JP2009084517A - 廃プラスチック類の圧縮固化方法及び圧縮固化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム系の軟質廃プラスチック類を固形化することにより、石炭等の固形燃料の代替として供給する方法及び装置において、装置製作コストが安価で、装置運転コストが安価である、固形化方法及び装置を提供する。
【解決手段】上部ホッパー、破砕部、ワークガイド、シリンダーを設置した挿入部、シリンダーを設置した押出し部、外側にヒーターを設置した絞り部、ヒーター近傍に設置された温度検出手段、ワークガイドを落下する破砕品の凝集を防止する手段、圧縮、表面半溶融状態の廃プラスチック類を、切断、冷却する手段を備えた装置を製作する。絞り部に設置したヒーター近傍の金物の温度を１５０〜３５０℃の範囲に保持する。駆動動力少、加熱電力少による運転動力少となり、安価な装置製作、運転コストを達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物として排出される廃プラスチック類のうち、フィルム系の軟質廃プラスチック類を圧縮固化することにより、石炭等の固形燃料の代替として供給する方法及び装置に関する。

廃棄物として排出される廃プラスチック類は、発熱量が高く石炭等の固形燃料の代替として再利用することが可能であるが、フィルム系の軟質廃プラスチック類はそのまま再利用することは困難であり、固形化して塊状とし、それを石炭等の固形燃料の代替として再利用する方法が、従来から提案されている。以下に従来の固形化の方法について説明する。

特開２００４−１３６６３２号公報は、廃プラスチック類の造粒方法を示しており、竪型円筒形の容器の内部に回転羽根を装着し、事前に粗破砕したフィルム系の軟質廃プラスチック類を装入して、羽根の回転により廃プラスチック類を粉砕し、かつ回転接触によって生じる摩擦熱により、廃プラスチック類を半溶融、凝集、固化させるものである。

一方、特開平６−１４３２５５号公報、及び株式会社ホーライ、株式会社プラコーのパンフレットは、廃プラスチック類の造粒方法を示しており、横型円筒の周辺部に多数の孔を設置して、円筒内部にローラーを設置し、事前に粉砕したフィルム系の軟質廃プラスチック類を装入して、ローラーの回転接触によって生じる摩擦熱により、廃プラスチック類を半溶融、凝集させ、横型円筒の周辺部の孔から外部に押し出し、出口で適当な大きさに切断するものである。
特開２００４−１３６６３２号公報 特開平６−１４３２５５号公報

しかしながら、特開２００４−１３６６３２号公報にて提案されている廃プラスチック類の造粒方法では、５ｍｍ程度の固形化物が製造され、固形燃料の代替として再利用可能であるが、１ｍｍ未満の細粒も同時に生成し、取り扱いが煩雑である。また羽根の回転動力が大きく、かつ事前粗破砕のための動力が必要であるため、装置の運転コストの大部分を占める電力原単位が高く、運転コストが高いという欠点がある。また装置製作コストは、構造が複雑なため高い。

一方、特開平６−１４３２５５号公報、及び株式会社ホーライ、株式会社プラコーのパンフレットにて提案されている廃プラスチック類の造粒方法では、直径５ないし１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度の固形化物が製造され、固形燃料の代替として再利用可能である。しかしローラーの回転動力が大きく、かつ事前粉砕のための動力が必要であるため、装置の運転コストの大部分を占める電力原単位が高く、やはり運転コストが高いという欠点がある。また装置製作コストも、構造が複雑なため高い。

以上を踏まえると、フィルム系の軟質廃プラスチック類を固形化することにより、石炭等の固形燃料の代替として供給する方法における課題は、装置製作コストを安価にすること、及び装置運転コストを安価にすることである。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、フィルム系の軟質廃プラスチック類を事前に粗破砕した後に圧縮し、圧縮された廃プラスチック類を、石炭等の固形燃料の代替として再利用することができる形状に固化する方法に関して、安価な装置製作コストと、安価な装置運転コストを達成する、廃プラスチック類の圧縮固化方法及び圧縮固化装置を提供することを目的とする。

上述目的を達成するために、請求項１に記載した発明の廃プラスチック類の圧縮固化方法は、廃プラスチック類を装入する上部ホッパーを備え、上部ホッパーの下部に、回転刃を設置してある破砕部を備え、破砕部の下部に、破砕品を通過させるワークガイドを備え、ワークガイドの下部に、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある挿入部を備え、挿入部に隣接して、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある押出し部を備え、押出し部の先端に、開口部を設置してある絞り部を備え、絞り部の外側にヒーターを備え、ワークガイドを落下する破砕品の凝集を防止する手段を備え、絞り部より流出する廃プラスチック類を、切断、冷却する手段を備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記廃プラスチック類の圧縮固化方法において、前記絞り部の温度を１５０ないし３５０℃の範囲に保持することを特徴とする。

さらに、請求項３に記載した発明の廃プラスチック類の圧縮固化装置は、廃プラスチック類が装入される上部ホッパーと、上部ホッパーの下部に連結して設けられた、回転刃を設置してある破砕部と、破砕部の下部に連結して設けられた、破砕品を通過させるワークガイドと、ワークガイドの下部に連結して設けられた、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある挿入部と、挿入部の隣に連結して設けられた、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある押出し部と、押出し部の先端に開口部を設置してある絞り部と、絞り部の外側に設置されたヒーターと、ヒーター近傍に設置された温度検出手段と、ワークガイドを落下する破砕品の凝集を防止する手段と、絞り部より流出する廃プラスチック類を、切断、冷却する手段とを備えていることを特徴とする。

本発明にて提案するフィルム系の軟質廃プラスチック類の圧縮固化方法によると、廃プラスチック類を事前に破砕する必要がなく、本発明にて提案する圧縮固化装置で粗破砕するだけであるため、これに要する動力が少なく、ヒーターによる絞り部の外側からの加熱も、圧縮された破砕品の表面のみを半溶融させる程度であるため、これに要する加熱電力も少ない。また、挿入部におけるシリンダーによる押出し、圧縮は、対象が軟質廃プラスチック類の破砕品であるから、これに要する動力が少なく、押出し部におけるシリンダーによる圧縮、押出しも、圧縮された破砕品の表面を半溶融することにより、これに要する動力を少なくすることができ、総合的な運転動力が少なくなり、安価な装置運転コストを達成できる。

また、本発明にて提案するフィルム系の軟質廃プラスチック類の圧縮固化装置は、石炭等の固形燃料の代替として再利用することができる形状に固形化するために、必要最小限の仕様を備えている装置としているため、安価な装置製作コストを達成できる。

以下、本発明の実施の形態について図１及び図２に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明における廃プラスチック類の圧縮固化方法の実施の形態、及び圧縮固化装置を示す説明図であり、図１が平面図、図２が立面図である。廃プラスチック類を装入する上部ホッパー１に、フィルム系の軟質廃プラスチック類を破砕しないで装入する。装入の方法としては、手動あるいはベルトコンベヤー等による自動で対処できる。破砕機の負荷軽減を考慮して、なるべく廃プラスチック類をバラバラにして装入することが望ましく、また、破砕機の刃の損傷を防止するために、石、金属類は、事前に除去する必要がある。そのために、上部ホッパー装入前に、市販の篩、金属検知器等を設置することが必要である場合がある。事前に粗破砕、粉砕の必要がないため、これらの処理に要する動力が不要となる。

上部ホッパー１の下部に連結して設けられる回転刃を設置してある破砕部２は、種々の形態が適用可能であるが、ここでは、モーター１台でギアボックスを設置して駆動する２軸破砕機を採用する。１枚の破砕刃には数枚の刃を装備し、これらの刃がスパイラル状になるように隣接して配置することにより、破砕負荷軽減、破砕効率向上を達成できる。これらの対策により、破砕動力を軽減できる。また、当然のことながら、破砕する材料に応じて、刃の回転数変更、及び正逆転可能とすることは言うまでもない。破砕機で破砕される廃プラスチック類の大きさは、数１０ｍｍの粗破砕でよい。

破砕部２の下部に連結して設けられるワークガイド３は、破砕部２で粗破砕された破砕品を挿入部４に装入する機能を持つが、装入の基本は自然落下である。そして、円滑な落下を保証するために、ワークガイドのテーパーは６０度を確保することが望ましい。また、破砕品が棚吊り等により凝集すると処理能力低下を招くため、それを防止するために、必要に応じて、バイブレーター５及び／又は空気吹き込みの手段を設置する。図２はバイブレーター５を設置した場合を示している。

ワークガイド３の下部に連結して設けられる挿入部４は、ワークガイドと連結した箇所に開口部を持つシリンダースライド部６が設置されており、シリンダー７の往復動により、開口部に落下してきた破砕品を、押出し部９に向かってピストン８で押出し、圧縮する。シリンダーの往復動回数は、状況に応じて１ないし数回とする。シリンダーの動力は、電動、油圧、空気圧のいずれを用いてもよく、対象が軟質廃プラスチック類の破砕品であるため、これに要する動力が少なくて済む。なお、挿入部４のリンダースライド部６と押出し部９のシリンダースライド部１０の交差する角度は、直角ではなく、４５度程度の角度とし、破砕品が押出し部９に入り易くする。

挿入部４の隣に連結して設けられる押出し部９は、挿入部と連結した箇所に開口部を持つシリンダースライド部１０が設置されており、また、押出し部９の先端に、開口部を持つ絞り部１１が設置されている。絞り部の先端の開口部の直径は、固形燃料としての大きさの規格に対応するために、通常は２５ないし３０ｍｍを採用する。絞り部のテーパーは、過大な押出し圧力とならないようにするため、６０度以下を採用するのが望ましい。

シリンダー１２の駆動により、押出し部９の開口部から挿入された圧縮品を、絞り部１１に向かってさらにピストン１３で圧縮する。シリンダーの移動距離は数１００ｍｍ程度が望ましく、押出し回数は、状況に応じて１ないし数回とする。シリンダーの動力は、通常は油圧を用いる。

絞り部１１の外側には、圧縮品の表面を半溶融させるために、ヒーター１４を設置してある。ヒーターは円環状ヒーターが望ましい。また、ヒーターの設置個数は、状況に応じて１ないし数個とする。圧縮品の表面を半溶融することにより、圧縮に要する動力を少なくすることができる。また、圧縮品の表面のみを半溶融させる程度であるため、これに要する加熱電力も少ない。

本発明における廃プラスチック類の圧縮固化方法においては、絞り部１１の外側に設置されたヒーター１４の近傍の金物に設置された温度検出手段（熱電対等を使用する）により検出された温度を、１５０ないし３５０℃の範囲に保持する。温度範囲を設定した理由は、廃棄物として排出されるフィルム系の軟質廃プラスチック類には、溶融温度が異なるものが含まれるため、そのほとんどすべてを処理できるようにするため、事前に実験を行って決定したものである。１５０℃未満の温度では溶融が不十分であり、押出し圧力が過大となる。また３５０℃を超える温度では、半溶融の状態を超えて完全に溶融してしまうため、電気使用量が多くなり運転コストが高くなる。また、軟質廃プラスチック中に紙屑等が混入している場合は、３５０℃を超える温度では、半溶融するのではなく、紙屑が燃焼してしまい、装置保全上の問題が発生してしまう。

また、絞り部１１から流出する、圧縮されて表面が半溶融状態となった棒状の廃プラスチック類を、切断、冷却する装置を備えており、石炭等の固形燃料の代替として供給するために十分な粒度である５０ｍｍ未満の大きさに切断後、冷却を行う。棒状の廃プラスチック類の切断装置への供給は、手動あるいはローラー等による自動で対処できる。切断装置としては、市販のハサミ方式あるいはギロチン方式を採用する。５０ｍｍ未満の大きさに切断するために、棒状の廃プラスチック類を手動で逐次前進させてもよいが、ギア等を設置して自動的に送ることもできる。冷却装置としては、空冷、水冷等の方法を採用することできる。排出された固化物は、空冷又は水冷により冷却を行う。

図３に示すように、棒状の廃プラスチック類の固化物１５を、下部ローラー１６及び上部ギア１７で挟んで、シリンダー１８により駆動するピストン１９で押さえ付ける。ギア１７の逐次移動により、シリンダー２０により駆動するピストン２１に接続したギロチン式カッター２２により、５０ｍｍ未満の大きさに切断する。切断された固化物は、ベルトコンベヤー２３等で排出する。

なお、本発明の廃プラスチック類の圧縮固化方法及び圧縮固化装置は、フィルム系の軟質廃プラスチック類の処理が可能であるとともに、プラスチックと紙の貼り合せた複合材も処理できる。また、難燃性、難溶融性のプラスチック類であっても、ポリエチレン（ＰＥ）のような低温で溶融する廃材が混合していれば、それが糊の役割をするため、処理が可能となる。さらに、水分の含有量が５％を超える廃材でも、圧縮及び表面半溶融固化方式を採用しているため、処理が可能である。

以下、本発明の廃プラスチック類の圧縮固化方法及び圧縮固化装置の実施例について、さらに詳細に説明する。

実施例１
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステルの混合物から成っている不織布の廃棄物（水分含有量は５％未満）を圧縮減容し、８００×６００×６００ｍｍのブロック状にしたものを、手動でバラバラに解砕して上部ホッパーに装入し、破砕部、挿入部、押出し部を経て、絞り部から流出する、圧縮されて表面が半溶融状態の棒状の廃プラスチック類を、手動で切断機に供給し、ギアで自動的に送りながら、ハサミ方式で切断して、空冷した。絞り部の外側に設置されたヒーター近傍の金物に設置した温度計の指示を、１５０ないし２５０℃の範囲に保持した。

上部ホッパーへ装入後、４０秒間隔で装入を繰り返し、３６ｋｇ／時間の速度で固化物を製造できた。製造された固化物は３０×５０ｍｍ未満の塊状物であり、石炭等の固形燃料の代替として十分供給できる形状であった。

実施例２
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）の混合物から成っている医療系廃棄物（水分含有量は１０〜１５％）を有姿のまま、ベルトコンベヤーに載せて自動的に上部ホッパーに装入し、破砕部、挿入部、押出し部を経て、絞り部から流出する、圧縮されて表面が半溶融状態の棒状の廃プラスチック類を、ローラーで自動的に切断機に供給し、ギアで自動的に送りながら、ギロチン方式で切断して、水冷した。絞り部の外側に設置されたヒーター近傍の金物に設置した温度計の指示を、２００ないし３００℃の範囲に保持した。

上部ホッパーへ装入後、３５秒間隔で装入を繰り返し、５０ｋｇ／時間の速度で固化物を製造できた。製造された固化物は３０×４５ｍｍ未満の塊状物であり、石炭等の固形燃料の代替として十分供給できる形状であった。

実施例３
ポリエチレン（ＰＥ）、紙の貼り合せから成るシート状の廃棄物（水分含有量は３％未満）を有姿のまま、手動で少しずつ上部ホッパーに装入し、破砕部、挿入部、押出し部を経て、絞り部から流出する、圧縮されて表面が半溶融状態の棒状の廃プラスチック類を、ローラーで自動的に切断機に供給し、ギアで自動的に送りながら、ハサミ方式で切断して、空冷した。絞り部の外側に設置されたヒーター近傍の金物に設置した温度計の指示を、１５０ないし３００℃の範囲に保持した。

上部ホッパーへ装入後、４０秒間隔で装入を繰り返し、４５ｋｇ／時間の速度で固化物を製造できた。製造された固化物は３０×５０ｍｍ未満の塊状物であり、石炭等の固形燃料の代替として十分供給できる形状であった。

本発明における廃プラスチック類の圧縮固化方法の実施の形態、及び圧縮固化装置を示す平面図。 本発明における廃プラスチック類の圧縮固化方法の実施の形態、及び圧縮固化装置を示す立面図。 本発明における廃プラスチック類の圧縮固化方法の実施の形態、及び圧縮固化後の棒状の廃プラスチック類の固化物を切断する装置を示す立面図。

符号の説明

１：上部ホッパー
２：破砕部
３：ワークガイド
４：挿入部
５：バイブレーター
６：シリンダースライド部
７：シリンダー
８：ピストン
９：押出し部
１０：シリンダースライド部
１１：絞り部
１２：シリンダー
１３：ピストン
１４：ヒーター
１５：棒状の廃プラスチック類の固化物
１６：ローラー
１７：ギア
１８：シリンダー
１９：ピストン
２０：シリンダー
２１：ピストン
２２：ギロチン式カッター
２３：ベルトコンベヤー

Claims (3)

1. 廃プラスチック類を固形化する方法において、廃プラスチック類を装入する上部ホッパーを備え、上部ホッパーの下部に、回転刃を設置してある破砕部を備え、破砕部の下部に、破砕品を通過させるワークガイドを備え、ワークガイドの下部に、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある挿入部を備え、挿入部に隣接して、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある押出し部を備え、押出し部の先端に、開口部を設置してある絞り部を備え、絞り部の外側にヒーターを備え、ワークガイドを落下する破砕品の凝集を防止する手段を備え、絞り部より流出する廃プラスチック類を、切断、冷却する手段を備えていることを特徴とする、廃プラスチック類の圧縮固化方法。
2. 請求項１に記載の前記廃プラスチック類の圧縮固化方法において、前記絞り部の温度を１５０ないし３５０℃の範囲に保持することを特徴とする、廃プラスチック類の圧縮固化方法。
3. 廃プラスチック類が装入される上部ホッパーと、上部ホッパーの下部に連結して設けられた、回転刃を設置してある破砕部と、破砕部の下部に連結して設けられた、破砕品を通過させるワークガイドと、ワークガイドの下部に連結して設けられた、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある挿入部と、挿入部の隣に連結して設けられた、シリンダー及び開口部を持つシリンダースライド部を設置してある押出し部と、押出し部の先端に開口部を設置してある絞り部と、絞り部の外側に設置されたヒーターと、ヒーター近傍に設置された温度検出手段と、ワークガイドを落下する破砕品の凝集を防止する手段と、絞り部より流出する廃プラスチック類を、切断、冷却する手段とを備えていることを特徴とする、廃プラスチック類の圧縮固化装置。
   

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