JP2004017502A - ペレット製造装置およびペレット製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】素材の流動性が小さいと、ペレットの大量生産を行うことができなかった。
【解決手段】押出機構にて軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出し、同押出機構から押し出した素材を不定形のまま導入部２４に導入し、同導入部２４に導入した不定形の素材をペレット形状に成形するようにした。押出機構は素材を不定形の状態で押し出して導入部２４に導入すればよいので、素材の押出流量は制限されない。従って、流動性の小さい素材であっても、ペレットを大量生産することが可能となる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨材や押出成形の原料等として利用されるペレットを製造するペレット製造装置およびペレット製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、押出機にて、熱可塑性樹脂を含む所定の素材を加熱し、熱可塑性樹脂を溶融させながら混合（以下、溶融混合とも記載）して押出成形することにより、ペレットを製造している。なお、木材の廃材等の木質系材料を有効利用するため、微粒状とされた木質系材料と熱可塑性樹脂とからペレットを製造することも行われている。木質系材料を使用したペレットの場合、例えば、混合撹拌翼を有するミキサーにて素材の粒子どうしを衝突させて発熱させることにより溶融混合させたり、押出機により素材を剪断混合させたりすることにより、良質のペレットを成形する。ここで、押出機には素材の押出口を有するダイスを装着してあり、内部のスクリューを回転させながら軟化状態の素材をダイスの押出口から略棒状に押し出し、カッターにより切断してペレット形状に成形している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術においては、素材中の熱可塑性樹脂の含有割合が少ないと、熱可塑性樹脂を溶融させても素材の流動性が小さいためにダイスからの押出流量が少なく、ペレットの大量生産を行うことができなかった。
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、流動性の小さい素材であってもペレットを大量生産することが可能なペレット製造装置およびペレット製造方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出す押出機構と、この押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する導入部と、この導入部に導入された不定形の素材をペレット形状に成形する成形機構とを具備する構成としてある。すなわち、軟化した所定の素材は、押出機構により混合されて不定形の状態で押し出される。押し出された素材は、不定形のまま導入部に導入される。この導入部に導入された不定形の素材は、成形機構によりペレット形状に成形される。このように、押出機構は素材を不定形の状態で押し出して導入部に導入すればよいので、素材の押出流量は制限されない。従って、流動性の小さい素材であっても、ペレットを大量生産することが可能である。
【０００５】
ここで、押出手段は、混合した所定の素材を不定形の状態で押し出すことができればよく、その手法は特に限定されない。例えば、軸方向に沿って複数フライトの螺旋状ネジ山が形成されたスクリューを備えさせ、当該スクリューを回転させて素材を移動させつつ混合して不定形の状態で押し出すことができる。
なお、ペレット形状に成形した素材を硬化させる機構を付加してもよい。成形した素材を硬化させる手法は様々考えられ、冷却して固化させてもよいし、化学反応により硬化させてもよく、これらの場合のいずれも上記硬化に含まれる。
【０００６】
上記成形機構は、様々な構成が考えられる。その一例として、請求項２にかかる発明は、上記成形機構は、上記導入部に導入された不定形の素材を略棒状に押し出して切断することによりペレット形状に成形する構成としてある。すなわち、導入部に導入された不定形の素材は、略棒状に押し出されて切断され、ペレット形状に成形される。
【０００７】
このような成形機構に不定形の素材を導入する導入部の構成の一例として、請求項３にかかる発明は、上記導入部は、底部に多数の貫通穴が設けられるとともに開口を上側に向けて上記押出機構から押し出されて落下する不定形の素材を収容可能な成形機用容器に形成され、上記成形機構は、同成形機用容器に収容された不定形の素材を同貫通穴に押し込むとともに同貫通穴から同成形機用容器外に押し出される略棒状の素材を切断する構成としてある。
すなわち、押出機構から押し出された不定形の素材は、落下して成形機用容器内に収容される。同容器に収容された不定形の素材は、成形機構により成形機用容器の底部に設けられた多数の貫通穴に押し込まれ、同貫通穴から同容器外に押し出される。そして、同素材は略棒状に押し出され、切断されて、ペレット形状に成形される。
【０００８】
さらに、請求項４にかかる発明は、上記成形機構は、上記成形機用容器内に設けられて当該成形機用容器内の不定形の素材を上記貫通穴の一方の開口から押し込み可能な押し込みローラと、上記貫通穴の他方の開口から押し出される略棒状の素材を切断可能なカッターとを備える構成としてある。
すなわち、成形機用容器に収容された不定形の素材は、押し込みローラにより貫通穴の一方の開口から押し込まれる。すると、同素材は貫通穴の他方の開口から略棒状に押し出され、カッターにより切断されて、ペレット形状に成形される。
【０００９】
上記成形機構の別の構成の一例として、請求項５にかかる発明は、上記成形機構は、上記導入部に導入された不定形の素材を略平板状に圧延して細断することによりペレット形状に成形する構成としてある。すなわち、導入部に導入された不定形の素材は、略平板状に圧延されて細断され、ペレット形状に成形される。
【００１０】
上記成形機構を構成するのに好適な具体例として、請求項６にかかる発明は、上記成形機構は、上記不定形の素材を略平板状に圧延可能な圧延ロールと、同圧延ロールにて圧延された略平板状の素材を細断するシュレッダーとを備える構成としてある。
すなわち、導入部に導入された不定形の素材は、圧延ロールにより略平板状に圧延される。圧延された素材は、シュレッダーにより細断され、ペレット形状に成形される。
【００１１】
このような成形機構に不定形の素材を導入する導入部の構成の一例として、請求項７にかかる発明は、上記導入部は、上記圧延ロールの上側に設けられるとともに開口を上側に向けて上記押出機構から押し出されて落下する不定形の素材を収容可能なホッパーに形成されている構成としてある。
すなわち、押出機構から押し出された不定形の素材は、落下してホッパー内に収容される。同ホッパーに収容された不定形の素材は、同ホッパーの下側となる圧延ロールにより略平板状に圧延される。
【００１２】
上記所定の素材は、様々なものが考えられる。その一例として、請求項８にかかる発明は、上記所定の素材は、溶融可能な樹脂と微粒状の木質系材料とから構成される構成としてある。すなわち、溶融可能な樹脂が溶融させられながら、同樹脂と微粒状の木質系材料とは混合されて不定形の状態で押し出され、導入部に導入されてペレット形状に成形される。ここで、溶融状態の樹脂は、木質系材料に滲み込みながら付着する。従って、成形されたペレットを、コンクリート等の軽量化を図るための軽量骨材等として使用することができる。
なお、木質系材料と、同木質系材料と等重量以下の溶融可能な樹脂とを混合させると流動性が小さい素材となるが、上述した構成によりペレットを量産することが可能である。
【００１３】
ここで、木質系材料は、木粉，木毛，木片，木質繊維，木質パルプ，木質繊維束，等、さまざまなものを採用可能であるし、竹繊維，麻繊維，バカス，モミガラ，稲わら等セルロースを主成分とする材料を混合してもよい。
【００１４】
また、木質系材料は、微粒状とされていればよく、粉末状であっても本発明にいう微粒状に含まれる。なお、木質系材料の粒度を調整することによって、ペレットの強度を調整することができる。
木材は家具工場や建築現場等あらゆる場面で常用されており、これらの場面で木材の切り屑が発生すればこのような切り屑を集めれば本発明における木質系材料として使用することができる。また、木材本体を家具や建築用材等の原料にした後には多量の廃材が発生するので、このような廃材を粉砕すればよい。さらに、家具や建築用材が廃棄されたときには当該廃棄物を粉砕すればよい。このような構成によればペレットのコストが非常に低くなり、また、ゴミを低減することに大きく寄与することができるし、廃棄物リサイクルを促進することもできる。さらに、所定の素材は、上記木質系材料と溶融可能な樹脂のみから構成されてもよいし、これら以外の第三の材料が添加されて構成されてもよい。
むろん、所定の素材としては、木質系材料以外にも、微粒状のフライアッシュ、微粒状の石英質系鉱物、等、様々なものを採用可能である。
【００１５】
上記樹脂は、様々なものを採用可能である。ここで、熱可塑性樹脂を使用する構成の一例として、請求項９にかかる発明は、上記所定の素材は熱可塑性樹脂を含んでおり、上記押出機構は上記所定の素材を加熱する素材加熱機構を備える構成としてある。すなわち、素材加熱手段にて素材を加熱することにより軟化させることができる。また、冷却することにより固化させることができる。
【００１６】
なお、上記成形された素材を冷却する冷却手段を設けてもよい。すなわち、冷却することにより成形された素材を固化させることができる。また、成形された素材が相互に接着してしまうことを防止することができる。冷却手段は、様々な構成が考えられる。例えば、所定の冷却槽に冷水を入れておき、成形された素材を同冷却槽内に落下させ、同冷却槽内から素材を回収すれば、固化されたペレットを得ることができる。また、所定の落下経路を有する落下経路部を設け、成形された素材を同落下経路部にて落下させつつ冷却させると、成形された素材は落下経路部を落下することにより空冷され、固化される。
なお、所定の素材に熱可塑性樹脂を含める構成が一例にすぎず、フェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂，不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等を用いることも可能である。
【００１７】
ところで、上述のようにしてペレットを製造する手法は必ずしも実体のある装置に限られる必要はないため、請求項１０にかかる発明のように、押出機構にて軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出し、同押出機構から押し出した素材を不定形のまま導入部に導入し、同導入部に導入した不定形の素材をペレット形状に成形するペレット製造方法としても有効である。
むろん、請求項２〜請求項９に記載された装置構成をペレット製造方法に対応させることが可能であることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、請求項１０にかかる発明によれば、流動性の小さい素材であっても、ペレットを大量生産することが可能となる。
請求項２にかかる発明によれば、簡易な構成にて不定形の素材をペレット形状に成形することが可能となる。
請求項３にかかる発明によれば簡易な構造にて不定形の素材を成形機構に導入することが可能な具体例を提供することができ、請求項４にかかる発明によれば汎用的な機構を利用して不定形の素材を確実に成形することが可能な具体例を提供することができる。
【００１９】
請求項５にかかる発明によれば、不定形の素材をペレット形状に成形する別の構成例を提供することができる。
請求項６にかかる発明によれば汎用的な機構を利用して不定形の素材を確実に成形することが可能な具体例を提供することができ、請求項７にかかる発明によれば簡易な構造にて不定形の素材を成形機構に導入することが可能な具体例を提供することができる。
請求項８にかかる発明によれば、成形されたペレットを軽量骨材等として使用することができ、木質系材料を有効利用を促進させることが可能となる。
請求項９にかかる発明によれば、素材を加熱軟化させることができるので、利便性を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）ペレットについて：
（２）ペレット製造装置の構成：
（３）ペレット製造装置の動作：
（４）第二の実施形態：
【００２１】
（１）ペレットについて：
最初に、本発明の第一の実施形態にかかるペレット製造装置を使用してペレットを製造し、建築用材に混合する概略について説明する。
図１は、ペレットを製造し、さらにそのペレットを使用して建築用材を製造する過程を示す概略の流れ図である。本実施形態では、微粒状の木質系材料Ａ２と、熱可塑性樹脂（溶融可能な樹脂）Ａ３とを所定の素材として、ペレットを製造する。
種々の工場等で発生する廃材Ａ１を粉砕して微粒状の木質系材料Ａ２を得る態様が、本発明の好適な実施形態である。木質系材料Ａ２の粒径は種々の径が採用可能であり、後述する熱可塑性樹脂Ａ３によって木質系材料Ａ２同士が結合できるような粒径であればよい。
【００２２】
熱可塑性樹脂Ａ３としては、種々の樹脂を採用可能であり、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリスチレン，ポリメチルメタアクリレート，塩化ビニル，ナイロン，ポリカーボネート，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート等を使用可能である。むろん、これらの樹脂を複数組み合わせて使用してもよい。また、ペレット製造装置Ａ４に投入する際には、固形の原反として投入してもよいし、溶融された状態にして投入してもよい。
【００２３】
上述したいずれかの樹脂のみを上記熱可塑性樹脂Ａ３とすることによりペレットを製造することができるが、上記樹脂のいずれかを選択して熱可塑性樹脂Ａ３の主成分とするとともに、マレイン酸（所定の酸）を用いて選択された樹脂を変性したものを熱可塑性樹脂Ａ３の副成分としてもよい。むろん、熱可塑性樹脂を変性させる酸はマレイン酸に限られないし、主成分とは異なる樹脂を変性したものを熱可塑性樹脂Ａ３の副成分としてもよい。さらに、熱可塑性樹脂を酸により変性した樹脂も通常熱可塑性樹脂であるため、変性した樹脂のみを上記熱可塑性樹脂Ａ３として使用してもよい。
変性した樹脂を製造するには、例えば付加重合前の原料にマレイン酸を添加して付加重合を行えばよい。すると、付加重合後の高分子には、親水基の一つであるカルボキシル基が付加される。従って、熱可塑性樹脂Ａ３に含まれる変性した樹脂は、木質系材料Ａ２とのなじみが良くなっている。
【００２４】
木質系材料Ａ２と熱可塑性樹脂Ａ３との配合割合は、ペレットの用途に応じて適宜決定可能である。一般に、木質系材料が多いと温度変化による変形は少なく、より軽量化され、木質感が向上する。ここで、木質系材料がリッチな素材である場合、加熱により軟化されても素材は流動性が小さいが、後述する作用によりペレットを大量生産することが可能である。一方、熱可塑性樹脂が多いと、加熱軟化した素材の流動性は大きく、製造されたペレットは強度を意味する機械的性能が大きくなり、耐水性が向上する。両者の重量割合は、ペレットに要求される性質に応じて適宜好ましい比率を選択可能である。
【００２５】
本実施形態では、木質系材料Ａ２と、同木質系材料Ａ２と等重量以下の熱可塑性樹脂Ａ３とを、同熱可塑性樹脂Ａ３を溶融させながら混合して不定形の状態で押し出した後、成形する。ペレットに靱性を与え、ビス等の加工を可能にするための好ましい配合割合は、木質系材料Ａ２が７０〜９９．９重量％であり、熱可塑性樹脂Ａ３が０．１〜３０重量％である。木質系材料を７０重量％以上にするのは好適な靱性を得るためであり、熱可塑性樹脂を０．１質量％以上にするのは木質系材料同士を結合させて固まらせるためである。
【００２６】
ペレット製造装置Ａ４に木質系材料Ａ２と熱可塑性樹脂Ａ３とからなる素材が投入されると、同装置Ａ４にて、素材を加熱して軟化させ、軟化した素材を混合しながら不定形の状態で押し出し、その後不定形の素材を成形機に導入してペレット形状に成形して固化させ、ペレットＡ５を製造する。
【００２７】
同ペレットＡ５は、建築用材に配合される。建築用材はセメントを主成分としており、砂利の代替材としてペレットが使用されることによって、より軽量の建築用材を得ることができる。建築用材の原料は撹拌容器Ａ６内に投入されて撹拌されるようになっており、上記ペレットＡ５の他、主にセメント原料粉Ａ７と水Ａ８とが投入される。むろん、砂利が含まれていてもよい。これらの原料は撹拌容器Ａ６内で撹拌され、流動体の建築用材原料となる。この流動体の建築材料原料は、所定の形状を有する建築用材の雌型に流し込まれると、時間の経過とともに硬化して建築用材Ａ９となり、種々の建築物に使用される。上述した態様では熱可塑性樹脂Ａ３を木質系材料Ａ２との結合材料として使用していたが、結合材料はこの熱可塑性樹脂Ａ３に限られず、熱硬化性樹脂であってもよい。
【００２８】
（２）ペレット製造装置の構成：
次に、ペレット製造装置の一実施形態の外観側面図を図２に示す。また、図３に当該ペレット製造装置の外観上面図を示す。図において、上述したペレット製造装置Ａ４を構成するペレット製造装置１０は、概略、材料供給装置１１、素材搬送装置１２、素材加熱装置１３、ペレット成形装置２０、選別搬送装置１４、制御盤１５を備えている。
【００２９】
材料供給装置１１は、中空の略円筒形状に形成され、上面に開口部１１ａ１を備えたホッパー装置１１ａを有し、微粒状の木質系材料Ａ２と、断片形状に粉砕された熱可塑性樹脂Ａ３とからなる所定の素材を開口部１１ａ１から投入してホッパー装置１１ａに収容するようになっている。ホッパー装置１１ａの内部には、撹拌翼１１ａ２と、この撹拌翼１１ａ２が接続されている撹拌翼接続円板１１ａ３とが配置されており、この撹拌翼接続円板１１ａ３はベルト１１ａ４を介して撹拌翼駆動モータ１１ａ５に接続されている。このモータ１１ａ５の駆動がベルト１１ａ４を介して円板１１ａ３に伝達され、これにより円板１１ａ３と撹拌翼１１ａ２が回転駆動する。これによって、ホッパー装置１１ａの内部に収容された素材は粒状のまま撹拌されつつ混合される。混合された素材は、混合材料供給口１１ａ６から次工程の装置である素材搬送装置１２に供給される。
【００３０】
素材搬送装置１２は、混合材料流入口１２ａにおいて材料供給装置の混合材料供給口１１ａ６と接続し、この混合材料供給口１２ａにて混合材料供給口１１ａ６より混合された素材の供給を受ける。ここで、略円筒形状の中空管１２ｂの内部には、一部（図２、図３の右側）がペレット成形装置２０内に挿入されたスクリュー軸１２ｃが配設されている。このスクリュー軸１２ｃには、軸方向に沿って複数フライトの螺旋状ネジ山が形成され、スクリューとされている。
【００３１】
このとき、混合材料流入口１２ａにて供給を受けた素材は、中空管１２ｂとスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山にて形成される空間に収容される。このスクリュー軸１２ｃは、ギア部１２ｄを介してスクリュー軸駆動モータ１２ｅに接続されている。このモータ１２ｅを駆動してスクリューを回転動作させると、上記中空管１２ｂとスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山にて形成される空間に収容された素材は、この回転動作によって形成される所定の押出速度に基づいて、混合されながら混合材料流入口１２ａから流動体流出口１２ｆに向かって押し出される。
【００３２】
混合材料流入口１２ａから供給された素材は、素材搬送装置１２に併設されている素材加熱装置１３によって加熱され、熱可塑性樹脂が溶融して素材は軟化する。従って、スクリューの回転動作によって押し出される素材は、軟化状態で流動体流出口１２ｆに押し出される。素材加熱装置１３は、概略、複数のヒータ部１３ａと、これらのヒータ部１３ａに対応した複数のブロア部１３ｂとを備えている。ヒータ部１３ａは発熱体を有しており、この発熱体により高温とされた空気をブロア部１３ｂにて中空管１２ｂに吹き付けることにより、中空管１２ｂ内の素材を加熱する。すなわち、素材加熱装置１３は、素材を加熱して軟化させる素材加熱手段を構成する。
【００３３】
ここで、ヒータ部は熱可塑性樹脂を溶融させる温度に上昇させることができればよく、熱可塑性樹脂の種類に応じてヒータの加熱能力を決定すればよい。原料の温度が熱可塑性樹脂の融点よりも高く、木質系材料が炭化しないようにヒータ部の加熱を設定すると、木質系材料を炭化させずに両者を溶融混合することができる。
なお、素材搬送装置１２が素材を搬送する能力は、軟化された素材の粘度等の性質に応じて決定すればよい。また、素材搬送装置にて素材がよく溶融混合されると、木質系材料を使用した良質のペレットを製造することができる。
【００３４】
軟化状態の素材は、流動体流出口１２ｆからペレット成形装置２０に押し込まれる。そして、同素材は不定形の状態で押し出され、不定形のまま導入部に導入され、ペレット形状に成形されて、冷却槽３０にて冷却される。同ペレット成形装置２０の詳細は、後述する。
冷却槽３０は、図示しない冷却機構にて冷却された冷水が入れられており、ペレット成形装置２０から落下する成形後の素材を冷水にて固化させるようになっている。すなわち、冷却槽３０と冷却機構とは、成形された素材を冷却する冷却手段を構成する。成形後の素材を即座に固化させることにより、成形された素材どうしが相互に接着してしまうことを防止することができる。
【００３５】
固化されたペレットは、ペレット流入口１４ａから選別搬送装置１４に流入する。選別搬送装置１４は、所定径の略円形状の小穴が多数形成された選別搬送網、搬送網振動モータ、ペレット収容部を有している。ペレットは、順次選別搬送網に投入され、搬送網振動モータによって選別搬送網が振動することにより同選別搬送網の小穴にて大きさが選別される。そして、選別搬送網上に残存するペレットは、同選別搬送網上をペレット回収部に向かって移動していき、図示しないサイクロンによってペレット収容部に収容されることになる。また、選別搬送網から落下したペレットは、回収されて再利用される。
【００３６】
制御盤１５は、複数の操作ボタンと、本ペレット製造装置１０の運転条件の設定や運転状態をモニタリングする操作ディスプレイとが前面に配置されている。本装置１０の操作者は、この制御盤１５を使用して各種操作を行う。
【００３７】
図４はペレット成形装置２０の要部の斜視図であり、図５は図３のＢ方向から見て示した垂直断面図である。なお、図５においてスクリュー軸１２ｃとスクリューのネジ山については側面視して示している。以下、図５を基準とした上下左右の関係により各部材の配置を説明する。
ペレット成形装置２０は、軟化状態の素材の押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部２１、同外筒部２１の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製部材とされた出口部２２、同出口部２２の下側において開口２３ｃを上側に向けて設置されて押し出される不定形の素材Ｍ１の導入部２４が形成された成形機用容器２３、同成形機用容器２３内に設けられた二つの押し込みローラ２５，２５、成形機用容器２３の下側にて回転可能に取り付けられた金属製ダイフェースカッター部２６、同ダイフェースカッター部２６を回転駆動する電動モータ２７、等を備えている。
【００３８】
外筒部２１の左側には、素材流入口２１ａが設けられており、軟化状態の素材は素材搬送装置１２から素材流入口２１ａに流入するようになっている。本実施形態では、外筒部２１内にスクリュー１２ｇの先端部（左端部）が挿入されており、外筒部２１内に搬送された軟化状態の素材は同スクリュー１２ｇの回転動作により混合されながら右方向に押されるようになっている。そして、出口部２２から左側に押し出され、不定形の素材Ｍ１として成形機用容器２３内に落下するようになっている。
出口部２２には、製造されるペレットよりもはるかに大きい三つの開口２２ａが形成されており、軟化して混合された素材は同開口２２ａを貫通して不定形の状態で押し出される。むろん、出口部の開口は様々な数とすることができ、単一の開口とすることもできる。
このように、素材搬送装置１２、外筒部２１、出口部２２は、軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出す押出機構を構成する。
【００３９】
従来は上記出口部２２の代わりにペレットと略同じ径とされた貫通穴が多数形成されたダイを外筒部２１の右端部に取り付けていた。しかし、熱可塑性樹脂の配合割合が小さい素材では熱可塑性樹脂を溶融させても素材の流動性が小さいため、ダイの部分で大きな抵抗が生じて素材の押出流量は少なく、ペレットを大量生産することができなかった。本実施形態ではこのようなダイを外筒部２１に取り付けておらず、出口部２２では大きな抵抗が生じないため、素材の押出流量は大きくなる。
【００４０】
成形機用容器２３は、略上下方向を中心軸とする筒形状の容器用外筒部２３ａと、同容器用外筒部２３ａの下側開口を塞ぐように取り付けられた底部円板２３ｂとから構成されている。成形機用容器２３の底部となる底部円板２３ｂには、多数の貫通穴２３ｄが略上下方向に向けて形成されている。容器用外筒部２３ａの上側の開口２３ｃは出口部２２から離されて同出口部２２の下側に位置しているので、押し出した素材Ｍ１が後続の素材Ｍ１の押し出しを阻害することなく、成形機用容器２３は出口部の開口２２ａから押し出された不定形の素材Ｍ１を収容することができる。そして、押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する導入部２４が、成形機用容器２３に形成されていることになる。
むろん、本発明の導入部は、押出機構から離されておらず一部が押出機構と繋がっているような構造とすることも可能である。
【００４１】
図６は、底部円板２３ｂを上面から見て示した上面図である。なお、ダイフェースカッター部２６の取付位置を点線により示している。
図に示すように、底部円板２３ｂは、略円形の貫通穴２３ｄが多数（図では、同心円状に１６個×２列）形成されている。そして、各貫通穴２３ｄから押し出される軟化状態の素材は略棒状とされる。
なお、貫通穴２３ｄの大きさは、製造するペレットの用途に応じて様々な大きさ、径にすることができる。
【００４２】
押し込みローラ２５，２５は、成形機用容器２３内に設けられており、自ら回転しながら底部円板２３ｂ上を周回するようになっている。両ローラ２５，２５は、略水平に設置された略円柱状の棒状部材２５ａの両端にて回転可能に取り付けられている。同棒状部材２５ａは、両端からの中間部にて略上下方向に設けられた回転軸材２５ｂに固定され、同回転軸材２５ｂを中心軸として回転動可能に設けられている。また、回転軸材２５ｂは、ローラ駆動用電動モータ２５ｃに取り付けられている。従って、同モータ２５ｃに対して通電を行って動作させ、回転軸材２５ｂを回転させると、棒状部材２５ａの両端にあるローラ２５，２５が底部円板２３ｂ上を周回する（図４では左回り）。このとき、同底部円板２３ｂの上面とローラ２５，２５との間の摩擦力により、ローラ２５，２５は自ら回転しながら（図５に示されたローラ２５では左回り）成形機用容器２３内の不定形の素材を多数の貫通穴２３ｄの一方の開口（上側開口）から押し込むことが可能である。
貫通穴２３ｄの上側開口から押し込まれた素材は、ローラ２５，２５により加圧され、同貫通穴２３ｄの他方の開口（下側開口）から略棒状に押し出される。本実施形態では押し込みローラを二つ設けているが、同押し込みローラは一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。
【００４３】
ダイフェースカッター部２６は、成形機用容器２３の下側に設けられており、カッター駆動用電動モータ２７により回転動作するようになっている。図５、図６に示すように、ダイフェースカッター部２６は、モータ２７への取付部となるカッターテーブル２６ａと、同カッターテーブル２６ａに取り付けられて固定される複数（本実施形態では２枚）のカッター２６ｂとから構成されている。
ここで、各カッター２６ｂは、底部円板２３ｂの下面を摺動するようになっており、回転動作することによって貫通穴２３ｄの下側開口から下方へ押し出される略棒状の素材を切断する。
【００４４】
カッター２６ｂにおけるテーブル２６ａへの取付部にはボルト穴が形成されており、図示しないボルトによりカッター２６ｂをテーブル２６ａにネジ固定可能である。カッター２６ｂは鋭利な刃先を有しており、同刃先を略棒状に押し出される素材の断面方向に向けて移動させることにより同素材を切断してペレット形状に形成する。むろん、カッター２６ｂの刃先は丸みを帯びた形状や鈍角の形状に形成されていてもよく、これらの場合には刃先を素材に押し当てることにより断面方向に押し潰しながら切断することが可能である。
このように、多数の貫通穴２３ｄを有する底部円板２３ｂと、押し込みローラ２５，２５および同押し込みローラを駆動する機構２５ａ〜ｃと、カッター２６ｂを有するダイフェースカッター部２６と、カッター駆動用電動モータ２７とは、導入部２４に導入された不定形の素材をペレット形状に成形する成形機構を構成する。
【００４５】
（３）ペレット製造装置の動作：
以下、本ペレット製造装置１０の動作を説明する。
材料供給装置１１に微粒状の木質系材料と粒状の熱可塑性樹脂とからなる所定の素材を投入すると、素材搬送装置１２は素材を混合しながらペレット成形装置２０方向に搬送する。このとき、素材加熱装置１３が素材を加熱するので、熱可塑性樹脂は溶融し、素材が軟化する。素材搬送装置１２は、軟化した素材をスクリュー１２ｇにより混合しながらペレット成形装置の外筒部２１内に押し込む。ここで、溶融状態の熱可塑性樹脂は、木質系材料に滲み込みながら付着する。
同スクリュー１２ｇは、先端部が外筒部２１内に挿入されているので、同外筒部２１内でも軟化した素材を混合しながら出口部２２方向に押す。すると、軟化した素材は、不定形の状態で押し出される。このときの状態が、図４の不定形の素材Ｍ１として示されている。なお、素材中の木質系材料の配合割合が多いと素材Ｍ１は粉っぽい感じで押し出され、素材中の熱可塑性樹脂の配合割合が多いと素材Ｍ１は太いうどん状となって押し出される。
そして、不定形の素材Ｍ１は、落下して成形機用容器２３内に収容される。言い換えると、同素材Ｍ１は、不定形のまま導入部２４に導入されることになる。この状態を、図７の要部断面図にて示している。
【００４６】
導入部２４に導入された不定形の素材Ｍ２は、図８に示すように、押し込みローラ２５，２５により多数の貫通穴２３ｄの上側開口から押し込まれる。すると、不定形の素材は貫通穴２３ｄの下側開口から略棒状に押し出される。なお、略棒状に押し出された素材Ｍ３に刃先を向けたカッター２６ｂは、図７の状態から比べて、カッター駆動用電動モータ２７の駆動により同略棒状の素材Ｍ３に近づいている。そして、カッター２６ｂがさらに回転すると、略棒状の素材Ｍ３は、同カッター２６ｂにより断面方向に切断されて、ペレット形状に成形される。
その後、図９に示すように、ペレット形状の成形された素材Ｍ４は、冷却槽３０内に落下し、冷却されて固化することにより、製造されたペレットＭ５となる。そして、同ペレットＭ５は、冷却槽３０から回収される。
【００４７】
このように、本ペレット製造装置１０は、軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出して導入部に導入すればよいので、素材の押出流量は制限されない。従って、流動性の小さい素材であっても、ペレットを大量生産することが可能である。また、導入部に導入された不定形の素材を押し込みローラにて略棒状に押し出し、カッターにより切断するという簡易な構造かつ汎用的な機構を利用して、確実に不定形の素材をペレット形状に成形することができる。
さらに、素材の一つとして熱可塑性樹脂を用いることにより、加熱して木質系材料と溶融混合させて素材を軟化させ、冷却して固化させるという簡易な工程でペレットを量産することができる。なお、樹脂製品を製造する工場であれば、高額な設備投資が不要であるため、簡単にペレットを量産することが可能となる。
また、溶融状態の熱可塑性樹脂が木質系材料に滲み込みながら付着するので、良好な強度を得ることができ、成形されたペレットをコンクリート等の軽量化を図るための軽量骨材等として使用することが可能となる。ここで、所定の素材として木質系材料を用いているので、成形されたペレットを木質系材料を有効利用を促進させることが可能となる。
なお、軟化した素材を出口部２２から押し出して不定形のまま導入部２４に導入した後、樹脂繊維等の所定の繊維を不定形の素材Ｍ２に混合してからペレット形状に成形してもよい。すると、スクリューにより同繊維が破砕されないので、繊維を素材に添加することによりペレットの強度を向上させることができる。
【００４８】
（４）第二の実施形態：
本発明のペレット製造装置は、様々な変形例が考えられる。
上述した実施形態では、所定の素材として微粒状の木質系材料を用いたが、木質系材料以外にも、微粒状の多孔質無機材料等を採用してもよい。
また、成形機用容器を加熱する容器加熱手段を設けてもよい。上記成形機用容器２３内にヒータを埋設して同ヒータに通電すると、成形機用容器２３を加熱することができる。すると、成形機用容器２３内に収容された不定形の素材の冷却による固化を防ぐことができ、ペレットの製造効率をより向上させることができる。
さらに、カッターを加熱するカッター加熱手段を設けてもよい。例えば、上記カッターテーブル２６ａ内にヒータを埋設して同ヒータに通電すると、カッターを加熱することができる。すると、熱可塑性樹脂を含む素材をカッターの近傍にて軟化させて容易に切断することができ、ペレットの製造効率をさらに向上させることができる。
【００４９】
さらに、押し込みローラやカッターを使用せずにペレットを製造するようにしてもよい。図１０は、第二の実施形態にかかるペレット製造装置に組み込まれたペレット成形装置１２０の要部の斜視図であり、図１１は図１０のＣ方向から見て示した垂直断面図である。なお、第一の実施形態と同じ構成のものは、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
ペレット成形装置１２０は、外筒部２１、出口部２２、同出口部２２の下側において開口１２３ａを上側に向けて設置されて押し出される不定形の素材Ｍ１１の導入部１２４が形成された金属製ホッパー１２３、同ホッパー１２３の下側開口部１２３ｂに設けられた一対の圧延ロール１２５，１２５、ホッパー１２３の下側に設置されたシュレッダー（樹脂細断機）１２６、等を備えている。
【００５０】
ホッパーの上側の開口１２３ａは出口部２２から離されて同出口部２２の下側に位置しているので、ホッパー１２３は出口部の開口２２ａから押し出された不定形の素材Ｍ１を収容することができる。そして、押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する導入部１２４が、圧延ロール１２５，１２５の上側に設けられたホッパー１２３に形成されていることになる。
【００５１】
圧延ロール１２５，１２５は、図示しない圧延ロール回転駆動機構に接続されている。同圧延ロール回転駆動機構を駆動させると、図１１において左側の圧延ロール１２５ａが右回りに回転するとともに、同圧延ロール１２５ａと同じ回転速度で右側の圧延ロール１２５ｂが左回りに回転するようになっている。すなわち、圧延ロール１２５ａ，ｂは、導入部１２４に導入された不定形の素材Ｍ１２を略平板状に圧延することができる。
【００５２】
シュレッダー１２６は、圧延された素材Ｍ１３を上部開口１２６ａから引き込み、細断することによりペレット形状に成形して下部開口１２６ｂから落下させる。シュレッダー１２６は、多数の回転刃１２６ｄを有する回転ロール１２６ｃ、同回転ロール１２６ｃを回転駆動する図示しない回転刃駆動機構、固定刃１２６ｅ、等を備えている。回転ロール１２６ｃは、回転刃駆動機構の駆動により図１１において左回りに回転し、圧延された素材Ｍ１３を下方へ引き込む。ここで、図１１中に示した要部底面図において、各回転刃１２６ｄは断面略三角形にされるとともに、固定刃１２６ｅに形成された複数の谷部１２６ｅ１に挿入されるようになっている。従って、圧延された素材Ｍ１３は、回転動作する回転刃１２６ｄにより下方へ引っ張られながら同回転刃１２６ｄと固定刃１２６ｅとにより引き裂かれるように細断され、ペレット形状に成形される。
このように、ホッパー１２３と、圧延ロール１２５ａ，ｂおよび同圧延ロールを駆動する機構と、シュレッダー１２６は、導入部１２４に導入された不定形の素材Ｍ１２をペレット形状に成形する成形機構を構成する。
【００５３】
以上の構成において、出口部２２から押し出された不定形の素材Ｍ１は、落下してホッパー１２３内に収容され、不定形のまま導入部１２４に導入される。導入部１２４に導入された不定形の素材Ｍ１２は、ホッパー１２３の下側となる圧延ロール１２５，１２５により略平板状に圧延される。圧延された素材Ｍ１３は、シュレッダー１２６により細断され、ペレット形状に成形される。
その後、ペレット形状に成形された素材Ｍ１４は、冷却槽内に落下し、冷却されて固化することにより、ペレットとなる。
【００５４】
このように、本実施形態でも、素材の押出流量は制限されないので、流動性の小さい素材であってもペレットを量産可能である。また、導入部に導入された不定形の素材を圧延ロールにて略平板状に圧延し、シュレッダーにより細断するという簡易な構造かつ汎用的な機構を利用して、確実に不定形の素材をペレット形状に成形することができる。なお、シュレッダーは様々な構造が考えられ、図１１に示した構造以外のものであってもよい。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により流動性の小さい素材であってもペレットを大量生産することが可能なペレット製造装置およびペレット製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ペレットを製造し、さらに建築用材を製造する過程を示す概略の流れ図である。
【図２】ペレット製造装置の外観側面図である。
【図３】ペレット製造装置の外観上面図である。
【図４】ペレット成形装置の要部を示す斜視図である。
【図５】ペレット成形装置の要部を図３のＢ方向から見て示す垂直断面図である。
【図６】底部円板を上面から見て示す上面図である。
【図７】不定形の素材が押し込みローラにより貫通穴に押し込まれる様子を示す要部断面図である。
【図８】貫通穴から押し出された略棒状の素材が切断されようとする様子を示す要部断面図である。
【図９】ペレット形状に成形された素材が冷却される様子を一部断面視して示す要部側面図である。
【図１０】第二の実施形態におけるペレット成形装置の要部を示す斜視図である。
【図１１】ペレット成形装置の要部を図１０のＣ方向から見て示す垂直断面図である。
【符号の説明】
１０，Ａ４…ペレット製造装置
１１…材料供給装置
１２…素材搬送装置
１３…素材加熱装置
１４…選別搬送装置
１５…制御盤
２０，１２０…ペレット成形装置
２１…外筒部
２１ａ…素材流入口
２２…出口部
２２ａ…開口
２３…成形機用容器
２３ｃ…開口
２３ｄ…貫通穴
２４，１２４…導入部
２５…押し込みローラ
２６…金属製ダイフェースカッター部
２６ａ…カッターテーブル
２６ｂ…カッター
２７…カッター駆動用電動モータ
３０…冷却槽
１２３…金属製ホッパー
１２３ａ…開口
１２５…圧延ロール
１２６…シュレッダー
Ａ１…廃材
Ａ２…木質系材料
Ａ３…熱可塑性樹脂
Ａ５，Ｍ５…ペレット
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１１，Ｍ１２…不定形の素材
Ｍ３…略棒状の素材
Ｍ４，Ｍ１４…成形された素材
Ｍ１３…圧延された素材

Claims (10)

1. 軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出す押出機構と、
   この押出機構から押し出された素材を不定形のまま導入する導入部と、
   この導入部に導入された不定形の素材をペレット形状に成形する成形機構とを具備することを特徴とするペレット製造装置。
2. 上記成形機構は、上記導入部に導入された不定形の素材を略棒状に押し出して切断することによりペレット形状に成形することを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。
3. 上記導入部は、底部に多数の貫通穴が設けられるとともに開口を上側に向けて上記押出機構から押し出されて落下する不定形の素材を収容可能な成形機用容器に形成され、上記成形機構は、同成形機用容器に収容された不定形の素材を同貫通穴に押し込むとともに同貫通穴から同成形機用容器外に押し出される略棒状の素材を切断することを特徴とする請求項２に記載のペレット製造装置。
4. 上記成形機構は、上記成形機用容器内に設けられて当該成形機用容器内の不定形の素材を上記貫通穴の一方の開口から押し込み可能な押し込みローラと、上記貫通穴の他方の開口から押し出される略棒状の素材を切断可能なカッターとを備えることを特徴とする請求項３に記載のペレット製造装置。
5. 上記成形機構は、上記導入部に導入された不定形の素材を略平板状に圧延して細断することによりペレット形状に成形することを特徴とする請求項１に記載のペレット製造装置。
6. 上記成形機構は、上記不定形の素材を略平板状に圧延可能な圧延ロールと、同圧延ロールにて圧延された略平板状の素材を細断するシュレッダーとを備えることを特徴とする請求項５に記載のペレット製造装置。
7. 上記導入部は、上記圧延ロールの上側に設けられるとともに開口を上側に向けて上記押出機構から押し出されて落下する不定形の素材を収容可能なホッパーに形成されていることを特徴とする請求項６に記載のペレット製造装置。
8. 上記所定の素材は、溶融可能な樹脂と微粒状の木質系材料とから構成されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のペレット製造装置。
9. 上記所定の素材は熱可塑性樹脂を含んでおり、上記押出機構は上記所定の素材を加熱する素材加熱機構を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のペレット製造装置。
10. 押出機構にて軟化した所定の素材を混合して不定形の状態で押し出し、同押出機構から押し出した素材を不定形のまま導入部に導入し、同導入部に導入した不定形の素材をペレット形状に成形することを特徴とするペレット製造方法。

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