(57)【要約】    【課題】少ない工程で、効率よく、低コストで、廃プラスチックをリサイクルに供することのできる、廃プラスチック処理方法を提供すること。    【解決手段】材料と充填材とを計量した後、タンク２内の水平回転羽根３を高速回転させて、タンク２内に計量した材料を投入する。材料は、回転刃３２により、破砕、せん断されると同時に、飛散させられ、飛散した材料が固定刃１８によって、さらに破砕、せん断される。計量後の材料の全てを投入した後に、次いで、上記計量された充填材を投入する。破砕、せん断された材料は水平回転羽根３のせん断熱によって溶融し、減容化が促進されながら、充填材と溶着して粒状に成形（造粒）される。これにより、材料を破砕しなくても、材料を造粒することができるので、少ない工程で、効率よく、低コストで、材料をリサイクルに供することができる。【選択図】            図１
2005280242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽と、前記処理槽内に設けられ、水平回転する可動刃を有する水平回転羽根と、前記処理槽内に設けられる固定刃とを備える廃プラスチック処理装置を用いる、廃プラスチック処理方法であって、
前記処理槽内に、廃プラスチックおよび充填材を投入する投入工程、
前記水平回転羽根を回転させて、前記廃プラスチックおよび前記充填材を造粒する造粒工程を備えていることを特徴とする、廃プラスチック処理方法。
【請求項２】
前記投入工程において、
まず、前記廃プラスチックを前記処理槽内に投入し、次いで、前記充填材を前記処理槽内に投入することを特徴とする、請求項１に記載の廃プラスチック処理方法。
【請求項３】
前記造粒工程において、
前記水平回転羽根を、周速３０〜５０ｍ／ｓで回転させ、前記処理槽内の温度が、１３０〜１８０℃となった時に、前記処理槽内に水を加えて、造粒を終了することを特徴とする、請求項１または２に記載の廃プラスチック処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、廃プラスチック処理方法、詳しくは、廃プラスチックを処理してリサイクルするための廃プラスチック処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効活用の観点から、プラスチックの廃材（以下、「廃プラスチック」という。）をリサイクルすることが種々検討されており、実用化されつつある。
【０００３】
このような、廃プラスチックを処理する方法として、たとえば、廃プラスチックを破砕した後に、材料を受け入れる容器とその容器内に設けられる回転羽根とを備える造粒装置を用いて、破砕物を造粒することにより、廃プラスチックをリサイクルに供する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２６０７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載される廃プラスチックの処理方法では、廃プラスチックを造粒装置に投入する以前に、廃プラスチックを破砕しておく必要があるなど、実際には、破砕・輸送・計量・造粒・冷却・貯蔵などの各工程が必要となる。そのため、設備のコスト、設備のメンテナンスのコスト、スペースおよび作業者コストなどが、必然的に必要となり、廃プラスチックをリサイクルするためのコストの上昇が不可避となる。
【０００５】
本発明の目的は、少ない工程で、効率よく、低コストで、廃プラスチックをリサイクルに供することのできる、廃プラスチック処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、処理槽と、前記処理槽内に設けられ、水平回転する可動刃を有する水平回転羽根と、前記処理槽内に設けられる固定刃とを備える廃プラスチック処理装置を用いる、廃プラスチック処理方法であって、前記処理槽内に、廃プラスチックおよび充填材を投入する投入工程、前記水平回転羽根を回転させて、前記廃プラスチックおよび前記充填材を造粒する造粒工程を備えていることを特徴としている。
【０００７】
このような方法では、処理槽内において、廃プラスチックを、充填材とともに造粒すれば、予め、廃プラスチックを破砕して投入しなくても、廃プラスチックを造粒することができる。その結果、少ない工程で、効率よく、低コストで、廃プラスチックをリサイクルに供することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記投入工程において、まず、前記廃プラスチックを前記処理槽内に投入し、次いで、前記充填材を前記処理槽内に投入することを特徴としている。
【０００９】
このような方法では、まず、廃プラスチックを処理槽内に投入して、水平回転羽根の回転により廃プラスチックを破砕し、次いで、充填材を処理槽内に投入するので、廃プラスチックを効率よく破砕して、充填材とともに造粒することができる。そのため、より一層効率よく廃プラスチックを処理することができ、コストの低減化を図ることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記造粒工程において、前記水平回転羽根を、周速３０〜５０ｍ／ｓで回転させ、前記処理槽内の温度が、１３０〜１８０℃となった時に、前記処理槽内に水を加えて、造粒を終了することを特徴としている。
【００１１】
このような方法では、造粒終了近くで水を加えるため、造粒終了近くの廃プラスチックおよび充填材の混合物の表面を、冷却することができる。そのため、冷却により表面が硬化した混合物が、可動刃および固定刃により、さらに、破砕されつつ造粒されるので、効率のよい造粒を達成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、少ない工程で、効率よく、低コストで、廃プラスチックをリサイクルに供することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、より一層効率よく廃プラスチックを処理することができ、コストの低減化を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、冷却により表面が硬化した混合物が、可動刃および固定刃により、さらに、破砕されつつ造粒されるので、効率のよい造粒を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の廃プラスチック処理方法に用いられる廃プラスチック処理装置の一実施形態を示す要部側断面図、図２は、図１に示す廃プラスチック処理装置の要部平面図である。
【００１７】
図１において、処理装置１は、処理槽としてのタンク２、水平回転羽根３、モータ４および支持フレーム５を備えている。
【００１８】
タンク２は、上方が開放される有底円筒形状をなし、支持フレーム５上に設置されている。このタンク２は、略水平方向に配置される略円板形状の底壁６と、その底壁６の周端部から湾曲して立ち上がる湾曲部７と、湾曲部７の上端部から略鉛直方向上方に延びる円筒形状の周側壁８とが連続して一体的に形成されている。また、周側壁８の上端部で囲まれる円形状の開口部分が、廃プラスチック（以下、単に「材料」と称する。）を投入するための投入口９とされており、投入口９は、開閉可能な上蓋９１により閉鎖されている。
【００１９】
周側壁８の下端部（湾曲部７の上端部）には、周側壁８の内周面から径方向内方に向かって突出する複数の（この実施形態では４つの）固定刃１８が備えられている（図２参照）。
【００２０】
固定刃１８は、上下方向において、後述する上羽３２Ａのやや上方に配置されている。また、固定刃１８は、図２に示すように、長尺形状であってその長手方向を周側壁８の径方向内方に向けており、４つの固定刃１８は、周側壁８の周方向において、ほぼ９０°間隔ごとに配置されている。また、固定刃１８は、平面視において、回転する上羽３２Ａの先端部と、その遊端部が上下方向に重なるように配置されており、各固定刃１８における水平回転羽根３の回転方向上流側の端部には、くさび状の刃が形成されている。
【００２１】
また、このタンク２には、周側壁８の上部を略水平方向に貫通して、タンク２内に臨む給水管２１やタンク２内の温度を測定するための図示しない温度センサが設けられている。
【００２２】
また、このタンク２には、材料を排出するための排出部１０が設けられている。排出部１０は、タンク２における周側壁８の下方から底壁６にわたって設けられており、図２にも示すように、タンク２に略楕円形状に開口している排出口１１と、排出口１１を開閉するための開閉ゲート１２とを備えている。開閉ゲート１２には、圧力シリンダ１３が連結されており、開閉ゲート１２は、その圧力シリンダ１３の進退駆動により開閉される。
【００２３】
また、タンク２内には、上蓋９１を貫通して吸引ダクト１９が挿入されている。吸引ダクト１９は、タンク２内では、タンク２の内側壁付近において鉛直方向に配設されている。吸引ダクト１９は、タンク２外では、サイクロン２０に接続され、サイクロン２０は、排気ダクト２２を介してブロワ２３に接続されている。ブロワ２３は、吸引式ブロワであって、これを作動させると、タンク２内は吸引ダクト１９により吸引される。また、吸引ダクト１９により吸引された気体と固体（材料）とは、サイクロン２０により分離され、固体がサイクロン２０により除去される一方、気体が排気ダクト２２を介してブロワ２３から大気に排出される。
【００２４】
水平回転羽根３は、図１に示すように、タンク２の中央部に設けられる回転軸３１と、その回転軸３１に設けられる可動刃としての回転刃３２とを備えている。
【００２５】
回転刃３２は、上羽３２Ａと、下刃３２Ｂとで構成されており、側面視において、上羽３２Ａが上方に、下刃３２Ｂが下方に位置するように配置されている。
【００２６】
上羽３２Ａは、側面視において、回転軸３１から略水平方向（径方向外方）に延びるように形成されており、その先端部上面に先端刃３２Ｃが備えられている。また、上羽３２Ａは、平面視において、回転軸３１から径方向外方に延びた後、先端部が屈曲するように延びることで、全体として、略斜めＮ状に形成されており、先端刃３２Ｃにおける上羽３２Ａ（水平回転羽根３）の回転方向上流側の端部には、刃が形成されている（図２参照）。
【００２７】
下刃３２Ｂは、側面視において、回転軸３１から略水平方向（径方向外方）に延び、先端部が上方に向かって湾曲するように形成されている。また、下刃３２Ｂは、平面視において、上羽３２Ａと重なるように配置されている。
【００２８】
回転軸３１は、タンク２の中央部において、底壁６を上下方向（鉛直方向）に貫通し、その下部が、支持フレーム５に軸受１４を介して回転自在に支持されるとともに、その上部が、タンク２内に突出されている。また、支持フレーム５内において、回転軸３１の下部には、モータ４からの動力が伝達される従動プーリ１５が、相対回転不能に設けられている。
【００２９】
モータ４は、支持フレーム５上において、タンク２の側方に設置されており、そのピニオンシャフト１６が支持フレーム５内に挿入されている。また、ピニオンシャフト１６には、伝動プーリ１７が相対回転不能に設けられている。
【００３０】
そして、ピニオンシャフト１６に設けられた伝動プーリ１７と、回転軸３１に設けられている従動プーリ１５とには、エンドレスベルト２４が巻回されている。
【００３１】
そのため、モータ４の駆動によって、ピニオンシャフト１６が回転されると、伝動プーリ１７、エンドレスベルト２４および従動プーリ１５を介して、その動力が回転軸３１に伝達され、これによって、水平回転羽根３の回転刃３２が水平方向において高速回転される。
【００３２】
次に、この処理装置１によって、廃プラスチック（材料）を処理する方法について説明する。
【００３３】
この処理装置１で処理される材料としては、特に制限されないが、代表的には、ポリエチレン（ＰＥ：溶融温度１３０℃）、ポリプロピレン（ＰＰ：溶融温度１７０℃）、ポリスチレン（ＰＳ：溶融温度１３０℃）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ：溶融温度１４０℃）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：溶融温度２００℃）などの塩素系熱可塑性樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：溶融温度２５０℃）、ポリアセタール（ＰＯＭ：溶融温度１７０℃）などであって、たとえば、廃プラスチックシート（エアキャップシートなどの包装用シートを含む）、廃プラスチックフィルムなどシート（フィルム）形状の廃プラスチックが含まれる。
【００３４】
また、この方法では、充填材が、材料とともにタンク２内に投入される。充填材としては、公知の充填材であって、特に制限はないが、たとえば、木粉、セルロース、澱粉、炭酸カルシウム、スラッジなどが挙げられる。
【００３５】
そして、この方法では、まず、材料と充填材とを計量する。たとえば、これらは、材料１００重量部に対して、充填材３０重量部以上の割合で計量され、好ましくは、材料１００重量部に対して、充填材４０〜８０重量部の割合で計量される。
【００３６】
その後、処理装置１のモータ４の駆動によって、水平回転羽根３を周速３０〜５０ｍ／ｓで回転させた後、上蓋９１を開放して、投入口９から、計量後の材料をタンク２内に投入する。これにより、処理が開始される。
【００３７】
タンク２内では、水平回転羽根３の高速回転によって、回転刃３２（上羽３２Ａおよび下刃３２Ｂ）が材料を破砕、せん断すると同時に、材料が飛散させられ、飛散した材料が固定刃１８により、さらに破砕、せん断される。これによって、効率的に材料が破砕、せん断される。
【００３８】
上記計量後の材料の全てを投入した後に、次いで、上記計量された充填材を投入する。充填材が投入されると、破砕、せん断された材料は水平回転羽根３のせん断熱によって溶融し、減容化が促進されながら、充填材と溶着して粒状に成形（造粒）される。
【００３９】
そして、処理の開始から、タンク２内の温度は、水平回転羽根３のせん断熱によって上昇し続け、タンク内２の温度が、１３０〜１７０℃、好ましくは、１４０〜１５０℃となったところで、ブロワ２３を作動させて、吸引ダクト１９によるタンク２内の吸引を開始する。ブロワ２３の風量は、たとえば、５〜３０ｍ３／ｍｉｎ、好ましくは、１０〜２０ｍ３／ｍｉｎである。
【００４０】
タンク２内の空気は、吸引ダクト１９により吸引されて、サイクロン２０および排気ダクト２２を介して、ブロワ２３から大気に排出される。このとき、空気とともに吸引ダクト１９により吸引されたわずかな材料および充填材は、サイクロン２０により、空気と分離されて回収される。これにより、造粒されつつある混合物(材料および充填材)内に含まれる空気が混合物から脱気され、その結果、造粒される混合物の減容化がより促進される。
【００４１】
なお、ブロワ２３による吸引開始タイミングは、適宜決定されればよく、たとえば、次に述べる水の供給タイミングと同時であってもよい。
【００４２】
そして、タンク２内の温度が、１３０℃以上、好ましくは、１３０〜１８０℃、さらに好ましくは、１４０〜１５０℃の温度となった時点を契機として、タンク２内に給水管２１から水を供給して、混合物を一気に冷却する。そして、冷却により表面が硬化した混合物が、回転刃３２および固定刃１８により、さらに、破砕されつつ造粒される。よって、効率のよい造粒を達成される。水の供給量は、たとえば、投入された材料および充填材の合計１００重量部に対して、３〜８重量部である。
【００４３】
なお、温度の検知においては、タンク２内の温度を図示しない温度センサによって直接検知してもよく、あるいは、材料が溶融して充填材と溶着する状態になると、粘度が急激に上昇するため、その時のモータ４の負荷（モータの発生電流値、あるいは、モータのトルク）を検知するようにしてもよい。
【００４４】
そして、タンク２内に水を供給してから、２０〜６０秒間、好ましくは、３０〜４０秒間経過した後、ブロワ２３を停止して、タンク２を大気開放した後に、圧力シリンダ１３を作動させて、開閉ゲート１２を開動作させることにより、混合物が造粒された造粒物を、排出口１１を介してタンク２の外へ排出し、ベルトコンベアなどを介して、図示しない貯蔵槽に搬送し、その貯蔵槽に貯蔵する。
【００４５】
そして、必要により、貯蔵槽に貯蔵された造粒物を図示しない篩によって、粒度選別することにより、目的および用途に応じた粒径の造粒物を得ることができ、その目的および用途に応じたリサイクルに供することができる。
【００４６】
以上のように、この方法において、上述した処理装置１を用いて、材料を、充填材とともに造粒すれば、予め、材料を破砕して投入しなくても、材料を造粒することができる。その結果、処理工程を、計量工程、造粒工程、搬送工程、貯蔵工程とすることができるので、少ない工程で、効率よく、低コストで、材料をリサイクルに供することができる。たとえば、造粒物は、押出成形、インジェクション成形、プレス成形などの成形材料として、リサイクルすることができる。より具体的な用途として、たとえば、合成木質材、装飾材、加筆材などが挙げられる。
【００４７】
また、この方法では、材料をタンク２内に投入して、水平回転羽根３の回転により材料を破砕し、次いで、充填材をタンク２内に投入するので、材料を効率よく破砕して、充填材とともに造粒することができる。そのため、より一層効率よく材料を処理することができ、コストの低減化を図ることができる。
【００４８】
また、この方法では、造粒終了近くで、タンク２内に水を加えるため、造粒終了近くの材料および充填材の混合物の表面を、冷却することができる。そのため、冷却により表面が硬化した混合物が、回転刃３２および固定刃１８により、さらに、破砕されつつ造粒されるので、効率のよい造粒を達成することができる。
【試験例】
【００４９】
処理する廃プラスチックとして、破砕処理をしていないＰＥ製エアキャップシート１４ｋｇを計量し、充填材として、木紛（２００メッシュ）６ｋｇを計量した。そして、上記説明した図１に示す処理装置として、スーパーアドオンミキサーＥＭ−１００型（株式会社カワタ製）を用い、水平回転羽根の回転数を１０５０ｍｉｎ-1（周速３８ｍ／ｓ）として回転させて、処理装置に計量したＰＥ製エアキャップシートを３分２０秒かけて投入した。なお、ＰＥ製エアキャップシートの投入開始前のタンク内の温度は４０℃であり、ＰＥ製エアキャップシートの投入完了後のタンク内の温度は７２℃であった。次いで、４０秒後に、計量した木紛を１分３０秒かけて処理装置に投入した。なお、木紛の投入完了後のタンク内の温度は８５℃であった。その後、８分５５秒後に、処理装置のタンク内の温度が１５０℃となったところで、タンク内の空気を、ブロワを作動させることにより、処理装置外に排出し、これと同時に、１Ｌの水を投入した。さらに、水を処理装置に投入してから３０秒後に、ブロワを停止して、処理装置から材料を排出し、造粒物を回収した。
【００５０】
回収した造粒物の粒径の平均は、１〜５ｍｍであった。また、造粒物の含水率の平均は、０．５重量％であった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の廃プラスチック処理方法に用いられる廃プラスチック処理装置の一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示す廃プラスチック処理装置の要部平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      処理装置
２      タンク
３      水平回転羽根
１８    固定刃
３２    回転刃
【図１】
2005280242.tif 000003
【図２】
2005280242.tif 000004