(57)【要約】【課題】  熱可塑性樹脂発泡体を短時間であって、且つエネルギー使用量を少なく、低比重から高比重まで任意の比重に減容積すること。【解決の手段】  熱可塑性樹脂発泡体及びその減容物より比重の大きな液状熱媒体を液槽内で加熱し、その内部に熱可塑性樹脂発泡体を順次投入して減容積することにより、熱効率よく任意の比重の減容物を製造することを手段とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２０℃以上に加熱した液状熱媒体を使用し、熱可塑性樹脂発泡体を加熱することにより、効率的に減容積して減容体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】      本発明は、高温で安定であって、且つ熱媒液を溶融して取り込むことのない熱媒液をもって熱可塑性樹脂発泡体を熔融減容積化（以下減容という。）し、減容固形体（以下インゴットという。）、粒体、粉体物を熱媒液液面に浮遊させて回収し、減容体を製造する方法に関する。
【技術の背景】
【０００２】      従来、熱可塑性樹脂発泡体（以下発泡体という）は、用途によってその樹脂及び発泡倍率が異なっており、５〜１００倍に発泡した発泡体が建築資材、土木資材、包装資材などの各種用途で幅広く使用されている。発泡体原料となる熱可塑性樹脂は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂が代表的であり多用されている。これらの熱可塑性樹脂発泡体は、使用後に使用済み発泡体として大量に発生し、発泡体であるが故に嵩だかであり再利用に極めて手間を要し、さらに再資源化するには発泡体から気泡部を除いた減容樹脂体とする必要があり、そのために各種の減容手段が開発されてきた。それら従来の方法は、加熱熔融減容する手段をとるのが一般的であり各種の手段が取られてきた。特に、燃料化の難しいポリスチレン樹脂発泡体（以下発泡スチロールという。）においては、インゴット化は非常に重要な問題であった。魚箱、クッション材、トレー等の用途に使用された使用済み発泡スチロールは、熔融減容装置で減容し再使用するのが一般的であり、その装置は各種のものが開発されてきた。しかしながら、これら各種熔融減容装置は装置が大型であって、且つエネルギー効率の非常に悪い装置であって、インゴットの減容程度を任意に調整することが困難であることから、インゴット、粒体、粉体の再使用に際して、用途が制限されることが多く装置としとての問題があった。特に、インゴットの場合は、再度溶融してペレット化するか、破砕して使用する方法しか利用方法がなく、それから製造する粒体、粉体は、破砕によりのみ製造することを手段としていた。以下、従来の減容装置及による固形体、粒体、粉体物製造方法についての問題点を掲記し、これらの問題点を解決する方法を提供する。
（１）従来からの製造方法として熱風による熔融減容法があった。この方法は、灯油、重油等の燃焼により加湿熱風（２５０〜３５０℃）を発生させ、その加湿熱風を直接熱可塑性樹脂発泡体にあてることにより使用済み発泡体表面を加熱熔融せしめ、表面から溶融して発泡体内部のガスを除去しながら減容し、一定の溶融後に容器内に溶融物を溜めてから冷却固化し、インゴットとするのが一般的方法であった。熱可塑性樹脂が熱により熔融する特徴を利用したこの方法の欠点は、高温加湿熱風を常に送り込むことと、溶融物が減容固形体となり粒体、粉体を直接製造出来ないことから粒体、粉体製造には適していなかった。即ち、この装置で粒体、粉体を製造するには、製造したインゴットを強力な破砕機で再度破砕する必要があった。さらに、高温処理のため熱可塑性樹脂の劣化を避けられず、低比重のインゴット或いは粒体、粉体を製造することは困難であった。又、熱エネルギーの損失が大きく、地球環境改善上熱エネルギーの損失の少ない製造方法が求められていた。因みに、前述の如く、加熱高温減容であるために溶融が過度となりやすく、真比重０．７以上のインゴットとなることが一般的であり、真比重０．５以下の軽量インゴット或いは粒体、粉体を製造することは出来ず、又、直接粒体、粉体を製造することが困難であった。そのために、真比重０．５以下の軽量インゴット或いはその粒体、粉体を必要とする用途、例えば軽量モルタル添加剤等の原料としての再利用するための粒体、粉体製造方法としては好ましいものではなかった。
（２）次に、溶融装置の内部で摩擦熱を発生さる構造の溶融機があり、装置内部に熱可塑性樹脂を充填し、モーターにより内部で装置のシリンダー状軸を回転させることにより摩擦熱を発生させて熱可塑性樹脂を熔融減容する方法があり、減容物を装置外に押し出した後、冷却してインゴット化する方法があった。この装置は、熱効率、生産効率が悪く生産性向上のために発生摩擦熱の発熱温度を高温熔融（３００〜３５０℃）としなければならず、そのために、樹脂劣化、高真比重（０．９以上）のインゴットなる欠点を持っていた。又、高温での処理のために、熱可塑性樹脂発泡体内の空洞部が溶融固化により殆ど完全になくなり、樹脂本来の比重である真比重１、０〜１、１に近いものとなる。このように、本方式の減容は、低比重の減容体を製造するには不適であった。
（３）次に、赤外線、遠赤外線により熱可塑性樹脂発泡体を減容する方法がある。この方法は、樹脂発泡体に赤外線、遠赤外線を照射して発泡体の表面及び内部から溶融減容する方法であり、照射量及び時間によって温度コントロール及び溶融程度を調節できるメリットがある。しかしながら、使用済み熱可塑性樹脂発泡体は、水分を多量に含んでいる場合が殆どであり、乾燥後に赤外線、遠赤外線を照射して溶融する必要がある。即ち、熱可塑性樹脂発泡体が水分を含んでいる場合は、初期照射において水分蒸発による熱エネルギーの損失が大きく、エネルギーロスが極めて大きい欠点を持っていた。従って、加熱処理前に熱可塑性樹脂発泡体に付着した水分を除去する必要があり、乾燥工程を必要とする効率の悪い製造方法であった。そのために、設備が大がかりとなりであって設備価格の高い方法であった。
【特許文献１】「特願平４−８０５４５」
【特許文献２】「特願平８−３４４８４３」
【特許文献３】「特願平１１−３０２０３７」
【特許文献４】「特願２０００−１９５４９４」
【特許文献５】「特願２０００−３１２１１４」
【特許文献６】「特願２００１−３８０８０２」
【非特許文献１】「日刊工業新聞社  プラスチック物性入門  １９９６．１．３１」
【非特許文献２】「工業調査会  プラスチック・データブック  １９９９．１２．１」
【非特許文献３】「（株）東京化学同人  化学大辞典  １９９８．」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】      本発明の課題は、液状熱媒体とそれを加熱する装置により熱可塑樹脂発泡体を液中で効率的に熔融減容し、液状熱媒体内に熱可塑樹脂発泡体溶融物を取り込まずに高比重から低比重の粒体或いは粉体を短時間に効率的に生産する方法であって、液状熱媒体よりも比重の小さな減容体を製造し、液面に浮遊させることにより回収を容易にし、効率的生産を行って安価な粉状、粒状減容体を提供することである。
【発明が解決するための手段】
【０００４】      課題を解決する手段は、１２０℃以上で溶液状態であり、且つ沸点の高い高温安定な熱媒体であって、且つ熱硬化性樹脂発泡体溶融に際して、その成分を取り込まない非石油系熱媒体を使用することにより熱効率化をはかり、１５０℃以下の低温域においても熱可塑性樹脂発泡体を減容する装置であり、且つ、低温処理による処理により熱可塑性樹脂の劣化を防止しながら低比重から高比重の減容体を効率的に製造する方法である。高温気体媒体等と比較して熱容量の大きな溶液熱媒体を使用することにより加熱温度を容易に一定化し、かつ、液体の熱伝導率が大きなことを利用し、前もって破砕した発泡体を短時間で加熱熔融し減容することを手段としている。さらに、生成した減容体表面に付着した熱媒体は、高温水、高圧蒸気等により除去して製造することを手段とした粒体、粉体製造方法である。
【発明の効果】
【０００５】        本発明は、上記のごとく、液状熱媒体を加熱使用することを特徴とし、減容体形成後、付着した熱媒体を除去冷却することにより減容固体を製造し、粒体、粉体を製造することを手段としている。本発明による熱可塑性樹脂発泡体減容法は、従来の熱風、摩擦熱、赤外線、遠赤外線等の熱源利用法による熱可塑性樹脂発泡体減容法と異なり、液状熱媒体を使用することにより発泡体の加熱をより効果的に行い、且つ安定した希望温度で迅速に減容し、必要な比重の粒体、粉体を製造する目的を達成できる方法である。この結果、使用済み熱可塑性樹脂発泡体を用途に適した各種比重の製品とすることが可能となり、その再利用に大きな前進を見ることが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】        本発明は、図２を以て説明する。
本発明は、熱媒体液槽（１）に液状熱媒体（１８）を入れ、加熱装置（３）により加熱する熔融減容装置であって、その後の洗浄を目的とした液状熱媒体分離槽からなる。熱媒体液槽（１）には、熱可塑性樹脂発泡体を投入するための投入口（２）があり、熱可塑性樹脂発泡体（１３）は、直接高温液状熱媒体表面（１５）に散布するように投入される。その際に、熱可塑性樹脂発泡体表面積が大きい方が熱効率が良く熱可塑性樹脂発泡体（１３）は前もって製造目標粒体、粉体大きさに減容する破砕した熱可塑性樹脂発泡体（１３）の使用が好ましく１３０〜１５０℃の範囲の低温で効率的に減容する事が出来る。熱可塑性樹脂の劣化は、低温処理の方がさけられることは公知のことである。再利用での物性値低下は、再利用の障害となることも公知のことであり、それを防ぐことができることは、再利用において最適の方法である。熱媒体液槽（１）には、取り出し口方向に熱可塑性樹脂発泡体（１３）及び熱可塑性樹脂減容体（１９）を送る水車状送り装置（７）が付いており、取り出し口に向かってそれらの熱可塑性樹脂発泡体（１３）及び熱可塑性樹脂減容体（１９）を送る。本装置は、水車型のものが適しており、熱可塑性樹脂発泡体（１３）及び熱可塑性樹脂減容体（１９）の比重が液状熱媒体（２）より低いことから熱可塑性樹脂発泡体（１３）及び熱可塑性樹脂減容体（１９）は液状熱媒体（１８）表面を水車状送り装置（７）によって取り出し口（８）方向に移送される。その目的に適した液状熱媒体（１８）は、シリコーンオイル、パラフィン、エチレングリコール、プロピレングリコール等がその一例として上げられる。これらの液状熱媒体は、熱を媒体するのみであって、工程において熱可塑性樹脂発泡体に際して石油系溶媒とことなり熱可塑性樹脂と相溶することはない。相溶する石油系溶媒を熱媒体として使用すれば熱媒体の汚れが激しく、再生、廃棄等の問題が発生する。熱可塑性樹脂発泡体（１３）の比重は、０．０１〜０．１程度の軽量であり、又熱可塑性樹脂減容体（１９）の比重は、粒体或いは粉体の状態で０．９５以下であれば熱媒体液に沈むことがなくこの製造方法に適している。本方法では、液状熱媒の温度と時間の関係と熱可塑性樹脂破砕粒度の三要因から固体或いは粒体、粉体の比重を調整して製造する事が容易にかのうである。液状熱媒の熱効果により可塑性樹脂発泡体は急激に収縮減容されるが、５０倍発泡スチロールでの単位時間３分の収縮減容作業においての一例では、液状熱媒温度１３０℃処理において低比重（０．１〜０．３）の内部に残る空洞部の割合い発泡スチロール減容体が簡単に製造出来、液状熱媒液温を上げるにしたがって高比重のものが製造できることを確認した。さらに、熱処理時間の長短によって発泡スチロール減容体の比重を調整して製造できることも確認した。【０００７】        規定温度の高温液状熱媒体により規定の時間減容した減容体には、表面に高温液状熱媒体が付着している。再利用に際して支障を来す可能性があり、そのために洗浄除去する必要がある場合、熱媒体分離槽を別途配置し、その内において除去操作すればよい。除去方法は使用した液状熱媒体の種類により異なるが、熱媒体分離槽を設けて洗浄することが好ましい。���えば、パラフィンの場合は、熱媒体の付着した減容体を網を張りめぐらせた容器に入れ、高温水中に浸漬すれば、溶融したパラフィンは液面に浮上し回収することが出来る。又、エチレングリコールの場合は、エチレングリコールが水溶性であることから単なる水洗浄にて除去することが出来る。特に、本方法による減容においては表面から溶融減容し、内部の空隙部分に含まれるガスが加熱により膨張して発泡体外部に放出された跡は、減容体溶融部が放出跡を塞ぎ減容体内部に熱媒体が入らないことが確認されている。従って、上記洗浄作業は、減容体表面の付着熱媒体の除去にのみ配慮すればよい。このようにすれば、温度設定及び減容時間の調節により、極めて熱効率が極めてよく、短時間で希望する減容比重の減容体であって、樹脂劣化の少ない減容体を大量生産がすることが出来る。【０００８】        次に、本発明による高温液状熱媒を用いる減容法での装置は、主製造装置は、溶融減容装置と液状熱媒体分離槽とからなる。溶融減容装置は、発泡体を投入するダンパー装置（９）を持つ投入口（２）、加熱のための蛇管（３）、液の移動を起こす攪拌機（７）、取り出し口（８）から構成されている。熱可塑性樹脂発泡体（１３）は、生産効率を上げるため、及び減容体（１９）を粒体、粉体で回収するには、前もって破砕したものを使用することが好ましい。これらの方法は、一例であって、本発明に係わる原理に類似した減容方法に併せた装置であればよい。次に、液状熱媒体について説明する。沸点２００℃以下であって有害ガスを発生しない媒体が好ましい。本発明は、樹脂劣化に配慮して極力低温での減容を目指しており、特に、沸点２００℃以下であって有害ガスを発生しない媒体が好ましい。非水相溶性熱媒体物質としては、天然パラフィン、合成パラフィン、シリコーンオイル、天然オイル、合成オイル等がその例である。又、水溶性熱媒体物質としてはグリコール類が好ましく、エチレングリコール（沸点１６０℃）、プロピレングリコール（沸点１８８℃）等が安価であり、後処理上適している。これらのグリコール類高温液状熱媒体物質は、水溶性であることから、熱可塑性樹脂発泡体に付着した高温液状熱媒体物質の除去処理において水での洗浄が容易である。
【実施例１】
【０００９】        以下、実施例により説明するが、その趣旨を越えない限り下記実施例に限定されるものではない。
本発明による使用済み発泡スチロール（魚箱）の溶融減容実施例について詳細について説明する。
使用済み発泡スチロール（魚箱）は、ポリスチレン樹脂を発泡剤を使用して発泡させたものであり、一般的には５０倍発泡倍率程度に発泡したものであり、０．０２程度に発泡軽量化されたものである。本実施例は、溶融減容したものが溶融結合してブロック状となり再破砕工程せずに製造する方法として説明する。この目的を達成する為に、約１ｃｍ径に前もって破砕した使用済み魚箱発泡スチロールを使用した。
次に、溶融減容槽には、内部にプロピレングリコールが規定液面まで満たされており、溶融減容槽内に配設された蛇管を経由して外部加熱熱媒体の熱により１４０℃に加熱されており、常に、水車型送り装置の回転により攪拌された状態を保持している。使用済み発泡スチロール破砕物を５キログラム（０．６ｍ３）／分のスピードで上部ホッパーから均一に落下投入した。水車型送り装置は、変速機を付帯しておりその調節により取り出し口に到達するまでの時間を３分とした。水車型送り装置により送られた溶融減容発泡スチロールは、平均比重０．４２であって、プロピレングリコールより比重が小さいことから液面に浮遊している。これを回収装置により溶融減容槽外に取り出し急冷する。次いで、洗浄槽にて付着したプロピレングリコールを除去しする。溶融中に相互に融着したものは、冷却、洗浄後に破砕して、粒体平均値、４ミリアンダーの製品を製造した。これらの製品は、軽量骨材として幅広く使用することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  減容機等配置平面図
【図２】  熱媒体液槽稼働断面図
【符号の説明】
【００１１】  １    熱媒体液槽
２    投入口（ホッパー）
３    蛇管
４    水車型送り装置シャフト
５    水車型送り装置シャフト軸受
６    水車型送り装置シャフト稼働モーター
７    水車型送り装置
８    取り出し口
９    取り出し装置
１０    取り出し用ネット容器
１１    水洗槽
１２    水洗槽口
１３    熱可塑性樹脂破砕物
１４    ダンパー
１５    熱媒体液面
１６    点検口
１７    スライド式蓋
１８    高温熱媒体液
１９    熱可塑性樹脂減容体
【図１】
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【図２】
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