JP4374354B2 - Plastic waste material recycling mixing equipment - Google Patents
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Description
本発明はプラスチックを主体とする廃材を再利用するためのプラスチック廃材再生用ミキシング装置に関するものである。 The present invention relates to a plastic waste material recycling mixing device for reusing waste material mainly composed of plastic.
使用済のプラスチック製包装用容器、或いは廃車のバンパー,バッテリーケース、その他のプラスチック製品から生じる大量のプラスチック廃材は、ポリ塩化ビニル,ポリエチレン,ポリプロピレン,ナイロン,アクリロニトリル,ポリスチレン,ポリアミド,ポリエステル,ウレタン,エポキシ,フェノール等の熱可塑性または熱硬化性の種々のプラスチック材料、或いはこれらの共重合樹脂が混在し、さらにこれに金属片,木片,ガラス片,繊維屑等の來雑物が混じったものとなる。従来このようなプラスチック廃材は、各材料毎に溶融温度がまちまちであるので、例えば周知の射出成形機に供給してリサイクル成形品を成形するのは困難であった。従って材料毎に分別しない限りリサイクルは不可能とされていた。しかし分別のためには高度な分離技術が要求されるとともにそのコストが高くつくために、従来ではこのようなプラスチック廃材は大部分が産業廃棄物として処分場に投棄されている状況である。また、このようなプラスチック廃材は焼却処分するにしても強い臭気の有害ガスが発生し大気を汚染するという問題がある。 Large amounts of plastic waste from used plastic packaging containers or scrap car bumpers, battery cases, and other plastic products are polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, nylon, acrylonitrile, polystyrene, polyamide, polyester, urethane, epoxy. , Various thermoplastic or thermosetting plastic materials such as phenol, or copolymer resins of these materials are mixed, and metal, wood pieces, glass pieces, fiber scraps, and other contaminants are mixed. . Conventionally, since such plastic waste materials have different melting temperatures for each material, it has been difficult to supply a plastic injection material to, for example, a known injection molding machine to form a recycled molded product. Therefore, it was considered impossible to recycle unless sorted by material. However, since a high level of separation technology is required for separation and the cost is high, conventionally, most of such plastic waste materials are dumped in a disposal site as industrial waste. In addition, even when such plastic waste is incinerated, there is a problem that harmful gases with a strong odor are generated and the atmosphere is polluted.
そこで本発明は、種々のプラスチック材料が混在したプラスチック廃材でも分別を要さずそのまま再利用できるようにするためのプラスチック廃材再生用ミキシング装置およびその稼動方法を提供し、プラスチック廃材のリサイクルを促進することにより上記問題点を解決しようとするものである。 Therefore, the present invention provides a plastic waste material recycling mixing apparatus and a method for operating the plastic waste material so that the plastic waste material in which various plastic materials are mixed can be reused as it is without separation, and promotes recycling of the plastic waste material. This is to solve the above problems.
そのために本発明は、中空状の回転軸を軸受によりチャンバ中を貫通するように支持し、該回転軸の一端をモータに連結し、該回転軸の他端から該回転軸中に冷却媒体を循環させることで該回転軸の外周に突設された複数枚の羽根を冷却すると共に、チャンバ壁中に冷却媒体を循環させることにより該チャンバを冷却し、前記複数枚の羽根のうちの両端部の二つの羽根は該回転軸を回転させたときその前縁がチャンバの両端壁の内面と殆んど隙間なく摺接するように該回転軸の円周方向を基準として約15度の角度で傾斜して回転軸の外周面に固着され、中間部の複数枚の羽根は該回転軸の外周面に千鳥状に固着され、該回転軸の円周方向の一定角度間隔の部位における軸方向において対向する少なくとも二つの羽根の互いの対向間隔が回転下流方向に向けて狭まるように該各羽根が該回転軸の円周方向を基準として約15度の角度で捻って設けられ、前記モータにより該回転軸を高速回転させることで該チャンバ内に装填されたプラスチック廃材が該各羽根に当たって該チャンバの中心向に案内されるよう撹拌され、その撹拌に伴なう摩擦熱により該プラスチック廃材が溶融し、ゲル状態のプラスチック廃材が前記冷却により羽根およびチャンバの内面に粘着するのが防がれるようにしたことを特徴とする。 For this purpose, the present invention supports a hollow rotating shaft so as to pass through the chamber by a bearing, connects one end of the rotating shaft to a motor, and supplies a cooling medium from the other end of the rotating shaft into the rotating shaft. The plurality of blades projecting from the outer periphery of the rotating shaft are cooled by circulation, and the chamber is cooled by circulating a cooling medium in the chamber wall, and both end portions of the plurality of blades are cooled. These two blades are inclined at an angle of about 15 degrees with respect to the circumferential direction of the rotating shaft so that the leading edge of the rotating blade is in sliding contact with the inner surfaces of both end walls of the chamber with almost no gap when the rotating shaft is rotated. Are fixed to the outer peripheral surface of the rotating shaft, and the plurality of intermediate blades are fixed in a staggered manner to the outer peripheral surface of the rotating shaft, and are opposed in the axial direction at a constant angular interval in the circumferential direction of the rotating shaft. The at least two blades facing each other rotate Flow respective blade so narrowed toward the direction is provided by twisting at an angle of about 15 degrees relative to the circumferential direction of the rotary shaft, mounted in the chamber by causing high speed rotation of the said rotary shaft by said motor The plastic waste material is agitated so as to be guided toward the center of the chamber by hitting each blade, the plastic waste material is melted by frictional heat accompanying the stirring, and the plastic waste material in a gel state is cooled by the cooling to the blade and the chamber. It is characterized in that it can be prevented from sticking to the inner surface of.
本発明のプラスチック廃材再生用ミキシング装置によれば、プラスチック廃材を撹拌に伴う摩擦熱により適度なゲル状態に溶融させ異種のプラスチック材料を渾然一体のものとすることができる。このため分別を要することなくプラスチック廃材をそのままリサイクルでき、従来のプラスチック廃材の処理問題が解決されるうえ、資源を有効利用できるなど誠に有益な効果がある。 According to the mixing apparatus for recycling plastic waste material of the present invention, the plastic waste material can be melted into an appropriate gel state by frictional heat accompanying agitation, so that different plastic materials can be integrated into one. For this reason, plastic waste can be recycled as it is without separation, so that the problem of processing of conventional plastic waste can be solved, and resources can be effectively used.
次に本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図1に本発明に係るミキシング装置を示す。このミキシング装置1は、機台2上に横向円筒形のチャンバ3を形成し、軸受4,4により水平に支持された回転軸5を該チャンバ3の中心に貫挿し、該回転軸5の一端を継手6を介してモータ7と連結している。回転軸5は中空状のものでその他端にロータリージョイト8,カップリング9が設けられ、該ロータリージョイト8を通して冷却水を該回転軸5の内部中心に設けられた給水パイプ10に供給し、その冷却水を該回転軸5中を往復させてカップリング9より排出させるように構成している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a mixing apparatus according to the present invention. The
チャンバ3中を貫通する回転軸5の外周には図2〜図4に示したように合計6枚の羽根11a〜11fが突設されている。そのうちの両端部の羽根11aおよび11fは矢印にて示した方向に回転したときその前縁がチャンバ3の両端壁12,12の内面と殆んど隙間なく摺接するように約15度の角度で傾斜して回転軸5の外周面に固着されている。また中間部の4枚の羽根11b,11c,11d,11eは回転軸5の外周面に千鳥状に固着され、各羽根の先方部は回転時の前縁が該チャンバ3の端を向く方向に夫々約15度の角度で捻られている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a total of six blades 11 a to 11 f protrude from the outer periphery of the rotating
また、12は該チャンバ3の一方の端壁に開設された材料供給口、13は回転軸5の外周に形成された螺旋状の材料供給スクリュー、14は該供給スクリュー13を包囲している材料供給箱、15は該供給箱の上方に設けられたホッパーで、該ホッパーには気密に閉止し得る蓋16が設けられる。また、17,17は回転軸5に固設されたバランスホイールである。
Further, 12 is a material supply port provided in one end wall of the
チャンバ3の周壁中には通水路18が形成され、該通水路18に連通する給水管19および排水管20を配設し、該通水路18に冷却水を循環させることにより該チャンバ3壁を冷却し得るようにしている。また、26は光学式温度計、21は該チャンバ3の周壁の一部に設けられた光学式温度計の測定ヘッドで、該測定ヘッド21と光学式温度計26とは接続ケーブルを介して連結されている。22は該測定ヘッド21を過熱から防ぐために周囲に給水管23,排水管24を通して冷却水が通水されるように設けられた通水路である。25は光学式温度計26により計測された温度を表示するデジタルパネルメータである。このように測定ヘッド21に冷却水を通水し過熱を防ぐことにより受光面への樹脂の粘着を防ぎ測定温度の正確性を期すことができる。
A water passage 18 is formed in the peripheral wall of the chamber 3, a
また、27はチャンバ3の底壁部に設けられたゲル排出ドアで、該ドア27は軸28により回転可能に支持され該軸28に設けられたギヤ29がラック30に噛合し、該ラック30をシリンダ32の作動により進退動させることで該軸28が回転しドア27を開閉できるように構成している。31は該ドア27の直下に配置されたゲル受用のトレイである。
また、チャンバ3の一側壁にガス抜の配管33が接続され、該配管33は真空排ガス装置34に配設されている。
また、40は制御盤で、該制御盤40にはモータ7の回転数をコントロールするインバータが接続されていると共に、モータ7の負荷電流を測定する電流計,およびタイマーを具備し、前記シリンダ32に指令を出してドア27を開閉できるようにしている。
Further, a
このように構成したミキシング装置1では、回転軸5内およびチャンバ3壁に夫々冷却水を循環させ、モータ7により該回転軸5を介して羽根11a〜11fを高速回転させる。例えば羽根11a〜11fの先端速度が20〜50m/s程度まで上昇し得るように高速回転させる。そして予め一定の大きさのチップ状,粒状等に粉砕されたプラスチック廃材をホッパー15に投入し、供給スクリュー13のガイドにより該プラスチック廃材を材料供給口12よりチャンバ3中に供給し、羽根11a〜11fよりこれを撹拌する。
In the
図5はポリプロピレン50%,アクリロニトリル・エチレンプロピレンゴム・スチレン共重合樹脂50%の組成からなるプラスチック廃材をチャンバ3中に充填し上記のように撹拌した際の光学式温度計26にて測定されたチャンバ3内のプラスチック廃材の温度変化(符号Aにて示す)と、そのときのモータ7の負荷電流の変化(符号Bにて示す)とを夫々横軸を時間軸としてチャートに表わしたものである。このようにチャンバ3内のプラスチック廃材は、撹拌されるに伴い摩擦熱が発生しその摩擦熱によって温度が徐々に上昇し、同図中の点aにて示した時に適度な軟らかさのゲル状態に溶融する。また、該モータ7の負荷電流は、同図中の点bにてピークに達し、その後数秒間でプラスチック廃材の温度が適度なゲル状態となる。このようにモータ7の負荷電流がピークになる時点を検出することで、チャンバ3内のプラスチック廃材が溶融し始めたところであることを検知することができる。即ちプラスチック廃材の溶融が始まった頃は最も撹拌抵抗が上昇し負荷電流も同時期にピークに達する。このため制御盤40にて負荷電流がピークアウトするのを検知してタイマーを作動させ数秒後(投入されたプラスチック廃材の量や組成等により多少タイマーの設定時間は異なる)にシリンダ32を作動させドア27を開かしめチャンバ3内のプラスチック廃材を排出させれば、プラスチック廃材を常に適度な軟らかさのゲル状態に溶融したところで排出することができる。このためこのような排出のタイミングを採ることにより次の成形工程における成形の都合上常に最適な軟らかさとなるように粘度を調整することができる。
FIG. 5 is measured with an
なお羽根11aおよび11fは、溶融したプラスチック廃材が両端壁内面に付着するのを防ぐ。また羽根11b〜11eは、その傾斜によってプラスチック廃材をチャンバ3内の中心向にガイドするので、チャンバ3内で溶融したプラスチック廃材は分散することなく餅のような塊にすることができる。そしてチャンバ3壁は冷却水により冷却され、回転軸5および羽根11a〜11fは該回転軸5中を循環する冷却水により冷却されるので、溶融したプラスチック廃材との温度差が充分に保たれその粘着を防ぐことができる。従ってドア27を開ければ、そのゲル状態のプラスチック廃材は難なく遠心力でトレイ31上に排出される。
The blades 11a and 11f prevent the molten plastic waste material from adhering to the inner surfaces of both end walls. Further, since the
こうして排出されたプラスチック廃材はその溶融状態にあるうちに加圧成形機、或いは押出成形機等の成形機(図示せず)に装填し、板状,棒状,粒状,チップ状,箱状等の所望の形状に成形し得る。このように撹拌の摩擦熱によって溶融したプラスチック廃材を再加熱することなく即座にそのまま次の成形機に装填することで、廃材中の種々のプラスチック材料を分離させることなく渾然一体のものとして成形品を成形することができる。このため種々のプラスチック材料が混っているにも拘らず強度,弾性等の物質的特性の優れた成形品を成形できる。
ちなみに上記組成のプラスチック廃材では、曲げ弾性率1700kg・f/cm2以上、曲げ強度300kg・f/cm2以上,引張強度150kg・f/cm2以上の夫々高い特性を得ることができた。このため成形品の用途も新規の材料と損色なく非常に広範囲なものとなる。また、ここでリサイクルし得るプラスチック廃材は上記組成に限らず、自動車バンパー,自動車内装品,ペットボトル,発泡ウレタン容器,薬品容器,バッテリーケース等の種々の廃プラスチック製品を混合し、再製品化が可能となった。
The plastic waste discharged in this manner is loaded into a molding machine (not shown) such as a pressure molding machine or an extrusion molding machine while in the molten state, and is in the form of a plate, rod, granule, chip, box, etc. It can be formed into a desired shape. In this way, the plastic waste material melted by frictional heat of stirring is immediately loaded into the next molding machine as it is without being reheated, so that the various plastic materials in the waste material can be separated as a unitary product without separation. Can be molded. For this reason, although various plastic materials are mixed, it is possible to mold a molded product having excellent material properties such as strength and elasticity.
Incidentally, the plastic waste material having the above composition was able to obtain high properties such as a flexural modulus of 1700 kg · f / cm 2 or more, a bending strength of 300 kg · f / cm 2 or more, and a tensile strength of 150 kg · f / cm 2 or more. For this reason, the use of the molded product is also very wide without any damage from new materials. The plastic waste that can be recycled here is not limited to the above composition, but various plastic products such as automobile bumpers, automobile interior parts, PET bottles, urethane foam containers, chemical containers, and battery cases can be mixed and recycled. It has become possible.
そしてチャンバ3内のガスを配管33を通して真空排ガス装置34により吸引すれば、塩化ビニル等のプラスチック廃材が溶融するに伴い発生する有害ガスを外部に排出することができるので、工場内の作業環境を良好に保つことができる。また、ホッパー15の蓋16を気密に閉じてチャンバ3内を減圧することにより、撹拌に伴い溶融樹脂中に空気,ガス等が混入する割合を可及的に少くできるので、成形品の特性を向上させるのに一層望ましい。
If the gas in the chamber 3 is sucked by the vacuum
また、この実施形態では、チャンバ3,回転軸5,測定ヘッド21に冷却水を通水するようにしたが、冷却オイル,冷却ガス,その他の冷却媒体を使用することもできる。
In this embodiment, cooling water is passed through the chamber 3, the
1 ミキシング装置
3 チャンバ
5 回転軸
7 モータ
8 ロータリージョイト
9 カップリング
10 給水パイプ
11a〜11f 羽根
12 材料供給口
16 蓋
18 通水路
21 測定ヘッド
22 通水路
26 光学式温度計
40 制御盤
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