JP2005297507A - 廃棄物成形方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望温度に予熱され、破砕乃至粉砕された廃棄物を押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを筒体内で前進動させ、筒体先端の口金から冷却しながら前方に圧縮し溶着しながら押出し、切断することにより、装置の運転の立ち上がり時より適切に廃棄物から異形の棒状体、板状体を成形可能とする。
【解決手段】 所望温度に予熱され、破砕乃至粉砕された廃棄物Ａを押出成形用筒体１３内に投入後、加圧用プランジャー１６を筒体１３内で水平方向に前進動させ、この投入された廃棄物Ａを筒体１３先端の成形口金１７から冷却しながら前方に圧縮し溶着して押出し、切断刃１９により棒状体乃至板状体を切断する。
【選択図】 図１

Description

この発明は廃棄物成形方法とその装置に関するもので、その一例として樹脂ペレットの製造方法及びその装置に関する。さらに詳しくはこの細かく裁断又は粉砕した熱可塑性樹脂を予め所定温度に半溶融としておき、プランジャーの前後動のみで適切に押出成形して安定してペレットを製造する方法、及びこれに用いる改良されたペレット装置に関する。

従来から、細かく裁断又は粉砕し熱可塑性樹脂、例えば熱可塑性樹脂フイルムを裁断又は粉砕したものを、多数のペレット成形用貫通孔を有する円筒形状の回転ダイスの内周面と、該内周面上を転動するローラーの外周面との間で圧縮し、圧縮した樹脂を回転ダイスのペレット成形用貫通孔から順次押出して小径の円柱状物に成形し、該円柱状物をカッターで適当な長さに切断しペレットとして回収あるいは再生するようにしたペレットミル装置が知られている。

かかるペレットミル装置においては、フィーダーから供給された原料樹脂（細かく裁断又は粉砕されたもの）が回転ダイスの内周面とローラーの外周面との間で連続的にかつ予備的に圧縮され、圧縮されてかさ密度の高められた原料樹脂が、ペレット成形用貫通孔に順次押し込まれ、該孔内で更に圧縮されるとともにせん断発熱し、表面が適度に融着されると同時に内部が所定密度まで圧縮された円柱状物としてペレット成形用貫通孔から押出され、カッターで所定長のペレットに切断される。

このペレットミル装置では、回転ダイスの内周面に貼りつき圧縮加熱された樹脂の溶融度が進みすぎると（メルトしてしまうと）、該溶融樹脂をペレット成形用貫通孔から円柱状物として押し出すことが不可能になり、それ以降の円柱状物の成形が不能になる、というトラブルがしばしば生じる。さらに回転ダイスの内周面の溶融樹脂が押出されないと、マシントラブルを引き起こす。

従来、上記のような事態を招くことを防止するために、ペレットの排出部やカッターに温度を検出する装置を取り付けて、該検出温度が異常高温になったとき、ペレットミル装置を停止させるようにしていた。

しかしながら、上記のような従来の温度検出方法および高温異常時の停止の方法には、次のような問題がある。

すなわち、ペレット排出部の温度を検出する方法では、回転ダイスと温度を検出している排出部との間に距離があるため、回転ダイスの内周面に貼りついた樹脂の温度と排出部の温度との間に相当大きな差が生じる。例えば、ある処理条件における回転ダイスの内周面の樹脂温度が１５０℃であるとすると、排出部の温度は１２０℃程度になる。したがって、もし、回転ダイスの内周面の樹脂が温度１５０℃を超えるとメルトするおそれがあるとすると、排出部の温度が１２０℃を超えたとき異常信号を発し、ペレットミル装置を停止させればよいわけである。ところが、回転ダイスの内周面においてメルトの発生のおそれがある温度は、樹脂の種類等により一定温度であるが、排出部の温度は、樹脂の処理量、つまりペレットミル成形量によって大きく変化する。たとえば上記の例では、ペレットミル装置の立ち上がり時の温度上昇過程を過ぎた定常状態で、回転ダイスの内周面にて同じ１５０℃の状態だとしても、排出部では１１０℃から１３５℃程度の範囲でばらつく。このような状態では、排出部の検出温度１２０℃でペレットミル装置を停止させても、処理量によっては実際には停止時期が遅すぎる場合があり、このときには回転ダイスの内周面には異常に多い溶融樹脂が層となって貼りついてしまって、大きなマシントラブルを生じる。このような状態に至ってしまうと、復旧に多大の時間と費用を要する。逆に、ペレット排出部の温度が同じ１２０℃であっても、処理量によってはペレットミル装置を停止するには時期が早すぎる場合も生じる。つまり、回転ダイスの内周面において正常な状態にあるにもかかわらず、ペレットミル装置を停止させてしまうことになる。このような状態では、ペレットミル装置を不必要に頻繁に停止させてしまうことになり、生産性が著しく低下する。

また、カッターの温度を検出する方法では、円柱状物がカッターに接触して円柱状物の温度が伝熱されてカッターの温度が上昇するとともに、カッターの熱容量および熱伝導による放熱とのバランスでカッターの温度が上昇する。したがって、前記ペレット排出部の温度を検出する方法に比較して定常状態での温度のばらつき範囲は小さくなるものの、装置立ち上がり時の回転ダイスの内周面に貼りついた樹脂の温度と、カッターの検出温度の間には温度差が発生する。たとえば、ある処理条件において装置立ち上がり時に回転ダイスの内周面の樹脂温度が１５０℃に到達したときのカッターの検出温度は１１０℃から１３０℃の範囲で変化しており、その後、１０分から２０分経過して定常状態の１４０℃まで上昇して安定する。このような状態では、カッターの温度を検出する方法でも装置立ち上がり時に停止時期が遅すぎる場合や、逆に早すぎる場合が発生してペレット排出部の温度を検出する方法と同様なマシントラブルが発生する。
特開平８−２１６１４９号

前記特許文献記載の発明ではペレット排出部の温度を検出する方式、カッターの温度を検出する方式を採用しても、今だ装置立ち上がり時に停止時期が遅すぎる場合や、逆に早すぎる場合が発生してマシントラブルを解消することが出来ず、簡易な製造方法とその装置が望まれている。
この発明は、前記のようなペレット排出部の温度、カッターの温度を適宜検出することなく、ペレットに限定することなく、廃棄物から異形の棒状体、殊に固形燃料板状体を成形可能とすることを目的とする。

前記課題を必要充分に達成する方法発明は、特許請求の範囲における請求項１記載の発明である、破砕乃至粉砕された廃棄物を所望温度に予熱し、これを押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを前記筒体内で前進動させ、前記投入された廃棄物を前記筒体先端の口金から冷却しながら前方に圧力を加えながら押出し、この押出された棒状体乃至板状体をその自重乃至機械的手段により切断することを特徴とする廃棄物成形方法としてある。

この廃棄物成形方法における前記廃棄物は木質系建築廃材、廃棄紙片、間伐材、廃木のうちの少なくとも一種からなる事を特徴とする。

前記課題を達成する関連発明は、所望温度に予熱された半溶融状態の廃棄合成樹脂を含む破砕乃至粉砕された廃棄物を押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを前記筒体内で前進動させ、前記投入された半溶融状態の廃棄合成樹脂を含む前記廃棄物を前記筒体先端の口金から冷却しながら前方に圧力を加えながら押出し、所定寸法押出したところで、棒状体乃至板状体をその機械的手段により所定寸法に切断することを特徴とする廃棄物成形方法としてある。

この廃棄物成形方法における前記プランジャーの運動方向を水平方向として、前記プランジャーを前記筒体の後端から前端にかけて水平に前進動させ、前記筒体前端に沿い上下動するギロチンカッターで前記切断を行うことを特徴とする。

この廃棄物成形方法における前記プランジャーの運動方向を垂直方向として、前記プランジャーを前記筒体の上端から下端にかけて垂直に前進動させ、前記筒体下端に沿い水平往復動するスライドカッターで前記切断を行い、切断された棒状体乃至板状体を前記筒体の下方から外部の取り出し位置に搬出することを特徴とする。

この廃棄物成形方法における棒状体乃至板状体を所定寸法に切断した後で、成形品を束ね又は包装することを特徴とする。

前記課題を必要充分に達成する装置発明は、特許請求の範囲における請求項７記載の発明である、所望温度に破砕乃至粉砕された廃棄物を予熱する予熱装置が配備してあり、この予熱装置の下流側には、前記廃棄物を投入されるキャビティを有する押出成形用筒体が設けられ、この筒体の上部にはシャッター付きの材料供給口が配置してあり、加圧用プランジャーが前記筒体内で往復動可能に装備され、このプランジャーは前記投入された廃棄物を前記筒体先端の口金背面に到達する前進位置と前記材料供給口寄り上流の後退位置との間で移動可能に配備され、前記口金は冷却可能としてあり、この口金には押出穴が多数あけられていることを特徴とする廃棄物成形装置としてある。

この廃棄物成形装置における前記所定寸法押出された棒状体乃至板状体を所定寸法に切断する切断刃が前記口金外面に沿い摺動可能に配置されていることを特徴とする。

この廃棄物成形装置における前記筒体の一端面には成形口金が設けてあり、筒体の他端乃至他端寄りには、材料供給口が設けてあり、この筒体内には筒体内周面と摺合する前記プランジャーがこの材料供給口と口金背面位置までの間において、往復移動可能に設けてあり、前記材料供給口には前記プランジャーが後退位置のときのみ開状態となるシャッターが設けてあり、前記口金は多数の円形、長円形、三角形、多角形、矩形、異形を含む群から選択された少なくとも一種の押出穴が設けたものであり、かつ、冷却可能としたものであり、前記口金の外側には、前記押出穴に沿って移動する切断刃が摺動可能に配置してあることを特徴とする。

この廃棄物成形装置における前記プランジャーは水平方向に移動可能とし、前記切断刃は前記筒体前端に沿い上下動するギロチンカッターとしてあることを特徴とする。

この廃棄物成形装置における前記筒体及び加圧用プランジャーの軸方向は垂直方向として、下端面に前記口金が設けてあり、上端面が材料供給口としてあり、前記プランジャーは上端材料供給口より上方に抜けた位置より、前記筒体内に挿入されて、前記口金上面にほゞ達する間で往復可能に設けてあり、前記口金下面にはこれに沿って摺動するスライドカッターが設けてあることを特徴とする。

この廃棄物成形装置における前記筒体の吐出部は内面が滑らかに連なる金型で形成され、この金型の出口部は前記口金で形成され、この口金は前記押出方向で有幅とし、前記プランジャーの最前進時に口金の背面と前記プランジャーの前面は面接触可能とし、供給された廃棄物を圧縮し溶着しながら吐出可能に押出穴が形成されていることを特徴とする。

この廃棄物成形装置における所定寸法に切断された棒状体乃至板状体を成形品として束ね又は包装する装置が配備されていることを特徴とする。

請求項1乃至６記載の方法発明では、所望温度に予熱され破砕乃至粉砕された廃棄物を押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを前記筒体内で前進動させ、前記投入された廃棄物を前記筒体先端の口金から冷却しながら前方に押出し、この押出された棒状体乃至板状体をその自重乃至機械的手段により切断することにより、この発明の装置の運転の立ち上がり時より適切に廃棄物を前記口金よりの押出し、その切断を行うことが出来、所望の棒状体乃至板状体を機械のトラブルを伴うことなく円滑に得ることが出来る。
中でも請求項１記載の方法発明においては、押出される棒状乃至板状体の素材が粘着力が小さい場合は押出されるに従い，その自重で順次分断された状態で吐出される場合もある。
請求項７乃至１３記載の装置発明では、前記方法発明を実施でき、その効果を充分に発揮できる。
殊に、請求項１、２記載の方法発明では、固形燃料の製造を容易に行うことができる。

実施の形態１
この形態は請求項７乃至１０、１２記載の装置発明の代表的な実施の形態であり、図1において、１０は廃棄物成形装置全体を示す。この廃棄物成形装置１０には、破砕乃至粉砕された廃棄物Ａを所望温度に予熱する予熱装置１１が配備してあり、この予熱装置１１の下流側には、前記廃棄物Ａを投入されるキャビティ１２を有する押出成形用筒体１３が設けられている。
この筒体１３の上部にはシャッター１４付きの材料供給口１５が形成され、加圧用プランジャー１６が前記筒体１３内で往復動可能に装備されさせ、このプランジャー１６は前記投入された廃棄物Ａを前記筒体１３先端の成形口金１７背面に到達する前進位置と前記投入口寄り上流の後退位置との間で移動可能に配備されている。
前記口金１７は冷却可能としてあり、この口金１７には円形の押出穴１８が多数あけられている（図８参照）とともに、所定寸法押出された棒状体乃至板状体２１を所定寸法に切断する切断刃１９が前記口金１７に摺動可能に配置されている。

この廃棄物を適切に圧縮し溶着しながら押出すために、前記筒体１３の吐出部は丈夫な肉厚の金型２２で形成され、この金型２２の出口部は前記口金１７で形成され、この口金は１７前記押出方向で有幅とし、前記プランジャー１６の最前進時に口金１７の背面と前記プランジャー１６の前面は面接触乃至極接近可能とし、供給された廃棄物Ａを圧縮し溶着しながら吐出可能に押出穴１８が形成されている。
前記の筒体１３及び金型２２の断面形状及びプランジャー１６の押圧面の形状は角型でも、円形であってもこの発明としては特に限定はないが製造上は円筒形（シリンダ）に形成する方が加工し易く、精度も向上する。

より具体的に説明すれば、前記筒体１３の一端面には成形口金１７が設けてあり、筒体１３の他端乃至他端寄りには、材料供給口１５を形成するホッパーが設けてあり、この筒体１３内には筒体１３内周面と摺合する前記プランジャー１６が前記材料供給口１５と口金１７背面位置までの間において、往復移動可能に設けてあり、前記材料供給口１５には前記プランジャー１６が後退位置のときのみ開状態となるシャッター１４が設けてあり、前記口金１７は多数の円形の押出穴１８が設けたものであり、かつ、冷却可能としたものであり、前記口金１７の外側には、前記押出穴１８に沿って移動する切断刃１９が摺動可能に配置してある。この押出穴１８は円形に限定されず、長円形、三角形、異形，網目状または細長スリット状でも良い。
前記プランジャー１６は水平方向に移動可能とし、前記切断刃１９は前記筒体１３前端に沿い上下動するギロチンカッターとしてある。
前記筒体１３及び金型２２の内壁面、前記シャッター１５および前記口金１７の背面には、前記廃棄物Ａの付着を防止するために、フッ素などの剥離層がライニングされている。
又、前記プランジャー１６の駆動源としては油圧筒体装置が適しているが、これに限らず電動モータ、エア筒体装置でも良い。

前記構成の装置の作用（請求項1乃至４記載の方法発明の代表的な実施の形態に相当）をその使用方法とともに説明する。
この方法及び装置に供給される廃棄物Ａとしては木質系建築廃棄物，廃棄紙片、間伐材、廃木、熱可塑性合成樹脂成形品のうちの少なくとも一種からなる廃棄物Ａを細かく破砕乃至粉砕したものであり、各破砕物の粒度は前記口金１７の各押出穴１８を容易に通過できる大きさであることは云うまでもない。
所望温度に予熱装置１１により予熱された前記廃棄物Ａを押出成形用筒体１３内に投入（図１参照）後、プランジャー１６を前記筒体１３内で水平方向に前進動させ、前記投入された廃棄物Ａを圧縮し溶着しながら前記筒体１３先端の成形口金１７から冷却しながら前方に押出し（図２参照）、所定寸法押出したところで、前記切断刃１９の一種であるギロチンカッターにより水平方向棒状体乃至板状体２１を所定寸法に切断する（図３参照）。この棒状体乃至板状体２１の素材の粘着力が弱い場合は、押出されるに従いその自重により切断される場合もある。この場合、前記切断刃１９は上方に退避させて使用しない。
前記廃棄物Ａは木質系建築廃材、廃棄紙片、間伐材、廃木のうちの少なくとも一種からなる事を特徴とする場合には、燃焼時に有毒ガスを伴わない固形燃料を得る（請求項２記載の発明の実施の形態に対応）。
なお、この廃棄物Ａには、半溶融状態の廃棄合成樹脂を含むこともある（請求項３以後の発明の実施の形態に対応）。

実施の形態２
この形態は請求項１１記載の装置発明の代表的な実施の形態を示し、実施の形態１と異なる構成は次の通りである。
前記筒体１３及び加圧用プランジャー１６の軸方向は垂直方向として、下端面に前記口金１７が設けてあり、上端面が材料供給口としてあり、前記プランジャー１６は上端材料供給口より上方に抜けた位置より、前記筒体内に挿入されて、前記口金１７上面に達する間で往復可能に設けてある（図４乃至図７参照）。
更に前記口金１７下面にはこれに沿って摺動する前記切断刃１９の一種であるスライドカッターが設けてある。切断された棒状体乃至板状体２１の搬送テーブル２０が前記口金１７下面と平行に間隔を置いては位置されている。
このスライドカッターは、切断された棒状体乃至板状体２１を前方に押動するピストンとしても機能し、前記搬送テーブル２０と前記口金１７下面間の間隙に沿い移動可能としてある。
そのほか、実施の形態１と同一の符号は同一の構成、作用をなす。

この形態特有の作用を請求項５記載の方法発明の代表的な実施の形態として説明する。
前記プランジャー１６の運動方向を垂直方向として、前記プランジャー１６を前記筒体１３の上端から下端にかけて垂直に前進動させ（図６参照）、前記筒体１３先端の成形口金１７から冷却しながら下方に押出された前記廃棄物Ａを前記筒体１３下端に沿い水平往復動する前記切断刃１９の一種であるスライドカッターで切断して、切断された棒状体乃至板状体を前記搬送テーブル20に沿って前記筒体１３の下方から外部の取り出し位置に搬出する（図７参照）。

実施の形態３
この形態は請求項１３記載の装置発明の代表的な実施の形態であり、実施の形態１、２と異なる構成は次の通りである。
所定寸法に切断された棒状体乃至板状体２１を成形品として束ね又は包装する装置（図示せず）が配備されている。
そのほか、実施の形態１、２と同一の符号は同一の構成,作用をなす。
この形態特有の作用を請求項６記載の方法発明の代表的な実施の形態として説明する。
前記棒状体乃至板状体２１を所定寸法に切断した後で、前記束ね又は包装する装置により成形品を束ね又は包装する。
この実施の形態においては、各吐出口の断面形状は四角型、正六角型、板型の一種が好ましく、各吐出口１８の配置も左右前後に整然と格子状に配列したものが成形後のてん束及び包装が容易である。

実施の形態1における装置の全体外略図である。 図1の作用工程を示す図1同様の外略図である。 図1の別の作用工程を示す図1同様の外略図である。 実施の形態２における装置の全体外略図である。 図４の作用工程を示す図４同様の外略図である。 図４の別の作用工程を示す図４同様の外略図である。 図６で示す工程の次工程を示す図６同様の概略図である。 図１の成形口金の押出端面図である。

符号の説明

Ａ 廃棄物
１３ 筒体
１６ 加圧用プランジャー
１９ 切断刃

Claims (13)

1. 破砕乃至粉砕された廃棄物を所望温度に予熱し、これを押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを前記筒体内で前進動させ、前記投入された廃棄物を前記筒体先端の口金から冷却しながら前方に圧力を加えながら押出し、この押出された棒状体乃至板状体をその自重乃至機械的手段により切断することを特徴とする廃棄物成形方法。
2. 前記廃棄物は木質系建築廃材、廃棄紙片、間伐材、廃木のうちの少なくとも一種からなる事を特徴とする請求項1記載の廃棄物成形方法。
3. 所望温度に予熱された半溶融状態の廃棄合成樹脂を含む破砕乃至粉砕された廃棄物を押出成形用筒体内に投入後、加圧用プランジャーを前記筒体内で前進動させ、前記投入された半溶融状態の廃棄合成樹脂を含む前記廃棄物を前記筒体先端の口金から冷却しながら前方に圧力を加えながら押出し、所定寸法押出したところで、棒状体乃至板状体をその機械的手段により所定寸法に切断することを特徴とする廃棄物成形方法。
4. 前記プランジャーの運動方向を水平方向として、前記プランジャーを前記筒体の後端から前端にかけて水平に前進動させ、前記筒体前端に沿い上下動するギロチンカッターで前記切断を行うことを特徴とする請求項1、２又は３記載の廃棄物成形方法。
5. 前記プランジャーの運動方向を垂直方向として、前記プランジャーを前記筒体の上端から下端にかけて垂直に前進動させ、前記筒体下端に沿い水平往復動するスライドカッターで前記切断を行い、切断された棒状体乃至板状体を前記筒体の下方から外部の取り出し位置に搬出することを特徴とする請求項1、２又は３記載の廃棄物成形方法。
6. 棒状体乃至板状体を所定寸法に切断した後で、成形品を束ね又は包装することを特徴とする請求項1、２、３、４又は５記載の廃棄物成形方法。
7. 所望温度に破砕乃至粉砕された廃棄物を予熱する予熱装置が配備してあり、この予熱装置の下流側には、前記廃棄物を投入されるキャビティを有する押出成形用筒体が設けられ、この筒体の上部にはシャッター付きの材料供給口が配置してあり、加圧用プランジャーが前記筒体内で往復動可能に装備され、このプランジャーは前記投入された廃棄物を前記筒体先端の口金背面に到達する前進位置と前記材料供給口寄り上流の後退位置との間で移動可能に配備され、前記口金は冷却可能としてあり、この口金には押出穴が多数あけられていることを特徴とする廃棄物成形装置。
8. 前記所定寸法押出された棒状体乃至板状体を所定寸法に切断する切断刃が前記口金外面に沿い摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項７記載の廃棄物成形装置。
9. 前記筒体の一端面には成形口金が設けてあり、筒体の他端乃至他端寄りには、材料供給口が設けてあり、この筒体内には筒体内周面と摺合する加圧用プランジャーが材料供給口と口金背面位置までの間において、往復移動可能に設けてあり、前記材料供給口には前記プランジャーが後退位置のときのみ開状態となるシャッターが設けてあり、前記口金は多数の円形、長円形、三角形、多角形、矩形、異形を含む群から選択された少なくとも一種の押出穴が設けたものであり、かつ、冷却可能としたものであり、
   前記口金の外側には、前記押出穴に沿って移動する切断刃が摺動可能に配置してあることを特徴とする請求項７又は８記載の廃棄物成形装置。
10. 前記プランジャーは水平方向に移動可能とし、前記切断刃は前記筒体前端に沿い上下動するギロチンカッターとしてあることを特徴とする請求項７、８又は９記載の廃棄物成形装置。
11. 前記筒体及び加圧用プランジャーの軸方向は垂直方向として、下端面に前記口金が設けてあり、上端面が材料供給口としてあり、前記プランジャーは上端材料供給口より上方に抜けた位置より、前記筒体内に挿入されて、前記口金上面にほゞ達する間で往復可能に設けてあり、前記口金下面にはこれに沿って摺動するスライドカッターが設けてあることを特徴とする請求項７、８、９又は１０記載の廃棄物成形装置。
12. 前記筒体の吐出部は内面が滑らかに連なる金型で形成され、この金型の出口部は前記口金で形成され、この口金は前記押出方向で有幅とし、前記プランジャーの最前進時に口金の背面とプランジャーの前面は面接触可能とし、供給された廃棄物を圧縮し溶着しながら吐出可能に押出穴が形成されていることを特徴とする請求項７、８、９、１０又は１１記載の廃棄物成形装置。
13. 所定寸法に切断された棒状体乃至板状体を成形品として束ね又は包装する装置が配備されていることを特徴とする請求項８、９、１０、１１又は１２記載の廃棄物成形装置。

Images