(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料投入用と粉粒状廃棄物投入用の２つのホッパーを有するプラスチック押出成形機において、そのシリンダー部の前方樹脂吐出口に押出しダイを取り付け、さらにそのダイの前方に、該ダイより押出した樹脂連続成形体の表面を加熱する装置を配置したことを特徴とする焼却灰、粉塵、汚泥、スラッジ等廃棄物の粉末体をプラスチックにより包埋固形化する処理装置。
【請求項２】
都市ごみ等の焼却灰、粉塵、汚泥、スラッジ等の粉粒体をプラスチックに対し５〜６０重量％混入せしめて押出機により溶融混練して平板状または円柱状に押出し、その押出した樹脂の連続体表面を再加熱してその表面に樹脂リッチなスキン層を形成することに特徴を有する焼却灰等の包埋固化処理方法。
【請求項３】
プラスチック押出成形機は２つのホッパーを有し、また、シリンダー前部に付設した押出しダイの前方に設置する加熱装置はそれぞれヒーターまたは温油又は温水の流通孔を設けたスキン層形成用ダイ、または加熱炉であることに特徴を有する請求項１記載の焼却灰等の粉体包埋固化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉などから排出される焼却灰、粉塵、スラッジ等の粉粒体を溶融プラスチックに混練して固形状に成形することによって固定化し、飛散防止を図る無公害処理技術に関するものである。ここに使用するプラスチックは主として家庭または産業より排出されるプラスチック、合成繊維、フイルムなどの廃棄物（以下、樹脂と称す）を有効利用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却灰にはしばしば重金属やダイオキシなどが含まれており、その飛散による環境汚染は人体に重大な悪影響を及ぼすものとして問題になっているのが現状である。その処理方法の１つとしてコンクリート中に混合して固化するもの、ドラム缶などにコンクリートと共に包埋するものなどがある。これらは、処理コストが大きい、投棄場所が不足してくるなど種々の問題があり、抜本的な安定化処理方法の開発が待たれているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
生活ごみや産業廃棄物などを焼却したときに生じる残留灰や電気集塵機等によって捕捉された粉塵は有害性重金属類を含有していることが多く、その飛散による人体への悪影響が懸念されている。このような灰、粉塵その他汚泥、スラッジ類を樹脂に混練固形化することによってその飛散を防止し、汚染物質ではなく産業資材としての利用を意図したものであり、また、ＰＥＴボトルに代表される生活ごみとして排出される樹脂をこの固化材料として使用することによりその再資源化を図ることを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
熱可塑性樹脂の一種であるＰＥＴボトルは押出成形機で溶融し、適宜の形状に成形することは勿論、その溶融樹脂の中に有機物あるいは無機物（ガラス繊維など）を充填することが可能であり、しかも充填材の種類によっては補強、増量効果があることは良く知られているところである。また、樹脂系の合成繊維はもちろん、この合成繊維と天然繊維との混紡製品、農業用あるいは包装用フイルム等も溶融することが可能であり、本発明の粉粒物固形化材料として使用することができる。
【０００５】
本発明においては、各種の樹脂系廃棄物を対象とした処理について誠意研究開発を進め熱可塑性樹脂であれば粉粒体の包埋に使用することができることを確認したが、ここでは清涼飲料水または調味料用に使用されているＰＥＴボトルを使用し押出し成形機により溶融し、その溶融樹脂中に焼却灰、粉塵等を充填材として混入し所定形状に形作り冷却固化する方法で固形物を得る技術について説明する。この場合、押出機より押し出された焼却灰充填の溶融樹脂を比較的長時間にわたって高温に保ち、固形物の表面に樹脂スキン層を形成させて灰等が表面に露出することがないような成形が比較的容易にできた。
【０００６】
このように成形された固形物は、例えば栗石として機械、建築物の基礎に埋め込むなどの用途に使用することによって半永久的な有効利用が図られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る焼却灰等を充填材とする樹脂による固形化処理の方法を詳細に説明する。図１は樹脂の押出成形機とそのシリンダー前部に温度調節可能なダイを装着し、かつ、ダイ先端にロールプレス装置を配置したものである。すなわち、押出成形機１は樹脂を投入するホッパー１ｈと、都市ごみ等の焼却に伴い生じる焼却灰、その排気ガスに含まれ電気集塵機などにより捕捉される粉塵、メッキ等の電気的、化学的処理に伴うスラッジあるいは各種の乾燥粉末化した汚泥などの廃棄物（充填材）を投入する補助ホッパー１ｗを有するものである。この補助ホッパーに投入された充填材はフィダー１ｆにより樹脂の量に対して適量をシリンダー１ｃ内に送り込む構造になっている。
【０００８】
押出機１の先端ノズル部にはシリンダー内径１ａとほぼ同じ径の円形断面の流入口２ａを有し他端はその円形断面より若干小さな断面積である円形または平板状の吐出口２ｂとなる通孔を有するダイ２が取り付けられ、次いで、その吐出口２ｂに接してその吐出口とほぼ同断面の樹脂通過孔を有するダイ３及びダイ４が加熱手段を付設して取り付けられている。その加熱手段はこれらのダイ３、４の外周にバンド状の電気ヒーター１０、１０‥を巻き付け通電加熱するか、またはダイに液の流通路１０ａを穿孔（図２）して温油または温水を通すなどの方法が使用できる。
【０００９】
これらの加熱装置付ダイは、押し出された樹脂の平板状連続体を再加熱してその表面の樹脂分を再溶融することにより、その表面に樹脂のリッチなスキン層を形成することを目的とするものである。したがってダイ温度は使用樹脂の溶融温度より若干高くなることが必要であるが、そのダイの長さと数量（図では２個）には制限はない。
【００１０】
そのダイ４の前方にはパンチングプレスあるいは成形金型などの固形化装置が配置される。図１に示したものはロール式プレス装置５で、一ないし複数のキャビティ５ｃ、５ｃ‥をその表面に凹刻した一対のロール５ａ、５ｂ及びそのロールを回動させるための電動モーターなど駆動手段（図示していない）を付属されている。キャビティの形状は円形、楕円形、方形などいずれでもよいが、各キャビティは近接して隙間の少ないことが望ましい。また、そのキャビティは一対のロールの一方にのみ凹刻してもよく、または双方に対向上に形成してもよい。
【００１１】
ロールプレス装置５に代えて、樹脂破砕機７を設置してもよい（図３）。この破砕機を使用する場合には押し出される樹脂の連続体は平板状であることが望ましく、また、冷却水６などで該連続体は冷却されることが必要である。
【００１２】
【実施例】
以上の装置を用いて焼却灰などを固形化する方法を説明する。まず、固形化材料としては熱可塑性樹脂が使用されるが、主としてＰＥＴ（ＰＯＬＹＥＴＨＹＬＥＮＥ  ＴＥＲＥＰＨＴＡＬＡＴＥ）で製造されたボトルの使用済み廃棄物やポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、塩化ビニール樹脂などが適用可能である。ここではＰＥＴボトルの廃棄物を使用した。
【００１３】
充填材として使用するものは都市ごみ等を焼却した際に炉内に残存する焼却灰、焼却炉等に付設の集塵装置に捕捉された粉塵、メッキ処理等各種のスラッジ、乾燥し粉末化された汚泥等があげられる。その粒径は押出機のシリンダー内を支障なく通過する程度の小径であることが必要である。
【００１４】
樹脂の使用済み廃棄物は粉砕機によりあらかじめ細粒に粉砕されることは通常の再生材料使用の押出し成形と同様である。このようにした樹脂原料１１を押出成形機１のホッパー１ｈに投入する。また、充填材１２としての焼却炉中に残存する焼却灰を使用し、押出成形機１に付設された補助ホッパー１ｗに投入して、フィーダー１ｆにより所要充填量（実施例においては樹脂に対して１０％、３０％および６０重量％）を加熱シリンダーに送り込む方法を用いた（図１）。なお、樹脂に対して１０〜２０％の充填材配合例においては樹脂と充填材１２をあらかじめ機外で混合攪拌し、これをメインのホッパーに直接投入する方法が使用可能であったが、それ以上６０重量％に及ぶときには前記のフィーダー１ｆを使用しなければ均質な充填ができなかった。このようにして充填材を混合した樹脂は１６０〜３００°Ｃに加熱されたシリンダー１ｃ内にスクリュー１ｓにより溶融、混練されてシリンダー１ｃの先端を経てダイ２に圧送される。
【００１５】
この圧送により押し出された溶融樹脂１３はシリンダー１ｃの先端に付設したダイ２に押し込まれる。このダイ２はその内径である樹脂通路の断面が先端に行くに従って小さく形成されているので樹脂１３は断面を縮めながら樹脂の連続体１３ａとして押し出され、しかも、樹脂に背圧が生じるためにその連続した成形品に気泡を生じる事なく美麗な表面がえられた。ダイ２の温度は使用樹脂の熱的性質によって異なるが、ＰＥＴに対しては２５０〜３００℃を適用した。次いで、１５０〜２５０℃に加熱されたダイ３および１００〜２００℃に加熱されたダイ４の樹脂通路内を通過する。そのとき、ダイ内面３、４の温度によって樹脂の連続体１３ａの表面は再溶融され、ダイを通過し終えた時にはその再溶融樹脂が冷却して連続体表面に樹脂リッチなスキン層を形成したも樹脂に連続体成形品１３ｂとなった。したがって、この段階においては重金属を含む灰等は十分に樹脂に濡れて包埋され有害物質が表面に露出あるいは遊離することがなく安定的な処理ができた。
【００１６】
なお、ダイ３、ダイ４は円形または平板状樹脂連続体１３ａの表面層を再溶融するためのものであり、したがって、このダイ３、４に代えてヒーター１４ａなどによる加熱および温度調節可能（図示していない）な加熱炉１４を設置（図４）して前記樹脂連続体１３ａを所要時間炉内を通過させる方法によっても良好なスキン層がえらける。
【００１７】
このようにダイ４から連続的に押し出された平板状樹脂連続体１３ｂは未だ、１００〜２００℃程度の温度に保たれており、塑性加工が可能である。この樹脂連続体１３ｂをロールプレス装置５の回動するローラー５ａ、５ｂ間に挿通し、そのキャビティ５ｃで固形状に成形すると同時にエッジ部で食い切らせキャビティ形状に分断する。そしてキャビティより排出された分断塊状固形物１３ｃは冷却水６中にて冷却する。充填材を１０、３０、６０重量％充填した上記配合はいずれも良好な塊状固形物１３ｃがえられた。これは栗石として建築物の基礎や機械の設置用基礎あるいは道路の埋設材として使用される。ローラーに形成した複数のキャビティ間のいわゆるデットスペースに当たる部分は偏平状に圧延されて送り出されるが、再度粉砕して押出成形機のホッパーに投入し再使用して問題はなかった。
【００１８】
また、ダイ３より押し出された樹脂連続体１３ｂは図１に示すように水中１４で冷却、固化させ、粉砕機７によりフレイク状ないしペレット状の小径に粉砕して、砂利としてコンクリート等の充填材として使用することも可能である。
【００１９】
焼却炉から排出された灰以外に粉塵、乾燥汚泥についても同様の処理を行ったが、充填材が３０重量％を越えると表面に充填材が現れやすく、これを樹脂のスキン層で包み込むためにはダイ３、ダイ４の加熱温度を高くする必要があった。また、ある種の半硬質の樹脂においてはダイ２、３を通過し難い場合があり、これらのときには樹脂連続体１３ａを加熱炉（図示していない）中を通過させて、その表面を再溶融する方法によりスキン層を形成してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、重金属などの有害物含む都市ごみ、産業廃棄物等の焼却灰や粉塵、汚泥、スラッジなどを樹脂に混合し固形物に成形することが可能になり、有害物は完全に包埋され、したがって安全かつ確実な処理となる。また、この固形物の成形は、使用済みのＰＥＴボトル等のプラスチック廃棄物、合成繊維廃棄物などの用途を新たに開発したものであり、規制緩和とともに増加が見込まれるＰＥＴボトル廃棄物公害等を緩和させる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂固形物を成形する装置を示した側面図である。
【図２】ダイの加熱と固形物成形用のロール装置を断面で示した側面図である。
【図３】押出し成形物を粉砕する装置を示した断面表示の側面図である。
【図４】押出機の前方に加熱炉を設置した装置の要部を示した側面図である。
【符号の説明】
１  押出成形機
２．３．４  ダイ
５  ロールプレス装置
６  水槽
７  樹脂破砕機
１０  電気ヒーター
１１  樹脂原料
１２  充填材
１３  樹脂
【図１】
0003924335.tif 000002
【図２】
0003924335.tif 000003
【図３】
0003924335.tif 000004
【図４】
0003924335.tif 000005