JP2005324522A - 熱可塑性重合体片減容装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理物を効率良く押出し機へ供給することができる熱可塑性重合体片減容装置を提供すること。
【解決手段】 スクリュー式押出し機１０の供給口１１ｂに連設させた熱可塑性重合体片の供給通路２２に、熱可塑性重合体片を強制的に供給する強制供給手段２０を備えて成る熱可塑性重合体片減容装置１において、前記強制供給手段２０の供給通路２２を、該供給通路２２を上方に向けた側面視において、前記押出し機１０の軸芯に対して１０〜７０度の範囲で、押出し機１０の上流側に傾斜させて設置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱可塑性重合体片減容装置に関するもので、詳しくは、スクリュー式押出し機を使用した減容装置における熱可塑性重合体片の強制供給手段に関するものである。

使用後の熱可塑性重合体片、例えば、電化製品を梱包するための発泡樹脂製梱包容器、魚，肉等を包装するための発泡樹脂製トレー等は、リサイクルのために、減容装置によって溶融され、含有ガスを除去してブロック等に成形されたり、或いはペレット等に形成される。

このような減容装置としては、先端に排出口を有し、後部周面に供給口を有する円筒状のハウジング内に、スクリュー羽根を収容して成るスクリュー式押出し機を使用するとともに、ハウジングの周面にヒータを周設し、供給口から熱可塑性重合体片等の処理物をハウジング内に投入し、該処理物をスクリュー羽根によって先端方向に搬送しながら圧縮し、ヒータによって処理物を溶融させて含有するガスを取り除き、排出口から棒状，板状等のブロックにして装置外に排出させるものがある（例えば、特許文献１）。

この特許文献１に記載された減容装置では、供給口にホッパーを備え、該ホッパーの供給通路にスクリュー羽根を収容し、ホッパーに投入した処理物を、スクリュー羽根によって強制的に減容装置の供給口に押し込んでいる。

特開２０００−２９０４２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された減容装置においては、ホッパーの供給通路が、スクリュー式押出し機の軸芯に対して垂直になるように設置されているため、ホッパーからの処理物は、回転している押出し機のスクリュー羽根外周部に垂直に突き当たり、処理物の供給を阻害してしまい、供給効率が悪いものであった。

そこで、本発明の目的は、処理物を効率良く押出し機へ供給し、処理量を飛躍的に向上させることのできる熱可塑性重合体片減容装置を提供することにある。

上記した課題を解決するため、請求項１の熱可塑性重合体片減容装置では、スクリュー式押出し機の供給口に連設させた熱可塑性重合体片の供給通路に、熱可塑性重合体片を強制的に供給する強制供給手段を備えて成る熱可塑性重合体片減容装置において、前記強制供給手段の供給通路を、前記スクリュー式押出し機の上流側に傾斜させて設置している。 ここで、前記強制供給手段としては、スクリュー羽根を採用したもの、シリンダを採用したもの、ベルトを採用したもの等が挙げられる。

また、請求項２の熱可塑性重合体片減容装置では、上記請求項１の発明において、上記強制供給手段の供給通路を、該供給通路を上方に向けた側面視において、上記スクリュー式押出し機の軸芯に対して１０〜７０度の範囲で、前記スクリュー式押出し機の上流側に傾斜させて設置している。

また、請求項３の熱可塑性重合体片減容装置では、上記請求項１又は２の発明において、上記強制供給手段の供給通路を、平面視において、上記スクリュー式押出し機の軸芯に対して７０度以内の角度で設置している。

さらに、請求項４の熱可塑性重合体片減容装置では、上記請求項１〜３のいずれかの発明において、上記強制供給手段を、その供給通路を円筒状のケーシングによって形成するとともに、該供給通路にスクリュー羽根を収容して成る、スクリュー式供給手段としている。
ここで、上記強制供給手段のスクリュー羽根の先端は、押出し機のスクリュー羽根に可及的に近接させることが好ましい。

また、請求項５の熱可塑性重合体片減容装置では、上記請求項４の発明において、上記強制供給手段のスクリュー羽根の回転方向を、前記押出し機のスクリュー羽根の回転方向と逆にしている。

上記した請求項１の熱可塑性重合体片減容装置によれば、熱可塑性重合体片が、押出し機の軸芯に対して斜め上流側から供給されるので、圧縮固化されることなく押出し機内に効率良く供給され、かつ、供給された熱可塑性重合体片の流れ方向は、押出し機による押し出し方向とほぼ同じ下流側への方向となるため、押出し機の押し出し作用を阻害することがない。そのために、熱可塑性重合体片を効率良く押出し機へ供給でき、処理量を飛躍的に向上させることができる。

また、上記した請求項２の熱可塑性重合体片減容装置によれば、強制供給手段の供給通路を上方に向けた側面視において、押出し機の軸芯に対する供給通路の傾斜角を、１０〜７０度の範囲としたため、処理物の供給効率が更に良好なものとなる。
これは、押出し機の軸芯に対する供給通路の傾斜角が１０度に満たない場合には、減容装置が押出し機の軸方向に長くなり、特に、強制供給手段をスクリュー式供給手段にした場合には、強制供給手段のスクリュー羽根が、押出し機のスクリュー羽根に干渉するため、強制供給手段の羽根の先端を押出し機のスクリュー羽根に近接させて設置することができなくなり、処理物の押出し機への供給効率が低下する虞れがある。また、押出し機の軸芯に対する供給通路の傾斜角が７０度を越える場合には、供給通路から供給される処理物の供給が、押出し機のスクリュー羽根によって阻害されるとともに、処理物の流れ方向が、押出し機による押し出し方向と交差する供給通路の傾斜角を９０度に設定したものに近づくため、供給効率が低下する虞れがある。
上記のようなことから、上記押出し機の軸芯に対する供給通路の傾斜角は、２０〜６０度の範囲がより好ましく、３０〜５０度の範囲が特に好ましい。

上記した請求項３の熱可塑性重合体片減容装置によれば、平面視において、押出し機の軸芯に対する供給通路の設置角度を、７０度以内とすることにより、供給された熱可塑性重合体片の流れ方向と、押出し機による押し出し方向とを、より一層同じ下流側への方向に近づけることができ、処理物の供給効率が更に良好なものとなる。

上記した請求項４の熱可塑性重合体片減容装置によれば、強制供給手段として、スクリュー式押出し機と同じ機構であるスクリュー羽根を採用しているので、処理物の供給量と、押出し機内における処理物の減容量との調整が容易になるとともに、処理物の確実な供給ができる。

また、上記した請求項５の熱可塑性重合体片減容装置によれば、強制供給手段のスクリュー羽根の回転方向を、押出し機のスクリュー羽根の回転方向と逆にしているので、材料の逃げが少なくなり、処理物の供給効率が更に向上する。

以下、上記した本発明に係る熱可塑性重合体片減容装置の好ましい実施の形態を、図面を示して詳細に説明する。
ここで、図１は、本発明に係る熱可塑性重合体片減容装置の一例を示した概念的な断面図、図２は、図１の減容装置におけるスクリュー式押出し機と強制供給手段との配置関係を示した概念的な側面図、図３は、図１の減容装置におけるスクリュー式押出し機と強制供給手段との配置関係を示した概念的な平面図である。

図示した熱可塑性重合体片減容装置（以下、単に「減容装置」という）１は、スクリュー式押出し機１０，強制供給手段２０，ホッパー３０，および破砕手段４０等によって構成されている。

上記スクリュー式押出し機（以下、単に「押出し機」という）１０は、軸芯Ａが水平になるように設置された円筒状のハウジング１１内に、スクリュー羽根１２を収容設置したものである。

そして、上記ハウジング１１には、下流側の先端部に排出口１１ａが形成され、上流側の後部周壁に供給口１１ｂが形成されている。また、このハウジング１１の後端には、軸１３が回転自在に片持ち支持され、この軸１３は、ハウジング１１の供給口１１ｂから先端部までの間が、先端に向かって径が漸次拡大している。そして、この軸１３の全長に亘って、上記したスクリュー羽根１２が周設されている。

また、上記ハウジング１１の供給口１１ｂから排出口１１ａまでの周壁には、ヒーター１４が周設されている。そして、この押出し機１０の上記軸１３は、モータ１５によって回転駆動される。

上記強制供給手段２０は、円筒状のケーシング２１によって形成された供給通路２２を有している。そして、このケーシング２１の下端は、上記押出し機１０の供給口１１ｂに、図２に示したように、側面視において、この強制供給手段２０の軸芯Ｂが、上記押出し機１０の軸芯Ａに対して、４０度（軸芯Ａに対する軸芯Ｂの成す角度αが４０度）で、上方に向け、かつ押出し機１０のハウジング１１の後方（上流側）に向けて連設されており、更に、図３に示したように、平面視において、この強制供給手段２０の軸芯Ｂが、押出し機１０の軸芯Ａと一致する（軸芯Ａに対する軸芯Ｂの成す角度βが０となる）ように連設されている。

また、上記ケーシング２１の上端には、図１に示したように、軸２３が回転自在に片持ち支持され、該軸２３の下端は、上記押出し機１０の供給口１１ｂまで延設されている。そして、この軸２３には、スクリュー羽根２４が周設されているとともに、この軸２３は、モータ２５によって、上記押出し機１０の軸１３とは、反対方向に回転駆動される。また、ケーシング２１の上部周壁には、開口２６が形成されている。

上記押出し機１０の上方には、ホッパー３０が配置されており、該ホッパー３０の下端部には、破砕手段４０の機枠４１が連設され、更に、該機枠４１の下部には、シューター５０の上端が連設されている。そして、シューター５０の下端は、上記強制供給手段２０のケーシング２１の開口２６に連設されている。

上記破砕手段４０は、互いに平行して設置された軸４２，４２にそれぞれ回転刃４３，４３を備え、それらの回転刃４３，４３の間に処理物を通すことによって、処理物である熱可塑性重合体片を破砕する。そして、軸４２，４２は、モータ４４によって回転駆動される。

上記のように構成された減容装置１では、熱可塑性樹脂発泡体、シート、繊維、その他の熱可塑性重合体からなる処理物がホッパー３０に投入されると、その処理物は、破砕手段４０の回転刃４３，４３によって適宜な大きさに破砕され、シューター５０を経て、開口２６から強制供給手段２０のケーシング２１内に供給される。
なお、本発明の減容装置は、特に熱可塑性樹脂発泡体からなる重合体片を減容処理するのに好適である。

そして、強制供給手段２０の開口２６に処理物が破砕されてなる熱可塑性重合体片が供給されると、該重合体片は、スクリュー羽根２４によって押出し機１０の供給口１１ｂまで押送され、該供給口１１ｂを介して、押出し機１０のハウジング１１内に効率的に圧送される。

ハウジング１１内に供給された重合体片は、スクリュー羽根１２によって排出口１１ａまで押送される。その際、重合体片は、軸１３の周面とハウジング１１の内面との間隙によって（詳しくは、隣合うスクリュウ羽根１２，１２と、軸１３の周面と、ハウジング１１の内面とによって画成される空間の容積が減少することによって）圧縮されながら、剪断発熱、更に必要に応じてヒーター１４からの熱によって溶融され、また、重合体片に含有するガス、或いは押出し機への供給時に巻き込まれたガスが排除され、減容され、排出口１１ａから外部に排出される。

減容装置１の排出口１１ａから排出された処理物は、排出口１１ａの形状に倣って、棒状，板状等の適宜なブロックに形成され、また場合によっては、更に下流側にペレット製造用の押出し機を連設することにより、ペレット状に形成される。

なお、上記実施の形態では、側面視において、上記強制供給手段２０の軸芯Ｂが、押出し機１０の軸芯Ａに対して４０度の角度になるように、ハウジング１１の後方（上流側）に向けてケーシング２１を連設しているが、該ケーシング（供給通路）２１を上方に向けた側面視において、その軸芯Ｂと軸芯Ａとの成す角度αが、１０〜７０度の範囲内にあればよく、より好ましくは２０〜６０度の範囲内にあればよく、特に好ましくは３０〜５０度の範囲内にあればよい。

また、上記実施の形態では、平面視において、上記強制供給手段２０の軸芯Ｂが、押出し機１０の軸芯Ａと一致するようにケーシング２１を配置させているが、該ケーシング（供給通路）２１は、平面視において、その軸芯Ｂと軸芯Ａとの成す角度βが、７０度以内の角度であればよい。

更に、本発明において、円筒状に形成した押出し機１０のハウジング１１、或いは強制供給手段２０のケーシング２１は、上記実施の形態において示した円筒の内径が一定のもの以外に、該内径が下流側に行くに従って漸次縮小しているもの、或いは二軸押出し機の態様のように円筒を複数本組み合わせた形状のものであってもよく、更には、従来周知の種々のハウジング或いはケーシングの形状を採用することができる。

また、本発明においては、上記押出し機１０の軸芯Ａ、或いは強制供給手段２０の軸芯Ｂは、複数本のスクリューが設けられたもの等の場合には、本発明の技術的思想に基づき、該押出し機、或いは強制供給手段による搬送物の搬送方向と平行な搬送物の中心を通る線を、押出し機１０の軸芯Ａ、或いは強制供給手段２０の軸芯Ｂとする。

以上、本発明に係る熱可塑性重合体片減容装置の実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、更に種々の変形及び変更が可能であることは当然である。

以下、本発明に係る熱可塑性重合体片減容装置を用いた熱可塑性重合体片の減容処理の効果を裏付ける実施例を、比較例と共に記載する。

−実施例１−
図１に示した減容装置〔側面視において、強制供給手段２０の軸芯Ｂが、押出し機１０の軸芯Ａに対して４０度の角度になるように、ハウジング１１の後方（上流側）に向けてケーシング（供給通路）２１を連設した装置；α＝４０度、β＝０度〕を使用し、発泡倍率が６０倍のポリスチレン発泡粒子成形体製の魚箱を、下記の条件にて減容処理を行なった。
その結果、スムーズに減容処理が成され、その処理量は、４５ｋｇ／ｈｒであった。

〔スクリュー式押出し機〕 〔強制供給手段〕
ハウジング内径 ：１１０ｍｍ ケーシング内径 ：１２５ｍｍ
スクリュー長さ ：１５０ｃｍ スクリュー長さ ：５０ｃｍ
スクリュー径 ：１１０ｍｍ スクリュー径 ：１２０ｃｍ
スクリュー回転数：９５ｒｐｍ スクリュー回転数：１２０ｒｐｍ
ハウジング温度 ：２２０〜２３０℃

−比較例１−
側面視において、強制供給手段２０の軸芯Ｂが、押出し機１０の軸芯Ａに対して９０度の角度になるように、ハウジング１１にケーシング（供給通路）２１を連設した装置を使用した以外は、上記実施例１と同様の条件で、同様の熱可塑性重合体片の減容処理を行なった。
その結果、強制供給手段の供給通路の先端付近において、発泡粒子成形体の粉砕片が圧縮固化された状態で詰まり、強制供給手段が停止し、減容処理を継続することが出来なかった。

−比較例２−
上記比較例１において使用した装置において、発泡粒子成形体の粉砕片の詰まりが発生せず、減容処理を継続することのできる強制供給手段のスクリュー回転数を見出す試験をを行なった。
その結果、強制供給手段のスクリュー回転数は最大５０ｒｐｍで、減容処理を継続することができ、その場合の処理量は、２０．５ｋｇ／ｈｒであった。

上記した実施例と比較例との減容処理結果から、強制供給手段の供給通路を、押出し機の上流側に傾斜させて設置した本発明の減容装置は、垂直に設置した従来の装置に比して、２．２倍程度の処理量を達成できるものであることが分かった。

本発明に係る熱可塑性重合体片減容装置の一例を示した概念的な断面図である。 図１の減容装置におけるスクリュー式押出し機と強制供給手段との配置関係を示した概念的な側面図である。 図１の減容装置におけるスクリュー式押出し機と強制供給手段との配置関係を示した概念的な平面図である。

符号の説明

１ 熱可塑性重合体片減容装置
１０ スクリュー式押出し機
１１ ハウジング
１１ａ 排出口
１１ｂ 供給口
１２ スクリュー羽根
１３ 軸
１４ ヒーター
１５ モータ
２０ 強制供給手段
２１ ケーシング
２２ 供給通路
２３ 軸
２４ スクリュー羽根
２５ モータ
２６ 開口
３０ ホッパー
４０ 破砕手段
４１ 機枠
４２ 軸
４３ 回転刃
４４ モータ
５０ シューター

Claims (5)

1. スクリュー式押出し機の供給口に連設させた熱可塑性重合体片の供給通路に、熱可塑性重合体片を強制的に供給する強制供給手段を備えて成る熱可塑性重合体片減容装置において、前記強制供給手段の供給通路を、前記スクリュー式押出し機の上流側に傾斜させて設置したことを特徴とする、熱可塑性重合体片減容装置。
2. 前記強制供給手段の供給通路を、該供給通路を上方に向けた側面視において、前記スクリュー式押出し機の軸芯に対して１０〜７０度の範囲で、前記スクリュー式押出し機の上流側に傾斜させて設置したことを特徴とする、請求項１に記載の熱可塑性重合体片減容装置。
3. 前記強制供給手段の供給通路を、平面視において、前記スクリュー式押出し機の軸芯に対して７０度以内の角度で設置したことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱可塑性重合体片減容装置。
4. 前記強制供給手段を、その供給通路を円筒状のケーシングによって形成するとともに、該供給通路にスクリュー羽根を収容して成る、スクリュー式供給手段によって構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性重合体片減容装置。
5. 前記強制供給手段のスクリュー羽根の回転方向を、前記押出し機のスクリュー羽根の回転方向と逆にしたことを特徴とする、請求項４に記載の熱可塑性重合体片減容装置。
   

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