JP6364071B2 - プラスチックを処理するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記摩擦加熱器は、使用時に前記プラスチックに接するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器が回転するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器が、均質混合するのに十分な速度で回転するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器を110rpm以上で回転させる。
好ましくは、前記摩擦加熱器に作動的に接続された駆動部をさらに備える。
好ましくは、前記駆動部と前記摩擦加熱器との間で作動可能なギアをさらに備える。
好ましくは、前記駆動部が電気駆動装置である。
好ましくは、前記駆動部が内燃機関である。
好ましくは、前記内燃機関がディーゼル内燃機関である。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、回転軸に実質的に沿って前記プラスチックに接するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、回転軸に略垂直な方向において前記プラスチックに接するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、80℃よりも高温で前記プラスチックを加熱するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、100℃よりも高温で前記プラスチックを加熱するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、160℃よりも高温で前記プラスチックを加熱するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、少なくとも1個の溶融プラスチック導管を備えている。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、略円筒形状である。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、溶融プラスチックを円筒内に実質的に導入可能な溶融プラスチック導管を少なくとも1個備えている。
好ましくは、使用時に前記溶融プラスチックを前記摩擦加熱器から流出させる流出部をさらに備える。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、使用時に溶融プラスチックが重力下で前記摩擦加熱器内から流出可能に配置されている。
好ましくは、前記チャンバは、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に移動させるように構成されている。
好ましくは、前記チャンバは流入部を備える。
好ましくは、前記プッシャは、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押すように構成されている。
好ましくは、前記プッシャが油圧駆動式である。
好ましくは、前記プッシャによって加えられる圧力が、操作パラメータに応じて設定される。
好ましくは、前記操作パラメータにはプラスチックの種類が含まれる。
好ましくは、前記プッシャは、前記チャンバの内側輪郭に沿った形状を有している。
好ましくは、前記プッシャ及び前記別のプッシャが、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押すように構成されている。
好ましくは、前記プッシャ及び前記別のプッシャによって付与される圧力を可変に設定可能である。
好ましくは、前記方法は、前記摩擦加熱器に向けて前記プラスチックを押す工程をさらに含む。
好ましくは、前記摩擦加熱器が回転摩擦加熱器である。
好ましくは、前記摩擦加熱器は、均質混合するのに十分な速度で回転するように構成されている。
好ましくは、前記摩擦加熱器を110rpm以上で回転させる。
好ましくは、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押す方向が、前記摩擦加熱器の回転軸に略平行な方向である。
好ましくは、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押す方向が、前記摩擦加熱器の回転軸に実質的に垂直な方向である。
好ましくは、前記方法は、80℃よりも高温で前記プラスチックを加熱する。
好ましくは、前記方法は、100℃よりも高温で前記プラスチックを加熱する。
好ましくは、前記方法は、160℃よりも高温で前記プラスチックを加熱する。
好ましくは、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押す工程は、前記プラスチックを複数の方向から前記摩擦加熱器に向けて押す工程である。
好ましくは、前記方法は、前記プラスチックを前記第1の力で前記摩擦加熱器に向けて押す工程と、別のプラスチックを第2の力で前記摩擦加熱器に向けて押す工程とをさらに含む。
別の側面において、上述した方法で処理されたプラスチックが提供される。
別の側面において、上述したシステムで処理されたプラスチックでコーティングされた材料が提供される。
別の側面において、上述した方法で処理されたプラスチックでコーティングされた材料が提供される。
本発明の他の態様も開示されている。
付録A−第1実施例のプラスチック混合物データ
リサイクル及び廃棄物処理から利用できる共通のプラスチック
・高密度ポリエチレン(HDPE) 例えば、化学容器、洗剤や洗浄剤容器、レジ袋(カサカサ音を立てる買い物袋)、シャンプー容器
・低密度ポリエチレン(LDPE) 例えば、ほとんどのビニール袋
・直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE) 例えば、サイレージ用ラップ、パレットラップ、グラッドラップ(glad wrap)、ほとんどの伸縮型フィルム
・ポリプロピレン(PP) 例えば、持ち帰り用食品容器、アイスクリーム容器、荷造りひも、ブルカバッグ(bulka bags)、不織布バッグ、防水シート
・ポリ塩化ビニル(PVC) 例えば、電気ケーブルの絶縁体、接合可能な(glueable)配管パイプ及び継手、コーディアルやジュースの透明な容器
・耐衝撃性ポリスチレン(HIPS) 例えば、ヨーグルトやバター等の食品容器
・ポリエチレンテレフタラート(PET) 例えば、炭酸飲料ボトル、洗剤ボトル、包装ストラップ
・LDPE、HDPEを用いた多層積層パッケージ、アルミニウム箔、例えば液体食品容器等の紙ボード
・HDPE単独では、硬い製品を製造することができるのに対し、LDPE及びLLDPEは軟らかい製品を製造することができる。最適なブレンドは、要求に合うように選択される。排水管やポスト(posts)等の製品の場合には、50%HDPEと、50%LLDPE又はLDPEとのブレンドが最適である。50-50 HDPE-LLDPEのブレンドは、パイプ製造に最も適した耐久性のある製品を製造することができる。
・構造的に安定した製品を製造するために、ブレンドされたプラスチックは溶融されている間十分に混合されなければならず、混入物が混合物の全体にわたって細かく分散される。
・HDPE、LDPE及びLLDPEの混合物において、PPはHDPEの代替物として適しており、より硬い製品を製造できる。PP単独では脆い傾向があるが、ブレンドすることによってポストやパックスペーサーのような製品に適用することができる。
・システム100ではPETの処理に成功したが、遠心成形技術は脆弱性を引き起こした。他の試験では、脆弱化を引き起こさないようにするにはPETは溶融しながら成形する必要があることが明らかとなった。
・白色のポストに適した混合物は、48%白色20ltr容器のHDPE−48%透明フィルム−4%白色のマスターバッチである。
・植物油と鉱物油の両方を含むHDPEは、システム100に導入されるのに適しており、それ故、低コストのプラスチックの豊富な供給源として好適である。
・オイルは、プラスチックを分解するとは考えられず、LDPEと同じように可塑剤として実際に作用する。10%オイルは、50%LDPEフィルムと同じ効果が得られる。
・オイルを混入したHDPEは、押出成形によって高価値の製品とすることができた。
・植物油は鉱物油と同じ効果が得られると思われる。
・オイルは、プラスチックと摩擦加熱器145との間の摩擦を低減させたが、溶融速度は、単に摩擦加熱器145の負荷を増大させることによって維持することができた。
・廃油は、何度もリサイクルされる製品にとって効果的に低コストの可塑剤になるかもしれない。
2種類の製品の混合物が説明されている。
1. 押出成形又はモールド成形用の混合物であって、耐久性のある製品を製造するためのもの。例えば、パイプ、ポスト、厚板、スペーサー、保護パッケージ(手荷物)、ベアリングパッド(防振、及びその他WPCs(木材プラスチック複合材料)等;及び
2. 押出成形又はモールド成形用の混合物であって、成形又はコーティングされた製品を製造するためのもの。例えば、固形燃料、コーティングされた燃料、カプセル化された廃棄物等。
1.主要プラスチック材料は、混合物の基礎を構成する。例えば、HDPE(高密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、HIPS(耐衝撃性ポリスチレン)、PET(ポリエチレンテレフタラート);及び
2.主要プラスチック材料への添加剤材料は、混合物の物理的特性(剛性、柔軟性、UV安定性、可塑性、熱膨張率)を向上させる。例えば、鉱物油、植物油、カーボンブラック、クラムラバー及びおがくず等の他の粒状パウダー;添加剤材料は、溶融相とする前に混合物に添加してもよいし、溶融相とした後に添加してもよい;及び
3.混入材料は、主要プラスチック材料と一緒に又は付随して含有させることができる。このとき、混入材料は、最終生成物に特有の値又は有用な特性をもたらさない一方、製造された製品の有用性に大きな損害を与えないように混合物中に配合するようにする。
4.副産物材料は、例えば焼却炉、セメント炉、製鋼炉、火力発電所等の燃焼装置で燃やすのに適切な複合燃料を生成するために、原料混合物でコーティングされたものである。副産物材料は、また、石炭、コークス、木炭、木材、おがくずや、プラスチックや紙製品等の他の可燃性物質といった、従来の固体燃料及び/又は他の可燃性物質を含むものとすることができる。;副産物材料は、溶融相となる前に混合物に添加してもよいし、溶融相とした後に添加してもよい。
1. 耐久性のある製品を製造するための混合物においては、主要プラスチックを様々な比率でブレンドし、剛性や柔軟性等の物理的特性が異なる混合物を製造することができる。
2.成形又はコーティングされた製品を製造するための混合物においては、主要プラスチックは任意の組み合わせによって配合することができる。
3.LDPE及びLLDPEを添加剤材料として混合させ、可塑性を増加させたり、熱で失われたり破壊された可塑剤に置き換えることができる。
4.他のプラスチックは、主要プラスチック以外のプラスチックである。例えば、PS/EPS(ポリスチレン/発泡ポリスチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、ABS/SAN(アクリロニトリル ブタジエン スチレン/スチレン アクリロニトリル)、PU(ポリウレタン)、ポリエステル、ナイロン及び他の集約ポリマー。
5.関連物質は、混合物中の主要プラスチックを構成する製品に関連する材料又は製品を含む。例えば、プラスチックボトルのプラスチックキャップ及びラベル、接着剤及び接合体(tales on join)、複合物中のアルミニウム箔及び紙製品等。
6.付着物質は、混合物中に主要プラスチックを取り込む前の使用、利用、処理又はハンドリングで主要プラスチックの表面に付着した無関係な材料及び物質を含む。例えば、土壌、草木及び植物材料、食品残渣、オイル、洗剤、石鹸及び他の化学物質等。ただし、動物性脂肪及び潤滑油を除く。
実施例:
本明細書における「一実施形態」又は「実施形態」の用語は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所に記載された「一実施形態において」又は「実施形態において」の文言は、全て同じ実施形態を示しているとは限らないが、示している可能性もある。また、本開示から当業者に明らかなように、一以上の実施形態において、特定の特徴、構造又は特性は、任意の適切な方法で組み合わせることができる。
本明細書で使用する場合、他の方法で特定されていない限り、共通の対象を説明するための「第1の」、「第2の」、「第3の」等の序形容詞の使用は、対象が異なる例が参照されていることを単に示しており、記載されている対象が、時系列的に、空間的に、ランキング的に又はその他の態様で、指定された順序でなければならないということを意味するものではない。
本明細書の説明には、多数の具体的詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、それらの具体的詳細なしで実施できることを理解されたい。他の例において、周知の方法、構造及び技術は詳細に示さず、本明細書の理解を曖昧にしないようにしている。
図面に示された本発明の好ましい実施形態の記載において、明確化の目的で特定の用語が用いられている。しかしながら、本発明は、そのように選ばれた特定の用語に限定されるものではなく、各々の特定の用語は、同様の技術的目的を達成するために同様に作用する全ての技術的に均等なものを含むことを理解されたい。「前方」、「後方」、「半径方向」、「水平方向」、「上方」、「下方」のような用語は、基準点を与えるための便宜的な用語として使用されており、限定する用語として解釈されるものではない。
以下の特許請求の範囲及び本発明の上記説明において、言葉又は必要な暗示を表さざるを得ない文脈で必要な場合を除いて、「Comprise」の単語又は「Comprises」、「Comprising」のような変形した単語は、包括的な意味で使用するものであり、例えば、記載された特徴の存在を明示するが、本発明の種々の実施形態におけるさらなる特徴の存在又は追加を排除するものではない。
このように、本発明の好ましい実施形態と考えられるものについて説明したが、当業者は、本発明の主旨から逸脱しない範囲で、他の又はさらなる変更を行うことができること、及び、本発明の範囲に含まれるこのような変更及び修正の全てをクレームする意図であることを理解するであろう。例えば、上記のいくつかの形態は、使用することができる手順の単なる代表例である。ブロック図に機能が追加されてもよく、削除されてもよい。また、機能ブロック図の間で処理が交換されてもよい。本発明の範囲内で記載された方法によって、ステップが追加されてもよく、削除されてもよい。
Claims (10)
- 使用時にプラスチックを摩擦加熱して前記プラスチックを処理するためのシステムであって、
回転軸を有し、略円筒形状であって、かつ、使用時に円筒表面に対して、前記回転軸に垂直な方向から前記プラスチックが接するように構成された摩擦加熱器と、
前記摩擦加熱器に作動可能に接続された駆動部と、
流入部を備え、使用時に前記プラスチックを収容して前記プラスチックが前記摩擦加熱器に向けて移動されるように構成されたチャンバと、を備え、
前記摩擦加熱器は、半径方向に配置されかつ前記回転軸に略垂直な方向に配置された溶融プラスチック導管を複数備え、
前記摩擦加熱器は、前記溶融プラスチックが重力下で前記摩擦加熱器内から流出可能に構成されており、
前記摩擦加熱器は、当該摩擦加熱器の外周面によって前記プラスチックが加熱されるように、使用時に前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押すプッシャをさらに備え、
複数の前記溶融プラスチック導管は、前記溶融プラスチックを前記外周面から前記摩擦加熱器の内部へ流入させるシステム。 - 前記摩擦加熱器が、均質混合させるのに十分な速度で回転するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記摩擦加熱器は、前記プラスチックを溶融して均質な混合物を形成し、かつ前記混合物が複数の前記溶融プラスチック導管を通って前記摩擦加熱器の内部に流入するのを可能にする速度で回転するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記プッシャが油圧駆動式である、請求項1に記載のシステム。
- 前記プッシャは、前記チャンバ内に配置されており、かつ前記チャンバの内側輪郭に沿った形状を有している、請求項1に記載のシステム。
- 別のプラスチックを収容する別のチャンバと、前記別のチャンバ内に配置された別のプッシャとをさらに備え、前記プッシャ及び前記別のプッシャが、前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押すように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記プッシャ及び前記別のプッシャによって付与される圧力を可変に設定可能である、請求項6に記載のシステム。
- プラスチックを摩擦加熱して前記プラスチックを処理する方法であって、
回転軸を有し、半径方向に配置されかつ前記回転軸に略垂直な方向に配置された溶融プラスチック導管を複数備える略円筒形状の摩擦加熱器を準備する工程と、
前記摩擦加熱器に作動可能に接続された駆動部を準備する工程と、
前記プラスチックを前記摩擦加熱器に向けて押す方向が、前記摩擦加熱器の回転軸に略垂直な方向である少なくとも1つのプッシャを準備する工程と、
プラスチック原料を収容するチャンバの中に、少なくとも1つ以上の非プラスチック混入物を含有する前記プラスチック原料を置く工程と、
前記少なくとも1つのプッシャにより、前記プラスチック原料を、前記摩擦加熱器の外周面に対して前記摩擦加熱器の回転軸に略垂直な方向に押し当てて接触させる工程と、
前記摩擦加熱器との摩擦接触によって前記プラスチック原料を実質的に溶融し、実質的に溶融した前記プラスチック原料を複数の前記溶融プラスチック導管を通じて前記摩擦加熱器の内部へ流入させて前記プラスチックと前記非プラスチック混入物とを均質に混合し、前記非プラスチック混合物を溶融物全体に微細に分散させる工程と、
前記溶融物を流出部から排出する工程と、
を含む方法。 - 前記摩擦加熱器は、均質混合させるのに十分な速度で回転するように構成されている、請求項8に記載の方法。
- 80℃よりも高温で前記プラスチックを加熱する、請求項8に記載の方法。
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