JP2002178384A - 押出し成形機及びこれを用いた成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の形状等の品質を確保するため、成形
品を所定形状に形成することのできる押出し成形機及び
これを用いた成形方法を提供する。 【解決手段】 破砕されたプラスチック主体の廃棄物の
少なくとも一部を溶融してダイスプレート１６に形成さ
れた複数の押出口１７から押出し、押出口１７より下流
側に配置された刃物１８で切断してコークス原料として
使用可能な塊状の成形品１９を製造する押出し成形機１
０において、刃物１８の下流側には、複数の押出口１７
からそれぞれ押出された成形品１９ａが当接可能な遮蔽
板２７が設けられ、遮蔽板２７に当接した複数の成形品
１９ａを刃物１８で長さを揃えて切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、コークス
炉設備の石炭代替原料に利用できるように、分別された
家庭ごみ等のプラスチック系一般廃棄物を所定形状に成
形して、コークス原料を製造する押出し成形機及びこれ
を用いた成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の成形品の製造方法においては、例
えば、圧縮梱包体のプラスチックを開梱、破砕、選別及
び細破砕した廃棄物を、スクリュー式定量供給機にて定
速回転のスクリュー式の押出し成形機に供給し、スクリ
ューの押出しによる圧縮、摩擦（熱）、プラスチック間
の摩擦（熱）及び加熱により廃棄物に含まれる熱可塑性
樹脂を溶融して押出口から押出し、所定形状を有する塊
状の成形品を製造する方法があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の成形品の製造方法のように、プラスチック系の一般
の廃棄物の減容処理に採用される押出し成形機の目的は
埋立処分容量の削減であるため、成形品の品質管理（サ
イズ、嵩比重、塊率）は行われていなかった。また、一
定品質のものを成形しようとしても、押出し成形機から
押出された廃棄物を棒状の破断機で折り取って成形品を
形成していたので、形状の管理が困難で、成形品の端部
形状や長さを揃えることができなかった。さらに、押出
し成形機の温度が高い場合には、廃棄物が完全に固化し
ない状態で排出されていたので、破断機によって折り取
るときに曲がってしまい、また、他の成形品に付着する
こともあった。このように形状、特に長さが不均一な成
形品は、搬送や定量切り出しが困難で、例えば、コーク
ス炉原料として使用することが難しかった。本発明はか
かる事情に鑑みてなされたもので、成形品の形状等の品
質を確保するため、成形品を所定形状に成形することの
できる押出し成形機及びこれを用いた成形方法を提供す
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
係る押出し成形機は、破砕されたプラスチック主体の廃
棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成
された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側
に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可
能な塊状の成形品を製造する押出し成形機において、前
記刃物の下流側には、複数の前記押出口からそれぞれ押
出された成形品が当接可能な遮蔽板が設けられ、前記遮
蔽板に当接した複数の前記成形品を前記刃物で長さを揃
えて切断する。成形品は、ダイスプレートの複数の押出
口から徐々に押出されるが、押出口の位置や廃棄物の性
状によって押出口の抵抗が異なり、各押出口からの押出
速度が異なる。従って、成形品の突出長さを規制せず
に、例えば、所定時間おきに切断するように構成する
と、長さが不均一な成形品が成形される。本発明におい
ては、刃物の下流側に遮蔽板を設けたので、押出速度が
速い成形品は遮蔽板に当接して待機状態になり、その間
に押出速度が遅い成形品が遮蔽板に当接する。そして、
押出口からの成形品の突出長さが揃った状態で、成形品
を刃物で切断する。かかる構成によって、成形品の最大
長さを規制し、長さが均一な成形品を成形することがで
きる。また、多種類のプラスチックが混入した廃棄物を
原料とするため、各プラスチックの成形条件の違いから
成形品に多量の粉体が含まれる場合があるが、刃物を用
いて切断しているので、成形品を折って製造する場合に
比べて端部形状を均一にできると共に、粉塵の発生量を
減らすことができる。

【０００５】ここで、前記ダイスプレートの下流側で、
前記刃物で切断された前記成形品の落下経路を避けた下
方位置に、前記押出口から押出された成形品に向けて冷
却流体を噴出して固化させる噴出ノズルを設け、前記ダ
イスプレートの上方位置に、吸引ダクトを設けることも
可能である。冷却流体には、例えば、空気や水、及びこ
れらの混合流体を用いることができる。押出口から押出
された状態の成形品は、固化していない状態なので、こ
のまま切断しようとすると屈曲した異形の成形品が形成
されることがあるが、冷却することによって成形品を固
化させ、屈曲しないで切断可能な堅さにすることができ
る。また、形成された成形品同士が付着して一体化する
ことを防止することができる。押出口の下方に噴出ノズ
ルを設け、上方に吸引ダクトを設けているので、押出し
成形機周辺に発生する粉塵を下方から吸引ダクトに向け
て上昇させ、効率よく除去できると共に、成形品を冷却
した後の冷却流体も吸引して除去することができる。ま
た、噴出ノズルは、成形品の落下経路を避けた位置に設
けられているので、切断されて落下する成形品を噴出ノ
ズルで吹き飛ばすことを避けることができる。なお、冷
却流体に水を用いた場合には、吸引ダクトで吸引可能な
大きさの霧状に噴出することが好ましい。水を用いた場
合には、粉塵の飛散を抑制して、押出し成形機周辺の汚
損を防止することができる。

【０００６】前記目的に沿う本発明に係る押出し成形機
を用いた成形方法は、破砕されたプラスチック主体の廃
棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成
された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側
に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可
能な塊状の成形品を製造する押出し成形機を用いた成形
方法において、前記押出口の下流側に該押出口とは所定
の隙間を設けて遮蔽板を配置し、前記押出口から徐々に
排出される成形品を前記遮蔽板に当ててその突出長さを
調整した後、前記刃物で成形品を切断して前記成形品の
長さを揃える。突出長さを調整するとは、刃物に対する
遮蔽板の位置を変えて切断される成形品の最大長さを規
制することをいう。成形品を遮蔽板に当てて突出長さを
調整するので、押出口からの押出速度が速い成形品を、
押出速度が遅い成形品の先端が遮蔽板に到達するまで待
機させ、各押出口の押出速度の差を吸収して、切断され
る成形品の最大長さを揃えることができる。

【０００７】なお、刃物による一の押出口から突出する
成形品を切断してから再度同じ押出口から突出する成形
品を切断するまでの時間間隔を変えて、成形品の平均長
さを調整することも可能である。すなわち、切断の時間
間隔を長くすると、突出して遮蔽板に当たる成形品の数
量が増えて平均長さが長くなり、時間間隔を短くする
と、遮蔽板に当たる前に切断される成形品の数量が増え
て平均長さが短くなる。いずれの場合も最大長さは、刃
物から遮蔽板までの距離に等しくなる。

【０００８】

【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２に示すように、本発明
の一実施の形態に係る押出し成形機１０は、破砕された
プラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融して
ダイスプレート１６に形成された複数の押出口１７から
押出し、押出口１７より下流側に配置された複数の刃物
１８で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成
形品１９を製造する装置である。以下、詳しく説明す
る。

【０００９】まず、押出し成形機１０の構造について説
明する。押出し成形機１０のハウジング１１の上部に
は、廃棄物を投入可能な開口部２１が設けられ、ハウジ
ング１１の内部には、スクリューフィーダ１２、１３の
スクリュー１４、１５が軸心を平行にしてそれぞれ水平
に配置されている。ダイスプレート１６は、スクリュー
１４、１５の軸方向の下流側端部に設けられ、ダイスプ
レート１６には、ノズル２０がスクリュー１４、１５の
軸心を中心とする適当な円周上に所定間隔おきに多数設
けられている。また、ダイスプレート１６には、図示し
ないヒータが設けられており、開口部２１から投入され
た廃棄物は、スクリュー１４、１５の回転による摩擦熱
と、場合によってはヒータによる加熱によって廃棄物中
のプラスチックに含まれる熱可塑性樹脂が溶融されてい
る。各ノズル２０には、押出口１７が廃棄物の流れ方向
に向けて貫通してそれぞれ形成されており、熱可塑性樹
脂が溶融した廃棄物は、断面形状を押出口１７に合わせ
てダイスプレート１６の下流側に棒状に突出して連続し
た成形品１９ａとなり、固化する。

【００１０】次に、押出口１７から突出する連続した成
形品１９ａを切断するための構成について説明する。押
出し成形機１０の押出口１７の下流側には、モータ２
２、２３にそれぞれ接続された回転ボス２４、２５が、
スクリュー１４、１５に軸心を揃えて対向して設けられ
ている。回転ボス２４、２５の先側（廃棄物の流れ方向
上流側）には、周方向にエッジを形成した刃物１８が、
同一平面上にそれぞれ４枚ずつ設けられている。各刃物
１８は、各回転ボス２４、２５の軸心から半径方向外側
に突出し、さらに同一の周方向（例えば、右廻り方向）
にオフセットさせて取付けられている。回転ボス２４、
２５の中心間距離は、刃物１８の長さの２倍より小さい
が、回転ボス２４、２５が回転しても、各刃物１８は干
渉しないように構成されている。また、刃物１８の下流
側（回転ボス２４、２５の基側）には、複数の押出口１
７からそれぞれ押出された成形品１９が当接可能な遮蔽
板２７が、回転ボス２４、２５を避けて配置されてい
る。遮蔽板２７は、図示しない取付け部材を介して押出
し成形機１０に固定配置されている。回転ボス２４、２
５に設けられた各刃物１８は、モータ２２、２３によっ
て回転し、刃物１８の軌跡によって描かれる円内を通過
する成形品１９ａを切断することができる。

【００１１】遮蔽板２７は、回転ボス２４、２５の軸方
向に移動して固定可能で、かかる構成によって、遮蔽板
２７に当接した複数の成形品１９ａを刃物１８で長さを
揃えて切断し、均一な長さの成形品１９を形成すること
ができる。成形品１９は、例えば、長さ３０〜７０ｍｍ
で、直径２０〜３０ｍｍ（ノズル２０の口径に左右され
る）の円柱状に形成することができる。すなわち、各押
出口１７から突出した成形品１９ａは、押出速度がそれ
ぞれ異なっているが、押出速度が速い成形品１９ａは、
遮蔽板２７に先端を当接した状態で、それ以上突出しな
くなり、押出速度が遅い成形品１９ａが遮蔽板２７に到
達するまで待機している。そして、各成形品１９の突出
長さが揃った後、刃物１８で切断を行い、最大長さが規
制された成形品１９を成形することができる。本実施の
形態においては、破砕されたプラスチックを主体とする
廃棄物を原料としているので、溶融条件が均一にならな
い場合が多く、全ての成形品１９ａの突出長さを同一に
することは困難であるが、例えば、平均長さが３０〜７
０ｍｍとなるように、又は所定長さ３０〜７０ｍｍの成
形品２１が８０〜９５％の所定割合以上含まれるよう
に、刃物１８の回転速度を調整し、成形を行うことが可
能である。なお、成形品１９ａが遮蔽板２７に到達した
後、さらに突出しようとして少し屈曲することがある
が、この場合でも成形品１９の最大長さは、所定長さ以
下にすることができる。

【００１２】ノズル２０は、例えば、１００箇所以上に
設けられており、全てのノズル２０から突出する成形品
１９ａの長さを揃えようとすると時間がかかる場合があ
るが、多少早めに切断した場合でも所定の長さ以下に寸
法値を抑えることができるので、製品の最大長さが規定
されている場合には、切断間隔を少し短くして、製造時
間を短縮することができる。モータ２２、２３は、廃棄
物の押出速度に応じて速度を自由に制御することがで
き、また、間歇運転を行うことも可能である。例えば、
全ての成形品１９の長さを揃えようとするときには、間
歇運転を行い、全ての成形品１９が遮蔽板２７に当接す
るまで、刃物１８の移動を停止しておき、一方、成形品
１９が規定寸法より少し短くても支障がない場合には、
連続的に回転させて短時間で製造を行うことができる。
また、連続運転する場合には、回転速度を調整して、成
形品１９の平均長さを制御することができる。

【００１３】次いで、成形品１９ａを切断する前に冷却
させ、固化させるための構成について説明する。ダイス
プレート１６の下流側で、ノズル２０の下方位置には、
複数の押出口１７から連続した状態で押出された成形品
１９ａに向けて冷却流体の一例である水を霧状に噴出し
て固化させる噴出ノズル２９が設けられている。また、
ダイスプレート１６の上方位置には、噴出ノズル２９か
ら噴出された水を吸引可能な吸引ダクト３０が設けられ
ている。噴出ノズル２９の位置は、刃物１８で切断され
た成形品１９の落下経路２８を避けた下方位置で、各押
出口１７から押出された各成形品１９ａを切断する前に
水をかけることのできる位置であればどこに配置しても
よく、複数箇所に配置することも可能である。噴出ノズ
ル２９から上方に向けて噴出される水によって、押出口
１７から押出された成形品１９ａの温度を下げて固化を
促進させ、刃物１８による切断を容易に行うことができ
る。

【００１４】また、固化した成形品１９ａには粉体が多
く含まれており、刃物１８による切断時に粉塵が発生す
ることが多いが、噴出ノズル２９から上方に向けて水を
噴出し、粉塵に水を付着させることによって空中に浮遊
する粉塵の量を減らすことができ、また、噴出した水及
び粉塵を吸引ダクト３０に向けて上方に移動させること
によって、吸引ダクト３０による吸引を容易に行うこと
ができる。このとき噴出する水は、吸引ダクト３０の吸
引力によって吸引可能な大きさの水滴にして噴出してお
り、かかる構成によって、水が落下して押出し成形機１
０の周辺の床部を濡らしてしまうことを防止することが
できる。なお、成形品１９ａに付着した水によって、成
形される成形品１９に含まれる水分量が増加するが、コ
ークス原料としての品質には問題はない。

【００１５】次に、本発明の一実施の形態に係る押出し
成形機を用いた成形方法の手順について説明する。 （原料投入及び溶融工程）押出し成形機１０の運転を開
始し、ダイスプレート１６の温度を上昇させる。次に、
破砕、選別されたプラスチック主体の廃棄物を、押出し
成形機１０の開口部２１に一定量ずつ又は連続的に投入
する。投入された廃棄物は、ハウジング１１内で、スク
リュー１４、１５の回転によって下流側に移送され、廃
棄物の少なくとも一部に含まれる熱可塑性樹脂が、スク
リュー１４、１５との摺動による摩擦熱と、ダイスプレ
ート１６による加熱とによって溶融される。そして、ハ
ウジング１１内の廃棄物をダイスプレート１６の多数の
ノズル２０にそれぞれ形成された押出口１７から押出
す。

【００１６】（長さ調整工程）次いで、押出された成形
品１９ａに噴出ノズル２９から水を噴出し、固化させ
る。噴出する水の量は、刃物１８による切断状態に応じ
て調整することができる。すなわち、成形品１９又は１
９ａに曲がりが多い場合には水の量を増加させて固化を
促進させ、固化時に粉状物が増え成形品１９又は１９ａ
が崩壊しやすい場合には、水量を減少させて、少し柔ら
かく形成する。次に、押出口１７の下流側に配置され、
押出口１７との間に所定の隙間を設けた遮蔽板２７に、
押出口１７から徐々に排出される成形品１９ａを当て
て、その突出長さ、すなわち最大長さを、遮蔽板２７の
固定位置によって調整する。このとき、回転ボス２４、
２５に設けられた刃物１８は連続的に回転し、又は、各
成形品１９ａを避けた位置で停止している。また、成形
品１９の平均長さの調整は、刃物１８を回転させるモー
タ２２、２３の速度を調整することで行う。モータ２
２、２３の速度を速くすると、遮蔽板２７に当たるまで
突出する成形品１９ａの数量が減って、刃物１８によっ
て切断される成形品１９の平均長さが短くなり、遅くす
ると、遮蔽板２７に当たるまで突出する成形品１９ａの
数量が増えて成形品１９の平均長さが長くなる。また、
モータ２２、２３を間歇的に作動させる場合も作動及び
停止の間隔の長短を調整することによって、成形品１９
の平均長さの長短を調整することができる。いずれの場
合も成形品１９の最大長さは刃物１８と遮蔽板２７との
間の距離に等しくなる。

【００１７】（切断工程）突出長さを調整した後は、モ
ータ２２、２３を調整時と同じ作動条件で運転し、押出
口１７より下流側に配置された刃物１８で連続した成形
品１９ａを切断して、成形品１９の長さを揃えることが
できる。切断された成形品１９は、噴出ノズル２９を避
けて下方に落下し、集積され、移送される。かかる構成
によって、コークス原料として使用可能な所定形状の塊
状の成形品１９を製造することができる。以上、本実施
の形態に係る押出し成形機及びこれを用いた成形方法に
ついて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、前記実施の形態においては、
刃物をモータによって回転させて成形品１９ａの切断を
行ったが、成形品１９ａの突出方向に対して直交する方
向に刃物を往復運動させる構成にすることも可能であ
る。

【００１８】

【発明の効果】請求項１及び２記載の押出し成形機にお
いては、刃物の下流側に遮蔽板を設けたので、押出口か
らの成形品の突出長さが揃った状態で、連続した成形品
を刃物で切断して、最大長さが規制された成形品を成形
することができる。また、破砕されたプラスチックを主
体とする廃棄物を原料とするため、成形品には多量の粉
体が含まれるが、刃物を用いて切断しているので、折っ
て成形品を製造する場合に比べて端部形状を均一にでき
ると共に、粉塵の発生量を減らすことができる。特に、
請求項２記載の押出し成形機においては、冷却流体を噴
出する噴出ノズルが設けられているので、成形品を固化
させ、屈曲しないで切断可能な堅さにするることができ
る。また、吸引ダクトを設けているので、成形機周辺に
発生する粉塵を除去すると共に、成形品を冷却した後の
冷却流体も吸引して除去することができる。また、噴出
ノズルは、成形品の直下方を避けているので、切断して
落下する成形品を噴出ノズルで吹き飛ばすことを避ける
ことができる。請求項３記載の押出し成形機を用いた成
形方法においては、遮蔽板を用いて突出長さを調整して
いるので、各押出口から突出する成形品の押出速度の差
によらず、切断される成形品の最大長さを規制すること
ができる。また、成形品を刃物で切断しているので、端
部形状を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る押出し成形機の側
断面図である。

【図２】同押出し成形機の正断面図である。

【符号の説明】

１０：押出し成形機、１１：ハウジング、１２、１３：
スクリューフィーダ、１４、１５：スクリュー、１６：
ダイスプレート、１７：押出口、１８：刃物、１９：成
形品、１９ａ：成形品、２０：ノズル、２１：開口部、
２２、２３：モータ、２４、２５：回転ボス、２７：遮
蔽板、２８：落下経路、２９：噴出ノズル、３０：吸引
ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松隈 英治 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 森 泰彦 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 西田 守 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 祖山 薫 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 庄司 信之 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 高木 信浩 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 茨城 哲治 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4F207 AA50 AK02 KA01 KA17 KK12 KK55 KL64 KW23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 破砕されたプラスチック主体の廃棄物の
   少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された
   複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置
   された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊
   状の成形品を製造する押出し成形機において、前記刃物
   の下流側には、複数の前記押出口からそれぞれ押出され
   た成形品が当接可能な遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板に
   当接した複数の前記成形品を前記刃物で長さを揃えて切
   断することを特徴とする押出し成形機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の押出し成形機において、
   前記ダイスプレートの下流側で、前記刃物で切断された
   前記成形品の落下経路を避けた下方位置には、前記押出
   口から押出された成形品に向けて冷却流体を噴出して固
   化させる噴出ノズルが設けられ、前記ダイスプレートの
   上方位置には、吸引ダクトが設けられていることを特徴
   とする押出し成形機。
3. 【請求項３】 破砕されたプラスチック主体の廃棄物の
   少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された
   複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置
   された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊
   状の成形品を製造する押出し成形機を用いた成形方法に
   おいて、前記押出口の下流側に該押出口とは所定の隙間
   を設けて遮蔽板を配置し、前記押出口から徐々に排出さ
   れる成形品を前記遮蔽板に当ててその突出長さを調整し
   た後、前記刃物で前記成形品を切断して長さを揃えるこ
   とを特徴とする押出し成形機を用いた成形方法。