多段式の熱可塑性樹脂押出装置およびそれを用いた熱可塑性樹脂の押出方法
【課題】再生樹脂に含まれる揮発成分をほぼ完全に除去することで、より高品質の再生樹脂を製造することのできる多段式の熱可塑性樹脂押出装置を提供する。
【解決手段】第１の熱可塑性樹脂押出機１０と、第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂が流入する第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａにおいて、第１の熱可塑性樹脂押出機１０の樹脂押出口５０と第２の熱可塑性樹脂押出機１０の樹脂取入口７１とを、溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部１００によって接続するとともに、連結部１００の一部には減圧室１２０を形成する。
【解決手段】第１の熱可塑性樹脂押出機１０と、第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂が流入する第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａにおいて、第１の熱可塑性樹脂押出機１０の樹脂押出口５０と第２の熱可塑性樹脂押出機１０の樹脂取入口７１とを、溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部１００によって接続するとともに、連結部１００の一部には減圧室１２０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式の熱可塑性樹脂押出装置とそれを用いた熱可塑性樹脂の押出方法に関し、より詳しくは、粉砕された熱可塑性樹脂を、再利用の目的でペレット化あるいはシート化するときに好適に用いられる多段式の熱可塑性樹脂押出装置とそれを用いた熱可塑性樹脂の押出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用および自然環境保護の見地から、包装材や容器等として一度用いられた発泡ポリエチレンや発泡ポリスチレン等の熱可塑性樹脂発泡体、あるいは容器等を打ち抜いた後の端材等であるバージン材の熱可塑性樹脂発泡体を、再度ペレット化またはシート化して、樹脂成形品の原料として再利用することが行われている。
【０００３】
ペレット化あるいはシート化には、通常、押出し用のスクリューを内装したシリンダーを持つ押出機が用いられる。使用済みあるいはバージン材の熱可塑性樹脂発泡体は適度の大きさに粉砕された後、その粉砕品が押出機のホッパー内に原料として供給される。供給された粉砕原料は、シリンダー内でのスクリューの回転による送りの過程で、加熱と圧縮を受けながら溶融していく。その過程で、粉砕原料である発泡体中に残存する気体成分（外気）はシリンダーに形成したベント口から抜き出され、樹脂成分のみとなった溶融樹脂がシリンダーの押出口から押し出さる。押し出された溶融樹脂は冷却後にシート化されるか、裁断されてペレット化される。
【０００４】
良質の再生樹脂ペレットあるいは再生樹脂シートを得るためには、粉砕原料中に残存する気体成分を高い割合で除去することとともに、より定量的に押し出す必要があることから、特許文献１あるいは特許文献２には、２個の押出機を直列に配列したものが記載されている。なお、特許文献１あるいは特許文献２に記載される形態の押出装置は、発泡樹脂粉砕品の再ペレット化あるいはシート化に限らず、非発泡樹脂の粉砕品の再ペレット化またはシート化にも用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１７２７号公報
【特許文献２】特開平６−１７０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、資源を再利用するために、一度使用した樹脂製品（市場回収品）等を押出機を用いて溶融樹脂とし、そこからペレット化あるいはシート化した再生樹脂を得るシステム、すなわち樹脂のリサイクルシステムは、今日において、重要なシステムであり、それに対する社会的要望は、今後ますます高くなることが予測される。また、ペレット化あるいはシート化した再生樹脂の用途も一層広がることが予測されることから、再生樹脂の品質についても、現在のレベル以上に高品質なもの求められるようになると思われる。
【０００７】
より高品質の再生樹脂を得ようとする場合、揮発成分を可能な限り除去することが必要となる。すなわち、樹脂は、反覆する熱履歴や剪断力を受けると劣化するようになり、樹脂が分解してできる揮発成分（例えば、残留モノマー）の割合が高くなることが起こる。また、製品として樹脂製品が使用される過程で、何らかの揮発成分が樹脂製品に付着する可能性もある。
【０００８】
このような揮発成分の存在は、リサイクルされる回数が比較的少ない現在のリサイクルシステムでは格別の問題はない。また、現在行われている再生樹脂の用途からも格別の問題はない。しかし、将来、より回数の多い樹脂のリサイクルが要請されるようになったときに、また、用途との関係で、より高品質のリサイクル樹脂が求められるようになったときに、再生樹脂の揮発成分を可能な限り減らすことは、考慮すべき事項となると考えられる。
【０００９】
本発明は、将来に起こるであろうと予測される上記の問題を解決することを課題としており、具体的には、再生樹脂に含まれる揮発成分をほぼ完全に除去することで、より高品質の再生樹脂を製造することのできる多段式の熱可塑性樹脂押出装置と、その装置を用いた熱可塑性樹脂の押出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置は、原料が投入されるホッパーを有するシリンダーと該シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第１の熱可塑性樹脂押出機と、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂を取り入れる溶融樹脂取入口を有するシリンダーと該シリンダー内に供給された溶融樹脂を移送する溶融樹脂移送用のスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第２の熱可塑性樹脂押出機とを少なくとも備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置であって、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の前記押出口と第２の熱可塑性樹脂押出機の前記溶融樹脂取入口とは溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部によって接続されており、前記連結部の一部には減圧室が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、第１の熱可塑性樹脂押出機から押し出される溶融樹脂に揮発成分が含まれている場合に、溶融樹脂が連結部に設けた減圧室を通過する過程で、溶融樹脂から揮発成分は除去される。揮発成分が除去された後の溶融樹脂は第２の熱可塑性樹脂押出機を通過する過程で品質の均質化が図られるとともに、その押出口から定量排出される。その後、従来と同様の冷却処理と細断処理などが行われ、シート化あるいはペレット化した再生樹脂が形成される。製造されたペレットあるいはシートは、揮発成分がほぼ完全に除去されていることから、きわめて高品質な再生樹脂ペレットあるいは再生樹脂シートとなる。
【００１２】
なお、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、第１の熱可塑性樹脂押出機は、原料である粉砕樹脂に対して高い圧縮力と熱を与えて溶融樹脂とすることを主目的とするものであり、前記した特許文献１に記載される特殊形状の突起を持つキージャケットをシリンダーの上流部、すなわちホッパーに近接する部分に装着することが望ましい。それにより、スクリューでの圧縮効率をより高くすることができ、粉砕樹脂の溶融樹脂化が一層推進される。また、第１の熱可塑性樹脂押出機は、スクリューがシングルの形態、ツインの形態等であってよい。さらに、通常、脱気のためのベント口がシリンダーに設けられる。
【００１３】
第２の熱可塑性樹脂押出機は、揮発分の減少した溶融樹脂を温度コントロールしながらかつ定量でその押出口から押し出すことを主目的とするものである。
【００１４】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記減圧室内に、そこを通過する溶融樹脂を流れ方向に複数本に分流することのできる分流手段が介装されている。この態様では、溶融樹脂は分流手段を通過することで複数本に分割され、それにより、溶融樹脂の表面積はその分割本数が増すにしたがって大きくなる。そのために、溶融樹脂から揮発成分が揮発するのを安定化させることができ、かつ揮発量も大きくすることができる。前記分流手段の具体的形状に制限はないが、例として、板状体に形成した複数本のスリットや複数個の貫通孔などが挙げられる。
【００１５】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間に、前記減圧室の圧力が前記第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを調整するための圧力調整手段が設けられる。この圧力調整手段を設けることにより、減圧室が存在するにもかかわらず、第１の熱可塑性樹脂押出機のヘッド圧を所定圧以上に維持することが可能となる。それにより、減圧室での減圧の影響を受けて第１の熱可塑性樹脂押出機から溶融樹脂の送り出しが不安定化するのを回避することができる。それにより、第２の熱可塑性樹脂押出機への溶融樹脂の送りを均一かつ安定化することが一層可能となる。
【００１６】
前記圧力調整手段の形成は、前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間の管径を制御できる手段であればよく、該管路にメルトスルーザーのような邪魔板やチョークバルブを配置してもよく、あるいは、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口にスクリーンメッシュのような邪魔板を配置することで形成してもよい。
【００１７】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、前記減圧室内の圧力は、実際の装置において、そこを通過する溶融樹脂からどの程度まで揮発成分を除去するかを考慮して、実験的に設定することとなるが、一例として、１気圧を７６０ｍｍＨｇとしたときに、減圧室内が１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持されることが挙げられる。減圧室の減圧は、例えば真空ポンプを用いて減圧室を真空引きすることで確立することができるが、高い真空度を長時間にわたり維持しようとすると、装置の運転コストが大きくなるので、特に、０．１〜５０ｍｍＨｇの範囲に維持することが好ましい。
【００１８】
上記した本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の第２の形態において、多段式の熱可塑性樹脂押出装置は、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シリンダーは前記溶融樹脂取入口から前記押出口側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置にシール樹脂取入口を有しており、前記溶融樹脂移送用のスクリューには前記シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を前記溶融樹脂取入口に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部が一体に備えられており、前記シール樹脂移送スクリュー部のピッチは前記溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、運転中に、前記減圧室を大気圧よりも低い圧力に維持するために、例えば真空ポンプによる真空引きが行われる。減圧室は第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー内に連通しており、第２の熱可塑性樹脂押出機から再生溶融樹脂を長時間にわたって押し出し処理をしているときに、減圧室の真空引き操作により、溶融樹脂移送用のスクリュー上流側からシリンダーを通して、外気が減圧室に引き込まれることが起こり得る。このような外気の引き込みが起こると、減圧室を一定の高真空状態に維持することが困難となり、揮発成分の除去が不安定となるとともに、溶融樹脂の押し出し状態も不安定となる恐れがある。
【００２０】
それを回避するために、前記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダーにシール樹脂取入口を設けると共に、溶融樹脂移送用のスクリューに該シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を溶融樹脂取入口側に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部を一体に備えるようにし、該シール樹脂移送スクリュー部のピッチを溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さくすることを特徴としている。
【００２１】
シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂は、シール樹脂移送スクリュー部によって溶融樹脂取入口に向けて移送される過程で、加熱と圧縮と剪断を受けて溶融樹脂となる。それにより、シール樹脂移送スクリュー部とシリンダーの内壁との間には溶融したシール樹脂による気密部が形成される。そのために、減圧室の真空引き時に、外気が溶融樹脂移送用のスクリューの上流側からシリンダーを通して減圧室内に流入するのを確実に阻止することができる。それにより、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、減圧室の圧力を所要の高真空状態に維持することが容易となり、揮発成分の高い除去効率を達成でき、結果として、溶融樹脂の押し出し状態をより安定とすることができる。
【００２２】
上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記シール樹脂移送スクリュー部の移送溝の溝深さは移送開始側では深く終端側では浅くされていることを特徴とする。この形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、シール樹脂移送スクリュー部のピッチは溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことに加えて、移送開始側では深く終端側では浅くされているので、シール樹脂移送スクリュー部で移送されるシール樹脂の圧縮および溶融化を一層高い効率で進行させることができ、より高い封止効果が得られる。
【００２３】
上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様において、シール樹脂移送スクリュー部の移送溝を、溝深さが最も深いフィード部と、溝深さが次第に浅くなるコンプレッション部とで構成としてもよい。この態様では、前記フィード部に対向してシール樹脂取入口を設けることで、より多くの量のシール樹脂を安定的にシール樹脂移送スクリュー部に取り込むことができ、さらに溝深さが次第に浅くなるコンプレッション部を送り方向下流側に備えることで、取り込んだシール樹脂の圧縮および溶融化をさらに高い効率で進行させることができる。コンプレッション部の送り方向下流側に溝深さの最も浅いメタリング部を所定の長さで備えるようにしてもよく、その場合には、溶融樹脂移送用のスクリューへ供給される溶融したシール樹脂の量を確実に定量化することができる。
【００２４】
第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一態様では、シール樹脂移送スクリュー部の後端部とシリンダーとの間にはメカニカルシール構造が形成される。この態様では、シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂がシール樹脂移送スクリュー部の後端側から漏れ出るのを確実に阻止することができる。もちろん、メカニカルシール構造に変えて、リップシール構造など適宜の封止構造を備えることも可能であるが、封止すべき領域が高温環境におかれることから、メカニカルシール構造を備えることは特に好ましい。
【００２５】
なお、第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、シール樹脂は、原料樹脂と同様に、適宜の大きさに粉砕された後、シール樹脂取入口から投入される。投入されシール樹脂移送スクリュー部で溶融したシール樹脂は、第２の熱可塑性樹脂押出機の溶融樹脂取入口から取り込まれた溶融樹脂と一体に合流した後、溶融樹脂移送用のスクリューによって混練されながら、第２の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出される。したがって、単に封止効果を得るためにはシール樹脂には任意の樹脂材料を用いることができるとしても、高品質の再生樹脂を製造するためには、第１の熱可塑性樹脂押出機の原料ホッパーに投入される原料樹脂と同種の樹脂材料をシール樹脂として用いることはきわめて好ましい。その際に、シール樹脂はペレットの状態または溶融した状態でシール樹脂移送スクリュー部に供給してよい。
【００２６】
本発明は、上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法において、前記第１の熱可塑性樹脂押出機のホッパーに供給される粉砕樹脂と、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂とに、同種の熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする。この押出方法をとることにより、より高品質の再生樹脂を効果的に得ることができる。
【００２７】
上記の押出態様において、押出運転開始当初は、シール樹脂取入口に投入するシール樹脂には、別途用意しておいた同種のシール樹脂を用い、第２の熱可塑性樹脂押出機から安定した状態で再生樹脂が得られるようになった時点で、第２の熱可塑性樹脂押出機から押し出される樹脂をペレット化したものや、シート化した後の粉砕品の一部を使用して、もしくは溶融した状態で、第２の熱可塑性樹脂押出機のシール樹脂取入口に投入してシール樹脂として用いることは、より好ましい態様である。この方法を採用することにより、揮発分が除去された再生樹脂をシール樹脂として用いることとなるので、再生効率を向上させ、かつ一層容易に、安定して高品質の再生樹脂を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置を用いることにより、揮発成分がほぼ完全に除去された高品質の再生樹脂を安定して得ることができ、その再生効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一例を説明する図。
【図２】減圧室に配置される分流手段のいくつかの例を示す図。
【図３】シリンダーの上流部に装着されるキージャケットの一例を示す図。
【図４】本発明による第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一例を説明する図。
【図５】図５に示す多段式の熱可塑性樹脂押出装置におけるシール樹脂押出部分を説明するための拡大図。
【図６】比較実験のために用いた多段式の熱可塑性樹脂押出装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、２台の押出機を連結して使用する場合を例として、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好適な実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３１】
第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１は、図１に示すように、第１の熱可塑性樹脂押出機１０と第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを備える。２つの熱可塑性樹脂押出機１０、６０それ自体は、前記した特許文献１または２に記載される従来公知の押出機であってよい。この例において、第１の熱可塑性樹脂押出機１０は、粉砕樹脂である原料が投入されるホッパー２０と、該ポッパー２０の原料出口側が接続するシリンダー３０と、シリンダー３０内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリュー４０と、溶融した樹脂が押し出される押出口５０とを備える。図示しないが、シリンダー３０の外周には、原料を加熱溶融するためのバンドヒーター等の適宜の加熱手段が配設されている。
【００３２】
ホッパー２０は、シリンダー３０内に粉砕樹脂である原料を供給できる形態のものであれば任意の形態のものを用いうる。図示の例では、例えば発泡樹脂の粉砕品である原料を前記シリンダー３０内に一定量だけ圧入できるように、ホッパー２０内に供給スクリュー２１を有している。この形態のホッパーの一例として、特許第２５２６４１７号公報に記載されているものを使用することができる。
【００３３】
シリンダー３０は円筒体であり、内部に適宜の駆動源３１で回転駆動されるスクリュー４０が介装されている。シリンダー３０の上流側には前記したポッパー２０の原料出口側が開口しており、供給スクリュー２１によって粉砕樹脂である原料が定量供給される。そして、シリンダー３０内に供給された原料は、スクリュー４０によって、図で左方向に向けて移送される。
【００３４】
この例において、シリンダー３０は、図３に一例を示すような第１シリンダー（キージャケット：押出機のシリンダーに溝を付けたもので、原料投入口から樹脂の流れ方向に数本から数十本の溝を入口から徐々に浅くするようにして設けている）３２と、そこに接続する第２のシリンダー３３とで構成される。図３（ａ）に長手方向の断面図を、図３（ｂ）に側面図を示すように、第１シリンダー３２は上流側に原料供給口３４を有し、そこに前記ポッパー２０の原料出口側が接続している。そして、この例において、第１シリンダー３２の原料移送方向で見て上流部分の内周部には、第１シリンダー３２の内径より大なる径の底面を有し上記移送方向に沿ってすぼまる円錐面を基底面としてシリンダーの内方側へ突出するとともに、上記移送方向に沿って伸び、かつ先端側程横幅が狭くしかも下流に至る程その高さが低い形状を持つ突起３５が複数列、所定角度間隔をあけて突設されている。なお、このような形態の突起を突設してなる第１シリンダー３２は、前記した特許文献１に記載されたものであり、その形状も、図３に示すものに限らない。
【００３５】
第１シリンダー３２の原料移送方向後端部と第２のシリンダー３３の原料移送方向先端部は、双方のフランジ３６と４１とで一体に接続しており、第２のシリンダー３３の原料移送方向後端部が押出口５０とされている。
【００３６】
スクリュー４０は、第１シリンダー３２と第２のシリンダー３３内のほぼ全長にわたるようにして配置されており、支軸部４２と支軸部４２の外周面に取り付けられた螺旋翼４３とを備える。支軸部４２は、この例では、原料移送方向上流側の第１の支軸部４２ａと、それに接続する下流側の第２の支軸部４２ｂとで構成されている。第１の支軸部４２ａは上流側で小径であり、下流側に向けて次第に拡径している。第２の支軸部４２ｂは上流側で小径であり、下流側に向けて次第に拡径している。そして、第２のシリンダー３３における前記第１の支軸部４２ａと第２の支軸部４２ｂの接続部近傍には、空気抜きとして機能するベント口３７が設けられている。
【００３７】
押出口５０は、溶融した樹脂がシリンダー３０から押し出される部分であり、シリンダー３０の内径よりは十分に小さい口径とされている。必要な場合には、押出口５０には適宜のスクリーンが介装され、溶融樹脂中の固定物を排除する。また、押出口５０の近傍には、圧力計５１が設けてあり、溶融樹脂の押出圧力を計測する。
【００３８】
第２の熱可塑性樹脂押出機６０も、シリンダー７０と、溶融樹脂を移送するためのシリンダー７０内に配置されたスクリュー８０と、溶融樹脂の押出口９０を備える。スクリュー８０は適宜の駆動源６１で回転駆動される。また、図示しないが、シリンダー７０の外周には、溶融樹脂の温度をコントロールするためのバンドヒーター等の適宜の加熱手段が配設されている。シリンダー７０は上流側に溶融樹脂取入口７１を有しており、前記第１の熱可塑性樹脂押出機１０の押出口５０から押し出された溶融樹脂が、後に説明する連結部１００を通って、溶融樹脂取入口７１に入り込む。入り込んだ溶融樹脂は、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の回転によって定量的に押出口９０に送られ、押出口９０から図示しない金型を通過して定量排出される。
【００３９】
図示の例において、押出口９０にも適宜の交換可能なスクリーンチェンジャー９１が介装され、溶融樹脂中の固定物を排除する。また、スクリーンチェンジャー９１の下流にはギアポンプ９２が取り付けてあり、溶融樹脂の押出量の一層の定量化を図っている。なお、ここでも、スクリーンチェンジャー９１やギアポンプ９２は省略可能である。押出口９０から金型を通して押し出される溶融樹脂は、図示しない冷却装置で冷却されてシート化されるか、さらに図示しないカッターにより、ペレット状に切断される。
【００４０】
次に、連結部１００について説明する。連結部１００は、第１の熱可塑性樹脂押出機１０における前記した押出口５０に接続する管路部１１０と、該管路部１１０の下流側端１１１が開放する減圧室１２０とで構成される。そして減圧室１２０の下流側端が前記したシリンダー７０の樹脂取り入れ口７１に接続している。連結部１００は、全体が密閉構造とされており、内部を通過する溶融樹脂が外気と接触することなく通過できるようにされている。
【００４１】
管路部１１０の口径は押出口５０の口径と同じまたはほぼ同じとされており、必須ではないが、この例では、途中に管路部１１０を通過する溶融樹脂に作用する圧力を調整することのできる圧力調整手段１１２が設けられている。圧力調整手段１１２は、管路部１１０の口径を可変に制御することのできるチョークバルブであることは、構成の容易さや作業のし易さの観点から好ましいが、これに限らず、管路部にメルトスルーザーのような邪魔板を配置してもよい。なお、この圧力調整手段は、図示の例のよう管路部１１０にではなく、第１の熱可塑性樹脂押出機１０の押出口５０にブレーカープレートや前記したスクリーンチェンジャー９１にスクリーンメッシュのような邪魔板を配置することによっても、所期の目的を達成することができる。
【００４２】
前記した減圧室１２０は、図示しない真空ポンプに接続しており、図示しない制御装置によって、室内は所要に減圧した状態に維持される。さらに、必須ではないが、図示の例では、減圧室１２０内に開放している管路部１１０の下流側端１１１には、分流手段１３０が取り付けられている。分流手段１３０は、管路部１１０から１本の流れとして流出してくる溶融樹脂を複数本の流れに分流するものであって、分流することにより、減圧室１２０内の減圧した状態に晒される溶融樹脂の表面積を大きくしている。
【００４３】
図２は、分流手段１３０のいくつかの具体例を示している。図２（ａ）は、管路部１１０の下端部に取り付けられた分流手段１３０の側面図である。この例で、分流手段１３０は円筒状部分１３１を有しており、該円筒状部分１３１を閉鎖する底板１３２には、図２（ｂ）に示すように、多数個の円形あるいは楕円形等の小さな開口１３３が形成されている。この開口の個数に相当する数に、管路部１１０からの溶融樹脂は分流される。図２（ｃ）は前記底板１３２に多数個のスリット１３４を形成している。この例では、スリット１３４の本数に応じて溶融樹脂は分流される。
【００４４】
図２（ｄ）（ｅ）は、分流手段１３０の全体形状が箱型の場合での例であり、矩形状をなす底板１３２に、多数個のスリット１３４が形成されている。この場合でも、スリット１３４の本数に応じた数に溶融樹脂は分流される。
【００４５】
次に、上記第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１の作用を説明する。最初に、リサイクルしようとする樹脂材料を適宜の大きさに粉砕する。樹脂材料は発泡樹脂でもよく非発泡樹脂でもよい。発泡樹脂の粉砕品を原料として用いる場合には、図１に示したような、供給スクリュー２１を備えた押し込み型のホッパー２０を用いることが望ましいが、供給スクリュー２１を備えないポッパーを用いることもできる。
【００４６】
粉砕樹脂である原料は、ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される。供給された原料は、図示しない加熱装置により加熱されながら、スクリュー４０によってシリンダー３０内を押出口５０に向けて送られる。原料には、スクリュー４０の形状に応じた圧縮力が作用し、その圧縮と剪断力により、粉砕された樹脂原料は次第に減容しかつ溶融する。発泡樹脂の粉砕品が原料の場合には、原料からの脱気が次第に進行する。第１シリンダー３２と第２シリンダー３３との接続部において一時的に作用する圧力が低くなり、原料内の空気や水分や揮発成分などの大部分はベント口３７から脱気される。
【００４７】
脱気された溶融樹脂は、シリンダー３０の押出力によって、シリンダー３０の押出口５０から連結部１００の管路部１１０内に流入し、さらに、管路部１１０内を通過してその下流側端１１１から減圧室１２０内に押し出される。減圧室１２０内の前記押出口には分流手段１３０が設けてあり、管路部１１０から１本の流れとして押し出されてくる（流出してくる）溶融樹脂は複数本に分流される。それにより、溶融樹脂の表面積は分流本数に応じて大きくなる。
【００４８】
一方、減圧室１２０内は真空ポンプの作用に所要の真空度に減圧されており、表面積の大きくなった溶融樹脂は、減圧した状態に晒される。それにより、溶融樹脂の表面および内部に存在する揮発成分は、樹脂から効果的に除去される。そして、揮発成分が除去された後の溶融樹脂が、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の樹脂取り入れ口７１からそのシリンダー７０内に流入し、入り込んだ溶融樹脂は、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の回転によって定量的に押出口９０に送られて、押出口９０をとおり必要な場合に設けられる図示しない金型から定量排出される。押出口９０から定量排出される溶融樹脂は、揮発成分が除去されたものであり、品質の高い再生樹脂が得られる。
【００４９】
なお、図示の例において、図３に示すような特殊な形態の突起３５を第１シリンダー（キージャケット）３２の一部に備えることで、スクリュー４０の距離に対する圧縮効果を高くすることができる利点がある。しかし、原料の種類によっては、その使用を省略することもできる。
【００５０】
また、管路部１１０の途中に圧力調整手段１１２を設けることにより、減圧室１２０内の圧力によって第１の熱可塑性樹脂押出機１０内が影響を受けるのを遮断することが可能となり、第１の熱可塑性樹脂押出機１０内での所要の圧力を維持することが可能となる。なお、圧力計５１は溶融樹脂の押出圧力を計測するものであり、もし、計測値が低下するような場合には、減圧室１２０内の圧力による影響を第１の熱可塑性樹脂押出機１０内が受けているものと判断して、圧力調整手段１１２を適宜調整し、影響を遮断する。一例として、第１の熱可塑性樹脂押出機１０のヘッド圧を例えば５ｋｇ／ｃｍ２以上に維持するように、圧力調整手段１１２を適宜調整する。
【００５１】
減圧室１２０は、十分に揮発成分を真空引きできる空間を持ち、かつ複数に分流した樹脂の流れが互いに接触しないだけの大きさを持つようにすることが望ましい。また、分流した溶融樹脂が分流手段１３０から出て第２の熱可塑性樹脂押出機６０のスクリュー８０に接触するまでの滞留時間は、一般的に１秒以上、好ましくは１．５秒以上が好ましい。この滞留時間は、減圧室１２０の形状や大きさ、さらには押出量の制御によって、調整することができる。減圧室１２０内の滞留時間が不足する場合は、金網等の邪魔装置をセットし、必要ならこれを多段にセットし、滞留時間を調整することができる。
【００５２】
次に、図４および図５を参照して、本発明による第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２について説明する。第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２は、前記溶融樹脂移送用のスクリュー８０の送り方向上流側にシール機構Ｂをさらに備える点を特徴とする。他の構成は、第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１と同じであり、同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
【００５３】
前記シール機構Ｂは、前記溶融樹脂移送用のスクリュー８０の送り方向上流側に同じ回転軸心を持つようにして一体形成されたシール樹脂移送スクリュー部８２と、該シール樹脂移送スクリュー部８２の部分に対応するシール樹脂用シリンダー部７２とを備える。そして、シール樹脂移送スクリュー部８２のピッチは溶融樹脂移送用のスクリュー８０のピッチよりも小さくされている。また、前記シリンダー７０は、前記シール樹脂移送スクリュー部８２の部分に対応するシール樹脂用シリンダー部７２と、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の部分に対応する溶融樹脂用シリンダー部７３とで構成される。そして、図５に示すように、シール樹脂用シリンダー部７２の前方端と溶融樹脂用シリンダー部７３の後方端とは双方のフランジ７４と７５とで一体に接続されている。シリンダー７０は全体が１つの部材として形成されていてもよい。
【００５４】
前記した溶融樹脂取入口７１は、前記溶融樹脂用シリンダー部７３の上流側端部近傍に形成されており、溶融樹脂取入口７１から前記押出口９０側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置において、すなわち、溶融樹脂取入口７１とスクリューの軸受け部７７との間において、前記シール樹脂用シリンダー部７２の上流側端部近傍に、シール樹脂取入口７６が形成されている。さらに、前記シール樹脂移送スクリュー部８２の端部には、前記シール樹脂用シリンダー部７２との間の隙間を封止するための、例えばメカニカルシールやリップシールのような適宜の封止手段７８が設けられている。
【００５５】
図５に示すように、この例において、前記シール樹脂移送スクリュー部８２に連続状に形成される送り溝は、３つの領域８２ａ、８２ｂ、８２ｃに区分されている。領域８２ａは前記シール樹脂取入口７６近傍に対応する領域であり、溝深さが最も深くされている。この領域はフィード部と呼ばれる。領域８２ｂは、前記領域８２ａの送り方向下流側に続く領域であり、溝深さが下流側に向けて次第に浅くなるようにされている。この領域はコンプレッション部と呼ばれる。領域８２ｃ、前記領域８２ｂの送り方向下流側に続く領域であり、溝深さが最も浅くかつ全領域に亘って一体の深さである。この領域はメタリング部と呼ばれる。なお、領域８２ｃは省略することもできる。
【００５６】
さらに、前記シール樹脂取入口７６には、ホッパー６２が取り付けてあり、ホッパー６２内に充填された適宜のシール樹脂が、シール樹脂取入口７６を通って、シール樹脂移送スクリュー部８２の前記領域８２ａの部分（フィード部）に供給される。供給されたシール樹脂は、領域８２ｂ（コンプレッション部）を通過するときに圧縮と剪断力を受けて次第に減容しかつ溶融する。そして、溶融した樹脂は前記領域８２ｃ（メタリング部）を通過することで定量化され、定量の溶融樹脂が溶融樹脂移送用のスクリュー８０の最上流域に流入する。溶融したシール樹脂により、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間には、気密に封止された状態が形成される。
【００５７】
溶融樹脂移送用のスクリュー８０の最上流域に流入した前記溶融したシール樹脂は、前記連結部１００を通って溶融樹脂取入口７１から溶融樹脂用シリンダー部７３内に流入する溶融樹脂と合流した後、溶融樹脂移送用のスクリュー８０によって混練されながら、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０から押し出される。
【００５８】
溶融樹脂が押出口９０から連続的に定量排出されているときにも、前記した減圧室１２０内は真空ポンプの作用で所要の真空度に継続して減圧されている。減圧室１２０の減圧度合いによって、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の樹脂取入口７１と駆動源６１の間の領域から外気が減圧室１２０内に引き込まれる恐れがある。それを回避するために、第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２では、前記したホッパー６２からシール樹脂取入口７６を通って、シール樹脂がシール樹脂用シリンダー部７２内に供給される。供給されたシール樹脂は、前記したように、シール樹脂移送スクリュー部８２によってシール樹脂用シリンダー部７２内を移動する過程で、加熱と圧縮と剪断を受けることで高圧の溶融樹脂となり、その溶融したシール樹脂によって、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間は、気密に封止された状態となる。それによって、外気が減圧室１２０内に流入するのを確実に阻止することができる。
【００５９】
第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２による熱可塑性樹脂の押し出しにおいて、第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給するシール樹脂の種類は、ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される粉砕樹脂と同種の樹脂である。樹脂種が同じであることから、高品質の再生樹脂を得ることができる。再生樹脂が押出口９０から連続的に定量排出されるようになった時点で、押出口９０から排出される再生樹脂をペレット化したもの、あるいはシート化したものを粉砕したものの一部などを使用して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給する方法は、再生効率を向上させられるのでより好ましく、さらに高品質の再生樹脂を得ることができる。
【００６０】
第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給するシール樹脂の量は、運転時に、溶融樹脂によって、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間に外気が減圧室１２０に引き込まれない程度に気密にかつ封止状態が形成されるだけの量であることが必要である。ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される前記樹脂１００重量部に対して、シール樹脂４〜２０重量部程度使用することが好ましい。
【実施例】
【００６１】
次に、実施例と比較例によって本発明の優位性を説明する。
【００６２】
［材料の調整］
未使用のＰＳＰ（発泡スチロール）成形品およびその端材を粉砕したフレーク５０ｋｇに、揮発成分に相当するものとしてトルエンおよびエタノールをブレンドし、それを押し出し用フレークに混合して、約トルエン５０ｐｐｍ、エタノール５０ｐｐｍになるように薄め、トータル１００ｐｐｍ揮発分の混合フレークを押出原料として用いた。
【００６３】
［試験］
図１に基づき説明した構成を備えた第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１を用い、その原料を表１および表２に示す条件で加圧溶融して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０から押し出される樹脂の含まれる揮発成分を測定した（実施例１〜１３）。ただし、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０には、スクリーンチェンジャー９１およびギアポンプ９２は取り付けずに、先端がノズル形状の金型とスリット状の金型とを選択的に取り付けた。
【００６４】
また、図６に示すように、図１に基づき説明した構成を備えた第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１から、減圧室１２０を除去し、かつ圧力調整手段１１２であるチョークバルブを全開とした状態の装置を用い、表３に示す条件で加圧溶融して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０から押し出される樹脂に含まれる揮発成分を測定した（比較例）。なお、図６において、図１の示したものと同じ機能を奏する部材には、同じ符号を付している。
【００６５】
［試験結果］
試験結果を表４に示した。
なお、表１、表２、表３において、Ａ〜Ｋはそれぞれ次の内容を意味する。
Ａ：押出量（Ｋｇ／ｈ）であり、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０に取り付けた金型からの溶融樹脂の押出量である。
Ｂ：第１の熱可塑性樹脂押出機１０の形態とスクリュー４０の外径ｍｍを示す。
Ｃ：用いる場合での第１シリンダー（キージャケット）３２における突起３５の寸法ｍｍであり、幅×厚み×長さで示している。
Ｄ：圧力調整手段１１２であるチョークバルブに作用する圧力（ｋｇ／ｃｍ２）であり、圧力計５１の測定値である。
Ｅ：分流手段１３０における底板１３２に形成した開口のトータルの面積（ｃｍ２）であり、「列」はスリットであることを示す。
Ｆ：円筒形である減圧室１２０の内法寸法ｍｍであり、直径×長さで示される。
Ｇ：減圧室１２０内の真空度（ｍｍＨｇ）である。
Ｈ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０の形態とスクリュー８０の外径ｍｍを示す。
Ｉ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０内の樹脂温度（℃）を示す。
Ｊ：第１の熱可塑性樹脂押出機１０と第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを接続する連結部１００の管路部１１０の内径φ（ｍｍ）を示す。
Ｋ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０に取り付けた金型の形状と寸法であり、ノズルの場合は内径φ（ｍｍ）を示し、スリットの場合は高さｍｍ×幅ｍｍを示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
［考察］
１．比較例での揮発成分量は８５ｐｐｍであり、本発明でいう「減圧室」を備えない多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、得られる再生樹脂から揮発成分はほとんど除去されていないことがわかる。一方、本発明による減圧室を備えた多段式の熱可塑性樹脂押出装置を用いる場合には、揮発成分量は最大で８．３ｐｐｍ（実施例１０）となっており、高い除去率が得られている。
【００７１】
また、上記の実施例から、本発明において、減圧室内に上記した分流手段を介装すること、連結部における第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と減圧室の入口部との間に減圧室の圧力が第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを遮断するための圧力調整手段を設けること、第１の熱可塑性樹脂押出機のシリンダーに第１シリンダー（キージャケット）３２を備えること、減圧室内の圧力を１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持すること、等は、より好ましい態様であることがわかる。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ１…第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置、
Ａ２…第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置、
Ｂ…シール機構、
１０…第１の熱可塑性樹脂押出機、
２０…粉砕樹脂である原料が投入されるホッパー、
３０…第１の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー、
３２…第１シリンダー（キージャケット）、
３５…第１シリンダー（キージャケット）に形成された突起、
３７…ベント口、
４０…シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリュー、
５０…溶融樹脂の押出口、
５１…圧力計、
６０…第２の熱可塑性樹脂押出機、
６２…シール樹脂が投入されるホッパー、
７０…第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー、
７１…樹脂取入口、
７２…シール樹脂用シリンダー部、
７３…溶融樹脂用シリンダー部、
７６…シール樹脂取入口、
７７…スクリューの軸受け部、
７８…封止手段、
８０…溶融樹脂移送用のスクリュー、
８２…シール樹脂移送スクリュー部、
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ…シール樹脂移送スクリュー部の３つの領域、
９０…溶融樹脂の押出口、
１００…連結部、
１１０…連結部の管路部、
１１２…圧力調整手段（チョークバルブ）、
１２０…管路部の下流側端が開放する減圧室、
１３０…分流手段、
１３１…分流手段の円筒状部分、
１３２…円筒状部分を閉鎖する底板、
１３３…底板に形成された開口、
１３４…底板に形成されたスリット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式の熱可塑性樹脂押出装置とそれを用いた熱可塑性樹脂の押出方法に関し、より詳しくは、粉砕された熱可塑性樹脂を、再利用の目的でペレット化あるいはシート化するときに好適に用いられる多段式の熱可塑性樹脂押出装置とそれを用いた熱可塑性樹脂の押出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源の有効利用および自然環境保護の見地から、包装材や容器等として一度用いられた発泡ポリエチレンや発泡ポリスチレン等の熱可塑性樹脂発泡体、あるいは容器等を打ち抜いた後の端材等であるバージン材の熱可塑性樹脂発泡体を、再度ペレット化またはシート化して、樹脂成形品の原料として再利用することが行われている。
【０００３】
ペレット化あるいはシート化には、通常、押出し用のスクリューを内装したシリンダーを持つ押出機が用いられる。使用済みあるいはバージン材の熱可塑性樹脂発泡体は適度の大きさに粉砕された後、その粉砕品が押出機のホッパー内に原料として供給される。供給された粉砕原料は、シリンダー内でのスクリューの回転による送りの過程で、加熱と圧縮を受けながら溶融していく。その過程で、粉砕原料である発泡体中に残存する気体成分（外気）はシリンダーに形成したベント口から抜き出され、樹脂成分のみとなった溶融樹脂がシリンダーの押出口から押し出さる。押し出された溶融樹脂は冷却後にシート化されるか、裁断されてペレット化される。
【０００４】
良質の再生樹脂ペレットあるいは再生樹脂シートを得るためには、粉砕原料中に残存する気体成分を高い割合で除去することとともに、より定量的に押し出す必要があることから、特許文献１あるいは特許文献２には、２個の押出機を直列に配列したものが記載されている。なお、特許文献１あるいは特許文献２に記載される形態の押出装置は、発泡樹脂粉砕品の再ペレット化あるいはシート化に限らず、非発泡樹脂の粉砕品の再ペレット化またはシート化にも用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１７２７号公報
【特許文献２】特開平６−１７０９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、資源を再利用するために、一度使用した樹脂製品（市場回収品）等を押出機を用いて溶融樹脂とし、そこからペレット化あるいはシート化した再生樹脂を得るシステム、すなわち樹脂のリサイクルシステムは、今日において、重要なシステムであり、それに対する社会的要望は、今後ますます高くなることが予測される。また、ペレット化あるいはシート化した再生樹脂の用途も一層広がることが予測されることから、再生樹脂の品質についても、現在のレベル以上に高品質なもの求められるようになると思われる。
【０００７】
より高品質の再生樹脂を得ようとする場合、揮発成分を可能な限り除去することが必要となる。すなわち、樹脂は、反覆する熱履歴や剪断力を受けると劣化するようになり、樹脂が分解してできる揮発成分（例えば、残留モノマー）の割合が高くなることが起こる。また、製品として樹脂製品が使用される過程で、何らかの揮発成分が樹脂製品に付着する可能性もある。
【０００８】
このような揮発成分の存在は、リサイクルされる回数が比較的少ない現在のリサイクルシステムでは格別の問題はない。また、現在行われている再生樹脂の用途からも格別の問題はない。しかし、将来、より回数の多い樹脂のリサイクルが要請されるようになったときに、また、用途との関係で、より高品質のリサイクル樹脂が求められるようになったときに、再生樹脂の揮発成分を可能な限り減らすことは、考慮すべき事項となると考えられる。
【０００９】
本発明は、将来に起こるであろうと予測される上記の問題を解決することを課題としており、具体的には、再生樹脂に含まれる揮発成分をほぼ完全に除去することで、より高品質の再生樹脂を製造することのできる多段式の熱可塑性樹脂押出装置と、その装置を用いた熱可塑性樹脂の押出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置は、原料が投入されるホッパーを有するシリンダーと該シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第１の熱可塑性樹脂押出機と、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂を取り入れる溶融樹脂取入口を有するシリンダーと該シリンダー内に供給された溶融樹脂を移送する溶融樹脂移送用のスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第２の熱可塑性樹脂押出機とを少なくとも備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置であって、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の前記押出口と第２の熱可塑性樹脂押出機の前記溶融樹脂取入口とは溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部によって接続されており、前記連結部の一部には減圧室が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、第１の熱可塑性樹脂押出機から押し出される溶融樹脂に揮発成分が含まれている場合に、溶融樹脂が連結部に設けた減圧室を通過する過程で、溶融樹脂から揮発成分は除去される。揮発成分が除去された後の溶融樹脂は第２の熱可塑性樹脂押出機を通過する過程で品質の均質化が図られるとともに、その押出口から定量排出される。その後、従来と同様の冷却処理と細断処理などが行われ、シート化あるいはペレット化した再生樹脂が形成される。製造されたペレットあるいはシートは、揮発成分がほぼ完全に除去されていることから、きわめて高品質な再生樹脂ペレットあるいは再生樹脂シートとなる。
【００１２】
なお、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、第１の熱可塑性樹脂押出機は、原料である粉砕樹脂に対して高い圧縮力と熱を与えて溶融樹脂とすることを主目的とするものであり、前記した特許文献１に記載される特殊形状の突起を持つキージャケットをシリンダーの上流部、すなわちホッパーに近接する部分に装着することが望ましい。それにより、スクリューでの圧縮効率をより高くすることができ、粉砕樹脂の溶融樹脂化が一層推進される。また、第１の熱可塑性樹脂押出機は、スクリューがシングルの形態、ツインの形態等であってよい。さらに、通常、脱気のためのベント口がシリンダーに設けられる。
【００１３】
第２の熱可塑性樹脂押出機は、揮発分の減少した溶融樹脂を温度コントロールしながらかつ定量でその押出口から押し出すことを主目的とするものである。
【００１４】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記減圧室内に、そこを通過する溶融樹脂を流れ方向に複数本に分流することのできる分流手段が介装されている。この態様では、溶融樹脂は分流手段を通過することで複数本に分割され、それにより、溶融樹脂の表面積はその分割本数が増すにしたがって大きくなる。そのために、溶融樹脂から揮発成分が揮発するのを安定化させることができ、かつ揮発量も大きくすることができる。前記分流手段の具体的形状に制限はないが、例として、板状体に形成した複数本のスリットや複数個の貫通孔などが挙げられる。
【００１５】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間に、前記減圧室の圧力が前記第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを調整するための圧力調整手段が設けられる。この圧力調整手段を設けることにより、減圧室が存在するにもかかわらず、第１の熱可塑性樹脂押出機のヘッド圧を所定圧以上に維持することが可能となる。それにより、減圧室での減圧の影響を受けて第１の熱可塑性樹脂押出機から溶融樹脂の送り出しが不安定化するのを回避することができる。それにより、第２の熱可塑性樹脂押出機への溶融樹脂の送りを均一かつ安定化することが一層可能となる。
【００１６】
前記圧力調整手段の形成は、前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間の管径を制御できる手段であればよく、該管路にメルトスルーザーのような邪魔板やチョークバルブを配置してもよく、あるいは、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口にスクリーンメッシュのような邪魔板を配置することで形成してもよい。
【００１７】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、前記減圧室内の圧力は、実際の装置において、そこを通過する溶融樹脂からどの程度まで揮発成分を除去するかを考慮して、実験的に設定することとなるが、一例として、１気圧を７６０ｍｍＨｇとしたときに、減圧室内が１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持されることが挙げられる。減圧室の減圧は、例えば真空ポンプを用いて減圧室を真空引きすることで確立することができるが、高い真空度を長時間にわたり維持しようとすると、装置の運転コストが大きくなるので、特に、０．１〜５０ｍｍＨｇの範囲に維持することが好ましい。
【００１８】
上記した本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の第２の形態において、多段式の熱可塑性樹脂押出装置は、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シリンダーは前記溶融樹脂取入口から前記押出口側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置にシール樹脂取入口を有しており、前記溶融樹脂移送用のスクリューには前記シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を前記溶融樹脂取入口に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部が一体に備えられており、前記シール樹脂移送スクリュー部のピッチは前記溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、運転中に、前記減圧室を大気圧よりも低い圧力に維持するために、例えば真空ポンプによる真空引きが行われる。減圧室は第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー内に連通しており、第２の熱可塑性樹脂押出機から再生溶融樹脂を長時間にわたって押し出し処理をしているときに、減圧室の真空引き操作により、溶融樹脂移送用のスクリュー上流側からシリンダーを通して、外気が減圧室に引き込まれることが起こり得る。このような外気の引き込みが起こると、減圧室を一定の高真空状態に維持することが困難となり、揮発成分の除去が不安定となるとともに、溶融樹脂の押し出し状態も不安定となる恐れがある。
【００２０】
それを回避するために、前記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダーにシール樹脂取入口を設けると共に、溶融樹脂移送用のスクリューに該シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を溶融樹脂取入口側に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部を一体に備えるようにし、該シール樹脂移送スクリュー部のピッチを溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さくすることを特徴としている。
【００２１】
シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂は、シール樹脂移送スクリュー部によって溶融樹脂取入口に向けて移送される過程で、加熱と圧縮と剪断を受けて溶融樹脂となる。それにより、シール樹脂移送スクリュー部とシリンダーの内壁との間には溶融したシール樹脂による気密部が形成される。そのために、減圧室の真空引き時に、外気が溶融樹脂移送用のスクリューの上流側からシリンダーを通して減圧室内に流入するのを確実に阻止することができる。それにより、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、減圧室の圧力を所要の高真空状態に維持することが容易となり、揮発成分の高い除去効率を達成でき、結果として、溶融樹脂の押し出し状態をより安定とすることができる。
【００２２】
上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様では、前記シール樹脂移送スクリュー部の移送溝の溝深さは移送開始側では深く終端側では浅くされていることを特徴とする。この形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、シール樹脂移送スクリュー部のピッチは溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことに加えて、移送開始側では深く終端側では浅くされているので、シール樹脂移送スクリュー部で移送されるシール樹脂の圧縮および溶融化を一層高い効率で進行させることができ、より高い封止効果が得られる。
【００２３】
上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好ましい態様において、シール樹脂移送スクリュー部の移送溝を、溝深さが最も深いフィード部と、溝深さが次第に浅くなるコンプレッション部とで構成としてもよい。この態様では、前記フィード部に対向してシール樹脂取入口を設けることで、より多くの量のシール樹脂を安定的にシール樹脂移送スクリュー部に取り込むことができ、さらに溝深さが次第に浅くなるコンプレッション部を送り方向下流側に備えることで、取り込んだシール樹脂の圧縮および溶融化をさらに高い効率で進行させることができる。コンプレッション部の送り方向下流側に溝深さの最も浅いメタリング部を所定の長さで備えるようにしてもよく、その場合には、溶融樹脂移送用のスクリューへ供給される溶融したシール樹脂の量を確実に定量化することができる。
【００２４】
第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一態様では、シール樹脂移送スクリュー部の後端部とシリンダーとの間にはメカニカルシール構造が形成される。この態様では、シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂がシール樹脂移送スクリュー部の後端側から漏れ出るのを確実に阻止することができる。もちろん、メカニカルシール構造に変えて、リップシール構造など適宜の封止構造を備えることも可能であるが、封止すべき領域が高温環境におかれることから、メカニカルシール構造を備えることは特に好ましい。
【００２５】
なお、第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置において、シール樹脂は、原料樹脂と同様に、適宜の大きさに粉砕された後、シール樹脂取入口から投入される。投入されシール樹脂移送スクリュー部で溶融したシール樹脂は、第２の熱可塑性樹脂押出機の溶融樹脂取入口から取り込まれた溶融樹脂と一体に合流した後、溶融樹脂移送用のスクリューによって混練されながら、第２の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出される。したがって、単に封止効果を得るためにはシール樹脂には任意の樹脂材料を用いることができるとしても、高品質の再生樹脂を製造するためには、第１の熱可塑性樹脂押出機の原料ホッパーに投入される原料樹脂と同種の樹脂材料をシール樹脂として用いることはきわめて好ましい。その際に、シール樹脂はペレットの状態または溶融した状態でシール樹脂移送スクリュー部に供給してよい。
【００２６】
本発明は、上記第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法において、前記第１の熱可塑性樹脂押出機のホッパーに供給される粉砕樹脂と、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂とに、同種の熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする。この押出方法をとることにより、より高品質の再生樹脂を効果的に得ることができる。
【００２７】
上記の押出態様において、押出運転開始当初は、シール樹脂取入口に投入するシール樹脂には、別途用意しておいた同種のシール樹脂を用い、第２の熱可塑性樹脂押出機から安定した状態で再生樹脂が得られるようになった時点で、第２の熱可塑性樹脂押出機から押し出される樹脂をペレット化したものや、シート化した後の粉砕品の一部を使用して、もしくは溶融した状態で、第２の熱可塑性樹脂押出機のシール樹脂取入口に投入してシール樹脂として用いることは、より好ましい態様である。この方法を採用することにより、揮発分が除去された再生樹脂をシール樹脂として用いることとなるので、再生効率を向上させ、かつ一層容易に、安定して高品質の再生樹脂を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置を用いることにより、揮発成分がほぼ完全に除去された高品質の再生樹脂を安定して得ることができ、その再生効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一例を説明する図。
【図２】減圧室に配置される分流手段のいくつかの例を示す図。
【図３】シリンダーの上流部に装着されるキージャケットの一例を示す図。
【図４】本発明による第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置の一例を説明する図。
【図５】図５に示す多段式の熱可塑性樹脂押出装置におけるシール樹脂押出部分を説明するための拡大図。
【図６】比較実験のために用いた多段式の熱可塑性樹脂押出装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、２台の押出機を連結して使用する場合を例として、本発明による多段式の熱可塑性樹脂押出装置の好適な実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３１】
第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１は、図１に示すように、第１の熱可塑性樹脂押出機１０と第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを備える。２つの熱可塑性樹脂押出機１０、６０それ自体は、前記した特許文献１または２に記載される従来公知の押出機であってよい。この例において、第１の熱可塑性樹脂押出機１０は、粉砕樹脂である原料が投入されるホッパー２０と、該ポッパー２０の原料出口側が接続するシリンダー３０と、シリンダー３０内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリュー４０と、溶融した樹脂が押し出される押出口５０とを備える。図示しないが、シリンダー３０の外周には、原料を加熱溶融するためのバンドヒーター等の適宜の加熱手段が配設されている。
【００３２】
ホッパー２０は、シリンダー３０内に粉砕樹脂である原料を供給できる形態のものであれば任意の形態のものを用いうる。図示の例では、例えば発泡樹脂の粉砕品である原料を前記シリンダー３０内に一定量だけ圧入できるように、ホッパー２０内に供給スクリュー２１を有している。この形態のホッパーの一例として、特許第２５２６４１７号公報に記載されているものを使用することができる。
【００３３】
シリンダー３０は円筒体であり、内部に適宜の駆動源３１で回転駆動されるスクリュー４０が介装されている。シリンダー３０の上流側には前記したポッパー２０の原料出口側が開口しており、供給スクリュー２１によって粉砕樹脂である原料が定量供給される。そして、シリンダー３０内に供給された原料は、スクリュー４０によって、図で左方向に向けて移送される。
【００３４】
この例において、シリンダー３０は、図３に一例を示すような第１シリンダー（キージャケット：押出機のシリンダーに溝を付けたもので、原料投入口から樹脂の流れ方向に数本から数十本の溝を入口から徐々に浅くするようにして設けている）３２と、そこに接続する第２のシリンダー３３とで構成される。図３（ａ）に長手方向の断面図を、図３（ｂ）に側面図を示すように、第１シリンダー３２は上流側に原料供給口３４を有し、そこに前記ポッパー２０の原料出口側が接続している。そして、この例において、第１シリンダー３２の原料移送方向で見て上流部分の内周部には、第１シリンダー３２の内径より大なる径の底面を有し上記移送方向に沿ってすぼまる円錐面を基底面としてシリンダーの内方側へ突出するとともに、上記移送方向に沿って伸び、かつ先端側程横幅が狭くしかも下流に至る程その高さが低い形状を持つ突起３５が複数列、所定角度間隔をあけて突設されている。なお、このような形態の突起を突設してなる第１シリンダー３２は、前記した特許文献１に記載されたものであり、その形状も、図３に示すものに限らない。
【００３５】
第１シリンダー３２の原料移送方向後端部と第２のシリンダー３３の原料移送方向先端部は、双方のフランジ３６と４１とで一体に接続しており、第２のシリンダー３３の原料移送方向後端部が押出口５０とされている。
【００３６】
スクリュー４０は、第１シリンダー３２と第２のシリンダー３３内のほぼ全長にわたるようにして配置されており、支軸部４２と支軸部４２の外周面に取り付けられた螺旋翼４３とを備える。支軸部４２は、この例では、原料移送方向上流側の第１の支軸部４２ａと、それに接続する下流側の第２の支軸部４２ｂとで構成されている。第１の支軸部４２ａは上流側で小径であり、下流側に向けて次第に拡径している。第２の支軸部４２ｂは上流側で小径であり、下流側に向けて次第に拡径している。そして、第２のシリンダー３３における前記第１の支軸部４２ａと第２の支軸部４２ｂの接続部近傍には、空気抜きとして機能するベント口３７が設けられている。
【００３７】
押出口５０は、溶融した樹脂がシリンダー３０から押し出される部分であり、シリンダー３０の内径よりは十分に小さい口径とされている。必要な場合には、押出口５０には適宜のスクリーンが介装され、溶融樹脂中の固定物を排除する。また、押出口５０の近傍には、圧力計５１が設けてあり、溶融樹脂の押出圧力を計測する。
【００３８】
第２の熱可塑性樹脂押出機６０も、シリンダー７０と、溶融樹脂を移送するためのシリンダー７０内に配置されたスクリュー８０と、溶融樹脂の押出口９０を備える。スクリュー８０は適宜の駆動源６１で回転駆動される。また、図示しないが、シリンダー７０の外周には、溶融樹脂の温度をコントロールするためのバンドヒーター等の適宜の加熱手段が配設されている。シリンダー７０は上流側に溶融樹脂取入口７１を有しており、前記第１の熱可塑性樹脂押出機１０の押出口５０から押し出された溶融樹脂が、後に説明する連結部１００を通って、溶融樹脂取入口７１に入り込む。入り込んだ溶融樹脂は、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の回転によって定量的に押出口９０に送られ、押出口９０から図示しない金型を通過して定量排出される。
【００３９】
図示の例において、押出口９０にも適宜の交換可能なスクリーンチェンジャー９１が介装され、溶融樹脂中の固定物を排除する。また、スクリーンチェンジャー９１の下流にはギアポンプ９２が取り付けてあり、溶融樹脂の押出量の一層の定量化を図っている。なお、ここでも、スクリーンチェンジャー９１やギアポンプ９２は省略可能である。押出口９０から金型を通して押し出される溶融樹脂は、図示しない冷却装置で冷却されてシート化されるか、さらに図示しないカッターにより、ペレット状に切断される。
【００４０】
次に、連結部１００について説明する。連結部１００は、第１の熱可塑性樹脂押出機１０における前記した押出口５０に接続する管路部１１０と、該管路部１１０の下流側端１１１が開放する減圧室１２０とで構成される。そして減圧室１２０の下流側端が前記したシリンダー７０の樹脂取り入れ口７１に接続している。連結部１００は、全体が密閉構造とされており、内部を通過する溶融樹脂が外気と接触することなく通過できるようにされている。
【００４１】
管路部１１０の口径は押出口５０の口径と同じまたはほぼ同じとされており、必須ではないが、この例では、途中に管路部１１０を通過する溶融樹脂に作用する圧力を調整することのできる圧力調整手段１１２が設けられている。圧力調整手段１１２は、管路部１１０の口径を可変に制御することのできるチョークバルブであることは、構成の容易さや作業のし易さの観点から好ましいが、これに限らず、管路部にメルトスルーザーのような邪魔板を配置してもよい。なお、この圧力調整手段は、図示の例のよう管路部１１０にではなく、第１の熱可塑性樹脂押出機１０の押出口５０にブレーカープレートや前記したスクリーンチェンジャー９１にスクリーンメッシュのような邪魔板を配置することによっても、所期の目的を達成することができる。
【００４２】
前記した減圧室１２０は、図示しない真空ポンプに接続しており、図示しない制御装置によって、室内は所要に減圧した状態に維持される。さらに、必須ではないが、図示の例では、減圧室１２０内に開放している管路部１１０の下流側端１１１には、分流手段１３０が取り付けられている。分流手段１３０は、管路部１１０から１本の流れとして流出してくる溶融樹脂を複数本の流れに分流するものであって、分流することにより、減圧室１２０内の減圧した状態に晒される溶融樹脂の表面積を大きくしている。
【００４３】
図２は、分流手段１３０のいくつかの具体例を示している。図２（ａ）は、管路部１１０の下端部に取り付けられた分流手段１３０の側面図である。この例で、分流手段１３０は円筒状部分１３１を有しており、該円筒状部分１３１を閉鎖する底板１３２には、図２（ｂ）に示すように、多数個の円形あるいは楕円形等の小さな開口１３３が形成されている。この開口の個数に相当する数に、管路部１１０からの溶融樹脂は分流される。図２（ｃ）は前記底板１３２に多数個のスリット１３４を形成している。この例では、スリット１３４の本数に応じて溶融樹脂は分流される。
【００４４】
図２（ｄ）（ｅ）は、分流手段１３０の全体形状が箱型の場合での例であり、矩形状をなす底板１３２に、多数個のスリット１３４が形成されている。この場合でも、スリット１３４の本数に応じた数に溶融樹脂は分流される。
【００４５】
次に、上記第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１の作用を説明する。最初に、リサイクルしようとする樹脂材料を適宜の大きさに粉砕する。樹脂材料は発泡樹脂でもよく非発泡樹脂でもよい。発泡樹脂の粉砕品を原料として用いる場合には、図１に示したような、供給スクリュー２１を備えた押し込み型のホッパー２０を用いることが望ましいが、供給スクリュー２１を備えないポッパーを用いることもできる。
【００４６】
粉砕樹脂である原料は、ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される。供給された原料は、図示しない加熱装置により加熱されながら、スクリュー４０によってシリンダー３０内を押出口５０に向けて送られる。原料には、スクリュー４０の形状に応じた圧縮力が作用し、その圧縮と剪断力により、粉砕された樹脂原料は次第に減容しかつ溶融する。発泡樹脂の粉砕品が原料の場合には、原料からの脱気が次第に進行する。第１シリンダー３２と第２シリンダー３３との接続部において一時的に作用する圧力が低くなり、原料内の空気や水分や揮発成分などの大部分はベント口３７から脱気される。
【００４７】
脱気された溶融樹脂は、シリンダー３０の押出力によって、シリンダー３０の押出口５０から連結部１００の管路部１１０内に流入し、さらに、管路部１１０内を通過してその下流側端１１１から減圧室１２０内に押し出される。減圧室１２０内の前記押出口には分流手段１３０が設けてあり、管路部１１０から１本の流れとして押し出されてくる（流出してくる）溶融樹脂は複数本に分流される。それにより、溶融樹脂の表面積は分流本数に応じて大きくなる。
【００４８】
一方、減圧室１２０内は真空ポンプの作用に所要の真空度に減圧されており、表面積の大きくなった溶融樹脂は、減圧した状態に晒される。それにより、溶融樹脂の表面および内部に存在する揮発成分は、樹脂から効果的に除去される。そして、揮発成分が除去された後の溶融樹脂が、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の樹脂取り入れ口７１からそのシリンダー７０内に流入し、入り込んだ溶融樹脂は、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の回転によって定量的に押出口９０に送られて、押出口９０をとおり必要な場合に設けられる図示しない金型から定量排出される。押出口９０から定量排出される溶融樹脂は、揮発成分が除去されたものであり、品質の高い再生樹脂が得られる。
【００４９】
なお、図示の例において、図３に示すような特殊な形態の突起３５を第１シリンダー（キージャケット）３２の一部に備えることで、スクリュー４０の距離に対する圧縮効果を高くすることができる利点がある。しかし、原料の種類によっては、その使用を省略することもできる。
【００５０】
また、管路部１１０の途中に圧力調整手段１１２を設けることにより、減圧室１２０内の圧力によって第１の熱可塑性樹脂押出機１０内が影響を受けるのを遮断することが可能となり、第１の熱可塑性樹脂押出機１０内での所要の圧力を維持することが可能となる。なお、圧力計５１は溶融樹脂の押出圧力を計測するものであり、もし、計測値が低下するような場合には、減圧室１２０内の圧力による影響を第１の熱可塑性樹脂押出機１０内が受けているものと判断して、圧力調整手段１１２を適宜調整し、影響を遮断する。一例として、第１の熱可塑性樹脂押出機１０のヘッド圧を例えば５ｋｇ／ｃｍ２以上に維持するように、圧力調整手段１１２を適宜調整する。
【００５１】
減圧室１２０は、十分に揮発成分を真空引きできる空間を持ち、かつ複数に分流した樹脂の流れが互いに接触しないだけの大きさを持つようにすることが望ましい。また、分流した溶融樹脂が分流手段１３０から出て第２の熱可塑性樹脂押出機６０のスクリュー８０に接触するまでの滞留時間は、一般的に１秒以上、好ましくは１．５秒以上が好ましい。この滞留時間は、減圧室１２０の形状や大きさ、さらには押出量の制御によって、調整することができる。減圧室１２０内の滞留時間が不足する場合は、金網等の邪魔装置をセットし、必要ならこれを多段にセットし、滞留時間を調整することができる。
【００５２】
次に、図４および図５を参照して、本発明による第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２について説明する。第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２は、前記溶融樹脂移送用のスクリュー８０の送り方向上流側にシール機構Ｂをさらに備える点を特徴とする。他の構成は、第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１と同じであり、同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。
【００５３】
前記シール機構Ｂは、前記溶融樹脂移送用のスクリュー８０の送り方向上流側に同じ回転軸心を持つようにして一体形成されたシール樹脂移送スクリュー部８２と、該シール樹脂移送スクリュー部８２の部分に対応するシール樹脂用シリンダー部７２とを備える。そして、シール樹脂移送スクリュー部８２のピッチは溶融樹脂移送用のスクリュー８０のピッチよりも小さくされている。また、前記シリンダー７０は、前記シール樹脂移送スクリュー部８２の部分に対応するシール樹脂用シリンダー部７２と、溶融樹脂移送用のスクリュー８０の部分に対応する溶融樹脂用シリンダー部７３とで構成される。そして、図５に示すように、シール樹脂用シリンダー部７２の前方端と溶融樹脂用シリンダー部７３の後方端とは双方のフランジ７４と７５とで一体に接続されている。シリンダー７０は全体が１つの部材として形成されていてもよい。
【００５４】
前記した溶融樹脂取入口７１は、前記溶融樹脂用シリンダー部７３の上流側端部近傍に形成されており、溶融樹脂取入口７１から前記押出口９０側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置において、すなわち、溶融樹脂取入口７１とスクリューの軸受け部７７との間において、前記シール樹脂用シリンダー部７２の上流側端部近傍に、シール樹脂取入口７６が形成されている。さらに、前記シール樹脂移送スクリュー部８２の端部には、前記シール樹脂用シリンダー部７２との間の隙間を封止するための、例えばメカニカルシールやリップシールのような適宜の封止手段７８が設けられている。
【００５５】
図５に示すように、この例において、前記シール樹脂移送スクリュー部８２に連続状に形成される送り溝は、３つの領域８２ａ、８２ｂ、８２ｃに区分されている。領域８２ａは前記シール樹脂取入口７６近傍に対応する領域であり、溝深さが最も深くされている。この領域はフィード部と呼ばれる。領域８２ｂは、前記領域８２ａの送り方向下流側に続く領域であり、溝深さが下流側に向けて次第に浅くなるようにされている。この領域はコンプレッション部と呼ばれる。領域８２ｃ、前記領域８２ｂの送り方向下流側に続く領域であり、溝深さが最も浅くかつ全領域に亘って一体の深さである。この領域はメタリング部と呼ばれる。なお、領域８２ｃは省略することもできる。
【００５６】
さらに、前記シール樹脂取入口７６には、ホッパー６２が取り付けてあり、ホッパー６２内に充填された適宜のシール樹脂が、シール樹脂取入口７６を通って、シール樹脂移送スクリュー部８２の前記領域８２ａの部分（フィード部）に供給される。供給されたシール樹脂は、領域８２ｂ（コンプレッション部）を通過するときに圧縮と剪断力を受けて次第に減容しかつ溶融する。そして、溶融した樹脂は前記領域８２ｃ（メタリング部）を通過することで定量化され、定量の溶融樹脂が溶融樹脂移送用のスクリュー８０の最上流域に流入する。溶融したシール樹脂により、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間には、気密に封止された状態が形成される。
【００５７】
溶融樹脂移送用のスクリュー８０の最上流域に流入した前記溶融したシール樹脂は、前記連結部１００を通って溶融樹脂取入口７１から溶融樹脂用シリンダー部７３内に流入する溶融樹脂と合流した後、溶融樹脂移送用のスクリュー８０によって混練されながら、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０から押し出される。
【００５８】
溶融樹脂が押出口９０から連続的に定量排出されているときにも、前記した減圧室１２０内は真空ポンプの作用で所要の真空度に継続して減圧されている。減圧室１２０の減圧度合いによって、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の樹脂取入口７１と駆動源６１の間の領域から外気が減圧室１２０内に引き込まれる恐れがある。それを回避するために、第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２では、前記したホッパー６２からシール樹脂取入口７６を通って、シール樹脂がシール樹脂用シリンダー部７２内に供給される。供給されたシール樹脂は、前記したように、シール樹脂移送スクリュー部８２によってシール樹脂用シリンダー部７２内を移動する過程で、加熱と圧縮と剪断を受けることで高圧の溶融樹脂となり、その溶融したシール樹脂によって、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間は、気密に封止された状態となる。それによって、外気が減圧室１２０内に流入するのを確実に阻止することができる。
【００５９】
第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置Ａ２による熱可塑性樹脂の押し出しにおいて、第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給するシール樹脂の種類は、ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される粉砕樹脂と同種の樹脂である。樹脂種が同じであることから、高品質の再生樹脂を得ることができる。再生樹脂が押出口９０から連続的に定量排出されるようになった時点で、押出口９０から排出される再生樹脂をペレット化したもの、あるいはシート化したものを粉砕したものの一部などを使用して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給する方法は、再生効率を向上させられるのでより好ましく、さらに高品質の再生樹脂を得ることができる。
【００６０】
第２の熱可塑性樹脂押出機６０のシール樹脂取入口７６から供給するシール樹脂の量は、運転時に、溶融樹脂によって、シール樹脂移送スクリュー部８２の外周および溝とシール樹脂用シリンダー部７２の内周面の間に外気が減圧室１２０に引き込まれない程度に気密にかつ封止状態が形成されるだけの量であることが必要である。ホッパー２０からシリンダー３０内に供給される前記樹脂１００重量部に対して、シール樹脂４〜２０重量部程度使用することが好ましい。
【実施例】
【００６１】
次に、実施例と比較例によって本発明の優位性を説明する。
【００６２】
［材料の調整］
未使用のＰＳＰ（発泡スチロール）成形品およびその端材を粉砕したフレーク５０ｋｇに、揮発成分に相当するものとしてトルエンおよびエタノールをブレンドし、それを押し出し用フレークに混合して、約トルエン５０ｐｐｍ、エタノール５０ｐｐｍになるように薄め、トータル１００ｐｐｍ揮発分の混合フレークを押出原料として用いた。
【００６３】
［試験］
図１に基づき説明した構成を備えた第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１を用い、その原料を表１および表２に示す条件で加圧溶融して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０から押し出される樹脂の含まれる揮発成分を測定した（実施例１〜１３）。ただし、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０には、スクリーンチェンジャー９１およびギアポンプ９２は取り付けずに、先端がノズル形状の金型とスリット状の金型とを選択的に取り付けた。
【００６４】
また、図６に示すように、図１に基づき説明した構成を備えた第１の形態の熱可塑性樹脂押出装置Ａ１から、減圧室１２０を除去し、かつ圧力調整手段１１２であるチョークバルブを全開とした状態の装置を用い、表３に示す条件で加圧溶融して、第２の熱可塑性樹脂押出機６０から押し出される樹脂に含まれる揮発成分を測定した（比較例）。なお、図６において、図１の示したものと同じ機能を奏する部材には、同じ符号を付している。
【００６５】
［試験結果］
試験結果を表４に示した。
なお、表１、表２、表３において、Ａ〜Ｋはそれぞれ次の内容を意味する。
Ａ：押出量（Ｋｇ／ｈ）であり、第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０に取り付けた金型からの溶融樹脂の押出量である。
Ｂ：第１の熱可塑性樹脂押出機１０の形態とスクリュー４０の外径ｍｍを示す。
Ｃ：用いる場合での第１シリンダー（キージャケット）３２における突起３５の寸法ｍｍであり、幅×厚み×長さで示している。
Ｄ：圧力調整手段１１２であるチョークバルブに作用する圧力（ｋｇ／ｃｍ２）であり、圧力計５１の測定値である。
Ｅ：分流手段１３０における底板１３２に形成した開口のトータルの面積（ｃｍ２）であり、「列」はスリットであることを示す。
Ｆ：円筒形である減圧室１２０の内法寸法ｍｍであり、直径×長さで示される。
Ｇ：減圧室１２０内の真空度（ｍｍＨｇ）である。
Ｈ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０の形態とスクリュー８０の外径ｍｍを示す。
Ｉ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０内の樹脂温度（℃）を示す。
Ｊ：第１の熱可塑性樹脂押出機１０と第２の熱可塑性樹脂押出機６０とを接続する連結部１００の管路部１１０の内径φ（ｍｍ）を示す。
Ｋ：第２の熱可塑性樹脂押出機６０の押出口９０に取り付けた金型の形状と寸法であり、ノズルの場合は内径φ（ｍｍ）を示し、スリットの場合は高さｍｍ×幅ｍｍを示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】
［考察］
１．比較例での揮発成分量は８５ｐｐｍであり、本発明でいう「減圧室」を備えない多段式の熱可塑性樹脂押出装置では、得られる再生樹脂から揮発成分はほとんど除去されていないことがわかる。一方、本発明による減圧室を備えた多段式の熱可塑性樹脂押出装置を用いる場合には、揮発成分量は最大で８．３ｐｐｍ（実施例１０）となっており、高い除去率が得られている。
【００７１】
また、上記の実施例から、本発明において、減圧室内に上記した分流手段を介装すること、連結部における第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と減圧室の入口部との間に減圧室の圧力が第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを遮断するための圧力調整手段を設けること、第１の熱可塑性樹脂押出機のシリンダーに第１シリンダー（キージャケット）３２を備えること、減圧室内の圧力を１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持すること、等は、より好ましい態様であることがわかる。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ１…第１の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置、
Ａ２…第２の形態の多段式の熱可塑性樹脂押出装置、
Ｂ…シール機構、
１０…第１の熱可塑性樹脂押出機、
２０…粉砕樹脂である原料が投入されるホッパー、
３０…第１の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー、
３２…第１シリンダー（キージャケット）、
３５…第１シリンダー（キージャケット）に形成された突起、
３７…ベント口、
４０…シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリュー、
５０…溶融樹脂の押出口、
５１…圧力計、
６０…第２の熱可塑性樹脂押出機、
６２…シール樹脂が投入されるホッパー、
７０…第２の熱可塑性樹脂押出機のシリンダー、
７１…樹脂取入口、
７２…シール樹脂用シリンダー部、
７３…溶融樹脂用シリンダー部、
７６…シール樹脂取入口、
７７…スクリューの軸受け部、
７８…封止手段、
８０…溶融樹脂移送用のスクリュー、
８２…シール樹脂移送スクリュー部、
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ…シール樹脂移送スクリュー部の３つの領域、
９０…溶融樹脂の押出口、
１００…連結部、
１１０…連結部の管路部、
１１２…圧力調整手段（チョークバルブ）、
１２０…管路部の下流側端が開放する減圧室、
１３０…分流手段、
１３１…分流手段の円筒状部分、
１３２…円筒状部分を閉鎖する底板、
１３３…底板に形成された開口、
１３４…底板に形成されたスリット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が投入されるホッパーを有するシリンダーと該シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第１の熱可塑性樹脂押出機と、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂を取り入れる溶融樹脂取入口を有するシリンダーと該シリンダー内に供給された溶融樹脂を移送する溶融樹脂移送用のスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第２の熱可塑性樹脂押出機とを少なくとも備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置であって、
前記第１の熱可塑性樹脂押出機の前記押出口と第２の熱可塑性樹脂押出機の前記溶融樹脂取入口とは溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部によって接続されており、前記連結部の一部には減圧室が形成されていることを特徴とする多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項２】
前記減圧室内には、そこを通過する溶融樹脂を流れ方向に複数本に分流することのできる分流手段が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項３】
前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間には、前記減圧室の圧力が前記第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを調整するための圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項４】
１気圧を７６０ｍｍＨｇとしたときに、前記減圧室内の圧力が１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項５】
前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シリンダーは前記溶融樹脂取入口から前記押出口側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置にシール樹脂取入口を有しており、前記溶融樹脂移送用のスクリューには前記シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を前記溶融樹脂取入口に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部が一体に備えられており、前記シール樹脂移送スクリュー部のピッチは前記溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項６】
前記シール樹脂移送スクリュー部の移送溝の溝深さは移送開始側では深く終端側では浅くされていることを特徴とする請求項５に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法であって、前記第１の熱可塑性樹脂押出機のホッパーに供給される粉砕樹脂と、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂とに、同種の熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の押出方法。
【請求項８】
請求項７に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法であって、前記第２の熱可塑性樹脂押出機から押し出される樹脂の一部を前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂として用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の押出方法。
【請求項１】
原料が投入されるホッパーを有するシリンダーと該シリンダー内に供給された原料を圧縮し溶融しながら移送するスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第１の熱可塑性樹脂押出機と、前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口から押し出された溶融樹脂を取り入れる溶融樹脂取入口を有するシリンダーと該シリンダー内に供給された溶融樹脂を移送する溶融樹脂移送用のスクリューと溶融した樹脂が押し出される押出口を備える第２の熱可塑性樹脂押出機とを少なくとも備える多段式の熱可塑性樹脂押出装置であって、
前記第１の熱可塑性樹脂押出機の前記押出口と第２の熱可塑性樹脂押出機の前記溶融樹脂取入口とは溶融樹脂が外気と接触しない状態で通過できる連結部によって接続されており、前記連結部の一部には減圧室が形成されていることを特徴とする多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項２】
前記減圧室内には、そこを通過する溶融樹脂を流れ方向に複数本に分流することのできる分流手段が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項３】
前記連結部における前記第１の熱可塑性樹脂押出機の押出口と前記減圧室の入口部との間には、前記減圧室の圧力が前記第１の熱可塑性樹脂押出機内へ影響を与えるのを調整するための圧力調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項４】
１気圧を７６０ｍｍＨｇとしたときに、前記減圧室内の圧力が１０−３〜８０ｍｍＨｇに維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項５】
前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シリンダーは前記溶融樹脂取入口から前記押出口側とは反対方向に所定距離だけ離れた位置にシール樹脂取入口を有しており、前記溶融樹脂移送用のスクリューには前記シール樹脂取入口から供給されるシール樹脂を前記溶融樹脂取入口に向けて移送するシール樹脂移送スクリュー部が一体に備えられており、前記シール樹脂移送スクリュー部のピッチは前記溶融樹脂移送用のスクリューのピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項６】
前記シール樹脂移送スクリュー部の移送溝の溝深さは移送開始側では深く終端側では浅くされていることを特徴とする請求項５に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法であって、前記第１の熱可塑性樹脂押出機のホッパーに供給される粉砕樹脂と、前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂とに、同種の熱可塑性樹脂材料を用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の押出方法。
【請求項８】
請求項７に記載の多段式の熱可塑性樹脂押出装置による熱可塑性樹脂の押出方法であって、前記第２の熱可塑性樹脂押出機から押し出される樹脂の一部を前記第２の熱可塑性樹脂押出機の前記シール樹脂取入口に投入されるシール樹脂として用いることを特徴とする熱可塑性樹脂の押出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５１５３（Ｐ２０１２−２５１５３Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４３７１（Ｐ２０１１−１２４３７１）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００２３９１３８）株式会社エフピコ (98)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（０００２３９１３８）株式会社エフピコ (98)
【Ｆターム（参考）】
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