【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂より揮発性物質を除去できる押し出し装置に関し、特に廃棄プラスチックのペレット化に好適な、溶融樹脂の押し出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂の成形に用いる樹脂押し出し装置（スクリュ押し出し装置）の内部には、通常、樹脂が順番にフィード、破砕、混練、シール、脱ガス、シール、加圧されるような形状に形成されたスクリューが設置されている。溶融樹脂の押し出し装置内における脱ガスは、脱ガス区間の前後をシールして、負圧とし、樹脂が外に出ないようにして、更に外部から真空ポンプ引きを行うことで実施される。これにより除去される不要物は減圧下で揮発するような揮発分であり、このようなものとしては、例えば水分やポリマ中の残留モノマ等がある。
【０００３】
成形品の機械的、電気的、熱的特性等を特に向上させたい場合や、廃棄プラスチックをリサイクル利用するためにペレット化する場合等は、十分な脱ガスを行う必要があるが、通常の樹脂押し出し装置では、真空ポンプを接続して脱ガスする、脱ガスのための排気孔（脱気孔）が固定されており、脱気孔周辺の限られた部分の樹脂のみの脱ガスしかできないため、十分な脱ガスが困難であるという問題がある。
【０００４】
特に廃棄プラスチックからリサイクル原料としてペレットを製造する場合、溶融プラスチック内に残った水蒸気等のガスが溶融プラスチック内に気泡として多量に残存してしまい、水中切断してペレットを製造する際に収縮するのでペレット内の気泡部に水が侵入して水分値が上昇する。このようなペレットを原料に使用してボード等のリサイクル品を製造すると、水分が製造時の熱によって水蒸気化し、このガス圧力でボード等の表面が膨らみ、場合によっては破泡するため、製品にならない場合がある。
【０００５】
十分な脱ガスを行うために、スクリュ押し出し装置内で、溶融状態の樹脂を攪拌する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、同様の目的で、半ゲル状態の樹脂を脱気し、次いで完全に溶融混練した樹脂を真空脱気する押し出し装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
さらに、脱揮（脱ガス）効率を良くするために、熱可塑性樹脂中に脱揮助剤を混練するための装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３２６２７３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−３３７７６７号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平８−２０７１１８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の装置は、脱気効率は向上するとされているが、気泡を崩壊させるものではないため気泡が残存して、ペレット製造の際に製品ペレットの水分値を低下させることが困難である。
【００１２】
また、特許文献２に記載の装置では、脱気を２段階で行うものの、各脱気孔における脱気効率にさしたる変化はないため、やはり十分な脱気を行うことは困難である。
【００１３】
さらに、特許文献３に記載の装置では、押し出し装置内に脱揮助剤を圧入する必要があり、装置構成が複雑化して、コスト高である。
【００１４】
したがって、従来の押し出し装置を用いて、脱揮助剤等を添加することなく、溶融プラスチックの十分な脱気を行うことは困難である。
【００１５】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、溶融プラスチックの脱気を十分に行うことが可能であり、これにより廃棄プラスチックを原料として押し出し成形によりペレットを製造する際にも、水分含有量の低いペレットを低コストで製造できる、溶融プラスチック脱ガス装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）スクリューを用いた押し出し機構部により樹脂の溶融混練と脱ガスとを行う押し出し装置であって、該押し出し装置の脱ガス部位において前記押し出し機構部を外囲する壁体を、溶融樹脂を透過させない程度の貫通孔を有する通気可能な排気部材により構成し、該排気部材を通じて当該押し出し機構部の全周から脱ガスを行えるようにしたことを特徴とする溶融樹脂の押し出し装置。
（２）押し出し装置の脱ガス部位の内壁面と、排気部材との間に通気空間を形成し、該通気空間と当該排気部材とを通じて溶融樹脂の脱ガスを行うことを特徴とする（１）に記載の溶融樹脂の脱ガス装置。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、押し出し機構部を有する溶融樹脂押し出し装置の脱ガス部位の内壁面全面に、ガスは通過可能であるが、溶融樹脂は通過できない微細な貫通孔を多数有する排気部材を固定して、該排気部材を介して押し出し機構部の全周から脱ガスを行えるようにして、溶融樹脂の脱ガスを十分に行うことを可能とする。
【００１８】
排気部材の、溶融樹脂を透過させない程度の貫通孔は、機械的に貫通孔を形成したもの以外に、貫通気孔を有するような方法で製造したものを用いることも可能である。排気部材は金属製であることが好ましいが、セラミックス等の他の素材を用いることも可能である。
【００１９】
まず、樹脂押し出し装置全体について説明する。
【００２０】
図１は、樹脂を溶融押し出ししてペレットを製造する設備例の全体の概略図である（平面図）。図１の溶融樹脂押し出し装置は押し出し装置のスクリュ（押し出し機構部）を回転するモータ１、減速機２、樹脂（プラスチック）を溶融する押し出し装置シリンダ３、押し出し装置内を排気する真空排気ポンプ４、異物除去を行うスクリーンチェンジャ５、ペレタイザー入口圧力を調整するギャーポンプ６、各機器を接続する継手７、押し出しによりペレットを製造するペレタイザー８により構成されている。図２は押し出し装置シリンダ３のスクリュー軸方向の内部断面図であり、押し出し装置シリンダ３のスクリュー３１（押し出し機構部）は、上流側から順番に、樹脂をフィード、破砕、混練、シール、脱ガス、シール、加圧するのに適した形状となっている。押し出し装置シリンダ３に投入されたプラスチック原料は、２本のスクリュー３１により内部にフィードされ、破砕部Ｂで細かく砕かれ、混練部Ｃで練られる過程で発生する摩擦熱により溶融し、溶融時に発生するガスは、脱ガス部Ｅで真空排気ポンプ４により排気され、その後加圧部Ｇで加圧されてペレタイザー８方向へ排出される。ペレタイザー８では所定の径を有するダイを用いて、溶融プラスチックを水中に押し出し、所定の長さに切断してペレットを製造する。
【００２１】
図３は図２の脱ガス部の拡大図であり、脱ガス部位に排気部材を取りつけた本発明の溶融樹脂の押し出し装置の一実施形態を示す平面断面の概略図である。図４は図３のＨ位置における断面図である。溶融樹脂を透過させない程度の多数の貫通孔を有する通気可能な排気部材３２（ポーラス金属部材）は、スクリュー３１とケーシング３３（押し出し装置シリンダ３の壁面）との間に、スクリュー３１を外囲して、スクリュー３１とケーシング３３とに直接接触することなくケーシング３３の内面全面に沿って固定される。ケーシング３３には複数の脱ガス配管３４が取りつけられている。
【００２２】
本発明装置を用いた脱ガス方法を説明する。真空排気ポンプ４は常に運転し、常時脱ガス配管３４と、ケーシング３３の内部と、排気部材３２の孔部内とを真空状態とする。これにより排気部材の孔部は、常時吸引状態となる。水蒸気等のガスを含んだ溶融プラスチックがスクリュー３１の回転に従って移動して排気部材３２に接触すると、速やかに広範囲で脱ガスが行われる。
【００２３】
排気部材は、排気部材とケーシング（押し出し装置シリンダの壁面）との間に通気空間を確保して、排気部材のほぼ全面を排気可能とすることが望ましい。排気部材を、スクリューとケーシングの隙間部分を埋めるような形状とすることで、溶融プラスチックの流路を制限して、溶融プラスチックの脱ガスをより十分に行うことができる。また、排気部材はスクリューの動きを妨げない配置とする必要がある。排気部材としては、プラスチックの溶融温度で軟化しないものを用いる必要があり、微細な孔部の直径は１０μｍ〜１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、溶融プラスチックの脱気を十分に行うことが可能となる。このため廃棄プラスチックを原料として押し出し成形によりペレットを製造する際にも、水分含有量の低いペレットを製造でき、良好なプラスチック再生品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ペレットを製造する設備例の全体の概略図。
【図２】押し出し装置シリンダのスクリュー軸方向の内部断面図。
【図３】本発明の溶融プラスチック押し出し装置の一実施形態を示す概略図。
【図４】本発明の溶融プラスチック押し出し装置の一実施形態を示す断面の概略図。
【符号の説明】
１：モータ、
２：減速機、
３：押し出し装置シリンダ、
４：真空排気ポンプ、
５：スクリーンチェンジャ、
６：ギャーポンプ、
７：継手、
８：ペレタイザー、
３１：スクリュー、
３２：排気部材、
３３：ケーシング、
３４：脱ガス配管、
Ａ：フィード部、
Ｂ：破砕部、
Ｃ：混練部、
Ｄ：シール部、
Ｅ：脱ガス部、
Ｆ：シール部、
Ｇ：加圧部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an extrusion apparatus capable of removing volatile substances from a thermoplastic resin, and more particularly to an extrusion apparatus for molten resin suitable for pelletizing waste plastic.
[0002]
[Prior art]
Inside the resin extrusion device (screw extrusion device) used for resin molding, there is usually a screw formed in such a shape that the resin is sequentially fed, crushed, kneaded, sealed, degassed, sealed and pressurized. is set up. The degassing in the molten resin extrusion apparatus is performed by sealing the front and back of the degassing section to create a negative pressure so that the resin does not come out, and further performing vacuum pumping from the outside. Unnecessary substances removed by this process are volatile components that volatilize under reduced pressure. Examples of such substances include moisture and residual monomers in the polymer.
[0003]
If you want to improve the mechanical, electrical, thermal properties, etc. of molded products, or if you want to pelletize plastics for recycling, you need to degas enough. The extrusion device is fixed with an exhaust hole (deaeration hole) for degassing that is connected to a vacuum pump for degassing, and only a limited portion of resin around the degassing hole can be degassed. There is a problem that it is difficult to degas.
[0004]
In particular, when producing pellets from recycled plastics as recycled raw materials, a large amount of gas such as water vapor remaining in the molten plastic remains as bubbles in the molten plastic, and shrinks when producing pellets by cutting in water. Water enters the bubbles in the pellet and the moisture value rises. When such pellets are used as raw materials to produce recycled products such as boards, moisture is vaporized by heat during production, and the surface of the boards and the like expands due to this gas pressure, and in some cases breaks bubbles. It may not be possible.
[0005]
In order to perform sufficient degassing, an apparatus that stirs molten resin in a screw extrusion apparatus is known (for example, see Patent Document 1).
[0006]
For the same purpose, there is known an extrusion apparatus for degassing a resin in a semi-gel state, and then vacuum degassing a completely melt-kneaded resin (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
Furthermore, in order to improve devolatilization (degassing) efficiency, an apparatus for kneading a devolatilization aid in a thermoplastic resin is known (for example, see Patent Document 3).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-326273 A [0009]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-337767
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-207118
[Problems to be solved by the invention]
However, although the apparatus described in Patent Document 1 is supposed to improve the deaeration efficiency, it does not collapse the bubbles, so that the bubbles remain and lower the moisture value of the product pellets during the pellet production. Is difficult.
[0012]
Moreover, in the apparatus described in Patent Document 2, although deaeration is performed in two stages, since there is no significant change in the deaeration efficiency in each deaeration hole, it is still difficult to perform sufficient deaeration.
[0013]
Furthermore, in the apparatus described in Patent Document 3, it is necessary to press-in a devolatilization aid into the extrusion apparatus, which complicates the apparatus configuration and is expensive.
[0014]
Therefore, it is difficult to sufficiently degas the molten plastic using a conventional extrusion device without adding a devolatilization aid or the like.
[0015]
Therefore, the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and to sufficiently degas the molten plastic, and thereby to produce pellets by extrusion molding using waste plastic as a raw material. An object of the present invention is to provide a molten plastic degassing apparatus capable of producing pellets having a low water content at low cost.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) An extrusion device that performs melt kneading and degassing of a resin by an extrusion mechanism portion using a screw, wherein a wall body surrounding the extrusion mechanism portion at a degassing portion of the extrusion device is made of molten resin. An apparatus for extruding a molten resin, characterized in that it is constituted by an air-permeable exhaust member having a through-hole that does not allow permeation, and can be degassed from the entire periphery of the extrusion mechanism through the exhaust member.
(2) A vent space is formed between the inner wall surface of the degassing part of the extrusion device and the exhaust member, and the molten resin is degassed through the vent space and the exhaust member (1) Degassing apparatus for molten resin as described in 1.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, on the entire inner wall surface of the degassing part of the molten resin extrusion apparatus having an extrusion mechanism, an exhaust member having a large number of fine through-holes through which gas can pass but molten resin cannot pass is fixed. It is possible to sufficiently degas the molten resin by allowing degassing to be performed from the entire circumference of the extrusion mechanism through the exhaust member.
[0018]
As the through hole of the exhaust member that does not allow the molten resin to permeate, it is also possible to use a through hole manufactured by a method having a through hole in addition to a mechanically formed through hole. The exhaust member is preferably made of metal, but other materials such as ceramics can also be used.
[0019]
First, the whole resin extrusion apparatus is demonstrated.
[0020]
FIG. 1 is an overall schematic view of an example of equipment for producing a pellet by melting and extruding a resin (plan view). 1 includes a motor 1 that rotates a screw (extrusion mechanism) of the extrusion device, a speed reducer 2, an extrusion device cylinder 3 that melts resin (plastic), and a vacuum exhaust pump 4 that exhausts the inside of the extrusion device. It comprises a screen changer 5 that removes foreign matter, a gear pump 6 that adjusts the inlet pressure of the pelletizer, a joint 7 that connects each device, and a pelletizer 8 that produces pellets by extrusion. FIG. 2 is an internal cross-sectional view of the extrusion device cylinder 3 in the screw axis direction. The screw 31 (extrusion mechanism) of the extrusion device cylinder 3 feeds, crushes, kneads, seals, and degasses the resin in order from the upstream side. It has a shape suitable for sealing and pressurization. The plastic raw material thrown into the extrusion device cylinder 3 is fed into the inside by two screws 31 and is finely crushed in the crushing part B and melted by frictional heat generated in the kneading part C. The gas to be discharged is exhausted by the vacuum exhaust pump 4 in the degassing part E, then pressurized by the pressurizing part G, and discharged in the direction of the pelletizer 8. In the pelletizer 8, a die having a predetermined diameter is used to extrude molten plastic into water and cut into a predetermined length to produce pellets.
[0021]
FIG. 3 is an enlarged view of the degassing part of FIG. 2, and is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the molten resin extrusion apparatus of the present invention in which an exhaust member is attached to the degassing part. 4 is a cross-sectional view at the position H in FIG. A ventable exhaust member 32 (porous metal member) having a large number of through holes that do not allow the molten resin to permeate surrounds the screw 31 between the screw 31 and the casing 33 (the wall surface of the extrusion device cylinder 3). Thus, the screw 31 and the casing 33 are fixed along the entire inner surface of the casing 33 without being in direct contact. A plurality of degassing pipes 34 are attached to the casing 33.
[0022]
A degassing method using the apparatus of the present invention will be described. The vacuum exhaust pump 4 is always operated, and the degassing pipe 34, the inside of the casing 33, and the inside of the hole of the exhaust member 32 are always in a vacuum state. Thereby, the hole of the exhaust member is always in a suction state. When the molten plastic containing a gas such as water vapor moves according to the rotation of the screw 31 and comes into contact with the exhaust member 32, degassing is performed quickly over a wide range.
[0023]
It is desirable that the exhaust member secures a ventilation space between the exhaust member and the casing (wall surface of the extrusion device cylinder) so that almost the entire exhaust member can be exhausted. By making the exhaust member a shape that fills the gap between the screw and the casing, the flow path of the molten plastic can be limited, and the degassing of the molten plastic can be performed more sufficiently. Further, the exhaust member needs to be arranged so as not to hinder the movement of the screw. As the exhaust member, one that does not soften at the melting temperature of the plastic must be used, and the diameter of the fine hole is preferably about 10 μm to 1 mm.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to sufficiently deaerate molten plastic. For this reason, also when manufacturing pellets by extrusion molding using waste plastic as a raw material, pellets with a low water content can be manufactured, and good plastic recycled products can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an example of equipment for producing pellets.
FIG. 2 is an internal cross-sectional view in the screw axis direction of an extrusion device cylinder.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the molten plastic extrusion apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the molten plastic extrusion apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: motor,
2: Reducer,
3: Extruder cylinder
4: Vacuum pump
5: Screen changer
6: Gear pump,
7: Fitting,
8: Pelletizer,
31: Screw,
32: exhaust member,
33: casing,
34: Degassing piping,
A: Feed section,
B: Crushing part
C: kneading part,
D: seal part,
E: Degassing part,
F: Seal part
G: Pressurizing part
