JP2002120223A - 廃棄プラスチックの脱塩素処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出機を使用する廃棄プラスチックの脱塩素
処理に際し、特に高濃度のポリ塩化ビニルを含有する廃
棄プラスチックの場合に、ダイスでの脱塩素残渣詰まり
という現象が起きる。 【解決手段】 熱膨張したスクリュ７がダイス部５に接
触しない範囲で、スクリュ７の先端部をダイス部５に可
及的に近づけ、スクリュ７の先端部とダイス部５の入口
側内面との間に間隔ｄを設けると共に、ノズル５ａが、
間隔ｄの外径側周囲に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄プラスチック
の脱塩素処理装置、詳しくは廃棄プラスチックのリサイ
クルに有害な塩素或いは塩素化合物を、ポリ塩化ビニル
高含有率の廃棄プラスチック中から効率良く、連続的に
除去するのに適した脱塩素処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、廃棄プラスチックの
リサイクルに当たつては、廃棄プラスチック中の塩素又
は塩素化合物を予め除去する必要があることが知られて
いる。

【０００３】廃棄プラスチック中から塩素又は塩素化合
物を除去するには、塩素又は塩素化合物源であるポリ塩
化ビニル（以下「ＰＶＣ」という。）にて代表される塩
素系樹脂を除去することが必要であり、分別収集された
廃棄プラスチック中のＰＶＣを選別、除去することが考
えられるが、他種プラスチックとの判別が経済的に困難
であること及び一般系廃棄プラスチックではフィルムや
シートが多く、からまりあつており、分離作業が困難な
どの理由から、事実上選別・除去は不可能である。

【０００４】このため、廃棄プラスチックから塩素又は
塩素化合物を除去する装置として、ＰＶＣを含む樹脂を
２３０℃程度以上で熱分解させ、塩化水素ガスと残渣樹
脂とに分解する原理を用いるものの開発が主流となつて
いる。

【０００５】廃棄プラスチック中のＰＶＣを熱分解して
脱塩素する装置は、熱分解槽型、ロータリキルン型及び
スクリュ押出機型の３種に大別できるが、処理能力や制
御性等の観点からスクリュ押出機型が有力視されてい
る。この押出機方式としては、例えば特許第２６４８４
１２号、特開平１０−８５５５４号公報等に記載されて
いるものが知られている。ロータリキルン型は、例えば
特開平１０−９５９８５号に記載されるように、溶融し
た樹脂がキルン内壁面に融着しないように、樹脂と高温
の砂とを同時に供給し、これらをキルン内部で出口の方
向に輸送しながら熱分解させ、脱塩素を行なうものであ
る。また、バッチ式の槽型熱分解脱塩素方式も知られて
いるが、この方式は、廃棄プラスチックの溶融体の粘性
が極めて大きく、槽外部からの廃棄プラスチックへの熱
伝達が悪いこと、そして混合攪拌が不十分で溶融体の均
一加熱が困難であることにより、殆ど使われていない。

【０００６】スクリュ押出機型の従来例（特許第２６４
８４１２号）について説明する。図５に示すような押出
機において、ＰＶＣを含む廃棄プラスチックをホッパ５
６から２軸押出機に供給する。押出機シリンダ５４は２
９０〜３３０℃に加熱されており、スクリュ５７によつ
て下流側に送られる間に、シリンダ５４からの伝熱とス
クリュ５７のせん断発熱とにより、廃棄プラスチックが
昇温され溶融する。廃棄プラスチックの温度がＰＶＣの
脱塩素温度に達すると、塩化水素がＰＶＣから遊離す
る。この遊離した塩化水素は溶融廃棄プラスチック中に
分散し、包まれた状態で押出機出口から脱塩素残渣樹脂
と共に排出され、塩化水素はブロワー６４にて吸引さ
れ、残渣はタンクに貯められる。５９は、スクリュ５７
の先端部とダイス部６０の入口側内面との間に形成され
た反応室である。

【０００７】次にロ−タリ−キルン方式について説明す
る。ロ−タリキルン方式は、ロ−タリキルンの入口側に
設置されたスクリュコンベアに、廃棄プラスチックと５
００〜６００℃に加熱された高温の砂とを供給する。

【０００８】これらはスクリュコンベア内で均一混合さ
れ、約２５０〜３５０℃となる。この混合物がロ−タリ
−キルンに送られ、高温に加熱されたキルン内でＰＶＣ
が脱塩素されキルン外へ強制排気される。脱塩素残渣と
高温砂は次の工程に送られる。ロ−タリ−キルン内の空
間に占める処理物（廃棄プラスチック）の充満率は通常
１０〜２０％であり、処理能力の割には空間面積が大き
く、設置面積も大きい。

【０００９】一般に、ＰＶＣを熱分解すると、塩化水素
を主とする分解ガスと分解残渣に分かれるが、分解残渣
は粘性及び流動性の乏しい炭化物が主である。この流動
性の乏しい炭化物はチャ−と呼ばれることもある。

【００１０】しかして、従来のスクリュ押出機型にあつ
ては、ＰＶＣ濃度が５０重量％程度までは押出機処理で
きるが、それ以上は難しいとされている。

【００１１】従来の押出機方式において、混合廃棄プラ
スチックに占めるＰＶＣ濃度は５０重量％が限界である
といわれる理由について説明する。ＰＶＣ濃度が５０重
量％を超すと、発生する塩化水素や炭化水素の量が増大
することによるガス圧力の増大が引き起こされ、従来方
式の押出機ではスクリュ内部の溶融廃棄プラスチックの
輸送が極めて不安定になり、いわゆるサージング現象が
起こり、事実上運転不可能になる。また、従来方式は、
溶融廃棄プラスチック中から熱分解により多量に発生し
た塩化水素が、ダイスから出たところで全量が分離され
ず、脱塩素残渣中に残留することになり、脱塩素残渣
（製品）の品質を悪くする。そのため、５０重量％以上
の濃度のＰＶＣを含有する廃棄プラスチックは、従来の
押出機では処理できないといわれていた。

【００１２】また、ＰＶＣの濃度が５０重量％以上、特
に８０重量％から９０重量％以上になると、シリンダ内
で粘性及び流動性を与える樹脂分の割合が少なくなる。
このため、製品を形作るために押出機の出口に置かれた
ダイスの小さなノズルが抵抗となり、通過できなくなつ
た脱塩素残渣により閉塞されることになり、運転が続行
できなくなる。

【００１３】図５に示すスクリュ５７の先端部とダイス
部６０の入口側内面との間に形成された反応室５９は、
スクリュ５７から押し出された低流動性の脱塩素残渣が
ブロック状となつて溜まり易く、ブロック状となつた脱
塩素残渣が抵抗となり、ダイス部６０のノズルへの流入
の妨げとなる。更に、ダイス部６０の出口側は、大気に
開放された状態でブロワー６４にて吸引させて塩化水素
を排出させているため、ダイス部６０の出口を負圧に
し、脱塩素残渣をダイス部６０から吸引・排出させる機
能は有していない。このため、ダイス部６０のノズルか
ら、脱塩素残渣が排出され難くなる。このようなダイス
部６０のノズル付近の閉塞・滞留現象は、廃棄プラスチ
ック中のＰＶＣ濃度が５０重量％以上の場合において、
脱塩素残渣中の樹脂分が少なくなることに起因して、粘
性及び流動性が低下することで生じ易い。

【００１４】一方、ロータリキルン方式では、高温砂を
使用してスクリュコンベア内で混合し、伝熱を良くして
熱分解効率を上げており、高いＰＶＣ濃度（例えば８０
重量％以上）では良好な運転が得られるが、７０重量
％、６０重量％、５０重量％とＰＶＣ濃度が低くなるに
つれて、高温砂の廃棄プラスチックに対する比率を大き
くしないとキルン内壁や邪魔板に溶融樹脂が付着し、或
いは樹脂同士が付着成長しブロック状になる。これらが
更に高ずるとキルン内の（廃棄プラスチック＋高温砂）
の充満率が大きくなり、過負荷で運転を中止せざるを得
なくなつたり、キルン出口を閉塞したりする。また、閉
塞まではゆかないが、脱塩素製品のサイズが大きくな
り、製品としての用途に供するために、再度、造粒工程
が必要になることもある。そして、キルン方式のもう一
つの問題として、キルン方式は回転が非常に遅くかつ邪
魔板からの自然落下による攪拌のため、発生した塩化水
素と廃棄プラスチック中の無機フィラーや金属との反応
抑制効果が低く、脱塩素率も悪くなる。

【００１５】このように、上記のような従来の装置で
は、限られた範囲のＰＶＣ含有率の廃棄プラスチックし
か良好に処理できないという問題点がある。

【００１６】すなわち、従来の押出機方式では５０〜８
５重量％のＰＶＣ濃度の廃棄プラスチックでは、混在す
る無機フィラー、金属、金属化合物との反応による脱揮
阻害により、脱塩素率が低下し、実際上採用できない方
式となる。加えて、滞留時間不足によつてＰＶＣの熱分
解不足が生じ、脱塩素率の低下を来す。そして、特に、
高いＰＶＣ濃度（例えば８５重量％以上）の廃棄プラス
チックの場合には、上述の熱分解不足と反応阻害による
脱塩素率低下に加えて、製品とするために必要な造粒工
程を行なうダイスでの脱塩素残渣詰まりという現象が起
き易い。

【００１７】キルン方式では、ＰＶＣ濃度が８０重量％
以下の場合、キルン内で樹脂分が互着し、大きなブロッ
ク状になり駆動系の過負荷やキルン出口の閉塞などで運
転中断せざるを得なくなるという問題があつた。また、
混合攪拌効果が低く、また、表面更新効果も低いため、
脱塩素率が小さかつた。

【００１８】本発明は、従来のスクリュ押出機方式を改
良することによつて、５０重量％以上、特に８０重量％
以上１００重量％までの濃度の高濃度ＰＶＣを含有する
廃棄プラスチックの脱塩素を、高効率かつ経済的に達成
する装置を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、
次の通りである。請求項１の発明は、ポリ塩化ビニルを
含有する廃棄プラスチックを、シリンダ１に内挿したス
クリュ７を回転させることにより、加熱装置６を付属す
るシリンダ１内で加熱・混練させて軟化・移送させ、廃
棄プラスチックから熱分解によつて生じた塩化水素を分
離・排出させると共に、シリンダ１の先端部のダイス部
５のノズル５ａから脱塩素残渣を排出させる廃棄プラス
チックの脱塩素処理装置において、熱膨張したスクリュ
７がダイス部５に接触しない範囲で、スクリュ７の先端
部をダイス部５に可及的に近づけ、スクリュ７の先端部
とダイス部５の入口側内面との間に間隔ｄを設けると共
に、ノズル５ａが、間隔ｄの外径側周囲に形成されてい
ることを特徴とする廃棄プラスチックの脱塩素処理装置
である。請求項２の発明は、間隔ｄが、シリンダの内径
Ｄに対して、ｄ＝０．０２Ｄ〜０．１０Ｄの範囲に設定
されていることを特徴とする請求項１の廃棄プラスチッ
クの脱塩素処理装置である。請求項３の発明は、ポリ塩
化ビニルを含有する廃棄プラスチックを、シリンダ１に
内挿したスクリュ７を回転させることにより、加熱装置
６を付属するシリンダ１内で加熱・混練させて軟化・移
送させ、廃棄プラスチックから熱分解によつて生じた塩
化水素を分離・排出させると共に、シリンダ１の先端部
のダイス部５のノズル５ｄから脱塩素残渣を排出させる
廃棄プラスチックの脱塩素処理装置において、スクリュ
７の先端部が、ダイス部５のノズル５ｄ内に侵入してい
ることを特徴とする廃棄プラスチックの脱塩素処理装置
である。請求項４の発明は、スクリュ７の先端部が、ダ
イス部５のノズル５ｄを貫通して突き出していることを
特徴とする請求項３の廃棄プラスチックの脱塩素処理装
置である。請求項５の発明は、ポリ塩化ビニルを含有す
る廃棄プラスチックを、シリンダ１に内挿したスクリュ
７を回転させることにより、加熱装置６を付属するシリ
ンダ１内で加熱・混練させて軟化・移送させ、廃棄プラ
スチックから熱分解によつて生じた塩化水素を分離・排
出させると共に、シリンダ１の先端部のダイス部５のノ
ズル５ａ，５ｄから脱塩素残渣を排出させる廃棄プラス
チックの脱塩素処理装置において、ダイス部５のノズル
５ａ，５ｄの出口側に、減圧ポンプ１０に接続される第
１の減圧室１１を形成させ、かつ、第２の開閉バルブ１
４を備える排出口１３ｂを有する第２の減圧室１３を、
第１の開閉バルブ１２を介して第１の減圧室１１に接続
させ、ノズル５ａ，５ｄから排出される脱塩素残渣を減
圧状態の第１の減圧室１１に受け入れた後、第２の開閉
バルブ１４を閉じた第２の減圧室１３に排出させること
を特徴とする廃棄プラスチックの脱塩素処理装置であ
る。請求項６の発明は、シリンダ１に、塩化水素を排出
させるベント開口部３，４が形成され、ベント開口部
３，４が、シリンダ１の全長の４０％以上に渡つて形成
されていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は
５の廃棄プラスチックの脱塩素処理装置である。請求項
７の発明は、ベント開口部３，４が、減圧ポンプ１０に
接続されていることを特徴とする請求項６の廃棄プラス
チックの脱塩素処理装置である。請求項８の発明は、ス
クリュ７の全長の５０％以上に渡りミキシングピースが
組み込まれていることを特徴とする請求項１，２，３，
４，５，６又は７の廃棄プラスチックの脱塩素処理装置
である。請求項９の発明は、スクリュ７が多軸をなし、
多軸押出機を構成していることを特徴とする請求項１，
２，３，４，５，６，７又は８の廃棄プラスチックの脱
塩素処理装置である。請求項１０の発明は、スクリュ７
が噛み合い型であることを特徴とする請求項９の廃棄プ
ラスチックの脱塩素処理装置である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１，図２は、本発明に係
る廃棄プラスチックの脱塩素処理装置の１実施の形態を
示し、２軸押出機Ａを主構成要素としている。図中にお
いて符号１はシリンダを示し、シリンダ１の一端上部に
供給口となるホッパ２を有し、シリンダ１の中間上部に
ベント開口部３，４が形成され、他端に排出口となるノ
ズル５ａを有するダイス部５が固設されていると共に、
加熱装置としてのヒータ６をシリンダ１の周囲に備えて
いる。シリンダ１には、２本のスクリュ７，７が回転自
在に内挿され、スクリュ７，７は減速機８を介して回転
駆動源であるモータ９によつて回転駆動される。ダイス
部５のノズル５ａは、各スクリュ７，７に対応させて２
箇所にそれぞれ環状をなすように独立又は接続状態で形
成され、ノズル５ａで囲まれる中心部５ｂは、複数の棒
状の支持部５ｅを介してダイス部本体５ｃに固定されて
いる。しかして、ノズル５ａは、スクリュ７のスクリュ
溝の延長上に位置し、その外径は、シリンダ１の内径Ｄ
にほぼ合致し、その内径は、スクリュ７の心軸の外径に
ほぼ合致している。

【００２１】ベント開口部３，４は、減圧ポンプ１０に
接続され、ベント開口部３，４を減圧しながらシリンダ
１内に生じた塩化水素ガスを外部に吸引排気することが
できるようになつている。２０，２１は、それぞれ配管
である。ベント開口部３，４は、シリンダ１の全長Ｌの
４０％以上の合計長さＬ１を有してスクリュ７の軸線方
向に形成されている。これは、シリンダ１の開口部とな
るベント開口部３，４の合計長さＬ１のシリンダ１の全
長Ｌに対する比率（Ｌ１／Ｌ）を通常の押出機の場合よ
りも遙かに大きくし、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の塩
素系樹脂が熱分解されて発生した塩化水素が、溶融廃棄
プラスチック中に混入している無機フィラー、鉄、アル
ミニウム等の金属、樹脂への添加剤である金属化合物な
どと反応して、脱揮不可能な金属塩化物を生成する前
に、ベント開口部３，４から発生ガス自体の圧力（正
圧）或いは減圧ポンプ１０の吸引（負圧）により、機外
に排出されることを目的としている。この金属塩化物を
生成するガスには、他樹脂が一部分解して発生した炭化
水素も含まれる。また、発生ガスが、ガス自体の圧力
（正圧）によつてベント開口部３，４から排出できる場
合には、減圧ポンプ１０を省略することが可能である。
ここで、正圧とは、大気圧以上の圧力であり、負圧と
は、大気圧以下の圧力である。

【００２２】すなわち、ＰＶＣの熱分解により発生した
塩化水素が廃棄プラスチック中の反応性物質と反応し
て、高沸点金属塩化物を形成し難くするために、脱塩素
による発生ガス（塩化水素や炭化水素）を速やかに脱揮
除去させることが有効であり、このために押出機シリン
ダ１の全長の４０％以上を開口部とすると好適であるこ
とが、発明者による研究の結果分かつた。従来の押出機
では、スクリュ全長に対し、シリンダの開口部となるベ
ントが高々２０〜３０％であり、大部分を占めるシリン
ダの密閉部で高沸点金属塩化物の生成反応が急速に進行
し、塩化水素と廃棄プラスチック中の反応物質との反応
を抑制し難い。なお、ベント開口部３，４は、少なくと
も１箇所形成されていればよい。

【００２３】また、スクリュ７は、その全長Ｌ（シリン
ダ１の全長Ｌとほぼ合致する）の５０％以上に渡りミキ
シングピースを組み込み、混練機能を高めるように考慮
してある。これは、脱塩素機のスクリュ７の構成を、機
内（シリンダ１内）を通過する溶融廃棄プラスチックが
シリンダ１内に十分に充満するように設定することによ
り、溶融廃棄プラスチックがＰＶＣの熱分解温度域に保
持される時間を長くし、ＰＶＣをほぼ１００％熱分解さ
せるためである。

【００２４】ここで、スクリュ７の全長Ｌの５０％以上
に渡りミキシングピースを組み込み、混練機能を高める
ように考慮した理由について更に具体的に説明する。先
ず、滞留時間を大きくするために、スクリュ構成に工夫
を凝らした。すなわち、スクリュ（通常セグメントタイ
プである）のセグメントを一般的に使われているフルフ
ライト部を多用した構成から、ミキシングスクリュピー
スを多用した構成に変えた。ミキシングスクリュピース
の代表的なものとして、順ニーディングディスク、直交
ニーディングディスク、逆ニーディングディスク、ギヤ
ーリング、ピンスクリュなどがある。これらは、順ニー
ディングディスクを除けば、自身では樹脂を下流側に送
る搬送作用はなく、上流位置の推進力のあるフルフライ
トスクリュ部による搬送作用により、そのミキシングス
クリュピースにフル充満されながら下流に流動してゆく
ことになる。そのため、押出機のスクリュ７の全長Ｌに
対し、何％の長さに渡りミキシングスクリュピースを組
み込むかにより滞留時間を自由に設定できる。勿論、ス
クリュ７の全長Ｌの全体に渡りミキシングスクリュピー
スを組み込むことはできない。そうすれば、当然のこと
ながら、廃棄プラスチックを下流側に輸送できなくな
り、運転不可能になる。発明者による研究結果から、目
的、処理材料、脱塩素度合い等にも依るが、スクリュフ
ライト部による搬送力を確保しながら、スクリュ７の全
長Ｌに対してミキシングスクリュピースが５０％以上は
組み込まれていることが好適であることが分かつた。

【００２５】従つて、ミキシングピースの多用は、廃棄
プラスチックのスクリュ７内滞留時間を長くし、ミキシ
ングピースによる高い混合・せん断・混練作用を長時間
与え、径の割に短いスクリュ（小Ｌ／Ｄ）で効率良く廃
棄プラスチックを昇温・熱分解し、塩化水素を発生させ
ると共に、ミキシングピースによる高いスクリュ７内拡
散作用と表面更新作用で発生した塩化水素を、長いベン
ト開口部３，４とも相まつて速やかに系外に除去するた
めである。

【００２６】そして、シリンダ１の他端部、つまりダイ
ス部５の２箇所のノズル５ａを覆つて連通接続するよう
に、第１の減圧室１１が形成され、第１の減圧室１１の
下端部の開口部１１ａには、第１の開閉バルブ１２を介
して第２の減圧室１３の上端部の開口部１３ａが接続さ
れ、第２の減圧室１３の下端部の排出口となる開口部１
３ｂは、第２の開閉バルブ１４を介して大気に開放され
ている。第１，第２の開閉バルブ１２，１４は、電磁切
換えバルブによつて構成されている。また、第１の減圧
室１１内には、外部に配置した回転駆動手段１６によつ
て回転されるカッタ１５が設けられ、カッタ１５はダイ
ス部５の２箇所のノズル５ａから流出する軟化状態の廃
棄プラスチック（脱塩素残渣）を所定長さに切断する。
第１，第２の減圧室１１，１３の内、少なくとも第１の
減圧室１１は減圧ポンプ１０に接続され、第１の減圧室
１１を減圧しながらノズル５ａから脱塩素残渣と共に排
出される塩素ガスを外部に排出できるようになつてい
る。２２は、配管である。

【００２７】シリンダ１の他端部と各スクリュ７の先端
部との関係は、熱膨張により、スクリュ７とダイス部５
とが接触しないように設定されている。このために、図
２に示すように、スクリュ７の先端部とダイス部５の内
面、つまりノズル５ａ入口側周辺の中心部５ｂ内面との
間隔ｄを、シリンダ１の内径Ｄに対して、常温で、ｄ＝
０．０２Ｄ〜０．１０Ｄ、好ましくはｄ＝０．０３Ｄ〜
０．０５Ｄの範囲に設定する。これは、ＰＶＣが５０重
量％以上、特に８０重量％以上の高濃度廃棄プラスチッ
クでは、造粒のためのダイス部５のダイスノズル５ａ付
近で、樹脂分が少ない脱塩素残渣（製品）の低流動性に
起因して、閉塞現象を起こし易いため、これを防止する
ために、スクリュ７の先端をダイスノズル５ａの入口付
近まで従来例と比較して可及的に近づけることにより、
脱塩素残渣（製品）が溜まる大きな空間をなくすことを
目的としている。また、各スクリュ７，７の先端部のス
クリュフライト７ａを有する部分を各ノズル５ａ，５ａ
の入口に接近させ、スクリュフライト７ａによる搬送力
によつて流動性の少ない脱塩素残渣（製品）をダイスノ
ズル５ａに送り込むことを目的としている。これによ
り、スクリュ７による搬送力によつて脱塩素残渣（製
品）を比較的大きな摩擦抵抗力を有するダイスノズル５
ａを通過させ、ダイスノズル５ａから円滑に流出させる
ことができる。この大きな空間をなくすために、ｄ＝
０．１０Ｄ以下、好ましくはｄ＝０．０５Ｄ以下とす
る。

【００２８】一方、スクリュ７の先端部とダイスノズル
５ａの入口側内面（中心部５ｂ内面）との間の空間が常
温時に小さ過ぎるときは、２軸押出機Ａの稼働時に、ス
クリュ７の熱膨張により、スクリュ７とダイス部５との
接触を引き起こす。シリンダ１よりもスクリュ７の方が
大きく熱膨張する理由は、造粒のためにシリンダ１の先
端部の温度ひいてはシリンダ１内の樹脂温度を下げるこ
とにより、スクリュ７の方がシリンダ１よりも高温に維
持されることにある。この熱膨張差によるスクリュ７と
ダイス部５との接触を防止しながら、スクリュ７の先端
部とダイス部５の内面との間隔ｄを小さく設定するた
め、常温で、ｄ＝０．０２Ｄ以上、好ましくはｄ＝０．
０３Ｄ以上に設定する。ノズル５ａは、上述したように
スクリュ７のスクリュ溝の延長上に位置し、スクリュ７
の先端部とダイス部５の内面との間の間隔ｄを有する部
分の外径側周囲に形成されている。なお、２軸押出機Ａ
は、２軸以外の多軸をなすスクリュを備える押出機によ
つて構成することも可能であり、噛み合い型又は非噛み
合い型によつて構成することができる。

【００２９】次に、作用について説明する。モータ９に
よつて２本のスクリュ７，７を回転駆動させた状態で、
ＰＶＣを５０重量％以上含有する廃棄プラスチックをホ
ッパ２からシリンダ１内に投入する。減圧ポンプ１０も
駆動させ、ベント開口部３，４及び第１の減圧室１１は
減圧状態にあり、第１，第２の開閉バルブ１２，１４は
閉じてある。シリンダ１内に供給された廃棄プラスチッ
クは、ヒータ６によつて加熱されると共にスクリュ７に
よつて送られながら混練を受け、ＰＶＣの熱分解温度に
まで速やかに昇温される。ＰＶＣの熱分解によつて生じ
た塩化水素ガスは、水蒸気等と共にベント開口部３，４
から排出され、ホッパ２に向けて逆流することや、溶融
廃棄プラスチック中に練り込まれることが抑制される。

【００３０】このようにしてほぼ１００％のＰＶＣが分
解された溶融廃棄プラスチックは、スクリュ７の先端に
まで移送され、ダイス部５に達する。ダイス部５に達し
た溶融廃棄プラスチック（脱塩素残渣）は、流動性が低
下しているが、常温で、ｄ＝０．０２Ｄ〜０．１０Ｄに
設定したことにより、熱膨張したスクリュ７がダイス部
５に接触しない範囲で、スクリュ７の先端部がダイス部
５の中心部５ｂ内面に可及的に近づいた状態にあるの
で、スクリュ７とダイス部５との間の空間（デッドスペ
ース）に脱塩素残渣が滞つて大きな抵抗力を生じさせる
ことなく図２に示すノズル５ａに流入する。ノズル５ａ
は、各スクリュ７のスクリュ溝の延長上にほぼ同形で位
置して接続状態にあるので、脱塩素残渣の樹脂圧力がノ
ズル５ａの通過に有効活用され、脱塩素残渣はスクリュ
溝にほぼ沿う円滑な流れでダイスノズル５ａを通過する
ようになり、脱塩素残渣の流動抵抗が軽減される。ま
た、各スクリュ７，７の先端部のスクリュフライト７ａ
を有する部分が各ノズル５ａ，５ａの入口に近接してい
るので、スクリュフライト７ａによる搬送力によつて流
動性の少ない脱塩素残渣（製品）がダイスノズル５ａに
良好に送り込まれる。このようにして、ノズル５ａに流
入した脱塩素残渣は、ノズル５ａでの大きな摩擦力に抗
して温度低下しながら排出され、回転駆動手段１６によ
つて回転されるカッタ１５によつて適宜長さに切断さ
れ、第１の減圧室１１内に溜まる。脱塩素残渣から分離
して第１の減圧室１１内に生じた塩化水素ガスは、減圧
ポンプ１０によつて外部へと排気され、第１の減圧室１
１内は減圧状態に維持される。

【００３１】このように、第１の減圧室１１内が減圧状
態に維持されているため、ダイス部５のノズル５ａが大
気に開放されている場合とは異なり、ノズル５ａ内の脱
塩素残渣がベント開口部３，４に向けて吸引され難く、
脱塩素残渣がダイスノズル５ａ出口から安定的に排出さ
れる。シリンダの中間部にベント開口部を有し、ダイス
のノズルが大気に開放されている通常の押出機であつて
も、低濃度ＰＶＣの場合には粘性及び流動性が良好であ
り、ダイスのノズルがシールされることもあつて、ダイ
ス圧力は十分（数ｋｇ／ｃｍ2 以上（約数十×１０⁴ ｋ
Ｐａ以上））に生じ、大気を吸引することはなく、脱塩
素製品がダイス出口から出てこなくなることは一般にな
い。従つて、脱塩素製品がダイスノズル５ａに詰まり或
いは滞留して出てこなくなる不具合は、５０重量％以
上、特に８０重量％以上の高濃度ＰＶＣの場合に粘性及
び流動性が低下することに起因して起こり易い。

【００３２】第１の減圧室１１内に切断状態の脱塩素製
品が所定量溜まつたなら、第２の開閉バルブ１４を閉じ
たままで第１の開閉バルブ１２を開く。これにより、第
１の減圧室１１と第２の減圧室１３とが連通し、第１の
減圧室１１内の脱塩素製品が第２の減圧室１３内に落下
する。このとき、第２の減圧室１３内の空気は、第１の
減圧室１１内を通つて減圧ポンプ１０に吸引され、機外
に排出される。第１の減圧室１１内の所定量の脱塩素製
品が第２の減圧室１３に落下・移動したなら、第１の開
閉バルブ１２を閉じると共に、第２の開閉バルブ１４を
開き、第２の減圧室１３内の脱塩素製品を外部に取り出
す。第２の減圧室１３内の脱塩素製品が取り出された
後、第２の開閉バルブ１４を閉じる。

【００３３】なお、第２の開閉バルブ１４を開くときに
は第１の開閉バルブ１２を必ず閉じ、第２の減圧室１３
の下端部の開口部１３ｂからの大気が、直接、第１の減
圧室１１内に入ることを防止する。勿論、第２の減圧室
１３を減圧ポンプ１０に接続させ、第２の減圧室１３を
単独で吸引・負圧にさせることも可能である。第１の開
閉バルブ１２にカッタ作用を付与し、第１の開閉バルブ
１２を閉じるときに脱塩素製品を切断することも可能で
ある。

【００３４】このようにして、第１の減圧室１１内に連
続的に排出される脱塩素製品を、所定量毎に第２の減圧
室１３に移動させた後に外部に取り出すことができ、第
１の減圧室１１内を減圧状態に維持したまま、連続運転
が可能となる。

【００３５】

【実施例】廃棄プラスチックの脱塩素処理装置として、
特開平１１−５００７２号に記載されるように、２軸ス
クリュ型減容機と２軸スクリュ型脱塩素機とを配管（ポ
リマーパイプ）にて接続させ、減容機から排出される半
溶融廃棄プラスチックを脱塩素機に導くものを使用し
た。この脱塩素機は、図１に示す２軸押出機Ａにおい
て、ホッパ２を供給口となる配管（ポリマーパイプ）に
代えたものと同等の構造を有している。

【００３６】ＰＶＣ含有率が９５重量％の産業廃棄プラ
スチック（塩素濃度は５２．９重量％）を、所定の大き
さ以下に破砕した状態で、５０ｋｇ／ｈの処理速度で半
溶融廃棄プラスチック排出量が次段の脱塩素機の処理量
と等しい２軸スクリュ型減容機に投入し、加圧と加熱に
より廃棄プラスチックに含まれる水分等を蒸気としてベ
ント開口部から排出して、廃棄プラスチック中の水分等
を予め除去した。２軸スクリュ型減容機では、廃棄プラ
スチックを１９０℃以下の温度まで加熱し、半溶融ない
し溶融状態にして機外に取り出す。減容機中では、ＰＶ
Ｃに塩化水素を生ずる熱分解を生じさせなかつた。

【００３７】減容機から取り出された半溶融廃棄プラス
チックを供給口となる配管（ポリマーパイプ）を通じ
て、次段の脱塩素機（Ａ）に供給した。この脱塩素機
（Ａ）は、全長の６５％に渡り開口部３，４が設けられ
ている。また、スクリュ７，７は、全長の７０％にミキ
シングスクリュピースを組み合わせた構造である。

【００３８】脱塩素機（Ａ）に入つた半溶融ないし溶融
廃棄プラスチックは、３５０℃に加熱されたシリンダ１
からの伝熱とスクリュ７，７によるせん断発熱により昇
温され、廃棄プラスチック中のＰＶＣが急激に分解さ
れ、塩化水素及び他のポリマーの一部が分解した炭化水
素が発生した。発生した塩化水素と炭化水素はシリンダ
１の上部に設けられたベント開口部３，４から、減圧ポ
ンプ１０で吸引させ、外部に設置させた排ガス処理装置
（図示せず）に送り、塩化水素は水に吸収させ無害化さ
せた。

【００３９】高濃度ＰＶＣを含む廃棄プラスチックから
脱塩素された残りの脱塩素残渣は、ダイス５の表面近く
まで到達するように構成させたスクリュ７，７、つまり
スクリュ７の先端部とダイス部５の入口側内面との間隔
ｄを、シリンダの内径Ｄに対して、常温でｄ＝０．０２
Ｄ〜０．１０Ｄの範囲に設定させたスクリュ７，７によ
り下流に送られ、押出機Ａ（脱塩素機）から排出され
た。ダイス５の出口には２段型の第１，第２の減圧室１
１，１３（真空チャンバー）が設置されており、第１の
減圧室１１の内圧はベント開口部３，４の真空圧力とバ
ランスしている。このようにして得られた脱塩素残渣中
の塩素を分析したところ、濃度が０．３重量％であつ
た。

【００４０】次に、図３を参照して、シリンダ１の他端
部と各スクリュ７，７の先端部との関係に関する第１構
造例について説明する。すなわち、シリンダ１の他端部
には、シリンダ１の内径Ｄとほぼ同一径のノズル５ｄ，
５ｄを各スクリュ７，７に対応させて有するダイス部５
を取付け、各スクリュ７，７の先端部のスクリュフライ
ト７ａを有する部分を各ノズル５ｄ，５ｄ内部の中間部
にまで侵入させてある。

【００４１】これにより、スクリュ７の先端部とダイス
ノズル５ｄの入口側内面との間に、脱塩素残渣（製品）
が溜まる大きな空間がなくなるのみならず、スクリュ溝
にほぼ沿う円滑な流れでダイスノズル５ｄを通過できる
ようになり、スクリュ７の先端付近の流動抵抗を生ずる
箇所が存在しなくなるので、スクリュ７のスクリュフラ
イト７ａによる搬送力によつて流動性の少ない脱塩素残
渣（製品）がダイスノズル５ｄから円滑に排出されるよ
うになる。加えて、ダイスノズル５ｄ内にもスクリュフ
ライト７ａが位置するので、脱塩素残渣（製品）がスク
リュフライト７ａによる搬送力を受けながら、大きな摩
擦抵抗力を有するダイスノズル５ｄを円滑に通過するよ
うになる。なお、ノズル５ｄの径は、シリンダ１の内径
Ｄとほぼ同一寸法であるから、ダイス部５をシリンダ１
の先端部自体によつて構成させることも可能である。

【００４２】図４には、シリンダ１の他端部と各スクリ
ュ７の先端部との関係に関する第２構造例を示し、シリ
ンダ１の他端部には、シリンダ１の内径Ｄとほぼ同一径
のノズル５ｄ，５ｄを各スクリュ７，７に対応させて有
するダイス部５を設け、各スクリュ７の先端部のスクリ
ュフライト７ａを有する部分をノズル５ｄを貫通するよ
うに侵入させてある。

【００４３】これにより、スクリュ７の先端とダイスノ
ズル５ｄの入口側前面との間に、脱塩素残渣（製品）が
溜まる大きな空間がなくなると共に、スクリュ７の先端
付近の流動抵抗を生ずる箇所が存在しなくなるので、ス
クリュ７のスクリュフライト７ａによる搬送力によつて
流動性の少ない脱塩素残渣（製品）が大きな摩擦抵抗力
を有するダイスノズル５ｄから円滑に排出されるように
なる。特に、スクリュ７の先端部がノズル５ｄを貫通し
て外部にまで突き出しているので、第１構造例と比較し
て、脱塩素残渣（製品）がダイスノズル５ｄを更に円滑
に通過する。また、スクリュフライト７ａがダイスノズ
ル５ｄの全長に渡つて位置するので、脱塩素残渣（製
品）がスクリュフライト７ａによる搬送力を受けなが
ら、ダイスノズル５ｄを円滑に通過するようになる。ノ
ズル５ｄの径は、シリンダ１の内径Ｄとほぼ同一である
から、ダイス部５をシリンダ１の先端部自体によつて構
成させることも可能である。

【００４４】シリンダ１の他端部と各スクリュ７の先端
部との関係に関する第１，第２構造例によれば、いずれ
によつても脱塩素残渣（製品）が詰まつてノズル５ｄが
閉塞され、運転不可能になるという不具合が解消する。
特に、第１，第２構造例は、ＰＶＣ濃度が８０重量％以
上の廃棄プラスチックの脱塩素処理に好適である。な
お、第１，第２構造例では、スクリュ７の先端部をノズ
ル５ｄ内に侵入させればよく、スクリュ７のスクリュフ
ライト７ａを省略した円筒状部分をノズル５ｄ内に位置
させても、シリンダ１内でスクリュ７のスクリュフライ
ト７ａによつて搬送される脱塩素残渣（製品）がスクリ
ュ７の円筒状部分に沿つて案内されながら排出されるの
で、脱塩素残渣（製品）の排出に関してほぼ同様の作用
を得ることが可能である。シリンダ１の他端部と各スク
リュ７の先端部との関係に関し、上記実施の形態を使用
するか、第１，第２構造例のいずれを使用するかは、脱
塩素の目的、処理する材料等により決定される。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る廃棄プラスチックの脱塩素処理装置によれ
ば、次の効果を奏することができる。請求項１，２の発
明によれば、スクリュの先端部が、間隔ｄを挟んでダイ
ス部に可及的に近づいた状態にあるので、スクリュとダ
イス部との摺動摩擦を避けながら、脱塩素残渣（製品）
が間隔ｄを円滑に通過して間隔ｄの外径側周囲に形成さ
れるノズルに流入するようになる。その結果、スクリュ
の先端部とダイス部の入口側内面との間に形成される空
間部において、脱塩素残渣（製品）がブロック状になつ
て詰まり、運転不可能になるという不具合が解消する。

【００４６】請求項３，４の発明によれば、スクリュの
先端部が、ダイス部のノズル内に侵入しているので、ス
クリュの先端部とダイス部の入口側内面との間に挟まれ
て形成される空間部が存在しなくなる。これにより、脱
塩素残渣（製品）がダイス部のノズル内に円滑に移動
し、ノズルから円滑に排出されることになり、脱塩素残
渣（製品）がダイス部のノズル付近に詰まり、運転不可
能になるという不具合が解消する。

【００４７】請求項５の発明によれば、ダイス部のノズ
ルから排出される脱塩素残渣を、減圧ポンプに接続され
て減圧状態の第１の減圧室に受け入れた後、第２の開閉
バルブを閉じた第２の減圧室に排出させるので、ノズル
から排出される脱塩素残渣をダイス部から負圧状態の第
１の減圧室に排出させることになる。その結果、脱塩素
残渣（製品）がダイス部のノズル付近に詰まり或いは滞
留して排出されなくなり、運転不可能になるという不具
合が解消する。

【００４８】このように、請求項１〜１０の発明によれ
ば、特に、ポリ塩化ビニル高含有率の廃棄プラスチック
において、スクリュの先端部付近に低粘性及び低流動性
の脱塩素残渣（製品）が詰まつて運転不可能になるとい
う不具合が抑制される。これにより、廃棄プラスチック
のリサイクルに有害な塩素又は塩素化合物を、ポリ塩化
ビニル高含有率の廃棄プラスチック中から効率良く、連
続的に除去しながら、脱塩素残渣（製品）を連続的に得
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態に係る廃棄プラスチッ
クの脱塩素処理装置を断面で示す概略図。

【図２】 同じくスクリュの先端部を示す断面図。

【図３】 スクリュの先端部の第１構造例を示す断面
図。

【図４】 スクリュの先端部の第２構造例を示す断面
図。

【図５】 従来のスクリュ押出機型の廃棄プラスチック
の脱塩素処理装置を示す概略図。

【符号の説明】

１：シリンダ、２：ホッパ、３，４：ベント開口部、
５：ダイス部、５ａ，５ｄ：ノズル、５ｂ：中心部、
６：ヒータ（加熱装置）、７：スクリュ、９：モータ
（回転駆動源）、１０：減圧ポンプ、１１：第１の減圧
室、１２：第１の開閉バルブ、１３：第２の減圧室、１
３ｂ：開口部（排出口）、１４：第２の開閉バルブ、
Ａ：２軸押出機。

フロントページの続き (72)発明者 炭▲広▼ 幸弘 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 時久 昌吉 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 千村 禎 広島県広島市安芸区船越南一丁目６番１号 株式会社日本製鋼所内 (72)発明者 佐藤 亨 山口県徳山市御影町１番１号 株式会社ト クヤマ内 (72)発明者 今田 正隆 山口県徳山市御影町１番１号 株式会社ト クヤマ内 Ｆターム(参考） 4D004 AA07 AB06 CA14 CA24 CB45 DA02 DA03 DA06 DA20 4F301 AD08 AD10 BA21 BF16 BF29

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ塩化ビニルを含有する廃棄プラスチ
   ックを、シリンダ（１）に内挿したスクリュ（７）を回
   転させることにより、加熱装置（６）を付属するシリン
   ダ（１）内で加熱・混練させて軟化・移送させ、廃棄プ
   ラスチックから熱分解によつて生じた塩化水素を分離・
   排出させると共に、シリンダ（１）の先端部のダイス部
   （５）のノズル（５ａ）から脱塩素残渣を排出させる廃
   棄プラスチックの脱塩素処理装置において、熱膨張した
   スクリュ（７）がダイス部（５）に接触しない範囲で、
   スクリュ（７）の先端部をダイス部（５）に可及的に近
   づけ、スクリュ（７）の先端部とダイス部（５）の入口
   側内面との間に間隔ｄを設けると共に、ノズル（５ａ）
   が、間隔ｄの外径側周囲に形成されていることを特徴と
   する廃棄プラスチックの脱塩素処理装置。
2. 【請求項２】 間隔ｄが、シリンダの内径Ｄに対して、
   ｄ＝０．０２Ｄ〜０．１０Ｄの範囲に設定されているこ
   とを特徴とする請求項１の廃棄プラスチックの脱塩素処
   理装置。
3. 【請求項３】 ポリ塩化ビニルを含有する廃棄プラスチ
   ックを、シリンダ（１）に内挿したスクリュ（７）を回
   転させることにより、加熱装置（６）を付属するシリン
   ダ（１）内で加熱・混練させて軟化・移送させ、廃棄プ
   ラスチックから熱分解によつて生じた塩化水素を分離・
   排出させると共に、シリンダ（１）の先端部のダイス部
   （５）のノズル（５ｄ）から脱塩素残渣を排出させる廃
   棄プラスチックの脱塩素処理装置において、スクリュ
   （７）の先端部が、ダイス部（５）のノズル（５ｄ）内
   に侵入していることを特徴とする廃棄プラスチックの脱
   塩素処理装置。
4. 【請求項４】 スクリュ（７）の先端部が、ダイス部
   （５）のノズル（５ｄ）を貫通して突き出していること
   を特徴とする請求項３の廃棄プラスチックの脱塩素処理
   装置。
5. 【請求項５】 ポリ塩化ビニルを含有する廃棄プラスチ
   ックを、シリンダ（１）に内挿したスクリュ（７）を回
   転させることにより、加熱装置（６）を付属するシリン
   ダ（１）内で加熱・混練させて軟化・移送させ、廃棄プ
   ラスチックから熱分解によつて生じた塩化水素を分離・
   排出させると共に、シリンダ（１）の先端部のダイス部
   （５）のノズル（５ａ，５ｄ）から脱塩素残渣を排出さ
   せる廃棄プラスチックの脱塩素処理装置において、ダイ
   ス部（５）のノズル（５ａ，５ｄ）の出口側に、減圧ポ
   ンプ（１０）に接続される第１の減圧室（１１）を形成
   させ、かつ、第２の開閉バルブ（１４）を備える排出口
   （１３ｂ）を有する第２の減圧室（１３）を、第１の開
   閉バルブ（１２）を介して第１の減圧室（１１）に接続
   させ、ノズル（５ａ，５ｄ）から排出される脱塩素残渣
   を減圧状態の第１の減圧室（１１）に受け入れた後、第
   ２の開閉バルブ（１４）を閉じた第２の減圧室（１３）
   に排出させることを特徴とする廃棄プラスチックの脱塩
   素処理装置。
6. 【請求項６】 シリンダ（１）に、塩化水素を排出させ
   るベント開口部（３，４）が形成され、ベント開口部
   （３，４）が、シリンダ（１）の全長の４０％以上に渡
   つて形成されていることを特徴とする請求項１，２，
   ３，４又は５の廃棄プラスチックの脱塩素処理装置。
7. 【請求項７】 ベント開口部（３，４）が、減圧ポンプ
   （１０）に接続されていることを特徴とする請求項６の
   廃棄プラスチックの脱塩素処理装置。
8. 【請求項８】 スクリュ（７）の全長の５０％以上に渡
   りミキシングピースが組み込まれていることを特徴とす
   る請求項１，２，３，４，５，６又は７の廃棄プラスチ
   ックの脱塩素処理装置。
9. 【請求項９】 スクリュ（７）が多軸をなし、多軸押出
   機を構成していることを特徴とする請求項１，２，３，
   ４，５，６，７又は８の廃棄プラスチックの脱塩素処理
   装置。
10. 【請求項１０】 スクリュ（７）が噛み合い型であるこ
    とを特徴とする請求項９の廃棄プラスチックの脱塩素処
    理装置。