(57)【要約】【課題】廃棄プラスチックの燃料化処理装置に使用され、廃棄プラスチックを構成する樹脂中の塩素を脱揮させる２軸押出機において、その機内での樹脂の滞留時間を効果的に長くすることができるようにし、装置全体の長大化を防ぐ。【解決手段】廃棄プラスチックの燃料化処理装置に使用される２軸押出機のスクリュ１には、複数枚のニーディングディスク４，４，…が組み込まれている。そのニーディングディスク４は、先端部６と軸孔周辺部７との間が側辺部分８，８を残してくりぬかれ、その中央部に、シリンダ内空間に連通するくりぬき孔９が形成されている。そのようなくりぬき孔９を設けることによって、樹脂が滞留する空間が増加するので、樹脂の滞留時間が長くなり、廃棄プラスチックを分解させて塩素ガスを発生させ、分離することができる。【選択図】        図２
2004204083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュに複数枚のニーディングディスクを組み込んだ２軸押出機により、廃棄プラスチックを溶融させてその廃棄プラスチックを構成する樹脂中の塩素を脱揮させ、前記廃棄プラスチックを燃料化する廃棄プラスチックの燃料化処理装置において；
前記ニーディングディスクの先端部と軸孔周辺部との間が、そのニーディングディスクの側辺部分を残してくりぬかれていることを特徴とする、
廃棄プラスチックの燃料化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄プラスチックを燃料として用いることができるようにするための廃棄プラスチックの燃料化処理装置に関するもので、特に、スクリュにニーディングディスクを組み込んだ２軸押出機を使用する廃棄プラスチックの燃料化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄プラスチックの再利用法の一つとして、廃棄プラスチックを構成する樹脂中の塩素を脱揮させ、その廃棄プラスチックを燃料として用いることが行われている。その塩素脱揮は、通常、廃棄プラスチックを溶融分解させ、樹脂に含まれている塩素を塩素ガスに変えて脱気させることによって行われる。
そのように廃棄プラスチックを構成する樹脂から塩素を脱揮させるための処理装置には、一般に２軸押出機が使用される。廃棄プラスチックには種々の種類の樹脂が混ざっているので、それを溶融分解して塩素ガスを発生させようとする場合には、３２０〜３４０℃の高温とされる。そのために廃棄プラスチックの溶融粘度は低くなり、２軸押出機を用いても、そのモータ容量は、通常のポリオレフィン用２軸押出機に比べて１／８〜１／１０でよいことになる。そして、２軸押出機であれば、下流部分にベントゾーンを設けておくのみで、材料の投入から加熱溶融、脱気、押し出しまでが連続的に行われるので、廃棄プラスチックの大量処理も容易に可能となる。
【０００３】
ところで、２軸押出機により樹脂中の塩素を脱揮させるためには、その２軸押出機のベントゾーンを長くするとともに、５〜１５分もの長時間にわたって機内に樹脂を滞留させ、分解させて塩素ガスを発生させる必要がある。そこで、樹脂の滞留時間を確保するために、脱塩素用の２軸押出機には、シリンダ内のスクリュに、複数枚のニーディングディスクを組み込んだものが用いられている。ニーディングディスクは、混練攪拌能力が大きく、送り能力が小さいので、２軸押出機による脱塩素の効果を高めるのに適している。
そのように複数枚のニーディングディスクを組み込んで脱塩素用２軸押出機のスクリュを構成する場合、通常、それらのニーディングディスクは隣接するもの同士が９０°の位相角を持って交差するように組み込まれる。位相角を小さくして順ねじ方向に組み込むと、送り能力が発生するので、樹脂の滞留時間が短くなってしまう。また、逆ねじ方向に組み込むと、樹脂の流れに対する抵抗となるので、ニーディングディスク組み込み部より上流側に設けられているベントゾーンから樹脂が溢れ出るおそれがある。運転条件などによっては一部逆ねじ状態に組み込むこともあるが、一般的には上述のように９０°の位相角を持つニーディングディスク直交方式とされる。ニーディングディスク直交方式は特に攪拌作用に優れている。
【０００４】
従来は、廃棄プラスチックの燃料化処理装置にも、混練機用のニーディングディスクと同様のニーディングディスクを組み込んだ２軸押出機を使用するようにしていた。すなわち、そのニーディングディスクは単なる平板状のものとされていた。そして、２軸押出機内における樹脂の滞留時間をより長くして脱塩素効果を高めるためには、ニーディングディスクの枚数を増やしたり、スクリュの径を大きくしたりするようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようなニーディングディスクを用いた廃棄プラスチックの燃料化処理装置では、処理量の割りに装置全体が大形になるという問題がある。すなわち、２軸押出機内での樹脂の滞留時間を長くするために、スクリュには多数枚のニーディングディスクを組み込む必要があるが、そのために２軸押出機の全長が長くなってしまう。それでなくとも長いベントゾーンを設ける必要性から長いスクリュを用いているので、その２軸押出機は、全長が極めて長いものとなる。また、スクリュの径を大きくすることにより、当然ながら装置全体が大形化する。その結果、装置の価格も高価になる。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置全体を長大化させることなく、２軸押出機内における樹脂の滞留時間を長くすることができるようにした、安価で脱塩素効果の高い廃棄プラスチックの燃料化処理装置を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明では、スクリュに複数枚のニーディングディスクを組み込んだ２軸押出機を使用して廃棄プラスチックを燃料化する廃棄プラスチックの燃料化処理装置において、そのニーディングディスクとして、その中央部分にくりぬき孔を設けたものを用いるようにしている。そのくりぬき孔は、ニーディングディスクの輪郭部分、すなわち先端部と軸孔周辺部、及び側辺部分のみが残るように形成される。
【０００８】
このように中央部分がくりぬかれたニーディングディスクは、スクリュ軸線に直交する断面の面積が小さいので、そのようなニーディングディスクをスクリュに組み込んだ２軸押出機は、シリンダ内の空間容積が大きくなる。そして、２軸押出機内における樹脂の滞留時間はシリンダ内の空間容積に比例する。したがって、中央部分がくりぬかれたニーディングディスクを用いることにより、樹脂の滞留時間が長くなる。その結果、ニーディングディスクの組み込み枚数を減らすことが可能となるので、スクリュの全長を長くする必要がなくなる。
しかも、ニーディングディスクの輪郭部分は残されるので、その攪拌作用に影響が及ぼされることはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図は本発明による廃棄プラスチックの燃料化処理装置の一例を示すもので、図１はその燃料化装置を構成する２軸押出機の要部の縦断側面図であり、図２はそのスクリュのニーディングディスク組み込み部の横断面図である。
【００１０】
本発明による廃棄プラスチックの燃料化処理装置は、シリンダ内に２本のスクリュを並列に配置した２軸押出機を主装置として備えている。図１から明らかなように、その２軸押出機の各スクリュ１には、軸線方向に順に、第１送り部Ａ、第１攪拌部Ｂ、第２送り部Ｃ、第２攪拌部Ｄ、及び第３送り部Ｅが設けられている。各送り部Ａ，Ｃ，Ｅは、スクリュ軸２にフルフライトのスクリュピース３を複数個、嵌合させることによって形成されている。また、各攪拌部Ｂ，Ｄは、スクリュ軸２に複数枚のニーディングディスク４を嵌合することによって形成されている。それらのスクリュピース３及びニーディングディスク４は、それぞれキー５（図２）を介してスクリュ軸２に固定され、それによってスクリュ軸２から回転力が伝達されるようになっている。
【００１１】
図２に示されているように、ニーディングディスク４はほぼ楕円形をなす平板状のもので、隣接するもの同士が互いに９０°の位相角を持って交差するようにして組み込まれている。各ニーディングディスク４は、その先端部６と軸孔周辺部７との間の中央部が、側辺部分８，８を残してくりぬかれ、それによってその中央部に、スクリュ軸２の軸線方向に貫通する二つのくりぬき孔９，９が形成されている。
【００１２】
一方、図１に示されているように、そのようなスクリュ１，１を収容するシリンダ１０には、スクリュ１の第１送り部Ａ上にホッパ１１が取り付けられ、第１攪拌部Ｂの下流部分から第２送り部Ｃ上の位置、及び第２攪拌部Ｄより下流側の第３送り部Ｅ上の位置に、それぞれスクリュ軸線方向に長く延びるベント孔１２，１３が設けられている。すなわち、二つの長いベントゾーンが形成されている。
【００１３】
このように構成された廃棄プラスチックの燃料化処理装置においては、細断された廃棄プラスチックを２軸押出機のホッパ１１に投入すると、その廃棄プラスチックはシリンダ１０内に供給され、スクリュ１の第１送り部Ａを構成するフルフライトスクリュにより第１攪拌部Ｂに送られる。そして、その第１攪拌部Ｂ近辺で混練攪拌され、溶融する。廃棄プラスチックの温度がその分解温度である３２０〜３４０℃まで上昇すると、その廃棄プラスチックを構成する樹脂に含まれている塩素が塩素ガスとして分離する。その塩素ガスは、溶融した廃棄プラスチックがスクリュ１の第２送り部Ｃにより下流側の第２攪拌部Ｄへ送られる間に、シリンダ１０に設けられているベント孔１２から外部に放出される。第２攪拌部Ｄにおいては、溶融した廃棄プラスチックが更に攪拌され、塩素ガスが分離される。そして、その塩素ガスが、スクリュ１の第３送り部Ｅ上のシリンダ１０部分に設けられているベント孔１３から外部に放出される。
このようにして、廃棄プラスチックを構成する樹脂中の塩素が除去され、その樹脂が２軸押出機から押し出される。押し出された樹脂中にはほとんど塩素が残っていないので、それを燃料として使用することができる。
【００１４】
この間において、スクリュ１の第１攪拌部Ｂ及び第２攪拌部Ｄは、隣接するニーディングディスク４，４を９０°の角度で交差させた直交方式とされているので、その攪拌部Ｂ，Ｄ自体には送り能力がない。したがって、樹脂はその攪拌部Ｂ，Ｄにおいて一時的に滞留する。しかも、ニーディングディスク４にはスクリュ１の軸線方向に貫通するくりぬき孔９が設けられ、そのくりぬき孔９がシリンダ１０内空間に連通しているので、樹脂はそのくりぬき孔９内にも滞留することになる。その結果、それらの攪拌部Ｂ，Ｄにおける樹脂の滞留時間が長くなる。
【００１５】
一般に、２軸押出機における樹脂の滞留時間ｔは次式で表される。
ｔ＝ｆＶ／Ｑ
ここで、Ｖはシリンダ１０内の全容積からその内部に位置するスクリュ１，１の体積を差し引いた空間容積であり、ｆは充満率、Ｑは容積流量である。
この式から明らかなように、樹脂の滞留時間ｔはシリンダ１０内の空間容積Ｖに比例する。本発明によれば、上述のようにくりぬき孔９を有するニーディングディスク４が用いられるので、各ニーディングディスク４にそれぞれ設けられているくりぬき孔９の容積を合計した分だけシリンダ１０内の空間容積Ｖが増加することになる。したがって、樹脂の滞留時間ｔを長くすることができる。
各ニーディングディスク４，４，…に設けられているくりぬき孔９の全容積は、くりぬき孔９の断面積に攪拌部Ｂ，Ｄの全長Ｌ１＋Ｌ２を掛けることによって求めることができる。くりぬき孔９の大きさを、ニーディングディスク４の必要強度が確保されるだけの大きさまで広げたとすると、その全容積は、くりぬき孔９のない従来のニーディングディスクを組み込んだ場合のシリンダ１０内の空間容積の１５〜２０％にも達する。すなわち、ニーディングディスク４にくりぬき孔９を設けることによって、シリンダ１０内の空間容積Ｖを１５〜２０％増加させることができる。そして、それにより樹脂の滞留時間ｔも１５〜２０％長くなるので、要求される滞留時間ｔに対しシリンダ１０の長さを２０〜３０％短縮させることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、廃棄プラスチックの燃料化処理装置用２軸押出機に組み込まれるニーディングディスクに、その攪拌作用に影響を及ぼすことのない範囲で、くりぬき孔を設けるようにしているので、その２軸押出機内に樹脂を長く滞留させることができる。したがって、廃棄プラスチックを十分に分解させることができ、樹脂中の塩素を効率よく脱揮させることができる。
そして、樹脂を長く滞留させるためにスクリュに組み込まれるニーディングディスクの枚数を減らすことができるので、多数枚のニーディングディスクの組み込みのためにスクリュを長くする必要がなくなり、装置全体の長大化を防ぐことができる。したがって、廃棄プラスチックの燃料化処理装置を安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による廃棄プラスチックの燃料化処理装置に用いられる２軸押出機の要部を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う切断面から矢印方向に見た、その２軸押出機のスクリュのニーディングディスク組み込み部を示す横断面図である。
【符号の説明】
１  スクリュ
４  ニーディングディスク
６  先端部
７  軸孔周辺部
８  側辺部分
９  くりぬき孔
１０  シリンダ
【図１】
2004204083.tif 000003
【図２】
2004204083.tif 000004