(57)【要約】【課題】騒音の発生を抑え、装置の耐久性の向上を図った上で、減容対象である様々な発泡合成樹脂等を効率良く減容固化できる減容固化装置及び減容固化方法を提供する。【解決手段】送りスクリュー２４のシャフト２５の両端部をフレームと軸受ホルダにより回転自在に支持し、この送りスクリュー２４の排出端側であって、送りスクリュー２４のスクリューエンドの先のシャフト２５に近接し、送りスクリュー２４の軸芯にオフセットした位置に圧縮スクリュー６０を交差して配置し、この圧縮スクリュー６０のシャフト６１をモータＭと軸受部材６８の２箇所で回転自在に支持したことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減容対象発泡合成樹脂を供給する投入口と、
前記減容対象発泡合成樹脂を破砕する回転刃と、
軸部の両端部をフレームに回転自在に支持し、前記回転刃により破砕された前記減容対象発泡合成樹脂を排出端側に送り出す送りスクリューと、
前記送りスクリューの排出側であって、前記送りスクリューの軸芯にオフセットした位置に交差して配置するとともに、軸部を少なくとも２箇所で回転自在に支持し、前記減容対象発泡合成樹脂を圧縮する圧縮スクリューと、
前記圧縮スクリューの排出端に設け、溶解した前記減容対象発泡合成樹脂を排出する排出口とを備えたことを特徴とする減容固化装置。
【請求項２】
前記圧縮スクリューは、前記送りスクリューの排出端側であって、前記送りスクリューのスクリューエンドの先の軸部に近接して配置したことを特徴とする請求項１記載の減容固化装置。
【請求項３】
前記送りスクリューの周囲を囲むスクリューケースと、
前記送りスクリューの軸部の排出端側に、前記スクリューケースの開口端を閉塞するとともに、前記送りスクリューの軸受を備えた軸受ホルダとを設け、
前記軸受ホルダには、前記スクリューケース内に挿入され、前記送りスクリューの軸端に斜めに指向し、前記減容対象発泡合成樹脂を前記圧縮スクリューに案内する傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の減容固化装置。
【請求項４】
減容対象発泡合成樹脂を供給する工程と、
前記減容対象発泡合成樹脂を破砕する工程と、
破砕された前記減容対象発泡合成樹脂を圧縮しながら排出端に送り出す工程と、
前記減容対象発泡合成樹脂を溶解しながら排出する工程と、を有し、
該減容対象発泡合成樹脂を溶解しながら排出する工程では、前記減容対象発泡合成樹脂同士を擦り合わせ、前記減容対象発泡合成樹脂のガラス転移温度を越えるとともに、前記減容対象発泡合成樹脂が炭化しない温度の摩擦熱を発生させ、前記減容対象発泡合成樹脂を溶解すること特徴とする減容固化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減容固化装置及び減容固化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、魚介類や野菜の包装容器、商品梱包の緩衝材、建築物の断熱材等として広く利用されている発泡合成樹脂の廃棄物等をリサイクルする際、その発泡合成樹脂を貯蔵や運搬に便利なように減容し、固化成形する減容固化装置が知られている。
【０００３】
この減容固化装置は、例えば特許文献１〜３に示すように、発泡合成樹脂が投入される供給口を一端部に有し、発泡合成樹脂の排出口を他端部に有したケーシング内に上から下に噛み込むように回動する一対の螺旋羽根付き軸と、更に排出口に向けて圧密化するために下流側の狭くなったケーシング内で回動する下流側の一本の螺旋羽根付き軸とを備えている。
このような減容固化装置は、まず供給口から投入された発泡合成樹脂が上から下に噛み込む一対の軸に設けられた螺旋羽根によって粗破砕される。次に、粗破砕された発泡合成樹脂を混練した後、一本の軸に設けられた螺旋羽根によって圧縮され、ヒーターで加熱することにより溶解して固化成形されるものである。
【０００４】
また、特許文献４に示すように、粉砕装置によりチップ状に粉砕したプラスチック材料をホッパーに収容し、その後ミキシング機に搬送して２１０〜２５０℃の摩擦熱を発生させて溶解するものが知られている。
【特許文献１】特許第２５６９３００号公報
【特許文献２】特開昭６０−６２０５号公報
【特許文献３】特開平６−２８６００６号公報
【特許文献４】特開平１１−２２６９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述の減容固化装置にあっては、一対の螺旋羽根付き軸は、その軸端側に破砕された発泡合成樹脂を送り出し、その軸端から前記一本の螺旋羽根付き軸に供給する関係で、通常は、片持ち状態で支持されている。したがって、発泡合成樹脂の搬送によって各螺旋羽根付き軸に負荷がかかった場合、軸がぶれてフレーム等に接触してしまい、騒音の発生、螺旋羽根の羽根、軸受、スクリューケースの損傷に繋がってしまうという問題がある。
【０００６】
また、市場には包装容器や建築物の断熱材に用いる発泡合成樹脂等、物性値の異なる様々な発泡合成樹脂が用いられており、これら物性値の異なる発泡合成樹脂を、工程を複雑化することなく同一の装置で対応し、減容固化したいという要請がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、騒音の発生を抑え、装置の耐久性の向上を図った上で、減容対象である様々な発泡合成樹脂等を効率良く減容固化することができる減容固化装置及び減容固化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、減容対象発泡合成樹脂を供給する投入口と、前記減容対象発泡合成樹脂を破砕する回転刃と、軸部の両端部をフレームに回転自在に支持し、前記回転刃により破砕された前記減容対象発泡合成樹脂を排出端側に送り出す送りスクリューと、前記送りスクリューの排出側であって、前記送りスクリューの軸芯にオフセットした位置に交差して配置するとともに、軸部を少なくとも２箇所で回転自在に支持し、前記減容対象発泡合成樹脂を圧縮する圧縮スクリューと、前記圧縮スクリューの排出端に設け、溶解した前記減容対象発泡合成樹脂を排出する排出口とを備えたことを特徴とする。
このように構成することで、回転刃により破砕された減容対象発泡合成樹脂を圧縮スクリューに搬送する際、送りスクリューには大きな負荷がかかるが、送りスクリューの軸部を両端部で支持することにより、送りスクリューの軸部を安定して支持することができる。また、送りスクリューにより送られた減容対象発泡合成樹脂を圧縮して溶解する際、圧縮スクリューの軸部を少なくとも２箇所で支持することにより、圧縮スクリューの軸部も安定して支持することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記圧縮スクリューは、前記送りスクリューの排出端側であって、前記送りスクリューのスクリューエンドの先の軸部に近接して配置したことを特徴とする。
このように構成することで、送りスクリューに送られた破砕された減容対象発泡合成樹脂を連続的に圧縮スクリューに搬送することができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記送りスクリューの周囲を囲むスクリューケースと、前記送りスクリューの軸部の排出端側に、前記スクリューケースの開口端を閉塞するとともに、前記送りスクリューの軸受を備えた軸受ホルダとを設け、前記軸受ホルダには、前記スクリューケース内に挿入され、前記送りスクリューの軸端に斜めに指向し、前記減容対象発泡合成樹脂を前記圧縮スクリューに案内する傾斜面を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、送りスクリューの軸受のための部材を有効利用して送りスクリューにより搬送される減容対象発泡合成樹脂に指向性を持たせることができる。
また、減容対象発泡合成樹脂を圧縮スクリューに案内する案内板を別体として設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、減容対象発泡合成樹脂を供給する工程と、前記減容対象発泡合成樹脂を破砕する工程と、破砕された前記減容対象発泡合成樹脂を圧縮しながら排出端に送り出す工程と、前記減容対象発泡合成樹脂を溶解しながら排出する工程と、を有し、該減容対象発泡合成樹脂を溶解しながら排出する工程では、前記減容対象発泡合成樹脂同士を擦り合わせ、前記減容対象発泡合成樹脂のガラス転移温度を越えるとともに、前記減容対象発泡合成樹脂が炭化しない温度の摩擦熱を発生させ、前記減容対象発泡合成樹脂を溶解すること特徴とする。
このように構成することで、減容対象発泡合成樹脂のガラス転移温度を超える温度で溶解することで、ポリスチレンを十分に溶解することができるため、剛性と粘度を低下させ、流動性を向上させることができる。さらに、減容対象発泡合成樹脂が炭化しない温度で溶解することで、物性の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明によれば、回転刃により破砕された減容対象発泡合成樹脂を圧縮スクリューに搬送する際、送りスクリューには大きな負荷がかかるが、送りスクリューの軸部を両端部で支持することにより、送りスクリューの軸部を安定して支持することができる。また、送りスクリューにより送られた減容対象発泡合成樹脂を圧縮して溶解する際、圧縮スクリューの軸部を少なくとも２箇所で支持することにより、圧縮スクリューの軸部も安定して支持することができる。したがって、送りスクリューおよび圧縮スクリュー部分における騒音を抑え、これら送りスクリューおよび圧縮スクリューの耐久性を向上させ、減容対象発泡合成樹脂を効率よく搬送することができる。
請求項２に記載した発明によれば、送りスクリューに送られた減容対象発泡合成樹脂を連続的に圧縮スクリューに搬送することができるため、減容対象発泡合成樹脂を効率よく搬送することができる。
請求項３に記載した発明によれば、送りスクリューの軸受のための部材を有効利用して送りスクリューにより搬送される減容対象発泡合成樹脂に指向性を持たせることができるため、送りスクリューに対してオフセットした状態で配置された圧縮スクリューに減容対象発泡合成樹脂を効率よく搬送することができる。
さらに、減容対象発泡合成樹脂を圧縮スクリューに案内する案内板を別体として設ける必要がなく、部品点数を削減することができるため、装置を簡素化することができる。
請求項４に記載した発明によれば減容対象発泡合成樹脂のガラス転移温度を超える温度で溶解することで、減容対象発泡合成樹脂を十分に溶解することができるため、減容対象発泡合成樹脂の剛性と粘度を低下させ、流動性を向上させることができる。さらに、減容対象発泡合成樹脂が炭化しない温度で溶解することで、物性の劣化を防止することができる。そのため、様々な減容対象発泡合成樹脂を効率良く減容固化して、良好な固化成形物を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この減容固化装置は、フレーム１を備え、このフレーム１の下部には、減容固化装置をベースに支持固定する脚部３が設けられている。フレーム１には、これを外側から覆うケーシング１０が設けられている。このケーシング１０は、上部開口部１７を有する箱型形状で、内部には、下部に向かうにつれ漸小したホッパー１１が形成されている。ケーシング１０の上部には、上部開口部１７を開閉自在に閉塞する扉１２が設けられている。この扉１２は両側に円弧状の仕切板１５を備えている。
【００１４】
扉１２の上部には、開閉ノブ１３が設けられている。この開閉ノブ１３を引き下げ、扉１２が開状態にある時（図１中二点鎖線）、ケーシング１０の上部開口部１７が開口して、減容対象発泡合成樹脂（以下、発泡合成樹脂という）等を投入する投入口１４が開口形成されることとなる。本実施形態の減容固化装置に用いることが可能な発泡合成樹脂としては、魚介類や野菜の包装容器の他に、商品梱包の緩衝材、建築物の断熱材等に用いられる発泡合成樹脂、具体的にはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の発泡合成樹脂全般が対象となる。
【００１５】
ケーシング１０内には上部に、５本の回転刃１６が回転自在に設けられている。これら回転刃１６は、上部２列に回転刃１６が２段配置され、下部には回転刃１６が１列配置されている。各回転刃１６は、両端がフレーム１に支持されたシャフト１８に破砕刃２０が互い違いに取り付けられたものであり、投入口１４から投入された発泡合成樹脂を噛み込むように破砕するものである。各回転刃１６は、図示しない伝達手段により噛合しており、図示しないモータの駆動により同期回転するようになっている。
【００１６】
図２に示すように、ケーシング１０の下部には、円筒形状に形成されたスクリューケース２２が配置されている。スクリューケース２２の上部には、長手方向に沿ってケーシング１０と連通する開口部２６が形成されている。この開口部２６は、破砕された発泡合成樹脂を受け入れるものである。なお、図２において、送りスクリュー２４を分かり易くするため、前述した回転刃１６は、１本のみを示す。
【００１７】
スクリューケース２２には、スクリューケース２２の長手方向に沿ってシャッター２３がスライド自在に設けられている。このシャッター２３は、図示しない調整機構に接続され、この調整機構により開口部２６の開口量を円周方向に調整するものである（図２中二点鎖線参照）。これにより、発泡合成樹脂の種類によって開口部２６への発泡合成樹脂の投入量を変更できるようになっている。スクリューケース２２の一端側は、フレーム１から突出されており、そのスクリューケース２２の先端は、周縁にフランジ３０を有する開口部３２が形成されている。なお、シャッター２３を設けず、開口部２６のみを形成する構成としてもよい。
【００１８】
スクリューケース２２内には、送りスクリュー２４が回転自在に設けられている。この送りスクリュー２４は、回転刃１６により破砕された発泡合成樹脂を搬出端側へ搬送するものである。送りスクリュー２４は、シャフト２５にスクリュー羽根２７がらせん状に形成されており、スクリューケース２２内にクリアランスをもって挿入されている。送りスクリュー２４のシャフト２５の一端（搬入端側）は、フレーム１に挿通され、フレーム１に設けられた軸受部材２１に支持されている。送りスクリュー２４のシャフト２５は、フレーム１の外側に設けられた図示しない伝達手段により図示しないモータに噛合されている。
【００１９】
送りスクリュー２４のシャフト２５の他端側（搬出端側）は、スクリューエンド４０の先で軸受ホルダ４２に支持されている。この軸受ホルダ４２は、円柱形状であって、その中心軸には軸受ホルダ４２を貫通する貫通孔４４が形成されている。軸受ホルダ４２の一側は、貫通孔４４に交差する方向に傾斜面４６が形成されている。この傾斜面４６は、送りスクリュー２４によって搬送される発泡合成樹脂を後述する圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内へ案内するものである。軸受ホルダ４２の他側には、軸受部４８が設けられ、軸受ホルダ４２の他側の周縁にはフランジ５０が形成されている。
【００２０】
軸受ホルダ４２は、スクリューケース２２の一端の開口部３２に挿入されている。この時、軸受ホルダ４２の一側に形成された傾斜面４６は、後述するスクリューケース５８に向けて送りスクリュー２４のスクリューエンド４０の先のシャフト２５に斜めに指向するように挿入されている。送りスクリュー２４のシャフト２５の他端は、軸受ホルダ４２の貫通孔４４に挿通され、軸受ホルダ４２の他側に設けられた軸受部４８に支持されている。したがって、送りスクリュー２４のシャフト２５は両端で支持されており、前述した伝達手段に噛合されたモータの駆動により、送りスクリュー２４をぶれることなく安定した状態で回転自在に支持することとなる。
【００２１】
スクリューケース２２のフランジ３０と軸受ホルダ４２のフランジ５０は、複数の六角穴付ボルト５２により固定されている。送りスクリュー２４のシャフト２５の他端には、ベアリング受け５４が設けられている。このベアリング受け５４は、送りスクリュー２４のシャフト２５の他端からボルト５６によって取り付けられている。
【００２２】
図３に示すように、送りスクリュー２４の排出端側であって、スクリューケース２２のフレーム１から突出した部位には、スクリューケース２２に直交する方向にスクリューケース５８が設けられている。このスクリューケース５８は、送りスクリュー２４のスクリューケース２２より容積が小さいもので、溶接等により前述した送りスクリュー２４のスクリューケース２２の中心軸に直交する方向に溶着されている。スクリューケース５８の上端部周縁には、フランジ６２が形成されている。このフランジ６２には、軸受部材６８の下部のフランジ６６が固定されている。軸受部材６８には、上端部周縁にフランジ６６よりも大径のフランジ６７が形成されている。
【００２３】
ところで、スクリューケース５８の上方には、モータＭが設けられている。このモータＭは、例えば、５馬力程度のモータＭであり、フレーム１の外側に設けられた延出フレーム７０により下方に向けて支持されている。延出フレーム７０の下面からは、複数の支柱７１が設けられ、軸受部材６８の上端部のフランジ６７に支持されている。延出フレーム７０には、下方に向けてモータＭのシャフト７２が貫通されている。モータＭのシャフト７２の先端には、継手７３を介して圧縮スクリュー６０のシャフト６１の上端が直結されている（図４参照）。
【００２４】
図４に具体的に示すように、スクリューケース５８内には、圧縮スクリュー６０が挿入されている。この圧縮スクリュー６０は、送りスクリュー２４により搬送される発泡合成樹脂を圧縮しながら搬送するためのものである。圧縮スクリュー６０には、シャフト６１にスクリュー羽根６３がらせん状に形成され、スクリューケース５８の上端に設けられた軸受部材６８に支持されている。したがって、圧縮スクリュー６０は直結されたモータＭと軸受部材６８の２箇所で回転自在に支持されることとなる。
【００２５】
圧縮スクリュー６０は、送りスクリュー２４のスクリューエンド４０の先のシャフト２５に近接して配置されている。つまり、送りスクリュー２４と圧縮スクリュー６０は、略水平方向に配置された送りスクリュー２４の軸芯にオフセットした状態で、軸芯に直交する方向であって、本実施形態では上下方向に配置されている。
【００２６】
図５に示すように、スクリューケース５８の下部周縁には、フランジ６４が形成されている。このフランジ６４には、スクリューケース５８の直径方向に対向して２本ずつ延出した延出部６５が設けられている。延出部６５間には、フック部材８２が設けられており、このフック部材８２には、ピン８３が挿通され、このピン８３を中心に回動自在に構成されている。フック部材８２の下部には、ネジ孔８４が構成されており、このネジ孔８４には、係止部材８５を挟んでボルト８６が螺合されている。そして、これらフック部材８２とボルト８６と係止部材８５により、クランプ機構８７が構成されている。なお、図５においては、圧縮スクリュー６０の記載は省略する。
【００２７】
スクリューケース５８の下部には、カップ７４が着脱自在に取り付けられる。このカップ７４は、圧縮スクリュー６０のシャフト６１の先端を覆うように装着されており、その上部周縁には、フランジ７５が形成されている。このフランジ７５にはカップ７４の直径方向に対向して２本ずつ延出した延出部７７が設けられている。この延出部７７間のスリットにスクリューケース５８の延出部６５に設けられたクランプ機構８７の係止部材８５が係止されるとともに、ボルト８６が螺合されることで、カップ７４が着脱自在に固定されるものである。カップ７４の下面には、発泡合成樹脂を排出する排出口７６が形成されている。
【００２８】
ここで、上述した圧縮スクリュー６０により圧縮された発泡合成樹脂は、その先端に位置する排出口７６で絞られることにより、発泡合成樹脂同士が擦れ合って摩擦熱が生じるため溶解されて排出される。本実施形態の減容固化装置では、主として圧縮スクリュー６０の先端からカップ７４の排出口７６までの距離を設定することで摩擦力を調整することができる。また、排出口７６は、投入される発泡合成樹脂の種類によって、その径の大きさが決定されるもので、径の大きさが小さい程、抵抗力が増加して、圧縮スクリュー６０において溶融が促進されるものである。すなわち、本実施形態では軸長や排出口７６の径が異なるカップ７４を発泡合成樹脂に応じて交換することで、スクリューケース２２の開口部２６の調整とともに、モータＭの回転速度の調整も含めて種々の材料に対応することができる。
【００２９】
図１に戻り、カップ７４の下方には、トレー７８が設けられている。このトレー７８は、排出口７６より排出された発泡合成樹脂を受け入れるものであり、フレーム１に沿って設けられている。トレー７８の側部には送り出し手段８０が設けられている。この送り出し手段８０は排出された発泡合成樹脂をトレー７８の排出端側に送り出すものであり、図示しない駆動機構により２枚の金属板が屈曲伸長を繰り返すことで固化成形した発泡合成樹脂を回収するものである。
【００３０】
次に、作用を説明する。
本実施形態の減容固化装置に投入される発泡合成樹脂として、魚介類や野菜の包装容器に用いるポリスチレンを用いた場合における減容固化方法について説明する。
【００３１】
まず、減容固化装置のケーシング１０の上部に設けられた扉１２を開き、発泡合成樹脂の投入口１４を開口する。そして、投入口１４から発泡合成樹脂を投入する。投入口１４から投入された発泡合成樹脂は回転刃１６により破砕される。具体的には、ケーシング内の上部に２段設けられた回転刃１６により粗破砕され、下部に１段設けられた回転刃１６により微破砕される。
【００３２】
微破砕された発泡合成樹脂は、スクリューケース２２の長手方向に沿って設けられた開口部２６からスクリューケース２２内に搬送される。スクリューケース２２内に搬送された発泡合成樹脂は、送りスクリュー２４の回転によって、送りスクリュー２４の排出端側まで搬送される。
【００３３】
送りスクリュー２４の排出端側まで搬送された発泡合成樹脂は、スクリューエンド４０の先のシャフト２５において、軸受ホルダ４２の傾斜面４６に案内され、送りスクリュー２４のシャフト２５とオフセットした位置に設けられた圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内に導かれる。
【００３４】
ここで、発泡合成樹脂は、送りスクリュー２４のスクリューケース２２より容積の小さい圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内で圧縮されながら下方に搬送され、最適な大きさのカップ７４の排出口７６で絞られることで発泡合成樹脂はさらに圧縮される。これにより、スクリューケース５８内は高圧密下となり、発泡合成樹脂同士が擦れ合い、摩擦熱が発生する。この摩擦熱により、発泡合成樹脂は溶解されて排出口７６から排出される。
【００３５】
なお、カップ７４における排出口７６の径の大きさや、軸長の異なるカップ７４に交換して圧縮スクリュー６０の先端からカップ７４の排出口７６までの距離を変えることにより、スクリューケース５８内において発生する摩擦熱の量を調節することができる。すなわち、スクリューケース５８内の温度（以下、「溶解温度」という。）を調節することができる。本発明においては、溶解温度を、発泡合成樹脂のガラス転移温度を超える温度で溶解し、かつその物性を劣化させない温度に調節することが、回収後の発泡合成樹脂の利用価値を高める観点から好ましい。
【００３６】
ここで、本実施形態の減容固化装置を用いた場合の最適な溶解温度を測定した。測定条件は以下の通りである。
測定装置：ＣＵＳＴＵＭ社製、赤外線センサー（ＣＴ−３０００）
測定方法：排出口から排出後、３秒以内に軟らかい状態の固化成形物を割り、上記測定装置にて検出。
測定物：ポリスチレン製発泡スチロール
【００３７】
以上の条件により測定を行った結果、表１に示す結果が得られた。なお、表１の測定結果において、「○」は、ポリスチレンが充分に溶解され、減容固化されたことを意味する。「◎」は、ポリスチレンが充分に溶解され、減容固化されるとともに、溶解及び減容固化のプロセスが、上記「○」の場合よりも高速に進行し、作業効率が向上したことを意味する。「×」は、ポリスチレンの溶解が不充分であったこと、ポリスチレンの炭化が発生したこと、またはその他固化成形物の物性が著しく劣化したことを意味する。
【００３８】
【表１】
2008162257.tif 000003
【００３９】
表１に示すように、摩擦力により発生する溶解温度が１１０℃より低い場合、発泡スチロールが充分に溶解しないため、減容するにあたり、固化しないまま発泡スチロールの粒子として飛散し機械周辺に付着してしまう。また、減容品も余分な空気を多く含んでおり比重が軽くなり固化成形物として不適正である。そして、溶解温度が１１０℃以上、すなわちポリスチレンルのガラス転移温度を超えると、ポリスチレンは充分に溶解され、剛性と粘度が低下するため、流動性が向上する。したがって、排気口から排出されるポリスチレンは効率良く減容固化されることとなる。
【００４０】
また、溶解温度が１３０℃以上であると、ポリスチレンの剛性と粘度が著しく低下し、流動性が向上する。したがって、溶解及び減容固化のプロセスが高速に進行し、作業効率が向上することとなる。さらに、溶解温度の下限温度を１３０℃以上に設定すると、魚介類や野菜等から発泡スチロールに付着した菌を滅菌する効果も期待できる。
一方、溶解温度が２００℃を超えると、ポリスチレンの炭化が始まり、固化成形物が劣化してしまう。また、それに伴い、悪臭が発生してしまう。
【００４１】
これにより、ポリスチレンの溶解温度は、ガラス転移温度である１１０℃から炭化温度である２００℃を超えない温度に設定することが好ましい。さらに、作業効率の向上または滅菌効果を期待すると、１３０℃以上２００℃以下に設定することが好ましい。また、発泡スチロールの密度による摩擦温度の違いや、投入量のバラツキによる温度の上昇を加味すると、炭化温度２００℃を超えないように、上限温度を１９０℃程度に設定することが好ましい。以上のように溶解温度を設定することで、高品質な固化成形物を効率的に生成することができる。なお、このような溶解温度は、発泡合成樹脂の種類により適宜設定可能である。
【００４２】
ここで、表２は原材料のポリスチレン（原材料ＰＳ）と、本実施形態の減容固化装置を用い、溶解温度を１７０℃に設定して減容固化を行った後のポリスチレン（減容ＰＳ）の物性値を示したものである。なお、表２においてＭＦＲ（メルトフローレート）の測定温度は測定の都合上２００℃で行い、また分子量は重量平均分子量とする。なお、原材料ＰＳの物性値は、通常の値、すなわちＭＦＲが２〜３ｇ／１０ｍｉｎ、分子量が２８〜３０万であるとする。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
表２に示すように、本実施形態の減容固化装置を用いて減容固化した減容ＰＳは、炭化の非常に少ない高品質なものであり、ポリスチレンを発泡スチロールの原材料として使用可能なＭＦＲの上限値（例えば、２０ｇ／１０ｍｉｎ程度）以下に収まっている。また、分子量も２４．４万と発泡スチロールの原材料として使用可能な下限値（例えば、２０万程度）以上に収まっていることがわかる。つまり、本実施形態の減容固化装置を用いて減容固化された減容ＰＳは、発泡スチロールのリサイクルを考慮した場合において、リサイクル原料として好ましい物性を有していることがわかる。
【００４５】
圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内で溶解された発泡合成樹脂は、圧縮スクリュー６０の回転により、連続的に搬送される発泡合成樹脂に押し出され、スクリューケース５８の下部に装着されたカップ７４の排出口７６から排出される。排出された発泡合成樹脂は、外気に触れることで固化される。
【００４６】
固化した発泡合成樹脂は、排出口７６の下方に設けられたトレー７８に受け入れられる。トレー７８に受け入れられた発泡合成樹脂は、トレー７８の側方に設けられた送り出し手段８０により一定時間毎に排出端側に送り出される。そのため、減容固化された発泡合成樹脂が排出口７６の下方で滞留せずに、保形性のよい固化成形物を連続的に得ることができる。
【００４７】
ここで、例えば、魚介類や野菜の包装容器の代わりに、建築物の断熱材を用いた場合について説明する。建築物の断熱材は、高密度で硬質の材料であるため、魚介類や野菜の包装容器に比べ、溶解するために長い時間を要する。したがって、破砕された発泡合成樹脂を、魚介類や野菜の包装容器と同じ速度で圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内に送り込んでしまうと、スクリューケース５８内が詰まってしまい、圧縮スクリュー６０に大きな負荷がかかるため、故障の原因となってしまう。
【００４８】
そこで、送りスクリュー２４のスクリューケース２２の長手方向に沿って形成された開口部２６への投入量を調整する必要がある。具体的には、スクリューケース２２に設けられた調整機構によって、シャッター２３を調整し、開口部２６の開口量を小さくする。すると、送りスクリュー２４のスクリューケース２２への投入量が少なくなるため、スクリューケース５８内の詰まりを防止し、連続的に発泡合成樹脂を溶解することができる。また、クランプ機構８７のボルト８６を緩めてフック８２を回動することで、カップ７４を容易に取り外すことができるため、径の異なる排出口７６を有するカップ７４に交換したり、発泡合成樹脂の排出量を調整することができる。また、発泡合成樹脂がスクリューケース５８内で詰まった際にも即座に対応することができる。
【００４９】
したがって、上述の実施の形態によれば、圧縮スクリュー６０が、送りスクリュー２４の軸芯にオフセットした状態であって、直交する方向に配置されているため、送りスクリュー２４のシャフト２５の両端がフレーム１の軸受部材２１と軸受ホルダ４２の軸受部４８に支持されている。そのため、破砕された発泡合成樹脂を圧縮スクリュー６０に搬送する際、送りスクリュー２４には大きな負荷がかかるが、送りスクリュー２４のシャフト２５を安定して支持することができる。また、送りスクリュー２４により搬送された発泡合成樹脂を圧縮して溶解する際、圧縮スクリュー６０のシャフト６１がモータＭと軸受部材６８の２箇所で支持されることにより、圧縮スクリュー６０のシャフト６１も安定して支持することができる。したがって、送りスクリュー２４および圧縮スクリュー６０部分での騒音を抑え、これら送りスクリュー２４、圧縮スクリュー６０の耐久性を向上させ、破砕された発泡合成樹脂を効率よく排出口７６から排出することができる。
【００５０】
また、送りスクリュー２４と圧縮スクリュー６０は、略水平方向に配置された送りスクリュー２４の軸芯にオフセットした状態で、軸芯に直交する方向に設けられているため、送りスクリューの軸端に圧縮スクリューが設けられている場合と比べ、発泡合成樹脂の搬送距離を短縮することができるとともに、装置をコンパクトにすることができる。さらに、圧縮スクリュー６０にモータＭが圧縮スクリュー６０の上方から直結されているため、モータＭを伝達手段を介して配置する場合と比べ、モータの配置スペースを縮小して、装置をコンパクトにすることができる。したがって、装置の設置スペースを問わず様々な場所に設置することができるとともに、装置の移動やメンテナンス等、装置の取り扱いを容易に行うことができる。
【００５１】
また、送りスクリュー２４のシャフト２５の排出端側には、送りスクリュー２４のスクリューケース２２端部の開口部３２を閉塞するとともに、送りスクリュー２４の軸受部４８を備えた軸受ホルダ４２が設けられ、送りスクリュー２４の軸端に斜めに指向し、発泡合成樹脂を圧縮スクリュー６０に案内する傾斜面４６が形成されている。そのため、送りスクリュー２４の軸受のための部材を有効利用して、送りスクリュー２４に対してオフセットした状態で配置された圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内に発泡合成樹脂を効率よく送り渡すことができる。さらに、発泡合成樹脂を圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８内に案内する案内板を別体として設ける必要がなく、部品点数を削減することができるため、装置を簡素化することができる。
【００５２】
さらに、送りスクリュー２４のスクリューケース２２には、発泡合成樹脂を受け入れる開口部２６が形成され、この開口部２６の開口量を調整自在にするシャッター２３が設けられたため、物性値の異なる発泡合成樹脂を投入する場合に、シャッター２３を調整して送りスクリュー２４のスクリューケース２２への投入量を調整することができる。そのため、スクリューケース５８内の詰まりを防止し、物性値の異なる様々な発泡合成樹脂を、工程を複雑化することなく同一の装置で減容固化することができる。
【００５３】
また、圧縮スクリュー６０のスクリューケース５８の下部には、カップ７４がクランプ機構８７により着脱自在に設けられているため、カップ７４の交換を容易に行うことができるとともに、メンテナンス性を向上させることができる。
【００５４】
尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、圧縮スクリューは２箇所以上で支持してもよい。また、送りスクリューおよび圧縮スクリューを複数段用いてもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては減容固化装置に投入される発泡合成樹脂としてポリスチレンを用いた場合の減容固化方法について説明したが、投入される発泡合成樹脂はポリスチレンに限らずポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の発泡合成樹脂全般に適用可能である。この場合、発泡合成樹脂の種類により溶解温度を適宜設定可能である。具体的には、発泡合成樹脂の溶解温度を、各発泡合成樹脂のガラス転移温度を越えるとともに、発泡合成樹脂が炭化しない温度の摩擦熱に設定することで、様々な発泡合成樹脂の発泡合成樹脂に対しても効率良く減容固化して、良好な固化成形物を生成することができる。
【００５６】
また、本実施形態において、圧縮スクリューを送りスクリューの軸芯にオフセットした位置に上下方向に直交するように配置したが、例えば、圧縮スクリューを減容固化装置の設置面と水平方向に配置するとともに、送りスクリューに対して下側へオフセットして直交させることも可能である。この場合、送りスクリューから圧縮スクリューへ案内させる傾斜面が発泡合成樹脂を下方に向けて案内するとともに、連続的に搬送される発泡合成樹脂に押し出され発泡合成樹脂は自然に下方へ案内されるため、発泡合成樹脂の指向性を向上させることもできる。
また、圧縮スクリューと送りスクリューとをオフセットした位置に斜め方向に交差させて配置する構成等、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態における減容固化装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における減容固化装置の平面断面図である。
【図３】本発明の実施形態における要部斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図４のＣ部拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…フレーム  １６…回転刃  ２３…シャッター  ２４…送りスクリュー  ２５…シャフト（軸部）  ２２…スクリューケース  ２６…開口部  ４０…スクリューエンド  ４２…軸受ホルダ  ４６…傾斜面  ４８…軸受部（軸受）  ６０…圧縮スクリュー  ７６…排出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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