JP2007307557A - プラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各種廃棄プラスチックと木屑や繊維屑、紙屑等の屑を破砕及び粉砕し、混合し、加熱流動化し、低コストで必要強度を有した再生プラスチック品を成形する。
【解決手段】各種のプラスチックＰを破砕及び粉砕してサイロ等に貯蔵し、また木屑Ｗや繊維屑Ｆ、紙屑Ｋを破砕及び粉砕してサイロ等に貯蔵し、一時貯蔵された粉砕プラスチックＰ１及び粉砕屑Ｗ１〜Ｋ１を各々定量供給機１０によってミキサーＭに前者が７０〜３０重量％、後者が３０〜７０重量％となるように供給して撹拌混合し、該ミキサー又はこれに接続した混練り機械５において１２０〜３００℃で加熱しながら混合し練り合わせて流動可能状態にし、この流動状態の中間生成物Ｎをプレス機ＰＲに組み込まれた金型ＭＭに押し出し注入して成形品にホットプレス加工する。各種プラスチックＰから、ポリビニルクロライド等の塩素を含むプラスチックを除外する。
【選択図】図１

Description

この発明は、事業所やオフィス、家庭等から廃棄される各種のプラスチックと木屑や繊維屑、紙屑等の屑を破砕及び粉砕し、混合し、加熱流動化し、成形品へとリサイクルするプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法に関する。

従来、プラスチックを含む廃棄物のリサイクルとしては、本願出願人も既に幾つか提案したように固形燃料の原料として活用することが多かった。このプラスチックからの再生固形燃料は、染色や晒しの工場やクリーニング所、銭湯やヘルスセンター等のボイラーの燃料として、また石灰やセメント工場、製鉄所等の燃料として広く利用されて好評を博している。また、選別されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂は、再生繊維として活用されている。近年、廃棄物を取り巻く環境も変わり、１９９５年６月には「容器包装に係わる分別収集及び再商品化の促進等に関する法律（容器包装リサイクル法）」が制定、公布され、また従来安定型とされていた廃棄物も管理型に変更されて安易に埋立ができなくなって来ており、廃棄プラスチックも分別収集されて再利用し易くなっており、より広くプラスチックを含む廃棄物のリサイクル法が研究されるべきである。即ち、有限な石油資源を考慮するとバージン樹脂を使用しなくても、事業所等から出る廃棄プラスチックを再生利用して加工できるものも多い。例えば、フォークリフトパレットや扉、フローリング、額縁、家具表板、洗い場の床板、防水板、ぬかるみ用仮設道路ブロック等には、安価で強度的に十分な再生プラスチックが利用可能である。
特開昭５０−１１７８７４号公報 特開昭５０−６６７６号公報 特開平５−１４７０３６号公報

再生プラスチック製品として特開昭５０−１１７８７４号公報、特開昭５０−６６７６号公報及び特開平５−１４７０３６号公報ではいずれも熱可塑性プラスチックを使用し、木屑または紙屑を粉砕して混練して再生使用する方法が開示されており、熱硬化性プラスチックが混入する場合はその再生に支障があった。

本発明は、上記に鑑み案出されたものであって、事業所等から出る各種廃棄プラスチックと木屑や繊維屑、紙屑等の粉砕屑とを破砕及び１０ｍｍ以下の細片に粉砕し、加熱して水分調整後ミキサーで成分調整して混合し、二軸混練機で混練すると加熱流動化して、ホットプレスで成形可能であることを見出し、本発明を完成した。

上記目的を達成する本発明は、塩素を含むプラスチックを除外する各種のプラスチックを破砕及び粉砕して１０ｍｍ以下の細片となし、加熱により水分調整してサイロ等に貯蔵する一方、木屑、繊維屑、紙屑を破砕及び粉砕して１０ｍｍ以下の細片となし加熱による水分調整してサイロ等に貯蔵し、
一時貯蔵された粉砕プラスチック及び粉砕屑を各々定量供給機によってミキサーに前者が７０〜３０重量％、後者が３０〜７０重量％となるように供給し、該ミキサーにおいて撹拌混合し、これに接続した混練り機械において１２０〜３００℃で加熱しながら混合し練り合わせて流動可能状態にし、この流動状態の中間生成物をプレス機に組み込まれた金型に押し出し注入して成形品にホットプレス加工することを特徴としている。

従って、上記の構成を有した請求項１記載のプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法では、事業所や家庭から廃棄されるＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の各種のプラスチックは大量に収集され、また更に事業所や家庭から廃棄される製材木片等の木屑やアクリル綿等の繊維屑、牛乳パックやシュレッダーダスト等の紙屑も大量に収集され、リサイクル用原料は無代価に近い形で確保される。これら廃棄プラスチックや廃棄屑は、スクリュー型やカッター型、剪断型の破砕機や粉砕機によって各々破砕、粉砕されて、貯蔵や搬送、定量供給、均一な混合が容易になる。粉砕プラスチックは、強度を維持するバインダーとして機能するために７０〜３０重量％、粉砕屑は、必要最小限の増量材として３０〜７０重量％となるようにサイロ等から定量供給機によってミキサーに供給される。

粉砕プラスチックや粉砕屑がサイロ等に貯蔵されているために、連続した混練及び成形品加工が可能になる。ミキサー又はこれに接続した混練り機械では、ほぼ均一に混合された粉砕プラスチックと粉砕屑が１２０〜３００℃で加熱されながら練り合わせられて流動可能な中間生成物に変換される。この流動可能な中間生成物は、プレス機に組み込まれた金型に押し出し注入されてホットプレス加工されて各種の必要強度を有した成形品に低コストで再生される。

また、本発明の成形方法では、各種プラスチックから、ポリビニルクロライド等の塩素を含むプラスチックを除外する工程を破砕工程前に有することができ、ダイオキシンの発生し易い温度の３００℃になってもダイオキシンの発生を防止することができる。

さらに、本発明成形方法では、サイロ等への貯蔵工程の前に加熱による水分調整工程を有することができ、サイロ等での貯蔵中に屑類の腐敗や発酵を防いだり、搬送を行い易くし、定量供給精度を高めることが可能になる。

なお、本発明の成形方法では、混練り機械及び金型は、過熱蒸気によって加熱されるのが好ましく、これにより熱量が多くて加熱に余裕があり、温度調節が容易で、また加熱によって温度低下しても凝縮水を発生しにくく取扱が容易となる。

また、本発明の成形方法では、一番用途の多いプラスチック板材を反り等の無い状態で大量生産ができるだけでなく、棒状製品も生産できる。

図１は本発明に係るプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法の実施工程のフローチャート、図２は同成形方法の実施に使用されるプラスチック粉砕機の粉砕ロータの立面図、図３は同成形方法の実施に使用される木屑等の粉砕機の粉砕ロータの立面図、図４は同成形方法の実施に使用される混練押出し機の部分断面平面図、図５は同成形方法で成形された再生プラスチック板を使用したフォークリフトパレットの部分切欠き斜視図、図６は同フォークリフトパレットの要部断面図である。

図１に示す様に、プラスチックを含む廃棄物の、例えばフォークリフトパレットの成形品への成形方法では、事業所や家庭から廃棄されるＰＰ（ポリプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の大量に収集された各種のプラスチックＰは、大型プラスチック廃品の場合は、ロータリークラッシャー等の破砕機によって破片に破砕され、それら破片は更に図２に示すような剪断型破砕粉砕機２によって１０ｍｍ以下の細片Ｐ１に粉砕される。

各種プラスチックＰからは、ポリビニルクロライド等の塩素を含むプラスチックが除外され、溶融時にダイオキシンの発生し易い３００℃になってもダイオキシンの発生を防止するようにしている。また、粉砕プラスチックＰ１は、濡れたり湿ったりしている場合、ケーシング外部から過熱蒸気等で加熱され、ケーシング内に撹拌搬送用螺旋羽根を備えた乾燥器に投入されて撹拌搬送されながら水分調整（乾燥状態に）され、その後にサイロ内に投入貯蔵される。サイロ内には、垂直に回転螺旋羽根が設けられており、送り出し時にブリッジが生じるのを防止している。サイロは、その底板の開口の開閉弁を介してスクリューコンベヤやバイブロフィダーの定量供給機１０によって配合混合ミキサーＭに接続されている。

また事業所や家庭から廃棄され大量に収集された製材木片等の木屑Ｗやアクリル綿等の繊維屑Ｆ、牛乳パックやシュレッダーダスト等の紙屑Ｋも大量に収集され、大型木製家具廃品やじゅうたん、ロール用紙の場合は、ロータリークラッシャー等の破砕機によって破片に破砕され、それら破片は更にプラスチックの場合と同様な図２に示すような剪断型破砕粉砕機２や図３に示すようなカッター型粉砕機４によって１０ｍｍ以下の細片Ｗ１、Ｆ１、Ｋ１に粉砕される。

これら各粉砕屑Ｗ１、Ｆ１、Ｋ１も濡れたり湿ったりしている場合、ケーシング外部から過熱蒸気等で加熱され、ケーシング内に撹拌搬送用螺旋羽根を備えた乾燥器Ｄに投入されて撹拌搬送されながら水分調整（乾燥状態に）され、その後に種類毎にサイロ内に投入貯蔵される。サイロＣ内には、垂直に回転螺旋羽根が設けられており、送り出し時にブリッジが生じるのを防止している。サイロは、その底板の開口の開閉弁を介してスクリューコンベヤやバイブロフィダーの定量供給機１０によって上記配合混合ミキサーＭに接続されている。

ミキサーＭは、撹拌羽根を備えており、内部で粉砕プラスチックＰ１と粉砕屑Ｗ１、Ｆ１、Ｋ１とが撹拌混合される。この実施例の図５に示すようなフォークリフトパレット７等の強度を要する成形品ではプラスチック成分が多くなるように７０〜５０重量％に且つ屑成分が少なくなるように３０〜５０重量％に、額縁や家具表板など強度を余り必要としない成形品ではプラスチック成分が少なく４０〜３０重量％にし、且つ屑成分が多くなるように６０〜７０重量％に配合される。この配合は、各サイロＣの出口の開閉弁Ｖで制御される。

ミキサーＭに接続した図４に示すような混練り機械５では、フォークリフトパレット７用に例えば７０重量％の粉砕プラスチックＰ１と３０重量％の粉砕屑Ｗ１とは１２０〜３００℃に自己圧縮熱で加熱しながら混合して練り合わせて流動可能状態の中間生成物Ｎに変換される。外部から過熱蒸気によって加熱される構造を併用している。中間生成物Ｎは、一端団子状の塊にしてから、又は供給管によって流してプレス機ＰＲに組み込まれた金型ＭＭにし注入して板の成形品７にホットプレス加工される。金型ＭＭは、板成形金型で、成形加工工程後に、成形品の板は、平坦な場所で放冷養生され、一番用途の多いプラスチック板材は反り等の無い状態で大量生産される。この板材には木屑や繊維屑、紙屑が混入されている為に内部応力が均一化されており、変形歪みが出にくくまた打ち付けた釘も抜けにくい。

図２において、剪断型破砕粉砕機２は、上方にプラスチック投入開口を有し且つ下方に破片の排出口を有した略直方体形状のケーシング内で矢印Ｒ１、Ｒ２で示すように上から下に噛込むように不等速で回転駆動される２本の回転軸２０、２０と、各軸２０のものと相互にオーバーラップするように長手方向に搭載された刃搭載ロータ２５・・・と、ケーシングの各側壁内側に軸２０と平行に固定された縦通材に上と下から係合されてタイボルトによって相互に結合されて且つロータ２５のスペーサ３０に近接する円弧状部を備えた支承スクレーパと、各軸２０、２０の回転駆動装置とから構成されている。

各破砕刃ロータ２５は、他方の回転軸２０のものと回転中に近接して剪断作用を行うように軸方向に互い違いに成るように回転軸２０にキーで位置決めされたフック状破砕刃２６とスペーサ３０とから構成されており、破砕刃２６は、それより若干幅の広いスペーサ３０で隔設されて回転軸２０に取付られている。破砕刃２６は、４つのフック状部２６Ａを９０度毎に形成しており、回転軸２０の中心に対して点対称に成るように中心線Ｌに沿って２分割されている。従って、分割破砕刃片２７は、同じ形状と成っている。また、フック状部２６Ａ以外の周囲面２６Ｂから中心線Ｌに直交する方向に連結用穴２６Ｃとネジ孔２６Ｄが形成されており、連結ボルト２８によって分割破砕刃片２７は一体の破砕刃２６に連結固定されている。

スペーサ３０は、上記中心線Ｌに直交した中心線Ｌ’に対して線対称に２分割されており、その周囲面３０Ｂから中心線Ｌ’に直交する方向に連結用穴３０Ｃを分割スペーサ片３１の両端部に、またネジ孔３０Ｄを分割スペーサ片３１’両端部に形成しており、連結ボルト３２によって分割スペーサ片３１、３１’を一体のスペーサ３０に連結固定している。この場合、連結ボルト３２の頭が同じ方を向いており、締め付け作業が効率的である。スペーサ３０も、破砕刃２６と同様に回転軸２０の中心に対して点対称に成るように中心線Ｌ’に沿って２分割することも出来、分割片同士に互換性を与え、保守コストを低減することが出来る。

図３において、カッター型破砕粉砕機４は、上方にプラスチック投入開口を有し且つ下方に破片の排出口４Ｂを有した略直方体形状のケーシング４０内で矢印Ｒ３で示すように上から下に噛込むように回転駆動される回転軸４１と、軸４１にキーで固定されたロータ４２の周辺部の１８０度の対称位置に固定された略直方体状のカッター刃４３と、該刃４３に近接する位置でケーシング４０に固定された固定刃４４と、ロータ４２の周囲において上記排出口４Ｂに取り付けられたスクリーン４５と、木片を刃４３、４４の間に送るプッシャ４６とから構成されている。このカッター型破砕粉砕機４は、プラスチックＰや繊維屑Ｆ、紙屑Ｋの粉砕にも使用される。繊維屑Ｆ及び紙屑Ｋは、上記剪断型破砕粉砕機２によっても粉砕される。

図４において、混練り機械６は、一端上方に調合済み混合中間物の投入開口６Ａを有し且つ他端に溶解物の排出口６Ｂを有した略楕円形横断面状のケーシング６０内で矢印Ｒ４、Ｒ５で示すように上から下に噛込むように等速で回転駆動される２本の長短の回転ロータ６１、６２と、各ロータ６１のものが相互にオーバーラップするように周方向と長手方向に搭載された螺旋羽根６３、６４と、長い回転ロータ６１の排出端近くに取り付けられた臼体６５と送り出し螺旋羽根６６と、各ロータ６１、６２の回転駆動装置６９とから構成されており、短い回転ロータ６２の端面側において斜めの案内壁６Ｃが、また臼体６５を小さい隙間をおいて取り囲むように圧搾リング６６がケーシング６０内に取り付けられている。補完的に温度調節する為に加熱蒸気や冷却水が供給される配管６７がケーシング６０の周りに設けられている。上記ミキサーＭを省いて、この混練り機械６において、配合と混合を行ってもよい。金型ＭＭを替えることでいろいろな成形品７が形成される。

成形品のフォークリフトパレット７は、図５と図６に示すように上記のように同形状に成形された上下一対の板７Ａ、７Ｂを間に間隔片７６を有した９個の連結ピース７１で連結して構成されている。フォークリフトパレットは、通常木製であり、このように廃棄プラスチックＰを主成分としたものではコスト及び重量で約１／２に節減される。連結ピース７１は、相互にネジ７３、７７連結される上下のキャップ部７２、７２と間隔片７６とから構成され、分解可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明のプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法によれば、各種のプラスチックを破砕及び粉砕してサイロ等に貯蔵し、また木屑や繊維屑、紙屑を破砕及び粉砕してサイロ等に貯蔵し、一時貯蔵された粉砕プラスチック及び粉砕屑を各々定量供給機によってミキサーに前者が７０〜３０重量％、後者が３０〜７０重量％となるように供給し、該ミキサーにおいて撹拌混合し、該ミキサー又はこれに接続した混練り機械において１２０〜３００℃で加熱しながら混合して練り合わせて流動可能状態にし、この流動状態の中間生成物をプレス機に組み込まれた金型に押し出し注入して成形品にホットプレス加工する各工程から構成されているために、事業所や家庭から廃棄されるＰＰやＰＥ、ＰＳ、ＰＥＴ、ＰＡ、ＡＢＳ等の各種のプラスチックが大量に収集され、また事業所や家庭から廃棄される製材木屑やアクリル綿等の繊維屑、牛乳パックやシュレッダーダスト等の紙屑も大量に収集され、リサイクル用原料として無代価に近いものが確保される。

これら廃棄プラスチックや廃棄屑は、スクリュー型やカッター型、剪断型の破砕機や粉砕機によって各々破砕、粉砕されて、貯蔵や搬送、定量供給、均一な混合が容易になる。粉砕プラスチックは７０〜３０重量％、粉砕屑は、必要最小限の増量材として３０〜７０重量％となるようにサイロ等から定量供給機によってミキサーに供給され、粉砕プラスチックは強度を維持するバインダーとして機能でき、また粉砕屑の混合で粉砕プラスチックの使用量を節減できる。更に、粉砕プラスチックや粉砕屑がサイロ等に貯蔵されているために、連続した混練及び成形品加工が可能になる。ミキサー又はこれに接続した混練り機械では、ほぼ均一に混合された粉砕プラスチックと粉砕屑が１２０〜３００℃で加熱されながら練り合わせられて流動可能な中間生成物に変換される。この流動可能な中間生成物は、プレス機に組み込まれた金型に押し出し注入されてホットプレス加工されて各種の必要強度を有した成形品に低コストで再生される。成形品には木屑や繊維屑、紙屑が混入されている為に内部応力が均一化されており、変形歪みが出にくくまた打ち付けた釘も抜けにくい。

また、各種プラスチックから、ポリビニルクロライド等の塩素を含むプラスチックを除外する工程を破砕工程前に有することができ、ダイオキシンの発生し易い温度の３００℃になってもダイオキシンの発生を防止することができる。

さらに、混練り機械及び金型は、過熱蒸気によって加熱されることができ、熱量が多くて加熱に余裕があり、温度調節が容易で、また加熱によって温度低下しても凝縮水を発生しにくく取扱いが容易になる。

また、サイロ等への貯蔵工程の前に加熱による水分調整工程を有することができ、サイロ等での貯蔵中に屑類の腐敗や発酵を防いだり、搬送を行い易くし、定量供給精度を高めることが可能になる。

本発明の成形方法によれば、金型は、板成形金型とし、成形加工工程後に、平坦な場所で放冷養生工程を有することができ、一番用途の多いプラスチック板材を反り等の無い状態で大量生産ができるようになる。

本発明に係るプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法の実施工程のフローチャートである。 同成形方法の実施に使用されるプラスチック粉砕機の剪断型粉砕ロータの立面図である。 同成形方法の実施に使用される木屑等の粉砕機のカッター型粉砕ロータの立面図である。 同成形方法の実施に使用される混練押出し機の部分断面平面図である。 同成形方法で成形された再生プラスチック板を使用したフォークリフトパレットの部分切欠き斜視図である。 同フォークリフトパレットの要部断面図である。

符号の説明

２ 粉砕機
５ 混練り機械
７ 成形品
１０ 定量供給機
Ｃ サイロ
Ｄ 乾燥器
Ｍ ミキサー
ＭＭ 金型
Ｎ 中間生成物
Ｐ 廃棄プラスチック
Ｐ１ 粉砕プラスチック
ＰＲ プレス機械
Ｆ 廃棄繊維屑
Ｆ１ 粉砕繊維屑
Ｋ 廃棄紙屑
Ｋ１ 粉砕紙屑
Ｖ 開閉弁
Ｗ 廃棄木屑
Ｗ１ 粉砕木屑

Claims (2)

1. 塩素を含むプラスチックを除外する各種のプラスチックを破砕及び粉砕して１０ｍｍ以下の細片となし、加熱により水分調整してサイロ等に貯蔵する一方、木屑、繊維屑、紙屑を破砕及び粉砕して１０ｍｍ以下の細片となし加熱による水分調整してサイロ等に貯蔵し、
   一時貯蔵された粉砕プラスチック及び粉砕屑を各々定量供給機によってミキサーに前者が７０〜３０重量％、後者が３０〜７０重量％となるように供給し、該ミキサーにおいて撹拌混合し、これに接続した混練り機械において１２０〜３００℃で加熱しながら混合し練り合わせて流動可能状態にし、この流動状態の中間生成物をプレス機に組み込まれた金型に押し出し注入して成形品にホットプレス加工することを特徴とするプラスチックを含む廃棄物の成形品への成形方法。
2. 上記混練り機械及び上記金型は、過熱蒸気によって加熱される請求項１記載の成形方法。

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