(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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