(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃ポリエステル材を破砕、溶融、ペレット化する装置において、廃ポリエステル材を供給するホッパと、前記ホッパの下方に配置された１軸シュレッダと、前記ホッパの下方にあって前記１軸シュレッダへの供給口へ廃ポリエステル材を押圧して供給するスライダと、前記１軸シュレッダ下方に配置されたメッシュスクリーンと、前記メッシュスクリーンの下方において前記１軸シュレッダと平行に配置されたフィードスクリューと、前記フィードスクリュー先端に配置されたベント機構を備えた押出機とを備え、
前記１軸シュレッダは、軸回転するドラムと、ドラム周領域における供給口と前記メッシュスクリーン以外の領域を覆う円弧状板とから構成されており、前記ドラムの内部には熱媒循環用のコイルが設けられ、ドラムの周表面には突出するようにして配置された複数の回転刃が設けられ、前記ホッパの一軸シュレッダへの供給口の縁部に鋸刃状の固定刃と前記回転刃とが噛合って破砕が行われる構成としたことを特徴とする再生ペレット製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃ポリエステル材を再ペレット化する再生ペレット製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃プラスチック材については回収して再利用する方向で種々の試みがなされている。廃プラスチック材を再利用する方法としては、回収された廃プラスチック材をできるだけ同一種類に分別し、これを破砕装置などで容易に搬送工程に供給できる程度に破砕してから押出機に供給してペレット化し、ついでペレットを再度種々の目的に合致した成型機に供給して成型し、再生製品を製造するものである。
【０００３】
しかしながら、一般的に破砕装置においては廃プラスチック材の形状や材質などの供給状態に応じて破砕速度や破砕状態が変動するため、破砕装置と再ペレット化のための押出機を連続的に運転することは困難なことが多い。したがって、破砕装置で破砕された廃プラスチック材は、いったんサイロ等の貯蔵容器に貯蔵され、その貯蔵容器から所定量ずつ押出機へ供給して再ペレット化されるのが普通である。このような方法では、破砕装置から排出される破砕された廃プラスチック材の変動量を貯蔵容器で調整しながら押出機へ供給でき、均衡した運転が可能であるという利点があるが、破砕装置において摩擦熱の形で廃プラスチック材に加えられた破砕エネルギが、貯蔵容器に貯蔵中に周囲に放出されて熱効率が低下するとともに、貯蔵容器などの設置のための費用やスペースを必要とするという欠点があった。
【０００４】
出願人は、特願平１０−３４７３２２号において、熱可塑性樹脂を主体とする廃プラスチック材を破砕、溶融、ペレット化する過程において、確実で変動の少ない安定的な破砕を行い、破砕時に廃プラスチック材に加えられた破砕エネルギを貯蔵中に放出されることなく熱効率よく廃プラスチック材を再ペレット化することができる再生ペレット製造装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、廃プラスチック材がポリエステルである場合には、ポリエステルが吸湿性樹脂であり大気中に長時間放置されていたポリエステルは約４０００ｐｐｍの飽和水分を吸湿しているため、上記のように破砕装置で破砕した後に押出機で溶融押出して再ペレット化する工程において、加水分解により固有粘度（ＩＶ値）が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
ポリエステルが吸湿した水分による押出工程時の加水分解を回避する方法としては、押出工程前に予備乾燥を行なう方法があるが、乾燥工程を付加するのは作業量が増加してコストアップ要因となるので好ましくなく、また押出機にベント機構を設けた２軸押出機を用いる方法は、設備が煩雑で設備コストも嵩むという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑み、簡単な設備で、廃ポリエステル材を破砕、溶融、ペレット化する過程において、ポリエステルが吸湿した水分による加水分解を抑えて固有粘度の低下を抑制した工業的に有利な再生ペレット製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、廃ポリエステル材を破砕、溶融、ペレット化する装置において、廃ポリエステル材を供給するホッパと、前記ホッパの下方に配置された１軸シュレッダと、前記ホッパの下方にあって前記１軸シュレッダへの供給口へ廃ポリエステル材を押圧して供給するスライダと、前記１軸シュレッダ下方に配置されたメッシュスクリーンと、前記メッシュスクリーンの下方において前記１軸シュレッダと平行に配置されたフィードスクリューと、前記フィードスクリュー先端に配置されたベント機構を備えた押出機とを備え、前記１軸シュレッダは、軸回転するドラムと、ドラム周領域における供給口と前記メッシュスクリーン以外の領域を覆う円弧状板とから構成されており、前記ドラムの内部には熱媒循環用のコイルが設けられ、ドラムの周表面には突出するようにして配置された複数の回転刃が設けられ、前記ホッパの一軸シュレッダへの供給口の縁部に鋸刃状の固定刃と前記回転刃とが噛合って破砕が行われる構成としたことを特徴とする再生ペレット製造装置を提供して、上記課題を解消する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明を図１から図９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る再生ペレット製造装置１の全体概略を示す側面図で、図２は、その平面図である。
【００１０】
この再生ペレット製造装置１は回収されたポリエステルを主体とする廃ポリエステル材から再生ペレットを製造するもので、全体として廃ポリエステル材の受け入れから再生ペレットの供給までを一連にして行えるようにしたものであり、選別された廃ポリエステル材を移送する金属検知器２を備えた投入コンベアからなる搬入部３、この搬入部３から送り込まれた廃ポリエステル材を破砕する破砕部４、破砕された廃ポリエステル材を溶融させて押し出す押出機５、押出機５から押し出された溶融プラスチックをカッター刃を用いて切断してペレット化するカッター部６、カッター部６を経て送り出されてきた再生ペレットと水とを分離してその再生ペレットを排出する遠心分離部７などから構成されているものである。
【００１１】
そして、上記搬入部３から廃ポリエステル材が送り込まれる上記破砕部４にあっては、図３に示すように、その廃ポリエステル材を受けて下方の供給口８へと供給する上開きのホッパ９があり、そのホッパ９の下方側にある前記供給口８に１軸シュレッダ１０が位置している。また、前記ホッパ９の下方には前記供給口８側に廃ポリエステル材を押し出すことでその廃ポリエステル材を前記１軸シュレッダ１０に向けて押圧状態にして供給するスライダ１１が配置されており、進退移動可能とされたこのスライダ１１が油圧シリンダ１２により１軸シュレッダ１０に向けて前進することで、後述する１軸シュレッダ１０の稼動時に廃ポリエステルがその１軸シュレッダ１０側から離れないようにしているものである。
【００１２】
上記１軸シュレッダ１０は、図３に示されているように上記ホッパ９の供給口８に接続された部分を開口するとともに下部開口部分にメッシュスクリーン１３を配置させることで後述のドラム１６の周領域における前記供給口８側以外の領域をそのメッシュスクリーン１３とで覆うようにした円弧状板１４と、この円弧状板１４とメッシュスクリーン１３とで形成される略シリンダ面形状の軸中心において軸回転可能に配置されて外部駆動源１５からの駆動を受けて一方向に回転するように設けられたドラム１６から構成されている。該ドラム１６の内部には熱媒を循環せしめるコイル１７が設けられ、ドラム１６の周表面には突出するようにして配置された複数の回転刃１９が設けられており、上記供給口８の縁部には取り付けられ回転移動する回転刃１９との位置に対応した鋸刃状の固定刃２０が設けられている。
【００１３】
ドラム１６に内設されたコイル１７には、ドラム１６の回転軸の端部に循環する熱媒出入口１８が設けられて、図示しない熱媒供給装置から加熱された熱媒が熱媒出入口１８から供給され循環している。熱媒としては、例えば、１００〜１２０℃に加熱されたホットオイルが循環されている。このようにドラム１６が常に１００℃以上に加熱されているため、破砕された廃ポリエステル材がドラム１６の周領域に滞留している間に吸湿している水分を乾燥させ、その結果後述する押出機５で溶融押出して再ペレット化する工程において加水分解による固有粘度の低下を抑制するものである。ポリエステルの飽和吸湿水分は、通常、４０００ｐｐｍ程度であるが、乾燥後の残留水分を約５００ｐｐｍ以下に低下させるのが好ましい。残留水分を約５００ｐｐｍ以下にすることにより、溶融押出工程における固有粘度の低下率を通常１０％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは５％以下とすることができる。
【００１４】
上記１軸シュレッダ１０の下方には、破砕されて１軸シュレッダ１０から落下する破砕物中から所定の大きさより大きい破砕片を受け止めてそれ以外の破砕片を落下させるようにしたメッシュスクリーン１３が配置されている。このメッシュスクリーン１３は図示されているように後述する１軸シュレッダ１０に周面形状に応じて断面が円弧状に形成され、その１軸シュレッダ１０の長手方向に亘って配置されている。
【００１５】
また、メッシュスクリーン１３の空隙メッシュ間隔は、ポリエステルの吸湿水分の乾燥を目的とした場合は破砕片の滞留時間を延長するために小間隔であることが好ましいが、生産性との兼ね合いで実用的には３〜５ｍｍ間隔が好ましい。
【００１６】
上記メッシュスクリーン１３を通って落下する廃ポリエステル材の破砕片が落ち込むように、上記１軸シュレッダ１０の長手方向に亘って平行とした２軸フィードスクリュー２１がメッシュスクリーン１３の下方に配置されており、樋状の受け部２２の上で２軸フィードスクリュー２１のスクリュー部分それぞれが軸回転動作することでこの２軸フィードスクリュー２１に落とし込まれた破砕片が一方向に送り出されるようにしている。なお、図示の例では２軸のフィードスクリュー２１が示されているが、１軸のフィードスクリューで構成してもよい。
【００１７】
そして、前記破砕片の送り出し先とされた２軸フィードスクリュー２１の先端に上記ベント機構２３を備えた押出機５が接続されており、この押出機５に送り込まれた破砕片がその押出機５での動作で溶融した状態でカッター部６へと押し出されるようにしている。ここで、押出機５としては、２軸押出機を用いてもよいが、上記１軸シュレッダ１０を用いることにより吸湿水分がすでに所定濃度以下に低下しているので１軸押出機を用いても実用的に十分な固有粘度の低下率で運転が可能となり、設備費用を低減可能ですぐれた経済的効果を奏することができる。
また、このように再生ペレット製造装置１では１軸シュレッダ１０からの破砕片を２軸フィードスクリュー２１にて押出機５側に送り出すようにしており、従来のように貯蔵容器などにその破砕片を貯め置くことを行わないために、破砕片が受けた破砕エネルギーの放出を極力抑えて押出機５側での溶融に有効利用できるようになり、熱効率が良好なものとなる。
【００１８】
ドラム１６の周表面に配置される複数の回転刃１９それぞれは、図６に示されているように、ドラム１６側に埋め込まれる形でそのドラム１６に取付け固定される取付ブロック２４とこの取付ブロック２４の上部に固定されるダイス２５とからなるものであり、ダイス２５の角が上端となるように配置してビスにて取付ブロック２４に取り付けられるものである。そして、回転刃１９は図７のドラム１６周表面展開パターンに示されているように、ドラム１６の軸方向へ移動する螺旋ａに沿う配列であるとともに、軸方向に対しては一定の角度を持って傾斜している直線ｂに沿う配列であり、ドラム１６の軸方向に多くの回転刃１９が一直線状に並ばないようにしている。即ち、図８に示すごとくドラム１６が回転しているときに、そのドラム１６の軸方向に沿っている上記固定刃２０と回転刃１９との噛み合いが同時には多く生じないようにして、駆動側への負担を軽減するようにしているものである。
【００１９】
そして、図８に示すように、１軸シュレッダ１０におけるドラム１６は上記スライダ１１側の縁部に回り込むようにした回転をするようにしており、ホッパ９に入れられてスライダ１１により押圧して供給される廃ポリエステル材をドラム１６の回転刃１９とドラム１６の回り込み側に位置する固定刃２０との噛み合いで破砕する。
【００２０】
また、廃ポリエステル材が軽量で嵩高な場合、ドラム１６が回転して移動する回転刃１９との接触で簡単に１軸シュレッダ１０から離れ易くなるため、図９に示されているように、廃ポリエステル材を供給口８側へと押圧するプッシャ２６をホッパ９の内上部に設けるようにしてもよい。図９に示されたプッシャ２６は１点を中心にして回転移動するようにしたものであり、このプッシャ２６が外部駆動力を受けて１軸シュレッダ１０側に回転することで押し込みが行われるとともに、必要のない場合には逆方向に回転させて待機させておくものとしている。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の再生ペレット製造装置によれば、廃ポリエステル材を破砕、溶融、ペレット化する際に、特定の１軸シュレッダを用いた破砕工程において破砕片を加熱しつつ、加熱乾燥時間を調節してポリエステルの吸湿水分を所定濃度以下に低下させ、さらにベント機構を備えた押出機で溶融押出することにより、ポリエステルの固有粘度を所定の低下率以下で運転可能な装置であり、実用性にすぐれた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る再生ペレット製造装置の一例における構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１にかかる平面図である。
【図３】一例における破砕部の要部を１軸シュレッダの軸方向から見た状態で示す説明図である。
【図４】同じく一例における破砕部の要部を１軸シュレッダの軸方向と直交方向から見た状態で示す説明図である。
【図５】一例における押出機の断面図である。
【図６】回転刃の一つを示す説明図である。
【図７】回転刃の配置をドラム周表面を展開した状態で示す説明図である。
【図８】回転刃と固定刃との噛み合わせを示す説明図である。
【図９】プッシャを備えた例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    再生ペレット製造装置
２    金属検知器
３    搬入部
４    破砕部
５    押出機
６    カッター部
７    遠心分離部
８    供給口
９    ホッパ
１０  １軸シュレッダ
１１  スライダ
１２  油圧シリンダ
１３  メッシュスクリーン
１４  円弧状板
１５  外部駆動源
１６  ドラム
１７  コイル
１８  熱媒出入口
１９  回転刃
２０  固定刃
２１  フィードスクリュー
２２  受け部
２３  ベント機構
２４  取付ブロック
２５  ダイス
２６  プッシャ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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