(57)【要約】【課題】従来の材料分離装置では、低コストで廃タイヤの破砕片からゴムとスチール等の金属とを分離することが困難であるという問題があった。【解決手段】本発明の材料分離装置１では、作業面に突出部が設けられた下歯型３と上歯型４との間に破砕された廃タイヤの破砕片を挟み込み、下歯型３と上歯型４とをその回転速度を変えて回転させる。そのことで、下歯型３と上歯型４との間に位置する廃タイヤの破砕片には、油圧式ローラーによる押圧する力、下歯型３及び上歯型４による引っ張る力及び捩る力が同時に加えられる。その結果、廃タイヤの破砕片は、伸縮率の異なる材料から構成されるため、その伸縮率の相違を利用して、材料毎に分離される。【選択図】    図１
2004155013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕された廃タイヤの破砕片を回転しながら搬送する第１の歯型と、
該第１の歯型と相対峙し、少なくともその一部の領域で前記第１の歯型との間に前記破砕片を挟みながら回転する第２の歯型と、
前記第２の歯型をその回転軸に対して上下方向へ摺動させるカム機構を備えた廃タイヤの材料分離装置において、
前記第１の歯型と前記第２の歯型との対峙面にはそれぞれ突出部を有し、前記第１の歯型と前記第２の歯型との間に前記破砕片を挟む領域には、前記第２の歯型に押圧を加える押圧機構が少なくとも１箇所設けられることを特徴とする廃タイヤの材料分離装置。
【請求項２】
前記突出部は前記第１及び第２の歯型の対峙面にそれぞれ曲線で複数本形成され、且つ、前記第１の歯型の突出部における前記曲線の凸部は前記第１の歯型の回転方向側に位置し、前記第２の歯型における前記曲線の凸部は前記第１の歯型の回転方向と反対方向に位置していることを特徴とする請求項１に記載の廃タイヤの材料分離装置。
【請求項３】
前記第１の歯型と前記第２の歯型とはその回転方向を同一とし、且つその回転速度を相違させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の廃タイヤの材料分離装置。
【請求項４】
前記第２の歯型は複数枚の歯型から構成されており、前記複数枚の歯型は前記カム機構を介しそれぞれ別々に上下方向に摺動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の廃タイヤの材料分離装置。
【請求項５】
対峙面にはそれぞれ突出部を有し、前記突出部が曲線で複数本形成され、且つ前記曲線の凸部がそれぞれ反対方向に設けられている第１及び第２の歯型と、少なくとも一部の領域で前記第２の歯型を押圧する押圧機構を備えた廃タイヤの材料分離装置を準備し、
少なくともゴム及び金属線を含む廃タイヤの破砕片を前記廃タイヤの材料分離装置内に搬送し、
前記破砕片には、前記押圧機構による前記破砕片を押圧する力と、前記第１及び第２の歯型を同一方向に回転させ、前記第１及び第２の歯型の突出部により前記破砕片をそれぞれ中心部へ、且つ外周部へと移動させる前記破砕片を引っ張る力と、且つ前記第１の歯型と前記第２の歯型との回転速度を相違させることによる前記破砕片を捩る力とを同時に加え、前記破砕片の前記ゴムと前記金属線とを分離することを特徴とする廃タイヤの材料分離方法。
【請求項６】
前記破砕片内に含まれる前記ゴムの伸縮率と前記金属線の伸縮率の相違を利用することを特徴とする請求項５に記載の廃タイヤの材料分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも使用済みの廃タイヤにおけるタイヤを構成するゴム部材及び繊維部材と金属部材とを分離しながらゴム部材等を再利用するための廃タイヤの材料分離装置およびそれを用いた廃タイヤの材料分離方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、国内において約１億本を越える廃タイヤが毎年生まれていると言われている。これらの廃タイヤは郊外の空き地に山と積まれており、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。一方、これらの廃タイヤから発生するゴム廃棄物の処理は、焼却するか、又は１５ｃｍ以下に切断あるいは破砕して埋め立てることが必要とされている。そして、ゴム製品はこれを焼却することでダイオキシン等の人間に有害な物質が発生し、また、単に埋設、廃棄するのみでは資源の有効利用が図れない。そこで、廃棄されたゴム製品、特に、ゴム製品中においてもゴムの使用量が多いタイヤにつき、その再利用が検討されている。
【０００３】
そして、廃タイヤを新たにタイヤ以外の用途に使用する永続的な廃タイヤのリサイクル技術としては、例えば、廃タイヤをある範囲内の大きさに破砕し、その破砕ゴムを加熱圧着成型する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、廃タイヤのマテリアルリサイクルを推進する方法としては、例えば、１０ｃｍ角程度に粗破砕したタイヤチップをゴムと鉄成分とに完全に分離し得る粉砕方法及びその装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
以下に、特許文献２の一実施例として、図７〜図９を参照として簡単に説明する。
【０００６】
先ず、図７では粉砕装置の断面図を示している。図８では同主要部分の斜視図を示している。図示の如く、粉砕装置は廃タイヤチップを投入するホッパー５１と、該ホッパー５１の出口より連通するケーシング５２内でタイヤチップを攪拌、粉砕する回転刃５３を備えた本体部５５と、これらを載せるベース５７とによって、主に、構成されている。
【０００７】
回転刃５３は略三角形の厚板状のカッターベースの頂点３カ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５４に隣り合う刃先の位相を少しずつずらして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。
【０００８】
主軸５４の軸心と略同じ高さの対向位置に２枚の固定刃５６を、その刃先が回転刃５３の刃先との間に廃タイヤチップに含まれるピアノ線５９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１ｍｍの場合には１．２ｍｍ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５６の取付穴は長穴になっていて隙間の微調整は可能である。
【０００９】
次に、図９は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。この装置では１０ｃｍ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５１に投入し、ケーシング５２内で回転刃５３によって該廃タイヤチップを撹拌しながら固定刃５６と噛み込ませて粉砕する。図示の如く、回転刃５３は毎分４００回転前後で回転しており、この回転刃５３の刃先と固定刃５６の間にピアノ線５９の束が内在した廃タイヤチップ５８が噛み込まれると、両刃先によって廃タイヤチップ５８は強く圧縮され噛み込んだ部分で破断する。ピアノ線５９の束も同様に圧縮されるが、両刃先の間のピアノ線５９の線形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。更に、回転刃５３の回転が進むと回転刃５３の刃先に引っ張られて破断したゴム片がピアノ線５９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。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５３と連れ回りしている廃タイヤチップが固定刃５６によって表面が削がれたり、フィルター６０のパンチング穴に引っ掛かったゴム片が回転刃５３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。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−２７０１５１号公報（第１３−１４頁、第４−６図）
【特許文献２】
特許第３０２９６２０号公報（第６−９頁、第１−３図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、廃タイヤを再利用する場合、廃タイヤは、例えば、１０ｃｍ角程度の大きさの廃タイヤチップへと粗破砕される。そして、これらの廃タイヤチップには、単にゴム片から成るチップやその内部にピアノ線、スチールベルト等を含んでいるチップに分類される。特に、ピアノ線、スチールベルト等を含んでいるチップは、その粉砕工程において取り除かれることでリサイクル可能なゴム粉を生産することができる。このとき、このピアノ線、スチールベルト等を含んでいるチップを取り除く工程としては、主に、磁力などによりピアノ線、スチールベルト等の金属片を含むチップを選別していた。
【００１２】
しかしながら、この磁力などによる選別方法では、廃タイヤチップ内に完全に埋め込まれている場合には、磁力によっては選別することが難しい。このとき、その後の熱圧縮整形により形成された再生ゴム製品には、上述したピアノ線、スチールベルト等の金属片を含んだ状態である。そして、例えば、再生ゴム製品が、踏切用プレート板や多孔質弾性舗装材のように、直接、人肌等と触れない場合には、特に、問題がない。しかし、シャープペンシルのグリップ部分等の人肌と直接触れる領域の場合は、それらの金属片により肌等を切ってしまうという問題があった。また、それらの金属片が再生ゴム製品の表面に露出している場合は不良製品となり歩留まりが向上しないという問題があった。
【００１３】
更に、従来の技術の欄で説明したように、回転刃５３の刃先と固定刃５６の間にピアノ線５９の束が内在した廃タイヤチップ５８が噛み込み、両刃先によって廃タイヤチップ５８は強く圧縮され噛み込んだ部分で破断する方法もある。この場合、廃タイヤチップ５８には回転刃５３の回転する方向にのみ破断する力が加わるため、ピアノ線５９には廃タイヤチップ５８の一部が残存する状態となる。しかし、ピアノ線５９等の金属片が廃タイヤチップ５８から一部露出することで、単にゴム片から成るチップとは磁力によって選別することができる。そのことで、ピアノ線５９等の金属片が廃タイヤチップ５８は選別され、その後、主に焼却処分される。このとき、残存した廃タイヤチップ５８の一部も一緒に焼却されダイオキシン等の有害物質が発生するという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の廃タイヤの材料分離装置は、破砕された廃タイヤの破砕片を回転しながら搬送する第１の歯型と、該第１の歯型と相対峙し、少なくともその一部の領域で前記第１の歯型との間に前記破砕片を挟みながら回転する第２の歯型と、前記第２の歯型を前記第１の歯型の回転軸に対して上下方向へ摺動させるカム機構を備えた廃タイヤの材料分離装置において、前記第１の歯型と前記第２の歯型との対峙面にはそれぞれ突出部を有し、前記第１の歯型と前記第２の歯型との間に前記破砕片を挟む領域には、前記第２の歯型に押圧を加える押圧機構が少なくとも１箇所設けられることを特徴とする。
【００１５】
従って、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、廃タイヤの破砕片に対して捩る力を加える第１及び第２の歯型、廃タイヤの破砕片に対して押圧する力を加える押圧機構及び廃タイヤの破砕片に対して引っ張る力を加える第１及び第２の歯型も対峙面の突出部を有する。そのことで、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、廃タイヤの破砕片のゴムと金属線とを分離することができる。
【００１６】
また、本発明の廃タイヤの材料分離装置は、前記突出部は前記第１及び第２の歯型の対峙面にそれぞれ曲線で複数本形成され、且つ、前記第１の歯型の突出部における前記曲線の凸部は前記第１の歯型の回転方向側に位置し、前記第２の歯型における前記曲線の凸部は前記第１の歯型の回転方向と反対方向に位置していることを特徴とする。
【００１７】
従って、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、第１及び第２の歯型に挟まれた廃タイヤの破砕片に対し、第１の歯型では、破砕片に対し外周部から中心部へと移動する力を加えることができる。一方、第２の歯型では、破砕片に対し中心部から外周部へと移動する力を加えることができる。そのことで、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、破砕片に対し引っ張る力を加えることができ、廃タイヤの破砕片のゴムと金属線とを分離することができる。
【００１８】
また、本発明の廃タイヤの材料分離装置は、前記第１の歯型と前記第２の歯型とはその回転方向を同一とし、且つその回転速度を相違させることを特徴とする。
【００１９】
従って、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、第１及び第２の歯型に挟まれた廃タイヤの破砕片に対し、それぞれの回転速度の相違により、破砕片に対し捩る力を加えることができる。そのことで、本発明の廃タイヤの材料分離装置では、廃タイヤの破砕片のゴムと金属線とを分離することができる。
【００２０】
更に、上述した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の廃タイヤの材料分離方法は、対峙面にはそれぞれ突出部を有し、前記突出部が曲線で複数本形成され、且つ前記曲線の凸部がそれぞれ反対方向に設けられている第１及び第２の歯型と、少なくとも一部の領域で前記第２の歯型を押圧する押圧機構を備えた廃タイヤの材料分離装置を準備し、少なくともゴム及び金属線を含む廃タイヤの破砕片を前記廃タイヤの材料分離装置内に搬送し、前記破砕片には、前記押圧機構による前記破砕片を押圧する力と、前記第１及び第２の歯型を同一方向に回転させ、前記第１及び第２の歯型の突出部により前記破砕片をそれぞれ中心部へ、且つ外周部へと移動させる前記破砕片を引っ張る力と、且つ前記第１の歯型と前記第２の歯型との回転速度を相違させることによる前記破砕片を捩る力とを同時に加え、前記破砕片の前記ゴムと前記金属線とを分離することを特徴とする。
【００２１】
従って、本発明の廃タイヤの材料分離方法では、上述した廃タイヤの材料分離装置を用いることで、廃タイヤの破砕片に対し、捩る力、引っ張る力及び押圧する力を同時に加えることができる。そのことで、本発明の廃タイヤの材料分離方法では、廃タイヤの破砕片に対し、上述の３方向の力を同時に加え、廃タイヤの破砕片のゴムと金属線とを分離することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態における廃タイヤの材料分離装置及びそれを用いた廃タイヤの材料分離方法について、図１から図６を参照にして詳細に説明する。図１は本実施の形態における材料分離装置の概略図であり、図２は該材料分離装置の下歯型の概略図であり、図３は該材料分離装置の上歯型の概略図であり、図４は廃タイヤの内部構造を示す概略図であり、図５は廃タイヤの破砕片に加えられる力を説明するための図であり、図６は廃タイヤの破砕片が材料毎に分離される様子を説明するための図である。
【００２３】
図示の如く、図１（Ａ）は本実施の形態における材料分離装置の断面図であり、図１（Ｂ）は本実施の形態における材料分離装置の上面図であり、図２（Ａ）は下歯型の作業面の上面図であり、図２（Ｂ）は下歯型の作業面の一部における斜視図であり、図３（Ａ）は上歯型の作業面の上面図であり、図３（Ｂ）は上歯型の斜視図である。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態での材料分離装置１は、主に、主柱２、下歯型３、上歯型４、カム機構５、油圧式ローラー６、ギヤー７、モーター８、搬入用ベルトコンベアー９から構成されている。
【００２５】
先ず、材料分離装置１の中心部には主柱２が配置され、その主柱２を介して廃タイヤの破砕片の材料分離を行う下歯型３と上歯型４とが相対峙して設置されている。そして、下歯型３及び上歯型４は、例えば、一般構造用圧延鋼材、合金工具鋼材等から構成されている。本実施の形態では、上歯型４は主柱２と一体に回転し、下歯型３は下歯型３に設置されたギヤー７により回転する。そのギヤー７はモーター８と接続されており、モーター８が駆動手段となり、下歯型３はギヤー７によりその回転速度が調整される。そのため、材料分離装置１の下歯型３と上歯型４とは別々の駆動手段により回転するので、その回転速度は作業用途により種々に変更可能である。そして、詳細は後述するが、本実施の形態では、下歯型３と上歯型４との回転速度を変えて回転させることで、廃タイヤの破砕片の材料分離を可能としている。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、下歯型３の作業面、つまり材料分離装置１において上歯型４と相対峙する面には、中心から外周辺へと円弧を描く突出部２１が一定間隔で複数ライン形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、この突出部２１は、例えば、下歯型３の厚み５０ｍｍに対して１〜１．５ｍｍ程度、下歯型３の作業面から突出している。図示したように、突出部２１は円の中心部ほど隣接する突出部２１との幅が狭く、外周辺へといくにつれてその幅を広くしている。そして、突出部２１の円弧の凸なライン２２側は、回転方向に対して反対方向へと連続して配置されるように、形成されている。そのため、下歯型３の作業面上に置かれた廃タイヤの破砕片には、下歯型３が回転することにより、中心方向へと運ぶ力が作用することとなる。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、上歯型４の作業面、つまり材料分離装置１において下歯型３と相対峙する面には、下歯型３と同様に、中心から外周辺へと円弧を描く突出部２３が一定間隔で複数ライン形成されている。また、図３（Ｂ）に示すように、この突出部２３は、例えば、上歯型４の厚み５０ｍｍに対して１〜１．５ｍｍ程度、上歯型４の作業面から突出している。図示したように、突出部２３は円の中心部ほど隣接する突出部２３との幅が狭く、外周辺へといくにつれてその幅を広くしている。そして、突出部２３の円弧の凸なライン２４側は、回転方向に連続して配置されるように、形成されている。そのため、廃タイヤの破砕片には、上歯型４の作業面と接触する領域では、上歯型４が回転することにより、廃タイヤの破砕片には外周辺方向へと運ぶ力が作用することとなる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、下歯型３と上歯型４とは同一方向へ回転するため、突出部２１、２３の凸部なライン２２、２４の配置方向をそれぞれ反対方向としているが、この場合に限定する必要はない。例えば、下歯型３と上歯型４との回転方向を逆回転とする場合には突出部２１、２３の凸部なライン２２、２４の配置方向を同一方向とすることができる。また、下歯型３と上歯型４との回転速度を調整することで、下歯型３と上歯型４とに形成される突出部２１、２３の凸部なライン２２、２４の配置方向を逆にすることもできる。
【００２９】
そして、本実施の形態での上歯型４は下歯型３とは異なり、図３（Ｂ）に示すように複数個の歯型４１が合わさることで形成されている。例えば、上歯型４は１０枚の歯型４１が組み合わさることで１つの作業円を形成している。これは、以下のカム機構５で詳細に説明するが、上歯型４は回転すると同時に回転軸に対して上下方向へと上昇及び下降し、廃タイヤの破砕片の搬入口１０及び材料分離する作業領域を形成する。そのため、図３（Ａ）では上歯型４は、一見、作業面が同一面であるように見えるが、実際は、回転軸に対して上下方向へ段差を有している。そして、隣り合う歯型４１は、例えば、１０ｍｍ程度、その側辺４２が重なり合うため、歯型４１間から廃タイヤの破砕片が抜け出ることはない。
【００３０】
カム機構５は、主柱２の下歯型２が設置された所の上部に固定され、且つ主柱２の外周部を囲むように設置されている。そして、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カム機構５は、主柱２と共に回転する上歯型４を同時に回転軸に対して上下方向へ上昇及び下降させる機構である。そのため、矢印１２で示す領域では上歯型４が最も低い位置で固定されながら回転し、矢印１３で示す領域では上歯型４が回転軸に対して上下方向に上昇し及び下降しながら回転する。図１（Ａ）は図１（Ｂ）における搬入口１０を含む断面図であり、上歯型４は搬入口１０の形成領域で最も高い位置に達するようにカム機構５が設計されている。そして、上歯型４は搬入口１０の中心部で最も高い位置にまで上昇し、矢印１２と矢印１３とで示す境界領域で上歯型４が最も低い位置まで下降する機構である。尚、本実施の形態の矢印１２で示す領域では、下歯型３と上歯型４とは、例えば、３ｍｍ程度の隙間を有するように配置されている。そして、下歯型３の突出部２１と上歯型４の突出部２３とがすれ違う場合には、その隙間は、例えば、１ｍｍ程度である。
【００３１】
つまり、本実施の形態における材料分離装置１では、下歯型３は主柱２に対し一定の位置で固定された状態で回転をし、上歯型４を構成する個々の歯型４１が回転軸に対して上下方向へ上昇及び下降しながら回転する。そのことで、上歯型４が最も高い位置及びその近傍位置に達する領域に搬入口１０を配置し、廃タイヤの破砕片を材料分離装置１内へ投入することをより容易にしている。一方、矢印１２の領域では、廃タイヤの破砕片の材料分離を行う領域であり、この領域と搬出口１１領域の一部を重ねている。そのことで、下歯型３と上歯型４との間に狭持された廃タイヤの破砕片等は搬出口１１領域で、材料分離装置１外へと排出される。
【００３２】
尚、本実施の形態では、上歯型４を複数枚の歯型４１を用いて形成し、カム機構５を介して個々の歯型４１を軸方向に対して上下方向へ上昇及び下降させる。そして、この上歯型４の動作により材料分離装置１の作業領域１２及び搬入口１０を形成しているので、材料分離装置１自体の縮小化を実現している。しかし、本実施の形態では、この実施例に限定されるものではなく、例えば、その全ての領域を材料分離作業領域としても良い。
【００３３】
油圧式ローラー６は、上述した矢印１２で示す廃タイヤの破砕片の材料分離を行う領域上に数カ所設置され、上歯型４を上部から押圧している。そして、詳細は後述するが、油圧式ローラー６は廃タイヤの破砕片に対して押圧力を加え、廃タイヤの破砕片の材料分離に寄与している。尚、本実施の形態では、油圧式機構であるが、特に、限定する必要はなく、上歯型４を上部から押圧することができる機構であれば同様な効果を得ることができる。
【００３４】
搬入用ベルトコンベアー９は、前工程で破砕された廃タイヤの破砕片を材料分離装置１まで搬送し、材料分離装置１内に搬入する。本発明では、主に、廃タイヤの破砕片を材料別に分離する装置及びその分離方法に特徴があるが、以下に、簡単に廃タイヤの破砕方法について説明する。
【００３５】
先ず、図４に示す如く、一般に、廃タイヤは複数の層から形成されており、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の化学繊維コードを簾状に織り両面をゴムで覆ったカーカス３１がタイヤの骨格を形成する。そして、カーカス３１の両端、リムに嵌合する部分は直径１ｍｍ程度のピアノ線を束ねたビート３２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ッド３３とカーカス３１との間には非常に細かいスチール繊維をより合わせて織った布状のスチールベルト３４が埋め込んであり、これがカーカス３１をタガのように締め付けて補強している。このように、廃タイヤは、主に、ゴム、スチール及びナイロン等の繊維から構成されている。
【００３６】
そして、図示していないが、廃タイヤは、例えば、２軸の剪断式破砕機が用いられ、鋭利な刃を持った２軸の回転刃の隙間をなるべく小さくし相対運動させることで、廃タイヤのゴム、スチール及びナイロン等を一度に破砕する。そのため、廃タイヤの破砕片には、ゴム、スチール及びナイロン等の繊維が混在し、この廃タイヤの破砕片を次工程の材料分離装置１により、主に、ゴムとスチール等の金属とに分離される。尚、本実施の形態では、この破砕方法により、廃タイヤの破砕片は、例えば、３０ｍｍ角程度に破砕される。
【００３７】
次に、図５に示す如く、本発明の廃タイヤの破砕片の材料分離方法について説明する。
【００３８】
上述したように、本実施の形態の材料分離装置１では、図１（Ｂ）に示す如く、矢印１２で示す領域では、廃タイヤの破砕片を下歯型３と上歯型４との間に狭持しながら回転することで廃タイヤの破砕片の材料分離を行う。そのため、上述の如く、この領域では、下歯型３と上歯型４との隙間は３ｍｍ程度で設計されており、この隙間内に、例えば、３０ｍｍ角程度に破砕された廃タイヤの破砕片が、両者の回転によりねじ込まれる機構になっている。一方、矢印１３で示す領域では、上歯型４がカム機構５を介して上下方向へと上昇及び下降し、主に、搬入口１０から廃タイヤの破砕片を材料分離装置１内へと搬入する。そして、この矢印１３で示す領域では、廃タイヤの破砕片は、ほぼ下歯型３の回転により搬送される。
【００３９】
従って、本実施の形態の材料分離装置１では、矢印１２で示す廃タイヤの破砕片の材料分離を行う領域では、廃タイヤの破砕片に対して、以下に説明する力を加えることで、その材料分離を行っている。
【００４０】
図５（Ａ）は廃タイヤの破砕片を説明する図であり、図５（Ｂ）は油圧式ローラー６により廃タイヤの破砕片に対して押圧する力を加える状況を説明する図であり、図５（Ｃ）は、主に、下歯型３及び上歯型４の突出部２１、２３により廃タイヤの破砕片に対して引っ張りの力を加える状況を説明する図であり、図５（Ｄ）は下歯型３及び上歯型４により廃タイヤの破砕片に対して捩りの力を加える状況を説明する図である。
【００４１】
先ず、図５（Ａ）に示すように、本発明では、主に、廃タイヤの破砕片４１からゴムやナイロン等の繊維とスチール等の金属とを分離することを目的としている。そのため、図５（Ａ）に示す廃タイヤの破砕片４１は、例えば、ゴム４２とスチール４３とから構成される場合を模式的に表している。
【００４２】
図５（Ｂ）に示すように、油圧式ローラー６による押圧する力について説明する。上歯型４上には油圧式ローラー６が数カ所設けられており、油圧式ローラー６は廃タイヤの破砕片４１が下歯型３と上歯型４との隙間に入っても、両者の間隔が一定となるように上歯型４を押圧している。そのことで、図１（Ｂ）で示す矢印１２の領域では、油圧式ローラー６による力が上歯型４に伝わることで、下歯型３と上歯型４との隙間は一定となり、その隙間に挟み込まれた廃タイヤの破砕片４１には、下歯型３と上歯型４とにより上下方向から押圧される力が加えられ、圧縮される。そして、廃タイヤの破砕片４１を構成するゴム４２とスチール４３とではその伸縮率が大きく異なり、図示の如く、スチール４３は殆ど伸びることはないが、ゴム４２は大きく変形する。具体的には、廃タイヤの破砕片４１のゴム４２は、その上下面は下歯型３及び上歯型４と当接し、圧縮されるため、主に、ゴム４２は下歯型３、上歯型４と当接していない横方向、つまり、押圧する力と直交する方向へと伸びる。このとき、ゴム４２とスチール４３とが一体となっている領域では、その伸縮率の相違により少なくともその一部が分離するものと推測される。
【００４３】
次に、図５（Ｃ）に示すように、主に、下歯型３及び上歯型４の突出部２１、２３による引っ張る力について説明する。上述したように、下歯型３及び上歯型４の作業面にはそれぞれ突出部２１、２３が形成され、その突出部２１、２３はそれぞれ回転方向に対して反対及び同一方向へ円弧の凸なライン２２、２４を連続して形成している。そのため、下歯型３及び上歯型４が同一方向へと回転すると、下歯型３は廃タイヤの破砕片４１に対し中心方向へと引っ張る力を加え、一方、上歯型４は廃タイヤの破砕片４１に対し外周辺側へと引っ張る力を加える。そして、これらの力は下歯型３及び上歯型４の作業面に上述の形状の突出部２１、２３を設け、回転させることで発生する。その結果、特に、下歯型３及び上歯型４の突出部２１、２３に挟まれた廃タイヤの破砕片４１には、図示の如く、外周辺側へ及び中心側へと引っ張る力が加えられる。そして、上述の如く、廃タイヤの破砕片４１を構成するゴム４２とスチール４３とではその伸縮率が大きく異なり、ほぼゴム４２のみが横方向へと伸びる。このとき、図５（Ｂ）で説明した場合と同様に、ゴム４２とスチール４３とが一体となっている領域では、その伸縮率の相違により少なくともその一部が分離するものと推測される。尚、この廃タイヤの破砕片４１を引っ張る力は、下歯型３及び上歯型４の突出部２１、２３だけにより加えられるのでなく、下歯型３及び上歯型４が回転することで下歯型３及び上歯型４の作業面により加えられる。
【００４４】
最後に、図５（Ｄ）に示すように、下歯型３及び上歯型４による捩る力を説明する。本実施の形態では、下歯型３及び上歯型４は同一方向へと回転しているが、その回転速度は異なり、例えば、上歯型４は下歯型３の約１０倍程度の速度で回転している。そのため、同一の廃タイヤの破砕片４１でも、上歯型４と当接している領域では、破砕片４１に下歯型３と上歯型４との隙間を速く回転しようとする力が加えられ、一方、下歯型３と当接している領域では、破砕片４１に下歯型３と上歯型４との隙間を遅く回転しようとする力が加えられる。その結果、同一の廃タイヤの破砕片４１では、下歯型３と当接するか、あるいは上歯型４と当接するかによりその回転する力が異なり、廃タイヤの破砕片４１には捩る力が加えられる。このとき、図５（Ｂ）及び（Ｃ）で説明した場合と同様に、ゴム４２とスチール４３とでは、その伸縮率が大きく相違するため、その伸縮率の相違により、主に、ゴム４２が捩れ、そのゴム４２の捩れた領域が引きちぎられるものと推測される。
【００４５】
以下に、図６を用いて廃タイヤの破砕片４１における材料分離する仕組みの一例を説明するが、分離の仕組みはこの場合に限定するものではない。
【００４６】
図６（Ａ）に示すように、廃タイヤの破砕片４１のゴム４２内にはスチール４３が複数入り組んでいる。そして、先ず、図５（Ｂ）を用いて説明した押圧力及び図５（Ｃ）を用いて説明した引っ張り力により、廃タイヤの破砕片４１のゴム４２は、下歯型３と上歯型４との当接していない横方向へと大きく伸びる。一方、ゴム４２内に位置するスチール４３はゴム４３内で変形はするが、伸びることはほとんど無く、その伸縮率の相違により一部の領域でゴム４２から剥がれる。そして、この伸びた状態のゴムには図５（Ｄ）を用いて説明した捩る力が加わることで、例えば、ゴム４２には複数の割れ目４４が発生する。そして、更に、下歯型３、上歯型４及び油圧式ローラー６により、廃タイヤの破砕片４１に対し連続して上述の押圧する力、引っ張る力及び捩る力の３つの力が同時に加えられる。そのことで、図６（Ｃ）に示すように、破砕片４１のゴム４２からその一部であったゴム４５が引きちぎられ、そのちぎられた領域にスチール４３が露出する。その後、更に、同様に、押圧する力、引っ張る力及び捩る力の３つの力が同時に加えられ、図６（Ｄ）に示すように、廃タイヤの破砕片４１のゴム４２とスチール４３とは分離する。
【００４７】
尚、このとき、上述したように、下歯型３の突出部２１と上歯型の突出部２３とがすれ違う場合は、その隙間１ｍｍ程度であり、この隙間で露出したスチール４３を挟み廃タイヤの破砕片４１のゴム４２とスチール４３との分離を補助している。また、廃タイヤの破砕片４１は下歯型３及び上歯型４と摩擦することで熱が発生し、この熱も材料分離を促進する要素となっている。
【００４８】
つまり、本実施の形態では、廃タイヤの破砕片４１には、材料分離装置１の矢印１２で示す領域では、上述した押圧する力、引っ張る力及び捩る力の３つの力が同時に加えられることとなる。更に、廃タイヤの破砕片４１では、廃タイヤの破砕片４１を構成する材料の伸縮率の違いをも利用している。そのことで、本実施の形態では、廃タイヤの破砕片４１では、材料分離装置１によりゴムやナイロン等の繊維とスチール等の金属とが分離される。
【００４９】
その後、上歯型４が下歯型３より速く回転することで、廃タイヤの破砕片４１はより外周辺側へと追いやられるので、廃タイヤの破砕片４１は搬出口１１から外部へと排出されることとなる。一方、搬出口１１から排出されずに、材料分離装置１内に残存する場合もある。また、搬出口１１から排出された廃タイヤの破砕片４１、ゴム４２、４５、スチール４３等は、その後、磁気による識別に掛けられ、ゴムやナイロン等の繊維とスチール等の金属とに分離されない廃タイヤの破砕片４１は、再度、材料分離装置１内へと投入される。一方、材料別に分別され、スチール等の金属から分離されたゴムやナイロン等の繊維は、その後、例えば、圧着成形等され、リサイクルゴム製品となる。
【００５０】
尚、本実施の形態で説明した下歯型と上歯型との隙間、下歯型と上歯型との回転速度等に限定する必要はなく、これらの要素は使用目的に応じて任意の設計変更は可能である。また、本実施の形態では、廃タイヤの破砕片の材料分離を行う場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、数種類の伸縮率の異なる材料から構成される物質を材料分離する場合でも同様な効果を得ることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００５１】
【発明の効果】
上述したように、第１に、本発明の材料分離装置では、下歯型と上歯型との相対峙する作業面には、それぞれ円弧を描く突出部が形成されている。そして、突出部の円弧の凸部は、回転方向に対して同一又は反対方向に連続して形成されている。そのことで、本発明の材料分離装置では、下歯型と上歯型とを同一方向へ回転させると、下歯型と上歯型との間に挟まれた廃タイヤの破砕片に対して、中心側へと引っ張る力及び外周辺側へと引っ張る力を加えることができる。その結果、材料分離装置では、両者間に挟まれた廃タイヤの破砕片に引っ張る力を加え、構成する材料の伸縮率の相違を利用して、構成する材料を分離することができる。
【００５２】
第２に、本発明の材料分離装置では、下歯型と上歯型とは同一方向へ回転するが、その回転速度をそれぞれ変えて回転する。そして、下歯型と上歯型との間に挟まれた廃タイヤの破砕片には、両者の回転速度の相違により、両者間の間で回転しようとする力も相違する。そのことで、材料分離装置では、廃タイヤの破砕片は、下歯型または上歯型のどちらかと当接するかにより、その回転しようとする力が異なり、捩る力が加えられる。その結果、材料分離装置では、両者間に挟まれた廃タイヤの破砕片に捩る力を加え、構成する材料の伸縮率の相違を利用して、構成する材料を分離することができる。
【００５３】
第３に、本発明の材料分離装置では、廃タイヤの破砕片の材料分離を行う領域の上歯型には、押圧機構が設けられている。そして、この押圧機構により、下歯型と上歯型とは、その作業領域において、一定の隙間を保つように維持されている。そのことで、材料分離装置では、押圧機構からの押圧する力を上歯型を介して、下歯型と上歯型との間に挟まれた廃タイヤの破砕片に押圧する力を加えることができる。その結果、材料分離装置では、両者間に挟まれた廃タイヤの破砕片に押圧する力を加え、構成する材料の伸縮率の相違を利用して、構成する材料を分離することができる。
【００５４】
第４に、本発明の材料分離装置では、第１から第３の効果で説明した引っ張る力、捩る力及び押圧する力を一度に廃タイヤの破砕片に加えることができる。そのことで、廃タイヤの破砕片は、構成する材料の伸縮率の相違により、引きちぎられ、引き抜かれまたは引っ張られる等して、構成する材料毎に分離される。そのことで、ゴム等を溶かしたりすることなく材料分離ができるので、その分離作業コストを大幅に低減することができる。
【００５５】
第５に、本発明の材料分離装置では、その材料分離装置内でゴムやナイロン等の繊維とスチール等の金属とに分離することができるので、その後の焼却処分の際には、ゴム等は殆ど残存することがないので、焼却によるダイオキシン等の有害物質の発生を抑制することができる。
【００５６】
第６に、本発明の廃タイヤの材料分離方法では、伸縮率の異なる数種類の材料から構成される物質に対し、同時に引っ張る力、捩る力及び押圧する力を加え、それぞれの材料に分離する。そのことで、例えば、廃タイヤの破砕片では、伸縮率の異なるゴムとスチール等の金属とに分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の材料分離装置を説明するための概略図である。
【図２】本発明の該材料分離装置の下歯型を説明するための概略図である。
【図３】本発明の該材料分離装置の上歯型を説明するための概略図である。
【図４】本発明に用いる廃タイヤの内部構造を説明するための概略図である。
【図５】本発明の廃タイヤの破砕片に加えられる力を説明するための図である。
【図６】本発明の材料分離方法により廃タイヤの破砕片が分離される原理を説明するための図である。
【図７】従来の粉砕装置を説明するための概略図である。
【図８】従来の粉砕装置の主要部分を説明するための概略図である。
【図９】従来の粉砕方法により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。
【符号の説明】
１            材料分離装置
２            主柱
３            下歯型
４            上歯型
５            カム機構
６            油圧式ローラー
７            ギヤー
８            モーター
９            搬入用ベルトコンベアー
１０            搬入口
１１            搬出口
２１、２３      突出部
２２、２４      凸なライン
３１            カーカス
３２            ビート
３３            トレッド
３４            スチールベルト
４１            廃タイヤの破砕片
４２            ゴム
４３            スチール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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