JP3675405B2

JP3675405B2 - ワツクス状物質の製造装置

Info

Publication number: JP3675405B2
Application number: JP2002005878A
Authority: JP
Inventors: 正浩丸山; 宏昌本城
Original assignee: 社団法人電線総合技術センター
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2003206316A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は合成樹脂廃材を加熱溶融して熱分解させ、燃料用、顔料用或いは鋳造用等に使用されるワックス状物質を製造する製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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製造装置として、例えば特開昭６０−１９０４９４号公報、特開平５−８４７４２号公報、特開平１０−１２８７４７号公報に記載されているように、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、燃料用、顔料用または鋳造用として有用なワックス状物質を製造する装置が提案されている。
【０００３】
この開示された装置は、図３に示すように、ワックス状物質溶融物を溜めておく有底円筒状の受溜用タンクＴが、タンク上端開口部１ｂを有し、かつ、支脚１ａによって支持されて設けられている。
【０００４】
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。
【０００５】
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内に後述する溶融物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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、可燃性の例えば高架橋のポリエチレンと、ワックス状物質生成用の無架橋、低架橋および高架橋のポリエチレン等のポリオレフィンやポリスチレンとを混合して用い、原料Ａを原料投入用ホッパー６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。
【００１２】
次いで、原料Ａに含まれる高架橋のポリエチレンに着火して燃焼させると、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。
【００１３】
このとき、触媒槽４および受溜用タンクＴ内は高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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。燃焼用バスケット２内に送り出された高温前記原料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の供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギが供給されるようになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ワックス状製造装置には図４、図５に示すようなロストルが採用されている。
即ち、図４に示すロストル３１は、ロストル上での原料Ａの偏在を抑制するために、上方に凸状な円盤状に形成し、ロストル３１には多数のロストル孔部３１ａが穿設ている。
【００１７】
しかしこのような従来の構成では、ホッパーから投入される原料はロストルが回転していないためにロストル上の一ヶ所に固まって体積され、均一に分布されず、偏在することがあり、原料Ａの偏在によって、原料に対する加熱が不均一となって、ロストル３１のロストル孔部３１ａに対し目詰まりを生じさせることがあり、原料Ａの熱分解、溶融化の能率が、不均一な加熱や目詰まりにより低下することがあるという問題を生じていた。
【００１８】
一方、図５に示すロストル３２は、燃焼用バスケット２内にて水平方向に複数に分割され、また、燃焼用バスケット２内での上下方向に沿って、互いにそれぞれ変位した、多段、例えば２段となるように構成されている。
【００１９】
より具体的には、該ロストル３２は、燃焼用バスケット２の内径より小径で多数のロストル孔部３２ａを有し、全面に原料Ａを載置する平滑な円盤状の上部載置板３２ｅからなる円盤状の上部ロストル３２ｂと、燃焼用バスケット２の内壁に、上下方向に遊嵌し得る外径を備え、リング状のパンチングボードで構成された下部載置板３２ｉからなる円環状の下部ロストル３２ｃとが同軸状となるように設けられている。
【００２０】
また、円環状の下部ロストル３２ｃの内径は、上部ロストル３２ｂの外径より若干小さくなるように設定されている。このような上部ロストル３２ｂと下部ロストル３２ｃとによって、燃焼用バスケット２の下端開口部２ａを上方から覆うことを可能としている。
【００２１】
しかしながら、このようにロストル３２を、上下方向に多段、例えば２段に、互いに変位した段差を有するように設けても、該ロストル３２は回転せず、しかも、原料が投入、供給される面は平滑面であるためにホッパーから供給される原料は分散することなくロストル３２上に偏在することになり、原料Ａや原料と溶融物Ｂとの混合物による目詰まりを回避できず、燃焼温度の分布が均一とならず、上記原料Ａの溶融効率の改善は殆どなされていない。
【００２２】
また、上述した従来の装置では、受溜用タンクＴと燃焼用バスケット２との間に、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、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。このように、連通管９、ポンプ１０を設けることにより装置自体が極めて複雑且つ煩雑となり、装置の運転に熟練を要すると共に装置の価格を高くする要因となっていた。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明のワックス状物質の製造装置は、上記課題を解決するために、ワックス状物質生成用合成樹脂廃材を原料とし、該原料を加熱溶融する回転自在な燃焼用バスケットと、該燃焼用バスケットに対して上端開口部を有し、生成したワックス状溶融物を受溜する受溜用タンクとからなり、前記燃焼用バスケットの下端開口部には、原料を載置する面が凹面で且つ多孔状のロストルが設けられ、
前記受溜用タンクの上方にはタンクに対する面が凹面で且つ多孔状のガス集束部材がタンク内に溜まったワックス状溶融物から発生する可燃性高熱ガスを集束して前記原料の燃焼部分に集中的に送付するように設けられていることを特徴とする。
【００２４】
前記ロストルと前記ガス集束部材とは連結されていることが好ましい。
【００２５】
【作用】
本発明の装置によれば、ワックス状物質生成用合成樹脂廃材である原料をホッパーから投入すると、燃焼用バスケットの回転に従ってロストルも回転するので原料はロストル上に均一に分布するように供給することができ、原料の加熱、熱分解、溶融化が進むに従って原料はロストル表面の凹面に沿って中心部に集束され、従って燃料の加熱、熱分解、溶融化が均等に行われてロストルに設けたロストル孔を詰まらせることがない。
【００２６】
また、ロストルの下側にガス集束部材を設け、該ガス集束部材のタンクに対する面を凹面とすることで、タンク内で発生する高温ガスをバスケットの中心部分、即ち、原料が多く集まる部分に多くの高温可燃性ガスが供給されるように構成されているので、燃焼高率を大幅に向上すると共に、従来のように、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複数の連通管９、並びに受溜用タンク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が不要となり、装置が簡素化され、従って、安価に提供できると共に、装置の運転に熟練を要することなく、品質の安定したワックスを連続して製造することができる。
【００２７】
【実施例】
本発明の一実施例を図１、図２に基づき詳細に説明する。
図１は本発明のワックス状物質製造装置の１実施形態を示すもので、Ｔはワックス状溶融物の受溜用タンクで、その受溜用タンクＴのタンク上端開口部１ｂには、筒状の燃焼用バスケット６が回転自在に載架されている。この燃焼用バスケット６の側壁には、多数の空気導入孔６ｂが穿設されている。
図において８は燃焼用バスケット２を回転自在に支持するベアリング式支持台で、燃焼用バスケット２は回転機構（モーター等）１０により回転し得るように載架されている。
【００２８】
この燃焼用バスケット６内の下部には、原料受け皿であるロストル２０が、燃焼用バスケット６の下端開口部を上方から塞ぐように設置されている。
ロストル２０は、図２に示すように、原料載置面２１と該載置面２１の下方に設けたガス集束部材２２とからなっている。原料の受け面（載置面）２１は凹面とし、多数のロストル孔２１ａが穿設されている。
前記ロストル２０の下方に設けるガス集束部材２２はタンクＴと対面する面が凹面に形成され、多数のガス導通孔２２ａが穿設されている。
前記ロストル２０を構成する載置面２１とガス集束部材２２とは、図示するように連結しておくとロストル２０をバスケット２に装着するだけで設置でき、装置の組立て、メンテナンスに好適である。なお、載置面２１とガス集束部材２２とをそれぞれ別に準備し、バスケット２に組み付けてもよい。
【００２９】
図１では図示しないが、必要により従来例で説明した触媒槽（触媒槽の全壁は網目状部を有している）をガス集束部材２２の下方に取り付けるとよい。なお、触媒槽内には溶融物Ｂの熱分解促進用の金属、例えば白金や銅からなる線状触媒を、上記溶融物Ｂが通過し得るように充填しておく。
【００３０】
図１において、１５は燃焼用バスケット６に供給する空気を調節する空気導入用開口部で、この空気導入用開口部１５は燃焼用バスケット６の下部に所定の間隔をおいて設けられている。また、燃焼用バスケット６の上端開口部上方および空気導入用開口部１５の上方は開放状態となっている。
【００３１】
受溜用タンクＴには、不活性ガス、例えば窒素ガス供給用の連通管１７が設置されている。なお、図示しないが、タンクＴ内の酸素指数を検知する検知装置をタンク内、或いはその近傍に設置し、タンクＴ内の酸素濃度を検出出来るようにしておくことが望ましい。
【００３２】
また、受溜用タンクＴの側面（内側または外側）にはタンクＴ内を加熱する例えば電熱線１６、並びに、タンクＴ内を冷却する冷媒巡回パイプ１８からなる加熱・冷却機構が設けられており、製造され、タンクＴ内に溜められたワックス状物質Ｃを適温に保持するように、加熱、或いは冷却し得るように構成されされている。更に、受溜用タンクＴの内部にワックス状物質Ｃの温度を検出するバイメタル式或いは熱電対式等の温度センサ１９が設置されている。
なお、図中６はタンクＴ内底部に設けた攪拌機である。
【００３３】
次に、上記製造装置を用いてワックス状物質の製造について説明する。
この実施形態では、原料Ａとして電線廃材を使用する例について説明する。
電線廃材のうち、例えば高架橋のポリエチレン廃材を可燃性原料とし、ワックス状物質生成用として無架橋、低架橋および高架橋のポリエチレン等のポリオレフィン廃材やポリスチレン廃材を用い、これらを混合して所定量燃焼用バスケット２に投入する。この時燃焼用バスケットを所定の速度で回転し、原料が均一にロストル上に載置されるようにする。
【００３４】
次ぎに、受溜用タンクＴ内に窒素ガスを窒素ガス供給用連通管１７から供給し、タンクＴ内を窒素ガス（不活性ガス）で置換する。この時、必要により設置する触媒槽も窒素ガスで置換しておくことは勿論である。
【００３５】
その後、原料Ａの高架橋ポリエチレンに着火して燃焼させる。タンクＴ内を予め窒素で置換しておくと、燃焼用バスケット内も空気の一部が窒素ガスで置換され、着火しずらくなるが、燃焼用バスケット２に設けた空気導入用開口部５から空気を強制的に吹き込み、燃焼用バスケット２内の空気濃度を上昇させることで、容易に着火することができる。
【００３６】
原料Ａに着火したならば、バスケット６を適宜回転させる。バスケット６を回転させると、その回転速度によりバスケットに設けた空気導入孔６ｂからの空気の導入量が調整される。このため、回転の速度は燃焼状況を把握しつつ調整する。また、バスケット６を回転することにより原料Ａの燃焼を均一にすることが可能となる。
【００３７】
ワックス状物質生成用の原料Ａが燃焼すると、原料Ａは溶融し、その一部は熱分解して低分子化して液化する。液化した溶融物Ｂはロストル孔２１ａ、ガス集束部材のガス導通孔２２ａから滴下し、（必要により設ける図示しない触媒槽４の触媒間を通過して）受溜用タンクＴに落下する。
【００３８】
受溜用タンクＴ内は既に不活性ガスで置換されているので溶融物Ｂは酸化されることなく低分子化したワックス状物質Ｃとして溶融状態で受溜用タンクＴに溜まる。
【００３９】
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、ヒーター１６、冷媒巡回パイプ１８からなる加熱・冷却機構並びに温度センサ１９によって温度制御され、所定温度に保持される。ワックス状物質Ｃの溶融温度は、例えば２００〜２５０℃となるように設定される。このように温度制御することにより、上記の酸欠状態となっているワックス状物質Ｃは、ワックス状物質Ｃに含まれる低分子量のもの、例えば可燃性のエチレンガス等が高熱の状態で気化し、上昇してガス集束部材２２のガス導通孔２２ａからロストル孔２１ａを通してバスケット６内に可燃ガスＧとして供給される。
【００４０】
このようにタンクＴから発生する可燃ガスＧが（触媒槽４および）ガス集束部材２２、載置面２１のロストル２０を通って上昇して燃焼用バスケット６に達し、バスケット６の回転により調節された各空気導入孔６ｂから導入される空気と混合されて燃焼することにより、燃焼用バスケット６内の温度が所望温度に制御され、継続的に燃焼用バスケット６に投入される原料Ａの溶融・分解が持続する。
【００４１】
原料の反応が進み、ロストル２０の原料載置面２１上の原料が少なくなると、未反応の原料はロストル２０の原料載置面２１上の凹面に沿って徐々に中心部分に集まる。従って、原料の燃焼、熱分解反応はロストル２０の中心部分で行われるため、原料の殆どが反応し、燃焼効率も上昇する。
また、タンクＴから発生する可燃ガスＧは、ガス集束部材２２の凹面に沿って中心方向に流れ、原料が多く集まるロストル２０の中心部により多く供給されることとなり、バスケット６内の温度分布を均一化すると共に、燃焼効率を上昇させる。
【００４２】
上述した本発明装置で得られるワックス状物質Ｃは、パラフィンワックスの有する種々の用途、例えば配合剤、充填材、増量剤、研磨剤、顔料用ワックスなどにも有効に利用し得る。その上、このワックス状物質Ｃは、例えば電線廃材であるポリエチレン樹脂等の合成樹脂廃棄物から製造されるので、コスト低廉なものとなる。
【００４３】
また、得られるワックス状物質Ｃは酸化物の混入が無く、素人でも取り扱いの容易な鋳造用の蝋として用いることができるので、ワックス状物質Ｃはロストワックス鋳造用や、美術品の鋳造用として好適に使用することが可能となる。
【００４４】
更に、本発明装置で得られるワックス状物質Ｃの軟化点は１００〜１１８℃と比較的高く、彫刻等の加工作業中に容易に軟化しないため、ワックス状物質Ｃのブロックは、彫刻刀等の木工用加工工具で素人でも簡単に彫刻加工できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のワックス状物質の製造装置は、燃焼用バスケットを回転させることで原料をロストル上に均一に分散させて供給することができ、ロストルの表面を凹面にすることにより原料の加熱、熱分解、溶融化が進むに従って原料はロストル表面の凹面に沿って中心部に集束され、従って、燃料の加熱、熱分解、溶融化が均等に行われ、また、ロストル孔を詰まらせることがない。
【００４６】
また、ロストルの下側にガス集束部材を設け、該ガス集束部材のタンクに対する面を凹面とすることで、タンク内で発生する可燃性高温ガスをバスケットの中心部分に多く供給され、従って、燃焼高率を大幅に向上すると共に、従来のように、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複数の連通管、並びに受溜用タンクからのガスを燃焼用バスケットに送り出すポンプを不要とし、装置を簡素化し得ると共に、装置の運転に熟練を要することなく、品質の安定したワックスを連続して製造することができる等の工業上優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を説明するための、ワックス状物質製造装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明方法を説明するための、ワックス状物質製造装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】従来のワックス状物質製造装置の概略断面図である。
【図４】従来のワックス状物質製造装置の概略断面図である。
【図５】従来のワックス状物質製造装置の概略断面図である。
【符号の説明】
Ｔ受溜用タンク
６燃焼用バスケット
２０ロストル（原料受け皿）
２１原料載置面
２２ガス集束部材
１７不活性ガス供給用連結管

Claims

ワックス状物質生成用合成樹脂廃材を原料とし、該原料を加熱溶融する回転自在な燃焼用バスケットと、該燃焼用バスケットに対して上端開口部を有し、生成したワックス状溶融物を受溜する受溜用タンクとからなり、前記燃焼用バスケットの下端開口部には、原料を載置する面が凹面で且つ多孔状のロストル孔を有するロストルが設けられ、前記受溜用タンクの上方にはタンクに対する面が凹面で且つ多孔状のガス導通孔を有するガス集束部材がタンク内に溜まったワックス状溶融物から発生する可燃性高熱ガスを集束して前記原料の燃焼部分に集中的に送付するように設けられていることを特徴とするワックス状物質の製造装置。
前記ロストルと前記ガス集束部材とが連結されていることを特徴とする請求項１に記載のワックス状物質の製造装置。