JP5588132B2 - 粉粒体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、固形物を粉砕して一定粒径以下の粉粒体を製造する方法及び装置に係り、特に一定粒径以下の粉粒体を遠心力を利用して収集する手段を有してなる粉粒体の製造方法及び製造装置に関する。併せて同粉粒体の製造方法及び製造装置を用いて廃棄タイヤから一定粒径以下のゴム粉粒体を製造する廃棄タイヤのゴム再資源化方法及び再資源化装置に関する。

固形物を粉砕し一定粒径の粉粒体を得るには、粉砕機で粉砕された固形物を所定の粒径に相当するメッシュの篩装置に投入し、前記篩装置を振動させることによって一定粒径以下の粉粒体を篩のメッシュから落下させて収集することが一般に行われている。また、篩のメッシュから落下せず篩上に残った一定粒径以上の粗い粉粒体を効率よく回収するために篩を傾斜させて配置することもよく行われている。
しかしこの方法では、粉砕機で粉砕された固形物を篩上まで搬送しなければならず、仮に粉砕機の排出口に接して篩装置を備えたとしても、篩い残された粗い粉粒体を粉砕機で再度粉砕するためには、篩い残された粗い粉粒体を破砕機の投入口まで何らかの手段で搬送する必要があり、粉粒体の製造装置が大型化するきらいがあった。

また、一方では自動車の普及に伴う使用済みタイヤの大量な野積みや、野積みタイヤの自然発火による火災の発生等の環境破壊が社会問題化し、その再利用、再資源化が大きな課題となってきている。
使用済みタイヤの再利用、再資源化の方法としては、原型のまま。あるいは切断加工して遊具などとして使用したり、そのまま燃焼して高カロリーの熱源として利用されたりもしているが、一方では破砕装置によって粗破砕し、タイヤのゴム部分を補強するためにタイヤの内面に貼着された合成樹脂繊維製などのカーカスや、タイヤが路面に接する部分（トレッド）の内面に帯状に貼着された合成樹脂繊維製などのベルト、前記カーカスの両端を支持するとともにタイヤをリムに固定する金属製のビードワイヤー等の非ゴム素材をゴム部分から剥がして分離し、ゴム、合成樹脂繊維類、金属類をそれぞれ資源として再利用することも行われている。
しかし、前記の廃棄タイヤを資源として再利用する場合においては、ゴム部分から非ゴム素材を剥がして分離することが困難であること、そして分離したゴム部分に合成樹脂繊維や金属類の非ゴム素材が含まれていると、再生したゴム製品の商品価値が低下するという問題があった。

そこで本発明者は、先に「廃タイヤを低温液化ガス等の冷媒を用いて凍結する凍結工程と、この凍結した廃タイヤを破砕すると共に、ゴム部分からカーカス、ベルト及びビードワイヤー等の非ゴム部分を分離する破砕分離工程と、この破砕した廃タイヤを、ゴム部分と、カーカス、ベルト及びビードワイヤー等の非ゴム部分を分別する分別工程と、この分別したゴム部分を所定の粒径に細かく粉砕する粉砕工程とを備えた廃タイヤの凍結粉砕方法及びその凍結粉砕装置」の発明を行った（特開２００２−２１９３７８号公報）。
この「廃タイヤの凍結粉砕方法及びその凍結粉砕装置」の発明では、凍結工程から破砕分離工程へ凍結された廃棄タイヤを、破砕分離工程から分別工程へ破砕された廃棄タイヤの破砕片を、また分別工程から粉砕工程へ非ゴム素材の破砕片と分離されたゴムの破砕片をそれぞれ搬送する手段が必要となり、装置全体の規模が大きくなるきらいがある。

特開２００２−２１９３７８号公報

本発明は、上記背景技術に鑑み、固形物を粉砕して一定の粒径以下の粉粒体をコンパクトな装置で実施できる粉粒体の製造方法及び製造装置を提供するとともに、併せてこの粉粒体の製造方法及び製造装置を活用し、コンパクトな装置で廃棄タイヤからその主材であるゴムを一定粒径以下の粉粒体として他の非ゴム素材から効率よく分離して再資源化できる廃棄タイヤのゴム再資源化方法及び再資源化装置を提供しようとするものである。

本発明者は上記課題を下記の手段により解決した。
（１）周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体内に投入された固形物を、同円筒体の回転を制止した状態で同円筒体内にて粉砕した後、同円筒体を回転させ、遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔から粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下の粉粒体を収集することを特徴とする粉粒体の製造方法。

（２）円筒体内で固形物を粉砕する手段が、下面に硬質の多数の凹凸部を備えてなる昇降自在な押圧体であることを特徴とする前項（１）に記載の粉粒体の製造方法。

（３）円筒体内に投入される固形物が、プラスチック、金属、セラミックス、ガラス、スラグ、アスファルト、石材、木材、ゴム、食品、医薬、飼料、肥料から選択されるいずれか１種であることを特徴とする前項（１）又は（２）のいずれか１項に記載の粉粒体の製造方法。

（４）周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体と、同円筒体内に投入された固形物を同円筒体の回転を制止した状態で同円筒体内で粉砕する手段と、同円筒体内にて粉砕された粉砕物が円筒体の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔から外部へ放出されて得られた一定粒径以下の粉粒体を収集する手段とからなることを特徴とする粉粒体の製造装置。
（５）固形物を円筒体内で粉砕する手段が、下面に硬質の多数の凹凸部を備えてなる昇降自在な押圧体であることを特徴とする前項（４）に記載の粉粒体の製造装置。

なお、本願発明に係る他の好ましい態様として、以下が挙げられる。
（６）前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の粉粒体の製造方法を用いて廃棄タイヤから一定粒径以下のゴムの粉粒体を製造して、ゴムの再資源化を図る廃棄タイヤのゴム再資源化方法であって、
廃棄タイヤを真空雰囲気中で低温液化ガスなどの冷媒によって瞬間凍結して弾性を失わせる第１工程と、凍結され弾性を失った廃棄タイヤを破砕する第２工程と、破砕された廃棄タイヤの破砕片からゴムと該タイヤのカーカス、ベルト、ビートワイヤに使用されたゴム以外の素材とを分離する第３工程を経てゴム以外の素材と分離された破砕ゴム片（固形物）を、周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体内に投入し、同円筒体内で前記破砕ゴム片を粉砕するとともに、同円筒体の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔からゴム粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下のゴム粉粒体を収集することを特徴とする廃棄タイヤのゴム再資源化方法。

（７）前項（４）又は（５）に記載された粉粒体の製造装置を用いて廃棄タイヤから一定粒径以下のゴムの粉粒体を製造して、ゴムの再資源化を図る廃棄タイヤのゴム再資源化装置であって、
廃棄タイヤを真空雰囲気中で低温液化ガスなどの冷媒によって瞬間凍結して弾性を失わせる凍結装置と、凍結され弾性を失った廃棄タイヤを破砕する破砕装置と、破砕された廃棄タイヤの破砕片からゴムと該タイヤのカーカス、ベルト、ビートワイヤに使用されたゴム以外の素材とを分離する分離装置と、前記粉粒体の製造装置とで構成されてなることを特徴とする廃棄タイヤのゴム再資源化装置。

（８）破砕された廃棄タイヤの破砕片からゴムとゴム以外の素材とを分離する分離装置が、前記破砕装置の排出口に接続して配設され、前記廃棄タイヤの破砕片を流下させる傾斜した格子又は篩で構成されてなり、前記格子又は篩の目から落下したゴム成分の破砕片を前記粉粒体の製造装置に投入するよう構成されてなることを特徴とする前項（７）に記載の廃棄タイヤのゴム再資源化装置。

本発明の「粉粒体の製造方法及び製造方法」によって下記の効果が発揮される。
〈１〉周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体内に投入された固形物を、同円筒体の回転を制止した状態で同円筒体内にて粉砕した後、同円筒体を回転させ、遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔から粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下の粉粒体を収集するので、一定粒径以上の粉粒体は貫通孔を通過できず円筒体内に残置されるため、従来の篩による整粒方法に存在した篩上に残置された一定粒径以上の粉砕物を粉砕機の投入口に再投入するための移送の必要がなく、新たに円筒体内に投入される固形物と一緒に再度粉砕でき、装置の小型化と生産性の向上が図れる。
そして、粉砕する固形物の大きさ、形状、硬度、投入量などに対応して円筒体の回転を制止した状態での破砕時間を任意に選定でき、円筒体内での粉砕が十分行われた後に回転円筒体を回転することができ１回の粉砕作業で一定粒径以下の粉粒体が多量に得られ、粉粒体製造の効率化が図れる。

本発明の粉粒体の製造方法の工程説明図 本発明の粉粒体の製造方法の工程説明図 本発明の粉粒体の製造装置主要部の断面図 廃棄タイヤのゴム再資源化方法の工程を示すブロック図 廃棄タイヤのゴム再資源化装置の構成の一例を示す説明図

１：粉粒体の製造装置
２：回転円筒体
２ａ：貫通孔
３：押圧体
３ａ：凹凸部
４：粉粒体収集部
４ａ：粉粒体取り出し口
５：固形物
６：粉粒体
１１：凍結装置
１２：破砕装置
１２ａ：排出口
１３：分離装置
１４：篩
１５：廃棄タイヤ
１５’：凍結された廃棄タイヤ
１６：ゴム破砕片
１７：非ゴム破砕片（合成樹脂類・金属類の破砕片）

本発明の粉粒体の製造方法及び製造装置、ならびに同製造方法、製造装置を使用して廃棄タイヤからゴムを分別して再資源化する廃棄タイヤのゴム再資源化方法及びゴム再資源化装置を実施するための形態を、実施例の図に基づいて説明する。

最初に本発明の粉粒体製造方法について、図１−１、図１−２の粉粒体の製造方法の工程説明図に基づいて説明する。
図において１は粉粒体の製造装置、２は回転円筒体、２ａは貫通孔、３は押圧体、３ａは凹凸部、４は粉粒体収集部、４ａは粉粒体取り出し口、５は固形物、６は粉粒体である。
本発明の粉粒体の製造方法は、周壁に多数の一定口径の貫通孔２ａを有する有底回転円筒体２内に投入された固形物５を、同円筒体２内にて粉砕するとともに、同円筒体２の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔２ａから粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下の粉粒体６を収集するものである。
粉砕対象の固形物５としては、プラスチック、金属、セラミックス、ガラス、スラグ、アスファルト、石材、木材、ゴム、食品、医薬、飼料、肥料が考えられ、そのうちの１種が選択され粉砕される。

本発明の粉粒体の製造方法による粉粒体の製造は、まず図１−１（ａ）に示すように、固形物５を周壁に多数の一定口径の貫通孔２ａを有する有底回転円筒体２内に投入することから始まる。このとき回転円筒体２の回転は制止され、押圧体３は上昇させて回転円筒体２から離脱した位置にある。
固形物５の回転円筒体２内への投入が完了すると、押圧体３を下降させて回転円筒体２内に挿入する〔図１−１（ｂ）〕。
下降する押圧体３の下面が、投入した固形物３の上面に当接した時点で押圧体３を回転させ〔図１−１（ｃ）〕、押圧体３下降による圧力と、回転する押圧体下面の凹凸部３ａによる回転力を受け、固形物５同士が擦れ合い、粉砕されていく〔図１−２（ｄ）〕。この際押圧体３に上下に微震動を与えて、固定物に打撃が加わるように構成しておくことも好ましい。
粉砕がほぼ終えた時点で押圧体３の回転を止め、回転円筒体２を回転させて遠心力を発生させ、図１−２（ｅ）に矢印で示すように、粉砕された粉砕物の内一定粒径以下の粉粒体６を、回転円筒体２の周壁の多数の一定口径の貫通孔２ａから放出させ、放出された粉粒体６を粉粒体収集部４に収集する。
粉粒体収集部４に収集された粉粒体６は粉粒体取り出し口４ａから取り出され製品となるが、一定粒径以上の粉砕物は、回転円筒体２の周壁の一定口径の貫通孔２ａを通過できず回転円筒体２内に残置される。
粉粒体６の収集が完了すると、回転円筒体２の回転を停止し、押圧体３を上昇させて、新たな固形物５を回転円筒体２内に投入し、円筒内に残置された一定粒径以上の粉砕物とあわせて「図−１」及び「図１−２」に示した（ａ）〜（ｆ）の粉粒体製造工程を繰り返し実施する。

本発明の粉粒体の製造方法は、上記のように回転円筒体２内で固形物５の粉砕が行われるとともに、一定粒径以下の粉粒体の選別が回転円筒体２の周壁に穿設された多数の一定口径の貫通孔２ａから遠心力によって放出されるか否かによって決まり、一定粒径以上の粉砕物は回転円筒体２内に残置され新たに投入される固形物５ともども再度粉砕されるので、従来粉砕機から取り出された粉砕物を篩によって選別され、篩上に残された一定粒径以上の粉砕物を再度粉砕機に投入するという方法に比べて、少なくとも篩と篩上に残置された粉砕物を再度粉砕機に投入する工程とは省け、装置のコンパクト化と作業時間の短縮、効率化が図れる。

本発明の粉粒体の製造装置は、図２に見られるように、周壁に多数の一定口径の貫通孔２ａを有する有底回転円筒体２と、同円筒体２内に投入された固形物５を円筒体内２で粉砕する手段として下面に硬質の多数の凹凸部３ａを備えてなる昇降自在な押圧体３と、同円筒体内にて粉砕された粉砕物が円筒体の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔２ａから外部へ放出されて得られた一定粒径以下の粉粒体６の収集部４とでなり、さらに、いずれも図示されていないが、前記回転円筒体２を遠心分離器として必要な回転数で回転させる回転機構と、前記押圧体を昇降させる昇降機構、そして押圧体３の回転に必要な回転機構を備えている。
そして回転円筒体２の回転方向と、押圧体２との回転方向とは互いに逆方向となるよう構成されている。
さらに前記押圧体３に上下の微震動を付与し、回転円筒体２内に投入された固形物５に打撃を与え粉砕を促進するよう構成されることも好ましい。

本発明の粉粒体の製造方法を用いて廃棄タイヤから一定粒径以下のゴムの粉粒体を製造して、ゴムの再資源化を図る廃棄タイヤのゴム再資源化方法の実施の形態を、図３の工程図に基づいて説明する。
図においてＳ１は前処理工程、Ｓ２は凍結工程、Ｓ３は破砕工程、Ｓ４は分離工程、Ｓ５は粉砕整粒工程を示す。
本廃棄タイヤのゴム再資源化方法は、図３に示すように、使用済みの廃棄タイヤから金属製のリムを取り外すとともに、タイヤに付着した泥や汚れを洗浄除去する前処理工程Ｓ１を行った後、廃棄タイヤを真空雰囲気中で低温液化ガスなどの冷媒によって瞬間凍結して弾性を失わせる凍結工程Ｓ２、凍結され弾性を失った廃棄タイヤを破砕する破砕工程Ｓ３、破砕された廃棄タイヤの破砕片からゴムの破砕片と該タイヤのカーカス、ベルト、ビートワイヤに使用されたゴム以外の素材の破砕片とを分離する分離工程Ｓ４を経て、分離されたゴムの破砕片を本発明の粉粒体の製造装置１に導き、前記ゴムの破砕片（固形物）を、周壁に多数の一定口径の貫通孔２ａを有する有底回転円筒体２内に投入し、同円筒体２内で前記ゴムの破砕片を粉砕するとともに、同円筒体２の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔２ａからゴム粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下のゴム粉粒体を収集し再資源化するものである。

この廃棄タイヤのゴム再資源化方法を実施するゴム再資源化装置の一実施例を図４に示す。図において１１は凍結装置、１２は破砕装置、１２ａは排出口、１３は分離装置、１４は篩であり、１５は廃棄タイヤ、１５’は凍結された廃棄タイヤ、１６はゴム破砕片、１７は非ゴム破砕片（合成樹脂類・金属類の破砕片）である。
本廃棄タイヤのゴム再資源化装置は、図４に示すように、廃棄タイヤ１５を真空雰囲気中で低温液化ガスなどの冷媒によって瞬間凍結してゴムの弾性を失わせる凍結装置１１と、凍結され弾性を失って破砕されやすく、破砕によってカーカス、ベルト、ビートワイヤなどゴム以外の素材からゴムが剥離しやすくなった廃棄タイヤ１５’を、例えばスイングハンマーなどの打撃や衝撃によって破砕する破砕装置１２と、破砕された廃棄タイヤ１５の破砕片からゴムの破砕片１６と、タイヤのカーカス、ベルト、ビートワイヤに使用された合成樹脂繊維類や金属類の非ゴム破砕片１７とを分離する分離装置１３と、本発明の粉粒体の製造装置１とで構成されてなり、上記廃棄タイヤの再資源化方法で説明した図３に示す工程にしたがって、それぞれの装置を稼働させて、ゴムの粉粒体を製造するものである。
そして破砕された廃棄タイヤの破砕片からゴムの破砕片１６と非ゴム破砕片１７とを分離する分離装置１３が、前記破砕装置１２の排出口１２ａに接続して配設され、前記廃棄タイヤの破砕片を流下させる傾斜した格子又は篩１４で構成されてなり、前記格子又は篩１４の目から落下したゴムの破砕片１６を本発明の粉粒体の製造装置１に投入するよう構成されている。
したがって、破砕装置と分離装置、分離装置と粉粒体の製造装置間にはベルトコンベアなど破砕物を搬送するための搬送装置を必要とせず、廃棄タイヤのゴム再資源化装置のコンパクト化と、作業時間の短縮が図られている。

Claims (5)

1. 周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体内に投入された固形物を、同円筒体の回転を制止した状態で同円筒体内にて粉砕した後、同円筒体を回転させ、遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔から粉砕物を外部へ放出して、一定粒径以下の粉粒体を収集することを特徴とする粉粒体の製造方法。
2. 円筒体内で固形物を粉砕する手段が、下面に硬質の多数の凹凸部を備えてなる昇降自在な押圧体であることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体の製造方法。
3. 円筒体内に投入される固形物が、プラスチック、金属、セラミックス、ガラス、スラグ、アスファルト、石材、木材、ゴム、食品、医薬、飼料、肥料から選択されるいずれか１種であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の粉粒体の製造方法。
4. 周壁に多数の一定口径の貫通孔を有する有底回転円筒体と、同円筒体内に投入された固形物を同円筒体の回転を制止した状態で同円筒体内で粉砕する手段と、同円筒体内にて粉砕された粉砕物が円筒体の回転に伴う遠心力により円筒体周壁の多数の一定口径の貫通孔から外部へ放出されて得られた一定粒径以下の粉粒体を収集する手段とからなることを特徴とする粉粒体の製造装置。
5. 固形物を円筒体内で粉砕する手段が、下面に硬質の多数の凹凸部を備えてなる昇降自在な押圧体であることを特徴とする請求項４に記載の粉粒体の製造装置。