はじめに
乗用車用タイヤやトラック用タイヤは、弾性のあるゴムとスチール補強材からなる複合材料としてタイヤリサイクルラインに投入されます。造粒工程の前には段階的な粗破砕が必要です。そのため、一次破砕に使用する二軸シュレッダーは、タイヤを丸ごとせん断できるか、スチールワイヤーを露出させられるか、そして繰り返し発生するトルクピークの下でも安定したストリップ状の排出物を供給できるかという観点から評価する必要があります。
タイヤリサイクル事業者は処理能力を最初に確認することが多いものの、より重要なのは、乗用車用タイヤからトラック用タイヤへ投入物が切り替わっても、シュレッダーが切断を継続できるかどうかです。タイヤは均質なゴム製品ではありません。スチールベルト、柔軟なサイドウォール、高密度のビードワイヤーを備えています。この構造のまま造粒機に投入すると、ゴムは破断するのではなく変形し、刃先に熱が蓄積し、ワイヤーが回転部に巻き付くおそれがあります。粗破砕は、弾力性のあるスチール補強タイヤを、後工程で分離・粉砕できるストリップ状の材料へ変換するために欠かせない最初の工程です。
タイヤは、容易に小さくできるようにではなく、繰り返しの変形や摩耗に耐えられるように設計されています。トレッド部にはスチールベルトが入り、サイドウォールは何百万回もの屈曲に耐えるように設計され、ビード部には高張力ワイヤーが密集したリング状の構造があります。この構造全体を早い段階で造粒機に投入すると、ゴムが衝撃を吸収し、刃先が過熱し、露出したスチールが切断部を損傷する可能性があります。
造粒機は、均一なゴムやプラスチックの粒子を処理するのに適しており、スチール補強された円形のタイヤを直接処理するための装置ではありません。そのため、タイヤをゴムチップやゴム粉に加工するラインでは、通常、造粒機の前段に二軸シュレッダーを設置します。二軸シュレッダーはタイヤを切り開いてストリップ状にし、ゴム母材からワイヤーを露出させ、後工程で処理できるサイズに細分化します。
粗破砕工程は、リサイクルライン全体の経済性を守る最初の対策でもあります。破砕によってスチールコードが露出した後、磁選機でゴムが造粒機に入る前にスチールを除去できます。これにより、造粒機はより清浄で柔らかい材料を処理でき、発熱、刃物摩耗、ワイヤーに起因する停止を抑えられます。
タイヤ全体を直接細かいゴムチップにしようとすると、問題が短時間で重なります。熱によってゴムが劣化し、ワイヤーとの接触で刃先が摩耗し、繊維状のコードがスクリーンを詰まらせます。段階的な処理は、単に材料の搬送工程を増やすためのものではなく、造粒機の信頼性を維持するための仕組みです。
乗用車用タイヤとトラック用タイヤでは、切断部にかかる負荷が異なります。乗用車用タイヤは小さく軽量で、カッターが噛み込みやすいため、乗用車用タイヤだけを処理する場合は、比較的安定した連続トルクになりやすい傾向があります。一方、トラック用タイヤは外周が大きく、サイドウォールが硬く、ビード部のワイヤー束も重いため、タイヤが破砕室に入る際にトルクが急上昇します。
実際の産業用ラインでは、投入物が常に一定とは限りません。午前中は乗用車用タイヤ、午後はトラック用タイヤを処理し、その間にサイドウォール片やビードを除去したタイヤを処理することもあります。したがって、シュレッダーは平均処理量ではなく、投入される可能性がある最も重いタイヤを基準に選定する必要があります。
スチール補強ゴムは、衝撃や圧縮よりもせん断によって、より安定して処理できます。二軸シュレッダーでは、逆方向に回転する2本のシャフトに、互い違いにかみ合うカッターディスクを取り付けます。カッターが材料をつかんで切断部に引き込み、隣接するディスクとの間でせん断します。
シャフトの低速回転により、スチールワイヤーが高速ローターに巻き付くのではなく、変形して分離する時間を確保できます。切断は制御された動作として段階的に行われます。トラック用タイヤは一度の衝撃で適切に切断できるものではなく、ビード、ベルト層、サイドウォールを順番に切断する必要があるためです。
機械的に最も厳しい部分はビード部のワイヤー束です。トラック用タイヤのビードがカッターに到達すると、伝達トルクが急激に上昇します。シャフトの接続部は、滑りや亀裂を起こさずにこのピーク負荷を伝達できなければなりません。DIN 5480規格のスプラインシャフトは、単一のキーに頼るのではなく、複数の歯で駆動トルクを伝達します。そのため、スチールワイヤーを含む材料を処理する産業用シュレッダーで、この接続方式が採用されることがあります。
一般的に、回転軸のねじり応力は伝達トルクの増加とともに大きくなります。そのため、シャフト接続部の直径や形状は、タイヤ破砕設備の信頼性を左右する重要な要素です。
ワイヤーは工程の摩耗性も高めます。機械を通過するスチール片は、カッターの刃先と破砕室の内張りを摩耗させます。真空焼入れ処理されたCrMoV合金鋼は、ワイヤーとの繰り返し接触に耐える硬度と耐摩耗性を備えています。また、耐摩耗鋼HARDOX製プレートは、破砕室を同様の摩耗から保護します。
カッターディスクの厚さは、処理条件に応じて選択します。厚いディスクは幅広のストリップを生成し、薄いディスクは大きな破砕片を受け入れられない造粒機向けに、より細い投入材料を生成します。
タイヤの予備破砕では、スクリーン式排出よりもスクリーンレス排出が適している場合があります。スチールが露出したゴムストリップはスクリーンを通過しにくく、開口部にワイヤーが引っかかると切断サイクルが遅くなります。スクリーンレス二軸シュレッダーでは、カッターがストリップ幅を制御し、材料は重力によって排出されます。
切断しにくいストリップによってシャフトに過負荷が発生した場合、Siemens PLC制御システムがトルクの上昇を検知し、シャフトを逆回転させて材料を解放した後、通常の切断動作に戻ります。サイズやスチール含有量の異なるタイヤが投入されるラインでは、この自動過負荷逆転機能が重要です。
駆動方式は、投入パターンに合わせて選定します。8時間のシフトを通じてタイヤが安定して投入される場合は、電動モーター駆動が効率的です。一方、トラック用タイヤ全体が不規則に投入されるなど、短時間に重い負荷が集中する場合は、トルクピークに対応できる大型油圧駆動が適しています。
SOYUの二軸シュレッダーでは、電動駆動と大型油圧駆動の両方を選択でき、一般的な処理能力は1～30 t/hです。対象材料として、乗用車用タイヤ、トラック用タイヤ、OTR（オフ・ザ・ロード）タイヤのゴムが挙げられています。実際の処理能力はタイヤの状態と希望するストリップ幅によって変わるため、各設備の条件に応じて確認する必要があります。
ワイヤーと重量のあるゴムは各部品に断続的な応力を与えるため、設備の適合性と保守要件も選定時に考慮すべきです。これは、英国安全衛生庁（HSE）の「作業機器の提供および使用に関する規則（PUWER）」など、作業設備に関する安全指針とも関連します。
有効なRFQでは、総処理量だけでなく、実際の投入条件を明確にする必要があります。せん断トルク、刃物の厚さ、駆動方式、過負荷制御を適切に選定するには、次の条件を明示することが重要です。
投入タイヤが乗用車用、トラック用、または混合のいずれかを示し、ビードワイヤーが残っているかを明記する。 ビードワイヤーが残ったタイヤ全体は、ビード部が高密度の鋼構造であるため、最も大きなトルク負荷を発生させます。サイドウォール片やビードを除去したタイヤは、機械的負荷を軽減します。乗用車用タイヤのロットにトラック用タイヤ全体が混入する可能性がある場合は、一般的なタイヤではなく、最も重いタイヤを基準にシュレッダーを設計する必要があります。
8～10時間の連続運転なのか、断続的なピーク負荷があるのかを指定する。 安定した投入は、減速機、駆動系、PLC制御システムの運転サイクルを予測しやすくします。連続生産を維持するには、自動過負荷逆転機能も重要です。タイヤ全体が短時間に大量投入されると、トルクピークが繰り返し発生するため、油圧駆動が適した選択肢になります。RFQでは、平均処理量（t/h）とピーク時の投入条件を分けて記載してください。
後段の造粒機または磁選機が受け入れられるストリップ幅を確認する。 ストリップ幅は主にカッターディスク間の間隔で決まるため、この条件がカッターの厚さに影響します。一方、スクリーンレス排出では、ストリップの長さは一定になりません。シュレッダーと造粒機の間に磁選機を設置するかどうかも明記してください。早い段階でスチールを除去すれば、ライン後段の異物混入と摩耗を減らせます。
これらの条件が明確であれば、メーカーは実際に想定される最も厳しいタイヤ条件に合わせて、スプラインシャフト接続、カッター形状、ライナー構成、駆動方式、制御設定を選定できます。
乗用車用タイヤのみを処理する設備では、比較的軽い仕様を採用できる場合があります。しかし、混合タイヤを処理する施設では、能力不足の機械がトラック用タイヤによって停止するたびに生産量が低下します。したがって、初回のRFQには、タイヤの種類、ビードの状態、計画処理量、シフト時間、後段で必要な出力幅を一つの投入条件としてまとめて記載することが重要です。
タイヤ全体にはゴムの弾性と、単一工程での微細造粒を難しくするスチール補強材が共存しているため、タイヤリサイクルは段階的な処理が適しています。二軸シュレッダーは、タイヤを切り開いてスチールを露出させ、磁選と造粒工程に安定したストリップ状材料を供給する前段設備です。
設備を比較する際は、タイヤによる繰り返し負荷を受ける主要部品に注目してください。具体的には、DIN 5480スプラインシャフト、CrMoV製カッター、HARDOX製ライナー、スクリーンレス排出、PLCによる過負荷逆転機能、駆動方式、カッターディスクの厚さです。
さらに、乗用車用タイヤとトラック用タイヤの比率、ビードの状態、時間当たりの処理量、シフト時間、後段で必要な出力幅をメーカーに伝える必要があります。SOYUの二軸シュレッダーは、乗用車用・トラック用・OTRタイヤのゴムを対象材料としており、電動駆動と大型油圧駆動の両方に対応しています。タイヤリサイクルプロジェクトでは、実際の用途条件に基づく個別の問い合わせが次の合理的なステップです。
A： 投入物が乗用車用タイヤのみ、トラック用タイヤのみ、または混合タイヤのいずれかを明記してください。また、タイヤ全体を投入するのか、ビードワイヤーを除去しているのかを示し、計画処理量をt/hまたは1シフト当たりのトン数で指定します。ビードワイヤーが残ったトラック用タイヤ全体は最も大きなトルク負荷を発生させますが、サイドウォール片やビードを除去したタイヤは機械的負荷を軽減します。
A： 二軸シュレッダーによる粗破砕は、タイヤ全体をストリップ状に切断し、スチールベルトを露出させ、造粒前に破砕片のサイズを小さくします。円形で柔軟なスチール補強タイヤを造粒機に直接投入すると、ゴムが変形し、刃先に熱が蓄積し、ワイヤーがスクリーンやローターに巻き付く可能性があるため、効率的な処理が困難です。
A： ビード部のワイヤー束との繰り返し接触に耐えられる十分な厚さのカッターディスクと、高トルクを滑りなく伝達できるシャフト接続部が必要です。DIN 5480規格のスプラインシャフトは、この要件に対応する方式です。
