JP2008012500A - 発泡スチロール製品の減容化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発泡スチロール製品の減容率を従来以上に減少するとともに、省スペース化が要求される各店舗で容易に実施しうる発泡スチロール製品の減容化方法を提供すること。
【解決手段】 発泡スチロール製品を所定のサイズに切断した後、切断して得られた複数のスチロール片を粉砕し、粉砕して得られた多数の粉砕片を袋に収容して、袋の内部を開口部を介して真空引きするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば緩衝包装材として使用される発泡スチロール製品の体積を極力減少させて、その運搬あるいはリサイクルを容易にするための発泡スチロール製品の減容化方法に関する。

発泡スチロールには、農水産容器や機器の緩衝包装材に主に用いられるものや、食品用トレーに多く用いられるポリスチレンペーパーや、断熱建材に主に用いられる押出ボード等がある。これらの発泡スチロールのうち、特に農水産容器や機器の緩衝包装材に主に用いられる発泡スチロール製品は、その体積の９８％が空気で、原料としてのプラスチックは僅か２％に過ぎず、非常に軽量であるにもかかわらず、その体積が大きいことから、使用済み製品を回収しリサイクルするに際し、回収スペースあるいは運搬が容易ではない。

この問題を解決するため、回収された使用済みの発泡スチロール容器等の容器体積を減容しリサイクルを容易にすることができる破砕装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この破砕装置は、ケース内に破砕槽を設け、この破砕槽に回転自在に取り付けられた回転軸に所定長さのチェーンを連結している。使用済みの発泡スチロール製品を減容する場合、モータにより回転軸を介してチェーンを回転させることにより、破砕槽に投入された使用済みの発泡スチロール製品を破砕し、破砕された発泡スチロール片を破砕槽の下方に配置された収納袋に落下させて、収納している。

特開平５−７６７９１号公報（第３頁、図２）

特許文献１に記載の粉砕機の場合、かさばる発泡スチロールは所定の寸法以下に破砕されるので、ある程度の減容化は可能であり、破砕後の大きさが小さいほど減容率も減少する。しかしながら、破砕のみによる減容率の減少には限度（例えば、約１／３）があり、さらなる減容化の達成が望まれていた。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、発泡スチロール製品の減容率を従来以上に減少するとともに、省スペース化が要求される各店舗で容易に実施しうる発泡スチロール製品の減容化方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、発泡スチロール製品の体積を減少させるための発泡スチロール製品の減容化方法であって、前記発泡スチロール製品を所定のサイズに切断する工程と、切断して得られた複数のスチロール片を粉砕する工程と、粉砕して得られた多数の粉砕片を袋に収容して、前記袋の内部を開口部を介して真空引きする工程と、を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記粉砕工程において、前記スチロール片に所定の圧力を加えて前記スチロール片を構成する多数の発泡粒子を個々の発泡粒子に分離するとともに、各発泡粒子の内部から空気を追い出すようにしたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記所定の圧力を０．０４〜０．１ＭＰａに設定したことを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、発泡スチロール製品を所定のサイズに切断したスチロール片の粉砕機であって、円筒状の筐体と、該筐体の下部に着脱自在に取り付けられた受け皿と、前記筐体の上方開口部を開閉するための蓋体と、該蓋体に昇降軸を介して取り付けられた押圧板と、前記筐体内に回転自在に取り付けられたディスク状カッタープレートと、該カッタープレートに取り付けられた粉砕刃と、前記カッタープレートを回転させるための駆動手段とを有することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記粉砕刃は、四角錐形状の多数の突起が連続して形成されていることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記突起の高さが、０．５ｍｍ以上で１．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記突起の数が、８０〜９０個／ｃｍ^２であることを特徴とする。

本発明によれば、発泡スチロール製品を複数のスチロール片に切断した後、スチロール片を粉砕し、粉砕片を袋に収容して真空引きするようにしたので、粉砕のみでは達成し得ない発泡スチロール製品の減容率を達成することができる。

また、発泡スチロール製品の切断に操作の容易な熱線式カッターを使用し、コンパクトな粉砕機を使用してスチロール片を粉砕することで、省スペース化が要求される各店舗でも容易に実施しうる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる発泡スチロール製品の減容化方法を示す概略図である。この発泡スチロール製品の減容化方法では、まず図１（ａ）に示されるように、熱線式カッター２を使用して、発泡スチロール製品Ｓを図１（ｂ）あるいは図１（ｃ）に示される粉砕機４に収容できる所定の大きさになるまで切断する。

熱線式カッター２は、略Ｕ字状に折曲されたワイヤホルダ６と、ワイヤホルダ６の両端部に張設されたワイヤ８と、ワイヤホルダ６の一端部に取り付けられたグリップ１０と、グリップ１０に一端部が連結され他端部にプラグ（図示せず）が取り付けられた電源コード１２とにより構成されている。この熱線式カッター２は、プラグをコンセント（図示せず）に差し込み、グリップ１０を把持するとワイヤ８に通電され、グリップ１０より手を離すとワイヤ８への通電がＯＦＦとなる構成である。

また、図１（ａ）に示される発泡スチロール製品Ｓは機器の緩衝包装材を示しており、発泡スチロール製品Ｓの切断に際し、上述したように熱線式カッター２のグリップ１０を把持すると、ワイヤ８に通電されるので、発泡スチロール製品Ｓの溶融温度を超える温度までワイヤ８の温度が上昇すると発泡スチロール製品Ｓの切断が可能となる。したがって、発泡スチロール製品Ｓにワイヤ８を押し付けて、発泡スチロール製品Ｓを所定の大きさ（例えば、２０〜３０ｃｍ立方）のスチロール片Ｓ１に切断すればよい。

次に、図１（ｂ）に示されるように、発泡スチロール製品Ｓを切断した複数のスチロール片Ｓ１を上部より粉砕機４に投入し、図１（ｃ）に示されるように、粉砕機４に取り付けられた回転ハンドルを回転することによりスチロール片Ｓ１を粉砕して落下させ、多数の粉砕片を粉砕機４の下部の受け皿に収納されたビニール袋１６に収容する。なお、粉砕機４の詳細構成については、後述する。

さらに、図１（ｄ）に示されるように、ビニール袋１６を収納した受け皿を粉砕機４より取り外し、図１（ｅ）に示されるように、ビニール袋１６の開口部を密封する。その後、図１（ｆ）に示されるように、ビニール袋１６に設けられた真空引き用排気孔１８に掃除機２０の吸引ホース２２を接続して、多数の粉砕スチロール片が収容されたビニール袋１６の内部を真空引きしてビニール袋１６の内部を減容する。

図２は、上述した粉砕機４を示しており、円筒状の筐体２４と、筐体２４の下部に着脱自在に取り付けられた受け皿２６と、筐体２４の上方開口部を開閉するための蓋体２８とを備えている。蓋体２４の中心部には円形開口部３０が形成され、その上部には昇降軸取付部材３２が取り付けられており、昇降軸取付部材３２に形成された雌ねじと螺合する雄ねじを有する昇降軸３４が昇降軸取付部材３２に昇降自在に取り付けられている。

昇降軸３４の上端部には、昇降軸３４を回転して昇降軸３４を昇降するための回転ハンドル３６が取り付けられており、昇降軸３４の下端部には円形押圧板３８が取り付けられている。押圧板３８は、筐体２４に投入された複数のスチロール片Ｓ１を上方より押圧するためのもので、押圧板３８の下面にはスチロール片Ｓ１を保持するための多数の突起４０が形成されている。

また、蓋体２８は、ヒンジ４２を介して筐体２４に開閉自在に取り付けられており、蓋体２８の開閉はヒンジ４２の反対側に設けられた開閉部材４４を操作することにより行われる。

筐体２４の下部にはカッタープレート取付部材４６が取り付けられており、カッタープレート取付部材４６の中央には中心軸４８が立設され、この中心軸４８にディスク状カッタープレート５０が回転自在に取り付けられている。

カッタープレート５０は筐体２４に投入されたスチロール片Ｓ１を粉砕するためのもので、その上面には多数の粉砕刃５２が形成されるとともに、粉砕片Ｓ２が落下するための多数の開口部（図示せず）が形成されている。また、カッタープレート５０の中心部には、中心軸４８が挿入されるボス５４が設けられており、ボス５４の下部には歯つきプーリ５６が取り付けられている。さらに、筐体２４の下部外面には駆動モータ５８が配設されており、駆動モータ５８の駆動軸に取り付けられた歯つきプーリ６０と上述した歯つきプーリ５６に歯つきベルト６２を巻回することで、駆動モータ５８の回転力を歯つきベルト６２を介してカッタープレート５０に伝達している。

なお、歯つきプーリ５６，６０及び歯つきベルト６２は、駆動モータ５８の回転力をカッタープレート５０に伝達するための動力伝達手段として採用されているが、スプロケットとチェーン等の他の動力伝達手段を採用することもできる。

筐体２４の下部には、上述したように受け皿２６が着脱自在に取り付けられており、スチロール片Ｓ１の粉砕時、受け皿２６の内部には、粉砕されて落下した粉砕片Ｓ２を収容するためのビニール袋１６が収納されている。

上記構成の粉砕機４を使用して発泡スチロール製品Ｓを粉砕する場合、図１（ｂ）に示されるように、開閉部材４４を操作して蓋体２８を開放し、発泡スチロール製品Ｓを所定のサイズに切断したスチロール片Ｓ１を筐体２４の内部に投入した後、蓋体２８を閉止して開閉部材４４により蓋体２８をロックする。その後、駆動モータ５８に通電すると、駆動モータ５８の回転力が歯つきベルト６２を介してカッタープレート５０に伝達され、カッタープレート５０が回転する。この状態で、回転ハンドル３６を回転すると、昇降軸３４とともに押圧板３８が下降し、筐体２４に収容されたスチロール片Ｓ１がカッタープレート５０に押圧されるので、回転する粉砕刃５２によりスチロール片Ｓ１が細かく粉砕され、粉砕片Ｓ２は落下して受け皿２６に収納されたビニール袋１６内に収容される。

筐体２４に収容されたスチロール片Ｓ１の粉砕が完了すると、駆動モータ５８への通電をＯＦＦにするとともに、回転ハンドル３６を粉砕時とは逆方向に回転して押圧板３８を所定の高さまで上昇させる。その後、開閉部材４４による蓋体２８のロックを解除して蓋体２８を開放すると、次のスチロール片Ｓ１の投入が可能になる。

上述した操作を繰り返して多数のスチロール片Ｓ１を粉砕し、受け皿２６内に所定量の粉砕片Ｓ２が収容されると、受け皿２６を筐体２４より取り外して、図１（ｅ）に示されるように、ビニール袋１６の開口部を密封すればよい。

なお、粉砕機４の安全性を考慮して、例えば、次のような対応策が施されている。
・蓋体２８を開放した状態では、駆動モータ５８に通電しても駆動モータ５８は作動しない。
・粉砕中に蓋体２８を開放すると、駆動モータ５８への通電がＯＦＦとなり、カッタープレート５０の回転が停止する。

また、発泡スチロール製品Ｓを２０〜３０ｃｍ立方のスチロール片Ｓ１に切断する場合、粉砕機４のサイズは、発泡スチロール製品Ｓを使用する各店舗における省スペース化、利便性等を考慮して決定され、例えば、次のように設定される。
・筐体２４の直径：約６００ｍｍ
・受け皿２６の底面より蓋体２８までの高さ：約８００ｍｍ

カッタープレート５０に形成された粉砕刃５２を種々変更して減容率を調べた。図３乃至図７は、粉砕刃５２として使用したヤスリ、ジューサーの回転刃、プラスチック製おろし、金属製おろし、ミキサーの回転刃をそれぞれ示している。

本実施例で使用したヤスリ６４は、図３に示されるように、網の目状に交差する多数の凹部６６間に形成された多数の粉砕刃６８を有しており、凹部６６のピッチＰ１は約１．６ｍｍで各粉砕刃６８の高さＨ１は約０．５ｍｍであった。

また、本実施例で使用したジューサーの回転刃７０は、図４に示されるように、回転中心より放射状に形成された八列の粉砕刃を有し、各列には複数の粉砕刃７２が所定の間隔で形成されており、各粉砕刃７２の直径Ｄ２は約５４ｍｍで、高さＨ２は約０．５ｍｍであった。

さらに、本実施例で使用したプラスチック製おろし７４は、図５に示されるように、所定の間隔で形成された多数の円形抜き穴７６を有し、各抜き穴７６の周囲には複数の粉砕刃７８が所定の間隔で形成されている。各抜き穴７６の直径Ｄ３は約８ｍｍで、おろし７４の長手方向及び幅方向における抜き穴７６のピッチＰ３，Ｐ３’は略等しく、約１２．５ｍｍで、各粉砕刃７８の高さＨ３は約０．５ｍｍであった。

また、本実施例で使用した金属製おろし８０は、図６に示されるように、所定の間隔で形成された多数の楕円形抜き穴８２を有し、抜き穴８２の間には多数の粉砕刃８４が所定の間隔で形成されている。各抜き穴８２の長軸の長さＤ４は約２０ｍｍで、おろし８０の長手方向及び幅方向における抜き穴８２のピッチＰ４，Ｐ４’はそれぞれ約１３ｍｍ、約２４ｍｍで、粉砕刃８４の高さＨ４は約１ｍｍであった。

また、本実施例で使用したミキサーの回転刃８６は、図７に示されるように、回転中心より放射状に延出する複数の回転羽根８８を有し、各回転羽根８８の回転方向の前縁には複数の粉砕刃９０が所定の間隔で形成されている。回転羽根８８の回転直径Ｄ５は約５２ｍｍで、粉砕刃９０の高さＨ５は約０．５ｍｍであった。

これらの粉砕刃を使用して、発泡スチロール製品Ｓを所定のサイズに切断したスチロール片Ｓ１を粉砕したときの減容率を調べたところ、表１のような結果が得られた。
＜表１＞

表１における減容率は、約３０ｃｍ立方の発泡スチロール製品Ｐを容器に入れたときの容積を１００としたときの比率である。

また、表１における「発泡粒子」とは、発泡スチロール製品Ｐの製造過程における一次発泡で製造されるビーズのことである。すなわち、発泡スチロール製品Ｐは、プラスチックの一種であるポリスチレンにブタン等の発泡ガスを閉じ込めた直径が約１ｍｍの真球状のビーズが原料となり、これを一次発泡させたものを金型に充填した後、蒸気をかけることでさらに膨張したビーズの粒どうしがくっついて成形されたもので、このビーズを「発泡粒子」と称している。

表１から分かるように、粉砕刃５２としてミキサーの回転刃８６あるいは金属製おろし８０を使用した場合、互いに接着した複数の発泡粒子が粉砕片Ｓ２に含まれており、多量の空気が残存していることで、真空圧縮前及び真空圧縮後の減容率が大きい。また、粉砕刃５２としてプラスチック製おろし７４あるいはジューサーの回転刃７０を使用した場合、発泡粒子の接着は見られないが、多かれ少なかれ空気が残存しており、真空圧縮前及び真空圧縮後の減容率は、ミキサーの回転刃８６あるいは金属製おろし８０を使用した場合に比べ低下しているものの、ヤスリ６４を使用した場合に比べまだまだ十分ではない。

ヤスリ６４を使用した場合、切断されたスチロール片Ｓ１の粉砕時、互いに接着した多数の発泡粒子に所定の押圧力が加わることで、直径２〜３ｍｍの個々の発泡粒子に分離するとともに、各発泡粒子に「ねじれ」が生じているのが確認できた。その結果、各発泡粒子内に存在する空気がほぼ追い出されて真空圧縮前及び真空圧縮後の減容率が低下し、粉砕片Ｐ２の密度が増大している。

そこで、種々のヤスリを使用して発泡スチロール製品Ｐの減容率を調べた。使用したヤスリには、軸線に対して所定の角度に傾けて切った平行直線の目を有する単目ヤスリや、交わるように二方向に切った下目と上目を有する複目ヤスリが含まれており、目数の異なる種々のヤスリを使用した。その結果、次の仕様のヤスリを使用して、スチロール片Ｓ１を０．０４〜０．１ＭＰａの押圧力でヤスリに押し付けながら粉砕したとき、減容率は所望の値以下に低下した。
・ヤスリの種類：四角錐形状の多数の突起が連続して形成された複目ヤスリ
・突起の高さ：０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下
・突起の数（密度）：８０〜９０個／ｃｍ^２

なお、突起の高さを０．５ｍｍ以上で、１．０ｍｍ以下に設定したのは次の理由による。
発泡率５０％の発泡スチロールは発泡粒子の直径は約２ｍｍであり、突起の高さが０．５ｍｍ以下の場合、発泡粒子を掻き取って細かくするための「引っ掛かり」が不十分なため粉砕効率が悪い。一方、突起の高さが１．０ｍｍ以上の場合、掻き取られた発泡粒子が隣接する突起と突起の間に滞留し、滞留した発泡粒子により隣接する突起が連なって、これらの突起上を発泡粒子が押し付け力を受けながら転がる（擦れながら動く）ようになるので、発泡粒子内部の空気を抜き出す効果が低下する。また、発泡粒子が数十個という大きな塊で掻き取られることもあり、粉砕後の減容率が低下する。

すなわち、突起の最適高さは、個々の発泡粒子のサイズ（直径約２ｍｍ）を基に設定されたものである。

また、上述したように、スチロール片Ｓ１の押圧力は０．０４〜０．１ＭＰａが好ましいが、この押圧力は、はかりの上にヤスリを置いてスチロール片Ｓ１を粉砕する実験を行い、そのときの押圧力を種々変更して、粉砕したスチロール片Ｓ１の状態を観察した結果に基づいている。

すなわち、押圧力が０．０４ＭＰａ以下の場合には、スチロール片Ｓ１を削ることができず個々の発泡粒子に分離しないのに対し、押圧力が０．１ＭＰａ以上の場合には、発泡粒子が大きな塊となって削り取られ、粉砕されずに押しつぶされていた。

さらに、この実験で、スチロール片Ｓ１をヤスリ上で動かす距離と発泡粒子内部の空気の抜け具合との関係を調べたところ、ヤスリに沿ってスチロール片Ｓ１を少なくとも７ｃｍ移動させる必要があることがわかった。

すなわち、０．０４〜０．１ＭＰａの押圧力を加えた状態で、ヤスリ上のスチロール片Ｓ１の移動距離が７ｃｍ以下の場合、スチロール片Ｓ１が個々の発泡粒子に分離しただけで発泡粒子はその原形を留めており、発泡粒子内部の空気が抜けなかったのに対し、ヤスリ上のスチロール片Ｓ１の移動距離が７ｃｍ以上の場合、発泡粒子内部の空気が抜けているのを確認できた。

なお、上記実施の形態において、ビニール袋１６を粉砕片Ｓ２を収容するために使用したが、ビニール袋以外の袋を使用することもできる。

本発明にかかる発泡スチロール製品の減容化方法は、操作の容易な熱線式カッターを使用して発泡スチロール製品を複数のスチロール片に切断し、コンパクトな粉砕機を使用してスチロール片を粉砕し、粉砕片をビニール袋に収容して真空引きするようにしたので、例えば発泡スチロール製の緩衝包装材等を使用する各店舗において使用済みの発泡スチロール製品の減容化に極めて有用である。

本発明にかかる発泡スチロール製品の減容化方法を示す概略図である。 本発明にかかる発泡スチロール製品の減容化方法において、発泡スチロール製品を粉砕するために使用される粉砕機の縦断面図である。 図２の粉砕機の粉砕刃として使用されるヤスリを示しており、（ａ）はその正面図で、（ｂ）はその側面図で、（ｃ）はその部分斜視図である。 図２の粉砕機の粉砕刃として使用されるジューサーの回転刃を示しており、（ａ）はその正面図で、（ｂ）はその側面図で、（ｃ）はその部分斜視図である。 図２の粉砕機の粉砕刃として使用されるプラスチック製おろしを示しており、（ａ）はその正面図で、（ｂ）はその部分断面図で、（ｃ）はその部分斜視図である。 図２の粉砕機の粉砕刃として使用される金属製おろしを示しており、（ａ）はその正面図で、（ｂ）はその部分断面図で、（ｃ）はその部分斜視図である。 図２の粉砕機の粉砕刃として使用されるミキサーの回転刃を示しており、（ａ）はその正面図で、（ｂ）は回転刃を構成する１枚の粉砕刃の正面図である。

符号の説明

２ 熱線式カッター、 ４ 粉砕機、 ６ ワイヤホルダ、 ８ ワイヤ、
１０ グリップ、 １２ 電源コード、 １６ ビニール袋、 １８ 排気孔、
２０ 掃除機、 ２２ 吸引ホース、 ２４ 筐体、 ２６ 受け皿、 ２８ 蓋体、
３０ 円形開口部、 ３２ 昇降軸取付部材、 ３４ 昇降軸、
３６ 回転ハンドル、 ３８ 押圧板、 ４０ 突起、 ４２ ヒンジ、
４４ 開閉部材、 ４６ カッタープレート取付部材、 ４８ 中心軸、
５０ カッタープレート、 ５２ 粉砕刃、 ５４ ボス、 ５６ 歯つきプーリ、
５８ 駆動モータ、 ６０ 歯つきプーリ、 ６２ 歯つきベルト、 ６４ ヤスリ、
６６ 凹部、 ６８ 粉砕刃、 ７０ 回転刃、 ７２ 粉砕刃、
７４ プラスチック製おろし、 ７６ 抜き穴、 ７８ 粉砕刃、
８０ 金属製おろし、 ８２ 抜き穴、 ８４ 粉砕刃、 ８６ 回転刃、
８８ 回転羽根、 ９０ 粉砕刃、
Ｓ 発泡スチロール製品、 Ｓ１ スチロール片、 Ｓ２ 粉砕片。

Claims (7)

1. 発泡スチロール製品の体積を減少させるための発泡スチロール製品の減容化方法であって、
   前記発泡スチロール製品を所定のサイズに切断する工程と、
   切断して得られた複数のスチロール片を粉砕する工程と、
   粉砕して得られた多数の粉砕片を袋に収容して、前記袋の内部を開口部を介して真空引きする工程と、
   を有することを特徴とする発泡スチロール製品の減容化方法。
2. 前記粉砕工程において、前記スチロール片に所定の圧力を加えて前記スチロール片を構成する多数の発泡粒子を個々の発泡粒子に分離するとともに、各発泡粒子の内部から空気を追い出すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発泡スチロール製品の減容化方法。
3. 前記所定の圧力を０．０４〜０．１ＭＰａに設定したことを特徴とする請求項２に記載の発泡スチロール製品の減容化方法。
4. 発泡スチロール製品を所定のサイズに切断したスチロール片の粉砕機であって、
   円筒状の筐体と、該筐体の下部に着脱自在に取り付けられた受け皿と、前記筐体の上方開口部を開閉するための蓋体と、該蓋体に昇降軸を介して取り付けられた押圧板と、前記筐体内に回転自在に取り付けられたディスク状カッタープレートと、該カッタープレートに取り付けられた粉砕刃と、前記カッタープレートを回転させるための駆動手段とを有することを特徴とする粉砕機。
5. 前記粉砕刃は、四角錐形状の多数の突起が連続して形成されていることを特徴とする請求項４に記載の粉砕機。
6. 前記突起の高さが、０．５ｍｍ以上で１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の粉砕機。
7. 前記突起の数が、８０〜９０個／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項５に記載の粉砕機。
   

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