(57)【要約】      （修正有）【課題】塊状の有機固形物を細粒化することができ、しかも有機固形物を細粒化するための刃の交換頻度を低減させることのできる有機固形物粉砕装置を提供する。【解決手段】有機固形物粉砕装置は、回転軸から半径方向の外側に複数の回転刃１０ｃを有する回転部材１０と、該回転部材１０の回転刃１０ｃに対向して近接配置された複数の固定刃２０ｃを有して回転部材１０の周囲に該回転部材１０と同心に設けられる環状の固定部材２０と、を備える。回転部材１０を回転軸の周りに回転させたときの回転体における、前記回転刃１０ｃに対応した側面が、回転軸に対して傾斜し、かつ、固定部材２０の固定刃２０ｃが、回転軸に対して回転体の側面と同じ角度で傾斜している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸から半径方向の外側に複数の回転刃を有する回転部材と、
該回転部材の回転刃に対向して近接配置された複数の固定刃を有して前記回転部材の周囲に該回転部材と同心に設けられる環状の固定部材と、
を備え、
前記回転部材を回転軸の周りに回転させたときの回転体における、前記回転刃に対応した側面が、回転軸に対して傾斜し、かつ、
前記固定部材の固定刃が、前記回転軸に対して前記回転体の側面と同じ角度で傾斜している
ことを特徴とする有機固形物粉砕装置。
【請求項２】
前記回転部材及び前記固定部材のいずれか一方又は双方を、前記回転軸に沿って移動させて前記回転刃と前記固定刃との間隔を調整する調整手段を備える請求項１記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項３】
前記回転部材が、円板部と該円板部に取り付けられた複数の羽根部とを有する羽根車よりなる請求項１又は２記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項４】
前記回転軸の延長方向に有機固形物投入口を備え、前記回転部材の回転体の側面が、該有機固形物投入口に近づくにつれて先細りになる形状を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項５】
前記回転部材の回転体の側面と前記回転軸とのなす角度及び固定部材の固定刃と前記回転軸とのなす角度が、１〜３０°の範囲内である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項６】
前記回転部材の回転刃と、前記固定部材の固定刃との間隔が、１ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項７】
前記回転部材の回転速度が３０００〜１００００ｒｐｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項８】
前記回転部材の回転速度が４０００〜６０００ｒｐｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項９】
前記回転部材の回転体の側面の外径が、最小径の位置で１２０ｍｍ以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機固形物粉砕装置を用いて有機固形物を粉砕するに当たり、回転部材の回転刃と固定部材の固定刃との間隔が基準値の上限に達したときに回転部材及び固体部材のいずれか一方又は双方を回転軸に沿って移動させて、該回転部材の回転刃と固定部材の固定刃との間隔を調整することを特徴とする有機固形物粉砕装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ゴム等に代表されるような有機固形物の粉砕装置及び有機固形物粉砕装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機固形物の例として、タイヤ等のゴム製品の製造に使用される天然ゴム等のゴム材料には、石や砂、木屑などの微小な不純物が、当該ゴム材料のバルクやシートの内部に混入している場合がある。ゴム製品の品質を劣化させるおそれのある、これらの不純物を除去するために、ゴム材料を粉砕して細粒化し、細粒化されたゴム材料を水洗プール等において水洗することにより、細粒化されたゴム材料の表面に露出した不純物を洗い流して分離することが行われている。この不純物分離に用いられるゴム材料の粉砕機としては、従来、ハンマーミルやエクストルーダーなどの、ゴム製品を破砕する際に汎用のものが使用されている。
【０００３】
また、粉砕したゴム材料をストレーナーに通すことで、ゴム材料の内部に含まれる固形の不純物を濾し取って分離する方法もある。この方法では、弾性体であるゴム材料はストレーナーに入れて強い圧力をかけることでストレーナーの篩目を弾性変形して通過できるのに対して、不純物は弾性変形し得ずストレーナーを通過できないので、ストレーナーのメッシュサイズ以上の不純物を容易に除去することができる。
【０００４】
ゴム材料の処理に係る技術としては、例えば、特許文献１に、複数回の低温粉砕によって古ゴム及び古ゴム製品を処理するための設備であって、粉砕したい材料を冷却するための低温冷却装置と、異物分離器と、分級装置とが設けられている形式の古ゴムを処理するための設備が開示されている。上述した天然ゴムに限らず、ゴム材料としての合成ゴムや、リサイクルのために製品から回収した古ゴムをゴム材料に用いる場合についても、不純物や異物を除去するために、ゴムを粉砕する装置が求められているところである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００４−５１１３４４号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゴム材料の粉砕を、従来はハンマーミルやエクストルーダーなどの複数の粉砕機を組み合わせて粉砕を行っていることから、粉砕のための工数がかさんでいた。また、ゴム材料、特に天然ゴム等の未加硫ゴムは粘着性や凝着性が強いために従来の粉砕機では３〜６ｍｍ角程度までの細粒化が限界であり、それ以上の細粒化は困難であった。なお、食品用の粉砕機には、３〜６ｍｍ角よりも小さく粉砕する装置があるが、この食品用の粉砕機をゴムの粉砕に転用した場合は、刃の摩耗が大きく、刃のクリアランスが使用限界を超えたときに、刃を交換する頻度が多くなるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、塊状のゴムを細粒化することができ、しかもゴムを細粒化するための刃の交換頻度を低減させることのできるような、有機固形物粉砕装置及び有機固形物粉砕装置の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機固形物粉砕装置は、回転軸から半径方向の外側に複数の回転刃を有する回転部材と、該回転部材の回転刃に対向して近接配置された複数の固定刃を有して前記回転部材の周囲に該回転部材と同心に設けられる環状の固定部材と、を備え、前記回転部材を回転軸の周りに回転させたときの回転体における、前記回転刃に対応した側面が、回転軸に対して傾斜し、かつ、前記固定部材の固定刃が、前記回転軸に対して前記回転体の側面と同じ角度で傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の有機固形物粉砕装置においては、前記回転部材及び前記固定部材のいずれか一方又は双方を、前記回転軸に沿って移動させて前記回転刃と前記固定刃との間隔を調整する調整手段を備えることが好ましい。また、前記回転部材が、円板部と該円板部に取り付けられた複数の羽根部とを有する羽根車よりなること、回転軸の延長方向にゴム投入口を備え、前記回転部材の回転体の側面が、該ゴム投入口に近づくにつれて先細りになる形状を有することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の有機固形物粉砕装置においては、前記回転部材の回転体の側面と前記回転軸とのなす角度及び固定部材の固定刃と前記回転軸とのなす角度が、１〜３０°の範囲内であること、回転部材の回転刃と、前記固定部材の固定刃との間隔が、１ｍｍ以下であること、回転部材の回転速度が３０００〜１００００ｒｐｍ、さらに好ましくは４０００〜６０００ｒｐｍであること、回転部材の回転体の側面の外径が、最小径の位置で１２０ｍｍ以上であることも好ましい。
【００１１】
本発明の有機固形物粉砕装置の調整方法は、上記の有機固形物粉砕装置を用いてゴム等の有機固形物を粉砕するに当たり、回転部材の回転刃と固定部材の固定刃との間隔が基準値の上限に達したときに回転部材及び固体部材のいずれか一方又は双方を回転軸に沿って移動させて、該回転部材の回転刃と固定部材の固定刃との間隔を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機固形物粉砕装置が回転軸から半径方向の外側に複数の回転刃を有する回転部材と、該回転部材の回転刃に対向して近接配置された複数の固定刃を有して回転部材の周囲に該回転部材と同心に設けられる環状の固定部材と、を備えることにより、従来の有機固形物粉砕装置よりもゴム等の有機固形物を細粒化することができ、また、回転部材の回転刃及び固定部材の固定刃が、回転軸に対して同じ角度で傾斜していることから、回転部材及び固定部材の一方又は双方を回転軸方向に移動させることで、刃が摩耗したときの回転刃及び固体刃の間隔を調整することができ、よって刃の交換頻度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の有機固形物粉砕装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態の有機固形物粉砕装置の模式的な部分断面図である。
【図３】羽根車の斜視図である。
【図４】環状ブレードの斜視図である。
【図５】図３の羽根車と図４の環状ブレードとの組み合わせの断面図である。
【図６】ゴム材料等の有機固形物の粉砕を説明する概略斜視図である。
【図７】羽根車１０の回転刃１０ｃ及び環状ブレード２０の固定刃２０ｃの部分的な断面図である。
【図８】比較例の羽根車の説明図である。
【図９】比較例の環状ブレードの説明図である。
【図１０】回転刃とブレード固定刃とのクリアランスの調整法を説明する図である。
【図１１】高純度ゴム材料の製造装置の模式図である。
【図１２】回転刃との固定刃２０ｃとのクリアランスの変化に対するゴムの付着割合の変化を示すグラフである。
【図１３】回転刃の摩耗量と、ゴム粉砕物のサイズとの関係を示すグラフである。
【図１４】刃のクリアランス面積と粉砕時の使用電流との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の有機固形物粉砕装置及びその調整方法の実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１５】
図１に模式図で示す本発明の一実施形態の有機固形物粉砕装置１は、上カバー２と、この上カバー２の下端に接続される胴カバー３とを備え、これら上カバー２及び胴カバー３により形成される内部空間に、ゴム等の有機固形物の粉砕手段として後で詳しく述べる回転部材としての羽根車１０と固定部材としての環状ブレード２０が設けられている。上カバー２の中央部上端には、ゴム等の有機固形物投入口２ａが形成され、このゴム等の有機固形物投入口２ａに投入ガイド４が接続されている。胴カバー３の側方には、羽根車１０を駆動させるためのモータ５が設けられ、このモータ５からの駆動力は、伝達手段、例えばベルト６によって羽根車１０に伝達される。
【００１６】
図２の模式的な断面図に示すように、回転部材としての羽根車１０及び固定部材としての環状ブレード２０は、上カバー２の投入口２ａの垂直方向下方に設けられている。羽根車１０は、ベルトカバー７内で循環移動するベルト６から駆動力を受けて回転するシャフト８の先端が、当該羽根車１０の回転中心に固定されて、羽根車１０の回転軸が垂直方向になるように設けられている。環状ブレード２０は、羽根車１０の周囲に、該環状ブレード２０の中心軸が羽根車１０の回転軸と同心になるように設けられている。
【００１７】
羽根車１０の一例は、図３の斜視図に示すように、羽根車１０の回転軸に直交する円形の平板よりなる円板部１０ａと、この円板部１０ａの一平面の周縁に沿って複数個が配設された羽根部１０ｂとを有している。図示した羽根車１０は、羽根部１０ｂを４枚有する例であり、３〜４枚とするのが好ましいが、羽根の数は、３〜４枚に限られない。もっとも、羽根車１０は、モータ５からの駆動力を受けて高速回転するので、バランス良く回転できるように回転軸を中心として回転対称の配置になるような複数枚であることが好ましい。
【００１８】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１は、回転部材が羽根車１０であることにより、投入されたゴム等の有機固形物材料を、環状ブレード２０に対して効率よくこすり付けることができる。
【００１９】
図３に示した羽根車１０は、回転軸の上方から見て時計回りに回転するものである。羽根部１０ｂは、円板部１０ａと接続する羽根部１０ｂの基部が、当該円板部１０ａの半径方向に沿って周縁部まで延び、かつ、この周縁部で羽根部１０ｂが円板部１０ａから垂直方向に立つように設けられていてもよいが、図３に示すように、円板の周縁部で側方から見て羽根部１０ｂの基部よりも羽根部１０ｂの上端が、羽根車１０の回転方向に前進しているような形状又は後退しているような形状とすることができる。図３の例では、円板部１０ａの円周に沿って隣り合う二枚の羽根部１０ｂは、一方は上端が基部より回転方向に前進している羽根であり他方は上端が基部より回転方向に後退している羽根となっている。また、上端が基部より回転方向に前進している羽根は、上端が基部より回転方向に後退している羽根と比べて、円盤からの上端の高さが高い。これらの羽根の組み合わせてなる羽根車は、粉砕するゴム材料等の有機固形物が、環状ブレード２０の内周面において高さ方向で偏在しないので、環状ブレード２０の内周面の全面にわたって有効活用することができる。
【００２０】
羽根車１０の羽根部１０ｂの各々は、円板の中心から離れる方向の外側端部の、回転方向に向かう側の角に、回転刃１０ｃが設けられている。
【００２１】
環状ブレード２０の一例は、図４の斜視図に示すように、所定の間隔を空けて円周方向に沿って複数個が設けられた縦ブレード２０ａと、隣り合う縦ブレード２０ａ間を水平に架け渡され、かつ、上下方向に複数個が所定の間隔を空けて設けられた横ブレード２０ｂとを有し、これらの縦ブレード２０ａと横ブレード２０ｂとの組み合わせによる環状体よりなる。環状ブレード２０の内径は、羽根車１０の外径よりもわずかに大きな径となっていて、これにより環状ブレードの中空部に羽根車１０が、同心に収容可能になっている。
【００２２】
環状ブレード２０の縦ブレード２０ａは、環状ブレード２０の内周側に固定刃２０ｃが設けられている。図示した例では、縦ブレード２０ａの鋭利な先端部が固定刃２０ｃを兼ねている。この固定刃２０ｃは、当該固定刃２０ｃの上下方向にわたって対向する羽根車１０の羽根部１０ｂに設けられた回転刃１０ｃとの間に、所定のギャップを開けて近接するように形成されている。また、環状ブレード２０の横ブレード２０ｂは、薄板形状を有している。
【００２３】
有機固形物粉砕装置１によりゴム等の有機固形物を粉砕して得られる粉砕物の粒径の大きさは、円周方向に隣り合う二個の縦ブレード２０ａと、上下方向に隣り合う二個の横ブレード２０ｂとに囲まれて形成される開口の大きさに依存する。そのため、従来の粉砕機よりも小さいゴム等の有機固形物粉砕物を得るような開口の大きさになるように、円周方向に隣り合う縦ブレード２０ａの間隔及び上下方向に隣り合う横ブレード２０ｂの間隔が定められる。
【００２４】
例えば、粉砕後に３ｍｍ角以下程度の細粒化ゴム材料を得るためには、縦ブレード２０ａ及び横ブレード２０ｂの間隔を、２ｍｍ以下、特には、１〜２ｍｍの範囲とすることが好ましい。この間隔が広すぎると、ゴム材料を上記範囲程度に細粒化することが困難となる。一方、間隔が狭すぎると、縦ブレード２０ａ間及び横ブレード２０ｂ間の開口からゴムが排出され難くなり、生産性低下の原因となる。上記範囲に調整することにより、ゴム材料を３ｍｍ角以下、特には０．５〜３ｍｍ角に細粒化することができる。
【００２５】
図３に示した羽根車１０を、図４に示した環状ブレード２０の中空部に同心に収容させた状態を図５に示す。なお、羽根車１０の羽根部１０ｂは、図３を用いて既に述べたように円板部１０ａと接続する基部に比べて上端部が前進又は後退している複雑な形状を有するものであるが、本発明の特徴を単純化して統一的に理解できるようにするために、図５では、羽根車１０を回転軸の周りに回転させてできる回転体を、回転軸を含む面によって切断したときに表れる断面によって、羽根部１０ｂを示している。
【００２６】
上記回転体は、概略的に中心部に凹部を有する円錐台形状を有している。この円錐台形状の側面は、羽根部１０ｂに設けられた回転刃１０ｃが回転軸を中心に回転したときの軌跡に相当する。換言すれば、円錐台形状の側面は回転刃１０ｃに対応する部分である。
【００２７】
この円錐台形状の回転体の側面は、羽根車１０の回転軸に対して所定の角度で傾斜している。このことは、図５に示す羽根部１０ｂの断面において、回転刃１０ｃに対応し、円錐台形状の側面を示す線分が、羽根車１０の回転軸に対して所定の角度を有していることにより表されている。
【００２８】
また、環状ブレード２０の固定刃２０ｃは、羽根車１０の回転軸に対して、上記円錐台形状の側面と同じ角度で傾斜している。このことは、図５に示す当該環状ブレード２０の断面において、固定刃２０ｃを示す線分が、羽根車１０の回転軸に対して所定の角度を有していることにより表されている。
【００２９】
図５に示した環状ブレード２０の底面には、所定の厚さを有するシム２１が着脱可能に複数枚設けられている。このシム２１を着脱することにより、環状ブレード２０は、中心軸に沿って移動可能になっている。
【００３０】
図１〜５に示した本実施形態の有機固形物粉砕装置１におけるゴム等の有機固形物の粉砕の動作について説明する。粉砕するゴム等の有機固形物を、投入ガイド４から有機固形物投入口２ａを通して有機固形物粉砕装置１内に投入する。投入するゴム等の有機固形物の大きさは、こぶし大か、それ以下の大きさとするのが好ましい。このため、ゴム材料等の有機固形物をプリブレーカやハンマーミル、エクストルーダー等の粉砕機を用いて前粉砕処理を行い、２０〜５０ｍｍ角程度の大きさに調整しておくのが、より好ましい。羽根車の外径や装置の容量にもよるが、投入するゴム材料等の有機固形物の大きさが大きすぎると、製造歩留が低下し、一方、小さすぎると、前処理の工程が増えるので、やはり製造歩留の低下につながる。
【００３１】
投入されるゴム材料等の有機固形物としては、不純物を含む固形ゴムであって、粉砕できる硬度のものであれば、いかなるものであってもよく、具体的には例えば、不純物が多く含まれる天然ゴム（未加硫ゴム）の他、天然ゴムや各種合成ゴムを含む未加硫または加硫済みゴム組成物などが挙げられる。
【００３２】
ゴム等の有機固形物の投入は、水と共に、固液混合状態で投入することが好ましい。投入前は水がゴム等の有機固形物のキャリアの役割を果たす。本実施形態の有機固形物粉砕装置で粉砕されたゴム等の有機固形物は、粉砕により表面積が大きくなっているので、凝着性が大きく、上カバー２や胴カバー３の内面、又はベルトカバー７上に付着し易い。ゴム等の有機固形物粉砕物と共に環状ブレードの開口から排出される水は、ゴム等の有機固形物粉砕物の付着を効果的に抑制することができる。有機固形物粉砕装置１への水の投入量は、例えば、１００リットル毎分以上、特には１００〜２００リットル毎分とすることができる。
【００３３】
羽根車１０は、モータ５からの駆動力を受けて３０００〜１００００ｒｐｍ程度の回転速度で回転する。好ましくは４０００ｒｐｍ以上、４７００ｒｐｍ以上、さらには４７００〜６０００ｒｐｍの範囲とすることが好ましい。羽根車１０の回転速度が小さすぎるとゴム等の有機固形物が切断できないので好ましくなく、回転速度が大きすぎると機械振動が大きくなり、破損の原因となる。
【００３４】
羽根車１０上に投入されたゴム材料等の有機固形物は、図６に概略斜視図を示すように、当該羽根車１０の回転により生ずる遠心力によって環状ブレード２０の内周面に向けて移動する。当該内周面において、羽根車１０の回転刃１０ｃが、環状ブレード２０の固定刃２０ｃに対してせん断する方向に旋回移動するので、ゴム材料等の有機固形物は、羽根車１０により環状ブレード２０内周面に押さえつけられつつ固定刃２０ｃと回転刃１０ｃとによりすり下ろされるようにして切断され、かつ、環状ブレード２０の縦ブレード２０ａと横ブレード２０ｂとにより形成される開口を通るように当該縦ブレード２０ａと横ブレード２０ｂとにより切断され、上記開口より横ブレード２０ｂの外周面側に押し出されて、所望の粒径の粉砕物が得られる。
【００３５】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１は、羽根車１０の回転体の側面が、羽根車１０の回転軸に対して所定の角度で傾斜し、かつ、環状ブレード２０の固定刃２０ｃが、羽根車１０の回転軸に対して、上記羽根車１０の回転体の側面と同じ角度で傾斜している。要約して別の言い方をすれば、羽根車１０の回転刃１０ｃと環状ブレード２０の固定刃２０ｃとが、羽根車１０の回転時に回転軸に対してテーパー角を有している。このことにより、回転軸に対して傾斜していない場合に比べて、羽根車及び環状ブレードの高さが同じであっても回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとが対向する面積が大きくなり、粉砕操業の能率を向上させることができる。
【００３６】
次に、本実施形態の有機固形物粉砕装置１において、環状ブレード２０の底面に、所定の厚さを有するシム２１が着脱可能に複数枚設けられていることの作用効果について説明する。
【００３７】
図７に要部の部分的な断面図を示すように、羽根車１０の回転刃１０ｃと環状ブレード２０の固定刃２０ｃとの間隔（クリアランス）Ｃは、初期状態では、予め定められた間隔、具体的には例えば０．２ｍｍとなるように調整されている。ところが、上述したゴム等の有機固形物の粉砕の操業を続けていくと、羽根車１０の回転刃１０ｃは摩耗する。本発明者の調査により、羽根車１０の回転刃１０ｃの摩耗量は、環状ブレード２０の固定刃２０ｃの摩耗量よりも大きいことが判明している。羽根車１０の回転刃１０ｃが摩耗すると、この回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとの間隔Ｃが大きくなる。
【００３８】
粉砕によって回転刃１０ｃが摩耗し、間隔Ｃが大きくなると、粉砕物が上カバー２の内面や胴カバー３の内面で凝着し易くなり、連続運転が不可能になってしまう。この原因は、回転刃１０ｃが摩耗し、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが増加すると、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとを用いたせん断破壊による粉砕機構が、引張破壊に変化するためだと考えられる。引張破壊により粉砕されたゴム等の有機固形物粉砕物は、表面積が大きく、凝着性が大きいことから、上カバー２の内面や胴カバー３の内面やベルトカバー７上にゴム等の有機固形物粉砕物が付着する。すると、その付着したゴム等の有機固形物粉砕物を起点に別のゴム等の有機固形物粉砕物が次々と付着して堆積し、上カバー２の内面などに充満してしまう。こうなると、運転を止め、上カバー２等からゴム等の有機固形物粉砕物の堆積物を除去する作業が必要となり、メンテナンス時間の増加を招いていた。
【００３９】
また、回転刃１０ｃが摩耗し、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが増加することが、連続運転の阻害要因となっているので、定期的に回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスを測定し、当該クリアランスが、使用基準範囲の上限に達したときに、羽根車１０を交換すれば、ゴム等の有機固形物粉砕物の上カバー２内面等への堆積は抑制できる。比較例として、図８に、羽根車１１０の回転体の側面が、羽根車１１０の回転軸に対して平行な羽根車１１０を、平面図（同図（ａ））、正面図（同図（ｂ））及び斜視図（同図（ｃ））で示し、図９に、環状ブレード１２０の固定刃１２０ｃが、羽根車１１０の回転軸に対して、平行な環状ブレード１２０を、平面図（同図（ａ））、正面図（同図（ｂ））及び斜視図（同図（ｃ））で示す。これらの羽根車１１０及び環状ブレード１２０では、回転刃１０ｃが摩耗したときに、固定刃１２０ｃ又は羽根車１１０を交換せざるを得なかった。
【００４０】
更に、回転刃１０ｃが摩耗し、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが増加することは、凝着性、接着性が大きくなるばかりでなく、ゴム等の有機固形物粉砕物のサイズの増大をも招くので、所望の小さなサイズのゴム等の有機固形物粉砕物を、継続的に得られない場合もあった。
また、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが増加することは、有機固形物の粉砕の運転時における電力負荷の増大を招いていた。したがって、省エネルギーの観点からも、上記クリアランスが所定基準を超えないような、小さい値に維持できることが好ましい。
【００４１】
そこで、本実施形態の有機固形物粉砕装置１は、羽根車１０の回転体の側面が、羽根車１０の回転軸に対して所定の角度で傾斜し、かつ、環状ブレード２０の固定刃２０ｃが、羽根車１０の回転軸に対して、上記円錐台形状の側面と同じ角度で傾斜している。そして、羽根車１０及び環状ブレード２０のいずれか一方又は双方を、回転軸に沿って移動させて回転刃と前記固定刃との間隔を調整する調整手段を備えている。
【００４２】
この調整手段は、図５に示した例では、環状ブレード２０の底面に設けられたシム２１が該当する。このシム２１を着脱したり、厚さ異なるものに交換したりすることにより、環状ブレード２０を、中心軸に沿って羽根車１０に対し相対移動させることができる。環状ブレード２０を、中心軸に沿って羽根車１０に対し相対移動させると、回転刃１０ｃに対応する羽根車１０の回転体の側面及び固定刃２０ｃが、回転軸に対し傾斜していることから、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが変化する。
【００４３】
クリアランスの調整法の一例を、図１０を用いて説明すると、初めに複数のシム２１、図１０の例では２枚のシム２１を環状ブレード１０の底面に設けておく（図１０（ａ））。また、環状ブレード１０の高さは、シム２１を取り外しても羽根車１０と干渉しないように、羽根車１０の高さに対して余裕のある高さを有するものとする。粉砕操業中に回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスを定期的に測定し、当該クリアランスが、使用基準範囲の上限に達したときに、一枚目のシム２１を取り外して、当該クリアランスを初期状態の値に戻す（図１０（ｂ））。粉砕操業を再開し、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスが再度、使用基準範囲の上限に達したときに、二枚目のシム２１を取り外して、当該クリアランスを初期状態の値に戻す（図１０（ｃ））。
【００４４】
このように回転刃１０ｃの摩耗による回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスの増加に対して、シム２１の着脱又は交換によりシム２１の積層厚さを変化させることにより、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスを、所定範囲内に維持することができる。このため、ゴム粉砕物が、上カバー２の内面や胴カバー３の内面やベルトカバー７上にゴム粉砕物が付着するのを効果的に抑制してメンテナンス時間を短縮することができる。また、高価な回転刃１０ｃや羽根車１０の交換頻度を減少させることができ、コスト低減を図ることができる。更に、ゴム等の有機固形物粉砕物のサイズを小さく維持することができる。また、粉砕時の電力を削減することができる。
【００４５】
図５、図１０に示した例では、調整手段にシム２１を用いているが、調整手段はシム２１に限られず、羽根車１０及び環状ブレード２０のいずれか一方又は双方を、回転軸に沿って移動させることのできる手段であれば、上記調整手段に適用することができる。もっとも、シム２１は簡便な手段であるので好ましい。
【００４６】
図５、図１０に示した例では、環状ブレード２０を回転軸方向に移動させているが、調整手段は、羽根車１０を回転軸方向に移動させるものであってもよいし、移動手段を羽根車１０及び環状ブレード２０に設けても良い。もっとも、羽根車１０は、モータ５からの駆動力を伝達するシャフト８と連結しているので、図５、図１０に示したような、環状ブレード２０を回転軸方向に移動させる調整手段の方が簡便であり、好ましい。
【００４７】
図５、図１０に示した例では、羽根車１０の回転体の側面及び環状ブレード２０の内周面が回転軸に対して傾斜する向きは、羽根車１０の回転体の側面が、有機固形物粉砕装置１の有機固形物投入口２ａに近づくにつれて先細りになる向きになっている。つまり、羽根車１０の回転体の及び環状ブレード２０の内側空間は、回転軸方向に沿って有機固形物投入口２ａから離れるにつれて先広がりになる形状になっている。このような形状であることにより、羽根車１０の遠心力によって投入されたゴム材料等の有機固形物が、羽根車１０の円板部１０ａに近い方向に移動する作用が働くので、ゴム材料等の有機固形物を確実に粉砕することができる。もっとも、傾斜の向きは図示した例に限られず、逆に、有機固形物投入口２ａに近づくにつれて先広がりになる向きであってもよい。この場合は、羽根車１０の回転刃１０ｃが摩耗したら、シム２１を環状ブレード２０の底面に加えて積層していくことにより、回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスを、所定範囲内に維持することができる。
【００４８】
羽根車１０の回転体の側面と回転軸とのなす角度、及び環状ブレード２０の内周面の固定刃と前記回転軸とのなす角度θ（図５参照）は、１〜３０°の範囲内であることが好ましい。角度が小さすぎるとシム２１の厚みを大きくする必要があり、角度が大き過ぎると、環状ブレード２０の内径が高さ方向で、大きく異なることになる。この環状ブレード２０の内径の高さ方向の相違により、固定刃２０ｃに対する羽根車１０の回転刃１０ｃの移動速度が高さ方向で大きく相違することになり、回転刃１０ｃが偏摩耗するおそれがある。回転刃１０ｃの摩耗が均一でなくなると、シムを用いた回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとのクリアランスの調整が困難になる。好ましい角度は５°程度である。
【００４９】
羽根車１０の回転刃と１０ｃと、環状ブレード２０の固定刃２０ｃとの間隔は、得ようとするゴム等の有機固形物粉砕物のサイズによって定めればよいが、あまりに大きいと、粉砕機構がせん断破壊から引張破壊へと変化して、ゴム等の有機固形物粉砕物の凝着性を高めるので、せん断破壊であることを維持する範囲として１ｍｍ以下とするのが好ましい。より好ましくは０．４ｍｍ以下である。下限については、初期設定値として０．２ｍｍ程度とすることができる。
【００５０】
羽根車１０の回転体の側面の外径及び環状ブレード２０の固定刃２０ｃの内径は、回転軸に沿って先細り形状又は先広がり形状における最小径となる端部の位置において、１２０ｍｍ以上とするのが好ましい。こぶし大程度の大きさのゴム材料等の有機固形物を粉砕するには、羽根車１０及び環状ブレード２０は、ある程度の大きさが必要であり、よって上記内径又は外径１２０ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００５１】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１は、ゴム材料等の有機固形物中に混入している不純物を除去することにより高純度のゴム材料等の有機固形物の粉砕物を製造する方法及び装置に用いることができる。高純度ゴム材料の製造装置及び製造方法の一例を、図１１の模式図を用いて説明する。図１１に示す製造装置３０は、不純物を含むゴム材料を粉砕して細粒化するゴム粉砕機装置１と、細粒化された該ゴム材料に付着した該不純物を除去する除去機４０とを備える。ゴム粉砕機装置１は、既に述べた本実施形態の有機固形物粉砕機装置１を用いることができる。ゴム粉砕機装置１に水供給用のポンプ３１とゴム原料供給フィーダ３２が接続されている。ゴム原料供給フィーダ３２から供給されたゴム原料が、ポンプ３１により供給された水と混合されて、固液混合状態でゴム粉砕機装置１に供給される。
【００５２】
除去機４０は、ゴム粉砕物の表面に露出した不純物を除去するものであり、細粒化されたゴム粉砕物を水洗することにより、ゴム粉砕物対し衝撃を与えてゴムと不純物とを分離する機能を有する水洗型除去機とするのが好ましい。図１１に示した例では、除去機４０は、強い水流を発生させるためにゴム粉砕機装置１の近くに設けられたジェット水流装置４１と、水流を循環させるプール４２と、プール４２の水路中に設けられ、水流を一定に保つパドル４３と、プールの水路中に設けられ、ゴム粉砕物を捕捉するためのフェンス４４と、フェンス４４により捕捉されたゴム粉砕物を回収する回収部４５とを備えている。
【００５３】
ゴム粉砕機装置１によりゴム材料が粉砕されて得られたゴム粉砕物は、表面積が大きくなっていることから、凝着性が非常に大きい。そのため、ゴム粉砕物を放置すると、ゴム粉砕物同士で再凝着が生じ、ゴム材料表面に露出した不純物が除去し難くなる。よって、ゴム粉砕機装置１によるゴム材料の粉砕工程の直後、または、粉砕工程と同時に、除去工程を行うことが好ましい。かかる観点から、ゴム粉砕機装置１が除去機４０のプール４２上に近接配置され、ゴム粉砕機装置１の胴カバー３の下方からゴム粉砕物を排出させて、プール４２の水流内に直ちに投入可能としている。また、ジェット水流装置４１が、ゴム粉砕機装置１の近くに設けられることにより、ゴム粉砕物に水流で衝撃を与えることができるので、細粒化ゴム材料の再凝着を防止しつつ、ゴム材料と不純物との分離を促進して、不純物の除去を確実に行うことが可能となる。ゴム粉砕物に水流で衝撃を与えることができる装置は、ジェット水流装置４１の他に、水流ポンプ（図示せず）が考えられる。また、脱水機能付き洗濯機のような渦流を発生させることでゴム材料に衝撃を与えることのできる装置なども有効である。
【００５４】
ジェット水流装置４１によるプール内の水の流速は、プール４２内の水の流速を、ゴム粉砕装置１の直下において、０．２ｍ／ｓ以上、特には０．２〜１ｍ／ｓ、さらには０．５〜１ｍ／ｓの範囲に設定することが好ましい。プール４２へのゴム粉砕物の投入箇所における水の流速が速いほど、ゴム粉砕物が再凝集する前に不純物の除去を効果的に行えるので、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値及びバラツキを低減することができる。水の流速が遅すぎると、ゴム材料に対する衝撃が小さすぎて、ゴム材料表面からの不純物の分離が十分ではなく、ゴム材料表面に不純物が残留するおそれがある。
【００５５】
プール４２の水路長さは、好適には４ｍ以上、より好適には４〜１０ｍ程度とする。プール４２の長さが短すぎると、ゴム材料から分離した不純物が完全に沈下せずに、再度付着するおそれが生ずる。
【００５６】
また、プール４２には、図示するように、水流を一定に保つためのパドル４３を設けることが好ましい。パドル４３を、プール４２の複数箇所、例えば、６ｍの長さのプールで２〜３箇所程度に設けることで、水流を一定に保つことができる。パドル４３を設ける場合、パドル４３を設けた箇所より下流側のプール内の水の流速は、０．１ｍ／ｓ以下、特には０．０２〜０．１ｍ／ｓの範囲とすることが好ましい。なお、パドル４３を用いても用いなくても、得られる高純度ゴム材料の異物率の平均値及びバラツキには大きく影響しない。
【００５７】
プール４２で不純物と分離されたゴム材料は、水流に従ってフェンス４４が設けられた回収部４５に流れ込む。よって、この回収部４５から、不純物の除去されたゴム粉砕物を取り出すことができる。なお、ゴム粉砕物とともに回収部４５に流入した水は、ゴム捕捉用のフェンス４４の網目を通じて回収部４５から流出してプール４２に戻され、また、回収部と接続する水供給部４６を介してジェット水流装置４１に供給され、ジェット水流装置４１から噴出される。
【００５８】
回収部４５から回収されたゴム粉砕物は、適宜乾燥され、高純度ゴム材料として用いられる。
【００５９】
本実施形態の有機固形物粉砕機装置１を用いる高純度ゴム材料の製造装置３０は、ゴム材料中の異物率を、ゴムの粉砕にハンマーミルやエクストルーダーなどの複数の粉砕機を組み合わせて行う従来の装置と比べて、半分以下程度まで減少させることが可能であり、具体的には、除去機４０における不純物の除去率として、細粒化されたゴム材料中の異物率で、０．２％以下、更には０．１〜０％の範囲を達成することができる。ここで、ゴム材料中の異物率は、以下のようにして求めることができる。まず、乾燥したゴム材料（質量Ｍ（ｇ））をキシレン等の高沸点無極性有機溶媒中で加熱、分解して、残存した不純物を、目開きが例えば４７μｍのメッシュでろ過する。メッシュ上に残存した不純物の質量をｍ（ｇ）とすれば、異物率は、（ｍ／Ｍ）×１００（質量％）で求められる。
【００６０】
高純度ゴム材料の製造装置３０は、不純物量は多いが搬送性に優れ安価である固形状の天然ゴムを、不純物量は少ないが搬送性が悪く高価である液状の天然ゴムラテックスと同程度まで、容易に高純度化でき、天然ゴムを用いたゴム製品のコスト性を向上することができる。
【実施例】
【００６１】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１を用いて、不純物を含む天然ゴムの粉砕を行ったときのゴムの付着割合を調査した。羽根車１０の回転刃１０ｃと環状ブレード２０の固定刃２０ｃとの間隔（クリアランス）を横軸とし、ゴムの付着割合を縦軸としたグラフを図１２に示す。図１２において、ゴムの付着割合は、図１等に示す粉砕機の直下に、底面が１７０ｍｍ×１５０ｍｍの長方形であって高さが７０ｍｍである、横置きした三角錐を配置し、傾斜角度３０°の斜面（金属面）上に粉砕ゴムが落下するよう調整して、斜面上に落下した粉砕ゴム量と、斜面に付着したゴム量を調査して、斜面状に落下したゴム量に対する斜面に付着したゴム量の割合として求めたものである。
【００６２】
図１２から、クリアランスの増加によってゴム粉砕物の接着性が増加し、ゴムか付着している割合が増加していることがわかる。ゴムの付着割合が７０％になった時点で凝着が頻発したため、クリアランスを０．４ｍｍ以下に保持するように、図５に示したシム２１を取り外したところ、ゴム粉砕装置１へのゴム粉砕物の凝着が防止できた。
【００６３】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１を用いて、不純物を含む天然ゴムの粉砕を行ったときの回転刃１０ｃの摩耗量と、得られたゴム粉砕物の粉砕サイズとの関係を図１３に示す。図１３から、摩耗量が大きくなるほどサイズが増大することが分かる。よって、得られるゴム粉砕物のサイズを小さく維持するためにも、図５に示したシム２１を取り外してクリアランスを所定範囲内に調整することが有効である。
【００６４】
本実施形態の有機固形物粉砕装置１を用いて、不純物を含む天然ゴムの粉砕を行ったときの回転刃１０ｃと固定刃２０ｃとの間の隙間面積と、粉砕時の使用電流との関係を図１４に示す。図１４から、当該隙間面積が大きくなるほど使用電流が増大する、換言すれば消費電力が増大することが分かる。よって、消費電力が増大の抑制し、省エネルギーを図るためにも、図５に示したシム２１を取り外してクリアランスを所定範囲内に調整することが有効である。
【００６５】
以上、本発明の有機固形物粉砕装置及び有機固形物粉砕装置の調整方法を、実施形態及び図面を用いて説明したが、本発明の有機固形物粉砕装置及びその調整方法は、実施形態及び図面の記載に限定されることなく、幾多の変型が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１      有機固形物粉砕装置
２      上カバー
２ａ      投入口
３      胴カバー
４      投入ガイド
５      モータ
６      ベルト
７      ベルトカバー
８      シャフト
１０      羽根車（回転部材）
１０ａ      円板部
１０ｂ      羽根部
１０ｃ      回転刃
２０      環状ブレード（固定部材）
２０ａ      縦ブレード
２０ｂ      横ブレード
２０ｃ      固定刃
２１      シム
【図１】
2017018923.tif 000003
【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】
2017018923.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017018923.tif 000012
【図１１】
2017018923.tif 000013
【図１２】
2017018923.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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