JP2006142661A - 廃プラスチックの造粒方法及び造粒装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基側に順次供給された破砕加熱状態の廃プラスチックを先側に徐々に圧送する1又は2の圧送手段11と、圧送手段11の先側に設けられ、圧送手段11の軸心を中心にした環状の押出領域に均在して配置された多数の押出口13を備えるダイスプレート14とを有する廃プラスチックの造粒装置10において、押出領域に複数の加熱手段36が埋設状態で均在しており、ダイスプレート14の押出領域の外側周囲には複数の別の加熱手段40が埋設状態で並べて配置されている。
【選択図】 図1
Description
このため、押出部の外周側に存在する押出口を通過する廃プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂が一様に溶融して、潤滑剤及び結合剤として効果的に作用するような最適温度に加熱すると、押出部の内側に存在する押出口を通過する廃プラスチックでは十分な加熱が行われず、廃プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂の溶融が促進されないことになる。このため、押出部の外周側に存在する押出口から押出された成形物から得られる造粒体の嵩密度や強度は良好となるが、押出部の内側に存在する押出口から押出された成形物から得られる造粒体の嵩密度や強度は低下するという問題が生じる。
このように、ダイスプレートの外周側にヒータを設けてダイスプレートを加熱する方式を用いて廃プラスチックから造粒体を製造し石炭に配合してコークスを製造する場合、石炭に配合できる造粒体の配合量が低く制限されると共に、造粒体の状態によりコークス炉に装入できる配合物の重量及び得られるコークスの品質が変動するため、コークス炉の操業が不安定になるという問題が生じる。
前記多数の押出口が形成された押出領域に複数の加熱手段を均在させている。
前記環状の押出領域に複数の加熱手段が埋設状態で均在している。
また、ダイスプレートの押出領域の外側周囲に複数の別の加熱手段が並べて配置されている場合は、ダイスプレートから外側への熱の流出を防止でき、各押出口間の温度差をより小さくすることが可能になる。その結果、各押出口内を通過する廃プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂をより均等に溶融させることができ、押出口から押出される廃プラスチックの成形物の均一性をより高めることができる。このため、各押出口から得られる廃プラスチック造粒体の嵩密度及び強度のばらつきをより小さくすることが可能になる。
また、ダイスプレートの押出領域の外側周囲に複数の別の加熱手段が埋設状態で並べて配置されている場合は、押出領域から外側周囲への熱の流出を抑制して、押出領域内の温度分布の差を小さくすることが可能になる。その結果、各押出口内の温度差をより小さくすることが可能になる。
ここで、図1は本発明の第1の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置の要部側断面図、図2は同廃プラスチックの造粒装置のダイスプレートの正面図、図3は同廃プラスチックの造粒装置の圧送手段及びダイスプレートの関係を示す側断面図、図4は同廃プラスチックの造粒装置のダイスプレートに形成された押出領域に配置された押出口と加熱手段を示す説明図、図5は本発明の第2の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置のダイスプレートの正面図である。
また、円筒部材20の上部の基部側には、破砕された廃プラスチックを投入する開口部23がつば部21の一部に接して形成されている。そして、開口部23の周囲には、上方に突出し両側がつば部21に連結する縁部24が設けられ、つば部21で縁部24に囲まれた領域には、廃プラスチックが円筒部材20内に投入された際に廃プラスチックの円筒部材20内への流入を誘導する案内板25が設けられている。
このような構成とすることにより、図3に示すように、窪み部26に回転軸18の先端部28を収容することができ、スクリュー部19の最先端の前方に僅小の隙間T(例えば、0.5〜1mm)を設けてダイスプレート14を配置しても、ダイスプレート14の背面側に回転軸18の先端部28が接触するのを防止することができる。そして、ダイスプレート14の外周部に形成した通し孔27に締結部材の一例であるボルト29を挿通し、このボルト29を円筒部材20の先端側に設けたつば部30に形成した雌ねじ部31にねじ込むことにより、ダイスプレート14を円筒部材20の先端側に強固に固定することができる。
このような構成とすることにより、押出領域12に多数の短管37で構成された押出口13を均在して配置すると共に、押出口13と平行に形成されている長穴内に棒状ヒータ36を挿入して、押出領域12に複数の棒状ヒータ36を埋設状態で均在させることができ、棒状ヒータ36により各押出口13を一様に加熱することができると共に、押出口13の軸方向にも温度差が発生しないようにできる。
ここで、カバー部材41の左右両側には図示しないつば部が設けられ、つば部には複数の通し孔が形成されている。これによって、通し孔にボルトを挿通させ、ダイスプレート14の表面側の左右両側にねじ穴42を形成してねじ込むことにより、カバー部材41をダイスプレート14に固定することができる。なお、カバー部材41の上下の側部には複数の開口部43が分散して形成され、各開口部43には棒状ヒータ36の電極部44に電力を供給する電源ケーブル45が挿通している。
始めに、造粒装置10のダイスプレート14に設けられた押出領域12に配置した棒状ヒータ36に電源ケーブル45を介して電力を供給して、棒状ヒータ36を発熱させる。更に、押出領域12の外側周囲に埋設状態で並べて配置された棒状ヒータ40に設けられた電極部46に接続した電源ケーブル47を介して電力を供給して、棒状ヒータ40を発熱させる。これによって、押出領域12に間隔を有して配置した多数の押出口13内の温度を、例えば、120〜130℃に調整する。ここで、棒状ヒータ36は押出領域12に埋設状態で均在させて配置されているので、各押出口13は均等に加熱される。また、棒状ヒータ36はその軸心を押出口13の軸心と平行にして配置されているので、押出口13を軸心方向に均一に加熱することができ、押出口13における軸方向の温度差が小さくなる。更に、押出領域12を外側周囲から棒状ヒータ40で加熱するので、押出領域12から外周側へ熱が流出するのを防止して、各押出口13間の温度差を、例えば、10℃以下にすることができる。
ここで、各押出口13の温度差は、例えば、10℃以下に抑えられているので、いずれの押出口13を通過する廃プラスチックにおいても、押出口13を通過する際に廃プラスチック中の熱可塑性樹脂を確実に溶融させることができる。このため、全ての押出口13内で廃プラスチックの圧密及び溶融した熱可塑性樹脂を介した連結が一様に行われ、各押出口13から押し出される廃プラスチックの成形物の嵩密度のばらつきは小さくなる。
ここで、噴出する水の量は、回転刃による切断状態に応じて調整する。すなわち、押出口13から押し出された成形物の曲がりが顕著な場合には、水の量を増加させて固化を促進させる。また、回転刃の回転速度は押出口13から押し出される成形物の押出速度に応じて調整する。すなわち、造粒体の長さを長くする場合は回転刃の回転速度を遅くし、造粒体の長さを短くする場合は回転刃の回転速度を速くする。
これによって、窪み部51、52にそれぞれ圧送手段の回転軸の先端部を収容することができ、各回転軸の先側に設けられたスクリュー部の最先端の前方に僅小の隙間T(例えば、0.5〜1mm)を設けてダイスプレート48を配置しても、ダイスプレート48の背面側に各回転軸の先端部が接触するのを防止することができる。そして、ダイスプレート48の外周部に形成した通し孔53に締結部材の一例であるボルト54を挿通し、このボルト54を介してダイスプレート48を各圧送手段のスクリュー部を一体的に覆うケーシングの先端部に強固に固定することができる。
このため、ダイスプレート48上で各圧送手段の軸心が通過する点を中心として、押出領域49、50の幅Vの実質中心位置までの長さを半径とする円を実質中心サークル円とした際に、押出領域49、50が重ならない部分では、各実質中心サークル円の周上に互いに等間隔にダイスプレート48の背面側に段付き部が設けられた貫通孔55が形成されている。また、ダイスプレート48上で各圧送手段の軸心が通過する点を中心として、環状の押出領域49、50の外周部及び内周部をそれぞれ通過する外周円及び内周円の各円周上にも、押出領域49、50が重ならない部分では、貫通孔55と同数で同一形状の貫通孔56、57が互いに等間隔に、しかも、貫通孔55の中心とは周方向にずれた位置(図5では、隣り合う貫通孔55の周方向中間位置)を中心として形成されている。そして、押出領域49、50が重なり合った重複部分58では、ダイスプレート48の背面側に段付き部が設けられた貫通孔59が互いに等間隔に形成されている。
このような構成とすることにより、押出領域49、50に多数の短管で構成された押出口を均在して配置すると共に、押出領域49、50に複数の棒状ヒータを埋設状態で均在させることができ、棒状ヒータにより各押出口を一様に加熱することができると共に、押出口の軸方向にも温度差が発生しないようにできる
また、本発明の第2の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置を使用した廃プラスチックの造粒方法は、第1の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置を使用した廃プラスチックの造粒方法と実質的に同一であるので、その説明は省略する。
ここで、図6は廃プラスチックの造粒体の嵩密度の説明図、図6は廃プラスチックの造粒体を石炭に配合して製造したコークスの冷間強度指数と造粒体の配合率との関係を示すグラフである。
[実施例1]
第1の実施の形態の廃プラスチックの造粒装置を使用し、ダイスプレートに設けられた押出領域に配置した加熱手段、及び押出領域の外側周囲に埋設状態で並べて配置した別の加熱手段に電力を供給して、押出口の温度を120〜130℃にすると共に、各押出口間の温度差が10℃以下になるように調整した。
次いで、破砕機で20mm以下に解砕した廃プラスチックを造粒装置の開口部に一定の供給速度で連続的に投入しながらスクリュー部を回転させて、廃プラスチックを下流側に圧縮しながら移送してダイスプレートに設けられた押出口内に押し込む。そして、廃プラスチックが押出口内を通過する際に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させ、圧密状態が更に向上して強固に一体化した廃プラスチックの成形物を押出口から押し出す。そして、押出された成形物を、例えば、回転刃を備えた切断機により長さ30〜70mmに切断して水を吹き付けて冷却固化させることで造粒体を得た。得られた造粒体の嵩密度を測定すると、図6に示すように、0.7g/cm3 であった。
従来の押出造粒機における加熱方式にするため、ダイスプレートに設けられた押出領域の外側周囲に埋設状態で並べて配置した加熱手段のみに電力を供給し、ダイスプレートの外周側に存在する押出口を通過する廃プラスチックが120〜130℃に加熱されるようにして、実施例1で使用したのと同一の廃プラスチックを用いて長さ30〜70mmの造粒体を製造した。得られた造粒体の嵩密度を測定すると、図6に示すように、0.5g/cm3 であった。
図6から判るように、実施例1で得られた造粒体の嵩密度は、比較例1で得られた造粒体の嵩密度に比較して40%向上しており、押出領域に加熱手段を設けて各押出口を均等に加熱することにより、全ての押出口において通過する廃プラスチックに含まれる熱可塑性樹脂を確実に溶融させることができ、廃プラスチックの造粒性を向上できることが確認できた。
実施例1で得られた造粒体を石炭に対して重量割合で1%及び2%配合して配合物を調製し、コークス炉に装入してコークスを製造した。また、実施例2で使用した石炭のみを用いて同一のコークス炉でコークスを製造した。そして、実施例2で製造したコークスの冷間強度、及び石炭のみを用いて製造したコークスの冷間強度をそれぞれ求め、石炭のみを用いて製造したコークスの冷間強度に対する冷間強度指数を算出すると、図7に示すように、石炭への造粒体の配合率が1%の場合では冷間強度指数が0.59ポイントの減少、石炭への造粒体の配合率が2%の場合では冷間強度指数が1.17ポイントの減少となり、従来の強度指数の低下を大幅に改善することができた。
比較例1で得られた造粒体を石炭に対して重量割合で1%及び2%配合して配合物を調製し、コークス炉に装入してコークスを製造した。そして、比較例2で製造したコークスの冷間強度を求め、石炭のみを用いて製造したコークスの冷間強度に対する冷間強度指数を算出すると、図7に示すように、石炭への造粒体の配合率が1%の場合では冷間強度指数が0.83ポイントの減少、石炭への造粒体の配合率が2%の場合では冷間強度指数が1.64ポイントの減少と悪い結果となった。
以上のように、実施例1で得られた造粒体を石炭に配合した場合は、比較例1で得られた造粒体を石炭に配合した場合に比べて、冷間強度指数の減少量が小さくなる。従って、実施例1で得られた造粒体を使用する場合、石炭に配合できる造粒体の重量を増加させることができると共に、配合量を増加させても品質の優れたコークスを製造できることが確認できた。
例えば、第1及び第2の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置では、ダイスプレートに形成した貫通孔に封止部材を装入固定して長穴を構成し、この長穴に加熱手段の棒状ヒータを装入するようにしたが、ダイスプレートの表面側から棒状ヒータが装入可能な穴を設けこの穴に棒状ヒータを装入するようにしてもよい。これによって、棒状ヒータの取付けを容易に行うことができる。
第2の実施の形態に係る廃プラスチックの造粒装置では、水平かつ平行に並べて配置する2つの圧送手段の軸心間の距離を各圧送手段毎に形成される押出領域の外周円の半径の総和よりも小さくしたが、各圧送手段の軸心間の距離を押出領域の外周円の半径の総和値と同一あるいは大きくしてもよい。
Claims (6)
- ダイスプレートに間隔を有して配置された多数の押出口から圧送手段により破砕加熱された状態の廃プラスチックを順次押出して成形する廃プラスチックの造粒方法において、
前記多数の押出口が形成された押出領域に複数の加熱手段を均在させたことを特徴とする廃プラスチックの造粒方法。 - 請求項1記載の廃プラスチックの造粒方法において、前記押出領域は環状であって、前記加熱手段が、該押出領域の実質中心サークル円の周上に間隔を有して配置されていることを特徴とする廃プラスチックの造粒方法。
- 請求項2記載の廃プラスチックの造粒方法において、前記圧送手段は1又は2あって、前記環状の押出領域は前記圧送手段と軸心を一致して形成され、前記ダイスプレートの前記押出領域の外側周囲に複数の別の加熱手段が並べて配置されていることを特徴とする廃プラスチックの造粒方法。
- 基側に順次供給された破砕加熱状態の廃プラスチックを先側に徐々に圧送する1又は2の圧送手段と、前記圧送手段の先側に設けられ、前記圧送手段の軸心を中心にした環状の押出領域に均在して配置された多数の押出口を備えるダイスプレートとを有する廃プラスチックの造粒装置において、
前記環状の押出領域に複数の加熱手段が埋設状態で均在していることを特徴とする廃プラスチックの造粒装置。 - 請求項4記載の廃プラスチックの造粒装置において、前記押出領域に配置されているそれぞれの加熱手段は棒状ヒータからなって、前記押出口と平行に形成されている長穴内に挿入して配置されていることを特徴とする廃プラスチックの造粒装置。
- 請求項4及び5のいずれか1項に記載の廃プラスチックの造粒装置において、前記ダイスプレートの前記押出領域の外側周囲に複数の別の加熱手段が埋設状態で並べて配置されていることを特徴とする廃プラスチックの造粒装置。
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