JP4989752B2

JP4989752B2 - 熱可塑性樹脂シートの分離方法及び分離装置

Info

Publication number: JP4989752B2
Application number: JP2010128435A
Authority: JP
Inventors: 紀行勝浦; 健太中島; 雅美藤田
Original assignee: 株式会社京都環境保全公社
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011251501A

Description

本発明は、シート状の基材に熱可塑性樹脂層が積層されて成る熱可塑性樹脂シートを、基材と熱可塑性樹脂層に分離する分離方法及び分離装置に関する。

熱可塑性樹脂シートは、紙や繊維織物等からなるシート状の基材の片面或いは両面に熱可塑性樹脂層が積層されたもので、耐水性、耐久性はもちろん、意匠性等に優れることから、壁装材や家具用表装材、文具用表装材、包装材、テーブルクロス、テント及び養生シート等、様々な用途に用いられている。

一方、熱可塑性樹脂シートは、製造工程で発生する不良品やデザイン変更に伴う在庫処分品等を含め、多くの廃棄処分品が発生する。ところが、熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂と紙・繊維といった異質の素材から構成されていることから再生利用することが難しく、大部分が埋め立て処理、焼却処理等により処理されているのが現状である。

これに対して、熱可塑性樹脂シートを加熱して軟化させた熱可塑性樹脂層を平板状の刃で基材から掻き取ることで基材と熱可塑性樹脂層を分離させ、各素材を再生利用する方法・装置が提案されている(特許文献１、２参照）。
特許文献１、２に記載の方法・装置では、幅が広く、且つ刃先の厚みが1mm以下の非常に薄い金属製、樹脂製の刃が用いられている。このように幅が広く且つ刃先が薄いと、加熱された熱可塑性樹脂シートに金属製の刃が接触すると熱膨張し、樹脂製の刃が接触すると軟化する。このため、金属製の刃、樹脂製の刃のいずれの場合も加熱された熱可塑性樹脂シートと接触することで不均一に変形し易く、熱可塑性樹脂層を均一に掻き取れない。

特開2008-137163号公報特開2009-286051号公報

本発明が解決しようとする課題は、基材から熱可塑性樹脂層を均一に且つ効率よく取り除くことができる、熱可塑性樹脂シートの分離方法及び装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本願の第１発明は、
シート状の基材に熱可塑性樹脂層が積層されてなる熱可塑性樹脂シートを連続的に繰り出しながら前記基材と前記熱可塑性樹脂層とに分離する方法であって、
a) 前記熱可塑性樹脂層を該熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する工程と、
b) 軟化した熱可塑性樹脂層を、切刃部と欠刃部から成る櫛歯状の刃先を有する第１の刃で掻き取る工程と、
c) 残りの熱可塑性樹脂層を、前記第１の刃の下流側に該第１の刃と離間して配置された第２の刃で掻き取る工程と
を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために成された本願の第２発明は、
シート状の基材に熱可塑性樹脂層が積層されてなる熱可塑性樹脂シートを連続的に繰り出しながら前記基材と前記熱可塑性樹脂層とに分離する装置であって、
a) 前記熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する加熱機構と、
b) 軟化した熱可塑性樹脂層の一部を掻き取る、切刃部と欠刃部から成る櫛歯状の刃先を有する第１の刃と、残りの熱可塑性樹脂層を掻き取る、前記第１の刃の下流側に該第１の刃と離間して配置された第２の刃とを備えた掻き取り機構と、
c) 前記掻き取り機構で掻き取られた熱可塑性樹脂層を回収する回収装置と、
d) 前記熱可塑性樹脂シートを、前記加熱機構と、前記掻き取り機構の前記第１の刃と、前記第２の刃とに順次通過させる搬送機構と、
を有することを特徴とする。

上記第１及び第２発明においては、前記第１の刃が、複数の分割刃から構成されていることが好ましい。

また、前記第２の刃が、前記第１の刃の欠刃部よりも幅広の切刃部と、前記第１の刃の切刃部よりも幅狭の欠刃部とから成る櫛歯状の刃先を有することが好ましく、この場合、前記第２の刃を複数の分割刃から構成しても良い。第１の刃の切刃部と欠刃部の幅は、第１の刃の材質や熱可塑性樹脂層の軟化温度等により適宜の大きさに設定することができる。

本願の第１発明及び第２発明では、軟化した熱可塑性樹脂層は、まず櫛歯状の刃先を有する第１の刃で掻き取られ、その後、第２の刃で掻き取られる。第１の刃の刃先は欠刃部で分断されており個々の切刃部は幅が狭いため、加熱された熱可塑性樹脂シートと前記切刃部が接触することで熱膨張したり軟化したりしても不均一に変形することがなく、均一に且つ高い回収率で掻き取ることができる。また、第１の刃で熱可塑性樹脂層の一部を掻き取ることで、残りの熱可塑性樹脂層が基材から剥がれやすくなるため、第２の刃によって高い回収率で掻き取ることができる。さらに、第１の刃で掻き取ったときに熱可塑性樹脂層が分断されるため、回収した熱可塑性樹脂層を再資源化するための破砕や粉砕、造粒等を容易にできる。

熱可塑性樹脂シートの分離装置の概略図。熱可塑性樹脂シートの断面図。掻き取り部の拡大図。本発明の実施例１〜８で用いたスクレーパの形状及び各部の寸法を示す表。平板状の刃（ａ）及びくし形刃（ｂ）並びに各刃の側面形状（ｃ）を示す図。実施例１〜８で用いた加工対象となる熱可塑性樹脂シートの幅、加工幅、サンプル幅を示す図。実施例１〜８の回収率を示す表。実施例１〜５における、加工スピードが4m/min、加工対象が塩化ビニル系樹脂発泡壁装材のときの回収率を示す。実施例１〜５における、加工スピードが8m/min、加工対象が塩化ビニル系樹脂発泡壁装材のときの回収率を示す。実施例１〜５における、加工スピードが4m/min、加工対象が塩化ビニル系樹脂高発泡壁装材のときの回収率を示す。実施例６〜８における回収率を示す。くし形刃の他の例を示す図。分割刃から成るくし形刃の例を示す図。掻き取り部の他の例を示す図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本実施形態に係る熱可塑性樹脂シートの分離装置の概略図、図２は熱可塑性樹脂シートの断面図を示している。図２に示すように、熱可塑性樹脂シート１は、紙や布帛等から成る基材２とその片面（図２の（ａ））、又は両面（図２の（ｂ））に積層された熱可塑性樹脂層３とから成る。図１において、分離装置１００は、熱可塑性樹脂シート１を連続的に繰り出す巻出部１０、熱可塑性樹脂層３が軟化する温度以上に熱可塑性樹脂シート１を加熱する加熱部２０、軟化した熱可塑性樹脂層３を基材２から掻き取る掻き取り部３０、掻き取られた熱可塑性樹脂層３を装置の外部に排出する排出コンベア４０、熱可塑性樹脂層３を掻き取った後の基材を巻き取る巻取部５０、熱可塑性樹脂シート１を巻出部１０から加熱部２０、掻き取り部３０を通過させて巻取部５０まで案内する搬送部６０及び６１、複数の案内ロール７０を有している。

巻出部１０は、巻出ロール１１を着脱可能に、且つ回転自在に保持する保持部１２を有している。巻取部５０は、巻取ロール５１を着脱可能に保持する保持部５２と、保持部５２に保持された巻取ロール５１を回転する回転駆動装置５３を有している。
搬送部６０は加熱部２０の上流側に配置されたインフィードロール６０ａとニップロール６０ｂから構成されている。搬送部６１は加熱部２０の下流側に配置されたアウトフィードロール６１ａとニップロール６１ｂから構成されている。インフィードロール６０ａ及びアウトフィードロール６１ａは駆動機構(図示せず)によって回転されるようになっており、前記インフィードロール６０ａ及びアウトフィードロール６１ａの回転により巻出ロール１１に巻回されている熱可塑性樹脂シート１が巻出され、インフィードロール６０ａとニップロール６０ｂ、アウトフィードロール６１ａとニップロール６１ｂ間に挟持された状態で搬送される。

加熱部２０は、熱可塑性樹脂シート１の搬送方向（図１において矢印Ａで示す方向）と直交する方向に長く延びる複数本の棒状ヒータ２１と、ヒートロール２２とから構成されている。複数本の棒状ヒータ２１は熱可塑性樹脂シート１とほぼ平行になるように、且つ、熱可塑性樹脂シート１の幅方向にほぼ等間隔に配置されている。（図１に示す例では、６本の３ｋｗの棒状ヒータ２１が用いられている。）
ヒートロール２２は棒状ヒータ２１よりも下流側に配置されており、その内部に（４ｋｗの）ロールヒータが挿入された構成となっている。ヒートロール２２は案内ロールを兼用する。

図３に示すように、掻き取り部３０は、熱可塑性樹脂シート１がヒートロール２２を通過する際に当該熱可塑性樹脂シート１から熱可塑性樹脂層３を掻き取るように構成されており、掻き取り治具としてのスクレーパ３１、このスクレーパ３１を保持するホルダー３２を有している。ホルダー３２はエアシリンダ３３により熱可塑性樹脂シート１に対するスクレーパ３１の傾きを調整することができる。また、ホルダー３２は、スクレーパ３１の突出量を調整できるようになっている。従って、スクレーパ３１の突出量や傾きを調節することで、熱可塑性樹脂シート１に対して適宜の角度でスクレーパ３１の刃先を接触させることができるようになっている。

スクレーパ３１で掻き取られた熱可塑性樹脂層３は排出コンベア４０に落下し、装置の外部に排出される。排出された熱可塑性樹脂層３は、再資源化するために破砕や粉砕、造粒等の適宜の処理が施される。

次に、いくつかの実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
図４の表は各実施例のスクレーパの形状及び各部寸法を、図５は各スクレーパの具体的な形状を示す。
図４に示すように、スクレーパとして実施例１〜５では平板状の刃を用い、実施例６〜８ではスクレーパとしてくし形状の刃(１回目）及び平板状の刃(２回目）を用いた。つまり、実施例６〜８ではくし形状の刃（以下、「くし形刃」という）、平板状の刃（以下、「平板刃」という）を用いて熱可塑性樹脂層を２回掻き取った。また、加工スピード（熱可塑性樹脂シートの搬送速度）は4m/min又は8m/minとし、熱可塑性樹脂シートには塩化ビニル系樹脂壁装材(発泡、高発泡）を用いた。

図５の（ｃ）に示すように、平板状、くし形状のいずれの刃も刃先がテーパ状になっており、刃の厚み（5mm）に比べて刃先厚み（Ｘ）の方が小さくなっている。
図５（ａ）に示すように、平板刃は刃先の幅方向両端部が丸く加工されている。このため、有効幅（加工幅）の方が刃の幅よりも小さくなっている。
図５（ｂ）に示すように、くし形刃は、９個の切刃部と８個の欠刃部とから成る櫛歯状の刃先を有し、切刃部において熱可塑性樹脂層３を掻き取るようになっている。各切刃部の幅、欠刃部の幅はいずれも50mmである。また、くし形刃の切刃部の幅方向両端部が丸く加工されている。このように、平板刃の刃先及びくし形刃の切刃部の角を丸くしたことで、スクレーパ３１で熱可塑性樹脂層３を掻き取るときに基材２が破断されることを防止できる。

くし形刃は平板刃よりも刃の幅が小さく、且つ、加工幅が50mmの切刃部を９個有している。従って、くし形刃及び平板刃により、熱可塑性樹脂層は１９個に分断されて掻き取られる。

基材２と熱可塑性樹脂層３の分離性能の評価は、熱可塑性樹脂層３を取り除いた後の基材から幅方向に離れた5箇所で10cm角のサンプルを切り取り、各サンプルに残っている樹脂を溶剤で溶かして重量を測定し、回収率を求めることにより行った。各サンプルに残っている樹脂重量をM₁、処理前の熱可塑性樹脂シートの10cm角のサンプル中の樹脂重量をM₀とすると、回収率（％）は次の式（１）から求められる。
回収率（％）＝(M₀-M₁)/M₀×100 (1)

図６に加工対象の熱可塑性樹脂シートの幅、加工幅、サンプル幅の長さを示す。加工幅寸法は、平板刃の有効幅に対応する。サンプル幅は、５個のサンプルの一端から他端までの長さを示す。各実施例では、サンプル幅が900mmのときの回収率、700mmの回収率を求めた。
各実施例の回収率（５個のサンプルの平均）を図７に示す。また、図７に示す回収率を加工スピード及び加工対象の組み合わせ別にグラフ化した結果を図８〜図１１に示す。

図７〜図１１に示す結果から、次のことが分かった。
平板刃のみを用いた実施例１〜５は、いずれもサンプル幅が700mmの方がサンプル幅が900mmのものよりも回収率が高かった。これは、700mm幅のサンプルに比べて900mm幅のサンプルの方が、刃先の幅方向両端部付近における回収率の影響が大きいためと考えられる。つまり、刃先の中央部に比べると両端部の方が熱膨張による変形量が大きく、熱可塑性樹脂層をうまく掻き取ることができないため、回収率が低下したものと思われる。

これに対して、くし形刃を用いた実施例６〜８は、実施例１〜５に比べて全体的に回収率が高く、また、サンプル幅が700mmと900mmとで回収率に大きな違いは無かった。このことから、熱可塑性樹脂層を平板刃だけで掻き取るよりも、くし形刃を用いて掻き取った方が、均一に且つ効率よく基材と熱可塑性樹脂層を分離することができると思われる。

また、理由は不明だが、平板刃のみを用いた実施例１〜５、及びくし形刃と平板刃を用いた実施例６〜８のいずれにおいても、刃先の厚みが1mmのときの回収率は、刃先の厚みが0.5mmや1.2mmのときの回収率に比べて低かった。この結果から、刃先の厚みが1mmよりも大きな刃を用いても、十分に基材と熱可塑性樹脂層を分離することができることが分かる。ただし、図８〜図１１から分かるように、刃先の厚みが1.5mmを超えると回収率が低下することから、平板刃のみを用いたときに高い回収率で熱可塑性樹脂層を掻き取ることができる刃先の厚みとしては、1mmから1.5mmの範囲が好ましいと思われる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下の変形、拡張が可能である。
上記実施例では、ヒートロール及び棒状ヒータから加熱機構を構成したが、ヒートロール及び棒状ヒータのいずれかから加熱機構を構成しても良い。また、ヒートロール及び棒状ヒータ以外の加熱要素から加熱機構を構成することも可能である。

第６〜第８実施例では、くし形刃と平板刃を用いて熱可塑性樹脂層を掻き取るようにしたが、例えば図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、切刃部の位置が異なる２種類のくし形刃を順に用いて熱可塑性樹脂層を掻き取るようにしても良い。１回目及び２回目ともにくし形刃を用いると、いずれの場合も熱膨張や軟化による刃先の変形の影響を小さくすることができる。

くし形刃は複数の分割刃から構成されていても良い。この場合、図１３の例に示すように３個の分割刃１０１ａからくし形刃１０１を構成しても良く、２個或いは４個以上の分割刃から構成しても良い。このような構成によれば、くし形刃をホルダーに取り付けるときに各分割刃１０１ａの突出量をそれぞれ調整することができるため、熱可塑性樹脂シートに対して適切に各分割刃を接触させることができ、熱可塑性樹脂シートから熱可塑性樹脂層を均一に掻き取ることができる。
また、第２の刃として用いられる平板刃の場合も複数の分割刃から構成することができる。この場合、分割刃と分割刃の境界部分が第１の刃としてのくし形刃の切刃部に位置するように各分割刃を構成すれば良い。

図１４に示すように、１個のヒートロールに対して２個の掻き取り部３０を設けても良い。２個の掻き取り部３０のうち上流側(図１４中、右側)の掻き取り部３０には第１の刃を、下流側の掻き取り部３０には第２の刃が取り付けられる。このような構成によれば、熱可塑性樹脂シートの１回の搬送時に第１の刃と第２の刃で熱可塑性樹脂層を掻き取ることができ、作業効率が良い。

１…熱可塑性樹脂シート
２…基材
３…熱可塑性樹脂層
１０…巻出部
１１…巻出ロール
２０…加熱部
２１…棒状ヒータ
２２…ヒートロール
３０…掻き取り部
３１…スクレーパ
３２…ホルダー
４０…排出コンベア
５０…巻取部
５１…巻取ロール
６０…搬送部
６０ａ…インフィードロール
６０ｂ…ニップロール
６１…搬送部
６１ａ…アウトフィードロール
６１ｂ…ニップロール
７０…案内ロール
１００…分離装置

Claims

シート状の基材に熱可塑性樹脂層が積層されてなる熱可塑性樹脂シートを連続的に繰り出しながら前記基材と前記熱可塑性樹脂層とに分離する方法であって、
a) 前記熱可塑性樹脂層を該熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する工程と、
b) 軟化した熱可塑性樹脂層の一部を、切刃部と欠刃部から成る櫛歯状の刃先を有する第１の刃で掻き取る工程と、
c) 残りの熱可塑性樹脂層を、前記第１の刃の下流側に該第１の刃と離間して配置された第２の刃で掻き取る工程と
を有することを特徴とする熱可塑性樹脂シートの分離方法。
前記第２の刃が、前記第１の刃の欠刃部よりも幅広の切刃部と、前記第１の刃の切刃部よりも幅狭の欠刃部とから成る櫛歯状の刃先を有することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂シートの分離方法。
シート状の基材に熱可塑性樹脂層が積層されてなる熱可塑性樹脂シートを連続的に繰り出しながら前記基材と前記熱可塑性樹脂層とに分離する装置であって、
a) 前記熱可塑性樹脂層を該熱可塑性樹脂層が軟化する温度以上に加熱する加熱機構と、
b) 軟化した熱可塑性樹脂層の一部を掻き取る、切刃部と欠刃部から成る櫛歯状の刃先を有する第１の刃と、残りの熱可塑性樹脂層を掻き取る、前記第１の刃の下流側に該第１の刃と離間して配置された第２の刃とを備えた掻き取り機構と、
c) 前記掻き取り機構で掻き取られた熱可塑性樹脂層を回収する回収装置と、
d) 前記熱可塑性樹脂シートを、前記加熱機構と、前記掻き取り機構の前記第１の刃と、前記第２の刃とに順次通過させる搬送機構と、
を有することを特徴とする熱可塑性樹脂シートの分離装置。
前記第２の刃が、前記第１の刃の欠刃部よりも幅広の切刃部と、前記第１の刃の切刃部よりも幅狭の欠刃部とから成る櫛歯状の刃先を有することを特徴とする請求項３に記載の熱可塑性樹脂シートの分離装置。