(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般廃棄物中にあるプラスチック、布および木材類を粉砕してこれを２以上のエアベント装置を有する押出成形機により溶融混練し、押出して小片に切断し、またはハーフモールドに注型することによって成形した固形物ないし固形化燃料（ＲＤＦ）を更に粉砕し、その粉砕物にＰＥＴその他の熱可塑性樹脂を混合して押出成形機により溶融混練してハーフモールドに注型し、成形することを特徴とするプラスチック、布および木材類の固形燃料化への処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
家庭などから排出される一般廃棄物中のプラスチック、布類および木材の有効利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スーパーマーケットなどで購入する食材はその殆どがプラスチックで包装されており、更に、プラスチックフィルムからなる買い物袋に入れて持ち帰られる。従って、家庭から排出される一般廃棄物には非常に多くのプラスチック、例えばＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＰＳ、更にはアルミニウム蒸着をしたフィルム等が混入している。しかも、これらのプラスチックトレーやラップ類には残飯が付着するなどにより汚染されたものが多く、これらを再生プラスチック材料としてリサイクル使用することは殆ど不可能で、その殆どは焼却するより他に方法がないのが実状である。
【０００３】
一方、使用済みのＰＥＴボトルはスーパーマーケットなどにおける分別回収が比較的良好に行われ、成形材料として或いは繊維材料として再利用が図られているが、それも極めて一部に限られ、多くは滞貨状況にあるのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の一般廃棄物に含まれるプラスチックを都市ゴミとして焼却した場合、高温を発生して焼却炉の損傷が加速されること、および一部塩素系樹脂（例えばＰＶＣでラップ類に多く用いられている。）の分解による塩素ガスが環境に悪影響を及ぼすことが懸念されることから、安全で有効利用のできる処理方法が課題とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一般廃棄物中にあるプラスチック、布および箸などの木材類を粉砕してこれを材料として、２以上のエアベント装置を有する押出成形機により混練溶融し、該押出成形機のノズルから吐出された溶融樹脂を小片に切断し、またはハーフモールド（雌型）に注型して固形に成形することを手段として、廃棄物の固形化を図り、その固形化した成形品を燃料とし、或いはより良質な廃棄プラスチック燃料の増量剤とするものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の成形装置によって得られるプラスチック固形化燃料の配合に関して、一般廃棄物中のプラスチック、布、木材等を粉砕し、溶融混練して固形化し、これを粉砕した粉砕粉（片）１０〜１５重量％に対しＰＥＴ樹脂５０〜６０重量％、および熱可塑性樹脂（ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＰＣ等）１０〜３５重量％を混合して更に溶融し成形することを手段として燃焼熱量をおよそ６０００〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇに調整したもので、これにより石炭の代用として炉内燃焼が可能な、或いは製鋼溶解炉におけるガスの還元剤または鎮静剤として利用できる固形燃料を得たものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
一般の家庭における廃棄物の中には残飯などの他にプラスチック、布類および割り箸などの木材類、紙等が混入しているのが通例である。この中からプラスチック、布類および木材（主として割り箸など）等を取り出してこれを粉砕し、２以上のベント装置を有する押出成形機１１に投入して溶融混練し、これをストランド状または帯状に押し出してペレット化または小片に裁断し、或いは、ハーフモールド（片面からなる金型）中に注型して固形成形品とするものであり、更には、このペレットまたは固形成形品を粉砕してこれを、産業廃棄物であるＰＥＴボトルや比較的異種材料の混入がない熱可塑性プラスチック成形品の粉砕粉（片）に増量用材料として混合し、燃焼熱量の安定な固形化燃料を得ようとするものである。
【０００８】
図１に示したものは本発明の成形装置１であって押出成形機１１とコンベヤ２に取り付けられた金型８（キャビティ側のハーフモールド）からなる。図示していない回転駆動装置により回動するスクリュ１２を挿入したシリンダー１３が少なくとも２穴以上のエアベント１４、１４（望ましくは３穴以上）を有し、かつ、ヒーター１５が数ゾーンに区画して取り付けられ、各ゾーンの温度設定が個別に行えるようになっている。しかも、溶融樹脂Ｍを吐出するノズル１６は望ましくは下向きに設置されている。ホッパー１７に投入された材料がシリンダー１３によって溶融される吐出されることになる。
【０００９】
次に、押出成形機１１から吐出されるＭはいわゆるホットカット方法でペレット化ないしは５〜２５ｍｍ長さの小片に切断するか、または次の装置によって固形化する。
【００１０】
固形化するための固形化装置は側面視、少なくとも上面２ａが水平に保たれ、その両側のスプロケットホイール３（３ａ、３ｂ）に係合するコンベヤ２が図示していない駆動装置によって連続または間欠状に回転する。そのスプロケットホイール３ａ側には円盤形状等のカム４が該スプロケットホイール３ａと同軸または隣接位置に回動自在に軸着されており、更にコンベヤ２の一方のスプロケットホイール３ｂの近傍上部には前記の押出成形機１１の先端であるノズル１６が位置するよう配置されている。
【００１１】
そのコンベヤ２にはキャビティ８ｃを有する金型８（図２）が複数個回動方向にほぼ密接状に連続して装着されている。この金型８のキャビティ８ｃにはその底面８ｂから該金型の底部を貫通して裏面に突出するエジェクター８ｅがスプリングの圧力に抗して摺動可能に挿着されいる。
【００１２】
前記の押出成形機１１のノズル１６より若干コンベヤの進行方向に寄った位置に掻落板５がその下端を金型８の上面に近接するように設置されており、更にコンベヤ２の進行方向に寄った位置の上方に冷却用シャワー６が設置され、噴出する水が金型８に振りかかるようになっている。更に、コンベヤ２の進行方向側寄り、すなわち、他方の円弧状部（スプロケットホイール３ａの近傍）には、金型の上面に近接して成形品の浮き上がりを防止する押圧板７が装着されている。
【００１３】
以上の構成になる本発明成形装置の使用方法を説明する。先ず前記押出成形機１１のホッパー１７に一般廃棄物中のプラスチック類を投入し、シリンダーにより溶融して吐出する。コンベヤの回動に伴って順次スプロケットホイール３ａの上部に至った金型８にはこの吐出された溶融樹脂Ｍが充填される。この場合、押出成形機からは連続的に吐出され、コンベヤも連続的に回動しているので溶融樹脂Ｍはキャビティ８ｃ内のみならず隣接する金型のキャビティとの間の金型面上にまで堆積することになる。この堆積した溶融樹脂は、前記の掻落板５が金型上面を引っ掻くことによって後部のキャビティ８ｃにまで移動させられてキャビティ内に充填し成形品９が形成される。この掻落板５の作用によってもキャビティ間の堆積樹脂層は比較的薄い帯状９ａとして残存する。
【００１４】
その後、その図１における左方に設置した樹脂冷却用の冷却用シャワー６が移動中の金型８および樹脂に水を掛けて成形品９を冷却する。更に金型８は左方に移動するとエジェクター８ｅの下端面に前記カム４の外周面が当接する。これによって該エジェクター１２はキャビティ８ｅ内において上昇し、成形品９はキャビティ外に突き出されることになる。しかし、前記のように掻落板５に存在にも拘わらず隣接のキャビティとの間に硬化した薄帯状９ａにより隣接の成形品とは連結した状態にある。
【００１５】
このように成形品間を連結する薄帯状９ａ部は成形品間の分離に支障を生じる。そこで前記の押圧板７は、カム４に当接したエジェクターにより突き出された成形品９の離型に伴って隣接する後続のキャビティ内成形品が該キャビティから上昇することを防止する作用をなし、それによって連結する薄帯状９ａ部は曲折し切断することになる。
【００１６】
上記コンベア２の下部には水槽Ｗが設置されていて、金型キャビティから突き出された樹脂すなわち成形品９は該水槽中に落下して更に冷却されることになる。
【００１７】
【実施例】
一般廃棄物としての都市ゴミ中のプラスチック類と布を選び出した。その内容は非常に雑多で例えばラップ用フィルム、アルミニウム蒸着フィルム、発泡樹脂のトレー、ボトル、玩具、洗面器、バケツ、植木鉢等のプラスチック類、ズボンや下着などの布類等および木片があげられる。これらを粉砕機等を用いて粉砕し、或いはハサミで小片に裁断して細片とし、これを前記押出成形機２１のホッパー２１ｈに投入して溶融混練し、押し出した。
【００１８】
これらのプラスチックには食材が付着するなど水分を含有し、或いは一部のラップ用フィルムが塩素系樹脂であることなどによりシリンダー内で水蒸気のみならず塩素ガスなどの有害ガスを発生する可能性がある。シリンダー温度はホッパー側からノズル側に向かって例えば１５０，２００，２５０，３００℃と順次温度を高く設定し、２００〜２５０℃付近のエアベント、またはその前後のエアベントから排出されるガスを水中に導入して排出する。この温度設定によって各種の樹脂は殆ど完全に溶融することになる。
【００１９】
このような押出成形機１１のノズル１６から紐状または帯状に吐出された溶融樹脂は直ちにカッターで切断してペレット状または小片にするか、或いは、回動するコンベヤ上の金型キャビティ８ｃに充填される。
【００２０】
このキャビティ８ｃへの充填において、キャビティと次のキャビティとの間の金型上面部分に付着した樹脂は掻落板５よって堰き止められ、その大部分は後部のキャビティ中に押し込まれ、一部は帯状部９ａとして成形品間を連接することになることは前記の通りである。次いで充填された樹脂にはシャワー６水で冷却され、コンベヤ装置の左端に進む。そこで、その下方に突出したエジェクター８ｅはその下端面がカム４に当接して上昇し、成形品９が突き出される。
【００２１】
このキャビティから突き出される成形品は、図３に示すように後続のキャビティ中の成形品と帯状部９ａを介して連接しており、これを分離する必要がある。この帯状部９ａはエジェクター８ｅにより成形品９が突き出されたときに後続の成形品がキャビティ中にあって上昇しなれれば該帯状部に屈曲を生じて切断することは前記の通りで、そのために前記の押圧板７が成形品の上昇を阻止することになる。
【００２２】
このようにして細片化または固形化された成形品は木材や繊維が混合していること、および溶融樹脂をキャビティ内に圧縮する装置を有しないことからその外見はポーラスであり、見掛け比重は１ｇ／ｃｍ３以下であった。また、塩素系樹脂は加熱分解により塩素ガスは前記エアベントから水中に導入し、または化学処理がなされ、成形品はその後焼却しても有害物質を排出することがなくなる。
【００２３】
前記のように小片化または成形された固形の成形品はそのままに焼却することは可能であるが、一般に石炭よりも比重および熱量が小さい（比重は１ｇ／ｃｍ以下、燃焼熱量は５０００ｋｃａｌ／ｋｇ以下）ことから石炭と共に炉中投入した場合、両者の分布の不均一により、炉内温度を不均一にすることがあり問題であった。
【００２４】
そこで、この一般廃棄物からなる成形品を再度破砕した。そして、廃棄ＰＥＴボトルの粉砕片などのＰＥＴ樹脂（燃焼熱５０００〜５５００ｋｃａｌ／ｋｇ）５０〜６０重量％に、比較的異種材料の混入のない所謂産業廃棄物としてのポリエチレンおよびポリプロピレン（１０，５００〜１１，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）ＰＳ，ＡＢＳ，ＰＣ等の破砕粉末を３０〜４０重量％を加え、更に前記の一般廃棄物からなる成形品の粉末、またはホットカットのペレット、ないし小片を５〜２０重量％加えて再度、前記同様のシリンダー温度条件（１５０，２００，２５０，３００℃）になる押出成形機によって溶融混練し、ノズルを介して前記の金型キャビティ中に充填した。
【００２５】
このようにして樹脂の充填された金型はコンベヤの回動に伴って冷却行程、離型行程を更に冷却される。これによって得られた成形品すなわちプラスチック固形化燃料は表面に光沢を持ち、比重がおよそ１．０〜１．１ｇ／ｃｍ３となった。また、前記の材料比率によっておよそ６０００〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱量を有するものとなつた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るプラスチック固形燃料（成形品）は、前記のように比重が１．１ｇ／ｃｍ３以上であり、炉の焚き口から石炭と共に投入した場合にその飛距離が石炭とほぼ同程度になり、炉内における石炭との分布において偏りがなくなる。
【００２７】
また、このプラスチック固形燃料は石炭の発熱量（５０００〜７５００ｋｃａｌ／ｋｇ）にほぼ匹敵するものであり、石炭と混合して炉中に投入しても炉内温度にむらを生じることがなくなった。
【００２８】
本発明に係るのプラスチック固形燃料は一般廃棄物を含有するにも拘わらず品質が均一であり、製鋼用溶鉱炉において還元剤ないし鎮静剤として有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る廃棄プラスチック成形装置の側断面である。
【図２】図２は、図１の一部である押圧板部を示した断面図である。
【図３】図３は、押圧板を装着しない状態を示した断面図である。
【図４】図４は、成形用金型の斜視図である。
【符号の説明】
１  成形装置
２  コンベヤ
３  スプロケットホイール
４  カム
５  掻落板
６  冷却用シャワー
７  押圧板
８  金型
９  成形品
１１  押出成形機
１２  スクリュ
１３  シリンダー
１４  エアベント
１５  ヒーター
１６  ノズル
１７  ホッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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