轮胎再生资源制程，可处理各种大小及性质的废轮胎，并可高效地将废轮胎中可回收的资材加以分离。

本发明非接触式剥除废轮胎再生资源制程是包含下列步骤：a，提供一多相态高速喷射流体装置，包括一连接至一流体源的流体加压单元及一连接该流体加压单元的流体射出单元；接着，b，将一待处理的废轮胎与该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元间隔设置；然后，c，该流体加压单元加速该流体且由该流体射出单元输出成为高速喷射流体施打于该废轮胎上；然后，d，回收该流体及该废轮胎被该高速喷射流体施打后所掉落的数颗细胶粉、数条棉纱及数条钢丝。

本发明的有益效果在于：利用该多相态高速喷射流体装置处理各种大小及性质的废轮胎，并有效率地将废轮胎中可回收的资材加以分离，处理过程中也不产生环境污染，并可提供较佳的工作环境与具有环保意识的新技术，符合国际绿色环保的制造潮流趋势。

【附图说明】

图1是一流程图，说明现有的废轮胎的处理方法；

图2是一简单剖视示意图，说明一待处理的废轮胎；

图3是一示意图，说明应用本发明的非接触式剥除废轮胎再生资源制程的处理系统；

图4是一立体图，说明一流体射出单元的五射出口；

图5是一流程图，说明本发明的非接触式剥除废轮胎再生资源制程的较佳实施例；

图6是一侧视图，说明该较佳实施例中，一废轮胎的一外胎部被剥除的情形；

图7是一示意图，说明该较佳实施例的五剥除区共同界定出的一剥除面；及

图8是一曲线图，说明该较佳实施例所产生的多数颗细胶粉小于由一绞刀粉碎装置所产生的细胶粉。

【具体实施方式】

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

参阅图3，为应用本发明的非接触式剥除废轮胎再生资源制程的系统，该系统适用于处理各种不同大小的废轮胎3，废轮胎3的尺寸大小虽然各有不同，但是其形状及基本结构大致相似。一典型的废轮胎3的简单剖视示意图如图2所示，包括一由数条钢丝缠绕且环绕成圆的钢丝层31，一设于该钢丝层31外周面的外胎部32、一设于该钢丝层31内周面的内胎部33、二由该外胎部32及该内胎部33的两侧侧缘向该废轮胎3的轮轴中心延伸的胎侧部34，及二形成于该等胎侧部34的周缘并用以固定一车轮钢圈(图未示)的胎唇部35。

参阅图3，该系统包括一输送单元2、一定位单元4、一多相态高速喷射流体装置5、一回收单元6，及一中央控制单元7。

该输送单元2包括一输入端21及一输出端22，该输送单元2将至少一轮胎3由输入端21传送至输出端22。

该定位单元4设于该输送单元2的输出端22旁，承接该输出端22所输送的废轮胎3。该定位单元4包括一马达(图未示)及一被该马达驱动旋转的固定件41，该固定件41由该废轮胎3的胎唇部固定该废轮胎3，并可依一预设转速旋转。

该多相态高速喷射流体装置5与该定位单元4间隔设置，并包括一连接至一流体源50的流体加压单元51、一连接该流体加压单元51的流体射出单元52、一连接该流体射出单元52的气动单元53，及一设于该流体加压单元51与该流体射出单元52间的磨粒供给单元54。该流体射出单元52包括五与该流体加压单元51连接的射出口521，该等射出口521如图4所示沿一曲面520环绕地设置。该气动单元53可以气体压力驱动该流体射出单元52小幅度地摆动偏移，不但有助于增加该流体射出单元52所施打的范围，也可以产生剥除该废轮胎3表面的效果。

该多相态高速喷射流体装置5，也就是俗称的「水刀」，其流体加压单元51可将流体源50(一般为经过滤后的水)加压至每平方吋20,000磅(PSI)，然后通过该流体射出单元52的射出口521(直径为0.004英吋至0.016英吋)，产生一高速喷射流体，该高速喷射流体的速度可达2倍以上的音速(342公尺/秒)，而每分钟输出流量达60公升以上，输出马力也可达400马力(HP)以上，能有效地对材质表面进行成型处理或是切割非金属类的物件。为使该多相态高速喷射流体装置5能够切割金属类物件，该多相态高速喷射流体装置5的磨粒供给单元54具有数颗磨粒(图未示)，流体于输出该射出口521前可与该等磨粒混合，使得该高速喷射流体形成水箭后的切穿力更强。依据实测数据来看，在门槛压力20,000磅(PSI)，门槛功率61KW的条件下，也可使该多相态高速喷射流体装置5所输出的高速喷射流体剥除废轮胎3。

值得一提的是，该多相态高速喷射流体装置5所产生的高速喷射流体除了具有切割物件的力量外，若配合驱动该流体射出单元52及该等射出口521进行小幅度的摆动，将能利用该高速喷射流体的相对运动特性产生一强大的剪力，发挥足以撕裂物件受切割点表面的力量。

该回收单元6设于该定位单元4的下方，用以回收射出后的流体及该废轮胎3被该高速喷射流体施打后所掉落的数颗细胶粉、数条棉纱及数条钢丝。

该中央控制单元7电连接该输送单元2、定位单元3及该多相态高速喷射流体装置5，该中央控制单元7利用电子讯号送出数个控制参数控制该输送单元2的输送速度，并依据该废轮胎的种类与大小，设定该定位单元3的马达的预设转速及该多相态高速喷射流体装置5所产生的高速喷射流体的速度与角度。其中该定位单元3及该多相态高速喷射流体装置5的配合是依据被处理的废轮胎3是属于高速钢圈胎、一般胎或尼龙棉纱胎来决定该等控制参数。

参阅图3、5，本发明非接触式剥除废轮胎再生资源制程包含下列步骤：

如步骤81所示，提供该多相态高速喷射流体装置5，并将其暖机后预备。

接着，如步骤82所示，该待处理的废轮胎3利用该输送单元2从该输入端21传送至该输出端22。其中，该等废轮胎3由该输入端22输入前，可先由一废轮胎回收场(图未示)进行人工或自动分类，使得同一批送入该输送单元2的废轮胎3为同一类型，方便该中央控制单元7设定该输送单元2的输送速度、该定位单元4的该预设转速，及该多相态高速喷射流体装置5所产生的高速喷射流体的速度与角度等控制参数。

然后，如步骤83所示，该废轮胎3由输出端22传送至该定位单元4，并被该定位单元4的固定件41所固定，使该废轮胎3与该多相态高速喷射流体装置5的流体射出单元52间隔设置。

接着，如步骤84所示，以该废轮胎3的轮轴为中心依该预设转速使该废轮胎3旋转，该多相态高速喷射流体装置5的流体加压单元51加速该流体且由该流体射出单元52输出成为高速喷射流体，该高速喷射流体施打于该废轮胎3上。必须注意的是，在实际应用上并不限于上述所揭露的态样，也可以是以一智慧型多轴运动机械手臂(图未示)结合该多相态高速喷射流体装置5的流体射出单元52，并利用该机械手臂改变该流体射出单元52的位置，以利高速喷射流体可迅速完成剥除废轮胎3的作业。

参阅图2，以该高速喷射流体剥除废轮胎3时，包括下列子步骤：将该高速喷射流体施打该废轮胎3的内胎部33，以剥除该内胎部33的橡胶组成。接着，以该高速喷射流体施打该废轮胎3的二胎侧部34，以剥除该二胎侧部34的橡胶组成。然后，该高速喷射流体施打该废轮胎3的外胎部32，以剥除该外胎部32的橡胶组成。最后，该高速喷射流体施打该废轮胎3的胎唇部35，剥除该等胎唇部35的橡胶组成。完成后，该废轮胎3大致剩下钢丝层31和部分缠绕于钢丝层31上的棉纱。

在本较佳实施例中，除了以上述子步骤进行剥除废轮胎3之外，也可以先利用该高速喷射流体沿该废轮胎3的轴向进行切割，将该废轮胎3剖为两半，接着，再以该高速喷射流体将剖半后的废轮胎3由最外径逐渐向内或是由最内径逐渐向外进行剥除的工作。

参阅图3、6，其中图6为该多相态高速喷射流体装置5的流体射出单元52以箭头30所示的方向，施打于该废轮胎3的外胎部32的侧视图。当该流体射出单元52的射出口521将高速喷射流体施打于该外胎部32时，该五射出口521所射出的流体对应于该外胎部32为五射击点S1、S2、S3、S4及S5。由于该流体射出单元52的射出口521所输出的高速喷射流体速度极高，导致该等射出口521自身如图4所示在其所设置的空间内会不断地摇晃摆动。参阅图7，以该射击点S1为例，因摆动造成该射击点S1在半径r1内偏移，形成一小型的剥除区361。依此类推，该等射击点S1、S2、S3、S4及S5射击点所造成的该等剥除区361共同界定出一近似圆形的剥除面36。

参阅图3、6、7，另外，由于该多相态高速喷射流体装置5的气动单元53同步驱动该流体射出单元52摆动，因此该流体射出单元52及其射出口521是同时地摆动而产生强大的剥除效果。该废轮胎3的外胎部32被剥除后，该外胎部32的橡胶材质变成细胶粉且少数断裂的钢丝及棉纱流入该回收单元6，而该钢丝层31则大致保留于该废轮胎3上，以利后续的剥除工作。

若设定该废轮胎3与该多相态高速喷射流体装置5的流体射出单元52间隔设置距离为10公分，由图8的粒径分析曲线图所示，利用该多相态高速喷射流体装置5剥除废轮胎3所产生的细胶粉粒径分布曲线(如箭头801所示)，比传统的绞刀破碎装置所产生的细胶粉粒径分布曲线(如箭头802所示)更为细小，使得该等细胶粉回收贩卖的经济效益更高。

然后，如步骤85所示，回收该流体及该废轮胎3被该超高速流体施打后所掉落的细胶粉、棉纱及钢丝。如上所述，该等被分离的废轮胎3的组成物质可以根据需要重新处理后再生利用，大幅减少废轮胎3对环境所带来的破坏与冲击。

综上所述，本发明的非接触式剥除废轮胎再生资源制程具有下列优点：

一、该多相态高速喷射流体装置属于非接触式冷钻切分离技术，由于和被切割的物件无直接接触，因此没有磨耗的缺点。应用于废轮胎的处理上，更无现有受入口尺寸限制的缺点而可以顺利处理大于24吋的大型废轮胎。

二、整体制程简易，处理速度快，利用该多相态高速喷射流体装置剥除废轮胎可直接获取细胶粉，比现有的制程须经多道程序才能取得细胶粉，更值得推广于现有业者，以协助使用传统制程的业者转型。

三、改善传统绞刀破碎装置处理时的环境脏乱及尘埃污染。本发明利用该多相态高速喷射流体装置处理该废轮胎时，由于流体将夹带废轮胎上被剥除的物质并统一流入该回收单元。属于可回收的细胶粉、棉纱及钢丝烘干后将再进行后续的回收处理工作，而污水则利用一现有的污水过滤系统重新处理。

四、除了上述所提及的优点确实改进传统废轮胎处理方法的缺点，该等由废轮胎中所取得的资材，因为具有经济价值，将有助于提高回收业者及废轮胎处理业者对废轮胎处理的意愿，大幅提高再生资源的回收使用率，并间接减少废轮胎可能产生的环保问题。

Claims (15)

1、一种非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：

该方法包含下列步骤：

a，提供一多相态高速喷射流体装置，包括一连接至一流体源的流体加压单元及一连接该流体加压单元的流体射出单元；

b，将一待处理的废轮胎与该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元间隔设置；

c，该流体加压单元加速该流体且由该流体射出单元输出成为高速喷射流体施打于该废轮胎上；及

d，回收该流体及该废轮胎被该高速喷射流体施打后所掉落的数颗细胶粉、数条棉纱及数条钢丝。

2、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该a步骤中，该多相态高速喷射流体装置还包括一设于该流体加压单元及该流体射出单元间的磨粒供给单元，该磨粒供给单元具有数颗磨粒。

3、如权利要求2所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中包括一子步骤c-1，该流体加压单元加速该流体后，将该流体与该磨粒供给单元的磨粒混合，再由该流体射出单元输出。

4、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中包括下列子步骤：

c-2，固定该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元；及

c-3，提供一定位单元，用以固定该废轮胎，并以该废轮胎的轮轴为中心依一预设转速旋转。

5、如权利要求4所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c-3步骤中，该定位单元包括一马达及一被该马达驱动旋转的固定件，该固定件用以固定该废轮胎并依该预设转速旋转。

6、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中包括下列子步骤：

c-4，提供一定位单元，用以固定该废轮胎；及

c-5，移动该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元以该废轮胎的轮轴为中心依一预设转速旋转。

7、如权利要求6所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c-5步骤中，使用一智慧型多轴运动机械手臂移动该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元。

8、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中，该高速喷射流体施打于该废轮胎时包括下列子步骤：

c-6，该高速喷射流体施打该废轮胎的内胎部；

c-7，该高速喷射流体施打该废轮胎的胎侧部；

c-8，该高速喷射流体施打该废轮胎的外胎部；及

c-9，该高速喷射流体施打该废轮胎的胎唇部。

9、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中，该高速喷射流体施打于该废轮胎时包括下列子步骤：

c-10，利用该高速喷射流体沿该废轮胎的轴向进行切割，将该废轮胎剖为两半；及

c-11，该高速喷射流体将剖半后的废轮胎由最外径逐渐向内进行剥除。

10、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中，该高速喷射流体施打于该废轮胎时包括下列子步骤：

c-12，利用该高速喷射流体沿该废轮胎的轴向进行切割，将该废轮胎剖为两半；及

c-13，该高速喷射流体将剖半后的废轮胎由最内径逐渐向外进行剥除。

11、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中，该高速喷射流体的压力大于每平方时20000磅。

12、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该b步骤包括一子步骤b-1，使用一输送带将该废轮胎输送至该多相态高速喷射流体装置的流体射出单元处，使该废轮胎与该流体射出单元间隔设置。

13、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该a步骤中，该流体射出单元包括数个与该流体加压单元连接的射出口，所述射出口沿一曲面环绕地设置。

14、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该c步骤中，该预设转速、该高速喷射流体的速度及施打于该废轮胎的角度经由一中央控制单元所控制。

15、如权利要求1所述的非接触式剥除废轮胎再生资源制程，其特征在于：在该a步骤中，该多相态高速喷射流体装置还包含一连接该流体射出单元的气动单元，驱动该流体射出单元小幅度地摆动偏移。

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