特許 7343776 廃プラスチック成形物の製造方法、および廃プラスチック成形物の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-05

(45)【発行日】2023-09-13

(54)【発明の名称】廃プラスチック成形物の製造方法、および廃プラスチック成形物の製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/04 20190101AFI20230906BHJP

   C08J 11/04 20060101ALI20230906BHJP

   B09B 3/00 20220101ALI20230906BHJP

   B29C 48/345 20190101ALI20230906BHJP

   B29C 48/40 20190101ALI20230906BHJP

   B29C 48/88 20190101ALI20230906BHJP

【ＦＩ】

B29C48/04

C08J11/04

B09B3/00

B29C48/345

B29C48/40

B29C48/88

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019219750

(22)【出願日】2019-12-04

(65)【公開番号】P2021088120

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 哲也

(72)【発明者】

【氏名】末宗 義広

(72)【発明者】

【氏名】小水流 広行

(72)【発明者】

【氏名】関屋 政洋

(72)【発明者】

【氏名】田谷 貴男

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２３０４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６０８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６８４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１５０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０１５３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃プラスチック原料を容器へ投入する原料投入工程と、
前記容器内で前記廃プラスチック原料を混練し、加熱する混練加熱工程と、
前記容器の端部に設けられて前記容器内と外部とを連通する連通部へ向かって、１５０℃以上に加熱された前記廃プラスチック原料を移送する移送工程と、
少なくとも前記廃プラスチック原料が前記連通部内を押し出される間、前記連通部を１００℃以下に冷却する冷却工程と、
前記連通部において押し出し成形された前記廃プラスチック原料を所定の長さで切断する切断工程と、
を含み、
前記冷却工程における前記連通部の冷却は、前記連通部からの冷却水による抜熱によって行われる
廃プラスチック成形物の製造方法。

【請求項2】

前記容器の前記端部には面板が設けられ、
前記連通部は、前記面板の前記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、
前記冷却工程における前記連通部の冷却は、前記ノズルの外周面への冷却水の散布により行われる、
請求項１に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。

【請求項3】

前記容器の前記端部には面板が設けられ、
前記連通部は、前記面板の前記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、
前記移送工程において、前記廃プラスチック原料は、前記ノズルの内周面との摩擦により加熱される、
請求項１又は２に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。

【請求項4】

前記容器の前記端部には、加熱部が設けられ、
前記移送工程において、前記廃プラスチック原料は、前記加熱部により加熱される、
請求項１～３のいずれか１項に記載の廃プラスチック成形物の製造方法。

【請求項5】

内部に廃プラスチック原料を収容する容器と、
前記容器の前記内部において混練され、１５０℃以上に加熱された前記廃プラスチック原料を前記容器の端部へ向かって移送する移送部と、
前記容器の前記端部に設けられ、前記容器の前記内部と前記容器の外部とを連通する連通部と、
前記連通部を１００℃以下に冷却する冷却部と、
前記連通部において押し出し成形された前記廃プラスチック原料を所定の長さで切断する切断部と、
を備え、
前記冷却部による冷却は、前記連通部からの冷却水による抜熱によって行われる、廃プラスチック成形物の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃プラスチック成形物の製造方法、および廃プラスチック成形物の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

家庭ごみ等に含まれる廃プラスチックをリサイクルするために、コークス炉を使用して廃プラスチックを化学原料化する技術がある。コークス炉内に廃プラスチックを投入するためには、当該廃プラスチックを所定形状の成形物に成形する必要がある。例えば、下記特許文献１には、プラスチック主体の廃棄物を押出し成形機に供給し、塊状の成形製品を製造する技術が記載されている。特に、下記特許文献１には、押出し成形機から押し出された成形物に水を噴出し、固化させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－１７０４２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、押出された後の成形物に向けて水を噴出しており、押出し中の成形物の冷却については考慮されていない。そのため、成形物の固化開始が遅れ、廃プラスチックが押し出された後、膨化し、密度が低下するといった問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、廃プラスチック成形物の高密度化が可能な新規かつ優れた廃プラスチック成形物の製造装置、および廃プラスチック成形物の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、廃プラスチック原料を容器へ投入する原料投入工程と、上記容器内で上記廃プラスチック原料を混練し、加熱する混練加熱工程と、上記容器の端部に設けられて上記容器内と外部とを連通する連通部へ向かって、１５０℃以上に加熱された上記廃プラスチック原料を移送する移送工程と、少なくとも上記廃プラスチック原料が上記連通部内を押し出される間、上記連通部を１００℃以下に冷却する冷却工程と、を含む、廃プラスチック成形物の製造方法が提供される。

【0007】

上記冷却工程における上記連通部の冷却は、上記連通部からの冷却水による抜熱によって行われてもよい。

【0008】

上記容器の上記端部には面板が設けられ、上記連通部は、上記面板の上記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、上記冷却工程における上記連通部の冷却は、上記ノズルの外周面への冷却水の散布により行われてもよい。

【0009】

上記容器の上記端部には面板が設けられ、上記連通部は、上記面板の上記容器の外方側の端面から突出されたノズルを有し、上記移送工程において、上記廃プラスチック原料は、上記ノズルの内周面との摩擦により加熱されてもよい。

【0010】

上記容器の上記端部には、加熱部が設けられ、上記移送工程において、上記廃プラスチック原料は、上記加熱部により加熱されてもよい。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、内部に廃プラスチック原料を収容する容器と、上記容器の上記内部において混練され、１５０℃以上に加熱された上記廃プラスチック原料を上記容器の端部へ向かって移送する移送部と、上記容器の上記端部に設けられ、上記容器の上記内部と上記容器の外部とを連通する連通部と、上記連通部を１００℃以下に冷却する冷却部と、を備える、廃プラスチック成形物の製造装置が提供される。

【発明の効果】

【0012】

以上、説明したように本発明によれば、廃プラスチックの高密度化が可能な新規かつ優れた廃プラスチック成形物の製造装置、および廃プラスチック成形物の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一の実施形態に係る廃プラスチック成形物製造装置の構成例を示す正面図である。

【図2】同実施形態に係る廃プラスチック成形物製造装置の構成例を示す平面図である。

【図3】同実施形態に係る廃プラスチック成形物製造装置の構成例を示す側面図である。

【図4A】同実施形態に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。

【図4B】図４ＡにおけるＡ－Ａ’端面図である。

【図5A】同実施形態に係る廃プラスチック成形物を模式的に説明する外観図である。

【図5B】図５ＡにおけるＢ－Ｂ’端面図である。

【図6】同実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】同実施形態の一の変形例に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。

【図8】同実施形態の他の変形例に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。

【図9】同実施形態のその他の変形例に係る廃プラスチック成形物の製造装置の側面図である。

【図10】実施例として、廃プラスチック成形物の平均値径の測定結果を示すグラフである。

【図11】実施例として、廃プラスチック成形物の見掛け密度の測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0015】

＜１．廃プラスチック成形物の製造装置の構成＞
図１～図３を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す正面図である。図２は、同実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す平面図である。図３は、同実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の構成例を示す側面図である。

【0016】

本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、廃プラスチック原料Ｍに対して、混練および加熱等の処理を行った後、押出成形することで、所定の形状を有する廃プラスチック成形物Ｐを成形するための装置である。廃プラスチック成形物Ｐは、例えば、石炭とともにコークス炉内へ挿入され、化学原料としてリサイクルされる。

【0017】

ここで、廃プラスチック原料Ｍには、使用済みプラスチック容器をはじめとするプラスチックごみが含まれる。具体的には、廃プラスチック原料Ｍには、ポリエチレン、ポリスチレン、またはポリプロピレン等の樹脂材料を主成分とするプラスチックごみが含まれる。

【0018】

廃プラスチック原料Ｍは、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００に投入される前の段階で、ある程度破砕された状態であってもよい。また、廃プラスチック原料Ｍは、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００に投入される前の段階で、ある程度、混練され、加熱された状態であってもよい。この場合、容器１１０内での廃プラスチック原料Ｍに対する混練、加熱を省略または簡易的に行うようにしてもよい。

【0019】

廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、容器１１０と、移送部１２０と、連通部１３０と、冷却部１４０とを有している。

【0020】

(容器）
容器１１０は、廃プラスチック原料Ｍを収容することが可能な筐体部分である。容器１１０は、図１におけるＹ方向の一端部１１１側に、Ｚ方向に向かって開口されたホッパ１１３を有する。かかるホッパ１１３を介して、容器１１０内に廃プラスチック原料Ｍが投入される。廃プラスチック原料Ｍは、容器１１０の内部において、混練されるとともに、１５０℃以上に加熱される。

【0021】

容器１１０内での加熱温度が、１５０℃未満であると、廃プラスチック原料Ｍの溶融が十分でなく、後述する廃プラスチック成形物Ｐの成形過程において、表面側の固化が十分に行われない。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されない。また、容器１１０内において、廃プラスチック原料Ｍが１５０℃以上に加熱されるとは、容器１１０内の全ての領域において、１５０℃以上に加熱されていることを意味するものではなく、連通部１３０の近傍において押出し成形される状態となった廃プラスチック原料Ｍが、１５０℃以上に加熱されていれば足りる。具体的には、後述する面板１１７内に設けられた温度センサ１７０によって、容器１１０内の温度が測定される。さらに、温度センサ１７０は、面板１１７内に設けられたヒータ１５１の加熱温度を検出可能な範囲内に設けられる。

【0022】

さらに、容器１１０内には、移送部１２０の一部が設けられ、かかる移送部１２０によって、容器１１０のＹ方向の他端部１１５へ向かって廃プラスチック原料Ｍが移送される。容器１１０の他端部１１５には、面板１１７が設けられている。面板１１７は、容器１１０の他端部１１５に設けられた板状部材であり、面板１１７には、連通部１３０が設けられている。連通部１３０の詳細については、後述する。面板１１７の板厚、形状等は、押出し成形における押圧力等を考慮して、適宜設定され得る。

【0023】

（移送部）
移送部１２０は、容器１１０内の廃プラスチック原料Ｍを容器１１０の他端部１１５へ向かって移送する。具体的には、移送部１２０は、図２に示すように、いわゆる２軸押出し機構を有している。図１および図２に示すように、移送部１２０は、一例として、容器１１０内において軸方向がＹ方向に沿って設けられた一対のシャフト１２１と、シャフト１２１の軸方向端部と連結された減速機構１２３と、減速機構１２３を介してシャフト１２１に回転力を付与する駆動源１２５とを有している。

【0024】

一対のシャフト１２１の外周面には、らせん状に設けられた刃状部分を有するスクリュー部１２７が設けられている。かかるスクリュー部１２７によって、シャフト１２１の回転に伴い、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０の一端部１１１側から他端部１１５側へ移送される。また、一対のシャフト１２１に設けられたスクリュー部１２７同士の回転によって、廃プラスチック原料Ｍが混練されるとともに、摩擦によって加熱される。一対のシャフト１２１の回転方向は、同じ方向であってもよいし、逆方向であってもよく、容器１１０内の廃プラスチック原料Ｍの混練、加熱状態等に応じて適宜設定される。

【0025】

さらに、一対のシャフト１２１には、ニーディングディスク部１２９が設けられてもよい。ニーディングディスク部１２９は、図２に示すように、シャフト１２１の軸方向中間に設けられている。一対のシャフト１２１に設けられたニーディングディスク部１２９同士の回転によって、廃プラスチック原料Ｍがより混練されるとともに、摩擦によって加熱される。

【0026】

（連通部）
図１に示すように、連通部１３０は、容器１１０の他端部に設けられた、横断面が円形の筒状部分であり、容器１１０内と外部とを連通している。廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０内を押し出されることにより、所定形状に成形され、廃プラスチック成形物Ｐとなる。

【0027】

図３に示すように、連通部１３０は、容器１１０の面板１１７に複数設けられる。特に、連通部１３０は、面板１１７におけるスクリュー部１２７の外周側に対応する位置に周状に設けられる。また、連通部１３０は、面板１１７の外方側の端面１１７Ａから突出したノズル１３１を有している。ノズル１３１を有することにより、廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０の内周面１３１Ａと接触する距離が長くなる。これにより、後述するように所定の温度以下とされた連通部１３０との接触に伴う放熱による冷却によって、廃プラスチック原料Ｍの溶融表面を固化することができる。

【0028】

また、廃プラスチック原料Ｍが、連通部１３０の内周面１３１Ａと接触する距離が長くなることで、廃プラスチック成形物Ｐの成形性が向上する。すなわち、押し出し成形後、廃プラスチック成形物Ｐが所定の径を有する。例えば、ノズル１３１の距離Ｌは、２０ｍｍ以上に設定される。

【0029】

（冷却部）
冷却部１４０は、連通部１３０を１００℃以下に冷却する。冷却部１４０による冷却によっても連通部１３０の温度が１００℃より高い温度であると、溶融した廃プラスチック原料Ｍの表面が、十分に固化されない。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されない。また、連通部１３０が１００℃以下に冷却されるとは、連通部１３０の全ての領域において、１００℃以下に冷却されていることを意味するものではなく、廃プラスチック原料Ｍを固化するために必要な範囲の連通部１３０が、１００℃以下に冷却されていれば足りる。具体的には、図１に示すように、連通部１３０に設けられた温度センサ１３１Ｃによって、連通部１３０の温度が測定される。さらに、温度センサ１３１Ｃは、後述する水冷ノズル１４１の直下であって、連通部１３０の肉厚の径方向の中間部分の温度を測定可能な位置に設けられる（後述する図４Ａ参照）。温度センサ１３１Ｃの一例としては熱電対が挙げられる。

【0030】

また、連通部１３０の冷却される範囲として、例えば、連通部１３０の全体の長さの内、連通部１３０の先端側（容器１１０の外方側）の少なくとも半分が１００℃以下に冷却されていれば足りる。この場合、温度センサ１３１Ｃは、連通部１３０の長手方向において連通部１３０の先端側に設けられる。

【0031】

また、好ましくは、冷却部１４０は、連通部１３０を７０℃以下に冷却する。連通部１３０が７０℃以下とされることにより、溶融した廃プラスチック原料Ｍの表面が、より十分に固化される。この結果、押し出し成形後の廃プラスチック原料Ｍの膨張がより抑制され、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現される。

【0032】

特に、連通部１３０は、冷却部１４０により供給された冷却水Ｗによる抜熱によって冷却される。冷却効率の比較的高い冷却水Ｗによる冷却を行うことで、廃プラスチック原料Ｍの溶融した表面の固化が効率的に実現される。

【0033】

図１に示すように、冷却部１４０は、水冷ノズル１４１と、水冷ノズル１４１へ冷却水Ｗを供給するポンプ１４３を有する。水冷ノズル１４１の先端部は、連通部１３０に対向する位置に設けられ、水冷ノズル１４１の先端部から、連通部１３０のノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布される。図３に示すように、冷却部１４０は、複数の水冷ノズル１４１を有し、各水冷ノズル１４１は、連通部１３０の各ノズル１３１に対して、１つ設けられる。なお、冷却水Ｗの散布には、冷却水Ｗの水流を連通部１３０へ向けて流出させる形態、またはミスト状の冷却水Ｗを連通部１３０へ噴射する形態が含まれる。

【0034】

連通部１３０のノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布されることにより、冷却水Ｗと連通部１３０との接触面積が、ノズル１３１を有さない場合と比較して大きくなる。この結果、冷却部１４０による冷却の効率がより高くなる。また、ノズル１３１の外周面１３１Ｂへ冷却水Ｗが散布されることにより、冷却水Ｗが押出し成形中の廃プラスチック原料Ｍに直接かかることが抑制され、廃プラスチック成形物Ｐに含まれる余計な水分量が低減される。

【0035】

（加熱部）
廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、面板１１７周辺の温度を調節可能な加熱部１５０を有している。図１に示すように、加熱部１５０は、一例として、面板１１７内に設けられた抵抗加熱式のヒータ１５１である。ヒータ１５１は、加熱用電源１５３と接続され、面板１１７内部での発熱によって、面板１１７および、その近傍を加熱する。容器１１０の他端部１１５の面板１１７に設けられた加熱部１５０による加熱によって、廃プラスチック原料Ｍの温度低下が抑制される。つまり、連通部１３０内における廃プラスチック原料Ｍの溶融状態が、冷却部１４０による冷却直前まで維持される。

【0036】

（切断部）
廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、切断部１６０を有している。図１に示すように、切断部１６０は、一例として、回転刃１６１と、駆動源１６３と、切断部シャフト１６５と有する。回転刃１６１は、放射状に延びたアームの先端に刃がついた部位である。回転刃１６１のアームの放射方向の中心には、切断部シャフト１６５の一端が設けられる。切断部シャフト１６５の他端には、駆動源１６３が取り付けられる。駆動源１６３は、切断部シャフト１６５を介して、回転刃１６１に対して回転力を付与する。回転刃１６１の当接によって、連通部１３０から押し出された廃プラスチック原料Ｍが切断され、廃プラスチック成形物Ｐとされる。

【0037】

また、切断部１６０は、所定の温度以下とされた連通部１３０において押し出し成形された廃プラスチック原料Ｍを切断する。このため、廃プラスチック原料Ｍの外周面が固化し、廃プラスチック原料Ｍの外形が維持された状態となるので、切断が容易となる。さらに、廃プラスチック原料Ｍが自重で適当な長さで折れる場合、または外周面が固化されず押出し成形後に膨張した廃プラスチック原料Ｍを切断する場合と比較して、切断箇所がよく制御される。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの形状、寸法が均一化し、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化に加えて、かさ密度の向上が実現される。

【0038】

廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、面板１１７周辺の温度を検出可能な温度センサ１７０を有している。温度センサ１７０は、一例として、面板１１７内に挿入された状態で使用される熱電対である。

【0039】

また、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００は、図１に示すように、制御部１８０を有している。制御部１８０は、廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００における廃プラスチック成形物Ｐの成形工程を制御する。制御部１８０は、具体的には、冷却部１４０による冷却の際、温度センサ１３１Ｃからの出力に基づいて、散布される冷却水Ｗの水量、水圧を制御する。また、制御部１８０は、温度センサ１７０からの出力に基づいて、加熱部１５０による面板１１７周辺の加熱を制御する。さらに、制御部１８０は、切断部１６０の駆動源１６３、移送部１２０の駆動源１２５の回転数等を制御する。制御部１８０としての機能は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の協働によって実現される。以上、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の概略構成について説明した。

【0040】

＜２．廃プラスチック成形物の成形過程＞
次に、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂを参照しながら、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの成形過程について説明する。図４Ａは、本実施形態に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。また、図４Ｂは、図４ＡにおけるＡ－Ａ’端面図である。図５Ａは、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐを模式的に説明する外観図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＢ－Ｂ’端面図である。

【0041】

まず、容器１１０内で混練され、１５０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍは、面板１１７の設けられた他端部１１５へ向かって容器１１０内を移送される。このとき、１５０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍは、容器１１０内で少なくとも外表面が溶融状態である。その後、図４Ａに示すように、廃プラスチック原料Ｍは、押し出されながら連通部１３０内を通過する。このとき、廃プラスチック原料Ｍと連通部１３０の内周面１３１Ａとの接触に伴う放熱によって、廃プラスチック原料Ｍの温度が低下する。特に、連通部１３０がノズル１３１を有する場合、摩擦の生じる距離が長くなることで、廃プラスチック原料Ｍの温度がより低下する。

【0042】

また、連通部１３０は、冷却部１４０によって少なくとも廃プラスチック原料Ｍが押し出される間、冷却されている。ここで、冷却部１４０は、溶融状態の廃プラスチック原料Ｍの固化が開始される温度である１００℃以下に連通部１３０を冷却している。具体的には、冷却部１４０は、連通部１３０の外周面１３１Ｂに冷却水Ｗを散布する。このため、連通部１３０を通過している間に、溶融状態であった廃プラスチック原料Ｍは、連通部１３０と接触する外周側から固化していく。すなわち、図４Ｂに示すように、廃プラスチック原料Ｍは、その外周側に固化した領域Ｍ１を形成しながら、連通部１３０内を押し出され、廃プラスチック成形物Ｐとして成形される。連通部１３０内を通過中に、廃プラスチック成形物Ｐの外周側に固化した領域Ｐ１が形成されることから、連通部１３０から押し出された後も、廃プラスチック成形物Ｐが、径方向外側に膨張することが抑制される。

【0043】

図５Ａに示すように、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐは、硬質な外殻を有する短尺な略棒状の成形物である。また、図５Ｂに示すように、廃プラスチック成形物Ｐには、廃プラスチック成形物Ｐの横断面視で外周面側に固化した領域Ｐ１が形成されている。図５Ｂに破線で外形を示した冷却しない場合の廃プラスチック成形物Ｑと比較して、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐは、径方向の膨張が抑制されている。以上、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの成形過程について説明した。

【0044】

＜３．廃プラスチック成形物の製造方法＞
次に、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０へ投入される（Ｓ１０１）。続いて、容器１１０内で廃プラスチック原料Ｍが混練され、加熱される（Ｓ１０３）。このとき、容器１１０内の温度を調整するために、容器１１０内に水を散布してもよい。

【0045】

さらに、容器１１０の端部に設けられて容器１１０内と外部とを連通する連通部１３０へ向かって、１５０℃以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍが移送される（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、廃プラスチック原料Ｍが容器１１０の端部へ移送され、廃プラスチック原料Ｍは、連通部１３０内を押し出される。このとき、少なくとも廃プラスチック原料Ｍが連通部１３０内を押出される間、連通部１３０は１００℃以下に冷却される（Ｓ１０７）。最終的に、廃プラスチック原料Ｍは連通部１３０から押出され、切断部１６０により切断されて、廃プラスチック成形物Ｐが成形される。

【0046】

なお、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法において、ステップＳ１０３とステップＳ１０５とは、別の工程として説明したが、これらの工程は同時に行われてもよい。つまり、容器１１０内で廃プラスチック原料Ｍが混練、加熱されながら、容器１１０の他端部１１５へ移送されてもよい。以上、本発明の一の実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法について説明した。

【0047】

（作用効果）
本実施形態によれば、所定温度以上に加熱された廃プラスチック原料Ｍに対して押出し成形を行い、廃プラスチック成形物Ｐを製造する際、押出成形中の連通部１３０を所定温度以下に冷却することにより、廃プラスチック原料Ｍの溶融した表面を固化することができる。この結果、押出し中または連通部１３０から押出された後の廃プラスチック成形物Ｐの膨張が抑制され、高密度化が実現される。さらに、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されることで、廃プラスチック成形物Ｐの運搬効率が向上する等、後工程での取り扱いが容易になる。

【0048】

特に、廃プラスチック成形物Ｐがコークス炉での化学原料リサイクルに用いられる場合、コークス炉内への効率的な投入の観点から、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が要求されることがある。本実施形態によれば、廃プラスチック成形物Ｐを製造する際、押出し中の連通部１３０を所定温度以下に冷却することにより、廃プラスチック原料Ｍの溶融した表面を固化することで、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現される。

【0049】

また、本実施形態によれば、廃プラスチック成形物Ｐの成形において一般的な工程である廃プラスチック原料Ｍを成形し、切断した後に冷却する場合と比較して、押出し成形中に連通部１３０を介して廃プラスチック原料Ｍの外表面側を冷却するので、工程が簡略化される。さらに、連通部１３０を１００℃以下とすることで、押出し成形中の温度を規定しない場合と比較して、連通部１３０から押し出され直後の廃プラスチック原料Ｍの膨張が効果的に抑制される。

【0050】

また、本実施形態によれば、押出成形中の連通部１３０が所定の温度以下とされることにより、冷却水Ｗが押出し成形中または成形後の廃プラスチック原料Ｍに直接散布される場合と比較し、冷却水が廃プラスチック原料Ｍに直接かかることが抑制され、廃プラスチック成形物Ｐに含まれる余計な水分量が低減される。

【0051】

＜変形例１＞
続いて、本発明の実施形態のいくつかの変形例について、図７～９を参照しながら説明する。なお、以下で説明するいくつかの変形例において、上記実施形態と共通する構成については説明を省略する場合がある。図７は、本発明の実施形態の一の変形例に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。本変形例では、上記実施形態と比較して、冷却部１４０による冷却方法が相違する。図７に示すように、本変形例では、冷却部１４０は、連通部１３０内に設けられた水冷機構である。

【0052】

具体的には、連通部１３０に長手方向（図７におけるＹ方向）に沿って設けられた円筒形状の空間１４５内に、図示しないポンプおよび配管を介して、冷却水Ｗが供給される。かかる空間１４５は、連通部１３０を冷却可能であればよく、形状、配置などは特に限定されない。例えば、空間１４５は、連通部１３０の長手方向に中心軸が沿った、らせん状の配管でもよい。本変形例によれば、冷却水Ｗが廃プラスチック成形物Ｐに直接かかることが防止され、廃プラスチック成形物Ｐに含まれる余計な水分が低減される。また、冷却に用いられた後の冷却水Ｗの排水設備等を設ける必要がなくなる。

【0053】

＜変形例２＞
本発明の実施形態の他の変形例について、図８を参照しながら説明する。図８は、本変形例に係る冷却の様子を模式的に説明する部分断面図である。本変形例では、上記実施形態と比較して、連通部１３０がノズル１３１を有さない点で相違する。図８に示すように、連通部１３０は、ノズル１３１を有さず、容器１１０の面板１１７に設けられた貫通孔である。冷却部１４０は、面板１１７の外方側の端面１１７Ａから冷却水Ｗを散布することで、連通部１３０を冷却する。本変形例によれば、面板１１７の端面１１７Ａから突出したノズル１３１を有さないことで、ノズル１３１が切断部１６０等の他の部材と干渉することが抑制できる。

【0054】

＜変形例３＞
本発明の実施形態のその他の変形例について、図９を参照しながら説明する。図９は、本変形例に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００の側面図である。本変形例では、上記実施形態と比較して、連通部１３０が複数列の円環状に設けられている点で相違する。図８に示すように、連通部１３０は、８の字状に設けられるとともに、径方向に複数列設けられている。すなわち、３重の円環状に配置され、当該円環が２つ隣接するように配置されている。本変形例によれば、連通部１３０が、径方向に複数列設けられていることにより、廃プラスチック成形物Ｐの生産性が向上する。さらに、連通部１３０の数が増えることにより、廃プラスチック成形物Ｐの密度を、より広い範囲で調整することが可能となる。

【0055】

本変形例において、全ての連通部１３０が使用されなくてもよく、必要に応じて閉塞されて（図９中の黒い丸参照）、使用されなくてもよい。さらに冷却部１４０は、１つの連通部１３０に対応して１つ設けられなくともよく、１つの冷却部１４０で複数の連通部１３０を冷却してもよい。この場合、冷却部１４０による冷却が、複数の連通部１３０に対して行われるので、冷却効率が向上する。以上、本発明の実施形態に係るいくつかの変形例について説明した。

【実施例】

【0056】

本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法および製造装置１００の効果を確認するため、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００を用いて製造した廃プラスチック成形物Ｐの特性を評価した。

【0057】

具体的には、比較例１および比較例２として、本実施形態に係る廃プラスチック成形物の製造装置１００において、冷却部１４０による連通部１３０の冷却を行なわずに、プラスチック成形物を製造した。また、比較例１は、成形時のヒータ温度を１５０℃程度とした。一方、比較例２では、２５０℃程度とした。

【0058】

実施例として、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造装置１００を用いて、冷却部１４０による連通部１３０の冷却を行いながら、廃プラスチック成形物Ｐを製造した。具体的には、連通部１３０に設けた温度センサ１３１Ｃで測定される温度が１００℃以下（例えば、６０～７０℃）となるように冷却時の冷却水Ｗの流量を調節した。また、実施例では、成形時のヒータ温度を２５０℃程度とした。

【0059】

また、廃プラスチック成形物の特性を評価する項目として、廃プラスチック成形物の平均値径と見掛密度の測定を行った。以下に、図１０および図１１を参照しながら測定結果について説明する。

【0060】

図１０は、廃プラスチック成形物の平均値径の測定結果を示すグラフである。図１０に示すように、比較例１および比較例２のいずれも、連通部１３０としてのノズル１３１の径と比較して、廃プラスチック成形物の平均値径が大きくなった。つまり、押し出された後、廃プラスチック成形物が径方向外側へ膨張した。また、比較例１および比較例２において、面板１１７に設けられた加熱部１５０であるヒータの温度を変化させたものの、平均値径には大きな変化は見られなかった。

【0061】

一方、図１０に示すように、実施例では、廃プラスチック成形物Ｐの平均値径は、連通部１３０としてのノズル１３１の径とほぼ同じとなった。すなわち、連通部１３０への冷却によって廃プラスチック成形物Ｐの外周面に固化された領域Ｐ１が形成されたことにより、廃プラスチック成形物Ｐにおける径方向外側への膨張が抑制されたことが示された。

【0062】

図１１は、廃プラスチック成形物Ｐの見掛密度の測定結果を示すグラフである。図１１に示すように、比較例１および比較例２では、廃プラスチック成形物が膨張したために、見掛密度が小さくなった。一方、実施例では、連通部１３０への冷却によって廃プラスチック成形物Ｐの膨張が抑制された。この結果、廃プラスチック成形物Ｐの見掛密度が比較例１および比較例２に対して大きく上昇した。以上のように、本実施形態に係る廃プラスチック成形物Ｐの製造方法および製造装置１００によって、廃プラスチック成形物Ｐの高密度化が実現されることが示された。

【0063】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0064】

例えば、上記実施形態において、一対のシャフトを有する２軸押出し成形の例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、１本のシャフトによる１軸押出し成形でもよい。

【0065】

また、上記実施形態において、冷媒が水である例を示したが、本発明は、かかる例に限定されない。例えば、空気などを冷媒とする空冷によって冷却されてもよく、連通部１３０を冷却することが可能な液体を冷媒とした冷却（油冷、ポリマー水溶液による冷却等）が行われてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１００ 廃プラスチック成形物の製造装置
１１０ 容器
１１７ 面板
１１７Ａ 端面
１２０ 移送部
１３０ 連通部
１３１ ノズル
１３１Ａ ノズル内周面
１３１Ｂ ノズル外周面
１４０ 冷却部
１５０ 加熱部
Ｍ 廃プラスチック原料
Ｐ 廃プラスチック成形物
Ｗ 冷却水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】