JP5875479B2 - プラスチック廃材用押出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、射出成形において排出されるスプルーやランナー及び吹込成形にて排出されるバリなどのプラスチック廃材（以下、「廃材」ともいう）を、再生利用するための造粒機の構成要素であって、その廃材の可塑化・押出機能を備えるプラスチック廃材用押出装置に関する。
従来から、射出成形工場において、前記のスプルー、ランナー及びバリなどのプラスチック廃材を粉砕し、その粉砕材を新材と混合して再利用することが行われている。但し、いわゆる安定成形を目指したときには、その粉砕材の中の微粉の混在や粒の不揃い、及び、新材との形状の違いによる不均一混合などが問題点となる。この対策として、造粒機によって、新材と同形状のペレットを製造する再生工程を加えねばならず、小型の造粒機が必要とされていた。
しかしながら、現在市販されている造粒機における押出装置は、次のような問題点を抱えているため、普及が阻害されていた。
先ず、従来市販されている造粒機の押出装置は、その材料供給部に材料タンクを備えているものが一般的である。この造粒機の押出装置を用いる場合は、成形機から一定間隔で排出される廃材を一旦粉砕機によって粉砕し、その粉砕材を上記の材料タンクに移し変えねばならないという煩雑さを伴うだけでなく、その移し変えの工程で異物を混入する危険性が避けられなかった。
また、粉砕工程と造粒工程の間で粉砕材が放置されがちで、廃材の材質によっては時間の経過とともに空気中の水分を吸湿してしまい、乾燥しないと造粒に支障を来たす場合も発生していた。
さらに、本来、造粒機の押出装置に供給する時の廃材の形状及び大きさは、その押出装置のスクリュが受け入れることができる最低限の形状及び大きさを満足すれば良いにもかかわらず、上記粉砕機により作られた粉砕材は新材と混合することを前提として作られているため、粉砕機の機構は複雑で高価なものであった。
従来は、これらの問題点を解決しようとして、成形機から排出される廃材を粉砕機による粉砕工程を省略し、粉砕機能を付加した押出装置、すなわち押出スクリュの引込部を使って粉砕した後スクリュの可塑化部に移送しようとする提案がなされていた（特許文献１参照）。
しかしながら、この押出装置は、その用途がＣＤやＤＶＤなどの成形時に排出されるスプルーに代表されるように、その押出スクリュの外径寸法に近い小型の廃材に限定され、広く一般的に存在する大型の廃材を対象としてはいなかった。
また、上記の押出装置の問題点を補って、押出装置の材料投入部に２軸のシュレッダー式破砕機を組付けたことにより、大型の廃材を処理することができるものが提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、この押出装置は、従来の押出装置の材料投入部に従来の破砕機を一体的に組付けたに過ぎず、スクリュ用と破砕用の各々に駆動機構を設けており、回転刃も構成が複雑になっている。そして、一度に大量の廃材を処理するには効果的であるが、成形機から一定間隔（２０〜３０秒が多い）で排出される廃材一個ずつ処理することを目的とした装置としては、あまりにも複雑かつ高価なものとなっていた。
特開２００９−３９８７１（第１頁） 特表平０７−５０７７３０（第１頁）
プラスチック廃材用押出装置に関して解決しようとする問題点は、プラスチック材料を適切に破砕して加熱筒へ送ることができると共に、簡単で安価に製造できるものが提案されていないことにある。
そこで、本発明の目的は、簡単で安価に製造できる構造にもかかわらず、適切にプラスチック材料を破砕して加熱筒へ送ることができるプラスチック廃材用押出装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるプラスチック廃材用押出装置の一形態によれば、プラスチック材料を加熱すると共に後方から前方へ送る通路となる加熱筒と、該加熱筒の内部で回転することで前記プラスチック材料を後方から前方へ送るスクリュを具備するプラスチック廃材用押出装置であって、前記加熱筒の後部を保持すると共に前記プラスチック材料が投入される投入口を備えるハウジングを具備し、該ハウジング内には、投入された前記プラスチック材料を破砕できるように、前記スクリュと同軸且つ一体的に設けられて回転する１個の大径回転刃と、該大径回転刃の軸方向前後に同軸且つ一体的に設けられて回転する各１個の小径回転刃と、これらの回転刃と協働するように前記ハウジング側に固定された状態に設けられた固定刃とを具備し、該ハウジングにおける少なくとも前記プラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、前記大径回転刃の外形と幅の軌跡に沿って溝状に形成されて、該大径回転刃が通過する際に前記プラスチック材料の破砕物を掬い上げることができるように大径回転刃通過溝が設けられている。
また、本発明にかかるプラスチック廃材用押出装置の一形態によれば、前記大径回転刃の軸方向から見た形態がＳ字形状に設けられており、該Ｓ字形状の２箇所の凹部を切刃部とし、該切刃部の形状は、前記加熱筒側の面とは反対の面の側に鋭角な切刃を備え、前記加熱筒側の面が前記プラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面に設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるプラスチック廃材用押出装置の一形態によれば、前記大径回転刃通過溝の軸方向前後で、前記ハウジングにおける少なくとも前記プラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、前記小径回転刃が通過できるように段状に形成された前後の小径回転刃通過溝が設けられ、該小径回転刃通過溝は、前記プラスチック材料の破砕物が前記大径回転刃通過溝へ落下できるように、前記大径回転刃から遠ざかる方向へ縮径するテーパ状に設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるプラスチック廃材用押出装置の一形態によれば、前記プラスチック材料の投入口が、投入された前記プラスチック材料が破砕される前に前記加熱筒側へ移動することを抑制するように、ハウジングの後方側に偏位されて設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるプラスチック廃材用押出装置の一形態によれば、前記加熱筒側に設けられた前記小径回転刃の切刃部にあっては、前記加熱筒側の面が前記プラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面に設けられていることを特徴とすることができる。
本発明のプラスチック廃材用押出装置によれば、簡単で安価に製造できる構造にもかかわらず、適切にプラスチック材料を破砕して加熱筒へ送ることができるという特別有利な効果を奏する。
本発明に係るプラスチック廃材用押出装置の形態例を示す断面図である。 図１の形態例のＡ−Ａ線断面図である。 図１の形態例のＢ−Ｂ線断面図である。
以下、本発明に係るプラスチック廃材用押出装置の形態例を、添付図面（図１〜３）に基づいて詳細に説明する。
このプラスチック廃材用押出装置は、プラスチック材料を加熱すると共に後方から前方へ送る通路となる加熱筒１０と、その加熱筒１０の内部で回転することでプラスチック材料を後方から前方へ送るスクリュ１１を具備するものである。なお、１４はバンドヒータであり、加熱筒１０を加熱するように、加熱筒１０の外周に巻かれている。
１２はハウジングであり、加熱筒１０の後部を保持すると共にプラスチック材料が投入される投入口１３を備える。そのハウジング１２内には、投入されたプラスチック材料を破砕できるように、スクリュ１１と同軸且つ一体的に設けられて回転する１個の大径回転刃２０と、その大径回転刃２０の軸方向前後に同軸且つ一体的に設けられて回転する各１個の小径回転刃２１、２２と、これらの回転刃２０、２１、２２と協働するようにハウジング１２側に固定された状態に設けられた固定刃３０とを具備する。
本形態例のスクリュ１１と同軸且つ一体的に設けられた回転刃２０、２１、２２の構造は、スクリュ１１の後端側に連続して設けられた軸部１５に、前方の小径回転刃２１、大径回転刃２０、後方の小径回転刃２２の順に、キー１６（図２参照）と、軸部１５に設けられたネジ部１７に螺合されたナット１８とによって一体的に固定されている。そして、軸部１５の後端１５ａが、ハウジング１２に保持されたベアリング１９によって回転自在に軸受されている。
また、本形態例では、軸部１５の後端１５ａにはギアが装着されており、ギヤドモータ５０の駆動力によって、軸部１５に同軸に一体化されたスクリュ１１及び回転刃２０、２１、２２が回転駆動される。なお、駆動装置は、これに限らず、既知の駆動手段を適宜選択的に採用できることは勿論である。
そして、ハウジング１２における少なくともプラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、大径回転刃２０の外形と幅の軌跡に沿って溝状に形成されて、その大径回転刃２０が通過する際に、プラスチック材料の破砕物を掬い上げることができるように、大径回転刃通過溝４０が設けられている。
なお、本形態例の大径回転刃通過溝４０は、図３に示すように投入口１３になる部分を除き、半円以上に及んで形成されており、後述する小径回転刃通過溝４１、４２についても、これに準じて半円以上に設けられている。これにより、プラスチック材料の破砕物を好適に上方へ掬い上げて後述するように加熱筒１０側へ送ることができる。
これによれば、簡単で安価に製造できる構造にもかかわらず、ハウジング１２内でプラスチック材料の破砕物が順次連続的に生産され、その破砕物を、出口である加熱筒１０側へ順次連続的に適切に送ることができる。そして、加熱筒１０側へ導かれた破砕物は、スクリュ１１によって加熱筒１０内を適切に送られる。本形態例では、大径回転刃２０と、小径回転刃２１、２２とのそれぞれが、スクリュ１１よりも大径に設けられていると共に、それらの回転軸が実質的に水平に設置されており、重力が適切に作用することによって上記の破砕と移送の工程が好適になされる。また、本形態例では、小径回転刃２１、２２が同径に設けられている。
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、回転軸の設置角度を適宜に設定することや、小径回転刃２１、２２の大きさを適宜に設定することもできる。これによれば、投入されるプラスチック材料の形状、材質、量などの種々の条件に対応させる自由度を広げることができる。
また、大径回転刃２０によれば、主に大きな廃材（プラスチック材料）を切断或いは破砕し、小径回転刃２１、２２によれば、ある程度の大きさに調整されたプラスチック材料を加熱筒１０へ適切に送ることができるように、適度な大きさに破砕する。これによって、大きな廃材が順次連続的に投入されると、適切な大きさの破砕物が自動的に順次連続的に生産される。
なお、上記の回転刃２０、２１、２２の刃よりも小さくて加熱筒１０側に送られるものとしては既に適度な大きさの粒の廃材（プラスチック材料）が投入された場合は、大半が破砕されないで大径回転刃通過溝４０へ落ちることになる。そして、大径回転刃２０によって掬い上げられることで、加熱筒１０側へ送られることになる。
そして、本形態例の大径回転刃２０は、その大径回転刃２０の軸方向から見た形態がＳ字形状に設けられており、そのＳ字形状の２箇所の凹部を切刃部２０ａとし、その切刃部２０ａの形状は、加熱筒１０側の面とは反対の面の側に鋭角な切刃２０ｂを備え、加熱筒１０側の面がプラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面２０ｃに設けられている。
これによれば、大径回転刃２０が回転することで、プラスチック材料の破砕物を、掬い上げつつ、切刃部２０ａの前方へ向かって傾斜する斜面２０ｃの作用によって、加熱筒１０の側である前方へ転がり落とすように効率よく送ることができる。
さらに、本形態例の大径回転刃通過溝４０の軸方向前後で、ハウジング１２における少なくともプラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、小径回転刃２１が通過できるように段状に形成された前後の小径回転刃通過溝４１、４２が設けられている。その小径回転刃通過溝４１、４２は、プラスチック材料の破砕物が大径回転刃通過溝４０へ落下できるように、その大径回転刃２０から遠ざかる方向へ縮径するテーパ状にテーパ面４１ａ、４２ａが設けられている。
これによれば、プラスチック材料の破砕物は、大径回転刃通過溝４０内へスムースに溜まり、大径回転刃２０で効率よく掬い上げることができる。従って、その破砕物を加熱筒１０の側である前方へ好適に送ることができる。
なお、固定刃３０はコの字状に設けられており、そのコの字状の固定刃３０に大径回転刃２０が嵌って摺り合うように回転駆動し、コの字状の内縁切刃３０ａ（図３参照）と大径回転刃２０の切刃２０ｂとによって挟まれてプラスチック材料が切断や破砕される。
また、本形態例では、プラスチック材料の投入口１３が、投入されたプラスチック材料が破砕される前に加熱筒１０側へ移動することを抑制するように、ハウジング１２の後方側に偏位されて設けられている。すなわち、大径回転刃２０とハウジング１２の前方の間隔が狭く設定されており、大きなプラスチック材料は、加熱筒１０側へ進入しにくい形態になっている。
これによれば、投入口１３の大径回転刃２０よりも後側が、より大きく開口することになり、大きな廃材（プラスチック材料）を、加熱筒１０側へ送る前に、大径回転刃２０によってより確実且つよりスムースに切断や破砕することができる。
また、本形態例では、加熱筒１０側に設けられた小径回転刃２１の切刃部２１ａ（図２参照）にあっては、加熱筒１０側の面がプラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面２１ｃに設けられている。
これによれば、小径回転刃２１が回転することで、プラスチック材料の破砕物を、前方へ向かって傾斜する斜面２１ｃ（図２参照）の作用によって、加熱筒１０の側である前方へ転がり落とすように効率よく送ることができる。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
１０ 加熱筒
１１ スクリュ
１２ ハウジング
１３ 投入口
２０ 大径回転刃
２０ａ 切刃部
２０ｂ 切刃
２０ｃ 斜面
２１ 小径回転刃
２１ａ 切刃部
２１ｃ 斜面
２２ 小径回転刃
３０ 固定刃
３０ａ 内縁切刃
４０ 大径回転刃通過溝
４１ 小径回転刃通過溝
４１ａ テーパ面
４２ 小径回転刃通過溝
４２ａ テーパ面

Claims (5)

  1. プラスチック材料を加熱すると共に後方から前方へ送る通路となる加熱筒と、該加熱筒の内部で回転することで前記プラスチック材料を後方から前方へ送るスクリュを具備するプラスチック廃材用押出装置であって、
    前記加熱筒の後部を保持すると共に前記プラスチック材料が投入される投入口を備えるハウジングを具備し、該ハウジング内には、投入された前記プラスチック材料を破砕できるように、前記スクリュと同軸且つ一体的に設けられて回転する１個の大径回転刃と、該大径回転刃の軸方向前後に同軸且つ一体的に設けられて一体的に回転する各１個の小径回転刃と、これらの回転刃と協働するように前記ハウジング側に固定された状態に設けられた固定刃とを具備し、該ハウジングにおける少なくとも前記プラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、前記大径回転刃の外形と幅の軌跡に沿って溝状に形成されて、該大径回転刃が通過する際に前記プラスチック材料の破砕物を掬い上げることができるように大径回転刃通過溝が設けられていることを特徴とするプラスチック廃材用押出装置。
  2. 前記大径回転刃の軸方向から見た形態がＳ字形状に設けられており、該Ｓ字形状の２箇所の凹部を切刃部とし、該切刃部の形状は、前記加熱筒側の面とは反対の面の側に鋭角な切刃を備え、前記加熱筒側の面が前記プラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラスチック廃材用押出装置。
  3. 前記大径回転刃通過溝の軸方向前後で、前記ハウジングにおける少なくとも前記プラスチック材料が投入される上部を除く下側の部分には、前記小径回転刃が通過できるように段状に形成された前後の小径回転刃通過溝が設けられ、該小径回転刃通過溝は、前記プラスチック材料の破砕物が前記大径回転刃通過溝へ落下できるように、前記大径回転刃から遠ざかる方向へ縮径するテーパ状に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラスチック廃材用押出装置。
  4. 前記プラスチック材料の投入口が、投入された前記プラスチック材料が破砕される前に前記加熱筒側へ移動することを抑制するように、ハウジングの後方側に偏位されて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチック廃材用押出装置。
  5. 前記加熱筒側に設けられた前記小径回転刃の切刃部にあっては、前記加熱筒側の面が前記プラスチック材料の破砕物を前方へ送ることができるように斜面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラスチック廃材用押出装置。
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