JP2006167953A - 再生用合成樹脂熱圧着方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生ＰＥＴのように粉砕してフレーク状になった再生用熱可塑性合成樹脂をスティック状に成形して、メルトインデクサ等の測定装置の炉体への合成樹脂フレークの投入を容易にし、合成樹脂フレークが加水分解するのを防止することができる再生用合成樹脂熱圧着方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を入れるシリンダー１と、該シリンダー１内を減圧する減圧機構３と、前記シリンダー１を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱機構５と、前記シリンダー１内に入れた前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧機構２と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出機構４とから構成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を熱圧着する再生用合成樹脂熱圧着方法及びその装置に関する。

近年、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルのリサイクルが普及してきており、再生ＰＥＴが大量に供給されるようになってきている。この再生ＰＥＴ等の熱可塑性合成樹脂の流動性や成形性などを評価するための基本的な試験項目として固有粘度（ＩＶ値）が使用されている。従来、この固有粘度を測定する方法として、ウベローデ粘度計による測定方法が一般的に用いられていた。
しかし、ウベローデ粘度計による測定方法は、操作方法が難しく、かなりの熟練を要するために、測定者によって測定値にばらつきが生じるのみならず、危険な薬品を使用していることから、最近では熱可塑性合成樹脂の粘度をメルトインデクサで測定し、この測定値をウベローデ粘度計による測定値に換算する方法が使用されるようになってきている。

しかし、再生ＰＥＴのように粉砕してフレーク状になった再生用熱可塑性合成樹脂は、メルトインデクサで粘度を測定する際に、合成樹脂フレークをメルトインデクサの炉体に直接投入すると、合成樹脂フレークが炉体の壁面に張り付いて加水分解を生じ、物性が変化するために測定データが安定しないという課題があった。
そこで、本発明は、再生ＰＥＴのように粉砕してフレーク状になった再生用熱可塑性合成樹脂をスティック状に成形して、メルトインデクサ等の測定装置の炉体への合成樹脂フレークの投入を容易にし、合成樹脂フレークが加水分解するのを防止することができる再生用合成樹脂熱圧着方法及びその装置を提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するために、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂をシリンダー内に入れる樹脂投入手段と、前記シリンダー内を減圧する減圧手段と、前記シリンダー内を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱手段と、加熱した前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧手段と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出手段とからなる再生用合成樹脂熱圧着方法を提供するものである。

また、本発明は、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を入れるシリンダーと、該シリンダー内を減圧する減圧機構と、前記シリンダーを前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱機構と、前記シリンダー内に入れた前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧機構と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出機構とからなる再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記加圧機構が、ロッドと、該ロッドの先端部に設けたピストンとからなる請求項２に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記減圧機構が、前記ロッドに沿って摺動可能に設けた蓋体と、該蓋体に設けた連通孔と、該連通孔を介して前記シリンダー内を減圧する真空ポンプとからなる請求項３に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記蓋体の前記シリンダーと当接する面にＯリングを設けると共に、前記蓋体の前記ロッドと摺動する面にＯリングを設けた請求項４に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記ピストンを前記ロッドより大径に形成した請求項３乃至５の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記取出機構が前記シリンダーの下部に着脱可能に設けた栓部材からなり、前記シリンダーの下部を開放し、前記加圧機構によって熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を押出すようにした請求項２乃至６の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記栓部材を押ネジ部材で前記シリンダーの下部に嵌入するように設けた請求項７に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記栓部材と押ネジ部材の間に断熱部材を設けた請求項８に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記加熱機構が前記シリンダーの上部と下部に設けた一対のヒータと一対の温度センサーとからなる請求項２乃至９の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記シリンダーの上部を漏斗状に形成した請求項２乃至１０の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記シリンダーの上部外周に溝部を設けた請求項２乃至１１の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

また、本発明は、前記再生用熱可塑性合成樹脂が加水分解性合成樹脂である請求項２乃至１２の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置を提供するものである。

以上の通り、本発明に係る再生用合成樹脂熱圧着方法によれば、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂をシリンダー内に入れる樹脂投入手段と、前記シリンダー内を減圧する減圧手段と、前記シリンダー内を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱手段と、加熱した前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧手段と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出手段とからなる構成を有することにより、水分の少ない減圧下のシリンダー内において溶融温度以下で粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を熱圧着するから、再生ＰＥＴのように粉砕してフレーク状になった合成樹脂フレークも加水分解させることなくスティック状に成形することができ、メルトインデクサ等の測定装置の炉体への合成樹脂フレークの投入を容易にし、粘度特性等の測定時においても合成樹脂フレークが加水分解するのを防止することができる効果がある。

また、本発明に係る再生用合成樹脂熱圧着装置によれば、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を入れるシリンダーと、該シリンダー内を減圧する減圧機構と、前記シリンダーを前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱機構と、前記シリンダー内に入れた前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧機構と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出機構とからなる構成を有することにより、水分の少ない減圧下のシリンダー内において溶融温度以下で粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を熱圧着するから、再生ＰＥＴのように粉砕してフレーク状になった合成樹脂フレークも加水分解させることなくスティック状に成形することができ、メルトインデクサ等の測定装置の炉体への合成樹脂フレークの投入を容易にし、粘度特性等の測定時においても合成樹脂フレークが加水分解するのを防止することができる効果がある。

また、本発明は、前記加圧機構が、ロッドと、該ロッドの先端部に設けたピストンとからなる請求項２に記載の構成を有することにより、ロッドを駆動することによってピストンがシリンダー内を移動して熱可塑性合成樹脂を加圧することができる効果がある。

また、本発明は、前記減圧機構が、前記ロッドに沿って摺動可能に設けた蓋体と、該蓋体に設けた連通孔と、該連通孔を介して前記シリンダー内を減圧する真空ポンプとからなる請求項３に記載の構成を有することにより、蓋体をロッドに沿って摺動させて簡単にシリンダーの開閉操作をすることができ、蓋体の連通孔を介して真空ポンプでシリンダー内を減圧することができる効果がある。

また、本発明は、前記蓋体の前記シリンダーと当接する面にＯリングを設けると共に、前記蓋体の前記ロッドと摺動する面にＯリングを設けた請求項４に記載の構成を有することにより、シリンダー内の気密を保つことができる効果がある。

また、本発明は、前記ピストンを前記ロッドより大径に形成した請求項３乃至５の何れかに記載の構成を有することにより、ロッドを引くことによって大径のピストンが蓋体に当接して自動的に蓋体を開けることができる効果がある。

また、本発明は、前記取出機構が前記シリンダーの下部に着脱可能に設けた栓部材からなり、前記シリンダーの下部を開放し、前記加圧機構によって熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を押出すようにした請求項２乃至６の何れかに記載の構成を有することにより、加圧機構によって熱圧着した熱可塑性合成樹脂を押出すときにシリンダーの内壁に付着した合成樹脂も一緒に押出すことができる効果がある。

また、本発明は、前記栓部材を押ネジ部材で前記シリンダーの下部に嵌入するように設けた請求項７に記載の構成を有することにより、栓部材と押ネジ部材を別体に設けたから、シリンダー内の合成樹脂が栓部材に溶着しても押ネジ部材を外すことができ、加圧機構によって熱圧着した熱可塑性合成樹脂と共に栓部材を押出して取り外すことができる効果がある。

また、本発明は、前記栓部材と押ネジ部材の間に断熱部材を設けた請求項８に記載の構成を有することにより、押ネジ部材からシリンダーの外に熱が逃げるのを低減することができる効果がある。

また、本発明は、前記加熱機構が前記シリンダーの上部と下部に設けた一対のヒータと一対の温度センサーとからなる請求項２乃至９の何れかに記載の構成を有することにより、シリンダー内の温度を精密に調整することができる効果がある。

また、本発明は、前記シリンダーの上部を漏斗状に形成した請求項２乃至１０の何れかに記載の構成を有することにより、シリンダー内への合成樹脂フレークの投入を迅速に行うことができ、合成樹脂フレークが長時間シリンダー内壁に接触して加水分解するのを防止することができる効果がある。

また、本発明は、前記シリンダーの上部外周に溝部を設けた請求項２乃至１１の何れかに記載の構成を有することにより、熱を伝導し難い溝部によってシリンダーの上部から熱が逃げるのを低減することができる効果がある。

また、本発明は、前記再生用熱可塑性合成樹脂が加水分解性合成樹脂である請求項２乃至９の何れかに記載の構成を有することにより、加水分解し易い熱可塑性合成樹脂も熱圧着してスティック状に成形することができ、粘度特性等を測定するためにメルトインデクサ等の測定装置の炉体に投入する際に、合成樹脂フレークが炉体壁面に張り付いて加水分解を生じるのを防止することができる効果がある。

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係る再生用合成樹脂熱圧着装置は、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を入れるシリンダー１と、該シリンダー１内を減圧する減圧機構３と、前記シリンダー１を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱機構５と、前記シリンダー１内に入れた前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧機構２と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出機構４とから構成してある。

図１に示す実施例において、シリンダー１は、円筒状を成し、上部を漏斗状に形成して投入部１１を設け、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂（以下、合成樹脂フレークと言う。）をシリンダー１内に投入し易くしてある。また、シリンダー１の下部には開口部を設け、合成樹脂フレークを熱圧着してスティック状に成形した合成樹脂スティックを下側から取り出すことができるように構成してある。また、シリンダー１の上部外周には、溝部１２を設けてあり、加熱機構５により加熱した熱をシリンダー１の上部に伝わり難くして、シリンダー１の上部から熱が逃げるのを低減してある。

熱可塑性合成樹脂の粘度特性等を測定するメルトインデクサの炉体内径が９．５５ｍｍであるから、メルトインデクサの炉体に入れることができる最大径に合成樹脂スティックを成形し、合成樹脂スティックの長さを短くして温度管理を容易に行うことができるように、シリンダー１の内径は９．０ｍｍ〜９．６ｍｍに形成してあることが好ましい。
図示の実施例では、シリンダー１の内径は、メルトインデクサの炉体内径と同じ９．５５ｍｍに形成してある。

図１に示す実施例において、加圧機構２は、ロッド２１と、このロッド２１の先端部に設けたピストン２２とから構成してある。図２に示すように、ロッド２１は、チャック２４を介してエアーシリンダー２３に接続してあり、エアーシリンダー２３によって上下方向に駆動され、ピストン２２がシリンダー１内を上下動して合成樹脂フレークを加圧することができるようにしてある。
また、ピストン２２は、ロッド２１より大径に形成してあり、エアーシリンダー２３でロッド２１を引くことによって大径のピストン２２の上端外周部が蓋体３１の下面に当接して蓋体３１を引き上げ、自動的に蓋体３１を開けることができるようにしてある。

図１に示す実施例において、減圧機構３は、ロッド２１に沿って摺動可能に設けた蓋体３１と、この蓋体３１に設けた連通孔３２と、この連通孔３２を介してシリンダー１内を減圧する真空ポンプ（図示しない）とから構成してある。図１中の３３は、真空ポンプを接続する脱気口である。
また、蓋体３１の下面のシリンダー１上面と当接する箇所には、Ｏリング３４を設けてあると共に、蓋体３１のロッド２１と摺動する面には、Ｏリング３５を設けてあり、シリンダー１内の気密を保つことができるようにしてある。

取出機構４は、シリンダー１の下部に着脱可能に設けた栓部材４１と押ネジ部材４２とから構成してあり、熱圧着した合成樹脂スティックの取出時には、栓部材４１を取り外してシリンダー１の下部を開放し、加圧機構２のピストン２２によって合成樹脂スティックを押出すことができるようにしてある。
図１に示す実施例において、栓部材４１は、円柱状の嵌入部４１ａと鍔部４１ｂとからなり、押ネジ部材４２をシリンダー１の下部に設けたネジ部１３にねじ込むことにより、栓部材４１の鍔部４１ｂを押圧して嵌入部４１ａをシリンダー１の下部に嵌入することができるようにしてある。また、栓部材４１と押ネジ部材４２の間には、断熱部材４３を設けて下部からの放熱を低減してあると共に、栓部材４１の鍔部４１ｂの上面には、Ｏリング４４を設けてシリンダー１内の気密を保つことができるようにしてある。

図１に示す実施例において、加熱機構５は、シリンダー１の上部と下部に設けた一対のヒータ５１と一対の温度センサー５２と、シリンダー１の外周に設けた断熱材５３とから構成してある。加熱機構５は、シリンダー１内を熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱するようにしてあり、例えば、再生ＰＥＴ（溶融温度２５５℃）を熱圧着する場合は、シリンダー１内の温度が２４０℃前後になるように制御することが好ましい。

図２において、６は操作パネルであり、減圧機構３と加熱機構５と加圧機構２を操作することができるように構成してある。また、操作パネル６には加熱機構５の制御機能を備えてあり、上下の温度センサー５２が測定したシリンダー１内の温度と設定温度を比較して上下のヒータ５１を独立して制御することができるようにしてある。
また、２５はエアーレギュレータであり、エアーシリンダー２３にかける空気圧を調節することができるようにしてある。

次に、本発明に係る再生用合成樹脂熱圧着装置の作用について説明する。
本装置を使用した再生用合成樹脂熱圧着方法は、粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂をシリンダー１内に入れる樹脂投入手段と、前記シリンダー１内を減圧する減圧手段と、前記シリンダー１内を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱手段と、加熱した前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧手段と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出手段とからなる。

図２乃至図４に示す実施例では、再生用熱可塑性合成樹脂として再生ＰＥＴ樹脂を使用している。
再生ＰＥＴ樹脂の投入手段は、図２に示すように、シリンダー１の下部に栓部材４１と押ネジ部材４２を装着し、シリンダー１の上部はピストン２２を上昇させて開口してある。加熱手段により、シリンダー１内を２４０℃に加熱し、予め乾燥機で乾燥させた再生ＰＥＴ樹脂Ｐのフレークを投入部１１からシリンダー１内に所定量だけ投入する。

次に、減圧手段は、図３に示すように、エアーシリンダー２３によりピストン２２をシリンダー１内に下降させると共に、減圧機構３をシリンダー１の上面に接するまで下降させ、真空ポンプを作動させてシリンダー１内を減圧するようにしてある。減圧機構３は、シリンダー１内が減圧されると、外部の大気圧によってシリンダー１の上面に圧着され、シリンダー１内の気密を保つことができるようにしてある。実施例の場合、シリンダー１内は５ｋＰａに減圧してある。シリンダー１内を高真空にすると合成樹脂フレーク内の添加物が放出されて粘度特性が変わることから、シリンダー１内は１〜１０ｋＰａに減圧することが好ましい。

次に、加圧手段は、エアーレギュレータ２５を調節してエアーシリンダー１に所定の空気圧をかけ、ピストン２２によってＰＥＴ樹脂Ｐを加圧するようにしてある。実施例では、ピストン２２に４２ＭＰａの圧力を加え、２分間加圧するようにしてある。加圧時間は、１分３０秒以下ではＰＥＴ樹脂スティックが崩壊し易く、３分以上ではＰＥＴ樹脂が加水分解する恐れがあることから、ＰＥＴ樹脂においては１分３０秒〜３分の加圧時間が好ましい。

加圧時間経過後、図４に示すように、取出手段により、真空ポンプを停止しピストン２２を一旦上昇させて押ネジ部材４２を外し、再度ピストン２２を下降させてＰＥＴ樹脂Ｐのスティックを押し出すようにしてある。
なお、再生用熱可塑性合成樹脂は、実施例のＰＥＴ樹脂に限られず、ポリアミド（ＰＡ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のように他の加水分解性合成樹脂を使用することも可能である。

本発明再生用合成樹脂熱圧着装置の一実施例を示す一部縦断正面図。 その一実施例の使用状態を示す一部縦断正面図。 その一実施例の使用状態を示す一部縦断正面図。 その一実施例の使用状態を示す一部縦断正面図。

符号の説明

１ シリンダー
２ 加圧機構
３ 減圧機構
４ 取出機構
５ 加熱機構
６ 操作パネル
１１ 投入部
１２ 溝部
１３ ネジ部
２１ ロッド
２２ ピストン
２３ エアーシリンダー
２４ チャック
２５ エアーレギュレータ
３１ 蓋体
３２ 連通孔
３３ 脱気口
３４，３５ Ｏリング
４１ 栓部材
４１ａ 嵌入部
４１ｂ 鍔部
４２ 押ネジ部材
４３ 断熱部材
４４ Ｏリング
５１ ヒータ
５２ 温度センサー
５３ 断熱材
Ｐ ＰＥＴ樹脂

Claims (13)

1. 粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂をシリンダー内に入れる樹脂投入手段と、前記シリンダー内を減圧する減圧手段と、前記シリンダー内を前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱手段と、加熱した前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧手段と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出手段とからなる再生用合成樹脂熱圧着方法。
2. 粉砕した再生用熱可塑性合成樹脂を入れるシリンダーと、該シリンダー内を減圧する減圧機構と、前記シリンダーを前記熱可塑性合成樹脂の溶融温度以下で熱圧着可能な温度以上に加熱する加熱機構と、前記シリンダー内に入れた前記熱可塑性合成樹脂を加圧して熱圧着する加圧機構と、熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を前記シリンダー内から取り出す取出機構とからなる再生用合成樹脂熱圧着装置。
3. 前記加圧機構が、ロッドと、該ロッドの先端部に設けたピストンとからなる請求項２に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
4. 前記減圧機構が、前記ロッドに沿って摺動可能に設けた蓋体と、該蓋体に設けた連通孔と、該連通孔を介して前記シリンダー内を減圧する真空ポンプとからなる請求項３に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
5. 前記蓋体の前記シリンダーと当接する面にＯリングを設けると共に、前記蓋体の前記ロッドと摺動する面にＯリングを設けた請求項４に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
6. 前記ピストンを前記ロッドより大径に形成した請求項３乃至５の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
7. 前記取出機構が前記シリンダーの下部に着脱可能に設けた栓部材からなり、前記シリンダーの下部を開放し、前記加圧機構によって熱圧着した前記熱可塑性合成樹脂を押出すようにした請求項２乃至６の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
8. 前記栓部材を押ネジ部材で前記シリンダーの下部に嵌入するように設けた請求項７に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
9. 前記栓部材と押ネジ部材の間に断熱部材を設けた請求項８に記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
10. 前記加熱機構が前記シリンダーの上部と下部に設けた一対のヒータと一対の温度センサーとからなる請求項２乃至９の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
11. 前記シリンダーの上部を漏斗状に形成した請求項２乃至１０の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
12. 前記シリンダーの上部外周に溝部を設けた請求項２乃至１１の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
13. 前記再生用熱可塑性合成樹脂が加水分解性合成樹脂である請求項２乃至１２の何れかに記載の再生用合成樹脂熱圧着装置。
    

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