JP2001253967A - 架橋高分子材料の再生方法 - Google Patents
架橋高分子材料の再生方法Info
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Abstract
架橋して、そのまま通常の成形加工技術を適用可能な未
架橋の高分子材料に再生することができる方法を提供す
る。 【解決手段】 架橋高分子材料および水を押出機10に
供給し、水が押出機内で超臨界水または亜臨界水となる
条件で押出し、架橋高分子材料を分解させる。
Description
被覆材などとして使用されている架橋ポリエチレンなど
の架橋高分子材料を脱架橋して、再利用可能な未架橋の
高分子材料に再生する方法に関する。
・家庭廃棄物の処理が社会問題になっている中、これら
の廃棄物中に含まれるプラスチックを回収して資源(プ
ラスチック原料)として再利用するための研究が盛んに
行われている。
橋高分子材料、なかでも架橋ポリエチレンが被覆材とし
て広く使用されているが、これは架橋によって高分子材
料が熱で溶融しなくなり、耐熱性が改善されることによ
るものである。しかしながら、材料の再利用の面から
は、このことが逆に難点となり、プラスチック原料とし
て再生することはできないと考えられてきた。
をプラスチック原料に再生する技術を確立することは、
廃棄物処理の問題のみならず、資源の有効利用の面から
も極めて重要であり、特に、架橋高分子材料を脱架橋し
て、架橋前の高分子材料に戻すことができれば、そのま
ま通常の熱可塑性材料に対する成形加工技術を適用して
再利用することができることから、再生技術として非常
に有用である。
を圧力容器中で超臨界水と接触させて分解する方法が考
案され、注目されている。
チレンは油あるいはワックスにまで分解されてしまい、
架橋ポリエチレンの架橋点のみを選択的に切断して未架
橋のポリエチレンに戻すことは困難であった。
バッチ式圧力容器を使用しているためで、バッチ式圧力
容器は、温度、圧力は高精度に制御可能なものの、昇降
温に時間がかかるため、反応の微妙な制御が困難で、こ
のため、架橋ポリエチレンは油あるいはワックスにまで
分解されてしまうと考えられる。
みおよび取出し毎に昇降温を行わなくてはならないた
め、効率が悪いという問題もあった。
ず高温で熱分解する技術も知られている。
主鎖をランダムに切断して進むため、架橋ポリエチレン
は油あるいはワックスにまで分解されてしまい、プラス
チック原料として再生することはできなかった。
ポリエチレンなどの架橋高分子材料を再利用するため、
超臨界水を用いたり、高温で熱分解するなどの方法が考
案されているが、未だそのような架橋高分子材料を脱架
橋して架橋前の高分子材料に戻す技術は確立されていな
い。
してなされたもので、架橋ポリエチレンなどの架橋高分
子材料を脱架橋して、そのまま通常の成形加工技術を適
用可能な未架橋の高分子材料に再生することができる方
法を提供することを目的とする。
め、本願の請求項1記載の架橋高分子材料の再生方法
は、架橋高分子材料および水を押出機に供給し、前記水
が前記押出機内で超臨界水または亜臨界水となる条件で
押出すことを特徴としている。
料は押出機内で速やかに超臨界水または亜臨界水と接触
するため、架橋高分子材料の超臨界水または亜臨界水に
よる分解反応を精密に制御することが可能となり、架橋
高分子材料の架橋点のみを選択的に切断して、そのまま
通常の成形加工技術を適用可能な未架橋の高分子材料に
再生することができる。また、押出機を用いるため、連
続処理が可能で、効率よく再生処理することができる。
機のシリンダ温度、スクリューの構造と回転数(シリン
ダ内圧力およびシリンダせん断力)、水の供給量、およ
び架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間によって制御す
ることができる。
分子材料の再生方法は、請求項1記載の架橋高分子材料
の再生方法において、押出機のシリンダ温度、シリンダ
内圧力、シリンダせん断力、水の供給量および架橋高分
子材料のシリンダ内滞留時間を、架橋高分子材料の架橋
点のみが選択的に切断されるように設定することを特徴
としている。
押出機のシリンダ温度は、200℃〜1000℃、シリンダ内
圧力は、2MPa〜100MPaとすることが好ましい。
供給量は、架橋高分子材料の0.01重量%〜50重量%とす
ることが好ましく、また、請求項5に記載したように、
架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間は、0.1分〜60分
とすることが好ましい。
うに、架橋高分子材料の押出機への供給に先立って、破
砕処理を施しておくことが好ましく、押出機への円滑な
供給が可能になるだけでなく、架橋高分子材料の脱架橋
をより確実に行なわせることができる。
7および請求項8に記載したように、単軸押出機や二軸
押出機が例示される。
項9に記載したような、押出機のシリンダ内へ直接注入
する方法の他、請求項10に記載したような、水または
含水無機化合物を架橋高分子材料と混合して押出機に供
給する方法を採ることができる。
しては、請求項11に記載したように、架橋ポリオレフ
ィンが例示される。
を用いて説明する。
橋高分子材料の再生装置の一例を概略的に示す図であ
る。
単軸押出機や二軸押出機などの押出機で、この押出機1
0には、図示は省略したが、シリンダー、スクリュー、
これらを加熱する加熱手段、スクリューを回転させる駆
動手段などを備えている。このような押出機10のヘッ
ド近傍には、押出機10から押出された押出物を冷却す
る冷却槽20、この冷却槽20によって冷却された押出
物をペレット状に成形するペレタイザ30、ペレタイザ
30から排出されたペレットを収容する収容槽40が配
設されている。
次のように実施される。押出機10のホッパ11内に、
予め水を吸収させておいた、電線・ケーブルの廃棄物か
ら回収された架橋ポリエチレンなどの架橋高分子材料5
0を供給する。
均粒径20mm程度以下にまで破砕しておくことが好まし
い。このような破砕処理を施しておくことによって、押
出機への円滑な供給が可能になるだけでなく、架橋高分
子材料の脱架橋をより確実に行なわせることができる。
出機10内での架橋高分子材料の分解反応に大きく影響
する。本発明においては、架橋高分子材料に対し0.01重
量%〜50重量%の範囲とすることが好ましく、0.01重量
%未満では分解が不十分となり、逆に50重量%より多い
と分解が進みすぎ、いずれの場合も所望の未架橋の高分
子材料を得ることが困難になる。なお、このような観点
から、水を吸収させるにあたっては架橋高分子材料を沸
騰水中で煮沸する方法を採ることが好ましい。
水を放出するような含水無機化合物、例えば水酸化マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化ジ
ルコニウム、水酸化鉄、水酸化銅、水酸化ニッケルなど
を添加混合し、これを押出機10に供給するようにして
もよい。この場合も、押出機10内で生ずる水の量が上
記範囲になるように添加量を調節することが好ましい。
接供給するようにしてもよく、この場合には、架橋高分
子材料のみを押出機10のホッパ11に投入すればよ
い。なお、水の供給は、外部に漏れ出ない範囲でできる
だけホッパに近い位置で供給することが望ましい。
架橋高分子材料50を、前述した水がシリンダ内で超臨
界または亜臨界状態となるような条件で押出す。この結
果、架橋高分子材料は、超臨界水または亜臨界水となっ
た水と接触し、分解されてヘッドから押出される。ヘッ
ドから押出された分解物は、冷却槽20で冷却された
後、ペレタイザ30でペレット化され、収容槽40に収
容される。
シリンダ内に導入された架橋高分子材料は、速やかに超
臨界水または亜臨界水と接触する。このため、架橋高分
子材料の分解反応は、上述した水の供給量とともに、シ
リンダ温度、シリンダ内圧力、シリンダせん断力および
架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間によって、ほぼ特
定される。したがって、これらの条件を適宜設定するこ
とにより、架橋高分子材料の架橋点のみを選択的に切断
した未架橋の高分子材料を得ることができる。
ダ温度200℃〜1000℃、シリンダ内圧力2MPa〜100MPa、
架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間0.1分〜60分とす
ることが好ましく、シリンダ温度300℃〜800℃、シリン
ダ内圧力5MPa〜80MPa、架橋高分子材料のシリンダ内滞
留時間0.1分〜40分とするとより好ましい。さらに好ま
しくは、シリンダ温度300℃〜600℃、シリンダ内圧力10
MPa〜60MPa、架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間0.1
分〜20分の範囲である。
子材料を連続的に処理することができるため、従来のバ
ッチ式圧力容器を用いる方法に比べ、効率よく処理する
ことができるという利点も有し、このことは、工業化を
図るうえで非常に有利である。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
縁ケーブルから剥ぎ取った架橋ポリエチレン(ゲル分率
80%)絶縁被覆100kgを破砕機で破砕し、平均粒径10mm
のナゲット破砕片とした。この破砕物を、沸騰純水中で
1時間煮沸処理して水を吸収させた。吸水量は500ppmで
あった。これを、90mmφ単軸押出機(フルフライトスク
リュー:L/D=25,CR=3)のホッパーに投入し、
押出温度380℃、スクリュー回転数30rpmの条件で押出し
た。吐出量は30kg/hrであった。
ろ、ゲル分率0%、MI28.0、引張強度13MPaで、架橋ポ
リエチレンが未架橋のポリエチレンに改質されているこ
とが確認された。
ら剥ぎ取った架橋ポリエチレン(ゲル分率80%)絶縁被
覆100kgを破砕機で破砕し、平均粒径10mmのナゲット破
砕片とした。この破砕物を、35mmφ同方向二軸押出機の
ホッパに投入するとともに、シリンダの途中に設けたベ
ントホールから定量マイクロポンプにより純水を樹脂量
に対し1重量%となるように注入しつつ、押出温度400
℃、スクリュー回転数20rpmの条件で押出した。吐出量
は60kg/hrであった。
ろ、ゲル分率0%、MI8.6、引張強度15MPaで、架橋ポ
リエチレンが未架橋のポリエチレンに改質されているこ
とが確認された。
ら剥ぎ取った架橋ポリエチレン(ゲル分率80%)絶縁被
覆100kgを破砕機で破砕し、平均粒径10mmのナゲット破
砕片とした。この破砕物に、水酸化マグネシウム3重量
%混合して、シリンダ温度380℃に設定した90mmφ単軸
押出機(フルフライトスクリュー:L/D=25,CR=
3)のホッパーに投入し、スクリュー回転数30rpmで押出
した。吐出量は30kg/hrであった。
ろ、ゲル分率0%、MI3.5、引張強度16MPaで、架橋ポ
リエチレンが未架橋のポリエチレンに改質されているこ
とが確認された。
外は、実施例1と同様にして、6kV架橋ポリエチレン絶
縁ケーブルから剥ぎ取った架橋ポリエチレン(ゲル分率
80%)絶縁被覆の破砕物を、90mmφ単軸押出機(フルフ
ライトスクリュー:L/D=25,CR=3)のホッパー
に投入し、押出した。
ろ、ゲル分率は15%、MIは0.2であった。また、MI
押出しで得られたストランドの外観は肌荒れしており、
押出用材料として使用できないレベルのものであった。
て、6kV架橋ポリエチレン絶縁ケーブルから剥ぎ取った
架橋ポリエチレン(ゲル分率80%)絶縁被覆の破砕物
を、90mmφ単軸押出機(フルフライトスクリュー:L/
D=25,CR=3)のホッパーに投入し、押出した。
ろ、ゲル分率は0%であったが、MIは100以上、引張強
度は2MPaで、架橋ポリエチレンは低分子量ポリエチレン
(ワックス)にまで分解されていた。
架橋高分子材料をそのまま通常の成形加工技術を適用可
能な未架橋のポリエチレンに再生することができる。し
かも、処理は連続的に行うことができるため効率のよい
再生処理が可能である。
生装置の一例を概略的に示す図。
Claims (11)
- 【請求項1】 架橋高分子材料および水を押出機に供給
し、前記水が前記押出機内で超臨界水または亜臨界水と
なる条件で押出すことを特徴とする架橋高分子材料の再
生方法。 - 【請求項2】 押出機のシリンダ温度、シリンダ内圧
力、水の供給量、シリンダせん断力および架橋高分子材
料のシリンダ内滞留時間を、架橋高分子材料の架橋点の
みが選択的に切断されるように設定することを特徴とす
る請求項1記載の架橋高分子材料の再生方法。 - 【請求項3】 押出機のシリンダ温度が、200℃〜1000
℃で、かつ、シリンダ内圧力が、2MPa〜100MPaであるこ
とを特徴とする請求項1記載の架橋高分子材料の再生方
法。 - 【請求項4】 水の供給量が、架橋高分子材料の0.01重
量%〜50重量%であることを特徴とする請求項1または
3記載の架橋高分子材料の再生方法。 - 【請求項5】 架橋高分子材料のシリンダ内滞留時間
が、0.1分〜60分であることを特徴とする請求項1、3
および4のいずれか1項記載の架橋高分子材料の再生方
法。 - 【請求項6】 架橋高分子材料の押出機への供給に先立
って、破砕処理を施すことを特徴とする請求項1、3、
4および5のいずれか1項記載の架橋高分子材料の再生
方法。 - 【請求項7】 押出機は、単軸押出機であることを特徴
とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の架橋高分子
材料の再生方法。 - 【請求項8】 押出機は、二軸押出機であることを特徴
とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の架橋高分子
材料の再生方法。 - 【請求項9】 水の供給は、水を押出機のシリンダ内へ
直接注入することにより行われることを特徴とする請求
項1乃至8のいずれか1項記載の架橋高分子材料の再生
方法。 - 【請求項10】 水の供給は、水または含水無機化合物
を架橋高分子材料と混合して押出機に供給することによ
って行われることを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
か1項記載の架橋高分子材料の再生方法。 - 【請求項11】 架橋高分子材料が、架橋ポリオレフィ
ンであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか
1項記載の架橋高分子材料の再生方法。
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