JP2009286051A - 熱可塑性樹脂製壁装材の分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層と基材紙層とに、効率よく容易に安価に安定して分離し、そのそれぞれを再使用できる再生原料にする事ができる装置を提供することである。
【解決手段】 熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上の温度に加熱し、さらに軟化した熱可塑性樹脂層を掻き取る刃先厚みが１ｍｍ以下で適度な弾性を有する平板の刃先幅が熱可塑性樹脂製壁装材の幅より短く、かつ、熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従する機構を有する、熱可塑性樹脂層と基材紙層を分離する装置である。

【選択図】 図２

Description

本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材の廃材の再資源化に関するものであり、更に詳しくは、熱可塑性樹脂製壁装材の分離装置に関するものである。

熱可塑性樹脂製壁装材は化粧面に積層された熱可塑性樹脂層と基材紙層からなり、壁装材として広く普及している。近年、社会的に熱可塑性樹脂製品の再資源化の要求が強まり、壁装材についても再資源化が要望されている。しかしながら、製造工場や加工工程から排出される不良品、デザインの変更品、長期在庫品の処分品など、発生する熱可塑性樹脂製壁装材の廃材は大部分が埋立て処理、焼却処理などで処理されているのが現状である。この問題を解決するために様々な壁装材の再資源化方法が提案されており、なかでも、後工程での使用に際して、熱可塑性樹脂に不純物としての基材紙を含まない、熱可塑性樹脂層と基材紙層の分離方法が検討されてきた。

例えば、特許文献１では有機溶剤を用いて塩化ビニル系樹脂層を膨潤して塩化ビニル系樹脂層を分離、回収する方法が開示されている。しかし、この方法は、溶剤除去装置、溶剤回収装置など大規模な処理装置が必要であり、処理効率が悪く設備費及びランニング費用が高額になってしまう。また、有機溶剤を用いる方法では、分離する樹脂層の種類が塩化ビニル系樹脂に限定されてしまうという問題が有る。

また、特許文献２では、切削刃を有する回転体を用いて積層体の一層を切削剥離する方法が開示されている。しかし、この方法は、切削刃と送りプレート回転体面の間隔を微調整する必要があり、基材の厚さが不明あるいは不均一な積層体には適応が困難であり、切削刃と送りプレート回転体面の間隔が広いと回収効率が悪くなり、間隔が狭いと高純度の回収物が得られないという課題がある。また、表面に切削刃を設けた特殊な回転体が必要であり、設備費用及びメンテナンス費用が高額になってしまう。

本出願人は、既に特許文献３記載の熱可塑性樹脂製壁装材の分離方法および装置を提案している。この方法により上記課題は解決されたが、実作業での熱可塑性樹脂層と基材紙層との分離安定性という点では課題が残っている。

実作業において連続的に繰り出された熱可塑性樹脂製壁装材は、大なり小なり横手方向に蛇行しながら加熱されて平板の刃先により掻き取られる。蛇行により熱可塑性樹脂製壁装材の端部が平板の刃先と接触する際、熱可塑性樹脂製壁装材が端部より破断して安定して作業ができないという問題がある。

また、掻き取るために平板の刃先を熱可塑性樹脂製壁装材に接触させると刃先温度の上昇により刃先の幅方向への膨張が起こり刃先の波打ち現象が生じる。この波打ち現象は、刃先温度が熱可塑性樹脂の軟化温度に達するまで不均一分離状態が発生するなどの課題も有している。
特開平０９−５９４２３号公報 特開２００３−８８７７２号公報 特願２００６−３２２７９１号

本発明は上述のような課題を解決しようとするものであり、熱可塑性樹脂層と基材紙層とが積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層と基材紙層とに、安定して分離することができる装置を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱し、さらに軟化した熱可塑性樹脂層を掻き取る刃先厚みが１ｍｍ以下で適度な弾性を有する平板の刃先幅が、熱可塑性樹脂製壁装材の幅より短く、かつ、熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従する機構を有することで、熱可塑性樹脂層と基材紙層とを安定して分離することを特徴とする装置である。

本発明は、熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱し、熱可塑性樹脂層を軟化させることで、熱可塑性樹脂層と基材紙層との間の剥離強度が弱くなり、軟化した熱可塑性樹脂層を刃先厚みが１ｍｍ以下で適度な弾性を有する平板の刃先によって物理的に基材紙層から、きわめて容易に掻き取り、上記平板の刃先幅が熱可塑性樹脂製壁装材の幅より短く、かつ、上記平板の刃先が熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従する機構を有することで熱可塑性樹脂層を基材紙層から安定して分離する事ができる。
さらに、分離した熱可塑性樹脂層と基材紙層は、おのおのが容易に再利用可能な再生材原料であり再資源として有効利用が可能となる。

以下、本発明の態様について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの図面に限定されるものではない。
図１には、本発明に適用する熱可塑性樹脂製壁装材の一実施態様を示す。熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとが積層された構造の壁装材である。
図２に可塑性樹脂製壁装材ｃを熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとに分離する分離装置の一実施態様を示す。熱可塑性樹脂製壁装材ｃを連続的に繰り出す手段（繰出手段３）、熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に加熱する手段（加熱手段１）、軟化した熱可塑性樹脂層ａを刃先厚みが１ｍｍ以下の平板の刃先によって物理的に掻き取る手段（掻き取り手段２２、さらに熱可塑性樹脂層ａを掻き取った後の基材紙層ｂを引き取る（引取手段４）から構成された分離装置である。
図３には、掻き取り手段としての平板の一実施態様を示す。以下、それぞれについて詳細に説明する。

本発明は、非発泡、発泡タイプのどちらの熱可塑性樹脂製壁装材ｃにも適用でき、熱可塑性樹脂層ａとしては、例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、「ＥＶＡ」という）、エチレン−（メタ）アクリレート共重合体、塩素化ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、熱可塑性エラストマー（オレフィン系、スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系）などの熱可塑性樹脂で構成された壁装材に適用できる。なかでも、再生材の利用のし易さという点では、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、熱可塑性エラストマーへの適用が好ましい。また、熱可塑性樹脂層ａ中に、可塑剤、安定剤、キレーター、充填材、発泡剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤などの添加剤が添加されていてもよい。

基材紙層ｂとしては、例えば、パルプ紙、難燃紙（パルプ主体のシートをスルファミン酸グアニジン、燐酸グアニジンなどの難燃剤で処理したシート）、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの無機質材およびガラス繊維を混抄した無機質紙などいずれのものであってもよい。

図１には図示していないが、熱可塑性樹脂製壁装材ｃの化粧面である熱可塑性樹脂層ａの表面に、耐スクラッチ性、耐薬品性、耐汚染性、耐候性などを向上させるため、フッ素樹脂コーティングを施したり、ＰＭＭＡ樹脂フィルム、ポリオレフィン系樹脂フィルム、エバールフィルムなどを積層してもよい。

本発明では、熱可塑性樹脂製壁装材ｃを熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に加熱可能な加熱方法として、高圧蒸気、熱水、熱油、電気ヒーター、遠赤外線、高周波やマイクロ波などの電磁波、火炎などを加熱源とするオーブン、ロール、プレートなどの加熱手段を用いる事ができる。本発明では、熱可塑性樹脂層ａは上記の高圧蒸気、熱水、熱油等の加熱源には直接接触せず、加熱手段に接触して軟化する乾式法を採用しており、分離後の熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂの水分や溶剤の除去分離装置が一切不要となる。

上記加熱手段１により加熱する場合には、熱可塑性樹脂層ａの加熱樹脂温度を熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上に設定する必要がある。熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度は構成樹脂の成分により様々であるため、熱可塑性樹脂層ａの加熱樹脂温度の設定は適宜行う。例えば、熱可塑性樹脂層ａが塩化ビニル系樹脂からなる場合は、加熱樹脂温度は１３０℃以上がよく、好ましくは１５０℃以上であり、上限としては、塩化ビニル系樹脂が分解する温度以下がよく、概ね２００℃以下である。熱可塑性樹脂層ａがポリエチレン、ＥＶＡなどのオレフィン系樹脂からなる場合は、加熱温度は１００℃以上、好ましくは１２０℃以上であり、上限としては、オレフィン系樹脂が分解する温度以下がよく、概ね２２０℃以下である。
加熱樹脂温度を熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度以上にすると熱可塑性樹脂層ａは軟化して、容易に分離しやすい状態となる。熱可塑性樹脂層ａが軟化する温度未満では、熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂとの間の剥離強度が強く、掻き取り手段２との摩擦抵抗が大きくなるため掻き取りが不十分となり、基材紙層ｂに熱可塑性樹脂層ａが残り十分な分離状態が得られない。
また、加熱することで熱可塑性樹脂製壁装材ｃに含まれる有機化合物や水分を除去できるので、分離して得られる熱可塑性樹脂層ａと基材紙層ｂは、おのおのが再生材原料として高品質なものとなる。

本発明では、軟化した熱可塑性樹脂層ａを基材紙層ｂから物理的に掻き取る方法として、平板を掻き取り治具として備えた掻き取り手段２を用いる。平板としては適度な弾性を有する材質のものを用いる必要があり、適度な弾性を有する平板を用いる事で、基材紙層ｂの厚みや厚み変動などに対応することができトラブルが起きず、高い回収効率が得られる。

適度な弾性を有する平板の材質としては、木材、竹材、フェノール樹脂，メラニン樹脂，ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリテトラフルオロエチレン，ナイロン等の耐熱性のある熱可塑性樹脂、鉄，各種鋼、銅および銅合金，アルミニウムおよびアルミニウム合金等の金属、セラミックなどが挙げられ、耐久性を考えると金属がよい。

適度な弾性は、平板の素材特性である弾性係数と平板厚みＹの積より評価することができ、１〜１，０００×１０^６Ｎ／ｍの範囲がよく、好ましくは１０〜５００×１０^６Ｎ／ｍで、より好ましくは２０〜３００×１０^６Ｎ／ｍである。例えば、平板厚みＹが１ｍｍの鋼製平板の場合、鋼の弾性係数は１９２×１０^９Ｎ／ｍ^２であり、上記の積は１９２×１０^６Ｎ／ｍとなり、より好ましい範囲のものである。

図３の図中、Ｘ及びＹは、それぞれ、刃先厚み及び平板厚みを示している。掻き取り治具として平板を用いる場合は、適度な弾性を有する材質からなる刃先厚みＸが１ｍｍ以下の平板である必要があり、好ましい刃先厚みＸは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下である。刃先厚みＸの下限は、特に限定しないが、加工上０．０１ｍｍ以上のものが使用される。刃先厚みＸが１ｍｍより厚いと、軟化した熱可塑性樹脂との摩擦抵抗が大きく、掻き取った際に基材紙層に熱可塑性樹脂が残り回収効率が悪化する。

良好な剥離状態を得るためには、熱可塑性樹脂製壁装材ｃと平板との角度を適宜設定するのが良く、刃先と熱可塑性樹脂層ａの接触点から熱可塑性樹脂層ａを分離後の基材紙層ｂの流れ方向の面と平板面の角度は９０度以下が好ましく、より好ましくは４５度以下である。平板を固定する構造上、上記角度は５度以上が好ましい。
上記角度を４５度以下にすることにより、軟化した熱可塑性樹脂と刃先との摩擦抵抗が軽減され掻き取りがスムーズにでき安定性が増す。逆に、上記角度が大きくなると、軟化した熱可塑性樹脂と刃先との摩擦抵抗が大きくなり、剥離が難しくなる傾向となる。

掻き取り手段２に用いる熱可塑性樹脂製壁装材と接触する平板の刃先の横方向の長さは、熱可塑性樹脂製壁装材の幅より短く、なおかつ、熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従して移動する機構を有する。
平板の刃先の横方向の長さが熱可塑性樹脂製壁装材の幅より長いと、熱可塑性樹脂製壁装材の端部と刃先が接触することで高い頻度で端部からの熱可塑性樹脂製壁装材の破断が発生し、実作業の安定性を著しく阻害するため、平板の刃先の横方向の長さは熱可塑性樹脂製壁装材の幅より小さくする必要がある。

また、平板の刃先が熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従して移動する機構を有することで熱可塑性樹脂製壁装材の端部と刃先が接触することを回避することができる。一般的な基材の蛇行防止の方法としては、繰り出し部または引き取り部を蛇行に追従させるが、本発明の装置の目的を達成するには掻き取り手段２を熱可塑性樹脂製壁装材に追従させる必要がある。繰り出し部または引き取り部を追従させると、追従の動きにより熱可塑性樹脂製壁装材にシワが入り、シワと刃先が接触することで、高い頻度でシワ部分からの破断が発生し、実作業の安定性を著しく阻害することになる。

熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従して、掻き取り手段２を摺動する機構としては、熱可塑性樹脂製壁装材の端部の位置を超音波、エアー圧力、光線、接触治具などで感知、制御する機能を有する一般的な耳端位置制御装置（ＥＰＣ）などを用いる事ができる。

また、掻き取るために平板の刃先を熱可塑性樹脂製壁装材に接触させると刃先温度の上昇によって、刃先の幅方向への膨張が起こり、これにより刃先の波打ち現象が発生する。この現象は、刃先温度が熱可塑性樹脂の軟化温度に達するまで継続し、熱可塑性樹脂層の不均一な分離状態が生ずる。掻き取り手段に熱可塑性樹脂が軟化する温度以上の温度に加熱できる機構を付与する事で、掻き取り開始時から作業を安定させることができる。刃先の加熱はバンドヒーターなどの一般的な装置を用いて行う事ができる。刃先の加熱は掻き取り開始前に実施し、掻き取りを開始すると加熱された樹脂から熱を受けるため刃先の加熱は必要がなくなる。

また、本発明では、上記の加熱手段１と掻き取り手段２はおのおのが単独の装置でもよく、また、一体化した形態となっていてもよい。
一体化した形態としては、例えば、加熱手段１としてオーブンを用いる場合は、オーブン中で掻き取りを行う事が可能である。また、加熱したロール、プレート上を通過する熱可塑性樹脂製壁装材ｃを平板で直接掻き取る事もできる。

本発明では、上記加熱手段１と掻き取り手段２の前後に繰出手段３及び引取手段４を設けてもよい。製造工場や加工工程から排出される不良品、デザインの変更品、長期在庫品の処分品などは多くの場合、紙管や鉄芯に巻きつけた巻物形状である場合が多いため、繰出手段３及び引取手段４を設置する事で連続運転が可能な効率的な装置となる。繰出手段３としては複数のロール上に巻物を乗せる、紙管や鉄芯に軸を通す、紙管や鉄芯の両端を固定するなどの巻物の設置部分と、ブレーキ制御や張力制御などによる張力調整部分を有する一般的な手段を用いる事ができる。引取手段４としては、速度制御可能なピンチロール部分と巻取部分を有する一般的な手段を用いる事ができる。引取速度の制限は特に無いが、生産性の観点からは３ｍ／ｍｉｎ以上が好ましい。また、引取速度は掻き取り治具、加熱温度、熱可塑性樹脂層ａの材質などにより適宜調整を行う。

また、本発明では、掻き取った熱可塑性樹脂層ａの形状を一定化させ、再資源として使用する後工程での取り扱いを容易にするために、粉砕や造粒等の処理を行う事ができる。粉砕方法としては、固定刃、回転刃、スクリーンを備えた一般的な粉砕機を用いる事ができる。造粒方法としては、バンバリーミキサー、ニーダー、２本ロールなどにより分離した熱可塑性樹脂層を加熱混練し、シーティングしてからペレタイザーでカッティングする方法、また、単軸押出機、２軸押出機で分離した熱可塑性樹脂層ａを加熱混練しダイスヘッドでホットカットするか、ストランドとして成形しインラインでカットする方法、或いは、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどで分離した熱可塑性樹脂層ａを高速攪拌することにより加熱混合し、クーリングミキサーに排出して造粒する方法などがある。これらの粉砕手段や造粒手段５を本発明の分離装置とインライン化することで、更に効率的な装置となる。さらに、造粒処理を設定温度１３０℃以上、好ましくは１５０℃以上で行う事で、せん断発熱により樹脂温度は設定温度より１０〜３０℃以上高くなり、熱可塑性樹脂層ａ含まれる水分や化学発泡剤の未分解物及び／又は残渣などの有機化合物の揮発物を除去できるので、得られる造粒物は再生材原料としてさらに高品質なものとなる。

また、造粒処理をする際、樹脂、可塑剤、安定剤、キレーター、充填材、発泡剤、発泡助剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、加工助剤、滑剤などの添加剤を適宜配合する事で、後工程となる各種加工用途に適したコンパウンドを作製する事ができる。

本発明により分離回収された熱可塑性樹脂層ａを材料に用いる成形には、通常のカレンダー成形機、押出成形機、射出成形機、プレス成形機、ブロー成形機などの熱可塑性樹脂用成形装置が使用でき、成形した成形体は、建築材料（床材、壁装材、防水材等）、土木材料、自動車及び鉄道車両等の内装材、日用品、玩具、雑貨などの用途に使用できる。

次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図２に示す装置を作製し、評価を行った。装置概要および条件は下記の通りである。
［装置概要および条件］
加熱手段１
加熱ロール ：直径×面長 ５００ｍｍ×１３００ｍｍ
ロール表面温度：１００〜２１０℃（熱源；熱媒油）
掻き取り手段２
平板仕様 表１〜４に記載
耳端位置制御装置 ＥＰＣ装置（株式会社ニレコ製）
予熱ヒーター プレートヒーター（株式会社愛西電熱製）
繰出手段３（ブレーキ式張力制御）
引取手段４
引取り速度 ３〜２０ｍ／分

各評価項目の判定は、下記の評価方法、評価基準で行った。
［破断トラブル数：回／１本（５０ｍ）］
５０ｍ巻き熱可塑性樹脂製壁装材１０本の分離作業を実施し、壁装材の破断トラブル
数をカウントし、１本あたりの平均トラブル数を算出し評価した。
［分離状態］
分離状態を目視で観察し、以下の基準で評価した。
評価基準
○：良好
△：熱可塑性樹脂層と基材紙層との分離ムラが有る。

＜実施例１〜２６、比較例１〜８＞
表１〜４の条件に従い、図２に示す装置により実施例１〜２６、比較例１〜８について評価し、その評価結果を表１〜４に記す。実施例、比較例では、市販されている下記の熱可塑性樹脂製壁装材を使用して評価した。
＊塩化ビニル製壁装材（表１〜４では、「ＰＶＣ」と記載）
リリカラ Ｌｉｇｈｔ２００８〜２０１０ ＬＬ−９９６
＊オレフィン樹脂製壁装材（表１〜４では、「ＥＶＡ」と記載）
リリカラ オレフィン２００５ ＬＯ−７０２１５
また、表１〜４中「発泡」と記載してあるものは、発泡製品である上記壁装材を使用し、「非発泡」とあるものは、上記壁装材の発泡前の原反を使用した。

＊比較例６は平板の弾性が小さいために、分離が出来なかった。

表１〜４から明らかなように、本発明の範囲内である実施例では、熱可塑性樹脂層と基材紙層とを安定して分離できることが分かる。逆に、比較例に示すごとく熱可塑性樹脂製壁装材の破断が頻発するなど実作業でのトラブルが増加し作業の安定性が低下した。

本発明により分離された熱可塑性樹脂層と基材紙層は、それぞれを再使用できる再生原料として再資源化が可能であり、分離した熱可塑性樹脂層は単独若しくはバージン材料と混合する事で、各種成形機で使用が可能であり、成形した成形体は、建築材料（床材、壁装材、防水材等）、土木材料、自動車及び鉄道車両等の内装材、日用品、玩具、雑貨などの用途に広く利用できる。

本発明に関する熱可塑性樹脂製壁装材の一実施態様を拡大断面図である。 本発明に関する分離装置の一実施態様を示す説明図である。 本発明に関する掻き取り治具である平板の一実施態様を示す説明図である。

符号の説明

ａ：熱可塑性樹脂層
ｂ：基材紙層
ｃ：熱可塑性樹脂製壁装材
１：加熱手段
２：掻き取り手段
３：繰出手段
４：引取手段
５：粉砕手段及び／又は造粒手段
Ｘ：平板の刃先厚み
Ｙ：平板厚み

Claims (2)

1. 熱可塑性樹脂層と基材紙層とが積層されてなる熱可塑性樹脂製壁装材を熱可塑性樹脂層と基材紙層とに分離する装置であって、熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する手段、軟化した熱可塑性樹脂層を刃先厚みが１ｍｍ以下で適度な弾性を有する平板の刃先によって物理的に掻き取る手段を含んでなり、上記平板の刃先幅が熱可塑性樹脂製壁装材の幅より短く、かつ、上記平板が熱可塑性樹脂製壁装材の横手方向の蛇行に追従する機構を有することを特徴とする熱可塑性樹脂製壁装材の分離装置。
2. 上記平板の刃先を、熱可塑性樹脂が軟化する温度以上の温度に加熱できる機構を有することを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂製壁装材の分離装置。

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