JP2010125469A

JP2010125469A - 圧縮押出成形装置

Info

Publication number: JP2010125469A
Application number: JP2008300826A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shinozaki; 斌篠崎; Katsunori Koitabashi; 克典小板橋; Kaitei Hatazaki; 海定畑崎
Original assignee: SHIN NIPPON YOGYO KK
Current assignee: SHIN NIPPON YOGYO KK
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】固形廃棄物等の減容・再資源化等に用いる二軸押出方式の圧縮押出成形装置として、押出ノズル部の摩耗を生じにくく、ノズルからの材料の押し出しが円滑で詰まりにくく、処理槽内の昇温が不充分なスタートアップ時の負荷も少なく、保全コストが低減されると共に長寿命なものを提供する。
【解決手段】互いの螺旋歯２１ａ，２１ｂを噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂが配置した処理槽１内に、固形の被処理材料を投入して押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転によって圧縮混練し、圧縮混練物を処理槽１前端のノズル孔３０より連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置において、ノズル孔３０の内周面に、表面がバフ仕上げされたクロムメッキ層５を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、木屑、古紙、廃プラスチック、建築系廃材、都市ゴミ等の固形廃棄物の減容・再資源化処理に好適な圧縮押出成形装置に関する。

近年、危機に瀕する地球環境の保全・回復のために、人間社会から大量に発生する各種廃棄物について、環境負荷をできるだけ少なくし、更に再資源化してリサイクルすることが強く求められている。従来、このような要望に対処する手段の一つとして、木屑や廃プラスチック等を含む固形廃棄物について、予めチップ状等に破砕したものを二軸押出方式の圧縮押出成形装置の処理槽内に投入し、相互に噛み合うスクリュー軸の回転によって減容圧縮すると共に、該処理槽前端の押出ノズルより連続的に押し出して棒状等に固形化した押出成形物とする方法が知られている（特許文献１，２）。なお、通常では廃棄物に含まれる熱可塑性プラスチックの如き熱融性成分は圧縮混練に伴う摩擦熱で溶融して成形物のバインダーとして機能するが、その溶融のために積極的に加熱する場合もある（特許文献３）。

そして、このような圧縮押出成形装置によって得られる押出成形物は、高密度で元の固形廃棄物に比較して格段に減容しているため、そのまま廃棄する場合でも所要スペースが非常に少なくて済む上、廃棄物が木材や紙、プラスチックのような可燃物を主体とする場合は取扱い性のよい固形燃料として非常に有用である。
特開平０９−２５４１５４号公報特開２００１−２９３４６１号公報特開２０００−２７３４６０号公報

従来、このような圧縮押出成形装置の押出ノズル部は、一般的に焼入れ鋼が使用されているが、被処理材料が雑多な成分を含むことに加え、砂や金属粉末、金属細片等が混入していることも多々あるために、早期に摩耗して交換を余儀なくされると共に、ノズルの詰まりも生じ易く、もって保全コストが嵩む上、処理槽内の昇温が不充分なスタートアップ時にはノズルの押出性が悪いことから、駆動モーターや減速機等の動力伝達部に大きな負荷がかかり、装置寿命の短縮に繋がるという問題があった。

本発明は、上述の情況に鑑み、固形廃棄物等の減容・再資源化等に用いる二軸押出方式の圧縮押出成形装置として、押出ノズル部の摩耗を生じにくい上、ノズルからの材料の押し出しが円滑で詰まりにくく、処理槽内の昇温が不充分なスタートアップ時の負荷も少なく、保全コストが低減されると共に長寿命なものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明は、互いの螺旋歯２１ａ，２１ｂを噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂが配置した処理槽１内に、固形の被処理材料を投入して前記押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転によって圧縮混練し、この圧縮混練物を処理槽１前端の押出ノズル（ノズル孔３０）より連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置において、前記押出ノズルの内周面にクロムメッキ層５を有すると共に、該クロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされてなることを特徴としている。

また、請求項２の発明は、上記請求項１の圧縮押出成形装置において、処理槽１の前端板１１に内外に透通するノズル取付穴１１ａ，１１ｂが形成され、前記押出ノズルが各々内周面に前記クロムメッキ層５を設けた複数本のノズル孔３０を備えるノズルブロック３Ａ，３Ｂからなり、このノズルブロック３Ａ，３Ｂが前記ノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合して前記処理槽１の前端板１１に外側から着脱自在にねじ止めされてなるものとしている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る圧縮押出成形装置では、押出ノズル（ノズル孔３０）の内周面が硬いクロムメッキ層５によって優れた耐摩耗性を具備することから、該内周面が摩耗しにくく、それだけ押出ノズル部を長期にわたって使用できる上、該クロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされて平滑で滑り性に優れるため、ノズルからの材料の押し出しが円滑で詰まりにくく、処理槽１内の昇温が不充分なスタートアップ時の負荷も少なく、もって保全コストが低減されると共に、装置寿命も長くなる。

請求項２の発明によれば、押出ノズルが複数本のノズル孔３０を設けたノズルブロック３Ａ，３Ｂより構成され、該ノズルブロック３Ａ，３Ｂを処理槽１の前端板１１のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合してねじ止めする構造であるから、該ノズルブロック３Ａ，３Ｂの摩耗や傷損による新品との交換作業を容易に行えると共に、被処理材料の種類や押出成形物の用途に応じてノズル孔３０の数や口径、形状等が異なるノズルブロックと着脱交換することも可能である。

以下、本発明に係る圧縮押出成形装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は第１実施形態の圧縮押出成形装置全体の斜視図、図２は同成形装置の押出出口側の斜視図、図３は同成形装置の要部の横断平面図、図４は同成形装置に用いるノズルブロックの縦断側面図、図５は第２実施形態の圧縮押出成形装置における処理槽の押出出口側の正面図、図６は同成形装置の押出ノズル部の断面図、図７は同成形装置のノズル孔を形成する口金の縦断側面図である。

図１に示すように、第１実施形態の圧縮押出成形装置Ｍ１は、架台１０の前部側に上方に開く材料投入口１ａを有する矩形箱型の処理槽１とギアボックス６とが設置されると共に、同後部側に減速機７及び駆動モーター８が設置されており、処理槽１内には前後方向に沿う一対のスクリュー軸２Ａ，２Ｂが平行に水平配置している。また、図２でも示すように、該処理槽１の厚板状の前端板１１の前面には、同一寸法形状の正面視湾曲状に形成された４個のノズルブロック３Ａが菱形の各辺に各々長手方向を沿わせる配置で取り付けられると共に、その菱形の縦対角線方向に沿う配置で正面視長形のノズルブロック３Ｂが取り付けられている。なお、両スクリュー軸２Ａ，２Ｂの各軸心は、ノズルブロック３Ｂと２個のノズルブロック３Ａとで構成される左右の各三角形の中央部に臨んでいる。

ノズルブロック３Ａ，３Ｂは、前後方向に透通する複数本（図ではノズルブロック３Ａが１３本、同３Ｂが１０本）のノズル孔３０が穿設されたブロック本体３１の全周に、フランジ部３２を一体形成した構造であり、処理槽１の前端板１１に設けた前後方向に透通するノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに、ブロック本体３１のフランジ部３２よりも後部３１ａ側を嵌合し、該フランジ部３２に設けた複数個のボルト挿通孔３２ａを通して、外側から各々取付ボルト３３をワッシャー３４を介して前端板１１の各ねじ孔１１ｃに螺合することにより、当該前端板１１に着脱自在にねじ止めされている。なお、ブロック本体３１のフランジ部３２よりも後部３１ａ側は、ノズル取付開口部１１ａ，１１ｂの前後長さよりも短く設定され、これによってノズル取付開口部１１ａ，１１ｂの内端側に材料溜まり４が形成されている。また、ブロック本体３１のフランジ部３２よりも前部３１ｂ側は、螺入緊締した取付ボルト４の頭部よりも少し前方へ突出している。

しかして、図４に示すように、ノズルブロック３Ａ，３Ｂの各ノズル孔３０は、その内周面にクロムメッキ層５が形成され、このクロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされたものとなっている。そして、このクロムメッキ層５の厚さは２０〜１００μｍ程度に設定されている。

なお、図３に示すように、一方のスクリュー軸２Ａの支軸２０ａは駆動モーター８（図１参照）によって回転駆動する駆動軸９に連結し、この一方の支軸２０ａに対して他方のスクリュー軸２Ｂの支軸２０ｂがギヤボックス６内においてギヤ２２ａ，２２ｂで噛合しており、これによって両スクリュー軸２Ａ，２Ｂが同期して互いの対向側で下動する形で逆方向に回転すると共に、両スクリュー軸２Ａ，２Ｂの３条型の螺旋歯２１ａ，２１ｂが相互に噛み合うように構成されている。なお、両支軸２０ａ，２０ｂは軸受２３〜２５を介してギヤボックス６に回転自在に保持されている。

上記構成の圧縮押出成形装置Ｍ１により、固形廃棄物等の被処理材料の減容圧縮処理を行う場合、駆動モーター８の作動によって両スクリュー軸２Ａ，２Ｂを回転駆動させながら、処理槽１内に該被処理材料を投入すればよい。投入された被処理材料は、スクリュー軸２Ａ，２Ｂの螺旋歯２１ａ，２１ｂ間で細かく破砕されつつ圧縮混練され、次第に減容しながら処理槽１内の前端側へ送られてゆき、該前端側で処理槽１の前端板１の内面とスクリュー軸２Ａ，２Ｂの前端２ａとの間隙を通って材料溜まり４に入り込み、この材料溜まり４内でのある程度の滞留を経てからノズルブロック３Ａ，３Ｂのノズル孔３０より連続的に押し出され、棒状の押出成形物となる。この押出成形物は高圧縮によって固形化した状態であるため、ノズル孔３０の出口側に旋回式カッター等の適当な切断機（図示省略）を設置することにより、数ｃｍから数十ｃｍ程度の長さに切断して回収できる。

なお、被処理材料に含まれる熱融性成分は、スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転による圧縮混練に伴って発生する摩擦熱によって溶融し、その溶融物が非溶融材料の粒子間に介在することで減容圧縮物全体を塑性化して押出成形性を高めると共に、押し出し後の冷却硬化によって材料全体を一体化させて形崩れしにくい押出成形物とする機能を果たす。

しかして、この減容圧縮処理においては、ノズルブロック３Ａ，３Ｂの各ノズル孔３０の内周面が硬いクロムメッキ層５で被覆されていることから、該内周面が摩耗しにくく、それだけノズルブロック３Ａ，３Ｂの長期にわたって継続使用できる上、該クロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされて平滑で高い滑り性を持つため、減容圧縮物の押し出しが円滑になされて詰まりにくく、もって保全コストが従来装置に比較して大幅に低減される。また、処理槽１内の昇温が不充分なスタートアップ時においても、減容圧縮物の押し出しが円滑であるから、駆動モーターや減速機等の動力伝達部の負荷が少なく、もって装置寿命も長くなるという利点がある。なお、クロムメッキ層５の形成には、浸漬メッキを始めとする各種のメッキ手段を採用できる。

減容圧縮処理に供する固形の被処理材料としては、特に制約はなく、例えば木屑、古紙、廃プラスチック、建築系廃材、可燃ゴミ、不燃ゴミ等が挙げられるが、熱融性成分としてポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性プラスチックを含むものが望ましい。また、被処理材料して粗大なものを含むと処理効率が悪くなるため、予め破砕処理等でチップ状、断片状、粒状等にある程度細かくした形で用いるのがよい。なお、混合形態の被処理材料における材料種の組み合わせと配合比率は、押出成形物の用途や廃棄手段に応じて必要な性状が得られるように適宜設定すればよい。更に被処理材料には、必要に応じて、金属材の切削や切断加工で生じる鉄粉の如き切粉、おが粉、カーボン粉等の粉末物質を混合することもできる。また、被処理材料にはある程度の水分を含んでいてもよい。

しかして、この第１実施形態の圧縮押出成形装置Ｍ１にあっては、押出ノズルが複数本のノズル孔３０を設けたノズルブロック３Ａ，３Ｂより構成され、該ノズルブロック３Ａ，３Ｂを処理槽１の前端板１１のノズル取付開口部１１ａ，１１ｂに外側から嵌合してねじ止めする構造であるから、該ノズルブロック３Ａ，３Ｂの摩耗や傷損による新品との交換作業を容易に行えると共に、被処理材料の種類や押出成形物の用途に応じてノズル孔３０の数や口径、形状等が異なるノズルブロックと着脱交換することも可能である。更に、これらノズルブロックの一部をノズル孔のない封鎖ブロックに置き換えることにより、残るノズルブロックに押出圧力を集中させて押出成形物の圧縮率を高めることも可能である。

図５〜図７に示す第２実施形態の圧縮押出成形装置Ｍ２では、押出ノズルとして前記第１実施形態におけるノズルブロックを用いる代わりに、処理槽１の前端板１１に押出ノズルを直接形成した構造になっている。すなわち、この場合の押出ノズルは、図５に示すように前端板１１における両スクリュー軸２Ａ，２Ｂの円周に沿う８字形の領域に、多数本のノズル孔３０が配設されている。しかして、図６及び図７に示すように、前端板１１の内面側では、これらノズル孔３０を配設した８字形の領域が凹陥して材料溜まり４を構成しており、全部のノズル孔３０の入口側が該材料溜まり４の底面に開口している。

各ノズル孔３０は、図６に示すように、前端板１１に厚み方向に貫設した取付孔１２に、パイプ状の口金３５を該前端板１１の内側から挿嵌し、該口金３５の内端の環状凸部３５ａを取付孔１２の内端縁の環状段部１２ａに係止し、該口金３５ａの外端部を前端板１１から突出させた構造であり、該口金３５が損耗した際に新品と交換できるようになっている。そして、図７に示すように、各口金３５の内周面つまりノズル孔３０の内周面は、前記第１実施形態と同様にクロムメッキ層５が形成され、このクロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされたものとなっている。

従って、この第二実施形態の圧縮押出成形装置Ｍ２においても、押出スクリュー軸２Ａ，２Ｂの回転によって処理槽１内の前端部まで送られてきた材料が材料溜まり４を経てノズル孔３０より連続的に棒状に押し出される際、各ノズル孔３０の内周面が硬いクロムメッキ層５で被覆されていることから、該内周面が摩耗しにくく、それだけ口金３５を長期にわたって継続使用できる上、該クロムメッキ層５の表面がバフ仕上げされて平滑で高い滑り性を持つため、押し出しが円滑になされて詰まりにくく、もって保全コストが低減される。また、処理槽１内の昇温が不充分なスタートアップ時においても押し出しが円滑であるから、駆動モーターや減速機等の動力伝達部の負荷が少なく、それだけ装置寿命が長くなる。

なお、本発明においては、第１実施形態のような処理槽の前端板に取り付けるノズルブロックの数及び形状と配置構成、第２実施形態のように該前端板に直接に設けるノズル孔の数と配置構成、ノズル孔の口径と断面形状、一対の押出スクリュー軸の形状と連動機構等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

本発明の第１実施形態に係る圧縮押出成形装置全体の斜視図である。同圧縮押出成形装置の押出出口側を一部分解状態で示す斜視図である。同圧縮押出成形装置の要部の横断平面図である。同圧縮押出成形装置に用いるノズルブロックの縦断側面図である。本発明の第２実施形態に係る圧縮押出成形装置の押出出口側の正面図である。同圧縮押出成形装置の押出ノズル部の断面図である。同押出ノズル部の口金の縦断側面図である。

符号の説明

１処理槽
１ａ材料投入口
１１前端板
１１ａ，１１ｂノズル取付開口部
２Ａ，２Ｂ押出スクリュー軸
２１ａ，２１ｂ螺旋歯
３Ａ，３Ｂノズルブロック
３ａ内端面
３０ノズル孔
３３取付ボルト
３５口金
５クロムメッキ層
８駆動モーター
Ｍ１，Ｍ２圧縮押出成形装置

Claims

互いの螺旋歯を噛み合わせて回転する一対の押出スクリュー軸が配置した処理槽内に、固形の被処理材料を投入して前記押出スクリュー軸の回転によって圧縮混練し、この圧縮混練物を処理槽前端の押出ノズルより連続的に押し出すように構成された圧縮押出成形装置において、
前記押出ノズルの内周面にクロムメッキ層を有すると共に、該クロムメッキ層の表面がバフ仕上げされてなることを特徴とする圧縮押出成形装置。
前記処理槽の前端板に内外に透通するノズル取付穴が形成され、前記押出ノズルが各々内周面に前記クロムメッキ層を設けた複数本のノズル孔を備えるノズルブロックからなり、このノズルブロックが前記ノズル取付開口部に外側から嵌合して前記処理槽の前端板に外側から着脱自在にねじ止めされてなる請求項１記載の圧縮押出成形装置。