JP5797237B2 - 押出成形機の端面板及び押出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば廃プラスチック、古紙及び木屑等を押し出し成型して燃料等の固形物を作製する押出成形機に用いられる端面板と、これを用いた押出成形機に関する。

従来、廃プラスチック、古紙及び木屑等を材料に用いて固形燃料を作製する押出成形機として、材料の投入口に連なる混合室と、この混合室に連なる圧縮室と、上記混合室と圧縮室に延在して互いに平行に配列された２つのスクリュー羽根と、このスクリュー羽根の先端に対向する圧縮室の壁面を形成し、圧縮された材料を成形して排出する成形ノズルが設けられた端面板とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図７は、上記従来の押出成形機の端面板の正面図であり、図８は上記端面板の断面図である。この押出成形機の端面板１０８は、耐摩耗鋼で形成された端面板本体１０９と、端面板本体１０９に形成された複数のノズル孔１０９ｂと、ノズル孔１０９ｂに取り付けられた成形ノズル１１２と、端面板本体１０９に内蔵されて材料を加熱するヒータ１１４と、成形される材料の温度を測定する温度センサ１１６と、ヒータ１１４の電力配線１１５及び温度センサ１１６の信号線が収容された端子ケース１１３と、端子ケース１１３に取り付けられて温度センサ１１６の信号線に接続されたセンサ端子１１７と、端子ケース１１３の上端面に取り付けられて端面盤１０８を吊り下げるためのアイボルト１１８を備える。

上記端面板本体１０９の表面に形成されるノズル孔１０９ｂの開口には、段部１０９ｃが形成されている。この段部１０９ｃに、成形ノズル１１２の端部に設けられたフランジ１１２ａを係止させて、ノズル孔１０９ｂに成形ノズル１１２を取り付けている。成形ノズル１１２の材料を導く内壁１１２ｂは、図８の断面図に示すように、フランジ１１２ａ側の開口部分１１２ｃが、圧縮された材料を少ない抵抗で導入するために、軸方向断面において円弧状の面取りが行われている。なお、図８では、分かりやすさのため、成形ノズル１１２を装着したノズル孔１０９ｂと、成形ノズル１１２を装着していないノズル孔１０９ｂとを示している。端面板本体１０９のノズル孔１０９ｂに取り付けられた成形ノズル１１２は、先端部分が、端面板本体１０９の外側面に設けられたカバー１１９の外に突出している。

上記押出成形機が作動すると、スクリュー羽根で材料が混合及び圧縮され、端面板１０８が臨む圧縮室の材料が高圧となり、これにより材料が端面板１０８の成形ノズル１１２を押し出されて成形される。端面板本体１０９は、特にノズル孔１０９ｂの周辺部分が、材料の流動速度が他の部分よりも大きいので摩耗が進行しやすい。そこで、上記端面板１０８は、端面板本体１０９の一方の面が摩耗すると、端面板本体１０９の取付面を反転させて、端面板本体１０９の他方の面を圧縮室に向けて使用するように形成されている。すなわち、端面板本体１０９は、一方と他方の両面を使用できるように、ノズル孔１０９ｂの開口の一方と他方の両方の表面に、成形ノズル１１２のフランジ１１２ａが係止する段部１０９ｃを形成している。また、端面板本体１０９の厚みを、一方と他方の両面が摩耗したときに強度を確保できる厚みに形成すると共に、比較的厚い上記端面板本体１０９の一方と他方の両面で材料を加熱できるように、ヒータ１１４を端面板本体１０９の一方と他方の両面側に内蔵している。

特開２００９−２４１０７４号公報

しかしながら、上記従来の押出成形機は、端面板１０８の端面板本体１０９が、厚みが大きいので材料費が高く、ノズル孔１０９ｂの段部１０９ｃを表裏両面に設けるので加工費が高く、ヒータ１１４を表裏両面に内蔵するので部品コストが高いという問題がある。また、上記成形ノズル１１２は、内壁１１２ｂの開口部分１１２ｃに面取りが行われるので加工費が高いうえに、摩耗しやすいので交換頻度が高く、押出成形機の維持費用を高くする要因となっている。

そこで、本発明の課題は、比較的低廉に製造できる押出成形機の端面板を提供することにある。また、ランニングコストを削減できる押出成形機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の押出成形機の端面板は、再生材料を用いて固形物を製造する押出成形機に用いられ、上記再生材料を圧縮する圧縮手段が収容された圧縮室に、上記圧縮手段に近接して設置される端面板であって、
上記圧縮手段に対向する面に形成された凹部を有し、上記圧縮手段で圧縮された材料の成形を行う成形ノズルを収容するノズル孔を有する端面板本体と、
上記端面板本体のノズル孔に装着された成形ノズルと、
上記端面板本体の凹部に嵌合されると共に上記圧縮手段と上記成形ノズルの間に配置され、上記成形ノズルに材料を導く材料供給孔を有し、かつ、上記端面板本体よりも高い硬度を有する耐摩耗板と
を備えることを特徴としている。

上記実施形態によれば、押出成形機の端面板は、再生材料を用いて固形物を製造する押出成形機に用いられるものであり、上記再生材料を圧縮する圧縮手段が収容された圧縮室に、上記圧縮手段に近接して設置される。ここで、再生材料とは、例えば廃棄物を再生処理してなる材料であり、廃プラスチックを破砕及び洗浄してなるプラスチック片や、古紙を破砕してなる古紙破砕片や、間伐材や端材を破砕してなる木屑等が該当する。また、上記圧縮手段としては、例えば、材料を圧縮するスクリュー羽根やピストン等が該当する。上記端面板本体は、上記圧縮手段に対向する面に形成された凹部を有し、上記圧縮手段で圧縮された材料の成形を行う成形ノズルを収容するノズル孔を有する。この端面板本体のノズル孔に成形ノズルが装着され、上記端面板本体の凹部に耐摩耗板が嵌合される。この耐摩耗板は、上記圧縮手段と上記成形ノズルの間に配置され、上記成形ノズルに材料を導く材料供給孔を有し、かつ、上記端面板本体よりも高い硬度を有する。したがって、上記圧縮手段と上記成形ノズルの間に配置されているので、従来のような成形ノズルの摩耗を防止できるから、成形ノズルの交換頻度を低減させて押出成形機の維持費用を削減できる。また、上記耐摩耗板は、材料供給孔を通して成形ノズルに材料を供給するので、成形ノズルは、従来のように圧縮室から材料を導くための面取りを開口に形成する必要が無いから加工費を削減でき、したがって、端面板の製造コストを削減できる。また、上記耐摩耗板は、上記端面板本体よりも高い硬度を有するので摩耗し難いから、交換頻度が低く、押出成形機の維持費用を削減できる。また、摩耗が生じても、耐摩耗板を交換すればよいので、端面板本体を交換する必要が無いから、押出成形機の維持費用を効果的に削減できる。

一実施形態の押出成形機の端面板は、上記耐摩耗板の材料供給孔は、上記圧縮手段に臨む側の開口の縁部に面取りが形成されている一方、上記成形ノズルは、上記耐摩耗板の材料供給孔に連なる開口の縁部に面取りが形成されていない。

上記実施形態によれば、従来の端面板本体よりも耐久性の高い耐摩耗板には、材料供給孔の開口の縁部に面取りを形成する一方、成形ノズルの上記材料供給孔に連なる開口の縁部には面取りを形成しないので、面取りを行う部材の交換頻度が低減するから、押出成形機の維持費用を効果的に削減できる。

一実施形態の押出成形機の端面板は、上記耐摩耗板は、ロックウェル硬さが５０以上の鋼で形成されている。

上記実施形態によれば、耐久性の高い耐摩耗板を用いることにより、耐摩耗板の交換頻度が低減するので、押出成形機の維持費用を効果的に削減できる。

一実施形態の押出成形機の端面板は、上記耐摩耗板は、上記圧縮手段としてのスクリュー羽根の先端部に近接して配置されている。

上記実施形態によれば、耐摩耗板は、圧縮手段としてのスクリュー羽根で圧縮された高圧の材料が接触する場合においても、摩耗の進行が効果的に抑制される。

一実施形態の押出成形機の端面板は、上記端面板本体は、厚み方向において単一の位置に配置されたヒータを備える。

上記実施形態によれば、端面板本体に配置されたヒータにより、成形ノズルを通る材料が加熱され、良好な形状の固形物が得られる。ここで、高圧の材料は耐摩耗板に接して流動するので、端面板本体には摩耗が生じ難い。したがって、端面板本体は、一方と他方の両面を摩耗可能に形成された従来の端面板本体よりも薄く形成できる。その結果、材料を加熱するヒータは、従来のように一方と他方の両面側に内蔵する必要が無いから、厚み方向に単一の位置に配置することができる。これにより、ヒータの数を従来よりも削減できるので、押出成形機の製造コストを従来よりも削減できる。

一実施形態の押出成形機の端面板は、上記材料は、プラスチック片と、紙片又は木質片とを含む廃棄物である。

上記実施形態によれば、プラスチック片と、紙片又は木質片とを含む廃棄物を材料として固形物を作製する押出装置の端面板を、比較的低廉に製造できる。

本発明の押出成形機は、上記端面板を用いた押出成形機である。

上記構成によれば、上記実施形態の端面板を用いることにより、ランニングコストを削減できる押出成形機が得られる。

本発明の実施形態の押出成形機の主要部を示す縦断面図である。 実施形態の押出成形機の端面板を示す正面図である。 実施形態の押出成形機の端面板を示す断面図である。 実施形態の押出成形機の端面板に取り付けられる耐摩耗板を示す正面図である。 実施形態の押出成形機の端面板に取り付けられる耐摩耗板を示す断面図である。 実施形態の押出成形機の端面板に取り付けられる成形ノズルを示す斜視図である。 従来の押出成形機の端面板を示す正面図である。 従来の押出成形機の端面板を示す断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の押出成形機の主要部を示す縦断面図である。この押出成形機１は、再生材料としての廃プラスチック、古紙の破砕片及び木質廃材の破砕片を混合及び圧縮し、棒状に成形して、固形物としての固形燃料を製造するものである。

この押出成形機１は、材料を投入する投入口２ａが上端に形成されたケーシング２内に、上記投入口２ａの下方に連なって形成された混合室３と、この混合室３の一方の側に連なって形成された圧縮室４を有する。上記混合室３及び圧縮室４内には、再生材料を混合及び圧縮する圧縮手段としてのスクリュー羽根５が配置されている。スクリュー羽根５は、水平面内に互いに平行に２本配列されており、各スクリュー羽根５は、軸部５ａと羽根部５ｂを有する。軸部５ａは、混合室３の他方の側の端部が駆動軸６に連結されており、この駆動軸６に、図示しないモータから回転力が入力される。羽根部５ｂは螺旋羽根で形成され、羽根の軸方向における間隔が、軸部５ｂの他端側よりも一端側の方が狭くなるように形成されている。羽根部５ｂの羽根の軸方向における間隔は、徐々に狭く形成してもよく、あるいは、段階的に狭く形成してもよい。羽根部５ｂの羽根の軸方向における間隔を、他端側よりも一端側を狭く形成することにより、スクリュー羽根５で再生材料を他端側から一端側に送るにつれて、再生材料に作用する圧縮力が高まるようにしている。なお、再生材料に作用する圧縮力を、他端側から一端側に送るに伴って高くするために、圧縮室４の一端側の断面積を、他端側の断面積よりも小さく形成してもよい。

上記ケーシング２の端面には、上記圧縮室４の壁面を形成する端面板８が固定されている。図２は端面板８を示す正面図であり、図３は端面板８を示す断面図である。図２は、圧縮室４を臨む側の面を示している。

本実施形態の端面板８は、鋼板で形成され、圧縮室４を臨む側である一方の面に形成された矩形の凹部９ａを有する端面板本体９と、この端面板本体９の凹部９ａに嵌合されて耐摩耗鋼で形成された矩形の板状の耐摩耗板１０と、端面板本体９に取り付けられた複数の成形ノズル１２，１２，・・・と、端面板本体９の上端面に設けられた端子ケース１３で大略形成されている。

図４は耐摩耗板１０を示す正面図であり、図５は耐摩耗板１０を示す断面図である。耐摩耗板１０は、端面板本体９よりも高い硬度を有し、ロックウェル硬さが５０以上の耐摩耗鋼で形成されている。このような耐摩耗鋼として、例えばスウェーデンスティール株式会社製のハルドックス５００を用いることができる。耐摩耗板１０には、スクリュー羽根５の羽根部５ｂの先端が近接して通過する８の字状の領域に、複数の材料供給孔１０ｃ，１０ｃ，・・・が形成されている。材料供給孔１０ｃの圧縮室４を臨む側の開口には、加圧された材料を導入するために、円錐台形状の面取り部１０ｄが設けられている。耐摩耗板１０の四隅の角部には、正面視において直線状の面取り部１０ａが設けられている。耐摩耗板１０の四隅と各辺の中央には、端面板本体９に固定するための複数のボルト穴１０ｂ，１０ｂ，・・・が設けられている。

端面板本体９の凹部９ａは、正面視において略矩形状に形成され、略矩形の隅部に、平面視において弧状の面取りが形成されている。端面板本体９の凹部９ａの底面には、上記耐摩耗板１０の複数の材料供給孔１０ｃ，１０ｃ，・・・と同じ位置に形成された複数のノズル孔９ｃが形成されている。このノズル孔９ｃの凹部９ａの底面側の開口には、段部９ｄが形成されている。この段部９ｄに、成形ノズル１２の端部に設けられたフランジ１２ａを係止させて、ノズル孔９ｃに成形ノズル１２を取り付けている。なお、図３では、分かりやすさのため、成形ノズル１２を装着したノズル孔９ｃと、成形ノズル１２を装着していないノズル孔９ｃとを示している。

図６は、成形ノズル１２を示す斜視図である。成形ノズル１２は、端面板本体９の凹部９ａのノズル孔９ｃに挿通されており、一端に形成された径方向に延びるフランジ１２ａを、端面板本体９のノズル孔９ｃの段部９ｄに嵌合している。成形ノズル１２の内壁１２ｂは円筒形状に形成されており、材料供給孔１０ｃと連通する一端の開口は、軸方向断面において、直角に形成されている。成形ノズル１２は、ノズル孔９ｃを挿通されて端面板本体９の他方の面から突出し、この端面板本体９の他方の面に設けられたカバー１９のノズル孔１９ａに挿通されて、先端部がカバー１９から突出している。

端面板本体９には、耐摩耗板１０の材料供給孔１０ｃ及び成形ノズル１２内を通る材料を加熱するための複数のヒータ１４が内蔵されている。このヒータ１４は、抵抗加熱式のヒータである。このヒータ５４は、幅方向に６列配置されている。各列のヒータ５４は、端面板８の厚み方向において、耐摩耗板１０及び端面板本体９を合わせた厚みの略中央の位置に、単一列が配置されている。

端面板本体９には、複数のうちの１つのノズル孔９ｃに、温度センサ１６が内蔵されている。この温度センサ１６によって、ノズル孔９ｃに嵌合された成形ノズル１２を通る材料の温度を検出し、検出温度に基づいて、スクリュー羽根５の回転数制御を行う。

端面板本体９の上端に取り付けられた端子ケース１３は、上記６本のヒータ１４に接続された電力配線１５を収容しており、この電力配線１５に連なるコネクタが他方の面に設けられている。また、端子ケース１３は、上記温度センサ１６に接続された信号配線を収容しており、この信号配線に連なるコネクタ１７が上端に設けられている。上記端子ケース１３は、図示しないボルトで端面板本体９の上端に連結されており、端子ケース１３の上端面に固定されたアイボルト１８によって、端面板８を吊り下げ可能になっている。

端面板本体９の周縁部には、複数のボルト穴９ｂ，９ｂ，・・・が設けられており、このボルト穴９ｂ，９ｂ，・・・に挿通されたボルトにより、端面板本体９がケーシング２の端面のフランジ２ａに固定される。

上記構成の押出成形機１は、次のように動作する。まず、ヒータ１４に電力を供給し、端面板８を加熱する。続いて、モータを起動し、２つの駆動軸６を互いに反対向きに回転駆動する。これにより、２つのスクリュー羽根５，５を、平面視において羽根部５ｂが互いに対向する側に向かうと共に、軸方向視において互いの軸部５ａの間の部分を羽根部５ｂが上から下に向かうように回転駆動する。

続いて、ケーシング２の投入口２ａから、再生材料としての廃プラスチック、古紙及び木質廃材の破砕片の投入を開始する。投入する再生材料は、その構成物の割合が、プラスチック等の溶融物が４０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下の間であり、かつ、紙や木屑等の非溶融物が３０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であるのが好ましい。また、木質廃材のほか、間伐材や剪定材や端材等の木質材を破砕した木質片を用いてもよい。また、再生材料として、紙片や木質片のほか、汚泥の乾燥物を用いてもよい。また、固形燃料の材料として、再生材料に石炭を混合してもよい。

ケーシング２内に投入された材料は、混合室３内で、回転するスクリュー羽根５，５に挟み込まれて混合されつつ、圧縮室４に送られる。圧縮室４では、スクリュー羽根５，５の羽根部５ｂの間隔が狭くなることに応じて材料の圧力が高まり、圧縮熱が生成されると共に、材料の混合に伴う摩擦熱が生成され、材料の温度が上昇する。これにより、プラスチック等の溶融物が溶融する。こうして温度と圧力が上昇した材料は、端面板８に達すると、スクリュー羽根５，５の先端の近傍に位置する耐摩耗板１０の材料供給孔１０ｃに導かれ、圧縮室４から排出される。耐摩耗板１０の材料供給孔１０ｃに導かれた材料は、成形ノズル１２に流入し、ヒータ１４で更に加熱される。ヒータ１４は、材料が１００℃以上１８０℃以下の範囲の温度となるように加熱を行うのが好ましい。材料を１００℃以上にすることにより、溶融物を十分に溶解することができる一方、材料を１８０℃以下にすることにより、塩素系ガスの発生を防止することができる。材料は、成形ノズル１２を通る過程で成形され、円形断面の棒状となって、他端の開口から排出される。成形ノズル１２から排出された棒状の材料は、図示しない切断機によって所定長さに切断され、下方に配置されたバケット内に落下して回収される。バケット内に回収された所定長の円形断面の棒状体は、温度が降下するに伴って溶融物が固化して、固形燃料となる。

本実施形態の押出成形機１の端面板８は、高温高圧の再生材料が接触する耐摩耗板１０を、端面板本体９よりも硬度の高い耐摩耗鋼で形成しているので、摩耗量が比較的少ない。したがって、耐摩耗板１０の交換頻度を比較的低くできるので、押出成形機１の維持費用を削減できる。また、本実施形態の端面板８の端面板本体９は、従来の端面板本体１０９のような摩耗が生じないので、交換頻度を従来よりも大幅に低減でき、押出成形機１の維持費用を削減できる。

また、本実施形態の端面板８の端面板本体９は、従来の端面板本体１０９のように一方及び他方の両面を使用する必要が無いので、成形ノズル１２のフランジ１２ａが係合する段部９ｄは、一方の面のみに形成すればよい。したがって、端面板本体９の加工コストを削減できる。さらに、上記端面板本体９は、従来の端面板本体１０９のように一方及び他方の両面を使用する必要が無く、摩擦が殆ど生じないので、両面の摩擦に応じて強度を確保していた従来の端面板本体１０９よりも、厚みを効果的に縮小できる。したがって、端面板本体９の材料コストを削減できる。さらに、上記端面板本体９は、従来の端面板本体１０９のように一方及び他方の両面を使用する必要が無いので、ヒータ１４は、端面板本体１０９の厚み方向に単一列を内蔵すればよい。したがって、端面板本体１０９の厚み方向に２列のヒータ１１４を配列した従来の端面板１０８よりも、ヒータ１４に関する部品コストを効果的に削減できる。

また、本実施形態の端面板８の成形ノズル１２は、フランジ１２ａが設けられた一端が、端面板本体９の凹部９ａと耐摩耗板１０との間に挟持され、スクリュー羽根５の先端に対して耐摩耗板１０で隔てられている。したがって、この成形ノズル１２は、スクリュー羽根の先端の近傍に配置されて高温高圧の材料が導かれた従来の成形ノズル１１２と比較して、摩耗が効果的に防止される。その結果、成形ノズル１２の交換頻度が効果的に低減するので、押出成形機１の維持費用を削減できる。また、上記成形ノズル１２は、材料が耐摩耗板１０の材料供給孔１０ｃを通して供給されるので、従来のように面取りを行った開口部分１１２ｃが不要である。したがって、成形ノズル１２の加工費を削減できるので、押出成形機１の製造コストを削減できる。

また、耐摩耗板１０の摩耗が進行した場合、摩耗部分に肉盛りを行って補修し、耐摩耗板１０の寿命を延ばすことができる。この場合、耐摩耗板１０は従来の端面板本体よりも寸法が小さくて厚みが薄いので、取り扱いが容易であり、補修を容易に行うことができる。

上記実施形態の押出成形機１は、再生材料を用いて固形物としての固形燃料を製造したが、固形燃料以外に、肥料、梱包用クッション、樹脂再生材料等の固形物を製造する押出成形機にも本発明を適用できる。

１ 押出成形機
２ ケーシング
３ 混合室
４ 圧縮室
５ スクリュー羽根
６ 駆動軸
８ 端面板
９ 端面板本体
９ａ 端面板本体の凹部
９ｃ 端面板本体のノズル孔
１０ 耐摩耗板
１０ｃ 耐摩耗板の材料供給孔
１０ｄ 耐摩耗板の面取り部
１２ 成形ノズル
１２ａ 成形ノズルのフランジ

Claims (7)

1. 再生材料を用いて固形物を製造する押出成形機に用いられ、上記再生材料を圧縮する圧縮手段が収容された圧縮室に、上記圧縮手段に近接して設置される端面板であって、
   上記圧縮手段に対向する面に形成された凹部を有し、この凹部の底面に形成されて上記圧縮手段で圧縮された材料が導かれて成形を行う成形ノズルを収容するノズル孔と、このノズル孔の上記凹部の底面側に形成された開口に形成された段部とを有して単一の材料で形成された端面板本体と、
   上記端面板本体のノズル孔に装着されて上記端面板本体の段部に嵌合されるフランジを有する成形ノズルと、
   上記端面板本体の凹部に嵌合されると共に上記圧縮手段と上記成形ノズルの間に配置され、上記成形ノズルに材料を導く材料供給孔を有し、上記成形ノズルのフランジを上記端面板本体の段部との間で挟持し、かつ、上記端面板本体よりも高い硬度を有し、上記圧縮室を内部に形成するケーシングに上記端面板本体を固定するボルトとは異なるボルトによって上記端面板本体に直接固定される耐摩耗板と
   を備えることを特徴とする押出成形機の端面板。
2. 請求項１に記載の押出成形機の端面板において、
   上記耐摩耗板の材料供給孔は、上記圧縮手段に臨む側の開口の縁部に面取りが形成されている一方、上記成形ノズルは、上記耐摩耗板の材料供給孔に連なる開口の縁部に面取りが形成されていないことを特徴とする押出成形機の端面板。
3. 請求項１に記載の押出成形機の端面板において、
   上記耐摩耗板は、ロックウェル硬さが５０以上の鋼で形成されていることを特徴とする押出成形機の端面板。
4. 請求項１に記載の押出成形機の端面板において、
   上記耐摩耗板は、上記圧縮手段としてのスクリュー羽根の先端部に近接して配置されていることを特徴とする押出成形機の端面板。
5. 請求項１に記載の押出成形機の端面板において、
   上記端面板本体は、厚み方向において単一の位置に配置されたヒータを備えることを特徴とする押出成形機の端面板。
6. 請求項１に記載の押出成形機の端面板において、
   上記材料は、プラスチック片と、紙片又は木質片とを含む廃棄物であることを特徴とする押出成形機の端面板。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の端面板を用いた押出成形機。

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