JP2010158853A

JP2010158853A - 減容加工装置及び減容加工方法

Info

Publication number: JP2010158853A
Application number: JP2009003345A
Authority: JP
Inventors: 章生 ▲高▼▲崎▼; Akio Takasaki
Original assignee: ISHIKAWA SHOJI KK
Current assignee: ISHIKAWA SHOJI KK
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-07-22

Abstract

【課題】減容加工装置及び減容加工方法において、装置の複雑化を抑制しつつ小型化及び低コスト化が可能であると共に、高い減容処理能力を有してマテリアルリサイクル製品用として取り扱い容易な状態にまで加工すること。
【解決手段】合成樹脂を回転駆動させた破砕刃３ａで破砕して破砕物とする破砕機構４と、先端部６ａが略円錐形状とされたスクリュー６で破砕物を圧縮して先端側に圧送すると共に、先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部７の円錐状内面７ａと先端部との隙間に圧送された破砕物を摩擦熱で溶融させ、円錐状内面７ａの中心に形成された排出口から棒状又は紐状の長尺状減容体として押し出す圧縮溶融機構８と、長尺状減容体を圧延ローラー９で板状減容体に圧延加工する圧延機構１０と、板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する切断機構１２と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂、例えば発泡スチロール等のポリスチレン廃棄物をリサイクル資源として利用可能な状態に減容及び加工可能な減容加工装置及び減容加工方法に関する。

一般に、魚箱等の容器、家電用のパッキング材、緩衝材又は断熱材として発泡合成樹脂である発泡スチロールが広く用いられているが、使用済みの発泡スチロール等のポリスチレン廃棄物はかさばるため、焼却や再利用するために溶融させる処理が行われている。しかしながら、溶融処理（リモネン方式）を行うと臭いが発生すると共に効率が悪く、処理コストや輸送コストが大きいという問題があることから、ポリスチレン廃棄物を減容させて固化させる減容固化装置が用いられている。

従来、例えば特許文献１には、発泡合成樹脂を破砕し、送りスクリューで排出端側に送り出すと共に、排出端側に別途設けた圧縮スクリューで、破砕された発泡合成樹脂を圧縮し溶融させる減容固化装置が提案されている。

特開２００８−１６２２５７号公報（特許請求の範囲、図４）

しかしながら、上記従来の減容固化装置においても、以下の課題が残されている。すなわち、特許文献１に記載の減容固化装置では、破砕した発泡合成樹脂を送る送りスクリューと送られた発泡合成樹脂を圧縮する圧縮スクリューとの少なくとも２つのスクリューを回転駆動する必要があり、構造が複雑化及び大型化すると共に装置コストが増大する不都合がある。特に、近年、中小の卸売市場、家電小売店やスーパー等の保管スペースが小さい現場に設置して簡単に減容処理できるように、装置の小型化が要望されている。また、従来技術では、圧縮スクリューで圧縮すると共に摩擦熱によって溶融させているが、効率的に摩擦熱を発生させるスクリュー構造でないため、減容密度及び減容処理能力が低いという問題があった。さらに、減容されて装置から排出されたものは、ケース等に入れてブロック状又は板状の減容固化品とされるため、取り扱い難いと共に、マテリアルリサイクル製品用として再利用するには、再度、粉砕加工等が必要になり、手間がかかるという不都合があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、装置の複雑化を抑制しつつ小型化及び低コスト化が可能であると共に、高い減容処理能力を有してマテリアルリサイクル製品用として取り扱い容易な状態にまで加工することができる減容加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明に係る減容加工装置は、合成樹脂を回転駆動させた破砕刃で破砕して破砕物とする破砕機構と、先端部が略円錐形状とされたスクリューで前記破砕物を圧縮して先端側に圧送すると共に、前記先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部の円錐状内面と前記先端部との隙間に圧送された前記破砕物を摩擦熱で溶融させ、前記円錐状内面の中心に形成された排出口から棒状又は紐状の長尺状減容体として押し出す圧縮溶融機構と、前記長尺状減容体を圧延ローラーで板状減容体に圧延加工する圧延機構と、前記板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する切断機構と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明の減容加工方法は、合成樹脂を回転駆動させた破砕刃で破砕して破砕物とする破砕工程と、先端部が円錐形状とされたスクリューで前記破砕物を圧縮して先端側に圧送すると共に、前記先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部の円錐状内面と前記先端部との隙間に圧送された前記破砕物を摩擦熱で溶融させ、前記円錐状内面の中心に形成された排出口から棒状又は紐状の長尺状減容体として押し出す圧縮溶融工程と、前記長尺状減容体を圧延ローラーで板状減容体に圧延加工する圧延工程と、前記板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する切断工程と、を有していることを特徴とする。

これらの減容加工装置及び減容加工方法では、スクリューの先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部の円錐状内面と先端部との隙間に圧送された破砕物を摩擦熱で溶融させ、円錐状内面の中心に形成された排出口から長尺状減容体として押し出すので、圧送と摩擦減容との２つの機能を１本のスクリューが兼ね備えていることで、装置構成が簡素化されてメンテナンス性に優れると共に装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
また、略円錐形状とされたスクリューの先端部と圧縮金型部の円錐状内面との隙間に高速回転で破砕物を押し出し、円錐状内面で圧力及び摩擦力を急激に高めて集中させることで破砕物を溶融及び凝縮させるため、余熱時間を短くすることができると共に、効率的にかつ高い減容密度で減容処理することができる。したがって、減容温度が低く樹脂の熱劣化が少ないと共に、減容時の臭気も少なく、さらに減容時の消費電力も少ないため、環境負荷が少ないメリットもある。
さらに、排出口から半練り状に押し出された長尺状減容体を圧延ローラーで板状減容体に圧延加工し、この板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工するので、半ペレット状で熱劣化の少ない高品質の粒状減容体（減容品）が得られる。このように、マテリアルリサイクル製品用として取り扱い容易な粒状（半ペレット状）にまで加工されるので、成型品増量剤などとして再利用する際に粉砕する必要が無く、押出機等に直接投入可能である。

また、本発明の減容加工装置は、前記破砕機構で破砕する前記合成樹脂に対して消臭剤を噴霧する消臭剤噴霧装置を備えていることを特徴とする。
また、本発明の減容加工方法は、前記破砕工程で破砕する前記合成樹脂に対して消臭剤を噴霧することを特徴とする。

すなわち、これらの減容加工装置及び減容加工方法では、破砕する合成樹脂に対して消臭剤を噴霧するので、合成樹脂が魚箱等の臭いの強い廃棄物である場合、摩擦熱で溶融される時の熱により事前に噴霧された消臭剤と合成樹脂内の水分とが融和して合成樹脂内の臭いも同時に蒸発して取り除かれる。したがって、最終的に粒状減容体とされたものを再度成型機で再利用する際に、臭いの発生を防ぐことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の減容加工装置及び減容加工方法によれば、圧縮金型部の円錐状内面とスクリューの先端部との隙間に圧送された破砕物を摩擦熱で溶融させて排出口から押し出すので、圧送用と摩擦減容用とで複数本必要だったスクリューが１本で済み、装置構成が簡素化されて装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。したがって、装置の設置面積が小さくコンパクトなため、中小の卸売市場、家電小売店やスーパー等への設置に好適である。また、略円錐形状とされたスクリューの先端部と圧縮金型部の円錐状内面とによって摩擦減容するので、余熱時間が短く、低温で減容でき、臭いの発生が少なく熱劣化の少ない高品質の減容品が得られると共に、効率的にかつ高い減容密度で減容処理することができる。さらに、排出された長尺状減容体を、板状減容体さらに半ペレット状の粒状減容体にまで連続して加工するため、マテリアルリサイクル製品用として取り扱い容易であり、成型品増量剤などとして再利用する際に粉砕することなく押出機等に直接投入可能である。

本発明に係る減容加工装置及び減容加工方法の一実施形態において、減容加工装置を示す一部を断面とした正面から見た内部構成図である。本実施形態において、減容加工装置を示す一部を断面とした右側面から見た内部構成図である。本実施形態において、減容加工装置を示す一部を断面とした左側面から見た内部構成図である。本実施形態において、本体ケーシング部内の複数の破砕刃軸等を示す内部構成の斜視図である。本実施形態において、合成樹脂の投入及び消臭剤の噴霧の工程を示す説明図である。本実施形態において、合成樹脂の破砕工程及び圧縮溶融工程を示す説明図である。本実施形態において、合成樹脂の圧延工程を示す説明図である。本実施形態において、合成樹脂の切断工程を示す説明図である。

以下、本発明における減容加工装置及び減容加工方法の一実施形態を、図１から図８を参照して説明する。

本実施形態における減容加工装置１は、図１から図８に示すように、投入された合成樹脂２ａを回転駆動させた破砕刃３ａで破砕して破砕物２ｂとする破砕機構４と、該破砕機構４で破砕する合成樹脂２ａに対して消臭剤を噴霧する消臭剤噴霧装置５と、先端部６ａが略円錐形状とされたスクリュー６で破砕物２ｂを圧縮して先端側に圧送すると共に、先端部６ａが回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部７の円錐状内面７ａと先端部６ａとの隙間に圧送された破砕物２ｂを摩擦熱で溶融させ、円錐状内面７ａの中心に形成された排出口７ｂから棒状又は紐状の長尺状減容体２ｃとして押し出す圧縮溶融機構８と、長尺状減容体２ｃを圧延ローラー９で板状減容体２ｄに圧延加工する圧延機構１０と、板状減容体２ｄを切断刃１１ａで複数の粒状減容体２ｅに切断加工する切断機構１２と、を備えている。

また、この減容加工装置１は、上記破砕機構４及び圧縮溶融機構８を収納した本体ケーシング１３と、該本体ケーシング１３に併設され上記圧延機構１０及び切断機構１２を収納した加工部ケーシング１４と、を備えている。
なお、上記図１〜図８においては、一部の構成について断面を図示していると共に、構成のうち理解が容易な部分については簡略化して図示又は省略している部分がある。また、本実施形態では、圧延機構１０及び切断機構１２が、破砕機構４及び圧縮溶融機構８とは分けられて加工部ケーシング１４に収納されてユニット化されているが、これら機構を本体ケーシング１３内にすべて収納させて一体化させても構わない。

上記合成樹脂２ａは、例えば魚箱等の容器、家電用のパッキング材、緩衝材又は断熱材として使用された発泡合成樹脂である使用済み発泡スチロールである。この合成樹脂２ａとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）等が使用される。
上記本体ケーシング１３の上部には、投入口カバー１５が設置され、該投入口カバー１５には、合成樹脂２ａが投入される投入口１５ａを開閉可能な投入扉１５ｂが設けられている。

上記破砕機構４は、本体ケーシング１３内の上部に設置され投入口１５ａから合成樹脂２ａが投入される減容タンク部１６と、該減容タンク部１６内に水平状態に架け渡され回転可能に両端部が本体ケーシング１３に支持されていると共に複数の破砕刃３ａが互い違いに取り付けられた複数の破砕刃軸３と、本体ケーシング１３内の底部に設置され各破砕刃軸３を回転駆動する破砕用モータ１７と、を備えている。

各破砕刃軸３は、端部で破砕用モータ１７の回転軸と破砕用駆動ベルト１８を介して接続され、それぞれ同期して回転駆動されて、投入された合成樹脂２ａを各破砕刃３ａで噛み込むようにして細かく破砕するように設置されている。なお、本実施形態では、５本の破砕刃軸３が互いに干渉しない間隔に離間されて設置されている。

上記消臭剤噴霧装置５は、投入口カバー１５内の上部に設置され、消臭剤の供給源（図示略）に接続されており、減容タンク部１６内で破砕される合成樹脂２ａに対して上方から消臭剤を噴霧する機能を有している。

上記圧縮溶融機構８は、減容タンク部１６内の底部に設置され上部に開口部を有する圧縮用ガイドシリンダー１９と、該圧縮用ガイドシリンダー１９内に設置され基端部６ｂが減容タンク部１６に回転可能に支持されていると共に先端部６ａが上記圧縮金型部７の円錐状内面７ａに回転可能に水平に支持された上記スクリュー６と、円錐状内面７ａの中心に排出口７ｂが形成された上記圧縮金型部７と、本体ケーシング１３内の底部に設置されスクリュー駆動ベルト２０ａを介してスクリュー６を高速回転駆動する圧縮用モータ２０と、を備えている。

上記スクリュー６は、外周に螺旋状のスクリュー羽根部６ｃが形成された圧縮ネジであり、先端部６ａにおいて外形状が円錐状内面７ａに沿って先細のテーパ形状となるようにスクリュー羽根部６ｃの外径が先端に向かって徐々に小さく設定されている。また、スクリュー６の先端部６ａは、本体ケーシング１３を貫通して外部に突出した状態で支持されている。

上記圧縮金型部７は、スクリュー６の先端部６ａを覆うように本体ケーシング１３の側面に固定され、排出口７ｂを一対の圧延ローラー９の間に対向状態にして設置されている。
なお、本実施形態では、スクリュー６の先端部６ａと円錐状内面７ａとの隙間部分は、２ｍｍ程度に設定されている。

上記圧延機構１０は、加工部ケーシング１４内に回転可能に両端部が水平に支持され互いに所定の間隔を空けて配された一対の上記圧延ローラー９を備えている。これら圧延ローラー９は、圧縮金型部７の排出口７ｂに近接設置されており、排出口７ｂから押し出される長尺状減容体２ｃが両圧延ローラー９の間に投入可能に配されている。一対の圧延ローラー９は、加工部ケーシング１４の底部に設置された粒状化モータ２２の回転軸に加工用駆動ベルト２１等を介して接続され、粒状化モータ２２で回転駆動される。

上記切断機構１２は、一対の圧延ローラー９間から板状に成形されて送り出される板状減容体２ｄを複数の粒状減容体２ｅに切断する切断刃１１ａが外周面に形成された一対のカッティングローラー１１と、これらカッティングローラー１１の下方に傾斜状態に設置されカッティングローラー１１でペレット状に切断された粒状減容体２ｅを外部へ排出するシュート板２３と、を備えている。一対のカッティングローラー１１は、粒状化モータ２２の回転軸に加工用駆動ベルト２１等を介して接続され、粒状化モータ２２で回転駆動される。

上記カッティングローラー１１は、外周面に周方向に沿って形成されたスリット状の複数の周方向刃部と軸方向に沿って形成された複数の軸方向刃部とが互いに交差して格子状の切断刃１１ａを有している。すなわち、板状減容体２ｄが一対のカッティングローラー１１によって挟まれた状態で押し出される際に、格子状の切断刃１１ａで細かく複数の粒状減容体２ｅにカッティングされる。

次に、本実施形態の減容加工装置１を用いて合成樹脂２ａを減容加工する方法について、図５から図８を参照して説明する。

まず、図５に示すように、合成樹脂２ａを投入口カバー１５の投入口１５ａから本体ケーシング１３内に投入し、図６に示すように、回転駆動させた複数の破砕刃軸３の破砕刃３ａで破砕して破砕物２ｂとする（破砕工程）。なお、本実施形態では、５ｃｍ角程度の破砕物２ｂにまで破砕が行われる。この際、合成樹脂２ａが魚箱等の臭いの強い廃棄物である場合、図５に示すように、消臭剤噴霧装置５から本体ケーシング１３内で破砕される合成樹脂２ａに対して消臭剤を噴霧する。

次に、細かく破砕され減容タンク部１６下部の圧縮用ガイドシリンダー１９内に落下した破砕物２ｂを、図６及び図７に示すように、スクリュー６で圧縮して先端側に圧送すると共に、圧縮金型部７の円錐状内面７ａと先端部６ａとの隙間に圧送された破砕物２ｂを摩擦熱で溶融及び凝縮させ、円錐状内面７ａの中心に形成された排出口７ｂから柔らかい棒状又は紐状の長尺状減容体２ｃとして押し出す（圧縮溶融工程）。なお、本実施形態では、圧縮金型部７の円錐状内面７ａと先端部６ａとの隙間における内部温度を、約１７０℃に設定している。

さらに、押し出された長尺状減容体２ｃを、図７に示すように、一対の圧延ローラー９で板状減容体２ｄに圧延加工する（圧延工程）。すなわち、長尺減容体２ｃを回転駆動された一対の圧延ローラー９の隙間に投入して挟むと共に板状にして押し出すことで、板状減容体２ｄとする。
なお、図７では、圧延ローラー９から押し出された板状減容体２ｄを分かり易く押出方向に延在させて図示しているが、実際は下方に配された切断機構１２側へと送られる。

最後に、図８に示すように、板状減容体２ｄを切断機構１２の一対のカッティングローラー１１で挟むと共に外周面の切断刃１１ａによって複数の粒状減容体２ｅに切断加工する（切断工程）。さらに、ペレット状に切断された粒状減容体２ｅは、カッティングローラー１１下方のシュート板２３を介して外部に排出される。この粒状減容体２ｅは、０．６ｇ／ｃｍ^３以上の高い減容品密度で減容されている。
なお、図８では、分かり易く一対のカッティングローラー１１を互いに離して図示しているが、実際は板状減容体２ｄを挟持しつつ切断可能な間隔で近接配置させている。

このように本実施形態の減容加工装置１では、スクリュー６の先端部６ａが回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部７の円錐状内面７ａと先端部６ａとの隙間に圧送された破砕物２ｂを摩擦熱で溶融させ、円錐状内面７ａの中心に形成された排出口７ｂから長尺状減容体２ｃとして押し出すので、圧送と摩擦減容との２つの機能を１本のスクリュー６が兼ね備えていることで、装置構成が簡素化されてメンテナンス性に優れると共に装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、略円錐形状とされたスクリュー６の先端部６ａと圧縮金型部７の円錐状内面７ａとの隙間に高速回転で破砕物２ｂを押し出し、円錐状内面７ａで圧力及び摩擦力を急激に高めて集中させることで破砕物２ｂを溶融及び凝縮させるため、余熱時間を短くすることができると共に、効率的にかつ高い減容密度で減容処理することができる。したがって、減容温度が低く樹脂の熱劣化が少ないと共に、減容時の臭気も少なく、さらに減容時の消費電力も少ないため、環境負荷が少ないメリットもある。

そして、排出口７ｂから半練り状に押し出された長尺状減容体２ｃを圧延ローラー９で板状減容体２ｄに圧延加工し、この板状減容体２ｄを切断刃１１ａで複数の粒状減容体２ｅに切断加工するので、半ペレット状で熱劣化の少ない高品質の粒状減容体２ｅ（減容品）が得られる。このように、マテリアルリサイクル製品用として取り扱い容易な半ペレット状にまで加工されるので、成型品増量剤などとして再利用する際に粉砕することなく押出機等に直接投入可能である。

さらに、合成樹脂２ａが魚箱等の臭いの強い廃棄物である場合、破砕する合成樹脂２ａに対して消臭剤を噴霧するので、摩擦熱で溶融される時の熱により事前に噴霧された消臭剤と合成樹脂２ａ内の水分とが融和して合成樹脂２ａ内の臭いも同時に蒸発して取り除かれる。したがって、最終的に粒状減容体２ｅとされた減容品を再度成型機で再利用する際に、臭いの発生を防ぐことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上記切断機構は、板状減容体を一対のカッティングローラーで挟むと共に外周面の切断刃によって複数の粒状減容体に切断加工しているが、他の機構により複数の粒状減容体に切断加工しても構わない。

例えば、板状減容体をスリット状の加工用刃部が周方向に沿って外周面に複数形成された一対のスリットローラーで複数の麺状減容体に麺状加工する麺状加工機構と、麺状減容体をカムで駆動される切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する粒状切断機構と、で切断機構を構成しても構わない。この場合、回転駆動された一対のスリットローラーの間に板状減容体を投入し多数の麺状減容体に切断し、さらにカム駆動された切断刃で細かく切断することで多数の粒状減容体が得られる。

１…減容加工装置、２ａ…合成樹脂、２ｂ…破砕物、２ｃ…長尺状減容体、２ｄ…板状減容体、２ｅ…粒状減容体、３…破砕刃軸、３ａ…破砕刃、４…破砕機構、５…消臭剤噴霧装置、６…スクリュー、６ａ…スクリューの先端部、７…圧縮金型部、７ａ…圧縮金型部の円錐状内面、７ｂ…排出口、８…圧縮溶融機構、９…圧延ローラー、１０…圧延機構、１１…カッティングローラー、１１ａ…切断刃、１２…切断機構

Claims

合成樹脂を回転駆動させた破砕刃で破砕して破砕物とする破砕機構と、
先端部が略円錐形状とされたスクリューで前記破砕物を圧縮して先端側に圧送すると共に、前記先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部の円錐状内面と前記先端部との隙間に圧送された前記破砕物を摩擦熱で溶融させ、前記円錐状内面の中心に形成された排出口から棒状又は紐状の長尺状減容体として押し出す圧縮溶融機構と、
前記長尺状減容体を圧延ローラーで板状減容体に圧延加工する圧延機構と、
前記板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する切断機構と、を備えていることを特徴とする減容加工装置。
請求項１に記載の減容加工装置において、
前記破砕機構で破砕する前記合成樹脂に対して消臭剤を噴霧する消臭剤噴霧装置を備えていることを特徴とする減容加工装置。
合成樹脂を回転駆動させた破砕刃で破砕して破砕物とする破砕工程と、
先端部が円錐形状とされたスクリューで前記破砕物を圧縮して先端側に圧送すると共に、前記先端部が回転可能に嵌め込まれた圧縮金型部の円錐状内面と前記先端部との隙間に圧送された前記破砕物を摩擦熱で溶融させ、前記円錐状内面の中心に形成された排出口から棒状又は紐状の長尺状減容体として押し出す圧縮溶融工程と、
前記長尺状減容体を圧延ローラーで板状減容体に圧延加工する圧延工程と、
前記板状減容体を切断刃で複数の粒状減容体に切断加工する切断工程と、を有していることを特徴とする減容加工方法。
請求項３に記載の減容加工方法において、
前記破砕工程で破砕する前記合成樹脂に対して消臭剤を噴霧することを特徴とする減容加工方法。