JP2005111847A - 廃プラスチックの減容造粒方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃プラスチックの減容造粒装置により可燃ごみ及び水分の内の少なくとも一方を含有する廃プラスチックＰを処理するとき、真比重の大きい押出ペレットを作ることができないと共に、廃プラスチック破砕品の処理能力に劣る。
【解決手段】 供給口５に、廃プラスチックＰを押し込む押し込み部材２３，３３，３３Ａを有する押し込み手段１３を付属させ、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくしてシリンダ部材４内に供給すると共に、シリンダ部材４の供給口５の付近に、シリンダ部材４の内外を連通する通孔部３を設け、押し込み部材２３，３３，３３Ａによつて押し込まれる廃プラスチックＰから分離される水分及び空気の内の少なくとも一方を、通孔部３を吸引する吸引手段１５によつて吸引しながら通孔部３から排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃プラスチックの減容造粒方法及びその装置に関するものである。

使用済みの廃プラスチックとしては、大別して産業系と一般系の２種類があるが、その形状はさまざまであり、かつ、取り扱いが難しいものが多い。これらの廃プラスチックを燃焼させると、一般に、有害なガスが発生し人体に悪影響を及ぼしたり、燃焼炉を損傷したりするのみならず、燃焼排ガスが大気を汚染し、環境問題の原因ともなる。このため、埋立て処理することがよく行われるが、例えば一般系廃プラスチックは、嵩だかであり、そのまま埋め立てると、スペースの問題や土地の安定性欠如の問題などが起きる。産業系廃プラスチックにあつても、製品の種類、用途及び排出元などによつては、嵩密度が０．０４〜０．２の範囲にあつて低く、嵩だかであり、同様の問題が起きることになる。

一方、近年は埋立てを止め、廃プラスチックのリサイクルやリユースを行うことも推奨されている。例えば、製鉄プラントやセメントキルンの原燃料となる石炭の一部代替として廃プラスチックを使用したり、油化して各種精製油の回収、ガス化して化学原料ガスを精製する等のケミカルサイクル、廃プラスチックを減容固化したＲＰＦ又は廃プラスチック以外のゴミを含むＲＤＦを燃料とし、ボイラーで発電するサーマルリサイクルなどが行われている。その他、廃プラスチックを再度成形し擬木やブロック等の商品にするマテリアルリサイクルも行われている。

このように埋立て用やリサイクル用に廃プラスチックを加工する際には、通常、２軸スクリュ型の押出機やリングダイを有するペレットミルなどを用い、廃プラスチックを圧縮・熱溶融させ、減容及び造粒してペレットに加工している。

この種の従来の廃プラスチックの減容造粒装置として、特許文献１〜５に記載される２軸押出機型のものが知られている。これらは、廃棄物（廃プラスチック）を、例えば１００ｍｍ角まで破砕させた後、２軸押出機の投入口に供給させる。投入された廃棄物は、二本の特殊なスクリュの回転により、破砕、混練、加圧、圧縮を受けながら下流側に進み、スクリュの先端に設けられた平面のダイスから吐出されるとき、適当な長さに切断されて、ペレット化される。

このような減容造粒装置に供給される廃棄物中には、多くの場合に水分が含まれ、それが廃棄物中のプラスチック分の溶融を妨げることになるが、押出機シリンダからの外部加熱とスクリュによるせん断発熱とによつてプラスチック分を溶融させ、この溶融したプラスチック分が他の成分の中に混合・混練され、他の成分を付着させて成形するバインダー的な役割を果たし、流動性を与えらた廃棄物がダイスノズルから吐出され、粒状にペレット化される。この場合のペレットの真比重は、従来装置の構造上、あまり大きくはならず、通常、０．５以下である。

しかし、水分の含有量が非常に多くなると、水分の蒸発熱によつて廃棄物（廃プラスチック）の溶融が妨げられ、廃棄物中の溶融したプラスチック分が他の成分を付着させるバインダー的な役割を果たさなくなり、ペレット化が上手く行われず、真比重が低下したり、一部廃棄物が崩壊しペレット形状が維持できなくなつたりする。このような真比重の低いペレットは、嵩比重も小さくなるので、埋立て処理などの場合には埋立て面積も大きくなり、また、リサイクルやリユースする場合のハンドリング性に劣る、という技術的課題を有することになる。

その１つの原因は、従来の減容造粒装置が異方向回転二軸スクリュで、シリンダ口径が大きく、スクリュ溝深さが極めて深く、シリンダの長さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が短く（Ｌ／Ｄ＝５以下）、また、低速回転（通常１００ｒｐｍ以下）であるため、スクリュによるせん断発熱量が小さく、溶融能力が低いことにある。

このため、廃棄物のペレットの真比重が上がりにくく、通常、０．５以下のものしか得られなくなる。特に、廃棄物中の水分が２０％を超えると、ペレット化することが殆ど不可能な状況になる。なお、二本のスクリュを異方向回転させるのは、原料廃棄物の嵩密度が極めて小さいため、ホッパ部の原料の食い込み性向上を図るためである。
特開平７−２５６６４５号公報 特開平１０−３１５２３７号公報 特開平７−２５６６４４号公報 特開平７−１１２４３７号公報 特開２００１−３８７２６号公報

第一の課題は、真比重の大きい押出ペレットを作り難いことにある。真比重が大きくならない主原因は、廃プラスチックから水分が良好に分離・排出されないことにある。上述したように、従来の減容造粒装置は、シリンダ口径が大きく、従つてスクリュも深溝であり、Ｌ／Ｄが短く、また、スクリュ回転数が低いこともあつて、水分の多い原料廃棄物を十分に可塑化溶融するために必要なスクリュによるせん断応力及び加熱を得ることができず、従つてペレットの真比重が小さくなる。

なお、シリンダ口径が大きくならざるを得ないのは、原料廃棄物の嵩密度が極めて小さく、食い込みが悪いためである。すなわち、シリンダ口径を大きくして食い込み性の悪化を補わざるを得ない。

また、スクリュ回転数を高くできないのは、従来の二軸押出機が異方向回転のため、左右のスクリュの間で廃棄物が輸送・混合・混練及び溶融作用を受ける際に、二本のスクリュを外側に張らすような力つまり「くさび力」が大きく生じ、スクリュとシリンダとの激しいかじりや摩耗を引き起こし易いためである。従来の減容造粒装置は、通常の樹脂加工用の押出機と比較し、廃プラスチックの溶融能力が最大限に得られるように設計されている。これは、装置を安価にすることも目的の一つではあるが、

また、原料である廃プラスチックの組成や水分含有量の変動による廃プラスチックの溶融変動、ひいてはペレットの真比重の著しい変動もある。上述したように、従来の減容造粒装置は、水分の多い原料廃棄物を十分に可塑化溶融するために必要なスクリュによるせん断応力及び加熱を得ることができず、ペレットの真比重が小さくなる傾向にある。この従来の減容造粒装置において、樹脂組成変動（低融点樹脂と高融点樹脂との組成比変動）や水分含有量変動により、原料の溶融度が経時的に変化することに起因して、シリンダから排出されるペレットの真比重が、例えば、０．４〜０．５であつたものが、急速に０．２〜０．３に変化する。０．２〜０．３の真比重では、もはや減容されているとはいえず、減容機としての機能や性能を満足しない。

このような真比重が０．２〜０．３と小さいペレットは、形が崩れやすく、嵩密度の低いものとなる。このため、埋立てに要するスペースが大きくなる。また、燃料にするときには、ハンドリングが難しくなり、粉塵などが生じ易くなり、衛生面での問題となる。

第二の課題は、通常の樹脂原料の押出時に得られる処理能力と比較して、同じ口径の押出機で得られる廃プラスチック破砕品の処理能力が著しく低いことにある。すなわち，廃プラスチック破砕品の処理能力は、同じ口径の押出機による通常の樹脂原料の押出時に得られる処理能力の１／３〜１／６と著しく低く、廃プラスチックの処理用装置としては、極めて経済的でない。この原因は、廃プラスチック破砕品の嵩密度が通常の樹脂原料の嵩密度の１／３〜１／１０と低いため、供給ホッパからフィード部スクリュへ原料が供給されたとき、スクリュ溝内に納まる原料量が嵩密度の低い分だけ少なくなることにある。一方、これを単なるスクリュ回転数の向上によつて補おうとすると、廃プラスチックには薄いフィルム状の樹脂が多いため、スクリュ外径部の周速度が上がることによる遠心力で樹脂原料がスクリュ溝内に充填され難くなる。その結果、原料の供給が十分になされず、処理能力が１／３〜１／６と著しく低下する。廃プラスチック破砕品を減容造粒装置に強制的に送り込むのみでは、原料の供給量の増加にも限度がある。

以上から、本発明者は、廃プラスチック破砕品を減容造粒装置に強制的に送り込むと共に、廃プラスチックから水分及び空気を良好に分離・排出することにより、上記課題を解決することを目的としている。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、廃プラスチックＰを供給口５からシリンダ部材４内に供給し、回転する２軸のスクリュ６によつてシリンダ部材４内を移送させながら、廃プラスチックＰを所定温度にまで昇温させて減容させると共に、シリンダ部材４の出口４ａから排出される廃プラスチックＰを造粒させる廃プラスチックの減容造粒方法において、
供給口５に、駆動手段２２による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材２３，３３，３３Ａを有する押し込み手段１３を付属させ、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくして供給口５からシリンダ部材４内に供給すると共に、
前記シリンダ部材４の供給口５の付近に、シリンダ部材４の内外を連通する通孔部３を設け、押し込み部材２３，３３，３３Ａによつて押し込まれる廃プラスチックＰから分離される水分及び空気の内の少なくとも一方を、該通孔部３を吸引する吸引手段１５によつて吸引しながら通孔部３から排出することを特徴とする廃プラスチックの減容造粒方法である。
請求項２の発明は、廃プラスチックＰを供給口５からシリンダ部材４内に供給し、回転する２軸のスクリュ６によつてシリンダ部材４内を移送させながら、廃プラスチックＰを所定温度にまで昇温させて減容させると共に、シリンダ部材４の出口４ａから排出される廃プラスチックＰを造粒させる廃プラスチックの減容造粒装置において、
供給口５に、駆動手段２２による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材２３，３３，３３Ａを有する押し込み手段１３を付属させ、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくして供給口５からシリンダ部材４内に供給すると共に、
前記シリンダ部材４の供給口５の付近に、該シリンダ部材４の内外を連通する通孔部３及び、該通孔部３を吸引する吸引手段１５を設け、押し込み部材２３，３３，３３Ａによつて押し込まれる廃プラスチックＰから分離される水分及び空気の内の少なくとも一方を、吸引手段１５によつて吸引しながら通孔部３から排出することを特徴とする廃プラスチックの減容造粒装置である。
請求項３の発明は、前記シリンダ部材４の供給口５と出口４ａとの間に、水蒸気を外部に排出させるベント部１０，１１が形成されていることを特徴とする請求項２の廃プラスチックの減容造粒装置である。
請求項４の発明は、前記通孔部３が、多孔板及びスリット板の内の少なくとも一方で形成されていると共に、通孔部３を覆う排出部１４が区画され、該排出部１４に吸引手段１５が接続されていることを特徴とする請求項２又は３の廃プラスチックの減容造粒装置である。
請求項５の発明は、前記シリンダ部材４に加熱手段１７が付属されていると共に、前記ベント部１０，１１が、シリンダ部材４の一部として介装させる脱蒸気シリンダ体４０に形成され、該脱蒸気シリンダ体４０の内外を連通する複数の通孔４１によつて構成されていることを特徴とする請求項３又は４の廃プラスチックの減容造粒装置である。
請求項６の発明は、前記２軸のスクリュ６が、２００ｒｐｍ以上の回転数で同方向に回転することを特徴とする請求項２，３，４又は５の廃プラスチックの減容造粒装置である。
請求項７の発明は、前記廃プラスチックＰが、可燃ごみを含有することを特徴とする請求項２，３，４，５又は６の廃プラスチックの減容造粒装置である。

本発明に係る廃プラスチックの減容造粒方法及びその装置によれば、次の効果を奏することができる。
請求項１，２によれば、押し込み装置と通孔部からの吸引手段による吸引との関連により、スクリュへの食い込み性を向上させることができる。すなわち、嵩密度の小さい例えばフィルム状の廃プラを主体とする廃プラスチックの処理に際し、廃プラスチックが押し込み部材によつて押し込まれて絞られ、また、空気が外部に吸引・排出されながら、スクリュの回転に伴う遠心力に起因する食い込み不良の問題を解消させるので、嵩密度の小さい廃プラスチックの処理量を飛躍的に向上させることができる。従来装置と比較して、処理量を３〜６倍に向上させることが可能である。

また、廃プラスチックは、収集地域、収集時期、季節等の違いに起因して水分含有量が大きく変動するが、押し込み装置と通孔部からの吸引手段による吸引との関連により、シリンダ部材に供給後に速やかに所定水分量（８〜１０％以下）にすることができ、廃プラスチックの含有水分が、その後の処理量や溶融度に影響を与え難くなる。その結果、高い処理能力で真比重の大きなペレットの製造が可能となる。

請求項３によれば、シリンダ部材の供給口と出口との間に、水蒸気を外部に排出させるベント部が形成されているので、廃プラスチックの水分量を更に減少させて、製品ペレットの真比重を向上させることができる。

請求項５によれば、ベント部が、シリンダ部材の一部を形成する脱蒸気シリンダ体の複数の通孔によつて構成され、複数の通孔が脱蒸気シリンダ体の内外を連通している。これにより、収集地域等の相違に起因して変動する水分含有量に合わせて、適正な開度のベント部を有する脱蒸気シリンダ体の適当個数をシリンダ部材の一部に組み込み、廃プラスチックの水分量を適正に減少させて、製品ペレットの真比重を向上させることができる。

請求項６によれば、２軸のスクリュを、２００ｒｐｍ以上の高い回転数で同方向に回転させるので、高い処理能力が付与されると共に、スクリュを二軸同方向回転としたので、左右のスクリュの間で廃棄物が輸送・混合・混練及び溶融作用を受ける際に、二本のスクリュに生ずるくさび力が軽減され、スクリュとシリンダ部材との激しいかじりや摩耗を引き起こすことが抑制される。その結果、耐久性の低下を懸念することなく、スクリュに高速回転を与え、高処理を図ることが可能になる。

加えて、通常の樹脂加工に使用される二軸同方向回転押出機を基本構造とすることにより、廃プラスチックの溶融度、ひいては溶融度によつて決まる製品ペレットの真比重を、運転条件により自在にコントロールすることが可能となつた。

図１〜図４は、本発明に係る廃プラスチックの減容造粒装置の１実施の形態を示す。廃プラスチックの減容造粒装置は、図１に示すように廃プラスチックＰを搬送して減容造粒装置１に供給する供給装置２を付属している。廃プラスチックＰは、通常、可燃ごみ及び水分の内の少なくとも一方を含有し、供給装置２に供給する前に所定の大きさに切断してある。供給装置２から排出される廃プラスチックＰは、減容造粒装置１のホッパからなる供給口５からシリンダ部材４内に供給し、シリンダ部材４内を移送手段であるスクリュ６によつて移送させながら、廃プラスチックＰを所定温度にまで昇温させ、水分を除去すると共に溶融状態として減容させる。シリンダ部材４の出口４ａから排出される廃プラスチックＰは、冷却手段及びカッターを有する造粒装置７によつて造粒させる。減容造粒させた廃プラスチックＰ（製品ペレット）は、埋立て処理や固形燃料とする。

供給装置２は、ホッパ２ａ、スクリュフィーダ２ｂ及びベルトコンベア２ｃを有し、ホッパ２ａに投入した廃プラスチックＰは、スクリュフィーダ２ｂによつて計量されながら水平方向に移送され、ベルトコンベア２ｃ上に排出され、ベルトコンベア２ｃによつて移送される廃プラスチックＰが、減容造粒装置１の供給口５に投入される。

減容造粒装置１は、シリンダ部材４内に２本のスクリュ６を回転自在に備え、回転駆動源であるモータ８により、２本のスクリュ６が同方向に回転駆動される。２本のスクリュ６の回転数は、２００ｒｐｍ以上とする。

シリンダ部材４は、供給口５とダイスからなる出口４ａ（ダイスノズル）との間に、供給口５側から順次に減圧シリンダ部４ｂ、フィード部４ｃ、圧縮・溶融部４ｄ、ベント部４ｅ及び押出部４ｆを形成している。減圧シリンダ部４ｂは、外壁に供給口５が接続する開口部４ｇ及び通孔部３を有するシリンダ体によつて形成されている。フィード部４ｃ及び圧縮・溶融部４ｄは、それぞれ外壁に連通孔を有しないシリンダ体によつて形成されている。ベント部４ｅは、水蒸気を外部に排出させる第１ベント口１０を備えるシリンダ体（４０）及び、水蒸気を外部に排出させる第２ベント口１１を備えるシリンダ体（４０）を有し、各ベント口１０，１１を備える両シリンダ体（４０，４０）の間に、外壁に連通孔を有しないシリンダ体を介装させてある。押出部４ｆは、外壁に連通孔を有しないシリンダ体によつて形成されている。なお、ダイスからなる出口４ａは、外壁に連通孔を有しないシリンダ体の端部に形成され、上流側のシリンダ部材４の断面積よりも小さい開口面積が与えられ、内部の廃プラスチックＰを圧縮させることができる。従つて、シリンダ部材４は、複数のシリンダ体を継合させて形成されている。シリンダ部材４のＬ／Ｄは、５以上とし、かつ、高速回転（２００ｒｐｍ以上）とすることにより、せん断発熱量を大きくし、スクリュ６による溶融能力を高くしてある。

供給口５には、押し込み装置１３を付属させ、供給口５から供給される廃プラスチックＰの嵩密度を大きくしてシリンダ部材４内に供給する。押し込み装置１３は、図２に示すように駆動手段２２による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材であるスクリュ２３を有する。スクリュ２３は、１個の回転軸２３ａに取付けて、供給口５の底部側面に開口する筒状部材２４内に回転自在に配設させてある。この回転軸２３ａ及びスクリュ２３をモータ等からなる駆動手段２２によつて駆動することにより、供給口５内の廃プラスチックＰが計量されながら、開口部４ｇから減圧シリンダ部４ｂ内に押し込まれる。

また、シリンダ部材４の供給口５の付近に、シリンダ部材４の内外を連通する通孔部３を設ける。通孔部３は、多孔板及び複数のスリットを有するスリット板の内の少なくとも一方で、減圧シリンダ部４ｂの開口部を円弧状に滑らかに覆つて形成され、廃プラスチックＰの通過を阻止し、水及び空気を選択的に排出させる。また、通孔部３を覆うチャンバー状の排出部１４がシリンダ部材４の外壁に区画され、この排出部１４にブロワー又はポンプからなる吸引手段１５が接続されている。

しかして、供給口５から供給される廃プラスチックＰは、スクリュ２３によつて押し込まれて水分及び空気の内の少なくとも一方が廃プラスチックＰから分離し、通孔部３を吸引する吸引手段１５によつて吸引されることにより、通孔部３から外部へと排出される。従つて、減圧シリンダ部４ｂ内は、吸引手段１５によつて吸引されて、減圧（大気圧よりも負圧）状態になる。なお、通孔部３は、減圧シリンダ部４ｂの下部のみならず横部に形成することもでき、更に、フィード部４ｃに形成することもできる。かくして、圧縮・溶融部４ｄには、所定値以下の水分量及び空気量となつた原料（廃プラスチックＰ）が移送されることになる。

第１ベント口１０を有するシリンダ体及び第２ベント口１１を有するシリンダ体は、図３，図４に示す脱蒸気シリンダ体４０によつて形成されている。脱蒸気シリンダ体４０は、高含水率の廃プラスチックＰを効率的に処理するために設けられ、水蒸気を外部に放出させる機能を有する。高含水率の廃プラスチックＰは、食品残さ、紙等の吸水性の可燃ごみや砂などの吸水性の異物を含有する場合のみならず、フィルム状プラスチックを多く含むものが降水を受けた場合にも生ずる。このため、脱蒸気シリンダ体４０は、内外を連通する複数のスリットからなる通孔４１を備えるスリット部４２を上下左右部に形成し、水分を水蒸気として各通孔４１から排出する。この脱蒸気シリンダ体４０のスリットからなる通孔４１は、溶融状態の廃プラスチックＰの通過を阻止し、水蒸気等の気体を選択的に排出させるように１ｍｍ以下、好ましくは０．７ｍｍ以下の幅を有している。脱蒸気シリンダ体４０は、シリンダ部材４の中間部に１箇所以上として介装させればよく、スリット部４２は、脱蒸気シリンダ体４０の上下左右部の少なくとも１箇所に形成されればよい。このスリット部４２の複数の通孔４１が、ベント口１０，１１を形成している。これらのベント口１０，１１の内、特に下流側に位置するベント口１１は、高いペレット真比重を得るためには大気圧未満に減圧することが好ましい。なお、スリット部４２は、多孔板によつて代替することが可能であり、その場合の複数の通孔４１は、多孔板の複数の通孔によつて構成される。

また、シリンダ部材４の外壁には加熱手段であるヒータ１７及びジャケットによる水冷却機構が適宜に付属されている。すなわち、シリンダ部材４の上流部となる供給口５及び通孔部３並びに脱蒸気シリンダ体４０のスリット部４２の箇所を除き、ヒータ１７を設け、ヒータ１７によつてシリンダ部材４内の廃プラスチックＰを適宜に加熱できるようになつている。但し、高真比重のペレットを得るためには、シリンダの設定条件として、下流側のベント口１１よりも下流を水冷却機構によつて水冷し、低い温度に保つ方がよい。

次に、作用について説明する。
食品残さ、紙等の吸水性を有する可燃ごみ及び水分並びに空気を含む廃プラスチックＰは、供給装置２及び供給口５を通じて減容造粒装置１に投入される。予め、アルミニウム、鉄等の金属、ガラスなどの異物を除去すれば、供給口５、シリンダ部材４及びスクリュ６の損傷が少なくなるので好ましい。異物の除去時には、粒径の大きい砂利等も同時に取り除かれる。

一般に、スクリュ６は、廃プラスチックＰに対して絞り作用を有するため、投入された廃プラスチックＰ中の含水率が大きいときは、若干の水分が通孔部３のスリットから外部の排出部１４内に流出する。しかし、廃プラスチックＰに含まれ多くの水分は、廃プラスチックＰ中の可燃ごみに吸収されるため、通孔部３から排出され難い状態にある。

これに対し、供給口５に付属させた押し込み装置１３が機能し、供給口５内の廃プラスチックＰが計量されながら嵩密度を大きくして減圧シリンダ部４ｂのスクリュ６の溝内に押し込まれる。他方、減圧シリンダ部４ｂ内は、排出部１４及び通孔部３を介して吸引手段１５によつて吸引されて、減圧状態になつている。

これにより、減圧シリンダ部４ｂ内に押し込まれて絞られた水分が、通孔部３から排出部１４に流出し、吸引手段１５から外部へと排出される。廃プラスチックＰが、嵩密度が小さく、多量の空気を包含している場合には、廃プラスチックＰが減圧シリンダ部４ｂ内に押し込まれて絞られることにより空気が分離し、分離した空気は吸引手段１５から外部へと排出される。

かくして、破砕された軽いフィルム状の廃プラを多く含む廃プラスチックＰのように、嵩密度が小さい廃プラスチックＰは、押し込み装置１３の機能によつて絞られて、原料に同伴されてくる空気又は水分の内の少なくとも一方が吸引手段１５によつて外部へと排出され、嵩密度が大きくなつた状態でスクリュ６の溝内に圧縮されながら噛み込まれ、減圧シリンダ部４ｂから下流のフィード部４ｃへと移送され始める。これにより、比較的速い速度（２００ｒｐｍ以上）でスクリュ６を回転させながら、遠心力を受けて軽い原料が供給口５から外部に飛び出すことが防止され、処理量の大幅な向上を図ることが可能になる。また、減圧シリンダ部４ｂ及びフィード部４ｃの原料輸送能力の低下が防止されながら、スクリュ６によるせん断発熱が大きくなるので、シリンダ部材４のＬ／Ｄを５以上としたこととも相まつて、高い処理能力に加えて高い溶融能力が得られることになる。予め、水分が通孔部３から吸引排出されていることにより、水分の蒸発潜熱も減少し、高い溶融能力が得られることになる。

これにより、季節や投入時間と共に変化する原料（廃プラスチック）中の水分量は、所定値の範囲に制御することができる。従つて、シリンダ部材４の供給口５付近に水が溜まり廃プラスチックＰのスクリュ６への食い込み性が悪くなつたり、ヒータ１７の熱によつて蒸発した水蒸気等の気体が原料中に多量に介在して食い込み及び送り不良の原因になることも良好に防止される。

シリンダ部材４及びスクリュ６を水平配置し、截頭円錐筒からなる供給口５及びスクリュ２３の夾角が小さな中心軸線（回転軸２３ａ）をほぼ垂直として直交状に配置したので、供給口５に投入された廃プラスチックＰは、スクリュ２３によつて下方に向けて押圧されながら自重をも受けつつシリンダ部材４内に強制的に送り込まれる。

減圧シリンダ部４ｂからフィード部４ｃに入つた廃プラスチックＰは、所定含水率（８〜１０％）以下の水分量となつた状態で、スクリュ６によるかき取り及び輸送作用を受けながら、ヒータ１７による加熱及び、混練作用を受けて昇温し、可塑化・混合されながら圧縮・溶融部４ｄに至り、廃プラスチックＰのプラスチック分が溶融し、溶融プラスチックが可燃ごみを付着させながら更に圧縮される。

圧縮・溶融部４ｄを通過した廃プラスチックＰは、ベント部４ｅに入り、発生した水蒸気は、脱蒸気シリンダ体４０の通孔４１から外部に排出される。通孔４１では、水蒸気のみが排出され、溶融状態の廃プラスチックＰは、スクリュ６による送りがあることに加えスリットからなる通孔４１の孔幅が小さい（１ｍｍ以下）ことから、外部に排出されることなく下流に送られる。しかも、複数の通孔４１は、シリンダ部材４の中間部の１つの箇所に、周方向に離れた複数箇所（上下左右位置）として形成されて内外を連通するので、スリットからなる通孔４１の中心軸線方向長さ、ひいては脱蒸気シリンダ体４０の長さを短縮させた状態で、通孔４１から水蒸気が効果的に放出される。シリンダ部材４のベント部４ｅ内の廃プラスチックＰは、小断面積をなす出口４ａの存在によつて圧縮された状態で攪拌されながら、大気に開放される通孔４１に次々に接するため、各通孔４１から膨張した水蒸気が良好に排出される。

脱蒸気シリンダ体４０は、第１ベント口１０を有するシリンダ体４０及び第２ベント口１１を有するシリンダ体４０として２段に配置したので、両シリンダ体４０のベント口１０，１１を形成するスリット部４２から水蒸気が効果的に放出される。すなわち、第１ベント口１０を通過した後に更に溶融度が向上して次の第２ベント口１１に至り、水蒸気が効果的に放出され、嵩密度が向上する。両シリンダ体４０のベント口１０，１１からは、通孔部３から排出されずに廃プラスチックＰ中に残る空気も良好に排出される。

ベント口１０，１１を通過して水分及び気体が十分に除去された廃プラスチックＰは、ヒータ１７で加熱されつつスクリュ６によつて出口４ａに向けて送られ、押出部４ｆを通過して圧縮された後、出口４ａから溶融状態で排出され、造粒装置７のカッタによつて切断されて造粒される。押出部４ｆでの圧縮は、ヒータ１７による加熱温度も調節しながら、残留する微量水分や原料から発生した微量の揮発分などに起因する発泡を防止しながら圧力を上げ、高密度として出口４ａから押し出すために行う。このようにして廃プラスチックＰは、減容造粒されて製品ペレット（ＲＤＦ、ＲＰＦ等）になる。製品ペレットは、埋立て処理や固形燃料とする。

ところで、２軸のスクリュ６は、２００ｒｐｍ以上の回転数で同方向に回転駆動されるので、高処理が可能なる。可燃ごみを含む廃プラスチックＰを減容造粒装置１のような二軸押出機に供給する場合、通常、スクリュ外径部周速度の増大による遠心力の増大、それに起因する風圧の増大により、上述したように軽い原料が供給口から外部に飛び出し、原料の食い込みが阻害され、処理量を高めることができないが、この減容造粒装置１にあつては、押し込み装置１３による原料の押し込みと通孔部３からの吸引手段１５による吸引との関連した作用により、スクリュ６に高速回転を与えながら原料の食い込み性を向上させ、高処理を与えることが可能になる。２軸のスクリュ６を同方向回転とすれば、異方向回転に比していわゆる「くさび力」を低減させ、スクリュ６とシリンダ部材４との激しいかじりや摩耗を抑制できるため、スクリュ６に高回転や長いＬ／Ｄ方式を採用し、廃プラスチックＰの樹脂組成変動や水分含有量変動によらず、ほぼ均一な溶融度を与え、製品ペレットの真比重を所定範囲内にすることが可能になる。

表１に示す比較例並びに実施例１及び実施例２のように、異方向回転の２軸スクリュ押出機からなる減容造粒装置と、同方向回転の２軸スクリュ押出機からなる減容造粒装置１とを用い試験を行つた。原料は、いずれも廃プラスチックＰの破砕品とし、原料の嵩密度は、いずれも０．０６、シリンダ部材４の出口４ａを形成するダイス穴径は、いずれも２０ｍｍとした。また、シリンダ部材４の１本のスクリュ６を収容するスクリュ口径は、比較例：１５２ｍｍ、実施例１及び実施例２：４７ｍｍとした。

このような減容造粒装置及び同じ原料を用い、スクリュ回転数を、比較例が８０ｒｐｍ、実施例１が３５０ｒｐｍ、実施例２が３２０ｒｐｍとし、また、ヒータ１７による加熱も与えたシリンダ部材４の設定温度を、比較例が前半：１３０℃、後半：１３０℃、実施例１が前半：１８０℃、後半：１３０℃、実施例２が前半：１８０℃、後半：１００℃に設定したところ、処理量は、比較例が１２０ｋｇ／ｈ、実施例１が１５０ｋｇ／ｈ、実施例２が１２０ｋｇ／ｈであつた。また、製品ペレットの真比重は、比較例が０．４、実施例１が０．８、実施例２が０．９であつた。なお、前半は、シリンダ部材４の減圧シリンダ部４ｂから圧縮・溶融部４ｄまでの間であり、後半は、シリンダ部材４のベント部４ｅから出口４ａ付近までの間である。

この結果から分かるように、実施例１及び実施例２によれば、同じ原料を用いた場合において、比較例と比較して、処理量を同等以上として、製品ペレットの真比重を著しく高めることができる。

図５は、押し込み装置１３の他の構造例を示す。この押し込み装置１３は、駆動手段３２による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチックＰを可塑化させることなく押し込む押し込み部材であるスクリュ３３を有する。スクリュ３３は、１個の回転軸３３ａに取付けて、円錐形状をなす供給口５の内部に回転自在に配設してある。供給口５に収容させたスクリュ３３は、開口部４ｇに向けて次第に縮径する外形を有する。スクリュ３３の少なくとも開口部４ｇ付近の外形は、供給部１の内面に接することなく、ほぼ適合している。

この回転軸３３ａ及びスクリュ３３をモータ等からなる駆動手段３２によつて駆動することにより、供給口５内の廃プラスチックＰが計量されながら減圧シリンダ部４ｂに押し込まれる。従つて、この押し込み装置１３によつても、廃プラスチックＰの嵩密度を大きくする絞り作用に関し、上記１実施の形態と同様の作用を得ることができる。特に、廃プラスチックＰの供給口５に押し込み手段１３を設けることにより、フィルム状をなして嵩密度の小さい廃プラスチックＰを減圧シリンダ部４ｂ内でブリッジを起こさせず効率良くシリンダ部材４内に供給し、廃プラスチックＰの水分及び空気を効率良く通孔部３から排出させることができる。

図６は、押し込み装置１３の更に他の構造例を示す。この押し込み手段１３は、押し込み部材であるピストン３３Ａを備える。この押し込み手段１３は、ホッパー状の供給口５が、上方に向けて次第に拡大する錐形筒部５Ａｂと、錐形筒部５Ａｂの小径端に接続する円筒状部５Ａａとを有し、円筒状部５Ａａを開口部４ｇに接続させて固定すると共に、供給口５の内部に、円筒状部５Ａａ内に受入れが可能な大きさの押し込み部材であるピストン３３Ａを１個設けてある。

ピストン３３Ａは、駆動手段である複動式のエアーシリンダ装置３２Ａによつて駆動され、実線で示す錐形筒部５Ａｂ位置と、破線で示す円筒状部５Ａａ位置との間で上下運動をする。廃プラスチックＰの送り込み量は、エアーシリンダ装置３２Ａによるピストン３３Ａの昇降速度及び昇降間隔の制御によつて容易に調節することができるので、廃プラスチックＰの嵩密度に応じて密度を高めて、かつ、スクリュ６の搬送能力に合わせて送り込むことができる。

これにより、供給口５に投入された廃プラスチックＰが、上下運動をするピストン３３Ａによつて錐形筒部５Ａｂから円筒状部５Ａａに連続的かつ自動的に押し込み量を調節されながら可塑化されることなく押し込まれ、ひいては減容造粒装置１内に強制的に送り込まれスクリュ６に食い込まれていく。これにより、図２に示すスクリュ２３を用いる押し込み手段１３と同様に、減容造粒装置１内に廃プラスチックＰを安定的に送り込むことができる。

本発明の１実施の形態に係る廃プラスチックの減容造粒装置の全体を示す概略図。 同じく要部を示す断面図。 同じく脱蒸気シリンダ体を示す断面図。 同じく脱蒸気シリンダ体を示す側面図。 同じく押し込み手段の他の構造例を示す断面図。 同じく押し込み手段の更に他の構造例を示す断面図。

符号の説明

１：減容造粒装置
３：通孔部
４：シリンダ部材
４ａ：出口
５：供給口
６：移送手段
１０，１１：ベント部
１３：押し込み手段
１４：排出部
１５：吸引手段
１７：ヒータ（加熱手段）
２２：モータ（駆動手段）
２３：スクリュ（押し込み部材）
３３：スクリュ（押し込み部材）
３３Ａ：ピストン（押し込み部材）
４０：脱蒸気シリンダ体
４１：通孔
４２：スリット部
Ｐ：廃プラスチック

Claims (7)

1. 廃プラスチック（Ｐ）を供給口（５）からシリンダ部材（４）内に供給し、回転する２軸のスクリュ（６）によつてシリンダ部材（４）内を移送させながら、廃プラスチック（Ｐ）を所定温度にまで昇温させて減容させると共に、シリンダ部材（４）の出口（４ａ）から排出される廃プラスチック（Ｐ）を造粒させる廃プラスチックの減容造粒方法において、
   供給口（５）に、駆動手段（２２）による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチック（Ｐ）を可塑化させることなく押し込む押し込み部材（２３，３３，３３Ａ）を有する押し込み手段（１３）を付属させ、廃プラスチック（Ｐ）の嵩密度を大きくして供給口（５）からシリンダ部材（４）内に供給すると共に、
   前記シリンダ部材（４）の供給口（５）の付近に、シリンダ部材（４）の内外を連通する通孔部（３）を設け、押し込み部材（２３，３３，３３Ａ）によつて押し込まれる廃プラスチック（Ｐ）から分離される水分及び空気の内の少なくとも一方を、該通孔部（３）を吸引する吸引手段（１５）によつて吸引しながら通孔部（３）から排出することを特徴とする廃プラスチックの減容造粒方法。
2. 廃プラスチック（Ｐ）を供給口（５）からシリンダ部材（４）内に供給し、回転する２軸のスクリュ（６）によつてシリンダ部材（４）内を移送させながら、廃プラスチック（Ｐ）を所定温度にまで昇温させて減容させると共に、シリンダ部材（４）の出口（４ａ）から排出される廃プラスチック（Ｐ）を造粒させる廃プラスチックの減容造粒装置において、
   供給口（５）に、駆動手段（２２）による駆動により、送り込み量を調節しながら廃プラスチック（Ｐ）を可塑化させることなく押し込む押し込み部材（２３，３３，３３Ａ）を有する押し込み手段（１３）を付属させ、廃プラスチック（Ｐ）の嵩密度を大きくして供給口（５）からシリンダ部材（４）内に供給すると共に、
   前記シリンダ部材（４）の供給口（５）の付近に、該シリンダ部材（４）の内外を連通する通孔部（３）及び、該通孔部（３）を吸引する吸引手段（１５）を設け、押し込み部材（２３，３３，３３Ａ）によつて押し込まれる廃プラスチック（Ｐ）から分離される水分及び空気の内の少なくとも一方を、吸引手段（１５）によつて吸引しながら通孔部（３）から排出することを特徴とする廃プラスチックの減容造粒装置。
3. 前記シリンダ部材（４）の供給口（５）と出口（４ａ）との間に、水蒸気を外部に排出させるベント部（１０，１１）が形成されていることを特徴とする請求項２の廃プラスチックの減容造粒装置。
4. 前記通孔部（３）が、多孔板及びスリット板の内の少なくとも一方で形成されていると共に、通孔部（３）を覆う排出部（１４）が区画され、該排出部（１４）に吸引手段（１５）が接続されていることを特徴とする請求項２又は３の廃プラスチックの減容造粒装置。
5. 前記シリンダ部材（４）に加熱手段（１７）が付属されていると共に、前記ベント部（１０，１１）が、シリンダ部材（４）の一部として介装させる脱蒸気シリンダ体（４０）に形成され、該脱蒸気シリンダ体（４０）の内外を連通する複数の通孔（４１）によつて構成されていることを特徴とする請求項３又は４の廃プラスチックの減容造粒装置。
6. 前記２軸のスクリュ（６）が、２００ｒｐｍ以上の回転数で同方向に回転することを特徴とする請求項２，３，４又は５の廃プラスチックの減容造粒装置。
7. 前記廃プラスチック（Ｐ）が、可燃ごみを含有することを特徴とする請求項２，３，４，５又は６の廃プラスチックの減容造粒装置。

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