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JP2002178388A - 押出し成形機における成形品の製造方法 - Google Patents

押出し成形機における成形品の製造方法

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JP2002178388A
JP2002178388A JP2000377825A JP2000377825A JP2002178388A JP 2002178388 A JP2002178388 A JP 2002178388A JP 2000377825 A JP2000377825 A JP 2000377825A JP 2000377825 A JP2000377825 A JP 2000377825A JP 2002178388 A JP2002178388 A JP 2002178388A
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temperature
extruder
molded article
molded product
waste
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JP2000377825A
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Masakazu Furuta
雅一 古田
Nobuyuki Mikata
信行 三方
Eiji Matsukuma
英治 松隈
Yasuhiko Mori
泰彦 森
Masanobu Iccho
昌宣 一町
Kaoru Soyama
薫 祖山
Nobuyuki Shoji
信之 庄司
Nobuhiro Takagi
信浩 高木
Tetsuji Ibaraki
哲治 茨城
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の性状等の品質を確保するため、押出
し成形機に投入される廃棄物の条件（含有水分等）に応
じて成形条件を制御する押出し成形機における成形品の
製造方法を提供する。 【解決手段】 破砕されたプラスチック主体の廃棄物を
押出し成形機１０に投入してコークス原料として使用可
能な塊状の成形品２１を製造する方法において、押出し
成形機１０には、成形品２１の温度を測定する温度計２
４が設けられ、温度計２４による測定値が所定の設定値
になるように、押出し成形機１０に投入された廃棄物に
所定量の散水を自動的に行うことにより適正温度範囲内
で成形を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、コークス
炉設備の石炭代替原料に利用できるように、分別された
家庭ごみ等のプラスチック系一般廃棄物を成形して、コ
ークス原料を製造する押出し成形機における成形品の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の成形品の製造方法においては、例
えば、圧縮梱包体のプラスチックを開梱、破砕、選別及
び細破砕してから、スクリュー式定量供給機にて定速回
転のスクリュー式の押出し成形機に供給し、スクリュー
の押出しによる圧縮、摩擦（熱）、プラスチック間の摩
擦（熱）及び加熱により塊状の成形品を製造する方法が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の成形品の製造方法のように、プラスチック系一般廃
棄物の減容処理に採用される押出し成形機の目的は埋立
処分容量の削減であるため、成形品の品質管理（サイ
ズ、嵩比重、塊率等）は行われておらず、また、一定の
品質管理をしようとして、投入されるプラスチック系一
般廃棄物の水分量を調整しようとしても、水分量を連続
的に測定する手段がなく、処理の自動化がなされていな
かった。このため、例えば、原料に含まれる水分量が少
ないときには、過熱により処理温度が適正な成形可能温
度以上に上昇してしまい、熱可塑性樹脂が液状物の状態
で押出されるため、押出し後に装置の外壁にこびりつい
てから固化してしまい、装置の故障の原因となる場合が
あった。逆に、水分量が多いときには、原料の処理温度
が適正な成形可能温度まで上昇せず、粉が多く発生し、
又はサイズ調整のための切断処理時に粉が多く発生した
り、製造後に崩壊しやすくなる傾向にあった。本発明は
かかる事情に鑑みてなされたもので、成形品の性状等の
品質を確保するため、押出し成形機に投入される廃棄物
の条件（含有水分等）に応じて成形条件を制御する押出
し成形機における成形品の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る押出し成形機における成形品の製造方法は、破砕さ
れたプラスチック主体の廃棄物を押出し成形機に投入し
てコークス原料として使用可能な塊状の成形品を製造す
る方法において、前記押出し成形機には、前記成形品の
処理温度を測定する温度計が設けられ、該温度計による
測定値が所定の設定値になるように前記押出し成形機に
投入された前記廃棄物に所定量の注水を自動的に行い、
前記成形品の処理温度を維持し、適正温度範囲内で成形
を行い、形状の整った最適の成形品を製造する。ここ
で、設定値とは成形温度のことを意味し、また、前記温
度計には、例えば、放射温度計や熱電対を用いて、成形
品の温度を直接的、又は間接的に測定することができ
る。
【０００５】投入される廃棄物中に含まれる熱可塑性樹
脂を溶融して固化させようとするとき、熱可塑性樹脂の
組成は一定ではなく、また、含まれる水分量も一定にな
らないのが通常である。さらに、例えば、廃棄物中に含
まれている水分量が少ないときにスクリュー式の押出し
成形機を用いた場合には、スクリューと廃棄物との摩擦
等により廃棄物が加熱され、適正な成形温度範囲の上限
値を超えてしまうことがある。上限値を超えた状態で成
形を行ったときには、熱可塑性樹脂が半固形状物又は液
状物の状態で押出し成形機から排出されるため、所定の
形状を確保することが困難で、また、成形品同士が付着
してしまうこともあり、このような成形品は品質を重視
する製品、例えば、コークス原料として使用することが
できない。本発明においては、成形品の処理温度が設定
値になるように廃棄物に注水を行い、成形品の処理温度
を維持することができ、適正温度範囲内で成形を行うの
で、製品の品質を確保することができる。また、温度に
応じて自動的に散水を行うので、操作者の勘にたよるこ
となく、押出し成形機に投入される廃棄物の含有水分等
の条件に応じて成形条件を確実且つ容易に制御すること
ができる。
【０００６】ここで、前記注水量が０となっても成形品
の処理温度が設定温度に到達しない場合、前記押出し成
形機に設けられたヒータの温度を自動的に上昇させ、適
正温度範囲内で成形を行うことも可能である。押出し成
形機は、ごみ質の変動（主に含水率）により、成形品の
処理温度が設定値に到達しないことがある。また、運転
開始直後の熱可塑性樹脂の温度を上昇させることも必要
で、このため、押出し成形機にはヒータが設けられてい
る。
【０００７】本発明においては、測定値が設定温度、例
えば１００〜１１０度以上に到達しないときにヒータの
温度を、例えば通常１００度（予熱のみ）のところを１
２０度〜２００度に上昇させ、廃棄物の成形を適正温度
範囲内（例えば、１００〜１３０度）で行うので、成形
品に粉状の熱可塑性樹脂が混入して成形後に崩壊するこ
とを防止でき、製品の品質を高めることができる。ま
た、自動的に温度を上昇させるので、温度の制御を簡単
に行うことができ、成形品の品質を安定させることがで
きる。
【０００８】さらに、前記温度計を前記押出し成形機の
押出口が形成されたノズル又はダイスプレートに設け、
前記成形品の温度を前記ノズルに挿入され成形品と直接
接触するようになした温度計又は前記ダイスプレートに
取付けた温度計を介して測定し、前記適正温度範囲を、
１００〜１３０度にすることも可能である。溶融状態に
ある熱可塑性樹脂、又は押出し後の成形品は移動するた
め、安定して温度を測定することができない場合があ
る。この場合には、成形品の外形を形成するノズル又は
ダイスプレートの温度を測定し、成形品の温度を間接的
に測定することができる。移動する成形品の代わりに固
定されたノズル又はダイスプレートの温度を測定するの
で、安定して温度を測定し、制御を簡単に行い、処理温
度を自動制御することができる。なお、押出し成形機の
変更や廃棄物の組成が変更されたときには、前記設定値
を、例えば１０５〜１３０度の範囲内の任意の温度に変
更して設定することも可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。図１に示すように、本発明の一実
施の形態に係る押出し成形機における成形品の製造方法
は、供給コンベヤ１１からホッパー機能を有する定量供
給機１２を介して供給される破砕されたプラスチック主
体の廃棄物を押出し成形機１０に投入して、コークス原
料として使用可能な塊状の成形品２１を製造する方法に
おいて、水分の添加により成形品の温度制御を行う方法
である。以下、詳しく説明する。まず、図２を参照し
て、定量供給機１２及び押出し成形機１０の構成につい
て説明する。
【００１０】定量供給機１２は、ホッパー１３、スクリ
ューフィーダ１４及びブリッジブレーカー３２により構
成されている。ホッパー１３へ投入された廃棄物は、ブ
リッジブレーカー３２によりブリッジを形成することな
くスクリューフィーダ１４によって安定的に移送され、
定量供給機１２の下方に配置された押出し成形機１０に
向けて一定量ずつ連続的に送り出される。押出し成形機
１０のハウジング１５の上部には、廃棄物を投入可能な
開口部２２が形成され、ハウジング１５の内部には、ス
クリューフィーダ１６のスクリュー１７が配置されてい
る。また、スクリュー１７の軸方向の下流側端部には円
板状のダイスプレート１９が設けられ、ダイスプレート
１９には廃棄物の流れ方向に貫通した押出口１８がそれ
ぞれ形成された多数のノズル２０が周方向に設けられて
いる。さらに、ノズル２０及びダイスプレート１９に
は、温度計の一例である熱電対２４ａ、２４が複数箇所
に設けられており、成形品２１の成形温度をノズル２０
及びダイスプレート１９を介して測定することができ
る。
【００１１】押出し成形機１０の上方には、開口部２２
に向けて所定量の注水が可能な噴出ノズル２３が設けら
れている。噴出ノズル２３の開閉を行う流量調整弁２８
とノズル２０又はダイスプレート１９に設けられた熱電
対２４ａ又は熱電対２４は、温度指示調節計２５に電気
配線を介してそれぞれ接続され、温度指示調節計２５
は、ＰＩＤ制御機能を有し、熱電対２４ａ又は熱電対２
４による測定値と、予め入力されている設定値とを比較
して所要の注水量を演算し、注水量調節計２８ａを介し
流量調整弁２８を開閉させ成形品温度が設定値となるよ
うな注水所要量を供給することができる。なお、本実施
の形態においては、ノズル２０又はダイスプレート１９
に設けられた熱電対２４ａ又は熱電対２４（多数）をそ
れぞれ温度指示調節計２５に接続し得る構造としている
が、基本的には、ノズル２０に設けられた熱電対２４ａ
を使用した方がよい。
【００１２】押出し成形機１０のダイスプレート１９の
下流側には、モータ２６に接続された回転刃２７が設け
られ、ノズル２０から円筒状に成形されて押出された廃
棄物を所定長さごとに切断して成形品２１を成形するこ
とができる。成形品２１は、例えば、直径２５ｍｍ程
度、長さ５０ｍｍ程度の円柱形状に形成されて、回転刃
２７の下方に落下し、集積される。かかる構成によっ
て、押出し成形機１０で所定形状の成形品２１を効率よ
く製造することができる。
【００１３】次に、押出し成形機１０を使用した、本発
明の一実施の形態に係る押出し成形機における成形品の
製造方法の手順について説明する。 （投入工程）図１に示すように、プラスチック主体の廃
棄物は、供給コンベヤ１１から定量供給機１２のホッパ
ー１３に連続的に一定量が投入されている。また、定量
供給機１２のブリッジブレーカー３２及びスクリューフ
ィーダ１４は、所定速度で回転し、廃棄物を押出し成形
機１０に連続的に供給している。 （成形工程）押出し成形機１０に投入された廃棄物は、
温度指示調節計２５によって温度管理が行われ、廃棄物
の処理温度が一定になるように、噴出ノズル２３からの
水分添加により温度を制御している。ここで、図２を参
照して、成形工程における温度指示調節計２５による温
度管理について詳しく説明する。
【００１４】温度指示調節計２５の電源を投入すると、
熱電対２４ａの温度を温度指示調節計２５で読み取り、
流量調整弁２８の調整をＰＩＤ制御で行うことが可能に
なる。また、温度指示調節計２５には、ノズル２０内の
成形品２０ａの処理温度の設定値を予め入力しておくこ
とができる。
【００１５】入力した設定温度Ｔａと処理温度Ｔとを比
較する。例えば、設定温度Ｔａを１１５度に設定し、設
定温度となるよう注水量調節計２８ａへ信号を出力し、
流量調節弁２８を用いて成形品２０ａの処理温度を維持
することができる。また、注水量が０になっても設定温
度Ｔａに到達しないときには、押出し成形機１０に設け
られたヒータ３０により加熱して設定温度Ｔａになるよ
うにする。
【００１６】ヒータ３０の設定温度の上昇後は、所定の
インターバル期間の経過を待って、再度温度の測定を行
い、適正温度範囲になるまで、ヒータ３０の設定温度を
上げる。かかる構成によって、押出し成形機１０の運転
直後や、水分量が多すぎる場合には、ヒータ３０によっ
て速やかに温度を上昇させ、適正温度範囲内で成形を行
うことができる。なお、通常運転時には、廃棄物とスク
リュー１７の摩擦等により成形品２０ａの温度が徐々に
上昇を続けることが多いが、この場合には、ヒータ３０
のスイッチを切っておくことが好ましい。なお、処理温
度を適正温度に保つ注水制御の方法としては、ＰＩＤ制
御が好ましいが、比例制御、ＰＩ制御等も有効と考えら
れる。
【００１７】このようにして廃棄物の温度を適正範囲内
に設定することによって、廃棄物内に含まれる熱可塑性
樹脂を効率よく溶融することができ、スクリュー１７に
よって廃棄物をノズル２０から連続的に押出しながら固
化させて、回転刃２７により切断し、所定の性状の成形
品２１を連続的に製造することができる。
【００１８】次に、成形品２１を連続的に製造するた
め、廃棄物を押出し成形機１０に連続的に供給する構成
について説明する。まず、供給コンベヤ１１と定量供給
機１２の間に設けられた図示しない分散機の角度切替え
シュート及び角度切替えダンパについて説明する。供給
コンベヤ１１の下側に開口した排出口の水平方向の両側
端部には、該両側端部を回動中心として所定角度ずつ回
動可能な２枚の回動板が平行に配置された角度切替えシ
ュートが設けられている。排出口から排出された廃棄物
は、２枚の回動板の間を通過し、回動中の一方側の回動
板にぶつかって落下方向を左右に振り分けられる。ま
た、角度切替えシュートの下方位置には、傾斜角度を調
整可能な平板状角度切替えダンパが、角度切替えシュー
トの回動軸に直交する回動軸を中心に回動可能に設けら
れている。かかる構成によって、廃棄物を供給コンベヤ
１１の上部に均一に堆積することができる。なお、角度
切替えシュート及び角度切替えダンパの上下位置を逆に
することも可能である。また、角度切替えシュートの代
わりに、フライトが取付けられて回転方向を所定時間お
きに切替える可逆コンベアを用いて廃棄物を水平方向に
分散させることもできる。
【００１９】次に、図２を参照して、定量供給機１２の
上部に設けられたブリッジブレーカー３２について説明
する。ブリッジブレーカー３２は、定量供給機１２の内
側の両側壁に架け渡された状態で滞留した廃棄物を掻き
落とすもので、例えば、モータによって所定速度で回転
する回転軸に複数の掻き取りアームを取付けた構造のも
のを使用することができる。かかる構成によって、定量
供給機１２のスクリューフィーダ１４に廃棄物を連続的
に供給することができる。以上、本発明の実施の形態に
ついて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、成形品の温度を測定する温度
計としてダイスプレート１９に取付けた熱電対２４の代
わりに放射温度計３１を用いて押出口１８から出てきた
成形品２１ａの温度を直接測定するように構成すること
も可能である。また、押出し成形機の代わりに射出成形
機を用いることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】請求項１〜３記載の押出し成形機におけ
る成形品の製造方法においては、成形温度が上限値を超
えた場合には廃棄物に注水を行うので、成形品の温度を
下げることができ、適正温度範囲内で成形を行って、製
品が変形した状態で固化することを防止し、製品の品質
を確保するように成形条件を制御することができる。ま
た、処理温度に応じて自動的に注水を行うので、操作者
の勘にたよることなく、押出し成形機に投入される廃棄
物の含有水分等の条件に応じて成形条件を確実且つ容易
に制御することができる。特に、請求項２記載の押出し
成形機における成形品の製造方法においては、処理温度
が適正範囲に到達しないときにヒータの温度を上昇さ
せ、熱可塑性樹脂の成形を適正温度範囲内で行うことが
できるので、成形品に粉状の熱可塑性樹脂が混入して成
形後に崩壊することを防止でき、製品の品質を高めるこ
とができる。また、自動的に温度を上昇させるので、温
度の制御を簡単に行うことができ、成形品の品質を安定
させることができる。そして、請求項３記載の押出し成
形機における成形品の製造方法においては、移動する成
形品の代わりに固定されたノズル又はダイスプレートの
温度を測定するので、安定して温度を測定し、制御を簡
単に行うことができる。このように成形工程を自動化す
ることにより要員を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る押出し成形機にお
ける成形品の製造方法の廃棄物の移動経路を示す説明図
である。
【図２】同押出し成形機における成形品の製造方法に使
用する各装置の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：押出し成形機、１１：供給コンベヤ、１２：定量
供給機、１３：ホッパー、１４：スクリューフィーダ、
１５：ハウジング、１６：スクリューフィーダ、１７：
スクリュー、１８：押出口、１９：ダイスプレート、２
０：ノズル、２０ａ：成形品、２１：成形品、２２：開
口部、２３：噴出ノズル、２４、２４ａ：熱電対（温度
計）、２５：温度指示調節計、２６：モータ、２７：回
転刃、２８：流量調整弁、２８ａ：注水量調節計、３
０：ヒータ、３１：放射温度計、３２：ブリッジブレー
カー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 31:20 Ｂ２９Ｌ 31:20 (72)発明者 松隈 英治 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 森 泰彦 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 一町 昌宣 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 祖山 薫 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 庄司 信之 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 高木 信浩 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内 (72)発明者 茨城 哲治 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4F207 AA50 AH81 AK09 AL15 AL16 AL17 AP05 AQ03 AR06 AR14 KA01 KA17 KF01 KF03 KM05 KM15 4F301 AD02 BD12 BD25 BD31 BD33 BD37 BD38 BD42 BF31 4H012 HB01 HB09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 破砕されたプラスチック主体の廃棄物を
    押出し成形機に投入してコークス原料として使用可能な
    塊状の成形品を製造する方法において、前記押出し成形
    機には、前記成形品の処理温度を測定する温度計が設け
    られ、該温度計による測定値が所定の設定値になるよう
    に前記押出し成形機に投入された前記廃棄物に所定量の
    注水を自動的に行い、前記成形品の処理温度を維持し、
    適正温度範囲内で成形を行い、形状の整った最適の成形
    品を製造することを特徴とする押出し成形機における成
    形品の製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の押出し成形機における成
    形品の製造方法において、前記注水量が０となっても前
    記成形品の処理温度が設定温度に到達しない場合は、前
    記押出し成形機に設けられたヒータの温度を自動的に上
    昇させ、適正温度範囲内で成形を行うことを特徴とする
    押出し成形機における成形品の製造方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の押出し成形機における成
    形品の製造方法において、前記温度計は前記押出し成形
    機の押出口が形成されたノズル又はダイスプレートに設
    けられ、前記成形品の温度は前記ノズルに挿入され、前
    記成形品と直接接触するようにされた前記温度計又は前
    記ダイスプレートに取付けた前記温度計を介して測定さ
    れ、前記適正温度範囲は、１００〜１３０度であること
    を特徴とする押出し成形機における成形品の製造方法。
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