JP4008209B2 - 廃棄発泡ゴムのリサイクル方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気して、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得る、廃棄発泡ゴムのリサイクル方法およびこの方法の実施に使用される廃棄発泡ゴムのリサイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランクの開口部、ドア枠等にはクッション材が使用されているが、このようなクッション材は、周知のように、空気を含ませ発泡させたスポンジ状の発泡ゴムから構成されている。ところで、このようなスポンジ状の発泡ゴムによりドア枠等を成形するときには、成形不良による廃棄発泡ゴムが生じる。また、例えば自動車を解体するときにはドア枠等から使用済みの廃棄発泡ゴムが分離される。このような、成形不良発泡ゴム、分離発泡ゴム等の廃棄発泡ゴムは、減容、脱硫処理され、再度使用可能な原料としてリサイクルされている。
【０００３】
廃棄発泡ゴムのリサイクル装置は、図２に示されているような二軸押出機から構成されている。二軸押出機は、従来周知のように、複数個のブロックからなるシリンダバレル３０、このシリンダバレル内で回転駆動される例えば２本の噛み合い型二軸スクリュとからなっている。そして、シリンダバレル３０の上流端部には、廃棄発泡ゴム供給用の材料供給口３１が、この材料供給口３１の直ぐ下流側に第１のオープンベント口３２が、この第１のオープンベント口３２から所定距離の下流側に第２のオープンベント口３３が、そして下流端部近傍に真空ベント口３４がそれぞれ設けられている。第２のオープンベント口３３の上流側は、第１の混練部ｋ１となり、真空ベント口３４の上流側は、第２の混練部ｋ２となっている。
【０００４】
したがって、スクリュを減速機３５を介してモータ３６で回転駆動すると共に、材料供給口３１から１０ｍｍ程度に破砕された廃棄発泡ゴムをシリンダバレル３０内へ供給すると、廃棄発泡ゴムは第１の混練部ｋ１に達する前に粉砕される。そして第１の混練部ｋ１および第２の混練部ｋ２へと輸送され、このときシリンダバレル３０の外周部に設けられているヒータから加えられる熱とスクリュを回転駆動するときの摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより完全に溶融される。このように、供給された廃棄発泡ゴムが粉砕され、溶融されながら送られるときに、第１の混練部ｋ１に達する前に粉砕されるときに発生する空気は、第１のオープンベント口３２から大気中へ放出される。第１の混練部ｋ１の下流側において、空気と二酸化硫黄等のガスは第２のオープンベント口３３から排気され、そして第２の混練部ｋ２の下流側において発生するガスは、真空ベント口３４から強制的に排気される。これにより、減容、脱硫された再利用可能な原料が吐出口３７から排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のリサイクル装置のシリンダバレル３０にも、第１、２のオープンベント口３２、３３および真空ベント口３４が設けられているので、廃棄発泡ゴムを減容、脱硫し再利用可能な原料をえることはできる。特に、第２のオープンベント口３３の上流側は第１の混練部ｋ１となり、そして真空ベント口３４の上流側は第２の混練部ｋ２となっているので、第１、２の混練部ｋ１、ｋ２の下流側で発生するガスは、第１、２の混練部ｋ１、ｋ２の溶融樹脂により上流側への逆流が阻止され、その結果第２のオープンベント口３３および真空ベント口３４から、それぞれ確実に排気される利点はある。
しかしながら、問題点もある。例えば廃棄発泡ゴムは多数の空気セルからなっているので、粉砕されるとき、多量の空気が発生するが、この多量の空気は、スクリュの回転により連続的に送られてくる粉砕前の廃棄発泡ゴムが壁となって第１のオープンベント口３２から排気され難いという欠点がある。このように、空気が排出され難いので、多量の廃棄発泡ゴムを連続的に処理できない。さらに詳しく説明すると、処理量すなわちシリンダバレル３０に供給する廃棄発泡ゴムの量がスクリュの送り量に比較して少ないときは、シリンダバレル内周壁とスクリュとの間には多少のゆとりもあり、また発生する空気量も少ないので、第１のオープンベント口３２から排気される。したがって、連続運転は可能である。しかしながら、処理量が多くなると、発生する空気量も多くなり、そして前述したように粉砕前の廃棄発泡ゴムが壁となり、第１のオープンベント口３２から排気され難くなる。一方、第１の混練部ｋ１中の廃棄発泡ゴムは、溶融して密度が大きくなっている。粉砕されて発生する空気は、連続的に送られてくる廃棄発泡ゴムの壁と、密度が大きくなった溶融廃棄発泡ゴムとの間に閉じこめられる形となり、発生する空気量の増加に伴い圧力は徐々に大きくなる。そして、空気の圧力が溶融廃棄発泡ゴムの堰止め圧力値を超えると、空気は溶融廃棄発泡ゴムと共に、第２のオープンベント口３３から吹き出す。吹き出すと、一旦圧力は下がるが、やがて前述したように上がり、そして吹き出す。この繰り返しにより、運転が不安定になるので、処理量を上げることができない。このような吹き出しは、第１の混練部ｋ１を強くする、すなわち混練度を上げてシール効果を高めて、送られてくる廃棄発泡ゴムの壁を越えて第１のオープンベント口３２から排気するようにすると、防止することはできる。しかしながら、シール効果を高めると、カサ密度が小さい廃棄発泡ゴムのスクリュへの食い込みが悪くなり、処理能力は上がらないという別の問題が生じる。
したがって、本発明は所定能力の二軸押出機を使用して多量の廃棄発泡ゴムを減容、脱硫処理できる廃棄発泡ゴムのリサイクル方法およびこの方法の実施に使用される廃棄発泡ゴムのリサイクル装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、比較的上流側の第１の混練部で弱練し、すなわち溶融させずに粉砕させる程度に混練し、この弱練により廃棄発泡ゴムから生じる多量の空気をオープンベントから外部へ排出するように構成することにより達成される。すなわち、請求項１に記載の発明は上記目的を達成するために、シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気し、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得るとき、前記供給部の下流側において弱練してパウダー状に粉砕し、この粉砕により生じる空気を主成分とする気体を脱気し、そしてその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスを脱気して再利用可能な原料を得るように構成される。請求項２に記載の発明は、シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気し、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得るとき、前記供給部の下流側において弱練してパウダー状に粉砕し、この粉砕により生じる空気を主成分とする気体を脱気し、そしてその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスを脱気すると共に、さらにその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスは、負圧源により強制的に脱気して再利用可能な原料を得るように構成される。
請求項３に記載の発明は、シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるように設けられているスクリュとからなる二軸押出機から構成されている廃棄発泡ゴムのリサイクル装置であって、前記シリンダバレルには、処理する廃棄発泡ゴムを供給する供給部から処理済みの再利用可能な原料を吐出する吐出部にかけて所定の間隔をおいて複数個のベント口が設けられ、前記スクリュには、所定の間隔をおいて、上流側の順ニーディングディスクと下流側の逆ニーディングディスクからなる弱練部と、混練・溶融部とが設けられ、前記複数個のベント口のうち最上流側に位置するベント口は、前記弱練部の下流側に位置し、他のベント口は前記混練・溶融部の下流側に位置するように構成される。請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のリサイクル装置において、複数個のベント口の最下流側に位置するベント口が、負圧源に接続され、請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載のリサイクル装置において、二軸押出機は、噛み合い型二軸スクリュ押出機から構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係わる廃棄発泡ゴムのリサイクル装置も、二軸押出機から構成されている。すなわち、図１に示されているように、シリンダバレル１と、このシリンダバレル１の内部に回転駆動可能に設けられている２本のスクリュ２０、２０’とから構成されている。シリンダバレル１は、本実施の形態では複数個のシリンダブロックからなり、そのシリンダブロックの長さＬと、直径Ｄとの比Ｌ／Ｄは３．５になっている。このようなシリンダバレル１の、図１において左端部近傍に、処理する廃棄発泡ゴムをシリンダバレル１に連続的に供給するための材料供給口２が明けられ、そして下流端は減容、脱硫処理された原料を吐出する材料吐出口３となっている。
【０００８】
材料供給口２には、ホッパ４が取り付けられている。このホッパ４の上方には、二軸もしくは単軸の重量式もしくは容量式の定量供給フィーダ１０が設けられ、処理する廃棄発泡ゴムは、この定量供給フィーダ１０により所定量宛ホッパ４に供給されるようになっている。そして、ホッパ４に蓄えられる廃棄発泡ゴムは、長さが１０ｍｍ程度になるように予め破砕処理されているので、空気は自由に通る。したがって、材料供給口２は、第１のオープンベント口５と兼用されている。このように、第１のオープンベント口５を兼ねた材料供給口２と材料吐出口３との間に、複数個のベント口、図１に示されている実施の形態では、材料供給口２から下流側に所定の間隔をおいて、大気中に開口した第２のオープンベント口６が、さらにその下流側に同様に大気中に開口した第３のオープンベント口７が、そして下流端部近傍に第４の真空ベント口８がそれぞれ設けられている。第４の真空ベント口８は、真空源９に接続されている。
【０００９】
スクリュ２０、２０’は、本実施の形態では噛み合い型二軸スクリュからなっている。スクリュ２０、２０’の上流側は輸送部Ｙとなっているが、その下流側は第１の混練部すなわち弱練部Ｋ１、この弱練部Ｋ１から所定の間隔をおいた下流側が第２の混練部Ｋ２、この第２の混練部Ｋ２から所定の間隔をおいた下流側が第３の混練部Ｋ３となっている。輸送部Ｙおよびこれらの混練部Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の間は、例えばフルフライトスクリュから構成されている。これに対し、弱練部Ｋ１は、図示の本実施の形態では複数枚のニーディングディスク２１、２１、…からなっている。これらのニーディングディスク２１、２１、…は、処理する廃棄発泡ゴムの粉砕を主目的としているので、混練・溶融を目的としたニーディングディスクに比較して、下流側はずらし角度が例えば３０度の逆ニーディングディスクから構成されているが、上流側はずらし角度が例えば４５度の順ニーディングディスクから構成されている。これにより、練り効果は弱く、送り効果が強くなっている。
【００１０】
第２の混練部Ｋ２および第３の混練部Ｋ３は、混練、脱硫および溶融を目的とした形状のスクリュ例えばニーディングディスク、ロータ等から構成されているが、ニーディングディスクには、順ニーディングディスク、直交ニーディングディスク、逆ニーディングディスク、逆フライト、シールリング等が多用されている。
なお、スクリュ２０、２０’は、図１には示されていないが、シリンダバレル１の上流端部に設けられている減速機を介してモータにより回転駆動されるようになっている。
【００１１】
次に、上記実施の形態の作用について説明する。予め１０ｍｍ程度に裁断されているスポンジ状の廃棄発泡ゴムを、ホッパ４に入れる。また、シリンダバレル１の外周部に設けられているヒータの温度を適宜設定して加熱する。さらには、第４の真空ベント口８を負圧にする。そうして、スクリュ２０、２０’を所定方向に回転駆動する。そうすると、ホッパ４からシリンダバレル１内に連続的に供給される廃棄発泡ゴムは、下流側へ送られる過程で破砕され、そして第１の混練部Ｋ１すなわち弱練部Ｋ１でパウダー状に粉砕される。パウダー状に粉砕されるので、発泡セルを構成していた空気が多量に廃棄発泡ゴムから分離する。この空気には、空気以外の少量のガス例えば水蒸気も含まれているが、主として空気である。分離された多量の空気は、加熱シリンダ１内の弱練部Ｋ１より上流側における廃棄発泡ゴムは、充分に粉砕されていないので隙間が多く、この隙間を通って上流側へ逆流して第１のオープンベント口５から大気中へ放出される。また、残りの空気は、第２の混練部Ｋ２では廃棄発泡ゴムは溶融され、空隙は殆どなくなっているので、この第２の混練部Ｋ２を通って下流側へ流れることはできず、第２のオープンベント口６から大気中へ排気される。
【００１２】
このように粉砕され、そして空気が排気された廃棄発泡ゴムは密度が大きい被処理物となって、第２の混練部Ｋ２へと送られる。この第２の混練部Ｋ２において従来周知のようにして混練・溶融され、脱硫が始まる。このとき、オイル分、トルエン、シクロヘキシルアミン、ヘキサテカン酸、ジチオビスベンゾチアゾール、二硫化炭素等のガスが発生する。発生したガスの一部は、完全に溶融していない被処理物の隙間を通って上流側へ逆流して第２のオープンベント口６から空気と共に大気中へ排気され、残りの部分は下流側の第３のオープンベント口７から大気中へ排気される。このように溶融され、そしてガスが除去された被処理物は、第３の混練部Ｋ３へと送られる。この第３の混練部Ｋ３において、さらに混練・溶融され、そして発生する上記のようなガスは、負圧源９により真空ベント口８から強制的に脱気される。これにより、廃棄発泡ゴムは、減容、脱硫され再使用可能な再生原料となる。
【００１３】
上記のように、本実施の形態によると、廃棄発泡ゴムは弱練部Ｋ１でパウダー状に粉砕され、そして脱気されてから溶融されるので、従来のように運転が不安定になることが無く、廃棄発泡ゴムを安定して溶融・脱硫することができる。このように安定して溶融・脱硫することができるので、スクリュ２０、２０’の回転速度を上げ、あるいは下げて再生原料の粘度を自由に制御でき、用途に応じた再生原料を得ることができる。
【００１４】
実施例１〜３：二軸押出機には、同方向回転、噛み合い型二軸押出機（ＴＥＸ４４α‖）を使用した。この二軸押出機の軸長さＬとシリンダバレルの内径Ｄの比Ｌ／Ｄは５２．５、スクリュの口径は４７ｍｍで、シリンダバレルは図１に示されているように弱練部Ｋ１を備えたものを使用した。弱練部のニーディングディスクは、粉砕を目的とした順ニーディングディスクと戻し効果の弱い逆ニーディングディスクであった。使用原料は、加硫ＥＰＤＭの発泡材（自動車のトランク枠のクッション材の成形不良品を１０ｍｍ程度の大きさに調整したもの）で、カサ密度は０.４〜０.３ｇ／ｃｃであった。結果は次の通りであった。
なお、処理能力の単位はｋｇ／ｈ、回転速度の単位はｒ・ｐ・ｍ、Ｅｓｐの単位はｋｗｈ／ｋｇ、樹脂温度の単位は℃、モータ電流値はアンペアである。

【００１５】
比較例１〜３：弱練部Ｋ１の効果をみるために、図２に示されているような弱練部のない二軸押出機でテストした。他の条件は実施例１〜３と同じであった。テスト結果は次の通りであった。

なお、比較例１においてはテスト開始後５分でオープンベント口３３から空気の吹き抜けがあり、連続したテストはできなかった。また、比較例２ではサージングが発生し、比較例３においてはテスト開始後１０分でオープンベント口３３から空気の吹き抜けがあった。
【００１６】
比較例４、５：図２に示されているような弱練部のない二軸押出機で未発泡の加硫ＥＰＤＭでテストした。なお、未発泡の加硫ＥＰＤＭは、自動車の窓枠に使用されている発泡していない成形品を１０ｍｍ程度に破砕したもので、カサ密度は１.０〜０.９ｇ／ｃｃであった。

上記テストにより、未発泡の加硫ＥＰＤＭに対しては、弱練部がなくても格別に問題がないことが確認された。
【００１７】
以上の実施例１〜３および比較例１〜５から、多数の空気セルを有する廃棄発泡ゴムに対しては、弱練部Ｋ１で粉砕して脱気した後に溶融すると、スクリュウの回転速度に影響されることなく処理能力は大幅に向上し、特に安定した連続運転が可能なことが理解できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気し、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得るとき、前記供給部の下流側において弱練してパウダー状に粉砕し、この粉砕により生じる空気を主成分とする気体を脱気し、そしてその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスを脱気して再利用可能な原料を得るので、換言すると、発泡ゴムをあたかも未発泡ゴムのようにして溶融・脱硫することができるので、処理能力を上げても安定した運転ができるという本発明に特有の効果が得られる。また、安定した運転ができるので、品質が一定した高品質の再生原料を得ることもできる。さらには、処理能力を上げることができるので、廃棄発泡ゴムを安価にリサイクルできる効果も得られる。また、他の発明によると、下流側端において混練・溶融するとき発生するガスは、負圧源により強制的に脱気するので、含有ガス成分の少ない、さらに品質の高い再生原料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる廃棄発泡ゴムのリサイクル装置を一部断面にして模式的に示す正面図である。
【図２】従来の廃棄発泡ゴムのリサイクル装置を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
Ｓ シリンダバレル ５ 第１のオープンベント口
６ 第２のオープンベント口 ７ 第３のオープンベント口
８ 真空ベント口 ２０、２０’ スクリュ
２１ ニーディングディスク
Ｋ１ 第１の混練部（弱練部） Ｋ２ 第２の混練部
Ｋ３ 第３の混練部

Claims (5)

1. シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気し、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得るとき、
   前記供給部の下流側において弱練してパウダー状に粉砕し、この粉砕により生じる空気を主成分とする気体を脱気し、そしてその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスを脱気して再利用可能な原料を得ることを特徴とする廃棄発泡ゴムのリサイクル方法。
2. シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるようになっているスクリュとからなる二軸押出機の上流側の供給部に処理する廃棄発泡ゴムを供給し、下流側へ順次輸送しながら混練・溶融して発生するガスを脱気し、そして下流端から吐出して再利用可能な原料を得るとき、
   前記供給部の下流側において弱練してパウダー状に粉砕し、この粉砕により生じる空気を主成分とする気体を脱気し、そしてその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスを脱気すると共に、さらにその下流側において混練・溶融し、この混練・溶融により発生するガスは、負圧源により強制的に脱気して再利用可能な原料を得ることを特徴とする廃棄発泡ゴムのリサイクル方法。
3. シリンダバレルと、該シリンダバレル内で回転駆動されるように設けられているスクリュとからなる二軸押出機から構成されている廃棄発泡ゴムのリサイクル装置であって、
   前記シリンダバレルには、処理する廃棄発泡ゴムを供給する供給部から処理済みの再利用可能な原料を吐出する吐出部にかけて所定の間隔をおいて複数個のベント口が設けられ、
   前記スクリュには、所定の間隔をおいて、上流側の順ニーディングディスクと下流側の逆ニーディングディスクからなる弱練部と、混練・溶融部とが設けられ、
   前記複数個のベント口のうち最上流側に位置するベント口は、前記弱練部の下流側に位置し、他のベント口は前記混練・溶融部の下流側に位置していることを特徴とする廃棄発泡ゴムのリサイクル装置。
4. 請求項３に記載のリサイクル装置において、複数個のベント口の最下流側に位置するベント口が、負圧源に接続されている廃棄発泡ゴムのリサイクル装置。
5. 請求項３または４に記載のリサイクル装置において、二軸押出機は、噛み合い型二軸スクリュ押出機である廃棄発泡ゴムのリサイクル装置。

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