WO2004020167A1

WO2004020167A1 - 発泡スチロール樹脂のリサイクル方法

Info

Publication number: WO2004020167A1
Application number: PCT/JP2003/002237
Authority: WO
Inventors: Masahiko Seki; Toshihiro Yuuki; Takeshi Fukunaga; Taishi Kobayashi
Original assignee: Jfe Engineering Corporation; Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-03-11
Also published as: KR20050058506A; TW200403285A; US20060106121A1; EP1550536A4; EP1550536B1; EP1550536A1; CN1678440A; CN100408295C; TWI307702B; DE60322726D1

Description

発泡スチロール樹脂のリサイクル方法技術分野

本発明は、発泡スチロール樹脂のリサイクル方法に関する。より具体的には、本発明は、発泡スチ口ール樹脂成型品の廃材から高品質な発泡スチ口ール用再生樹脂をリサイクルする方法に関する。また、本発明は、発泡スチロール樹脂のリサイクルに用いられる、発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液から溶剤を分離回収するポリスチレン溶解液分離回収装置に関する。

背

発泡スチロール樹脂は、家電製品等の各種の梱包材料として多量に使われるほか、建材等にも使用されている。このような発泡スチロール樹脂の端切れや使用済みの成型品の再生利用は、環境保全ゃ経谢生の点から大きな課題となっている。一般に発泡スチロールのリサイクルにおける問題点としては、以下の 2点が挙げられる。一つ目は、発泡スチロールは嵩高いため、そのまま輸送すると輸送コストがかかることから、輸送に先立って発泡スチロール樹脂を減容することが求められている点である。二つ目は、発泡スチロール樹脂の再生過程において混入するゴミゃ異物による品質低下と主として過程における加熱により生ずる分子量の低下に伴う品質低下が生じる点である。

これまで提案されている発泡スチロール樹脂の再生方法には、大きく分けて熱溶融法と溶剤溶解法の 2種類があるが、これらの問題点を必ずしも解決出来るものではない。

熱溶融法は、発泡スチロール樹脂の廃材を加熱溶融して、発泡により嵩高になつている廃材を減容（容積を減ら）して、より密度の高い樹脂の塊（インゴット）にし、次いで、この減容樹脂を適当な大きさに粉砕した後に押出機に投入し、加熱しながらペレット状に押出するものである。熱溶融による減容の場合、減容後の樹脂の見掛け密度は約 1 . O g/ c m³となる。発泡スチロール樹脂の廃材を必要により粉砕した後に、押出機でカロ熱溶融による減容からペレヅト化までを加熱下で一気に行う方法もある。

熱溶融法では、最終のペレツト状に押出成形する段階でスクリーンを設けて異物を除去することもできるが、半固体状の樹脂を濾過するので、異物除去の性能には限界がある。そのため、原料段階で異物の除去を行う必要があるが、原料となる発泡スチロール樹脂の廃材に混在する異物の除去は人手によらなければならないので、総じて熱溶融法では異物除去が困難である。

また、過熱による樹脂の分子量の低下が生じ易再生発泡スチロール樹脂成型品の引っ張り強度や衝撃強度等が低下する等、品質が大きく低下する。

他方、溶剤溶解法は、発泡スチ口一ゾレ樹脂を有機溶剤に溶解することにより減容して、次いでこの溶液を押出機に注入後、加熱攪拌して溶剤を蒸発除去しながら樹脂を溶融状態にしてペレツト状の押出 β ^品を製造するものである。溶剤としては、化炭化水素、リモネン、 T H F等が提案されている。溶剤溶解法の一例としては、特開平 1 0— 3 3 0 5 3◦号公報ゃ特閧 2 0 0 0— 3 3 4 7 3 8 号公報に閧示されて Vヽる方法がある。

溶剤溶角军法は、樹脂を溶解した液状の状態での濾過が可能であり、異物の除去には適している。また、力 Π熱の程度も押さえることができるので、分子量の低下という再生品の品質劣化は少ない。しかし、樹脂が溶解した溶液から溶剤を効率良く除去する工程が必要であり、更に、溶剤を使用するので、発泡スチロール樹脂の再生の全工程において溶剤の取り扱い設備や管理者が必要になる。特に有機溶剤による減容化後、別の工場へ輸送して押出する場合は、同時に溶剤も輸送することになるため輸送コス卜が高くなる。

また、発泡スチロール樹脂は、樹脂中に気泡として大量の気体を含んでいるが、溶解時にこの気体が放出され、放出された気体に同伴して気化した溶剤も系外に出ることとなる。従って、発泡スチロール樹脂の減容工程で溶剤を用いると、大量の気体と共に溶剤も系外へ出てしまうため、低沸溶剤の場合、溶剤のロスも多く、環境保全上も好ましくない。このような気化溶剤の系外への放出は防がなければならないが、そのための溶剤回収装置が必要になる。このため、発泡スチロールの溶解は、あまり小繊で行うと、設備面及び管理面から経済的でなく、実施が困難となる。

一方、発泡スチロール樹脂は嵩高であり、輸送効率が悪いため、廃材の発生場所で溶解を行うことも提案されている（特開平 1 1 - 1 8 1 1 4 4号公報、特開 2 0 0 0 - 1 5 4 2 7 5号公報)。この場合、規模が小さくなり、設備面及び管理面から実用的でないと同時に、溶剤も同時に輸送しなければならないので、輸送コストが高くなるという問題点があつた。

また、特定の再生法を前提にしなくても、輸送や保存のために発泡スチロール樹脂の容積を減らすことが一般的に求められる。使用された梱包材料や、成型品製造時にできる端切れ等の発泡スチロール樹脂の廃材を長距離輸送したのでは、再生のコストが高くなつてしまう。本発明は、これらの «技術の有する問題を角率消することを目的とする。

また、溶剤溶解法で用いられるポリスチレン溶解液からポリスチレンと溶剤を分離して回収する装置としては、特開 2 0 0 0— 7 8 2 2号公報に開示されたものがある。この分離回収装置は、図 9の正面図に示すように、加熱器が装着されたバレル 4 1に主軸スクリユー 4 2を内蔵した押出し部を形成し、主軸スクリュ — 4 2の部には、主軸スクリュー 4 2を回転させる,駆動機構 4 3を装着し、主軸スクリユー 4 2の形状やピッチを調整し、これを回転することにより、樹脂溶解液をカロ圧、加混練して、溶剤を気化しながら側より先端側に向けて移動するように構成すると共に、主軸スクリュー 4 2の部近傍には、樹脂溶角牟液流入口 4 4を設け、先端部には、溶融した樹脂を押し出して衫する押出し ¾¾¾部4 5を装着し、前記押出し部には、気化分離した溶剤を集気し脱気回収するように構成された気化溶剤回収部 4 6を設けると共に、気化溶剤回収部 4 6の先方には、気化溶剤を熱交換機により冷却し液化する液化溶剤回収部 4 7を装備したものである。

しかしながら、上述した特閧 2 0 0 0 - 7 8 2 2号公報に開示されたポリスチレン溶解液からポリスチレンと溶剤を分離回収する装置には、次のような問題点がある。

( 1 ) ポリスチレン溶解液は、スクリューにより混練されながらバレル（シリンダー）内を前進していくが、スクリュ一の溝に入つているポリスチレン溶解液は、スクリユー軸に沿って前進していくのみであり、ポリスチレン溶解液が攪拌されることはない。したがって、ノルルの壁面に装着された加からの熱が効果的にポリスチレン溶解液に伝達されず、溶剤の気化が促進されにくい。

( 2 ) シリンダー内壁とスクリユーとの間の隙間は、溶解液が先端に近づくほど小さくなつている。したがって、溶剤が加熱されたことにより発生するガスは、スクリユー軸に沿って螺旋状の軌跡を描きながら、流出口に向かって前進するしかないのでガスが抜けにくポリスチレンと溶剤が十分に分離されない状態で、シリンダーの流出口から流出する。本発明は、さらに、技術の上述のような問題点を解消するためになされたものであり、溶剤の気化が促進されやすく、かつ気化したガスを効率よく抜きだすことのできるポリスチレン溶解液分離回収装置を提供することを目的としている。

発明の開示

本発明は、発泡スチロール樹脂を減容する減容 ®と、減容された発泡スチロ —ル樹脂を溶剤に溶解する溶解工程と、溶解された発泡スチ口ール樹脂を押出成形する押出成形工程と、上記押出赫品を用いて発泡スチロールを製造する再生工程とを含んでなる発泡スチロール樹脂のリサイクル方法を提供する。さらに、本発明によれば、この発泡スチロール樹脂のリサイクル方法において、上記減容工程が、機械的に圧縮する工程又は 2 0 0 °C以下の温度で部分的に溶融する圧縮減容工程のいずれかあるいは両方を含むことが好ましい。また、溶解ェ'程における溶剤は、 1 5 0 °C以下の沸点を有する溶剤であることが好まし特に、塩化メチレンが好適である。上記溶剤が、ェポキサイド又は炭素数 5〜7の不纖炭化水素、あるいはそれらの両方をさらに含むことが好ましい。

さらに、本発明によれば、減容 ¾の後、減容された発泡スチロール樹脂を運搬して、その後の溶解工程等のいくつかの; E¾を別の工場にて行うことができるほか、押出成形された樹脂をさらに運搬して、別の工場において発泡スチロールの再生成型品とすることができる。

本発明の方法は、発泡スチロール樹脂のリサイクル工程中、押出離工程の前工程を大きく減容 ®と溶解工程に分け、熱溶融法及び溶剤溶解法のそれそれの欠点を補ったものである。即ち、熱溶融法において分子量の低下が生ずる原因は、押出工程において局部加熱が生じ易い事及び空気を巻き込むために酸化が生ずることである。この問題を解決するには、熱移動が良く、空気を巻き込まない溶剤溶解法が好ましいこと、濾過による異物除去も可能であること等から、総合的に品質面では溶剤溶解法が優れていることを見出した。

一方、溶剤溶解法の短所としては、溶剤の取扱い又は管理のために専門的な技術や知識が必要であること、溶解工程時において放散する発泡ガスに同伴する溶剤のロス及びそのための設備の必要性が挙げられる。このため、小規模での操業は経済的でなく、ある程度の規模での実施が必要となる。また、発泡スチロール樹月旨の運搬コストを抑えるには、減容することが必須となるが、の熱溶融法では再生品の品質の低下は避け難く、一方、溶剤を運搬して廃材の発生する場所において減容するのでは溶剤の輸送コストの低減は望めず、運搬中の溶剤の取り扱、又は管理面でも問題がある。

以上のことから、発泡スチロール樹脂の減容には、分子量低下を生じず、溶剤も用いない本発明の方法が最も適していること、及び引き続き溶剤に溶解して処理する方法が、発泡スチロール樹脂廃材の効率的なリサイクル方法であることを見出した。

また、本発明に係る第一のポリスチレン溶解液分離回収装置は、発泡スチ口一ルを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダー内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸を前記シリングー内に設けたものである。

本発明に係る第二のポリスチレン溶解液分離回収装置は、発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダー内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、備 3シリンダーが二つのシリンダーからなり、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸を第 1段目のシリンダ一内に設け、スクリユー軸を設けた第 2段目のシリンダ一が第 1段目のシリンダ一と直交して配置されるものである。

本発明に係る第三のポリスチレン溶解液分離回置は、発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダ一内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、前記シリンダーが三つのシリンダーからなり、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸を第 1段目のシリンダ一内に設け、スクリュ一軸を設けた第 2段目のシリンダ一が第 1段目のシリンダ一と直交して配置され、スクリユー軸を設けた第 3段目のシリンダ一が第 2段目のシリンダ一と直交して西己置されるものである。

本発明に係る第一のポリスチレン溶解液分離回収装置においては、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸をシリンダー内に設けているので、ポリスチレン溶解液が効率よく攪拌さ ls 加熱手段からの熱の伝達が促進される。したがって、ポリスチレン溶解液からの溶剤の気化が速まる。

また、気化したガスはシリンダ一の軸方向に沿ってほぼ直線的に移動できるので、ポリスチレンと溶剤が十分に分離されない状態で、シリンダ一の流出口から流出することはない。

また、本発明に係る第二のポリスチレン溶解液分離回収装置においては、スクリユー軸を設けた第 2段目のシリンダ一が第 1段目のシリンダ一と直交して配置されるので、第 2段目のシリンダーのスクリューで、第 1段目のシリンダーから流入する溶融ポリスチレンを分断して押出しできるので、残存する溶剤の気化を促進することができる。

また、本発明に係る第三のポリスチレン溶解液分離回収装置においては、スクリユー軸を設けた第 3段目のシリンダ一が第 2段目のシリンダ一と直交して配置されるので、第 3段目のスクリューで、第 2段目のシリンダーから流入する溶融ポリスチレンを分断して押出しできるので、残存する溶剤の気化をさらに促進することができる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明による発泡スチロールのリサイクル方法を ¾5¾するための工程の流れとリサイクルシステムを示すダイアグラムである。

図 2は、本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第 1の実施の形態を示す縦断面図である。

図 3は、本発明の第 2の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回置の縦断面図である。

図 4は、本発明の第 2の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置の平断面図である。

図 5は、図 4の A— A矢視図である。

図 6は、溶融ポリスチレンが螺旋状の攪拌翼で次々とそぎ取られていく状態を示す図である。

図 Ίは、本発明の第 3の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回 1R¾置の 2段目と 3段目の一部平断面図である。

図 8は、図 7の B— B矢視図である。

図 9は、従来のポリスチレン分離回収装置を示す正面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の減容工程は、觀的に圧縮減容する工程又は² 0 0 °C以下の温度で部分的に溶融する圧縮減容工程のいずれかあるいは両方を含んで行うことができる。ここで、機械的に圧縮減容するとは、発泡スチロール樹脂の廃材を必要に応じて粉砕して、後続の工程に導入できる程度の大きさにした後、プレス機や押出機等により圧縮することで、部分的に溶融することをいう。また、 2 0 0 °C以下の温度で部分的に溶融する圧縮減容とは、上言械的圧縮減容の際に外部から 2 0 0 °C以下の温度で部分的に溶融することをいう。これにより、一般的な発泡スチロール樹脂の密度である 0 . 0 2 g/ c m³から、見掛け密度で 0 . 1〜 0 . 5 g/ c m³、好ましくは 0 . 2〜0 . 4 gZc m³の程度にまで減容することができる。

本発明の機械的な圧縮による減容の場合には、粉碎ゃ圧縮の際に発生する摩擦熱等の内部的な熱により発泡スチロール樹脂を部分的に溶融する場合もあるが、熱溶融法のような温度上昇は少なくなり、分子量の低下は最小限に抑えることができる。

一般に発泡スチロール樹脂を溶融すれば、その分見掛け密度は増大して減容の度合いも進むが、あまり高温度で溶融すると、分子量の低下が進んで品質低下を招くため、本発明のように摩擦熱等の内部的な熱を主体とした機械的な圧縮減容は品質面で有利である。

一方、ある程度の分子量低下が鶴忍される場合には、本発明の減容工程を外部からの力 tl熱を伴った部分的に溶融する圧縮減容によって行うこともできるが、その場合の大幅な分子量の低下を防止するために 2 0 0 °C以下、好ましくは 1 8 0 °C以下ので行う。一般に、外部から加熱する場合には、熱の分布が生じたり、局所的に高温の部分が生じたりするが、本発明では最も高温部分のを基準にする。

このような減容:: ¾により、圧縮された状態の樹脂塊が得られるが、溶剤を用いないので、処理装置の取り扱いと処理工程自体が比較的容易であり、原料となる発泡スチロール樹脂廃材の発生地において、小夫莫でも減容を行うことが容易である。

次に、このようにして減容された発泡スチロール樹脂を溶剤により溶解する。これは、減容を行った同じ工場で行うこともできるが、減容により発泡スチロール樹脂の輸送効率が高まっているので、減容化後、別の工場に輸送して、より多くの発泡スチロール樹脂をまとめて扱うことにより、効率的に処理することができる。溶剤を取り扱うような特殊な管理と取り扱い設備を要する工程は、より少な、場所でまとめて行う方が効率的であるからである。

この溶解工程においては、既に減容されているので、溶解に際して系外へ放出される溶剤の量は、減容化せずに溶剤に溶解する場合に比べて 1 0分の 1から 5 0分の 1にまで減らすことができる。従って、排出するガスからの溶剤の回収装置に対する負荷や溶剤の放出に伴うロスも減らすことができる。

本発明の溶解工程においては、減容化した発泡スチロール樹脂を溶剤に投入 · 攪拌することによって、溶解することができる他、混練装置を用いたり、押出機に溶剤と適当な大きさに破砕した発泡スチロール樹脂を入れて溶解することもできる。このように発泡スチ口一ル樹脂を溶 g牟する溶解工程を導入にすることにより、樹脂中に含まれる異物の除去を濾過により行うことができ、熱溶融法に比べて異物の除去が容易となる。ここで、上記溶解工程に用いられる溶剤としては、発泡スチロールを溶解する溶剤であればいずれの溶剤も使用可能であるが、例えば塩化メチレン、トリクロ口エチレン等の塩素系の溶剤や、リモネン、 T H F等を使用することができる。しかし、後続の溶剤を蒸発除去する工程が低温で行えることを考慮すると、比較的低沸点の溶剤、特に、沸点が 1 5 0°C以下の溶剤が好ましく、沸点が 4 0 °C程度の塩化メチレンは溶解力にも優れ、最も霞である。

溶剤として塩化メチレンを用いるときには、更にェポキサイド又は炭素数 5〜 7の不飽和炭ィ匕水素、あるいはそれらの両方を添加することにより、溶剤の蒸発、凝縮の操作を繰り返し行っても、溶剤の品質低下が生じにくくなる。特に、後述の押出工程は比較的高件下で行なわれるため、溶剤の熱分解が生じやすい。本発明で用いるェポキサイドとしては、沸点が 3 0 ~ 9 0°Cであるェポキサイドが好ましい。具体的には、例えばプロピレンォキサイド、プチレンォキサイド、テトラヒドロフラン等が挙げられる。ェポキサイドは、これらの一種又は重以上を組み合わせて添加することができ、その添加量は塩化メチレンとこれらの添加物とをあわせた溶剤全体の重量に対し、 0. 1〜1 . 0重量％、好ましくは 0 . 2〜0 . 5重量％である。ェポキサイドの添加量が少なすぎると塩化メチレンの安定化を保持することができず、多すぎると経済的に不利である。

更に、炭素数 5〜 7の不飽和炭化水素としては、例えば 2—ペンテン、 2—メチル— 2—ブテン、 2—へキセン、 2 _ヘプテン等が挙げられる。炭素数 5〜 7 の不飽和炭化水素は、これらの一種又は二種以上を組み合わせて添加することができ、その添加量は塩化メチレンとこれらの添加物とをあわせた溶剤全体の重量に対し、 1 0〜2 0 0 p pm、好ましくは 5 0 ~ 1 0 O p pmである。炭素数 5 〜 7の不觸ロ炭化水素の添加量が 1 0 p p m未満では塩化メチレンの分解抑制効果に寄与せず、 2 0 0 p pmを超えても分解抑制効果の向上はあまり期待できず、経済的なデメリットが大きくなる。

溶剤の蒸発除去及びペレツトの製造は、加熱された押出機等に発泡スチロール樹脂が溶解している溶液をフィードしながら撹拌して溶剤を蒸発させ、引き続き樹脂を«してペレット状、ビーズ状、針状にすることにより行なわれる。この場合、溶剤を蒸発除去するため、外部からの熱を加えるが、樹脂の分子量が低下するのを防止するため、 2 0 0 °C以下、特に 1 8 0°C以下の温度にすることが好ましい。

このように溶剤に溶解した発泡スチ口一ル樹脂を用いて押出應衫を行うことにより、熱溶融法に比べて樹脂の分子量低下が起こらず、再生品の強度を高く維持することができる。

また、溶剤の蒸発除去には、後述するポリスチレン溶解液分離回収装置を使用することができる。本発明にかかるポリスチレン溶解液分離回収装置は、特に、残存する溶剤の気ィ匕を促進することができるため、溶剤の蒸発除去に好ましく使用される。また、かかる装置を用いることで、樹脂を糸状に押出^ ¾することができる。

なお、溶解された発泡スチロール樹脂を押出成形する工程において、発泡スチロール樹脂の溶解激夜を加熱蒸発させ、その蒸気を冷却凝縮させて回収することにより、再利用することができる。

その後、この押出成形品を必要に応じて別の工場に移動させて、発泡ガスを含浸させて発泡用スチロール樹脂を再生することができる。その後、好ましくは消費地に近い工場において、再生され発泡ガスを含浸された発泡スチロール樹脂を発泡«することにより、再生品の発泡スチロール樹脂成型品を得ることができる。使用される発泡ガスや成型方法は、再生品でないスチロール樹脂を用いる場合と同様である。

図 1に示すように、本発明の一 »態様によれば、減容 ®と溶剤溶解工程とを別々の場所において行うことができるので、溶剤を用いず管理が容易な減容ェ程のステーション 1 1 0を原料となる発泡スチロール樹脂廃材が発生する地点 1 0 0の近くに設けることができる。減容工程ステーション 1 1 0は、例えば、ェ場や、量酷、問屋、流通拠点等耐が発生する現場 2 0 0に設置することもでき、発泡スチロール樹脂廃材の減容に必要な破砕機や押出機、圧縮装置等を備える。この結果、発泡スチロール樹脂廃材が発生する地点 1 0 0から減容工程ステーシヨン 1 1 0への輸送は距離が比較的に短くて済む。減容されて輸送と保管に有利になった発泡スチロール樹脂を、今度は溶剤溶解工程 1 3 0を行う工場 2 5 0へと集めることができる。溶剤の管理が必要な溶剤溶解工程は、減容された多くの発泡スチロール樹脂を集めて処理することによりスケールメリットが出しやすい。この溶剤溶解工程の後には液状の樹脂組成物が得られるので、これを濾過して不純物を除去する等の処理 1 4 0を容易に行うことができる。溶剤蒸発除去処理 1 5 0を経て、樹脂を押出 ¾g¾する（1 6 0 )。

その後、ペレヅトに発泡ガスを曼させる処理を同一工場 2 5 0又は別の工場 3 0 0において行うことができる。こうしてできたペレヅト又はビーズを好ましくは消費地に近い別の工場 3 5 0にて発泡させて^することにより、新たな成型品 1 7 0とすることができる。もちろん溶剤溶解工程 1 3 0から発泡 3 5 0までを一力所において行うこともできる。

次に、溶解工程を経て、発泡スチロールのペレットが溶解されたポリスチレン溶解液から、ポリスチレンを取り出すとともに、溶剤を除去する、ポリスチレン溶解液分離回収装置について、実施の形態を挙げて説明する。

このポリスチレン溶解液分離回 1|¾¾置 1は、シリンダー 2と、シリンダー 2内に挿入された複数の攪拌翼 3を有する攪拌軸 4と、シリンダー 2の外周面に長手方向に添って複数個装着したヒ一夕一 5、および攪拌軸 4の駆動装置とが主な構成要件となっている。

このポリスチレン溶解液分離回収装置 1を詳述すると、攪拌軸 4はシリンダ一 2外に設けられた支持部 6に、軸受 7を介して回転可能にその一端部が支持されており、他端部は支持されていない自由端 4 aとなっている。攪拌軸 4の支持部 6より外側の部分には、攪拌軸 4回転用のスプロケヅト 8が取り付けられている。このスプロケヅト 8と、攪拌軸 4に平行して設けられた電動機 9の回転軸に取り付けられたスプロケット 1 0間には、駆動用チェ一ン 1 1が摧トけ回されており、電動機 9を駆動させることにより、攪拌軸 4を回転させる。

シリンダー 2の支持部 6側の端部には、シリンダー 2内部に注入されるポリスチレン溶解液が、攪拌軸 4とシリンダー 2との間から洩れ出さないように、グランドパヅキン 1 2が装着されている。そして、シリンダー 2のグランドパヅキン 1 2に近、位置には、ポリスチレン溶解液の注入口 1 3が設けられており、注入口 1 3には注入用配管 1 4が接続され、注入用配管 1 4に接続したモノポンプ 1 5により、ポリスチレン溶解液タンク 1 6に貯蔵されているポリスチレン溶解液 (発泡ポリスチレンを塩化メチレン等の溶剤に溶解させたもの）を、シリンダー 2内に注入するようになっている。

また、シリンダー 2のグランドパヅキン 1 2を装着した側とは反対側の端部に近い位置には、ガス抜き出しのためのベント管 1 7が接続されており、ポリスチレン溶解液中の溶剤が気化したガスを抜き出すようになつている。

さらに、シリンダ一 2の攪拌軸 4の自由端 4 a側の端部には、ポリスチレン溶解液中の溶剤が気化した後の溶融ポリスチレンを押出すためのダイ 1 8が設けられている。

シリンダー 2に注入されたポリスチレン溶解液は、モノポンプ 1 5により一定の圧力を加えられると共に、複数のヒー夕一 5で加熱されながら、かつ攪拌翼 3 で攪拌されながら、シリンダ一 2中をダイ 1 8側へと搬送されていく。

ポリスチレン溶解液は、ヒ一夕一 5により加熱され、溶剤が気化しガスとなり、ポリスチレン溶解液から分離し、冷却されて回収される。一方、溶剤が分離したポリスチレンは加熱されて溶融状態となる。

攪拌軸 4に設けた複数の攪拌翼 3は、軸方向に隣り合う攪拌翼 3が、その取り付け位置が攪拌軸 4の周方向に 1 Z4円周ずつずれていくように設けられている。攪拌翼 3は、攪拌軸 4の周方向に適当な間隔でずれていくように設けられていればよいので、 1/4円周ずつにこだわらず、 1/6円周、 1/8円周づっ等でもよい。

また、攪拌翼 3は、攪拌軸 4の軸を通る面に対して傾けて取り付けられている。さらに、攪拌翼 3は、軸方向には一定長さラヅプするように、取り付けられているのが好ましい。

攪拌翼 3が上述したようにして攪拌軸に取り付けられているので、シリンダー 2中のポリスチレン溶解液は、未攪拌部分が発生することなく、シリンダー 2中を前進する。このため、ヒ一夕一 5からポリスチレン溶解液への熱伝達が効率的に行われ、ポリスチレン溶解液中の溶剤の気化が促進される。

また、本発明の上述したような攪拌翼が設けられた攪拌軸を回転して攪拌する機構においては、攪拌翼と攪拌翼との間に適当な大きさの間隔があるので、従来のスクリユー軸の場合のような気化したガスがスクリュ一に沿った螺旋状の経路を通りガス抜き出し口へ至ることに比べて、極めて容易にガス抜き出し口に到達できる。

溶剤の気化により発生したガスは、攪拌翼 3の回転に伴って発生するポリスチレン溶解液中の空隙を伝いながら、攪拌軸 4に沿ってほぼ直線的にガス抜き出し口のベント管 1 7へと移行するので、溶剤の気化が活発に行われ、残留する溶剤の害！]合を極めて少ないものにすることができる。

ポリスチレン溶解液から溶剤が気化し分離した後の溶融ポリスチレンは、ダイ 1 8に到達し、ポリスチレン溶解液に加えられている圧力により、ダイ 1 8に設けられた複数の貫通孔から糸状となってシリンダー 2外に押出される。

次に、本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第 2の難の形態を、図 3 により説明する。

図 3は、本発明の第 2の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置の縦断面図、図 4は、本発明の第 2の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置の平断面図、図 5は、図 4の A— A矢視図である。

このポリスチレン溶解液分離回収装置は、前記本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第 1の実施の形態で説明したポリスチレン溶解液分離回収装置 1に、第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構を取り付けたものであるので、第 1 段目のポリスチレン溶解液分離回置 1に関係する構成部材は、図 2に示した符号と同じ符号を付して、それらの詳細説明は省略する。

このポリスチレン溶解液分離回収装置は、前記第 1段目のシリンダー 2の排出側の端部には、ダイ 1 8に代わって第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構 2 1のシリンダー 2 2を直交するように接続し、第 1段目のシリンダー 2から排出される溶融ポリスチレンを、第 2段目のシリンダー 2 2の長手方向上流部分から、シリンダー 2 2内に流入させるようにしたものである。

第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収 « 2 1は、シリンダー 2 2と、シリンダ一 2 2内に挿入された螺旋状の攪拌翼 2 3を有する攪拌軸（スクリュー軸） 2 4と、シリンダ一 2 2の外周面に長手方向に添って複数個装着したヒ一夕一 2 5、および攪拌軸 2 4の駆動装置とが主な構成要件となっている。

なお、攪拌軸 2 4の駆動装置は、第 1段目のポリスチレン溶解液分離回収装置 1の攪拌軸 4の駆動装置と同じ構成となっているので、図示していない。

このポリスチレン溶解液分離回 1R¾置は、第 1の «の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置よりも更に、溶剤の分離を高めるためのものである。そのため、攪拌翼 2 3は螺旋开狱に形成されており、図 6に示すように、第 1段目のシリングー 2から第 2段目のシリンダ一 2 2に流入する溶融ポリスチレンは、螺旋状の攪袢翼 2 3により次々にそぎ取らそぎ取られた部分 1 0 1が糸状に伸びる。第 1段目のシリンダー 2から第 2段目のシリンダ一 2 2に流入する溶融ポリスチレンの量が、第 2段目のシリンダー 2 2内に充満しないようにシリンダーの内径を大きくしておくことにより、そぎ取られた部分 1 0 1が糸状に伸びて溶融ポリスチレンの表面積が多くなり、溶剤の気化が促進される。

そして、溶剤が気化して発生したガスは、第 2段目のシリンダー 2 2の第 1段目のシリンダー 2との接続部よりも上流側に設けたベント管 2 6を通って、ガス自身の圧力により送りだされる。 .

一方、溶剤が気ィ匕し分離された後の溶融ポリスチレンは、第 2段目のシリンダ - 2 2内を前進して、シリンダ一 2 2の先端に設けたダイ 2 7の複数の貫通孔から、外部に糸状になって押出される。

次に、本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第 3の実施の形態を、図 7 により説明する。

図 7は、本発明の第 3の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置の 2段目と 3段目の一部平断面図、図 8は、図 7の B—B矢視図である。

このポリスチレン溶解液分離回 IR¾置は、前記本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第 2の実施の形態で説明したポリスチレン溶解液分離回収機構 2 1 に、第 3段目のポリスチレン溶解液分離回収機構を取り付けたものであるので、第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構 2 1に関係する構成部材は、図 3から図 5に示した符号と同じ符号を付して、それらの詳細説明は省略する。

このポリスチレン溶解液分離回収装置は、前記第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収漏 2 1のシリンダー 2 2の排出側の端部にダイ 2 7に代わって第 3 段目のポリスチレン溶解液分離回収機構 3 1のシリンダー 3 2を直交するように接続し、第 2段目のシリンダ一2 2から排出される溶融ポリスチレンを、第 3段目のシリンダー 3 2の長手方向上流部分から、シリンダー 3 2内に流入させるようにしたものである。

第 3段目のポリスチレン溶解液分離回収 ¾fi 3 1は、第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構 2 1と同様に、シリンダー 3 2と、シリンダ一 3 2内に挿入された螺旋状の攪拌翼 3 3を有する攪拌軸（スクリユー軸） 3 4と、シリンダー 3 2の外周面に長手方向に添って複数個装着したヒ一夕一 3 5、および攪拌軸 3 4の駆動装置とが主な構成要件となっている。

なお、攪拌軸 3 4の駆動装置は、第 1段目および第 2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構 1および 2 1の攪拌軸 4および 2 4の駆動装置と同じ構成となつているので、図示していない。

このポリスチレン溶解液分離回収装置は、第 2の実施の形態のポリスチレン溶解液分離回収装置よりも更に、溶剤の分離を高めるためのものである。そのため、攪袢翼 3 3は螺旋开狱に形成されており、第 2段目のシリンダ一2 2から第 3段目のシリンダー 3 2に流入する溶融ポリスチレンは、螺旋状の攪袢翼 3 3により次々にそぎ取られる。

第 2段目のシリンダ一 2 2から第 3段目のシリンダー 3 2に流入する溶融ポリスチレンの量が、第 3段目のシリンダー 3 2内に充満しないようにシリンダ一の内径を大きくしておくことにより、そぎ取られた部分の溶融ポリスチレンの表面積が多くなり、溶剤の気化が促進される。

そして、溶剤が気化して発生したガスは、第 3段目のシリンダー 3 2の第 2段目のシリンダ一 2 2との接続部よりも上流側に設けたペント管 3 6を通って、ガス自体の圧力により送り出されるか、又は真空ポンプで吸引される。

一方、溶剤が気化した後の溶融ポリスチレンは、第 3段目のシリンダー 3 2内を前進して、シリンダー 3 2の先端に設けたダイ 3 7の複数の貫通孔から、外部に糸状になって押出される。

本実施の形態においては、ポリスチレン溶解液分離回収装置を、発泡スチロール樹脂を減容する減容工程と、減容された発泡スチロール樹脂を溶剤に溶解する溶解工程と、溶解された発泡スチロール樹脂を溶液から溶剤を分離除去して、発泡スチロール樹脂を押出 «するとを含んでなる本発明の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法において使用することができることを説明したが、かかる装置は、本発明のリサイクル方法に限定されず、ポリスチレン溶解液をポリスチレンと溶剤とに分離し、ポリスチレンを押出するために用いることができる。

実施例

以下、 ¾ 列及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

[実施例 1 (觀的圧縮減容 +溶剤溶解法)]

発泡スチロール樹脂成型品をおおよそ卵くらいの大きさに破砕した後、先端の内径が 2 . 5 c mの円錐状の筒を取付けたスクリユー式押出機で、発泡スチ口一ル樹脂成型品を圧縮減容した。押出機の先端から押し出された樹脂は、押出機内での摩擦熱で外側の一部分が溶融していたが、大部分が未溶融の状態であり、圧縮減容後の樹脂の見掛け密度は 0 . 2 g/c m³であった。この減容樹 S旨を、撹拌機を備えたに充填された塩化メチレン（温度 1 5 °C) に投入して、大気圧で溶解した。樹脂は、織内で気泡を発生しながら溶解し、最終的に樹脂濃度が 4 0重量％の溶液が得られた。溶解過程で生じた気泡は、額のノズルから大気に放出されるが、溶解前後の重量を測定することにより、大気中に放出されたガスに同伴してロスとなつた塩化メチレンの量を測定した。得られた ¾ί夜を気化した塩ィ匕メチレンを排出するための排気口を途中に設けた第 1の実施の形態によるポリスチレン溶解液分離回収装置にフィードし、押出機外筒に設置されたヒー夕 —で加熱して、塩化メチレンを蒸発除去した。溶融状態になった粘度の高い樹脂を第 1の »の形態によるポリスチレン溶解液分離回収装置に設けられたダイから押し出して、再生ペレヅトを製造した。押出機のは、先端近くが最高で 1 8 0 °Cであった。

[実施例 2 (部分溶融を伴う圧縮減容 +溶剤溶解法)]

1 8 0 °Cの温度で外部加熱を行いながら、実施例 1と同様の押出機を用いて発泡スチロールを押し出しながらから部分溶融した。先端からは、かなりの部分が未溶融の状態で圧縮減容された、内部に多くの気泡を含んだ樹脂塊が得られた。この樹脂塊の見掛け密度は 0 . 4 g/ c m³であった。

次いでこの樹脂塊を塩化メチレンに溶解した。塩化メチレン溶液中の樹脂の濃度は約 4 0重量％であった。この溶液を実施例 1と同様に処理をして再生ペレヅトを製造した。

[比較例 1 (熱溶融法)]

スクリュ一式押出機に発泡スチロールをフィ―ドし、外筒に設置されたヒ一夕 —で加熱しながら雷娜し、押出機の先端に設けられた多孔板のダイから、直径 2 mmのひも状に押し出し、ペレタイザ一で切断して、再生ペレットを製造した。スチロール樹脂がほぼ完全に溶解し、気泡が残らない状態にするため、押出機中で十分なカロ熱時間が必要であった。再生されたペレツトの密度は、約 1 . 0 g/ c m³であった。

[比較例 2 (溶剤溶解法)]

発泡スチロール樹脂成型品を適当に破砕して、 ^例 1と同様に塩化メチレンに溶解させた。溶解の初期には、発泡スチロールは実施例 1に比べて多量の発泡ガスの泡を放出させながら、勢いよく溶解したが、樹脂濃度が高くなるにつれ、次第に溶解速度が低下して、最終的には、樹脂濃度が約 4 0重量％の溶液が得られた。この溶液を、実施例 1と同様に処理して再生ペレットを製造した。

以上の方法により得られた塩ィ匕メチレンのロス量と再生ペレツトの重量平均分子量を G P.C法により測定した結果は次の通りであった。なお、塩化メチレンのロス量については、溶解樹脂 l k g当りのロス量を示した。

例重量平均分子量塩化メチレンのロス量実施例 1 機械的圧縮減容 +溶剤溶解法 2 8 . 175 5 g 実施例 2 部分溶融を伴う圧縮減容

+溶剤溶解法 2 5 . 077 3 g 比較例 1 熱溶融法 1 8 . 5万

比較例 2 溶剤溶解法 2 9 . 375 5 0 g 比較原料発泡スチロール樹脂 3 0 . 5万

以上の結果から、比較例 1では、一般に再生ペレットとして要求される強度に対応する重量平均分子量（2 0万〜 2 5万）より低く、発泡スチロール樹脂を再利用するための品質に問題があるが、機械的圧縮減容に溶剤溶解を組み合わせた実施例 1や、部分溶融を伴う圧縮減容に溶剤溶解を組み合わせた実施例 2では、十分に実用に耐える強度を示す高い重量平均分子量の樹脂を得ることができた。このように、減容と溶剤への溶解を組み合わせる方法は、使用に十分に耐える、重量平均分子量の高い再生発泡スチロール樹脂が得られることがわかった。

一方、比較例 2においては、再生ペレットの品質には問題はないが、減容工程において発泡ガスに同伴して気化する溶剤の系外への放出が実施例 1に比べて非常に多く、溶剤の消費量又はこの放出ガスから溶剤を捕集する装置が大掛かりになるという欠点があることがわかった。

[実施例 3 ]

発泡スチロール樹脂を溶解する溶剤である塩化メチレンに、添加剤としてプロピレンオキサイドを 0 . 5重量％、 2—ペンテンを 0 . 0 1重量％添加した以外は、実施例 1と同様に行つた。その際、第 1の実施の形態によるポリスチレン溶解液分離回収装置で蒸発除去された溶剤蒸気を冷却凝縮し、その中に存在する塩ィ匕水素のfjgを測定した。なお、対照として塩化メチレンのみの場合も同様に行つた。その結果、塩化メチレンのみの場合の塩化水素濃度が 0 . 0 1 2重量％であるのに対して、プロピレンォキサイド及び 2—ペンテンを添加した場合の塩ィ匕水素濃度は 0 . 0 0 0 3重量％であった。このことから、添加剤を加えることにより、塩ィ匕メチレンの劣ィ匕分角牟を防ぐことができることがわかつた。

産業上の利用の可能性

上に詳述したように、本発明によれば、異物除去の困難性及び押出離工程の加熱による分子量の低下、さらに、溶剤に溶解して減容する工程での放出ガスに同伴する気化した溶剤の放出とそれに伴うロスという問題を軽減しつつ、発泡スチロ一ル樹脂廃材の効率的なリサイクルを行うことができる。

本発明はまた、発泡スチロールを溶解する溶剤に好ましく用いられる塩化メチレンに添加剤を加えることで、溶剤の熱による劣化分解を防止し、再利用を促進することができる。溶剤を再利用することで、リサイクル方法全体としてのコストを抑え、経済的なリサイクルが可能になる。

また、減容工程と溶剤溶解工程とを別々の場所において行うことができるので、溶剤を用いず管理が容易な減容工程のステーションを原料となる発泡スチロール樹脂廃材が発生する地点の近くに設けることができる。減容工程ステ一ションからは、減容されて輸送に有利になった発泡スチロール樹脂を、溶剤と共に運搬することなく溶解工程を行う工場へと集めることができる。溶剤の管理が必要な溶解工程は、多量の発泡スチロール樹脂を集めて処理することによりスケールメリヅ卜が出しやすい。従って、発泡スチロール樹脂廃材のリサイクル処理の効率が大幅に向上する。

また、本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置により、ポリスチレン溶解液から効率よく溶剤を気化させ、ポリスチレン樹脂中への溶剤の残存量を最小限にして安定してポリスチレンを押出して取り出すことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 発泡スチロール樹脂を減容する減容工程と、

減容された発泡スチロ一ル樹脂を溶剤に溶解する溶解工程と、

溶解された発泡スチ口一ル樹脂を押出舰すると

を含んでなる発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

2 . 上記押出! ί¾Β品を用いて発泡スチロールを製造する再生工程をさらに含む請求項 1に記載の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

3 . 上記減容 ®が、機械的に圧縮する工程又は 2 0 0 °C以下の温度で部分的に溶融する圧縮減容工程のいずれかあるいは両方を含むことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

4. 上記溶解工程における溶剤が、 1 5 0 °C以下の沸点を有する溶剤であることを特徴とする請求項 1から 3のいずれか一に記載の発泡スチロール樹脂のリ ' サイクル方法。

5 . 上記溶解工程における溶剤が、塩化メチレンであることをとする請求項 1から 4のいずれか一に記載の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

6 . 上記溶剤が、ェポキサイド又は炭素数 5〜 7の不飽和炭化水素、あるいはそれらの両方をさらに含むことを特徴とする講求項 5に記載の発泡スチロール翻旨のリサイクル方法。

7 . 減容された発泡スチロール樹脂を、減容工程の後の溶解工程を別の場所にて行うために運搬する第 1運搬工程を含む請求項 1から 6のいずれか一に記載の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

8 . 発泡スチロールを製造するために、押出成形工程の後に押出成形品を別の場所に運搬する第 2運搬工程を含む請求項 1から 7のいずれか一に記載の発泡スチロール樹^？のリサイクル方法。

9 . 上記第 2運搬工程の後、上記再生工程の前に、発泡ガスを上記押出成形品に含侵させる含浸工程と、さらに運搬を行う第 3運搬工程を含むことをとする請求項 8に記載の発泡スチロール樹脂のリサイクル方法。

1 0 . 発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダ一内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、

軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸を前記シリンダー内に設けたことをとするポリスチレン溶解液分離回収装置。

1 1 . 発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダ

—内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、

前記シリンダ一が二つのシリンダ一からなり、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪拌軸を第 1段目のシリンダ一内に設け、スクリュー軸を設けた第 2段目のシリンダ一が第 1段目のシリンダ一と直交して配置されることを特徴とするポリスチレン溶解液分離回収装置。

1 2 . 発泡スチロールを溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を、シリンダ —内を前進させながら加熱して溶剤を気化しポリスチレンと分離し、溶剤を回収するポリスチレン溶解液分離回収装置において、

前記シリンダ一が三つのシリンダーからなり、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして取付けられている攪袢軸を第 1段目のシリンダー内に設け、スクリュー軸を設けた第 2段目のシリンダ一が第 1段目のシリンダ一と直交して配置され、スクリュー軸を設けた第 3段目のシリンダ一が第 2段目のシリンダ一と直交して配置されることを特徴とするポリスチレン溶解液分離回収装置。