多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置的製作方法
2023-09-16 12:05:55 1
專利名稱：多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，該裝置將混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂進行再次利用，通過擠出成形而成形有用的塑料產品。
背景技術：
在以作為一般家庭或者產業廢棄物而被排出的合成樹脂為主體的大量的廢料中，混合有聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚苯乙烯、聚鄰苯二酸乙二酯、聚酯、氨基甲酸乙酯、環氧樹脂、苯酚等的熱可塑性或者熱硬化性的各種合成樹脂、或者這些樹脂的共聚樹脂以及有機低分子物和無機物。但是，以往，這種多種混合樹脂廢料，由於每種材料熔融溫度各不相同，因此向注塑成形機中供給、再次成形塑料產品是很困難的。因此，如果不將每種材料分類，將不能再生利用。但是，分類需要很高的成本和高度的分離技術，此外完全分離是很困難的，因此以往大多數被送往處理場廢棄，所以對環境造成了很大的破壞。
另一方面，下述的專利文獻1～3公開了通過在合成樹脂中混入木粉而製造具有木料的性質的木質粉碎物混合樹脂成形品的製造方法，下述專利文獻4公開了串聯連接分別具有螺杆軸的兩臺擠出機，並利用第一擠出機將樹脂顆粒加熱至半熔融狀態，利用第二擠出機將該樹脂完全熔融混合的橫向構架式兩級擠出裝置。
專利文獻1特開平11-291319號公報專利文獻2特開2002-79567號公報專利文獻3特開2002-210802號公報專利文獻4特公平7-47293號公報
發明內容
但是，在要將如上述的多種混合樹脂廢料作為原料、利用上述以往的擠出裝置進行成形時，特別是在三種或三種以上的合成樹脂混合的多種混合樹脂廢料中，處於從模具中將所謂的「填塞物」擠出的狀態，不能成形為需要的形狀，即使可以成形出希望的形狀，其表面也會呈凹凸狀，失去產品價值。
因此，本發明著眼於在以往的擠出成形裝置中、作為難以擠出成形多種混合樹脂廢料的原因，是由於原料的粉碎混合不充分以及溫度設定、溫度管理不適當的問題，並通過改善這些問題，發明了一種即使是混合有三種或三種以上的合成樹脂的多種混合樹脂廢料也可以擠出成形，成形出物理性質優秀的有價值的塑料產品的裝置。
因此，技術方案1所述的發明是一種多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，其從第一擠出機向第二擠出機送入混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂廢料，通過從設置在該第二擠出機的下遊的模具擠出，以此製造所希望的成形品，其特徵在於，第一擠出機將多種混合樹脂廢料加熱至170～190℃，同時，利用平行設置在圓筒中的兩根螺杆軸將該多種混合樹脂廢料揉碎，以此將該多種混合樹脂廢料完全熔融，並送入第二擠出機，第二擠出機利用設置在圓筒中的一根或者兩根螺杆軸推送該熔融樹脂，同時，使溫度逐漸降低，在128～160℃時從模具中擠出該熔融樹脂。
此外，技術方案2所述的發明，在上述的擠出成形裝置中，特徵在於，第一擠出機的兩根螺杆軸，隨著向下遊前進逐漸縮小地形成螺紋牙的螺距，同時，在兩根螺杆軸的長度方向的大致中間部，以向兩側交替臺階狀地突出的形狀形成多個擠壓體，該多個擠壓體的外周面形成為偏心圓周面狀，多種混合樹脂廢料通過被挾持在兩根螺杆軸的該擠壓體之間而被揉碎。
此外，技術方案3所述的發明，在上述的擠出成形裝置中，特徵在於，在第二擠出機與模具之間的材料擠出通道的中心部上，設置有具有通過使冷卻介質流通而被冷卻的冷卻片的冷卻器，使熔融樹脂與該冷卻片接觸。
由於可以直接將混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂廢料作為原料，成形出新的塑料產品，因此，可以促進作為一般家庭或者產業廢棄物而被大量排出的塑料廢料的再生。
圖1是表示本發明的擠出成形裝置的整體概況的俯視圖。
圖2是表示圖1的擠出成形裝置的要部的水平剖面圖。
圖3是圖2的要部放大圖。
圖4是圖2的A-A線剖面圖。
圖5是圖2的B-B線剖面圖。
圖6是圖2的C-C線剖面圖。
圖7是圖1的D-D線剖面圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發明中的擠出成形裝置的概況的俯視圖，1是第一擠出機，2是第二擠出機，3是連接該第一擠出機的下遊與第二擠出機的上遊的連通路，4是設置在第二擠出機的下遊的冷卻區域，5是設置在其下遊的模具。
第一擠出機1的結構如圖2中的水平剖面俯視圖、圖3中的圖2的放大圖、圖4中的A-A線剖面圖、圖5中的B-B線剖面圖所示，在被水平支承的圓柱狀的圓筒10中，在接近的狀態下平行設置有兩根螺杆軸11a、11b，該各個螺杆軸的一端經由齒輪箱12與電機13連接，通過驅動該電機，旋轉驅動該各個螺杆軸。該各個螺杆軸11a、11b在外周形成有兩條臺狀的螺紋牙，其一方的螺杆軸11a為右螺紋，另一方的螺杆軸11b為左螺紋，平行支承兩根螺杆軸11a、11b，使其在達到螺紋牙彼此相互嚙合狀態的尺寸之前相互接近。
此外，在該各個螺杆軸11a、11b的長度方向的大致中間部上設置有擠壓部14a、14b，同時，在其上遊及下遊分別形成的螺紋牙形成為其任何一個螺距隨著向下遊前進而逐漸減小的方式。該擠壓部14a、14b如圖3、圖5放大表示，在該各個螺杆軸的兩側上，以交替臺階狀地突出的方式形成有三個擠壓體15、16、17，該三個擠壓體15、16、17的外周面形成為偏心圓周面狀。
18是設置在圓筒10的外周上的帶式加熱器，19是為了通入水等的冷卻介質而在該圓筒10的壁部上形成的溫度調節用的製冷劑通道。此外，20是設置在圓筒10的基部上面的原料投入用料鬥，21是在圓筒10的長度方向大致中間部的上面上形成的排氣孔。
第二擠出機2的結構為，在被水平支承的圓筒30中，在接近狀態下平行設置有兩根螺杆軸31a、31b，各個螺杆軸的一端經由齒輪箱32與電機33連接，通過驅動該電機，旋轉驅動該各個螺杆軸。該各個螺杆軸31a、31b，如圖6所示，與上述螺杆軸11a、11b相同，在外周上形成有臺狀的螺紋牙，但沒有形成如上述螺杆軸11a、11b那樣的擠壓部。34是在圓筒30的基端部附近的上面上形成的排氣孔，35是為了通入水等的冷卻介質而在該圓筒30的壁部上形成的製冷劑通道。在該第二擠出機2的下遊，在與模具5之間設置的冷卻區域4上，如圖7所示，設置有具有通過使冷卻水流通而被冷卻的冷卻片36的冷卻器37，其位於該材料擠出通道的中心部上。而且，38是用於將冷卻器37固定在材料擠出通道的中心部上的支承杆。39是設置在模具5的外部上的抽出工作檯。
在這樣構成的擠出成形裝置中，將從一般家庭中排出的容器狀、板狀、薄片狀、棒狀等的大小各種形狀、混合有各種合成樹脂材料的合成樹脂廢料粉碎，不將其分類地使其通過公知的造粒機(未圖示)，加工成直徑為幾毫米至幾釐米的顆粒狀，然後將該顆粒狀的多種混合樹脂廢料投入料鬥20中。而且，如圖4中箭頭所示，使螺杆軸11a、11b互相向相反的方向旋轉，同時向帶式加熱器18通電，對圓筒10中進行加熱，以此將該顆粒狀的多種混合樹脂廢料加熱至170～190℃。此時，兩根螺杆軸11a、11b的螺紋牙在達到相互嚙合的狀態前接近，而且，螺紋牙形成為螺距隨著向下遊前進而逐漸減小的方式，因此隨著該多種混合樹脂廢料被挾持在兩個螺杆軸的螺紋牙之間並向下遊推送，逐漸向該多種混合樹脂廢料作用很強的摩擦力，將其揉碎。因此，再加上在揉碎時產生的摩擦熱，該多種混合樹脂廢料熔融、混合(mixing)。而且，通過在製冷劑通道19中通入水等的冷卻介質，以此調整此時該多種混合樹脂廢料的加熱溫度。
此外，在該多種混合樹脂廢料被推送至設置在兩個螺杆軸11a、11b的長度方向大致中間部上的擠壓部14a、14b上時，利用擠壓體15、16、17，向該多種混合樹脂廢料交替施加擠壓力與切斷力，進一步將該多種混合樹脂廢料切實地較細地揉碎。其後，在兩根螺杆軸11a、11b的螺距逐漸減小的兩個螺紋牙之間將該多種混合樹脂廢料進一步混合(mixing)，通過使熱量全部滲透至該多種混合樹脂廢料中，以此達到完全凝膠狀態。如此，構成多種混合樹脂廢料的各種合成樹脂處於完全熔融狀態，混合在一起。此時，使該熔融樹脂的溫度達到稍高於構成該多種混合樹脂廢料的各種合成樹脂的熔融溫度的170～190℃。如此，料鬥20中投入的多種混合樹脂廢料通過第一擠出機，處於完全凝膠狀態，並通過連通路3被推送到第二擠出機2。
另一方面，第二擠出機2通過使螺杆軸31a、31b旋轉，以此將從第一擠出機1推送來的熔融樹脂進一步混合，同時進行推送，通過在製冷劑通道35中通過冷卻水，將該熔融樹脂逐漸冷卻。在冷卻區域4中，使該熔融樹脂與冷卻器37的冷卻片36接觸，將該熔融樹脂冷卻至128～160℃並在此溫度下將該熔融樹脂從模具5中擠出。據此，從工作檯39上抽出板狀、棒狀等的規定剖面形狀的擠出成形品40。
如此，本發明的擠出成形裝置，在利用第一擠出機將多種混合樹脂廢料加熱至170～190℃的同時，利用具有隨著向下遊前進螺距逐漸減小的螺紋牙的兩根螺杆軸將其混合，並通過將該多種混合樹脂廢料挾持在擠壓體之間，將其揉碎，熔融至完全凝膠狀態。然後，再利用第二擠出機將該熔融樹脂的溫度降至128～160℃後從模具中擠出，以此可以使構成多種混合樹脂廢料的各種合成樹脂成為一體，成形為塑料產品。在此，通過使從模具中擠出時的熔融樹脂的溫度低於經過第一擠出機時的加熱溫度，可以不損傷物理性質地使成形品的形狀穩定，並可以成形為表面光滑的成形品。
而且，在第一擠出機中的加熱溫度不足170℃時，將不能完全將多種混合樹脂廢料熔融，如果第一擠出機中的加熱溫度超過190℃時，則將會出現過燒，產生大量的氣體，使樹脂的物理性質、強度劣化，因此第一擠出機中的加熱溫度必須設置為170～190℃。
此外，從模具中擠出時的熔融樹脂的溫度如果低於128℃，則將會損害熔融樹脂的流動性，第二擠出機中的推送壓力就會異常上升，同時成形速度將會極端減慢，因此不理想。另外，如果從模具中擠出時的熔融樹脂的溫度超過160℃，則將失去形狀的保持性，很難成形為希望的形狀。因此，從模具中擠出時的熔融樹脂的溫度必須設置為128～160℃。
此外，如該實施方式所示，具有2根螺杆軸31a、31b的第二擠出機2即使在冷卻過程中，也是在兩根螺杆軸之間將熔融樹脂混合，因此不會使熔合後的種類不同的合成樹脂分離，可以慢慢地冷卻至可以成形的溫度，然後向模具中推送。所以，希望第二擠出機2如本實施方式所示，採用具有兩根螺杆軸的裝置，但是在只具有一根螺杆軸的擠出機中，可以使用避免合成樹脂分離的添加劑來解決該問題。
此外，在第二擠出機與模具之間的材料送出通道的中心部上設置有具有冷卻片36的冷卻器37，通過使熔融樹脂與該冷卻片接觸，可以冷卻該熔融樹脂的中心部，消除與外周部之間的溫度差，因此，熔融樹脂的流動性在中心部與外周部上不會相差很大，同樣可以從模具中擠出該熔融樹脂。所以，雖然採用容易分離的多種混合樹脂廢料作為原料，但也可以很容易地成形具有圓柱狀、板狀或者中空筒狀等複雜的剖面形狀的塑料產品。
而且，對於從一般家庭中排出的多種混合樹脂廢料的成分的分析結果為聚丙烯佔31％重量，聚乙烯佔47％重量，聚苯乙烯佔11％重量，聚氯乙烯佔1％重量，聚對苯二甲酸乙二酯佔1％重量，尼龍佔2％重量，有機低分子物佔3％重量，無機物佔4％重量。根據本發明，如該例所示，即使是三種或三種以上的合成樹脂混合的多種混合樹脂廢料，也不需要分類，可以直接作為新的塑料產品的原料進行再生。
此外，如上所述，例如在70％重量的、加工成顆粒狀的多種混合樹脂廢料中，混入30％重量的、同樣利用造粒機加工成顆粒狀的木材，並將其作為原料，以此可以成形即使作為建築材料也可以使用的優質的木質類合成樹脂板等。
此外，按照適當的比例將舊紙、纖維等的纖維素類材料與該多種混合樹脂廢料混合，也可以成形出物理特性符合不同用途的塑料產品。而且，在該成形時，根據需要還可以添加增強劑、穩定劑、耐光劑、阻燃劑等物質。
權利要求
1.一種多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，從第一擠出機向第二擠出機送入混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂廢料，通過從設置在該第二擠出機的下遊的模具擠出，以此製造所希望的成形品，其特徵在於，第一擠出機將多種混合樹脂廢料加熱至170～190℃，同時，利用平行設置在圓筒中的兩根螺杆軸將該多種混合樹脂廢料揉碎，以此將該多種混合樹脂廢料完全熔融，並送入第二擠出機，第二擠出機利用設置在圓筒中的一根或者兩根螺杆軸推送該熔融樹脂，同時，使溫度逐漸降低，在128～160℃時從模具中擠出該熔融樹脂。
2.如權利要求1所述的多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，其特徵在於，第一擠出機的兩根螺杆軸，隨著向下遊前進逐漸縮小地形成螺紋牙的螺距，同時，在兩根螺杆軸的長度方向的大致中間部，以向兩側交替臺階狀地突出的形狀形成多個擠壓體，該多個擠壓體的外周面形成為偏心圓周面狀，多種混合樹脂廢料通過被挾持在兩根螺杆軸的該擠壓體之間而被揉碎。
3.如權利要求1或2所述的多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，其特徵在於，在第二擠出機與模具之間的材料擠出通道的中心部上，設置有具有通過使冷卻介質流通而被冷卻的冷卻片的冷卻器，使熔融樹脂與該冷卻片接觸。
全文摘要
本發明提供一種多種混合樹脂廢料的擠出成形裝置，該裝置可以再次利用混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂，通過擠出成形可以成形出有用的塑料產品。據此，可以促進作為一般家庭、或者產業廢棄物而被大量排出的塑料廢料的再生。該裝置從第一擠出機(1)向第二擠出機(2)送入混合有多種塑料廢料的多種混合樹脂廢料，通過從設置在該第二擠出機的下遊的模具(5)擠出，以此製造所希望的成形品(40)，第一擠出機將多種混合樹脂廢料加熱至170～190℃，同時，通過利用平行設置在圓筒(10)中的兩根螺杆軸(11a，11b)將該多種混合樹脂廢料揉碎，以此將該多種混合樹脂廢料完全熔融，並送入第二擠出機，第二擠出機利用設置在圓筒(30)中的一根或者兩根螺杆軸(31a，31b)推送該熔融樹脂，同時，使溫度逐漸降低，在128～160℃時從模具中擠出該熔融樹脂。
文檔編號B29C47/50GK1895873SQ20061000415
公開日2007年1月17日 申請日期2006年2月21日 優先權日2005年7月15日
發明者小林武千代 申請人:株式會社科漢