JP2007196488A

JP2007196488A - 熱可塑性材料の処理装置

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Publication number: JP2007196488A
Application number: JP2006016711A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Uemura; 隆二植村; Junya Nomura; 順也野村; Akira Shimizu; 明清水
Original assignee: Hagiwara Industries Inc
Current assignee: Hagiwara Industries Inc
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】熱可塑性材料を高品質に熱可塑化させる。
【解決手段】熱可塑性材料の処理装置において、被処理物投入口ａ１から回転体１０へ至るまでの容器体７内方空間の上下方向長さ途中に被処理物投入口ａ１から投入された被処理物ｗを特定流量で取り込み破砕し回転体１０上に落下させる被処理物送り落下手段３２を設けた構成となす。
上記被処理物送り落下手段３２は、投入口ａ１から回転体１０へ至るまでの容器体７内方空間の上下方向長さ途中を略気密状に仕切った状態の下で被処理物ｗを回転体１上に落下させるものとなすのがよいのであり、このさい被処理物ｗを破砕するものとなすも或いはそうでないものとなすも任意である。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に廃棄材料としてのポリプロピレン、オレフィン及びＰＥＴなどの熱可塑性材料を細片化し特定位置に押し出すものとなされた処理装置に関する。

現在使用されている熱可塑性材料の処理装置の概要を図８を参照して説明すると、次のとおりである。
即ち、底壁面部７ａ及びこれを取り巻いた周壁面部７ｂとを具備した容器体７と、底壁面部７ａの上方近傍位置にて縦向き軸８回りへ回転可能となされ平面状の上面に突起刃９を固定された回転体１０とを備えると共に周壁面部７ｂの下部に突起刃９に対応した別の突起刃１８ａを固定されてなる細片化処理容器部２と、周壁面部７ｂに押出開始部３Ａのハウジング２１ａを固定され且つ回転体１０の高さ近傍の周壁面部７ｂに形成された透孔ａ２を通じて容器体７内とハウジング２１ａ内とを連通されてなるスクリュー押出機３とを備えた構成となされている。

この種の処理装置の使用にさいしては、熱可塑性材料である合成プラスチック材料ｗなどを容器体２の上方から投入するのであり、このように投入された合成プラスチック材料ｗなどは縦向き軸８回りへ回転されている回転体１０の上面１０ａに落下し、該上面１０ａの突起刃９で何回も切断され細片化される。こうして細片化された合成プラスチック材料ｗなどは回転体１０から回転力を付与されて回転体１０の上面１０ａ上で回転され、該回転で発生した遠心力が作用した状態となり、この遠心力の作用により前記透孔ａ２を通じてハウジング２１ａの内方に供給され、スクリュー押出機３の押出し作用により取出口部から押し出される。

熱可塑性材料の処理装置の技術水準を示すものとしては、例えば特許文献１、２、３及び４などが存在している。
特開昭５９−２０７２２３号公報特表平９−５０１６２３号公報特表平１０−５１２２０４号公報特表２００３−５１５４７２号公報

上記した従来の処理装置で廃棄材料としての熱可塑性材料を被処理物として処理する場合、通常、被処理物を容器体内に投入する前に被処理物を水洗浄することが行われる。
これがために容器体内に投入される被処理物には水が比較的多く混入した状態となるのであり、この混入した水はスクリュー押出し機で熱可塑化された被処理物の品質を低下させる要因をなすのである。
なお従来のスクリュー押出し機には被処理物に混入した水分を大気に流出させるようにしたものも存在しているが、被処理物に比較的多く混入した水分を除去する上では必ずしも十分なものといえないものである。

また従来の処理装置において、被処理物の投入量が時間の進行に伴って比較的大きく変化するときは、回転体による被処理物の破砕が不安定となって被処理物の熱可塑化が品質よく行われないのである。

本発明は、斯かる問題点を解消できるものとした熱可塑性材料の処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の第一発明は、請求項１に記載したように、外周囲を密閉状に包囲された容器体を備えると共に、前記容器体の上部に被処理物投入口を、そして前記容器体の周壁面部の下部に透孔を形成され、且つ、前記容器体の底部内方に被処理物を粉砕する回転体を装設された細片化処理容器部と、前記回転体で破砕された被処理物を前記透孔を通じて供給されスクリューで取出口部へ向け押し出す過程で熱可塑化させるスクリュー押出機とを備えた熱可塑性材料の処理装置において、前記被処理物投入口から前記回転体へ至るまでの容器体内方空間の上下方向長さ途中を略気密状に仕切った状態の下で前記被処理物を前記回転体上に落下させる被処理物送り落下手段と、前記回転体近傍に熱風を供給する熱風発生装置と、この熱風発生装置から前記回転体近傍に供給された熱風を前記容器体の外方へ流出させるための排気手段とを設けたことを特徴とするものである。

この発明は次のように具体化するのがよい。
即ち、請求項２に記載したように、前記回転体が縦向き軸回りへ回転されるものとなされると共に前記熱風発生手段が前記底部の下側に配設されており、この熱風発生手段は前記回転体の下面と前記底部の内面との間に熱風を供給する構成となす。

また請求項３に記載したように、前記排気手段が排気ブロワーを具備し、この排気ブロワーは前記被処理物送り落下手段よりも下側となる容器体内方空間内の上部の空気を前記容器体の外方へ流出させる構成となす。

さらには請求項４に記載したように、前記被処理物送り落下手段が、被処理物を細片化しつつ落下させるための先行破砕手段を有している構成となす。

次に本願の第二発明は次のようなものとなすのであり、即ち、請求項５に記載したように、外周囲を密閉状に包囲された容器体を備えると共に、前記容器体の上部に被処理物投入口を、そして前記容器体の周壁面部の下部に透孔を形成され、且つ、前記容器体の底部内方に被処理物を粉砕する回転体を装設された細片化処理容器部と、前記回転体で破砕された被処理物を前記透孔を通じて供給されスクリューで取出口部へ向け押し出す過程で熱可塑化させるスクリュー押出機とを備えた熱可塑性材料の処理装置において、前記被処理物投入口から前記回転体へ至るまでの容器体内方空間の上下方向長さ途中に前記被処理物投入口から投入された被処理物を特定流量で取り込み細片化しつつ前記回転体上に落下させる被処理物送り落下手段を設けたことを特徴とするものである。

上記した本願発明によれば、次のような効果が得られる。
即ち、請求項１記載の発明によれば、熱風発生装置の発生した熱風が回転体で破砕された被処理物の細片群に向けて供給され、細片群中に含まれる水分が熱風の熱で効果的に蒸発されるものとなり、また被処理物送り落下手段がこれよりも下側の容器体内方空間と被処理物投入口とを略気密状に仕切るため、熱風発生装置及び排気手段が容器体内方空間内での熱風の流通を効率的に行わせるものとなって、細片群中の水分を効果的に除去させるものとなるのであり、これにより水分に起因した弊害の発生がなくなり、スクリュー押出し機で可塑化された被処理物やこれの成形品などの品質を良好なものとなすことができる。

請求項２に記載したものによれば、熱風発生手段を設けるための平面視スペースを小さくなすことができ、また熱風発生手段の発生した熱風が回転体の下面の底部の内面との間を経て回転体の外周囲に均等に分散された状態で被処理物の細片群に供給され、被処理物が効果的に加熱されるものとなる。

請求項３に記載したものによれば、熱風発生手段及び排気ブロワーが被処理物送り落下手段による回転体への被処理物の供給を損ねることなく、熱風発生手段の発生した熱風を被処理物の細片群に接触させることができ、被処理物に含まれる水分を効果的に除去することができる。

請求項４に記載したものによれば、被処理物が被処理物送り落下手段と回転体とで２段階に破砕されるため、被処理物の破砕エネルギーによる温度上昇が促進されると共に被処理物に対する熱風の接触面積が増大し、被処理物の水分除去が一層効果的に行われるものとなり、また被処理物の細片化が促進されて被処理物の熱可塑化が迅速且つ高品質に行われるものとなる。

請求項５に記載したものによれば、被処理物が被処理物送り落下手段と回転体とで２段階に破砕されるため、被処理物の細片化が促進されて被処理物の熱可塑化が迅速且つ高品質に行われるものとなるのであり、また被処理物投入口から投入される被処理物の量が比較的大きく変化しても、被処理物送り落下手段が被処理物を特定流量で回転体上に落下させるため、回転体による被処理物の破砕が安定的に行われるものとなって、スクリュー押出し機による被処理物の熱可塑化が安定的にしかも品質よく行われるものとなる。

図１〜図７は本発明に係る熱可塑性材料の処理装置の一実施例を示しており、図１は全体を示しＡは側面図でＢはｘ１ーｘ１部を示す図であり、図２は全体の平面図であり、図３は一部を示しＡは図１中のｘ２−ｘ２部を示す図でＢは図２中のｘ３−ｘ３部を示す図であり、図４は容器体周辺を示すものであってＡは図３Ａの一部拡大図でＢは図４Ａを変形した図であり、図５は図２の一部を拡大した図であり、図６は図３Ａの一部を拡大した図であり、図７は図１Ａの一部を拡大した図である。

図１及び図２に示すように、本発明の処理装置は、床面に定置される定置フレーム１と、この定置フレーム１上に細片化処理容器部２及びスクリュー押出部３を設置された構成となされている。

定置フレーム１は、下側水平部材４から複数の支柱部材５を起立させ、これら支柱部材５の上端間を上側水平部材６で結合したものとなされている。

細片化処理容器部２は、図３及び図４Ａにも示すように、外周囲が壁面で包囲されたもので具体的には平面視円形で水平状となされた底壁面部７ａを主体した底部及びこれを取り巻いた円筒状の周壁面部７ｂ及びこの周壁面部７ｂの上面を覆う頂壁面部７ｃを具備してなる容器体７と、この容器体７の底部内に装設されたもので底壁面部７ａの上方近傍位置で縦向き軸８回りへ回転可能となされ上面１０ａに平面視台形状の突起刃９の多数を固定された回転体１０とからなっている。

周壁面部７ｂの上部には図示しないベルトコンベアのような搬送手段を使用して被処理物ｗである合成プラスチック材料などを容器体７内に供給するための比較的大きな被処理物投入口ａ１が形成されており、この被処理物投入口ａ１の周囲には断面四角状の案内筒部材１１が固着されている。また周壁面部７ｂの下部左側の前後箇所には容器体７の内方を保守点検するための四角状の開閉口１２ａ、１２ｂが形成されている。各開閉口１２ａ、１２ｂはこれを密状に閉鎖するための蓋部材１３を具備しており、各蓋部材１３はその対応する縦向き支点軸１３ａ回りへ開閉揺動されるものとなされている。１３ｂは蓋部材１３の開閉用把手部であり、図２中のｂ１及びｂ２は開閉口１２ａ、１２ｂを開放したときの蓋部材１３を示している。

そして周壁面部７ｂの下部右側面の前後方向中央位置には側面視四角状の透孔ａ２が形成されている。この透孔ａ２は下端縁をできるだけ底壁面部７ａに近接され、上端縁を回転体１０の上面１０ａの最外周縁高さよりも高くなされており、その前後方向長さ及び高さについてはスクリュー押出機３との関連によって決定される。

回転体１０は図５にも示すように、上面１０ａが円錐面状となされていて、縦向き軸８回りの複数等分角度位置である縦向き軸８半径方向位置の上面１０ａ箇所に、回転方向ｆ１前側に位置した前縁９ａを水平状の切刃となされ該切刃９ａが上面１０ａよりも数ｃｍ程度高くなされた突起刃９の複数を縦向き軸８半径方向の列状にしかも外側へ向かうほど回転方向ｆ１に対して後退するように配置されたものとなされており、毎分凡そ７００回転程度で回転されるものである。

このさい、上面１０ａは円錐面状に限定するものではなく角錐面状となすことも差し支えないのであり、また図６に示すように水平状の底壁面部７ａに対する上面１０ａの傾斜角度θ１は凡そ１５度以上、好ましくは３０度程度となす。この傾斜角度θ１は被処理物ｗの種類や性状に関連して適当に決定されるものであり、これが適当大きさであると、上方から上面１０ａの中心部に落下した合成プラスチック材料ｗなどが上面１０ａ上を回転体１０の回転による遠心力や重力作用により外方へ適当速度で拡散されるのであり、また傾斜角度θ１が小さいときこの拡散の作用が減少し、逆にこれが大きいときこの拡散の作用が増大する。

縦向き軸８は上端に回転体１０を固定され、転がり軸受１４を介して定置フレーム１に支持され、下端に回転入力部材１５を固定され、定置フレーム１に縦向きに固定されたモーター１６の出力軸１６ａから回転入力部材１５に回転を入力されるものとなされている。

容器体７の内方には、図６などに示すように被処理物押さえ体１７が回転体１０に対応して設けられている。この被処理物押さえ体１７は環形対称形状体となされていて回転体１０の回転中心と略同心に配置されており、容器体７の周壁面部７ｂに支持されると共に下面１７ａが前記回転体１０の上面１０ａに対向されるほか該下面１７ａに複数の突起刃１８を設けられたものとなされている。

被処理物押さえ体１７の下面１７ａはこれの中央部に向けて漸次に高くなされた凸形円錐面状となされており、回転体１０の上面１０ａと該下面１７ａとの上下方向隙間ｃ１は縦向き軸８からの距離に比例して小さくなされている。そして、水平面に対する下面１７ａの傾斜角度θ２は回転体１０の上面１０ａとの関連で決定されるもので、回転体１０の上面１０ａの傾斜角度θ１と同一かそれ以上の大きさとなされており、例えば１５度〜５０度の範囲内で決定される。

被処理物押さえ体１７の上面１７ｂはこれの中央部に向けて漸次に低くなされた凹形円錐面状となされており、水平面に対する該上面１７ｂの傾斜角度θ３は上面１７ｂに落下した被処理物ｗが重力作用により摩擦力に抗して中央側へ滑落し得るように決定される。被処理物ｗが合成プラスチック材料であるときは傾斜角度θ３を例えば４０度以上となされる。

各突起刃１８は例えば細巾平板などを回転方向に沿わせた姿勢で固定するのであり、このさい回転体１０の回転方向ｆ１と対向した側に位置した前縁に切刃を形成するのが好ましいが、必ずしもそのようにしなくてもよいのであり、即ち、切刃を形成しないで単に被処理物ｗの回転方向ｆ１の流動を規制するに過ぎないものとなすことも差し支えないものである。

容器体７の周壁面部７ｂと被処理物押さえ体１７との間には図６に示すように被処理物押さえ体１７を上下変位可能に位置決めするための位置調整変更手段１９が設けられている。この位置調整変更手段１９は任意に形成して差し支えないが、図示例では、ボルト１９ａとこれに螺合されたナット１９ｂとを備え、ナット１９ｂがボルト１９ａに対し回転操作されることによりボルト１９ａが周壁面部７ｂに対し上下変位され被処理物押さえ体１７がボルト１９ａと同体状に上下変位されるものとなされている。１９ｃはボルト１９ａの支持力を被処理物押さえ体１７に伝達するための板部材である。なお、この位置調整変更手段１９はモーターなどの動力により被処理物押さえ体１７を上下変位させる構成となすこともできる。

また図１、図３及び図４に示すように、容器体７の内方で被処理物押さえ体１７の上側には、被処理物投入口ａ１から回転体１０へ至るまでの容器体７内方空間の上下方向長さ途中を略気密状に仕切った状態の下で被処理物ｗを回転体１０上に落下させるものとした被処理物送り落下手段３２が設けられている。

この被処理物送り落下手段は種々に形成し得るものであるが、図示例では次のようなものとなされているのであって、即ち、容器体７の周壁面部７ｂの内面に上縁外周囲を密状に結合され中央下端部に被処理物落下口ｈ１を形成された漏斗状仕切板３３と、被処理物落下口ｈ１から取り込んだ被処理物ｗを破砕しつつ特定流量で落下させる先行破砕手段３４とを備えている。

このさい、漏斗状仕切板３３は、細長状の樹脂フィルムなどの被処理物ｗで径長が数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の団塊となされたものを上面で受け止めたときに、この被処理物ｗが重力作用のみで上面上を滑り移動し被処理物落下口ｈ１内へ落ち込むものとなされる。

先行破砕手段３４は、被処理物落下口ｈ１を下方へ延長するように漏斗状仕切板３３の下端縁に固定され内周面に突起刃３５ａを散点状に固定された破砕筒部材３４ａと、これの内方にこれと同心に配置され外周面に突起刃３５ｂを散点状に固定された円筒形ローター３４ｂと、この円筒形ローター３４ｂを縦向き回転軸３６回りへ回転させる駆動部３４ｃとからなっている。

このさい、２つの突起刃３５ａ、２５ｂは略水平状に固定された平板部材からなり、何れも被処理物ｗを切り込むように作用する図５に示すような切刃ｋ１を有するものとなして差し支えないが、これに代えて、一方の突起刃３５ｂのみが切刃ｋ１を有し、他方の突起刃３５ａは切刃ｋ１を有さず単に被処理物ｗに対し移動抵抗を付与する受刃となすことも差し支えない。また多数の突起刃３５ｂを円筒形ローター３４ｂの外周面に螺旋状に配列することも差し支えないのであり、このようにすれば突起刃３５ｂの螺旋状配列の螺旋ピッチを大小に変化することで、突起刃３５ｂが円筒形ローター３４ｂの回転による被処理物ｗ切断中に被処理物ｗに付与する下方への送り力を大小に変化させることができる。

駆動部３４ｃは、容器体７の中心位置に保持部材３７を介して縦向き軸受筒３８を固定すると共にこの縦向き軸受筒３８に内挿された縦向き回転軸３６を上下一対の転がり軸受３９ａ、３９ｂを介して回転自在に支持し、縦向き回転軸３６の下端に円筒形ローター３４ｂを同心状に固定すると共に頂壁面部７ｃ上に固設された電動モーター４０の出力軸４０ａと縦向き回転軸３６の上端とをベルト伝動機構などを介して連動連結した構成となされている。

このさい、縦向き軸受筒３８は上部を頂壁面部７ｃに固定されると共に下寄り箇所を保持部材３７の下端部に支持されており、また保持部材３７は逆円錐面体となされた板部材を主体とするもので、この板部材の上縁が頂壁面部７ｃの下面に結合されている。そして円筒形ローター３４ｂは上面が円錐面となされた頂面板４１を備え、この頂面板４１と、下端内方に設けられた半径部材４２を介して縦向き回転軸３６に固定されているのであり、また電動モーター４０は出力軸４０ａの回転数を任意に変更されるものとなされている。

容器体７の外側となる底壁面部７ａ下面には、縦向き軸８回りの等角配置状に複数の熱風発生装置４３が縦向き状に固定されている。このさい、熱風発生装置４３が底壁面部７ａの下面に配置されたことは装置全体の平面視大きさを小さくする上で寄与する。各熱風発生装置４３は下端開口から外気を吸引し、これを図示しない適宜な発熱体で加熱し、例えば凡そ１００℃〜２００℃程度の熱風となした後に、底壁面部７ａに形成された通風孔を通じて底壁面部７ａの上面と回転体１０の下面との間に吹き込むものとなされている。

そして容器体７の外側となる周壁面部７ｂの外面には、熱風発生装置４３から回転体１０近傍に供給された熱風を容器体７の外方へ流出させるための排気手段４４が形成されているのであり、図示例の排気手段４４は仕切板３３の下側空間の最上位置に対応した周壁面部７ｂ箇所に透孔を形成し、この透孔を通じて仕切板３３の下側空間内の気体を容器体７の外方へ流出させるための排気ブロアー４５を周壁面部７ｂに固定した構成となされている。なお、排気手段４４は任意に変形して差し支えないのであり、例えば、仕切板３３の下側空間の最上位置に対応した周壁面部７ｂ箇所に形成された透孔から単に排気筒を延出させただけのものであってもよい。

スクリュー型押出機３は次のようなものとなされている。
即ち、図１及び図２などに示すようにスクリュー２０とこれを包囲した筒状ハウジング２１とを備えており、後側から前側へ向けて押出開始部３Ａ、圧縮部３Ｂ、可塑化処理部３Ｃ及び取出口部３Ｄをこの順に形成されている。スクリュー２０は回転入力軸部２０ａ、シールスクリュー部分２０ｂ及び取入スクリュー部分２０ｃからなる径大スクリュー部と、径を前方へ向け漸減された圧縮スクリュー部分２０ｄと、小径となされた可塑化処理範囲スクリュー部分２０ｅとを同心状且つ一体状に形成されたものとなされている。一方、筒状ハウジング２１は図５及び図６に示すように後部ハウジング２１Ａと前部ハウジング２１Ｂとからなっており、後部ハウジング２１Ａは周壁左側部にこれの内方空間に通じた側面視四角状の取入口ｄ１を形成された取入ハウジング２１ａと、圧縮スクリュー部分２０ｄの外周面に対応して内孔の径を漸減された圧縮ハウジング２１ｂとからなり、また前部ハウジング２１Ｂは外径及び内径を比較的小さくなされ且つ比較的長いものとなされるほか周壁の適当箇所に極めて小さな径の図示しない通気透孔を多数形成されたものとなされている。

そして、押出開始部３Ａは回転入力軸部２０ａ、シールスクリュー部分２０ｂ及び取入スクリュー部分２０ｃと、これらを包囲した取入ハウジング２１ａとからなり、取入ハウジング２１ａの内方空間をなす内孔内と容器体７内とは透孔ａ２及び取入口ｄ１を通じて連通されており、また取入ハウジング２１ａの内孔の径は取入スクリュー部分２０ｃのそれよりも大きくなされており、取入ハウジング２１ａと取入スクリュー部分２０ｃとの間に形成された円弧状隙間は取入スクリュー部分２０ｃの下側隙間及び取入口ｄ１及び透孔ａ２を介して容器体７内に開放されると共に、取入スクリュー部分２０ｃの上側隙間は取入ハウジング２１ａの一部をなす突起部２２を介して容器体７内への開放を制限された状態となされている。

このさい、透孔ａ２及び取入口ｄ１は略同一と大きさとなされて正対配置されるのであり、それらの前後方向長さは取入スクリュー部分２０ｃの螺旋条ｅ１の複数ピッチ長さ程度となされ、高さは取入スクリュー部分２０ｃの螺旋条ｅ１の外径よりも僅かに小さい程度となされる。なお、突起部２２周辺は次のように変形して差し支えないのであって、即ち、特表平９−５０１６２３号公報などに開示されているように、取入ハウジング２１ａにこれの半径方向へ向かう案内用角孔を設け、これに突起部２２としての前後向き仕切板をスクリュー２０半径方向の位置調整可能に内挿し締結固定した状態となす。

圧縮部３Ｂは圧縮スクリュー部分２０ｄとこれを包囲した圧縮ハウジング２１ｂとからなり、前方へ向かうほど被処理物ｗの存在し得る容積が小さくなるものとなされている。そして可塑化処理部３Ｃは可塑化処理範囲スクリュー部分２０ｅとこれを包囲した前部ハウジング２１Ｂとを具備するほか、前部ハウジング２１Ｂの外周面に被着された加熱手段２３及び、前部ハウジング２１Ｂ内に存在した被処理物ｗを冷却するための冷却手段２４を具備したものとなされている。冷却手段２４は加熱手段２３の外方に空気を流通させる空気路２５と、この空気路２５内に空気を供給するファン２６と、空気路２５内から空気を吸引し排除する図示しない空気排出口とを備えている。取出口部３Ｄは可塑化された被処理物ｗを取り出して他の機器に供給する箇所で、被処理物ｗの通路の断面積を可変として被処理物ｗの流動抵抗を大小に変更可能となすことも差し支えないものである。

取入ハウジング２１ａの後端には定置フレーム１に固定された減速機２７が結合されており、減速機２７の出力部材２７ａとスクリュー２０の後端とが取入ハウジング２１ａ及び減速機２７ケーシングの内方で連結されている。そして、減速機２７の入力部材２７ｂには定置フレーム１の後部に前後向きに固定されたモーター２８の出力軸２８ａが連動連結される。

なお図示例では取出口部３Ｄに被処理物濾過手段２９が結合されており、この濾過手段２９に、被処理物ｗを多数の小粒体に分割し成形するペレタイザー３０が結合されている。図２中、３１は定置フレーム１に固定された操作盤である。

次に、上記した熱可塑性材料の処理装置の使用例及び作用などについて説明する。
モーター１６、モーター２８及びモーター４０を作動させて回転体１０、スクリュー２０及び円筒形ローター３４ｂを回転状態にすると共に、熱風発生装置４３及び排気ブロアー４５をも作動状態となす。また被処理物押さえ体１７を特定高さに位置決めした後、被処理物投入口ａ１を通じて容器体７内に合成プラスチック材料などの断片からなる被処理物を投入する。

この投入にさいしては、例えば、製造工場などで発生する廃棄物である被処理物ｗをベルトコンベアなどにより被処理物投入口ａ１の内方まで搬送し容器体７内に落下させるようにする。このさい、被処理物ｗは定量的に容器体７内に投入するのが好ましいが、断続的且つ非定量的に投入することも差し支えない。

被処理物投入口ａ１を通じて容器体７内に投入された被処理物ｗは被処理物送り落下手段の上側に落下し、仕切板３３や先行破砕手段３４に受け止められる。仕切板３３に受け止められた被処理物ｗは重力作用で仕切板３３に案内されるように移動し、一方、先行破砕手段３４に受け止められた被処理物ｗは重力作用でそのまま真下へ移動する。このように移動した被処理物ｗは被処理物落下孔ｈ１を通じて先行破砕手段３４に供給される。仕切板３３上に落下した被処理物ｗや、先行破砕手段３４上に直接に落下した被処理物ｗは、重力作用で破砕筒部材３４ａと円筒形ローター３４ｂとの間に進入し、ここで円筒形ローター３４ｂに固定され同体状に回転している突起刃３５ｂと、破砕筒部材３４ａに固定された突起刃３５ａとで切断され破砕されて細片化され、その後、重力作用により回転体１０へ向け落下する。このように落下する被処理物ｗは先行破砕手段３４による破砕処理時の摩擦エネルギーや破砕エネルギーで温度上昇した状態となる。

先行破砕手段３４から落下する被処理物ｗの量は先行破砕手段３４による被処理物ｗの破砕能力に対応したものとなる。このさい、被処理物ｗが被処理物投入口ａ１から先行破砕手段３４の破砕能力よりも大きな流量で容器体７内に投入されると、容器体７内を被処理物送り落下手段で区分したときの上側空間ｊ１内に貯留される被処理物ｗの量は漸次に増大するものとなり、逆に被処理物ｗが被処理物投入口ａ１から先行破砕手段３４の破砕能力よりも小さい流量で容器体７内に投入されると、上側空間ｊ１内に貯溜される被処理物ｗの量は漸次に減少するものとなる。

上側空間ｊ１は、被処理物ｗが容器体７内へ非定量的に投入されるときの、先行破砕手段３４の破砕能力と被処理物投入口ａ１からの被処理物の投入量との不釣合を吸収する上で寄与する。上側空間ｊ１内への投入量が先行破砕手段３４の破砕能力に対して過大である時間が長く継続するときは、上側空間ｊ１内に溜まった被処理物ｗ群の上面高さが許容限度にまで達するようになり、これに関連して、時折、被処理物ｗの投入量を制限してこの許容限度を超えないようにする調整処理が必要となる。

また被処理物落下孔ｈ１は上側空間ｊ１と、容器体７内を被処理物送り落下手段３２で区分したときの下側空間ｊ２とを略気密状に分離する必要上から常に被処理物ｗで被われた状態となすのが好ましいのであり、これには、例えば、上側空間ｊ１内の被処理物ｗ群の上面高さに関連して円筒形ローター３４ｂの回転速度を変化させるなどして先行破砕手段３４の破砕能力を大小に制御するようになすか、これに加えて或いはこれに代えて、円筒形ローター３４ｂの回転を一時的に停止させるなどして先行破砕手段３４の破砕能力をゼロに変化させるようにする。なお、被処理物落下孔ｈ１が常に被処理物ｗで被われていること又は破砕用筒部材３４ａ内が常に被処理物ｗで閉塞されていることは本発明の効果を得る上で必須条件をなすものではない。

先行破砕手段３４から落下した被処理物ｗは被処理物押さえ体１７の中心孔を通過して回転体１０の上面１０ａの略中央部に落下する。このさい、被処理物ｗの一部は被処理物押さえ体１７の上面１０ａに落下することもあり得るが、ここに落下した被処理物ｗは上面１０ａの傾斜角度θ３が存在すること及び被処理物ｗに重力が作用することにより上面１０ａとの摩擦抵抗に抗して被処理物押さえ体１７に引っ掛かることなく滑落する。

回転体１０はこれの上面１０ａ上に落下した被処理物ｗに、突起刃９による係止力及び上面１０ａに対する摩擦力により回転力を付与し被処理物ｗを同体的に回転させる。これにより、上面１０ａ上の被処理物ｗはこれに作用する遠心力で縦向き軸８半径外方向へ飛行し、被処理物押さえ体１７の下面１７ａに衝突して縦向き軸８回りの回転を突起刃１８の係止力及び下面１７ａに対する摩擦力で抑制されると共に縦向き軸８半径外方向の飛行を規制されるのであり、この状態になると、被処理物ｗに作用していた遠心力が小さくなるか消失するため、重力作用により落下し再び上面１０ａ上に達し、回転体１０から回転力を付与されるといった現象が繰り返されるのであり、これにより上面１０ａ上を漸次にその半径外方向へ移動され、この移動過程で回転体１０の突起刃９と下面１７ａの突起刃１８とにより切り刻まれると同時に引張力又は衝撃力により破砕されるようになる。

このさい、上面１０ａの傾斜角度θ１が上面１０ａ上に落下した被処理物ｗの縦向き軸８半径外方向への拡散を効果的となし、また二つの突起刃９、１８が切断刃と受刃の関係となって被処理物ｗの細片化を効果的に行うものとなり、また上面１０ａが水平面である場合に比べて上面１０ａの面積が拡大したものとなり、このように拡大された上面１０ａと、被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間の略全域が被処理物ｗの細片化に寄与するものとなる。

こうして回転体１０による被処理物ｗの細片化が行われると、被処理物ｗは細片集合状となり、回転体１０の回転により回転体１０の半径方向外側へ向かうほど大きい遠心力を付与され高い圧力で密集するのであり、これに関連して、被処理物ｗの自由表面はこの圧力の大きさに比例した高さに上昇しようとする。しかし、被処理物ｗの自由表面の上昇は被処理物押さえ体１７の下面１７ａにより制限されるのであり、したがって被処理物ｗは特に回転体１０の外周縁近傍において上面１０ａと下面１７ａとの間に葉片状、薄片状又は小粒状となって充満した状態になる。

このように充満した状態は、突起刃９と突起刃１８による被処理物ｗの切断破砕作用による細片化を促進させたり、また被処理物ｗを混合攪拌してその温度上昇を促進させる上で寄与する。

上述した被処理物ｗの細片化処理中には被処理物ｗの破断エネルギーと摩擦エネルギーとで被処理物ｗは先行粉砕手段３４で加熱された上にさらに加熱されて回転体１０の上面１０ａの外周縁に近いものほど高温状態となる。このように温度上昇された被処理物ｗの熱はスクリュー押出機３の押出過程での被処理物ｗの熱可塑化のための熱エネルギーとして有益に作用する。

回転体１０や被処理物押さえ体１７による被処理物ｗの細片化が十分に行われないときには、被処理物押さえ体１７の高さを変更してその下面１７ａを回転体１０の上面１０ａに近接させたり回転体１０の回転速度を上昇させるのであり、一方、その細片化が過度であるときにはその逆を行えばよい。

回転体１０の上面１０ａと被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間で回転体１０の外周縁近傍に充満した被処理物ｗは上述したように加熱され且つ圧力の高い状態となっているため、透孔ａ２及び取入口ｄ１を通じて押出開始部３Ａの取入ハウジング２１ａ内の取入スクリュー部分２０ｃの下側隙間に効果的に押し込まれる。

このような被処理物ｗの処理の一方では、熱風発生手段４３が凡そ１００℃〜２００℃程度に加熱した外気を熱風として下側空間ｊ２内における回転体１０の下面と底壁面部７ａの上面との間に連続的に且つ縦向き軸８回りへ均等に分散させた状態で吹き込むものとなる。このとき、回転体１０は回転していることから、回転体１０の回転で粉砕された細片集合状の被処理物ｗは回転体１０の下面と底壁面部７ａの上面との間の空間内への進入を阻止される。したがって熱風発生手段４３の発生した熱風は回転体１０の下面と底壁面部７ａの上面との間へ円滑に流入し、ここで回転体１０の回転によって回転体１０の半径外方向への流動を促進され且つ回転体１０の外周縁に均等に分散されつつ回転体１０と周壁面部７ｂとの間に到達する。

次に熱風は熱風発生手段４３の付与する正圧と排気ブロアー４５の付与する真空圧とで、細片集合状の被処理物ｗ間の隙間を通過しつつ回転体１０の上面と被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間を回転体１０の半径内方向へ向け斜め上方へ確実に流動するのであり、この後、被処理物押さえ体１７の上部中心を経て下側空間ｊ２の最上部に達し、最後は排気ブロアー４５で容器体７の外方へ排出される。

このように流動した熱風は、回転体１０の上面と被処理物押さえ体１７の下面１７ａとの間において、回転体１０の回転により完全に粉砕された後の或いは粉砕過程にある被処理物ｗに、比較的高温低湿の状態で接触するものとなって、被処理物ｗの表面に付着し或いは被処理物ｗの内部に含まれた水分などを効果的に蒸発させるのであり、また被処理物押さえ体１７の上部中心に達した後では、先行破砕手段３４に破砕されて落下している状態の被処理ｗに接触し、ここでは熱風は比較的低温高湿の状態となっているものの、排気ブロアー４５の吸引力により生成された比較的低圧の環境下で被処理物ｗの水分などを有効に蒸発させるものとなる。被処理物ｗから蒸発した水などの蒸気は、熱風に搬送され容器体７の外方へ排出されるのであり、したがって被処理物ｗは取入ハウジング２１ａ内の取入スクリュー部分２０ｃの下側隙間に押し込まれるときには高温低湿の状態となる。

そして取入スクリュー部分２０ｃの下側隙間に押し込まれた被処理物ｗは取入スクリュー部分２０ａの前方視右回り方向の回転により取入ハウジング２１ａ内に誘い込まれその内孔の内面に沿って周方向へ移動され、仕切板２２の位置に達したとき、その周方向への移動を制限され、この制限により螺旋条ｅ１間の前後方向隙間内に強制的に押し込まれ前方への送り力を付与される。この送り力により、被処理物ｗはスクリュー押出機３による押出しを開始される。

そして、押出しを開始された被処理物は圧縮部３Ｂで圧縮され嵩密度を上昇されつつ被処理物ｗの破断エネルギーや摩擦エネルギーによりさらに温度上昇されて、可塑化処理部３Ｃに到達するのであり、可塑化処理部３Ｃでは可塑化処理範囲スクリュー部分２０ｅから付与される送り力で前方へ移動されつつ加熱手段２３によりさらに加熱されて熱可塑化される。この時点で未だ被処理物に含まれている水分などは蒸気となり、前部ハウジング２１Ｂに形成された図示しない通気透孔を経て通気路２５内へ流出するのであり、これにより可塑化された後の被処理物ｗは水分を可及的に除去された状態となる。通気路２５内へ流出した蒸気は水分除去手段２４により大気側に排出される。

こうして熱可塑化された被処理物ｗは取出口部３Ｄから取り出されて濾過手段２９に達し、ここで不純物を除去された後、ペレタイザー３０により小粒に成形される。

上記実施例装置は次のように変形できる。
図４Ｂに示すように、回転体１０の上面１０ａを平面となし、この平面に突起刃９を設けることも差し支えない。このさい、被処理物押さえ体１７の下面１７ａは傾斜角度θ２を小さくなすか或いは水平面となしてもよい。

スクリュー押出機３のスクリュー２０の長手方向は上下方向へ傾斜させてもよいのであり、或いは容器体７の半径方向に近づけるように位置させるか又は正確に合致させてもよいのであって、この場合は押出開始部３Ａの構造を例えば特許文献１に開示されたように変形することが必要となる。

被処理物押さえ体１７を一体状の環形としないで、下面１７ａ、上面１７ｂ及び突起刃１８を具備した部分環体の複数個を容器体７の内周面の周方向へ隙間を置いて列設することも差し支えない。

被処理物送り落下手段３２は必ずしも被処理物ｗを破砕する機能を有することを必要とするものではないのであり、したがって先行破砕手段３４を設けることに代えて、容器体７内の被処理物送り落下手段３２の上側をなす上側空間ｊ１と、容器体７内の被処理物送り落下手段３２の下側をなす下側空間ｊ２とを略気密状に保持しつつ単に被処理物ｗを下方へ適当流量で落下させるものとなすことも差し支えないのであり、具体的には例えば、被処理物ｗの搬送方向と同一向きの軸回りへ回転されるスクリューとか被処理物搬ｗの送り方向と直交した水平軸回りへ回転される掻き出し回転車などを備えた公知の散材定量供給装置などとなしてもよい。

被処理物送り落下手段は、上側空間ｊ１と下側空間ｊ２とを略気密状に保持しないものに変更することもできるのであって、この場合には、排気ブロアー４５が被処理物投入口ａ１を通じて外気を吸引する可能性があるが、これに対しては上記実施例以外の手段で対処することが可能であり、また必ずしもそれに対処する必要はないのであり、この場合に熱風発生装置４３や排気手段４４を省略することも差し支えない。

本発明の一実施例である熱可塑性材料の処理装置の全体を示しＡは側面図でＢはｘ１ーｘ１部を示す図である。図２は前記処理装置の全体平面図である。前記処理装置の容器体周辺を示しＡは図１中のｘ２−ｘ２部を示す図でＢは図２中のｘ３−ｘ３部を示す図である。前記容器体周辺を示すものであってＡは図３Ａの一部拡大図でＢは図４Ａを変形した図であ図２の一部を拡大した図である。図２の一部を拡大した図である。図３Ａの一部を拡大した図である。図１Ａの一部を拡大した図である。従来例を示す側面視断面図である。

符号の説明

２細片化処理容器部
３スクリュー押出機
３Ｄ取出口部
７容器体
７ａ底壁面部（壁面、底部）
７ｂ周壁面部（壁面）
７ｃ頂壁面部（壁面）
８縦向き軸
１０回転体
２０スクリュー
３２被処理物送り落下手段（被処理物送り落下手段）
３４先行破砕手段
４３熱風発生装置
４４排気手段
４５排気ブロワー
ａ１被処理物投入口
ａ２透孔
ｗ被処理物

Claims

外周囲を密閉状に包囲された容器体を備えると共に、前記容器体の上部に被処理物投入口を、そして前記容器体の周壁面部の下部に透孔を形成され、且つ、前記容器体の底部内方に被処理物を粉砕する回転体を装設された細片化処理容器部と、前記回転体で破砕された被処理物を前記透孔を通じて供給されスクリューで取出口部へ向け押し出す過程で熱可塑化させるスクリュー押出機とを備えた熱可塑性材料の処理装置において、前記被処理物投入口から前記回転体へ至るまでの容器体内方空間の上下方向長さ途中を略気密状に仕切った状態の下で前記被処理物を前記回転体上に落下させる被処理物送り落下手段と、前記回転体近傍に熱風を供給する熱風発生装置と、この熱風発生装置から前記回転体近傍に供給された熱風を前記容器体の外方へ流出させるための排気手段とを設けたことを特徴とする熱可塑性材料の処理装置。
前記回転体が縦向き軸回りへ回転されるものとなされると共に前記熱風発生手段が前記底部の下側に配設されており、この熱風発生手段は前記回転体の下面と前記底部の内面との間に熱風を供給することを特徴とする請求項１記載の熱可塑性材料の処理装置。
前記排気手段が排気ブロワーを具備し、この排気ブロワーは前記被処理物送り落下手段よりも下側となる容器体内方空間内の上部の空気を前記容器体の外方へ流出させることを特徴とする請求項１又は２記載の熱可塑性材料の処理装置。
前記被処理物送り落下手段が、被処理物を細片化しつつ落下させるための先行破砕手段を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱可塑性材料の処理装置。
外周囲を密閉状に包囲された容器体を備えると共に、前記容器体の上部に被処理物投入口を、そして前記容器体の周壁面部の下部に透孔を形成され、且つ、前記容器体の底部内方に被処理物を粉砕する回転体を装設された細片化処理容器部と、前記回転体で破砕された被処理物を前記透孔を通じて供給されスクリューで取出口部へ向け押し出す過程で熱可塑化させるスクリュー押出機とを備えた熱可塑性材料の処理装置において、前記被処理物投入口から前記回転体へ至るまでの容器体内方空間の上下方向長さ途中に前記被処理物投入口から投入された被処理物を特定流量で取り込み細片化しつつ前記回転体上に落下させる被処理物送り落下手段を設けたことを特徴とする熱可塑性材料の処理装置。