(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-31
(54)【発明の名称】含水廃棄物材料をリサイクルするためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
B29B 17/00 20060101AFI20241024BHJP
【FI】
B29B17/00 ZAB
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024529791
(86)(22)【出願日】2022-11-18
(85)【翻訳文提出日】2024-07-16
(86)【国際出願番号】 US2022050471
(87)【国際公開番号】W WO2023091711
(87)【国際公開日】2023-05-25
(32)【優先日】2021-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524188066
【氏名又は名称】ベイテック コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】テプシムアン,ブーンラート
【テーマコード(参考)】
4F401
【Fターム(参考)】
4F401AA27
4F401BA13
4F401CA03
4F401CA14
4F401CA58
4F401CB01
4F401CB02
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4F401CB18
4F401CB19
4F401CB26
4F401CB34
4F401DA01
4F401DA16
(57)【要約】
ウェットワイプ、または含水プラスチックを含む製品をリサイクルするためのシステムおよび方法が提供される。リサイクルプロセスは、脱水脱気減容押出機を使用して、分解された含水廃棄物材料を溶融ポリマーに処理することを含み得る。リサイクルプロセスはさらに、脱水脱気減容押出機内で処理されている分解された含水廃棄物材料および溶融ポリマーを脱水、脱気、および減容することと、脱水脱気減容押出機からガスおよび廃棄物材料残留物を除去することと、大きな残留物粒子を捕捉することとを含み得る。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
含水廃棄物材料をリサイクルするための押出機システムであって、前記押出機システムは、
圧縮脱水セクションと、前記圧縮脱水セクションに続く加熱脱気減容セクションとを有する内部チャンバを備える主バレルと、
脱水脱気圧縮スクリューセクションおよび吐出スクリューセクションを備える押出機スクリューであって、前記押出機スクリューの脱水脱気圧縮スクリューセクションは、前記主バレルの内部チャンバ内で回転するように構成される、押出機スクリューと、
前記主バレル内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、前記主バレル上に位置決めされ、前記主バレルの内部チャンバに係合する固体段階脱気口と、
前記主バレルの端部に位置決めされるダイであって、前記ダイは、1つ以上の流路を備え、前記主バレル内で処理されている材料の流れを制限して、背圧および熱摩擦を生じさせて、前記処理されている材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けるように構成される、ダイと、
前記ダイから流出する溶融ポリマーを受け入れるための予備吐出流路であって、前記予備吐出流路は、前記溶融ポリマーを加熱して脱気するように構成される、予備吐出流路と、
前記予備吐出流路に接続された吐出バレルであって、前記溶融ポリマーを受け入れるために前記押出機スクリューの吐出スクリューセクションが存在する内部チャンバと、前記溶融ポリマーを吐出するための吐出口とを備える、吐出バレルと、
を備える、押出機システム。
【請求項2】
前記スクリューの第1の段の第1のセクションの上の前記主バレルの内部チャンバ内にウェットワイプ廃棄物材料を供給するためのホッパーをさらに備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項3】
前記押出機スクリューの脱水脱気圧縮スクリューセクションは、第1の主押出機スクリューを備え、前記吐出スクリューセクションは、前記主押出機スクリューに接続された吐出押出機スクリューを備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項4】
前記主押出機スクリューは、
シャフトと、
長いスクリューピッチおよび深いスクリューフライトチャネルを有する、前記シャフトの周りにダブルスタートフライトスクリューフライトを有する第1のセクションと、スクリューフライトを全く有さないテーパ状シャフト表面を有する第2のセクションとを有する第1の段と、
前記シャフトのより太い部分の周りに短いスクリューピッチおよび浅いスクリューフライトチャネルを備えるダブルスタートフライトスクリューフライトを有する第1のセクションを備える第2の段であって、前記第2の段のスクリューフライトが混練機パドルで終端する、第2の段と、
前記押出機スクリューの第2の段から前記主バレルの端部を越えて外側に延在する端部コネクタシャフトと、
を備える、請求項3に記載の押出機システム。
【請求項5】
前記吐出押出機スクリューは、前記吐出バレルの内部チャンバ内に位置決めされ、前記吐出押出機は、吐出スクリューシャフトと、短いスクリューピッチおよび浅いスクリューフライトチャネルを有する、前記シャフトの周りのシングルスタートスクリューフライトとを備える、請求項4に記載の押出機システム。
【請求項6】
前記主押出機スクリューが前記バレルの内部チャンバ内に設置されると、前記主スクリューの第1の段は前記主バレルの脱水セクションと位置合わせされ、前記主スクリューの第2の段は前記バレルの加熱脱気減容セクションと位置合わせされる、請求項5に記載の押出機システム。
【請求項7】
前記主バレルの脱水セクションは、前記スクリューによって圧縮されている廃棄物材料から抽出されている液体を排出するためのドレン穴を備える、請求項6に記載の押出機システム。
【請求項8】
前記主バレルは、前記脱水セクション内の内部チャンバに沿って、前記スクリューの近位に位置決めされたブレーカバーを備える、請求項7に記載の押出機システム。
【請求項9】
前記主バレルの加熱脱気減容セクションは、前記バレルから処理されている廃棄物材料に熱を伝達するためのバンドヒータを備える、請求項6に記載の押出機システム。
【請求項10】
前記予備吐出流路内で処理されている廃棄物材料から生成された溶融ポリマーによって放出されたガスまたは蒸気を除去するために、前記予備吐出流路に係合する溶融段階脱気口をさらに備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項11】
前記固体段階脱気口に接続される固体段階ベントスタッファであって、前記固体段階ベントスタッファは、そこから蒸気排気ラインが延び、処理されている廃棄物材料が前記蒸気排気ラインに流入するのを防止するように構成される、固体段階ベントスタッファをさらに備える、請求項10に記載の押出機システム。
【請求項12】
前記固体段階ベントスタッファの蒸気排気ラインに接続される移送ブロワであって、前記移送ブロワは、前記蒸気排気ラインを通して空気を供給して、どんな材料粒子も前記固体段階ベントスタッファを通過する場合、前記蒸気排気ラインを通して蒸気および材料粒子を搬送するように構成される、移送ブロワをさらに備える、請求項11に記載の押出機システム。
【請求項13】
前記蒸気排気ラインに接続されたサイクロンシステムであって、前記サイクロンシステムは、前記蒸気排気ラインよって前記サイクロンシステムに供給された蒸気から材料粒子を分離するように構成される、サイクロンシステムをさらに備える、請求項12に記載の押出機システム。
【請求項14】
前記溶融段階脱気口に接続された少なくとも1つの溶融段階ベントスタッファであって、前記溶融段階ベントスタッファは、真空ラインに接続され、前記予備吐出流路内の溶融ポリマーが前記真空ラインに流入するのを防止し、ガスまたは蒸気のみが前記真空ラインに流入することを可能にするように構成される、溶融段階ベントスタッファをさらに備える、請求項11に記載の押出機システム。
【請求項15】
前記固体段階ベントスタッファおよび前記溶融段階ベントスタッファはそれぞれ、モータ、支持フレーム、シャフトカップリング、バレル、スクリュー、ガス/蒸気流入口、およびガス/蒸気流出口を備え、前記モータは、シャフトカップリングを介して前記スクリューに連結されて、前記スクリューが前記バレル内で回転して材料がそれぞれのベントスタッファのガス/蒸気流入口に流入するのを防止し、ガスまたは蒸気が前記ガス/蒸気流出口から流出することができるようにする、請求項14に記載の押出機システム。
【請求項16】
前記主バレルの端部に接続された軸受ダイハウジングであって、そこから前記主スクリューの端部コネクタシャフトが延在し、前記ダイが位置決めされる、軸受ダイハウジングと、
前記軸受ダイハウジング内の主押出機スクリューの端部コネクタシャフト上に位置決めされた軸受であって、前記軸受は、前記主押出機スクリューのコネクタシャフトを前記軸受ダイハウジングに一体化し、前記主押出機スクリューの回転運動を保持するように構成される、軸受と、
前記軸受ダイハウジングは、前記ダイから流出するポリマーを加熱し、軸受およびダイの一体化のために構成され、
前記軸受に係合する吐出スクリューアダプタであって、前記吐出スクリューアダプタは、前記主押出機スクリューが回転すると前記吐出押出機スクリューが回転するように、前記主押出機スクリューと前記吐出押出機スクリューとを結合するように構成される、吐出スクリューアダプタと、
前記予備吐出流路が前記ダイの下流側に存在するアダプタであって、前記アダプタは、前記軸受ダイハウジングに接続される、アダプタと、
をさらに備える、請求項5に記載の押出機システム。
【請求項17】
前記スクリューの第1の段の第2のセクションにおける前記主押出機スクリューのシャフトは、前記シャフトの直径が前記スクリューの長さに沿って拡大変化するように円錐台形状であり、そのことにより、前記シャフトがスクリューフライトを有さずに、処理されているウェットワイプ廃棄物材料を圧縮して液体を除去する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項18】
前記スクリューの第2の段の第1のセクションおよび第2のセクションにおける前記スクリューのシャフトは、前記第1の段の第1のセクションにおける前記スクリューのシャフトより大きい直径を有する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項19】
前記主押出機スクリューは、前記ダイ上の廃棄物材料を粉砕して圧縮するために、前記ダブルスタートフライトにより、前記スクリューフライトの端部に混練パドルを有する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項20】
前記ダイの多重流路は、材料の流れを制限し、同時に、背圧および熱摩擦を生じさせて、前記廃棄物材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けるように、円形穴または楕円形穴のうちの少なくとも一方を備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項21】
前記軸受ダイハウジングは、前記軸受およびダイを固定するためのチャンバを備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項22】
前記軸受ダイハウジングは、電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどの少なくとも1つが固定される、前記ハウジングの1つのセクションを備える、請求項21に記載の押出機システム。
【請求項23】
前記軸受ダイハウジングは、溶融ポリマーが前記ダイから前記アダプタへ流れることを可能にする多重流路を備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項24】
前記溶融段階脱気口は、前記アダプタを貫通して延びて、ガスまたは蒸気が前記予備吐出流路から逃げることを可能にする、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項25】
電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどのうちの少なくとも1つは、前記アダプタの1つのセクションに固定される、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項26】
前記吐出バレルは、第1のバレル要素および第2のバレル要素で前記吐出バレルを形成するように互いに固定される2つのバレル要素を備え、前記吐出押出機スクリューが回転すると、前記溶融ポリマーの加熱および混合が前記吐出バレル内で生じる、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項27】
電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどのうちの少なくとも1つは、前記吐出バレルの第1のバレル要素および第2バレル要素に固定される、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項28】
含水廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルシステムであって、前記リサイクルシステムは、
処理されているウェットワイプ廃棄物材料を分解するための1つ以上のシュレッダと、
前記シュレッダから分解された含水ウェットワイプ廃棄物材料を受け入れるための脱水脱気減容押出機であって、前記脱水脱気減容押出機は、前記シュレッダから受け取られたウェットワイプ廃棄物材料を脱水、脱気、および減容して溶融ポリマーにするように構成される、脱水脱気減容押出機と、
前記脱水脱気減容押出機内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、前記脱水脱気減容押出機上の少なくとも1つの固体段階脱気口と、
を備える、リサイクルシステム。
【請求項29】
前記脱水脱気減容押出機の端部に位置決めされるダイであって、前記ダイは、1つ以上の流路を備え、前記主バレル内で処理されている材料の流れを制限して、背圧および熱摩擦を生じさせて、前記処理されている材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けるように構成されるダイと、
前記ダイから流出する溶融ポリマーを受け入れるための予備吐出流路であって、前記予備吐出流路は、前記溶融ポリマーを加熱して脱気するために構成される、予備吐出流路と、
をさらに備える、請求項28に記載のリサイクルシステム。
【請求項30】
前記予備吐出流路内で処理されている廃棄物材料から生成された溶融ポリマーによって放出されたガスまたは蒸気を除去するために、前記予備吐出流路に係合する少なくとも1つの溶融段階脱気口をさらに備える、請求項29に記載のリサイクルシステム。
【請求項31】
前記固体段階脱気口に接続される少なくとも1つの固体段階ベントスタッファであって、前記固体段階ベントスタッファは、そこから蒸気排気ラインが延び、処理されている廃棄物材料が前記蒸気排気ラインに流入するのを防止するように構成される、固体段階ベントスタッファをさらに備える、請求項30に記載のリサイクルシステム。
【請求項32】
前記固体段階ベントスタッファの蒸気排気ラインに接続される移送ブロワであって、前記移送ブロワは、前記蒸気排気ラインを通して空気を供給して、どんな材料粒子も前記固体段階ベントスタッファを通過する場合、前記蒸気排気ラインを通して蒸気および材料粒子を搬送するように構成される、移送ブロワをさらに備える、請求項31に記載のリサイクルシステム。
【請求項33】
前記蒸気排気ラインに接続されたサイクロンシステムであって、前記サイクロンシステムは、前記蒸気排気ラインよって前記サイクロンシステムに供給された蒸気から材料粒子を分離するように構成される、サイクロンシステムをさらに備える、請求項32に記載のリサイクルシステム。
【請求項34】
前記溶融段階脱気口に接続された少なくとも1つの溶融段階ベントスタッファであって、前記溶融段階ベントスタッファは、真空ラインに接続され、前記予備吐出流路内の溶融ポリマーが前記真空ラインに流入するのを防止し、ガスまたは蒸気のみが前記真空ラインに流入することを可能にするように構成される、溶融段階ベントスタッファをさらに備える、請求項31に記載のリサイクルシステム。
【請求項35】
前記固体段階ベントスタッファおよび前記溶融段階ベントスタッファはそれぞれ、モータ、支持フレーム、シャフトカップリング、バレル、スクリュー、ガス/蒸気流入口、およびガス/蒸気流出口を備え、前記モータは、シャフトカップリングを介して前記スクリューに連結されて、前記スクリューが前記バレル内で回転して材料がそれぞれのベントスタッファのガス/蒸気流入口に流入するのを防止し、ガスまたは蒸気が前記ガス/蒸気流出口から流出することができるようにする、請求項34に記載のリサイクルシステム。
【請求項36】
前記溶融段階ベントスタッファに接続された脱気真空ポンプであって、前記脱気真空ポンプは、処理されているウェットワイプ廃棄物材料から生成された押出機内の溶融ポリマーからガスおよび蒸気を除去し、前記脱気真空ポンプのトラップシステム内の大きな残留粒子を捕捉するように構成される、脱気真空ポンプをさらに備える、請求項34に記載のリサイクルシステム。
【請求項37】
前記真空ポンプは、液封式真空ポンプを備える、請求項36に記載のリサイクルシステム。
【請求項38】
前記脱水脱気減容押出機からの溶融ポリマーを濾過するためのスクリーンチェンジャをさらに備える、請求項28に記載のリサイクルシステム。
【請求項39】
前記脱水脱気減容押出機または前記スクリーンチェンジャの少なくとも一方から溶融ポリマーを受け入れるためのペレタイザであって、前記ペレタイザは、前記溶融ポリマーをペレットに切断して流体中でペレットを固化するように構成される、ペレタイザをさらに備える、請求項28に記載のリサイクルシステム。
【請求項40】
前記流体は液体であり、前記ペレタイザから液体とペレットとのスラリーを受け入れるための遠心乾燥機であって、前記液体を除去し、ペレットを乾燥させて、前記遠心乾燥機から乾燥ペレットが吐出されるようにする遠心乾燥機をさらに備える、請求項39に記載のリサイクルシステム。
【請求項41】
ハードシェル軽量ペレットが製造されるハードシェル軽量ペレットプロセスにおいて、より多くの水分含量を除去するために前記遠心乾燥機から乾燥ペレットを受け入れるためのタンブラー乾燥機をさらに備える、請求項40に記載のリサイクルシステム。
【請求項42】
添加剤を含有させて前記溶融ポリマーを生成するために、処理されているウェットワイプ廃棄物材料と共に、前記脱水脱気減容押出機に前記添加剤を添加するための添加剤フィーダをさらに備える、請求項28に記載のリサイクルシステム。
【請求項43】
前記脱水脱気減容押出機から溶融ポリマーを受け入れるためのコンパウンド押出機であって、前記脱水脱気減容押出機および前記コンパウンド押出機が2段溶融ラインを形成するように前記溶融ポリマーをさらに処理するコンパウンド押出機をさらに備える、請求項28に記載のリサイクルシステム。
【請求項44】
添加剤を含有させて前記溶融ポリマーを生成するために、処理される溶融ポリマーと共に、前記コンパウンド押出機に添加剤を添加するための添加剤フィーダをさらに備える、請求項43に記載のリサイクルシステム。
【請求項45】
ウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセスであって、前記リサイクルプロセスは、
1つ以上のシュレッダを使用して処理されている含水廃棄物材料を分解することと、
脱水脱気減容押出機を使用して、分解された含水廃棄物材料を溶融ポリマーに処理することと、
前記脱水脱気減容押出機内で処理されている分解された含水廃棄物材料および溶融ポリマーを脱水、脱気、および減容することと、
前記脱水脱気減容押出機からガスおよび残留物を除去し、前記残留物から大きな残留物粒子を捕捉することと、
を備える、リサイクルプロセス。
【請求項46】
ポリマー濾過システムまたはスクリーンチェンジャの少なくとも一方を使用して、前記溶融ポリマー内の望ましくない汚染物質を分離することと、
前記溶融ポリマーをペレットに切断し、ペレタイザを使用して前記ペレットを液体中で固化することと、
遠心乾燥機を使用して、液体とペレットとのスラリーから液体を除去し、ペレットを乾燥させることと、
前記乾燥ペレットを前記遠心乾燥機から吐出させることと、
をさらに備える、請求項45に記載のリサイクルプロセス。
【請求項47】
前記コンパウンド押出機内で前記脱水脱気減容押出機から吐出された溶融ポリマーをさらに処理することをさらに備える、請求項46に記載のリサイクルプロセス。
【請求項48】
前記コンパウンド押出機内で処理されている溶融ポリマーに添加剤を添加することをさらに備える、請求項47に記載のリサイクルプロセス。
【請求項49】
前記ペレットは、ハードシェル軽量プラスチックペレットを形成するように多孔質表面を備え、
タンブラー乾燥機を使用して、前記遠心乾燥機からのハードシェル軽量プラスチックペレットの水分含量をさらに低減することをさらに備える、請求項46に記載のリサイクルプロセス。
【請求項50】
製品用途に使用され得る、請求項49に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたハードシェル軽量プラスチックペレット。
【請求項51】
前記ハードシェル軽量プラスチックペレットは、包装材料として使用される、請求項50に記載のハードシェル軽量プラスチックペレット。
【請求項52】
前記ハードシェル軽量プラスチックペレットは、濾過用途に使用される、請求項50に記載のハードシェル軽量プラスチックペレット。
【請求項53】
請求項49に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたハードシェル軽量プラスチックペレットをその中に混合した骨材コンクリート。
【請求項54】
請求項49に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたハードシェル軽量プラスチックペレットをその中に充填されるものとして使用するビーンバッグ。
【請求項55】
製品用途を形成するために処理される、請求項46に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたウェットワイププラスチック複合材ペレット。
【請求項56】
請求項46に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたウェットワイププラスチック複合材を備える家具。
【請求項57】
請求項46に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたウェットワイププラスチック複合材を備える異形押出製品。
【請求項58】
請求項46に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたウェットワイププラスチック複合材を備える射出成形製品。
【請求項59】
請求項46に記載のリサイクルプロセスに従って製造されたウェットワイププラスチック複合材ペレットであって、前記含水廃棄物材料はウェットワイプ廃棄物材料を備え、前記ウェットワイププラスチック複合材中のウェットワイプ廃棄物材料の繊維がプラスチックの曲げ弾性率特性を増加させる、ウェットワイププラスチック複合材ペレット。
【請求項60】
脱水、脱気、および減容ステップ中に、前記分解された含水廃棄物材料から抽出された液体を回収することをさらに備える、請求項46に記載のウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセス。
【請求項61】
抽出される液体は混合クエン酸を備える、請求項46に記載のウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセス。
【請求項62】
非毒性除草剤および自動車用ホイールクリーナー中の成分として混合クエン酸を使用することをさらに備える、請求項46に記載のウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセス。
【請求項63】
含水廃棄物材料は、ウェットワイプ廃棄物材料およびハイドロパルププラスチック廃棄物の少なくとも一方を備える、請求項46に記載のウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願および現在開示されている主要部は、2021年11月18日に出願された米国仮特許出願第63/280,973号の利益を主張するものであり、その開示内容全体は参照によって本願明細書に組み込まれている。
【0002】
本開示の主要部は、含水廃棄物材料をリサイクルするためのシステムおよび方法に関する。特に、本開示の主要部は、ウェットワイプ布および含水プラスチック廃棄物などの含水廃棄物材料を取り込み、ウェットワイプ布などの含水廃棄物材料をリサイクル済みプラスチックに変換するように設計されたリサイクルプロセス機械を備えるリサイクルプロセスラインを通して廃棄物材料を処理するためのシステムおよび関連する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
ウェットワイプ製品は、ベビーワイプ、ハンドワイプ、化粧用ワイプ、キッチンワイプ、医療用ワイプ、抗菌または清拭ワイプ、他のワイプなどを含み得る様々な製品で使用するために利用可能である。ウェットワイプ製品の製造業者は一社で、1ヶ月当たりおよそ300トン~500トンの生産後廃棄物を発生させる可能性がある。現在、この廃棄物は、埋立地および焼却炉に廃棄されている。消費後ウェットワイプ廃棄物は、生産後廃棄物と比較して、実質的に体積が大きい。さらに、消費後ウェットワイプ廃棄物は、生産後廃棄物と比較して、リサイクルすることが著しく困難である。消費後廃棄物については、汚染レベルおよびワイプの回収に関して様々な懸念がある。このため、消費後ウェットワイプ廃棄物の大部分は、最終的には埋立地に廃棄される。
【0004】
一般に、ウェットワイプ製品は、通常、不織布で作られる。製造されている不織布の約90%は、プラスチックまたはポリマーを、特に、不織布を形成するように結合された押出ポリマー繊維の形態で含有する。例えば、これらの不織布は、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、メルトブロー不織布、フラッシュスパン不織布、ニードルパンチ不織布、異なる結合材料、技術、および方法で結合された他の短繊維および/または連続繊維不織布などを含み得る。約10%以下が生分解性材料技術で製造される。ウェットワイプ布は、天然繊維と結合したポリマーフィラメントから作られ得る。例えば、いくつかの実施形態では、ポリマー含量は、ポリプロピレン(PP)またはポリエチレンテレフタレート(PET)を含有する15%から75%まで及び得る。他のポリマーも使用できるが、頻度は低い。繊維含量は、製造設計式に応じて15%から75%まで及ぶ、レーヨン、木材パルプ、綿、および他の天然繊維などの天然繊維を含有することもできる。
【0005】
ウェットワイプは、高レベルの水分(ローション)含量を吸収し、維持するように設計されている。設計負荷レベルは、それらのウェットワイプ製品用途のための製造設計に応じて、(基材重量によって)1%から700%まで及び得る。ウェットワイプ布中の水分含量は、表面水分含量ではなく、内部水分含量と考えられる。
【0006】
高負荷レベルの水分含量のために、ウェットワイプは、従来の方法を使用してリサイクルすることが課題となっている。多くの場合、ウェットワイプ中の水分は、従来のリサイクルプロセスに悪影響を及ぼし、ダメージを与える可能性がある。さらに、従来のリサイクル方法およびプロセスは、再使用可能または処理可能な製品を製造することができるようにウェットワイプの水分含量を効果的に処理することができない。ウェットワイプ布は、その初期の意図された用途に有益な水分またはローションを含有することができる。例えば、ローションの成分は、抗菌剤、香料、クエン酸、PEG-40硬化ヒマシ油、クエン酸ナトリウム、カプリル酸ソルビタン、安息香酸ナトリウム、EDTA二ナトリウム、ビス-PEG/PPG-16/16、PEG/PPG-16/16、ジメチコーン、キサンタンガム、ペンタデカラクトン、ジプロピレングリコール、およびカプリル酸/カプリン酸トリグリセリドを含有し得る。しかしながら、従来のリサイクル方法およびプロセスは、リサイクルプロセス中にこれらの成分を効果的に使用し、処理し、および/または除去するように設計されていない。したがって、これらのウェットワイプは、従来のリサイクル方法およびプロセスのための回収から一般に除外されてきた。このため、現在のところ、生産後または消費後のウェットワイプ廃棄物のリサイクルプロセスは存在しない。
【0007】
したがって、他の用途で再利用することができる有用な材料を提供する、生産後または消費後のウェットワイプ廃棄物のリサイクルプロセスを提供する必要がある。
【発明の概要】
【0008】
本開示の主要部は、ウェットワイプまたは含水プラスチックを含む製品などの含水廃棄物材料をリサイクルするためのシステムおよび方法に関する。特に、本開示の主要部は、ウェットワイプ布および/または含水プラスチック廃棄物などの含水廃棄物材料を取り込み、ウェットワイプ布をリサイクル済みプラスチックに変換するように設計されたリサイクルプロセス機械を備えるリサイクルプロセスラインを通して廃棄物材料を処理するためのシステムおよび関連する方法に関する。
【0009】
開示の主要部の1つ以上の目的は、上記に示されており、本開示の主要部によって全体的または部分的に達成されるが、他の目的は、以下に最もわかりやすく説明するように添付図面と合わせて検討されるときに、説明が進むにつれて明らかになるであろう。
【0010】
当業者に対する本開示の主要部(その最良の形態を含む)の完全かつ実施可能な開示は、添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分に、より詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る脱水脱気減容押出機システムの一実施形態の側面図を例解する。
【
図1A】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1B】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1C】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る固体段階脱気部材および溶融段階脱気部材を示す、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面側面図を例解する。
【
図2】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムにおいて使用されるスクリューの一実施形態の側面図を例解する。
【
図3】本開示の主要部に係る押出機バレルの一実施形態における
図2のスクリューの配置を例解するために半透明の壁を有する
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の側面図を例解する。
【
図3A】本開示の主要部に係る、吐出スクリューが主スクリューに接続される軸受ダイハウジングおよびアダプタの一実施形態を示す、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の一部の鉛直断面図を例解する。
【
図4】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封式真空ポンプシステムの一実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5A】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図である。
【
図5B】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5C】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5D】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6A】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6B】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6C】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6D】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図7】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の投入材料および産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図8】本開示の主要部に係るリサイクル済み製品およびリサイクル済み物品を形成するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施形態の産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図9】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の別の産出材料の一実施態様を示す図を例解する。
【
図10】本開示の主要部に係る含水プラスチックリサイクルプロセスの一実施形態のハイドラパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物の投入材料、ならびに産出材料および製品を示す簡略フローチャートを例解する。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本明細書および図面において参照符号を繰り返し使用することは、本開示の主要部の継ぎ目または類似の特徴または要素を表すことを意図している。
【0013】
ここで、本開示の主要部の実施形態に対して参照がなされることになり、その1つ以上の実施例が以下に示す。各実施例は、本開示の主要部の説明のために示されており、本発明を限定するものではない。実際に、本開示の主要部の範囲または趣旨から逸脱することなく、本開示の主要部に様々な修正および変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態として例解または説明される特徴を別の実施形態に使用して、さらに別の実施形態を成すことができる。本考察は、例示的な実施形態の説明に過ぎず、本開示の主要部のより広範な態様を限定するものとして意図されておらず、そのより広範な態様は、例示的な構成において具現化されることが当業者によって理解されるべきである。
【0014】
第1、第2、右、左、前、後、上、下などの用語は、本明細書では、様々な特徴、要素、構成部材、領域、層、および/またはセクションを説明するために使用され得るが、これらの特徴、要素、部材、領域、層、および/またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、1つの特徴、要素、構成部材、領域、層、またはセクションを別の特徴、要素、構成部材、領域、層、またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下で説明する第1の特徴、要素、構成部材、領域、層、またはセクションは、本明細書における本開示の教示から逸脱することなく、第2の特徴、要素、構成部材、領域、層、またはセクションと呼ばれる場合がある。
【0015】
同様に、特徴または要素が、本開示において、別の特徴または要素の「上に」または「上方に」として記載されている場合、その特徴または要素は、明示的に特段の記載がない限り、互いに直接接触しているか、またはそれらの間に別の特徴または要素を有することがあり得ることを理解されたい。したがって、これらの用語は、特徴または要素の互いに対する相対位置を単に説明するものであり、上または下の相対位置は、見る人に対する装置の向きに依存するので、必ずしも「の上に」を意味するとは限らない。
【0016】
本明細書において、理想化され得る実施形態の概略的例解を参照しながら本開示の主要部の実施形態を説明する。したがって、例えば、限定されないが、利用者の意向、製造技術、および/または公差の結果として、例解内の特徴、要素、または構成部材の形状および/または位置の変更が予想される。図面内で例解されている特徴、要素、または構成部材の形状、サイズ、および/または位置はさらに、本明細書に開示される主要部の説明を容易にするために、拡大、最小化、誇張、シフト、または単純化されてもよい。したがって、図面内で例解されている特徴、要素、または構成部材は、本質的に概略的であり、それらの形状および/または位置は、本主要部の正確な構成を例解することを意図しておらず、本明細書で特に明記されない限り、本明細書で開示される主要部の範囲を限定することを必ずしも意図するものではない。
【0017】
本明細書で言及される範囲および限界は、規定された限界内に位置する全ての範囲(すなわち、部分範囲)を含むことを理解されたい。例えば、約100から約200までの範囲は、110から150まで、170から190まで、153から162まで、および145.3から149.6までの範囲も含む。さらに、最大約7の限界は、最大約5、最大3、および最大約4.5の限界、ならびに約1から約5まで、および約3.2から約6.5までなどの限界内の範囲も含む。
【0018】
本明細書で使用される場合、用語「ポリマー」は、一般に、ホモポリマー、コポリマー(例えば、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマーおよび交互コポリマーなど)、およびターポリマー、ならびにそれらのブレンドおよび修飾物を含むが、これらに限定されない。さらに、特に限定しない限り、「ポリマー」という用語は、材料の全ての可能な幾何学的構成を含むものとする。これらの構成は、アイソタクチック、シンジオタクチック、およびランダム対称を含むが、これらに限定されない。
【0019】
用語「プラスチック」または「熱可塑性」は、本明細書では、加熱されると軟化し流動するポリマーから形成される任意の材料の意味で使用され、そのようなポリマーは、加熱がポリマーの分解温度未満であるという条件で、特性の基本的な変化を受けることなく、何度も加熱および軟化され得る。熱可塑性ポリマーの例としては、単なる例解のために、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル酸エステルポリマーおよびコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなど、ならびにそれらのコポリマーが挙げられる。
【0020】
本明細書で使用される場合、用語「含水廃棄物材料」は、ポリマーを含むまたは含まない含水織布および含水不織布などのウェットワイプ製品、ならびにハイドラパルパー/ハイドロパルプ廃棄物、含水プラスチックフィルム、含水細断プラスチック、さらに天然ゴムまたは合成ゴムを含む含水廃棄物などの含水プラスチック廃棄物材料を含む。
【0021】
本開示の主要部は、ウェットワイプ布などの含水廃棄物材料をリサイクルするためのシステム、装置、および方法に関する。廃棄物ウェットワイプ材料は、カスタム設計されたリサイクルウェットワイプ機械を通して送られ得る。システムおよび装置は、廃棄物ウェットワイプをペレット形態に変換することができる。リサイクル済みウェットワイプ(ペレット形態)は、プラスチック産業における多くの用途に好適であり得る。
【0022】
本明細書に開示されるシステム、装置、および方法は、ウェットワイプおよび含水プラスチック廃棄物をリサイクルし、それらをウェットワイププラスチック複合材(WWPC)に変換する方法を提供することができる。木材プラスチック複合材(WPC)の代わりにWWPCを使用する可能性が存在する。木材プラスチック複合材(WPC)材料は、デッキ製材、デッキレール、フェンス、ドアおよび窓用の部材の押出異形材用途を含むプラスチック産業において広く使用されている。WPCは、プラスチック射出成形および他の形態の成形用途にも使用される。WPCで作られた製品は、耐久性があり、メンテナンスの必要性が低い。WPCで作られた製品の寿命は、天然木材から作られた製品と比較して2乃至3倍長い。WPC材料は、熱可塑性ポリマーと木材粒子(木粉または木質繊維)の約50:50の混合物を必要とする。木粉または木質繊維は、原料がWPC製造プロセスで使用され得る前に乾燥していなければならない。WPCに使用される一般的なプラスチックは、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、およびポリエチレン(PE、LDPE、ならびにHDPE)である。リサイクル済みポリマーもまた、WPCプロセスにおいて頻繁に使用される。WPCに使用される繊維は、177ミクロンから2000ミクロンまで及ぶ粒径を有する。繊維仕様の選択は、製品品質要件に依存する。木質繊維をプラスチックと配合するプロセスは、二軸押出機およびアグレッシブスクリューミキサー設計構成を必要とする。WPC製造プロセスは、ワックス、カップリング剤、顔料などの添加剤を必要とする。これらの添加剤は、混合、結合/接着、および製品表面外観のプロセスを助ける。ポリマーに木質繊維を添加することにより、曲げ弾性率特性が改善されると同時に、ポリマーの割合が減少し、コスト削減に役立つ。
【0023】
WWPCを配合するプロセスは、WPCプロセスと比較してより簡単である。ウェットワイプ布は、一般に木粉および木質繊維よりも小さい、均一な粒径分布を有する天然繊維を含有する。ウェットワイプは、既に布の形態に結合された繊維およびポリマーで作られ、投入される繊維は、より小さい粒径を有する。WWPCプロセスは、単軸押出機を使用して達成され得る。二軸押出機はWWPCプロセスにも使用され得るが、必ずしも必要ではない。ウェットワイプ中の水分は、リサイクルプロセスに悪影響を及ぼすとは言い切れない。ウェットワイプ布は、良好な水分またはローションを含有する(ローションの成分は、抗菌剤、香料、クエン酸、PEG-40硬化ヒマシ油、クエン酸ナトリウム、カプリル酸ソルビタン、安息香酸ナトリウム、EDTA二ナトリウム、ビス-PEG/PPG-16/16、PEG/PPG-16/16、ジメチコーン、キサンタンガム、ペンタデカラクトン、ジプロピレングリコール、およびカプリル酸/カプリン酸トリグリセリドを含有し得る)。これらの成分の多くは、WWPC製造プロセスがスループット、材料分散/混合、結合、および製品表面外観を改善するのを助けることができる。WWPCを製造するための運転コストは、WPC製造プロセスと比較して著しく低減され得る。WWPC製造プロセスは、様々な原料の投入を必要とするWPC製造プロセスに比べて、繊維およびプラスチックを含有するリサイクル済みウェットワイプ布を使用する。
【0024】
WPCと比較して、WWPCには多くの利点がある。例えば、WWPCの製造コストは、原料の供給源の理由から、低くなり得る。WWPCを配合するプロセスはさらに、ウェットワイプ布の繊維およびポリマーの均一な層、ならびにそれらの小さいサイズの繊維粒子のために、より簡単であり得る。WWPCは、WPCと比較して、より高い耐水性を有し得る。WPCの耐水性が低いほど、吸湿性が高くなり、ひいては、カビおよび腐敗を発生しやすくする。WWPCは、より持続可能で環境に優しいリサイクル済み材料(繊維およびポリマー)で作られ得る。
【0025】
本明細書に開示されるシステム、装置、および方法は、ウェットワイプのリサイクルを可能にする制御された方法でウェットワイプ廃棄物中の水分含量を除去することができる。
【0026】
リサイクル済み投入原料(ウェットワイプ)は、一般に、生産後供給業者からベールの形態で受け取られ得る。同じベールに含まれるウェットワイプは、異なるレベルの水分含量を有し得る。ベールの上部は、基材重量の20~100%の水分含量を含有し得ると推定される。ベールの中央部分は、基材重量で100~200%の水分含量を含有し得、底部は、基材重量で200~500%以上の水分含量を含有し得る。フィルム緻密化機、タンブラー乾燥機、ペレットミルまたはプレスミルなどの機械を用いて、ウェットワイプ布中の水分含量を除去するための試験を行った。プラスチック凝集機としても知られるフィルム緻密化機、およびカッターコンパクタのような他の同様の機械を使用して、フィルムをより小さい粒子に切断または細断することができる。例えば、このような機械は、高速回転ブレードまたはナイフを使用して、フィルム粒子を小片に細断する。同時に、回転ブレード/ナイフは、高速回転による摩擦を介して熱を発生させることができる。熱摩擦は、フィルムが乾燥するのを助け(フィルムが水分を含有する場合)、同時にフィルムのサイズを縮小することができる。ウェットワイプ中の高い水分含量のために、これらの機械はウェットワイプを単独で効果的に処理しなかった。ウェットワイプの高い水分含量は、ウェットワイプ布を乾燥または収縮させるのに十分な高温まで熱摩擦が蓄積するのを防止した。
【0027】
タンブラー乾燥機は、材料が、大型の回転水平スクリーンドラムを通って流れる乾燥機である。このプロセスの間、加熱空気が乾燥機のドラムを通って循環し、材料を乾燥させる。この場合も、ウェットワイプ中の高い水分含量のために、これらの乾燥機はウェットワイプを単独で効果的に処理しなかった。 加熱空気は、材料の満足のいく乾燥を達成するために水分含量を蒸発させるのに十分ではなかった。これらの乾燥機の試験中、空気加熱システムを汚染するウェットワイプ布からの粉塵粒子も問題であった。
【0028】
ペレットミルまたはプレスミルは、ダイ表面上に回転ローラを使用する。ローラは、ダイ孔を通して材料を粉砕し、圧縮する。材料に対して高速で回転するローラの摩擦によって生じる熱は、材料を軟化させ、減容する。この場合も、ウェットワイプ中の高い水分含量のために、これらのペレットミルまたはプレスミルは、ウェットワイプを単独で効果的に処理しなかった。試験中、水分含量は熱摩擦が蓄積するのを防止し、ダイ孔の滑りを悪化させ、ローラを焼き付かせた。
【0029】
図1~3Aを参照すると、ウェットワイプ廃棄物からウェットワイプ布内部の水分含量を除去するために、処理されている廃棄物ウェットワイプから液体およびガスを除去し、廃棄物を溶融ポリマーに圧縮するための脱水脱気減容(DDC)押出機システム(全体が100で示されている)が提供される。したがって、DDC押出機システム100は、廃棄物の脱水、脱気、および減容の3つの主要な機能を果たす。DDC押出機システム100における特殊な脱水脱気構造により、押出機システム100は、廃棄物ウェットワイプ布における内部水分含量を除去することができる。同じプロセスにおいて、DDC押出機システム100は、DDC押出機から吐出される前に、軽量の布地を溶融ポリマーに減容する。溶融ポリマー段階は、材料の密度を増加させ、プロセスに対してより良好なスループットを提供する。ウェットワイプ材料の処理およびリサイクルに関して説明したが、本明細書に記載のDDC押出機システムは、不織布、ハイドロパルププラスチック、含水プラスチックフィルム、プラスチックフィルム、および含水フレークプラスチックなどの他の用途で使用され得る。特に、本明細書に開示されるDDC押出機システムは、高い内部水分含量および/または高い表面水分含量を含有する材料をリサイクルする際に使用され得る。
【0030】
DDC押出機システム100は、
図1および
図1Aに示すように、特別に設計された押出機スクリュー504の回転を制御するために使用されるモータ500、プーリ/ベルト501およびギアボックス502を備え得る。DDC押出機システム100は、
図1、
図1A、および
図1Bに示すように、システム100に供給するためのホッパー503と、ヒータ506が取り付けられた主バレル505と、軸受ハウジング510と、アダプタ511と、バレル515とを備え得る。主バレル505は、圧縮脱水セクション505Bと、圧縮脱水セクション505Bに続く加熱脱気減容セクション505Cとを有する内部チャンバ505Aを備え得る。押出機スクリュー504は、脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aと、吐出スクリューセクション504Bとを備え得る。押出機スクリュー504の脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aは、主バレル505の内部チャンバ505A内で回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、押出機スクリュー504は、一体型スクリューであり得る。図示するようないくつかの実施形態において、押出機スクリュー504の脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aは、主押出機スクリュー521を備え得、吐出スクリューセクション504Bは、主押出機スクリュー521に接続された吐出押出機スクリュー512を備え得る。
【0031】
内部チャンバ505A内の押出機スクリュー504の脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aの回転は、処理されている含水廃棄物材料からの液体の除去、含水廃棄物材料の圧縮、およびヒータ506が主バレル505を加熱したときの含水廃棄物材料の溶融および脱気を容易にし得る。ダイ513は、主バレル505の端部に位置決めされ得る。ダイ513は、1つ以上の流路513Aを備え、主バレル505内で処理されている材料の流れを制限するように構成され得る。小さな流路513Aを有するダイ513は、背圧および熱摩擦を生じさせて、処理される含水廃棄物材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けることができる。ダイ513から流出する溶融ポリマー材料は、ダイから流出する溶融ポリマーを受け入れるように構成された予備吐出流路511Aに流入し得る。予備吐出流路511Aは、溶融ポリマーの加熱および脱気をさらに助けるために加熱される。吐出バレル515は、予備吐出流路511Aに接続され得る。吐出バレル515は、溶融ポリマーを受け入れるために押出機スクリュー504の吐出スクリューセクション504Bが存在する内部チャンバ515Aと、溶融ポリマーを吐出するための吐出口515Bとを備え得る。真空ライン(図示せず)が取り付けられたフード515Cは、吐出口515Bの一部を覆って、溶融ポリマー011が吐出口515Bから流出するときに追加のガスおよび蒸気を除去することができる。
【0032】
含水廃棄物材料を溶融ポリマーに変えることを容易にするためには、ガス、蒸気、および/または材料残留物を押出機システム100から除去して、含水廃棄物材料が湿気を除去し、その中のポリマーが溶融する速度および機会を増加させる必要がある。そのため、主バレル505内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、1つ以上の脱気口507Aが主バレル505上に設けられる。これらの1つ以上の脱気口507Aは、固体段階脱気ポートと考えられ得る。さらに、ダイ513から予備吐出流路511Aに流入した溶融ポリマーによって放出されたガスまたは蒸気を除去するために、予備吐出流路511Aに係合する1つ以上の脱気口508Aが設けられ得る。これらの1つ以上の脱気口508Aは、溶融段階脱気ポートと考えられ得る。さらに、いくつかの実施形態では、含水廃棄物材料を溶融ポリマーに変えることを容易にするためには、ポリマー樹脂を押出機システム100に加えることができる。いくつかの実施形態では、例えば、特定のウェットワイプ製品などの含水廃棄物材料がより低いポリマー含量を有する場合、以下に記載するように、追加のポリマーが添加され得る。
【0033】
図1、
図1A、
図1B、および
図1Cを参照すると、投入された含水廃棄物材料は、DDC押出機ホッパー503に供給され、その後、押出機スクリュー504の脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aが、バレル505のスクリーニング部分の第1の段S1において材料を圧縮および脱水するために材料を搬送する。バレル505のうちヒータ506が存在する部分の第2の段S2では、材料が加熱され、ダイに搬送される。材料は、押出機スクリュー504の脱水脱気圧縮スクリューセクション504Aのダイと混練パドルとの間で圧縮および粉砕されて溶融ポリマーになる。材料は、最初に、主バレル505に配置された1つ以上の脱気口507Aを使用して脱気される。例えば、1つ以上の脱気口507Aは、主バレル505の加熱脱気減容セクション505Cに配置され得る。
【0034】
1つ以上の固体段階脱気口507Aの各々は、脱気ポート507Aからの材料の逆流を防止するように構成され得る、対応する固体段階ベントスタッファ507を有し得る。
図1Cは、3つの固体段階脱気口507Aと、3つの固体段階脱気口507Aに係合する3つの固体段階ベントスタッファ507とを例解する。
図1Cに示すように、固体段階ベントスタッファ507の各々は、そこから延在する蒸気排気ライン522を有し得る。それぞれの固体段階ベントスタッファ507は、処理されている廃棄物材料が蒸気排気ライン522に流入するのを防止するように構成され得る。移送ブロワ516が設けられ得、それぞれの固体段階ベントスタッファ507の蒸気排気ライン522に接続され得る。移送ブロワ516は、蒸気排気ライン522を通して空気を供給して、どんな材料粒子もそれぞれの固体段階ベントスタッファ507を通過する場合、蒸気排気ライン522を通して蒸気および残留材料粒子を搬送するように構成され得る。サイクロンシステム517は、蒸気排気ライン522に接続され得る。サイクロンシステム517は、それぞれの蒸気排気ライン522によってサイクロンシステム517に供給された蒸気から材料粒子を分離するように構成され得る。このことにより、ベントスタッファ移送ブロワ516は、固体段階ベントスタッファ507を通過し得る材料およびガスをサイクロンシステム517に搬送し、そこで固体材料を分離してサイクロンシステム吐出口519に送る。回収された固体材料は、ある時点で押出機システム100に再導入され得るか、別の方法で廃棄され得る。サイクロンシステム517は、排気口520を通してガスを移送するために空気速度を増加させるサイクロンシステム移送ブロワ518を備え得る。固体段階脱気口507Aを通してガス、蒸気、および残留物を除去することにより、ウェットワイプ廃棄物材料などの高い流体含量または水分含量を有する含水廃棄物材料から溶融ポリマーを生成する押出機システム100の有効性を高めることができる。
【0035】
図1Bに示す第3の段S3では、バレル505の一部において、材料は、ダイ513から、バレル515に取り付けられたアダプタ511内に画定され得る予備吐出流路511A内に吐出される。溶融ポリマー材料は、予備吐出流路511Aと流体連通され得る1つ以上の溶融段階脱気口508Aを使用して脱気され得る。例えば、1つ以上の溶融段階脱気口508Aは、予備吐出流路511Aを画定するのを助けることができるアダプタ511内に配置され得る。
【0036】
1つ以上の溶融段階脱気口508Aの各々は、脱気口508Aからの材料の逆流を防止するように構成され得る、対応する溶融段階ベントスタッファ508を有し得る。
図1Cに示すように、1つ以上の溶融段階ベントスタッファ508の各々は、溶融段階脱気口508Aに接続され、真空ライン014に接続され得る。それぞれの溶融段階ベントスタッファ508は、予備吐出流路511内の溶融ポリマーが真空ライン014に流入するのを防止し、ガスまたは蒸気のみが脱気システム102に接続する真空ライン014に流入することを可能にするように構成され得る。上記のように、溶融段階脱気口508Aを通してガス、蒸気、および残留物を除去することにより、ウェットワイプ廃棄物材料などの高い流体含量または水分含量を有する含水廃棄物材料から溶融ポリマーを生成する押出機システム100の有効性を高めることもできる。
【0037】
固体段階ベントスタッファ507および溶融段階ベントスタッファ508は、同様の構造を有し得る。各々のベントスタッファ507、508は、モータ、支持フレーム、シャフトカップリング、バレル、スクリュー、ガス/蒸気流入口、およびガス/蒸気流出口を備え得、モータは、以下でさらに詳細に説明するように、シャフトカップリングを介してスクリューに連結される。各々のベントスタッファ507、508のスクリューは、バレル内で一方向に回転して、材料がそれぞれのベントスタッファのガス/蒸気流入口に流入するのを防止することができ、一方、ガスまたは蒸気は、ガス/蒸気流出口から流出することができる。
【0038】
吐出バレル515内にある第4の段S4において、材料は、押出機スクリュー504の吐出スクリューセクション504B、すなわち吐出スクリュー512によって、DDC押出機システム100から搬送され吐出される。吐出バレル515は、溶融ポリマーが吐出スクリュー512によって搬送されるときに溶融ポリマーのさらなる処理を容易にするために、ヒータ506によって加熱され得る。
【0039】
押出機スクリュー504が、以下では2つの接続されたスクリュー521、512として説明されることになる。
図1Aおよび
図1Bに例解されている押出機スクリュー504の主押出機スクリュー521および吐出スクリュー512は、
図2により詳細に示されている。スクリュー521は、バレル505内のスクリュー521およびバレル515内の吐出スクリュー512を回転させるためのギアボックス502の取り付けのためのシャフト600を備え得る。電気モータ500およびプーリ501は、ギアボックス502を駆動する。スクリュー521は、脱水ゾーンを備える第1の段階(段1)を含み得る。特に、スクリュー521は、第1のフライト606および第2のフライト607を有するダブルスタートフライトを有する長いスクリューピッチ601と、脱水ゾーンのセクションを形成する深いスクリューフライトチャネル602とを備え得る。このセクションは、低密度で軽量の材料であるウェットワイプ布を搬送するために使用されるように特別に設計されている。スクリュー504はさらに、脱水ゾーンを形成する第1の段の後方部分に、テーパ状であり、スクリューフライトを有さないセクション603を備え得る。この設計は、脱水のために材料を圧縮することを可能にする。スクリュー521は、加熱混合ゾーンを形成する第2の段(段2)を備え得る。第2の段の第1のセクションにおいて、スクリュー521は、第1のフライト606および第2のフライト607を有するダブルスタートフライトを有する短いスクリューピッチ604と、浅いスクリューフライトチャネル605とを備え得る。スクリュー504のこのセクションは、均一な流れを生成するように設計され、バレルから材料への熱伝達を可能にする。スクリュー521はまた、混練パドル608、609を有するダブルスタートフライトスクリュー設計を備え得、混練パドルは、ダイ513上の材料の粉砕および混合を行って、材料を溶融ポリマーに変える。スクリュー521はさらに、コネクタシャフト610を備え得る。コネクタシャフト610は、スクリュー521を吐出スクリュー512に取り付けるスクリューアダプタ611に結合され得る。吐出スクリュー512は、短いスクリューピッチ612と浅いスクリューフライトチャネル613とを備え得る。吐出スクリュー512のこのセクションは、均一な流れを生成するように設計され得、バレルから材料への熱伝達を可能にし、吐出口515Bから吐出される前に溶融ポリマーに減容する。
【0040】
図3を参照すると、スクリュー521の段およびバレル505のセクションが示されている。バレル505は、脱水バレルである第1のバレルセクション800を備え得る。第1のバレルセクション800は、材料が圧縮されている間に液体または混合クエン酸810を第1のバレルセクション800から逃がすことを可能にするドレン穴804を備え得る。第1のバレルセクション800は、スクリューの回転から生じる外向きの力によって材料がバレルに結合するのを防止することができる流れ分断装置として機能するブレーカバー802を備え得る。バレル505のこのセクションにおけるバレルおよびスクリューの公差803は、材料の逆流を可能にして、材料が過剰に圧縮されることを防止し、ドレン穴804が閉塞されることを防止し得る。バレル505は、第2のバレルセクション801を備え得、第2のバレルセクション801は、ヒータ506を有する第1の材料加熱ゾーンのための開始部を備え得る。第1のバレルセクション801はさらに、スクリューの回転から生じる外向きの力によって材料がバレルに結合するのを防止することができる流れ分断装置として機能するブレーカバー805を備え得る。バレル505のこのセクションにおけるバレルおよびスクリューの公差806はさらに、材料の逆流を可能にして、材料が過剰に圧縮されることを防止し得る。第2のバレルセクション801はまた、
図3Aにより詳細に示されるベントスタッファ507を備え得る。第2のバレル要素801は、
図3Aに示される軸受ダイハウジング510に取り付けられ得る。軸受514およびダイ513は、軸受ダイハウジング510上に取り付けられ得る。軸受514は、スクリュー521の回転運動を保持する。ダイ513は、材料の流れを制限し、同時に、背圧および熱摩擦を生じさせて、材料を溶融ポリマーに溶融するのを助ける。軸受ダイハウジング510は、アダプタ511に取り付けられ得、アダプタ511は、
図3Aにより詳細に示されるベントスタッファ508を備え得る。アダプタ511は、バレル515に取り付けられ得、バレル515は、2つのバレル807、808を備え得る。バレル807、808は、バレル807、808の周囲に位置決めされたヒータ506(
図1および
図1A参照)を用いて、材料の加熱を継続し、吐出される前に、材料のより良好な混合および減容のためのゾーンを生成することができる。
【0041】
図3Aを参照すると、バレル801上で、ベントスタッファ507は、モータ900、支持フレーム901、シャフトカップリング902、パッキンシール903、バレル904、材料ガス蒸気流出口905、移送流入口908、およびスクリュー906を備え得る。モータ900は、支持フレーム901に取り付けられる。シャフトカップリング902は、モータ900のシャフト、スクリュー906、およびガス蒸気流入口907の間に結合される。パッキンシール903は、ガスがDDC押出機システム100から逃げるのを防止する。スクリュー906は、バレル904内に設置される。スクリュー906の速度回転は、材料がバレル801から逃げるのを防止する。ベントスタッファ508は、アダプタ511上に、モータ910、支持フレーム911、シャフトカップリング912、パッキンシール913、バレル914、ガス蒸気流出口915、およびスクリュー916、ガス蒸気流入口917を備え得る。モータ910は、支持フレーム911に取り付けられる。シャフトカップリング912は、モータ910のシャフトとスクリュー916との間に結合される。パッキンシール913は、ガスがDDC押出機システム100から逃げるのを防止する。スクリュー916は、バレル914内に設置される。スクリュー916の速度回転は、材料が脱気ラインに流入するのを防止し、一方、ガスは、ベント口915を通して真空引きされ得る。軸受ダイハウジング510は、材料加熱ゾーン2のためのヒータ506を備え得る。加熱ゾーン2は、DDC押出機システム100の初期運転中のダイ513が冷たいときに、ダイ513内の材料が溶融するのを助ける。加熱ゾーン2はまた、材料の混合および溶融を改善するために、ダイ513の温度加速を可能にする。アダプタ511は、材料加熱ゾーン3のためのヒータ506(
図1および
図1a参照)を備え得る。加熱ゾーン3は、DDC押出機システム100の初期運転中にアダプタ内の固体ポリマーを溶融させることができる。アダプタ511は、ダイ513からのポリマー溶融流れを圧縮し、
図3に示される吐出バレル807に向ける。
【0042】
DDC押出機システム100は、真空ポンプを含み得る脱気システムを備え得る。
図4を参照すると、脱気システム102は、DDC押出機システム100のための蒸気入口700と、蒸気制御弁702、703、真空計704、トラップシステム705、および液体制御弁706、707を有するコンパウンド押出機のための蒸気入口701とを備え得る。脱気システム102は、モータ708、液封式真空ポンプ709、処理液ライン710、液体ガス吐出ライン711、熱交換器712、冷却水入口713、冷却水戻り714、分離タンク715、水充填補給部716、処理液717、ドレン弁718、分離タンク入口719、圧力温度計720、ガス吐出口721、レベルスイッチ722、レベル点検覗窓723、液体レベル制御弁724、空気圧液体レベル安全弁725、吐出液体レベル安全弁726、吐出液体オーバーフロー727、液体、混合クエン酸728を、
図4に示す他の構成部材と共に備え得る。DDC押出プロセスは、非常に大量の蒸気を生成し得る。したがって、真空ポンプシステムを使用してガスを除去することができる。真空ポンプは、液封式真空ポンプシステムであり得る。いくつかの実施形態では、液封真空ポンプで使用される媒体は水である。液封真空ポンプは、少なくともいくつかの理由で極めて優れた性能を提供することができる。液封式ポンプは、内部ポンプ残留物の蓄積を最小限に抑えるために自浄式であり得る。高温蒸気凝縮がポンプ内で行われる場合、凝縮は真空プロセスで使用される媒体に適合する。したがって、乾式真空ポンプのような潤滑油汚染の問題はない。軸受は、外部に設置され、グリースで潤滑され得る。軸受には、スチームまたは蒸気との接触点はない。したがって、軸受の焼き付きの問題や潤滑剤の汚染がない。ウェットワイプからの凝縮物は、液封真空ポンプシステムのためのシール液および冷却媒体として使用され得る。
【0043】
図4Aおよび
図4Bは、液封真空ポンプ106の一実施形態を示す。
図4に示す脱気システム102の動作原理は、ガスおよび残留物(DDC押出機およびコンパウンド押出機から生成される)をトラップシステムに流すことである。トラップシステムは、蒸気が真空ポンプに流入する前に、蒸気から大きな残留粒子を捕捉することができる。蒸気が真空ポンプに流入した後、蒸気は液体循環によって圧縮され凝縮される。真空ポンププロセス内の液体は、外部媒体を介して熱交換器によって冷却される。次いで、液体およびガスは、真空ポンプから分離タンク内に吐出される。分離タンクは、液体をガスから分離し、ガスは、吐出排気管を通して分離タンクから吐出され得る。分離タンクは、ポンプ内の冷却ループを再循環させるのに十分な量の液体を保持するように設計され得る。分離タンクは、高レベルタンクオーバーフロー安全弁を備えるように適合され得る。タンクレベルが通常のオーバーフローレベルに達すると、液体はタンクオーバーフローを通って流れ、タンクレベルを維持する。場合によっては、オーバーフロー管が閉塞または目詰まりした場合など、液体レベルが連続的に上昇する場合、液体レベルが高レベルに達するたびに、安全空気圧弁が開かれる。
【0044】
本開示はさらに、溶融プラスチック内に気泡構造を形成することができるプラスチック発泡プロセスを提供することができる。プラスチック発泡プロセスで使用される標準的な方法は、直接注入されるガスおよび化学発泡剤を使用することである。直接注入ガスプロセスは、窒素、二酸化炭素、ペンタン、またはブタンなどのガスを使用する。ガスは、高圧下で押出機プロセスに直接注入されて、ポリマーと混合される。ガスとポリマーとの組み合わせは、気泡構造または発泡ポリマーを作り出す。化学発泡剤プロセスは、ポリマー溶融物に少量の特別な化合物発泡剤(固体形態)を添加することができる。発泡剤は、押出プロセス中に分解し、膨張ガスを放出して発泡ポリマーを生成する。プラスチック発泡は、異なる特性を有する。したがって、プラスチック発泡は、異なる応用領域で使用される。
【0045】
本明細書に開示するように、ウェットワイプ布(不織布)は、繊維と熱可塑性ポリマーなどのポリマーとの均一な層を含み得る。繊維は、内部水分含量を吸収し、維持することができる。本明細書に開示するDDC押出機システムおよび関連するプロセスは、これらの布特性を利用して、H2Oガスを核形成剤として使用してハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットの製造を可能にし得る。この技術は、異形押出プロセスのような他のプロセスにも使用可能である。
【0046】
図5Aは、ウェットワイプ製品をリサイクルするためのシステムおよびプロセスの一実施形態(全体が104で示されている)を例解する。ウェットワイプ廃棄物は、例えばベール梱包された産業用ウェットワイプ廃棄物として、ベールで供給され得る。各々のベール001は、例えば、約60インチ(152.4cm)×32インチ(81.28cm)×32インチ(81.28cm)のサイズを有し得る。ベール001は、第1のシュレッダ002のホッパーに供給され、第1のシュレッダ002は、ベール001に含まれる圧縮ウェットワイプ布(材料)を、第1のベルトコンベヤ003上に均一に吐出する前に、より扱いやすいサイズであるウェットワイプ廃棄物片WP1に細断し、分解することができる。一例として、いくつかの実施形態では、ウェットワイプ廃棄物片WP1は、ウェットワイプ廃棄物片WP1が第1のシュレッダ002を出るときに、おおよそ約8インチ(20.32cm)×4インチ(10.16cm)×2インチ(5.08cm)以下の公称サイズを有し得る。第1のベルトコンベヤ003は、金属検出器システム004を通してウェットワイプ廃棄物片WP1を搬送し得る。金属が検出された場合、システム004は、ウェットワイプリサイクルシステム104を停止させ、アラームを鳴らす。第1のベルトコンベヤ003は、材料を第2のシュレッダ005に供給することができる。第2のシュレッダ005は、第1のシュレッダ002からのウェットワイプ廃棄物片WP1を、第2のベルトコンベア006上に均一に吐出する前に、より小さなサイズのウェットワイプ廃棄物片WP2に細断し、分解することができる。ウェットワイプ廃棄物片WP2は、ウェットワイプ廃棄物片WP1よりも小さいサイズである。例えば、いくつかの実施形態では、ウェットワイプ廃棄物片WP2は、おおよそ約8インチ(20.32cm)×1インチ(2.54cm)×0.5インチ(1.27cm)の公称サイズを有し得る。
【0047】
第2のベルトコンベヤ006は、ウェットワイプ廃棄物片WP2を第3のシュレッダ007に搬送し、第3のシュレッダ007は、第2のシュレッダ005からのウェットワイプ廃棄物片WP2を細断し、分解して、さらに小さなサイズのウェットワイプ廃棄物片WP3にすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ウェットワイプ廃棄物片WP3は、おおよそ約1インチ(2.54cm)×0.5インチ(1.27cm)×0.5インチ(1.27cm)の公称サイズを有し得る。したがって、一般的に言えば、ウェットワイプ廃棄物片WP3は、上述したようにDDC押出機システム010への供給につながるサイズ008である。シュレッダは、単軸、二軸、三軸、または四軸であり得る。
【0048】
次いで、ウェットワイプ廃棄物片WP3は、第3のシュレッダ007から第3のベルトコンベヤ009上に吐出され、その後、第3のベルトコンベヤ009は、ウェットワイプ廃棄物片WP3をDDC押出機システム010に搬送することができる。DDC押出機システム010は、その後、脱水および/または液体を除去するために圧縮し、クエン酸728を混合し、ベントスタッファ507、508はウェットワイプ廃棄物材料を脱気、減容してウェット溶融ポリマーにすることによって、ウェットワイプ廃棄物片WP3を処理することができる。移送ブロワ516は、ベントスタッファ507を通過し得る材料およびガスをサイクロンシステム517に搬送する。サイクロンシステム517は、固体材料を分離して吐出口519に送り、移送ブロワ518は、空気速度を増加させて、排気口520を通してガス/蒸気を移送する。DDC押出機システム010は、溶融ポリマー011を、さらなる処理のためにコンパウンド押出機システム012内に吐出することができる。溶融ポリマー011が吐出されている間、溶融ポリマー中の残余ガスは、コンパウンド押出機システム012に流入する前に大気中に逃がされる。処理システム104のこの時点で、製法要件に基づいて最終リサイクル済み製品に必要とされる、または所望されるように、フィーダ016、017、018が添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂をコンパウンド押出機システム012に供給することができる。
【0049】
コンパウンド押出機システム012は、2段でプロセスを終了することができる。コンパウンド押出機システム012の第1のゾーンにおいて、コンパウンド押出機システム012は、繊維およびポリマーを含む溶融ポリマーを、添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂と同時に連続的に混合することができる。コンパウンド押出機システム012の第2の段では、コンパウンド押出機システム012は、ポリマーを脱気し、スクリーンチェンジャ019を通して圧送することができる。脱気システム015(例えば、いくつかの実施形態では、真空ポンプシステムであり得る)は、ライン014を介したDDC押出機システム010およびライン013を介したコンパウンド押出機システム012の両方の処理中に蒸気/ガスを抜くことができる。コンパウンド押出機システム012は、ウェットワイプリサイクルプロセスで使用される一軸スクリュー、二軸スクリュー、およびリング式の押出機を備え得る。ウェットワイプリサイクルプロセスのためにDDC押出機システム010およびコンパウンド押出機012を含む2段押出機のレイアウト概念を使用することによって、溶融ポリマーは、高い水分含量を有するリサイクル済み材料に役立つ方法で処理される。DDC押出機システム010とコンパウンド押出機012の両方を使用することにより、溶融ポリマーを大気中に吐出させ、残余ガスを溶融ポリマーから逃がすことができる。このような2段プロセスラインはさらに、ウェットワイプ廃棄物材料が溶融ポリマー状態に処理された後に、添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂を、コンパウンド押出機システム012において溶融ポリマーに供給することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、DDC押出機の動作原理をコンパウンド押出機の動作原理と組み合わせて、単一段のウェットワイプリサイクルプロセスにして、ウェットワイプリサイクル装置の空間および構成部材も低減し、電力消費および保守コストを低減することができる。
【0050】
スクリーンチェンジャ019は、溶融ポリマー011を濾過して、ポリマー011から汚染粒子を除去することができる。スクリーンチェンジャ019は、スライドプレート、シングルボルト、デュアルボルト、ロータリ、ベルト、またはフィルタドラムのスクリーンチェンジャを備え得る。その後、ポリマー011は、溶融ポリマー011を小片に切断するペレタイザ切断チャンバ024を含み得るペレタイザシステム020に吐出され得る。ペレタイザとしては、水中ペレタイザ、ストランドカットペレタイザ、ウオータリングペレタイザ、熱風またはホットフェフェイスペレタイザなどが挙げられるが、これらに限定されない。送水ポンプ021からのプロセス水は、熱交換器022を通って流れて、プロセス水の水温を調整し、その後、プロセス水ライン023を通って圧送されて、切断チャンバ024で切断ペレットを回収する。プロセス水は、切断プロセス中に溶融ポリマー011を固体形態(ペレット形態)に固化する。処理水とペレットとのスラリーは、次に、ライン025を通って切断チャンバ024から凝集物キャッチャ026を通って遠心乾燥機027へと圧送され得る。凝集物キャッチャ026は、遠心乾燥機027内の損傷を防止するために、どんな大きな粒径の塊も遠心乾燥機027に流入することを防止し、除去し得る。遠心乾燥機027は、プロセス水からペレットを分離すことができ、プロセス水は、再利用することができるように、遠心乾燥機027から水タンク028に吐出され得る。ブロワ029は、向流空気流を生成することができ、遠心乾燥機027内のペレット滞留時間をより長くすることができる。同時に、ブロワ029は、ペレットから表面水分を取り除くことができ、その後、ペレット030は、遠心乾燥機027から吐出され得る。
【0051】
図5Bを参照すると、ウェットワイプ製品をリサイクルするためのシステムの別の実施形態(全体が108で示されている)が示されている。リサイクルシステム108は、リサイクルシステム104の実施形態と同様であるが、一連の3つのシュレッダの代わりに、システム108は、単一のシュレッダ002を備え得る。
図5Aに示すシュレッダシステムと比較して、
図5Bのシステム108の単一シュレッダ002は、より大きな馬力と、処理材料WP4の個々の小片が十分に小さくなった後に処理材料WP4が通過しなければならないスクリーンとを有する。スクリーンは、廃棄物ウェットワイプ材料をシュレッダ002のシュレッダローラに複数回押し込む。単一のシュレッダ002を有することで、空間を節約することができるが、単一のシュレッダ002が処理材料WP4をスクリーンに通すためには、より大きな馬力が必要とされる。
【0052】
図5Cを参照すると、ウェットワイプ製品をリサイクルするためのシステムの別の実施形態(全体が110で示されている)が示されている。リサイクルシステム110は、
図5Aのリサイクルシステム104のコンパウンド押出機システム012がリサイクルシステム110内に存在しないことを除いては、リサイクルシステム104の実施形態と同様である。リサイクルシステム110において、製法要件に基づいて最終リサイクル済み製品を実現するのに必要とされる、または所望されるように、フィーダ016、017、018が添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂をDCC押出機システム010に供給することができる。同様に、
図5Dを参照すると、
図5Bに示すリサイクルシステム108と
図5Cに示すリサイクルシステム110との混合形態である、ウェットワイプ製品をリサイクルするためのシステムの別の実施形態(全体が112で示されている)が示されている。システム112は、単一のシュレッダ002を備え得、フィーダ016、017、018が必要に応じて添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂をDCC押出機システム010に供給することができるように、コンパウンド押出機システムを備えずに、DDC押出機システム010のみを使用する。
【0053】
図6A~6Dを参照すると、
図5A~5Dに示すWWPCペレットを作製するためのウェットワイプリサイクルシステムと同様のプロセスで、ハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットを作るために使用され得るウェットワイプリサイクルシステム114、116、118、120の実施形態が示されている。しかしながら、HSLPペレットは多孔質構造を有するが、WWPCペレットは中実である。特に、切断チャンバ024およびペレタイザシステム020によるペレット化段階において、プロセス水は、外側にある溶融ポリマー011を硬質ペレット形態に固化する。しかし、HSLPペレットの多孔質構造のために、この段階の間に水分がペレットに吸収される。ペレットは、ウェットワイプリサイクルシステム114、116、118、120内の遠心乾燥機027を通過した後、ペレットの水分含量を低下させるための追加のペレット乾燥装置として使用されるタンブラー乾燥機031に流入する。ペレットは、タンブラー乾燥機031内の回転スクリーンドラムを通って流れ、ブロワ032は、ペレットに加熱空気033を循環させて、ペレットをさらに乾燥させ、その結果、最終乾燥ペレットは、タンブラー乾燥機出口034から吐出されたときに、より少ない水分含量を有するようになる。システムに追加されたタンブラー乾燥機以外は、
図6Aのリサイクルシステム114は、
図5Aのリサイクルシステム104と同様の構成を有する。同様に、
図6Bのリサイクルシステム116は、
図5Bのリサイクルシステム108と同様の構成を有し、
図6Cのリサイクルシステム118は、
図5Cのリサイクルシステム110と同様の構成を有する。さらに、
図6Dのリサイクルシステム120は、
図5Dのリサイクルシステム112と同様の構成を有する。
【0054】
したがって、上述したように、ウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするための押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法が本明細書に開示される。本明細書に記載するように、生産後ウェットワイプおよび消費後ウェットワイプ廃棄物10(リサイクル業者にベールで、または他のバルクで提供され得る)は、
図7に示されているいくつかの実施形態におけるペレット12の形態のウェットワイププラスチック複合材(WWPC)、または
図9に示されているペレット18の形態のハードシェル軽量プラスチック(HSLP)へとリサイクルされ得る。本明細書で説明されているリサイクル装置、システム、および方法によって製造されるウェットワイププラスチック複合材(WWPC)は、木材プラスチック複合材(WPC)異形材の代替物として使用され得る。例えば、
図8に示すようなWWPCペレット12から作られた異形材は、他のポリマー木材複合材から作られた代替製材を含む、木材製材および他の木材代替部材の代替物として代替製材14を形成するために使用され得る。例えば、WWPCペレットは、抗柵のポスト、杭、レール、およびキャップを含む抗柵部材16を製造するために使用され得る。WWPCは、他のポスト、デッキ、トリムおよびモールディングを製造するためにも使用され得る。さらに、WWPCは、屋外ピクニックテーブルおよび屋外椅子などの家具を製造するために使用され得る。基本的に、WWPCは、パレット、ごみ箱、自動車部品、電子部品などを含むがこれらに限定されない任意の射出成形製品を製造する際に使用され得る。ウェットワイプ布および不織布の繊維は、プラスチックの曲げ弾性率特性を増加させるために使用され得る。
【0055】
本明細書に記載するウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするための押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法は、布中の繊維およびポリマーの均一な層ならびに布中の内部水分含量を使用することができる、ウェットワイプ布および他の不織布からハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットを作製するために使用され得る。例えば、布の内部水分含量(H2Oガス)を核形成剤として使用することができる。HSLPペレットは、コンクリート、ビーンバッグ、包装材料、濾過用途などにおいて骨材を形成または生成するために使用され得る。布の内部水分含量(特に、H2Oガス)を核形成剤として使用する技術は、より軽量の異形材を作り出すために押出異形材のプロセスに適用され得る。同様に、本明細書に開示するリサイクルシステムおよびプロセスは、軽量押出異形材部品を形成する際に、ウェットワイプ布中の繊維およびポリマーの均一な層を利用することができる。
【0056】
本明細書に記載されているウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするための押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法は、
図10に示されているように、リサイクル済みプラスチックペレットおよび製材を、ハイドロパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物材料から作製するために使用され得る。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料は、プラスチック被覆紙、または表面にプラスチック層またはプラスチック処理を有する紙または板紙を含む積層複合材料を含み得る。このタイプの紙は、食品および飲料の包装産業において一般的に使用される。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20は、ウェットワイプ廃棄物材料と同様の水分含量特性を有する。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20は、20%から80%以上までの範囲の水分レベルを含有し得る。ハイドロパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物20はさらに、10%乃至50%の間の古紙材料を含有し得る。上述の押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法を使用して、ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20をリサイクルプラスチックペレット22に変換することができ、その後、リサイクル済みプラスチックペレット22を加熱し、代替製材24などの所望の形態で押し出すと、他の有用な構成部材にすることができる。
【0057】
したがって、上記に開示したように、本開示はさらに、含水廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルプロセスを提供する。リサイクルプロセスは、1つ以上のシュレッダを使用して処理されている含水廃棄物材料を分解することと、分解された含水廃棄物材料を、脱水脱気減容押出機を使用して溶融ポリマーに処理することとを含み得る。リサイクルプロセスはさらに、脱水脱気減容押出機内で処理されている分解された含水廃棄物材料および溶融ポリマーを脱水、脱気、および減容することと、脱水脱気減容押出機からガスおよび廃棄物材料残留物を除去することと、大きな残留物粒子を捕捉することとを含み得る。
【0058】
本開示はさらに、ウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするためのリサイクルシステムを提供する。リサイクルシステムは、分解されたウェットワイプ廃棄物材料を受け入れるための脱水脱気減容押出機を備え得る。脱水脱気減容押出機は、シュレッダから受け取ったウェットワイプ廃棄物材料を脱水、脱気、および減容して溶融ポリマーにするように構成され得る。リサイクルシステムはさらに、脱水脱気減容押出機内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、脱水脱気減容押出機上に固体段階脱気口を備え得る。いくつかの実施形態では、リサイクルシステムは、脱水脱気減容押出機に供給するために処理されているウェットワイプ廃棄物材料を分解するための1つ以上のシュレッダを備え得る。
【0059】
例えば、上述したように、本開示は、含水廃棄物をリサイクルするための押出機システムを提供する。押出機システムは、圧縮脱水セクションと、圧縮脱水セクションに続く加熱脱気減容セクションとを有する内部チャンバを備える主バレルを備え得る。押出機スクリューが設けられ得る。押出機スクリューは、脱水脱気圧縮スクリューセクションならびに吐出スクリューセクションを備え得る。押出機スクリューの脱水脱気圧縮スクリューセクションは、主バレルの内部チャンバ内で回転するように構成される。押出機システムはさらに、主バレル内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、主バレル上に位置決めされ、主バレルの内部チャンバに係合する固体段階脱気口を備え得る。さらに、押出機システムは、主バレルの端部に位置決めされたダイと、ダイから流出する溶融ポリマーを受け入れるための予備吐出流路とを備え得る。ダイは、1つ以上の流路を備え得、主バレル内で処理されている材料の流れを制限して、背圧および熱摩擦を生じさせて、処理されている廃棄物材料を溶融ポリマーへと溶融させるのを助けるように構成され得る。予備吐出流路は、溶融ポリマーを加熱して脱気するように構成され得る。さらに、押出機システムは、予備吐出流路に接続された吐出バレルを備え得る。吐出バレルは、溶融ポリマーを受け入れるために押出機スクリューの吐出スクリューセクションが存在し得る内部チャンバと、溶融ポリマーを吐出するための吐出口とを備え得る。
【0060】
いくつかの実施形態では、押出機システムは、予備吐出流路内で処理されている廃棄物材料から生成された溶融ポリマーによって放出されたガスまたは蒸気を除去するために、予備吐出流路に係合する溶融段階脱気口を備え得る。いくつかの実施形態において、押出機システムは、固体段階脱気口に接続された固体段階ベントスタッファを備え得る。固体段階ベントスタッファは、そこから延びる蒸気排気ラインを有し得、処理されている廃棄物材料が蒸気排気ラインに流入するのを防止するように構成され得る。いくつかの実施形態では、押出機システムは、固体段階ベントスタッファの蒸気排気ラインに接続された移送ブロワを備え得る。移送ブロワは、蒸気排気ラインを通して空気を供給して、どんな材料粒子も固体段階ベントスタッファを通過する場合、蒸気排気ラインを通して蒸気および材料粒子を搬送するように構成される。いくつかのそのような実施形態では、押出機システムは、蒸気排気ラインに接続されたサイクロンシステムを備え得る。サイクロンシステムは、蒸気排気ラインによってサイクロンシステムに供給された蒸気から材料粒子を分離するように構成される。いくつかの実施形態では、押出機システムは、溶融段階脱気口に接続された溶融段階ベントスタッファを備え得る。溶融段階ベントスタッファは、真空ラインに接続され得、予備吐出流路内の溶融ポリマーが真空ラインに流入するのを防止し、ガスまたは蒸気のみが真空ラインに流入することを可能にするように構成され得る。
【0061】
本開示の主要部に対するこれらおよび他の修正および変形は、本明細書の上記の説明および添付の特許請求の範囲にさらに詳細に記載されている本開示の主要部の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって実施されてもよい。加えて、様々な実施形態の態様は、全体的にまたは部分的に交換されてもよいことを理解されたい。さらに、当業者は、前述の説明が単なる例に過ぎず、本主要部を限定することを意図していないことを理解するであろう。
【手続補正書】
【提出日】2024-07-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
含水廃棄物材料をリサイクルするための押出機システムであって、前記押出機システムは、
圧縮脱水セクションと、前記圧縮脱水セクションに続く加熱脱気減容セクションとを有する内部チャンバを備える主バレルと、
脱水脱気圧縮スクリューセクションおよび吐出スクリューセクションを備える押出機スクリューであって、前記押出機スクリューの脱水脱気圧縮スクリューセクションは、前記主バレルの内部チャンバ内で回転するように構成される、押出機スクリューと、
前記主バレル内で処理されている廃棄物材料から生成される溶融ポリマーによって放出されるガスまたは蒸気を除去するために、前記主バレル上に位置決めされ、前記主バレルの内部チャンバに係合する固体段階脱気口と、
前記主バレルの端部に位置決めされるダイであって、前記ダイは、1つ以上の流路を備え、前記主バレル内で処理されている材料の流れを制限して、背圧および熱摩擦を生じさせて、前記処理されている材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けるように構成される、ダイと、
前記ダイから流出する溶融ポリマーを受け入れるための予備吐出流路であって、前記予備吐出流路は、前記溶融ポリマーを加熱して脱気するように構成される、予備吐出流路と、
前記予備吐出流路に接続された吐出バレルであって、前記溶融ポリマーを受け入れるために前記押出機スクリューの吐出スクリューセクションが存在する内部チャンバと、前記溶融ポリマーを吐出するための吐出口とを備える、吐出バレルと、
を備える、押出機システム。
【請求項2】
前記スクリューの第1の段の第1のセクションの上の前記主バレルの内部チャンバ内にウェットワイプ廃棄物材料を供給するためのホッパーをさらに備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項3】
前記押出機スクリューの脱水脱気圧縮スクリューセクションは、第1の主押出機スクリューを備え、前記吐出スクリューセクションは、前記主押出機スクリューに接続された吐出押出機スクリューを備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項4】
前記主押出機スクリューは、
シャフトと、
長いスクリューピッチおよび深いスクリューフライトチャネルを有する、前記シャフトの周りにダブルスタートフライトスクリューフライトを有する第1のセクションと、スクリューフライトを全く有さないテーパ状シャフト表面を有する第2のセクションとを有する第1の段と、
前記シャフトのより太い部分の周りに短いスクリューピッチおよび浅いスクリューフライトチャネルを備えるダブルスタートフライトスクリューフライトを有する第1のセクションを備える第2の段であって、前記第2の段のスクリューフライトが混練機パドルで終端する、第2の段と、
前記押出機スクリューの第2の段から前記主バレルの端部を越えて外側に延在する端部コネクタシャフトと、
を備える、請求項3に記載の押出機システム。
【請求項5】
前記吐出押出機スクリューは、前記吐出バレルの内部チャンバ内に位置決めされ、前記吐出押出機
スクリューは、吐出スクリューシャフトと、短いスクリューピッチおよび浅いスクリューフライトチャネルを有する、前記シャフトの周りのシングルスタートスクリューフライトとを備える、請求項4に記載の押出機システム。
【請求項6】
前記主押出機スクリューが前記バレルの内部チャンバ内に設置されると、前記主スクリューの第1の段は前記主バレルの脱水セクションと位置合わせされ、前記主スクリューの第2の段は前記バレルの加熱脱気減容セクションと位置合わせされる、請求項5に記載の押出機システム。
【請求項7】
前記主バレルの脱水セクションは、前記スクリューによって圧縮されている廃棄物材料から抽出されている液体を排出するためのドレン穴を備える、請求項6に記載の押出機システム。
【請求項8】
前記主バレルは、前記脱水セクション内の内部チャンバに沿って、前記スクリューの近位に位置決めされたブレーカバーを備える、請求項7に記載の押出機システム。
【請求項9】
前記主バレルの加熱脱気減容セクションは、前記バレルから処理されている廃棄物材料に熱を伝達するためのバンドヒータを備える、請求項6に記載の押出機システム。
【請求項10】
前記予備吐出流路内で処理されている廃棄物材料から生成された溶融ポリマーによって放出されたガスまたは蒸気を除去するために、前記予備吐出流路に係合する溶融段階脱気口をさらに備える、請求項1に記載の押出機システム。
【請求項11】
前記押出機システムは、前記固体段階脱気口に接続される固体段階ベントスタッファ
をさらに備え、前記固体段階ベントスタッファは、そこから蒸気排気ラインが延び、処理されている廃棄物材料が前記蒸気排気ラインに流入するのを防止するように構成される
、請求項10に記載の押出機システム。
【請求項12】
前記押出機システムは、前記固体段階ベントスタッファの蒸気排気ラインに接続される移送ブロワ
をさらに備え、前記移送ブロワは、前記蒸気排気ラインを通して空気を供給して、どんな材料粒子も前記固体段階ベントスタッファを通過する場合、前記蒸気排気ラインを通して蒸気および材料粒子を搬送するように構成され
る、請求項11に記載の押出機システム。
【請求項13】
前記押出機システムは、前記蒸気排気ラインに接続されたサイクロンシステム
をさらに備え、前記サイクロンシステムは、前記蒸気排気ラインよって前記サイクロンシステムに供給された蒸気から材料粒子を分離するように構成され
る、請求項12に記載の押出機システム。
【請求項14】
前記押出機システムは、前記溶融段階脱気口に接続された少なくとも1つの溶融段階ベントスタッファ
をさらに備え、前記溶融段階ベントスタッファは、真空ラインに接続され、前記予備吐出流路内の溶融ポリマーが前記真空ラインに流入するのを防止し、ガスまたは蒸気のみが前記真空ラインに流入することを可能にするように構成され
る、請求項11に記載の押出機システム。
【請求項15】
前記固体段階ベントスタッファおよび前記溶融段階ベントスタッファはそれぞれ、モータ、支持フレーム、シャフトカップリング、バレル、スクリュー、ガス/蒸気流入口、およびガス/蒸気流出口を備え、前記モータは、シャフトカップリングを介して前記スクリューに連結されて、前記スクリューが前記バレル内で回転して材料がそれぞれのベントスタッファのガス/蒸気流入口に流入するのを防止し、ガスまたは蒸気が前記ガス/蒸気流出口から流出することができるようにする、請求項14に記載の押出機システム。
【請求項16】
前記押出機システムは、
前記主バレルの端部に接続された軸受ダイハウジングであって、そこから前記主スクリューの端部コネクタシャフトが延在し、前記ダイが位置決めされる、軸受ダイハウジングと、
前記軸受ダイハウジング内の主押出機スクリューの端部コネクタシャフト上に位置決めされた軸受であって、前記軸受は、前記主押出機スクリューのコネクタシャフトを前記軸受ダイハウジングに一体化し、前記主押出機スクリューの回転運動を保持するように構成される、軸受と
、
前記軸受に係合する吐出スクリューアダプタであって、前記吐出スクリューアダプタは、前記主押出機スクリューが回転すると前記吐出押出機スクリューが回転するように、前記主押出機スクリューと前記吐出押出機スクリューとを結合するように構成される、吐出スクリューアダプタと、
前記予備吐出流路が前記ダイの下流側に存在するアダプタであって、前記アダプタは、前記軸受ダイハウジングに接続される、アダプタと、
をさらに備え
、
前記軸受ダイハウジングは、前記ダイから流出するポリマーを加熱し、前記軸受および前記ダイの一体化のために構成される、請求項5に記載の押出機システム。
【請求項17】
前記スクリューの第1の段の第2のセクションにおける前記主押出機スクリューのシャフトは、前記シャフトの直径が前記スクリューの長さに沿って拡大変化するように円錐台形状であり、そのことにより、前記シャフトがスクリューフライトを有さずに、処理されているウェットワイプ廃棄物材料を圧縮して液体を除去する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項18】
前記スクリューの第2の段の第1のセクションおよび第2のセクションにおける前記スクリューのシャフトは、前記第1の段の第1のセクションにおける前記スクリューのシャフトより大きい直径を有する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項19】
前記主押出機スクリューは、前記ダイ上の廃棄物材料を粉砕して圧縮するために、前記ダブルスタートフライトにより、前記スクリューフライトの端部に混練パドルを有する、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項20】
前記ダイの多重流路は、材料の流れを制限し、同時に、背圧および熱摩擦を生じさせて、前記廃棄物材料を溶融ポリマーに溶融するのを助けるように、円形穴または楕円形穴のうちの少なくとも一方を備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項21】
前記軸受ダイハウジングは、前記軸受およびダイを固定するためのチャンバを備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項22】
前記軸受ダイハウジングは、電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどの少なくとも1つが固定される、前記ハウジングの1つのセクションを備える、請求項21に記載の押出機システム。
【請求項23】
前記軸受ダイハウジングは、溶融ポリマーが前記ダイから前記アダプタへ流れることを可能にする多重流路を備える、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項24】
前記溶融段階脱気口は、前記アダプタを貫通して延びて、ガスまたは蒸気が前記予備吐出流路から逃げることを可能にする、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項25】
電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどのうちの少なくとも1つは、前記アダプタの1つのセクションに固定される、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項26】
前記吐出バレルは、第1のバレル要素および第2のバレル要素で前記吐出バレルを形成するように互いに固定される2つのバレル要素を備え、前記吐出押出機スクリューが回転すると、前記溶融ポリマーの加熱および混合が前記吐出バレル内で生じる、請求項16に記載の押出機システム。
【請求項27】
電気ヒータ、オイルヒータ、スチームヒータなどのうちの少なくとも1つは、前記吐出バレルの第1のバレル要素および第2バレル要素に固定される、請求項16に記載の押出機システム。
【手続補正書】
【提出日】2024-07-30
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
ウェットワイプは、高レベルの水分(ローション)含量を吸収し、維持するように設計されている。設計負荷レベルは、それらのウェットワイプ製品用途のための製造設計に応じて、(基材重量によって)1%から700%まで及び得る。ウェットワイプ布中の水分含量は、表面水分含量に加えて、内部水分含量と考えられる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
本開示の主要部は、ウェットワイプ製品または含水プラスチックを含む製品または廃棄物などの含水廃棄物材料をリサイクルするためのシステムおよび方法に関する。特に、本開示の主要部は、ウェットワイプ布および/または含水プラスチック廃棄物などの含水廃棄物材料を取り込み、ウェットワイプ布をリサイクル済みプラスチックに変換するように設計されたリサイクルプロセス機械を備えるリサイクルプロセスラインを通して廃棄物材料を処理するためのシステムおよび関連する方法に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
【
図1】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る脱水脱気減容押出機システムの一実施形態の側面図を例解する。
【
図1A】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1B】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1C】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る固体段階脱気部材および溶融段階脱気部材を示す、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面側面図を例解する。
【
図2】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムにおいて使用されるスクリューの一実施形態の側面図を例解する。
【
図3A】
本開示の主要部に係る押出機バレルの一実施形態における図2のスクリューの配置を例解するために半透明の壁を有する図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の側面図を例解する。
【
図3B】
本開示の主要部に係る、吐出スクリューが主スクリューに接続される軸受ダイハウジングおよびアダプタの一実施形態を示す、図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の一部の鉛直断面図を例解する。
【
図4】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封式真空ポンプシステムの一実施形態の概略側面図を例解する。
【
図4A】
本本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封真空ポンプの一実施形態の斜視図を例解する。
【
図4B】
本本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封真空ポンプの一実施形態の斜視図を例解する。
【
図5A】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図である。
【
図5B】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5C】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5D】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6A】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6B】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6C】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6D】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図7】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の投入材料および産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図8】本開示の主要部に係るリサイクル済み製品およびリサイクル済み物品を形成するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施形態の産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図9】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の別の産出材料の一実施態様を示す図を例解する。
【
図10】本開示の主要部に係る含水プラスチックリサイクルプロセスの一実施形態のハイドラパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物の投入材料、ならびに産出材料および製品を示す簡略フローチャートを例解する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
本明細書および図面において参照符号を繰り返し使用することは、本開示の主要部の同じかまたは類似の特徴または要素を表すことを意図している。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
WWPCを配合するプロセスは、WPCプロセスと比較してより簡単である。ウェットワイプ布は、一般に木粉および木質繊維よりも小さい、均一な粒径分布を有する天然繊維を含有する。ウェットワイプは、既に布の形態に結合された繊維およびポリマーで作られ、投入される繊維は、より小さい粒径を有する。WWPCプロセスは、単軸押出機を使用して達成され得る。二軸押出機はWWPCプロセスにも使用され得るが、必ずしも必要ではない。ウェットワイプ中の水分は、リサイクルプロセスに悪影響を及ぼすとは言い切れない。ウェットワイプ布は、水分またはローションを含有する(ローションの成分は、抗菌剤、香料、クエン酸、PEG-40硬化ヒマシ油、クエン酸ナトリウム、カプリル酸ソルビタン、安息香酸ナトリウム、EDTA二ナトリウム、ビス-PEG/PPG-16/16、PEG/PPG-16/16、ジメチコーン、キサンタンガム、ペンタデカラクトン、ジプロピレングリコール、およびカプリル酸/カプリン酸トリグリセリドを含有し得る)。これらの成分の多くは、WWPC製造プロセスがスループット、材料分散/混合、結合、および製品表面外観を改善するのを助けることができる。WWPCを製造するための運転コストは、WPC製造プロセスと比較して著しく低減され得る。WWPC製造プロセスは、様々な原料の投入を必要とするWPC製造プロセスに比べて、繊維およびプラスチックを含有するリサイクル済みウェットワイプ布を使用する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0039】
押出機スクリュー504が、以下では2つの接続されたスクリュー521、512として説明されることになる。
図1Aおよび
図1Bに例解されている押出機スクリュー504の主押出機スクリュー521および吐出スクリュー512は、
図2により詳細に示されている。スクリュー521は、バレル505内のスクリュー521およびバレル515内の吐出スクリュー512を回転させるためのギアボックス502の取り付けのためのシャフト600を備え得る。電気モータ500およびプーリ501は、ギアボックス502を駆動する。スクリュー521は、脱水ゾーンを備える第1の段階(段1)を含み得る。特に、スクリュー521は、第1のフライト606および第2のフライト607を有するダブルスタートフライトを有する長いスクリューピッチ601と、脱水ゾーンのセクションを形成する深いスクリューフライトチャネル602とを備え得る。このセクションは、低密度で軽量の材料であるウェットワイプ布を搬送するために使用されるように特別に設計されている。スクリュー504はさらに、脱水ゾーンを形成する第1の段の後方部分に、テーパ状であり、スクリューフライトを有さないセクション603を備え得る。この設計は、脱水のために材料を圧縮することを可能にする。スクリュー521は、加熱混合ゾーンを形成する第2の段(段2)を備え得る。第2の段の第1のセクションにおいて、スクリュー521は、第1のフライト
616および第2のフライト
617を有するダブルスタートフライトを有する短いスクリューピッチ604と、浅いスクリューフライトチャネル605とを備え得る。スクリュー504のこのセクションは、均一な流れを生成するように設計され、バレルから材料への熱伝達を可能にする。スクリュー521はまた、混練パドル608、609を有するダブルスタートフライトスクリュー設計を備え得、混練パドルは、ダイ513上の材料の粉砕および混合を行って、材料を溶融ポリマーに変える。スクリュー521はさらに、コネクタシャフト610を備え得る。コネクタシャフト610は、スクリュー521を吐出スクリュー512に取り付けるスクリューアダプタ611に結合され得る。吐出スクリュー512は、短いスクリューピッチ612と浅いスクリューフライトチャネル613とを備え得る。吐出スクリュー512のこのセクションは、均一な流れを生成するように設計され得、バレルから材料への熱伝達を可能にし、吐出口515Bから吐出される前に溶融ポリマーに減容する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】
図
3Aを参照すると、スクリュー521の段およびバレル505のセクションが示されている。バレル505は、脱水バレルである第1のバレルセクション800を備え得る。第1のバレルセクション800は、材料が圧縮されている間に液体または混合クエン酸810を第1のバレルセクション800から逃がすことを可能にするドレン穴804を備え得る。第1のバレルセクション800は、スクリューの回転から生じる外向きの力によって材料がバレルに結合するのを防止することができる流れ分断装置として機能するブレーカバー802を備え得る。バレル505のこのセクションにおけるバレルおよびスクリューの公差803は、材料の逆流を可能にして、材料が過剰に圧縮されることを防止し、ドレン穴804が閉塞されることを防止し得る。バレル505は、第2のバレルセクション801を備え得、第2のバレルセクション801は、ヒータ506を有する第1の材料加熱ゾーンのための開始部を備え得る。第1のバレルセクション801はさらに、スクリューの回転から生じる外向きの力によって材料がバレルに結合するのを防止することができる流れ分断装置として機能するブレーカバー805を備え得る。バレル505のこのセクションにおけるバレルおよびスクリューの公差806はさらに、材料の逆流を可能にして、材料が過剰に圧縮されることを防止し得る。第2のバレルセクション801はまた、図
3Bにより詳細に示されるベントスタッファ507を備え得る。第2のバレル要素801は、図
3Bに示される軸受ダイハウジング510に取り付けられ得る。軸受514およびダイ513は、軸受ダイハウジング510上に取り付けられ得る。軸受514は、スクリュー521の回転運動を保持する。ダイ513は、材料の流れを制限し、同時に、背圧および熱摩擦を生じさせて、材料を溶融ポリマーに溶融するのを助ける。軸受ダイハウジング510は、アダプタ511に取り付けられ得、アダプタ511は、図
3Bにより詳細に示されるベントスタッファ508を備え得る。アダプタ511は、バレル515に取り付けられ得、バレル515は、2つのバレル807、808を備え得る。バレル807、808は、バレル807、808の周囲に位置決めされたヒータ506(
図1および
図1A参照)を用いて、材料の加熱を継続し、吐出される前に、材料のより良好な混合および減容のためのゾーンを生成することができる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0041】
図
3Bを参照すると、バレル801上で、ベントスタッファ507は、モータ900、支持フレーム901、シャフトカップリング902、パッキンシール903、バレル904、材料ガス蒸気流出口905、移送流入口908、およびスクリュー906を備え得る。モータ900は、支持フレーム901に取り付けられる。シャフトカップリング902は、モータ900のシャフト、スクリュー906、およびガス蒸気流入口907の間に結合される。パッキンシール903は、ガスがDDC押出機システム100から逃げるのを防止する。スクリュー906は、バレル904内に設置される。スクリュー906の速度回転は、材料がバレル801から逃げるのを防止する。ベントスタッファ508は、アダプタ511上に、モータ910、支持フレーム911、シャフトカップリング912、パッキンシール913、バレル914、ガス蒸気流出口915、およびスクリュー916、ガス蒸気流入口917を備え得る。モータ910は、支持フレーム911に取り付けられる。シャフトカップリング912は、モータ910のシャフトとスクリュー916との間に結合される。パッキンシール913は、ガスがDDC押出機システム100から逃げるのを防止する。スクリュー916は、バレル914内に設置される。スクリュー916の速度回転は、材料が脱気ラインに流入するのを防止し、一方、ガスは、ベント口915を通して真空引きされ得る。軸受ダイハウジング510は、材料加熱ゾーン2のためのヒータ506を備え得る。加熱ゾーン2は、DDC押出機システム100の初期運転中のダイ513が冷たいときに、ダイ513内の材料が溶融するのを助ける。加熱ゾーン2はまた、材料の混合および溶融を改善するために、ダイ513の温度加速を可能にする。アダプタ511は、材料加熱ゾーン3のためのヒータ506(
図1および図
1A参照)を備え得る。加熱ゾーン3は、DDC押出機システム100の初期運転中にアダプタ内の固体ポリマーを溶融させることができる。アダプタ511は、ダイ513からのポリマー溶融流れを圧縮し、
図3に示される吐出バレル807に向ける。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0042】
DDC押出機システム100は、真空ポンプを含み得る脱気システムを備え得る。
図4を参照すると、脱気システム102は、DDC押出機システム100のための蒸気入口700と、蒸気制御弁702、703、真空計704、トラップシステム705、および液体制御弁706、707を有するコンパウンド押出機のための蒸気入口701とを備え得る。脱気システム102は、モータ708、液封式真空ポンプ709、処理液ライン710、液体ガス吐出ライン711、熱交換器712、冷却水入口713、冷却水戻り714、分離タンク715、水充填補給部716、処理液717、ドレン弁718、分離タンク入口719、圧力温度計720、ガス吐出口721、レベルスイッチ722、レベル点検覗窓723、液体レベル制御弁724、空気圧液体レベル安全弁725、吐出液体レベル安全
ドレンライン726、吐出液体オーバーフロー
ドレンライン727、液体、混合クエン酸728を、
図4に示す他の構成部材と共に備え得る。DDC押出プロセスは、非常に大量の蒸気を生成し得る。したがって、真空ポンプシステムを使用してガスを除去することができる。真空ポンプは、液封式真空ポンプシステムであり得る。いくつかの実施形態では、液封真空ポンプで使用される媒体は水である。液封真空ポンプは、少なくともいくつかの理由で極めて優れた性能を提供することができる。液封式ポンプは、内部ポンプ残留物の蓄積を最小限に抑えるために自浄式であり得る。高温蒸気凝縮がポンプ内で行われる場合、凝縮は真空プロセスで使用される媒体に適合する。したがって、乾式真空ポンプのような潤滑油汚染の問題はない。軸受は、外部に設置され、グリースで潤滑され得る。軸受には、スチームまたは蒸気との接触点はない。したがって、軸受の焼き付きの問題や潤滑剤の汚染がない。ウェットワイプからの凝縮物は、液封真空ポンプシステムのためのシール液および冷却媒体として使用され得る。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】
本明細書に開示するように、ウェットワイプ布(不織布)は、繊維と熱可塑性ポリマーなどのポリマーとの均一な層を含み得る。繊維は、内部水分含量を吸収し、維持することができる。本明細書に開示するDDC押出機システムおよび関連するプロセスは、これらの布特性を利用して、H2Oガスを使用してハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットの製造を可能にし得る。この技術は、異形押出プロセスのような他のプロセスにも使用可能である。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0049
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
コンパウンド押出機システム012は、2段でプロセスを終了することができる。コンパウンド押出機システム012の第1のゾーンにおいて、コンパウンド押出機システム012は、繊維およびポリマーを含む溶融ポリマーを、添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂と同時に連続的に混合することができる。コンパウンド押出機システム012の第2の段では、コンパウンド押出機システム012は、ポリマーを脱気し、スクリーンチェンジャ019を通して圧送することができる。脱気システム102(例えば、いくつかの実施形態では、真空ポンプシステムであり得る)は、ライン014を介したDDC押出機システム010およびライン013を介したコンパウンド押出機システム012の両方の処理中に蒸気/ガスを抜くことができる。コンパウンド押出機システム012は、ウェットワイプリサイクルプロセスで使用される一軸スクリュー、二軸スクリュー、およびリング式の押出機を備え得る。ウェットワイプリサイクルプロセスのためにDDC押出機システム010およびコンパウンド押出機012を含む2段押出機のレイアウト概念を使用することによって、溶融ポリマーは、高い水分含量を有するリサイクル済み材料に役立つ方法で処理される。DDC押出機システム010とコンパウンド押出機012の両方を使用することにより、溶融ポリマーを大気中に吐出させ、残余ガスを溶融ポリマーから逃がすことができる。このような2段プロセスラインはさらに、ウェットワイプ廃棄物材料が溶融ポリマー状態に処理された後に、添加剤、着色剤、およびブースタ樹脂を、コンパウンド押出機システム012において溶融ポリマーに供給することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、DDC押出機の動作原理をコンパウンド押出機の動作原理と組み合わせて、単一段のウェットワイプリサイクルプロセスにして、ウェットワイプリサイクル装置の空間および構成部材も低減し、電力消費および保守コストを低減することができる。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0053
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0053】
図6A~6Dを参照すると、
図5A~5Dに示すWWPCペレットを作製するためのウェットワイプリサイクルシステムと同様のプロセスで、ハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットを作るために使用され得るウェットワイプリサイクルシステム114、116、118、120の実施形態が示されている。しかしながら、HSLPペレットは多孔質構造を有するが、WWPCペレットは中実である。特に、切断チャンバ024およびペレタイザシステム020によるペレット化段階において、プロセス水は、外側にある溶融ポリマー011を硬質ペレット形態に固化する。しかし、HSLPペレットの多孔質構造のために、この段階の間に水分がペレットに吸収される。ペレットは、ウェットワイプリサイクルシステム114、116、118、120内の遠心乾燥機027を通過した後、ペレットの水分含量を低下させるための追加のペレット乾燥装置として使用されるタンブラー乾燥機031に流入する。ペレットは、タンブラー乾燥機031内の回転スクリーンドラムを通って流れ、ブロワ032は、ペレットに加熱空気033を循環させて、ペレットをさらに乾燥させ、その結果、最終乾燥ペレットは、タンブラー乾燥機出口
34から吐出されたときに、より少ない水分含量を有するようになる。システムに追加されたタンブラー乾燥機以外は、
図6Aのリサイクルシステム114は、
図5Aのリサイクルシステム104と同様の構成を有する。同様に、
図6Bのリサイクルシステム116は、
図5Bのリサイクルシステム108と同様の構成を有し、
図6Cのリサイクルシステム118は、
図5Cのリサイクルシステム110と同様の構成を有する。さらに、
図6Dのリサイクルシステム120は、
図5Dのリサイクルシステム112と同様の構成を有する。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0055
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0055】
本明細書に記載するウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするための押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法は、布中の繊維およびポリマーの均一な層ならびに布中の内部水分含量を使用することができる、ウェットワイプ布および他の不織布からハードシェル軽量プラスチック(HSLP)ペレットを作製するために使用され得る。例えば、布の内部水分含量(H2Oガス)をブロー剤として使用することができる。HSLPペレットは、コンクリート、ビーンバッグ、包装材料、濾過用途などにおいて骨材を形成または生成するために使用され得る。布の内部水分含量(特に、H2Oガス)をブロー剤として使用する技術は、より軽量の異形材を作り出すために押出異形材のプロセスに適用され得る。同様に、本明細書に開示するリサイクルシステムおよびプロセスは、軽量押出異形材部品を形成する際に、ウェットワイプ布中の繊維およびポリマーの均一な層を利用することができる。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0056】
本明細書に記載されているウェットワイプ廃棄物材料をリサイクルするための押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法は、
図10に示されているように、リサイクル済みプラスチックペレットおよび製材を、ハイドロパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物材料から作製するために使用され得る。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料は、プラスチック被覆紙、または表面にプラスチック層またはプラスチック処理を有する紙または板紙を含む積層複合材料を含み得る。このタイプの紙は、食品および飲料の包装産業において一般的に使用される。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20は、ウェットワイプ廃棄物材料と同様の水分含量特性を有する。ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20は、20%から80%以上まで
及び得る水分レベルを含有し得る。ハイドロパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物20はさらに、10%乃至50%の間の古紙材料を含有し得る。上述の押出機システム、リサイクルシステム、装置、および関連する方法を使用して、ハイドロパルパー/ハイドロパルプ廃棄物材料20をリサイクルプラスチックペレット22に変換することができ、その後、リサイクル済みプラスチックペレット22を加熱し、代替製材24などの所望の形態で押し出すと、他の有用な構成部材にすることができる。
【手続補正15】
【補正対象書類名】図面
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】2024-08-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
【
図1】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る脱水脱気減容押出機システムの一実施形態の側面図を例解する。
【
図1A】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1B】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面図を例解する。
【
図1C】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る固体段階脱気部材および溶融段階脱気部材を示す、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の鉛直断面側面図を例解する。
【
図2】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用され得る、
図1の脱水脱気減容押出機システムにおいて使用されるスクリューの一実施形態の側面図を例解する。
【
図3A】本開示の主要部に係る押出機バレルの一実施形態における
図2のスクリューの配置を例解するために半透明の壁を有する
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の側面図を例解する。
【
図3B】本開示の主要部に係る、吐出スクリューが主スクリューに接続される軸受ダイハウジングおよびアダプタの一実施形態を示す、
図1の脱水脱気減容押出機システムの実施形態の一部の鉛直断面図を例解する。
【
図4】本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封式真空ポンプシステムの一実施形態の概略側面図を例解する。
【
図4A】
本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封真空ポンプの一実施形態の斜視図を例解する。
【
図4B】
本開示の主要部に係るウェットワイプリサイクルシステムの一実施形態において使用される液封真空ポンプの一実施形態の斜視図を例解する。
【
図5A】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図である。
【
図5B】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5C】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図5D】本開示の主要部に係るウェットワイププラスチック複合材製品またはペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6A】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6B】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6C】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図6D】本開示の主要部に係るハードシェル軽量プラスチックペレットを製造するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルシステムの実施形態の概略側面図を例解する。
【
図7】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の投入材料および産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図8】本開示の主要部に係るリサイクル済み製品およびリサイクル済み物品を形成するために使用されるウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施形態の産出材料を示す簡略フローチャートを例解する。
【
図9】本開示の主要部に係るウェットワイプ廃棄物リサイクルプロセスの一実施態様の別の産出材料の一実施態様を示す図を例解する。
【
図10】本開示の主要部に係る含水プラスチックリサイクルプロセスの一実施形態のハイドラパルパー/ハイドロパルププラスチック廃棄物の投入材料、ならびに産出材料および製品を示す簡略フローチャートを例解する。
【国際調査報告】