JP2018030312A - 水分付随廃プラスチックのペレット成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃プラチック原料から燃料や再生原料を製造する場合に、原料に付随される水分を除去することにより、製造過程で水蒸気爆発の発生を防止する水分付随廃プラスチックのペレット成形装置を提供する。
【解決手段】 スクリュー軸21、22を収容するバレル７の一部に、該バレル７の内壁面と連続する外壁面を有する中空で外壁面に透孔による水抜き孔11が穿設された水分離部材10を配設する。水分離部材10の底部開口に、バルレ７の外部に連通させた連通路９を接続させて、水抜き孔11から内部に流入する水分を該連通路９から排出させる。連通路９には圧縮空気用配管を接続させ、定期的にあるいは所望により圧縮空気を吹き込んで水抜き孔11の目詰まりを解消させる。

【選択図】 図１

Description

この発明は、廃プラスチックを原料として固形燃料や再生原料を製造する際に、適宜な形状のペレットに成形する成形装置に関し、特に、成形装置に供給する前工程で水処理を行うことで水分が廃プラスチック原料に付随して供給される場合がある水分付随廃プラスチックのペレット成形装置に関する。

廃プラスチック等を原料とする固形燃料は、輸送や保管等の利便性を考慮すると、形状を一定にしたペレットに形成されている。ペレットを形成する際には、廃プラスチック原料を加熱しながら混練して溶融させると共に、圧潰しながらダイスプレートに押圧することにより、該ダイスプレートに配されたノズルから円形等のノズル形状に応じた断面形状の燃料が連続して押し出される。押し出された燃料をダイスプレートに臨んで配されたロータリカッター等の切断手段によって適宜な長さに切断されて所望の大きさのペレットに形成される。

一方、例えば、回収された牛乳パックを原料とする場合、牛乳パックを形成しているポリエチレンフィルムと紙とを離解させる離解工程では水処理することが行われている。離解工程を経た原料廃プラスチックには分離された紙も含まれており、水を含有している紙が成形装置に投入されることになる。また、不純物や塵埃の除去に水処理が施されて水分を付随した原料を加熱しながら溶融させて混練させると、水分が溶融した廃プラスチック原料に混在される。この廃プラスチック原料を圧潰し高圧となった状態でダイスプレートから押し出されて外気に接触すると前記水分によって水蒸気爆発を生じるおそれがある。水蒸気爆発が生じると、成形された連続体である燃料が破砕されてしまって所望の形状に成形することができず、ペレットに成形されなくなってしまう。このため、含有された水分をバレル内から排出することが必要となる。

ところで、前工程で水処理されることによって水分が含まれている廃プラスチックに水分が含まれている原料から固形燃料を生成する場合に、水分を除去する構造を備えた産業廃棄物の圧縮成型装置が提案されている（特許文献１参照）。
この圧縮成型装置は、バレル内に二個のスクリュー軸を回転自在に並設し、スクリュー軸の回転によって樹脂分が混在する産業廃棄物をスクリュー羽根の歯合空間で強制的に混練しつつダイスプレートに向けて移送圧縮し、強制圧縮による発熱によって産業廃棄物の樹脂分を軟化させた状態でダイスプレートに設けた複数個のノズル穴より排出させ、バレルの外周壁部に配設した水抜き穴からバレルの外部に水分を排出させる構造が採用されている。

特開２０１３−３１９４５号公報

前述した特許文献１に開示された圧縮成型装置では、バレルの外周壁部に設けられた通穴を内面壁材で覆い、該複数個の通穴に連通する複数個の小径の水抜き穴を内面壁材に形成されているものである。バレルの内部では加熱された廃プラスチック原料が溶融状態にあるから、この廃プラスチック原料が水分と共に前記水抜き穴に浸入することになると、この水抜き穴を目詰まりさせてしまうおそれがある。水抜き穴が目詰まりした場合には、水分の除去を行えず、また水蒸気爆発を生じるおそれがある。

また、バレルに複数個の通穴を形成するため、バレルの強度が低下するおそれがあり、バレルの強度を十分に確保するためには、該バレルを大型化する必要が生じ、装置を大型化する必要が生じる。

そこで、この発明は、水分を含む廃プラスチック原料を加熱して溶融させてペレットを形成するに際して、水分を除去して水蒸気爆発の発生を防止することにより、所望の形状のペレットを確実に成形できるようにした水分付随廃プラスチックのペレット成形装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、処理容器内に投入された水分を付随している廃プラスチックが主原料とされる廃棄物原料を加熱し、破砕し、混練して加圧することによりダイスプレートのノズルから連続して押し出し、押し出された成形品を適宜な長さに切断してペレットに成形する水分付随廃プラスチックの成形装置において、前記処理容器の一部に該処理容器の内壁面に連続する外壁面を有する中空の水分離部材が収容される水分離部材収容部を形成し、前記水分離部材収容部に処理容器の外部に連通させる連通路を設け、前記水分離部材の前記外壁面に該外壁面の内外部を連通させる水抜き孔を形成し、前記水分離材収容部に水分離部材を収容させてなることを特徴としている。

例えば、回収された牛乳パックのような廃プラスチックを原料として燃料ペレットを製造する場合に、ポリエチレンフィルムと紙とを分離させるための前処理として離解工程を経た後にペレット成形装置に供されることになるが、離解工程では水処理が行われるため、ペレット成形装置に供する際には水分が随伴される。この水分を付随している廃プラスチックが廃棄物原料として前記処理容器に投入されると、加熱されて溶融されながら軟化されて破砕され、混練される。さらに、加圧されると、随伴された水分が搾られて分離される。この水分が前記水分離部材の水抜き孔から処理容器の内部から水分離部材の内部に流入し、前記連通路から処理容器の外部に排出される。

加圧された廃棄物原料は前記ダイスプレートのノズルから連続して棒状になって押し出され、ダイスプレートから排出される際にロータリカッター等による切断手段によって適宜な長さに切断されてペレットに成形される。

また、請求項２の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、噛合する一対のスクリュー羽根を有するスクリュー軸を回転させながら該スクリュー軸を収容している処理容器内に投入された水分を付随している廃プラスチックが主原料とされる廃棄物原料を加熱し、スクリュー羽根の噛合部と該スクリュー羽根と処理容器の内壁面との間で破砕し、混練して加圧することによりダイスプレートのノズルから連続して押し出し、押し出され成形品を適宜な長さに切断してペレットに成形する水分付随プラスチックの成形装置において、前記処理容器の一部に該処理容器の内壁面に連続する外壁面を有する中空の水分離部材が収容される水分離部材収容部を形成し、前記水分離部材収容部に処理容器の外部に連通させる連通路を設け、前記水分離部材の前記外壁面に該外壁面の内外部を連通させる水抜き孔を形成し、前記水分離材収容部に水分離部材を収容させてなることを特徴としている。

処理容器内に投入された廃棄物原料は、一対のスクリューの回転によりスクリュー羽根によって混練されながら破砕される。また、スクリュー羽根と処理容器の内壁面との間で破砕される。廃棄物原料が粉砕されながら加熱されると溶融して軟化しスクリューの回転により押し動かされながら混練されると共に、加圧されて水分が搾られて分離する。分離された水分は前記水分離部材の内部に流入し、前記連通路から処理容器の外部に排出される。

溶融し軟化した廃棄物原料はスクリュー羽根に押し送られて前記ダイスプレートのノズルから連続して棒状となって押し出され、適宜な長さに切断されてペレットに成形される。

また、請求項３の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、前記水抜き孔が長孔で形成されていることを特徴としている。
また、請求項４の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、前記水抜き孔が複数個の透孔で形成されていることを特徴としている。

廃棄物原料の性状に応じて水抜き孔の形状を適宜なものとすることで、円滑な排水を行えるようにする。

また、請求項５の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、前記連通路に圧縮空気の供給源を接続させて、該圧縮空気を該連通路を通して前記処理容器内部に吹き込むことができるようにしたことを特徴としている。

連通路から前記水抜き孔を通して処理容器の内部に圧縮空気を吹き込むことにより、該水抜き孔に詰まった廃棄物原料を除去するようにしたものである。この圧縮空気の吹込は、水抜き孔に目詰まりが生じるおそれがある場合に行うことで十分である。例えば、処理容器の内圧の変化を監視して目詰まりの発生を検出した場合に圧縮空気を吹き込む。

また、請求項６の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置は、前記圧縮空気を定期的に吹き込むことを特徴としている。

処理容器内の圧力を監視する場合には、圧力監視装置等を備えて複雑な構造となるおそれがあるので、定期的に圧縮空気を吹き込むようにしたものである。

この発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置によれば、処理容器に投入された廃棄物原料に含まれている水分を処理容器の外部に排出できるので、廃棄物原料に含まれる水分が除去され、加熱しながら加圧した場合でも、ダイスプレートのノズルから押し出される際の水蒸気爆発の発生を極力防止できる。

また、請求項５または請求項６の発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置によれば、圧縮空気を吹き込むことにより水抜き孔の目詰まりを極力防止することができる。

この発明に係るペレット成形装置の要部の概略構造を説明する分解斜視図である。 この発明に係るペレット成形装置の一部を示す概略の縦断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。 この発明に係るペレット成形装置に具備させる水分離部材の一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は底面図である。 この発明に係る構造を具備させるペレット成形装置の一例を示す概略の平面図である。 図５に示すペレット成形装置のＢ−Ｂ矢視図である。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいてこの発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置を具体的に説明する。

図５および図６にこの発明を実施するのに適したペレット成形装置１の一例を示している。このペレット成形装置１は一対のスクリュー羽根2a、2bを備えたスクリュー軸21、22を互いに逆方向に回転させる。このスクリュー軸21、22の回転により前記スクリュー羽根2a、2bを噛合させて旋回させ、これらスクリュー羽根2a、2bの間で原料となる廃プラスチックを破砕し混練しながら、押動させる。前記スクリュー軸21、22の回転は、電動機３の出力回転を減速機４を介して適宜に減速して伝達させて行われる。また、廃プラスチック原料は、投入口５から投入される。なお、この投入口５には、前工程により処理された搬送路が接続されており、例えば、この投入口５にはホッパー等が接続されて、該ホッパー等によって廃プラスチック原料が投入されるようにしてある。

前記スクリュー軸21、22により押動される前方には、図１に示すように、ダイスプレート６が設けられている。このダイスプレート６には、廃プラスチック原料の押動域に対応して複数のノズル6aが配されており、押動された廃プラスチックはこのノズル6aから押し出されるようにしてある。また、このダイスプレート６の外側面に臨んで、ロータリーカッター等の切断手段（図示せず）が配されており、ノズルから押し出された廃プラスチック原料が適宜な長さで切断されるようにしてある。また、バレル７の外周には加熱装置12が設けられて、バレル７内部の廃プラスチックを加熱している。

図１〜図３に示すように、前記スクリュー軸21、22は処理容器としてのバレル７に収容されており、前記スクリュー羽根2a、2bの先端がこのバレル７の内壁面に臨んで、これらスクリュー羽根2a、2bの先端とバレル７の内壁面との間でも廃プラスチック原料が破砕される。なお、バレル７は上側バレル7aと下側バレル7bとによる上下に分割できる構造とされている。バレル7a、7bの一部であって前記スクリュー軸21、22の噛合部分を臨む位置の部分に水分離部材収容部８が形成され、この水分離部材収容部８の前記スクリュー軸21、22を臨む側と反対の側には、スクリュー軸21、22と直交する方向と平行な方向の連通路９が設けられており、この連通路９の端部がバレル８の側壁面に開口9aが設けられている。

前記水分離部材収容部８には、水分離部材10が収容される。この水分離部材10は、図４に示すように、外壁部がほぼ山形の外形形状で底面が開口させてある中空に形成されており、水分離部材収容部８に収容された状態で、山形の法面部分がバレル７の内壁面と一致するようにしてある。すなわち、この実施形態では一対のスクリュー軸21、22を並設させてあるから、図３に示すように、水分離部材10は山形となりその法面をバレル７の内壁面と連続させてある。この水分離部材10の外壁面には適宜個数の水抜き孔11が穿設されており、この水抜き孔11によって水分離部材10の内外部を連通させてある。また、水分離部材10を水分離部材収容部８に収容させた状態で、底面の開口が前記連通路９と接続するようにしてあり、前記水抜き孔11と中空の内部と連通路９とを介して、バレル７の内部が外部と連通することになる。なお、この水分離部材10は水分離部材収容部８に着脱自在とされている。また、この水分離部材10は、図１〜図３に示すように、バレル７の少なくとも上下の二箇所に配することが好ましい。

以上により構成されたこの発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置１の動作を、以下に説明する。

ペレットに成形される廃プラスチック原料は、前処理工程を経て前記投入口５から投入される。前処理工程として水により不純物や塵埃等を除去する洗浄工程や、廃プラスチック原料に例えば回収された牛乳パック等が用いられる場合にはポリエチレンフィルムと紙とを水洗しながら分離させる離解工程を経る。投入された廃プラスチック原料は、一対のスクリュー羽根2a、2bの噛合部分の間と該スクリュー羽根2a、2bの外周部とバレル７の内壁面との間において粉砕され、スクリュー羽根2a、2bの旋回により混練されながら該スクリュー羽根2a、2bに加圧されて押し動かされて前進する。また、粉砕され加圧されることにより前工程から付随した水分が搾り出される。

搾り出された水分は、前記水分離部材10の水抜き孔11から該水分離部材10の内側に流入する。流入した水分は前記連通路９を通ってバレル７の外部に排出されることになる。

廃プラスチック原料は、スクリュー羽根2a、2bに押し動かされながら前記加熱装置12と混練される際の摩擦熱によって加熱されて溶融する。溶融した廃プラスチック原料は前記ダイスプレート６に押し付けられて、該ダイスプレート６のノズル6aから連続して長尺の棒状になって押し出される。このとき、水分は前記水分離部材10を通して排出されているため、加熱され加圧された状態で外気に接触しても水蒸気爆発を生じることがない。ノズル6aを通過した廃プラスチック原料は外気と接触することにより硬化することになると共に、該ダイスプレート６の外側面から突出した部分が切断手段により切断されて適宜な長さのペレットに成形される。

溶融した廃プラスチック原料が前記水抜き孔11に到達して水抜き孔11を目詰まりさせてしまうおそれがある。この場合には、前記連通路９から圧縮空気を吹き込んで目詰まりさせている廃プラスチック原料を水抜き孔11から除去させることができる。なお、この圧縮空気を吹込ために、前記連通路９と圧縮機の出力配管との接続を切替弁を介して行うことで、該連通路９を水分の排出用と圧縮空気の供給用とを併用させることができる。また、バレル７内の内圧を計測し、所定以上の内圧となった場合には目詰まりが発生したと判断して圧縮空気を吹き込むようにすることができる。また、一定時間毎に定期的に圧縮空気を吹き出させて、目詰まりの発生を防止するようにすることができる。バレル７の内圧を測定して圧縮空気を吹き込む構造とすると、圧力検出手段や動作を制御するための制御手段等を要して複雑な構造を要することになるが、定期的に吹き込む構造とすることで簡便な装置とすることができる。

以上に説明した実施形態では、一対のスクリュー軸21、22を備えた構造について例示して説明したが、一本のスクリュー軸によって投入された廃プラスチックを加熱して混練しながら溶融させて押し出してペレットを成形する構造であってもよい。

また、水分離部材10に透孔による複数個の水抜き孔11を穿設した構造として説明したが、水抜き孔としては、水分離部材10の外壁に長孔を形成したものであっても構わない。廃棄物原料の性状に応じて水抜き孔の形状を適宜なものとすることで、円滑な排水を行えるようにすることができる。

この発明に係る水分付随廃プラスチックのペレット成形装置によれば、廃プラスチックに付随された水分を極力除去できるので、加熱され加圧された際の水蒸気爆発の発生を防止して、ペレットの製造の際の歩留まりを向上させて生産効率を向上させると共に、水分量の低い燃料用のペレットを供給できるから、廃プラスチックの有効利用を促進する。

１ ペレット成形装置
2a、2b スクリュー羽根
21、22 スクリュー軸
５ 投入口
６ ダイスプレート
6a ノズル
７ バレル（処理容器）
８ 水分離部材収容部
９ 連通路
10 水分離部材
11 水抜き孔
12 加熱装置

Claims (6)

1. 処理容器内に投入された水分を付随している廃プラスチックが主原料とされる廃棄物原料を加熱し、破砕し、混練して加圧することによりダイスプレートのノズルから連続して押し出し、押し出された成形品を適宜な長さに切断してペレットに成形する水分付随廃プラスチックの成形装置において、
   前記処理容器の一部に該処理容器の内壁面に連続する外壁面を有する中空の水分離部材が収容される水分離部材収容部を形成し、
   前記水分離部材収容部に処理容器の外部に連通させる連通路を設け、
   前記水分離部材の前記外壁面に該外壁面の内外部を連通させる水抜き孔を形成し、
   前記水分離材収容部に水分離部材を収容させてなることを特徴とする水分付随廃プラスチックの成形装置。
2. 噛合する一対のスクリュー羽根を有するスクリュー軸を回転させながら該スクリュー軸を収容している処理容器内に投入された水分を付随している廃プラスチックが主原料とされる廃棄物原料を加熱し、スクリュー羽根の噛合部と該スクリュー羽根と処理容器の内壁面との間で破砕し、混練して加圧することによりダイスプレートのノズルから連続して押し出し、押し出され成形品を適宜な長さに切断してペレットに成形する水分付随プラスチックの成形装置において、
   前記処理容器の一部に該処理容器の内壁面に連続する外壁面を有する中空の水分離部材が収容される水分離部材収容部を形成し、
   前記水分離部材収容部に処理容器の外部に連通させる連通路を設け、
   前記水分離部材の前記外壁面に該外壁面の内外部を連通させる水抜き孔を形成し、
   前記水分離材収容部に水分離部材を収容させてなることを特徴とする水分付随廃プラスチックの成形装置。
3. 前記水抜き孔が長孔で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水分付随廃プラスチックのペレット成形装置。
4. 前記水抜き孔が複数個の透孔で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水分付随廃プラスチックのペレット成形装置。
5. 前記連通路に圧縮空気の供給源を接続させて、該圧縮空気を該連通路を通して前記処理容器内部に吹き込むことができるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の水分付随廃プラスチックのペレット成形装置。
6. 前記圧縮空気を定期的に吹き込むことを特徴とする請求項５に記載の水分付随廃プラスチックのペレット成形装置。

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