JP4012026B2 - Foaming plastic liquefaction apparatus and liquefaction method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡プラスチックの処理装置に関し、詳しくは、発泡プラスチックを混練しながら加熱する発泡プラスチックの処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発泡プラスチックは、断熱材、建材、構造材、緩衝材、遮音材その他の工業用材料として使用することができる材料で、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム等がその材質に応じて適宜用いられている。特に、ウレタン樹脂の発泡材は、その応用技術開発が進められることにより、冷蔵庫の断熱材、建材の断熱材、シートやマットのクッション材など様々な分野で使用されるようになっている。また、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォームは断熱材の他、容器などとして広く使用されている。
【0003】
近年、工業製品のリサイクルに関する法律の制定が進められ、冷蔵庫、車、包装容器などのリサイクルが必要となり、これに伴って、これらの製品に用いられているウレタンフォームやポリスチレンフォームのリサイクル技術の確立が急務となっている。
【0004】
プラスチックには、主に、マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクル、サーマルリサイクルなどのリサイクル方法があり、その材料や再生手段によって様々な方法が用いられている。例えば、ウレタン樹脂のリサイクル方法の一つとしてケミカルリサイクルがあり、これは、ウレタン樹脂を低分子量化合物もしくは原料化合物にまで分解する方法であり、これに関連しては古くから様々な方法が報告されている。例えば、モノエタノールアミンで軟質ポリウレタンフォームを分解し、その後、分解生成物から芳香族アミン及びモノエタノールアミンを蒸留して分離回収する方法が記載されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、ウレタン樹脂の製造原料であるポリオールを分離回収することを目的としており、モノエタノールアミンなどの分解処理剤を多量に使用しているため、得られる分解生成物は蒸留により精製しなければならないので、再利用するための処理工程が繁雑である。さらに、分解反応をバッチ式で行うため、処理に時間がかかる。
【0005】
【特許文献1】
特公昭42−10634号公報
【0006】
他方、ウレタン樹脂に分解剤を添加して液状物に分解する方法が記載されており(例えば、特許文献2参照)、得られる液状物をそのまま再生樹脂原料として用いれば、処理工程は簡素になる。
【0007】
【特許文献2】
特開昭51−79198号公報
【0008】
また、ポリスチレンフォームの処理方法としては、リモネン等の減容化剤を用いて溶解し減容化する方法や、そのまま加熱して減容化し、ペレットにして再生する方法などがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
これらのリサイクル方法においては、プラスチックまたは処理剤とプラスチックとの混合物を加熱する工程が含まれているが、発泡プラスチックは、内部の気泡により極めて熱伝導性が低い材料であるため、処理を促進するために加熱を行っても発泡プラスチック内部に熱を効率よく供給できないので、前述のような処理方法を利用してウレタンフォームを処理する場合、処理効率を向上させるための改善が必用となる。
【0010】
また、ケミカルリサイクルの場合には固体状の樹脂に分解剤を十分に反応させるには時間を必用とするので、反応時間を短縮するためには、樹脂及び処理剤の混合及び樹脂の処理を促進するための装置構成上の工夫が必用である。
【0011】
また、混合を含む処理を連続的に効率よく行うために用いる処理装置として、混練機能を有する押出機があるが、前述のような処理方法を利用してプラスチックの処理を押出機によって行うと、プラスチック、特に発泡プラスチックは嵩高く、処理されるに従って減容化されるため、処理が進むと押出機の加熱部との接触が不十分になり熱供給が不足するため、処理上での化学的反応が進み難くなる。更に、発泡プラスチックの熱伝導性が低いために反応に必要な熱が十分に伝わらず、処理生成物の品質が安定しないという問題点がある。この問題は、処理装置が大型になるほど顕著に現われるので、実施上の障害となる。
【0012】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、発泡プラスチックの処理を連続的に効率よく行うことができ、処理生成物の品質が安定し、大量処理が可能な発泡プラスチックの処理装置を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、プラスチックの液化装置は、発泡プラスチック及び前記発泡プラスチックの分解剤又は減容化剤を投入するための投入口、及び投入された前記発泡プラスチックの液化生成物を排出するための排出口とを有するシリンダと、前記発泡プラスチックの液化による容積減少に従って前記投入口側から前記排出口側に向かって容積が減少するように形成され前記投入された前記発泡プラスチックを前記排出口に搬送するための螺旋状の溝を有し、前記シリンダに内接するように回転可能に支持されて前記発泡プラスチックの滞留時間が液化に要する時間に対応するように回転速度が調節されるスクリュと、前記シリンダ及び前記スクリュの両方から前記シリンダ内の前記発泡プラスチックを液化する温度に加熱するための加熱手段とを具備することを要旨とする。
また、本発明の一態様によれば、発泡プラスチックの液化方法は、投入口及び排出口を有するシリンダと、前記投入口から投入されるプラスチックを前記排出口に搬送するための螺旋状の溝を有し前記シリンダに内接するように回転可能に支持されたスクリュと、前記シリンダ内の前記プラスチックを加熱するための加熱手段とを有する処理装置に、発泡プラスチック及び前記発泡プラスチックの分解剤又は減容化剤を投入して、前記発泡プラスチックが液化する温度に加熱する発泡プラスチックの液化方法であって、前記加熱手段による加熱を前記シリンダ及び前記スクリュの両方から行い、前記投入口から投入される発泡プラスチックの液化による容積減少に従って前記溝の容積が前記投入口側から前記排出口側に向かって減少するように前記溝を構成し、前記発泡プラスチックの前記処理装置内での滞留時間が液化に要する時間に対応するように前記スクリュの回転速度を調節することを要旨とする。
【0014】
なお、「前記投入口側から前記排出口側に向かって容積が減少するように」形成された溝とは、投入口から排出口までの少なくとも一部において減少する部分があればよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
プラスチックと分解剤または減容化剤とを混合し加熱すると、プラスチックの分解減容化が進行するが、発泡プラスチックの場合、樹脂が処理されるに従って気泡が壊れて減容化するため、処理装置の壁部と発泡プラスチックとの間に隙間ができ、壁部からの直接的な熱供給が低下する。しかも、発泡材は内部気泡の存在により熱伝導性が極めて低いので、発泡材表面からの直接的な熱供給の低下は処理効率に大きく影響する。従って、発泡プラスチックの処理を進行させるためには、処理装置壁部と発泡プラスチックとの接触が常に維持されるように、発泡プラスチックの処理による容積減少に従って被処理物が収容される容積が減少するような装置構成が必要となる。なお、被処理物とは、発泡プラスチック、発泡プラスチックの処理生成物、あるいは両者の混合物のいずれかの状態のものを指し、投入口では発泡プラスチック、搬送中に一部が処理生成物となり、排出口に進に従って処理生成物の比率が高まっていく。
【0016】
また、押出機型の処理装置を用いた発泡プラスチックの連続処理においては、処理装置に連続的に投入すると、熱が処理装置壁部から内部の未処理物に伝わりにくいため、未処理物が通過している部分では処理装置内部のスクリュが徐々に冷却されるので、処理効率が低下し、投入可能な量が減少する。更に、反応に必要な熱が均一に伝わらず、処理生成物の品質が安定しない。
【0017】
本発明では、押出機型の処理装置を用いて、装置壁部と被処理物との接触が常に維持されるように、被処理物が収容される容積が投入側よりも排出側において狭小化されるように装置構造を構成することにより、上記の問題を解決して発泡プラスチックを連続的に効率よく処理して、安定した品質の処理生成物を得ることが可能となる。
【0018】
以下に、ウレタンフォームの分解装置を例として本発明の実施形態を説明する。尚、前述した課題は、ウレタンフォームに限らず各種発泡プラスチックの処理に共通の事項であるので、以下に説明する処理装置は、処理により減容化する種々のプラスチック材の処理に適用可能である。
【0019】
図1は、処理装置の構造を大まかに示す概略構成図で、処理装置1は、一軸押出機型の反応部2を有する。図2(a)〜(c)は、図1の処理装置1の反応部2の内部を説明するための図である。
【0020】
分解処理するウレタンフォーム及び分解剤を混合機3を用いて混合した混合材料4は、被処理物として、反応部2のシリンダ5の一端に設けられる投入口へフィーダー8を介して供給される。シリンダ5は、金属などの熱導伝性のよい材料で形成される壁部と、これを加熱する加熱手段と、これらを被覆する断熱性の外周部とから構成され(図示は省略する)、シリンダ5内で被処理物を加熱することによりウレタンフォームの分解処理が進行する。ウレタンフォームの分解物を含む被処理物は他端の排出口7から排出される。反応部2は、複数の区画、この例ではC1〜C7の7つの区画に分けられており、各々について個別に温度を設定・変更することができる。シリンダ5の加熱手段は、一般的に用いられているものから適宜選択すればよく、例えば、鋳込みヒータを設ける方法や、熱媒体として油又は水蒸気を循環させて加熱する方法などが挙げられる。
【0021】
図2に示すように、シリンダ5の内壁は円筒状のスクリュ孔を構成し、スクリュ孔内において、スクリュ9がシリンダ5と同軸状且つ回転可能に支持される。スクリュ9は周部に螺旋状の溝を有し、スクリュ9の周縁部つまりネジ山はシリンダ5内壁と内接する。駆動部6によってスクリュ9を回転駆動することにより、投入口から供給された混合材料4は、スクリュ9の溝に沿って排出口7へ向かってスクリュ孔内を移動しながら加熱され、排出口7から押し出される。この例では、ウレタンフォームは予め分解剤と混合された状態で反応部2に投入されるが、ウレタンフォーム及び分解剤を同時に直接反応部2に投入して反応させてもよい。
【0022】
スクリュ9の溝は、螺旋のピッチは一定であるが、溝の深さが投入口側から排出口側へ向かうに従って徐々に浅くなるように形成されている。換言すれば、スクリュ9の軸部分は排出口側から投入口側へ向かってテーパーになっている。従って、スクリュ9の軸方向に垂直な断面における溝の断面積は投入口側から排出口側へ向かって次第に減少するので、スクリュ9の溝の容積は、投入口側から排出口側へ向かって次第に減少する。故に、投入口から混合材料4がシリンダ5内に投入されて被処理物が溝に沿ってシリンダ5内を進行する間に、スクリュ9の溝の占める比率も減少するため、被処理物の容積がウレタンフォームの分解によって徐々に減少しても、被処理物とシリンダ内壁との間に隙間ができるのを防止し、両者の接触を維持することができ、シリンダ5から被処理物への熱供給が確保される。
【0023】
スクリュ9の溝の寸法は下記に従って設定することができる。
【0024】
スクリュ9の投入口下におけるスクリュ谷径(軸部の径)をDiとし、投入口下部におけるピッチの長さをliとし、スクリュ9の投入口側から見て最初の容積減少が終わる排出口側部分のスクリュ谷径をDfとし、その排出口側部分のピッチの長さをlfとし、シリンダ内径(スクリュ径)をDとすると、投入口下における螺旋一巻き当りの溝の容積Viは、
Vi=[(D/2) 2 ×π−(Di/2) 2 ×π]×li
と近似され、排出口側部分の溝の容積Vfは、
Vf=[(D/2) 2 ×π−(Df/2) 2 ×π]×lf
と近似できるので、溝の容積の縮小比は、Vf/Viで表される。故に、ウレタンフォームはこの縮小比に従って体積が減容される。一般的に、ウレタンフォームの発泡倍率は100倍程度までのものが多いため、溝の容積の縮小比Vf/Viは1/100〜の範囲内が好ましい。
【0025】
実際のスクリュのサイズ表示においては溝の深さ、つまりねじ山の高さを表示することも多く、この場合には、投入口下における溝の深さ、つまりねじ山の高さをhi、排出口側部分の溝の深さ、つまりねじ山の高さをhfとすると、
hi=(D−Di)/2
hf=(D−Df)/2
と表すことができるので、hi、hfを用いて縮小比が表される。
【0026】
スクリュ9に形成された溝の単位長さ当たりの容積は、投入口から排出口にかけて一様に減少しても、あるいは局所的に減少するようにしてもよい。つまり、少なくとも溝の一部において減少する構成とすることができる。樹脂の分解の進行による被処理物の容積変化のプロファイルを勘案して決定するのが好ましい。反応が進んでいない時点での急激な溝の容積の減少は材料詰まりの原因となるので、投入口からスクリュ長(又はシリンダ長)Lに対して約1/20までの部分での急激な溝の狭小化は避けるのが望ましい。好ましくは、スクリュ長(又はシリンダ長)Lに対して1/20の地点での容積をVaとすると、容積の縮小比Va/Viと表され、Va/Viが0.4以上であることが望ましい。また、溝の容積の縮小は連続的である方が、被処理物が滑らかに押し出され、目詰まり防止の点で好ましい。被処理物の分解装置内での滞在時間はスクリュの回転速度によって調節することができ、フォームの分解に必要な処理時間に応じて適宜設定することができる。これは、シリンダ長Lの設計の際に併せて考慮するとよい。
【0027】
上記の分解装置は、スクリュ9を加熱する手段を設けて被処理物を外側(シリンダ側)及び内側(スクリュ側)の両方から加熱するように構成することにより、ウレタンフォームと接触して熱を直接供給する面積が増加し熱供給効率が上がるので、ウレタンフォームを更に効率よく分解することができ、ウレタンフォームの処理量を増加させることができる。これは、例えば、スクリュ9の内部にヒーターや高温の水蒸気又は油を導入できる管を埋め込んで加熱することによって可能である。
【0028】
図3は、処理装置1の他の実施形態を示す図で、この装置では、反応部2aのスクリュ9aの溝は、溝の深さは一定である(hi=hf)が、螺旋のピッチが徐々に短縮され、溝の軸方向の幅が投入口側から排出口側へ向かって徐々に短くなる(li>lf)ように形成されている。従って、スクリュ9aの軸方向に垂直な断面における溝の断面積は一定であるが、スクリュ9aの溝の単位長さ当りの溝の容積は投入口側から排出口側へ向かって次第に減少する。故に、投入口から混合材料4がシリンダ5a内に投入されて被処理物が溝に沿ってシリンダ5a内を進行する間に、スクリュ9aの軸方向の溝の占める容積が減少するため、被処理物とシリンダ内壁との接触を維持することができ、シリンダ5aから被処理物への熱供給が確保される。この処理装置は、装置の軸方向の長さの短縮が行い易い。
【0029】
あるいは、処理装置の反応部を図4のように構成してもよい。図4における反応部2bでは、螺旋のピッチは一定である(li=lf)が、シリンダ5bの内部及びスクリュ9bが排出口側から投入口側へ向かってテーパーになっている。つまり、スクリュ9bの溝は、シリンダ5bの内径D及びスクリュ9bの外径が徐々に小さくなる円錐台形状にすることによって、溝の深さが投入口側から排出口側へ向かって徐々に浅くなる(hi>hf)。従って、スクリュ9bの軸方向に垂直な断面における溝の断面積は投入口側から排出口側へ向かって次第に減少するので、スクリュ9bの溝の容積も投入口側から排出口側へ向かって次第に減少する。故に、投入口から混合材料4がシリンダ5b内に投入されて被処理物が溝に沿ってシリンダ5b内を進行する間に、スクリュ9bの軸方向の溝の占める容積が減少するため、被処理物とシリンダ内壁との接触が維持され、シリンダ5bから被処理物への熱供給が確保される。この処理装置は、スクリュの軸部の径を一定にすることができるので、スクリュの強度が比較的均一になる。
【0030】
上述から理解されるように、本発明の処理装置のシリンダ及びこれに内接するスクリュは、スクリュ孔及びスクリュの形状が円筒形又は円錐台形つまり回転体形状であり、スクリュ周部の螺旋状の溝の容積が投入口側より排出口側の方が小さくなるように溝の深さ(径方向)及び/又は幅(軸方向)を減少させる。
【0031】
本発明における処理装置は、上記のように押出し機型に構成することにより、ウレタンフォームの分解が連続的に行われる。処理装置は、シリンダーの内部にスクリュを複数有するように構成することも可能である。また、図2〜図4の処理装置の特徴を組み合わせて用いてもよい。例えば、図5のように、図2〜図4のシリンダ及びスクリュから複数種選択して連続的に接続した1組のシリンダ及びスクリュを構成したり、スクリュの溝の深さ及び幅が同時に減少するように構成することができる。図5では、スクリュの軸方向長さL1、L3及びL5の部分では溝の容積は一定で、軸方向長さL2及びL4の部分において軸部の径の増大によって溝の容積が縮小する。このように、ピッチ当りの溝の容積を減少させる方法は様々あるが、図2のようにスクリュの溝の深さを減少させる方法、つまりスクリュの山の高さを増加させる方法が、図3のようなスクリュピッチ幅を減少させる方法よりもシリンダとの接触面積が大きくなるので、シリンダからの熱供給効率が上がり、被処理物の処理効率をより大きく増加させることができる。
【0032】
本発明の処理装置は、ウレタン樹脂、特にウレタンフォームの連続分解処理に効果的に適用することができ、ウレタン樹脂は、ウレタン結合や尿素結合を有するポリマーであればいかなるものでも良く、冷蔵庫断熱材のような硬質ウレタンフォームやシートのクッション材のような軟質ウレタンフォームその他半硬質ウレタンフォーム、建材の断熱材のようなイソシアヌレートフォームなど発泡しているものであればなお好ましい。但し、処理する材料はこれに限定されるものではなく、処理により減容化する他の発泡プラスチック、つまり、プラスチック製の多孔質材料の分解処理に用いてもよい。
【0033】
本発明の処理装置を用いたウレタンフォームの分解処理は、例えば、以下のように行われる。
【0034】
まず、ウレタンフォームは、前述の分解装置を用いて処理する前に適宜破砕することが望ましい。破砕方法はいかなる方法でもよく、例えば、カッター式、ボールミル粉砕法、ピン型ミル、ロッドミル、ハンマーミル、コーンクラッシャー等を用いて行うことができる。破砕形状は、分解装置に投入できる程度の大きさであればよく、特に限定されない。
【0035】
破砕したウレタンフォームは、分解剤及び必用に応じて添加される触媒と混合される。分解剤は、分解方法によって異なり、アミン化合物、ポリオール、水などがある。使用するアミン化合物には、直鎖状脂肪族アミン、環状脂肪族アミン、芳香族アミン、および複素環式アミン等がある。直鎖状脂肪族アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、プロパンジアミン、2−エチルヘキシルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、エチルアミノエタノール、アミノブタノール、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、n−アミルアミン、イソブチルアミン、あるいはメチルジエチルアミン等が挙げられる。環状脂肪族アミンとしては、シクロヘキシルアミン、ピペラジン、ピペリジン等がある。芳香族アミンとしては、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、フェニレンジアミン、キシリレンジアミンあるいはクロロアニリンなどを挙げることができる。複素環式アミンとしては、ピリジン、ピコリン、N−メチルモルフォリン、エチルモルフォリン、ピラゾール等が挙げられる。これらのアミン類は単独又は2種以上を混合して使用することができる。
【0036】
ポリオールは特に限定されるものではないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等の二価のアルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール等の三価のアルコール、ポリエチレングリコール等の重合体及びこれにエポキサイド付加したポリエーテルポリオール、及びポリエステルポリオール等が挙げられる。
【0037】
水を用いる加水分解では、触媒として特に限定されるものではないが、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またそれらの化合物及びアミン化合物などが用いられる。
【0038】
上記のような分解剤を混合したウレタンフォームを処理装置に投入して分解する。ウレタンフォームは、分解処理により、液状又は固体状の分解物となり、様々な再生品を製造する資源となる。例えば、分解物にエポキシ樹脂を混合させて硬化させると、ウレタン変性エポキシ樹脂になる。この際に使用するエポキシ樹脂は汎用のエポキシ樹脂などでよい。また、分解物をウレタン樹脂の原料として使用することもできる。
【0039】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【0040】
(実施例1)
<ウレタンフォームの準備>
使用済み冷蔵庫の断熱材部分の硬質ウレタンフォーム(密度25kg/m3)を取り出し、5mm程度に粉砕した。
【0041】
<ウレタン樹脂の分解>
ジエタノールアミン500g及びウレタンフォーム1500gを容器混合型攪拌器に投入し、10分間混合し、ジエタノールアミン/ウレタンフォーム混合比=1/3の混合材料を得た。
【0042】
図6に示すような、スクリュ孔径Dが65mmでL/Dが30.5のシリンダ5dと、フィーダ(ホッパー)8下部における谷径Diが45mmであり、上流側L1’までの部分(軸方向長さL=0〜L1’の部分、L1’/D=4.4)では谷径Diは一定であり、これに続く下流側のL2’までの部分(L=L1’〜(L1’+L2’)の部分、L2’/D=5.0)において谷径が排出口側の谷径Df=59mmまで直線的に増加するように溝が設けられたスクリュー9d(溝の縮小比Vf/Vi=0.33)とを有する一軸押出機型の処理装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0043】
シリンダ5dを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュ9dを作動し、上述したウレタンフォーム混合材料を7.7kg/hの割合で投入口に投入して混合材料をシリンダ5d内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。
【0044】
(実施例2)
<ウレタン樹脂の分解>
スクリュー9dのフィーダ(ホッパー)8下部における谷径Diが25mmであり、上流側L1’までの部分(軸方向長さL=0〜L1’の部分、L1’/D=6.5)では谷径Diは一定であり、これに続く下流側のL2’までの部分(L=L1’〜(L1’+L2’)の部分、L2’/D=5.0)において谷径が排出口側の谷径Df=56.5mmまで直線的に増加するように溝が設けられた(溝の縮小比Vf/Vi=0.29)こと以外は実施例1と同様の図6に示すような構造の一軸押出機型の処理装置を用いて、下記の分解処理を行った。
【0045】
シリンダ5dを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入して混合材料をシリンダ内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォーム混合材料は17.5kg/hの割合で投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。
【0046】
(実施例3)
図2に示すような、スクリュ孔径Dが65mmでL/Dが30.5のシリンダ5と、フィーダ(ホッパー)8下部におけるスクリュ9の谷径Diが25mmで投入口から排出口に向かって谷径がDi(25mm)からDf(56.6mm)まで直線的に増加するように溝が設けられたスクリュー9(溝の縮小比Vf/Vi=0.29)とを有する一軸押出機型の処理装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0047】
シリンダ5を加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入して混合材料をシリンダ内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォーム混合材料を15.8kg/hの割合で投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。
【0048】
(実施例4)
<ウレタン樹脂の分解>
図5に示すようなスクリュ谷径の増加部分が2箇所にあるスクリュ9cを有する一軸押出機型の処理装置を準備した。この処理装置において、シリンダ5cのスクリュ孔径Dが65mmでL/Dが30.5であり、スクリュー9cの上流側からL1までの部分(L1/D=6.5)は谷径は変化せず、これに続くL2の部分(L2/D=2.5)で谷径がDi(=25mm)から40.8mmまで直線的に増加し、その後のL3の部分(L3/D=6.5)において谷径は40.8mmに維持され、更にL4の部分(L4/D=2.5)で谷径が40.8mmからDf(=56.5mm)まで直線的に増加し、下流のL5(L5/D=12.5)において一定であるように溝が設けられ(溝の縮小比Vf/Vi=0.71×2)、この装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0049】
シリンダ5cを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入して混合材料をシリンダ内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォーム混合材料は13.7kg/hの割合で投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。
【0050】
(実施例5)
ジエタノールアミン150gとウレタンフォーム1500gを容器混合型攪拌器に投入し、10分間混合し、ジエタノールアミン/ウレタンフォーム混合比が1/10の混合材料を得た。
【0051】
実施例2と同じ分解装置を用い、下記の分解処理を行った。
【0052】
シリンダを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、上述したウレタンフォーム混合材料を投入口に投入して混合材料をシリンダ内で加熱混練した。この結果、20.5kg/hの割合でウレタンフォーム混合材料を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。
【0053】
(実施例6)
<ウレタンフォームの準備>
使用済み建材の断熱材のウレタンフォーム(密度28.0kg/m3)を取り出し、5mm程度に粉砕した。
【0054】
<ウレタン樹脂の分解>
ジエタノールアミン150gとウレタンフォーム1500gを容器混合型攪拌器に投入し、10分間混合して、ジエタノールアミン/ウレタンフォーム混合比が1/10の混合材料を得た。
【0055】
実施例2と同じ分解装置を用いて以下の分解処理を行った。
【0056】
シリンダを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュ回転数を300rpmに設定して駆動部によりスクリュを作動し、上述したウレタンフォーム混合材料を投入口に投入して混合材料をシリンダ内で加熱混練した。この結果、18.8kg/hの割合でウレタンフォーム混合物を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘長な液体であった。この分解物は室温になると固化した。
【0057】
(実施例7)
<ウレタンフォームの準備>
自動車のシートのクッション加工工程の軟質ウレタンフォーム廃材(32.5kg/m3)を回収し、5mm程度に粉砕した。
【0058】
<ウレタン樹脂の分解>
モノエタノールアミン300gとウレタンフォーム1500gを容器混合型攪拌器に投入し、10分間混合して、モノエタノールアミン/ウレタンフォーム混合比が1/5の混合材料を得た。
【0059】
実施例2と同じ処理装置を用いて以下の分解処理を行った。
【0060】
シリンダを加熱装置によって210℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、上述したウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で混合材料を加熱混練した。この結果、23.2kg/hの割合でウレタンフォーム混合材料を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、オレンジ色のペースト状であった。
【0061】
(実施例8)
スクリュ孔径Dが65mmでL/Dが30.5のシリンダ5aと、谷径が投入口から排出口まで一定(Di=Df=25mm)でスクリュピッチが70mmから32mmまで連続的に減少するように溝が設けられた(溝の縮小比Vf/Vi=0.46)スクリュー9aとを有する図3に示すような処理装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0062】
シリンダを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で混合材料を加熱混練した。この結果、12.0kg/hの割合でウレタンフォーム混合材料を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘調な液体であった。
【0063】
(実施例9)
スクリュピッチが59mmから32mmに連続的に変化し溝の縮小比Vf/Viが0.16であること以外は実施例2と同じ図6に示すような構造の一軸押出機型の処理装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0064】
シリンダを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で混合材料を加熱混練した。この結果、18.1kg/hの割合でウレタンフォーム混合材料を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘調な液体であった。
【0065】
(実施例10)
図4に示すような、スクリュ孔径Dが65mmから45mmまで連続的に変化しL/Dが30.5のシリンダ5bと、スクリュ口径の変化に伴ってスクリュ径は変化するがスクリュ谷径は25mmのまま一定であるスクリュ9b(溝の縮小比Vf/Vi=0.34)とを有する一軸押出機型の処理装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0066】
シリンダを加熱装置によって250℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で混合材料を加熱混練した。この結果、12.8kg/hの割合でウレタンフォーム混合材料を投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、茶色の粘調な液体であった。
【0067】
(参考例1)
<ウレタン樹脂の分解>
L/Dが30.5でスクリュ孔径Dが65mmのシリンダと、フィーダ(ホッパー)下部における谷径Di及び排出口側の谷径Dfが25mmの均一な溝が設けられたスクリュー(溝の縮小比Vf/Vi=1)とを有し、スクリュ内部にヒーターが埋め込まれ温調可能な一軸押出機型の分解装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0068】
シリンダ及びスクリュを加熱装置及び内部のヒータによって210℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部によりスクリュを作動し、実施例7で使用したものと同様のウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォーム混合材料を15.0kg/hの割合で投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、オレンジ色のペースト状であった。
【0069】
(実施例11)
<ウレタン樹脂の分解>
実施例7と同じウレタンフォーム混合材料を用い、スクリュ内部にヒーターが埋め込まれて温調可能に構成されたこと以外は実施例2と同じスクリュ及びシリンダを有する一軸押出機型の分解装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0070】
シリンダ及びスクリュを加熱装置及び内部のヒータによって210℃に温調し、
スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部によりスクリュを作動し、ウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で加熱混練した。この結果、ウレタンフォーム混合物は35.2kg/hの割合で投入でき、ウレタンフォームの分解物が連続的に得られ、分解物は、オレンジ色のペースト状であった。
【0071】
(比較例1)
<ウレタン樹脂の分解>
L/Dが30.5でスクリュ孔径Dが65mmのシリンダと、フィーダ(ホッパー)下部における谷径Di及び排出口側の谷径Dfが25mmの均一な溝が設けられたスクリュー(溝の縮小比Vf/Vi=1)とを有する一軸押出機型の分解装置を用いて下記の分解処理を行った。
【0072】
シリンダを加熱装置によって210℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部によりスクリュを作動し、実施例1と同じウレタンフォーム混合材料を投入口に投入してシリンダ内で混合材料を加熱混練した。この結果、投入量の割合が少ない5.0kg/hでは液状の分解物が生成したが、投入量の割合が8.0kg/hでは材料の目詰まり現象が生じ、投入量を増加させることができなかった。
【0073】
(実施例12)
<ポリスチレンフォームの準備>
断熱材に使用しているポリスチレンフォーム廃材(発泡スチロール、密度:20.0kg/m3)を回収し、5mm程度に粉砕した。
【0074】
<ポリスチレンフォームの減容化>
実施例11と同じ処理装置を用いて以下の減容化処理を行った。
【0075】
シリンダ及びスクリュを加熱装置によって180℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、上述したポリスチレンフォームを投入口に投入してシリンダ内で加熱混練した。この結果、38.2kg/hの割合で投入でき、ポリスチレンフォームの減容化物が連続的に得られた。減容化物は、冷却により白色のペレットに再成形できた。
【0076】
(実施例13)
実施例11と同じ処理装置を用いて以下の減容化処理を行った。
【0077】
シリンダ及びスクリュを加熱装置によって60℃に温調し、スクリュの回転数を450rpmに設定して駆動部6によりスクリュを作動し、実施例12と同じポリスチレンフォームを定量フィーダから40.0kg/hの割合で投入し、続いてリモネンをシリンダにあるベントから0.8kg/hの割合で送液ポンプを用いて投入した。全体の投入量は40.8kg/hであった。ポリスチレンフォーム及びリモネンの混合物はシリンダ内で加熱混練され、この結果、ポリスチレンフォームの減容化物連続的に得られ、減容化物は、リモネンを回収した後に白色のゲル状ペレットに再成形できた。
【0078】
以上の実施例1〜実施例13、参考例1及び比較例1をまとめると、表1のようになる。
【0079】
【表1】
実施例2及び比較例1の結果から、スクリュの溝の容積が上流から下流に向かって減少するように構成すると、ウレタンフォームの分解効率が向上し処理能力が増加することがわかる。更に、投入口側の溝が大きいと効果が増すことがわかる(実施例1と実施例2との比較)。これは、スクリュ内部に加熱手段を有する場合でも同様で、実施例7と実施例11との比較から分解装置の処理能力が増加することが明らかである。
【0080】
【発明の効果】
本発明は、発泡プラスチックの処理方法において、処理生成物の定量的な処理効率の向上を図った発泡プラスチックの処理方法及びその処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理装置の第1の実施形態を示す概略構成図。
【図2】図1の実施形態における反応部の内部構成を示す図で、(a)は処理装置の軸方向に沿った説明図、(b)は、(a)中のB−B線断面図、(c)は、(a)中のC−C線断面図。
【図3】本発明の処理装置の第2の実施形態を示す処理装置の軸方向に沿った説明図(a)、(a)中のB−B線断面図(b)、及び、(a)中のC−C線断面図(c)。
【図4】本発明の処理装置の第3の実施形態を示す処理装置の軸方向に沿った説明図(a)、(a)中のB−B線断面図(b)、及び、(a)中のC−C線断面図(c)。
【図5】本発明の処理装置の第4の実施形態を示す処理装置の軸方向に沿った説明図(a)、(a)中のB−B線断面図(b)、及び、(a)中のC−C線断面図(c)。
【図6】本発明の処理装置の第5の実施形態を示す処理装置の軸方向に沿った説明図(a)、(a)中のB−B線断面図(b)、及び、(a)中のC−C線断面図(c)。
【符号の説明】
1 処理装置、 2,2a,2b,2c,2d 反応部、
5,5a,5b,5c,5d シリンダ、 6 駆動部、
7 排出口、 8 フィーダ、
9,9a,9b,9c,9d スクリュ、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing apparatus for foamed plastic, and more particularly to a processing apparatus for foamed plastic that heats the foamed plastic while kneading.
[0002]
[Prior art]
Foamed plastic is a material that can be used as heat insulating materials, building materials, structural materials, cushioning materials, sound insulation materials and other industrial materials. Polyurethane foam, polystyrene foam, polyethylene foam, etc. are appropriately used depending on the material. Yes. In particular, urethane resin foam materials have been used in various fields such as refrigerator heat insulation materials, building material heat insulation materials, and cushion materials for sheet and mats, as application technology is being developed. Polystyrene foam and polyethylene foam are widely used as containers, as well as heat insulating materials.
[0003]
In recent years, legislation on the recycling of industrial products has been enacted and it has become necessary to recycle refrigerators, cars, packaging containers, etc. Along with this, establishment of recycling technology for urethane foam and polystyrene foam used in these products Is an urgent need.
[0004]
Plastics mainly have recycling methods such as material recycling, chemical recycling, and thermal recycling, and various methods are used depending on the materials and recycling means. For example, one of the urethane resin recycling methods is chemical recycling, which is a method of decomposing urethane resin into low molecular weight compounds or raw material compounds. In this connection, various methods have been reported for a long time. ing. For example, a method is described in which a flexible polyurethane foam is decomposed with monoethanolamine, and then aromatic amine and monoethanolamine are distilled and separated and recovered from the decomposition product (see, for example, Patent Document 1). This method is intended to separate and recover polyol, which is a raw material for producing urethane resin, and uses a large amount of decomposition treatment agents such as monoethanolamine, so the resulting decomposition products must be purified by distillation. As a result, the processing steps for reuse are complicated. Furthermore, since the decomposition reaction is performed in a batch system, the processing takes time.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No.42-10634
[0006]
On the other hand, a method for adding a decomposing agent to a urethane resin and decomposing it into a liquid material is described (for example, see Patent Document 2). If the obtained liquid material is used as it is as a recycled resin raw material, the treatment process becomes simple. .
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-51-79198
[0008]
In addition, as a method for treating polystyrene foam, there are a method of dissolving and reducing the volume using a volume reducing agent such as limonene, a method of reducing the volume by heating as it is, and a method of regenerating into pellets.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
These recycling methods include a step of heating the plastic or a mixture of the treatment agent and the plastic. However, the foamed plastic is a material having extremely low thermal conductivity due to the internal bubbles, and thus promotes the processing. Therefore, even if heating is performed, heat cannot be efficiently supplied into the foamed plastic. Therefore, when the urethane foam is processed using the above-described processing method, an improvement for improving the processing efficiency is necessary.
[0010]
In addition, in the case of chemical recycling, it takes time to allow the decomposition agent to sufficiently react with the solid resin, so in order to shorten the reaction time, the mixing of the resin and the treatment agent and the processing of the resin are promoted. Therefore, it is necessary to devise a device configuration to do this.
[0011]
Moreover, as a processing apparatus used for performing processing including mixing continuously and efficiently, there is an extruder having a kneading function, but when plastic processing is performed by an extruder using the processing method as described above, Plastics, especially foamed plastics, are bulky and are reduced in volume as they are processed. As processing proceeds, contact with the heating section of the extruder becomes insufficient and heat supply becomes insufficient. The reaction becomes difficult to proceed. Furthermore, since the heat conductivity of the foamed plastic is low, heat necessary for the reaction is not sufficiently transmitted, and the quality of the processed product is not stable. Since this problem becomes more noticeable as the processing apparatus becomes larger, it becomes an obstacle in implementation.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and is a foamed plastic processing apparatus capable of continuously and efficiently performing processing of foamed plastic, stabilizing the quality of processed products, and capable of mass processing. The issue is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a plastic liquefaction apparatus comprises:BeforeFoam plasticDecomposing agent or volume reducing agentAnd a cylinder having a discharge port for discharging the liquefied product of the injected plastic foam, and from the input port side to the discharge port side according to the volume reduction due to the liquefaction of the plastic foam The foam is formed so as to decrease in volume toward the discharge port, and has a spiral groove for conveying the charged foamed plastic to the discharge port, and is rotatably supported so as to be inscribed in the cylinder. A screw whose rotational speed is adjusted so as to correspond to the time required for liquefaction of the plastic, and a heating means for heating the foamed plastic in the cylinder from both the cylinder and the screw to a temperature at which the foamed plastic is liquefied. It is a summary to comprise.
According to another aspect of the present invention, a method for liquefying a foamed plastic includes a cylinder having an inlet and an outlet, and a spiral groove for transporting plastic introduced from the inlet to the outlet. A processing apparatus having a screw rotatably supported so as to be inscribed in the cylinder, and a heating means for heating the plastic in the cylinder.BeforeFoam plasticDecomposing agent or volume reducing agentThe foamed plastic liquefaction method for heating the foamed plastic to a temperature at which the foamed plastic liquefies, wherein heating by the heating means is performed from both the cylinder and the screw, and the foamed plastic to be fed from the inlet is The groove is configured such that the volume of the groove decreases from the inlet side toward the outlet side as the volume decreases due to liquefaction, and the residence time of the foamed plastic in the processing apparatus is the time required for liquefaction. The gist is to adjust the rotational speed of the screw so as to correspond.
[0014]
The groove formed so that the volume decreases from the inlet port side to the outlet port side only needs to be a portion that decreases in at least a part from the inlet port to the outlet port.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When plastic and a decomposing agent or volume reducing agent are mixed and heated, decomposition and volume reduction of the plastic progresses. However, in the case of foamed plastic, the bubbles break and reduce as the resin is processed. A gap is formed between the wall portion and the foamed plastic, and direct heat supply from the wall portion is reduced. Moreover, since the thermal conductivity of the foam material is extremely low due to the presence of internal bubbles, a direct decrease in heat supply from the surface of the foam material greatly affects the processing efficiency. Therefore, in order to proceed with the processing of the foamed plastic, the volume in which the workpiece is accommodated decreases as the volume of the processing of the foamed plastic decreases so that the contact between the processing device wall and the foamed plastic is always maintained. Such a device configuration is required. The object to be treated refers to a foamed plastic, a foamed plastic treatment product, or a mixture of both. The foamed plastic is used at the inlet, and a part of the product is treated during transportation. The proportion of the processed product increases as it goes to the outlet.
[0016]
In addition, in continuous processing of foamed plastic using an extruder-type processing device, if it is continuously input to the processing device, heat will not be transferred from the processing device wall to the internal unprocessed material, so the unprocessed material will pass through. Since the screw inside the processing apparatus is gradually cooled at the portion where the processing is performed, the processing efficiency is lowered and the amount that can be charged is reduced. Furthermore, the heat required for the reaction is not transmitted uniformly, and the quality of the processed product is not stable.
[0017]
In the present invention, by using an extruder type processing apparatus, the volume in which the workpiece is accommodated is narrower on the discharge side than on the input side so that the contact between the apparatus wall and the workpiece is always maintained. By configuring the apparatus structure as described above, it is possible to solve the above-mentioned problems and to process the foamed plastic continuously and efficiently to obtain a processed product of stable quality.
[0018]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using a urethane foam decomposition apparatus as an example. In addition, since the subject mentioned above is a matter common to the process of not only a urethane foam but various foamed plastics, the processing apparatus demonstrated below is applicable to the process of the various plastic materials reduced in volume by a process. .
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing the structure of a processing apparatus. The processing apparatus 1 has a reaction unit 2 of a single screw extruder type. 2A to 2C are diagrams for explaining the inside of the reaction unit 2 of the processing apparatus 1 of FIG.
[0020]
The mixed material 4 obtained by mixing the urethane foam to be decomposed and the decomposer using the mixer 3 is supplied as an object to be processed to a charging port provided at one end of the
[0021]
As shown in FIG. 2, the inner wall of the
[0022]
The groove of the
[0023]
The dimension of the groove of the
[0024]
The screw trough diameter (shaft diameter) under the
Vi = [(D / 2) 2 × π- (Di / 2) 2 × π] × li
The volume Vf of the groove on the discharge side is:
Vf = [(D / 2) 2 × π- (Df / 2) 2 × π] × lf
Therefore, the reduction ratio of the groove volume is expressed by Vf / Vi. Therefore, the volume of the urethane foam is reduced according to this reduction ratio. In general, since the foaming ratio of urethane foam is often up to about 100 times, the reduction ratio Vf / Vi of the groove volume is 1/100.~ofWithin the range is preferable.
[0025]
In the actual screw size display, the depth of the groove, that is, the height of the thread is often displayed. In this case, the depth of the groove under the inlet, that is, the height of the thread is indicated as hi. If the depth of the groove on the exit side, that is, the height of the thread is hf,
hi = (D−Di) / 2
hf = (D−Df) / 2
Therefore, the reduction ratio is expressed using hi and hf.
[0026]
The volume per unit length of the groove formed in the
[0027]
The above decomposition apparatus is provided with a means for heating the
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the processing apparatus 1. In this apparatus, the groove of the
[0029]
Or you may comprise the reaction part of a processing apparatus like FIG. In the
[0030]
As can be understood from the above, the cylinder of the processing apparatus of the present invention and the screw inscribed therein have a screw hole and a screw having a cylindrical shape or a truncated cone shape, that is, a rotating body shape, and a spiral groove on the periphery of the screw. The depth (radial direction) and / or width (axial direction) of the groove is reduced so that the volume of the groove is smaller on the discharge port side than on the input port side.
[0031]
By disposing the processing apparatus in the present invention in an extruder type as described above, the urethane foam is continuously decomposed. The processing apparatus can also be configured to have a plurality of screws inside the cylinder. Moreover, you may use combining the characteristic of the processing apparatus of FIGS. For example, as shown in FIG. 5, a set of cylinders and screws that are continuously connected by selecting a plurality of types from the cylinders and screws shown in FIGS. 2 to 4 can be configured, or the depth and width of the screw groove can be simultaneously reduced. Can be configured to. In FIG. 5, the volume of the groove is constant in the portions of the axial lengths L1, L3, and L5 of the screw, and the volume of the groove is reduced by increasing the diameter of the shaft portion in the portions of the axial lengths L2 and L4. As described above, there are various methods for reducing the groove volume per pitch. As shown in FIG. 2, the method for reducing the depth of the screw groove, that is, the method for increasing the height of the screw peak is shown in FIG. Since the contact area with the cylinder becomes larger than the method of reducing the screw pitch width as described above, the heat supply efficiency from the cylinder is increased, and the processing efficiency of the object to be processed can be further increased.
[0032]
The treatment apparatus of the present invention can be effectively applied to continuous decomposition treatment of urethane resin, particularly urethane foam, and the urethane resin may be any polymer having a urethane bond or a urea bond. It is more preferable if it is foamed, such as a hard urethane foam such as the above, a soft urethane foam such as a seat cushion material, a semi-rigid urethane foam, or an isocyanurate foam such as a heat insulating material for building materials. However, the material to be treated is not limited to this, and it may be used for the decomposition treatment of other foamed plastics whose volume is reduced by the treatment, that is, the plastic porous material.
[0033]
The decomposition process of the urethane foam using the processing apparatus of the present invention is performed as follows, for example.
[0034]
First, it is desirable that the urethane foam be appropriately crushed before being processed using the above-described decomposition apparatus. Any crushing method may be used. For example, a crushing method, a ball mill crushing method, a pin type mill, a rod mill, a hammer mill, a cone crusher or the like can be used. The crushing shape is not particularly limited as long as the crushing shape is large enough to be put into the decomposition apparatus.
[0035]
The crushed urethane foam is mixed with a decomposing agent and optionally added catalyst. The decomposing agent varies depending on the decomposing method, and includes an amine compound, a polyol, and water. Examples of amine compounds used include linear aliphatic amines, cycloaliphatic amines, aromatic amines, and heterocyclic amines. Examples of linear aliphatic amines include ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, propanediamine, 2-ethylhexylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, isopropanolamine, and 2- (2-aminoethylamino). ) Ethanol, 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, ethylaminoethanol, aminobutanol, n-propylamine, di-n-propylamine, n-amylamine, isobutylamine, or methyldiethylamine Can be mentioned. Cycloaliphatic amines include cyclohexylamine, piperazine, piperidine and the like. Examples of the aromatic amine include aniline, toluidine, benzylamine, phenylenediamine, xylylenediamine, and chloroaniline. Examples of the heterocyclic amine include pyridine, picoline, N-methylmorpholine, ethylmorpholine, and pyrazole. These amines can be used individually or in mixture of 2 or more types.
[0036]
The polyol is not particularly limited. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, Polymers such as dihydric alcohols such as polyoxyethylene glycol and polyoxypropylene glycol, trihydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, 1,2,6-hexanetriol, polyethylene glycol and the like, and epoxide-added poly Examples include ether polyols and polyester polyols.
[0037]
Hydrolysis using water is not particularly limited as a catalyst. For example, alkali metals, alkaline earth metals, their compounds, amine compounds, and the like are used.
[0038]
The urethane foam mixed with the decomposing agent as described above is put into a processing apparatus and decomposed. Urethane foam becomes a liquid or solid decomposition product by the decomposition treatment, and becomes a resource for manufacturing various recycled products. For example, when an epoxy resin is mixed with a decomposition product and cured, a urethane-modified epoxy resin is obtained. The epoxy resin used at this time may be a general-purpose epoxy resin. Moreover, a decomposition product can also be used as a raw material of a urethane resin.
[0039]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
[0040]
Example 1
<Preparation of urethane foam>
Hard urethane foam (density 25kg / m)3) Was taken out and crushed to about 5 mm.
[0041]
<Decomposition of urethane resin>
500 g of diethanolamine and 1500 g of urethane foam were put into a container mixing type stirrer and mixed for 10 minutes to obtain a mixed material having a diethanolamine / urethane foam mixing ratio = 1/3.
[0042]
As shown in FIG. 6, a
[0043]
The temperature of the
[0044]
(Example 2)
<Decomposition of urethane resin>
The trough diameter Di at the lower portion of the feeder (hopper) 8 of the
[0045]
The temperature of the
[0046]
(Example 3)
As shown in FIG. 2, a
[0047]
The temperature of the
[0048]
Example 4
<Decomposition of urethane resin>
As shown in FIG. 5, a single-screw extruder type processing apparatus having a
[0049]
The temperature of the
[0050]
(Example 5)
150 g of diethanolamine and 1500 g of urethane foam were put into a container mixing type stirrer and mixed for 10 minutes to obtain a mixed material having a diethanolamine / urethane foam mixing ratio of 1/10.
[0051]
Using the same decomposition apparatus as in Example 2, the following decomposition treatment was performed.
[0052]
The temperature of the cylinder is adjusted to 250 ° C. by a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0053]
(Example 6)
<Preparation of urethane foam>
Urethane foam for insulation of used building materials (density 28.0 kg / m3) Was taken out and crushed to about 5 mm.
[0054]
<Decomposition of urethane resin>
150 g of diethanolamine and 1500 g of urethane foam were put into a container mixing stirrer and mixed for 10 minutes to obtain a mixed material having a diethanolamine / urethane foam mixing ratio of 1/10.
[0055]
The following decomposition treatment was performed using the same decomposition apparatus as in Example 2.
[0056]
The temperature of the cylinder is adjusted to 250 ° C. by a heating device, the screw rotation speed is set to 300 rpm, the screw is operated by the drive unit, the above-mentioned urethane foam mixed material is charged into the charging port, and the mixed material is heated and kneaded in the cylinder. did. As a result, the urethane foam mixture could be charged at a rate of 18.8 kg / h, and a decomposed product of the urethane foam was continuously obtained. The decomposed product was a brown viscous liquid. This decomposition product solidified at room temperature.
[0057]
(Example 7)
<Preparation of urethane foam>
Waste soft urethane foam (32.5kg / m) for the cushioning process of automobile seats3) Was collected and pulverized to about 5 mm.
[0058]
<Decomposition of urethane resin>
300 g of monoethanolamine and 1500 g of urethane foam were put into a container mixing type stirrer and mixed for 10 minutes to obtain a mixed material having a monoethanolamine / urethane foam mixing ratio of 1/5.
[0059]
The following decomposition process was performed using the same processing apparatus as in Example 2.
[0060]
The temperature of the cylinder is adjusted to 210 ° C. with a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is actuated by the
[0061]
(Example 8)
A
[0062]
The temperature of the cylinder is adjusted to 250 ° C. with a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0063]
Example 9
A single screw extruder type processing apparatus having the structure as shown in FIG. 6 is used, except that the screw pitch is continuously changed from 59 mm to 32 mm and the groove reduction ratio Vf / Vi is 0.16. The following decomposition treatment was performed.
[0064]
The temperature of the cylinder is adjusted to 250 ° C. by a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0065]
(Example 10)
As shown in FIG. 4, the screw hole diameter D is continuously changed from 65 mm to 45 mm, the
[0066]
The temperature of the cylinder is adjusted to 250 ° C. with a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0067]
(Reference Example 1)
<Decomposition of urethane resin>
A cylinder with a L / D of 30.5 and a screw hole diameter D of 65 mm, and a screw provided with a uniform groove with a trough diameter Di at the bottom of the feeder (hopper) and a trough diameter Df on the outlet side of 25 mm (groove reduction ratio) Vf / Vi = 1), and the following decomposition treatment was performed using a single screw extruder type decomposition apparatus in which a heater was embedded in the screw and temperature control was possible.
[0068]
The temperature of the cylinder and screw is adjusted to 210 ° C. by a heating device and an internal heater, the screw rotation speed is set to 450 rpm, the screw is operated by the drive unit, and the urethane foam mixed material similar to that used in Example 7 is used. Was put into the inlet and heated and kneaded in the cylinder. As a result, the urethane foam mixed material could be charged at a rate of 15.0 kg / h, and a decomposed product of urethane foam was continuously obtained. The decomposed product was an orange paste.
[0069]
(Example 11)
<Decomposition of urethane resin>
Using the same urethane foam mixed material as in Example 7 and using a single screw extruder type decomposition apparatus having the same screw and cylinder as in Example 2 except that a heater is embedded in the screw so that the temperature can be controlled. The following decomposition treatment was performed.
[0070]
The temperature of the cylinder and screw is adjusted to 210 ° C. with a heating device and an internal heater,
The number of rotations of the screw was set to 450 rpm and the screw was operated by the drive unit, and the urethane foam mixed material was charged into the charging port and heated and kneaded in the cylinder. As a result, the urethane foam mixture could be charged at a rate of 35.2 kg / h, and a decomposed product of the urethane foam was continuously obtained, and the decomposed product was an orange paste.
[0071]
(Comparative Example 1)
<Decomposition of urethane resin>
A cylinder with a L / D of 30.5 and a screw hole diameter D of 65 mm, and a screw provided with a uniform groove with a trough diameter Di at the bottom of the feeder (hopper) and a trough diameter Df on the outlet side of 25 mm (groove reduction ratio) The following decomposition treatment was performed using a single-screw extruder type decomposition apparatus having Vf / Vi = 1).
[0072]
The temperature of the cylinder is adjusted to 210 ° C. with a heating device, the number of rotations of the screw is set to 450 rpm, the screw is operated by the drive unit, and the same urethane foam mixed material as in Example 1 is introduced into the inlet and mixed in the cylinder. The material was heat kneaded. As a result, a liquid decomposition product was generated at a rate of 5.0 kg / h where the rate of input was small. However, when the rate of input was 8.0 kg / h, a material clogging phenomenon occurred and the rate of input could be increased. could not.
[0073]
(Example 12)
<Preparation of polystyrene foam>
Polystyrene foam waste material used for heat insulation (Styrofoam, density: 20.0 kg / m3) Was collected and pulverized to about 5 mm.
[0074]
<Reducing volume of polystyrene foam>
The following volume reduction treatment was performed using the same processing apparatus as in Example 11.
[0075]
The temperature of the cylinder and the screw is adjusted to 180 ° C. by a heating device, the screw rotation speed is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0076]
(Example 13)
The following volume reduction treatment was performed using the same processing apparatus as in Example 11.
[0077]
The temperature of the cylinder and the screw is adjusted to 60 ° C. by a heating device, the screw rotation speed is set to 450 rpm, the screw is operated by the
[0078]
The above Examples 1 to 13, Reference Example 1 and Comparative Example 1 are summarized as shown in Table 1.
[0079]
[Table 1]
From the results of Example 2 and Comparative Example 1, it can be seen that when the volume of the screw groove is decreased from upstream to downstream, the decomposition efficiency of the urethane foam is improved and the processing capacity is increased. Furthermore, it can be seen that the effect increases when the groove on the inlet side is large (comparison between Example 1 and Example 2). This is the same even when the heating means is provided inside the screw, and it is clear from the comparison between Example 7 and Example 11 that the processing capacity of the decomposition apparatus increases.
[0080]
【The invention's effect】
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a foamed plastic processing method and a processing apparatus for the foamed plastic processing method, in which quantitative processing efficiency of the processed product is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a processing apparatus of the present invention.
2 is a diagram showing an internal configuration of a reaction unit in the embodiment of FIG. 1, wherein (a) is an explanatory view along the axial direction of the processing apparatus, and (b) is a cross-sectional view taken along line BB in (a). The figure, (c) is CC sectional view taken on the line in (a).
FIG. 3 is an explanatory view (a) along the axial direction of a processing apparatus showing a second embodiment of the processing apparatus of the present invention, a cross-sectional view along line BB in (a), and (a). CC sectional view (c) in FIG.
FIG. 4 is an explanatory view (a) along the axial direction of a processing apparatus showing a third embodiment of the processing apparatus of the present invention, a cross-sectional view along line BB in (a), and (a). CC sectional view (c) in FIG.
FIG. 5 is an explanatory view (a) along the axial direction of a processing apparatus showing a fourth embodiment of the processing apparatus of the present invention, a cross-sectional view along line BB in (a), and (a). CC sectional view (c) in FIG.
FIG. 6 is an explanatory view (a) along the axial direction of a processing apparatus showing a fifth embodiment of the processing apparatus of the present invention, a cross-sectional view along line BB in (a), and (a). CC sectional view (c) in FIG.
[Explanation of symbols]
1 treatment device, 2, 2a, 2b, 2c, 2d reaction section,
5, 5a, 5b, 5c, 5d cylinder, 6 drive unit,
7 outlet, 8 feeder,
9, 9a, 9b, 9c, 9d screw,
Claims (3)
前記発泡プラスチックの液化による容積減少に従って前記投入口側から前記排出口側に向かって容積が減少するように形成され前記投入された前記発泡プラスチックを前記排出口に搬送するための螺旋状の溝を有し、前記シリンダに内接するように回転可能に支持されて前記発泡プラスチックの滞留時間が液化に要する時間に対応するように回転速度が調節されるスクリュと、
前記シリンダ及び前記スクリュの両方から前記シリンダ内の前記発泡プラスチックを液化する温度に加熱するための加熱手段とを具備することを特徴とする発泡プラスチックの液化装置。A cylinder having a foamed plastic及beauty before SL inlet for introducing a decomposing agent or volume reduction agent foamed plastic, and the entered said foam discharge port for discharging the liquefied product of the plastic,
A spiral groove is formed so that the volume decreases from the inlet side toward the outlet side as the volume of the foamed plastic is reduced due to liquefaction. A screw that is rotatably supported so as to be inscribed in the cylinder, and whose rotation speed is adjusted so as to correspond to a time required for liquefaction of the foamed plastic,
A device for liquefying foamed plastic, comprising heating means for heating the foamed plastic in the cylinder to a temperature at which the foamed plastic is liquefied from both the cylinder and the screw.
前記加熱手段による加熱を前記シリンダ及び前記スクリュの両方から行い、
前記投入口から投入される発泡プラスチックの液化による容積減少に従って前記溝の容積が前記投入口側から前記排出口側に向かって減少するように前記溝を構成し、
前記発泡プラスチックの前記処理装置内での滞留時間が液化に要する時間に対応するように前記スクリュの回転速度を調節することを特徴とする発泡プラスチックの液化方法。A cylinder having a charging port and a discharging port; and a screw rotatably supported so as to be inscribed in the cylinder having a spiral groove for conveying the plastic charged from the charging port to the discharging port; heating treatment apparatus having a heating means for heating the plastic in the cylinder, by introducing a decomposing agent or volume reduction agent foam及beauty before Symbol plastic foam, the temperature of the foamed plastic is liquefied A method for liquefying foamed plastic,
Heating by the heating means is performed from both the cylinder and the screw,
The groove is configured such that the volume of the groove decreases from the inlet side toward the outlet side in accordance with a volume reduction due to liquefaction of the foamed plastic introduced from the inlet,
A method for liquefying foamed plastic, comprising adjusting the rotational speed of the screw so that the residence time of the foamed plastic in the processing apparatus corresponds to the time required for liquefaction.
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