JP3198742U

JP3198742U - 生分解性複合樹脂ペレット製造装置

Info

Publication number: JP3198742U
Application number: JP2015001402U
Authority: JP
Inventors: 豊押田; 田中　裕之; 裕之田中
Original assignee: 日本ペパロン株式会社
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2025-03-10

Abstract

【課題】単独の粉砕機により微粉砕した古紙の紙粉とポリ乳酸樹脂および架橋剤から一体成形機により製造する生分解性複合樹脂ペレットの製造装置を提供する。【解決手段】製造装置は、単独の粉砕機を有し、当該粉砕機は、粉砕室と、当該粉砕室内に投入された古紙を粉砕して紙粉にする複数の固定刃と回転刃と、当該紙粉を当該粉砕室から落下させる吸引スクリーンとを有し、当該製造装置はまた、成形機を有し、微粉砕された紙粉がベルトコンベア２０によりホッパー２３に定量的に投入される。当該成形機は、樹脂組成物を加熱下に混練する混練室２６と、混練室２６で混練された樹脂組成物が排出される押出成形室４１とを有し、当該成形機は、押出成形室４１内の樹脂組成物をダイス孔４３より加圧押出して一体成形する。【選択図】図３

Description

考案の詳細な説明

本考案は、古紙とポリ乳酸から成る複合材を製造する際に、単独の粉砕機により微粉砕した古紙の紙粉とポリ乳酸樹脂および架橋剤を混練室と押出室から成る一体成形機により製造する生分解性複合樹脂ペレットの製造装置に関するものである。

近年石油系プラスチック使用による廃棄物の環境保全並びに地球温暖化対策上の炭酸ガス削減の観点から、植物由来のセルロース繊維質を持つ古紙と同じく植物由来の生分解性樹脂であるポリ乳酸樹脂との複合材料の開発が進められている。

複合材の原料となる古紙は、粉砕して配合に適したサイズと強度を保つ必要があるが、従来は古紙を湿式で解砕したり、より簡便な乾式で、ハンマーミルにより綿状に解繊したり、ロールクラッシャーやカッターミルで２００μ以下に微粉砕して樹脂と紙粉が良く混合し、均一組成の複合材が得られる工夫がなされている。しかし、繊維の強度を維持しながら古紙を大量に微粉砕して複合材料に供することは容易でなく、通常は特開平０８−２８３４７５合報や特開平１１−０９９５２２合報に示すごとく、古紙を粗粉砕機で２〜５ｍｍサイズに粗粉砕し、次いで微粉砕機で２００μ以下に微粉砕する２段処理により複合材料に供したり、特開平２００３−３４０８２３合報に示すごとく、粗粉砕した紙粉と樹脂に添加剤を加えて混練・押出成形して複合材料とした後に、再度この成形した複合材料を粉砕して、混練・押出成形を行って目的の複合材とする２段処理が行われている。このような２段処理は工程が増加して、コストが高くなり、また加熱履歴が増えて材料劣化が生じ、製品品質が低下するという問題がある。

更に、複合材の原料となるポリ乳酸樹脂は、複合材中の分散を良好とするために特許文献３５９７６４５号、同じく４５９０３７８号に示すごとく、粒径が３〜２００μの粉末とすることが望まれているが、粉塵飛散の問題に加えてポリ乳酸樹脂はポリオレフィン等の汎用樹脂に比べて強度が高く、ペレットを粉砕機で微粉砕して複合材料に供することが困難であった。

また、ポリ乳酸は精製した発酵乳酸の環状二量体であるラクチドの開環重合や溶媒中での脱水重合により製造されているが、構成する乳酸の不斉炭素により、Ｄ体、Ｌ体、ＤＬ混合体等の種類があり、通常強度、耐熱性の点から結晶性の高い９８％の純度を超える高純度なＤ体、またはＬ体のポリ乳酸が選定されている。しかし、このような高純度なポリ乳酸を古紙との複合材の製造に供することは、材料コストが高くなると共に、融点を高め、混練、溶融、押出の加工時の作業温度を高めて、古紙の変質、押出ノズル（ダイス孔）の詰り、取出したペレットの融着を起こすという問題を生じていた。

更に、紙粉とポリ乳酸樹脂および架橋剤を混合して混練、溶融、押出加工するために、通常は加圧式や双腕式混練機（ニーダー）で混練・溶融した複合材を、ベルトコンベヤー等の移送機で一軸式や、混合、分散機能に優れ、安定した押出量が期待できる二軸式、または２軸テーパー式の押出機（ペレタイザー）の投入口に投入し、スクリューで加圧、加温しながらに押出ノズルより回転式カッターを介して複合材ペレットを製造していが、混練機のホッパーに微粉状の紙粉とポリ乳酸樹脂を投入すると粉塵が飛散し、嵩比重の異なる材料の投入により、ホッパー内で材料どうしが分離して、均一な供給・混合に支障を生じ、均質な組成を有するペレットを得られないという問題を生じている。
また、溶融した複合材を混練機から押出機に移送する際に温度変化を生じて押出機のダイス孔から排出するペレットに不良や目詰りを起こす問題も発生していた。

考案の効果

本考案の目的は、古紙とポリ乳酸から成る複合材を製造する際に、均質な配合組成が得られて、かつ粉塵の飛散も少ない粒径を有する古紙を、単独の粉砕機により一段で微粉砕することにより生産効率をあげてコストを低減し、混練室と押出室から成る一体成形機に投入し、低温で溶融して均質な配合組成が得られて、かつ粉塵の飛散も少なく、比較的安価なペレット状のポリ乳酸と混合し、架橋剤を加えて混練、溶融、押出成形を行うことにより、ダイス孔の目詰りや取出したペレットの融着がなく、安価で均質な生分解性複合樹脂ペレットの製造装置を提供することにある。

本考案を実施するための最良の形態としては、粉砕室に投入した複数枚の古紙を、複数の固定刃と回転刃を有する単独の粉砕機により１５０〜８００ｒｐｍで微粉砕して、吸引スクリーンを介して得た２〜４ｍｍ径の紙粉４０〜６０重量部と融点が１４０〜１６０℃でＤ体乳酸の含有量が２〜５重量％のＬ体型ポリ乳酸樹脂４０〜６０重量部および架橋剤１〜４重量部を混練室と押出室を有する成形機の混練室に定量投入し、１８０〜１９０℃の加熱下に混練した複合樹脂組成物を、押出成形室より２〜５ｍｍ径のダイス孔より加圧押出して一体成形する生分解性複合樹脂ペレットの製造装置を提供する。

以下本考案の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本考案の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の古紙粉砕機の正面図である。粉砕機１の投入ステージ２の投入口３より一枚が０．２〜１．０ｍ^２、厚さ０．１〜５ｍｍの古紙を２〜１０枚づつ連続して粉砕室４に投下する。架台５上のローラー駆動モーター６により粉砕された紙粉は、シューター室７の下部に設置された吸引筒８よりブロアー９およびサイクロン１０を経て収納箱１１に集荷され、軽量された紙粉がベルトコンベヤー等の移送具で混練機のホッパーに投入される。

図２は、本考案の構成例を示す古紙粉砕機の粉砕室の断面図である。粉砕室４の上のホッパー１２より古紙が投入され、粉砕機本体１３内のローラー駆動モーター６に連結したモーターシリンダー１４に固定した複数枚の回転刃１５と、粉砕機本体１３に固定した複数の固定刃１６により破砕され、粉砕された紙粉が吸引スクリーン１７を通過して補修室１８に落下する。回転刃１５のローター部にはブレード１９が設置される。図２では、３個のブレードを有する回転刃と２個の固定刃の例を示しているが、各々複数個を設置することも可能である。補修室１８に落下した紙粉は、吸引筒８からブロアー９により排出されて収納箱１１に移送される。ステンレス製のメッシュから成る吸引スクリーン１７は２〜４ｍｍ径のパンチ孔が付設され、粉塵の飛散の少ない２〜４ｍｍ径の紙粉を１段の粉砕工程で製造することができる。

図３は、本考案の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の混練室と押出室を有する一体型成形機の側面図である。
図３で、本考案の粉砕機で微粉砕された２〜４ｍｍ径の計量された紙粉がベルトコンベヤー２０により、紙粉投入口２１から混練機２２のホッパー２３に配合比が４０〜６０重量部となるように定量的に投入される。同じく本考案の融点が１４０〜１６０℃でＤ体乳酸の含有量が２〜５重量％のＬ体型ポリ乳酸樹脂ポリ乳酸と架橋剤が定量機と投入モーターから成るポリ乳酸投入機２４および架橋剤投入機２５からホッパー２３に配合比が各々４０〜６０重量部および１〜４重量部となるように定量的に投入される。混練機２２の混練室２６には駆動モーター２７、２８によりブレードを有するローター２９、３０を１６０〜２００℃、５〜１０分間、２０〜５０ｒｐｍ回転させて混練する。混練及び混練物の排出と押出室への移送用の駆動部は、モーター３１、変速機３２、減速機３３等から構成される。ローター内部には熱媒体、冷却水による温度制御機構を設けることは好ましい。混練室２６は、加圧シリンダー３４及び加圧蓋３５により２〜７ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で加圧する。混練終了時に混練室２６の底に設置された底板３６を開閉モーター３７によりスライドして開いて混練物を排出し、２次混練する排出スクリュー３８に投下する。排出スクリュー３８の出口側には連結した回転ディスク３９が設けられ、回転ディスク３９には４〜８ｍｍ径の穴が多数敷設され、軸受けを介して固定ディスク４０と接している。回転ディスク３９と固定ディスク４０には４〜８ｍｍ径の穴が多数敷設され、通過した混練物は押出室４１に導入される。押出室４１に導入された混練物は、ピッチが排出スクリューより小さい押出スクリュー４２により、押出スクリュー４２の外周に熱媒体、冷却水による温度制御機構を設け１７０〜１９０℃に保温しながら、２〜４ｍｍ径の穴を敷設した押出ダイス４３を経て押出される。押出ダイス４３から押出された混練物は、蓋体４４を介して押出スクリュー４２と連結したスクリューカッター４５により径２〜４ｍｍ、長さ２〜４ｍｍの生分解性複合樹脂ペレットを効率良く製造し、ペレット収納箱４６内に収容し、計量後に出荷容器に包装して出荷する。

図４は、本考案の別の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の混練機と押出機をスクリューコンベアーで連結した連結一体型成形機の例を示す側面図である。図４で混練機２５の機構は図３と同様であり、各部は同じ符号で示している。排出スクリュー３８から排出された混練物は、混練物収納箱４７内にあるスクリューコンベアー４８により、押出機４９のホッパー５０に投入される。スクリューコンベアー４８はスクリューモーター５１で駆動され、スクリュー円筒の外周はベルトヒーターやリボンヒーター等の加熱手段５２により保温される。押出機４９のフィーダー部５３では、押出モーター５４の駆動により、スクリュー式押出機で混練物を押出すが、スクリュー式押出機としては、一軸スクリューや二軸スクリューが知られている。図４では、特に混合効率に優れた２軸テーパースクリュー５５の例を示しており、混練物は噛み込みよく押出室４１に押出されて、図３に述べた方法と同様に本考案の生分解性複合樹脂ペレットを効率良く製造することができる。

以上、図３および図４で示すように、本考案の混練室と押出室を有する一体成形機を用いることにより、混合、混練、溶融、押出を一貫成形することができ、混練から押出までの熱履歴、ダイスの目詰り、押出ペレットの融着等のトラブルを回避して、均質な生分解性複合樹脂ペレットを製造することが可能となる。

図１は、本考案の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の古紙粉砕機の正面図である。図２は、本考案の構成例を示す古紙粉砕機の粉砕室の断面図である。図３は、本考案の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の混練室と押出室を有する一体型成形機の側面図である。図４は、本考案の別の構成例を示す生分解性複合樹脂ペレットの製造装置の混練機と押出機をスクリューコンベアーで連結した連結一体型成形機の例を示す側面図である。

１：粉砕機
２：投入ステージ
３：投入口
４：粉砕室
５：架台
６：駆動モーター
７：シューター室
８：吸引筒
９：ブロアー
１０：サイクロン
１１：収納箱
１２：ホッパー
１３：粉砕機本体
１４：モーターシリンダー
１５：回転刃
１６：固定刃
１７：スクリーン
１８：捕集室
１９：牽引錘
２０：ベルトコンベアー
２１：粉体投入機
２２：混練機
２３：ホッパー
２４：ポリ乳酸投入機
２５：架橋剤投入機
２６：混練室
２７，２８：駆動モーター
２９，３０：ローター
３１：モーター
３２：変速機
３３：減速機
３４：加圧シリンダー
３５：加圧蓋
３６：底板
３７：開閉モーター
３８：排出スクリュー
３９：回転ディスク
４０：固定ディスク
４１：押出室
４２：押出スクリュー
４３：押出ダイス
４４：蓋体
４５：スクリューカッター
４６：ペレット収納箱
４７：混練物収納箱
４８：スクリューコンベアー
４９：押出機
５０：ホッパー
５１：スクリューモーター
５２：加熱手段
５３：フィーダー部
５４：押出モーター
５５：２軸テーパースクリュー

Claims

粉砕室に投入した複数枚の古紙を、複数の固定刃と回転刃を有する単独の粉砕機により１５０〜８００ｒｐｍで微粉砕して、吸引スクリーンを介して得た２〜４ｍｍ径の紙粉４０〜６０重量部と粒径が１〜３ｍｍのペレット状で融点が１４０〜１６０℃のＤ体乳酸の含有量が２〜５重量％のＬ体型ポリ乳酸樹脂４０〜６０重量部および架橋剤１〜４重量部を混練室と押出室を有する成形機の混練室に定量投入し、１７０〜１９０℃の加熱下に混練した複合樹脂組成物を、押出成形室より２〜５ｍｍ径のダイス孔より加圧押出して一体成形する均質な生分解性複合樹脂ペレットの製造装置