JP2004002572A - 再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】使用済み発泡ポリスチレンを減容剤に溶解させた減容物を予備含浸槽21に投入後、易揮発性炭化水素の発泡剤を添加し、攪拌混合させて減容物から減容剤の抽出と発泡剤の含浸を同時に行い、その後高粘度送ポンプ23により、粒状化装置31に送って粒状物にし、それを本含浸槽41に投入し、前記発泡剤で粒状物中の減容剤を更に抽出後、循環ポンプ43で、乾燥機51に送り、樹脂粒子表面に付着する発泡剤を除去する。予備含浸槽で減容剤を抽出した発泡剤は、回分式小型蒸留搭62に送って、蒸留分離により、発泡剤と減容剤に分離回収する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム、及びその処理法に関する。特に、使用済み発泡ポリスチレンの減容物に対して減容剤抽出と発泡剤の含浸をひとつの工程で行うことで、溶剤の分離回収と再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造を効率良く行えるようにした、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法に関するものである。また、再度発泡ポリスチレン成形体を作ることのできる再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する工程における減容物の粒状化技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
国際公開WO01/68759A1(以下、先行技術1という。)には、使用済みの発泡ポリスチレンを溶剤で減容処理した減容物から減容剤を回収し、発泡剤の含浸処理を行う方法について記載されている。この方法は、特定範囲のハンセン溶解度パラメータを持つ溶剤を減容剤として使用し、減容物を発泡剤に浸漬処理し、減容剤の回収、発泡剤の含浸を行い発泡性樹脂粒子を製造するものである。この中に減容物の凝着性を低下させるための工程として減容物を発泡剤と撹拌または混練して減容物中の減容剤を抽出しその含有量を減らし、粒状物への成形を容易にすることの記載がある。
【0003】
高粘度液の混合撹拌では、アンカー翼やリボン翼などの大きな翼を有する撹拌翼を比較的低速で回転させて、撹拌槽全体を層流状態で強引に混合する場合が一般的である。一方、低粘度液では、傾斜パドル翼やタービン翼などの比較的小さな翼を高速回転させて乱流状態で混合する場合が多い。また異なる粘度の液体を効率よく撹拌混合するために、特定の撹拌翼を用いて撹拌槽全体の混合特性を改良した種々の撹拌装置が考案され提案されている。
【0004】
例えば特開平5−49890号公報には、上段のパドル翼を隣接する下段のパドル翼より交差角度45〜75度で回転方向に先行させて配置し、上下のパドル翼を外端部で部分的に重複させ、最下段のパドル翼の外端部を後退羽根に形成した撹拌装置の記載がある。特開平7−124456号公報には上段に略台形状で下部中央に凹部を備えた翼と、略長方形で上部中央部に凹部を備えた下段翼を直交して配置し、下段翼の下部を後退羽根に形成した撹拌装置の記載がある。特開平9−75699号公報、特開2000−210549号公報には、回転軸線と傾斜して半径方向かつ上方に伸びる板状の第1の上段翼と、傾斜して半径方向かつ下方に伸びる板状の第2の上段翼を、第1の上段翼下辺部と第2の上段翼上辺部を重複させて配置し、さらに下方かつ半径方向に延びる板状の下段翼で構成された撹拌装置の記載がある。
【0005】
また、先行技術1には、ポリスチレンペレット中間体を経由せずに、減容剤を含み膨潤した減容物から常温・常圧条件下で直接減容剤と発泡剤の溶剤置換を行い、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造する方法が記載されている。この製造方法によると、減容物をプランジャー型押し出し機やスクリュー式押し出し機等で紐状に押し出し、これをポリエチレンやフッ素樹脂等の不粘着性の板あるいは棒状の基材に巻いて保持し発泡剤に浸漬後、硬化させてからストランドカッター等の切断機で切断し、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するとの記載がある。
【0006】
他方、溶剤を含まない溶融樹脂の粒状化技術は、特開平7−186236号公報(以下、先行技術2という。)に、押出口から吐出された混練物を切断する回転切断刃と切断された溶融ペレットを前記回転切断刃の回転領域外に同伴させる水を噴出する水噴出孔と固化したペレットを前記水と共に排出する排出口とを備えてなるカッター装置との記載がある。
【0007】
特開平6−87973号公報(以下、先行技術3という。)には、発泡スチレン系樹脂成形品の収縮物を無延伸熱溶融して得られるスチレン系樹脂粒子に有機分散剤を含む水性媒体を分散し、100℃以上140℃以下の温度で易揮発性炭化水素を含浸させて再生発泡性スチレン系樹脂を製造している記載がある。
【0008】
特開平5−98062号(以下、先行技術4という。)には、粉砕された発泡スチレン系樹脂成形体を押出機中で加熱溶融して押出し、切断してスチレン系樹脂粒子とし、このスチレン系粒子を純水中に分散させ、ベンゾイルパ−オキサイドを融解したスチレン単量体溶液を添加することにより、スチレン系樹脂粒子に吸収重合させた後、更に発泡剤であるブタンを含浸させて発泡性スチレン系樹脂粒子を得るとの記載がある。
【0009】
特開平9−208734号公報(以下、先行技術5という。)には、懸濁重合によって得られる発泡性スチレン系樹脂粒子であって、平均粒子径が0.4mm以下、又は、1.3mm以上の規格外品を、スチレン系樹脂、発泡剤と共に押出し機に投入し、加圧加熱液中に押出し即時切断して再生発泡性粒子を得るとの記載がある。
【0010】
先行技術1には、廃棄物である発泡ポリスチレン系樹脂成形体を、発泡ポリスチレン系樹脂成形体に対して溶解性を有し、かつ発泡剤とは相互溶解性がある減容剤に溶解させて減容物を作り、減容物と減溶剤を抽出するための抽出溶剤とを分散・混錬して、減容剤を抽出して固形物を作り、固形物を粒単位である樹脂粒子に成形して、常温で樹脂粒子であるポリスチレン系樹脂を発泡させるための発泡剤に浸漬させると同時に、減容物を更に抽出して発泡ポリスチレン系樹脂を再生するとの記載がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この減容物からの減容剤抽出操作では、高濃度高分子溶液とこれと相溶しない発泡剤の混合撹拌を行う。高濃度の高分子溶液である減容物は、高粘度物質であり、これに含まれる減容剤を抽出するための発泡剤は、低粘度の有機溶剤である。また減容物すなわち高分子相からの減容剤の抽出が進行し、その含有量が低下するにつれて高分子相の粘度はさらに増加するという性質がある。
【0012】
このように粘度が異なる複数種の物質で、しかも相溶しないものの混合撹拌において、アンカー翼やリボン翼の低速回転型撹拌機を用いた場合、高粘度液部分は混合するが低粘度液部分に対して混合性能が低く、混合攪拌槽の全体に循環流が形成されず均一に混合撹拌できない欠点がある。一方、傾斜パドル翼やタービン翼などの中速回転型撹拌機を用いた場合は、撹拌翼の近傍のみが撹拌され全体の循環流が形成されず均一に混合撹拌できない欠点がある。
そこで、形状、攪拌機能が異なる翼を組合せた特定の撹拌翼で、撹拌槽全体の混合特性を改良した撹拌装置を用い、撹拌槽全体に循環流を形成する十分な回転数で撹拌すると、粘度が異なる物質の混合でも撹拌槽全体の均一混合が可能である。ところが、減容物からの減容剤抽出操作では、撹拌槽全体を均一混合すると、高粘性物質である減容物は、急激に増粘し、撹拌翼により引きちぎられ、はじめ塊状であった高分子相が不定形に細分化され、発泡剤相中を流動した状態となる。さらに抽出が進行すると断片状になった減容物は、撹拌翼や撹拌槽へ付着し、撹拌槽からの著しく排出が困難になるという問題点がある。
【0013】
先行技術1で提案されたものは、紐状の減容物をストランドカッター等の切断機で切断できるほどの硬さになるまで時間を要する等の問題があり生産性が低いものである。また、先行技術2で提案されたものは、水噴射口から水を噴射しても減容物の粘着性を落とすことはできないため切断できないものである。減容物を一旦は切断できるが、切断された粒子は非常に粘着性を有しているため、高速カッターによる遠心力だけでは個々の粒子に分離して飛散させることができず、瞬時に粒子同士が再付着し団子状の塊になるので目的とする粒子を得ることが出来ない。
【0014】
先行技術3と先行技術5での提案は、揮発性炭化水素を含浸させるとき、オ−トクレ−ブ等の反応圧力容器内で行う必要がある。廃棄物が発生する現場でのこれらの機器の利用は困難であり、かつ生産性も低い。先行技術4での提案も、分散剤の使用量が多いため、この廃水処理にコストがかかり実用性に問題がある。しかも、加熱による熱収縮のためのエネルギ−損失、又熱収縮のため押出機等により加熱溶融押出してポリスチレン系樹脂を減容する方法は熱履歴により樹脂を劣化させてしまう問題がある。
【0015】
先行技術1に記載されたものは、実験室レベルの製造方法を提案したものであるので、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を、工業レベルで大量にかつ経済的に生産できる製造方法に展開する必要がある。本発明は、以上のような技術背景のもので発明されたものであり、以下の目的を達成するものである。
本発明の目的は、常温・常圧条件下で溶剤置換法による再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するものにおいて、発泡剤及び減容剤も再利用できる、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法を提供することである。
本発明の他の目的は、予備含浸工程により、減容物を発泡剤と効率的に撹拌または混練して、減容物中の減容剤を抽出して減容剤含有量を減らして、後工程である造粒化を容易にした、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、常温・常圧条件下で溶剤置換法による再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を製造するものにおいて、減容物において造粒後の粒状物を相互付着させることなく粒状化できる、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法を提供するものである。
【0016】
また、本発明の利点は、工業レベルで、使用済み発泡ポリスチレン系樹脂成形体を減容剤で減容した減容物から、常温・常圧条件下で減容剤の抽出及び発泡剤の含浸を同時に行うので、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が熱履歴を受けることもなく、しかも回収された発泡剤及び減容剤も再利用できる。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記課題を鋭意研究した結果、以下の発明を完成するに至った。すなわち、本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法は、発泡ポリスチレン系樹脂を再生するために減容剤に溶解させて減容物を作る減容工程と、前記減容物に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程からなる、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、前記発泡剤含浸工程は、前記減容物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための予備含浸工程と、前記予備含浸工程を経た後に前記減容物を粒状物にする粒状物造粒工程と、前記粒状物造粒工程を経た後に前記粒状物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための本含浸工程とからなる。
【0018】
前記本含浸工程の後に、前記粒状物と前記粒状物の表面に付着している過剰発泡剤を蒸発させて除去する乾燥工程を含むと良い。
本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムは、発泡ポリスチレン系樹脂を再生するために減容剤に溶解させた減容物に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸を行うことができる、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムであって、前記減容物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させる予備含浸工程のための予備含浸槽と、前記予備含浸工程を経た後に、前記減容物を粒状物にする粒状物工程のための粒状化手段と、前記粒状物造粒工程を経た後に前記粒状物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための本含浸槽とからなる。
【0019】
前記本含浸の後に、前記粒状物と前記粒状物の表面に付着している過剰発泡剤を蒸発させて除去する乾燥手段を含むと良い。
本発明の前記予備含浸工程は、異種翼の組合せによる特定の撹拌翼を低速回転させ、減容物と発泡剤を2層に分離したまま撹拌し、減容物中の減容剤抽出を行い、底部に開閉弁を有する予備含浸槽を用いることで、減容剤含有量を減らした減容物を予備含浸槽底部から容易に取り出す新規な減容剤抽出方法を実現したものである。
本発明の前記予備含浸工程後の減容物の粒状化は、ダイス表面に円周上に等間隔に配置された押し出し穴から減容物、予備的に減容物表面の減容剤を発泡剤で洗浄・抽出し粘着性を落とした減容物を押し出し、カッター刃面及びダイス表面に発泡剤を噴射させながら、高速回転するカッター刃で切断し、切断後の粒子同士が再付着せず独立した粒子を得る方法である。
【0020】
本発明再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムは、予備含浸槽と粒状化手段及び本含浸槽を主な構成とし、常温・常圧のもとで、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の製造と同時に溶剤の回収も行う。本発明にいう特定の撹拌翼とは、下段にパドル翼を有する撹拌翼であり、上段翼の形状は特にこだわらず一般的な傾斜パドル翼、スクリュー翼、パドル翼、タービン翼、プロペラ翼、及びこれらを組み合わせた攪拌翼で構成される多段翼をいう。好ましくは、前記攪拌翼は、下部に矩形板材である垂直パドル翼が配置され、上部に楕円板材を長軸、短軸で4分割した形であり、この分割した楕円板材を含む面と、攪拌翼の駆動軸線とを傾斜させた状態で固定したものであるものが良い。
【0021】
本発明で使用する貧溶媒としては、ポリスチレン樹脂の溶解度が小さい有機溶剤であり、ペンタン、ヘキサンなどの易揮発性炭化水素やアルコール類、多価アルコール類を用いることができる。本発明で使用する減容物は、使用済み発泡ポリスチレン及び/又は発泡ポリスチレンを減容剤で収縮・脱泡させたものであり、減容剤を50〜70重量%程度含むものである。
【0022】
本発明で使用する減容剤は、ポリスチレン系樹脂と溶解性を有し、発泡剤とは相互溶解性がある極性溶剤であり、ハンセン溶解度パラメ−タ−の水素結合項δh、極性項δpがその単位を(J/cm3)1/2として、
【0023】
[数1]
(δp−5.8)2+(δh−4.3)2<50
かつ
δp2+δh2>46
の条件を満足する溶媒を少なくとも1つ以上含むものである。例えば、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル等の二塩基酸メチルエステル組成物が挙げられる。
【0024】
本発明で使用する発泡剤とは、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の発泡剤として通常使用されている易揮発性低級炭化水素化合物の内、常温・常圧において液体であるペンタン、ヘキサン、若しくはこれらの異性体を1種で単独、又は2種以上を混合したものである。本発明で製造される再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子は、ポリスチレン系樹脂に対して減容剤及び発泡剤濃度が5〜25重量%であり、好ましくは、8〜13重量%である。
【0025】
本発明にいう予備含浸とは、減容物から減容剤を抽出し発泡剤を同時に含浸するために攪拌混合するものである。高粘度搬送ポンプは、この予備含浸のための予備含浸槽で得られた減容物を搬送昇圧するポンプであり、例えばギアポンプ、プランジャ−ポンプ等が挙げられる。本発明の粒状化装置は、予備含浸槽で得られた減容物を、最大長さが100μm〜2mmに粒状化する手段をいう。
【0026】
本発明の本含浸は、粒状化手段で得られた粒状物に残存している減容剤をさらに抽出して、発泡剤を含浸させることをいう。この本含浸槽は、粒状物を投入し本含浸のために減容剤及び発泡剤の濃度を5〜25重量%程度にする攪拌槽である。本発明の乾燥機は、本含浸槽中の粒状物を分離回収し、主として粒状物表面に付着する過剰な発泡剤を除去する手段である。本発明の回分式小型蒸留装置とは、予備含浸槽及び本含浸槽内の減容剤と発泡剤を分離回収する回分式の小型蒸留装置をいう。
【0027】
本発明の予備含浸のための減容剤抽出方法は、減容物と発泡剤を2層に分離したまま撹拌し、塊状の高分子相の表面更新と発泡剤相の均一混合の作用により、高分子相の減容剤を発泡剤相に抽出し、減容剤含有量を減らした減容物を予備含浸槽の底部から容易に排出することを特徴とする。特に、下段にパドル翼を有する撹拌翼を翼の先端周速50〜200cm/sで回転させ、減容物と発泡剤の撹拌を行うことで、減容剤含有量が減容物に対し25〜40重量%となる減容物を塊状で得ることができる。底部にゲート弁を有する予備含浸槽を用いることで、減容剤含有量を減らした減容物を特別な分離工程を経ずに底部から容易に排出することができる。
【0028】
本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムは、減容物の抽出を予備含浸槽と本含浸槽の2段階から構成され、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の残減容剤量を少なくする。本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムは、予備含浸槽における減容物からの減容剤抽出と減容物への発泡剤の含浸を同時に効率的に行える板状の攪拌翼を有する。
【0029】
本発明の粒状化手段は、減容物を紐状に押し出すダイス、それを切断する高速カッター刃、カッター刃面及びダイス表面に発泡剤を噴射する噴射ノズルからなり、減容物を100μm〜2mmに切断し、再付着することなく回転カッター刃の回転領域外に導伴させるものである。本発明の粒状化手段は、高粘度の減容物を、常温の条件下で、直径100μm〜2mm程度の粒状物とするものである。
【0030】
本発明の発泡剤の処理法は、予備含浸槽及び本含浸槽内の発泡剤が常温・常圧のもとで液体であることにより減容物に含有される減容剤の抽出と発泡剤の含浸を効率的に行えることを特徴とする。本発明の予備含浸槽の処理法は、高粘度の減容物と低粘度液体発泡剤の2種類の非常に粘度差及び物質の状態の異なるものを、高粘度減容物の固まりが、細分・断片化しないように、効率良く混合攪拌させ減容物から減溶剤を抽出すると同時に発泡剤を含浸することを特徴とする。
【0031】
本発明の本含浸槽の処理法は、粒状化手段で粒状化された粒状物内の減容剤が、発泡剤相に抽出され粒状物が硬化する迄の間、相互に凝着しやすい粒状物の分散を維持することを特徴とする。本発明は、本含浸の終了後に乾燥機に取出された粒状物の表面には、過剰な発泡剤が含浸されているので、粒状物表面に付着している発泡剤を、乾燥により除去して、市販されているバ−ジンの発泡性ポリスチレン系樹脂粒子と同等の発泡剤の含浸範囲にすることを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
発泡ポリスチレンを減容剤で収縮脱泡処理した減容物は、通常、50〜70重量%の減容剤を含有している。この減容物の凝着性を低下させ粒状物への成形を容易にするためには、減容物に対し25〜40重量%程度まで減容剤の含有量を低下させることが好ましい。このための工程として減容物を発泡剤と撹拌または混練して減容物中の減容剤を抽出しその含有量を減らす操作を行う。
【0033】
本発明の実施形態として、好ましい減容剤含有量の減容物を得るための発泡剤の量は減容物の1.5〜4倍である。混合特性の優れた撹拌装置を用い、予備含浸槽全体に循環流が形成する十分な回転数で撹拌すると、高粘性物質である減溶剤を含浸した減容物は、急激に増粘し、撹拌翼により引きちぎられ、はじめ塊状であったものが不定形に細分化され、発泡剤中を流動した状態となる。さらに抽出が進行すると断片状になった溶剤減容物は、撹拌翼や槽内へ付着し、予備含浸槽からの排出が困難になる。この問題を解決するため、減容物と発泡剤を2層に分離したまま撹拌し、減容物中の減容剤抽出を行うことが好ましい。
【0034】
この撹拌方法として、形状、機能が異なる複数種の翼の組合せによる特定の撹拌翼を低速回転させて使用すると有効である、ことが実験の結果明らかになった。具体的には、下段にパドル翼を有する撹拌翼を翼の先端周速50〜200cm/sで回転させ、減容物と発泡剤の撹拌を行うことで、減容剤含有量が減容物に対し25〜40重量%となる減容物を塊状で得ることができる。さらに底部にゲート弁を有する予備含浸槽を用いることで減容剤含有量を減らした減容物を底部から容易に排出することができる。
【0035】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムの一実施の形態であり、システムの概要を示す概略構成図である。この再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム10は、予備含浸工程、粒状化工程、本含浸工程、及び乾燥工程の4工程から構成されている。この4工程の回分処理操作により、再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子が製造され、回収発泡剤は、蒸留分離工程により発泡剤と減容剤に分離回収される。
【0036】
この再生発泡ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム10で使用する減容物は、使用済み発泡ポリスチレン及び/又は、発泡ポリスチレンを、主成分が二塩基酸メチルエステル組成物の減容剤で溶解したもので、減容剤含有量が50〜70重量%を含む塊状のものである。
予備含浸工程は、前述した減容物から、減容剤の抽出及び発泡剤の含浸を同時に行い、減容剤を抽出された高粘度の塊状固まりを、搬送・昇圧できるようにするための工程である。また、予備含浸工程は、後述するように粒状化を容易にするための前処理工程でもある。予備含浸工程のための機器は、予備含浸槽21、攪拌機22、高粘度搬送ポンプ23等より構成される。予備含浸槽21には、減容物及び減容物に含有される減容剤の5〜8倍重量の発泡剤を投入され、攪拌機22で攪拌される。
【0037】
このときの減容剤の液温を8〜20℃とし、攪拌機22の攪拌翼の外周である先端周速を50〜200cm/sとし、含浸時間を10〜180分の条件で、減容剤の抽出及び発泡剤の含浸を同時に行い、減容物中の減容剤濃度を、25〜40重量%に制御する。減容剤を抽出した発泡剤の液比重を0.66〜0.69の範囲に調整することで、減容物の粘度を高粘度搬送ポンプ23で搬送可能な粘度、及び粒状化装置31で粒状化が容易に出来るようにする。なお、減容物の減容剤、及び発泡剤の選択は、WO01/68759A1(先行技術1)に記載された通りの方法であり、かつ本発明の要旨でもないのでその詳細な原理の説明は省略する。
【0038】
予備含浸工程、及び本含浸工程で回収された発泡剤は、発泡剤回収ポンプ61で回分式小型蒸留装置62に送られ、蒸留分離されて減容剤は下部のボトムから回収され、発泡剤は凝縮器63で凝縮液化されて、発泡剤回収タンク65に回収される。回収された発泡剤は、予備含浸工程の発泡剤として再利用できる。
【0039】
この予備含浸槽21で調整すべき減容物の粘度は、後工程の粒状化工程で長さ100μm〜2mm程度の粒状にカット出来る粘度であり、粘度が高すぎると、薄い円板状にしかならないし、粘度が低すぎると、紐状の塊しか出来なくなってしまう。粒状化工程は予備的に発泡剤に含浸させて、減容剤量を25〜40重量%に落とした減容物、又は前処理を行わない減容物から粒子を製造する工程である。
【0040】
以下、本発明の粒状化するための方法、又は装置は、図面を参照して説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図3は、粒状化装置31の詳細を示す断面図である。粒状化装置31は、カッターボックス33内に、ダイス穴が円周上に配置されたダイス38、高速回転するカッター取付台39に取り付けられた回転駆動されるカッター刃36、及びこのカッター刃36に貧溶媒を噴射するために、カッターシャフト34の軸中心部に貫通孔として設けられた貧溶媒流路35、及びこれに連通して貧溶媒を噴射する貧溶媒噴射口37等により構成されている。
【0041】
この粒状化装置31は、減容物をストランドにするため、また、ダイス38が円周状に配置されたダイス38のダイス穴からストランド状に排出された減容物を粒状化するために配置されたものである。このために、貧溶媒噴射口37はダイス38と接触しない最も近い位置で、円周方向に高速回転する返りのないカッタ−刃36、及びカッタ−刃36に付着する粒状化物を吹き飛ばす目的で設置したものである。貧溶媒噴射口37には、ペンタン噴射装置32によりペンタンが加圧されて供給される。高粘度搬送ポンプ23により昇圧された減容物は、複数個のダイス穴からストランド状に排出され、ダイス38とカッタ−刃36が接触しない最も近い位置で、円周方向に1400〜3200rpmで回転するカッタ−刃36により、粒径100μm〜2mmの粒状物に切断され造粒される。
【0042】
本含浸工程は、粒状化装置で得られた粒状物に残存している減容剤をさらに抽出する工程であり、減容剤及び発泡剤量を5〜25重量%程度にする工程で、本含浸槽41と循環ポンプ43により構成される。本含浸槽41に投入された粒状物は、粒子同士がお互いに付着しないようにするために、電動機で回転駆動される攪拌機42により攪拌回転数を80〜150rpmで常時流動するように攪拌させる。本含浸槽41の下部に沈降した粒状物は、循環ポンプ43で外部循環させることにより、本含浸槽41の下部に沈降した粒状物のブロッキングにより付着した粒状物の堆積を防止している。本含浸工程である本含浸槽41での含浸時間は、予備含浸工程で抽出された減容剤の濃度にもよるが、2〜48時間程度が好ましい。
【0043】
乾燥工程は、本含浸槽41で得られた樹脂粒子の表面に付着する過剰な発泡剤を除去する工程をいう。本含浸工程終了後、循環ポンプ43により樹脂粒子を含む本含浸槽41内の液を乾燥機51に送り、乾燥機51の内部に設置されている40メッシュ金網により発泡剤と樹脂粒子に分離し、樹脂粒子は金網上に回収され、発泡剤は本含浸槽41内に回収される。乾燥機51の内に回収された樹脂粒子は、スポットク−ラ−52により温度0〜20℃の冷風で表面に付着している過剰発泡剤を蒸発させて除去し、樹脂粒子の発泡剤含浸量を8〜13重量%に制御する。
【0044】
【実施例】
以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
〔実施例1〕
小型撹拌装置を用いて減容物とペンタンの撹拌混合を行った。小型撹拌装置としては綜研化学株式会社製Hi−Fミキサーを使用した。撹拌槽は容積3Lのガラス製であり、撹拌槽内壁と撹拌翼の間に3枚の邪魔板を有する。攪拌翼は、下部に矩形板材である垂直パドル翼が配置され、上部に楕円板材を長軸、短軸で4分割した形である傾斜四半楕円翼で構成されたものである。各傾斜四半楕円翼は、回転軸の軸線に対してその面が傾斜して配置されたものである。
まず、発泡スチロールを二塩基酸メチルエステル組成物(スタイロジャパン社製スタイロソルブSS6000)を、減容剤として収縮・脱泡した減容物を調製した。この組成は樹脂100部に対し減容剤163部であった。この減容物を3.0倍量のペンタンと混合撹拌した。撹拌翼の先端周速は、0.8m/sとし、液温25〜26℃で60分間撹拌した。混合撹拌操作後の減容物の組成は、樹脂100部に対し減容剤40部、ペンタン17部となった。得られた減容物は塊状であり撹拌槽及び撹拌翼への付着性は小さく、容易に回収できた。また、1.8倍量のペンタンで同様に処理すると、減容剤75部、ペンタン17部の組成の減容物が得られた。
【0045】
〔実施例2〕
図2は、予備含浸槽21の構造の概略を示す図である。この予備含浸槽21を用いて発泡スチロール溶剤減容物とペンタンの撹拌混合を行った。減容物の組成は樹脂100部に対し減容剤165部であった。この減容物を3.1倍量のペンタンと混合撹拌した。撹拌翼の先端周速は105cm/sとし、液温9〜11℃で90分間撹拌した。混合撹拌操作後の減容物の組成は、樹脂100部に対し減容剤75部、ペンタン22部となった。予備含浸槽21の底部のゲート弁27を開くと減容物は塊状でサクションホッパー28に自然落下し、高粘度搬送ポンプ23での搬送が良好に行われた。予備含浸槽21の内壁や撹拌翼への減容物の付着はほとんどなかった。
【0046】
〔比較例1〕
実施例2と同じ装置を用いて減容物とペンタンの撹拌混合を行った。撹拌翼の周速を調整した以外は、実施例2と同様に処理した。先端周速58cm/sの設定で撹拌を開始し、15分経過後から周速を徐々に上げた。先端周速115cm/sを超えたところで減容物の細片の流動が見られるようになり、先端周速230cm/sでは不定形の減容物が激しく流動する状態となった。60分間撹拌後に抽出液を排出し、ペンタンに更新してさらに60分間先端周速230cm/sで撹拌を続けた。混合撹拌操作後の減容物の組成は、樹脂100部に対し減容剤41部、ペンタン17部となった。底部のゲート弁27を開き、減容物をサクションホッパー28を介して、高粘度搬送ポンプ23での搬送を試みたが搬送不良となった。予備含浸槽21内では撹拌翼に減容物が著しく付着していた。
【0047】
〔実施例3〕
使用済みの発泡ポリスチレンを減容剤(二塩基酸メチルエステル化合物、(株)スタイロジャパン製 スタイロソルブ6000)に浸漬し、減容剤の濃度60%の減容物を得た。この減容物をあらかじめペンタンに2時間攪拌しながら浸漬し、予備的に表面の減容剤を抽出した減容物をポンプで圧送し、ダイス(穴径:1mm、穴数:12個)から押し出した。その時のダイスからの吐出量は12.3kg/h、吐出圧力は40kgf/cm2であった。これを鋭利なカッター刃36を1枚のみ取り付けた粒状化装置31に送り、カッター刃36の回転数1800rpm、カッター刃36の刃面及びダイス表面へのペンタン噴射量10L/minで粒状化を行った。粒状化装置下部からステンレス製の受け器で切断されたビーズを受けたところ、短軸径1mm、長軸径2mm程度の楕円形の独立した粒子が得られた。
【0048】
〔実施例4〕
減容物を高粘土搬送ポンプ23で圧送し、ダイス(穴径:1mm、穴数:12個)から押し出した。その時のダイスからの吐出量は14.1kg/h、吐出圧力は14kgf/cm2であった。これを鋭利なカッター刃36に1枚の刃のみを取り付けた粒状化装置31に送り、カッター刃36の回転数2000rpm、カッター刃36の刃面及びダイス表面へのペンタン噴射量10L/hで粒状化を行った。粒状化装置下部からステンレス製の受け器で切断されたビーズを受けたところ、短軸径1mm、長軸径2mm程度の楕円形の独立した粒子が得られた。予備的に減容物表面の減容剤抽出処理を行わなくても独立した粒子を得ることができた。
【0049】
〔比較例2〕
カッター刃36の刃面、及びダイス表面に発泡剤を噴射しない以外は、実施例3と同様の条件下で粒状化を行った。その時のダイス38からの吐出量は11.8kg/h、吐出圧力は40kgf/cm2であった。粒状化装置下部からステンレス製の受け器で切断されたビーズを受けたところ、直径2mm、長さ10cm程度の紐状物質が得られた。紐状物質の表面は数珠状となっており、一旦カッター刃36で切断された粒子が再付着して紐状になっていた。
【0050】
〔比較例3〕
カッター刃36の刃面、及びダイス38表面に発泡剤を噴射しない以外は、実施例4と同様の条件下で粒状化を行った。その時のダイスからの吐出量は3.3kg/h、吐出圧力は40kgf/cm2であった。粒状化装置31の下部からステンレス製の受け器で切断されたビーズを受けたところ、直径2mm、長さ15cm程度の紐状物質が得られた。紐状物質の表面は、ねじれており、減容物が切断されずに引き伸ばされていた。
【0051】
[実施例5]
使用済み発泡ポリスチレン16kgを減容剤で溶解して減容剤濃度60%の減容物40kgを得た。予備含浸槽に投入後、温度10℃のペンタン300Lを添加して、板状翼を有する攪拌翼先端周速92cm/sで3時間程度攪拌して減容剤を抽出し、発泡剤を含浸した。この時の、発泡剤の液密度は、0.653g/cm3、減容物中の減容剤は、32.1重量%であり、発泡剤は11.8重量%であった。これを、ポンプで搬送し、直径1mmで12個のダイス穴に押し込んで、ペンタンをカッタ−刃の裏側から噴射し、カッタ−速度1800rpmの条件で、センタ−カット方式により、粒状物に切断した。この時の粒状物のサイズは、1〜2mmであり、良好であった。
高粘度搬送ポンプの搬送・昇圧能力は、押出し量が、9.36kg/h、ポンプ吐出圧力は、4.0MPaGであった。使用済み発泡ポリスチレンの溶解条件を表1に示す。予備含浸工程、及び粒状化装置31でのテスト条件を表2に示す。表3に、予備含浸工程、及び粒状化装置31でのテスト結果を示す。
【0052】
この円板状の樹脂粒子を、発泡剤ペンタン800Lの本含浸槽内に投入し、液温を10〜15℃とし、攪拌機回転数を80rpmとし、槽内の液をポンプで外部循環させながら41時間程度含浸させた。本含浸終了後、乾燥機に粒子を取出して、スポットク−ラ−を15℃とし、粒状物表面に付着するペンタンを除去し、発泡ビ−ズ2.2kgを得た。粒径は、1〜2mmの製品が1.1kg回収され、1mm以下の微粉末のものが、1kg回収された。再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中の減容剤及び発泡剤濃度は、13.1重量%であり、良好であった。本含浸工程処理条件、及び乾燥機運転条件を表2に示す。テスト結果を表3に示す。
【0053】
[実施例6]
使用済み発泡ポリスチレン24kgを減容剤で溶解して減容剤濃度60%の減容物60kgを得た。予備含浸槽に投入後、温度10℃のペンタン300Lを添加して、板状翼を有する攪拌翼先端周速105cm/sで2時間程度攪拌して減溶剤を抽出し、発泡剤を含浸した。この時の、発泡剤の液密度は、0.653g/cm3であり、減容物中の減容剤は、38.8重量%であり、発泡剤は12.7重量%であった。
これを、高粘度搬送ポンプで搬送・昇圧し、直径1mmで12個のダイス穴に押し込んで、ペンタンをカッタ−刃36の裏側から噴射し、カッタ−速度2000rpmの条件で、センタ−カット方式により粒状物に切断した。この時の粒状物のサイズは、1〜2mmであり、良好であった。高粘度搬送ポンプの搬送・昇圧能力は、押出し量が、14.1kg/h、ポンプ吐出圧力は、2.0MPaGであった。使用済み発泡ポリスチレンの溶解条件を表1に示す。予備含浸及び粒状化措置でのテスト条件を表2に示す。表3に、予備含浸及び粒状化措置でのテスト結果を示す。
【0054】
この円板状の粒状物を、発泡剤ペンタン950Lの本含浸槽内に投入し、液温を10〜15℃とし、攪拌機回転数を80rpmとし、槽内の液をポンプで外部循環させながら24時間程度含浸させた。本含浸終了後、乾燥機に粒子を取出して、スポットク−ラ−を15℃とし、粒状物表面に付着するペンタンを除去し、発泡ビ−ズ1.8kgを得た。粒径は、1〜2mmの製品が1.5kg回収され、1mm以下の微粉末のものが、0.3kg回収された。再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子中の減容剤及び発泡剤濃度は、14.7重量%あり、良好であった。本含浸工程処理条件、及び乾燥機運転条件を表2に示す。テスト結果を表3に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
【表2】
【0057】
【表3】
【0058】
[比較例4]
予備含浸工程を実施しない以外は、実施例1と同様に粒状化テストを実施した。使用済み発泡ポリスチレンの溶解条件を表4に示す。テスト条件を表5に、粒状化のテスト結果を表6に示す。この時の粒状物は、粒子サイズ5〜6mm程度のゴムくずであり、実施例1に比較すると、かなり劣るものであった。従って、本含浸及び乾燥運転は実施することが、出来なかった。
【0059】
[比較例5]
粒状化装置31でカッタ−刃36の返りの有る刃2枚及びペンタン噴射の代りに、水を用いて噴射した以外は、実施例1と同様に粒状化テストを実施した。使用済み発泡ポリスチレンの溶解条件を表4に示す。テスト条件を表5に、粒状化のテスト結果表6に示す。この時の粒状物は、粒子サイズ5〜15mm程度の紐、紐のダンゴ状の塊に近い物となり、実施例1に比較すると、かなり劣るものであった。従って、本含浸工程、及び乾燥運転は実施することが、出来なかった。
【0060】
【表4】
【0061】
【表5】
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム及びその処理法によれば、常温・常圧のもとで、発泡剤を添加して、減容物中の減容剤の抽出と発泡剤の含浸を同時に行うことで、予備含浸された減容物の粒状化が可能となり、更にこの粒状物を発泡剤液中に含浸させ、減容剤を抽出した樹脂粒子を、乾燥させることで、熱履歴を受けない再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子を得ることができる。
また、減容物の減容剤の抽出を予備含浸と本含浸の2段階に分けたことで、粒状化装置で適切な粒子サイズにできる粘度に調整でき、粒状化工程での粒状化条件を最適化できる。予備含浸工程で板状の攪拌翼を用いたので、減容物中の減容剤の抽出と発泡剤の含浸を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムの実施の形態であり、その概要を示す系統図である。
【図2】図2は、図1に示す本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムの予備含浸槽の詳細を示す説明図である。
【図3】図3は、図1に示す本発明の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムの粒状化装置を示す断面図である。
【図4】図4は、図3のA−A線に沿った矢視方向の断面図である。
【符号の説明】
10…再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム
21…予備含浸槽
22…予備含浸用攪拌機
23…高粘度搬送ポンプ
24…傾斜平板翼
25…平板翼
26…邪魔板
27…ゲート弁
28…サクションホッパー
31…粒状化装置
32…発泡剤噴射装置
33…カッターボックス
34…カッターシャフト
35…貧溶媒流路
36…カッター刃
37…貧溶媒噴射口
38…ダイス
39…カッター取付台
41…本含浸槽
42…本含浸用攪拌機
43…循環ポンプ
51…乾燥機
52…スポットク−ラ−
61…発泡剤回収ポンプ
62…回分式小型蒸留搭
63…凝縮器
64…回収発泡剤移送ポンプ
65…発泡剤回収タンク
66…発泡剤移送ポンプ
67…回収減容剤移送ポンプ
68…冷却器
69…減容剤回収ドラム缶
Claims (13)
- 発泡ポリスチレン系樹脂を再生するために減容剤に溶解させて減容物を作る減容工程と、前記減容物に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸工程からなる、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記発泡剤含浸工程は、
前記減容物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための予備含浸工程と、
前記予備含浸工程を経た後に前記減容物を粒状物にする粒状物造粒工程と、
前記粒状物造粒工程を経た後に前記粒状物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための本含浸工程と
からなることを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法。 - 請求項1に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記本含浸工程の後に、
前記粒状物と前記粒状物の表面に付着している過剰発泡剤を蒸発させて除去する乾燥工程を含む
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法。 - 請求項1又は2に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記予備含浸工程は、
前記減容物と発泡剤を上下2層に分離したままで撹拌し、前記減容物中の減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を前記減容物に含浸させ、前記減容剤の含有量を減らしたものである
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法。 - 請求項3に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記予備含浸工程の攪拌は、
撹拌翼の先端周速50〜200cm/sで回転させ、前記減容物と前記発泡剤の撹拌を行い、前記発泡剤の液温を8〜20℃とし、含浸時間を10〜180分の条件で、前記発泡剤と前記減容物中の前記減容剤の重量組成が2:1〜8:1にある範囲で混合攪拌し、前記減容物中の減容剤濃度を25〜40重量%とする
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理方法。 - 請求項3に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記本含浸工程は、
液温を0〜36℃とし、攪拌機回転数を80〜200rpmとし、含浸時間を2〜48時間の条件で、発泡剤中で粒状化装置により粒状化したものを混合攪拌した後、粒状物を乾燥機に取出して、温度を0〜20℃の条件で乾燥し、樹脂粒子内の減容剤及び発泡剤濃度を5〜25重量%とする
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理方法。 - 請求項4に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理法において、
前記予備含浸工程の攪拌は、
下部に矩形板材である垂直パドル翼が配置され、上部に楕円板材を長軸、短軸で4分割した攪拌翼で攪拌する
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理方法。 - 発泡ポリスチレン系樹脂を再生するために減容剤に溶解させた減容物に発泡剤を含浸させる発泡剤含浸を行うことができる、発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記減容物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させる予備含浸工程のための予備含浸槽と、
前記予備含浸工程を経た後に、前記減容物を粒状物にする粒状物工程のための粒状化手段と、
前記粒状物造粒工程を経た後に前記粒状物中の前記減容剤を抽出すると同時に、前記発泡剤を含浸させるための本含浸槽と
からなることを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項7に記載の発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記本含浸工程の後に、
前記粒状物と前記粒状物の表面に付着している過剰発泡剤を蒸発させて除去する乾燥手段を含む
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項7又は8に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記予備含浸槽に外周の周速50〜200cm/sで回転し、前記減容物と前記発泡剤の撹拌を行う撹拌翼と
を有することを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項7又は8に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記粒状化手段は、
ダイスから押し出される前記減容物を切断するカッターと、前記カッター刃面及びダイス表面に貧溶媒を噴射するための貧溶媒噴射手段と
からなることを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項7又は8に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記予備含浸槽で、液温を8〜20℃とし、攪拌翼先端周速を50〜200cm/sとし、含浸時間を10〜180分の条件で、前記発泡剤と前記減容物中の前記減容剤の重量組成が2:1〜8:1にある範囲で混合攪拌し、前記減容物中の減容剤濃度を25〜40重量%とする
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項7又は8に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記本含浸槽で、液温を0〜36℃とし、攪拌機回転数を80〜200rpmとし、含浸時間を2〜48時間の条件で、発泡剤中で粒状化装置により粒状化したものを混合攪拌した後、粒状物を乾燥機に取出して、温度を0〜20℃の条件で乾燥し、樹脂粒子内の減容剤及び発泡剤濃度を5〜25重量%とする
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。 - 請求項9に記載の再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システムにおいて、
前記攪拌翼は、
下部に矩形板材である垂直パドル翼が配置され、上部に楕円板材を長軸、短軸で4分割した形である
ことを特徴とする再生発泡性ポリスチレン系樹脂粒子の再生処理システム。
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