JP2023102672A - 廃プラスチック成形物の製造方法、及び廃プラスチック成形物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連通部の温度の制御精度を高め、廃プラスチック成形物の高密度化が可能な廃プラスチック成形物の製造方法を提供する。【解決手段】廃プラスチック原料Ｍを容器へ投入する原料投入工程と、容器内で廃プラスチック原料を混練し、加熱する混練加熱工程と、容器の端部に設けられて容器内と外部とを連通する連通部１３０へ向かって、１４０℃以上に加熱された廃プラスチック原料を移送する移送工程と、少なくとも廃プラスチック原料が連通部１３０内を押し出される間、連通部１３０へ冷却水Ｗを散布することによって連通部１３０を１００℃以下に冷却する冷却工程と、冷却水Ｗの散布によって発生した水蒸気Ｓに対してガスＧを噴射するガス噴射工程と、冷却された連通部１３０から容器の外部に押し出されることによって成形された廃プラスチック原料を切断する切断工程と、を含む、廃プラスチック成形物の製造方法。【選択図】図３

Description

本発明は、廃プラスチック成形物の製造方法、及び廃プラスチック成形物の製造装置に関する。

家庭ごみ等に含まれる廃プラスチックをリサイクルするために、コークス炉を使用して廃プラスチックを化学原料化する技術がある。コークス炉内に廃プラスチックを投入するためには、当該廃プラスチックを所定形状の成形物に成形する必要がある。

例えば、下記特許文献１には、所定温度以上に加熱された廃プラスチック原料に対して押出し成形を行い、廃プラスチック成形物を製造する際、押出成形中の連通部を所定温度以下に冷却する技術が開示されている。特許文献１によれば、廃プラスチック原料の溶融した表面を固化することができるので、押出し中又は連通部から押出された後の廃プラスチック成形物の膨張が抑制され、高密度化が実現される。

また、コークス炉を使用した技術ではないが、下記特許文献２には、溶融樹脂からペレットを製造するホットカット装置が開示されている。下記特許文献２のホットカット装置では、カッターケース内におけるカッタ刃によるペレットの切断状態の観察を容易化するため、カッタ刃に熱風を吹き付けることによって、空間内に発生する水蒸気を排気する方法が開示されている。

特開２０２１－０８８１２０号公報 特開２０１０－０３０１０５号公報

ここで、本発明者らによる研究の結果、上記特許文献１では、散布された冷却水が加熱された連通部に接触することで水蒸気が発生することが分かった。水蒸気は、気体であり、液体の水より熱容量が小さいため、水蒸気が連通部の周囲に滞留すると、水だけで連通部を冷却する場合より、冷却効率が低下する。結果、連通部の温度を設定した温度に制御し難いという問題がある。

水蒸気を除去する方法として、上記特許文献２で開示されたような熱風の吹き付け技術の適用も考えられるが、特許文献２では、熱風の吹き付けの前段階として、まず、ペレットとの接触によって加熱されたカッタ刃に向けて冷却水が散布される。このため、熱風が吹き付けられる対象は、あくまでカッタ刃の周囲から生じる水蒸気である。

一方、上記特許文献１では、内部を廃プラスチック成形物が移動する連通部に向けて冷却水が散布されると共に、冷却の際に連通部の周囲から生じる水蒸気を排気する必要が生じる。このため、上記特許文献２の熱風の吹き付け技術を特許文献１にそのまま適用しても、連通部から押し出された後の廃プラスチック成形物を切断する切断機に対して、熱風が吹き付けられるに過ぎない。結果、連通部の周囲から発生する水蒸気を適切に排気することは難しい。

また、特許文献２では、冷却水は、カッタ刃に向けて散布される構成である。このため、成形物（ペレット）の冷却工程は、ダイから押出された後に行われる。一方、特許文献１では、内部を成形物が移動する際の連通部に対して冷却水が散布されるため、冷却工程は、押出された後でなく、押出し中に行われる。このため、特許文献２の場合、成形物の固化開始が遅れ、廃プラスチックが押し出された後、冷却水の吸収によって膨化し、密度が低下してしまう。すなわち、特許文献２では、連通部を冷却すること、及び、連通部の温度を制御することが考慮されていない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連通部の温度の制御精度を高め、廃プラスチック成形物の高密度化が可能な新規かつ優れた廃プラスチック成形物の製造装置、及び廃プラスチック成形物の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、廃プラスチック原料を容器へ投入する原料投入工程と、上記容器内で上記廃プラスチック原料を混練し、加熱する混練加熱工程と、上記容器の端部に設けられて上記容器内と外部とを連通する連通部へ向かって、１４０℃以上に加熱された上記廃プラスチック原料を移送する移送工程と、少なくとも上記廃プラスチック原料が上記連通部内を押し出される間、上記連通部へ冷却水を散布することによって上記連通部を１００℃以下に冷却する冷却工程と、上記冷却水の散布によって発生した水蒸気に対してガスを噴射するガス噴射工程と、冷却された上記連通部から上記容器の外部に押し出されることによって成形された上記廃プラスチック原料を切断する切断工程と、を含む、廃プラスチック成形物の製造方法が提供される。

上記容器の上記端部には面板が設けられ、上記連通部は、上記面板の上記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、上記冷却工程における上記連通部の冷却は、上記ノズルの外周面への冷却水の散布により行われてもよい。

上記冷却工程では、上記冷却水を上記面板に沿って平行に散布し、上記ガス噴射工程では、上記ガスを上記面板に沿って平行に噴射してもよい。

上記ガス噴射工程において、上記ガスを、上記冷却工程における上記冷却水を散布する位置から離れた位置で噴射してもよい。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、内部に廃プラスチック原料を収容する容器と、上記容器の上記内部において混練され、１４０℃以上に加熱された上記廃プラスチック原料を上記容器の端部へ向かって移送する移送部と、上記容器の上記端部に設けられ、上記容器の上記内部と上記容器の外部とを連通する連通部と、上記連通部へ冷却水を散布することによって上記連通部を１００℃以下に冷却する冷却部と、上記冷却水の散布によって発生した水蒸気に対してガスを噴射するガス噴射部と、冷却された上記連通部から上記容器の外部に押し出されることによって成形された上記廃プラスチック原料を切断する切断部と、を備える、廃プラスチック成形物の製造装置が提供される。

以上、説明したように本発明によれば、連通部の温度の制御精度を高め、廃プラスチックの高密度化が可能な新規かつ優れた廃プラスチック成形物の製造装置、及び廃プラスチック成形物の製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造装置の構成例を示す正面図である。 同実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造装置の構成例を示す平面図である。 同実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造装置の構成例を示す側面図である。 同実施形態に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。 図４ＡにおけるＡ－Ａ’端面図である。 同実施形態に係る廃プラスチック成形物を模式的に説明する外観図である。 図５ＡにおけるＢ－Ｂ’端面図である。 同実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造方法の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．廃プラスチック成形物の製造装置の構成＞
図１～図３を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す正面図である。図２は、同実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す平面図である。図３は、同実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す側面図である。

本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、廃プラスチック原料Ｍに対して、混練及び加熱等の処理を行った後、押出成形することで、所定の形状を有する廃プラスチック成形物Ｐを成形するための装置である。廃プラスチック成形物Ｐは、例えば、石炭とともにコークス炉内へ挿入され、化学原料としてリサイクルされる。

ここで、廃プラスチック原料Ｍには、使用済みプラスチック容器をはじめとするプラスチックごみが含まれる。具体的には、廃プラスチック原料Ｍには、ポリエチレン、ポリスチレン、又はポリプロピレン等の樹脂材料を主成分とするプラスチックごみが含まれる。

廃プラスチック原料Ｍは、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００に投入される前の段階で、ある程度破砕された状態であってもよい。また、廃プラスチック原料Ｍは、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００に投入される前の段階で、ある程度、混練され、加熱された状態であってもよい。この場合、容器１１０内での廃プラスチック原料Ｍに対する混練、加熱を省略又は簡易的に行うようにしてもよい。

廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、容器１１０と、移送部１２０と、連通部１３０と、冷却部１４０と、ガス噴射部１９０とを有している。

(容器）
容器１１０は、廃プラスチック原料Ｍを収容することが可能な筐体部分である。容器１１０は、図１におけるＹ方向の一端部１１１側に、Ｚ方向に向かって開口されたホッパ１１３を有する。かかるホッパ１１３を介して、容器１１０内に廃プラスチック原料Ｍが投入される。廃プラスチック原料Ｍは、容器１１０の内部において、混練されるとともに、１４０℃以上に加熱される。

容器１１０内での加熱温度が、１４０℃未満であると、廃プラスチック原料Ｍの溶融が十分でなく、後述する廃プラスチック成形物Ｐの成形過程において、表面側の固化が十分に行われない。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されない。また、容器１１０内において、廃プラスチック原料Ｍが１４０℃以上に加熱されるとは、容器１１０内の全ての領域において、１４０℃以上に加熱されていることを意味するものではなく、連通部１３０の近傍において押出し成形される状態となった廃プラスチック原料Ｍが、１４０℃以上に加熱されていれば足りる。具体的には、後述する面板１１７内に設けられた温度センサ１７０によって、容器１１０内の温度が測定される。さらに、温度センサ１７０は、面板１１７内に設けられたヒータ１５１の加熱温度を検出可能な範囲内に設けられる。

さらに、容器１１０内には、移送部１２０の一部が設けられ、かかる移送部１２０によって、容器１１０のＹ方向の他端部１１５へ向かって廃プラスチック原料Ｍが移送される。容器１１０の他端部１１５には、面板１１７が設けられている。面板１１７は、容器１１０の他端部１１５に設けられた板状部材であり、面板１１７には、連通部１３０が設けられている。連通部１３０の詳細については、後述する。面板１１７の板厚、形状等は、押出し成形における押圧力等を考慮して、適宜設定され得る。

（移送部）
移送部１２０は、容器１１０内の廃プラスチック原料Ｍを容器１１０の他端部１１５へ向かって移送する。具体的には、移送部１２０は、図２に示すように、いわゆる２軸押出し機構を有している。図１及び図２に示すように、移送部１２０は、一例として、容器１１０内において軸方向がＹ方向に沿って設けられた一対のシャフト１２１と、シャフト１２１の軸方向端部と連結された減速機構１２３と、減速機構１２３を介してシャフト１２１に回転力を付与する駆動源１２５とを有している。

一対のシャフト１２１の外周面には、らせん状に設けられた刃状部分を有するスクリュー部１２７が設けられている。かかるスクリュー部１２７によって、シャフト１２１の回転に伴い、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０の一端部１１１側から他端部１１５側へ移送される。また、一対のシャフト１２１に設けられたスクリュー部１２７同士の回転によって、廃プラスチック原料Ｍが混練されるとともに、摩擦によって加熱される。一対のシャフト１２１の回転方向は、同じ方向であってもよいし、逆方向であってもよく、容器１１０内の廃プラスチック原料Ｍの混練、加熱状態等に応じて適宜設定される。

さらに、一対のシャフト１２１には、ニーディングディスク部１２９が設けられてもよい。ニーディングディスク部１２９は、図２に示すように、シャフト１２１の軸方向中間に設けられている。一対のシャフト１２１に設けられたニーディングディスク部１２９同士の回転によって、廃プラスチック原料Ｍがより混練されるとともに、摩擦によって加熱される。

（連通部）
図１に示すように、連通部１３０は、容器１１０の他端部に設けられた、横断面が円形の筒状部分であり、容器１１０内と外部とを連通している。廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０内を押し出されることにより、所定形状に成形され、廃プラスチック成形物Ｐとなる。

図３に示すように、連通部１３０は、容器１１０の面板１１７に複数設けられる。特に、連通部１３０は、面板１１７におけるスクリュー部１２７の外周側に対応する位置に周状に設けられる。また、連通部１３０は、面板１１７の外方側の端面１１７Ａから突出したノズル１３１を有している。ノズル１３１を有することにより、廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０の内周面１３１Ａと接触する距離が長くなる。これにより、後述するように所定の温度以下とされた連通部１３０との接触に伴う放熱による冷却によって、廃プラスチック原料Ｍの溶融表面を固化することができる。

また、廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０の内周面１３１Ａと接触する距離が長くなることで、廃プラスチック成形物Ｐの成形性が向上する。すなわち、押し出し成形後、廃プラスチック成形物Ｐが所定の径を有する。例えば、ノズル１３１の距離Ｌは、２０ｍｍ以上に設定される。

（冷却部）
冷却部１４０は、連通部１３０を１００℃以下に冷却する。冷却部１４０による冷却によっても連通部１３０の温度が１００℃より高い温度であると、溶融した廃プラスチック原料Ｍの表面が、十分に固化されない。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されない。また、連通部１３０が１００℃以下に冷却されるとは、連通部１３０の全ての領域において、１００℃以下に冷却されていることを意味するものではなく、廃プラスチック原料Ｍを固化するために必要な範囲の連通部１３０が、１００℃以下に冷却されていれば足りる。具体的には、図１に示すように、連通部１３０に設けられた温度センサ１３１Ｃによって、連通部１３０の温度が測定される。さらに、温度センサ１３１Ｃは、後述する水冷ノズル１４１の直下であって、連通部１３０の肉厚の径方向の中間部分の温度を測定可能な位置に設けられる（後述する図４Ａ参照）。温度センサ１３１Ｃの一例としては熱電対が挙げられる。

また、連通部１３０の冷却される範囲として、例えば、連通部１３０の全体の長さの内、連通部１３０の先端側（容器１１０の外方側）の少なくとも半分が１００℃以下に冷却されていれば足りる。この場合、温度センサ１３１Ｃは、連通部１３０の長手方向において連通部１３０の先端側に設けられる。

また、好ましくは、冷却部１４０は、連通部１３０を７０℃以下に冷却する。連通部１３０が７０℃以下とされることにより、溶融した廃プラスチック原料Ｍの表面が、より十分に固化される。この結果、押し出し成形後の廃プラスチック原料Ｍの膨張がより抑制され、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現される。

特に、連通部１３０は、冷却部１４０により供給された冷却水Ｗによる抜熱によって冷却される。冷却効率の比較的高い冷却水Ｗによる冷却を行うことで、廃プラスチック原料Ｍの溶融した表面の固化が効率的に実現される。

図１に示すように、冷却部１４０は、水冷ノズル１４１と、水冷ノズル１４１へ冷却水Ｗを供給するポンプ１４３を有する。水冷ノズル１４１の先端部は、連通部１３０に対向する位置に設けられ、水冷ノズル１４１の先端部から、連通部１３０のノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布される。図３に示すように、冷却部１４０は、複数の水冷ノズル１４１を有し、各水冷ノズル１４１は、連通部１３０の各ノズル１３１に対して、１つ設けられる。なお、冷却水Ｗの散布には、冷却水Ｗの水流を連通部１３０へ向けて流出させる形態、又はミスト状の冷却水Ｗを連通部１３０へ噴射する形態が含まれる。

連通部１３０のノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布されることにより、冷却水Ｗと連通部１３０との接触面積が、ノズル１３１を有さない場合と比較して大きくなる。この結果、冷却部１４０による冷却の効率がより高くなる。また、ノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布されることにより、冷却水Ｗが押出し成形中の廃プラスチック原料Ｍに直接かかることが抑制され、廃プラスチック成形物Ｐに含まれる余計な水分量が低減される。

なお、本発明では、連通部は、面板の端面から突出したノズルを有さなくてもよい。例えば、連通部は、容器の面板１１７に面一で設けられた開口部を有する貫通孔であってもよい。連通部が面板１１７の端面１１７Ａから突出したノズルを有さなくても、貫通孔の開口部に対して冷却部から冷却水Ｗを散布することで、連通部を冷却できる。面板１１７の端面１１７Ａから突出したノズルを有さないことで、ノズルが切断部１６０等の他の部材と干渉することを抑制できる。

（水蒸気）
連通部１３０への冷却水Ｗの散布によって、連通部１３０及び連通部１３０の周囲から水蒸気Ｓが発生する。本実施形態では、成形プロセス中、冷却水Ｗが連続して散布されるので、水蒸気Ｓも連続して発生する。散布された冷却水Ｗの一部が、水蒸気Ｓとなって、連通部１３０のノズルの周囲に滞留する。

連通部１３０のノズルが１００℃以下に冷却されても、連通部１３０のノズルの温度は、成形プロセス中に変動する。すなわち、変動の中で連通部１３０のノズルの温度が１００℃である状態が形成される。また、成形プロセス中、連通部１３０のノズルの温度が１００℃以上の状態も生じ得る。このため、連通部１３０のノズルが１００℃以下に冷却されても、成形プロセス中、連通部１３０のノズルから水蒸気Ｓが発生し得る。なお、水蒸気Ｓは、連通部１３０のノズルからだけでなく、連通部１３０の周囲において、冷却水が接触する面板１１７からも発生し得る。

（ガス噴射部）
ガス噴射部１９０は、図１に示すように、面板１１７の近傍に開口したエアノズル１９１と、エアノズル１９１に接続されたエアポンプ１９３とを有する。エアポンプ１９３は、制御部１８０に接続される。ガス噴射部１９０は、冷却水Ｗの散布によって発生した水蒸気Ｓに対してガスＧを噴射する。なお、図２中では、見易さのため、ガス噴射部１９０の図示を省略する。

図３に示すように、本実施形態では、ガスＧは、複数の位置に配置されたエアノズル１９１から噴射される。具体的には、図３中の左側に上下に間を空けて配置された２本のエアノズル１９１は、それぞれ、右上側に向かってガスＧを噴射する。また、図３中の右側に上下に間を空けて配置された２本のエアノズル１９１は、それぞれ、左上側に向かってガスＧを噴射する。

なお、本実施形態では、図３中に、面板１１７の矩形の４辺のうち左右の二辺のそれぞれに、２本のエアノズル１９１が配置された場合が例示されたが、本発明では、これに限定されない。例えば、面板１１７の矩形の４辺のうち、上下左右のうちのいずれか一辺のみに１個以上のエアノズル１９１が配置され、配置された１個以上のエアノズル１９１が、連通部１３０のノズルに対して一方向からのみガスを噴射してもよい。本発明では、面板の形状及び１個以上の連通部の配置パターンに関わらず、面板を正面から見て、連通部の周囲３６０°における任意の位置に、１個以上のエアノズルが任意の噴射方向を有して配置されてよい。

また、図３に示すように、面板１１７を正面から見て、エアノズル１９１は、冷却ノズル１４１と重ならないように、冷却ノズル１４１と離れた位置に配置される。このため、本実施形態では、冷却水Ｗを散布する位置から離れた位置でガスＧを噴射することが可能になる。なお、本発明では、面板１１７を正面から見て、エアノズル１９１と冷却ノズル１４１とが重なるように、それぞれを同じ位置に配置してもよい。

（加熱部）
廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、面板１１７周辺の温度を調節可能な加熱部１５０を有している。図１に示すように、加熱部１５０は、一例として、面板１１７内に設けられた抵抗加熱式のヒータ１５１である。ヒータ１５１は、加熱用電源１５３と接続され、面板１１７内部での発熱によって、面板１１７、及び、その近傍を加熱する。容器１１０の他端部１１５の面板１１７に設けられた加熱部１５０による加熱によって、廃プラスチック原料Ｍの温度低下が抑制される。つまり、連通部１３０内における廃プラスチック原料Ｍの溶融状態が、冷却部１４０による冷却直前まで維持される。

（切断部）
廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、切断部１６０を有している。図１に示すように、切断部１６０は、一例として、回転刃１６１と、駆動源１６３と、切断部シャフト１６５と有する。回転刃１６１は、放射状に延びたアームの先端に刃がついた部位である。回転刃１６１のアームの放射方向の中心には、切断部シャフト１６５の一端が設けられる。切断部シャフト１６５の他端には、駆動源１６３が取り付けられる。駆動源１６３は、切断部シャフト１６５を介して、回転刃１６１に対して回転力を付与する。回転刃１６１の当接によって、連通部１３０から押し出された廃プラスチック原料Ｍが切断され、廃プラスチック成形物Ｐとされる。

また、切断部１６０は、所定の温度以下とされた連通部１３０において押し出し成形された廃プラスチック原料Ｍを切断する。廃プラスチック原料Ｍは、冷却された連通部１３０から容器１１０の外部に押し出されることによって成形される。このため、廃プラスチック原料Ｍの外周面が固化し、廃プラスチック原料Ｍの外形が維持された状態となるので、切断が容易となる。さらに、廃プラスチック原料Ｍが自重で適当な長さで折れる場合、又は外周面が固化されず押出し成形後に膨張した廃プラスチック原料Ｍを切断する場合と比較して、切断箇所がよく制御される。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの形状、寸法が均一化し、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化に加えて、かさ密度の向上が実現される。

（温度センサ，制御部）
廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、面板１１７周辺の温度を検出可能な温度センサ１７０を有している。温度センサ１７０は、一例として、面板１１７内に挿入された状態で使用される熱電対である。

また、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、制御部１８０を有している。制御部１８０は、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００における廃プラスチック成形物Ｐの成形工程を制御する。制御部１８０は、具体的には、冷却部１４０による冷却の際、温度センサ１３１Ｃからの出力に基づいて、散布される冷却水Ｗの水量、水圧を制御する。また、制御部１８０は、温度センサ１３１Ｃからの出力に基づいて、ガス噴射部１９０によるガスＧの噴射流量を制御する。また、制御部１８０は、温度センサ１７０からの出力に基づいて、加熱部１５０による面板１１７周辺の加熱を制御する。
さらに、制御部１８０は、切断部１６０の駆動源１６３、移送部１２０の駆動源１２５の回転数等を制御する。制御部１８０としての機能は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の協働によって実現される。以上、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の概略構成について説明した。

＜２．廃プラスチック成形物の成形過程＞
次に、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、及び図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの成形過程について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。また、図４Ｂは、図４ＡにおけるＡ－Ａ’端面図である。図５Ａは、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐを模式的に説明する外観図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＢ－Ｂ’端面図である。

まず、容器１１０内で混練され、１４０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍは、面板１１７の設けられた他端部１１５へ向かって容器１１０内を移送される。このとき、１４０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍは、容器１１０内で少なくとも外表面が溶融状態である。その後、図４Ａに示すように、廃プラスチック原料Ｍは、押し出されながら連通部１３０内を通過する。このとき、廃プラスチック原料Ｍと連通部１３０の内周面１３１Ａとの接触に伴う放熱によって、廃プラスチック原料Ｍの温度が低下する。特に、連通部１３０がノズル１３１を有する場合、接触距離が長くなることで、廃プラスチック原料Ｍの温度がより低下する。

また、連通部１３０は、冷却部１４０によって少なくとも廃プラスチック原料Ｍが押し出される間、冷却されている。ここで、冷却部１４０は、連通部１３０を、溶融状態の廃プラスチック原料Ｍの固化が開始される温度である１００℃以下に冷却している。具体的には、冷却部１４０は、連通部１３０の外周面１３１Ｂに冷却水Ｗを散布する。また、ガス噴射部１９０は、冷却水Ｗの散布によって発生した水蒸気Ｓに対して、ガスＧを噴射する。ガスＧの噴射によって水蒸気Ｓが連通部１３０の周囲から排気されるので、水蒸気Ｓが連通部１３０の周囲に滞留することが防止される。結果、連通部１３０の冷却効率の低下を抑制しつつ、連通部１３０における冷却が進行する。

このため、連通部１３０を通過している間に、溶融状態であった廃プラスチック原料Ｍは、連通部１３０と接触する外周側から固化していく。すなわち、図４Ｂに示すように、廃プラスチック原料Ｍは、その外周側に固化した領域Ｍ１を形成しながら、連通部１３０内を押し出され、廃プラスチック成形物Ｐとして成形される。連通部１３０内を通過中に、廃プラスチック成形物Ｐの外周側に固化した領域Ｐ１が形成されることから、連通部１３０から押し出された後も、廃プラスチック成形物Ｐが、径方向外側に膨張することが抑制される。

図５Ａに示すように、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐは、硬質な外殻を有する短尺な略棒状の成形物である。また、図５Ｂに示すように、廃プラスチック成形物Ｐには、廃プラスチック成形物Ｐの横断面視で外周面側に固化した領域Ｐ１が形成されている。図５Ｂに破線で外形を示した冷却しない場合の廃プラスチック成形物Ｑと比較して、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐは、径方向の膨張が抑制されている。以上、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの成形過程について説明した。

＜３．廃プラスチック成形物の製造方法＞
次に、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０へ投入される（Ｓ１０１）。続いて、容器１１０内で廃プラスチック原料Ｍが混練され、加熱される（Ｓ１０３）。このとき、容器１１０内の温度を調整するために、容器１１０内に水を散布してもよい。

さらに、容器１１０の端部に設けられて容器１１０内と外部とを連通する連通部１３０へ向かって、１４０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍが移送される（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０の端部へ移送され、廃プラスチック原料Ｍは、連通部１３０内を押し出される。このとき、少なくとも廃プラスチック原料Ｍが連通部１３０内を押出される間、連通部１３０は１００℃以下に冷却される（Ｓ１０７）。本実施形態の冷却工程（Ｓ１０７）では、冷却水Ｗは、面板１１７に沿って平行に散布される。冷却水Ｗの散布によって、水蒸気Ｓが発生する。

また、ステップＳ１０８において、発生した水蒸気Ｓに対して、ガスＧを噴射する。本実施形態では、ガス噴射工程（Ｓ１０８）では、ガスＧは、冷却水Ｗの散布方向と同様に、面板１１７に沿って平行に噴射される。

なお、本実施形態では、ガスＧが面板１１７に沿って平行に噴射される場合が例示されたが、本発明では、面板１１７に沿って平行に行われなくてもよい。例えば、水冷ノズル１４１の近傍にガス噴射部１９０の接地スペースを確保することが難しいような場合、連通部１３０の開口部に対向して配置された複数の切断部１６０（切断機）同士の隙間にガス噴射部１９０を設置し、複数の切断部１６０同士の隙間から、面板１１７に向かってガスＧを噴射することもできる。また、ガスＧの噴射を冷却水Ｗの散布方向と揃えて面板１１７に沿って平行に行うことが難しい場合であっても、例えば、大容量のファンやブロワー等を用いることによって、水蒸気Ｓを排気するのに十分なガスＧの噴射を可能にすることができる。

最終的に、廃プラスチック原料Ｍは連通部１３０から押出され、切断部１６０により切断されて、廃プラスチック成形物Ｐが成形される。

なお、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法において、ステップＳ１０３とステップＳ１０５とは、別の工程として説明したが、これらの工程は同時に行われてもよい。つまり、容器１１０内で廃プラスチック原料Ｍが混練、加熱されながら、容器１１０の他端部１１５へ移送されてもよい。

また、冷却工程であるステップＳ１０７とガス噴射工程であるステップＳ１０８とは、これらの工程の開始は、同時であってもよいし、或いは、ガス噴射工程の開始が、冷却工程の開始の後であってもよい。また、ガス噴射工程は、冷却工程と並行して行われるが、冷却工程が行われる間中の全体に亘って並行実施されてもよいし、或いは、１回以上の休止状態を挟んで間欠的に並行実施されてもよい。以上、本発明の一の実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法について説明した。

（作用効果）
本実施形態によれば、噴射されたガスＧによって、発生した水蒸気Ｓが連通部１３０の周囲から排気されるため、ガスＧを噴射しない場合より、水蒸気Ｓが連通部１３０の周囲に滞留する時間を短くできる。このため、冷却水Ｗの散布によって水蒸気Ｓが発生しても、連通部１３０の冷却効率の低下を抑制できると共に、成形プロセス中の連通部１３０の温度の制御精度を高めることができる。よって、廃プラスチック成形物の高密度化が可能になる。

また、本実施形態によれば、突出されたノズルを有することにより、廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０の内周面と接触する距離が長くなる。これにより、所定の温度以下とされた連通部１３０との接触に伴う放熱による冷却によって、廃プラスチック原料Ｍの溶融表面を固化することができる。

また、本実施形態によれば、冷却水Ｗの散布とガスＧの噴射との両方がいずれも面板１１７に沿って平行に行われるので、冷却水Ｗの散布によって面板１１７の近傍に生じる水蒸気Ｓを、ガスＧの噴射によって効率的に排気できる。

また、本実施形態によれば、ガス噴射工程において、ガスＧは、冷却工程における冷却水Ｗを散布する位置から離れた位置で噴射されるので、冷却水Ｗの散布とガスＧの噴射とが、互いに干渉しない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、一対のシャフトを有する２軸押出し成形の例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、１本のシャフトによる１軸押出し成形でもよい。

また、上記実施形態において、冷媒が水だけである例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。本発明では、冷媒は、部分的に水を含んでもよい。すなわち、冷媒は、水蒸気が発生する限り、水が溶媒である、任意の水溶液を採用できる。また、本発明は、図１～図６中に示した廃プラスチック成形物の製造装置の一部を組み合わせて構成することもできる。

１００ 廃プラスチック成形物の製造装置
１１０ 容器
１１７ 面板
１１７Ａ 端面
１２０ 移送部
１３０ 連通部
１３１ ノズル
１３１Ａ ノズル内周面
１３１Ｂ ノズル外周面
１４０ 冷却部
１５０ 加熱部
１９０ ガス噴射部
Ｇ ガス
Ｍ 廃プラスチック原料
Ｐ 廃プラスチック成形物
Ｓ 水蒸気
Ｗ 冷却水

Claims (5)

1. 廃プラスチック原料を容器へ投入する原料投入工程と、
   前記容器内で前記廃プラスチック原料を混練し、加熱する混練加熱工程と、
   前記容器の端部に設けられて前記容器内と外部とを連通する連通部へ向かって、１４０℃以上に加熱された前記廃プラスチック原料を移送する移送工程と、
   少なくとも前記廃プラスチック原料が前記連通部内を押し出される間、前記連通部へ冷却水を散布することによって前記連通部を１００℃以下に冷却する冷却工程と、
   前記冷却水の散布によって発生した水蒸気に対してガスを噴射するガス噴射工程と、
   冷却された前記連通部から前記容器の外部に押し出されることによって成形された前記廃プラスチック原料を切断する切断工程と、
   を含む、廃プラスチック成形物の製造方法。
2. 前記容器の前記端部には面板が設けられ、
   前記連通部は、前記面板の前記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、
   前記冷却工程における前記連通部の冷却は、前記ノズルの外周面への冷却水の散布により行われる、
   請求項１に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。
3. 前記冷却工程では、前記冷却水を前記面板に沿って平行に散布し、
   前記ガス噴射工程では、前記ガスを前記面板に沿って平行に噴射する、
   請求項２に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。
4. 前記ガス噴射工程において、前記ガスを、前記冷却工程における前記冷却水を散布する位置から離れた位置で噴射する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。
5. 内部に廃プラスチック原料を収容する容器と、
   前記容器の前記内部において混練され、１４０℃以上に加熱された前記廃プラスチック原料を前記容器の端部へ向かって移送する移送部と、
   前記容器の前記端部に設けられ、前記容器の前記内部と前記容器の外部とを連通する連通部と、
   前記連通部へ冷却水を散布することによって前記連通部を１００℃以下に冷却する冷却部と、
   前記冷却水の散布によって発生した水蒸気に対してガスを噴射するガス噴射部と、
   冷却された前記連通部から前記容器の外部に押し出されることによって成形された前記廃プラスチック原料を切断する切断部と、
   を備える、廃プラスチック成形物の製造装置。