JP2007160721A - サーモキネティック・ミキサ、組成物及び構造用製品 - Google Patents

Abstract

【課題】使用済みポリマーの再利用を可能とするミキシング装置の提供。
【解決手段】ミキシング・チャンバのシャフト増設部は少なくとも部分的に着脱可能で、かつ、シャフト２から増設部を切り離すことなく交換可能であり、増設部の先端部分のみ着脱可能で、切らずに交換可能なミキシング装置。ミキシング・チャンバ内部へのシャフト増設部は、撓み面を形成する実質的に網状のすくい面（歯面）を有する歯を構成し、実質的に、全てのミキシング・チャンバ粒子が歯に当たり、撓み面から実質的に水平角の入射で偏向する。
【選択図】図２

Description

本発明は、煉瓦、建造物用ブロック、造園用ブロック、歩道用敷石、鉄道用まくら木、階段、擁壁用ブロック、及びその他の建築用材として使用される固形物に関する。さらに詳しくは、本発明は、熱運動的に溶融した高分子系バインダを、その他の任意成分と共に、仕込み混合物に比較的多量に配合し、溶融状態で圧縮し、次いでこれを建築用ブロック、造園用ブロックなどの固形物に固化させる技術に関する。

煉瓦、建造物用ブロック、造園用ブロック、歩道用敷石、鉄道用まくら木、階段、擁壁用ブロック、その他の建築用材などの大型で低コスト材のバインダとして、相対的に高価な再粉砕重合体やリサイクル重合体を使用した例は、従来ほとんどない。上記のような構造材のバインダとして、セメント系または鉱物系バインダと対比した場合、高分子系バインダは、従来技術では、価格の上で太刀打ちできない。本発明はこの改善を目指すものである。

米国特許５，８９５，７９０号は、溶融混合に使用するサーモキネティック・ミキサ（熱運動的混合機）と、この装置の新規な活用技術を開示している。当該発明は、初めに、異種の重合体から予測可能な品質の熱硬化性材料を形成し、次いで、その熱硬化性材料を熱可塑性材料と溶解混合させて有用な製品とすることで、ポリマーブレンドと廃棄熱硬化物を経済的に再生している。

米国特許４，８０８，６６５号は、ゴムとプラスチックとの混合物からなる成形物品を開示し、そこではゴムが細かな加硫粒子としてプラスチック中に分散している。物品の成形後は、加硫粒子がラジカル架橋反応に関与し、混合物を熱可塑性から熱硬化性に転換させる。この混合物は、約１００ｒｐｍで操作される低速回転装置内で形成される。

米国特許４，７８９，５９７号は、サーモキネティック・ミキサに関する重要な従来教示を掲載しており、この特許では、サーモキネティック・ミキサが"ハイ・フラックス（高流量）"ミキサと呼ばれている。装置を効率的に稼動するには、処理粒子のチャンバ内での融解を防ぐことが重要となる。この米国特許では、化学薬品を使用して樹脂の溶融を防止している。そのため、時期尚早な反応を伴わずに、さらなる処理に適した高品質の中間生産物を得ることができる。上記米国特許の方法は、室内の中心軸の周りを回転するアームと、これに取り付けられた複数のブレードを備え、ブレードの先端速度が少なくとも秒速１８メートルに保持される密閉型混合室内で、微粉化された樹脂粒子と化学薬品とを混合して熱運動的に(thermokinetically)加熱する工程と、化学薬品が樹脂粒子に閉じ込められるまで混合を続ける工程と、混合物の温度を化学薬品の分解温度より十分に低く、樹脂粒子の流動温度より低く保持する工程と、混合室から混合物を排出する工程と、排出された混合物を冷却して樹脂粒子の凝集を回避する工程を包含する。当該米国特許の表１から分かるように、先端速度でぶれーどの先端速度が、特定の重合体について許容されるレベルを越えた場合には、時々望ましくない凝集が起こる。

本発明は、改良された熱運動的混合機（thermokinetic mixer）と、これを使用した混合方法を提供することを目的とする。

本発明に係る熱運動的混合機の一実施態様では、混合室のシャフトの突起は、少なくとも部分的に着脱可能であり、シャフトから切り離すことなく交換可能である。また、別の実施態様では、突起の先端部分だけが切断することなく着脱可能で、交換可能である。

さらに別の実施態様では、混合室内へのシャフト突起が、偏向面を形成する実質的に網状の面を持つ歯を備えており、混合室内のすべての粒子は、この歯に衝突して偏向面から実質的に外側角で偏向する。

偏向面を利用する本発明は、各種の使用済みポリマーの再利用を図るべく、多種の等級にわたるポリマーの新規な溶融混合法ないしは単一ポリマーの新規な処理法を包含し、殊に、本発明で対象となる使用済みポリマーには、ＰＶＣやスチレンが含まれる。

本発明の装置は、回転シャフトに取り付けられたツーピースの歯（a two piece tooth）を備えている。これらの歯の少なくとも１ピースは、全体に偏向面を備え、その偏向面は、混合室内でのポリマーの溶融混合で採用した高温及び／又は高速回転を経て疲弊した後でも、手軽に交換可能である。前出の米国特許５，８９５，７９０号（Good）にあるようなサーモキネティック・ミキサを高温及び／又は高速回転で使用してポリマを溶融混合させると、従来のサーモキネティック・ミキサのシャフト延長部が、短時間で磨耗することは知られていない。Good特許以外の従来技術は、温度及び回転速度の上限を規制している。Good特許を除いて先行技術は、溶融混合又は粒子間の化学反応の不足を補うためだけに、サーモキネティック・ミキサを使用し、そこでは、混合室から生産物が溶融状態で現れることはない。本発明者の知見によれば、Good特許が推奨する混合温度や回転速度を超える温度や速度を採用すると、溶融混合を効果的に行う上で必要な粒子を混合室側壁に運ぶためのシャフト延長部の寿命が短くなる。

本発明のその他の実施態様によれば、歯の軸中心線の列が並列に配置された偏向面のパターンは、多様な重合体の溶融混合を達成する上で、前記Good特許が意図するものより、特段に好ましい効果がある。

図を参照しながら本発明を説明する。本発明は、特に、サーモキネティック・ミキサ技術とそうしたミキサ技術の使用を参照しながら、以下に説明する。サーモキネティックミキサ（熱動力学的混合）の技術においては、シャフトの高速回転によってポリマ粒子をミキシング・チャンバと衝突させて加熱するため、軸延長の先端速度がミキサの性能を評価する上で重要である。この技術分野で繰り返され、必要とされるのは、実質的に滑らか、かつ、回転するシャフト延長部（シャフト増設部）であって、実質的に円滑に回転するシャフトと、ときにシャフト遠心端に、シャフト延長部（増設部）の円回転に対してフェースが直角または正接となる丸くて小さいパドルを備えることを特徴とする。この構造は、従来技術の装置で主に使用されてきたものと矛盾せず、ここでいう従来技術は前記Good特許のポリマの非溶融混合や合成を除く。Good特許は、通常、３５重量パーセントを超えない熱可塑性で混合する以外の使用、又は、再生利用には価値のない熱硬化物を開示し、有益物を形成するのに２５％の熱可塑性と組合せることができる。

Good特許に開示されている装置は、ドレイスワーク・ゲリマット（Draiswerke Gelimat）（登録商標）で、当該技術分野では周知である。この装置は、シャフト延長部にパドル型の部位を含まず、相対的に無定形の滑らかで、左右に丸く広く湾曲した、実質的に円形のシャフトで構成される。平滑かつ円形状に形成されているため、シャフト延長部がポリマの衝突を誘発せず、従って、溶融によって凝集が生じる。

図１と図２は、それぞれ、本発明によって組立てられたミキサの斜視図及び分解図である。両図の符合は、図１及び２のみで使用されるが、ここで言及される構成部品の名称は、全ての図面を通じて実質的に同一である。図１、２中、フレーム１が共働部品を保持し、シャフト２は、エンドプレート３を介して軸穴に挿入され、エンドプレート４を介してフィードスクリュー穴に挿入されている。上記の２つのエンドプレートは、ミキシング・チャンバ・シリンダの密閉端部を定め、シリンダの底部は下部ハウジング５の内面によって定められる。下部ハウジング５には、排出用ドア６を備えたドロップアウト式の開口部が設けられ、ドア６は操業中閉鎖されている。上部ハウジング７は、本発明において、ミキシング・チャンバ内面のシリンダの上部を構成する。フィードハウジング８は、シャフトのフィードスクリューに材料を供給する役目を果たし、その材料はフィードスクリューの回転に伴って外部からミ.キシング・チャンバへと圧縮されながら供給される。ドア６は排出ドアのピボットピン９を軸に回動式に閉じる。エンドプレート３は、スペーサ１０を挟んでラックピニオン・シリンダ１８に取り付けられる。ハウジング７の上部にはラケット１１が取り付けられ、これによってミキシング・チャンバ用のＩＲ温度センサ２０を保持する。ドアガード１２は、人が誤ってドロップアウトする材料に触れないよう高温ドア５を保護する。ロータリガード１３及びドライブカップリングガード１４は、操作時にオペレータが誤って回転部品に触れるのを防ぐ。駆動モータ１５は、好ましくは本発明による操作を遂行するのに十分な馬力を産生する電動機で、後述する実施例で使用する駆動モータは約１５０ＨＰである。軸受１６、１７はシャフト２を保持する。

図３は図２に示すシャフトの分解図である。図３の符号は、図３と図４のみで使用されるが、部品の名称は全ての図面において実質的に共通である。一連の接続されたシャフトは、ベアリング６に一端が保持されたシャフト１を有している。フィードスクリュー２は、その中空シャフトの可視端部で、シャフト１のスプラインと噛合しているので、シャフトが回動すると、フィードスクリューも回転する。本発明の好ましい一実施例においては、溝とキーによって左側歯４あるいは右側歯５と係合する歯型ベース３と、歯４あるいは５を係止する歯型ベースねじ８とを備え、溝とキーで係止されたベース３は、シャフトねじ７によってシャフトに係止され、これにより、ベース３と歯４、５とは着脱可能に組み立てることができる。サーモキネティック・ミキサを着脱可能に構成する概念は、従来技術には見られないものである。本発明の実施例の概念は、全てのサーモキネティック・ミキサに同等の着脱可能なシャフト延長部（増設部）をもたらすものである。本明細書に開示された技術を用いれば、当業者は前述した従来技術の装置にこの着脱式延長の概念を応用することができる。溝とキーといった締め具を係合ねじと隣接させる概念は、従来、無かったものである。より具体的には、ベース３を溶接して固定し、上記の手法で軸延長（シャフト延長部又は増設部）の部位のみ着脱式に取り付けることもできる。もしくは、歯４又は５あるいは軸延長部の同等の端部を、ベース３又は従来技術の相当物に対して１個とし、明細書中に記載したように、ベース３に関し、溝を有するシャフトから軸延長部（増設部）全体を着脱可能にすることもできる。図４に示すように、第１列溝付き歯１０１'、第２列溝付き歯１０２'、第３列溝付き歯１０３'、第４列溝付き歯１０４'は、それぞれ、第１列溝１０１、第２列溝１０２、第３列溝１０３、第４列溝１０４と対応する。図３における歯４、５のパターンは、本発明の好ましい実施例である。一実施例において、一列の溝付き歯が全ての歯４または５を備える。その他の実施例では、溝付き歯の全列が全ての歯４又は５を備えるか、又は、回転によって連続する溝付き歯の各列が全ての歯４を備え、次に、全ての歯５のうち１つを備える。図３の実施例において、溝付き歯の各列は２つの歯４又は５を備え、このため、回動によって隣接してくる溝付き歯の列は、それぞれ２つの歯５又は４を備える。図３な実施例では、第１列溝付き歯１０１'が左から右に歯５、４、４を備え、第２列溝付き歯１０２'が左から右に歯５、４、５を備え、第３列溝付き歯１０３'が左から右に歯４、５、４を備え、第４列溝付き歯１０４'が左から右に歯５、４、４を備えている。図４に示すように、このパターンは、シャフト１００の軸を通る平面で回転すると、次々に（歯面）の食い違いが生じる。

図４に関し、シャフト１は、ベース３をシャフト１に固定するための取り付け手段が設けられた取り付けシャフト部１００を含んで成る。この側面図では、第１列溝１０１、第２列溝１０２、第３列溝１０３が示され、取り付けシャフト部１００の反対側に位置する第４列溝１０４は図６に示す。

ここで言及する溝及びキーは、開放端と閉鎖端を有する接合可能な溝の好ましい実施例から成り、開放端に挿入可能な別の部位にある噛合型キーと、最初に挿入されるキーの末端とが溝の開放端から閉鎖端に移動し、これによる溝の閉鎖端が接合する。シャフト１００の回動方向は、溝１０１〜１０４の閉鎖端から開放端方向を目指し、その結果、歯型ベースキーの最初に挿入される端部が係合され、シャフト１００の溝１０１〜１０４の溝にしっかり押し付けられる。各溝１０１〜１０４が溝長さ１０５を有し、互いに垂直な２つのシャフト軸平面の一方により約１．７５インチ長さに正確に２等分される実施例においては、溝の開放端がシャフト１００に沿って更に延長し、ベースキーが挿入され、延長長さは約０．６２５インチ、結合した溝長さは約２．３７５インチとなる。

各溝１０１〜１０４は、受けねじ７と噛合する、ベースからシャフトねじ７の穴１０６を更に備える。穴１０６は溝１０１〜１０４において歯型ベースキーの保持を助ける。溝１０１〜１０４は、幅約１．２５インチ、深さ約０．７５インチで、内側断面が切欠きとなって、長方形溝へ約０．２５インチ程度伸長する。溝の床幅１０７は、約３．５インチである。穴１０６の角度１０８は約２０℃である。溝１０１〜１０４において、溝の中心線から中心線１１０までの間隔は約１．７５インチであり、溝付き歯の各列が回動に伴って接する溝付き歯の列と軸縦方向に食い違うことは理解されよう。好ましくは、回動時に軸平面を通過する、回動によって接する２つの溝付き歯列の歯は、等間隔に設けられている。特異な実施例の定義として、図９ですくい面（歯面）１０３'が示すように、回動に伴って軸平面を通過する時のすくい面（歯面）１０１'〜１０４'の様子を図１０に実線で示す。回動に伴って従動する歯列を図１０中の破線で示す。このすくい面（歯面）を経て、次のすくい面にぶつかることにより、ミキシング・チャンバ内部の粒子はすくい面に衝突する。例えば、図１０から明らかなように、全てのすくい面１０１'〜１０４'は、左から右に隣接するすくい面５と４を備え（図３参照）、これらのすくい面の傾きが、傾斜した上面のすぐ下からぶつけられる粒子全体をこれらの隣接すくい面で形成されるギャップに送る。こうした隣接すくい面のうち、主なすくい面は、互いに、ほぼＶ字形のギャップを形成する。こうした隣接歯の組み合わせが、粒子に漏斗効果を起こし、回動に伴って、次々とギャップを埋める歯とぶつかることになる。これを更に限定すると、すくい面が隣接する実施例において、回動に伴って歯が食い違うことで、図１０に示す実質的にギャップを充填する作用が生じることが望ましい。これにより、最初の歯に遭遇する粒子は、これと衝突し、又は、隣接歯の間のギャップに送られ、回動に伴って後続するすくい面は、先行するすくい面の位置まで回動しながらギャップを充填するようになる。さらに以下に述べるように、１０１'〜１０４'の歯の先端を取り付けると、チャンバ内側円周３２７の幅３２５と高さ３２６とが定義される。

シャフト構成部１は、シャフト１００の嵌合延長の端部をしっかり係止するスプライン取り付け手段１０９と、図３の送りねじ２の端部をしっかり係止するスプライン取り付け手段１０９Ａとを備え、これにより、送りねじがシャフト構成部１と共に回動する。

歯型ベースおよび歯を詳細に説明するために図１１〜１７について説明する。実施例で説明するのは最適化された装置である。この開示は、交換可能な軸延長、又は、少なくとも軸延長の上部が交換可能なサーモキネティック・ミキサをより広く開示する。歯型ベース２００は、ベースの高さ２０１が約３．５インチ、幅２０２が約２．３７５インチ、サポート幅２０３が約１．７５インチである。ベース２００の上部は歯型キーを受けるための溝２０４を備え、底部はシャフト１００の溝１０１〜１０４に挿入するためのシャフトキー２０５を備える。キー高さ２０６は０．２５インチより若干短く、溝の深さ２０７は約０．１９インチ、キー幅２０８は１．２５インチより若干短く、キー連結部幅２０９は０．７５インチより若干短い。ベース２００は、歯型キーが溝２０４に挿入された後、歯３００をベース２００に固定するためのねじを受ける歯型ベースからシャフトへのねじ穴２１０を備える。ベース２００は、ベースキー２０５が溝１０１〜１０４の溝に挿入された後、ベース２００をシャフト１００に固定するためのねじを受ける歯から歯型ベースへのねじ穴２１１を備える。溝基部の幅２１２は約０．８７５インチで、溝上部の幅２１３は約０．０５インチである。

右の前縁歯３００（図３では歯５として図示）は、歯型ベース２００へ取り付けるための取り付け手段を備える。歯型ベースが溝１０１〜１０４の溝と嵌合するとき、適切に取り付けられた歯３００はすくい面をシャフト１００の軸平面に向け、歯３００がシャフト１００について回動する。すくい面は、前記軸平面に対して鋭角に設けられた網状の主面を備え、この鋭角の頂点は、主面の前縁３０４となる。前縁３０４は、前記軸平面について平行かつ線形であることが好ましいが、若干斜めに位置していても本発明の目的は達成できる。

すくい面にこうした角度付き主面３０４を形成することは、サーモキネティック・ミキサの技術分野において、これまで知られていない。ミキサの作動における角度付き主面の効果は、角度付き主面にぶつかるミキシング・チャンバ粒子の大多数を支え歯の片側または別の側へ運ぶことにある。従来技術によるサーモキネティック・ミキサはミキシング・チャンバの内側面に粒子を向けることを意図するものである。本発明によれば、粒子が溶融及び／又は凝集するまで、あるいは、粒子がミキシング・チャンバの歯端と内面の間の円柱外（extra-cylindrical）空隙で溶融重合体によって獲得されるまで、シャフト１００表面と歯端の間の回転円柱空間内に粒子を保持する傾向がある。歯の角度付き主面が本発明による装置を、混合ポリマ及び／又は非溶融充填ポリマあるいは他の物質を溶かすのに有意に働く。図１０のすくい面に関する上記説明は、ミキシング・チャンバの粒子が歯とミキシング・チャンバの内面に対してだけでなく、必然的に互いに対して多大な力でぶつかり合っていることを明らかに示す。本発明の装置によれば、思いがけず大量の再生利用不可能なまたは再生利用するには価値の低い物質を溶融混合後に非常に有用な構造物へ作り替える。

一実施例によれば、歯３００は前縁幅３０１が約３．２インチ、後縁幅３０２が約２．４インチから成る。キー３０５はＬ字形の歯３００の上部に凸形に形成され、溝２０４に挿入可能である。この挿入はキー３０５及び溝２０４が図示した構成となっている場合のみ可能となる。従って、歯３００は、ミキシング・チャンバの粒子との衝突に備えて歯型ベース２００の防護キャップ又はシールドを形成する。歯から歯型ベースのねじ穴３０６は、図３のねじ８を受けて、歯３００を歯型ベース２００に固定する。歯２００は、前縁側部３０７と後縁側部３０８と、下方斜面３０９とをさらに備える。下方斜面３０９は、すくい面を角度付き主面３０４の下方にシャフト１００の軸線と仰角に備える。この斜面は、シャフト１００から歯型ベース２００に移動するときの溶融粒子の凝集を避けるために好都合であるが、本発明の装置の機能からは、実質的に最小限又は削除できる。

歯の高さ３１０は約４．５インチで、１０１／１０２又は１０３／１０４の歯の高さ合計３２６は約１２．９５〜１２．９８インチで、１０１／１０２又は１０３／１０４の歯の幅合計３２５は約８．２５インチである。前縁高さ３１１は約３．３２５インチである。歯３００は、約０．７５インチの下面高さ３１３を上昇する下面底縁３１２をさらに備える。歯の長さ３１４は約３．２インチで、前縁を除いた歯の長さは約１．７５インチである。頂面３１６は、すくい面の第３部位を備える。面３０３及び３０９は、通常、セットで、歯の間隙に向けてミキシング・チャンバ内の粒子を偏向させる。頂面３１６は、ミキシング・チャンバの内面に粒子を衝突させるようにする。溝の底部幅３１９は約０．８７５インチで、溝の上部幅３２０は約０．５０インチ、溝深さ３２１は約０．１９インチ、歯幅３２２は約１．２５インチである。

後縁３２３は前縁３０４に対向する主面３０３の縁部である。装置作動中、歯の上部前縁の角３２４は、混合ポリマを溶融後、実質的な磨耗が認めら、事実、主面３０３と頂面３１６の間の上部移動縁部全体が極めて平滑になり、溶融混合の実行中、歯の他のどの部分よりも磨耗する。

図４に示すミキシング・チャンバ内面の概要３２７は、約１,３２５立方インチのミキシング・チャンバ容積に対して、約１３インチの円の直径と、約１０インチの幅とを含む。歯端とミキシング・チャンバの内壁の間の間隙は、約０．０５インチで、これにより、ミキシング・チャンバ内部で歯が届かない容積は殆どない。

図１８〜２０は、約１４インチのシャフト４０４長さ４０１と、２つの相補的ねじブレード４０３とを有する送りねじ４００を図示し、各々、約４インチのピッチ又は山頂間隔４０２を有する。送りねじの単一のねじブレードは、本発明の目的を達成するのに適している。

図２０〜２５は、ミキシング・チャンバのエンドプレートを図示する。送りねじエンドプレート５００は、エンドプレート５０１と、エンドプレートベース５０２と、エンドプレートからプレート５０１上のハウジングボルトへの穴５０３と、送りねじ４００の回動を収容するのに十分な大きさの送りねじ穴５０４と、円形断面で、ミキシング・チャンバの内側境界線を正確に定義するハウジング内面周縁５０５と、ミキシング・チャンバ表面５０６とを備える。シャフトエンドプレート６００は、エンドプレート６０１と、エンドプレートベース６０２と、エンドプレートからプレート６０１上のハウジングボルトへの穴６０３と、粒子や溶融ポリマを逃さず、かつ、シャフト１００を回動させるのに十分な大きさの送りねじ穴６０４と、円形断面で、ミキシング・チャンバの内側境界線を正確に定義するハウジング内面周縁６０５と、ミキシング・チャンバ表面６０６とを備える。

図２６〜３１はミキシング・チャンバのハウジングを図示する。ボトムハウジング７００は、内面７０１と、トップハウジング８００と接合するためのフランジ部７０２と、内径７０３と、約１０インチの幅７０４と、シャフト１００の回動任意に停止したり、あるいは、ミキシング・チャンバ内の処理温度が適正な温度に達した後にミキシング・チャンバから溶融物質を落下させるための約７．２５平方インチのドロップアウト開口部７０５とを備える。エンドプレートボルト穴７０６はエンドプレートへの取り付けを可能にする。

トップハウジング８００は、内面８０１と、フランジ部８０２と、内径８０３と、ミキシング・チャンバの温度測定用ＩＲセンサを挿入するためのセンサ開口部８０４と、約１０インチの幅８０５と、エンドプレートに取付けるためのエンドプレートボルト穴８０６とを備える。

図３１〜３３は、ハンドル部９０１とドア９０２とから成るドロップアウト開口ドア９００を図示し、このドアは、装置作動時にミキシング・チャンバを密閉するためのヒンジについて回動可能である。

本発明による装置は、溶融混合ポリマとその他の溶融可能な物質を有用な物体を形成するための組成物に変換する概念を特徴とする。シャフト１００が回動することにより、すくい面は、相当な大きさの粒子（送りねじのブレード分離幅と同程度）を衝突させて粉にする。装置の作動中、図１と２のハウジング８はそうした粒子の装入を収容する。送りねじが粒子をミキシング・チャンバに送り、ここで細かく粉砕され、溶融混合される。シャフトの回転速度は、通常、約１８００〜３６００ｒｐｍで任意に設定できるが、１５００ｒｐｍ程度からでも構わないし、３６００ｒｐｍを超えても構わない。シャフト速度の選択は、処理する重合体やその他の物質、処理温度として設定される温度によって決定される。例えば、ＰＶＣの重量パーセントが極めて高い混合物（通常、再生利用ができない又は他の重合体に対する相対量が極めて低い）の場合、１８００ｒｐｍで、ミキシング・チャンバ用のＩＲセンサによる測定で１２０〜２００℃程度で処理される。

ミキシング・チャンバ内の１つ又は複数の物質の量について好ましい処理速度が温度センサによって検知されると、従来技術によるサーモキネティック・ミキサの溶融混合の手法とは異なり、シャフトの回動は、設定された速度のまま継続されることが望ましい。ドロップアウト・ドアの開口により、シャフトの回転を止めずに、溶融および成型可能物質の実質的に均一な組成物がミキシング・チャンバから実質的に全て取り出せることは予期しなかった発見である。温度センサによる上限温度の検出時に制御手段がドロップアウトドアを開口させることが好ましい。ドロップドアは溶融混合物の放出後、即座に閉じることが望ましく、これにより、ハウジング８への次の物質の送りが開始され、送りねじによってミキシング・チャンバに運ばれ、熱運動効果で加熱され、シャフトや歯、又は軸延長に実質的に付着することなく、再びドロップアウトドアを介してミキシング・チャンバから放出される。ミキシング・チャンバは自身への新しい装填物の送りを温度の下降で検知する。一実施例による装置において、一回の溶融混合に要するサイクルタイムは、平均約５〜８秒である。ＰＶＣなど、ミキシング・チャンバに装填される物質の溶融温度が低い場合は、サイクル時間が短縮し（数秒）、一方、他の物質では長くなる場合もある。本発明の装置が約３６００ｐｒｍでミキシング・チャンバのポリオレフィン混合物を加熱・溶融する場合、約２３０℃で約５秒掛かる。より好ましい作動速度は約２８００ｐｒｍであり、一回分ごとの好ましい温度は、より簡単に制御および獲得される。

ミキシング・チャンバの中身を放出するのにシャフトの回転を停止させるのはあまり望ましくないが、広い範囲で不適合物質を熱運動的に加熱・混合する本発明の目的においては、そういう処理も可能である。

トップハウジング及びボトムハウジングは２重壁になっていて、装置作動中、水を流してハウジングを冷却することができる。歯端とミキシング・チャンバの壁の間の空隙は小さいことが好ましいが、本発明の装置の目的は、相当な大きさの空隙であっても達成できる。

回動に伴って後続する歯の数は、それぞれ、等しくかつ上述したように互い違いであることが望ましいが、各シートで歯２〜１０を使用すると装置を終了させる。本説明から明らかなように、歯の数を増やしたり歯端から歯端の高さを延長させるには、ミキシング・チャンバの拡張が必要で、その結果、シャフト１００と送りねじのドライブモータが大きくなる。こうした改修により、一回に処理するサイズが増大する。本発明の装置が処理する物質の量はミキシング・チャンバの容量、すなわち、シャフト１００と一群の歯１０１'〜１０４'の許容量より少なく限定すべきである。２組の歯１０１'及び１０３'、又は、１０２'及び１０４'しか使用しない本発明の装置は、本発明の目的のいくつかを達成するが、４組全てを使用することが望ましい。

軸中心線を含む平面に対する主面の鋭角は、図１５に約４５℃と記載されているが、５〜８５℃の範囲で実施することが可能で、好ましくは、３０〜６０℃の範囲である。

本発明のサーモキネティック・ミキサは、また、内面にロックウエル硬度の高い、固い交換可能な磨耗面ケース又はボディを備え、磨耗面は実質的にミキシング・チャンバの内面全体を含む。一実施例によれば、インナジャケットの内面が実質的に表面７０１と８０１から構成され、基礎をなす構造的サポートが図に示すように表面７０１及び８０１の場所にジャケット位置を維持する。ジャケットの交換性は、溶融混合の工程から不可避なジャケット磨耗の修理費用を軽減し、特に、金属や石英ガラス片を含む非分別のごみを処理する場合においては好都合である。

本発明による装置は、磨耗して交換が必要になったときに、送りねじを回転シャフトに着脱可能に取り付ける手段も備える。
サーモキネティック・ミキサでの組成物

本発明によるミキシング装置は、そこから生成される溶融混合物の可能性を劇的に高めるものである。

前出のGood特許は、Draiswerke社が製造する公知技術による超高速サーモキネティック混合装置を開示し、冊子には"高速サーモキネティック混合、合成、溶融"（本明細書にサーモキネティック・ミキサとして引用）と記載してある。同社のGelimat（登録商標）と称される装置は粒子を熱運動的にミキシング・チャンバの内面に衝突させて加熱を行う。ごく微細に分割された（３５〜１００メッシュ）熱硬化物と、細く削ったり、切り刻んだポリオレフィン樹脂との溶融混合が加熱押出し手段による外熱式過熱で達成され、成型可能物質を生成するが、こうした溶融混合は、加熱押出し機の容器内の不適当な混合による制限を受ける。

前出のGood特許は、Gelimat（登録商標）と同等の装置又は類似のサーモキネティック・ミキサを溶融混合を行う装置として更に開示し、そこでは、約０．２５〜０．５インチの破片を細く削ったり、切り刻んだポリオレフィン樹脂と共にGelimat（登録商標）に加えている。熱硬化物の相対的に大きな粒子（直径０．２５〜０．５インチ）を極めて高速で加熱し、ごく小さく粉砕するして溶融混合や均質化を起こし、又は、促進する。従来型の押出し機では溶融混合に実質的に長く掛かった時間が、Gelimat（登録商標）のような装置では数秒で済む。従来技術によるサーモキネティック・ミキサには、Good特許が開示するように、溶融混合組成物に関し実証された限界がある。例えば、相対的に低い割合のＰＶＣ又はポリスチレンだけが成型可能物に溶融混合できた。Gelimat（登録商標）及びその他の先行技術によるサーモキネティック・ミキサの軸延長の構造から明らかなように、その設計は非溶融混合技術から端を発したものである。正面図に図示されたこれらの軸延長は、ミキシング・チャンバの粒子をミキシング・チャンバの内面に当てるために自由端に設けた実質的な"パドル"部を特徴とする。

一方、本発明による熱運動的溶融混合手段は、サーモキネティック・ミキサの重要な技術から生まれたものである。本発明に関する上記説明から明らかなように、ミキシング・チャンバ内のポリマ又は粒子混合ポリマは、ミキシング・チャンバの内面と粒子が衝突することによって生じる加熱の度合いが相対的に少ない一方、軸延長との衝突及び偏向によって得られる熱運動的加熱の度合いが大きい。軸延長が、質的に輪郭定義され、連接した前縁を有する場合、ミキシング・チャンバ内の全ての粒子を実質的に軸延長の回転領域内に維持する導入手段は、これらの粒子が軸延長からの反復的サーモキネティック加熱偏向だけでなく、鋭く輪郭形成された歯の前縁からの反復的かつ重要なせん断作用を受けることを意味する。従来技術による軸延長は、ミキシング・チャンバの粒子がぶつかる回転面について平坦で、かつ、弓形に傾いている。本発明の装置によれば、従来型では不可能だった物質、形、構造の熱運動的溶融混合が達成される。本発明によるミキサの工程は、ポリマ及び非ポリマ物質の新規な組合せだけでなく、従来技術では再生利用や再処理が不可能だった形や構造の物質の組合せも含む。

以下の実施例は、本発明のサーモキネティック・ミキサでの処理によって熱運動的に溶融混合される新規な組成物である。こうして処理されるポリマは、ポストユーザ処分されたポリマであることが好ましい。すなわち、実質的に処分され、かつ、経済的に除去できない、あるいは、再生利用が困難か不可能な接着剤及び／又はごみ、あるいは、紙、繊維、くず金属などの小片である。しかし、本発明の溶融・混合機能はバージンポリマ物質の処理にも高い効果を示す。実施例に記載のパーセントは特に注釈がない場合、重量パーセントの意味である。実施例でいうポリマ部及び非ポリマ部は、ポリマ部が実質的に重合体から構成される部分であるが、実施例を実行する実際の作業は、ミキサに入れる材料の目方を量る必要があるため、上述したような除去が経済的でない廃棄物を部分的に含むこともある。
気化成分は、成型用に溶融されたプラスチックの夾雑物であって、これらの成分は、生産物中に捕捉されて気泡を形成する。本発明の混合室は、ここへの供給物が溶融温度にさらされ、気化成分が気化する場所である。これらのガスは、処理中に大気中に放出され、最終の溶融物に捕捉されることがない。混合室から排出されたガスは、供給ルートから排除される。本発明の混合室への供給物には、ブタジエンの樹脂粒子と気化性オイルとの重量比が、１０：３０〜１５：５０であるような供給物があるが、本発明の装置で得られる成型製品の性質は、ほぼブタジエンだけからなるものの性質に近い。

実施例１は本発明のサーモキネティック・ミキサに供給するポリマ部が３０〜１００％の可撓又は剛性ＰＶＣから成る。これを好ましくは、約３／８インチ以下に砕く。より特異な実施例では、ポリマ部は可撓ＰＶＣ５０％、剛性ＰＶＣ５０％から成る。ポリマ部の好ましいバランスはＬＬＤＰＥであるが、ポリオレフィンポリマ、共重合体なども成型可能物質を生成するのに非常に有効である。実施例１で充填された物質を本発明のミキサで５秒間、軸速度約１８００ｒｐｍで溶融混合する。検知温度が約３５０〜４００°Ｆになると、ドロップアウトドアが開いて、溶解物質の塊を受け面に落下させる。溶融物質の塊は圧縮型に移送され、型押しされて、車輪などの物体に成形される。

実施例２は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部の７５％以上が熱硬化性ポリマから成る。ここで使用されるように、熱硬化性又は架橋重合体の溶融温度は、その分解温度より事実上高い。Formica（登録商標）などの物質が加熱で溶解せず、一定の範囲まで単に柔らかく、革のようになって、その後、燃焼する代わりに炭になることは良く知られている。熱硬化物は、約３／８インチ以下に砕くことが望ましい。より特異な実施例では、ポリマ部は熱硬化性ポリオレフィン１００％から成る。ポリマ部の好ましいバランスはＬＬＤＰＥであるが、ポリオレフィンポリマ、共重合体なども成型可能物質を生成するのに非常に有効である。実施例２で充填された物質を本発明のミキサで５秒間、軸速度約３６００ｒｐｍで溶融混合する。検知温度が約３５０〜４００°Ｆに達すると、ドロップアウトドアが開いて、溶融物質の塊を受け面に落下させる。溶解物質の塊は圧縮型に移送され、型押しされて、車輪などの物体に成形される。

実施例３は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部の５０％以下が熱硬化性ポリマで、残りはポリオレフィンから成り、物質を成形する代わりに冷却して、加熱押出し機で処理するのに適当な大きさの粒子に砕く以外は実施例２と同様に処理する。実施例３による物質のより特異な実施例では、ミキサに充填されるポリマ部は、熱硬化性ポリマが４０％、残りはＬＬＤＰＥから成り、熱硬化物が無くても、ＬＬＤＰＥと実質的に同程度容易に、加熱押出し機へ送られ、射出成形されて物体を形成する。この実施例３は、熱硬化物を射出成形組成物に再生する技術を劇的に改善するものである。前出の米国特許が開示するように、この効果を達成するために１００メッシュ以下の小さな粒子に粉砕しなくても、純粋ＬＬＤＰＥと実質的に同一の物理的特性が得られる。

実施例４は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部として、タイヤに混合されたファイバを含む砕いたタイヤ断片を３０％まで、熱硬化性ポリマを３０％まで、残りはポリオレフィンを用い、実施例２と同様に処理した。未処理のタイヤ断片を何らかの物質と熱運動的に溶融混合して有用な製品を形成することは当該技術分野では知られていない。本発明のミキサによれば、従来技術による装置では不可能とされていた粉砕作用が提供され、ポリマ部のその他のポリマ組成物との溶融から完全に分離して考えられていたタイヤ断片の素材や構造の処理を可能にした。

実施例５は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部として、天然ファイバの裏当ての有無を問わず破砕した合成（ナイロンやその他のポリマなど）じゅうたんを１００％まで、残りはポリオレフィンを用い、実施例２と同様に処理した。破砕した合成じゅうたんを何らかの物質と熱運動的に溶融混合して有用な製品を形成することは当該技術分野では知られていない。本発明のミキサによれば、従来技術による装置では不可能とされていた粉砕作用が提供され、ポリマ部のその他のポリマ組成物との溶融から完全に分離して考えられていた破砕されたじゅうたんの素材や構造の処理を可能にした。

実施例６は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部として、ポリスチレンを１００％まで、残りはポリオレフィンを用い、実施例２と同様に処理した。従来技術による手法や装置では、発砲ポリスチレンの再生利用は特に困難を極める。前出の米国特許では、先行技術のサーモキネティック・ミキサによるこの種の物質の溶融混合の限界を、ポリマ部の約１１重量％と教示している。

実施例７は本発明のサーモキネティック・ミキサへ充填されるポリマ部として、ナイロン、ウレタン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ＨＩＰＳ，アクリルのグループから１つ又は複数の混合物を最小１００％から分離使用し、残りはポリオレフィンを用い、実施例２と同様に処理した。

実施例８は、上記実施例を非ポリマ部で定義する。当該技術では、任意の非ポリマ物質を溶融ポリマに大量に添加して、ポリマだけで作る製品とは異なる範囲の性能や物性が得られることが知られている。本発明のミキサによれば、従来技術で可能だったものより、より広い範囲のそうした物質を、より広い範囲の単一の重合体や複数の重合体に溶融混合することができる。非ポリマ部は、破砕した天然ファイバ、木製製品（木片、おがくず、紙、ボール紙、約４重量％の銀化合物を含む印画紙などの薬品添加紙）、金属（粉砕アルミニウム、銅、鉄、錫、ポスト・ユーザ廃棄物から見つかった、又は、溶融混合物の物性あるいは電気特性を得るために含まれるその他の金属）、非プラスチック有機材料（食品、塗料、オイル及びその他の揮発部がすぐに気化する素材）、ガラス及びシリカ系粒子、及びその他、この開示から当業者にとって明らかな物質から成る。非ポリマ部はポリマ部に比べて約９０％以下だが、溶解組成物の望ましい物性により、個々の非ポリマのポリマ部への特異な添加が制御される。非ポリマ部には、天然ファイバの裏当てに織り込まれたポリマのじゅうたんファイバや、天然ファイバ糸、タイヤや被覆ワイヤなどポリマを部分的に含む統合製品が含まれるが、ミキシング・チャンバに充填するためにポリマと非ポリマを分離する必要はない。本発明のミキサの軸延長が提供するような粉切作用が無いため、従来技術では熱運動的な溶融混合が不可能とされた物質も非ポリマ部に含まれる。例えば、一方向、又は、二方向に伸縮自在な木綿素材のＴシャツなどの従来技術による手法（熱運動的溶融混合を除く）でさらに処理しないと廃物となるような素材や、上記とは異なるじゅうたん及びコード補強タイヤ、熱硬化物で被覆した銅、アルミ線、ケーブルや、摺動メタルカバー付きフレキシブルディスク、一体磁気粒子付きコンピュータ用ＣＤ、繊維強化ポリマ又はガラス充填ポリマ、ポリマキャップ・ベース付き厚紙ジュース容器、インク及び／又はファイバコア付きペンまたはマーカー、はんだ付き回路基板、金属及び／又はこれと一体化した半導体、ポリマシート付きパーティクルボード又は木製パネル、プラスチックシート又は織物繊維カバー付きカーボード・コアリング・バインダ、及び、ポリマ部と非ポリマ部で製造されたその他の多くの製品が含まれる。

従来技術の組成物の一般的開示によれば、非ポリマ部材は強度の改善とその他の望ましい物理的特性のために含まれるが、本発明によれば、ミキサの組成物の可能性が増大し、複雑性が減少し、プラスチックやポストユーザの廃棄物の再生利用費を軽減するという効果が得られる。プラスチックの再生利用で最も高価で時間の掛かる作業の１つは、再生可能なポリマを再生不可能なポリマとその他の廃棄物に分別する作業である。本発明による混合組成物は、相対的に少量のポリオレフィンと共に成形可能な組成物を形成するポリマ部として供給できるため、上記実施例８は、非ポリマ部を含む組成物を企業又は消費者のポストユーザ廃棄物に係わらず、殆ど分別せずに処理できる。

例えば、実施例９では、ポリマ部として約５０％のＰＥＴと、非ポリマ部として５０％のKodak（登録商標）印画紙とを含む。紙から感光化学薬品を分離するために特別な抽出や溶剤を調合する必要はない。

フィルム（PE及びPET又はPE及びPEなど）のうち、層間接着剤を使用した複合フィルムは、従来、接着剤を抽出しないと再生利用できない。こうしたフィルムは、本発明の工程を使用して容易に溶解混合され、これらのポリマと共に本明細書中に記載する製品となる。ポリマPETやPETGは、映画フィルムの作成で広く使用されているが、相当量の化学薬品を含んでいるため、通常は、再生利用の前にこれらの化学薬品を除去する必要がある。しかし、本発明の工程によれば、これらのポリマも溶融混合用ポリマとして容易に処理できる。

溶融混合物から製品を形成する本発明による方法の別の実施例によれば、製品の形成にラム押出し機を使用する。

本発明による方法のさらに別の実施例によれば、過酸化ジクミル（dicumyl peroxide）や当該技術で周知のその他の架橋剤が熱運動的溶融混合のためにサーモキネティック・ミキサに供給され、これにより実質的に熱硬化性の組成物が得られる。供給されるポリマの相当部分は、少なくとも２０％重量が、上述したサーモキネティック・ミキサ温度で処理することにより熱硬化物となる。いくつかのタイプのポリマが架橋剤を使用して溶解又は溶融混合することで熱硬化物になることは公知である。

本発明の組成物の別の実施例によれば、熱運動的加熱で活性化する気泡剤、膨張剤、又は、セル形成剤を構成するためにサーモキネティック・ミキサ内に溶融混合される組成物を含むことは当該技術では知られていない。サーモキネティック・ミキサで溶融混合するのに適しているとして前出の米国特許が教示している組成物も、本明細書中に開示する組成物も、サーモキネティック・ミキサのチャンバから排出あるいは落下する溶融混合組成物に気泡、膨張、セル形成を生じさせる少量の作用物質を含み、その後、冷却によって気泡、実質的な膨張、又はマルチセルされた製品を形成する。サーモキネティック・ミキサへの有効ポリマ組成物は、熱硬化性ポリエチレンを６０％重量以内と、有効量の気泡剤、膨張剤、又はセル形成剤から成る。特異な実施例として、木片又はおがくずをサーモキネティック・ミキサへ供給する組成物に含み、供給ポリマと共に加熱すると、より一般的な液状又は溶解炭化水素の気泡剤効果に近い泡として溶融混合ポリマ内部で捕獲される水蒸気が形成される。特異な実施例における気泡剤あるいは膨張剤の使用により、本発明のサーモキネティック・ミキサによる溶融混合物から形成される非膨張型の高速道路緩衝材の重量が１８ポンド〜１０又は１２ポンド減少し、実質的強度や磨耗性は変わらない製品が得られる。気泡剤、膨張剤、又はセル形成剤をサーモキネティック・ミキサによる溶融混合に使用することにより、最終成形品に好ましい大きさの泡が分布され、それにより、大きい泡は製品の中央に形成され、小さい泡は製品の表面近くに形成されることを発見した。

構造用製品の実施例

構造用製品の実施例には、煉瓦、建造物用ブロック、造園用ブロック、歩道用敷石、鉄道用まくら木、階段、擁壁用ブロック、屋根板、及びその他の建築用材が含まれる。一般的な構造用部品の典型例である飛石を作るための組成物と方法を以下に述べが、構造応力が特異な範囲にあるため、研磨材の上面使用、広範な温度範囲、及び腐食性／研磨性を備えた土壌条件がこの製品を成功させ、特に、他の構造用部品についての有効性試験の結果を左右する。この実施例は、構造用製品を形成するのに、現在、相対的に低価格、及び／又は、品質の下等なポリマを大量に使用することを特徴とし、低価格の充填材の使用は任意である。一実施例においては、供給されるポリマ部の大半を使用後ポリ塩化ビニルが占める。PVCなどの使用後ポリマは、あらゆる面から未処理のバージンレジンと同価値でないことは当該技術分野で公知である。本発明のサーモキネティック・ミキサで処理されたリサイクル・ポリマの製品特性は、驚きであり、従来技術から予測される結果を超えて有用である。PVC再利用の現況は、米国特許６，０００，８９２号に記載されており、ポリ塩化ビニル廃物を溶解又は粉状にし、これに木片を混合する。こうして処理された混合物を成形して、建築物の室内部材の裏当てやバルコニーのステップなどのプレート部材に使用する。しかし、熱可塑材と木片とを混合して作成されたこれらのプレート部材は柔らかい。従って、木ねじをこうしたプレートに打ち込むと、ねじ周りの表面がふくらんでしまうことが多い。そこで、本発明の新規な装置による熱運動的溶融混合では未知の手法でPVCを処理する。

高PVC構造用製品の実施例の望ましい状況が米国特許６，２１０，７９２号に記載されている。この特許では、PVCと木繊維を加熱式押出し機による高せん断混合でよく混ぜ、木とポリマの合成品を作る。ポリマ混合物は連続有機相を有し、リサイクル物と木ファイバがポリマ相を通じて懸濁又は分散された不連続相を形成する。連続ポリマ相に分散ファイバ相を製作するには相当な力学的入力が必要になる。こうした入力は、過熱押出し機を使用することを条件に米国特許６，２１０，７９２号で達成され、このとき、素材は、一定の度合いに湿潤され密接に結合するまで高せん断で混合される。米国特許６，２１０，７９２号では、水分を除去するために温度を上昇させながら、一定時間、加熱された組成物に気圧付与あるいは減圧を行い、最終的な水分量を８重量％以下とする。こうした水分削減は加熱押出し機で加圧溶融混合を行う場合、必須となる。米国特許６，２１０，７９２号の工程により形成された構造用製品の機械的特性はかなり良いが、加熱押出し機による高圧機械加熱混合に限定されてしまうという課題がある。本発明は、以下に記載するサーモキネティック・ミキサを用いて、米国特許６，２１０，７９２号に開示されたものと同一の供給組成物を高速熱運動的溶融混合によって極めて効率的に、かつ、より良く混合することを意図する。本発明のサーモキネティック・ミキサは使用後のポリマが例え大きくても効果的に処理できるように設計されているので、供給されるポリマ部の粒子サイズは相対的に重要ではない。

本発明による構造用製品の実施例は、１〜５０重量％を超える範囲、又は、より好ましくは、約２５〜５０重量％のPVCを用いて（残りは、好ましくはポリオレフィンなどのその他の使用後ポリマや充填物）、圧縮成形し、特異な肌理の表面を有する飛石を得ることを意図する。２５重量％を超えるポリマ部を備える本発明による構造用製品の表面は、ゴムや類似のエラストマーの摩擦インターフェースと実質的に同等の際立った弾性特質成形を特徴とする。この構造用製品は、世界中の周囲温度範囲において、構造強度、耐湿性、耐食性に極めて優れ、例えば、すべり止め仕様の飛石や、足場が重要な産業環境のマットなど、剛性とゴム状表面が同時に求められるような場合、表面の肌理が構造用製品としての価値をさらに高める。

構造用製品は、微粒子ゴム粉末とリサイクル又は再粉砕したポリエチレンの組合せを特徴とし、特に、ゴム粉末は約４０メッシュ以下の微細なものである。

構造用製品は、屋根板を形成する新規な方法も含む。上述したように、溶融混合物は、本発明のサーモキネティック・ミキサのミキシング・チャンバから重量によって排出または落下する。屋根板を作る工程では、圧縮成形のフロア又は下部に砂や微細な石の粒子のような大まかな微粒子状の鉱物を備える。溶融物は微粒子の上に落下し、屋根板用に実質的に平らに圧縮される。冷却して、屋根板鋳型から外すと、屋根板の広い表面が微粒子に押し付けられていて、これが太陽光線の反射という重要な役割を果たし、かつ、建物の屋根の上に取り付けると、魅力的な外観と色を備えた表面を形成する。

構造用製品は、大まかな微粒子を大きな石又は磁器と置き換えて、キャビティの高さを審美的視点及び飛石として有効な厚さまで高くする以外は屋根板の形成と同様の手法で飛石を形成する方法も含む。一実施例によれば、この高さは約１〜２インチである。キャビティの外形は、例えば、米国意匠特許D３９３７２６号の愉快な足型など、所望の飛石の輪郭を成形するために作られるが、こうした形は、円形、長方形、あるいは、その他の幾何学的又はすぐ見分けのつく形にできる。

混合リサイクルポリマ・パレット

前述特許からの典型的な例を図１Aに示す。単体のプラスチックパレットを必要とするが、分別されているかどうかに係わらず、パレット・ジャックと共に使用できる低価格のリサイクルプラスチックを大量に使用することが好ましい。

本発明のパレットはリサイクルプラスチックの廃物から作られる。このパレットを圧縮成形するために必要な溶融ポリマ混合物を提供するための方法と装置は既に述べた通りである。本発明の工程と装置を利用して、本発明の方法及び装置では溶融混合物を作るのに除去を必要としない非ポリマ充填材、化学剤、廃物物と、リサイクルポリマやバージンポリマとを組合せて半連続溶融混合物を生成することができることはよく説明されている。

本発明によるパレットは、頑丈で、溝又は穴付きのシートデッキボードを備える上部負荷デッキを有し、パレットの上部デッキの構造は、意図される使用や製品の求めに応じて改変できる。例えば、デッキボードに設けられた多数の溝が袋の中の重量物又は大容量物を支えるほぼ中実のトップデッキを提供する。もしくは、デッキボードに設ける溝の数を少数にして、パレットを介して、又は、そこに積み上げられた商品の周囲を介して換気できるようにスペースを残すことも可能である。こうした換気手段は、冷蔵や冷凍品、もしくは、逆に加熱されている商品をパレットで輸送する時にも、冷却空気又は加熱空気が積荷スペースや商品の脇を介して循環できるので好都合に利用できる。さらに、特異なパレット構造により、パレットの山や積み重ねられた商品を介して空気の流量を調節できるため、多くの農産物や腐りやすい商品の輸送及び／又は保管中の環境を制御でき、好都合に使用できる。例えば、りんごやバナナなどの品を管理された環境条件で保ち、一方、海上輸送や燻蒸消毒では望ましくない有害生物や商品の損傷を制御する。その他、本発明の溝や穴を備えたトップデッキボードパレットは、付加的な取り付け手段を設けたり、パレットの積載量を外観検査するための開口部を設けるたりもできる。このように相対的に重量のある生成物を、相対的に安価で形成できる。

本発明のパレットによる効果的な踏み板サポートは、下から見ると箱型構造のボトムエッジを備え、箱型構造に溝や切り込みを設けて、フォークリフトなどの装置の昇降手段を挿入取り付けするようにもできる。約６平方フィートまでの本発明のパレットにおいて最も重い重量物でさえ、底部の箱型構造に単一のリブを設けるだけで事足りる。ボトムエッジの切り込みは、手動式または機械式パレットジャックを収容するのに用いられる。

従って、フォークリフトやパレットジャックと共に使用される、優れた曲げ強さ特性を備え、操作やメンテナンスに好都合なプラスチックパレットを提供することが本発明の目的である。本発明のパレット及びその製造方法及び組立によれば、すべての既存の標準パレット寸法は言うまでもなく、将来、業界が求める特異な寸法にも対応でき、既存のパレット保管ラックシステムと共存可能である。本発明の更なる目的によれば、できるだけ少量の物的要素を採用して大容量物を支持するパレットが提供される。本発明の付加的目的によれば、温度、圧力、化学薬品（液体、気体、又は固体）の極限的条件に晒されての厳しい使用に長期間耐えるパレットが提供される。更に別の目的によれば、金属製ファスナーやその他の互換性のない素材を必要とせずに形成されるため、修理が不要で、かつ、できるだけ安価な再処理と再製造を可能にするパレットが迅速に提供され；構造的に弾力があり、長持ちするポリマから継ぎ目なく構成され、多くの従来技術によるパレットに見られるような部品の緩みを解決するパレットが提供される。さらに別の目的によれば、従来式のプラスチックパレットや木製パレットと比較して格段に優れた曲げ強さ特性を有し、フォークリフトと共に使用される新規で改善された成形プラスチックパレットとその製造方法が提供される。これらの、及び、その他の本発明の目的が、本発明に従ってパレットとその製造方法を提供することで達成されることは、本発明の記載から当業者にとってはよく理解されよう。

一方、本発明のパレットの構成は、溶融混合に使用されるサーモキネティック・ミキサを開示する米国特許５，８９５，７９０号（Good）に記載された構成要素を含む。当該Good特許は、最初に異種のポリマから予測可能な性質の熱硬化物を形成し、次に、この熱硬化物を熱可塑物と溶解混合して有用な品とする、廃棄熱硬化物の有用製品への経済的再生を教示する。上述した併合特許出願による装置及び工程は、Good特許の工程に新規な改善を加えるものであり、ミキサ内部の溶融混合物が所定の温度に達すると、即座に溶融混合物の塊がサーモキネティック・ミキサの底部のドアから排出され、この間、供給用ポリマは送りねじに接続するホッパに連続して供給され、送りねじは新しく供給されたポリマをサーモキネティック・ミキサの連続回転ブレードへ送る。Good特許の工程では、一回ごとの量が相対的に少ないバッチ処理に長い時間が掛かったため、平面部を形成することができなかった。Good特許による工程は、ホッパ、すなわちサーモキネティック・チャンバに、直接、一回分づつバッチを充填し、バッチが所定温度に達するまで高速でミキサ・ブレードを回転させ、ミキサ・ブレードの回転を停止させ、サーモキネティック・ミキサの底部ドアから溶融物を落とし、底部ドアを閉め、これを繰り返すことが必要だった。Good特許の工程では、二回目のバッチを鋳型に送る準備ができるまでに最初のバッチが十分冷えるため、二回目のバッチと同じ製品の鋳型で成形可能であった。製品が２０％重量を超える廃棄熱硬化物を含む場合、最初のバッチを再溶解させるのは適当ではない。

しかし、Good特許と違い、上述した併合出願の装置及び工程は、数秒間隔で連続して溶解バッチを送り、これは単一のキャバティに移送され、本発明の構造用部材に圧縮形成される。従って、ここに記載する本発明のパレットは、本発明の装置及び工程によって生産可能な組成物から優れた強度、耐磨耗性、耐湿性、生物学的耐性、又は、耐食性を得る。本発明のパレットは、構成部材として溶融混合物を形成するプロセスで処理する前に熱硬化される約５０〜８０％重量の高分子材料から構成される、すなわち、約５０〜８０％重量の熱硬化性ポリマをサーモキネティック・ミキサへの供給ポリマとすることが好ましい。熱硬化性ポリオレフィン材が耐候性に優れ、丈夫なことは公知であるが、本発明が提供するような大量の熱硬化物と混ぜて厚板、ボード、又はプレートを得る試みは、従来、なされたことがなかった。ポリマの構造部材におけるポリマを除いた残りは、好ましくはポリオレフィン、さらに好ましいのはリニアポリエチレンの混合物、最も好ましいのは、低濃度ポリエチレンと高濃度ポリエチレンの割合が重量あたり３：１のリニアポリエチレン混合物である。

本発明によれば、自動車製造業からのポリマ残滓が再生利用できる。こうした業界は、従来技術の工程では実際的には処理が不可能な大量のポリマ廃物を産出する。本発明は、そうした残滓によって完全に又は大部分の供給が賄われる相当量のポリマ重量を有する製品を生産する機会を提供する。

本発明のパレットを図面を参照しながら説明する。本発明のパレットは、通常、箱型のケースで、一方の側を他方の側と分割する単一の分割レブ（a single dividing rev）を備える。箱型の辺とそれを支持するレブは切り込みか開口部を有し、フォークリフトのフォーク部又はパレットジャックのプロングを収容する。図２Aはサポートデッキの底面１０１を有する本発明のパレット１００を図示し、これは、そこから延長するパレットジャックサイド１０２と、フォークリフトサイド１０４と、１つのフォークリフトサイド１０４のほぼ中点から別のフォークリフトサイド１０４に延長するサポートリブ１０３とを更に備える。パレットジャックサイド１０２は、サポートリブ１０３の切り込み１０６と心合せした切り込み１０６を備え、切り込み１０６は、フォークリフトのフォーク又はパレットジャックのプロングの何れかと共に本発明のパレットを昇降させるようにする。フォークリフトサイド１０４には、開口部１０５が設けられ、パレットを昇降させるのにフォークリフトのフォークが挿し込まれる。

以下に説明する本発明の実施例は、単なる例示であり、本発明の特に好ましい実施態様を開示するものに過ぎない。上記したように、本発明のパレットは、大部分がポリマで構成される単体構造である。図面を見れば、本発明のパレットが単一圧縮成形で形成されていることが理解されよう。サポートデッキの上面１０９には本発明のパレットの特異な使用による必要に応じて開口部又は溝が形成されるが、優れた構造強さは図４Aに示す中実のサポートデッキによって達成される。一実施例によれば、サポートデッキは辺の長さが約２〜７フィートの正方形で、より好ましくは、約３〜６フィートである。サイド１０２及び１０４、並びにサポートリブ１０３の高さは、サポートデッキの底面１０１から約３インチ以上の高さであるが、約３〜６インチの範囲内が好ましい。長さ１０７と幅１０８との関係は自由に変えられるため、本発明のパレットは正方形でなく長方形であるが、パレットの最適な構造強さを維持するためには好ましい対比は、４：１〜１：１の範囲である。

本発明のパレットを形成する工程は、溶融混合ポリマの溶融バッチを連続的に受け、十分な量（適切な重量及び／又は容量で決定される）の材料が鋳型表面に揃うまで、圧縮成形表面の下半部にそれを置き、溶解されたポリマは鋳型の壁を流れ、その後、中実の単体パレットを成形するために冷却及び／又は再反応する。

先行技術の単体プラスチックパレットを吟味すれば、パレットジャックへの適合を除外していること、あるいは、こうした適合を行うとパレットが極めて重量の大きい物を維持できなくなることが理解されよう。本発明は、しかし、パレットの基本構造に強度を加えることにより、ユーザがパレットにねじり力や粉砕力を付与することを可能にしたが、残りの材料や構造は少なくとも部分的にはパレットに使用可能である。加えて、上記した併合出願の装置及び工程によれば、本発明のパレットが磨耗してもリサイクル及び再処理を行って、永遠に新しいパレットが提供される。

上記の設計は、当業者に相当かつ広い範囲の開示を与え、上記実施例に適切で明らかな改変を行えるようにするものである。しかし、本発明の目的は適切な方法でこうした開示を適用する当業者によって達成されるものである。

本発明によるサーモキネティック・ミキサの組立て斜視図。 本発明によるサーモキネティック・ミキサの分解斜視図。 図２のシャフト構造分解図。 シャフトの構成部品及び歯面のサンプル側面図。 図４をA−Aで切断した断面図。 図４をB−Bで切断した断面図。 図４のCの部分図。 図４のDの部分図。 図４のEの部分図。 図２の発明による一群の歯の配向方向を図示。 本発明による歯型ベースの斜視図。 本発明による歯型ベースの側面図。 本発明による歯型ベースの端面図。 本発明による歯の斜視図。 本発明による歯の頂面図。 本発明による歯の側面図。 本発明による歯の端面図。 送りねじ斜視図。 送りねじの破線側面図。 送りねじ及びシャフトのエンドプレート側面図。 送りねじ及びシャフトのエンドプレート端面図。 送りねじ及びシャフトのエンドプレート頂面図。 送りねじ及びシャフトのエンドプレート側面図。 送りねじ及びシャフトのエンドプレート端面図。 送りねじ及シャフトのエンドプレート頂面図。 ボトムハウジング及びトップハウジング頂面図。 ボトムハウジング及びトップハウジング端面図。 ボトムハウジング及びトップハウジングをA−Aで切断した断面図。 ボトムハウジング及びトップハウジング頂面図。 ボトムハウジング及びトップハウジング端面図。 ボトムハウジング及びトップハウジングをA−Aで切断した断面図。 ドロップアウト開口ドアの斜視図。 ドロップアウト開口ドアの側面図。 ドロップアウト開口ドアの頂面図。 先行技術の単体プラスティック・パレットを図示。 本発明による単体プラスティック・パレットを図示。 本発明によるパレットの底面図。 本発明によるパレットの頂面図。 本発明によるパレットのフォークリフト側面図。 本発明によるパレットのジャック側面図。

Claims (1)

1. （ａ）１０重量％以上の固形重合体と、０．５重量％以上の夾雑物を含有する供給物をサーモキネティック混合室に供給する工程と、
   （ｂ）供給物を熱運動的に加熱して重合体を溶融して溶融混合物を形成すると共に、夾雑物を気化させてこれを大気に排出する工程と、
   （ｃ）溶融混合物を混合室から放出させる工程
   を包含する重合体の溶融方法。

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