JP3145750B2 - 廃棄熱可塑性樹脂の易粉化処理方法および装置 - Google Patents

廃棄熱可塑性樹脂の易粉化処理方法および装置

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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、廃棄熱可塑性樹脂を粉
化容易な材質にするための処理方法および装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】廃棄熱可塑性樹脂、例えば、熱可塑性樹
脂の廃棄された成形物、その粒塊物等は回収して再生利
用することが望ましい。現実に単一の樹脂、あるいは組
成の明かな樹脂が汚染されていない状態で収集できる場
合には、再生処理され、新たに原料として再使用されて
いる。しかし家庭から排出される、いわゆる一般廃棄物
の樹脂はその種類も様々で、また汚染の度合も高い。こ
れらを樹脂の種類別に分離回収したり、また金属、紙、
木材、石など異物を取り除いたり、廃棄食品等の付着物
をきれいに洗浄したりすることは事実上不可能に近い。
これらの廃棄樹脂を再生する試みも一部では行われてい
るが、物性の低下、熱劣化、着色等が促進されて粗悪な
製品となり、物性品質の向上は高コスト化を招くことと
なり、現実には植木鉢や塗物の生地など、あまり高い物
性を必要としない製品に僅かな量が使用されているにす
ぎない。また設備の損耗も大きい。よってこれら廃棄樹
脂の大部分が都市ゴミとして焼却、あるいは埋め立て処
理されているのが現状である。
【0003】また、発生した樹脂廃棄物をそのまま、あ
るいはそれを粒塊処理(運搬に便利な減容など)した状
態で熱分解液化したり、粉砕微粉化し燃料とする方法も
考案されている。しかし、前者は膨大な設備と高いコス
トを必要とする。また、後者は、粉砕、微粉化には金属
刃による切断機構の機械的粉砕が一般であるが、刃によ
る切断粉砕は発熱を伴うので冷却装置が必要で、非能率
を招き廃棄樹脂の含有異物による刃の破損、設備の損耗
保全等に問題が多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、廃棄樹脂を
燃料化などの目的で粉砕、微粉化するにあたり、従来技
術の回転刃などによる機械的粉砕の非能率性を改善し、
効率的に、かつ容易に粉砕、微粉化できる廃棄樹脂の易
粉化処理技術の確立を課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】一般に、押出機のごとき
加熱混練機で、熱可塑性樹脂のみを常識的な成形加工温
度を越えた高温度に加熱溶融すると、分解、劣化が生
じ、樹脂の物理的性質が低下することが知られている。
また、異種の熱可塑性樹脂の混合物を高温度で加熱溶融
した場合にも物理的性質の低下が生じる。しかしこの状
態において急冷しても粉砕によって容易に微粉化する程
の状態にはなり得ない。そこで、鋭意研究した結果、廃
棄熱可塑性樹脂に食用油および、アルカリ性の強い水酸
化物を添加し、押出装置等の溶融混練装置で200℃以
上、350℃以下の温度で、実質的に密閉下で処理し、
さらに水等の冷媒によって急冷する事によりきわめて粉
砕し易い状態となり、容易に微粉化可能な物が得られる
ことを見いだし本発明に至った。
【0006】本発明において使用し得る油は、廃棄樹脂
の溶融温度以下においては、廃棄樹脂に対して、溶解性
や相溶性のないものが望ましい。また生成物を燃料とし
て使用する事を前提とすると有害な物質を含んでいては
ならないし、燃焼時に生成してもいけない。この為、鉱
物系油、各種添加剤などを含んだ燃料油、有機溶媒など
は好ましくなく、植物系動物系などの油特に有害物質を
含まない食用油の使用が好ましい。また、本発明は、食
用油の中でも難処理物として扱われている廃棄てんぷら
油などを好適に使用できるため、廃棄樹脂、廃棄食用油
の両廃棄物を処理して燃料に利用できる極めて有効な廃
棄物処理方法を提供する。
【0007】食用油は200℃以下では樹脂との相溶性
はほとんど見られないが、220℃以上の高温下では樹
脂に対して、相溶、膨潤、浸透し、樹脂の流動性を向上
させる。すなわち、食用油の存在により、熱伝導が均一
となり、局部的な過加熱が避けられ樹脂の必要以上の分
解を抑えると共に、可塑剤的に働き、良好な流動状態を
保持し、さらに相溶化剤的に働き、異樹脂間の溶融混合
を促進するため、廃棄樹脂の高温加熱溶融時に安定均質
効果をもたらすものであると考えられる。
【0008】食用油の添加量は、廃棄樹脂の種類、混合
比率、により適宜に変更して差し支えないが、混合物に
対する重量分率で5〜50wt%の範囲、好ましくは1
5〜30wt%の範囲である。この範囲内で、廃棄樹脂
と油が充分に混合、分散した状態であれば水による冷却
時には、油は樹脂中に含浸、包含された状態で外部に流
出しない。食用油の添加量が5wt%を下回ると、添加
の効果が激減、あるいは効果がみられず、添加量が50
wt%を越えると混合物の粘度が極端に低くなり混練に
支障をきたしたり、混合物を急冷しても充分に固化せず
ゲル状となり粉砕しても微粉状とならなかったり、樹脂
中に含浸しえない油分が遊離、析出し水に浮遊すること
がある。
【0009】食用油の添加量が適正であっても、油と樹
脂の混合、分散が不満足な場合には、水による冷却時に
おいて油が薄膜状に遊離浮遊し、水質の汚染につなが
る。そこで、廃棄樹脂と油を加熱混練する際に、アルカ
リ性の強い水酸化物を添加混合することにより、冷却時
において油は凝集固形化する。これによって油が流出浮
遊することはなくなる。これは水酸化アルカリによる油
の酸化防止、あるいはケン化が有効に作用したものと思
われる。
【0010】また、アルカリ性の強い水酸化物の添加
は、塩化ビニル樹脂などハロゲン含有樹脂の熱分解によ
って発生する塩化水素ガスなどの有害ガスを中和無害化
する働きがあり、発生ガスの処理工程(湿式、乾式など
の脱塩化水素処理)の負担を低減する。またハロゲン含
有樹脂が少量あるいは含まない廃棄物組成の場合には、
特に後処理工程を設けなくても有害ガスは発生しない。
【0011】代表的な水酸化物としては、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等があげられ
るが、入手時の形態、潮解性、扱い易さ等を考慮すると
水酸化カルシウム(消石灰)が最も有効であり、添加量
は1〜30wt%である。
【0012】水酸化物の添加は充分な混練を期するた
め、混練前あるいは混練開始直後が望ましい。
【0013】本発明の方法を実施するための装置は、廃
棄樹脂、廃棄てんぷら油などの食用油、水酸化カルシウ
ムなどの配合物を、溶融混合できるもの、例えば加熱機
構を持つミキサー等の各種混合機を用いて溶融流動状態
とすることによっても可能であるが、スクリュー式の押
出装置を用いることが好適である。この押出装置として
は、ベントタイプ及び非ベントタイプを用いることがで
きる。押出装置のスクリューは単軸式、多軸式、またこ
れらを直列に配列したタンデム型(二段回押出)など何
れでもよいが、異物が混入することや、高温溶融し且つ
大量の油を用いて低粘度とすることから、簡単で溝の深
いスクリュータイプが有効である。押出装置において
は、その吐出口付近に金網様のフィルターを設けること
により不燃異物(金属、小石、ガラス片等)を取り除く
ことが可能である。また押出装置といっても簡易な構造
でよく例えば肉厚鋼管パイプ製のシリンダーに鉄板を巻
き付けた程度の(コンベアースクリュー様の)雑精度構
造の簡単な押出装置等でも十分に使用できる。押出装置
の出口に設けたダイ等を用いて混合物をシート状、棒
状、塊状等の形状にすることが好ましい。
【0014】押圧装置(シリンダー)を加熱する熱源と
しては、電熱ヒーター、火炎バーナー、高温の熱媒等何
れでも良いが、安全性、温度管理のし易さ等を考慮する
と、電熱ヒーターの使用が好ましい。
【0015】塩化ビニル樹脂などが多く混在する廃棄樹
脂を処理する場合には、押出装置の前段階で発生する塩
化水素ガスなどの有毒ガスを除去することが必要であ
る。塩化ビニル樹脂は200℃を越えれば熱分解が速く
なり、220℃以上の高温では急速に塩素の脱離による
塩化水素ガスが発生し塩化ビニルは炭化する。処理物を
燃料として使用するためには、廃棄樹脂を200℃以
上、好ましくは220℃以上に加熱し、押出装置中で完
全に分解させ、装置外に塩化水素ガス等を取り除く(あ
るいは水酸化アルカリと完全に反応させる)ことが必要
となる。よって、押出装置の前段階で220℃以上の高
温度とし、塩化ビニルの脱塩素反応を終了させ、脱離発
生せしめた塩化水素を押出装置に設けられるベント口
や、タンデムに配置した押出装置の第1段の吐出口など
から放出あるいは減圧、吸引して脱気捕集する方法がと
られる。収集した塩化水素は、一般の工業的に行なわれ
ている湿式、乾式接触方式などの塩化水素ガス除去装置
を用いて処理することができる。
【0016】塩化水素ガス等の有毒ガスを脱気した後、
即ち押出装置の後半、あるいはタンデム配列の押出機の
2段目において200℃以上に実質的に密閉下で溶融混
練し、塩化水素など有毒ガスの残存しない溶融流動状態
の廃棄樹脂処理物を吐出する事ができる。
【0017】気泡生成は脆化を促進し易粉化に寄与す
る。本発明では、200℃以上の温度で加熱、溶融、混
練することにより、廃棄樹脂、油等が熱分解等によりガ
ス化する。これら混合物が高温域から常温常圧域に溶融
流動状態で吐出されることによって気泡を生成し、水な
どの冷媒によって急速に冷却され気泡を有した状態で固
定されるため、処理物はきわめて脆い状態となる。さら
に気泡を多く得ようとする場合には、本発明の設定温度
で大きく分解または気化し、毒性や混合物と反応して有
毒性物質となることのない発泡物(発泡剤)を使用する
ことも有用である。
【0018】以上のように溶融流動化した廃棄樹脂組成
物を流動する水中(水槽等)に吐出(放出)や溶融樹脂
吐出物へ大量の水を流し掛けたり(吹き付け噴射する)
など冷媒に樹脂吐出物を接触せしめ、急速に冷却するこ
とにより処理された廃棄樹脂は、樹脂の低分子化、相間
剥離、収縮差などによる内部歪の増大、気泡による組成
物の脆化など促進され、きわめて脆い状態で固定され、
易粉砕可能な塊状廃棄樹脂処理物となる。
【0019】
【実施例】以下、実施例によりさらに詳細に説明する。
【0020】図1は、鋼管パイプからなるシリンダー5
と、このシリンダー5内に設置された、丸棒に鉄板を捲
き付けて形成したスクリュー2とを備えた雑精度簡易構
造の押出装置を示しており、スクリュー2は、その両端
が軸受け3によって支えられており、その一方の端に動
力伝導部4をもち、シリンダー5内に配置されており、
シリンダー5にはヒーター6が設けられている。混合物
の供給部7とベント口8との間(装置前半)を170℃
〜250℃、好ましくは、200℃〜250℃、ベント
口8と吐出口9との間(装置後半)を200℃〜350
℃好ましくは250℃〜300℃の温度範囲に温調し、
塩化ビニル樹脂6%含有の廃棄樹脂100重量部、廃棄
てんぷら油25重量部、水酸化カルシウム10重量部を
計量混合した廃棄樹脂混合物1−aを供給部7より押出
装置に供給し、装置前半で溶融流動状態としベント口8
より塩化水素ガス等の有害ガスを除去し、この有害ガス
は一般に使用される公知の処理装置へ導いて処理する。
塩化水素等ガスが除去された廃棄樹脂混合物は、装置後
半で更なる高温、密閉加圧下で加熱混練して溶融流動状
態として吐出口9よりダイを経て、厚み5mm幅200
mmの廃棄樹脂処理物1−bを吐出させ、ダイに接近す
る位置にある水噴流口10より廃棄樹脂処理物1−bの
両面に冷却水を放流して急冷しつつ水槽16に導入し、
冷却する。水槽16中には、半径7.5mm、幅15m
mの半円形溝30本が円周方向に削り込まれた溝付き冷
却ロール11と、これに接する平面冷却ロール12が設
置されている。溝付き冷却ロール11には、スクレッパ
ー13が接しており、剥離不良の廃棄樹脂処理物1−b
や塵などを取り除くようになっている。廃棄樹脂処理物
1−bは冷却されつつ上記2つのロール間に狭締され
て、断面半円形の棒状となり、コンベア14、ニップロ
ール15に誘導されて、処理物1−cとして装置外に搬
出される。搬出された棒状廃棄樹脂は通常の粉砕機で微
粉化が容易であった。
【0021】
【効果】押出装置のごとき高温加熱装置による樹脂の熱
劣化をさらに効果的に促進するため食用油を添加し、さ
らにアルカリ性の強い水酸化物と共に高温にて均質に混
練せしめ水により急冷固化する事により、樹脂混合物内
部に、異種類の樹脂、樹脂と油の微細な層、さらに分解
ガスによる気泡等が形成され、油が流出しない状態に固
化することができる。このことによって、廃棄樹脂の低
分子化、相間剥離、収縮差などによる内部歪の増大、気
泡による組成物の脆化などを促進し、きわめて脆く、易
粉砕可能な廃棄樹脂処理物を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の処理装置の説明図である。
【符号の説明】
1−a 廃棄樹脂組成物 1−b 廃棄樹脂処理物 1−c 脆化物 2 スクリュー 3 軸受け 4 動力伝導部 5 シリンダー 6 ヒーター 7 供給部 8 ベント口 9 吐出口 10 水噴流口 11 溝付き冷却ロール 12 平面冷却ロール 13 スクレッパー 14 コンベア 15 ニップロール 16 水槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−23481(JP,A) 特開 昭55−121875(JP,A) 特開 昭63−3040(JP,A) 特開 昭56−122894(JP,A) 特開 平4−118088(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 17/00 - 17/02 C08J 11/00 - 11/28 B09B 3/00 302 - 304

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄熱可塑性樹脂と、食用油と、アルカ
    リ性の強い水酸化物とを含む混合物を、最高処理温度2
    00℃乃至350℃で溶融し、混練して均質に溶融流動
    せしめた後、直ちに冷媒により急冷固化してなる廃棄熱
    可塑性樹脂の易粉化処理方法。
  2. 【請求項2】 廃棄熱可塑性樹脂、食用油及びアルカリ
    性の強い水酸化物を含む混合物を導入する供給口と、該
    供給口から導入された上記混合物を170〜250℃に
    加熱し、溶融し、混合する第1の押出部と、該第1の押
    出部の出口に連結され、上記混合物を200〜350℃
    に加熱し、溶融し、混合する第2の押出部と、該第1の
    押出部と該第2の押出部とを接続する部分に設けられ
    た、該第1の押出部で発生したガスを排気するベンド口
    とを備えた押出装置と、 該第2の押出部から排出された混合物を水で冷却する水
    槽と、 該水槽内に導入された上記混合物を、該水槽の外に搬出
    する搬出装置とを具備することを特徴とする廃棄熱可塑
    性樹脂の易粉化処理装置。
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