WO2007052366A1 - 発泡スチロールの減容回収方法及び装置 - Google Patents

Abstract

安全な高沸点溶解液に発泡スチロールを溶解し、低い温度でスチロールを得るために、ハーブオイル類、グルコール類、又は二塩基酸類に発泡スチロールを溶解し、水やアルコールを加えてゲルを析出させ、圧縮して液を絞り出してスチロールゲルとし、それをハロゲン化炭化水素に再溶解し、水やアルコールを加えて得られるスチロールゲルを加熱圧力を加えて残存液を絞り出した後、加熱してスチロールを得る。

Description

明 細 書

発泡スチロールの減容回収方法及び装置

【技術分野】

本発明は、 熱変性のない発泡スチロールの減容回収方法及びその装置に関する

【背景技術】

発泡スチロールのリサイクル方法と しては、 リモネン、 二塩基酸エステル、 グ リ コール類等の溶媒により溶解し、 次に溶媒を除去する方法がある 〔特開 2 0 0 2— 3 2 2 2 8 7 ] 。 しかし、 これらの溶媒はいずれも可燃性であり、 使用中、 保管中に火災爆発の危険があり、 また高沸点のものは、 溶媒の除去に要するコス 卜が高いため、 実用化に大きな障害となっている。

【発明の開示】

本発明の目的は火災、 爆発の危険性がなく、 かつ溶媒除去が容易であり、 熱変 性の少ない発泡スチロールの減容回収方法及び装置を開発することにある。

本発明は、 非開放系においてハロゲン化炭化水素によ り発砲スチロールを溶解 し、 それに水やアルコールを加えて非粘着性のスチロールゲルを得、 ゲルに含ま れる液を絞り出した後、 乾燥してスチロールとすることを基本と し、 それを有用 に応用する技術に関するものである。

この場合、 低沸点のハロゲン化炭素水素溶媒に溶解したスチロールをすぐに乾燥 せず、 わざわざゲルと して分離する理由と しては、 通常は多量の溶解液を使用す るため、 低沸点とはいえ、 それを総て蒸発させるにはエネルギーも時間もかかる 。 そこで、 ゲルと して析出させ、 出来れば圧縮機、 口一ル、 遠心などによ り圧力 を加えてゲルに含まれる液体を除き、 その後で残った液を蒸発させてスチロール を得る方が、 エネルギーは少なくてすむためである。 ゲルを細片化すれば、 温風 を吹きかけて風乾も出来る。 この低沸点溶媒の代表たるものと して、 塩化メチレ ン及びジク口ロフノレォロェタンがあげられる。

次に、 高沸点の極めて安全な溶媒であって、 発砲スチロールを溶解する溶媒によ り発砲スチロールを溶解し、 そこに溶媒に応じて、 水、 水とアルコール混合液、 又はアルコールの中で最適のものを加えてスチロールゲルを析出させ、 圧力を加 えて液を絞り出し、 次に加湿、 温風風乾、 減圧等によ りスチロールを得る方法が ある。 高沸点の溶媒は、 室温では引火爆発の恐れが無く 、 又人体に安全なものが 多い。

それとは別に溶解後、 水やアルコールを加えてゲルを得るのではなく 、 あらか じめ溶解液を変性させておき、 最初からゲルを得られるよ う にするこ と も出来る 。 すなわち、 特定の溶解液に少量の水又はアルコールを加えた溶解液に、 発泡ス チロールを加える とゲルを得られる。 このよ う な溶解液の中で、 ジエチレンダリ コールモノアルキルエーテルアセテー トのみが特異的であり 、 水のみによ り 、 ゲ ルを析出させる溶媒に変性させるこ とが出来る。 このゲルには粘着性がないため 付着せず、 機械化、 自動化が容易である。

この特定の髙沸点溶解液と しては、 ハーブオイル、 二塩基酸エステル、 又は多 価アルコール誘導体 （アルキレングリ コールアルキルェ一テル又はアルキ レング リ コーノレモノ アルキルェ一テノレァセター ト） がある。 ハーブオイルと しては、 ォ レンジオイル、 グレープフルーツの種子を絞って得られるオイル、 ユーカ リ オイ ル、 ラベンダーオイル、 ティーツ リ ーオイルなど、 ほとんどのハーブオイルが発 泡スチロールを溶解する。 ハーブオイルは主成分に種々の成分が混合しているの で、 オレンジオイルの リ モネン、 ユーカ リ オイルのピネンなどといった主成分を 単一で用いてもよレ、。

二塩基酸エステルと しては、 アジピン酸ジェチル、 アジピン酸ジォクチルなど がある。

多価アルコール誘導体してはジエチレングリ コールモノ ェチルェ一テル、 ジェ チ レングリ コ一ノレモノへキシノレエ一テノレ、 ジエチレングリ コーノレモノ ブチノレエ一 テノレ、 ジエチレングリ コ ーノレエチノレエ一テノレアセテー ト、 ジエチレングリ コ 一ノレ ブチルェ一テルァセテ一 トなどがある。 これらジエチレン体の他にモノエチレン 体、 ト リエチレン体も含めるこ とができる。 これらのう ち溶解速度が遅いものが あるが、 それらは、 4 0で以上、 好ま しく は 5 0〜 7 に加温するこ とによ り 急速に発泡スチロールを溶解できる。 同種類の溶解液と しては、 ジエチレン基を ト リ エチレン基と したもの、 ェチルをメチルと したものなどがある。

以上述べた 2つの方法、 すなわちハロゲン化炭化水素を用いる方法と髙沸点溶 媒を用いる方法を結合させ、 残存溶媒のよ り少ないスチロールを得る方法を発明 者は見出した。 すなわち、 まずこれら高沸点溶媒に発泡スチロールを溶解した後 、 それに水又はアルコールを加えて得られたゲル、 あるいはこれらの高沸点溶媒 にあらかじめ少量の水やアルコールを加えて変性させておき、 そこに発泡スチロ ールを入れて、 得られたゲルを取り 出 し、 圧力を加えて十分に液を絞り 出した後 、 低沸点ハロゲン化炭化水素に再ぴ溶解する。 次にアルコール又はアルコールと 水混合液を加えて再びゲル化し、 液を絞り 出した後、 加熱などして残った液を揮 発させ、 高純度のスチロールを得る。 以上である。

ハロゲン化炭化水素に溶解したスチロールを非粘着性ゲルと して析出させるァ ルコ一ルと しては、 メ タノール、 エタノール、 イ ソプロ ピルァノレコ一ノレ、 ブタノ

—ノレなどのー価ァノレコーノレ、 エチレングリ コールなどの二価ァノレコ一ノレ、 グリセ リ ンなどの多価アルコールなどである。 この中で最も析出力が強く 、 非粘着化の 強いものはメ タル一ルであるが、 エタノールに水を少量加えて析出力を強く する こ とができ る。

水をほとんど溶かさない溶解液、 例えばジク ロ ロ フルォロェタン、 又は、 塩化 メチレンに、 アルコールを加えて変性させる場合、 アルコールが 5 %では発泡ス チロールは溶解して しまったが、 アルコールが 1 0 〜 5 0 %だと溶解せずに直接 非粘着ゲルとなった。 この非粘着ゲルをと り 出して、 圧縮し、 乾燥すればスチロ —ルが得られた。

本発明では、 アルコールを加え、 析出したゲルに、 圧力を加えて含まれる溶媒 をできる限り絞り 出すこ とが重要である。 また、 圧力を加える時に、 非粘着ゲル であるこ とが必要要件である。 必要ならばも う一度低沸点アルコールをゲルに加 えてよ く かき混ぜてよ り非粘着と し、 再び圧力を加えるなどして、 高沸点溶媒を 可能な限り除く。 高い圧力を加えれば液の大半が絞り 出されるので高圧下で絞り 出すのが好ま しい。

ゲル化させる前の階段のおいて、 発泡スチロールを溶解した液に溶解液を加え て希薄にした後、 塩溶液を加えてよ く 振と うする操作を行ってもよい。 これによ り 、 水性の不純物やゴミ を下層に除去できる。

ゲルを分離して残った溶解液とアルコールの混液に、 水のみ、 も しく は塩化ナ ト リ ゥム、 塩化カルシウム、 塩化マグネシウムなどの塩を溶解した水を加えて振る と、 ハロゲン化炭化水素を分離できる。 水/アルコール混液は、 蒸留、 透過分離法 などで水からアルコールを回収するこ とができる。 水とアルコールの混液は共沸 するが、 共沸液自体は、 そのままゲルの析出液と使えるので問題はない。

ベンジルアルコールと水の混液も析出力がある。 ベンジンアルコールのよ う な 中沸点アルコールを用いる利点は、 蒸留分離が容易であ り ， 塩化メチレン、 水、 ベンジルアルコールの順に蒸留分離される。 また、 アセ トンなどの水溶性溶媒と 水との混液を加えてもゲルが析出した。 このよ う に、 水との混合液は有用である 本発明による と、 減容及びリ サイ クル工程を自動化するこ とができる。 まず、 水と混和しない溶解液にアルコール （好ま しく は 5〜 3 0 %) を混合しておき （ A) 、 (A) を入れた容器 （B) に発泡スチロールを投入する。 発泡スチロール は泡を出して非粘着ゲルとなり 、 液の上方に浮く。 これとは別に、 発泡スチロー ルをあらかじめ投入した別の容器 （C) があって、 そこにゲル化液 （A) をポンプ (D) によ り流し込むか上方よ り入れて発砲スチロールをゲル化してもよい。 （B ) 又は （C) には、 例えば網かごが入れてあり、 それを引き上げる と液は （A) に 残り 、 液上方に淳いたゲルをかごの中に取り 出せる。

と り 出したゲルは、 圧縮機 （E) によ り 、 圧縮して中のゲル化液を放出させる と と もに、 平らな軟化スチロールを得るこ とができる。 これを細片と し、 温風風乾 させる。

塩化メチレン （ジク ロ ロメ タン） は発泡スチロールの溶解速度が極めて速く 、 更に引火性が無く 、 不燃性でもあるため、 自動化減容機の溶解液と して唯一のも のである。 しかし、 毒性があるために使用は出来ない。 発明者は、 塩化メチレン が水道水の温度で、 液化して回収できるこ とから、 ク ローズ ドシステムの自動減 容機が実現できるこ と を見出した。 すなわち、 （ 1 ) よ りすだれを通して投入さ れた発泡スチロールは、 ベル ト コンベア （ 3 ) に乗ってタンク （ 5 ) の入口まで 移動し、 （1)'のすだれを通って、 塩化メ チ レン （ 6 ) に落ちる。 ただちに溶解し て、 泡と と もに塩化メチレンが揮散する。 吸引ポンプ （ 9 ) よ り塩化メ チレンは 吸入されてれて冷却コイル （ 1 0 ) で液化する。 それは、 ドレイ ンとなって （ 7 ) に溜まる。

【図面の簡単な説明】

塩化メチレンを使用 した発泡スチロール減容機の正面断面図

(1) すだれ （2) ローラー （3) ベル ト コ ンベア （4) 発泡スチロール

(5) 密閉タ ンク （6) 塩化メチ レン （7) ドレイ ン （8) 冷却水 （9) 空 気吸引ポンプ （10) 冷却コイル

【本発明の代表的な実施態様】

( 1 ) . タンクに入れたジク ロ ロメ タン 1 0 0に対し、 発泡スチロールをかき混 ぜながら溶かせるだけ溶かし、 次にメ タノールを加えてかき混ぜる。 さ らに発泡 スチロールの大半がゲルとなるまでメ タノールを追加する。 分離したゲルについ ては、 網ですく って取り 出すか、 逆に液を排出 してタンク内にゲルを残す。

メ タ ノールの代わり にエタノール、 イ ソプロ ノ ノール、 又はこれらに 5〜 1 0 v/ v%の水を混ぜたものでもよレ、。

ゲルについては、 更にメタノールを表面にかける と表面が完全な非粘着性となる ので、 上から高圧圧縮して中の液を絞り 出し、 液をタンクから排出する と残るス チロールゲルを取り 出 し、 加温してスチロールとする。 ジク ロ ロメ タンと メ タノ —ルの混液は極性の差を利用 して分離して回収する。 エタ ノール、 イ ソプロパノ —ルを使用すれば沸点が高い（8 0で）ので、 ジク ロ ロメ タンとの分離が容易であ る。 なおメ タ ノ一ルはゲル化力が強いので少量ですむ利点があるが、 ジク ロ ロメ タンの沸点に近い。 それ故、 水を加えてジク ロ ロメ タンを水層から分離し、 残つ た水層の水 Zメ タ ノールを蒸留してメ タノールを分離する。

( 2 ) . リモネン、 ピネンなどのハーブ油、 アジピン酸エステルなどの二塩基酸 エステル、 ジエチレンダリ コールモノ アルキルエーテルァセテ一 トなどに発泡ス チロールを溶解し、 （ 1 ) と同様にしてエタノールを加えてゲルを得る。 それを 高圧圧縮してスチロールゲルと し、 加熱してスチロールを得る。 この方法では、 エタノールなどのアルコールを過剰に加えて、 出来るだけ溶解液を含まないゲル を得るこ とが必要である。

( 3 ) . ( 2 ) の溶解液 1 0 0 にあらかじめアルコールを 5〜 3 0加えて変性さ せておき、 発泡スチロールを入れる とゲルが上層に浮く。 それを網などで取り 出 し、 以下 （ 2 ) と同じ操作を行う。 ジエチレングリ コールモノェチルエーテルァ セテー トのみ、 水で変性できる。

( 4 ) . ( 2 ) 、 （ 3 ) で液を絞り 出して得られたゲルを再びジク ロ ロメ タ ン 1 0 0 に溶解し （ 1 ) の操作を行う。 （ 2 ) 、 （ 3 ) の溶解液のスチロールゲルへ の残存が極めて少なく なり高品質のスチールが得られる。 本発明においては、 変性液と しては、 非粘着性のゲルが得られ、 使用量も少な く すむメ タノ一ルが最も好ま しく 、 一方エタノールは安全性から最も好ま しい。 また、 （ 4 ) によ り得られるスチロールは、 ハーブ、 二塩基酸エステル、 グリ コ —ル類のみを用いるよ り 、 はるかに低温で溶媒が除去されるため、 熱劣化がなく 結晶化度が高い。 更に 1 0 0 °0以下で減容回収が可能であるため、 高温で溶媒除 去する従来の方法と比較してスチレンモノ マーがほとんど含まれていない。 【実施例 1 】

ジク ロ ロフルォロェタ ン 1 0 0 m 1 に発泡スチロール断片を加えて溶解した。 溶解は 5 0 gが限度で、 水あめのよ う な粘性物となった。 次に、 再びジク ロ ロ フ ルォロェタン 1 0 0 m I を加え、 よ く かき混ぜて低粘性の溶解液を得た。 次に、 塩化カルシウム 2 0重量％水溶液 1 0 O m 1 を加えてよく 振と う し、 静置する と 2相に分離した。 下層を捨て、 上層約 2 0 0 m 1 にメ チルアルコール 5 0 m 1 を 加えて混ぜる と 白いゲル状のスチロールが得られた。 ゲルを取り 出し、 温風乾燥 してスチロールを得た。 残ったァノレコールと、 ジク ロ ロ フノレオノレエタンの混合液 については、 塩カルシウム 2 0重量％液 1 0 O m 1 を加えてよ く振る と上層にジ ク ロ 口フルォロメ タンがく るのでこれを回収した。 下層の液は加温してメ タ ノ一 ルを回収 した。

【実施例 2 】

ジク ロ ロメ タン 1 0 O m 1 をビーカ一に入れ、 発泡スチロール 5 0 g を溶解し 、 その上層にエチルアルコールを 2 O m l 加えて、 上層に析出 したゲルを取り 出 した。 次にさ らにエチルアルコール 2 O m l を加えて、 同様に操作を行い、 さ ら にエチルアルコール 2 0 m 1 を加えて、 同様に操作した。 取り 出したゲルに水と エタノール混液を加えて混ぜ、 それをロールに通して液を絞り 出し、 得られたス チロールを 6 0 ¾に加温し、 ジク ロ ロメ タンを揮発させ、 次に 1 0 0 に加温し てエタノールを揮発させた。 それぞれの気化した蒸気は冷却塔で液化して液を回 収した。 絞り 出したエタ ノールと ジク ロ ロメ タンの混合液は、 水を過剰に加えて 、 下層に分離するジク ロ ロメ タンを取り 出し再利用 し、 上層の水/エタノール混液 は、 蒸留分離した。

【実施例 3 】

ジェチルレングリ コールモノェチルェ一テルァセテ一ト 1 0 O m 1 に発泡スチ ロールの断片 1 0 g を加えて溶解した。 次にエタノール 5 O m 1 を加えて混ぜる と 白いゲルが析出した。 この方法の代り に、 ジエチレングリ コールモノェチルェ 一テルアセテー トに 1 0〜2 0 v/v%のエタ ノールを加えて変性させた液に、発泡 スチロールを入れてゲルを析出させるこ と もできた。 ゲルを取り 出し、 エタノー ルで洗浄し、 次に強い圧力をゲルに加えて液を十分に絞り 出し、 スチロールゲル を得た。 最後に温風風乾し、 固形のスチロールを得た。 エタ ノールと溶解液との 混液は、 両者の沸点が大き く異なるため蒸留によ り容易に分離できた。

【実施例 4 】

リモネン 1 0 O m 1 に発泡スチロールを溶解し、 そこにィ ソプロパノールを加 えて混ぜてゲルを析出させ、 ゲルを取り 出して、 ロールに通して液を絞り 出し、 再びィ ソプロパノールを加えてまぜたものを高圧圧縮し、 スチロールゲルを得た 。 これをジク ロ ロメ タンに溶解し、 イ ソプロパノールを加えて再びゲルを析出さ せ、 ゲルを 6 0 に加温して、 ジク ロ ロメ タンを回収し、 次に 1 2 0 に加温し てィ ソプロパノールを揮発回収し、 固形のスチロールを得た。

【実施例 5 】

アジピン酸ジェチル 1 0 O m 1 に発泡スチロール 3 0 g を溶解し、 そこにエタ ノールを 3 O m l 加えて、 上層のゲルを析出させて取り 出し、 再びエタ ノール 3 O m l を加えて同様にしてゲルを取り 出し、 ゲルを高圧圧縮して液を絞り 出スチ ロールゲルを得た。 これをジク ロ ロメ タンに溶解し、 エタ ノールを加えて、 ゲル を析出させた。 ゲルを圧縮して液を絞り 出 してスチロールゲルと し、 6 0 で加 温してジク ロ ロメ タンを、 l o o t:に加温して、 エタノールを除き、 スチロール を得た。 二塩基酸エステルとエタ ノール混液に、 水を過剰に加えて、 二塩基酸ェ ステルを分離して回収し、 水エタ ノール混液は、 蒸留して分離回収した。 この場 合、 エタ ノールに水が少し混入するが、 そのまま変性液と して利用できる。

【実施例 6 】

タンクに、 ジク ロ ロメ タンに 3 0 %量のエタ ノールを加えたゲル化液を入れ、 そこに発泡スチロール断片を入れる と、 非粘着性ゲルが得られた。 タンク内の液 を吸引 してと り 出し、 残った非粘着性ゲルを外にと り 出 し、 高圧圧縮して平板状 スチロールゲルと し、 断片化した後、 温風風乾してスチロール片を得た。

【実施例 7 】

実施例 3 において、 エタノールの代わり に 5〜 1 0 %メ タノールによ り全く 同 じ結果を得た。 メ タノールは少量で済み、 かつ析出したゲルの粘着性が他のアル コールよ り格段に小さ く なるので、 ゲルの取扱いが容易になる利点があった。 【実施例 8 】

ジエチレングリ コールモノェチルエーテルに、 発泡スチロールを入れてかきまぜ ながら溶解させた。 次に、 水をかき混ぜながら徐々に加えていく と非粘着性ゲル が析出した。 これを高圧圧縮してスチロールゲルを得た。 溶解液と水との混液は 蒸留分離した。

Claims

請求の範囲

【請求項 1】

発泡スチロールを低沸点ハロゲン化炭化水素に溶解し、 それにアルコール又は アルコールと水の混合液を加え、 混ぜて得られた折出物と液とを分離し、 折出物 は加熱、 温風風乾、 減圧等によ り溶媒を揮発させてスチロールを得、 液には水を 過剰に加えて二層に分離後ハロ ゲン化炭化水素を分離回収するか、 蒸留分離によ り回収することを特徴とする発砲スチロールの減容回収方法。

【請求項 2】

スチロールゲルを低沸点ハロゲン化炭化水素に溶解し、 それにアルコール又は アルコールと水の混合液を加えて得られた折出物を液から分離し、折出物は加熱、 温風風乾、 減圧等により溶媒を揮発させてスチロールを得、 液には水を過剰に加 えて二層に分離後ハロゲン化炭化水素を分離回収するか、 蒸留分離によ り回収す るこ とを特徴とする発砲スチロールの減容回収方法。

【請求項 3】

高沸点のハーブオイル類、 グリ コール類、 又は二塩基酸エステル類からなる発 砲スチロール溶解液に発砲スチロールを溶解し、 それに水、 水とアルコール混合 液、 又はアルコールを加えてゲルを得、 そのゲルに含まれる余剰液体を圧力を加 えて絞り出し、 得られるスチロールゲルを加熱、 温風風乾、 減圧等の手段により 溶媒を除いてスチロールを得ることを特徴とする発砲スチロールの滅容回収方法。

【請求項 4】

高沸点のハーブオイル類、 グリ コール類、 又は二塩基酸エステル類からなる発 砲スチロール溶解液に、 水、 水とアルコール混合液、 又はアルコールを加えたゲ ル化液に、発泡スチロールを入れて得られるゲルに、圧力を加えて液を絞り出し、 得られるスチロールゲルを加熱、 温風風乾、 減圧等の手段によ り溶媒を除いてス チロールを得ることを特徴とする発泡スチロールの減容回収方法。

【請求項 5】

請求項 3又は請求項 4で得られたスチロールゲルについて、 請求項 2の操作を 行う事を特徴とする発泡スチロールの減容回収方法。

【請求項 6】

塩化メチレンを入れたタンク とその上部に発泡スチロールの投入窓と吸引ダク - 1 o - ト とがあ り 、 この吸引ダク トは投入窓から取り入れた空気と、 タンク内の塩化メ チレンの蒸気とを冷却液化分離部に導く ものであり 、 冷却液体分離部で液化した 塩化メチレンはタンクに戻されるこ とを特徴とする発泡スチロール减容機。

【請求項 7 】

投入窓はコンベアに連結してあり 、 コンベアに置いた発泡スチロールが投入窓 まで運ばれてタンク内に入って溶解するカ 投入窓前方がチャンバ一になつてお り 、 そこである大き さ以下に砕かれ、 コンベアによって運ばれ投入窓からタンク 内に入るよ う にした第 6項記載の発砲スチロール減容機。

【請求項 8 】

請求項 1 、 2又は 5 の方法によって得られたスチロール。