JP2005054137A - 難燃剤除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃剤含有樹脂から難燃剤を溶剤に溶出させて除去するため、短い混練機を多段で構成し、難燃剤除去と残留溶剤の除去の工程を分割して簡便に処理し、非難燃樹脂を製造する装置。
【解決手段】混練機を多段で結合し、上段機１で難燃剤含有樹脂を加熱して溶剤と混合させて練ったのち、溶剤を排出し、次に樹脂を後段の混練機２に移動させて樹脂中に残留する溶剤を真空排気し、金型９から線状の非難燃樹脂として吐出し、冷却後カットしてペレット状として取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、家電等のハウジングに主に用いられている難燃剤含有の樹脂から難燃剤を除去する難燃剤除去装置に関するものである。

従来、テレビを始めとする家電製品には、その筐体等に合成樹脂が多く使用されている。代表的なものとしてはポリスチレンやポリプロピレン、ＡＢＳ、耐衝撃性を向上させたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）等の熱可塑性樹脂がある。これらは、一般的に難燃性が低いため、筐体として用いる際には各種難燃剤、難燃助剤を付加・含有させて難燃化する事が一般的である。

難燃剤としては、添加量が比較的少量で済み価格的に安いハロゲン系難燃剤が多く使われている。特に臭素系難燃剤がポリスチレンに適している事から大量に使用されている。

しかしながら、近年廃家電の回収再利用の義務が生産者に課せられるようになり、従来以上に適正な処理方法が求められている。特に筐体をはじめとする樹脂は、従来から焼却か埋め立てで処理がなされていた。しかし前述のハロゲン系難燃剤、特に臭素系難燃剤は、その高い難燃性のため不完全燃焼しやすく、また低温で焼却するなどの不適切な条件での焼却では、一部にダイオキシン発生の懸念も取りざたされている。生産者としては、これに代わるものとしてリン系難燃剤等の使用を模索しているが、難燃性に劣るリン系では、ハロゲン系難燃剤並みの難燃性を得るには含有量を大幅に増加させねばならない。これは、コスト的にもさらに、廃棄時の環境影響の観点からも好ましい方法ではない。従ってリン系への切り替えは遅々として進んでいない。

さらに地球全体のエネルギーの観点から石油資源の節約が急務である。その点から、樹脂を再生リサイクルする事が従来より取り組まれてはいるが、難燃剤含有の樹脂については、例えば、酸処理（特許文献１）や高温処理（特許文献２）などがあるが、樹脂と難燃剤を分離してサーマルリサイクルするという内容である。

つまり、樹脂の特性を落とさずに難燃剤を分離して、樹脂を再使用するといったマテリアルリサイクルするという試みはなされていない。また、特許文献３では難燃剤含有樹脂から樹脂を改質して分離する方法を述べている。
特開平６−１５７８１２号公報 特開平８−２９９７５９号公報 特開平１０−１９５２３４号公報

しかし、われわれは改めて樹脂を改質することなく、難燃剤を除去したあとの樹脂を元の樹脂と同様の汎用用途に使用できるよう、極力樹脂の劣化を抑えた穏やかな難燃剤除去技術が必要であると考える。

従ってわれわれは、難燃剤含有の樹脂から難燃剤を樹脂の特性の変化を最小限に抑えながら、効率的にかつ低コストな設備で除去する方法を提供するものである。

上記課題に鑑み、われわれは粉砕した難燃剤含有樹脂を、結合させた多段の小型混練機に投入して加熱溶融させ、さらに特定の溶剤を途中から注入、排出させる事で、溶剤中に難燃剤を溶解抽出させる装置を提案するものである。

以上のように、本発明の方法を用いる事で、比較的低コストな設備で大量の廃家電から出る難燃剤含有樹脂を、焼却や埋め立て処理で無駄にすることなく、再び非難燃樹脂として生まれ変わらせ、マテリアルリサイクルできるようになるという効果があり、環境問題の解決のひとつとなるものである。

本発明は、難燃剤を含有する樹脂から難燃剤を抽出除去するにあたり、溶剤と樹脂を多段で構成した混練機中で混練することを特徴とする樹脂の処理装置であり、連続的な複数の混練機の組み合わせで難燃剤と難燃剤を抽出するのに用いた溶剤を除去して、非難燃樹脂を製造する作用を有している。

本発明において、少なくとも１段目の混練機において、溶剤と樹脂が充分混練され、かつ樹脂が排出される際には、樹脂中に浸透したごく少量の溶剤のみが含有された状態であることを特徴とするものであってもよく、この混練機で樹脂から難燃剤を除去する作用を有する。

また本発明は、最終段の混練機において、前段の混練機から排出されたわずかに溶剤の残った樹脂から、真空ポンプを用いて排気することで溶剤を完全に除去し、排出された樹脂には、難燃剤と溶剤が除去された状態であることを特徴とするし、非難燃樹脂を製造する作用を有する。

また本発明は、多段の混練機のＬ／Ｄが少なくとも７．５以上であり、多くとも３０以下であることを特徴とする請求項１記載の処理装置であり、短いプロセスで難燃剤と使用した用材を除去できる作用を有している。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
本発明は、小片にした難燃剤含有の樹脂を複数段の混練機中で樹脂と溶剤を接触させることで、少なくとも１種類以上の難燃剤を樹脂から抽出分離し、さらに後段の混練機中で真空排気することにより、残留溶剤を除去するものである。図１は本発明の一実施例である難燃剤除去装置の構成を示す図である。

本発明で言う難燃剤含有樹脂とは、樹脂の製造工程で出た不要樹脂や端材、あるいは市場から回収された廃電気製品に用いられていたものを指し、熱可塑性、熱硬化性を問わない。難燃性を付加するための難燃剤を少なくとも１種類以上含み、その他に難燃助剤、滑剤、安定剤、酸化防止剤、着色剤、流動改質剤、離型剤等樹脂成形に必要な添加剤の入った樹脂である。また、表面に塗装が施されていても、破砕により断面が露出すれば、構わない。

難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＡ）はじめとするビスフェノールＡ型の難燃剤や、デカブロモジフェニルエーテル、オクタブロモジフェニルエーテル、テトラブロモジフェニルエーテルなどの難燃剤、トリブロモフェノール、エチレンビステトラブロモフタルイミド、ヘキサブロモシクロドデカン、ＴＢＡポリカーボネートオリゴマー、ビストリブロモフェノキシエタン、臭素化ポリスチレン、ＴＢＡエポキシオリゴマーなどの臭素系難燃剤や、パークロロシクロペンタデカン、クロレンド酸、塩素化パラフィンなどの塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤無機系難燃剤等を指す。

樹脂中の難燃は、単独でもよいが上記の各種難燃剤が複数組み合わせて含まれていても構わない。含有率は、要求する難燃グレードによって異なるが、一般的に数ｗｔ％から５０・６０ｗｔ％である。

また、樹脂の種類は特に選ばないが、スチレン系樹脂に特に有効である。スチレン系としては、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−ブダジエン−アクリロニトリル、スチレン−ブタジエン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−アクリロニトリル、スチレン−無水マレイン酸などがある。

上記樹脂は単独で用いてもよいが、他の樹脂とブレンドして使用していても構わない。分子量も特にこだわらないが、３，０００〜１，０００，０００程度が望ましい。

また本発明中における混練機とは単軸でも２軸でも特にこだわらず、直列に結合された多段構成であり、樹脂成型や樹脂混練に使用するニーダー等を指し、樹脂を連続的に投入・排出でき、その中間部で溶剤を注入・排出する箇所があり、樹脂排出部近くで真空排気ができる構造のものであり、適宜改良されたものを含む。

本発明で用いる溶剤は、蒸留操作で溶解させた難燃剤を分離する事ができ、溶剤の再生使用が可能である。

以下、本発明について図１を用いてその動作を詳述する。

回収された廃家電の筐体等に使われていた難燃剤含有の樹脂を、１〜１０ｍｍ大のペレット状に粉砕した後、ホッパー４に投入する。これが、１段目の混練機１に投入されると、混練機内で過熱されて溶融し、スクリュー１５によりさらに練られて、右側の出口方向に順次押し出されていく。この押し出し機は、通常の樹脂成型用の長Ｌ／Ｄのものでも構わないが、スクリュー構成を工夫すれば、価格的に数分の１以下であるＬ／Ｄが１０程度の混練専用のニーダーも使用できる。これにより、装置の価格が大幅に低下し低コストで生産することが可能である。

この１段目の混練機の樹脂排出部手前に設けた管６から、溶剤を圧力をかけながら注入して管５から排出する。この間で溶剤と樹脂が高温で接触し、難燃剤を溶剤に溶出させる。この溶剤と樹脂の流れは逆方向であり、樹脂は排出口近くでは常に新しい溶剤と接触するため、最後に最もきれいな溶剤で洗われることになる。

この混練機の加熱温度は樹脂によって異なるが、おおよそ１００〜２００℃の範囲であり、ハイインパクトポリスチレンの場合は約１８０℃である。溶剤は、種々の溶剤を検討した結果、難燃剤が比較的容易に溶解するものであり、樹脂成分が溶けにくく、環境に影響の小さいものとしてグリコールエーテル系のものを選択した。具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテルなどがあげられる。

また、これらの溶剤に難燃剤の溶解力を落とさない範囲であれば必要に応じ、公知の添加物を添加することができる。例えば、抗菌剤，防カビ剤、酸化防止剤、害虫忌避剤、界面活性剤、着色剤、発泡剤、流動促進剤等である。

その後排出された樹脂は、後段の混練機２との接合部である管７を通って、混練機２に入る。この混練機中では、樹脂中に残存した溶剤が真空排気口１３からの吸引により除去され、金型９を通って線状に吐出される。この混練機の働きは、溶剤の除去が目的であるため、混練機１と同じＬ／Ｄである必要はなく、所望の溶剤含有率まで下げる事ができれば、さらに小型で低価格な混練機を使用することも可能である。

このようにして押し出された樹脂１０は、その後水槽で冷却されたのち、ペレタイザー１２で所定長さにカットされ、再び非難燃樹脂ペレット１６として再生することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態例としては、廃テレビの筐体樹脂を粉砕したものを原料として使用した。樹脂の種類はハイインパクトポリスチレンであり、含有している難燃剤は、ＴＢＡ（テトラブロモビスフェノールＡ）である。平均分子量は約４００００であった。ＧＰＣ分析によると、難燃剤の含有率は約１７％であった。

これをホッパーに投入して、１段目混練機に投入した。混練機の温度設定は１８０℃である。溶剤としてはジプロピレングリコロールを用いた。これを樹脂の流れ方向とは対抗する向きに混練機にギヤポンプを使って圧力を高めて流し込んだ。なお、排出された溶剤を分析したところ、約７％ＴＢＡを含んでいた。次に樹脂は、２段目の混練機に接続パイプを通って移動する。この混練機中で再び加熱され、ベント口から真空排気されることにより、樹脂中に残留している溶剤を抜き取る。なお、この排気の中に含まれる溶剤は、排気工程中で冷却することで再び液状に戻り、再使用することができる。

樹脂は、２段目混練機の出口に取り付けた金型から複数の線状になって吐出され、冷却槽に浸される事で冷却され、ペレタイザーによってペレットサイズにカットされる。この樹脂を分析したところ、残溶剤率は０．１％以下であり、残難燃剤率は０．０５％以下になっていた。また、この樹脂の各種物性を測定したところ、シャルピー衝撃強度、デュポン衝撃値、ビカット軟化点等物理的物性は、全て初期のハイインパクトポリスチレンのそれの１．２倍近くになった。これは難燃剤を樹脂に添加することで落ちていた物性が、原因である難燃剤を除去した事で、樹脂本来のレベルに戻ったためである。樹脂の分子量も３８５００であり、ほとんど初期値と変化が無かった。

つまり、ほとんど樹脂の特性を劣化させる事なく、難燃剤を樹脂中から除去することができた。

本発明を用いる事で、廃家電から出る難燃剤含有樹脂を、再び非難燃樹脂として生まれ変わらせ、マテリアルリサイクルできるようになるという効果があり、また本発明を他の産業生成物で使用されている樹脂のリサイクル、例えば、家具、自動車、建築物等の生成物のリサイクルにも役立てることができ、環境問題の解決のひとつとなるものである。

本発明の装置の概略図

符号の説明

１ １段目混練機
２ ２段目混練機
３ ホッパー
４ 粉砕された樹脂
５ 溶剤排出口
６ 溶剤供給口
７ 接続部
８ 原動モーター
９ 金型
１０ 排出樹脂
１１ 冷却水槽
１２ ペレタイザー
１３ 排気
１４ ベント口
１５ スクリュー
１６ ペレット

Claims (3)

1. 難燃剤を含有する樹脂から難燃剤を抽出除去するにあたり、溶剤と前記樹脂を多段で構成した混練機中で混練することを特徴とする難燃剤除去装置。
2. 最終段の混練機には真空ポンプが備えられ、前記真空ポンプは前段の混練機から排出された樹脂から溶剤を排気することを特徴とする請求項１記載の難燃剤除去装置。
3. 多段の混練機のＬ／Ｄが少なくとも７．５以上であり、多くとも３０以下であることを特徴とする請求項１記載の難燃剤除去装置。

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