WO2000053323A1 - Procédé et dispositif pour broyer des pneus usagés - Google Patents

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WO2000053323A1
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Seiichi Mori
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Mori Manufactory Co., Ltd.
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    • Y10S241/00Solid material comminution or disintegration
    • Y10S241/31Rubber preparation

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for grinding used waste tires so that rubber components can be easily reused while separating iron components such as piano wires and steel fibers embedded in the tires.
  • waste tires are produced every year in Japan. Waste tires piled up in suburban vacant lots not only spoil the aesthetics, but can also cause catastrophe due to spontaneous combustion. The recycling rate of waste tires is over 90%, and it is recognized as an honor student among industrial waste, but it must be said that this is a big mistake. Looking at the breakdown of waste tire reuse, more than half use heat, that is, use it as fuel for burning waste tires to generate electricity or for burning cement. None else.
  • Tires have evolved to become sophisticated composites as automobile performance improves.
  • the inside of a radial tire, which is currently the mainstream, is as shown in Fig. 4.
  • a carcass 25, which is made by weaving chemical fiber cords of nylon, polyester, etc. in a cord shape and covering both sides with rubber, forms the framework of the tire.
  • the carcass 25 is formed, and both ends of the carcass 25 and a portion to be fitted to the rim are wound around a bead 26 which is a bundle of pino wires having a diameter of about 1 mm.
  • a cloth-like steel belt 28 woven from very thin steel fibers is embedded between the tread 27, which is the rubber layer that comes into contact with the road surface, and the force scum. Has reinforced the carcass by tightening it like a tag.
  • tires consist of rubber, steel, nylon, and other fibers, and piano wires, which are made of rubber as an adhesive, which is a major obstacle to recycling waste tires.
  • complete separation of piano wire and steel fiber from rubber is absolutely necessary in the process of producing recyclable rubber powder, and for that purpose, crushing, crushing and magnetic sorting must be repeated. Therefore, very large facilities are required.
  • Rubber powder obtained from waste tires has a very high utility value, and new fields of application are being developed, including antifreeze paving materials.
  • rubber powder is expensive, at around 200 yen per kilogram, even for square chips of about 5 millimeters. Fortunately or unfortunately, the idea that waste tire chips can be burnt and lose their shape as quickly as possible can be used as high-quality fuel.
  • tires are re-applied and the tires are rehabilitated twice and three times, and they are handled with care.However, Japan, which imports all raw materials, continues to use rubber as before. It is not permissible to continue mass consumption of. We must actively work on the transition from using waste tires to heat recycling to material recycling that takes advantage of the characteristics of rubber.
  • two-axis shear crushers and single-axis impact crushers are used for crushing and pulverizing tires, and both are fixed to a two-axis rotary blade with a sharp blade or a rotary blade.
  • the tires were cut with rubber, piano wire and steel belts by making the gap between the blades as small as possible, usually about 0.1 mm, and making relative movements. The problem with these was how to maintain the sharpness of the blade and how easily the blade can be replaced when the blade is worn. Also, after this process, the tire is finely crushed, but the iron component is buried inside the rubber, Since there are many that cannot be removed, it is not possible to completely remove the iron component even once through a magnetic separator. Therefore, it is necessary to set the magnetic separation process twice and three times while crushing the tire chips step by step.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a pulverizing device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the crushing device according to the present invention.
  • FIGS. 3A, 3B and 3C are side views showing step by step the principle of grinding waste tire chips by the grinding method of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing the internal structure of the radial tire.
  • FIG. 5 is a front view of a rotary blade having a removably formed blade edge portion.
  • FIG. 6 is a detailed view of a detachable blade edge portion.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a detachable blade edge portion.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an arrangement state of the blade edge as the entire rotary blade.
  • FIG. 9 is a sectional view showing another embodiment of the pulverizing device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a view taken in the direction of the arrow A in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the filter is replaced in the crusher shown in FIG. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a pulverizing method capable of completely separating rubber and iron components from a tire chip roughly crushed into a square of about 10 cm by a single pulverizing step, and an apparatus therefor.
  • the aim is to dramatically simplify the process of producing tires and promote material recycling of waste tires.
  • a method for grinding waste tires comprises a single-shaft rotary blade rotating in a casing, and a blade edge opposed thereto.
  • the waste tire chip is sandwiched between both ends of the fixed blade, which is fixed with a slightly larger gap between the piano wire included in the tire and the rubber wire without cutting the piano wire and steel fiber. It is characterized in that it breaks and is crushed by separating the rubber and iron components by pulling the rubber by the rotation of the rotary blade.
  • the apparatus has a rotary blade that is horizontally supported at a substantially central position inside a casing connected to a hopper and is rotated by a motor, and a piano wire included in a tire between the rotary blade and the cutting edge.
  • the fixed blade is fixed with a gap slightly larger than the diameter of the rotating blade, and a filter that is curved along the cutting edge circle of the rotary blade and has numerous punching holes is attached to the lower surface of the casing.
  • the edge of the rotary blade and fixed blade is not sharp but is formed in a small radius, which makes it more difficult to cut the piano wire, and is still enough to break the rubber, which is more convenient. Both edges are not for cutting the piano wire, but mainly for applying a local strong pressing force to the rubber to separate it, so the progress of wear is slow and it is necessary to replace the edge without re-polishing. However, stable grinding and separation can be obtained over a long period of time.
  • the gap between the two cutting edges is 1.:! To 1.8 times, preferably 1.2 to 1.5 times, the diameter of the piano wire included in the tire.
  • the temperature inside the casing rises to 50 to 60 C due to the friction between the tire chips and the friction with the rotary blade, so that the rubber is softened and the piano wire can easily come off.
  • the cutting edge of the rotary blade is not necessarily hard to wear over the long term, so the cutting edge is manufactured separately and fixed with bolts, so that the cutting edge can be replaced.
  • the shape of the detachable tip of the tip and the method of fixing the tool tip to the rotary blade main body are described. 5 with the following two improvements c
  • the tool tip is placed obliquely so that the cutting edge has a twist angle with respect to the longitudinal direction of the rotating shaft.
  • the twist angle does not need to be so large, around 5 degrees is sufficient.
  • the tool tip was fixed to the rotary blade body by using the surface pressure of a wedge-shaped holding piece.
  • a wedge-shaped holding piece By forming in this way, it is not necessary to make a mounting hole in the tool tip, which leads to cost reduction.
  • the size of the punching hole in the filter is directly related to the degree of pulverization. If the size is large, the time required for pulverization is short, and coarse pulverization is required. Therefore, it is preferable to prepare several filters having different sizes of punching holes, and to use them as needed. The replacement of the filter is a time-consuming and troublesome operation as the size of the machine becomes larger.However, in the waste tire crushing apparatus according to the present invention, in order to quickly replace the filter, it is also described in claim 4. It has the following structure.
  • the filter is supported from below by a pair of clamp arms that are opened downward by a cylinder, and a bogie that moves on two rails is provided below the casing.
  • Drops from the filter It is equipped with a shot for pouring the falling pulverized material to the next process without fail, and a lifter that receives the filter that has become free and lifts and lowers the filter in a line.
  • no filter is used to fix the filter, and the filter becomes free by opening the clamp arm, so the lifter should be placed directly below the filter in advance.
  • the filter can be exchanged for another one without obstacles.
  • the flow is the reverse of removing it. With this structure, the replacement of a filter, which would normally take half a day, can be completed in less than 10 minutes.
  • a waste rubber chip of 10 cm square is crushed from a fine powder of less than 1 mil to a chip of several mil in a single grinding step.
  • the Piano wire and steel fiber embedded in the tire can be exposed.
  • the iron component can be completely removed by a single magnetic separation process.
  • the size of the rubber powder can be a mixture of fine powder of less than 1 mil to a mixture of several mils, but it can be recovered with uniform particle size by using a sieve in stages. In the past, especially fine powders were lost during the several pulverization and magnetic selection processes and could only be produced by freezing and crushing, which was very expensive. Can be easily collected by sieving.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the present crusher
  • FIG. 2 is a perspective view of the main part.
  • the grinding device is composed of a hopper 1 into which waste tire chips are charged, a main body 5 having a rotary blade 3 for stirring and grinding tire chips in a casing 2 communicating with an outlet of the hopper, and a base 7 on which these are placed. Be composed.
  • the rotary blade 3 is a substantially triangular thick plate-shaped power cutter and the top of the base is brazed with a carbide cutting tip at three points. It is fixed with the phase shifted slightly. The reason for dividing the rotary blade in this way is to disperse the resistance force applied to the blade edge.
  • the main shaft 13 with the rotary blade 3 mounted thereon is easy to assemble to the frame, and the maintenance of the main shaft later is taken into consideration.
  • a welded structure that can be divided vertically into upper and lower body frames 10 and 11 at 13 axis positions.
  • the main shaft 13 extends horizontally to the lower main body frame 11, and is rotatably supported by a bearing unit 14 outside the frame.
  • a pulley 15 is fitted into one shaft end of the main shaft 13 and is connected to the motor 12 by a belt.
  • a flywheel 16 is attached to the other shaft end.
  • Two fixed blades 4 and 4 are placed at opposing positions at approximately the same height as the axis of the main shaft 13, and the cutting edge of the piano wire 9 included in the waste tire tip is between the cutting edge and the rotating blade 3.
  • a gap of 1.2 to 1.5 times, for example, for a piano wire with a diameter of 1 mm, a gap of about 1.2 mm is provided and fixed to the frame with bolts.
  • the mounting hole of the fixed blade 4 is a long hole so that the gap can be finely adjusted.
  • the lower side of the rotary blade 3 is framed with a filter 6 that curves a plate material in a semicircular shape and has countless punching holes. Punch is detachably attached to -.
  • the size of the hole is directly related to the degree of pulverization. If it is too small, it takes time to pulverize, and if it is too large, the iron component may be incompletely separated. When the diameter is set to around 10 mm, the tire can be ground in about 10 seconds per tire, and the iron component is completely separated.
  • FIGS. 9 to 11 is an embodiment in which an improvement has been made in order to quickly and efficiently replace the filter.
  • the frame of the main body 5 is formed in a gate shape by the side frames 42, 42 and the center frame 43, and a pin 44 is provided on the bottom surface of the center frame 43.
  • the clamp arms 3 7, 3 7 that support the filter 16 from below are connected to each other so as to be suspended by the filters 4, 4 4.
  • the ends of the clamp arms 37, 37 are connected to cylinder rods 36, 36, which can be opened downward.
  • the base 7 on which the main body 5 is mounted is made of a steel material having an H-shaped cross section and is formed in a two-story shape.
  • the second floor space 45 is a space provided for the trolley 39.
  • the trolley 39 rides on two rails 38, 38 laid in parallel with the base 7, and can be moved back and forth with a light force.
  • Possible lifters 41 are provided side by side.
  • the lifter 41 is of a pantograph type and can be automatically raised and lowered by a cylinder 47, and has an upper surface provided with a lug 49 fitted to the lower surface of the filter 16.
  • FIGS. 5 to 7 show an embodiment in which the cutting edge portion is formed by a detachable tool tip 30 manufactured separately from the rotary blade main body.
  • the cutting edge 31 of the tool tip 30 is not parallel to the longitudinal direction of the main shaft 13 (rotary axis) as shown in Fig. 6, but has a torsion angle ⁇ and is oblique. It is a point attached to base 32. It is appropriate that the torsion angle ⁇ is around 5 degrees. In this way, the resistance and impact associated with milling are much smaller than with a straight edge.
  • One rotary blade 3 is a triangular, tapered power cutter base 32 with a thickness of about 50 mm, which serves as a base for the blade, and three tool tips 30 attached near its apex. It is composed of a presser piece 3 3 and a bolt 3 4 for fixing the bolt.
  • the tool tip 30 was obtained by simply cutting and quenching the upper surface of a square metal lump obliquely, and had no holes for mounting. Tool tip 30 is near the top of cutter base 32 At three places, they are fitted in grooves 35 dug at an angle of the twist angle ct in the thickness direction.
  • the presser piece 3 3 applied to the front side of the tool tip 30 is formed in a wedge shape with a trapezoidal cross section, a strong surface pressure that presses the tool tip 30 backward by tightening the bolt 34 works.
  • the tool tip 30 is fixed to the cutter base 32 by this surface pressure. To attach and detach the tool tip 3 ⁇ , just loosen the bolts 34 slightly.
  • the rotary blade as a whole is formed by stacking a number of the rotary blades 3 formed as described above through the main shaft 13.
  • the cutting edges 31 of the adjacent rotary blades 3 are arranged with a slight phase shift, and an example of the arrangement of the cutting edges 31 of the entire rotary blade is as shown in FIG.
  • Each of the cutting edges 31 has a torsion angle of ⁇ , so that the tire chips do not approach the end of the casing 2 and the crushing proceeds smoothly from the end toward the center. I'm sorry.
  • the bundle of piano wires 9 is compressed in the same manner, but there is a gap between both edges that is greater than the diameter of the piano wire 9, and it is forced into this gap without being cut.
  • the rotary blade further rotates, the broken rubber piece pulled by the blade edge of the rotary blade is pulled out of the piano wire. If it contains steel belts are similarly only rubber is broken inside, although the steel belt is considered proceeds ground by the action of the cormorants c Omoniko be decomposed into steel fibers one by one, In addition to the rotating blade -
  • the waste tire crushing method of the present invention only the rubber is crushed while removing the piano wire and the steel fiber without cutting the piano wire and the steel fiber by the rotating blade and the fixed blade having a gap between the both edges. Therefore, the iron component can be completely removed in a single magnetic separation process after the grinding. This dramatically simplifies the rubber powder production process, which can significantly reduce the cost of rubber powder, which will lead to active material recycling of waste tires. There will be.
  • the rotary blade and fixed blade of the crushing device according to the present invention do not cut piano wire or steel fiber, so that the cutting edge is less worn, and it is not necessary to replace the blade as frequently as in a conventional crusher or crusher. It has the surprising feature that the wear efficiency increases the grinding efficiency.
  • the blade tip of the rotary blade strikes obliquely, so that the tire chip can be broken smoothly with a lighter force. Therefore, the wear of the cutting edge progresses much slower, and the impact is reduced, so the noise is also reduced.
  • the surface pressure of a wedge-shaped presser piece is used to fix the tool tip that forms the cutting edge.
  • the present invention has been made for the purpose of crushing waste tires.However, it has been difficult to grind iron tires and resin fibers other than waste tires, such as rubber hoses with embedded iron wires. It can also be used for composite materials.

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Description

明 細 書 廃タイヤの粉砕方法及びその装置 技術分野
本発明は使用済み廃タイヤを、 タイヤ内に埋め込まれたピアノ線、 ス チール繊維といった鉄成分を分離しながらゴムを再利用しやすいよう に粉碎するための方法および装置に関する。
背景技術
現在、 国内において約 1億本にも上る廃タイヤが毎年産まれている。 郊外の空き地に山と積まれた廃タイヤは、 美観を損ねるばかりか自然発 火によって大惨事を招く恐れもある。 廃タイヤのリサイクル率は 9割を 超え、 産業廃棄物の中では優等生と認識されているが、 実の所これは大 きな間違いであると言わねばならない。 廃タイヤ再利用の内訳を見ると、 その半分以上が熱利用すなわち廃タイヤを燃やして発電したり、 セメン 卜を焼成したりする際の燃料と して利用しているのであり、 言わば焼却 処分に他ならない。
タイヤは自動車の性能が向上するにともなつて、 高度な複合材料とな ることで進化してきた。 現在主流となっているラジアルタイヤの内部は 図 4のよ うになっており、 ナイ ロン、 ポリエステル等の化学繊維コー ド を簾状に織って両面をゴムで覆ったカーカス 2 5がタイヤの骨格を形 成し、 カーカス 2 5の両端、 リムに嵌合する部分は直径 1 ミ リ程度のピ ァノ線を束ねたビード 2 6に巻き付けられている。 路面と接触するゴム 層である ト レツ ド 2 7 と力一カスの間には非常に細いスチール繊維を よ りあわせて織った布状のスチールベル 卜 2 8が埋め込んであり、 これ がカーカスをタガのように締め付けて補強している。 このようにタイヤ はゴムとスチール、 ナイロン等の繊維、 ピアノ線がゴムを接着剤と して 一体となったものであり、 このことが廃タイヤをリサイクルする上で大 きな障害となる。 と りわけゴムからピアノ線、 スチール繊維を完全に分 離することがリサイクル可能なゴム粉を生産する過程で絶対に必要で あり、 そのためには破砕、 粉砕と磁気選別とを繰り返し行わなければな らず、 非常に大掛りな設備が必要となる。
廃タイヤから得られるゴム粉は非常に利用価値が高く、 凍結防止舗装 材を始めと して新たな利用分野の開発も成されている。 しかし現状では ゴム粉が、 5 ミ リ程度の角チップでもキロ当たり 2 0 0円前後と高価な ために、 本格的な実施には至っていない。 幸か不幸か廃タイヤチップは 良質な燃料となり得るために、 燃やしててつと り早く形をなく してしま おう という考えが現在でも根強く残っている。 しかし欧米においては、 ト レッ ドゴムを貼り なおしてタイヤを 2度 3度と更生させて大事に扱 つているのに、 原料をすベて輸入でまかなつている我が国が、 相も変わ らずゴムの大量消費を続けることは許されるものではない。 廃タイヤの 利用を熱利用中心から、 ゴムの特性を活かす形でのマテリァルリサイク ルへの移行に積極的に取り組まねばならない。
現在、 タイヤの破砕、 粉碎には 2軸の剪断式破砕機、 1軸の衝撃式粉 砕機が用いられておりいずれも鋭利な刃を持った 2軸の回転刃、 あるい は回転刃と固定刃の刃と刃の隙間をなるベく小さく、 通常 0 . 1 m m程 度にして相対運動させることによってタイヤをゴム、 ピアノ線、 スチー ルベルトもろとも切断するものであった。 こう したものは、 いかに刃の 切れ味を持続させるか、 刃が磨耗した時にいかに容易に刃の交換ができ るかといったことが課題となっていた。 また、 この工程を経るとタイヤ は細かく砕かれるが、 ゴム内部には鉄成分が埋まっていて磁石にくつつ かないものも多いので、 一度磁選機を通しても完全に鉄成分を取り除く ことはできない。 よってタイヤチップを段階的に細かく砕きながら、 2 度 3度と磁選工程を設けなければならない 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明による粉砕装置を示す断面図である。
図 2は、 本発明による粉砕装置の主要部分を示す斜視図である。
図 3 A、 3 B、 3 Cは、 本発明の粉砕方法によって廃タイヤチップを 粉砕する原理を段階的に示す側面図である。
図 4は、 ラジアルタイヤの内部構造を示す一部切欠斜視図である。
図 5は、 刃先部分を着脱可能に形成した回転刃の正面図である。
図 6は、 着脱可能に形成した刃先部分の詳細図である。
図 7は、 着脱可能に形成した刃先部分の分解斜視図である。
図 8は、 回転刃全体と しての刃先の配置状態の一例を表す図である。 図 9は、 本発明による粉砕装置の別の実施形態を示す断面図である。 図 1 0は、 図 9における A矢視図である。
図 1 1は、 図 9に示した粉砕装置において、 フィルタ一を交換する時 の状態を示す断面図である。 発明の開示
本発明は 1 0 c m角程度に粗破砕したタイヤチップを、 一度の粉砕ェ 程のみでゴムと鉄成分とを完全に分離し得る粉碎方法とそのための装 置を提供し、 廃タイヤからゴム粉を生産する工程を飛躍的に簡略化し、 廃タイヤのマテリアルリサイクルを推進することを目的とする。
上記の課題を達成するために本発明による廃タイヤの粉砕方法は、 ケ —シンング内で回転する 1軸の回転刃と、 これに対向して刃先どう しに タィャに含まれるピアノ線の径ょり僅かに大きな隙間を空けた状態で 固定した固定刃の両刃先によつて廃タイヤチップを挾み込み、 ピアノ線、 スチール繊維を切断せずにゴムのみに破断を生じさせ、 回転刃の回転に よってゴムを引きむしることによってゴムと鉄成分とを分離させなが ら粉砕することを特徴とする。
また、 本発明による装置はホッパーより連通するケーシンング内部の 略中央位置に水平に軸支されモーターによつて回転する回転刃を有し、 該回転刃の刃先との間にタイヤに含まれるピアノ線の径よ り僅かに大 きな隙間を持たせて固定刃を固定し、 ケーシングの下面側には前記回転 刃の刃先円に沿う形に湾曲され無数のパンチング穴が空けられたフィ ルターを取り付けたことを特徴とする c
回転刃、 固定刃の刃先は鋭利ではなく小さなアールに形成されていた ほうがピアノ線をよ り切断しにく く、 またそれでもゴムを破断させるの には十分なのでかえって都合がよい。 また両刃先はピアノ線を切断する ためのものではなく、 おもにゴムに局所的な強い押圧力を加えて分断す るものなので、 磨耗の進行が遅く刃先の交換、 再研磨をしないで放って おいても長期に渡って安定した粉砕、 分離作用が得られる。 両刃先の隙 間はタイヤに含まれるピアノ線の径の 1 . :! 〜 1 . 8倍、望ましくは 1 . 2〜 1 . 5倍である。 またケ一シング内部はタイヤチップどう しの摩擦、 回転刃との摩擦によ り温度が 5 0〜 6 0 Cまで上昇し、 ゴムが軟らかく なりいつそうピアノ線が抜け易くなる。
回転刃の刃先は長期的に見ればまつたく磨耗しないわけではないの で、 刃先部分を別体に製作してボルトで固定することにより、 刃先部分 を交換可能に構成してある。 本発明による廃タイヤの粉砕装置ではさら に性能の向上を図るため、 請求項 3に記載したように、 着脱可能と した ッ一ルチップの刃先の形態と、 ツールチップの回転刃本体への固定方法 5 に関して以下のような二つの改良を加えた c
まず一つ目として、 ツールチップは刃先が回転軸の長手方向に対して 捩れ角を有するように斜めに配置する。 捩れ角はそれほど大きな角度に する必要はなく、 5度前後で十分である。 このよ う に形成するこ とによ つて、 固定刃との間にタイヤチップを挾み込んだ時に、 回転刃の刃先が 斜めに当たるので、 タイヤチップは端の方から亀裂が入って順々に破断 されるので、 より軽い力でスムーズにタイヤチップを破断できるように なる。 よって刃先の磨耗は一段と進行が遅くなり、 衝撃が小さくなるの で騒音も小さくなる。
二つ目の改良点と して、 ツールチップの回転刃本体への固定には、 ク サビ形に形成した押え駒の面圧を利用すること と した。 このよ うに形成 することによって、 ツールチップには取付け穴を空けなくてもよいので コス トダウンに繋がるし、 押え駒を取付けているボルトを全部抜かなく ても、 少し緩めるだけでツールチップを脱着できるので、 ツールチップ の交換性がよくなる。
フィルターのパンチング穴の大きさは粉砕の度合いに直接関わるも のであり、大きく しておけば粉砕に要する時間は短く 、粗い粉砕となり、 反対に小さく しておけば時間は長くかかるが細かく粉砕できる。 そこで フィルタ一は、 パンチング穴の大きさが異なるものを幾つか用意してお いて、 必要に応じて使い分けることが好ましい。 フィルタ一の交換は機 械が大型になればなるほど時間のかかる面倒な作業となるが、 本発明に よる廃タイヤの粉砕装置では、 フィルターの交換を迅速に行うために、 請求項 4にも記載した以下のような構造となっている。
フィルタ一は、 シリ ンダ一によつて下方に向けて開放する一対のクラ ンプアームによって下面側より支持されており、 ケ一シングの下方には 2本のレールに乗って移動する台車を備え、 台車にはフィルターよ り落 下する粉砕物をもれなく次工程へ流し込むためのシユー トと、 フリ一状 態となつたフィルターを受け止め、 該フィルターを持ち上げたり下ろし たりできるリ フターとを並んだ状態で装備していることを特徴とする。 この構造では、 フィルターを固定するのにボルト等を使用しておらず、 ク ランプアームを開放するこ とでフィルタ一はフ リーの状態となるの で、 予めリ フタ一をフィルタ一の真下にく るように台車を移動させ、 リ フタ一のッメをフィルターの下面に当てがつておけば、 フリーになった フィルタ一を受け止めて下に下ろすことができ、 再び台車を移動させて 上方に障害物のない場所でフィルターを別のものと交換できる。 フィル ターを取り付ける際は取り外す際の逆の流れとなる。 この構造によれば、 通常なら半日はかかるであろう フィ ルターの交換作業をわずか 1 0分 足らずで終えることができる。
本発明による廃タイヤの粉砕方法によれば、 1 0 c m角の廃タイヤチ ップを一度の粉砕工程のみでゴムを 1 ミ リに満たない微粉末から数ミ リ角のチップ状にまで粉砕するとともに、 タイヤに埋め込まれていたピ ァノ線、 スチール繊維をむき出しの状態にすることができる。 こうなれ ば一度の磁選工程によって完全に鉄成分を取り除く ことができる。 ゴム 粉の大きさは 1 ミ リ に満たない微粉末から数ミ リ程度のものが混ざつ たものが得られるが、 段階的にふるいを使用することにより粒度をそろ えて回収することができる。 とくに微粉末は従来はいくつもの粉砕、 磁 選行程を経るうちに失われ冷凍破砕でしか生成できず非常に高価なも のであつたが、 これが本装置ではフィルターを出た後すぐに微粉末のみ をふるいで選り分けることで容易に回収することができる。 発明を実施するための最良の形態
本発明による廃タイヤの粉砕装置を図面に即して具体的に説明する。 - .
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図 1は本粉砕装置の断面図、 図 2は同主要部分の斜視図である。 本粉碎 装置は廃タイヤチップを投入するホッパー 1 と、 該ホッパーの出口より 連通するケーシング 2内でタイヤチップを攪拌、 粉碎する回転刃 3を備 えた本体部 5と、 これらを載せるベース 7とによって構成される。
回転刃 3は略三角形の厚板状の力 ッタ一ベースの頂点 3力所に超硬 の切削チップをろう付けしたもの数枚を、 キーを埋め込んだ主軸 1 3に 通して隣り合う刃先の位相を少しずつずらした状態で固定したもので ある。 このよ うに回転刃を分割するのは、 刃先にかかる抵抗力を分散す るためである。 本体部のフレーム構造はさまざまな形態が考えられるが、 本実施例では回転刃 3を組み付けた主軸 1 3のフ レームへの組み付け 易さ、 後々のメ ンテナンスの容易さ等を考慮して、 主軸 1 3の軸心位置 で上本体フレーム 1 0 と下本体フレーム 1 1 とに上下に二分割できる 溶接構造体と した。 下本体フレーム 1 1 には前記主軸 1 3が水平に渡し てあつてフレームの外側でベアリ ングュ二ッ ト 1 4で受けて回転自在 に支持されている。 主軸 1 3の一方の軸端にはプーリ 1 5が嵌め込んで あってモータ 1 2 とベル卜で繋がっている。 もう一方の軸端にはフライ ホイール 1 6が取り付けてある。 これは必ずしも必要ではないが、 本装 置は頻繁に起動、 停止するものではないので、 慣性モーメ ン トを大きく して断続的な粉砕による衝撃を滑らかにするには有効である。
主軸 1 3の軸心と略同じ高さの対向位置に 2枚の固定刃 4, 4を、 そ の刃先が回転刃 3の刃先との間に廃タィャチップに含まれるピアノ線 9の線径の 1 . 2倍から 1 . 5倍の隙間、 例えばピアノ線の線径 1 m m の場合には 1 . 2 m m程度の隙間を設けてフレームにボルトで固定して ある。 固定刃 4の取付穴は長穴になっていて隙間の微調整が可能である ( 回転刃 3の下側には板材を半円形に湾曲し無数のパンチング穴を有す るフィルター 6がフ レームに着脱可能な状態で取り付けてある。 パンチ - .
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ング穴の大きさは粉砕の度合に直接関係するものであり、 小さすぎると 粉砕に時間がかかり、 大きすぎると鉄成分の分離が不完全となる恐れ力 S ある。 直径 1 0 m m前後に設定するとタイヤー本当たり 1 0秒程度で粉 砕でき、 鉄成分の分離も完全に成される。
ただし、 ゴム粉の用途によっては、 細かく粉砕することが必要な場合 もあれば粗い粉砕でよい場合もあるので、 フィルタ一はパンチング穴の 大きさが 5〜 3 0 m m程度のものを複数用意しておいて必要に応じて 交換することが好ましい。 図 9ないし図 1 1に示したものは、 フィルタ 一の交換を短時間で手際良く行うために改良を加えた実施例である。
この場合、 本体部 5のフレームはサイ ドフ レーム 4 2, 4 2 と中央フ レ一ム 4 3 とによつて門型に形成してあって、 中央フ レーム 4 3 の底面 にはピン 4 4 , 4 4によって吊り下げられる形で、 フィルタ一 6を下か ら支えるクランプアーム 3 7 , 3 7が連結してある。 クランプアーム 3 7, 3 7は端部にシリ ンダ一 3 6, 3 6 のロッ ドが連結してあり、 これ により下方に向けて開放させることができる。 本体部 5を載せるベース 7は、 断面 H形の鋼材を組んで二階建て状に形成してある。 二階スぺー ス 4 5は台車 3 9のために設けてあるスペースである。 台車 3 9はべ一 ス 7に平行に敷設した 2本のレール 3 8, 3 8に乗っていて、 前後に軽 い力で動かすことができ、 前進限、 後退限にはス ト ッパー 4 8 , 4 8が 取り付けてある。 台車 3 9には、 フィルター 6より落下する粉砕物を磁 選機等の次行程へ流すためのベル 卜コンベア 4 6にもれなく流し込む ためのシュ一 卜 4 0 と、 フィルタ一 6を持ち上げたり下ろしたりできる リ フター 4 1を並んだ状態で備えている。 リ フター 4 1はパンタグラフ 型のもので、 シリ ンダー 4 7によって自動で上げ下げでき、 上面にはフ ィルタ一6の下面に嵌合するッメ 4 9を備えている。
粉砕作業中、 台車 3 9は図 9に示すようにシユート 4 0がフィルター - .
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6の真下にく る位置にあるが、 フィルター 6を交換する際には台車 3 9 を左方向に移動させて、 図 1 1に示すようにリ フター 4 1がフィルター 6の真下にく るようにし、 リフター 4 1を上昇させてッメ 4 9をフィル ター 6の下面に当てがつたところで、 シリ ンダー 3 6, 3 6のロッ ドを 引っ込めてクランプアーム 3 7, 3 7を開放すれば、 フリーになったフ イルク一 6をリフタ一 4 1で受け止めることができる。 次にリ フタ一 4 1を下降させてフィルター 6を下ろし、 台車 3 9を今度は右方向に移動 させ、 上方に障害物のない場所でフィルター 6を載せ変えることができ る。 フィルター 6を本体部 5に取り付けるには、 ここで述べた手順を逆 に行えばよい。 このよ うに本装置ではフィルター 6の交換をわずか 1 0 分足らずで手際よく行うことができる。
回転刃 3の刃先はこれまでに述べた実施形態のように回転刃本体と 一体的に形成してもよいが、 刃先を交換できるようにした方がより好ま しい。 図 5ないし図 7に示すものは、 刃先部分を回転刃本体とは別体で 製作した着脱可能なツールチップ 3 0によって形成する場合の実施例 である。 ここで重要なのは、 ツールチップ 3 0の刃先 3 1が図 6に示す ように主軸 1 3 (回転軸) の長手方向と平行ではなく、 捩れ角 αを持た せて斜めになつた状態で力ッターべ一ス 3 2に取付けてある点である。 捩れ角 αの大きさは 5度前後が妥当である。 このよ うにすると、 真つ直 ぐな刃先と比べて粉碎に伴う抵抗、 衝撃が格段に小さくなる。
一つの回転刃 3は、 刃の土台となる 5 0 m m程度の厚みの三角形のお むすび形の力ッタ一ベース 3 2 と、 その頂点付近に取り付けられる 3個 のツールチップ 3 0 と、 これを固定するための押え駒 3 3 とボルト 3 4 によって構成される。 ツールチップ 3 0は、 四角い金属の塊の上面を斜 めに削って焼き入れを施しただけのもので、 取付け用の穴等はいつさい 空けられていない。 ツールチップ 3 0はカッターベース 3 2の頂点付近 3箇所に、 厚み方向に捩れ角 ctの分だけ傾けて掘ってある溝 3 5に嵌め 込まれる。 ツールチップ 3 0の前面側に当てがわれる押え駒 3 3は台形 断面のクサビ形に形成してあるので、 ボルト 3 4を締め込むことにより ツールチップ 3 0を後方に押さえ付ける強い面圧が働き、 この面圧によ つてツールチップ 3 0はカツタ一ベース 3 2に固定される。 ツールチッ プ 3◦を脱着する際にはボルト 3 4を少し緩めるだけでよい。
このよ うに形成した回転刃 3を主軸 1 3に通して何枚も重ねること によって、 全体と しての回転刃が構成される。 隣り合う回転刃 3の刃先 3 1は位相が少しずつずらして配置され、 回転刃全体の刃先 3 1の配置 の例と しては図 8のようになる。 一つ一つの刃先 3 1は捩れ角 α分の傾 きを持っており、 ケーシング 2の端の方にタイヤチップが寄らないよう に、 端の方から中央に向けて滑らかに粉砕が進むようになつている。
以上が、 本粉砕装置の主要部である。 この装置では 1 0 c m角程度の 大きさに粗破砕された廃タイヤチップをホッパーに投入し、 ケーシング 内で回転刃 3によって該廃タイヤチップを撹拌しながら固定刃 4 と嚙 み込ませて粉砕する。 この作用を段階を追って模式的に表したものが図 3 A、 3 B、 3 Cである。 回転刃 3は毎分 4 0 0回転前後で回転してお り、 この回転刃の刃先と固定刃の間にピアノ線 9の束が内在した廃タイ ャチップ 2 0が嚙み込まれると、 両刃先によつて廃タイヤチップ 2 0は 強く圧縮され嚙み込んだ部分で破断する。 ピアノ線 9の束も同様に圧縮 されるが、 両刃先の間にピアノ線 9の線径以上の隙間があるので切断さ れずにこの隙間に強制的に押し込められる。 さらに回転刃の回転が進む と回転刃の刃先に引っ張られて破断したゴム片がピアノ線から引き抜 かれる。 内部にスチールベルトを含んでいる場合も同様にしてゴムのみ が破断し、 スチールベルトは一本一本のスチール繊維にまで分解される c 主にこ う した作用によって粉砕が進むと考えられるが、 他にも回転刃と -
1 1
連れ回り している廃タイヤチップが固定刃によつて表面が削られたり、 フィルターのバンチング穴に引っ掛かったゴム片が回転刃によって削 られるといった作用も同時に起こっていると考えられる。 ケーシンング 内部は摩擦熱によ り 5 0〜 6 0。Cの高温となり ピアノ線やスチール繊 維がゴムから抜け易く なることと相まって、 短時間で粉砕と分離が行わ れる。 回収箱 8、 もしくはベルトコンベア 4 6にはこう した過程を経た ゴムの微粉末、 数ミ リ角のチップが、 引き抜かれたピアノ線、 スチール 繊維ともども収納される。 産業上の利用可能性
以上に述べてきたように本発明による廃タイヤの粉砕方法によれば、 両刃先の間に隙間を設けた回転刃と固定刃によってピアノ線、 スチール 繊維を切断することなく抜き取りながらゴムのみを粉砕することから、 粉砕後に一度の磁選工程で完全に鉄成分を取り除く ことができる。 よつ てゴム粉の生産工程が飛躍的に簡略化されることから大幅なゴム粉の コス トダウンが可能であり、 そうなれば廃タイヤのマテ リ アルリサイク ルが活発に行われるようになるであろう。
また本発明による粉砕装置の回転刃及ぴ固定刃はピアノ線、 スチール 繊維を切断しないので刃先の磨耗が少なく、 従来の粉砕機、 破砕機のよ うに頻繁に刃を交換する必要がなく、 むしろ磨耗している方が粉砕能率 が上がるという意外な特徴を持っている。
請求項 3記載の発明によれば、 固定刃との間にタイヤチップを挾み込 んだ時に、 回転刃の刃先が斜めに当たるので、 より軽い力でスムーズに タイヤチップを破断できるよ うになる。 よって刃先の磨耗は一段と進行 が遅くなり、 衝撃が小さくなるので騒音も小さくなる。 また刃先を形成 するツールチップの固定には、 クサビ形に形成した押え駒の面圧を利用 することにより、 ツールチップの形状が簡略化され製作コス トを下げる ことができるとともに、 ツールチップの交換性も良好となる。
請求項 4記載の発明によれば、 これまで非常に時間がかかっていたフ ィルター (従来の粉砕機のスク リ一ンに相当する) の交換を、 僅か 1 0 分足らずで行うことができる。 よってパンチング穴の大きさが異なるフ ィルターを数種類用意しておき、 必要なゴム粉の粒度に合ったフィルタ —にその都度交換することによって、 再利用に適したある程度粒度の揃 つたゴム粉を生産することが容易である。
本発明は廃タイヤの粉砕を目的と して成されたものであるが、 廃タイ ャ以外の鉄線や樹脂繊維等を含む、 例えば鉄線が埋め込まれたゴムホー ス等、 これまで粉碎が困難であった複合材料に対して用いることもでき る。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ケーシンング ( 2) 内で回転する 1軸の回転刃 ( 3) と、 これ に対向して刃先どう しにタイヤに含まれるピアノ線 ( 9) の径より僅か に大きな隙間を空けた状態で固定した固定刃 (4, 4) の両刃先によつ て廃タイヤチップを挾み込み、 前記ピアノ線及びスチール繊維を切断せ ずにゴムのみに破断を生じさせ、 回転刃 ( 3) の回転によって前記ゴム を引きむしることによって前記ゴムと鉄成分とを分離させながら粉碎 する廃タイヤの粉砕方法。
2. ホッパー ( 1 ) より連通するケーシンング ( 2) 内部の略中央 位置に水平に軸支され、 モータ ( 1 2) によって回転する回転刃 ( 3) を有し、前記回転刃( 3)の刃先との間にタイヤに含まれるピアノ線( 9) の径より僅かに大きな隙間を空けた状態で固定刃 (4 , 4 ) を固定し、 ケーシング ( 2) の下面側には前記回転刃 ( 3) の刃先円に沿う形に湾 曲され無数のパンチング穴が空けられたフィルター ( 6 ) を取り付けた 廃タイヤの粉砕装置。
3. 回転刃 ( 3) の刃先が、 前記回転刃の本体とは別体で製作した 着脱可能なツールチップ ( 3 0) によって形成され、 ツールチップ ( 3 0 ) は刃先が回転軸の長手方向に対して捩れ角 ( α) を有するように斜 めに配置され、 前記ツールチップ ( 3 0) の回転刃本体への固定にはク サビ形に形成した押え駒 ( 3 3) の面圧を利用している請求項 2記載の 廃タイヤの粉砕装置.: 4. 前記フィルタ一 ( 6 ) は、 シリ ンダー ( 3 6, 3 6) によって 下方に向けて開放する一対のクランプアーム ( 3 7, 3 7 ) によって下 面側より支持されており、 前記ケーシング ( 2) の下方には 2本のレー ノレ ( 3 8, 3 8) に乗って移動する台車 ( 3 9) を備え、 台車 ( 3 9) には前記フィルター ( 6 ) より落下する粉砕物をもれなく次工程へ流し 込むためのシュ一 卜( 4 ◦ )と、フリ一状態となった前記フィルター( 6 ) を受け止め、 前記フィルター ( 6 ) を持ち上げたり下ろしたりできるリ フタ一 (4 1 ) とを並んだ状態で装備している請求項 2又は 3記載の廃 タイヤの粉砕装置。
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