JP2005518940A - 造粒装置 - Google Patents

Abstract

プラスチック粒子の粒度を減少させてプラスチック粒子からの汚染要因物の除去を容易にする造粒装置（１０）。造粒装置は、上側チャンバ（３６）及び出口スクリーン（２０）により構成された下側チャンバ（３８）を有する。上側チャンバは、ロータリーシャー（２２）及びスクリーン前後に圧力降下を生じさせて粒状物がスクリーンを通過しやすくする空気取扱いシステム（４０，４２）を有する。

Description

本願は、２００２年３月５日に出願された米国実用特許出願第１０／０９２，０５９号明細書の権益主張出願である。

プラスチック業界では、特にプラスチック材料の粒度を減少させて、再生樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の製造中、プラスチック材料からの汚染要因物の除去を容易にする造粒装置が用いられている。

典型的には、再生プロセスでは二段法が用いられる。但し、再生プロセスを一段で実施してもよい。第１の段階では、再生されるべき材料を３／８インチ（９．５２５ミリメートル）の呼称粒度に粉砕する。これは、再生されるべき材料を造粒装置のチャンバ内へ導入することによって達成され、このチャンバは、材料がプロセスの第１段階のスクリーンの底部に設けられた第１の貫通穴を出るに足るほど小さくなるまで処理中の材料を切断し続ける回転ナイフ列を備えている。スクリーンの穴の直径は、３／８インチである。

出口スクリーンの穴の寸法を単に減少させることにより製造中のフレークの直径を減少させることは困難であることが判明した。一般に、小さな粒度を得るための要件を満足させると、その結果として、出口スクリーンの穴の寸法が減少すると共に切断機構の回転速度が増大する。これら技術的努力は、多くの製造上の問題を引き起こすが、かかる問題としては、再生できないダスト及び微粉の発生量の増加が挙げられる。ダスト及び微粉は、出口スクリーンを詰まらせる傾向があり、しかも切断機構を作動させるのに必要な作動エネルギを増大させる。エネルギ使用量の増大の結果として、熱エネルギの蓄積が生じるので、付帯設備の損傷を回避するためにかかる熱エネルギを消散させる必要がある。プラスチック材料を小さな粒度に粉砕する場合、多くの要因が関与することは理解されよう。従来方式の粉砕では、フレーク（処理対象の材料）の重量、造粒装置を通る空気流及び出口スクリーンの下に設けられていて、材料がスクリーンの穴をできるだけ短時間で通過するようにするプッシュプル操作を行う外部送風システムが必要である。処理中の材料の通過時間が長い場合、材料は、長時間にわたり切断チャンバ内にとどまり、その結果材料は、一層小さな小片の状態に連続して切断される。材料が切断チャンバ及び出口スクリーンを通過するのに要する時間が長ければ長いほどそれだけ一層生産速度が低くなると共に切断ナイフの摩滅が増大し、しかも生じるダスト及び微粉（利用できない生成物）が多くなる。従来型造粒装置並びに粉砕機及び関連のスクリーンは、粒子が小さくなればなるほど、粒子の柔軟性はそれだけ一層低くなるので、向上した結果を達成することができない。これら柔軟性の低い粒子は、出口スクリーンの小さな穴を容易には通過することができない。

本発明の目的は、汚染要因物を材料から除去することにより材料の除染を容易にするよう直径が４ミリメートル以下のフレークを製造できる造粒装置を製造することにある。

本発明の別の目的は、従来技術の生産速度よりも優れた生産速度で小径フレークを製造できる造粒装置を製造することにある。

本発明の別の目的は、関連の切断ナイフの摩滅を大幅に抑える一方、再生工程において微粉砕されたプラスチック材料を得る造粒装置を製造することにある。

本発明の更に別の目的は、切断機構及び関連の出口スクリーンに加わる応力が減少する造粒装置を製造することにある。

本発明の別の目的は、ダスト及び微粉の発生量が少ない造粒装置を製造することにある。

本発明の上記目的並びに他の目的は、驚くべきことに、回転ナイフと、これらと連係する固定ナイフと、回転ナイフと固定ナイフとの間に順次せん断作用を生じさせるよう回転ナイフを支持するロータと、直径が４ミリメートル未満の粒子の通過を可能にするスクリーンと、スクリーン前後に圧力降下を生じさせて粒子がスクリーンを通過しやすくする空気取扱いシステムとを有する造粒装置において、スクリーンは、複数の互いに間隔を置いた穴を有していることを特徴とする造粒装置を提供することにより達成できる。

本発明の上記目的及び利点は、添付の図面に照らして本発明の以下の詳細な説明を読むと当業者には容易に明らかになろう。

図面を参照すると、図１には、本発明の造粒原理を利用したシステムの略図が示されている。具体的に説明すると、図１は、処理中の材料を微粉砕を示す造粒装置１０を示している。一般的には、プラスチック材料、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が、その成形された形状から再使用のための３／８インチ（９．５２５ミリメートル）の呼称フレークの状態に粉砕再生される。しかしながら、或る用途では、処理のために利用できるプラスチック材料の表面積を増大させるためにより小さな粒度が必要である。図示のシステムは、一般に小さな粒度を達成できる。

造粒装置１０は、外側ハウジング１２を有している。ハウジング１２は、関連の供給管１６を介して処理されるべきプラスチック材料の供給源に結合された入口１４を有し、供給管１６は、材料を造粒装置１０に供給する被動オーガ１８を備えている。代表的には、オーガ１８により入口１４に供給される材料は、３／８インチの呼称フレーク粒度の粉砕されたプラスチック材料である。処理中の材料を入口１４を介して造粒装置１０内へ導入する。

造粒装置１０は、出口スクリーン２０、固定ナイフ２２、ロータシャフト２８に取り付けられた半径方向に延びるアーム２６により支持された複数の回転又はロータナイフ２４を更に備えている。ロータ２８は一般に、電気モータ（図示せず）によって駆動される。ロータ２８は好ましい実施形態では５本のアーム２６を有するものとして示されているが、アームの数は、これよりも多くても少なくてもよいことは理解されよう。マサチューセッツ州ノースアクスブリッジ所在のネルモア・カンパニー・インコーポレイテッドによって製造販売されている形式の回転又はロータナイフ２４及びこれと連係する固定ナイフ２２を用いると本発明の或る特定の目的を満足のいく程度に達成できることが判明した。図２を吟味することより注目されるように、ロータナイフ２４が、ナイフ組立体の全長にわたって延びていて、ロータシャフト２８の長手方向軸線に対し僅かな角度をなして取り付けられている。ロータナイフ２４のかかる配置により、切れ刃は、固定ナイフ２２の切れ刃と協働してこれらの間にせん断作用を生じさせ又は発揮する。このせん断作用は、処理中の材料のビーティング又はハンマリングに打ち勝つ傾向がある。処理中の材料は、確実に切断又はせん断され、もしそのようにしなければ発生するかもしれないダスト又は微粉の量の減少を著しく助ける。ダスト又は微粉の減少は、ダストを生じさせる原因となる管理上の問題を大幅に軽減すると共に設備の生産性を大幅に増大させる。ダスト及び（又は）微粉が存在すると、処理中の材料の効率的な移送において相当な問題が生じ、その結果、不必要なエネルギ消費及び無駄が発生する。

スクリーン２０は、ナイフ２２，２４の真下に配置されている。スクリーン２０は、図３及び図４に明確に示されているように多数の孔又は穴３２を有する板金で作られた筒体の半部３０の形状をしている。スクリーン２０は、スクリーン２０の板金３０の穴３３を通過する前に切断領域において造粒装置用粒子の粒度を実現するようナイフ２２，２４の下に位置決めされている。

スクリーン２０の板金３０に形成された穴３２は好ましくは、互いに協働するナイフ２２，２４に最も近い入口端部から代表的には穴の中点を越えた箇所まで所定の直径を備えている。穴３２の出口端部は、或る特定の実施形態では外方に広げられている。この末広がり形態は、穴３２の出口端部を端ぐりすることによって達成される。満足のいく結果は、穴３２の直径を、スクリーン２０を構成する板金３０の厚さよりも大きく維持することにより達成される。かかる形態は、スクリーン２０の構造的一体性を維持し、他方スクリーンを通る処理された粒状物の流れを容易にする。本発明の好ましい実施形態では、穴３２の入口のところの直径は、４ミリメートルである。

スクリーン２０は、ハウジング１２の内部を上側切断チャンバ３６と下側スクリーンチャンバ３８に分割している。

供給物の移動を容易にするため、原料は、入口パイプ１６から入口１４を通って切断チャンバ３６に送り込まれ、また、処理中の材料の幾分かの乱流を生じさせるために、加圧下の空気を管４０，４２中に導入する。管４０，４２を通って導入される加圧空気は好ましくは、大量低圧の送風である。切断チャンバ３６への空気の大量低圧による送風は、処理中の供給原料の移動を効果的に生じさせて互いに協働する切断ナイフ２２，２４を通り、それ故出口スクリーン２０を通る供給原料の通過を容易にする。

スクリーン２０を出た小さな粒子は、スクリーンチャンバ３８に入り、ここから出口管４４を介して引き出され、そして排気ファン５０によりサイクロン型分離器４８を通って貯蔵瓶６に至る。ファン５０により大量に引き出された通過空気は、フィルタ付き入口５２を通ってシステムに入る。

管４０，４２から切断チャンバに導入される加圧空気とフィルタ付き入口５２を通ってシステム内に導入される空気の協調効果は、スクリーン２０前後に圧力降下を生じさせ、かかる圧力降下を制御すると、直売及び消費者包装用途への再生使用のためのペレット化され且つ再生された消費済みＰＥＴの製造に用いられる小さなプラスチック粒子の製造量を効果的に最大にすることができる。

特許法の規定に従って、本発明をその好ましい実施形態を表すものと考えられる形態で説明した。しかしながら、本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく具体的に図示して説明した形態以外の形態で実施できることは理解されるべきである。

本発明の特徴を有するシステムの略図である。 図１に示すような連係の回転ナイフを支持したロータの部分斜視図である。 図１に示す出口スクリーンの斜視図であり、複数の出口穴が出口スクリーンにどのように設けられているかを示す図である。 図３の４−４線矢視部分断面図であり、出口穴の断面を示す図である。

Claims (11)

1. 造粒装置であって、
   回転ナイフと、
   これらと連係する固定ナイフと、
   回転ナイフと固定ナイフとの間に順次せん断作用を生じさせるよう回転ナイフを支持するロータと、
   直径が４ミリメートル未満の粒子の通過を可能にするスクリーンと、
   スクリーン前後に圧力降下を生じさせて粒子がスクリーンを通過しやすくする空気取扱いシステムと、
   を有し、スクリーンは、複数の互いに間隔を置いた穴を有することを特徴とする造粒装置。
2. スクリーンは、第１の表面と、これから間隔を置いた第２の表面と、を有し、上記穴は、第１の表面から第２の表面まで延びている請求項１記載の造粒装置。
3. スクリーンの穴は、直径が４ミリメートルを超えない入口開口部を有し、穴の出口開口部は、４ミリメートルよりも大きい請求項２記載の造粒装置。
4. 穴の入口開口部は、上記スクリーンの第１の表面のところで始まり、出口開口部は、上記スクリーンの第２の表面のところで終わる請求項３記載の造粒装置。
5. 上記スクリーンの穴は、第１の表面から実質的に一定の直径で第１の表面と第２の表面との間の距離の一部にわたって延びている請求項４記載の造粒装置。
6. 上記スクリーンの穴は、第２の表面に近づくにつれて外方に広がる傾向がある請求項５記載の造粒装置。
7. 上記空気取扱いシステムは、上記スクリーンの穴を流通する大量で低プレザーブの空気をもたらす請求項６記載の造粒装置。
8. プラスチック材料を微粉砕する方法であって、
   粒状プラスチック材料をロータリカッタに導入して粒状プラスチック材料の粒度を減少させる工程と、
   粒度が減少したプラスチック材料を所定寸法の孔が設けられたスクリーンに差し向ける工程と、
   スクリーン前後に圧力降下を生じさせて所定寸法のプラスチック材料がスクリーンを通過しやすくする工程と、
   スクリーンを通過したプラスチック材料を貯蔵ゾーンに搬送する工程と、
   を有することを特徴とする方法。
9. プラスチック材料を微粉砕する方法であって、
   浮遊状態に維持された粒状プラスチック材料を第１のゾーンに導入する工程と、
   浮遊状態のプラスチック材料をロータリカッタに通して粒状プラスチックの粒度を減少させる工程と、
   粒度が減少したプラスチック材料を所定寸法の孔が設けられたスクリーンに差し向ける工程と、
   第１のゾーン前後に第１の圧力降下を生じさせてプラスチック材料がスクリーンを通って第２のゾーンに入りやすくする工程と、
   第２のゾーン前後に第２の圧力降下を生じさせて、第２のゾーンに入ったプラスチック材料を貯蔵ゾーンに搬送する工程と、
   を有していることを特徴とする方法。
10. ロータリカッタは、プラスチック材料の粒度を直径が４ミリメートル未満の粒子に減少させる請求項９記載のプラスチック材料を微粉砕する方法。
11. スクリーンの孔は、直径が４ミリメートル未満の粒子の通過を可能にする請求項１０記載のプラスチック材料を微粉砕する方法。

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