(57)【要約】【課題】難燃剤を含有するプラスチックから難燃剤を溶剤で溶出して除去する２軸スクリュー抽出装置において、装置を大型にせずに生産性を向上させて廃プラスチックの再生コストを低減させる２軸スクリュー抽出装置を提供することを目的とする。【解決手段】逆送りスクリュー４と４’とを間隙を空けて設け、かつ逆送りスクリュー４と４’との間に順送りスクリュー１２を設けることによって、原料７の供給量が増大した場合に、逆送りスクリュー４部だけでは十分に分離除去できなかった難燃剤の溶解液を逆送りスクリュー４’部で再度分離除去する。【選択図】図１
2007119513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抽出対象物と樹脂とを含む原料を供給する原料供給部と、
抽出対象物を溶解させる溶剤を供給する溶剤供給部と、
抽出対象物を溶剤に溶解させた溶解液を排出する溶解液排出部と、
抽出対象物を溶剤に溶解して、抽出対象物を分離除去した原料を排出する原料排出部と、
原料を原料供給部から原料排出部へ搬送する第１の順送りスクリューと、原料を第１の順送りスクリューとは逆の方向へ搬送する第１の逆送りスクリューとを有する２軸スクリュー部と、
を有し、
原料供給部と溶解液排出部と溶剤供給部と原料排出部とがこの順に配置され、
第１の逆送りスクリューが溶剤供給部と原料排出部との間に配置されている、
２軸スクリュー抽出装置において、
前記第１の逆送りスクリューと前記原料排出部との間に第２の逆送りスクリューを設け、前記第２の逆送りスクリューと前記原料排出部との間に第２の順送りスクリューを設け、前記第１の逆送りスクリューと前記第２の逆送りスクリューとの間に第２の溶解液排出部を設けたことを特徴とする、
２軸スクリュー抽出装置。
【請求項２】
前記第１の逆送りスクリューと前記第２の逆送りスクリューとの間に第３の順送りスクリューを設けたことを特徴とする、
請求項１に記載の２軸スクリュー抽出装置。
【請求項３】
前記第３の順送りスクリューの鉛直上に前記第２の溶解液排出部を設けたことを特徴とする、
請求項２に記載の２軸スクリュー抽出装置。
【請求項４】
前記第１の逆送りスクリューのスクリューピッチ幅より前記第２の逆送りスクリューのスクリューピッチ幅を狭くしたことを特徴とする、
請求項１から３のいずれかに記載の２軸スクリュー抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抽出対象物と樹脂とを含む原料から抽出対象物のみを除去して素材となる樹脂を抽出する２軸スクリュー抽出装置に関し、特に熱可塑性樹脂と難燃剤とを含む原料から難燃剤のみを除去する２軸スクリュー抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電リサイクル法の施行により、回収した家電製品に使用されている材料の再利用が生産者に義務付けられている。この一環として、家電製品の外装筐体などに多用されている廃プラスチックから素材となる樹脂を抽出して再利用する要求が高まってきている。
回収された廃プラスチックは、ポリスチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、耐衝撃性を向上させたハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）等の熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂を燃え難くする難燃剤と、着色剤などの添加剤とから構成されている。これらのプラスチックの多くは、難燃剤としてポリ臭素化ビフェニル、ポリ臭素化ビフェニルエーテルなどの臭素系難燃剤が用いられている。しかし近年、これらの臭素系難燃剤は、ＲｏＨＳ指令（特定有害物質使用禁止令）で環境負荷物質に指定され、製品への含有量が規制されている。したがって、環境負荷物質に指定された臭素系難燃剤を含む廃プラスチックを再利用するためには、臭素系難燃剤の含有量を規制値以下に除去する必要がある。
このような背景から、環境負荷物質である難燃剤を含むプラスチックから難燃剤を除去する方法が色々提案されている。例えば、２軸スクリュー抽出装置を利用する方法もその一つである。図２は、特許文献１に開示されている従来の２軸スクリュー抽出装置の要部を示した断面概略図である。つぎに、この装置の構成について説明する。
【０００３】
２軸スクリュー部８は、難燃剤と熱可塑性樹脂とを含むプラスチックからなる原料７を供給する原料供給口３と、難燃剤のみを溶解させる溶剤を供給する溶剤供給口１と、難燃剤を溶剤に溶解させた溶解液を排出する溶解液排出口２と、難燃剤を除去した原料７を排出する原料排出口９と、原料７を原料供給口３から原料排出口９へ搬送する第１の順送りスクリュー１０と、第１の順送りスクリューとは逆の方向へ原料７を搬送する逆送りスクリュー４と、逆送りスクリュー４部を通過した原料７（難燃剤が除去された原料）を原料排出口９へ搬送する第２の順送りスクリュー１１とから構成されている。そして、原料供給口３、溶解液排出口２、溶剤供給口１、原料排出口９がこの順に配置され、逆送りスクリュー４が溶剤供給口１と原料排出口９との間に設けられている。
原料供給口３から供給された原料７は、第１の順送りスクリュー１０の回転によって原料排出口９の方向すなわち矢印６で示した方向へ搬送される。このとき、原料７に含まれている熱可塑性樹脂は機械的な摩擦熱によって熱溶融される。原料７が逆送りスクリュー４部に達すると、逆送りスクリュー４の回転によって原料７の搬送が抑制され、原料７は圧縮されながら逆送りスクリュー４部を通過する。一方、溶剤供給口１から供給された溶剤は原料７と混練されながら逆送りスクリュー４部へ搬送される。この過程で難燃剤は溶剤に溶解される。難燃剤の溶解液は、逆送りスクリュー４部で圧縮された原料の圧縮力によって表面に押し出される。表面に押し出された溶解液は、逆送りスクリュー４部のバレル内が圧縮された原料７で充満されているため、逆送りスクリュー４部を通過することができず、原料７の搬送方向とは逆の方向すなわち矢印５で示した方向へ押し流されて、溶解液排出口２から排出される。難燃剤が除去された原料７は、逆送りスクリュー４部を通過し、第２の順送りスクリュー１１で搬送され原料排出口９から排出される。
【特許文献１】特願２００３−５７６０６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の２軸スクリュー抽出装置は、原料供給量と難燃剤溶解液の除去率との間に最適条件があり、最適条件以上に原料給料量を増加すると原料給料量に比例して逆送りスクリュー部から漏洩する難燃剤溶解液の漏洩量が増加する問題があった。この問題を解決するために、原料の供給量に応じてバレルの径および各スクリューの径を大きくすることが考えられる。しかし、バレルとスクリューとの間隙は加工精度を要するため、バレルおよびスクリューを大きくすればするほど、加工費が嵩み装置コストが高くなり、廃プラスチックの再生コストが高くなるという問題点があった。
そこで本発明は、装置を大型にせずに生産性を向上させて廃プラスチックの再生コストを低減させる２軸スクリュー抽出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来の課題を解決するために本発明の２軸スクリュー抽出装置は、抽出対象物と樹脂とを含む原料を供給する原料供給部と、抽出対象物を溶解させる溶剤を供給する溶剤供給部と、抽出対象物を溶剤に溶解させた溶解液を排出する溶解液排出部と、抽出対象物を溶剤に溶解して、抽出対象物を分離除去した原料を排出する原料排出部と、原料を原料供給部から原料排出部へ搬送する第１の順送りスクリューと、原料を第１の順送りスクリューとは逆の方向へ搬送する第１の逆送りスクリューとを有する２軸スクリュー部とを有し、原料供給部と溶解液排出部と溶剤供給部と原料排出部とがこの順に配置され、第１の逆送りスクリューが溶剤供給部と原料排出部との間に配置されている２軸スクリュー抽出装置であって、第１の逆送りスクリューと原料排出部との間に第２の逆送りスクリューを設け、第２の逆送りスクリューと原料排出部との間に第２の順送りスクリューを設け、第１の逆送りスクリューと第２の逆送りスクリューとの間に第２の溶解液排出部を設けたことを特徴とする。このような構成にすることによって、装置を大型にせずに生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の２軸スクリュー抽出装置によれば、装置を大型にせずに生産性が向上し、装置コストおよび廃プラスチックの再生コストの低減が図れる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照にして説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明による２軸スクリュー抽出装置における２軸スクリュー部１４の構成例の主要部を示した断面概略図である。尚、図２と同じ構成要素については同じ番号を付与し、詳細については説明を省略する。
図２と異なる点は逆送りスクリューを２段設置した点である。すなわち、第１の逆送りスクリュー４と原料排出口９との間に第２の逆送りスクリュー４’を設け、第２の逆送りスクリュー４’と原料排出口９との間に第２の順送りスクリュー１３とを設け、かつ第１の逆送りスクリュー４と第２の逆送りスクリュー４’との間に第２の溶解液排出口２’を設けた点である。
第１の逆送りスクリュー４と第２の逆送りスクリュー４’との間には第３の順送りスクリュー１２が設けられている。このような構成にすると、原料７の搬送が順調になる点で好ましい。尚、第１の逆送りスクリュー４と第２の逆送りスクリュー４’との間に間隔を設けた理由は、２つの逆送りスクリューを直結すると逆方向の送りが強くなり過ぎて原料を原料排出口９側へ送り出せなくなるからである。
【０００８】
第２の逆送りスクリュー４’部で溶解液を原料から分離するためには、原料７への圧縮力を第１の逆送りスクリュー４部よりも更に大きくする必要がある。そこで、第１の逆送りスクリュー４の送りピッチよりも第２の逆送りスクリュー４’の送りピッチを狭くしている。第２の逆送りスクリュー４’の送りピッチを第１の逆送りスクリュー４の送りピッチに対して１／２〜１／３とすると、溶解液の分離除去率が向上する点で好ましい。
本発明に適用できるプラスチックとしては、難燃剤を含む樹脂あるいは難燃剤の他に難燃助剤・滑剤・安定剤・酸化防止剤・着色剤・流動改質剤・離型剤などの添加剤が含有している樹脂などが用い得る。
抽出対象物である難燃剤としては、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＡ）などのビスフェノールＡ型の難燃剤、デカブロモジフェニルエーテル・オクタブロモジフェニルエーテル・テトラブロモジフェニルエーテルなどの難燃剤、トリブロモフェノール・エチレンビステトラブロモフタルイミド・ヘキサブロモシクロドデカン・ＴＢＡポリカーボネートオリゴマー・ビストリブロモフェノキシエタン・臭素化ポリスチレン・ＴＢＡエポキシオリゴマー・ポリ臭素化ビフェニル、ポリ臭素化ビフェニルエーテルなどの臭素系難燃剤、パークロロシクロペンタデカン・クロレンド酸・塩素化パラフィンなどの塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤などがある。廃プラスチックに含まれている難燃剤の含有率は、要求される難燃グレードによって異なるが、一般的に数ｗｔ％から５、６０ｗｔ％である。
【０００９】
樹脂としては、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−ブダジエン−アクリロニトリル、スチレン−ブタジエン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−アクリロニトリル、スチレン−無水マレイン酸などのスチレン系樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ハイインパクトポリスチレンなどの熱可塑性樹脂あるいはこれらの樹脂を混合した複合樹脂が用い得る。これらの樹脂の分子量は、３，０００〜１，０００，０００程度が望ましい。
難燃剤の溶剤としては、上述した難燃剤のみを溶解し、樹脂を溶解させない溶剤であればいずれでも適用できる。このような溶剤としては、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、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテルなどが挙げられる。尚、必要に応じて、抗菌剤，防カビ剤、酸化防止剤、害虫忌避剤、界面活性剤、着色剤、発泡剤、流動促進剤などの添加物を溶剤に添加しても良い。つぎに、以上に説明した原料から難燃剤を除去する方法について説明する。
【００１０】
原料供給口３から供給された原料７は、第１の順送りスクリュー１０の回転によって矢印６の方向へ搬送される。この過程で原料は、機械的な摩擦熱によって熱溶融される。このとき、必要に応じてバレルに設けた加熱装置で原料７を加熱溶融させてもよい。
溶融された原料７は、溶剤供給口１から供給された溶剤と混練されながら第１の逆送りスクリュー４部へ搬送される。この過程で難燃剤を溶解した溶解液は、図２で説明したように、第１の溶解液排出部２から排出される。一方、第１の逆送りスクリュー４部を通過した原料７は、順送りスクリュー１２によって第２の逆送りスクリュー４’部へ搬送され、第２の逆送りスクリュー４’部で再度圧縮される。このとき、原料７中に残存している溶解液が原料７の表面に押し出され、第２の溶解液排出口２’から排出される。第２の逆送りスクリュー４’部を通過した原料７は、順送りスクリュー１１によって原料排出口９から排出される。
以上に説明したように、逆送りスクリュー部を２段設けることによって、第１段目の逆送りスクリュー部で十分に抽出しきれなかった溶解液が、第２段目の逆送りスクリュー部で抽出される。したがって、従来の問題点であった原料供給量の増加による溶解液の抽出不足を解消することができる。
【００１１】
尚、本実施形態では、第２の逆送りスクリュー４’と順送りスクリュー１２と溶解液排出口２’とからなる溶解液再排出手段を１段設けたが、必要に応じて溶解液再排出手段を複数段設けてもよい。また、抽出対象物として難燃剤について説明したが、溶剤に溶解する抽出対象物であればいずれでも適用できる。
［具体的実施例］
廃テレビの外装に使用されているハイインパクトポリスチレンを１〜１０ｍｍ大に粉砕したペレットを原料として用意した。ハイインパクトポリスチレンには、平均分子量約４００００のＴＢＡ（テトラブロモビスフェノールＡ）の難燃剤が含有されている。この原料を蛍光Ｘ線分析で測定したところ、臭素元素の含有率は約１５％であった。また、ＴＢＡの溶剤としてジプロピレングリコールを用意した。
上記の原料と溶剤とを用いて、図１に示した２軸スクリュー抽出装置で難燃剤を分離除去した。原料の供給量を２０ｋｇ／時、溶剤の供給量を４０ｋｇ／時にしたとき、得られた原料中の臭素元素の含有率は約２％であった。
［比較例］
具体的実施例で用いた同じ原料と溶剤とを用いて、図２に示した従来の２軸スクリュー抽出装置、すなわち図１に示した２軸スクリュー抽出装置から第２の逆送りスクリュー４’を取り除いた装置で同じ抽出条件で難燃剤を分離除去した。その結果、得られた原料中の臭素元素の含有率は約５％であった。
【００１２】
また、原料の供給量を１０ｋｇ／時、溶剤の供給量を２０ｋｇ／時にしたところ、臭素元素の含有率が約２％になった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明による２軸スクリュー抽出装置は、難燃剤などの抽出対象物を含む廃プラスチックから抽出対象物を分離除去して、プラスチック素材として再利用する分野に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による２軸スクリュー抽出装置の構成例の要部を示した概略図
【図２】従来の２軸スクリュー抽出装置の要部を示した概略図
【符号の説明】
【００１５】
１  溶剤供給口
２  溶解液排出口
３  原料供給口
４  逆送りスクリュー
５  溶剤の流れ方向
６  原料搬送方向
７  原料
１０、１１、１２  順送りスクリュー
１４  ２軸スクリュー部
【図１】
2007119513.tif 000003
【図２】
2007119513.tif 000004