JP7103680B2

JP7103680B2 - プラスチック造粒装置、及び、それに用いるろ過装置

Info

Publication number: JP7103680B2
Application number: JP2020183894A
Authority: JP
Inventors: 貴司麦谷; 貞夫坂庭
Original assignee: 株式会社Msc
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2040-11-02
Also published as: JP2022073727A

Description

本発明は、樹脂を含む廃棄物を材料として再生樹脂を製造するプラスチック造粒装置、及び、それに用いるろ過装置に関する。

プラスチック製品は安価で軽量であり、また、耐久性に優れることから、フィルム、シートまたは小型、大型の各種成形品として多くの用途に用いられている。そのため、これらのプラスチック製品を使用した後には、多量の廃棄物が発生し、その処理が問題となっている。そこで、近年では、これらの廃棄物を材料として再生樹脂を製造し、再利用することが行われている。廃棄物を材料として再生樹脂を製造する方法としては、例えば、二軸押出機又は一軸押出機を用いて原料を溶融混錬するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６１５０３５９号公報

なお、プラスチックの廃棄物にはプラスチック以外の異物が含まれていることも多く、また、溶融混錬時にプラスチックの分解残滓が発生するので、再生樹脂を製造する際には、例えば、材料を溶融混錬した後に、材料に混在する不純物をフィルターにより除去することが行われている。しかしながら、廃棄物を材料に用いる場合には、不純物の大きさが大きく、かつ、量が多いので、押出機により溶融混錬した材料をそのままフィルターに通すと、押し出しによる圧力熱により材料がゲル化したり、焼けたり、炭化してしまう場合があるという問題があった。そのため、高品質の再生樹脂を得ることが難しかった。

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、材料の温度上昇を抑制することができるろ過装置、及び、それを用いたプラスチック造粒装置を提供することを目的とする。

本発明のろ過装置は、プラスチック造粒装置に用いるものであって、フィルターと、フィルターを内部に有し、ろ過する材料を流通させるろ過室体と、ろ過室体の内部において、材料を冷却する冷却手段とを備えたものである。

本発明のプラスチック造粒装置は、樹脂を含む廃棄物を材料として再生樹脂を製造するものであって、材料を加熱すると共にせん断力を加えて溶融混錬する溶融混錬機と、溶融混錬機により処理した材料をろ過する本願発明のろ過装置とを備えたものである。

本発明によれば、ろ過室体の内部において材料を冷却する冷却手段を備えるようにしたので、樹脂を含む廃棄物を用いても、ろ過時における圧力熱により材料が加熱されて、材料の温度が所定の温度以上に高くなることを抑制することができる。よって、再生樹脂の物性を高めることができる。

本発明の一実施の形態に係るプラスチック造粒装置の構成を表す図である。図１に示したプラスチック造粒装置におけるろ過装置の構成を表すものである。図２に示したろ過装置の構成を分解して表すものである。本発明の変形例に係るプラスチック造粒装置の構成を表す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプラスチック造粒装置１の構成を表すものである。図２は、プラスチック造粒装置１におけるろ過装置２０の構成を表すものである。図３は、ろ過装置２０の構成を分解して表すものである。

このプラスチック造粒装置１は、樹脂を含む廃棄物を材料として再生樹脂を製造するものであり、材料を加熱すると共にせん断力を加えて溶融混錬する溶融混錬機１０と、溶融混錬機１０により処理した材料をろ過するろ過装置２０とを備えている。樹脂を含む廃棄物としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系材料が代表的に挙げられる。廃棄物は、１種類の材料からなるものでも、２種以上の材料を含んでいてもよい。例えば、オレフィン系樹脂フィルムと他の合成樹脂フィルムとを少なくとも張り合わせた複合フィルムでもよい。更に、印刷インクを用いた印刷フィルム、着色剤を用いた着色フィルムでもよい。複合フィルムは、例えば、樹脂フィルム以外に、アルミニウム箔等の金属箔を有していてもよく、樹脂フィルムに金属や酸化チタン等が添加されていてもよい。なお、廃棄物は、使用済みの廃材でも、生産工程で生じる未使用の端材や成形不良品等の未使用品でもよく、新材と廃材の混合物でもよい。

溶融混錬機１０は、二軸押出機１１を有していることが好ましい。二軸押出機１１を用いればせん断力により材料がより細分化され、材料を十分に混錬することができるので、ろ過装置２０における目詰まりを抑制することができるからである。これに対して、一軸押出機のみでは、せん断力が弱く材料が細分化されない上に材料を十分に混錬することが難しく、ろ過装置２０において目詰まりを起こしやすい。二軸押出機１１は、例えば、２本のスクリューを噛み合わせて混錬するものであり、材料を投入する投入部１１Ａと、材料を溶融混錬する本体部１１Ｂと、溶融混錬した材料を押し出す押出部１１Ｃと、駆動させる駆動部１１Ｄとを有している。

ろ過装置２０は、例えば、溶融混錬機１０の押出部１１Ｃに対して連結されている。ろ過装置２０は、例えば、内部にろ過室２１を有するろ過室体２２を有している。ろ過室体２２の内部、すなわちろ過室２１には、例えば、２枚のフィルター２３が対向するように配設されている。各フィルター２３は、例えば、ろ過室体２２の内壁面に対して固定してそれぞれ配設されている。また、ろ過室体２２には、例えば、２枚のフィルター２３の対向方向に対して垂直な方向における一方に、溶融混錬機１０により処理された材料が流入する流入口２２Ａと、流入口２２Ａと対向する方向に、フィルター２３によりろ過した材料を排出する排出口２２Ｂが設けられている。

ろ過室２１は、例えば、２枚のフィルター２３の対向方向における外側がろ過前の材料が流入する前室２１Ａとされ、２枚のフィルター２３の対向方向における内側がろ過後の材料が流入する後室２１Ｂとされている。前室２１Ａには流入口２２Ａが連通され、後室２１Ｂには排出口２２Ｂが連通されている。これにより、溶融混錬機１０により処理された材料は、例えば、流入口２２Ｂからろ過室２１の前室２１Ａに入り、各フィルター２３を外側から内側に通過してろ過室２１の後室２１Ｂに入り、排出口２２Ｂから排出されるようになっている。

各フィルター２３の前室２１Ａの側には、例えば、各フィルター２３により分離された不純物を各フィルター２３から取り除く回転式の回転加圧ブレード２４がそれぞれ配設されている。各回転加圧ブレード２４は、例えば、２枚のフィルター２３の対向方向を長さ方向とする回転軸２５にそれぞれ配設されており、各フィルター２３に沿って回転可能とされている。回転軸２５は、例えば、各フィルター２３の中央部に設けられた貫通孔２３Ａを貫通し、各フィルター２３に対して回転可能とされている。回転軸２５にはモータ等の駆動手段２６が配設され、回転可能とされている。

各フィルター２３の後室２１Ｂの側には、例えば、与圧混合ディスク２７が配設されている。与圧混合ディスク２７は、各フィルター２３を通過した材料に圧力を与えて混合するためのものである。与圧混合ディスク２７は、例えば、ろ過室体２２の内壁面に対して固定してそれぞれ配設されており、ろ過室２１の排出口２２Ｂに対応して材料を排出する開口２７Ａが設けられている。与圧混合ディスク２７の中央部には、例えば、回転軸２５が貫通される貫通孔２７Ｂが設けられており、回転軸２５は貫通孔２７Ｂを貫通し、与圧混合ディスク２７に対して回転可能とされている。

また、ろ過装置２０は、ろ過室体２２の内部において、材料を冷却する冷却手段２８を有している。ろ過時における材料の温度上昇により材料がゲル化したり、焼けたり、炭化してしまうことを抑制するためである。冷却手段２６は、例えば、ろ過室体２２の壁面内部に、水などの冷却媒体を流通させる冷媒流通路２８Ａを有している。なお、図２に冷媒流通路２８Ａを具体的に示したが、これは冷媒流通路２８Ａがろ過室体２２の壁面内部に設けられていることを概念的に表したものであり、実際の配設例を表したものではない。冷媒流通路２８Ａは、図示しない水源などの冷却媒体源に対して接続されており、ポンプ等の冷媒流通手段２８Ｂにより冷却媒体を冷媒流通路２８Ａに流通させるように構成されている。冷却手段２８は、例えば、ろ過室体２２の内部における材料の温度を検出し、材料の温度が所定の温度以上である場合に、冷媒流通手段２８Ｂを駆動する制御手段２８Ｃを備えていることが好ましい。

このプラスチック造粒装置１は、例えば、次のように動作する。まず、例えば、二軸押出機１１の投入部１１Ａから所定の大きさに粉砕した樹脂を含む廃棄物を投入する。その際、必要に応じて、各種添加剤を投入してもよい。次いで、投入された材料は、本体部１１Ｂにおいて加熱されると共にせん断力が加えられて溶融混錬される。続いて、溶融混錬された材料は、押し出し部１１Ｃから押し出されて、ろ過装置２０の流入口２２Ａからろ過室２１の前室２１Ａに流入し、フィルター２３を通過して、ろ過室２１の後室２１Ｂを通って、排出口２２Ｂから排出される。

その際、このプラスチック造粒装置１では、廃棄物を材料とし、材料に混在する不純物の大きさが大きく、かつ、量が多いので、ろ過装置２０において材料がフィルター２３を通過する際に圧力熱により温度が上昇してしまう。しかし、このろ過装置２０は冷却手段２８を備えているので、制御手段２８Ｃによりろ過室体２２の内部における材料の温度を検出し、材料の温度が所定の温度以上となると、冷媒流通手段２８Ｂを駆動させて、水などの冷却媒体を冷媒流通路２８Ａに流通させる。これにより、ろ過室体２２の内部において材料が冷却され、温度の上昇が抑制される。

このように、本実施の形態によれば、ろ過室体２２の内部において材料を冷却する冷却手段２８を備えるようにしたので、樹脂を含む廃棄物を用いても、ろ過時における圧力熱により材料が加熱されて、材料の温度が所定の温度以上に高くなることを抑制することができる。よって、再生樹脂の物性を高めることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。

また、上記実施の形態では、１台の溶融混錬機１０を用いる場合について説明したが、２台以上を用いてもよい。例えば、図４に示したように、２台の溶融混錬機１０を用い、各溶融混錬機１０の後にろ過装置２０を配設して連結するようにしてもよい。この場合、１台目の溶融混錬機１０は二軸押出機１１とし、２台目の溶融混錬機１０は、一軸押出機１２とすることが好ましい。１台目の溶融混錬機１０を一軸押出機とすると、材料が細分化されずかつ、十分に混錬することができず、ろ過装置２０において目詰まりを起こしやすく、２台目の溶融混錬機１０を二軸押出機１１とすると、材料が混ざり過ぎてしまうことがあるからである。なお、一軸押出機１２は、例えば、１本のスクリューで混錬するものであり、材料を投入する投入部１２Ａと、材料を溶融混錬する本体部１２Ｂと、溶融混錬した材料を押し出す押出部１２Ｃと、駆動させる駆動部１２Ｄとを有している。

再生樹脂の製造に用いることができる。

１…プラスチック造粒装置、１０…溶融混錬機、１１…二軸押出機、１１Ａ…投入部、１１Ｂ…本体部、１１Ｃ…押出部、１１Ｄ…駆動部、１２…一軸押出機、１２Ａ…投入部、１２Ｂ…本体部、１２Ｃ…押出部、１２Ｄ…駆動部、２０…ろ過装置、２１…ろ過室、２１Ａ…前室、２１Ｂ…後室、２２…ろ過室体、２２Ａ…流入口、２２Ｂ…排出口、２３…フィルター、２３Ａ…貫通孔、２４…ブレード、２５…回転軸、２６…駆動手段、２７…与圧混合ディスク、２７Ａ…開口、２７Ｂ…貫通孔、２８…冷却手段、…２８Ａ…冷媒流通路、２８Ｂ…冷媒流通手段、２８Ｃ…制御手段

Claims

樹脂を含む廃棄物を材料として再生樹脂を製造するプラスチック造粒装置に用いるろ過装置であって、
対向するように配設された２枚のフィルターと、
前記フィルターを内部のろ過室に有し、前記ろ過室は、前記フィルターの対向方向における外側を前室、前記フィルターの対向方向における内側を後室として、ろ過する材料を流通させるろ過室体と、
前記ろ過室体の壁面内部に、冷却媒体を流通させる流通路を有し、前記ろ過室体の内部において、前記材料を冷却する冷却手段と
を備えたことを特徴とするろ過装置。
樹脂を含む廃棄物を材料として再生樹脂を製造するプラスチック造粒機であって、
前記材料を加熱すると共にせん断力を加えて溶融混錬する溶融混錬機と、
前記溶融混錬機により処理した前記材料をろ過する請求項１記載のろ過装置と
を備えたことを特徴とするプラスチック造粒装置。
前記溶融混錬機は、二軸押出機を有することを特徴とする請求項２記載のプラスチック造粒装置。