JP2001073222A - 繊維状物製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型の設備で熱可塑性樹脂からなる使用済み
容器等の廃棄物から繊維状物を容易に製造できる繊維状
物製造方法及び装置を提供する。 【解決手段】 繊維状物製造方法は、熱可塑性樹脂を主
原料とする廃棄物１１を加熱溶融して、高速回転する多
孔性の側壁１６を備えた容器１７から繊維状に噴出さ
せ、これを冷却して繊維状物４７を製造する。繊維状物
製造装置１０は、投入された熱可塑性樹脂を主原料とす
る廃棄物１１を加熱して溶融物１２を生成する加熱溶融
手段１３〜１５と、溶融物１２が入り、多孔性の側壁１
６を備えて、回転駆動手段２３によって高速回転される
容器１７と、容器１７から噴出される溶融物１２を冷却
し繊維状物４７にして回収する回収手段４６とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂から
なる使用済み容器等の廃棄物から、例えば、換気扇等に
使用するフィルタ、ぬいぐるみ、座布団等の綿材に使用
する繊維状物を製造する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】飲料や食品の包装容器として、例えば、
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチッ
クが多用されている。これらの廃棄物の大部分は廃棄処
分にされるが、使用済みのこれらの容器を回収して再生
する研究がされており、その一部は実用化されている。
廃棄物の再生には、洗浄、分別、溶融、再生等の設備を
必要としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の廃棄物の再生設備は、大型の設備を必要とするた
め、その設置場所が限られていた。また、設備の運転の
手間や費用を考慮すると大量の廃棄物をまとめて処理し
なければならず、このため、大量の廃棄物を、広範囲の
地域から集積してからまとめて処理を行う必要があり、
個人的に、又は町内会等が単独で廃棄物を収集しても、
処理を行うことができなかった。本発明はかかる事情に
鑑みてなされたもので、小型の設備で熱可塑性樹脂から
なる使用済み容器等の廃棄物から繊維状物を容易に製造
できる繊維状物製造方法及び装置を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る繊維状物製造方法は、熱可塑性樹脂を主原料とする
廃棄物を加熱溶融して、高速回転する多孔性の側壁を備
えた容器から繊維状に噴出させ、繊維状物を製造する。
熱可塑性樹脂を主原料とする廃棄物とは、例えば、使用
済みのペットボトル等をいい、これを破砕してチップに
したものも含む。また、多孔性の側壁には、例えば、金
網や多孔パイプを使用することができる。さらに、繊維
状とは、細長い線状のものをいうが、短いものも含む。
容器を高速回転させると、容器内の加熱溶融された廃棄
物（溶融物）には遠心力が働き半径方向外側に移動す
る。そして、容器が多孔性の側壁を備えているので、溶
融物は各孔から外側に噴出される。溶融物は細長い繊維
状となって噴出され、例えば、空気中、又は水中に噴出
されて固化され繊維状物となる。このように構成するこ
とによって、遠心力を利用して簡単に繊維状物を製造す
ることができる。

【０００５】前記目的に沿う本発明に係る繊維状物製造
装置は、投入された熱可塑性樹脂を主原料とする廃棄物
を加熱して溶融物を生成する加熱溶融手段と、前記溶融
物が入り、多孔性の側壁を備えて、回転駆動手段によっ
て高速回転される容器と、前記容器から噴出される前記
溶融物を繊維状物にして回収する回収手段とを有する。
加熱溶融手段は、容器の内部に設けられ容器と共に回転
する場合もある。このように構成することによって、簡
単な構造で、容器に発生する遠心力を利用して繊維状物
を製造することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。図１、図４に示すように、本発明
の一実施の形態に係る繊維状物製造装置１０は、投入さ
れた熱可塑性樹脂を主原料とする廃棄物の一例であるペ
ットボトル１１を加熱して溶融物１２を生成する加熱溶
融手段の一例であるヒータ１３〜１５、３１と、溶融物
１２が入り、多孔性の側壁の一例である金網１６を備え
て高速回転される容器１７と、容器１７を高速回転させ
る回転駆動手段の一例であるモータ２３と、容器１７か
ら噴出される溶融物１２を冷却し繊維状物４７にして集
める回収手段４６とを有している。以下、詳しく説明す
る。

【０００７】繊維状物製造装置１０のケーシング１９
は、縦５０ｃｍ×横５０ｃｍ×高さ１００ｃｍ程度の大
きさで、下部に設けられたストッパー付きの車輪２０に
よって移動及び停止可能となっている。そして、ケーシ
ング１９の前側には作業用開口部２１を有し、作業用開
口部２１から繊維状物４７の回収や装置のメンテナンス
を行うことができるように構成されている。また、前側
の下部には、ヒータ１３〜１５、３１の温度調整とスイ
ッチの入、切が可能なヒータ制御装置２２、及び始動、
停止、若しくはモータ２３の回転数制御を行うモータ制
御装置２４とが設けられている。ケーシング１９の上部
には、ペットボトル１１を投入する保温蓋２５付きの投
入口２６が設けられ、投入口２６はヒータ１３〜１５を
備えたステンレス製の溶融ケース２７に連通している。

【０００８】溶融ケース２７は、上部に大径筒部２８、
下部に小径筒部２９を有しその間を縮径筒部３０で接続
している。そして大径筒部２８の外側にはヒータ１３、
１４を、小径筒部２９の外側にはヒータ１５を設けて、
投入されたペットボトル１１を溶融して溶融ケース２７
の下端部３２から吐出可能にしている。図１〜図４に示
すように、溶融ケース２７の下方には、モータ２３が設
けられ、モータ２３の垂直回転軸３３には、容器１７が
取付けられている。モータ２３の回転速度は、１０００
〜６０００ｒｐｍの範囲で調整可能にしている。容器１
７は、垂直回転軸３３に固定用円筒部３９を介して固定
された底板３４と、中央に開口部３５を有する天板３６
と、それぞれの外周を連結する金網１６と、金網１６の
内側にアルミ製の保温リング３７を介して設けられたヒ
ータ３１とを有している。また、底板３４の下部に設け
られた固定用円筒部３９の外周には、ヒータ用電源４２
に接続したブラシ４０、４１と摺動、接触してヒータ３
１に電流を通すスリップリング４３、４４が設けられて
いる。

【０００９】金網１６の網目の大きさは、例えば、０．
１ｍｍ角〜１．５ｍｍ角で、製造する繊維状物４７の太
さに応じて交換して使用している。アルミ製の保温リン
グ３７は、表面にアルマイト処理を施して絶縁加工を行
い、ヒータ３１をショートさせないようにしている。ま
た、保温リング３７は、周方向の幅が約５ｍｍで上下方
向の長さが約１５ｍｍのスリット３８を、周方向のピッ
チを約１０ｍｍにして多数形成している。保温リング３
７を使用することによって運転時のヒータ３１が発生す
る熱を蓄積し、加熱される溶融物１２の温度を一定範囲
内に保って製品の品質を一定にすることができる。な
お、金網１６と保温リング３７の間の隙間は微小距離で
あるので、金網１６の温度もヒータ３１によって上昇さ
せることができる。モータ２３及び容器１７は、容器１
７の天板３６の中心位置を、溶融ケース２７の下端部３
２の中心位置から少しずらして取付けられている。ま
た、容器１７の底板３４の中央部４５は、円錐状に形成
している。従って、溶融ケース２７の下端部３２から吐
出される溶融物１２は、遠心力が働かない容器１７の中
心部に滞留せずに、迅速に外周に移動するので、効率よ
く繊維状物４７の製造を行なうことができる。

【００１０】金網１６の網目から噴出する溶融物１２
は、回収手段４６によって繊維状物４７にされてから回
収される。回収手段４６は、容器１７の側方及び下方を
囲んで回転可能に設けられたステンレス製、又はアルミ
製の冷却室４８と、冷却室４８の外周に設けられた図示
しない大歯車に噛合するピニオン４９及びこれを取付け
た低速駆動モータ５０と、冷却室４８の上部の一部から
製造された繊維状物４７を吸引して回収する吸引ダクト
５１を有している。冷却室４８は、中央部にモータ２３
の垂直回転軸３３が接触しないように逃げ孔５２を形成
した底壁部５４と、その周囲に立設する側壁部５５を有
して、ケーシング１９に設けられた図示しないローラ上
に、モータ２３の垂直回転軸３３と軸を同じにして回転
可能に取付けられている。また、吸引ダクト５１は、図
示しない吸引モータによって繊維状物４７を吸引して収
納容器に貯蔵する。

【００１１】回収手段４６を、このように構成すること
によって、容器１７から噴出される溶融物１２を空冷に
よって繊維状物４７とし、主として側壁部５５に付着す
る繊維状物４７を低速で回転する冷却室４８の上方から
吸引ダクト５１を使用して吸引し回収することができ
る。ペットボトル１１の溶融時に発生する排ガスは、ケ
ーシング１９の後側に設けられた排気ダクト５６から排
出することができる。この場合、必要があれば、排ガス
の清浄化処理を行ってから排出することも可能である。
このように、遠心力を利用して溶融物１２から繊維状物
４７を製造するので、装置の構造を簡単にして小型化す
ることができる。

【００１２】続いて、繊維状物４７の製造方法について
説明する。繊維状物４７の製造方法は、ペットボトル１
１を加熱溶融して、高速回転する金網１６を備えた容器
１７から繊維状に噴出させ、これを冷却して繊維状物４
７を製造する方法である。以下、詳しく説明する。ペッ
トボトル１１は、不純物を減らして材質を均一にするた
め、洗浄後に蓋を取り外しておくことが望ましい。ま
た、蓋の雌ねじ部に螺合するペットボトル１１の先部
が、本体部と違う材質である場合には、切断、分離して
おくことが望ましい。また、外側に貼着されているシー
ル等も取り外しておく。なお、同一材料の蓋を集めて、
別の性質の繊維状物を製造することもでき、また、着色
されたペットボトルを使用して、色付きの繊維状物を製
造することも可能である。

【００１３】ヒータ１３〜１５、３１は、ペットボトル
１１の投入前に、例えば、摂氏２５０〜２７０度程度に
加熱しておき、モータ２３を所定の回転数で回転させて
おく。このとき、ヒータ３１は、モータ２３の回転によ
って冷却され温度が下がるので、ヒータ１３〜１５とは
別に独立して制御可能にしている。まず、ペットボトル
１１を溶融ケース２７の投入口２６に入れ、保温蓋２５
を閉じると、溶融ケース２７の大径筒部２８の外側から
ヒータ１３、１４によって加熱され、溶融して溶融物１
２となる。次に、溶融物１２は、小径筒部２９でさらに
ヒータ１５で加熱され溶融ケース２７の下端部３２から
容器１７内に流入する。モータ２３の回転数は、１００
０〜６０００ｒｐｍの範囲で調整可能としている。これ
は、製造される繊維状物４７の繊維の太さは金網１６の
目の大きさによって決まり、これによってモータ２３の
回転数を調整する必要があるからである。例えば、繊維
状物４７の繊維の太さを細くしたいときは、金網１６の
目の大きさを小さくすると、溶融物１２を噴出するとき
の抵抗が大きくなるので、モータ２３を高速回転させて
遠心力を大きくするとよい。本実施の形態では、金網１
６の目の大きさを０．５ｍｍ角、モータ２３の回転数を
３０００ｒｐｍにしている。

【００１４】高速回転する容器１７内に流入した溶融物
１２は、円錐状に形成された中央部４５の斜面に落下し
た後、円周方向外側にあるヒータ３１及び保温リング３
７に向かって飛散し、ヒータ３１によって更に加熱され
る。その後、保温リング３７のスリット３８から金網１
６の内側面に沿って広がり、金網１６の隙間から冷却室
４８内に噴出する。噴出した溶融物１２は、繊維状物４
７となって飛散し、冷却室４８の中で周囲の空気によっ
て冷却され、最初に生成された繊維状物４７が冷却室４
８の側壁部５５に付着し、さらに生成された繊維状物４
７がその内側に付着するので、繊維状物４７は、側壁部
５５の内側表面から内側に徐々に積層していく。積層し
た繊維状物４７は、冷却室４８と共に低速駆動モータ５
０によって回転し、吸引ダクト５１から回収され、収納
容器に保管される。そして、収納容器から定期的に繊維
状物４７を取り出し、これに難燃処理を施すことによっ
て換気扇用フィルタ材料として使用することができる。
また、綿打ち直し機等を利用して綿状に形成することに
よって、寝具、ぬいぐるみ、又はクッション等に使用す
ることも可能である。

【００１５】図５〜図８に回収手段の変形例を示す。図
５に示す回収手段５７は、側壁部５８をケーシング１９
に固定とし、底壁部５９を、例えば、モータ２３に設け
た軸受６０を介して回転可能に支持している。底壁部５
９の外周には全周に亘って大歯車が設けられ、その一部
には、これと噛合するピニオン６１を介して低速駆動モ
ータ６２ａが取付けられている。そして、底壁部５９の
上部の外周付近にはモータ２３の回転中心を挟んで対向
した回収棒６２がそれぞれ立設している。回収棒６２
は、低速回転して側壁部５８に付着した繊維状物４７を
回収しながら回転することができる。回収棒６２に付着
した繊維状物４７は、回転する回収棒６２が作業者の手
前位置にきたときに回収することができる。回収棒６２
は、１８０度おきに２本設けられているが、１本、又は
３本以上でもよく、また、形状を板状にして使用するこ
とも可能である。

【００１６】図６に示す回収手段６３は、底壁部６４を
ケーシング１９に固定とし、側壁部６５を底壁部６４の
上部に設けられた図示しないローラに載置し、モータ２
３と軸芯を同じにして回転させる構成としている。底壁
部６４の一部には切欠き部６５ａが形成され、また、底
壁部６４の下部には、切欠き部６５ａの周囲を囲む回収
ダクト６６が設けられている。さらに、底壁部６４の切
欠き部６５ａの周方向の下流側端部には、側壁部６５に
直交する方向に回収板６７が立設している。側壁部６５
の外側には全周に亘って大歯車が設けられ、その一部に
は、これと噛合するピニオン６１を介して低速駆動モー
タ６２ａが取付けられている。側壁部６５を回転させる
ことによって、側壁部６５の内側に付着した繊維状物４
７を回収板６７に当接させて落下させ、回収ダクト６６
から回収することができる。

【００１７】図７に示す回収手段６７ａは、モータ２３
及び容器１７を側壁部６８に固定部材６９を介して固定
し、モータ２３の周囲に上部が開口した傘状カバー７０
を取付け、側壁部６８の下部に側壁部６８と同じ直径を
有するカップ状の回収容器７１を着脱可能に設けてい
る。この場合、側壁部６８の直径を大きく形成しておく
ことが望ましい。このように構成することによって、製
造される繊維状物４７を自然落下させ、回収容器７１内
に直接集めることができる。そして、図８（Ａ）、
（Ｂ）に示す回収手段７２は、容器１７の周囲に、容器
１７に向けて開口部７３を形成した角形管状部材７４を
巻き付けるように配置している。角形管状部材７４の一
側の端部から送風すると、内部に積層した繊維状物４７
を他側の端部から回収することができる。なお、他側の
端部から吸引して繊維状物４７を回収することも当然で
きる。続いて、図９を参照しながら容器８９の変形例に
ついて説明する。容器８９は、容器１７の底板３４に替
えて形状の異なる底板８８を取付け、さらに固定用円筒
部３９の上端に送風羽根９０を取付けたものである。底
板８８は、円環状の平板部９１と、外周を平板部９１の
内側端部に接続し、上方に向かって徐々に縮径する円錐
台筒状、すなわち内部が空間の縮径台部９２と、その内
側に形成された開口部９３を有している。固定用円筒部
３９を回転させると、底板８８の下方から容器８９内に
送風を行うことができる。容器８９の上方から流入する
溶融物１２は、送風羽根９０による空気流によって円周
方向に移動し、さらにヒータ３１で加熱された後、金網
１６の隙間から外側に噴出する。半径方向外側への空気
流が発生しているので、繊維状物４７を効率よく製造す
ることができる。

【００１８】次に、図１０を参照しながら変形例に係る
繊維状物製造装置７５について説明する。なお、繊維状
物製造装置７５は、繊維状物製造装置１０の溶融ケース
２７を省略し、回収手段４６の一部及び投入口２６の形
状を変更したものなので、繊維状物製造装置１０と同一
部材には同一番号を付し、説明を省略する。

【００１９】熱可塑性樹脂を主原料とする廃棄物の一例
である破砕チップ７６は、ペットボトル等を図示しない
破砕手段によって小片又は粉体状に切断、あるいは粉砕
したものである。テーパ付き投入口７７は、連絡管７８
の上端部に取付けられ、連絡管７８は、その下端部を容
器１７の上方に少しの隙間を開けて配置されている。冷
却室８５の底壁部７９には、容器１７の回転中心と同心
の円弧状溝８０が容器１７の回転中心を挟んで対向して
それぞれ形成されている。円弧状溝８０に嵌入して立設
される回収棒８１の下端部は、モータ２３より下方に設
けられた水平支持部材８２の両端部に取付けられ、水平
支持部材８２の中央部の下部には、ケーシング１９に固
定されたサーボモータ８３の回動軸８４が取付けられて
いる。

【００２０】使用時には、まず、テーパ付き投入口７７
から破砕チップ７６を投入すると、破砕チップ７６は、
連絡管７８内を通過して容器１７内に落下する。容器１
７内に落下した破砕チップ７６は、遠心力によってヒー
タ３１及び保温リング３７に衝突し、接触したまま回転
する。破砕チップ７６は、回転しながらヒータ３１の熱
によって溶融し、保温リング３７のスリット３８、金網
１６の隙間を順に通過して冷却室８５に噴出し、繊維状
物８６となって側壁部８７に付着する。側壁部８７に付
着した繊維状物８６は、円弧状溝８０を往復回動する回
収棒８１によって回収され、さらに、回収棒８１に付着
した繊維状物８６は、回収棒８１がケーシング１９の前
面側を通過したときに作業者が作業用開口部２１から回
収する。このように構成することによって、溶融ケース
２７を省略して装置の構造を簡単にすることができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の繊維状物製造方法は、加
熱溶融した廃棄物を、高速回転する多孔性の側壁を備え
た容器から繊維状に噴出させるので、遠心力を利用して
簡単に繊維状物を製造することができる。請求項２記載
の繊維状物製造装置は、溶融物が入り、多孔性の側壁を
備えて、回転駆動手段によって高速回転される容器を有
しているので、構造を簡単にして、装置を小型にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る繊維状物製造装置
の説明図である。

【図２】同繊維状物製造装置の容器の構成図である。

【図３】同繊維状物製造装置の容器の部分断面図であ
る。

【図４】同繊維状物製造装置の斜視図である。

【図５】同繊維状物製造装置の変形例に係る回収手段の
斜視図である。

【図６】同繊維状物製造装置の他の変形例に係る回収手
段の斜視図である。

【図７】同繊維状物製造装置の他の変形例に係る回収手
段の斜視図である。

【図８】（Ａ）は同繊維状物製造装置の他の変形例に係
る回収手段の斜視図であり、（Ｂ）はその部分断面図で
ある。

【図９】同繊維状物製造装置の変形例に係る容器の説明
図である。

【図１０】変形例に係る繊維状物製造装置の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０：繊維状物製造装置、１１：ペットボトル（廃棄
物）、１２：溶融物、１３〜１５：ヒータ（加熱溶融手
段）、１６：金網（側壁）、１７：容器、１９：ケーシ
ング、２０：車輪、２１：作業用開口部、２２：ヒータ
制御装置、２３：モータ（回転駆動手段）、２４：モー
タ制御装置、２５：保温蓋、２６：投入口、２７：溶融
ケース、２８：大径筒部、２９：小径筒部、３０：縮径
筒部、３１：ヒータ（加熱溶融手段）、３２：下端部、
３３：垂直回転軸、３４：底板、３５：開口部、３６：
天板、３７：保温リング、３８：スリット、３９：固定
用円筒部、４０、４１：ブラシ、４２：ヒータ用電源、
４３、４４：スリップリング、４５：中央部、４６：回
収手段、４７：繊維状物、４８：冷却室、４９：ピニオ
ン、５０：低速駆動モータ、５１：吸引ダクト、５２：
逃げ孔、５４：底壁部、５５：側壁部、５６：排気ダク
ト、５７：回収手段、５８：側壁部、５９：底壁部、６
０：軸受、６１：ピニオン、６２：回収棒、６２ａ：低
速駆動モータ、６３：回収手段、６４：底壁部、６５：
側壁部、６５ａ：切欠き部、６６：回収ダクト、６７：
回収板、６７ａ：回収手段、６８：側壁部、６９：固定
部材、７０：傘状カバー、７１：回収容器、７２：回収
手段、７３：開口部、７４：角形管状部材、７５：繊維
状物製造装置、７６：破砕チップ、７７：テーパ付き投
入口、７８：連絡管、７９：底壁部、８０：円弧状溝、
８１：回収棒、８２：水平支持部材、８３：サーボモー
タ、８４：回動軸、８５：冷却室、８６：繊維状物、８
７：側壁部、８８：底板、８９：容器、９０：送風羽
根、９１：平板部、９２：縮径台部、９３：開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を主原料とする廃棄物を加
   熱溶融して、高速回転する多孔性の側壁を備えた容器か
   ら繊維状に噴出させ、繊維状物を製造することを特徴と
   する繊維状物製造方法。
2. 【請求項２】 投入された熱可塑性樹脂を主原料とする
   廃棄物を加熱して溶融物を生成する加熱溶融手段と、前
   記溶融物が入り、多孔性の側壁を備えて、回転駆動手段
   によって高速回転される容器と、前記容器から噴出され
   る前記溶融物を繊維状物にして回収する回収手段とを有
   することを特徴とする繊維状物製造装置。