CN1579731A - 再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法 - Google Patents

再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法 Download PDF

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Abstract

一种再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，在具有高速回转的叶片(11a～11f)的混合装置1中投入混有多种合成树脂材料的合成树脂废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使其熔融，将该合成树脂材料形成为凝胶状态，将该合成树脂材料以该凝胶状态装填到成形机(42)并进行冷却。这样，即使为混有各种合成树脂材料的合成树脂废料也不需要分类，可直接再成形为有用的合成树脂产品，可降低成本等，促进合成树脂废料的再循环。

Description

再利用合成树脂废料的合成 树脂产品的成形方法
技术领域
本发明涉及一种再利用以合成树脂材料为主体的废料制造有用的合成树脂产品的合成树脂产品的成形方法。
背景技术
在合成树脂材料中混入木粉等木质粉碎物、由挤压成形机成形木质合成树脂产品的技术公开于如下专利文献1中。
(专利文献1)日本特开2002-79567号公报
可是，从使用完毕的合成树脂制的包装用容器或废车的缓冲垫、电池盒、及其它产品产生的大量的合成树脂废料混有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、丙烯腈、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、环氧、苯酚等热塑性或热硬性的各种合成树脂材料或其共聚树脂，另外，在其中混有金属片、木片、玻璃片、纤维屑等混杂物。过去这样的合成树脂废料由于各材料熔融温度各不相同，所以，难以供给到公知的注射成形机对合成树脂产品进行再成形。因此，只要不对各材料分类则不能进行再循环。然而，为了分类，要求较高的分离技术，并且其成本高，所以，过去这样的合成树脂废料大部分作为产业废弃物送到处理场。
发明内容
因此，本发明提供一种即使为混有各种合成树脂材料的合成树脂废料也不需要分类、直接可再成形为有用的合成树脂产品的方法，可减轻上述那样的分类所需要的成本等，促进合成树脂废料的再循环，解决上述问题。
本发明的第一方面提供一种再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，其特征在于：在具有高速回转的叶片的混合装置中投入混有多种合成树脂材料的合成树脂废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使其熔融，将该合成树脂材料形成为凝胶状态，将该合成树脂材料以该凝胶状态装填到成形机并进行冷却，从而成形合成树脂产品。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：通过将叶片的回转轴形成为空心状，使冷却媒体在该回转轴中循环，从而冷却该叶片，防止与凝胶状态的合成树脂废料的粘附。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：通过使冷却媒体在腔室壁中循环，从而冷却该腔室，防止凝胶状态的合成树脂废料粘附到该腔室的内面。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：设置多片倾斜状的叶片，随着回转，接触于该叶片的合成树脂废料时常被朝腔室的中心引导。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：在腔室壁的一部分设置光学式温度计的温室头，使冷却媒体在该测定头的周围循环，防止该测定头的过热。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：设置吸引腔室内的气体将其排出到外部的真空排气装置。
另外，本发明的合成树脂废料再生用混合装置在腔室内设置由电动机驱动进行高速回转的叶片，在该腔室内装填合成树脂废料，从而搅拌该废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使该合成树脂废料熔融成凝胶状态；其特征在于：在从电动机的电源的负荷电流达到峰值时起经过一定时间之后，从该腔室内排出凝胶状态的合成树脂废料。
本发明的第二方面提供一种再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，其特征在于：在具有高速回转的叶片的混合装置中投入混有聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性树脂材料的合成树脂废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使其熔融，将该合成树脂材料形成为凝胶状态，将该合成树脂材料以该凝胶状态与木材、废纸、纤维等纤维素系材料的粉体或屑体投入到挤压成形机，成形木质系的合成树脂产品。
另外，本发明的特征在于：将与模具相连的上述挤压成形机的材料挤压通道形成为长方形横断面，同时，在该材料挤压通道设置通过局部增大其宽度和厚度而大体形成为椭圆形的压力室，将聚柄烯、聚乙烯等热塑性树脂、木材、废纸、纤维等纤维素系材料的粉体或屑体投入到上述挤压成形机，将该树脂混合材料加热到180～200℃后，通过上述压力室挤出。
按照本发明的第一方面的再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，可由搅拌带来的摩擦热使合成树脂废料熔融成适度的凝胶状态，将不同种类的合成树脂材料完全成一体地成形有用的合成树脂产品。为此，不需要分类即可按低成本对合成树脂废料进行循环，实现资源的有效利用，同时，可有效地解决合成树脂废料的处理问题。
按照本发明的第二方面的再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，可制造优质的表皮美观的木质系合成树脂产品，有效地利用木材资源。
附图说明
图1为本发明的再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法的工序图。
图2为用于实施本发明的合成树脂产品的成形方法的混合机的纵断面图。
图3为图2的混合机的叶片的放大图。
图4为图3的平面图。
图5为图3的A-A线断面图。
图6为示出合成树脂废料的搅拌带来的温度变化和电动机的负荷电流的变化的线图。
图7为用于实施本发明的合成树脂产品的成形方法的加压成形机的纵断面图。
图8为成形本发明的木质系的合成树脂产品的装置的整体的示意图。
图9为图8的挤压成形机的要部的纵断面图。
图10为图9的水平断面图。
图11为图9的B-B线断面图。
图12为图9的C-C线断面图。
具体实施方式
(实施例1)
下面，根据附图说明的发明的第一方面的实施例。图1示出其工序图。最初的工序a为将从废弃物获得的各种合成树脂废料粉碎成适当的大小、形成片状、粒状、或粉状的工序。然后，在随后的工序b中，为了相应于作为产品要求的物性进行成分调整而进行计量。此时根据需要添加着色剂、新的合成树脂材料、强化剂等。
将这样计量后的合成树脂废料投入到图2例示的混合机1。该混合机1在机台2形成横向圆筒形的腔室3，将由轴承4、4水平支承的回转轴5引导至该腔室3的中心，通过联轴节6将该回转轴5的一端与电动机7连接。回转轴5为空心状，在其轴端设置旋转接头8、联轴节9，通过该旋转接头8将冷却水供给到设于该回转轴5内部中心的供水管10，该冷却水在该回转轴5中往复流动，从联轴节9排出。
在贯通腔室3中的回转轴5的外周，如图2～图4所示那样凸设共6片的叶片11a～11f。其中的两端部的叶片11a和11f在朝箭头所示方向回转时其前缘与腔室3的两端壁12、12的内面基本上无间隙滑接地按约15度的角度倾斜，固定于回转轴5的外周面。另外，中间部的4片的叶片11b、11c、11d、11e在回转轴5的外周面以交错状固定外，各叶片的前方部朝回转时的前缘在朝着该腔室3的两端的方向分别按约15度的角度卷绕。
另外，符号12为开设于腔室3的一方的端壁的材料供给口，符号13为形成于回转轴5外周的螺旋状的材料供给螺旋片，符号14为包围该供给螺旋片13的材料供给箱，符号15为设于该供给箱的上方的料斗，在该料斗设置可气密地关闭的盖16。另外，符号17、17为固定设于回转轴5的均衡轮。
在腔室3的周壁中形成通水路18，配置与该通水路18连通的供水管19和排水管20，通过在该通水路18使冷却水循环，可冷却该腔室3的壁。另外，符号26为光学温度计，符号21为设于该腔室3的周壁的一部分的光学式温度计的测定头，该测定头21与光学温度计26通过连接电缆连接。符号22为用于防止该测定头21受到过热影响的、在周围通过供水管23、排水管24使冷却水通过地设置的通水路。符号25为表示由光学温度计26测量的温度的数字仪表板。这样在测定头21中通过冷却水，防止过热，可防止树脂在受光面的粘着，可获得测定温度的正确性。
另外，符号27为设于腔室3的底壁部的凝胶排出门，该门27由轴28可回转地支承，设于该轴28的齿轮29与齿条30啮合，由缸32的作动使该齿条30进退移动，从而可使该轴28回转，开闭门27。符号31为配置于该门27的正下方的凝胶接受用的托盘。
另外，在腔室3的一侧壁连接透气的配管33，该配管33配置于真空排气装置34。另外，符号40为控制板，在该控制板40连接用于控制电动机7的转速的变频器，同时，具有测定电动机7的负荷电流的电流计和定时器，向上述缸32发出指令，可开闭门27。
在这样构成的混合装置1中，使冷却水分别在回转轴5内和腔室3的壁内循环，由电动机7通过该回转轴5使叶片11a～11f高速回转。例如，使叶片11a～11f的前端速度可上升到20～50m/s左右地高速回转。然后，将预先粉碎成一定大小的片状、粒状等的合成树脂废料投入到料斗15中，由供给螺旋片13的导向从材料供给口12将该废料供给到腔室3中，由叶片11a～11f对其进行搅拌。
图6以横轴为时间轴在图中表示将由聚丙烯50％、丙烯腈·乙烯·丙烯·苯乙烯共聚树脂50％的组成获得的合成树脂废料充填到腔室3中如上述那样进行搅拌时的由光学温度计26测定的腔室3内的合成树脂材料的温度变化(由符号A表示)和此时的电动机7的负荷电流的变化(由符号B表示)。这样，腔室3内的合成树脂材料随着搅拌产生摩擦热，由该摩擦热使温度逐渐上升，在由该图中的点a示出的时刻熔融成适度的柔软的凝胶状态。另外，该电动机7的负荷电流在该图中的点b达到峰值，此后数秒期间成为合成树脂材料的温度适度的凝胶状态。通过这样检测电动机7的负荷电流成为峰值的时刻，从而可检测到为腔室3内的合成树脂材料开始熔融的时刻这一状态。即，材料开始熔融时搅拌阻力上升最大，负荷电流也在同时期达到峰值。为此，由控制板40检测到负荷电流出现峰值(ピ一クアウト)这一状态，使定时器作动，数秒后(根据投入的废料的量和组成等的不同而使定时器的设定时间多少有些不同)，使缸32作动，打开门27，排出腔室3内的合成树脂材料，则可在时常熔融成适度的柔软的凝胶状态时排出。为此，通过采用这样的排出时刻，可成为对下一成形工序的成形时常最佳地柔软性地调整粘度。
叶片11a和11f防止熔融的合成树脂材料附着于两端壁内面。另外，叶片11b～11e由其倾斜朝腔室3内的中心引导合成树脂材料，所以，在腔室3内熔融的合成树脂材料不分散地形成饼那样的块。然后，腔室3的壁由冷却水冷却，回转轴5及叶片11a～11f由在该回转轴5中循环的冷却水冷却，所以，与熔融后的合成树脂材料的温度差可得到充分保持，防止其粘附。因此，如打开门27，则凝胶状态的合成树脂材料可不困难地由离心力排出到托盘31上(工序c、d)。
这样排出的合成树脂材料处于其熔融状态期间装填到加压成形机，成形为板状、杆状、粒状、片状、箱状等所期望的形状(工序e)。图7示出出于这样的目的由下模40和上模41构成的加压成形机42的一例。通过将熔融成凝胶状态的合成树脂材料50装填到该下模40中，使上模41压下而进行加压，使合成树脂材料50冷却，成形为板状。
通过这样不对由搅拌的摩擦热对熔融的合成树脂材料进行再加热、立即直接装填到下一成形机，可不使废料中的各种合成树脂材料分离地作为整体使成形品成形。为此，即使混有各种合成树脂材料，也可成形强度、弹性等物质特性优良的成形品。在上述组成的合成树脂材料中，可获得弯曲弹性率1700kg·f/cm2以上、弯曲强度在300kg·f/cm2以上、拉伸强度在150kg·f/cm2以上的各高性能。为此，成形品的用途也不逊色于新材料地遍及广泛的范围。另外，在这里可再循环的合成树脂材料不限于上述组成，可混合汽车缓冲垫、汽车内装饰件、小瓶、泡沫苯乙烯容器、药品容器、电池箱等各种合成树脂制品的废料。
如通过配管33由真空排气装置34对腔室3内的气体进行吸引，则可将随着氯乙烯等合成树脂材料熔融产生的有害气体排出到外部，所以，可良好地保持工厂内的作业环境。另外，通过气密地关闭料斗15的盖16，使腔室3内减压，从而可尽可能地减少随着搅拌在熔融树脂中混入空气、气体等的比例，所以，对提高成形品的特性更有利。
(实施例2)
下面，根据图8～图12说明本发明的第二方面的实施例。该实施例再利用热塑性树脂的废料，成形木质系的板状合成树脂产品，图1为该装置整体的概要。该图中，符号1为上述混合装置，符号100为挤压成形机。在混合机1的料斗15投入聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂的废料，由如上述那样与内部的叶片的冲击摩擦产生的自发热使该热塑性树脂熔化，将该热塑性树脂形成为凝胶状态。通过打开门27，将该凝胶状态的热塑性树脂投入到挤压成形机100的料斗121。
挤压成形机100在横置的缸120的基部上面设置料斗121和料斗122，在该缸中设置电动机123驱动回转的螺旋片124，在该缸的前端部设置与模具125相连的金属模126。符号127为设于缸外侧的加热器。
另外，如图9～图11所示，在金属模126通过从缸120的前端部逐渐扩大宽度从而形成横断面长方形状的挤压通道130。符号131为朝侧面将该材料挤压通道的途中折曲成ヘ字形从而形成的凸堤部。另外，符号132如图12所示那样使该挤压通道130的宽度和厚度局部地扩径从而大体形成为椭圆形的压力室。在该压力室132的前方设置具有长方形的开口的模具125。另外，符号135为设于模具125前方的成形品支承用辊，符号136为冷风吹出装置。
然而，从料斗121将形成为凝胶状态的上述热塑性树脂投入，同时，从料斗122投入粉碎成微粉末状的木粉。该树脂与木粉的混合比例可根据产品的用途将木粉调整成50～90％(最好60～80％)。通过使螺旋片124回转，从而一边对该树脂和木粉进行混合搅拌一边推送，同时，由加热器127使该树脂混合材料加热到180～200℃(使树脂熔化时木粉也可燃烧的温度以下)，由上述推出通道130使该树脂混合材料对应于该通道宽度逐渐使其扩径。该树脂混合材料经过凸堤部131形成为1m左右的宽度。该树脂混合材料由螺旋片124的旋转按压头：300kg/cm2左右进一步被推送，该树脂混合材料达到上述压力室132，如箭头所示那样回转，一旦倒流，树脂与木粉的混合更可靠。即，该树脂混合材料由与挤压通道130的内壁面的摩擦使树脂与木粉分离，仅树脂先行，但由形成为椭圆形的压力室132旋转，再混合树脂和木粉，即使达到模具125，也维持良好的混合状态。
为此，经过模具125挤出的宽1m左右、厚3～12mm的板状成形品的表皮成为过去所没有的细密的表皮。然后，由冷风吹出装置136进行冷却，从而成形本发明的木质系的板状合成树脂产品。
这样制造的板状合成树脂产品按照本粉的混合比例具有轻质、加工性良好等木的特质，特别是表皮平滑，所以，作为建材和其它材料的用途较宽。另外，与合成树脂单体相比可获得更高的杨氏模量(ヤング率)的材质，并作为耐水性优良的木质材料定位，商品价值高。另外，也可根据需要在表面印刷木纹。
作为合成树脂废料，也可对熔融温度不同的聚苯乙烯、聚氯乙烯等其它热塑性树脂进行再循环。
通过设置上述压力室132，从而良好地混合树脂和木粉，所以，可使过去的700～1000mm/分的挤压速度即成形速度大幅度增大为3000mm/分，可不降低质量地提高生产效率。
另外，除实施例所示木粉外，也可对切粉等粉体、刨屑等屑体或废纸、纤维等纤维素系材料的粉体、屑体。另外，通过调节其配合量，可成形具有所期望的质感、强度的合成树脂产品。作为这些纤维系材料的特质，提高产品强度。

Claims (2)

1.一种再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，其特征在于：在具有高速回转的叶片的混合装置中投入混有多种合成树脂材料的合成树脂废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使其熔融，将该合成树脂材料形成为凝胶状态，将该合成树脂材料以该凝胶状态装填到成形机并进行冷却，从而成形合成树脂产品。
2.一种再利用合成树脂废料的合成树脂产品的成形方法，其特征在于：在具有高速回转的叶片的混合装置中投入混有聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性树脂材料的合成树脂废料，由伴随着该搅拌产生的摩擦热使其熔融，将该合成树脂材料形成为凝胶状态，将该合成树脂材料以该凝胶状态与木材、废纸、纤维等纤维素系材料的粉体或屑体一起投入到上述挤压成形机，成形木质系的合成树脂产品。
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