JP4593542B2 - Method for producing resin-based modifier and apparatus for producing resin-based modifier - Google Patents
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Description
本発明は、合成樹脂廃材をその一部の燃焼により溶融・熱分解させ、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用等に使用されるワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置に関するものである。 The present invention melts and thermally decomposes a part of synthetic resin waste material by combustion to improve the properties of resins, rubber, etc., and resin-based reforming to produce wax-like substances used for inks, paints, pigments, etc. The present invention relates to an agent manufacturing method and a resin modifier manufacturing apparatus.
従来より、複数種の合成樹脂若しくはカーボンブラックや無機系添加材を含む樹脂から構成される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樹脂系改質剤の製造装置として、種々のものが提案されている。(例えば特許文献1〜3)
これにより、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、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用としてワックス状物質を製造できる。
Conventionally, as a resin-based modifier manufacturing equipment that produces wax-like substances by melting and thermally decomposing synthetic resin waste consisting of multiple types of synthetic resins or resins containing carbon black and inorganic additives Various things have been proposed. (For example, Patent Documents 1 to 3)
Thereby, synthetic resin waste such as polyethylene resin can be processed as a raw material, and a wax-like substance can be produced for property modification of resin / rubber, etc., and for ink / paint or pigment.
この開示された樹脂系改質剤製造装置は、図5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。 As shown in FIG. 5, the disclosed resin modifier manufacturing apparatus includes a bottomed cylindrical receiving tank T for storing a wax-like substance melt, and has a tank upper end opening 1b. And it is supported and provided by the support leg 1a.
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。
A
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。
A closed box-shaped catalyst tank (deplasticization promoting basket) 4 is attached to the
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。
A
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。
In order to efficiently send the flammable hot gas G generated in the reservoir tank T into the
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。 A pipe-like heater 6 is installed at the inner bottom of the reservoir tank T as a heating means for raising the melting temperature of the wax-like substance C by electric heating. In addition, a temperature sensor 7 such as a bimetal or a thermocouple for detecting the melting temperature of the wax-like substance C is installed inside the reservoir tank T as temperature detection means.
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。 The heater 6 is provided with control means 8 such as a microcomputer for controlling on / off or proportional control of the heater 6 so as to keep the melt of the wax-like substance C at a predetermined temperature.
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。
In the lower part of the
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、可燃性の例えば架橋ポリエチレン単独、或いは、架橋ポリエチレンと非架橋や低架橋のポリエチレン等のポリオレフィンを少量混合して用い、原料Aをベルトコンベア11により搬送して原料投入用ホッパー12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。
In order to produce a wax-like substance in the production apparatus described above, first, as the raw material A, a combustible, for example, crosslinked polyethylene alone, or a mixture of a crosslinked polyethylene and a polyolefin such as non-crosslinked or low-crosslinked polyethylene is used. The raw material A is conveyed by the
次いで、原料Aに含まれる架橋ポリエチレンに着火すると、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。
Next, when the crosslinked polyethylene contained in the raw material A is ignited, the synthetic resin for producing the wax-like substance is thermally decomposed and melted, and the melt B is dropped from the
このとき、触媒槽4および受溜用タンクT内は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。
At this time, the
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。
As described above, the wax-like substance C that is melted and in a high heat state is partially vaporized in an oxygen deficient state to generate a combustible hot gas G. The hot gas G is sent into the
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。高熱ガスGは、燃焼用バスケット2内に送り出された前記原料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ーの供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギーが供給されるようになる。
The
しかしながら、上述の樹脂系改質剤の製造装置は、合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、燃焼炉の下方から溶融化したワックス状溶融物を落下させて、その下方に配置された受溜用タンク内に蓄えるというものであった。このため、受溜用タンク内に蓄えられた樹脂系改質剤は、燃焼用バスケット内で生成された煤や、合成樹脂廃材中に含まれるカーボンブラックなどの不純物が内部に取り込まれた状態となり、生成物の純度が落ち、品質が低下する課題があった。 However, the above-described resin-based modifier manufacturing apparatus combusts a part of the synthetic resin waste, melts and pyrolyzes the remainder of the synthetic resin waste by the burned heat, and melts it from below the combustion furnace. The wax-like melt was dropped and stored in a receiving tank disposed below the wax-like melt. For this reason, the resin-based modifier stored in the reservoir tank is in a state in which impurities such as soot generated in the combustion basket and carbon black contained in the synthetic resin waste are taken into the interior. There was a problem that the purity of the product was lowered and the quality was lowered.
本発明は、係る点に鑑みなされたもので、溶融落下するワックス状溶融物を流水上に滴下すると、薄い膜状に瞬時に固化し、この際、上記煤やカーボンブラックなどの不純物と別々の個体として存在するため、固化した樹脂系改質剤に不純物が混入するのを少なくできる知見を得て、本発明に至ったもので、その発明の要旨は、燃焼炉内で合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、前記燃焼炉の下方から溶融化したワックス状溶融物を落下させて、その下方に配置された捕捉部で樹脂系改質剤を捕らえて樹脂系改質剤を回収する樹脂系改質剤の製造装置において、前記捕捉部は溶融状態の前記樹脂系改質剤を流水上で受けて固化し、固化した樹脂系改質剤を流水の下流で回収することを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置である。 The present invention has been made in view of the above points. When a wax-like melt that melts and drops is dropped onto running water, it instantly solidifies into a thin film, and at this time, it is separated from impurities such as soot and carbon black. Since it exists as an individual, the inventors have obtained the knowledge that impurities can be reduced in the solidified resin-based modifier and have arrived at the present invention. The gist of the invention is that of a synthetic resin waste material in a combustion furnace. The combustion part is burned, the remainder of the synthetic resin waste is melted and pyrolyzed by the burned heat, the melted wax-like melt is dropped from the lower side of the combustion furnace, and the trapping part arranged below the In the resin-based modifier manufacturing apparatus that captures the resin-based modifier and collects the resin-based modifier, the capturing unit receives the molten resin-based modifier on flowing water, solidifies, and solidifies. collecting child a resin-based modifier in the running water of downstream An apparatus for manufacturing a resin modifier according to claim.
溶融状態の樹脂系改質剤を流水に滴下することにより瞬時に固化させられるため、燃焼により発生する煤やカーボンブラックなどの不純物を改質剤中に取りこむことがなく、改質剤と不純物は別々の個体として存在するため、容易に分離することができる。この結果、得られた樹脂系改質剤は純度の高いものになる効果がある。 By dripping molten resin-based modifier into running water , it is solidified instantaneously, so impurities such as soot and carbon black generated by combustion are not taken into the modifier, and the modifier and impurities are not Since they exist as separate individuals, they can be easily separated. As a result, the obtained resin modifier has the effect of having a high purity.
本発明は、以下の実施形態を採用することができる。
樹脂系改質剤の回収は前記水を濾すことにより行うことを特徴とする。
前記水は水道栓から供給される流水であることを特徴とする。
前記水は循環することを特徴とする。
上記循環される水はフィルターにより清浄化されることを特徴とする。
これらのいずれかを採用することにより、樹脂改質剤を流水から容易に回収することができる。
また、燃焼炉と捕捉部との間に不活性ガスの層を形成したことを特徴とする。これにより、燃焼炉で生成された溶融樹脂が燃焼炉の下で燃焼(又は二次燃焼)するのを防ぎ、樹脂系改質剤の回収率を高めることができる。
The present invention can employ the following embodiments.
The resin-based modifier is recovered by filtering the water.
The water is flowing water supplied from a water tap.
The water is circulated.
The circulated water is purified by a filter.
By adopting any of these, the resin modifier can be easily recovered from running water .
In addition, an inert gas layer is formed between the combustion furnace and the capturing part. Thereby, it is possible to prevent the molten resin generated in the combustion furnace from burning (or secondary combustion) in the combustion furnace, and to increase the recovery rate of the resin modifier.
以下本発明を、図示した実施例に基づき説明する。図1において、20は燃焼部、30は捕捉部である。 Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments. In FIG. 1, 20 is a combustion part, 30 is a capture part.
燃焼部20は、中心軸が鉛直方向に設置された燃焼筒21と、その燃焼筒21の下方に所定間隔離れて配置されたロストル22と、燃焼筒21の下方に酸素又は酸素含有ガスを供給する酸素供給ノズル23とで構成されている。この燃焼筒21の外側面には所定距離隔てて円筒状の外壁25が配置され、燃焼筒21の外側面が外部雰囲気から隔離されている。そしてこの燃焼部20と外壁25とで燃焼炉が構成されている。
外壁25の上部には、図示しない排気装置が備えられており、酸素供給ノズル23によって供給された酸素又は酸素含有ガスによって原料Aが燃焼する際に発する排気ガスを処理するようになっている。
The
An exhaust device (not shown) is provided on the upper portion of the
燃焼筒21の上方は必要により蓋24が被され、燃焼筒21の内部に配置された棒状の原料Aが燃焼筒21の内部で燃焼しないようになっている。また、酸素供給ノズル23は、例えば図2に示す噴出ノズルと同様の構造のものを用いることができる。
If necessary, a
燃焼筒21内には棒状の原料Aが配置され、その原料Aの一端が燃焼筒21の下部から露出してロストル22の上に配置され、酸素供給ノズル23から供給される酸素又は酸素含有ガスの助けを借りて、原料Aの一部が燃焼され、その燃焼熱により原料Aの一部が溶融・熱分解され、燃焼部20の下方から溶融化した溶融物Bが生成されて落下する。
A rod-shaped raw material A is arranged in the
捕捉部30は、ロストル22の下方に傾斜して配置された樋31と、樋31の傾斜上部の位置で樋31に水32を供給する給水口33と、樋31の傾斜下方の位置に設置され樋31に流れる流水32を濾す籠34と、籠34の下方の位置に設置され籠34から漏れ出る水を受け取る水槽35と、その水槽35の水をパイプ36を介して前記給水口33に流水32を供給するポンプ37とからなる。
The
また、上記のような捕捉部30を採用することにより、燃焼部20で生成された溶融物Bが樋31上の流水32に落下することにより直ちに冷やされて固形の樹脂系改質剤となり、流水32の流れによって籠34に搬送されて捕捉される。従って、籠34で捕捉された樹脂系改質剤は容易に籠34で集めることができ、更に流水によって直ちに冷やされて薄い膜の樹脂改質剤となる。このため、落下点で次々に積層して大きな塊を発生させることが無くなる。これにより固形の樹脂系改質剤の中に煤などの不純物が混入することが少なく、水洗いなどにより、不純物を容易に取り除くことが可能になる優れた樹脂系改質剤を得ることができる。
なお、この際、籠34の下方から給水口33間の経路のいずれか、例えばパイプ36の途中にフィルター38を挿入して、循環する流水32から煤等が除去されて清浄化され、籠34で捕らえられた生成物B'の再汚染を防止するのが望ましい。
Moreover, by adopting the
At this time, a
上記樹脂系改質剤の製造装置は、例えば、以下の条件で、樹脂系改質剤を製造する。
燃焼筒21の内径:75mmφ、原料A:断面45×45mm、長さが20cm、不活性ガス供給量:窒素2リットル/分、幅45mm、空気ガス供給量:2.5リットル/分、燃焼筒21の下端とロストル22との間隔:50mm
この結果、燃焼炉から落下した燃焼中のポリエチレンワックスは不活性ガス層Vで直ちに消火し、これにより得られた樹脂系改質剤を200℃で加圧濾過したときの収率は95%であった。
The resin-based modifier manufacturing apparatus manufactures a resin-based modifier under the following conditions, for example.
Inner diameter of combustion cylinder 21: 75 mmφ, raw material A: cross section 45 × 45 mm,
As a result, the burning polyethylene wax dropped from the combustion furnace was immediately extinguished in the inert gas layer V, and the yield when the resulting resin-based modifier was pressure filtered at 200 ° C. was 95%. there were.
比較のために、上記において捕捉部30を図5に示す受溜用タンクTに替えて樹脂系改質剤を製造した場合は、200℃で加圧濾過したときの収率は75%であった。
このように本発明は樹脂系改質剤中に含まれる不純物混入度を低減させることができる優れた効果を有する。
For comparison, when the resin modifier is manufactured by replacing the
Thus, this invention has the outstanding effect which can reduce the impurity contamination degree contained in the resin-type modifier.
図3は本発明の他の実施例を示すもので、図1に示す実施例と比較して、捕捉部30が、ロストル22の下方に傾斜して配置された樋31と、樋31の傾斜上部の位置で樋31に流水32を供給する水道栓39とで構成されている点が異なっている。これにより、水道栓39から絶えず清水の流水が供給され、ポンプ37やフィルタ38等を削減することができる。その他の構成は図1に示すものと同一であり、その機能も同一である。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. Compared with the embodiment shown in FIG. 1, the
図4は本発明の更に他の実施例を示すもので、図1に示す実施例と比較して、燃焼部20と捕捉部30との間にガス供給部40を配置した点が異なっており、その他の部分は図1に示すものと同一であり、その機能も同一である。
ガス供給部は、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、そのガスを燃焼部20と捕捉部30との間に噴出し、その間の一部の雰囲気層を不活性ガス状態にするものである。
FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, which is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a
The gas supply unit is supplied with an inert gas from an inert gas supply device (not shown), and ejects the gas between the
燃焼部20と捕捉部30とは、これらが互いに上下方向に離れて配置され、その間に酸素を含む空気層Kが存在する場合は、燃焼部20で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼部20から捕捉部30まで燃焼を継続しながら、または二次燃焼しながら落下することが起きる。しかしながら、前記ガス供給部40の存在によりロストル22の下方に不活性ガス層Vが形成されると、燃焼部20から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を消火させることができる。
The
ガス供給部40に用いられる噴出ノズルは、例えば図2に示す噴出ノズルと同様の構造のものを用いることができる。
またガス供給部40から放出される不活性ガスは、図4の実施形態においては、燃焼部20の直下の位置で、燃焼部20の中心軸線を横断する方向、望ましくは前記中心軸に対して直交する方向即ち水平方向に、帯状(層流状態)に流されている。この際、燃焼部20の直下の範囲が広く、1個のガス供給部40で燃焼部20の直下の全範囲を不活性ガス層Vにすることができない場合は、ガス供給部40を2個以上水平方向に並べて不活性ガスを流すようにしても良い。また、ガス供給部40を多段に重ねて配置しても良い。また複数のガス供給部40のそれぞれは、噴出方向を異なるように設定することも可能である。
As the ejection nozzle used in the
In addition, in the embodiment of FIG. 4, the inert gas released from the
このように、本実施例の場合は、燃焼部20の直下の位置に不活性ガス層Vが形成されているので、この不活性ガス層Vにより燃焼部20から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
Thus, in the case of the present embodiment, since the inert gas layer V is formed at a position immediately below the
比較のために、上記において図1における樹脂系改質剤の樹脂分回収率は68%であったが、本実施例の場合は73%であった。ただし、樹脂分回収率(%)は(回収した改質剤の重量)÷{(投入した廃材の重量)−(内部半導電層の重量)−(外部半導電層の重量)}×100で定義されたものを表す。
このように本発明の実施例は生成される樹脂系改質剤の二次燃焼を防ぎ、回収率を高めることができる優れた効果を有する。
For comparison, the resin recovery rate of the resin modifier in FIG. 1 in the above was 68%, but in the present example, it was 73%. However, the resin recovery rate (%) is (weight of recovered modifier) ÷ {(weight of waste material input)-(weight of internal semiconductive layer)-(weight of external semiconductive layer)} x 100 Represents what is defined.
Thus, the Example of this invention has the outstanding effect which can prevent the secondary combustion of the resin-type modifier produced | generated and can raise a recovery rate.
なお、上記実施例においてはガス供給部40を図2に示すような噴出ノズルを用いた場合を説明しているが、本発明におけるガス供給部40は単に、1個の噴出孔を有する1乃至複数の噴出ノズルを用いるようにしても良い。
In the above-described embodiment, the case where the
20 燃焼部
21 燃焼筒
22 ロストル
23 酸素供給ノズル
24 蓋
25 外壁
30 捕捉部
31 樋
32 流水
33 給水口
34 籠
35 水槽
36 パイプ
37 ポンプ
38 フィルタ
39 水道栓
40 ガス供給部
A 原料
B 溶融物
B' 生成物
C ワックス状物質
G 高熱ガス
K 空気層
T 受溜用タンク
V 不活性ガス層
20
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