JP4021840B2 - 発泡スチロールのリサイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、魚のトロ箱や、電気製品などの各種製品の梱包品のパッキングをはじめ広範囲に大量に使用されている発泡スチロールをポリスチレンに回収し、減容し、リサイクルする装置に関する。

発泡スチロールは、容積比で約９８％が空気となっており、重量の割に容積が非常に大きく、特に廃棄された後の発泡スチロールの輸送は、経済的に非常に非効率的なものであった。この改善のために、使用済み後の発泡スチロールを排出現場で固形物として減容することも、資源回収と併せて重要な課題である。

従来の発泡スチロールの減容とリサイクルのための装置として、発泡スチロールを溶解する溶剤としてリモネンを利用したものがある（例えば、非特許文献１参照）。これは、オレンジの皮から採れる液体の「リモネン（Ｃ10Ｈ16、比重：０．８４、沸点：１７５℃、引火点：４８℃）」を利用して常温で発泡スチロールを約３分かけて溶解してから、ろ過器で汚れを除去し、真空蒸発分離器で温度を上げてリモネンを気化し、ポリスチレン樹脂を分離するもので、リモネン液自身が持つ酸化防止機能と相まって高品質な再生ポリスチレンを得ることができ、また凝縮器でリモネンを凝縮液化して再利用することができる。
ＳＯＮＹが開発し、現在インターネットで入手でき、『Ｏｒａｎｇｅ Ｒ−ｎｅｔ』の登録商標を有した「ソニー方式発泡スチロール高品質リサイクルシステム」の説明書、全頁で１３ページ。

解決しようとする問題としては、リモネンは発泡スチロールを溶解するのに３分程かかって集中的に発泡スチロールのリサイクル作業を行う場合に作業速度が遅く、またリモネンをポリスチレン樹脂から分離するために真空蒸発分離器に真空を発生させたり、加熱のためのボイラーを必要とする他に、高い温度のポリスチレン樹脂を冷やすために冷却水槽を必要とするなど、付帯設備が大がかりなものとなったり、またリモネンの引火点が４８℃と低いために火気に注意しなければならない点である。

本発明は、ケーシングの上部の設けられた発泡スチロール製品の投入部と、該投入部に続いて設けられ、投入された発泡スチロール製品を破砕する破砕手段と、該破砕手段によって破砕されて生じた発泡スチロール破片を受け入れ、化学的安定性の高い揮発性有機溶剤に発泡スチロール破片を溶解してゲル状物にしていく溶解槽と、温水を収容している温水槽と、該温水槽からの温水と上記溶解槽で生成されたゲル状物とを接触させてゲル状物をポリスチレン固形物に生成してリサイクルすると共に溶剤分を気化させる分離部と、該分離部で生成されたポリスチレン固形物を装置の外部に搬出する搬出手段と、上記分離部で気化された溶剤の気化ガスを収集して排出する排出部と、該排出部の気化溶剤回収手段とから構成されている発泡スチロールのリサイクル装置において、上記分離部は、上記溶解槽からポンプによって送られて来るゲル状物と上記温水槽からポンプによって送られて来る温水とを内部で互いにぶつけ合うように構成されており、そのぶつけ合いによってフレーク状にポリスチレン固形物を生成すると共に溶剤分を気化させることを特徴としている。

更に、本発泡スチロールのリサイクル装置では、上記分離部が、上記温水槽の上部に設けられており、上記溶解槽から送られて来るゲル状物と上記温水槽から送られて来る温水とを内部で互いにぶつけ合ってポリスチレン固形物を生成すると共に溶剤分を気化させ、生成されたポリスチレン固形物と温水とを上記温水槽に落下させるように構成される。更に、上記溶剤の気化ガスの排出部は、上記分離部の他に上記温水槽及び上記溶解槽の上部空間から溶剤の気化ガスを収集して、気化ガスを冷却手段によって冷却して凝縮液化し、溶剤を回収する気化溶剤回収手段を有することができる。また、上記気化溶剤回収手段は、少なくとも上記温水槽及び上記溶解槽の上部空間から収集された溶剤の気化ガスが供給される熱交換機と、該熱交換機を冷やす冷却機と、熱交換機によって凝縮液化された凝縮溶剤を収容する回収溶剤槽と、熱交換機の下流側において上記溶剤の気化ガスを吸引すると共に凝縮溶剤を分離後の空気を脱臭器を経て大気に放出するブロワーと、回収溶剤槽に接続された新溶剤補給部とから構成される。その場合、上記熱交換機を冷やす冷却機が出す熱は、上記温度維持手段にヒートポンプ方式で供給されて、上記温水槽の温水の温度維持に使用される。

上記溶剤は、低沸点で約３９℃以下までの常温で液体となっていて、カウリブタノール値が大きく強い溶解力を有した有機溶剤、例えば沸点が３５℃から４０℃未満で、融点が−２０℃以下で、比重（２０℃）が１．１から１．５で、粘度（２０℃）が０．３から０．９ｃＰの物性を有し、不燃性で高い溶解力と安定性を有した第２種有機溶剤が好適である。

上記補給部は、実質的に閉鎖回収回路を形成するように上記気化溶剤回収手段に接続されており、気化溶剤回収手段によって回収された溶剤を上記回収溶剤槽から補給を受けるように構成される。また、上記搬出手段から搬出された固形物は、更に脱水機によって脱水され、その後に乾燥機によって乾燥され、乾燥後に一時サイロに貯蔵されて、該サイロから押出し成形機に送られて、そこで棒状に押し出し成形からカッテイング機によってペレットに切断される加工処理を受けることができる。上記搬出手段は、好ましくはメッシュのベルトコンベヤから構成される。また、上記温水槽は、温水の温度を維持するヒータなどの温度維持手段を有することが好ましい。上記ゲル状物は、上記溶解槽からフィルターを経てポンプによってゲル状物槽に移送されて貯溜され、該ゲル状物槽から上記分離部にポンプによって供給されるようにも構成される。

本発明の効果として、使用している溶剤は、例えば３９．８℃などの低沸点で約３９℃以下の通常の温度では溶解槽内で液体であり、また大きなカウリブタノール値（ＫＢ値）の強い溶解能力を持っているので発泡スチロールを溶解槽内で素早く溶解し大量の発泡スチロールでも集中的に短時間でゲル状物に溶解することができ、リサイクル作業速度と効率を高めることができる。またゲル状物から溶剤を分離してポリスチレン樹脂の固形物を得るのは、例えば、約４０℃以上の温水とゲル状物を分離部で互いに接触させることで簡単に溶剤を気化させて達成されるので、温水の温度維持のヒータ以外には真空蒸発分離器やボイラーや冷却水槽などの比較的大がかりな装置を必要とせず、本発泡スチロールのリサイクル装置をコンパクトに構成できる。従って、大量に廃棄発泡スチロールが出る場所に容易に本発泡スチロールのリサイクル装置を搬送して設置できる。またカウリブタノール値（ＫＢ値）が大きい代表的な塩素系溶剤にはメチレンクロライドのスーパーＭ等があり、これを採用すると引火点が無いために火気に特に注意する必要が無く、更に化学的安定性に優れているために装置やポリスチレン樹脂を傷めることも無く、溶剤自身の使用効率と再生率が高くなり、運転の経済性に高めることができる。

更に、本発泡スチロールのリサイクル装置では、温水槽の上部空間等において、溶解槽から送られて来るゲル状物と温水槽から送られて来る温水とを分離部の内部で互いにぶつけ合ってポリスチレン固形物をフレーク状に細かく生成すると共にその細かくした分溶剤分を十分に気化させ、生成されたポリスチレン固形物と温水とをそのまま下方の温水槽に落下させることができる。更に、溶剤の気化ガスの排出部は、分離部の他に温水槽及び溶解槽の上部空間から溶剤の気化ガスを収集して、気化ガスを冷却手段によって冷却して凝縮液化し、溶剤を回収する実質的に閉回路の気化溶剤回収手段を設けることで、作業者が溶剤の蒸気にさらされることが無く、作業環境の許容濃度の１００ｐｐｍを容易に達成することができる。熱交換機の下流側において上記溶剤の気化ガスを吸引すると共に凝縮溶剤を分離後の空気を脱臭器を経て大気に放出するブロワーを設けることで、本装置内部を負圧にして溶剤の気化ガスが外部に漏れるのを防ぐことができる。更に、熱交換機を冷やす冷却機が出す熱は、温水槽の温度を維持手段などにヒートポンプ方式で供給されて、温水槽の温水温度維持に使用され、運転コストを低減できる。

溶剤として、沸点が３５℃から４０℃未満で、融点が−２０℃以下で、比重（２０℃）が１．１から１．５で、粘度（２０℃）が０．３から０．９ｃＰの物性を有し、不燃性で高い溶解力と安定性を有した第２種有機溶剤を使用すると、日常一般的に経験する−２０℃から３５℃で液体状態になっていて、４０℃以上で気化するために発泡スチロールに対する溶解と分離の作業性が良く、安全なリサイクル作業ができる。溶解槽が主として気化溶剤回収手段の回収溶剤槽から溶剤補給を受け、不足分を新溶剤を補うだけなので、更に運転コストを低減することができる。更に、上記搬出手段から搬出された固形物を脱水して乾燥し、一時的にサイロに貯蔵してから押出し成形機で棒状にし、カッテイング機によってペレットに切断することで、大量に発泡スチロールが廃棄される場合に付加価値の高いペレットに加工処理することができる。また、搬出手段をメッシュのベルトコンベヤにすることで固形物の水きりを行いながら搬出でき、温水の損失を低減できる。温水槽は、温水の温度を維持するヒータなどの温度維持手段を有して、特に溶剤の気化を促進する４０℃以上の温度を確実に維持することができる。更に、ゲル状物は、上記溶解槽からフィルターを経てポンプによってゲル状物槽に移送されて貯溜され、該ゲル状物槽から異物の除去されたゲル状物を安定的に分離部にポンプによって供給することができ、温水との接触が定常化してポリスチレン固形物の生成を定常化できる。

図１〜４を参照して本発明を説明すると、発泡スチロールのリサイクル装置１は、装置のケーシングの一方端部の上方に設けられ、魚のトロ箱などの複数の箱形の発泡スチロール製品Ｗを開閉扉から人力で押し入れていく（勿論、ベルトコンベヤ等で連続的に、又は断続的に押し入れていくこともできる）投入部１１と、該投入部１１に続いて設けられ、投入された発泡スチロール製品を約３ｃｍ立方程度の破片に破砕するロータリカッターなどの破砕機１３と、該破砕機１３の下方に設けられ、発泡スチロールの破片を受け入れ、補給部１５Ａを介してほぼ一定のレベルになるように制御されて収容されている３９℃以下までの常温で液体となっている低沸点の溶解力の大きな溶剤に発泡スチロール破片を溶解してゲル状物にしていく溶解槽１５と、該溶解槽１５からポンプＰ１によってフィルター１６を経てゲル状物の供給を受けて貯溜するゲル状物槽１７と、温度維持ヒータ１８ｂによって５５℃から７０℃の範囲で、好ましくは６０℃前後に温度管理されている温水を収容している温水槽１８と、該温水槽１８の上部において、上記ゲル状物槽１７からポンプＰ２によってゲル状物の供給を受けると共に上記温水槽１８からポンプＰ３によって６０℃前後に温度管理されている温水の供給を受けて、ゲル状物と温水とを互いにぶつけ合わせてフレーク状の回収ポリスチレン固形物Ｒに固形化していくと共に溶剤分を気化させる分離部１８ａと、分離部１８ａから温水と共に落下してくる回収ポリスチレン固形物Ｒを温水槽１８の内部から外部へ閉鎖用の簾を通して搬出するメッシュのベルトコンベヤ１９とから構成されている。フィルター１６は、紙やセロテープやラベルなどの異物をゲル状物から除去する。ポリスチレンの比重は水よりも大きいが、温水槽１８で生成されるポリスチレン固形物は、まだ若干空気を含んでいるために温水に浮き、ベルトコンベヤ１９による搬出が容易であり、また大幅に減容されていてトラックによる輸送の効率が大幅に改善さることになる。

本発泡スチロールのリサイクル装置１は、付帯設備として、溶解槽１５の上部空間、即ち破砕機１３の上部空間とゲル状物槽１７及び温水槽１８の上部空間と分離部１８ａとから溶剤の気化ガスを収集して、凝縮液化し、溶剤を回収する気化溶剤回収部２０を有している。この気化溶剤回収部２０は、収集された溶剤の気化ガスが供給される熱交換機２１と、該熱交換機を冷やす冷却機２２と、熱交換機２１によって凝縮液化された凝縮溶剤を収容する回収溶剤槽２３と、熱交換機２１の下流側において溶剤の気化ガスを吸引すると共に凝縮溶剤を分離後の空気を脱臭器２４を経て大気に放出するブロワー２５と、回収溶剤槽２３に接続された新溶剤補給ポンプＰ５とから構成されている。回収溶剤槽２３からはレベル制御センサーＳ１で作動制御されるポンプＰ４によって溶剤が補給部１５Ａを経て溶解槽１５に供給されるようにしており、実質的に溶剤の気化と凝縮液化によって再利用のための閉鎖回収回路を形成している。

分離部１８ａは、特に突出状に形成する必要が無く、温水槽１８の上部空間内に設けることもできる。更に分離部は、温水槽18とは独立して槽としても形成されるし、更にゲル状物を直接温水槽１８の温水中に供給して撹拌機で撹拌するなどしても構成される。温水槽１８もレベル管理されており、レベル制御センサーＳ２で作動制御されるポンプによって上水の供給を受けるようになっている。温水槽１８の温水は、温水槽１８の温水よりも高い温度にヒータ１８ｂによって管理されている。気化溶剤回収部２０の冷却機２２が出す熱は、ヒータ１８ｂにヒートポンプ方式で供給されて、熱の有効利用を図っている。

上記フレーク状の回収ポリスチレン固形物Ｒからペレット状のポリスチレン樹脂へ付加価値を高めるために、ベルトコンベヤ１９から搬出されたフレーク状の固形物は、付加加工部３０において更に脱水機３１によって脱水し、その後に乾燥機３２によって乾燥され、乾燥後に一時的にサイロ３３に貯蔵し、該サイロから押出し成形機３４に送り、そこで棒状に押し出し成形してからカッテイング機３５によってペレットに切断することができる。これは大量に発泡スチロール製品が継続的に廃棄される場合に好適である。

魚のトロ箱で散見される魚の血や油などの各種の汁や液体は、事前に洗い流しておくのが良いが、上記フィルター１６にケイ藻土や白土を入れて吸着させてもよい。またゲル状物槽１７を省いて、直接溶解槽１５からゲル状物をフィルター１６を介してポンプＰ１で分離部１８ａに供給するようにも構成できる。更に、分離部を構成する上で、温水槽１８へのゲル状物の供給方式として脈動的又は間欠的に供給したり、温水エゼクターで強い水流で供給したり、また上述のように温水槽１８で撹拌機を利用したりしてゲル状物をちぎれたフレーク状の固形物として成形できるように構成されよう。

本発明の実施例１では、上記溶剤として次の特性(２００３年８月２３日にテクノエンジニアリングよりＦＡＸで入手)を持ったメチレンクロライドスーパーＭが使用され、上記構成の発泡スチロールのリサイクル装置１において課題解消の主要な役割を担っている。
沸点：３９．８℃、融点：−９６．７℃、比重（２０℃）：１．３２６、粘度（２０℃）：０．４４１ｃＰ、引火点：なし、ＫＢ値：１３５、表面張力（２０℃）：２８．２ｄｙｎｅ／ｃｍ、比熱（２０℃）：０．２８ｃａｌ／ｇ℃、蒸発潜熱：７８．７ｃａｌ／ｇ、蒸気圧（２０℃）：３４９ｍｍＨｇ、蒸発速度（エーテル＝１００）：７１、蒸気密度：３．３７ｇ／ｌで、空気＝１とすると２．９３、水との相溶性（溶剤／水、２５℃）：１．３２０／１００、許容濃度（日本産業衛生学会勧告値（１９９３）５０ｐｐｍ（暫定値））：１００ｐｐｍ、有機溶剤中毒予防規則：第２種有機溶剤。

本発明の活用例として、魚や果物、野菜の保管、搬送に使用する各種容器や、電気製品などの梱包用パッキングなどに使用されている廃棄発泡スチロールや、発泡スチロールのメーカから廃棄される発泡スチロールのリサイクルに利用される。

本発明の代表例に係る発泡スチロールのリサイクル装置のフローブロック線図。 代表例に係る発泡スチロールのリサイクル装置の外観を示す平面図である。 代表例に係る発泡スチロールのリサイクル装置の外観を示す正面図である。 代表例に係る発泡スチロールのリサイクル装置の外観を示す左側面図である。

符号の説明

１：発泡スチロールのリサイクル装置
１１：投入部
１３：破砕機
１５：溶解槽
１５Ａ：補給部
１７：ゲル状物槽
１８：温水槽
１８ａ：分離部
１８ｂ：温度維持手段
１９：搬出手段
２０：気化溶剤回収手段
２１：熱交換機
２２：冷却機
２３：回収溶剤槽
２４：脱臭器
２５：ブロワー
３１：脱水機
３２：乾燥機
３３：サイロ
３４：押出し成形機
３５：カッテイング機
Ｗ：廃棄発泡スチロール製品
Ｐ１：ポンプ手段
Ｐ２：ポンプ
Ｐ３：ポンプ
Ｒ：回収ポリスチレン

Claims (10)

1. ケーシングの上部の設けられた発泡スチロール製品の投入部と、該投入部に続いて設けられ、投入された発泡スチロール製品を破砕する破砕手段と、該破砕手段によって破砕されて生じた発泡スチロール破片を受け入れ、化学的安定性の高い揮発性有機溶剤に発泡スチロール破片を溶解してゲル状物にしていく溶解槽と、温水を収容している温水槽と、該温水槽からの温水と上記溶解槽で生成されたゲル状物とを接触させてゲル状物をポリスチレン固形物に生成してリサイクルすると共に溶剤分を気化させる分離部と、該分離部で生成されたポリスチレン固形物を装置の外部に搬出する搬出手段と、上記分離部で気化された溶剤の気化ガスを収集して排出する排出部と、該排出部の気化溶剤回収手段とから構成されている発泡スチロールのリサイクル装置において、
   上記分離部は、上記溶解槽からポンプによって送られて来るゲル状物と上記温水槽からポンプによって送られて来る温水とを内部で互いにぶつけ合うように構成されており、そのぶつけ合いによってフレーク状にポリスチレン固形物を生成すると共に溶剤分を気化させることを特徴としている発泡スチロールのリサイクル装置。
2. 上記分離部は、上記温水槽の上部に設けられており、内部で生成されたフレーク状ポリスチレン固形物と温水とを上記温水槽に落下させるように構成されている請求項１記載の装置。
3. 上記気化溶剤回収手段において、上記溶剤の気化ガスが供給される熱交換機を冷やす冷却機が出す熱は、ヒートポンプ方式で上記温水槽の温水の温度維持に使用される請求項１記載の装置。
4. 上記気化溶剤回収手段は、少なくとも上記温水槽及び上記溶解槽の上部空間から収集された溶剤の気化ガスが供給される熱交換機と、該熱交換機を冷やす冷却機と、熱交換機によって凝縮液化された凝縮溶剤を収容する回収溶剤槽と、熱交換機の下流側において上記溶剤の気化ガスを吸引すると共に凝縮溶剤を分離後の空気を脱臭器を経て大気に放出するブロワーと、回収溶剤槽に接続された新溶剤補給部とから構成されている請求項３記載の装置。
5. 上記熱交換機を冷やす冷却機が出す熱は、上記温度維持手段にヒートポンプ方式で供給されて、上記温水槽の温水の温度維持に使用される請求項４記載の装置。
6. 上記補給部は、実質的に閉鎖回収回路を形成するように上記気化溶剤回収手段に接続されており、気化溶剤回収手段によって回収された溶剤を上記回収溶剤槽から補給を受けるように構成されている請求項４記載の装置。
7. 上記搬出手段から搬出された固形物は、更に脱水機によって脱水され、その後に乾燥機によって乾燥され、乾燥後に一時サイロに貯蔵されて、該サイロから押出し成形機に送られて、そこで棒状に押し出し成形からカッテイング機によってペレットに切断される加工処理を受ける請求項１記載の装置。
8. 上記搬出手段は、メッシュのベルトコンベヤから構成されている請求項１又は７記載の装置。
9. 上記温水槽は、温水の温度を維持する温度維持手段を有している請求項１記載の装置。
10. 上記ゲル状物は、上記溶解槽からフィルターを経てポンプによってゲル状物槽に移送されて貯溜され、該ゲル状物槽から上記分離部にポンプによって供給される請求項１記載の装置。

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