JP4629981B2 - ロール粉砕装置 - Google Patents
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Description
本発明は、一対のロールを用いて樹脂炭化物と金属粉との混合体を粉砕するロール粉砕装置に関する。
具体的には、廃棄自動車などから発生する樹脂と金属粉、たとえば非鉄金属（Ｃｕなど）粉の混合物であるシュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物、ガラス、金属などの混合体を粉砕するロール粉砕装置に関する。
具体的には、廃棄自動車などから発生する樹脂と金属粉、たとえば非鉄金属（Ｃｕなど）粉の混合物であるシュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物、ガラス、金属などの混合体を粉砕するロール粉砕装置に関する。
本発明者等は、これまで、超音波応用技術に関する研究開発を行ない、その成果について特許出願を行ってきた。
例えば、特開２００３−２１１０９１号公報では、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体から樹脂炭化物と金属粉を効率良く選別するために、超音波篩処理の前処理として上下一対のロールを用いて樹脂炭化物の選択粉砕を行なう方法を提案した。
図３は、特開２００３−２１１０９１号公報で開示した選別装置を示す図である。
図３において、１は搬送手段、２は粉砕手段、３はメッシュ部を有する振動板、４は超音波発生手段、５、６ は収集箱、７は収集部材（トラフ）、８は防塵部材、９はベルト、１０ａ は上ロール、１０ｂ は下ロール、１１はロール軸、１２は昇降部材、１３は振動枠、１４はメッシュ部、１５ａ は振動子、１５ｂ はホーン、１５、２１ 振動部を示す。
図３において、混合体Ｍおよび金属粉Ｍ１ａおよび微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂを搬送する搬送手段１、該混合体Ｍを粉砕し、炭化物を微細化する粉砕手段２、当該金属粉Ｍ１ａと微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂとを篩に掛ける振動板３および該振動板３に超音波を付与する超音波発生手段４を備えている。
例えば、特開２００３−２１１０９１号公報では、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体から樹脂炭化物と金属粉を効率良く選別するために、超音波篩処理の前処理として上下一対のロールを用いて樹脂炭化物の選択粉砕を行なう方法を提案した。
図３は、特開２００３−２１１０９１号公報で開示した選別装置を示す図である。
図３において、１は搬送手段、２は粉砕手段、３はメッシュ部を有する振動板、４は超音波発生手段、５、６ は収集箱、７は収集部材（トラフ）、８は防塵部材、９はベルト、１０ａ は上ロール、１０ｂ は下ロール、１１はロール軸、１２は昇降部材、１３は振動枠、１４はメッシュ部、１５ａ は振動子、１５ｂ はホーン、１５、２１ 振動部を示す。
図３において、混合体Ｍおよび金属粉Ｍ１ａおよび微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂを搬送する搬送手段１、該混合体Ｍを粉砕し、炭化物を微細化する粉砕手段２、当該金属粉Ｍ１ａと微細化された樹脂炭化物Ｍ１ｂとを篩に掛ける振動板３および該振動板３に超音波を付与する超音波発生手段４を備えている。
図３における粉砕装置は、上ロール１０ａをゴムローラなどの軟質ローラとし、ベルトコンベアを挟んで下部ロール１１については剛性の高い金属ロールとし、圧縮粉砕を基本する選別粉砕構造としている。
しかし、この粉砕装置を用いて継続的に粉砕に関する実験を行なったところ、長期連続運転していく中でベルトコンベアの偏磨耗、破れ等の問題が発生することが判明し連続粉砕ができないという問題が判明した。
しかし、この粉砕装置を用いて継続的に粉砕に関する実験を行なったところ、長期連続運転していく中でベルトコンベアの偏磨耗、破れ等の問題が発生することが判明し連続粉砕ができないという問題が判明した。
また、特開平８−２０６５２２公報には、ロールパックを保守が容易なように取り外しが可能な構造にし、粉砕能力を強化するために高速ロールと低速ロールというように各々のロール間に周速差を設け、押し潰すのと同時に、すり潰す機能を設け粉砕能力を向上させる穀物製粉機が開示されている。
しかし、特開平８−２０６５２２公報の装置でシュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を粉砕しようとすれば、すり潰し粉砕機能があるので金属粉も粉砕されてしまうことになり、金属粉の選別効率が 悪化するものと思われる。
特開２００３−２１１０９１号公報
特開平８−２０６５２２公報
しかし、特開平８−２０６５２２公報の装置でシュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を粉砕しようとすれば、すり潰し粉砕機能があるので金属粉も粉砕されてしまうことになり、金属粉の選別効率が 悪化するものと思われる。
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体における樹脂炭化物を選択的に粉砕することができ、かつ、樹脂類の選別効率を向上させることができる
ロール粉砕装置を提供することを課題とする。
ロール粉砕装置を提供することを課題とする。
本発明は、前述の課題を解決するため鋭意検討の結果なされたものであり、金属ロールに超音波振動子を取付けることによって、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体における樹脂炭化物を選択的に粉砕することができ、かつ、樹脂類の選別効率を向上させることができるロール粉砕装置を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）一対のロールを用いて樹脂炭化物と金属粉との混合体を粉砕するロール粉砕装置であって、前記一対のロールの一方を中空の金属ロールとし、該金属ロールに超音波振動子を取り付け、該超音波振動子が発振する超音波周波数に変調をかけることを特徴とするロール粉砕装置。
（２）前記一対のロールの一方をゴムまたは樹脂などの軟質ロールとすることを特徴とする（１）に記載のロール粉砕装置。
（３）前記一対のロールの双方を金属ロールとし、該金属ロールの径をもう一方の金属ロールの径より大きくし、かつ、該ロールの一方に開放機構を取取付けることを特徴とする（１）に記載のロール粉砕装置。
（１）一対のロールを用いて樹脂炭化物と金属粉との混合体を粉砕するロール粉砕装置であって、前記一対のロールの一方を中空の金属ロールとし、該金属ロールに超音波振動子を取り付け、該超音波振動子が発振する超音波周波数に変調をかけることを特徴とするロール粉砕装置。
（２）前記一対のロールの一方をゴムまたは樹脂などの軟質ロールとすることを特徴とする（１）に記載のロール粉砕装置。
（３）前記一対のロールの双方を金属ロールとし、該金属ロールの径をもう一方の金属ロールの径より大きくし、かつ、該ロールの一方に開放機構を取取付けることを特徴とする（１）に記載のロール粉砕装置。
本発明によれば、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体の樹脂炭化物を選択的に微細粉砕できるようになり、樹脂類の選別効率も上がり、工業的実用化が可能となるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
発明者等は、前述の従来技術の問題点を解決するために、各種試行錯誤実験を行ない問題点を解決する方策を検討し本発明を完成させたものであり、本発明を実施するための最良の形態について、図１および図２を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のロール粉砕装置の実施形態を例示する図であり、上段がロール粉砕装置の側面図、下段がロール軸方向の断面図を示す。
図１において、２２は金属ロール（中空）、２３は樹脂ロール、２４はロール軸、２５は軸受け、２６はスクレバー、２７は超音波振動子を示す。
図１は、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を一対のロールを用いて圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕する本発明におけるロール粉砕装置の実施形態を示す。
本実施形態においては、一方のロールを中空の鋼製の金属ロール２２とし、他方の押さえロールを軟質の樹脂ロール２３とし、金属ロール２２と樹脂ロール２３との間で圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕することができる。
なお、軟質の押さえロールは、樹脂に限らず、ゴムを用いてもよい。
押さえロールをゴム、樹脂ロール等の軟質ロールを採用し、金属ロールとの圧縮粉砕を基本する理由は、混合体には金属が含まれているため、ロール間を金属などが通過する場合に、軟質ロールがクッションの代わりとなり噛み込みを防止でき、粉砕効率の低下を防止できるからである。
図１は、本発明のロール粉砕装置の実施形態を例示する図であり、上段がロール粉砕装置の側面図、下段がロール軸方向の断面図を示す。
図１において、２２は金属ロール（中空）、２３は樹脂ロール、２４はロール軸、２５は軸受け、２６はスクレバー、２７は超音波振動子を示す。
図１は、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を一対のロールを用いて圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕する本発明におけるロール粉砕装置の実施形態を示す。
本実施形態においては、一方のロールを中空の鋼製の金属ロール２２とし、他方の押さえロールを軟質の樹脂ロール２３とし、金属ロール２２と樹脂ロール２３との間で圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕することができる。
なお、軟質の押さえロールは、樹脂に限らず、ゴムを用いてもよい。
押さえロールをゴム、樹脂ロール等の軟質ロールを採用し、金属ロールとの圧縮粉砕を基本する理由は、混合体には金属が含まれているため、ロール間を金属などが通過する場合に、軟質ロールがクッションの代わりとなり噛み込みを防止でき、粉砕効率の低下を防止できるからである。
本発明においては、図１に示すように、一対のロールの少なくとも一方を金属ロール２２とし、該金属ロールに超音波振動子２７を取付けることを特徴とする。
金属ロール２２に軸方向から超音波を入射させると、金属ロール２２の表面に定存波が発生しロール表面が激しく振動することによって樹脂炭化物粉を微細に粉砕することができる。
また、金属ロール２２を中空にすることによって、呼吸振動によってロールを振動し易くすることができる。
樹脂炭化物と金属粉の混合体がロール間を通過する際に、ロール間にやや隙間が発生するが、ロールに超音波をかけることによってロール表面と樹脂炭化物との間に放射圧が発生し、この放射圧によって樹脂炭化物が効率良く粉砕され、総合的に粉砕効率が良くなる。
さらに、ロール表面が振動することでロール表面の摩擦抵抗が低下し、樹脂炭化物粉がロール表面に付着することを防止できる。
また、超音波振動子２７が発振する超音波周波数に変調をかけて超音波の周波数を周期的に変動させることが好ましい。
定存波のままの状態で粉砕を行なうと、ロール表面に定存波の周期に応じた縞模様が発生し、付着性の強い粉であると蓄積して粉砕効率も悪化する。
そこで、超音波振動子２７が発振する超音波周波数に変調をかて超音波の周波数を周期的に変動させることによって前述の縞模様をなくすことができるうえ、樹脂炭化物粉のロール表面への付着防止効果をさらに高めることによって粉砕効率を向上させることができる。
なお、スクレバー２６はロール表面に付着した樹脂炭化物を掻き落とす役割を果たす。
金属ロール２２に軸方向から超音波を入射させると、金属ロール２２の表面に定存波が発生しロール表面が激しく振動することによって樹脂炭化物粉を微細に粉砕することができる。
また、金属ロール２２を中空にすることによって、呼吸振動によってロールを振動し易くすることができる。
樹脂炭化物と金属粉の混合体がロール間を通過する際に、ロール間にやや隙間が発生するが、ロールに超音波をかけることによってロール表面と樹脂炭化物との間に放射圧が発生し、この放射圧によって樹脂炭化物が効率良く粉砕され、総合的に粉砕効率が良くなる。
さらに、ロール表面が振動することでロール表面の摩擦抵抗が低下し、樹脂炭化物粉がロール表面に付着することを防止できる。
また、超音波振動子２７が発振する超音波周波数に変調をかけて超音波の周波数を周期的に変動させることが好ましい。
定存波のままの状態で粉砕を行なうと、ロール表面に定存波の周期に応じた縞模様が発生し、付着性の強い粉であると蓄積して粉砕効率も悪化する。
そこで、超音波振動子２７が発振する超音波周波数に変調をかて超音波の周波数を周期的に変動させることによって前述の縞模様をなくすことができるうえ、樹脂炭化物粉のロール表面への付着防止効果をさらに高めることによって粉砕効率を向上させることができる。
なお、スクレバー２６はロール表面に付着した樹脂炭化物を掻き落とす役割を果たす。
図２は、本発明のロール粉砕装置の実施形態を例示する図であり、上段がロール粉砕装置の側面図、下段がロール軸方向の断面図を示す。
図２において、２２は金属ロール（中空）、２２´は金属ロール（中実）、２４はロール軸、２５は軸受け、２６はスクレバー、２７は超音波振動子を示す。
図２は、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を一対の金属ロールを用いて圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕する本発明におけるロール粉砕装置の実施形態を示す。
本実施形態は、前記一対のロールの双方を金属ロールとし、該ロールの一方に開放機構を取取付けることを特徴とする。
粉砕物に塩素などの腐食性ガスを含む場合には、押さえロール２２´を鋼製中実の金属ロールとし、そのロール表面はクロムメッキ、セラミック溶射などの耐食性対策を行なうことが好ましい。
この押さえ金属ロール２２´に、金属などが通過する際に開放する機構を取付け、その押え力はスプリングで調整できるようにしている。
混合体には金属が含まれているため、ロール間を金属が通過する場合に、ロールが開放しなければ噛み込んでしまい回転不能になるため、開放機構を設け、この開放機構を図２の矢印の方向に動作させることにより金属の噛み込みを防止することができる。
図２において、２２は金属ロール（中空）、２２´は金属ロール（中実）、２４はロール軸、２５は軸受け、２６はスクレバー、２７は超音波振動子を示す。
図２は、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体を一対の金属ロールを用いて圧縮することによって樹脂炭化物を選択的に粉砕する本発明におけるロール粉砕装置の実施形態を示す。
本実施形態は、前記一対のロールの双方を金属ロールとし、該ロールの一方に開放機構を取取付けることを特徴とする。
粉砕物に塩素などの腐食性ガスを含む場合には、押さえロール２２´を鋼製中実の金属ロールとし、そのロール表面はクロムメッキ、セラミック溶射などの耐食性対策を行なうことが好ましい。
この押さえ金属ロール２２´に、金属などが通過する際に開放する機構を取付け、その押え力はスプリングで調整できるようにしている。
混合体には金属が含まれているため、ロール間を金属が通過する場合に、ロールが開放しなければ噛み込んでしまい回転不能になるため、開放機構を設け、この開放機構を図２の矢印の方向に動作させることにより金属の噛み込みを防止することができる。
押さえロール２２´を金属ロールとする場合には、樹脂ロールに比べて表面の摩擦抵抗が小さいので、図２に示すように、押さえロールの径を他方のロール径より大きくすることにより、樹脂炭化物と金属粉との混合体をロール間に円滑に導入することができる。
なお、スクレバー２６はロール表面に付着した樹脂炭化物を掻き落とす役割を果たす。
これらの対策を行なうことで、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体の樹脂炭化物を選択的に微細粉砕できるようになり、樹脂類の選別効率も上がり、工業的実用化が可能である。
なお、スクレバー２６はロール表面に付着した樹脂炭化物を掻き落とす役割を果たす。
これらの対策を行なうことで、シュレッダーダストの乾留残渣のような樹脂炭化物と金属粉の混合体の樹脂炭化物を選択的に微細粉砕できるようになり、樹脂類の選別効率も上がり、工業的実用化が可能である。
本発明の図１および図２に示す実施形態からなるロール粉砕装置を用いて
樹脂とＣｕ粉の混合物であるシュレッダーダストを加熱処理した混合体（炭化物）を選別したところ、粉砕後における累計で９０％の樹脂炭化物の粒子径を６３μｍ以下に粉砕することができ、従来の８３μｍ以下に比べて著しく微細化することができた。
また、粉砕後に篩を用いてＣｕの選別を行ったところ、篩下のＣｕ含有率を０．２％以下、篩上のＣｕ濃度を５０％とすることができたことから、本発明により樹脂炭素粉を選択的に粉砕することができることが確認された。
樹脂とＣｕ粉の混合物であるシュレッダーダストを加熱処理した混合体（炭化物）を選別したところ、粉砕後における累計で９０％の樹脂炭化物の粒子径を６３μｍ以下に粉砕することができ、従来の８３μｍ以下に比べて著しく微細化することができた。
また、粉砕後に篩を用いてＣｕの選別を行ったところ、篩下のＣｕ含有率を０．２％以下、篩上のＣｕ濃度を５０％とすることができたことから、本発明により樹脂炭素粉を選択的に粉砕することができることが確認された。
１ 搬送手段
２ 粉砕手段
３ メッシュ部を有する振動板
４ 超音波発生手段
５、６ 収集箱
７ 収集部材
８ 防塵部材
９ ベルト
１０ａ 上ロール
１０ｂ 下ロール
１１ ロール軸
１２ 昇降部材
１３ 振動枠
１４ メッシュ部
１５ａ 振動子
１５ｂ ホーン
１５、２１ 振動部
２２ 金属ロール（中空）
２２´金属ロール（中実）
２３ 樹脂ロール
２４ ロール軸
２５ 軸受け
２６ スクレバー
２７ 超音波振動子
２ 粉砕手段
３ メッシュ部を有する振動板
４ 超音波発生手段
５、６ 収集箱
７ 収集部材
８ 防塵部材
９ ベルト
１０ａ 上ロール
１０ｂ 下ロール
１１ ロール軸
１２ 昇降部材
１３ 振動枠
１４ メッシュ部
１５ａ 振動子
１５ｂ ホーン
１５、２１ 振動部
２２ 金属ロール（中空）
２２´金属ロール（中実）
２３ 樹脂ロール
２４ ロール軸
２５ 軸受け
２６ スクレバー
２７ 超音波振動子
Claims (3)
- 一対のロールを用いて樹脂炭化物と金属粉との混合体を粉砕するロール粉砕装置であって、前記一対のロールの一方を中空の金属ロールとし、該金属ロールに超音波振動子を取り付け、該超音波振動子が発振する超音波周波数に変調をかけることを特徴とするロール粉砕装置。
- 前記一対のロールの一方をゴムまたは樹脂などの軟質ロールとすることを特徴とする請求項１に記載のロール粉砕装置。
- 前記一対のロールの双方を金属ロールとし、該金属ロールの径をもう一方の金属ロールの径より大きくし、かつ、該ロールの一方に開放機構を取取付けることを特徴とする請求項１に記載のロール粉砕装置。
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