JP3916899B2 - ポリスチレン溶解液分離回収装置及びポリスチレン溶解液の溶剤回収方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、加熱および攪拌しながら溶剤を気化して、ポリスチレン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及びポリスチレン溶解液の溶剤回収方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
発泡スチロールをペレット化して回収すると、ペレットが再生発泡スチロール、合成木材および家電用部材等に再利用できるので、望ましい処理方法であるといえる。このような発泡スチロールの再処理方法としては、発泡スチロールを塩化メチレン等の溶剤に溶解させたポリスチレン溶解液を造り、この溶解液からポリスチレンと溶剤を分離して回収する方法がある。
【0003】
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2000−7822公報に開示されたものがある。この分離回収装置は、図8の正面図に示すように、加熱器が装着されたバレル41に主軸スクリュー42を内蔵した押出し部を形成し、主軸スクリュー42の基端部には、主軸スクリュー42を回転させる駆動機構43を装着し、主軸スクリュー42の形状やピッチを調整し、これを回転することにより、樹脂溶解液を加圧、加熱、混練して、溶剤を気化しながら基端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42の基端部近傍には、樹脂溶解液流入口44を設け、先端部には、溶融した樹脂を押し出して成形する押出し成形部45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46を設けると共に、気化溶剤回収部46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47を装備したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特開2000−7822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。
【0005】
(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、スクリューの溝に入っているポリスチレン溶解液は、スクリュ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、バレルの壁面に装着された加熱器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。
【0006】
(2)シリンダー内壁とスクリューとの間の隙間は、溶解液が先端に近づくほど小さくなっている。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、スクリュ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。
【0007】
この発明は、従来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及びポリスチレン溶解液の溶剤回収方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
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、軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして、かつ軸方向に一定長さラップ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ものである。
【0009】
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、前記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、かつ軸方向に一定長さラップして取付けられている攪拌軸を第1段目のシリンダー内に設け、スクリュー軸を設けその内径が第1段目のシリンダー内径より大きい第2段目のシリンダーが第1段目のシリンダーと直交して配置されるものである。
【0010】
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、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、かつ軸方向に一定長さラップして取付けられている攪拌軸を第1段目のシリンダー内に設け、スクリュー軸を設けその内径が第1段目のシリンダー内径より大きい第2段目のシリンダーが第1段目のシリンダーと直交して配置され、スクリュー軸を設けその内径が第2段目のシリンダー内径より大きい第3段目のシリンダーが第2段目のシリンダーと直交して配置されるものである。
また、本発明に係るポリスチレン溶解液の溶剤回収方法は、本発明に係る第一乃至第三のいずれかのポリスチレン溶解液分離回収装置を用いて、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し回収するものである。
【0011】
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れ、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。
【0012】
また、気化したガスはシリンダー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、シリンダーの流出口から流出することはない。
【0013】
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、スクリュー軸を設けた第2段目のシリンダーが第1段目のシリンダー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。
【0014】
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、スクリュー軸を設けた第3段目のシリンダーが第2段目のシリンダー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。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0016】
図1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。
【0017】
このポリスチレン溶解液分離回収装置1は、シリンダー2と、シリンダー2内に挿入され、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ーター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。
【0018】
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はシリンダー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4a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回転用のスプロケット8が取り付けられている。このスプロケット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10間には、駆動用チェ−ン11が掛け回されており、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。
【0019】
シリンダー2の支持部6側の端部には、シリンダー2内部に装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、グランドパッキン12が装着されている。そして、シリンダー2のグランドパッキン12に近い位置には、ポリスチレン溶解液の装入口13が設けられており、装入口13には装入用配管14が接続され、装入用配管14に接続したモノポンプ15により、ポリスチレン溶解液タンク16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内に装入するようになっている。
【0020】
また、シリンダー2のグランドパッキン12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17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っている。
【0021】
さらに、シリンダー2の攪拌軸4の自由端4a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18が設けられている。
【0022】
シリンダー2に装入されたポリスチレン溶解液は、モノポンプ15により一定の圧力を加えられると共に、複数のヒーター5で加熱されながら、かつ攪拌軸4の攪拌翼3で攪拌されながら、シリンダー2中をダイ18側へと搬送されていく。
【0023】
ポリスチレン溶解液は、ヒーター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。
【0024】
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1/4円周づ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円周づつにこだわらず、1/6円周、1/8円周づつ等でもよい。
【0025】
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ップするように、取り付けられているのが好ましい。
【0026】
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、ヒーター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。
【0027】
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、従来のスクリュー軸の場合のような気化したガスがスクリューに沿った螺旋状の経路を通りガス抜き出し口へ到ることに比べて、極めて容易にガス抜き出し口に到達できる。
【0028】
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17へと移行するので、溶剤の気化が活発に行われ、残留する溶剤の割合を極めて少ないものにすることができる。
【0029】
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18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18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。
【0030】
次に、本発明のポリスチレン溶解液分離回収装置の第2の実施の形態を、図2により説明する。
【0031】
図2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平断面図、図4は、図3のA−A矢視図である。
【0032】
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収装置1に関係する構成部材は、図1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。
【0033】
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18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21のシリンダー22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22の長手方向上流部分から、シリンダー22内に流入させるようにしたものである。
【0034】
第2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構21は、シリンダー22と、シリンダー22内に挿入され、螺旋状に構成された攪拌翼23を有する攪拌軸(スクリュー軸)24と、シリンダー22の外周面に長手方向に添って複数個装着したヒーター25、および攪拌軸24の駆動装置とが主な構成要件となっている。
【0035】
なお、攪拌軸24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。
【0036】
このポリスチレン溶解液分離回収装置は、第1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、攪拌翼23は螺旋形状に形成されており、図5に示すように、第1段目のシリンダー2から第2段目のシリンダー22に流入する溶融ポリスチレンは、螺旋状の攪拌翼23により次々にそぎ取られ、そぎ取られた部分101が糸状に伸びる。
【0037】
第1段目のシリンダー2から第2段目のシリンダー22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22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101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。
【0038】
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22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26を通って、ガス自身の圧力により送りだされる。
【0039】
一方、溶剤が気化し分離された後の溶融ポリスチレンは、第2段目のシリンダー22内を前進して、シリンダー22の先端に設けたダイ27の複数の貫通孔から、外部に糸状になって押出される。
【0040】
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6により説明する。
【0041】
図6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7は、図6のB−B矢視図である。
【0042】
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21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21に関係する構成部材は、図2から図4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。
【0043】
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機構21のシリンダー22の排出側の端部に、ダイ27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31のシリンダー32を直交するように接続し、第2段目のシリンダー22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32の長手方向上流部分から、シリンダー32内に流入させるようにしたものである。
【0044】
第3段目のポリスチレン溶解液分離回収機構31は、第2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構21と同様に、シリンダー32と、シリンダー32内に挿入され、螺旋状に構成された攪拌翼33を有する攪拌軸(スクリュー軸)34と、シリンダー32の外周面に長手方向に添って複数個装着したヒーター35、および攪拌軸34の駆動装置とが主な構成要件となっている。
【0045】
なお、攪拌軸34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21の攪拌軸4および24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。
【0046】
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、攪拌翼33は螺旋形状に形成されており、第2段目のシリンダー22から第3段目のシリンダー32に流入する溶融ポリスチレンは、螺旋状の攪拌翼33により次々にそぎ取られる。
【0047】
第2段目のシリンダー22から第3段目のシリンダー32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32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。
【0048】
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32の第2段目のシリンダー22との接続部よりも上流側に設けたベント管36を通って、ガス自身の圧力により送りだされる。
【0049】
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32内を前進して、シリンダー32の先端に設けたダイ37の複数の貫通孔から、外部に糸状になって押出される。
【0050】
【発明の効果】
この発明により、ポリスチレン溶解液から効率よく溶剤を気化させ、安定してポリスチレンを糸状にして取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】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である。
【図3】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4】図3のA−A矢視図である。
【図5】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6】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である。
【図7】図6のB−B矢視図である。
【図8】従来のポリスチレン分離回収装置を示す正面図である。
【符号の説明】
1:ポリスチレン溶解液分離回収装置
2:シリンダー
3:攪拌翼
4:攪拌軸
4a:攪拌軸の自由端
5:ヒーター
6:支持部
7:軸受
8:スプロケット
9:電動機
10:スプロケット
11:駆動用チェーン
12:グランドパッキン
13:装入口
14:装入用配管
15:モノポンプ
16:ポリスチレン溶解液タンク
17:ベント管
18:ダイ
21:第2段目のポリスチレン溶解液分離回収機構
22:シリンダー
23:攪拌翼
24:攪拌軸
25:ヒーター
26:ベント管
27:ダイ
31:第3段目のポリスチレン溶解液分離回収機構
32:シリンダー
33:攪拌翼
34:攪拌軸
35:ヒーター
36:ベント管
37:ダイ
Claims (4)
- 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、
軸方向に隣り合う攪拌翼が周方向に位置をずらして、かつ軸方向に一定長さラップ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特徴とするポリスチレン溶解液分離回収装置。 - 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、
前記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、かつ軸方向に一定長さラップして取付けられている攪拌軸を第1段目のシリンダー内に設け、スクリュー軸を設けその内径が第1段目のシリンダー内径より大きい第2段目のシリンダーが第1段目のシリンダー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。 - 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、
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、かつ軸方向に一定長さラップして取付けられている攪拌軸を第1段目のシリンダー内に設け、スクリュー軸を設けその内径が第1段目のシリンダー内径より大きい第2段目のシリンダーが第1段目のシリンダーと直交して配置され、スクリュー軸を設けその内径が第2段目のシリンダー内径より大きい第3段目のシリンダーが第2段目のシリンダー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。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のポリスチレン溶解液分離回収装置を用いて、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し回収することを特徴とするポリスチレン溶解液の溶剤回収方法。
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