JP6442002B1

JP6442002B1 - 廃棄合成樹脂の再生方法

Info

Publication number: JP6442002B1
Application number: JP2017125166A
Authority: JP
Inventors: 善夫進藤; 浩進藤
Original assignee: 進栄化成株式会社
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: JP2019006043A

Abstract

【課題】溶融ろ過方法の前工程として特別なろ過工程を設けることなく、装置の簡素化が可能であり、しかも、フィルターの目詰まりを起こすことなく連続的な分離が行え、かつ、異物、水分、ガスを完全に取り去ることにより、良品質の再生原料が得られる廃棄合成樹脂の再生方法を提供する。【解決手段】溶融状態に加熱した被処理材科を押出機でフィルターにかけ、所望の熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるようにした廃棄合成樹脂の再生方法において、押出機は親機押出機１１と子機押出機１２との２段階の押出しを行い、また、親機押出機１１のフィルターにはスクレーパー付きのレーザーフィルター１３を使用し、該レーザーフィルターで異物を取ったのち、樹脂を大気中に出し、水分、ガスを脱気してもう一度子機押出機１２で練直す。【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＳＲ（自動シュレッダーダスト）(Automobile Shredder Residue)を初めとして合成樹脂製食品包装容器やその他の包装材など近代社会において多量に発生する特定の産業廃秦物中に混在している有用な各種の熱可塑性合成樹脂（プラスチック）を再生する方法の改良に関するものである。

熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との結合材料例えば熱可塑性樹脂材に熱硬化性樹脂を塗布した多層構造材料を分離する場合など、一般的に溶融ろ過方法が採用されている。

溶融ろ過方法は、まず粉砕工程で多層構造材料を粉砕し、ろ過工程で溶融に適する適当な大きさの材料として溶融工程に送り、溶融すると熱可塑性樹脂のみが溶融し熱硬化性樹脂は固形で残るので、これをろ過して熱可塑性樹脂を分離抽出し再生に供する方法である。

しかるに上記多層構造材料を粉砕・ろ過して所定の大きさ以上のものを取り除く工程で、微細に粉砕された材料はフィルターを通過して次の溶融工程に送られることになり、溶融した熱可塑性樹脂とともに微細状態で残った熱硬化性樹脂は次のろ過工程でもフィルターを通過してしまい十分な分離が行い得ないことがある。

下記特許文献は溶融ろ過工程を経る素材分離方法において分離が十分になされ高品質の再生材を得ることができる素材分離方法および装置を供するものとして提案された。
特許第３２１０１５１号公報

図６に示すように、２種類以上の互いに相溶融しない素材どうしの結合材料を粉砕する粉砕工程と、前記粉砕工程で粉砕された材料を粗目メッシュの第１フィルター２１でろ過する第１ろ過工程と、前記第１ろ過工程の第１フィルター２１を通過した材料を細目メッシュの第２フィルター３２でろ過する第２ろ過工程と、前記第２ろ過工程の第２フィルター３２を通過しなかった材料を所定温度で溶融する溶融工程と、前記溶融工程を経た材料を微細目メッシュの第３フィルター５１でろ過し溶融した素材を分離する第３ろ過工程とからなる。

最初の工程では材料を粉砕する粉砕装置１０が配設されており、粉砕装置１０は材料を後工程の溶融に適する大きさに粉砕する。

粉砕された材料は第１ろ過装置２０の粗いメッシュのフィルター２１によってろ過され、溶融に適しないサイズの大きい材料は除去され、所定大きさ以下の材料が次の工程へ送られる。

次の第２ろ過工程における第２ろ過装置３０は、円筒ケーシング３１の内部に同軸にフィルター２１より細い円筒状のメッシュのフィルター３２が回転自在に支持されたもので、前工程でフィルター２１を通過した所定大きさ以下の材料がフィルター３２内に供給され回転ふるいにかけられフィルター３２を通過した必要以上に細く粉砕された材料が取り除かれて、フィルター３２を通過しなかった粉砕材料だけが次の溶融工程に送られる。

すなわち、溶融工程における溶融装置４０は、押出機の構造をしており途中所定温度で加熱して溶融材料を溶融し押出す。この押出された材料は第３ろ過工程に送られ第３ろ過装置５０のフィルター３２よりさらに微細のメッシュのフィルター５１で溶融物質と非溶融物質とを分離し溶融物質を抽出するものであるが、前記前工程の第２ろ過装置３０においては、非溶融物質の微細粉粒はすでに取り除いておくもので、第３ろ過装置５０のフィルター５１を溶融物質とともに通過する非溶融物質の量は極めて少ない。

前記第１ろ過装置２０のフィルター２１に１６＃の粗いメッシュ、第２ろ過装置３０のフィルター３２に４２＃の細かいメッシュ、第３ろ過装置５０のフィルター５１に１２０＃の微細メッシュを用いる。

例えば、塗装付スチレン系樹脂（ＡＢＳ）材を塗料とＡＢＳ材とに分離する場合では、塗装付ＡＢＳ材は、熱可塑性樹脂であるＡＢＳ材の表面に熱硬化性樹脂の塗料が塗布された多層構造の樹脂材料であり、この材料を粉砕装置１０に投入して粉砕し第１ろ過装置２０でろ過すると、所定大きさ以下の塗料とＡＢＳ材が結合した粉砕材料がメッシュ１６＃のフィルター２１を通過し第２ろ過装置３０のフィルター３２に送られ、回転ふるいにかけられる。

ここでメッシュ４２＃のフィルター３２を通過した微細材料は取り除かれる。こうして重量にしてはじめの投入量の９０％程度となった塗料とＡＢＳ材の結合粉砕材料は溶融装置４０に投入され加熱されて熱可塑性のＡＢＳ材だけが溶融され熱硬化性の塗料は粉粒体のままで溶融せず残る。

かかる塗料の粉粒体が混入したＡＢＳ材の溶融液を第３ろ過装置５０でろ過すると、メッシュ１２０＃のフィルター５１により塗料の粉粒体が取り除かれてＡＢＳ材の溶融液のみが抽出される。

なお、下記特許文献には廃棄プラスチックの再生装置として、溶融状態に加熱した被処理材科をスクリーン面に押付け、合有されている所望の熱可塑性プラスチックのみを連続的に分離ろ過せしめるようにした廃棄ブラスチツクの再生装置が示されている。
特開昭５５−３９０５号公報

この特許文献２は図７に示すように、被処理材科の送給、移動万向と外周面が交叉するように中空ローラ２を回転自在に支持し、該外周面にスクリーン３を張設するとともに、該スクリーン３の外周面上にはその円周方向に沿い適当長さの範囲にわたって、ほぼ液密的な空間を形成せしめ、この液密空間６、６ａ内に連続的に供給される被処理材科中から液状のプラスチックが所定方向に回転せしめられる該スクリーン外周面によるスクィーズ作用で、ろ過され、該中空ローラ２の内面に回収されるように構成した。

図中１は回転式スクリーン、４は被処理材料が所定の温度に加熱され、かつ図示しないスクリユーの回転を介して混練され、溶融状態で移動せしめられるシリンダ、５、５ａは該スクリーン３の円周面を覆うように、その外側に適当な間隔を存して設置した、円周方向に延びる被処理材料の案内兼圧力板である。

６、６ａはそれら案内兼圧力板とそれらに対応する該スクリーン３の円周面にそれぞれ形成せしめられたほぼ液密的な小空間、７は該液密空間６、６ａに対するシリンダ４の開口、換言すれば、シリンダ４内を矢印方向に送給されてきた溶融状態の被処理材料の導入口、８および９は該スクリーン３の円周方向に沿って延びるそれら液密空間６、６ａの各自由開放端を液密的にシールさせるため設けられた、スクィーズ手段としての、例えば弾性的なローラであって、該スクリーン３の外周面に適当な圧力で当接せしめてある。

前記導入口７から、回転スクリーン３と案内兼圧力板５との間に形成された液密空間６内に導入された不純物（固形のままの）を含む流動体は、例えば、図面で反時計方向に乗って、その回転方向に送られ、好ましくはクサビ状に次第に狭くせられた下方に行くに従い圧縮され、スクリーン表面に対する押圧力は強められ、回転スクリーンでろ過せられ、固形物は残して、その内部（中心側）に無理なく回収せられる。

従来の溶融ろ過方法では熱硬化性樹脂は溶融した熱可塑性樹脂とともに微細状態でろ過工程でもフィルターを通過してしまい十分な分離を行い得ない。

また、特許文献１では溶融装置４０の前段階で第２ろ過装置３０を設けることにより塗料とＡＢＳ材の結合した微細材料を除去するので、溶融装置４０において溶融せずに残る塗料の粉粒体には、第３ろ過装置５０のメッシュ１２０＃のフィルター５１を通過する程微細の塗料粉粒体は少ないが、このような第２ろ過装置３０を設けることで、前処理工程がそれだけ増加し、設備コストの増大、処理工程の増大となる。

なお、第２ろ過装置３０を介在させないで、粒度の小さい塗料粉粒体をＡＢＳ材に混入して残ることを防ぐにはフィルターのメッシュを細かなものとすればよいが、これでは目詰まりを生じさせるおそれがあり、連続処理に支障をきたす。

前記特許文献１はメッシュ１６＃のフィルター２１、メッシュ４２＃のフィルター３２、メッシュ１２０＃のフィルター５１というように粗いフィルターから少しづつ細かなフィルターに変えて、徐々に異物を取り去るようにしてもので、工程が多く、時間がかかる処理を行っている。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、溶融ろ過方法の前工程として特別なろ過工程を設けることなく、工程の簡素化および装置の簡素化が可能であり、しかも、フィルターの目詰まりを起こすことなく連続的な分離が行え、かつ、異物、水分、ガスを完全に取り去ることにより、良品質の再生原料が得られる廃棄合成樹脂の再生方法を提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、溶融状態に加熱した被処理材科を押出機でフィルターにかけ、所望の熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるようにした廃棄合成樹脂の再生方法において、押出機は親機押出機と子機押出機との２段階の押出しを行い、また、親機押出機のフィルターには本体ハウジングの内部にスクレーパーカッターが対向して間隔を存して相並ぶフィルタースクリーンを併設して内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるスクレーパー付きのレーザーフィルターを使用し、内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめて該レーザーフィルターで異物を取ったのち、樹脂を大気中に出し、水分、ガスを脱気してもう一度子機押出機で練直すことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、親機押出機のフィルターは、レーザーフィルターであり、かつ、スクレーパー付きの自走式クリーニングフィルターなので、熱硬化性樹脂である粒度の小さい塗料粉粒体までも除去して効果的に熱可塑性樹脂のみを取り出すことができ、また、除去した熱硬化性樹脂や金属その他の異物はスクレーパーで掻き落とされるフィルターは目詰まりを起こすことなく、連続したろ過作業が可能となる。

レーザーフィルターで異物を取ったのち、樹脂を大気中に出し、水分ガス等脱気してもう一度子機押機で練直し、これで異物、水分、ガスを完全に取り去ることにより、良品質の原料が出来る。

さらに、スクレーパー付きのレーザーフィルターはこれを２連設けて熱可塑性樹脂のみを分離ろ過するので効率的であり、連続性に優れ、また、レーザーフィルターで異物を掻き取るスクレーパーカッターは相互に対向してあるので、カッター作用でフィルタースクリーン表面から濾された残渣をカットし、この掻き取られた熱硬化性樹脂その他の異物はこれを纏めて排出することができる。

以上述べたように本発明の廃棄合成樹脂の再生方法は、溶融ろ過方法の前工程として特別なろ過工程を設けることなく、装置の簡素化が可能であり、しかも、フィルターの目詰まりを起こすことなく連続的な分離が行え、かつ、異物、水分、ガスを完全に取り去ることにより、良品質の再生原料が得られるものである。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の廃棄合成樹脂の再生方法の１実施形態を示す側面図、図２は同上平面図で、溶融状態に加熱した被処理材科を押出機でフィルターにかけ、所望の熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるようにしたものであり、図中１９は押出機への搬送装置で、裁断された廃棄合成樹脂を親機押出機１１に搬送する。

押出機はスクリユーの回転によるもので、合成樹脂の過熱よう融を行うが、本発明では親機押出機１１と子機押出機１２の２段階の押出を行うものとした。

親機押出機１１の押出し口には、フィルターとしてレーザーフィルター１３を設置する。ここでレーザーフィルターとは、一般的なスクリーンメッシュではなく、金属プレートにレーザーで穴を開けた特殊なプレートをフィルタースクリーンとして使用したものをいう。フィルターサイズ（開口部：μm）は、〇90-110、○110-130、○130-150、○150-180などを対象とする合成樹脂に合わせて選択できる。

前記レーザーフィルター１３は自走式クリーニングのものであり、図３から図５に示すように、前蓋２２で閉鎖する本体２３をハウジングとしてその内部にブレカープレート２５、フィルタースクリーン２６、スクレーパーカッター２７、スクレーパーカッター２７、フィルタースクリーン２６、ブレカープレート２５の順で収め、スクレーパーカッター２７付きのフィルタースクリーン２６をブレカープレート２５の外周を覆うリング２８で囲撓した。

図中２９は中間リングで、駆動機３６の回転軸が本体２３に入りローター回転部３７を形成し、スクレーパーカッター２７は中心部の回転軸軸貫固定部から湾曲した刃が対称に出るものであるが、このスクレーパーカッター２７の２つが重なって湾曲した刃は十字方向に突出し、前記中間リング２９で留められる。

図中４１は本体２３に形成する樹脂入口、４２は樹脂出口で、樹脂入口４１はスクレーパーカッター２７が対向して間隔を存して相並ぶフィルタースクリーン２６の間に連通し、樹脂出口４２はフィルタースクリーン２６の外側が合流するもので、このようにレーザーフィルター１３はクレーパーカッター２７を内側面に設けたフィルタースクリーン２６を併設して内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるものである。

また、図中４３は異物の排出口で、この排出口４３には油圧モーター３３によるゴミ搬出スクリュ３４を備えた排出装置が備えられる。図中３５は該排出装置の先端部に設けられる冷却リングである。

前記自走式クリーニングのレーザーフィルター１３の仕様を示すと、フィルター面積１２５０cm²×２枚、金網サイズ０．５〜０．１２で、樹脂圧力より自動運転を行い、生産能力は時間当たり４００ｋg〜６００ｋgである。

子機押出機１２も親機押出機１１同様、スクリユーの回転によるもので、合成樹脂の過熱よう融を行う。

子機押出機１２の押出し口にもフィルターを設けるが、こちらは一般的なスクリーンメッシュ（金網によるスクリーンフルター）のものでよい。

親機押出機１１と子機押出機１２の間には、レーザーフィルター１３から出たよう融樹脂が大気の触れる空間を確保した。

子機押出機１２にはダイス１４を接続し、さらに、冷却水槽１５、ペレタイザー１６、振動篩１７、キャスタータンク１８を設置した。

本発明は以上の装置を用いて行うものであり、原材料としては、廃棄合成樹脂、例えばＡＳＲ（自動シュレッダーダスト） (Automobile Shredder Residue)、食品包装容器としての皿など、その他諸々である。

図８に示すように、合成樹脂を主体とした廃材は細かく裁断されたものであり、搬送装置１９で親機押出機１１に送られる。

そして、加熱溶融された状態（２００℃〜２５０℃）で親機押出機１１で押出され、レーザーフィルター１３に至る。

レーザーフィルター１３では、フィルタースクリーン２６で、内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめ、熱可塑性樹脂は樹脂出口４２で排出される。

また、フィルタースクリーン２６で補足された発泡ウレタン等の熱硬化性樹脂や金属その他の異物はスクレーパーカッター２７で掻き落とされ、排出口４３から強制排出される。

このようにして、レーザーフィルター１３で異物を取ったのち、子機押出機１２に送りこむ前によう融樹脂を大気中に出し、水分、ガス（気泡）を脱気する。この工程が重要である。

そして子機押出機１２に送り、もう一度子機押出機１２で練直し、ここでさらに水分、ガスを完全に取り去ることにより、良品質の原料が出来る。

前記ダイス１４では子機押出機１２から押し出されるよう融樹脂を線条に成形し、冷却水槽１５で冷却を行い、ペレタイザー１６でこれを巻き取り、ペレットにカットし、振動篩１７で篩にかけ、キャスタータンク１８で搬送する。

前記大気中への放出工程、および子機押出機１２で練直工程を経ないものでは、図９に示すように、成形したペレットはガス等を含み、凹凸が激しいものであるが、本発明における製品は図１０に示すように水分、ガスが完全に取り去られた良品質のものであり、凹凸が少ないことがそれを示している。

なお、子機押出機１２で練直の役割は、親機押出機１１でよう融ろ過が行われたものを整える程度であり、よう融樹脂を大気中に放出され、水分、ガス（気泡）を脱気したよう融樹脂を再度、練直すもので、長さ等も親機押出機１１に比べて短くてよい。

よう融樹脂を大気中に曝されることで若干温度が低下（数℃〜数１０℃）するが、これを子機押出機１２で再加熱する。

また、子機押出機１２の押出し口に設けるフィルターはレーザーフィルター１３よりもメッシュの大きなものでよく、目詰まりするおそれはない。

以上述べたように本発明は熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂や金属等の異物と分離して取り出すものであり、熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などが適例である。

また、異物としてはポリプロピレンに張り合わせてあるポリエステル（ＰＥＴ）やアルミ箔、熱硬化樹脂としてのウレタン、塗料、エラストマー（架橋ゴム）などが適例である。

対象とするのは、ＡＳＲ（自動シュレッダーダスト）(Automobile Shredder Residue)を初めとして合成樹脂製食品包装容器やその他の包装材などで、特に限定はなく幅広い適用が可能である。

ＡＳＲの場合、バンパーやトランクルームの内張り材等部品毎に分類したものを裁断して原料とすれば、より効率的なものとなる。

本発明の廃棄合成樹脂の再生方法の１実施形態を示す側面図である。本発明の廃棄合成樹脂の再生方法の１実施形態を示す平面図である。レーザーフィルターの左側面図である。レーザーフィルターの右側面図である。レーザーフィルターの構造分解斜視図である。従来例を示す説明図である。他の従来例を示す概略断面図である。原料となる裁断された廃棄合成樹脂の写真である。一台のみの押出機で成形したペレットの写真である。本発明による成形品ぺレットの写真である。

１…回転式スクリーン２…中空ローラ
３…スクリーン４…シリンダ
５、５ａ…案内兼圧力板６、６ａ…液密空間
７…導入口８、９…ローラ
１０…粉砕装置１１…親機押出機
１２…子機押出機１３…レーザーフィルター
１４…ダイス１５…冷却水槽
１６…ペレタイザイー１７…振動篩
１８…キャスタータンク１９…搬送装置
２０…第１ろ過装置２１…第１フィルター
２２…前蓋２３…本体
２５…ブレカープレート２６…フィルタースクリーン
２７…スクレーパーカッター２８…リング
２９…中間リング３０…第２ろ過装置
３１…ケーシング３２…第２フィルター
３３…油圧モーター３４…ゴミ搬出スクリュ
３５…冷却リング３６…駆動機
３７…ローター回転部
４０…溶融装置４１…樹脂入口
４２…樹脂出口４３…排出口
５０…第３ろ過装置
５１…第３フィルター

Claims

溶融状態に加熱した被処理材科を押出機でフィルターにかけ、所望の熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるようにした廃棄合成樹脂の再生方法において、押出機は親機押出機と子機押出機との２段階の押出しを行い、また、親機押出機のフィルターには本体ハウジングの内部にスクレーパーカッターが対向して間隔を存して相並ぶフィルタースクリーンを併設して内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめるスクレーパー付きのレーザーフィルターを使用し、内側から外側へ熱可塑性樹脂のみを連続的に分離ろ過せしめて該レーザーフィルターで異物を取ったのち、樹脂を大気中に出し、水分、ガスを脱気してもう一度子機押出機で練直すことを特徴とした廃棄合成樹脂の再生方法。