(57)【要約】【課題】洗浄設備を用いることなく簡便な方法で異物除去を行うことを目的とした、再生ペレット製造装置、及び再生ペレット製造方法を提供する。【解決手段】プラスチックスクラップを投入する試料投入部と、前記プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する粉砕部と、粉砕されたプラスチックスクラップを押し出す押出部３と、押し出されたプラスチックスクラップからペレットを製造するペレタイザー部５とを備えた再生ペレット製造装置であって、前記押出部３で押し出されたプラスチックスクラップ中に含まれる異物を除去するスクリーンメッシュ１０を備えたスクリーン部４をさらに備えるものとした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックスクラップを投入する試料投入部と、前記プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する粉砕部と、粉砕されたプラスチックスクラップを押し出す押出部と、押し出されたプラスチックスクラップからペレットを製造するペレタイザー部とを備えた再生ペレット製造装置であって、
前記押出部で押し出されたプラスチックスクラップ中に含まれる異物を除去するスクリーンメッシュを備えたスクリーン部をさらに備えることを特徴とする再生ペレット製造装置。
【請求項２】
前記スクリーン部は、
胴部を横切るように貫通させたスクリーンキャビティおよび前記スクリーンキャビティに着脱自在に設けられたスクリーンメッシュを有する少なくとも２つのスクリーンボルト、
前記スクリーンボルトを摺動自在に嵌合させる透孔、一端が前記押出部のノズルに連通する１つの開口部に連なり、他端が分岐してそれぞれ前記透孔に連なる半溶融プラスチックの入口側流路、および分岐した端部がそれぞれ前記透孔に連なり、他端が前記ペレタイザー部の入口に連通する１つの開口部に連なる半溶融プラスチックの出口側流路を備える本体、並びに、
前記の各スクリーンボルトを独立に動かして当該スクリーンボルトの前記スクリーンキャビティの入口および出口をそれぞれ前記本体の半溶融プラスチックの入口側流路および出口側流路に連通する位置と、前記スクリーンキャビティのスクリーンメッシュを前記透孔外において交換できる位置とに制御するスクリーンボルトの移動制御装置、
を具備する請求項１記載の再生ペレット製造装置。
【請求項３】
前記スクリーンメッシュのメッシュ径が０．０７４ｍｍである請求項１記載の再生ペレット製造装置。
【請求項４】
プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する工程と、半溶融状態のプラスチックスクラップからペレットを製造する工程とを備えた再生ペレット製造方法であって、
半溶融状態のプラスチックスクラップから、スクリーンメッシュを用いて異物を除去する工程をさらに備えることを特徴とする再生ペレット製造方法。
【請求項５】
前記スクリーンメッシュのメッシュ径が０．０７４ｍｍである請求項４記載の再生ペレット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みプラスチックから再生ペレットを製造する再生ペレット製造装置、及び再生ペレット製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプラスチックは、軽くて丈夫であり、透明性が良く水やガスを通さない性質を有し、さらに着色や成形が容易であるなど多くの長所を持っている。またプラスチックは、その使い勝手のよさからその用途が拡大され、生産量、使用量が年々増加している。しかしながら、それに伴って廃棄されるプラスチックの量も増加の一途をたどっており、今日、地球環境の悪化、埋め立て用地の不足が深刻な社会問題になっている。
【０００３】
そこで、これらの問題を解決するとともに、さらに限られた資源を有効利用するためにも、近年、プラスチックのリサイクル方法が盛んに研究されている。また一方では、２００１年４月から特定家庭用機器再商品化法（家電リサイクル法）が施行され、廃家電の回収・リサイクルが義務づけられることになり、より一層プラスチックのリサイクルが重要な問題になっている。
【０００４】
プラスチックのリサイクル方法としては、使用済みプラスチックから、再生ペレットを製造し、それを新しい成形品の原料とするマテリアルリサイクルと、燃焼させて熱回収するサーマルリサイクルと、熱分解して高炉還元剤を生成し、あるいは油やモノマーにまで分解してプラスチックの原料として再利用するケミカルリサイクルとがある。これらのリサイクル方法のうち、プラスチックを有効に再利用するにはマテリアルリサイクルが最もふさわしい方法である。
【０００５】
また、使用済みプラスチックを有効に再利用する場合、異物混入は避けられない問題であり、異物が混入した再生プラスチックは物性低下や、外観不良をもたらしていた。さらに、このような再生プラスチックでは、再利用の用途開発が制限されていた。
そこで、回収プラスチックの物性低下を防ぐためには、異種のプラスチックの混入を防ぐために精度の高い識別が重要であり、その手段の一つとして熱分解ガス−赤外線分光法を用いている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２９２３５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプラスチックスクラップのマテリアルリサイクルでは、物性低下や、異物混入を防ぐために洗浄工程をかなり慎重に行う必要があり、その結果として、洗浄の手間とコストがかかっていた。また、熱分解ガス−赤外線分光法を用いて、回収プラスチックを識別する場合では、大がかりな設備とそれに要するコストがかかっていた。
【０００８】
本発明は、上述のような問題を解決するために、洗浄設備や回収プラスチックの識別装置を用いることなく簡便な方法で異物除去が可能な再生ペレット製造装置、及び再生ペレット製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、プラスチックスクラップを投入する試料投入部と、前記プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する粉砕部と、粉砕されたプラスチックスクラップを押し出す押出部と、押し出されたプラスチックスクラップからペレットを製造するペレタイザー部とを備えた再生ペレット製造装置であって、前記押出部で押し出されたプラスチックスクラップ中に含まれる異物を除去するスクリーンメッシュを備えたスクリーン部をさらに備えることを特徴とする再生ペレット製造装置を提供する。
【００１０】
この場合、前記スクリーン部は、胴部を横切るように貫通させたスクリーンキャビティおよび前記スクリーンキャビティに着脱自在に設けられたスクリーンメッシュを有する少なくとも２つのスクリーンボルト、前記スクリーンボルトを摺動自在に嵌合させる透孔、一端が前記押出部のノズルに連通する１つの開口部に連なり、他端が分岐してそれぞれ前記透孔に連なる半溶融プラスチックの入口側流路、および分岐した端部がそれぞれ前記透孔に連なり、他端が前記ペレタイザー部の入口に連通する１つの開口部に連なる半溶融プラスチックの出口側流路を備える本体、並びに、前記の各スクリーンボルトを独立に動かして当該スクリーンボルトの前記スクリーンキャビティの入口および出口をそれぞれ前記本体の半溶融プラスチックの入口側流路および出口側流路に連通する位置と、前記スクリーンキャビティのスクリーンメッシュを前記透孔外において交換できる位置とに制御するスクリーンボルトの移動制御装置、を具備している。
【００１１】
また、本発明は、プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する工程と、半溶融状態のプラスチックスクラップからペレットを製造する工程とを備えた再生ペレット製造方法であって、半溶融状態のプラスチックスクラップから、スクリーンメッシュを用いて異物を除去する工程をさらに備えることを特徴とする再生ペレット製造方法を提供する。前記スクリーンメッシュのメッシュ径は０．０７４ｍｍであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態による再生ペレット製造装置を示すブロック図である。
【００１３】
再生ペレット製造装置は、プラスチックスクラップを投入する試料投入部１と、プラスチックスクラップを粉砕し、半溶融状態を形成する粉砕部２と、粉砕されたプラスチックスクラップを押し出す押出部３と、プラスチックスクラップ中の異物をろ過するスクリーンメッシュを備えたスクリーン部４と、異物がろ過されたプラスチックスクラップからペレットを製造するペレタイザー部５とから構成されている。
【００１４】
まず、使用済み家電製品の処理により回収したプラスチックスクラップは試料投入部１に投入される。粉砕部２は、試料投入部１から定量的に供給される塊状プラスチックを、スパイラル状に配置された７２枚の小型ブレードを用いて、せん断的方式で粉砕する。このときプラスチックスクラップは、せん断発熱により溶融体となって減容される。そして、プラスチックスクラップはせん断発熱状態（半溶融状態）となり、この状態を保持したまま、スパイラル状ブレードの移送効果により、押出部３に安定的に供給される。押出部３は供給された半溶融状態のプラスチック（以下、半溶融プラスチックという）をスクリーン部４に押し出す。続いて、スクリーン部４は異物を除去するスクリーンメッシュを備えており、半溶融プラスチックをスクリーンメッシュに通過させることにより異物をろ過する。ペレタイザー部５は、異物が除去された半溶融プラスチックからペレットを製造する。そして、製造されたペレットは、再生プラスチックに成形し、あるいは物性測定用試験片などに成形される。
【００１５】
次に、スクリーン部の構造について図２を用いて説明する。
図２は、スクリーン部の縦断面図である。
【００１６】
図より、押出部３のスクリュー６によって押し出された半溶融プラスチックは、ノズル７を通って、スクリーン部４の本体９内部に流入される。そして、本体９内部を通過した半溶融プラスチックは、ペレタイザー部流路８に流入される。
【００１７】
以下、スクリーン部４の本体及びスクリーンボルトの構造について説明する。
本体９は、第１のスクリーンボルト１１ａ、及び第２のスクリーンボルト１１ｂをそれぞれ挿入する第１の透孔１５ａ、及び第２の透孔１５ｂを形成している。そして、ノズル７と本体９とが接する部分にスクリーン入口開口部１３を設け、そこから、第１の透孔１５ａに続く第１の半溶融プラスチック入口側流路１３ａと、第２の透孔１５ｂに続く第２の半溶融プラスチック入口側流路１３ｂとを形成している。さらに、ペレタイザー部流路８と本体９とが接する部分にスクリーン出口開口部１４を設け、第１の透孔１５ａからスクリーン出口開口部１４に続く第１の半溶融プラスチック出口側流路１４ａと、第２の透孔１５ｂからスクリーン出口開口部１４に続く第２の半溶融プラスチック出口側流路１４ｂとを形成している。
【００１８】
また、第１のスクリーンボルト１１ａは、本体９の胴部を横切るように貫通させた第１のスクリーンキャビティ１２ａを設け、この第１のスクリーンキャビティ１２ａに着脱自在に第１のスクリーンメッシュ１０ａを備えている。同様に、第２のスクリーンボルト１１ｂは、胴部を横切るように貫通させた第２のスクリーンキャビティ１２ｂを設け、この第２のスクリーンキャビティ１２ｂに着脱自在に第２のスクリーンメッシュ１０ｂを備えている。
【００１９】
次に、スクリーンメッシュを交換する動作について、図３を用いて説明する。
図３は、スクリーンボルトの動作を示すための図２の本体９のＸ−Ｘ断面図であり、第１のスクリーンボルト１１ａ側を上面から見たものである。図３（ａ）は、異物をろ過するときの第１のスクリーンボルト１１ａの位置を示し、図３（ｂ）は、第１のスクリーンメッシュ１０ａを交換するときの第１のスクリーンボルト１１ａの位置を示す。
【００２０】
第１の透孔１５ａは、第１のスクリーンボルト１１ａを摺動自在に嵌合させている。本体９の背面側の開口部には、支持体１８がボルトで固定されている。さらに、この支持体１８には第１の油圧シリンダ１６ａが設けられ、この第１の油圧シリンダ１６ａの動作を伝える可動部１７ａが支持体１８を介して第１のスクリーンボルト１１ａの後方端部と連結されている。この第１の油圧シリンダ１６ａと第１の可動部１７ａは、第１のスクリーンボルト移動制御装置を構成する。そして、この第１のスクリーンボルト移動制御装置は、第１のスクリーンボルト１１ａを動かして、第１のスクリーンキャビティ１２ａの入口及び出口をそれぞれ本体９の半溶融プラスチック入口側流路１３ａ及び出口側流路１４ａに連通する位置と、第１のスクリーンメッシュ１０ａを第１の透孔１５ａ外において交換できる位置とに制御する。
【００２１】
同様に、第２のスクリーンボルト１１ｂ（図示せず）についても、以下に示すように動作させることができる。
【００２２】
第２の透孔１５ｂは、第２のスクリーンボルト１１ｂを摺動自在に嵌合させている。支持体１８には第２の油圧シリンダ（図示しない）が設けられ、この第２の油圧シリンダの動作を伝える可動部が支持体１８を介して第２のスクリーンボルト１１ｂの後方端部と連結されている。そして、第２の油圧シリンダ及び第２の可動部からなる第２のスクリーンボルト移動制御装置は、第２のスクリーンボルト１１ｂを動かして、第２のスクリーンキャビティ１２ｂの入口及び出口をそれぞれ本体９の半溶融プラスチック入口側流路１３ｂ及び出口側流路１４ｂに連通する位置と、第２のスクリーンメッシュ１０ｂを第２の透孔１５ｂ外において交換できる位置とに制御する。
【００２３】
本発明における再生ペレット製造装置、及び再生ペレット製造方法は、スクリーンメッシュに異物が蓄積すると、一方のスクリーンボルトを透孔外に動かして、スクリーンメッシュを交換し、次いで他方のスクリーンボルトを透孔外に動かして、スクリーンメッシュを交換することにより、製造工程を中断させることなく、継続して半溶融プラスチックをスクリーン部４内に流入させることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明における廃家電回収ポリプロピレンの再生方法の実施例を説明する。
【００２５】
《実施例１》
本実施例は、種々のスクリーンメッシュ径を有するスクリーンメッシュを用いて、廃家電回収ポリプロピレンからペレットを製造したときの、再生ポリプロピレンの物性値、外観の相関、及びペレット生産量の関係について検討した。それらの結果は表１〜３にまとめた。なお、本実施例では、スクリーンメッシュ径を０．０７４ｍｍ（２００メッシュ）、０．１０４ｍｍ（１５０メッシュ）、０．１７５ｍｍ（８０メッシュ）、０．３５５ｍｍ（４０メッシュ）の範囲の値で検討を行った。
【００２６】
表１に、各スクリーンメッシュ径を用いて製造した再生ポリプロピレンのペレットとバージン材料のペレットの物性値を示した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
評価項目として、ＭＦＲ（メルトフローレート）、引張特性、曲げ特性、シャルピー衝撃について検討した。以下、各評価項目について説明する。
【００２９】
ＭＦＲとは、一定の温度及び圧力でオリフィスから熱可塑性樹脂を押し出し、押し出された量を１０分当たりのグラム数に換算した数値である。本実施例では、２３０℃、２１．１８Ｎの条件で試験を行った。引張特性は、材料の引張荷重と伸び率を測定し、力学的性質を調べる試験である。降伏強さは、降伏点の単位断面積当たりの強さ（ＭＰａ）で示し、破断強さは、材料が破断するときの応力であり、単位断面積当たりの強さ（ＭＰａ）で示す。破断伸びは、引張試験における破断時の伸びであり、％で示す。曲げ特性のうち、曲げ強さは、曲げ荷重によって破断するまでの最大応力を測定し、単位断面積当たりの強さ（ＭＰａ）で示す。また、弾性率は、物体に荷重を加えて変形させたときの応力と歪みの比を測定し、単位断面積当たりの強さ（ＭＰａ）で示す。シャルピー衝撃は、支持台上に固定せずに置いたノッチ付き試験片に対し、自由に揺動する振子を当てて破壊させる試験であり、これに要したエネルギーを試験片の切り欠き部（ノッチ）の断面積で除して、衝撃強さ（ｋＪ／ｍ）として示したものである。
【００３０】
表１より、各評価項目について検討すると、再生ポリプロピレンで製造したペレットは、すべてのスクリーンメッシュ径において、バージン材料で製造したものより数値が低下するものの、その差はわずかであった。また、スクリーンメッシュ径が小さいほど、バージン材料の測定値に近いものであった。すなわち、再生ポリプロピレンで製造したペレットはバージン材料で製造したものと遜色なく使用することができる。また、今回検討したスクリーンメッシュ径の範囲内では、ＭＦＲ、引張特性、曲げ特性、及びシャルピー衝撃の物性値の差は小さいものであり、スクリーンメッシュ径の大きさによる性能の差はあまりないことが分かった。
次に、表２に各スクリーンメッシュ径により製造されたペレットの表面異物量及び外観評価を示した。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２は、各スクリーンメッシュ径を有する場合と、スクリーンメッシュがない場合とで、ペレット表面に残留する異物（以下、表面異物という）の量と、ペレットの外観評価について示したものである。表２に示す表面異物とは、製造されたペレットの１０ｃｍ内に、０．３ｍｍより小さい異物と、０．３ｍｍより大きい異物がそれぞれ何個あるかについて示したものである。
【００３３】
表２から明らかなように、スクリーンメッシュ径が大きくなるほどペレット上に残留する異物の数が多くなることが分かる。特に、０．１０４ｍｍ（１５０メッシュ）のスクリーンメッシュ径により製造されたペレットでは、０．３ｍｍより小さい異物が３０個も存在することから、これより大きなスクリーンメッシュ径により製造されたペレットでは、残留する異物が目立ち外観不良と判断される。また、０．０７４ｍｍ（２００メッシュ）のスクリーンメッシュ径により製造されたペレットでは、０．３ｍｍより小さい異物は１０個、また、０．３ｍｍより大きい異物は残留していないことから、外観評価について良好と判断され、外観を重視される製品の製造に使用可能と判断することができる。
次に、表３に各スクリーンメッシュ径により製造されたペレット生産量を示した。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
表３に示すペレット生産量とは、各スクリーンメッシュ径を有するスクリーンボルトを通過して製造されたペレットが１時間当たりに生産するｋｇ数で示したものである。
【００３６】
表３から明らかなように、スクリーンメッシュ径が小さくなるほど、ペレット生産量が減少している。スクリーンメッシュ径が０．０７４ｍｍ（２００メッシュ）のときのペレット生産量は４３ｋｇ／ｈｒであるが、この値は工業用ベースで使用することができる。これは、径の大きなスクリーンメッシュに捕捉される大きな異物はポリプロピレンのスクリーンメッシュ通過の抵抗成分になるが、それ以下の小さな異物はポリプロピレンのフローレートに影響を与えないからである。つまり、一般的な家庭で使用するときに付着するゴミのうち、粒子径の大きなゴミは主に無機物質であるが、粒子径の小さなゴミは繊維などの有機物質であり、有機物質のゴミはフローレートに影響を及ぼすことがない。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラスチックスクラップをペレット化する前に、プラスチックスクラップを半溶融状態に形成して異物をろ過する、スクリーン部を備えるようにしたので、高額な洗浄設備を用いることなく、簡便な方法で異物を除去することが可能である。
また、スクリーン部は、より好ましくは０．０７４ｍｍのスクリーンメッシュ径を使用することにより、物性低下の少ない外観の良好な再生プラスチックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による再生ペレット製造装置を示すブロック図である。
【図２】同装置のスクリーン部の縦断面図である。
【図３】スクリーンボルトの動作を示すための図２の本体のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１  試料投入部
２  粉砕部
３  押出部
４  スクリーン部
５  ペレタイザー部
６  スクリュー
７  ノズル
８  ペレタイザー部流路
９  本体
１０  スクリーンメッシュ
１１  スクリーンボルト
１２  スクリーンキャビティ
１３  スクリーン入口開口部
１４  スクリーン出口開口部
１５  透孔
１６  油圧シリンダ
１７  可動部
１８  支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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