JP4650963B2

JP4650963B2 - 電線被覆材のリサイクル方法およびリサイクル装置

Info

Publication number: JP4650963B2
Application number: JP28151899A
Authority: JP
Inventors: 誠東定; 誠二高本; 浩昭新谷; 伸久小林; 和之中村
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP2001101940A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電線被覆材、すなわち架橋ポリエチレンのリサイクル方法およびリサイクル装置に関し、さらには、架橋ポリエチレンの廃棄材をリサイクル製品に直接成形する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、架橋ポリエチレンは可塑剤を添加しなくても柔軟性が得られ、氷点下の低温においても脆化せず、また、製品価格も安価である、などの特徴から、電線の被覆材として使用されている。しかし、気候および気象が変化する自然環境の中で長期間使用されることにより、被覆材が風化劣化し、被覆材としての機能が低下するため、定期的に新しい電線と交換する必要がある。このような交換により、使用済みの電線が大量に発生し廃棄物となるが、電線を構成する金属材料については再生が容易であり、従来から、再利用すなわちリサイクルされている。しかし、被覆材の架橋ポリエチレンは、そのままでは溶融流動性が殆んど無く、リサイクル再生および再利用が困難である。従って、被覆材の架橋ポリエチレンは、その殆んどが廃棄され、埋立てあるいは焼却処分されているが、これの再生および再利用すなわちリサイクルが望まれている。
【０００３】
一部僅かに行われている架橋ポリエチレンのリサイクル方法およびリサイクル装置は、まず、廃棄電線から被覆材を機械的に分離する。つぎに、分離された被覆材を粉砕機により粉砕する。つぎに、粉砕された被覆材を混練押出機により機械的に架橋を切断し、造粒装置によりペレットに造粒する。つぎに、ペレットを成形装置により製品に成形加工する。以上のような処理工程により、廃棄架橋ポリエチレンを再生し、再生製品に加工している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電線被覆材のリサイクル方法およびリサイクル装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来の混練押出機では、架橋ポリエチレンは架橋が機械的に切断されて大きく粘性が低下していた。例えば、通常のシート成形では、粘度係数ＭＩが１０〜１００（ｇ／１０分）の範囲で成形可能であるが、この上限を超えて粘性が低下する。従って、混練溶融後の低粘度の状態から連続的に成形することは困難であり、まず、混練押出機の先端に設けた造粒装置により、造粒される必要があった。すなわち、電線被覆材の廃棄原料から再生製品を得るまでに、造粒装置を設けた混練押出機と成形装置とを個々に必要としていた。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、電線被覆材の廃棄原料から、一工程すなわち一装置により再生製品を得るリサイクル方法およびリサイクル装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電線被覆材のリサイクル方法は、原料投入口から下流に向けて混練溶融部、脱気孔、冷却部及び先端開口を有すると共に、前記混練溶融部の長さが前記スクリュの直径の少なくとも２４．５倍に、前記冷却部が前記スクリュの直径の少なくとも７倍に構成された二軸スクリュ式混練押出機を用い、電線被覆材の廃棄原料を溶融混練し、脱揮し、冷却し、前記二軸スクリュ式混練押出機の下流に直接連結された成形装置へ押出成形することにより廃棄原料から一工程すなわち一装置により再生製品を得る方法であり、また、本発明による電線被覆材のリサイクル装置は、原料投入口から下流に向けて混練溶融部、脱気孔、冷却部及び先端開口を有すると共に、前記混練溶融部の長さが前記スクリュの直径の少なくとも２４．５倍に、前記冷却部が前記スクリュの直径の少なくとも７倍に構成された二軸スクリュ式混練押出機と、前記二軸スクリュ式混練押出機の下流に直接連結された成形装置と、よりなり、廃棄原料から一工程すなわち一装置により再生製品を得る構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による電線被覆材のリサイクル方法およびリサイクル装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明による電線被覆材のリサイクル装置の主要部を構成する二軸スクリュ式混練押出機の軸方向における構成断面図である。図１において、符号１０で示すものは二軸スクリュ式混練押出機であり、この二軸スクリュ式混練押出機１０は長尺筒形状シリンダ１１と（図１では上側部分のみが示されている）、このシリンダ１１の内孔に回転可能に挿入された２本のスクリュ１６と、により構成されている。なお、図１は側面から見た構成図であり、平行して配置された前記スクリュ１６の手前側１本のみが示されている。
【０００８】
前記シリンダ１１は図面の左側の上流端部上面に原料投入口１２が、中間部上面に脱揮孔１３が、それぞれ設けられている。前記脱揮孔１３には、図示しない吸引脱揮装置が連結されている。前記シリンダ１１の先端開口１４には、図示しない成形装置、例えばシート成形ダイが連結されている。また、前記シリンダ１１は、全長にわたり、図示しない温度調節装置が設けられ、シリンダ１１の区間毎に異なる温度に設定可能に構成されている。
【０００９】
前記スクリュ１６は、原料輸送用のフルフライトスクリュ２１、原料混練用のニーディングスクリュ２２および逆フライトスクリュ２３、シール用のシールリング２４などのスクリュピースを軸方向へ適宜に配列し、組合せて構成されている。前記シールリング２４は、前記脱揮孔１３の直前の上流側に設けられ、前記スクリュ１６は、脱揮孔１３から前記原料投入口１２までの上流側を混練主体のスクリュピースで構成され、脱揮孔１３から先端までの下流側を輸送主体のスクリュピースで構成されている。なお、前記スクリュ１６の上流端は、図示しない回転駆動装置に連結されている。
【００１０】
さらに、前記二軸スクリュ式混練押出機１０としては、前記脱揮孔１３から前記原料投入口１２までの前記シリンダ１１は、内孔内の原料を加熱するように温度調節され、混練溶融部１７を構成している。また、前記脱揮孔１３から先端までの前記シリンダ１１は、内孔内の原料を冷却するように温度調節され、冷却部１８を構成している。
従って、原料投入口１２から下流に向けて混練溶融部１７、脱気孔１３、冷却部１８及び前記冷却部１８の下流に設けられた先端開口１４が設けられている。
【００１１】
以上のように構成されたリサイクル装置による電線被覆材のリサイクル方法について、以下に説明する。すなわち、シリンダ１１のそれぞれの区間が温度調節装置により適宜の所定温度に調節され、脱揮孔１３が吸引脱揮装置に吸引され、スクリュ１６が回転駆動装置により、所定回転数で回転駆動されている二軸スクリュ式混練押出機１０において、廃棄電線から分離され、粉砕された架橋ポリエチレンからなる被覆材を二軸スクリュ式混練押出機１０の原料投入口１２からシリンダ１１の内孔内へ供給する。
【００１２】
前記二軸スクリュ式混練押出機１０に供給された被覆材は、スクリュ１６の輸送作用により、順次下流方向、すなわち脱揮孔１３を経て先端開口１４へ移動する。原料投入口１２から脱揮孔１３までの混練溶融部１７において、被覆材はシリンダ１１から加熱されながら、スクリュ１６の混練用スクリュピースにより混練溶融される。混練により、被覆材は、架橋結合鎖が機械的に切断され、溶融状態において粘度が低下し、流動性が生じる。
【００１３】
前記混練溶融部１７を通過した、すなわちシールリング２４を通過した溶融状態の被覆材は、直後に脱揮孔１３を通過し、揮発成分が吸引排気される。次に、先端開口１４までの冷却部１８において、被覆材はシリンダ１１から冷却されながら、スクリュ１６の輸送用スクリュピースにより先端開口１４へ輸送される。冷却されることにより、被覆材は粘度が上昇し、成形に適正な粘性となる。その後、被覆材は先端開口１４から成形装置であるシート成形ダイへ押出され、シート成形ダイから成形製品のポリエチレンシートが連続的に生産される。
【００１４】
【実施例】
スクリュ式二軸混練押出機１０として、株式会社日本製鋼所製の
ＴＥＸ６５αII−４２ＰＷ−Ｖ（スクリュ直径６９ｍｍ）
を使用し、粒径約２ｃｍ以下に粉砕された廃棄電線の架橋ポリエチレン被覆材を再生処理する試験を行った。試験処理時の運転データを下記の第１表に、また、データ中の回転数に対する粘度係数ＭＩの変化を図２に、それぞれ示す。試験の結果、処理能力３００ｋｇ／ｈまでの運転において、混練溶融に連続して成形を行うことを可能にする粘性（試験の事例では、処理能力３００ｋｇ／ｈにおいて、ＭＩが４３）が得られた。
【００１５】
【表１】

【００１６】
第１表において、Ｃ１乃至Ｃ１２は、図１に示されるシリンダ１１のＣ１乃至Ｃ１２の位置を示している。Ｃ２からＣ９までの混練溶融部１７においては、シリンダ１１の温度がそれぞれの区間毎に加熱状態に温度調節されている。また、Ｃ１０からＣ１２までの冷却部１８においては、シリンダ１１の温度がそれぞれの区間毎に溶融状態の被覆材を冷却するように設定されている。また、この試験に使用したスクリュ式二軸混練押出機１０は、シリンダ１０すなわちスクリュ１６の全長がスクリュ１６の直径の４２倍に構成され、原料投入口１２、脱揮孔１３および先端開口１４を構成するシリンダ部分を除いて、混練溶融部１７の長さがスクリュ１６の直径の少なくとも２４.５倍に、冷却部１８がスクリュ１６の直径の少なくとも７倍に、それぞれ構成されている。
【００１７】
まず、テストNo.の温度の状態に、シリンダ１１の各区間の温度を初期設定し、その後運転を行って１ないし４および５の欄の試験結果を得た。試験の結果、以上のように長尺に構成された二軸スクリュ式混練押出機１０において、十分な混練溶融と、十分に調節可能な冷却を行うことにより、混練溶融に連続して形成することを可能にする粘性が得られることを確認した。
【００１８】
図２のグラフにおいて、第１表のデータ中の二軸スクリュ式混練押出機１０の回転数と、粘度係数ＭＩと、の関係を示している。このグラフから、変化が直線的であり、試験が正常に行われたことを示している。また、グラフの傾斜が緩いことから、この試験に使用された二軸スクリュ式混練押出機１０の構成により、広範囲の回転数において、混練溶融に連続して成形を可能にする粘性が得られることを示している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による電線被覆材のリサイクル方法およびリサイクル装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明によるリサイクル装置により、架橋を混練溶融によって切断でき混練溶融後の粘度を、混練溶融に連続して成形を可能にする粘度を得ることが可能になり、造粒することが不用になり、混練溶融から連続的に成形することが可能になった。従って、電線被覆材の廃棄原料から再生製品を得るまでに、混練押出機および成形装置を個々に必要とせず、廃棄原料から、一工程すなわち一装置により再生製品を得ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電線被覆材のリサイクル装置の主要部を構成する二軸スクリュ式混練押出機の軸方向における構成断面図である。
【図２】第１表のデータ中の回転数に対する粘度係数ＭＩの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０二軸スクリュ式混練押出機
１１シリンダ
１２原料投入口
１３脱気孔
１４先端開口
１６スクリュ
１７混練溶融部
１８冷却部

Claims

原料投入口(12)から下流に向けて混練溶融部(17)、脱気孔(13)、冷却部(18)及び先端開口(14)を有すると共に、前記混練溶融部(17)の長さが前記スクリュ(16)の直径の少なくとも２４．５倍に、前記冷却部(18)が前記スクリュ(16)の直径の少なくとも７倍に構成された二軸スクリュ式混練押出機(10)を用い、電線被覆材の廃棄原料を溶融混練し、脱揮し、冷却し、前記二軸スクリュ式混練押出機(10)の下流に直接連結された成形装置へ押出成形することにより廃棄原料から一工程すなわち一装置により再生製品を得ることを特徴とする電線被覆材のリサイクル方法。
原料投入口(12)から下流に向けて混練溶融部(17)、脱気孔(13)、冷却部(18)及び先端開口(14)を有すると共に、前記混練溶融部(17)の長さが前記スクリュ(16)の直径の少なくとも２４．５倍に、前記冷却部(18)が前記スクリュ(16)の直径の少なくとも７倍に構成された二軸スクリュ式混練押出機(10)と、前記二軸スクリュ式混練押出機(10)の下流に直接連結された成形装置と、よりなり、廃棄原料から一工程すなわち一装置により再生製品を得ることを特徴とする電線被覆材のリサイクル装置。