JPH0639099B2 - 廃棄合成樹脂の減容装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、廃棄合成樹脂を有効に再利用できるように
減容する装置に関する。

【従来の技術ならびに課題】

現在、膨大な量の使用済み合成樹脂が発生している。さ
らに、その量は著しく増加している。使用済み合成樹脂
は、ほとんどを焼却して廃棄処理している。廃棄合成樹
脂の焼却炉は寿命が短く、焼却コストを高騰させてい
る。また、合成樹脂の種類によっては、焼却時に有毒ガ
スを発生する。 使用済みの合成樹脂の一部は、再生品の成形に利用され
ている。廃棄合成樹脂を再利用するには、汚れた合成樹
脂を洗浄して溶融し、ペレット状に成形して再利用して
いる。この方法は、廃棄合成樹脂をペレットに加工する
処理コストが高くなる欠点がある。 膨大な発生量の廃棄合成樹脂を、有効に再利用するに
は、如何に処理コストを低減して減容できるかが大切で
ある。減容された廃棄合成樹脂は、成形機で再成形でき
る。 先端が細くなったシリンダーに、廃棄合成樹脂を押し込
んで減容する装置は開発されている（特開昭６１−８２
８７９号公報）。この減容装置は、押し出される廃棄合
成樹脂を熱で溶融するために、シリンダーの先端を加熱
している。この減容装置は、ピストンをもってシリンダ
ー内に廃棄合成樹脂を押し込み、先端で加熱溶融し、減
容された状態でシリンダー１から押し出している。 さらに、合成樹脂を自己発熱で溶融する装置も開発され
ている（実公昭６２−２２３４０号公報）。この装置
は、廃棄合成樹脂を押し出すスクリュウ軸をシリンダー
に内蔵させている。シリンダーの先端開口部を細く絞
り、この部分で合成樹脂を摩擦熱で発熱させている。シ
リンダーの先端部で、合成樹脂の発熱量が増加するよう
に、スクリュウ軸の先端を、合成樹脂の移送量が少なく
なる形状としている。 この構造の減容装置は、シリンダーを加熱する熱エネル
ギーを少なくできる。 しかしながら、これ等の減容装置は、水分率の高い合成
樹脂を使用すると、爆発する危険性がある。爆発は、廃
棄合成樹脂に含まれる水分が、シリンダー内で一次に気
化膨張することが原因である。このため、水分率の高い
廃棄合成樹脂を安全に減容できない欠点があった。 本発明者は、この欠点を解決するために、シリンダーの
底部に、廃棄合成樹脂が出ない程度の小さい排水口を複
数に開口した。この減容装置は、廃棄合成樹脂に含まれ
る水分をシリンダー底部の排水口から排水できる。とこ
ろが、排水口を廃棄合成樹脂の通路に開口しているの
で、短時間に詰まって排水できなくなる欠点があった。
排水口が詰まると、シリンダー内で気化した蒸気が膨張
して爆発し、極めて危険な状態となる。本発明者は、さ
らにこの欠点を解決するために、排水口の形状をスリッ
ト状に変更した。スリット状の排水口は、スクリュウ軸
と平行な方向に延長して開口した。この形状の排水口
は、小さい穴を多数設けた排水口に比較すると詰まり難
いが、長時間して詰まりを解消することができなかっ
た。 スリット状の排水口は、開口面積を大きくすることによ
って詰まりを多少は少なくできる。しかしながら、排水
口の開口面積を大きくすると、廃棄合成樹脂が圧入され
易くなる。このため、長時間運転するとやはり詰まる欠
点があった。本発明者は、何とか排水口の詰まりを解消
するために、シリンダーの底部に種々の形状の排水口を
開口した。しかしながら、如何なる形状の排水口も、長
時間運転による詰まりを解消することができなかった。 そこで、本発明者は、排水口が詰まる状態を理論的に解
析すべく、あらゆる条件を想定した。その結果、排水口
が詰まるのは、シリンダーに供給された廃棄合成樹脂が
スクリュウ軸のフィンで圧送されることに原因があるこ
とを究明した。すなわち、フィンでもって加圧状態に圧
送される廃棄合成樹脂の移送位置に排水口を開口してい
るので、排水口の開口部には加圧された廃棄合成樹脂や
異物が圧入されることになる。 本発明者は、この状態を回避するために、圧送される合
成樹脂の後側に排水口を開口した。この減容装置を実験
したところ、極めて効果的に排水口の詰まりを解消する
ことに成功した。 したがって、この発明の重要な目的は、水分率の高い廃
棄合成樹脂を安全に、しかも、能率よく減容できる廃棄
合成樹脂の減容装置を提供するにある。

【課題を解決するための手段】

この発明の廃棄合成樹脂の減容装置は、前述の目的を達
成するために、下記の構成を備えている。廃棄合成樹脂
の減容装置は、廃棄合成樹脂の供給口８を開口している
シリンダー１と、このシリンダー１内に回転自在に配設
されているスクリュウ軸２と、このスクリュウ軸２と平
行にシリンダー１内に配設されている切断部材１０と、
切断部材１０とスクリュウ軸２とを回転させるモーター
４とを備えている。 シリンダー１は先端を開口しており、閉塞された後部を
貫通してスクリュウ軸２と切断部材１０とを支承してい
る。スクリュウ軸２は、供給された廃棄合成樹脂を先端
に向けて移送する螺旋状のフィン９を固定している。切
断部材１０は、スクリュウ軸２のフィン９に接近して廃
棄合成樹脂を切断する凸条１１を設けている。 さらに、シリンダー１は、廃棄合成樹の供給口８よりも
後方に位置してその底部に、スリット状の排水口５があ
る。 供給口に供給された廃棄合成樹脂をスクリュウ軸２と切
断部材１０とで切断し、廃棄合成樹脂の含有水分が排水
口５から排水され、含有水分の減少した合成樹脂をシリ
ンダー１の前方に圧送して減容するように構成してい
る。

【作用】

この発明の減容装置は、下記の状態で廃棄合成樹脂を減
容して排出する。 シリンダー１に供給された廃棄合成樹脂は、シリン
ダー１内で加熱溶融された後減容されてシリンダー１か
ら押し出される。 ただ、この発明の減容装置は、シリンダー１内で廃棄合
成樹脂を必ずしも完全に溶融する必要はない。廃棄合成
樹脂を、半溶融状態とし、あるいは、一部溶融する状態
としても、充分に減容できるからである。 シリンダー１に廃棄合成樹脂と一緒に供給された水
分は、シリンダー１の底部に流下して、底に開口された
排水口５から排水される。排水口５は、シリンダー１の
後部に開口されている。いいかえると、排水口５は廃棄
合成樹脂の移送方向と反対側に開口されている。このた
め、切断部材１０とスクリュウ軸２とで切断されて、フ
ィン９で圧送される廃棄合成樹脂が、排水口５に加圧さ
れることがない。したがって、この発明の減容装置は、
排水口５に廃棄合成樹脂や異物が圧入されるのを解消で
きる。

【好ましい実施例】

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体
化する為の減容装置を例示するものであって、この発明
の減容装置は、構成部品の材質、形状、構造、配置を下
記の構造に特定するものでない。この発明の減容装置
は、特許請求の範囲に記載の範囲に於て、種々の変更が
加えられる。 更に、この明細書は、特許請求の範囲が理解し易いよう
に、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請
求の範囲の欄」、「従来の課題を解決する為の手段の
欄」および「作用効果の欄」に示される部材に付記して
いる。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例
の部材に特定するものでは決してない。 第１図の概略断面図と、第２図の斜視図に示す廃棄合成
樹脂の減容装置は、シリンダー１と、シリンダー１内に
回転自在に配設されたスクリュウ軸２と、このスクリュ
ウ軸２を回転する駆動モータとを備えている。 シリンダー１は、廃棄合成樹脂を加熱して減容する減容
シリンダー１Ａと、減容シリンダー１Ａに廃棄合成樹脂
を圧入する押込シリンダー１Ｂとからなっている。押込
シリンダー１Ｂは減容シリンダー１Ａの先端に連結され
て、押込シリンダー１Ｂと減容シリンダー１Ａとは直列
に接続されている。 押込シリンダー１Ｂは、供給された廃棄合成樹脂を減容
シリンダー１Ａに圧入する。押込シリンダー１Ｂは、上
方に開口して、廃棄合成樹脂の供給口８が開口されてい
る。押込シリンダー１Ｂの内部には、フィン９付のスク
リュウ軸２と、切断部材１０とが同一水平面内に並べて
配列されている。従って、押込シリンダー１Ｂは、２本
の軸を平行に収納できる筒状に作られている。 フィン９付のスクリュウ軸２は、押込シリンダー１Ｂの
内部に回転自在に配設されている。スクリュウ軸２は、
モーター４で回転されて、供給口８から押込シリンダー
１Ｂに送り込まれた廃棄合成樹脂を圧送する。従って、
スクリュウ軸２の表面に固定されたフィン９は、螺旋状
をしている。 切断部材１０は、供給口８から供給された廃棄合成樹脂
を小さく裁断する。廃棄合成樹脂は、切断部材１０とス
クリュウ軸２のフィン９とで挟み切られる。従って、切
断部材１０の表面には、縦に延長して、複数の凸条１１
が設けられ、全体の形状はスプライン状に加工されてい
る。凸状１１の先端縁、言い替えると、凸条１１の山部
の頂上縁は、スクリュウ軸２のフィン９の先端縁に接触
ないしは、極めて接近する。スクリュウ軸２のフィン９
と、切断部材の凸条１１とで、供給された廃棄合成樹脂
を切断する。 切断部材には、図示しないが、スプライン状でなく、多
数の短い凸条を、軸方向に延長して千鳥に配列したもの
も使用できる。 切断部材１０は、スクリュウ軸２のフィン９との間に廃
棄合成樹脂を挟んで切断する。このため、切断部材１０
は、スクリュウ軸２に対して反対に回転される。第１図
に示す減容装置は、切断部材１０とスクリュウ軸２とが
歯車１２を介して互い反対に回転される。 小さく裁断された廃棄合成樹脂は、スクリュウ軸２の螺
旋状フィン９で減容シリンダー１Ａに圧入される。 押込シリンダー１Ｂの内形は、スクリュウ軸２のフィン
９先端および切断部材１０の凸条先端縁が、例えば、
０．１〜５mmに接近する形状に加工されている。 このように、切断部材１０が供給された廃棄合成樹脂を
裁断して減容シリンダー１Ａに供給する減容装置は、長
い紐状、シート状、袋状等の廃棄合成樹脂をそのまま供
給でき、また、色々の形状の廃棄合成樹脂を、次の工程
で効率よく摩擦できる形状にできる特長がある。 シリンダー１の後部に設けられた押込シリンダー１Ｂ
は、供給口８よりも後方に排水口５を開口している。排
水口５は、押込シリンダー１Ｂの底に開口されている。
押込シリンダー１Ｂの後端部分を第３図に示している。
この図に示す押込シリンダー１Ｂは、シリンダー１の後
端開口部を背面板１４で閉塞している。背面板１４と押
込シリンダー１Ｂとの間に排水口５を開口して、シリン
ダー１の後端部に排水口５を設けている。背面板１４
は、筒状の押込シリンダー１Ｂの後端の外周に設けられ
たフランジにネジ止されて、押込シリンダー１Ｂの後端
を閉塞している。背面板１４には、これを貫通するスク
リュウ軸を回転自在に支承している。 排水口５が開口される押込シリンダー１Ｂの背面図を第
４図に示している。この図に示される押込シリンダー１
Ｂのフランジは、後部に排水口５を設けるために、背面
板で閉塞される面に溝１５を設けている。溝１５は、シ
リンダー１の内面に連通して設けている。第４図に示す
押込シリンダー１Ｂは、スクリュウ軸２と切断部材とを
２軸平行に内蔵するものである。従って、押込シリンダ
ー１Ｂは、２条の溝１５を設けている。１方の溝１５
は、スクリュウ軸２を内蔵する筒内面に連通している。
他方の溝１５は、切断部材を内蔵する筒内面に連通して
いる。溝１５は、押込シリンダー１Ｂの底を貫通して外
部に連結されている。 溝１５の幅は、排水口５の開口横幅を決定する。溝１５
の深さは排水口５の縦幅を決定する。排水口５は、例え
ば、横幅を２０〜２００mmに、縦幅を１〜１５mmとす
る。 この形状の押込シリンダー１Ｂは、フランジに背面板を
固定すると、筒内面に排水口５を開口することができ
る。排水口５は、スクリュウ軸２および切断部材が内蔵
されるそれぞれの筒内面に開口されるので、２本の筒の
底部から能率よく排水できる特長がある。 ところで、この発明の減容装置は、シリンダー１の供給
口８よりも後部に排水口５があることを特徴としてい
る。それは、排水口５に、フィン９で圧送される廃棄合
成樹脂を圧入させないためである。排水口５の理想的な
開口位置は、第３図に示すように、シリンダー１の最終
端部である。ただ、排水口５を最終端部から多少前方に
開口しても充分に使用できるのは言うまでもない。 押込シリンダー１Ｂで廃棄合成樹脂が圧入される減容シ
リンダー１Ａは、廃棄合成樹脂を減容してシリンダー１
から排出する。減容シリンダー１Ａは、廃棄合成樹脂の
種類によって、発熱状態を調整できるように、開口端に
向かって断面積が大きくなるテーパー状の発熱減容開口
７が開口されている。 発熱減容開口７は、軸方向に延長して、溝（図示せず）
が設けられている。溝を設けると、廃棄合成樹脂のスリ
ップを防止して、スクリュウ軸５による合成樹脂の回転
を少なくする。発熱減容開口７でスクリュウ軸５と一体
に回転しない廃棄合成樹脂は、回転するスクリュウ軸５
で能率よく自己発熱される。 減容シリンダー１Ａにはテーパー軸６が内蔵されてい
る。テーパー軸６は、スクリュウ軸２の先端に連結され
ている。テーパー軸６はスクリュウ軸２の先端に軸方向
に移動できるように連結されている。 テーパー軸６の中心には、スクリュウ軸２が挿入される
角孔が設けられている。スクリュウ軸２の先端は、角孔
に摺動自在に挿入できる角柱状をしている。 スクリュウ軸２の角柱が、テーパー軸６の角孔に挿入さ
れて、テーパー軸６はスクリュウ軸２に回転される。テ
ーパー軸６が軸方向に移動すると、角柱が角孔に挿入さ
れる深さが変化する。 テーパー軸６はスクリュウ軸２に対して直線状に連結さ
れている。 テーパー軸６の表面には、軸方向に延長して凸条１３が
設けられている。凸条１３は、廃棄合成樹脂のスリップ
を少なくする。従って、凸条１３のあるテーパー軸６
は、能率よく廃棄合成樹脂を擦りあわせて自己発熱でき
る特長がある。 すなわち、発熱減容開口７には溝を設け、テーパー軸６
には凸条１３を設けると、廃棄合成樹脂を最も能率よく
自己発熱で減容できる。 テーパー軸の表面に設けられる凸条は、第５図に示すよ
うに、短い凸条１３を軸方向に延長して、多少離して配
列することもできる。 テーパー軸６は、スクリュウ軸２に軸方向に移動できる
ように芯押台３に支承されている。テーパー軸６は、芯
押台３と一緒に軸方向に移動する。従って、テーパー軸
６は、芯押台３に、回転自在であるが、軸方向には移動
しない状態で支承されている。テーパー軸６の先端に突
出する軸が、ベアリングを介して芯押台３に支承されて
いる。 芯押台３は、減容シリンダー１Ａの軸方向に移動でき、
かつ、移動位置で固定できるように、基台に取り付けら
れている。 芯押台３はテーパー軸６を軸方向に移動させて、テーパ
ー軸６と減容シリンダー１Ａとの隙間を調整する。芯押
台３をシリンダー１に接近させて、テーパー軸６を減容
シリンダー１Ａに深く押し込むと、テーパー軸６と減容
シリンダー１Ａとの隙間が狭くなる。反対に、芯押台３
をシリンダー１から離すと、テーパー軸６と減容シリン
ダー１Ａとの隙間が広くなる。 テーパー軸６と減容シリンダー１Ａとの隙間が狭くなる
と、狭い隙間で廃棄合成樹脂が強く押圧された状態で擦
り合わされる。このため、発熱量が大きくなり、溶融温
度の高い廃棄合成樹脂、あるいは、水分率の高い廃棄合
成樹脂を、より高い温度で完全に溶融できる。 テーパー軸６と減容シリンダー１Ａとの隙間を広く調整
すると、廃棄合成樹脂の押圧力が弱くなり、発熱量が少
なくなる。従って、この状態は、溶融温度が低く、ある
いは、水分率の低い廃棄合成樹脂の処理に最適である。
この状態では、単位時間に排出される合成樹脂量が多く
なる。 従って、テーパー軸６と減容シリンダー１Ａとの隙間
は、供給される合成樹脂の種類や水分率を考慮して、最
適の発熱量と処理量とに調整される。 第１図に示す減容装置は、合成樹脂を自己発熱させて減
容できるので、ヒータ等の加熱手段を必要としない。た
だ、この発明の廃棄合成樹脂を減容する構造を第１図に
示すものに特定しない。廃棄合成樹脂を減容するため
に、ヒータを使用することも可能であるのは言うまでも
ない。

【発明の効果】

本発明の減容装置は、廃棄合成樹脂に含まれる水分を除
去する排水口の詰まりを効果的に防止して、廃棄合成樹
脂を能率よく減容できる特長がある。それは、本発明の
装置が、スクリュウ軸と切断部材とで廃棄合成樹脂を小
さく切断すると共に、含有する水分を排水口から効果的
に排水して、減容できるからである。廃棄合成樹脂を小
さく裁断して減容する装置は、合成樹脂を効率よく減容
できる特長はあるが、小さい合成樹脂が排水口に詰まり
やすい性質がある。排水口を大きくして詰まり難くする
ことはできるが、大きい排水口は、小さく裁断した合成
樹脂が漏れてしまう欠点があるので、大きくすることが
できない。小さい排水口は、裁断された合成樹脂で詰ま
りやすくなってしまう。本発明の減容装置は、小さく裁
断された合成樹脂が詰まるのを解消するために、シリン
ダーの供給口よりも後方に、スリット状の排水口を設け
ている。この排水口は、廃棄合成樹脂の移送方向と逆の
位置にあるので、小さく裁断されてスクリュウ軸で圧送
される廃棄合成樹脂が強制的に押し付けられて詰まるこ
とがない。したがって、この発明の減容装置は、排水口
の詰まりを有効に解消して、廃棄合成樹脂の水分を効果
的に除去できる特長がある。 さらに、この発明の減容装置は、小さく裁断された合成
樹脂が排水口を閉塞する位置に移動されても、スクリュ
ウ軸に設けられたフィンで開口部から簡単に除去され
る。それは、回転するスクリュウ軸のフィンが、合成樹
脂や異物等を排水口に向かって移送せず、排水口の開口
部を横切る方向に移動するからである。 排水口で水分が除去された廃棄合成樹脂は、シリンダー
内で能率よく加熱、溶融されて減容される。多量の水分
を含む廃棄合成樹脂は、水を気化させて減容温度に加熱
する必要がある。廃棄合成樹脂を減容できる温度は、１
５０℃〜２５０℃と水の沸点よりも高い。このため、廃
棄合成樹脂は、含有水分が沸騰されて、減容温度に加熱
される。廃棄合成樹脂を減容温度に加熱する熱エネルギ
ーに比較すると、水を沸騰させるのに必要な熱エネルギ
ーは極めて大きい。１ｇの合成樹脂を加熱するのに必要
な熱エネルギーはわずかに０．２〜０．５カロリーであ
る。１ｇの水を気化させるのに必要な熱エネルギーは、
５４０カロリーもある。 廃棄合成樹脂から充分に水を分離せずにシリンダー内で
加熱して減容すると、減容能率が著しく低下するばかり
でなく、水が一時に気化膨張して爆発する。 減容能率が低下するのは、含有水分を気化するために多
量の熱エネルギーを必要とするからである。 また、シリンダー内の爆発は、一時的に、水分含有量の
多い廃棄合成樹脂を投入した時に発生する。それは、水
分率の少ない廃棄合成樹脂を連続的に減容している状態
においては、シリンダー内の温度は、水の沸点よりも高
く１５０℃〜２５０℃に保持されている。この状態で高
温に加熱されたシリンダー内に、多量の水分が廃棄合成
樹脂と一緒に供給されると、水は一瞬に気化膨張して爆
発する。水は気化すると体積が１０００倍にも膨張す
る。シリンダー内で爆発すると、シリンダーや内部の部
品に著しい損傷を与え、また、シリンダーの合成樹脂供
給口から噴射して著しく危険な状態となる。 ところが、この発明の減容装置は、シリンダーに供給さ
れた水を排水口から排水して廃棄合成樹脂を減容するの
で、爆発の危険がなく、廃棄合成樹脂を能率よく減容で
きる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例にかかる廃棄
合成樹脂の減容装置の概略断面図および斜視図、第３図
はシリンダーの後端部分を示す断面図、第４図はシリン
ダーの後端を示す背面図、第５図はテーパー軸の他の実
施例を示す側面図である。 １……シリンダー １Ａ……減容シリンダー部 １Ｂ……押込シリンダー部 ２……スクリュウ軸 ３……芯押台、４……モーター ５……排水口、６……テーパー軸 ７……発熱減容開口、８……供給口 ９……フィン、１０……切断部材 １１……凸条、１２……歯車 １３……凸条、１４……背面板 １５……溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄合成樹脂の供給口８が開口されている
   シリンダー１と、このシリンダー１内に回転自在に配設
   されているスクリュウ軸２と、このスクリュウ軸２と平
   行にシリンダー１内に配設されている切断部材１０と、
   切断部材１０とスクリュウ軸２とを回転させるモーター
   ４とを備えており、シリンダー１の先端が開口され、閉
   塞されたシリンダー１の後部を貫通してスクリュウ軸２
   と切断部材１０とが支承されており、さらに、スクリュ
   ウ軸２には、供給された廃棄合成樹脂を先端に向けて移
   送する螺旋状のフィン９が固定されており、切断部材１
   ０には、スクリュウ軸２のフィン９に接近して廃棄合成
   樹脂を切断する凸条１１が設けられており、さらに、シ
   リンダー１は、廃棄合成樹の供給口８よりも後方に位置
   してその底部に、スリット状の排水口５があり、供給口
   に供給された廃棄合成樹脂をスクリュウ軸２と切断部材
   １０とで切断し、廃棄合成樹脂の含有水分を排水口５か
   ら排水し、含有水分の減少した合成樹脂をシリンダー１
   の前方に圧送して減容するように構成された廃棄合成樹
   脂の減容装置。