JP2008069285A - 樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼部と補足部との間が離れて配置され、燃焼部と補足部との間に空気が存在する場合は、燃焼部で溶融・熱分解して生成され樹脂系改質剤が燃焼部２０から燃焼を継続しながら落下し、樹脂系改質剤の一部が燃焼して消失してしまい、補足部３０で補足される樹脂系改質剤の歩留まりが悪化する課題があった。
【解決手段】前記燃焼部と前記補足部との間に不活性ガスを供給して燃焼部から燃焼しつつ落下する溶融物を消火させる。これにより、燃焼部から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を燃焼部の直下で直ぐに消火させるので、樹脂系改質剤を余分に消失させることが少なく、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成樹脂廃材をその一部の燃焼により溶融・熱分解させ、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用等に使用されるワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置に関するものである。

従来より、複数種の合成樹脂若しくはカーボンブラックや無機系添加材を含む樹脂から構成される合成樹脂廃材を加熱溶融して熱分解させ、ワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置として、種々のものが提案されている。（例えば特許文献１〜３）
これにより、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂廃棄物を原料として処理し、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用としてのワックス状物質を製造できる。

図４は、従来の樹脂系改質剤製造装置の一例を示すものである。図４において、Ｔはワックス状物質を溜めておく有底円筒状の受溜用タンクであり、支脚１ａによって支持されて設けられている。

該受溜用タンクＴのタンク上端開口部１ｂには、合成樹脂廃材等の原料Ａを加熱溶融する円筒状の燃焼用バスケット２が一体的に載架されて固設されている。該燃焼用バスケット２の側壁には、多数の空気導入孔２ｂが、燃焼用バスケット２の内部と外部とを連通するように、上記側壁の厚さ方向に穿設されている。

燃焼用バスケット２の下端開口部２ａには、閉塞した箱状の触媒槽（脱可塑化促進用バスケット）４が、下端開口部２ａを下側から塞ぐように取り付けられている。触媒槽４は、その全壁が多孔状となる網目状部４ａを有しており、その触媒槽４内に溶融物Ｂの脱可塑化促進用の金属触媒、例えば白金や銅からなる線状触媒４ｂを溶融物Ｂが通過し得るように充填されている。

燃焼用バスケット２に供給する空気量を調節する円筒状のエアーバランサー５が燃焼用バスケット２の外周を覆うように、上記燃焼用バスケット２の外周に対し所定の間隔をおいて設置されている。そのエアーバランサー５の下部には、空気導入用開口部５ａが設けられている。

前記受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間には、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するために、連通管９が複数、受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿ってそれぞれ設置されている。各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するためにそれぞれ設けられている。

受溜用タンクＴの内底部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を電気加熱によって上昇させる加熱手段として、パイプ状のヒーター６が設置されている。また、受溜用タンクＴの内部には、ワックス状物質Ｃの溶融している温度を検出するバイメタルや熱電対などの温度センサ７が温度検出手段として設置されている。

前記ヒーター６には、該ヒーター６をオン・オフ制御もしくは比例制御するためのマイコン等の制御手段８がワックス状物質Ｃの溶融物を所定温度に保つように設けられている。

上記の燃焼用バスケット２内の下部には、原料Ａを載置して、溶融・熱分解するための原料受皿であるロストル３が、燃焼用バスケット２の下端開口部２ａを上方から塞ぐように、上記燃焼用バスケット２内の周壁に取り付けられている。

上述した製造装置においてワックス状物質を製造するには、まず、原料Ａとして、可燃性の例えば架橋ポリエチレン単独、或いは、架橋ポリエチレンと非架橋や低架橋のポリエチレン等のポリオレフィンを少量混合して用い、原料Ａをベルトコンベア11により搬送して原料投入用ホッパー１２から所定量燃焼用バスケット２のロストル３上に投入する。

次いで、原料Ａに含まれる架橋ポリエチレンに着火すると、ワックス状物質生成用の合成樹脂は熱分解して溶融し、その溶融物Ｂはロストル孔部３ａから滴下し、触媒槽４の触媒間を通過して受溜用タンクＴに落下する。

このとき、触媒槽４および受溜用タンクＴ内は架橋ポリエチレンの燃焼による酸素の消失で徐々に酸欠状態となり、酸欠状態で熱分解したワックス状物質Ｃは受溜用タンクＴに溜まる。

このように、溶融して高熱状態となっているワックス状物質Ｃは、酸欠状態において一部が気化して可燃性の高熱ガスＧを発生する。この高熱ガスＧは、受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間に設けた連通管９により燃焼用バスケット２内に送出される。

該連通管９は、受溜用タンクＴ内にて生成した可燃性の高熱ガスＧを効率よく燃焼用バスケット２内に送出するためのもので、複数本が受溜用タンクＴの外壁に対し上下方向に沿って設置され、各連通管９には受溜用タンクＴからのガスを燃焼用バスケット２に送り出すポンプ１０が、上記高熱ガスＧの送出を促進するために設けられている。高熱ガスＧは、燃焼用バスケット２内に送り出された前記原料Ａの燃焼場所において、燃焼用バスケット２の空気導入孔２ａから導入される空気と混合されて燃焼し、原料Ａの溶融を継続させる。このように装置を構成することにより、立ち上げ時において熱エネルギーの供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギーが供給されるようになる。

特開昭６０−１９０４９４号公報 特開平１０−１２８７４７号公報 特開２００３−２０６３７３号公報

このような装置は、強制的な排気の影響で、炉内が攪拌された状態になっている。このため、燃焼用バスケット内のみならず、装置内全体に酸素を含有するガスが攪拌され、受溜用タンクＴである回収槽に至る過程で生成された樹脂系改質剤が燃焼を継続したり二次燃焼したりして、生成歩留まりが低下することがあった。また、これを改善するために、回収槽内に不活性ガスを供給しているものも存在する。しかしながら、この方法を採用したものは、回収槽への不活性ガスの供給量を増やしすぎると、回収槽から燃焼部へ吹き上がる不活性ガスの影響で燃焼が不安定になる課題があった。
つまり、排気ガスの排出量、空気供給量、不活性ガス供給量を適切に制御しなければならない課題があった。

この結果、燃焼部で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼部から燃焼を継続しながら落下し、樹脂系改質剤の一部が燃焼して消失してしまい、補足部で補足される樹脂系改質剤の歩留まりが悪化する課題や、不活性ガスを供給するための制御が困難である等の課題があった。

本発明は係る点に鑑みなされたもので、第一の発明は、燃焼部で合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、燃焼部の下方から溶融化した溶融物を落下させ、その下方に配置された補足部にて前記溶融物を補足して樹脂系改質剤を製造する樹脂系改質剤の製造方法において、前記燃焼部と前記補足部との間に局所的に不活性ガスを供給して燃焼部から燃焼しつつ落下する溶融物を消火させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造方法である。

更に第二の発明は、合成樹脂廃材の一部を燃焼させて、その燃焼した熱により残りの合成樹脂廃材を溶融・熱分解させる燃焼部と、前記燃焼部の下方に配置され且つ前記溶融・熱分解させることにより生成された樹脂系改質剤を補足する補足部と、前記燃焼炉と前記補足部との間に不活性ガスを供給するガス供給部とを備え、前記不活性ガスにより燃焼部から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を消火させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置である。

上記第１の発明は、燃焼部と補足部との間に局所的に不活性ガスを供給して、燃焼部から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を燃焼部の直下で直ぐに消火させるので、樹脂系改質剤を余分に消失させることが少なく、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。さらに、局所的に不活性ガスを供給を供給するので、不活性ガスの量が少なく、このための制御も容易に行える効果がある。
また、第２の発明は、燃焼部の直下の外気と連通した空間に不活性ガスを供給するガス供給部を備えたので、燃焼部から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を消火させることができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高める樹脂系改質剤の製造装置を提供することができる。

以下本発明の一実施形態を図示した図１にて説明する。
図１において、２０は燃焼部、３０は補足部であり、これらは互いに上下方向に離れて配置され、その間に酸素を含む空気層Ｋが存在するようになっている。このため、燃焼部２０と補足部３０とは、燃焼部２０で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼部２０から補足部３０まで燃焼を継続しながら落下する状況に置かれている。

４０はガス供給部であり、図示しない不活性ガス供給装置からパイプ４５を介して、燃焼部２０と補足部３０との間の空気層Ｋの一部を不活性ガス層Ｖにするものである。
この実施形態におけるガス供給部４０は、図２に示すように、その一端４１が円筒形状に構成され、他端４２が多数の噴出孔４３を有する断面長方形状に形成され、前記円筒形状の内部空間と前記それぞれの噴出孔４３とは内部で連通して、一端４１側から供給される不活性ガスを噴出孔４３から断面長方形状に噴出する噴出ノズルとなっている。このようなガス供給部４０を採用することにより、広いエリアの不活性ガス層Ｖを少ない量の不活性ガスで構成することができる。

ガス供給部４０に供給される不活性ガスは、二酸化炭素、窒素、アルゴンなどが用いられる。この際、二酸化炭素などの不活性ガスは、空気よりも比重が重く、燃焼部２０に不活性ガスが上昇して燃焼部２０での燃焼に悪影響を与えることが少ないので望ましい。

ガス供給部４０から放出される不活性ガスは、図１の実施形態においては、燃焼部２０の直下の位置で、燃焼部２０の中心軸線を所定角度で横断する方向、望ましくは前記中心軸に対して直交する方向即ち水平方向に、帯状（層流状態）又は放射状に流されている。この際、燃焼部２０の直下の範囲が広く、１個のガス供給部４０で燃焼部２０の直下の全範囲を不活性ガス層Ｖにすることができない場合は、ガス供給部４０を２個以上水平方向に並べて不活性ガスを流すようにしても良い。また、ガス供給部４０を多段に重ねて配置しても良い。また複数のガス供給部４０のそれぞれは、噴出方向を異なるように設定することも可能である。

図３は本発明の他の実施形態を示したものである。
本実施形態は、棒状の原料Ａを溶融・熱分解させて樹脂系改質剤を製造するに適した樹脂系改質剤の製造装置を示すもので、燃焼部２０、補足部３０、燃焼部２０と補足部３０との間に不活性ガス層Ｖを生成するガス供給部４０等とで構成されている。

燃焼部２０は、中心軸が鉛直方向に設置された燃焼筒２１と、その燃焼筒２１の下方に所定間隔離れて配置されたロストル２２と、燃焼筒２１の下方に酸素又は酸素含有ガスを供給する酸素供給ノズル２３とで構成されている。この燃焼筒２１の外側面には所定距離隔てて円筒状の外壁２５が配置され、燃焼筒２１の外側面が外部雰囲気から隔離されている。そしてこの燃焼部２０と外壁２５とで燃焼炉が構成されている。
外壁２５の上部には、図示しない排気装置が備えられており、酸素供給ノズル２３によって供給された酸素又は酸素含有ガスによって原料Ａが燃焼する際に発する排気ガスを処理するようになっている。

燃焼筒２１の上方は必要により蓋２４が被され、燃焼筒２１の内部に配置された棒状の原料Ａが燃焼筒２１の内部で燃焼しないようになっている。また、酸素供給ノズル２３は、例えば図２に示す噴出ノズル（ガス供給部４０）と同様の構造のものを用いることができる。

燃焼筒２１内には棒状の原料Ａが配置され、その原料Ａの一端が燃焼筒２１の下部から露出してロストル２２の上に配置され、酸素供給ノズル２３から供給される酸素又は酸素含有ガスの助けを借りて、原料Ａの一部が燃焼され、その燃焼熱により原料Ａの一部が溶融・熱分解され、燃焼部２０の下方から溶融化した溶融物Ｂが生成されて落下する。

補足部３０は、ロストル２２の下方に傾斜して配置された樋３１と、樋３１の傾斜上部の位置で樋３１に水３２を供給する給水口３３と、樋３１の傾斜下方の位置に設置され樋３１に流れる水３２を濾す籠３４と、籠３４の下方の位置に設置され籠３４から漏れ出る水を受け取る水槽３５と、その水槽３５の水をパイプ３６を介して前記給水口３３に水３２を供給するポンプ３７とからなる。

ガス供給部４０は、図１の場合と同様に、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、燃焼部２０と補足部３０との間の一部の層を不活性ガスの雰囲気にする。

このような実施形態においても、燃焼部２０の直下の位置に不活性ガス層Ｖが形成されているので、この不活性ガス層Ｖの存在により燃焼部２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。

また、上記のような補足部３０を採用することにより、燃焼部２０で生成された溶融物Ｂが樋３１上の水３２に落下することにより直ちに冷やされて固形の樹脂系改質剤となり、水３２の流れによって籠３４に搬送されて補足される。従って、籠３４で補足された樹脂系改質剤は容易に籠３４で集めることができ、更に水によって直ちに冷やされて薄い膜の樹脂改質剤となるため、落下点で次々に積層して大きな塊を生ずることが無い。これにより固形の樹脂系改質剤の中に煤などの不純物が混入することが少なく、水洗いなどにより、不純物を容易に取り除くことが可能になる優れた樹脂系改質剤を得ることができる。

燃焼部２０と補足部３０とは、図１と同様に、これらが互いに上下方向に離れて配置され、その間に外壁２５の下方から空気が入り込むことができるようになっている。このため、前記ガス供給部４０が配置されていない状況下では、燃焼部２０で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼部２０から補足部３０まで燃焼を継続しながら落下する状況に置かれている。しかしながら、前記ガス供給部４０の存在によりロストル２２の下方に不活性ガス層Ｖが形成され、燃焼部２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができる。これにより、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。

このように、上記いずれの実施形態においても、燃焼部２０の直下の位置に不活性ガス層Ｖが形成されているので、この不活性ガス層Ｖにより燃焼部２０から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。

なお、上記実施形態においてはガス供給部４０を図２に示すような噴出ノズルを用いた場合のみを説明しているが、本発明におけるガス供給部４０は単に、１個の噴出孔を有する１乃至複数の噴出ノズルを用いるようにしても良い。

図３に示す樹脂系改質剤の製造装置において、以下の条件で、樹脂系改質剤を製造した。
燃焼筒２１の内径：75ｍｍφ、原料Ａ：断面４５×４５ｍｍ、長さが２０ｃｍ、不活性ガス供給量：窒素２リットル／分、幅４５ｍｍ、空気ガス供給量：２.５リットル／分、燃焼筒２１の下端とロストル２２との間隔：５０ｍｍ
この結果、燃焼炉から落下した燃焼中のポリエチレンワックスは不活性ガス層Ｖで直ちに消火し、これにより得られた樹脂系改質剤の回収率は原料Ａに対して81.2％であった。

比較のために、上記において不活性ガスの供給を止めて同様に行った所、同回収率は74.6％であった。
このように本発明は生成される樹脂系改質剤の二次燃焼を防ぎ、回収率を高めることができる優れた効果を有する。
なお、上記実施例は、本願発明の効果を確認するための実施例であり、本願発明はこれよりも大型のものであっても、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例の要部を示す要部断面説明図である。 本発明で用いられる噴出ノズルを示す斜視図である。 本発明の他の実施例の要部を示す要部断面説明図である。 従来の一例を示す要部断面説明図である。

符号の説明

２０ 燃焼部
２１ 燃焼筒
２２ ロストル
２３ 酸素供給ノズル
２４ 蓋
２５ 外壁
３０ 補足部
３１ 樋
３２ 水
３３ 給水口
３４ 籠
３５ 水槽
３６ パイプ
３７ ポンプ
４０ ガス供給部（噴出ノズル）
４１ 一端
４２ 他端
４３ 噴出孔
４５ パイプ
Ｂ 溶融物
Ｋ 空気層
Ｔ 受溜用タンク
Ｖ 不活性ガス（層）

Claims (4)

1. 燃焼部で合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、前記燃焼部の下方から溶融化した溶融物を落下させ、その下方に配置された補足部にて前記溶融物を補足して樹脂系改質剤を製造する樹脂系改質剤の製造方法において、前記燃焼部と前記補足部との間に不活性ガスを供給して燃焼部から燃焼しつつ落下する溶融物を消火させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造方法。
2. 前記不活性ガスの供給を前記溶融物が落下する方向を横断する方向に供給することを特徴とする請求項１に記載の樹脂系改質剤の製造方法。
3. 前記不活性ガスの供給を一定幅で一定厚さとなるように流すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂系改質剤の製造方法。
4. 合成樹脂廃材の一部を燃焼させて、その燃焼した熱により残りの合成樹脂廃材を溶融・熱分解させる燃焼部と、前記燃焼部の下方に配置され且つ前記溶融・熱分解させることにより生成された樹脂系改質剤を補足する補足部と、前記燃焼部と補足部との間に不活性ガスを供給するガス供給部とを備え、前記不活性ガスにより燃焼部から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を消火させることを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置。

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