JP4133257B2 - 廃プラスチックの造粒方法および造粒装置 - Google Patents
廃プラスチックの造粒方法および造粒装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックの造粒方法および造粒装置、詳しくは、廃プラスチックのリサイクルに好適に用いられる廃プラスチックの造粒方法および造粒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックフィルムの廃材（以下、廃プラスチックとする。）をリサイクルすることが種々検討されており、実用化されつつある。
【０００３】
このような廃プラスチックのリサイクル方法としては、たとえば、廃プラスチックを粉砕機に投入して粉砕した後、さらに造粒することが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
造粒は、たとえば、一定の回転速度で造粒羽根が回転する垂直軸回転式の造粒装置に、廃プラスチックを投入して、造粒羽根によって廃プラスチックを剪断し、その剪断熱によって粘度上昇した時点を、モータの発生電流値、モータのトルクあるいは温度センサによって検知し、その時点を造粒完了点として、所定量の水を投入することにより、実施されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭４７−１６９８２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、廃プラスチックには、通常、種々のプラスチックが混在しており、その溶融温度も個々のプラスチックによって異なっている。そのため、たとえば、造粒時においては、最も溶融温度の低いプラスチックが溶融してしまうのを防止するために、その最も溶融温度の低いプラスチックの粘度上昇に合わせて水が投入される。
【０００６】
しかし、最も溶融温度の低いプラスチックの粘度上昇に合わせて水が投入されると、それより溶融温度の高いプラスチックは、十分に剪断されないまま、造粒されるので、得られた造粒物の粒子径が不揃いになり、しかも、所望する粒子径以上のものが混在するようなる。そうすると、たとえば、貯蔵時にブリッジが生じたり、あるいは、成形時に安定した輸送や供給ができないという不具合を生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、粒子径の揃った造粒物を得ることのできる、廃プラスチックの造粒方法および造粒装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックを、垂直軸回転式の造粒装置に投入する材料投入工程、造粒装置内において、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックが溶融する時点の初期溶融温度の１〜３０℃低い温度まで温度が上昇した時に、少なくとも１回の冷却媒体の投入により、その温度を所定時間、所定範囲に維持する温度維持工程、冷却媒体の投入により、造粒を終了する造粒終了工程を備えていることを特徴としている。
【０００９】
このような方法によると、廃プラスチックの投入後に、その投入された廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックが溶融する時点の初期溶融温度の１〜３０℃低い温度まで温度が上昇した時に、冷却媒体が投入され、その温度が所定時間、所定範囲に維持される。そして、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断されるので、その後の冷却媒体の投入により造粒が完了した時点では、得られた造粒物の粒子径が揃うようになる。そのため、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００１１】
また、冷却媒体の最初の投入時の造粒装置内の温度が、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度であるため、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックをより剪断しやすくすることができる。そのため、より一層、造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度維持工程において、所定時間維持する温度が、１００℃以上、かつ、初期溶融温度未満であることを特徴としている。
【００１３】
このような方法によると、所定時間維持する温度が、１００℃以上、かつ、初期溶融温度未満であるため、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックを溶融させることなく、投入される冷却媒体が水である場合には、その水を気散させて効率のよい冷却を図ることができる。そのため、より一層、造粒物の粒子径が揃った効率的な造粒を達成することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記温度維持工程において、所定温度維持する時間が、１０秒〜２０分であることを特徴としている。
【００１５】
このような方法によると、所定温度維持する時間が、１０秒〜２０分であるため、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記温度維持工程において、冷却媒体は、少なくとも１回投入され、その１回に投入する冷却媒体の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部であることを特緒としている。
【００１７】
このような方法によると、１回に投入される冷却媒体の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部、つまり、廃プラスチックに対してわずかであるため、投入された冷却媒体が、すばやく分散され、廃プラスチックを均一に冷却するので、造粒途中の廃プラスチックに付着して局部的な冷却が促進されることを防止することができる。そのため、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが冷却媒体の局部冷却により団子状になることを防止することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記初期溶融温度が、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度から、その最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度より４０℃高い温度までの範囲にあることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によると、初期溶融温度が、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度からプラス４０℃の範囲であるため、廃プラスチック全体をより均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を、より一層揃えることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、造粒装置であって、廃プラスチックが投入される造粒槽と、前記造粒槽内に設けられ、水平方向に回転する造粒羽根と、前記造粒槽内に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給手段と、前記造粒槽内の温度を検知するための温度検知手段と、請求項１ないし５のいずれかに記載の廃プラスチックの造粒方法を実施することにより得られたデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
このような構成によると、冷却媒体供給手段が、記憶手段に記憶されたデータに基づいて制御されるので、同じ種類の廃プラスチックを、自動的に粒子径の揃った造粒物に造粒することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記制御手段は、さらに、前記温度検知手段の検知温度に基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御することを特徴としている。
【００２３】
このような構成によると、冷却媒体供給手段が、温度検知手段の検知温度に基づいて制御されるので、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の廃プラスチックの造粒方法に用いられる造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【００２５】
図１において、この造粒装置１は、垂直軸回転式の造粒装置であって、造粒槽としてのタンク２、水平方向に回転する造粒羽根としての回転羽根３、固定刃４、モータ５および支持フレーム６を備えている。
【００２６】
タンク２は、支持フレーム６上に設置され、廃プラスチックを受け入れるために、底壁２ａと周側壁２ｂと備える、上部が開放される有底円筒形状をなし、周側壁２ｂの外側には、その周側壁２ｂを外面から覆うように、タンク２を加熱することのできるジャケット２１が設けられている。なお、このジャケット２１は、図示しないが、加熱されたオイルが循環されるように構成されている。
【００２７】
また、タンク２内には、タンク２内の温度を検知するための熱電対からなる温度検知手段としての温度センサ２２が設けられている。
【００２８】
また、タンク２の上部には、廃プラスチックを投入するための投入口７が形成されるとともに、下部側方には、造粒物を排出するための排出部８が設けられている。
【００２９】
排出部８には、タンク２から連通して形成され下方に向かって開放される排出口９と、排出口９とタンク２との間を開閉するための開閉ゲート１０とが設けられている。開閉ゲート１０には、圧力シリンダ１１が連結されており、開閉ゲート１０は、その圧力シリンダ１１の進退駆動により開閉動作される。
【００３０】
回転羽根３は、タンク２内の底部に設けられており、タンク２の底壁２ａの中央部を上下方向、すなわち、垂直方向に貫通する回転軸１２と、回転軸１２の上部において支持される羽根部材１３とを備えている。
【００３１】
回転軸１２は、タンク２の底壁２ａの下方において、その下部が支持フレーム６に軸受１５を介して回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク２内に突出されている。また、支持フレーム６内において、回転軸１２の下部には、後述するモータ５からの動力が伝達される受動プーリ１６が、相対回転不能に設けられている。
【００３２】
また、羽根部材１３は、径方向に延びる複数の刃部１８を一体的に備えており、回転軸１２の上部に嵌合させることにより、刃部１８が、タンク２内の底部中心から放射状に延びるように配置される。
【００３３】
また、固定刃４は、タンク２の周側壁２ｂにおいて、刃部１８の先端と、刃部１８の長手方向において対向するように配置されており、周側壁２ｂに沿って互いに所定の間隔を隔てて複数設けられている。
【００３４】
モータ５は、支持フレーム６上において、タンク２の側方に配置されており、そのピニオンシャフト１９が支持フレーム６内に挿入されている。また、ピニオンシャフト１９には、伝動プーリ２０が相対回転不能に設けられている。
【００３５】
そして、ピニオンシャフト１９に設けられている伝動プーリ２０と、回転軸１２に設けられている受動プーリ１６とには、図示しないエンドレスベルトが巻回されている。そのため、モータ５の駆動によって、ピニオンシャフト１９が回転されると、伝動プーリ２０、図示しないエンドレスベルトおよび受動プーリ１６を介して、その動力が回転軸１２に伝達され、これによって、羽根部材１３の刃部１８がタンク２内において、固定刃４と対向する状態で水平方向に回転される。
【００３６】
また、この造粒装置１には、タンク２の上方に、タンク２内に所定量の水を供給するための、冷却媒体供給手段としての給水管２３と、その給水管２３から水を供給または停止するための、たとえば電磁弁などからなる給水弁２４とが設けられている。
【００３７】
また、この造粒装置１には、造粒装置１の各部を制御する制御手段としてのＣＰＵ２５および操作パネル２９が設けられている。このＣＰＵ２５には、モータ５、温度センサ２２、給水弁２４、操作パネル２９などが接続されており、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、記憶手段としてのＮＶＲＡＭ２８を備えている。
【００３８】
ＲＯＭ２６には、操作パネル２９から入力される各種の設定条件に基づいて、造粒処理を実行するための造粒プログラムが格納されている。ＲＡＭ２７には、実行された造粒処理の一時的な数値が格納される。ＮＶＲＡＭ２８には、次に述べる造粒処理によって得られた造粒データが格納される。なお、ＮＶＲＡＭ２８は、バックアップ電源によって、造粒装置１の電源が切断されても、造粒データの記憶が継続される。
【００３９】
また、操作パネル２９には、モータ５の起動または停止や給水弁２４の開閉などを実行するための各種の操作スイッチ、タンク２内の温度やモータ５の回転数などをモニタするためのモニタ部などが設けられている。
【００４０】
次に、この造粒装置１を用いて、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックを造粒する方法を、図２を参照して詳述する。
【００４１】
この方法では、まず、電源を投入して、操作パネル２９のスイッチの操作により、モータ５をオンする。そうすると、モータ５は、設定されている所定の一定速度（たとえば、回転数３５０〜８５０回／分、好ましくは、６００〜７００回／分）で駆動され、これによって、回転羽根３が、一定の回転速度で高速回転される。
【００４２】
次いで、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックをタンク２内に投入する。投入される廃プラスチックは、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ：溶融温度１３０℃）、ポリプロピレン（ＰＰ：溶融温度１７０℃）、ポリスチレン（ＰＳ：溶融温度１３０℃）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ：溶融温度１４０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：溶融温度２５０℃）あるいは塩化ビニル（ＰＶＣ：溶融温度２００℃）などの嵩密度が小さい廃材の粉砕物（たとえば、嵩密度０．０３〜０．１の粉砕物）の混合物が挙げられる。このような粉砕物の混合物は、たとえば、各種樹脂製の容器などの廃材が前処理として粉砕機によって粉砕されたものであって、リサイクルなどのために、取り扱いの容易化を図るべく造粒が必要とされるものである。
【００４３】
また、このような廃プラスチックの混合物において、この方法では、最も溶融温度の低い廃プラスチック（たとえば、上記の例では、ポリエチレンやポリスチレンなど）が、廃プラスチック全体１００重量部に対して２５重量部以上、さらには、２５〜６５重量部含まれていることが好ましい。最も溶融温度の低い廃プラスチックが、廃プラスチック全体１００重量部に対して、２５重量部以上含まれていれば、廃プラスチック全体を均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を揃えやすくすることができる。
【００４４】
また、廃プラスチックの投入量は、タンク２の容量にもよるが、たとえば、タンク２の容量が１０００Ｌである場合には、９０〜１４０Ｋｇ、好ましくは、１００〜１２０Ｋｇである。
【００４５】
そして、投入された廃プラスチックが、回転羽根３の回転によって剪断力が加えられると、減容化が促進されながら、剪断による剪断熱によってタンク２内の温度が上昇する。
【００４６】
その後、操作パネル２９のモニタ部に表示される温度センサ２２が検知したタンク２内の温度に基づいて、図２のＰ点に示すように、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチック（たとえば、ポリエチレンやポリスチレン）が溶融する時点の初期溶融温度の手前（後述するが、初期溶融温度より１〜３０℃低い温度）まで温度が上昇した時に、操作パネル２９のスイッチの操作により給水弁２４を開閉させて、冷却媒体としての水を、所定量投入する。
【００４７】
そうすると、タンク２内の温度が、水により冷却されている所定時間の間（図２におけるＰ点−Ｑ点間）、所定範囲に維持される。これによって、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチック（たとえば、溶融温度の高いポリエチレンテレフタレートなど）が剪断される。
【００４８】
なお、初期溶融温度は、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチック（たとえば、ポリエチレンやポリスチレン）の溶融温度から、その最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度より４０℃高い温度までが好ましい。初期溶融温度が、このような温度範囲であると、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度からプラス４０℃の範囲であるため、廃プラスチック全体を均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００４９】
また、初期溶融温度を、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部以下の廃プラスチックが溶融する時点とすると、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックを十分に剪断することができず、得られた造粒物の粒子径を揃えることが困難となる。
【００５０】
なお、この時に、水を投入する温度は、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度（たとえば、１２９〜１００℃）、好ましくは、１〜５℃低い温度である。水を投入する温度が、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度であれば、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックの溶融を防止しつつ、その後に、タンク２内を高温で維持することが容易となり、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックをより剪断しやすくすることができる。
【００５１】
また、この時に、水を投入する投入量は、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して０．５〜３重量部、さらには、０．７〜１．４重量部であることが好ましい。水の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部であれば、廃プラスチックに対してわずかな量であるため、投入された水が、すばやく分散され、廃プラスチックを均一に冷却するので、造粒途中の廃プラスチックに付着して局部的な冷却が促進されることを防止することができる。そのため、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが水の局部冷却により団子状になることを防止することができる。なお、水の投入量は、給水管２３に接続される図示しない流量計に基づいて計測してもよく、また、タンク２に設けられる図示しないレベル計に基づいて計測してもよい。
【００５２】
また、所定温度に維持する時間は、１０秒〜２０分、さらには、１０秒〜５分であることが好ましい。所定温度に維持する時間が、１０秒〜２０分であれば、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックを十分に剪断できながら、１バッチ毎の効率のよい造粒処理を図ることができる。その結果、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００５３】
また、所定時間に維持する温度は、１００℃以上で、かつ、初期溶融温度未満であることが好ましい。所定時間に維持する温度が、１００℃以上で、かつ、最も溶融温度の低い廃プラスチックの溶融温度未満であれば、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックを溶融させることなく、かつ、水を沸点よりも高い温度で気散させて効率のよい冷却を図ることができる。
【００５４】
また、所定時間、所定温度に維持するためには、再度、冷却のための水を投入してもよい。すなわち、このような水の投入は、造粒物の目的とする粒径に応じて適宜選択することができ、Ｐ点で１回だけ投入してもよく、また、Ｐ点−Ｑ点間において２回以上投入してもよい。
【００５５】
そして、所定時間が経過し、回転羽根３によって、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断され、目的の粒径の造粒物が得られるＱ点において、造粒のための水を投入する。水の投入は、上記と同様に、操作パネル２９のスイッチの操作により給水弁２４を開閉させればよい。なお、この造粒のための水の投入量は、たとえば、廃プラスチック１００重量部に対して、１〜１０重量部、さらには、３〜６重量部であることが好ましい。これによって、廃プラスチックを一気に冷却して、造粒を完了させる。
【００５６】
その後、圧力シリンダ１１を作動させて、開閉ゲート１０を開動作させることにより、造粒物を排出する。
【００５７】
このような方法によれば、冷却のための水の投入後、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断されるので、造粒のための水の投入により、造粒が完了した時点では、得られた造粒物の粒子径が揃うようになる。そのため、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００５８】
また、この造粒装置１では、操作パネル２９のスイッチの操作により、上記した１バッチにおける造粒データ（モータ５の回転数、冷却のための水の投入タイミングおよび投入量、造粒のための水の投入タイミングおよび投入量）を、ＮＶＲＡＭ２８に登録できるように構成されており、その登録された造粒データに基づいて、ＣＰＵ２５の制御により、登録された造粒データの条件で自動的に造粒処理の実行ができるように構成されている。
【００５９】
そのため、次に造粒する廃プラスチックが同じ種類の廃プラスチック（すなわち、混合物中の廃プラスチックの種類および割合が同じもの。）である場合には、操作パネル２９のスイッチの操作により、今回の造粒データをＮＶＲＡＭ２８に登録しておき、次回の廃プラスチックの投入時に、操作パネル２９のスイッチの操作により、そのＮＶＲＡＭ２８に登録された造粒データに基づいて、造粒処理を実行させれば、次バッチにおいて自動的に造粒することができる。
【００６０】
また、この造粒装置１では、造粒データとして記録されているデータ温度と、温度センサ２２によって実際に検知されたモニタ温度との差を補償すべく、次回の水の投入量を補正する水投入量補正プログラムが、ＣＰＵ２５のＲＯＭ２６内に格納されている。
【００６１】
より具体的には、この水投入量補正プログラムは、下記に示す演算式を備えている。
【００６２】
Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）＝（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ
（Ａは廃プラスチックの投入量（ｃｍ３）、Ｄは廃プラスチックの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｔａは冷却のための水の投入前のデータ温度、Ｔｂは冷却のための水の投入後のデータ温度、Ｔｗは冷却のために投入される水の温度（℃）、Ｗは次回の造粒処理で投入される水の投入量（ｇ）、Ｋは変数を示す。）
上記の演算式において、左辺の「Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）」は、冷却のための水が投入された前後の熱量、つまり、廃プラスチックの放熱量を示し、右辺の「（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ」は、冷却のために投入された水の吸熱量を示す。ここで、冷却のための水の投入において、熱量のロスがなければ、左辺の「Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）」と右辺の「（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ」とが等しく、つまり、右辺の変数Ｋ＝１となるが、実際には、水の投入において熱量のロスが生じる。そのため、Ｋは、経験的に初期値として０．５が設定されている。
【００６３】
そして、この水投入量補正プログラムでは、変数Ｋを、温度センサ２２によって検知された温度に対応させて、たとえば、０．１、０．２、０．３・・などのレベルの数値として、選択的に設定させるようにプログラムされている。
【００６４】
なお、上記の演算式における既知の数値（Ａ、Ｄ）は、操作パネル２９から予め入力しておき、また、Ｔｗ（水の温度（℃））は、給水管２３に設けられる図示しない温度センサから入力される。
【００６５】
そして、この水投入量補正プログラムでは、ＣＰＵ２５の制御による造粒処理において、冷却のための水の投入後において、造粒データとして記録されているデータ温度よりも、温度センサ２２によって検知されたモニタ温度が高い場合には、水投入量補正プログラムが、Ｋの値を、現在の設定値よりも低いレベルに設定し（たとえば、現在の設定値が０.５である場合には、０．４が設定される。）、一方、データ温度よりも、モニタ温度が低い場合には、水投入量補正プログラムが、Ｋの値を、現在の設定値よりも高いレベルに設定する（たとえば、現在の設定値が０.５である場合には、０．６が設定される。）。
【００６６】
そうすると、上記の演算式から求められる次回の水の投入量は、モニタ温度がデータ温度よりも高い場合には、より多く設定され、モニタ温度がデータ温度よりも低い場合には、より少なく設定される。
【００６７】
なお、このＫの値は、モニタ温度とデータ温度との差が、たとえば、２℃以内では、０．１レベル、３〜４℃では、０．２レベルとなるなど、その差に対応したレベルで設定される。
【００６８】
そのため、この造粒装置１では、１バッチ毎に、温度センサ２２によって検知された温度に基づいて、次バッチの水の投入量が設定され、次バッチにおいては、ＣＰＵ２５が給水弁２４を制御して、その投入量の水を自動的に投入するので、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【００６９】
なお、上記の造粒方法においては、冷却のための水の投入後に、モータ５の回転数、すなわち、回転羽根３の回転速度を適宜変更してもよい。たとえば、冷却のための水の投入後に、回転羽根３の回転速度を減速させれば、廃プラスチックの造粒効果を向上させることができる。一方、冷却のための水の投入後において、回転羽根３の回転速度を変更せずに、回転羽根３の高速回転を維持すれば、廃プラスチックの粉砕効果を向上させることができる。つまり、このような回転羽根３の回転速度の変更は、投入される廃プラスチックの種類に応じて適宜選択すればよく、たとえば、溶融温度の高い廃プラスチックの割合が多い場合には、回転羽根３の高速回転を維持して、粉砕効果を高めればよく、一方、溶融温度の高い廃プラスチックの割合が少ない場合には、回転羽根３の回転回転を減速して、造粒効果を高めればよい。
【００７０】
なお、上記の説明においては、回転羽根３の剪断力による剪断熱により、タンク２内の温度を上昇させたが、その目的および用途に応じて、適宜ジャケット２１によって加熱してもよい。
【００７１】
また、上記の説明においては、冷却媒体として水を用いたが、これに限らず、たとえば、炭酸ガスなどの公知の冷媒を用いてもよく、また、冷却のために投入する冷却媒体と、造粒のために投入する冷却媒体との種類を変更してもよい。
【００７２】
また、上記の説明においては、温度センサ２２によって、冷却のための水の投入タイミングを検知したが、温度と、タンク２内において造粒される廃プラスチックの粘度との相関がある場合には、温度検知手段として、モータの発生電流値を検知する電流計、あるいは、モータのトルクを検知するトルク計などを用いてもよい。
【００７３】
また、上記の説明においては、造粒装置１に固定刃４を備えたが、廃プラスチックの大きさなどによっては、固定刃４を設けなくてもよい。
【００７４】
【試験例】
試験例１
上記した造粒装置１として、アドオンミキサー（ＥＭ−１０００型，株式会社カワタ製）を用い、表１に示す混合物の廃プラスチックを造粒した。
【００７５】
すなわち、まず、回転羽根３を、６３０回／分で回転させた後、表１に示す混合物の廃プラスチック１００ｋｇを投入して、約７分間、剪断した。その後、タンク２内の温度が上昇し、１２９℃となった時点で、冷却のための水１ｋｇを投入した。次いで、回転羽根３を、３１５回／分に減速して、１分間、１２９℃に維持した後、造粒のための水７ｋｇを投入し、造粒処理を完了した。これにより、粒径１０ｍｍ付近が８０〜９０％の均一な造粒物を得ることができた。
【００７６】
【表１】
試験例２
上記した試験例１において、タンク２内の温度が上昇して、１２９℃となった時点で、冷却のための水を投入することなく、すぐに造粒のための水７ｋｇを投入し、造粒処理を完了した以外は、試験例１と同じ操作を実施した。得られた造粒物は、粒径１０ｍｍ付近が６０〜７０％であった。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００７８】
また、請求項１に記載の発明によれば、より一層、造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００７９】
請求項２に記載の発明によれば、より一層、造粒物の粒子径が揃った効率的な造粒を達成することができる。
【００８０】
請求項３に記載の発明によれば、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００８１】
請求項４に記載の発明によれば、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが冷却媒体の局部冷却により団子状になることを防止することができる。
【００８２】
請求項５に記載の発明によれば、得られた造粒物の粒子径を、より一層揃えることができる。
【００８３】
請求項６に記載の発明によれば、同じ種類の廃プラスチックを、自動的に粒子径の揃った造粒物に造粒することができる。
【００８４】
請求項７に記載の発明によれば、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示す造粒装置によって造粒する工程の温度変化を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 造粒装置
２ タンク
３ 回転羽根
２２ 温度センサ
２３ 給水管
２４ 給水弁
２５ ＣＰＵ
２８ ＮＶＲＡＭ
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックの造粒方法および造粒装置、詳しくは、廃プラスチックのリサイクルに好適に用いられる廃プラスチックの造粒方法および造粒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックフィルムの廃材（以下、廃プラスチックとする。）をリサイクルすることが種々検討されており、実用化されつつある。
【０００３】
このような廃プラスチックのリサイクル方法としては、たとえば、廃プラスチックを粉砕機に投入して粉砕した後、さらに造粒することが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
造粒は、たとえば、一定の回転速度で造粒羽根が回転する垂直軸回転式の造粒装置に、廃プラスチックを投入して、造粒羽根によって廃プラスチックを剪断し、その剪断熱によって粘度上昇した時点を、モータの発生電流値、モータのトルクあるいは温度センサによって検知し、その時点を造粒完了点として、所定量の水を投入することにより、実施されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭４７−１６９８２号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、廃プラスチックには、通常、種々のプラスチックが混在しており、その溶融温度も個々のプラスチックによって異なっている。そのため、たとえば、造粒時においては、最も溶融温度の低いプラスチックが溶融してしまうのを防止するために、その最も溶融温度の低いプラスチックの粘度上昇に合わせて水が投入される。
【０００６】
しかし、最も溶融温度の低いプラスチックの粘度上昇に合わせて水が投入されると、それより溶融温度の高いプラスチックは、十分に剪断されないまま、造粒されるので、得られた造粒物の粒子径が不揃いになり、しかも、所望する粒子径以上のものが混在するようなる。そうすると、たとえば、貯蔵時にブリッジが生じたり、あるいは、成形時に安定した輸送や供給ができないという不具合を生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、粒子径の揃った造粒物を得ることのできる、廃プラスチックの造粒方法および造粒装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックを、垂直軸回転式の造粒装置に投入する材料投入工程、造粒装置内において、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックが溶融する時点の初期溶融温度の１〜３０℃低い温度まで温度が上昇した時に、少なくとも１回の冷却媒体の投入により、その温度を所定時間、所定範囲に維持する温度維持工程、冷却媒体の投入により、造粒を終了する造粒終了工程を備えていることを特徴としている。
【０００９】
このような方法によると、廃プラスチックの投入後に、その投入された廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックが溶融する時点の初期溶融温度の１〜３０℃低い温度まで温度が上昇した時に、冷却媒体が投入され、その温度が所定時間、所定範囲に維持される。そして、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断されるので、その後の冷却媒体の投入により造粒が完了した時点では、得られた造粒物の粒子径が揃うようになる。そのため、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００１１】
また、冷却媒体の最初の投入時の造粒装置内の温度が、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度であるため、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックをより剪断しやすくすることができる。そのため、より一層、造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度維持工程において、所定時間維持する温度が、１００℃以上、かつ、初期溶融温度未満であることを特徴としている。
【００１３】
このような方法によると、所定時間維持する温度が、１００℃以上、かつ、初期溶融温度未満であるため、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックを溶融させることなく、投入される冷却媒体が水である場合には、その水を気散させて効率のよい冷却を図ることができる。そのため、より一層、造粒物の粒子径が揃った効率的な造粒を達成することができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記温度維持工程において、所定温度維持する時間が、１０秒〜２０分であることを特徴としている。
【００１５】
このような方法によると、所定温度維持する時間が、１０秒〜２０分であるため、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記温度維持工程において、冷却媒体は、少なくとも１回投入され、その１回に投入する冷却媒体の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部であることを特緒としている。
【００１７】
このような方法によると、１回に投入される冷却媒体の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部、つまり、廃プラスチックに対してわずかであるため、投入された冷却媒体が、すばやく分散され、廃プラスチックを均一に冷却するので、造粒途中の廃プラスチックに付着して局部的な冷却が促進されることを防止することができる。そのため、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが冷却媒体の局部冷却により団子状になることを防止することができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記初期溶融温度が、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度から、その最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度より４０℃高い温度までの範囲にあることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によると、初期溶融温度が、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度からプラス４０℃の範囲であるため、廃プラスチック全体をより均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を、より一層揃えることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、造粒装置であって、廃プラスチックが投入される造粒槽と、前記造粒槽内に設けられ、水平方向に回転する造粒羽根と、前記造粒槽内に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給手段と、前記造粒槽内の温度を検知するための温度検知手段と、請求項１ないし５のいずれかに記載の廃プラスチックの造粒方法を実施することにより得られたデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
このような構成によると、冷却媒体供給手段が、記憶手段に記憶されたデータに基づいて制御されるので、同じ種類の廃プラスチックを、自動的に粒子径の揃った造粒物に造粒することができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記制御手段は、さらに、前記温度検知手段の検知温度に基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御することを特徴としている。
【００２３】
このような構成によると、冷却媒体供給手段が、温度検知手段の検知温度に基づいて制御されるので、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の廃プラスチックの造粒方法に用いられる造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【００２５】
図１において、この造粒装置１は、垂直軸回転式の造粒装置であって、造粒槽としてのタンク２、水平方向に回転する造粒羽根としての回転羽根３、固定刃４、モータ５および支持フレーム６を備えている。
【００２６】
タンク２は、支持フレーム６上に設置され、廃プラスチックを受け入れるために、底壁２ａと周側壁２ｂと備える、上部が開放される有底円筒形状をなし、周側壁２ｂの外側には、その周側壁２ｂを外面から覆うように、タンク２を加熱することのできるジャケット２１が設けられている。なお、このジャケット２１は、図示しないが、加熱されたオイルが循環されるように構成されている。
【００２７】
また、タンク２内には、タンク２内の温度を検知するための熱電対からなる温度検知手段としての温度センサ２２が設けられている。
【００２８】
また、タンク２の上部には、廃プラスチックを投入するための投入口７が形成されるとともに、下部側方には、造粒物を排出するための排出部８が設けられている。
【００２９】
排出部８には、タンク２から連通して形成され下方に向かって開放される排出口９と、排出口９とタンク２との間を開閉するための開閉ゲート１０とが設けられている。開閉ゲート１０には、圧力シリンダ１１が連結されており、開閉ゲート１０は、その圧力シリンダ１１の進退駆動により開閉動作される。
【００３０】
回転羽根３は、タンク２内の底部に設けられており、タンク２の底壁２ａの中央部を上下方向、すなわち、垂直方向に貫通する回転軸１２と、回転軸１２の上部において支持される羽根部材１３とを備えている。
【００３１】
回転軸１２は、タンク２の底壁２ａの下方において、その下部が支持フレーム６に軸受１５を介して回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク２内に突出されている。また、支持フレーム６内において、回転軸１２の下部には、後述するモータ５からの動力が伝達される受動プーリ１６が、相対回転不能に設けられている。
【００３２】
また、羽根部材１３は、径方向に延びる複数の刃部１８を一体的に備えており、回転軸１２の上部に嵌合させることにより、刃部１８が、タンク２内の底部中心から放射状に延びるように配置される。
【００３３】
また、固定刃４は、タンク２の周側壁２ｂにおいて、刃部１８の先端と、刃部１８の長手方向において対向するように配置されており、周側壁２ｂに沿って互いに所定の間隔を隔てて複数設けられている。
【００３４】
モータ５は、支持フレーム６上において、タンク２の側方に配置されており、そのピニオンシャフト１９が支持フレーム６内に挿入されている。また、ピニオンシャフト１９には、伝動プーリ２０が相対回転不能に設けられている。
【００３５】
そして、ピニオンシャフト１９に設けられている伝動プーリ２０と、回転軸１２に設けられている受動プーリ１６とには、図示しないエンドレスベルトが巻回されている。そのため、モータ５の駆動によって、ピニオンシャフト１９が回転されると、伝動プーリ２０、図示しないエンドレスベルトおよび受動プーリ１６を介して、その動力が回転軸１２に伝達され、これによって、羽根部材１３の刃部１８がタンク２内において、固定刃４と対向する状態で水平方向に回転される。
【００３６】
また、この造粒装置１には、タンク２の上方に、タンク２内に所定量の水を供給するための、冷却媒体供給手段としての給水管２３と、その給水管２３から水を供給または停止するための、たとえば電磁弁などからなる給水弁２４とが設けられている。
【００３７】
また、この造粒装置１には、造粒装置１の各部を制御する制御手段としてのＣＰＵ２５および操作パネル２９が設けられている。このＣＰＵ２５には、モータ５、温度センサ２２、給水弁２４、操作パネル２９などが接続されており、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、記憶手段としてのＮＶＲＡＭ２８を備えている。
【００３８】
ＲＯＭ２６には、操作パネル２９から入力される各種の設定条件に基づいて、造粒処理を実行するための造粒プログラムが格納されている。ＲＡＭ２７には、実行された造粒処理の一時的な数値が格納される。ＮＶＲＡＭ２８には、次に述べる造粒処理によって得られた造粒データが格納される。なお、ＮＶＲＡＭ２８は、バックアップ電源によって、造粒装置１の電源が切断されても、造粒データの記憶が継続される。
【００３９】
また、操作パネル２９には、モータ５の起動または停止や給水弁２４の開閉などを実行するための各種の操作スイッチ、タンク２内の温度やモータ５の回転数などをモニタするためのモニタ部などが設けられている。
【００４０】
次に、この造粒装置１を用いて、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックを造粒する方法を、図２を参照して詳述する。
【００４１】
この方法では、まず、電源を投入して、操作パネル２９のスイッチの操作により、モータ５をオンする。そうすると、モータ５は、設定されている所定の一定速度（たとえば、回転数３５０〜８５０回／分、好ましくは、６００〜７００回／分）で駆動され、これによって、回転羽根３が、一定の回転速度で高速回転される。
【００４２】
次いで、溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックをタンク２内に投入する。投入される廃プラスチックは、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ：溶融温度１３０℃）、ポリプロピレン（ＰＰ：溶融温度１７０℃）、ポリスチレン（ＰＳ：溶融温度１３０℃）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ：溶融温度１４０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：溶融温度２５０℃）あるいは塩化ビニル（ＰＶＣ：溶融温度２００℃）などの嵩密度が小さい廃材の粉砕物（たとえば、嵩密度０．０３〜０．１の粉砕物）の混合物が挙げられる。このような粉砕物の混合物は、たとえば、各種樹脂製の容器などの廃材が前処理として粉砕機によって粉砕されたものであって、リサイクルなどのために、取り扱いの容易化を図るべく造粒が必要とされるものである。
【００４３】
また、このような廃プラスチックの混合物において、この方法では、最も溶融温度の低い廃プラスチック（たとえば、上記の例では、ポリエチレンやポリスチレンなど）が、廃プラスチック全体１００重量部に対して２５重量部以上、さらには、２５〜６５重量部含まれていることが好ましい。最も溶融温度の低い廃プラスチックが、廃プラスチック全体１００重量部に対して、２５重量部以上含まれていれば、廃プラスチック全体を均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を揃えやすくすることができる。
【００４４】
また、廃プラスチックの投入量は、タンク２の容量にもよるが、たとえば、タンク２の容量が１０００Ｌである場合には、９０〜１４０Ｋｇ、好ましくは、１００〜１２０Ｋｇである。
【００４５】
そして、投入された廃プラスチックが、回転羽根３の回転によって剪断力が加えられると、減容化が促進されながら、剪断による剪断熱によってタンク２内の温度が上昇する。
【００４６】
その後、操作パネル２９のモニタ部に表示される温度センサ２２が検知したタンク２内の温度に基づいて、図２のＰ点に示すように、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチック（たとえば、ポリエチレンやポリスチレン）が溶融する時点の初期溶融温度の手前（後述するが、初期溶融温度より１〜３０℃低い温度）まで温度が上昇した時に、操作パネル２９のスイッチの操作により給水弁２４を開閉させて、冷却媒体としての水を、所定量投入する。
【００４７】
そうすると、タンク２内の温度が、水により冷却されている所定時間の間（図２におけるＰ点−Ｑ点間）、所定範囲に維持される。これによって、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチック（たとえば、溶融温度の高いポリエチレンテレフタレートなど）が剪断される。
【００４８】
なお、初期溶融温度は、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチック（たとえば、ポリエチレンやポリスチレン）の溶融温度から、その最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度より４０℃高い温度までが好ましい。初期溶融温度が、このような温度範囲であると、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度からプラス４０℃の範囲であるため、廃プラスチック全体を均一に造粒することができ、得られた造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００４９】
また、初期溶融温度を、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部以下の廃プラスチックが溶融する時点とすると、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックを十分に剪断することができず、得られた造粒物の粒子径を揃えることが困難となる。
【００５０】
なお、この時に、水を投入する温度は、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度（たとえば、１２９〜１００℃）、好ましくは、１〜５℃低い温度である。水を投入する温度が、初期溶融温度より、１〜３０℃低い温度であれば、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックの溶融を防止しつつ、その後に、タンク２内を高温で維持することが容易となり、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックをより剪断しやすくすることができる。
【００５１】
また、この時に、水を投入する投入量は、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して０．５〜３重量部、さらには、０．７〜１．４重量部であることが好ましい。水の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部であれば、廃プラスチックに対してわずかな量であるため、投入された水が、すばやく分散され、廃プラスチックを均一に冷却するので、造粒途中の廃プラスチックに付着して局部的な冷却が促進されることを防止することができる。そのため、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが水の局部冷却により団子状になることを防止することができる。なお、水の投入量は、給水管２３に接続される図示しない流量計に基づいて計測してもよく、また、タンク２に設けられる図示しないレベル計に基づいて計測してもよい。
【００５２】
また、所定温度に維持する時間は、１０秒〜２０分、さらには、１０秒〜５分であることが好ましい。所定温度に維持する時間が、１０秒〜２０分であれば、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックを十分に剪断できながら、１バッチ毎の効率のよい造粒処理を図ることができる。その結果、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００５３】
また、所定時間に維持する温度は、１００℃以上で、かつ、初期溶融温度未満であることが好ましい。所定時間に維持する温度が、１００℃以上で、かつ、最も溶融温度の低い廃プラスチックの溶融温度未満であれば、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックを溶融させることなく、かつ、水を沸点よりも高い温度で気散させて効率のよい冷却を図ることができる。
【００５４】
また、所定時間、所定温度に維持するためには、再度、冷却のための水を投入してもよい。すなわち、このような水の投入は、造粒物の目的とする粒径に応じて適宜選択することができ、Ｐ点で１回だけ投入してもよく、また、Ｐ点−Ｑ点間において２回以上投入してもよい。
【００５５】
そして、所定時間が経過し、回転羽根３によって、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断され、目的の粒径の造粒物が得られるＱ点において、造粒のための水を投入する。水の投入は、上記と同様に、操作パネル２９のスイッチの操作により給水弁２４を開閉させればよい。なお、この造粒のための水の投入量は、たとえば、廃プラスチック１００重量部に対して、１〜１０重量部、さらには、３〜６重量部であることが好ましい。これによって、廃プラスチックを一気に冷却して、造粒を完了させる。
【００５６】
その後、圧力シリンダ１１を作動させて、開閉ゲート１０を開動作させることにより、造粒物を排出する。
【００５７】
このような方法によれば、冷却のための水の投入後、所定時間、所定温度に維持されている間に、初期溶融温度よりも溶融温度の高い廃プラスチックが剪断されるので、造粒のための水の投入により、造粒が完了した時点では、得られた造粒物の粒子径が揃うようになる。そのため、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００５８】
また、この造粒装置１では、操作パネル２９のスイッチの操作により、上記した１バッチにおける造粒データ（モータ５の回転数、冷却のための水の投入タイミングおよび投入量、造粒のための水の投入タイミングおよび投入量）を、ＮＶＲＡＭ２８に登録できるように構成されており、その登録された造粒データに基づいて、ＣＰＵ２５の制御により、登録された造粒データの条件で自動的に造粒処理の実行ができるように構成されている。
【００５９】
そのため、次に造粒する廃プラスチックが同じ種類の廃プラスチック（すなわち、混合物中の廃プラスチックの種類および割合が同じもの。）である場合には、操作パネル２９のスイッチの操作により、今回の造粒データをＮＶＲＡＭ２８に登録しておき、次回の廃プラスチックの投入時に、操作パネル２９のスイッチの操作により、そのＮＶＲＡＭ２８に登録された造粒データに基づいて、造粒処理を実行させれば、次バッチにおいて自動的に造粒することができる。
【００６０】
また、この造粒装置１では、造粒データとして記録されているデータ温度と、温度センサ２２によって実際に検知されたモニタ温度との差を補償すべく、次回の水の投入量を補正する水投入量補正プログラムが、ＣＰＵ２５のＲＯＭ２６内に格納されている。
【００６１】
より具体的には、この水投入量補正プログラムは、下記に示す演算式を備えている。
【００６２】
Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）＝（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ
（Ａは廃プラスチックの投入量（ｃｍ３）、Ｄは廃プラスチックの嵩密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｔａは冷却のための水の投入前のデータ温度、Ｔｂは冷却のための水の投入後のデータ温度、Ｔｗは冷却のために投入される水の温度（℃）、Ｗは次回の造粒処理で投入される水の投入量（ｇ）、Ｋは変数を示す。）
上記の演算式において、左辺の「Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）」は、冷却のための水が投入された前後の熱量、つまり、廃プラスチックの放熱量を示し、右辺の「（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ」は、冷却のために投入された水の吸熱量を示す。ここで、冷却のための水の投入において、熱量のロスがなければ、左辺の「Ａ×Ｄ×（Ｔａ−Ｔｂ）」と右辺の「（６６０−Ｔｗ）×Ｗ×Ｋ」とが等しく、つまり、右辺の変数Ｋ＝１となるが、実際には、水の投入において熱量のロスが生じる。そのため、Ｋは、経験的に初期値として０．５が設定されている。
【００６３】
そして、この水投入量補正プログラムでは、変数Ｋを、温度センサ２２によって検知された温度に対応させて、たとえば、０．１、０．２、０．３・・などのレベルの数値として、選択的に設定させるようにプログラムされている。
【００６４】
なお、上記の演算式における既知の数値（Ａ、Ｄ）は、操作パネル２９から予め入力しておき、また、Ｔｗ（水の温度（℃））は、給水管２３に設けられる図示しない温度センサから入力される。
【００６５】
そして、この水投入量補正プログラムでは、ＣＰＵ２５の制御による造粒処理において、冷却のための水の投入後において、造粒データとして記録されているデータ温度よりも、温度センサ２２によって検知されたモニタ温度が高い場合には、水投入量補正プログラムが、Ｋの値を、現在の設定値よりも低いレベルに設定し（たとえば、現在の設定値が０.５である場合には、０．４が設定される。）、一方、データ温度よりも、モニタ温度が低い場合には、水投入量補正プログラムが、Ｋの値を、現在の設定値よりも高いレベルに設定する（たとえば、現在の設定値が０.５である場合には、０．６が設定される。）。
【００６６】
そうすると、上記の演算式から求められる次回の水の投入量は、モニタ温度がデータ温度よりも高い場合には、より多く設定され、モニタ温度がデータ温度よりも低い場合には、より少なく設定される。
【００６７】
なお、このＫの値は、モニタ温度とデータ温度との差が、たとえば、２℃以内では、０．１レベル、３〜４℃では、０．２レベルとなるなど、その差に対応したレベルで設定される。
【００６８】
そのため、この造粒装置１では、１バッチ毎に、温度センサ２２によって検知された温度に基づいて、次バッチの水の投入量が設定され、次バッチにおいては、ＣＰＵ２５が給水弁２４を制御して、その投入量の水を自動的に投入するので、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【００６９】
なお、上記の造粒方法においては、冷却のための水の投入後に、モータ５の回転数、すなわち、回転羽根３の回転速度を適宜変更してもよい。たとえば、冷却のための水の投入後に、回転羽根３の回転速度を減速させれば、廃プラスチックの造粒効果を向上させることができる。一方、冷却のための水の投入後において、回転羽根３の回転速度を変更せずに、回転羽根３の高速回転を維持すれば、廃プラスチックの粉砕効果を向上させることができる。つまり、このような回転羽根３の回転速度の変更は、投入される廃プラスチックの種類に応じて適宜選択すればよく、たとえば、溶融温度の高い廃プラスチックの割合が多い場合には、回転羽根３の高速回転を維持して、粉砕効果を高めればよく、一方、溶融温度の高い廃プラスチックの割合が少ない場合には、回転羽根３の回転回転を減速して、造粒効果を高めればよい。
【００７０】
なお、上記の説明においては、回転羽根３の剪断力による剪断熱により、タンク２内の温度を上昇させたが、その目的および用途に応じて、適宜ジャケット２１によって加熱してもよい。
【００７１】
また、上記の説明においては、冷却媒体として水を用いたが、これに限らず、たとえば、炭酸ガスなどの公知の冷媒を用いてもよく、また、冷却のために投入する冷却媒体と、造粒のために投入する冷却媒体との種類を変更してもよい。
【００７２】
また、上記の説明においては、温度センサ２２によって、冷却のための水の投入タイミングを検知したが、温度と、タンク２内において造粒される廃プラスチックの粘度との相関がある場合には、温度検知手段として、モータの発生電流値を検知する電流計、あるいは、モータのトルクを検知するトルク計などを用いてもよい。
【００７３】
また、上記の説明においては、造粒装置１に固定刃４を備えたが、廃プラスチックの大きさなどによっては、固定刃４を設けなくてもよい。
【００７４】
【試験例】
試験例１
上記した造粒装置１として、アドオンミキサー（ＥＭ−１０００型，株式会社カワタ製）を用い、表１に示す混合物の廃プラスチックを造粒した。
【００７５】
すなわち、まず、回転羽根３を、６３０回／分で回転させた後、表１に示す混合物の廃プラスチック１００ｋｇを投入して、約７分間、剪断した。その後、タンク２内の温度が上昇し、１２９℃となった時点で、冷却のための水１ｋｇを投入した。次いで、回転羽根３を、３１５回／分に減速して、１分間、１２９℃に維持した後、造粒のための水７ｋｇを投入し、造粒処理を完了した。これにより、粒径１０ｍｍ付近が８０〜９０％の均一な造粒物を得ることができた。
【００７６】
【表１】
上記した試験例１において、タンク２内の温度が上昇して、１２９℃となった時点で、冷却のための水を投入することなく、すぐに造粒のための水７ｋｇを投入し、造粒処理を完了した以外は、試験例１と同じ操作を実施した。得られた造粒物は、粒径１０ｍｍ付近が６０〜７０％であった。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、得られた造粒物において、貯蔵時にブリッジが生じることを防止することができ、また、成形時に安定した輸送や供給を達成することができる。
【００７８】
また、請求項１に記載の発明によれば、より一層、造粒物の粒子径を揃えることができる。
【００７９】
請求項２に記載の発明によれば、より一層、造粒物の粒子径が揃った効率的な造粒を達成することができる。
【００８０】
請求項３に記載の発明によれば、過不足のない効率的な造粒を達成することができる。
【００８１】
請求項４に記載の発明によれば、効率的な冷却を図ることができるとともに、廃プラスチックが冷却媒体の局部冷却により団子状になることを防止することができる。
【００８２】
請求項５に記載の発明によれば、得られた造粒物の粒子径を、より一層揃えることができる。
【００８３】
請求項６に記載の発明によれば、同じ種類の廃プラスチックを、自動的に粒子径の揃った造粒物に造粒することができる。
【００８４】
請求項７に記載の発明によれば、実際の温度条件に即した、より確実な造粒を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示す造粒装置によって造粒する工程の温度変化を示す概念図である。
【符号の説明】
１ 造粒装置
２ タンク
３ 回転羽根
２２ 温度センサ
２３ 給水管
２４ 給水弁
２５ ＣＰＵ
２８ ＮＶＲＡＭ
Claims (7)
- 溶融温度の異なる複数種類の廃プラスチックを、垂直軸回転式の造粒装置に投入する材料投入工程、
造粒装置内において、廃プラスチック全体１００重量部に対して溶融温度が最も低い側から高い側に向かって２５重量部を超える廃プラスチックが溶融する時点の初期溶融温度の１〜３０℃低い温度まで温度が上昇した時に、少なくとも１回の冷却媒体の投入により、その温度を所定時間、所定範囲に維持する温度維持工程、
冷却媒体の投入により、造粒を終了する造粒終了工程
を備えていることを特徴とする、廃プラスチックの造粒方法。 - 前記温度維持工程において、所定時間維持する温度が、１００℃以上、かつ、前記初期溶融温度未満であることを特徴とする、請求項１に記載の廃プラスチックの造粒方法。
- 前記温度維持工程において、所定温度維持する時間が、１０秒〜２０分であることを特徴とする、請求項１または２に記載の廃プラスチックの造粒方法。
- 前記温度維持工程において、冷却媒体は、少なくとも１回投入され、その１回に投入する冷却媒体の投入量が、廃プラスチックの投入量１００重量部に対して、０．５〜３重量部であることを特徴する、請求項１ないし３のいずれかに記載の廃プラスチックの造粒方法。
- 前記初期溶融温度が、廃プラスチックのうちの最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度から、その最も溶融温度が低い廃プラスチックの溶融温度より４０℃高い温度までの範囲にあることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の廃プラスチックの造粒方法。
- 廃プラスチックが投入される造粒槽と、
前記造粒槽内に設けられ、水平方向に回転する造粒羽根と、
前記造粒槽内に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給手段と、
前記造粒槽内の温度を検知するための温度検知手段と、
請求項１ないし５のいずれかに記載の廃プラスチックの造粒方法を実施することにより得られたデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されたデータに基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする、造粒装置。 - 前記制御手段は、さらに、前記温度検知手段の検知温度に基づいて、前記冷却媒体供給手段を制御することを特徴とする、請求項６に記載の造粒装置。
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