JP4326139B2 - 押出し成形機及びこれを用いた成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、コークス炉設備の石炭代替原料に利用できるように、分別された家庭ごみ等のプラスチック系一般廃棄物を所定形状に成形して、コークス原料を製造する押出し成形機及びこれを用いた成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の成形品の製造方法においては、例えば、圧縮梱包体のプラスチックを開梱、破砕、選別及び細破砕した廃棄物を、スクリュー式定量供給機にて定速回転のスクリュー式の押出し成形機に供給し、スクリューの押出しによる圧縮、摩擦（熱）、プラスチック間の摩擦（熱）及び加熱により廃棄物に含まれる熱可塑性樹脂を溶融して押出口から押出し、所定形状を有する塊状の成形品を製造する方法があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形品の製造方法のように、プラスチック系の一般の廃棄物の減容処理に採用される押出し成形機の目的は埋立処分容量の削減であるため、成形品の品質管理（サイズ、嵩比重、塊率）は行われていなかった。また、一定品質のものを成形しようとしても、押出し成形機から押出された廃棄物を棒状の破断機で折り取って成形品を形成していたので、形状の管理が困難で、成形品の端部形状や長さを揃えることができなかった。
さらに、押出し成形機の温度が高い場合には、廃棄物が完全に固化しない状態で排出されていたので、破断機によって折り取るときに曲がってしまい、また、他の成形品に付着することもあった。このように形状、特に長さが不均一な成形品は、搬送や定量切り出しが困難で、例えば、コークス炉原料として使用することが難しかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、成形品の形状等の品質を確保するため、成形品を所定形状に成形することのできる押出し成形機及びこれを用いた成形方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る押出し成形機は、破砕されたプラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成形品を製造する押出し成形機において、前記刃物の下流側には、複数の前記押出口からそれぞれ押出された成形品が当接可能な遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板に当接した複数の前記成形品を前記刃物で長さを揃えて切断する。
成形品は、ダイスプレートの複数の押出口から徐々に押出されるが、押出口の位置や廃棄物の性状によって押出口の抵抗が異なり、各押出口からの押出速度が異なる。従って、成形品の突出長さを規制せずに、例えば、所定時間おきに切断するように構成すると、長さが不均一な成形品が成形される。
本発明においては、刃物の下流側に遮蔽板を設けたので、押出速度が速い成形品は遮蔽板に当接して待機状態になり、その間に押出速度が遅い成形品が遮蔽板に当接する。そして、押出口からの成形品の突出長さが揃った状態で、成形品を刃物で切断する。かかる構成によって、成形品の最大長さを規制し、長さが均一な成形品を成形することができる。
また、多種類のプラスチックが混入した廃棄物を原料とするため、各プラスチックの成形条件の違いから成形品に多量の粉体が含まれる場合があるが、刃物を用いて切断しているので、成形品を折って製造する場合に比べて端部形状を均一にできると共に、粉塵の発生量を減らすことができる。
【０００５】
ここで、前記ダイスプレートの下流側で、前記刃物で切断された前記成形品の落下経路を避けた下方位置に、前記押出口から押出された成形品に向けて冷却流体を噴出して固化させる噴出ノズルを設け、前記ダイスプレートの上方位置に、吸引ダクトを設けることも可能である。
冷却流体には、例えば、空気や水、及びこれらの混合流体を用いることができる。
押出口から押出された状態の成形品は、固化していない状態なので、このまま切断しようとすると屈曲した異形の成形品が形成されることがあるが、冷却することによって成形品を固化させ、屈曲しないで切断可能な堅さにすることができる。また、形成された成形品同士が付着して一体化することを防止することができる。
押出口の下方に噴出ノズルを設け、上方に吸引ダクトを設けているので、押出し成形機周辺に発生する粉塵を下方から吸引ダクトに向けて上昇させ、効率よく除去できると共に、成形品を冷却した後の冷却流体も吸引して除去することができる。
また、噴出ノズルは、成形品の落下経路を避けた位置に設けられているので、切断されて落下する成形品を噴出ノズルで吹き飛ばすことを避けることができる。なお、冷却流体に水を用いた場合には、吸引ダクトで吸引可能な大きさの霧状に噴出することが好ましい。水を用いた場合には、粉塵の飛散を抑制して、押出し成形機周辺の汚損を防止することができる。
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る押出し成形機を用いた成形方法は、破砕されたプラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成形品を製造する押出し成形機を用いた成形方法において、前記刃物の下流側に遮蔽板を配置し、前記押出口から徐々に排出される成形品を前記遮蔽板に当ててその突出長さを調整した後、前記刃物で前記成形品を切断して長さを揃える。
突出長さを調整するとは、刃物に対する遮蔽板の位置を変えて切断される成形品の最大長さを規制することをいう。
成形品を遮蔽板に当てて突出長さを調整するので、押出口からの押出速度が速い成形品を、押出速度が遅い成形品の先端が遮蔽板に到達するまで待機させ、各押出口の押出速度の差を吸収して、切断される成形品の最大長さを揃えることができる。
【０００７】
なお、刃物による一の押出口から突出する成形品を切断してから再度同じ押出口から突出する成形品を切断するまでの時間間隔を変えて、成形品の平均長さを調整することも可能である。
すなわち、切断の時間間隔を長くすると、突出して遮蔽板に当たる成形品の数量が増えて平均長さが長くなり、時間間隔を短くすると、遮蔽板に当たる前に切断される成形品の数量が増えて平均長さが短くなる。いずれの場合も最大長さは、刃物から遮蔽板までの距離に等しくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る押出し成形機１０は、破砕されたプラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレート１６に形成された複数の押出口１７から押出し、押出口１７より下流側に配置された複数の刃物１８で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成形品１９を製造する装置である。以下、詳しく説明する。
【０００９】
まず、押出し成形機１０の構造について説明する。
押出し成形機１０のハウジング１１の上部には、廃棄物を投入可能な開口部２１が設けられ、ハウジング１１の内部には、スクリューフィーダ１２、１３のスクリュー１４、１５が軸心を平行にしてそれぞれ水平に配置されている。
ダイスプレート１６は、スクリュー１４、１５の軸方向の下流側端部に設けられ、ダイスプレート１６には、ノズル２０がスクリュー１４、１５の軸心を中心とする適当な円周上に所定間隔おきに多数設けられている。
また、ダイスプレート１６には、図示しないヒータが設けられており、開口部２１から投入された廃棄物は、スクリュー１４、１５の回転による摩擦熱と、場合によってはヒータによる加熱によって廃棄物中のプラスチックに含まれる熱可塑性樹脂が溶融されている。
各ノズル２０には、押出口１７が廃棄物の流れ方向に向けて貫通してそれぞれ形成されており、熱可塑性樹脂が溶融した廃棄物は、断面形状を押出口１７に合わせてダイスプレート１６の下流側に棒状に突出して連続した成形品１９ａとなり、固化する。
【００１０】
次に、押出口１７から突出する連続した成形品１９ａを切断するための構成について説明する。
押出し成形機１０の押出口１７の下流側には、モータ２２、２３にそれぞれ接続された回転ボス２４、２５が、スクリュー１４、１５に軸心を揃えて対向して設けられている。
回転ボス２４、２５の先側（廃棄物の流れ方向上流側）には、周方向にエッジを形成した刃物１８が、同一平面上にそれぞれ４枚ずつ設けられている。各刃物１８は、各回転ボス２４、２５の軸心から半径方向外側に突出し、さらに同一の周方向（例えば、右廻り方向）にオフセットさせて取付けられている。回転ボス２４、２５の中心間距離は、刃物１８の長さの２倍より小さいが、回転ボス２４、２５が回転しても、各刃物１８は干渉しないように構成されている。
また、刃物１８の下流側（回転ボス２４、２５の基側）には、複数の押出口１７からそれぞれ押出された成形品１９が当接可能な遮蔽板２７が、回転ボス２４、２５を避けて配置されている。遮蔽板２７は、図示しない取付け部材を介して押出し成形機１０に固定配置されている。
回転ボス２４、２５に設けられた各刃物１８は、モータ２２、２３によって回転し、刃物１８の軌跡によって描かれる円内を通過する成形品１９ａを切断することができる。
【００１１】
遮蔽板２７は、回転ボス２４、２５の軸方向に移動して固定可能で、かかる構成によって、遮蔽板２７に当接した複数の成形品１９ａを刃物１８で長さを揃えて切断し、均一な長さの成形品１９を形成することができる。
成形品１９は、例えば、長さ３０〜７０ｍｍで、直径２０〜３０ｍｍ（ノズル２０の口径に左右される）の円柱状に形成することができる。
すなわち、各押出口１７から突出した成形品１９ａは、押出速度がそれぞれ異なっているが、押出速度が速い成形品１９ａは、遮蔽板２７に先端を当接した状態で、それ以上突出しなくなり、押出速度が遅い成形品１９ａが遮蔽板２７に到達するまで待機している。そして、各成形品１９の突出長さが揃った後、刃物１８で切断を行い、最大長さが規制された成形品１９を成形することができる。
本実施の形態においては、破砕されたプラスチックを主体とする廃棄物を原料としているので、溶融条件が均一にならない場合が多く、全ての成形品１９ａの突出長さを同一にすることは困難であるが、例えば、平均長さが３０〜７０ｍｍとなるように、又は所定長さ３０〜７０ｍｍの成形品１９が８０〜９５％の所定割合以上含まれるように、刃物１８の回転速度を調整し、成形を行うことが可能である。
なお、成形品１９ａが遮蔽板２７に到達した後、さらに突出しようとして少し屈曲することがあるが、この場合でも成形品１９の最大長さは、所定長さ以下にすることができる。
【００１２】
ノズル２０は、例えば、１００箇所以上に設けられており、全てのノズル２０から突出する成形品１９ａの長さを揃えようとすると時間がかかる場合があるが、多少早めに切断した場合でも所定の長さ以下に寸法値を抑えることができるので、製品の最大長さが規定されている場合には、切断間隔を少し短くして、製造時間を短縮することができる。
モータ２２、２３は、廃棄物の押出速度に応じて速度を自由に制御することができ、また、間歇運転を行うことも可能である。
例えば、全ての成形品１９の長さを揃えようとするときには、間歇運転を行い、全ての成形品１９が遮蔽板２７に当接するまで、刃物１８の移動を停止しておき、一方、成形品１９が規定寸法より少し短くても支障がない場合には、連続的に回転させて短時間で製造を行うことができる。また、連続運転する場合には、回転速度を調整して、成形品１９の平均長さを制御することができる。
【００１３】
次いで、成形品１９ａを切断する前に冷却させ、固化させるための構成について説明する。
ダイスプレート１６の下流側で、ノズル２０の下方位置には、複数の押出口１７から連続した状態で押出された成形品１９ａに向けて冷却流体の一例である水を霧状に噴出して固化させる噴出ノズル２９が設けられている。
また、ダイスプレート１６の上方位置には、噴出ノズル２９から噴出された水を吸引可能な吸引ダクト３０が設けられている。
噴出ノズル２９の位置は、刃物１８で切断された成形品１９の落下経路２８を避けた下方位置で、各押出口１７から押出された各成形品１９ａを切断する前に水をかけることのできる位置であればどこに配置してもよく、複数箇所に配置することも可能である。
噴出ノズル２９から上方に向けて噴出される水によって、押出口１７から押出された成形品１９ａの温度を下げて固化を促進させ、刃物１８による切断を容易に行うことができる。
【００１４】
また、固化した成形品１９ａには粉体が多く含まれており、刃物１８による切断時に粉塵が発生することが多いが、噴出ノズル２９から上方に向けて水を噴出し、粉塵に水を付着させることによって空中に浮遊する粉塵の量を減らすことができ、また、噴出した水及び粉塵を吸引ダクト３０に向けて上方に移動させることによって、吸引ダクト３０による吸引を容易に行うことができる。
このとき噴出する水は、吸引ダクト３０の吸引力によって吸引可能な大きさの水滴にして噴出しており、かかる構成によって、水が落下して押出し成形機１０の周辺の床部を濡らしてしまうことを防止することができる。
なお、成形品１９ａに付着した水によって、成形される成形品１９に含まれる水分量が増加するが、コークス原料としての品質には問題はない。
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態に係る押出し成形機を用いた成形方法の手順について説明する。
（原料投入及び溶融工程）
押出し成形機１０の運転を開始し、ダイスプレート１６の温度を上昇させる。
次に、破砕、選別されたプラスチック主体の廃棄物を、押出し成形機１０の開口部２１に一定量ずつ又は連続的に投入する。投入された廃棄物は、ハウジング１１内で、スクリュー１４、１５の回転によって下流側に移送され、廃棄物の少なくとも一部に含まれる熱可塑性樹脂が、スクリュー１４、１５との摺動による摩擦熱と、ダイスプレート１６による加熱とによって溶融される。
そして、ハウジング１１内の廃棄物をダイスプレート１６の多数のノズル２０にそれぞれ形成された押出口１７から押出す。
【００１６】
（長さ調整工程）
次いで、押出された成形品１９ａに噴出ノズル２９から水を噴出し、固化させる。噴出する水の量は、刃物１８による切断状態に応じて調整することができる。すなわち、成形品１９又は１９ａに曲がりが多い場合には水の量を増加させて固化を促進させ、固化時に粉状物が増え成形品１９又は１９ａが崩壊しやすい場合には、水量を減少させて、少し柔らかく形成する。
次に、押出口１７の下流側に配置され、押出口１７との間に所定の隙間を設けた遮蔽板２７に、押出口１７から徐々に排出される成形品１９ａを当てて、その突出長さ、すなわち最大長さを、遮蔽板２７の固定位置によって調整する。このとき、回転ボス２４、２５に設けられた刃物１８は連続的に回転し、又は、各成形品１９ａを避けた位置で停止している。
また、成形品１９の平均長さの調整は、刃物１８を回転させるモータ２２、２３の速度を調整することで行う。モータ２２、２３の速度を速くすると、遮蔽板２７に当たるまで突出する成形品１９ａの数量が減って、刃物１８によって切断される成形品１９の平均長さが短くなり、遅くすると、遮蔽板２７に当たるまで突出する成形品１９ａの数量が増えて成形品１９の平均長さが長くなる。
また、モータ２２、２３を間歇的に作動させる場合も作動及び停止の間隔の長短を調整することによって、成形品１９の平均長さの長短を調整することができる。いずれの場合も成形品１９の最大長さは刃物１８と遮蔽板２７との間の距離に等しくなる。
【００１７】
（切断工程）
突出長さを調整した後は、モータ２２、２３を調整時と同じ作動条件で運転し、押出口１７より下流側に配置された刃物１８で連続した成形品１９ａを切断して、成形品１９の長さを揃えることができる。
切断された成形品１９は、噴出ノズル２９を避けて下方に落下し、集積され、移送される。
かかる構成によって、コークス原料として使用可能な所定形状の塊状の成形品１９を製造することができる。
以上、本実施の形態に係る押出し成形機及びこれを用いた成形方法について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施の形態においては、刃物をモータによって回転させて成形品１９ａの切断を行ったが、成形品１９ａの突出方向に対して直交する方向に刃物を往復運動させる構成にすることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の押出し成形機においては、刃物の下流側に遮蔽板を設けたので、押出口からの成形品の突出長さが揃った状態で、連続した成形品を刃物で切断して、最大長さが規制された成形品を成形することができる。
また、破砕されたプラスチックを主体とする廃棄物を原料とするため、成形品には多量の粉体が含まれるが、刃物を用いて切断しているので、折って成形品を製造する場合に比べて端部形状を均一にできると共に、粉塵の発生量を減らすことができる。
特に、請求項２記載の押出し成形機においては、冷却流体を噴出する噴出ノズルが設けられているので、成形品を固化させ、屈曲しないで切断可能な堅さにすることができる。
また、吸引ダクトを設けているので、成形機周辺に発生する粉塵を除去すると共に、成形品を冷却した後の冷却流体も吸引して除去することができる。
また、噴出ノズルは、成形品の直下方を避けているので、切断して落下する成形品を噴出ノズルで吹き飛ばすことを避けることができる。
請求項３記載の押出し成形機を用いた成形方法においては、遮蔽板を用いて突出長さを調整しているので、各押出口から突出する成形品の押出速度の差によらず、切断される成形品の最大長さを規制することができる。
また、成形品を刃物で切断しているので、端部形状を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る押出し成形機の側断面図である。
【図２】同押出し成形機の正断面図である。
【符号の説明】
１０：押出し成形機、１１：ハウジング、１２、１３：スクリューフィーダ、１４、１５：スクリュー、１６：ダイスプレート、１７：押出口、１８：刃物、１９：成形品、１９ａ：成形品、２０：ノズル、２１：開口部、２２、２３：モータ、２４、２５：回転ボス、２７：遮蔽板、２８：落下経路、２９：噴出ノズル、３０：吸引ダクト

Claims (3)

1. 破砕されたプラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成形品を製造する押出し成形機において、
   前記刃物の下流側には、複数の前記押出口からそれぞれ押出された成形品が当接可能な遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板に当接した複数の前記成形品を前記刃物で長さを揃えて切断することを特徴とする押出し成形機。
2. 請求項１記載の押出し成形機において、前記ダイスプレートの下流側で、前記刃物で切断された前記成形品の落下経路を避けた下方位置には、前記押出口から押出された成形品に向けて冷却流体を噴出して固化させる噴出ノズルが設けられ、前記ダイスプレートの上方位置には、吸引ダクトが設けられていることを特徴とする押出し成形機。
3. 破砕されたプラスチック主体の廃棄物の少なくとも一部を溶融してダイスプレートに形成された複数の押出口から押出し、前記押出口より下流側に配置された刃物で切断してコークス原料として使用可能な塊状の成形品を製造する押出し成形機を用いた成形方法において、
   前記刃物の下流側に遮蔽板を配置し、前記押出口から徐々に排出される成形品を前記遮蔽板に当ててその突出長さを調整した後、前記刃物で前記成形品を切断して長さを揃えることを特徴とする押出し成形機を用いた成形方法。

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