(57)【要約】【課題】  ポリ乳酸樹脂やＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂含有物を細かい粒度まで良好に粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法、及び粉砕装置を提供する。【解決手段】  主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物を加温して当該樹脂のガラス転移点以上に温度上昇させる加温工程（加温部１）と、前記加温工程で温度上昇させた前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却させながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して回収する粉砕分級工程（粉砕分級部２）とを有している。【選択図】        図１
2006015497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物を加温して当該樹脂のガラス転移点以上に温度上昇させる加温工程と、
前記加温工程で温度上昇させた前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却させながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級工程とを有している熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項２】
前記粉砕分級工程が、粉砕領域に前記熱可塑性樹脂含有物を投入するとともに気体を供給して前記熱可塑性樹脂含有物を冷却しながら粉砕したのち、当該気体によって粉砕物を分級領域に移送し、分級領域において所定粒度以下の粉砕物を選別して外部に排出させる一方、残りの粉砕物を粉砕領域に戻して再粉砕させる請求項１記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸樹脂である請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が結晶化した当該樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項５】
前記粉砕分級工程で回収されずに残った前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項６】
前記粉砕分級工程で回収された前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法に用いる粉砕装置であって、
前記熱可塑性樹脂含有物を加温する加温部と、前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却しながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級部とを備えている熱可塑性樹脂含有物の粉砕装置。
【請求項８】
前記粉砕分級部が、下方に気体導入口を設け上方に気体及び粉体の排出口を設けた本体の内部を筒状部材によって外側の粉砕室と内側の分級室とに区分し、前記粉砕室が粉砕部材を備えた回転体を内蔵するとともに下方側で前記気体導入口に連通し、前記分級室が粗粉と微粉を分級して微粉のみを通過させる分級機構を経由して前記排出口に連通するように構成された粉砕機を備えている請求項７記載の熱可塑性樹脂含有物の粉砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法、及び当該方法に用いる粉砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法に関連する技術として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のポリエステル樹脂を用いて樹脂成形を行ったときに発生するバリ等の非製品樹脂を再利用するために、当該バリ等を結晶化温度（１２０〜１５０℃程度）まで加熱して結晶化させた後、粉砕機で粉砕して成形用に用いることのできるポリエステル樹脂の粉砕物を得る方法が公開されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＰＥＴ樹脂ペレット等を１７０℃で加熱処理することによって結晶状態（結晶化度、結晶相）を変化させた後、常温（２０℃）まで放冷し、常温条件で粉砕して粉末を得る方法が公開されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５６６３８号公報
【特許文献２】特許第３１５９９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１記載の粉砕方法は、樹脂成形時に発生するバリ等から成形用の再生材を生成するものであり、細かい粒径の粉末まで粉砕するものではない。
また、上記特許文献２記載の粉砕方法では、ＰＥＴ樹脂の細かい粒径（１３０μｍ程度）の粉末を得ることができるが、用途によっては粒径をさらに細かくする必要がある。
ところで、生分解性プラスチックとして最近注目されているポリ乳酸樹脂では、粉砕性が悪い（時間当りの粉砕処理能力が低く、粒度も２００μｍ以上の粒径しか得られない）という問題がある。この原因としては、ポリ乳酸樹脂がＰＥＴ樹脂に比べて弾性率が大きく、機械的強度が高いことが考えられる。因みに、常温での弾性率の数値例を示すと、ＰＥＴ樹脂で３〜５ＭＰａ、ポリ乳酸樹脂で３０００ＧＰａである。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリ乳酸樹脂やＰＥＴ樹脂等の熱可塑性樹脂含有物を細かい粒度まで良好に粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法、及び当該粉砕方法に好適に用いることができる粉砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法の第一特徴構成は、主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物を加温して当該樹脂のガラス転移点以上に温度上昇させる加温工程と、前記加温工程で温度上昇させた前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却させながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級工程とを有している点にある。
【０００８】
すなわち、加温工程において、主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物が加温されてガラス転移点以上に温度が上昇すると、熱可塑性樹脂含有物中の熱可塑性樹脂は全体が軟化するが、次の粉砕分級工程において、熱可塑性樹脂含有物が表面から冷却されると、表面部分の温度低下が内部より大きいので、表面部分の熱可塑性樹脂が内部に比べて硬くなり、この状態で熱可塑性樹脂含有物に表面から衝撃力が加わると、表面の硬い部分が内部の軟らかい部分から引きちぎられて細かい粒度の粉砕物が得られ、この粉砕物から所定粒度以下の粉砕物を分級して回収する。
従って、熱可塑性樹脂含有物を細かい粒度まで良好に粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法が提供される。
【０００９】
同第二特徴構成は、前記粉砕分級工程が、粉砕領域に前記熱可塑性樹脂含有物を投入するとともに気体を供給して前記熱可塑性樹脂含有物を冷却しながら粉砕したのち、当該気体によって粉砕物を分級領域に移送し、分級領域において所定粒度以下の粉砕物を選別して外部に排出させる一方、残りの粉砕物を粉砕領域に戻して再粉砕させる点にある。
【００１０】
すなわち、粉砕分級工程では、粉砕領域に投入された熱可塑性樹脂含有物が気体によって冷却される状態で粉砕されたのち、粉砕物が当該気体によって分級領域に移送され、分級領域において、所定粒度以下の粉砕物が選別されて外部に排出され、残りの粉砕物が粉砕領域に戻されて再粉砕され、このように熱可塑性樹脂含有物が粉砕領域と分級領域に循環する過程が繰り返される。
従って、熱可塑性樹脂含有物の移送に気体を用いて構成を簡素にしつつ、気体によって熱可塑性樹脂含有物を表面から適切に冷却することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法が提供される。
【００１１】
同第三特徴構成は、前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸樹脂である点にある。
すなわち、ポリ乳酸樹脂含有物を加温することにより、常温では硬くて粉砕しにくいポリ乳酸樹脂の弾性率が適度に低下して粉砕され易くなるので、その後、加温されたポリ乳酸樹脂含有物が表面から冷却されてポリ乳酸樹脂含有物の表面部分と内部で硬さに差が生じた場合に、適度に軟化されて粉砕され易くなった表面の硬い部分が内部のより軟らかい部分から円滑に引きちぎられて粉砕される。
従って、本発明の熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法によって、ポリ乳酸樹脂の含有物を効率良く粉砕することができる。
【００１２】
同第四特徴構成は、前記熱可塑性樹脂が結晶化した当該樹脂である点にある。
すなわち、熱可塑性樹脂が結晶化されると、非晶質の場合に比べて硬度が大きくなるとともに安定するので、結晶化した熱可塑性樹脂の含有物を表面から冷却しながら粉砕する場合に、表面の硬い部分が内部の軟らかい部分から安定した状態で引きちぎられる。
従って、熱可塑性樹脂含有物を安定した状態で粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法が得られる。
【００１３】
＠
同第五特徴構成は、前記粉砕分級工程で回収されずに残った前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す点にある。
【００１４】
すなわち、粉砕分級工程で所定粒度以下に粉砕されずに残った熱可塑性樹脂含有物を再度加温してから粉砕分級工程に通すことによって、所定粒度以下に粉砕する。
【００１５】
従って、粉砕分級工程での粉砕時間の経過に伴って熱可塑性樹脂含有物の内部温度が表面温度と同程度に低下して粉砕され難くなり、所定粒度以下に粉砕されずに残った熱可塑性樹脂含有物を再度加温工程と粉砕分級工程に通すことによって、熱可塑性樹脂含有物を目的の粒度に粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法が得られる。
【００１６】
同第六特徴構成は、前記粉砕分級工程で回収された前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す点にある。
【００１７】
すなわち、粉砕分級工程で所定粒度以下に粉砕された熱可塑性樹脂含有物を再度加温してから粉砕分級工程に通すことによって、さらに細かい粒度以下に粉砕する。
【００１８】
従って、例えばペレット形状等の熱可塑性樹脂含有物のサイズが大きくて、加温工程と粉砕分級工程に１回通すだけでは目的とする細かい粒度の粉砕物を得ることが難しい場合に、加温工程と粉砕分級工程に複数回通すことによって、目的とする細かい粒度まで効率良く粉砕することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法が得られる。
【００１９】
本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕装置の第一特徴構成は、上記第一から第六特徴構成のいずれかの熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法に用いるものであって、前記熱可塑性樹脂含有物を加温する加温部と、前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却しながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級部とを備えている点にある。
【００２０】
すなわち、加温部によって前記熱可塑性樹脂含有物を加温して当該樹脂のガラス転移点以上に温度上昇させ、粉砕分級部によって前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却しながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、所定粒度以下の粉砕物を分級して回収する。
従って、上記熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法に好適に用いることができる粉砕装置が提供される。
【００２１】
同第二特徴構成は、前記粉砕分級部が、下方に気体導入口を設け上方に気体及び粉体の排出口を設けた本体の内部を筒状部材によって外側の粉砕室と内側の分級室とに区分し、前記粉砕室が粉砕部材を備えた回転体を内蔵するとともに下方側で前記気体導入口に連通し、前記分級室が粗粉と微粉を分級して微粉のみを通過させる分級機構を経由して前記排出口に連通するように構成された粉砕機を備えている点にある。
【００２２】
すなわち、外側の粉砕室において気体導入口から導入した気体によって前記熱可塑性樹脂含有物を冷却しながら粉砕部材によって衝撃力を加えて粉砕したのち上昇させて内側の分級室に流入させ、内側の分級室において前記分級機構によって粉砕物中の微粉を選別して前記排出口から排出させる一方残りの粉砕物を前記粉砕室に戻して再粉砕させる。
【００２３】
従って、熱可塑性樹脂含有物の移送に気体を用いて装置構成を簡素にしつつ、気体によって熱可塑性樹脂含有物を表面から適切に冷却することができる熱可塑性樹脂含有物の粉砕装置の好適な実施形態が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法及び粉砕装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に本発明の可塑性樹脂含有物の粉砕装置を示す。当該粉砕装置は、主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物を加温する加温部１と、前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却しながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級部２とを備えている。
【００２５】
加温部１は、例えば上部から投入した熱可塑性樹脂含有物を収容した状態でスチームジャケットや電気ヒータ等によって加熱する筒型の加温器で構成され、加温された熱可塑性樹脂含有物は底部の排出口から取り出される。
【００２６】
粉砕分級部２は、図２に示すように、下方に気体導入口１１を設け上方に気体及び粉体の排出口１２を設けた本体１３の内部を筒状部材１４によって外側の粉砕室Ａと内側の分級室Ｂとに区分し、粉砕室Ａが粉砕部材１５を備えた回転体１６を内蔵するとともに下方側で前記気体導入口１１に連通し、前記分級室Ｂが粗粉と微粉を分級して微粉のみを通過させる分級機構２０を経由して前記排出口１２に連通するように構成されたた粉砕機１０を備えている。尚、原料の熱可塑性樹脂含有物はスクリュー搬送等で搬送して、本体１３の横側部に設けた投入口１８から粉砕室Ａに投入する。また、排出口１２は外部（上方）に向けて排気されている。因みに、当該粉砕機１０は、ホソカワミクロン（株）製のＡＣＭパルベライザＡＣＭ−１０Ａを使用している。
【００２７】
上記回転体１６は上下軸心周りに回転自在であり、回転体１６の外周部に、縦型ハンマータイプの前記粉砕部材１５が粉砕室Ａの内壁部に装着されたライナ１７と間隙を隔てる状態で複数取付けられている。尚、粉砕部材１５及びライナ１７は互いの対向面に縦溝を有している。
【００２８】
上記分級機構２０は、上下軸心周りに回転自在な回転体２１の外周部に複数の分級用ファン２２を立設させた（傾斜角度６度）構造であり、粉砕物に作用する分級室Ｂから排出口１２に向かう気流の搬送力と回転体２１によって付与される遠心力の差によって微粉と粗粉を分離する。即ち、気流による搬送力の方が大きく作用する微粉は分級用ファン２２を通過して排出口１２から排出され、遠心力の方が大きく作用する粗粉は分級用ファン２２を通過せずに筒状部材１４の下方から粉砕室Ａに戻る。
【００２９】
さらに、上記粉砕機１０で得られた微粉を含む気流をブロアー４で吸引してバグフィルタ３に通し、所定粒度以下の熱可塑性樹脂含有物の粉砕物を回収している。尚、所定粒度以下の粉砕物はバグフィルタ容器の底の製品排出口から回収される。
【００３０】
そして、本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法は、主成分として熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂含有物を加温して当該樹脂のガラス転移点以上に温度上昇させる加温工程と、前記加温工程で温度上昇させた前記熱可塑性樹脂含有物を表面から冷却させながら衝撃力を加えて粉砕するとともに、粉砕物を分級して所定粒度以下の粉砕物を回収する粉砕分級工程とを有し、前記粉砕分級工程が、粉砕領域に前記熱可塑性樹脂含有物を投入するとともに気体を供給して前記熱可塑性樹脂含有物を冷却しながら粉砕したのち、当該気体によって粉砕物を分級領域に移送し、分級領域において所定粒度以下の粉砕物を選別して外部に排出させる一方、残りの粉砕物を粉砕領域に戻して再粉砕させるように構成されている。ここで、前記粉砕室Ａが粉砕領域に対応し、前記分級室Ｂが分級領域に対応する。
【００３１】
なお、熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法は、前記粉砕分級工程で回収されずに残った前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す形態、及び、前記粉砕分級工程で回収された前記熱可塑性樹脂含有物を、再度前記加温工程と前記粉砕分級工程に通す形態（後述の実施例４参照）に変形して実施することができる。
【００３２】
次に、具体的な粉砕実験の結果について、前記熱可塑性樹脂含有物に含まれる熱可塑性樹脂が、加熱処理によって充分に結晶化したポリ乳酸樹脂（ガラス転移点：６１℃程度）のペレットである場合を説明する。
【実施例１】
【００３３】
加温条件として、初期温度５℃のポリ乳酸樹脂ペレットを、５８℃に１０分、１００℃に３０分、１２０℃に６０分、１３０℃に８０分の条件で１３０℃まで温度上昇させ、次に、加温させたポリ乳酸樹脂ペレットを粉砕機１０に投入し、粉砕させた。
粉砕機１０の主な条件は、粉砕用回転体１６の回転速度：６８００ｒｐｍ、分級回転体２１の回転速度：２０００ｒｐｍである。
粉砕結果として、平均粒径（Ｄ５０）：約１２０μｍ、１０４μｍ篩透過率：約４２％の粉砕物を得た。
【実施例２】
【００３４】
ポリ乳酸樹脂ペレットの加温条件は実施例１と同じである。
粉砕機１０の条件は、分級回転体２１の回転速度を３５００ｒｐｍに上げた以外は実施例１と同じにした。
粉砕結果として、平均粒径（Ｄ５０）：約６３μｍ、１０４μｍ篩透過率：約８４％の粉砕物を得た。
【実施例３】
【００３５】
ポリ乳酸樹脂ペレットの加温条件は実施例１と同じである。
粉砕機１０の条件は、分級回転体２１の回転速度を５０００ｒｐｍに上げた以外は実施例１と同じにした。
粉砕結果として、平均粒径（Ｄ５０）：約６０μｍ、１０４μｍ篩透過率：約８１％の粉砕物を得た。
以上の実施例１〜３により、粉砕機１０の分級回転体２１の回転速度を高くすることにより、細かい粒度の粉砕が可能になることが判る。
【実施例４】
【００３６】
ポリ乳酸樹脂含有物は、実施例１で得られた粉砕物（平均粒径（Ｄ５０）：約１２０μｍ、１０４μｍ篩透過率：約４２％）を投入した。但し、加温温度は６６℃である。
粉砕機１０の条件は、分級回転体２１の回転速度を４０００〜５０００ｒｐｍの間に設定した以外は実施例１と同じである。
粉砕結果として、平均粒径（Ｄ５０）：約５６μｍ、１０４μｍ篩透過率：約８５％の粉砕物を得た。
実施例４により、加温工程と粉砕分級工程を繰り返すことにより、より細かい粒度の粉砕が可能になることが判る。
【００３７】
〔別実施形態〕
上記実施形態では、前記熱可塑性樹脂含有物に含まれる熱可塑性樹脂が充分に結晶化したポリ乳酸樹脂である場合について説明したが、充分に結晶化していないポリ乳酸樹脂でもよい。因みに、熱可塑性樹脂が結晶化していない場合は、本発明の加温工程において同時に結晶化が進むことになる。
なお、前記熱可塑性樹脂含有物がポリ乳酸樹脂以外の熱可塑性樹脂（ＰＥＴ等）を含む場合にも本発明は適用できる。特に、ポリ乳酸樹脂と同様な常温において比較的硬い熱可塑性樹脂を含む場合に有効であると考えられる。
【００３８】
また、上記実施形態では、前記熱可塑性樹脂含有物が熱可塑性樹脂（ポリ乳酸樹脂）だけを含む場合について説明したが、熱可塑性樹脂を主成分として含んでいれば、他にフィラー等を少量含む場合についても本発明は適用できる。
【００３９】
本発明に係る粉砕分級工程で使用する粉砕機としては、上記実施形態で説明した粉砕機１０（図２参照）の外に、例えば、ホソカワミクロン（株）製のミクロンジェットＭＪＴ（ジェット式粉砕機）などを使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕方法及び装置は、細かい粒度の熱可塑性樹脂含有物が要求される各種用途（成形材料、接着材料等）に適用できる。特に、ポリ乳酸樹脂については、天然素材を原料とし生分解性を有し、炭酸ガスの削減に効果があるので、生分解性プラスチックの普及に応じてポリ乳酸樹脂に対する粉砕の用途は拡大するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂含有物の粉砕装置の全体構成を示す図
【図２】粉砕機の構造を断面図
【符号の説明】
【００４２】
１          加温部
２          粉砕分級部
１０        粉砕機
１１        気体導入口
１２        排出口
１４        筒状部材
１５        粉砕部材
１６        回転体
２０        分級機構
Ａ          粉砕室
Ｂ          分級室
【図１】
2006015497.tif 000003
【図２】
2006015497.tif 000004