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樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置 - 特開2008−69286 | j-tokkyo
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【発明の名称】 樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置
【発明者】 【氏名】馬場 俊之

【氏名】立岩 浩司

【要約】 【課題】

【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼炉内で合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、前記燃焼炉の下方から溶融化したワックス状溶融物を落下させて、その下方に配置された捕捉部で樹脂系改質剤を捕らえて樹脂系改質剤を得る樹脂系改質剤の製造装置において、前記捕捉部は前記樹脂系改質剤を一旦水で受け、その水から前記樹脂系改質剤を回収することを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項2】
前記樹脂系改質剤の回収は前記水を濾すことにより行うことを特徴とする請求項1に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項3】
前記水は流水であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項4】
前記水は循環することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項5】
循環される前記水はフィルターにより清浄化されることを特徴とする請求項4に記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【請求項6】
前記燃焼炉と前記補足部との間に不活性ガスの層を形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載の樹脂系改質剤の製造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、合成樹脂廃材をその一部の燃焼により溶融・熱分解させ、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用等に使用されるワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造方法及び樹脂系改質剤の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、複数種の合成樹脂若しくはカーボンブラックや無機系添加材を含む樹脂から構成される合成樹脂廃材を加熱溶融して熱分解させ、ワックス状物質を製造する樹脂系改質剤の製造装置として、種々のものが提案されている。(例えば特許文献1〜3)
これにより、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂廃棄物を原料として処理し、樹脂・ゴム等の特性改質、インク・塗料或いは顔料用としてワックス状物質を製造できる。
【0003】
この開示された樹脂系改質剤製造装置は、図5に示すように、ワックス状物質溶融物を溜めておく有底円筒状の受溜用タンクTが、タンク上端開口部1bを有し、かつ、支脚1aによって支持されて設けられている。
【0004】
該受溜用タンクTのタンク上端開口部1bには、合成樹脂廃材等の原料Aを加熱溶融する円筒状の燃焼用バスケット2が一体的に載架されて固設されている。該燃焼用バスケット2の側壁には、多数の空気導入孔2bが、燃焼用バスケット2の内部と外部とを連通するように、上記側壁の厚さ方向に穿設されている。
【0005】
燃焼用バスケット2の下端開口部2aには、閉塞した箱状の触媒槽(脱可塑化促進用バスケット)4が、下端開口部2aを下側から塞ぐように取り付けられている。触媒槽4は、その全壁が多孔状となる網目状部4aを有しており、その触媒槽4内に溶融物Bの脱可塑化促進用の金属触媒、例えば白金や銅からなる線状触媒4bを溶融物Bが通過し得るように充填されている。
【0006】
燃焼用バスケット2に供給する空気量を調節する円筒状のエアーバランサー5が燃焼用バスケット2の外周を覆うように、上記燃焼用バスケット2の外周に対し所定の間隔をおいて設置されている。そのエアーバランサー5の下部には、空気導入用開口部5aが設けられている。
【0007】
前記受溜用タンクTと燃焼用バスケット2との間には、受溜用タンクT内にて生成した可燃性の高熱ガスGを効率よく燃焼用バスケット2内に送出するために、連通管9が複数、受溜用タンクTの外壁に対し上下方向に沿ってそれぞれ設置されている。各連通管9には受溜用タンクTからのガスを燃焼用バスケット2に送り出すポンプ10が、上記高熱ガスGの送出を促進するためにそれぞれ設けられている。
【0008】
受溜用タンクTの内底部には、ワックス状物質Cの溶融している温度を電気加熱によって上昇させる加熱手段として、パイプ状のヒーター6が設置されている。また、受溜用タンクTの内部には、ワックス状物質Cの溶融している温度を検出するバイメタルや熱電対などの温度センサ7が温度検出手段として設置されている。
【0009】
前記ヒーター6には、該ヒーター6をオン・オフ制御もしくは比例制御するためのマイコン等の制御手段8がワックス状物質Cの溶融物を所定温度に保つように設けられている。
【0010】
上記の燃焼用バスケット2内の下部には、原料Aを載置して、溶融・熱分解するための原料受皿であるロストル3が、燃焼用バスケット2の下端開口部2aを上方から塞ぐように、上記燃焼用バスケット2内の周壁に取り付けられている。
【0011】
上述した製造装置においてワックス状物質を製造するには、まず、原料Aとして、可燃性の例えば架橋ポリエチレン単独、或いは、架橋ポリエチレンと非架橋や低架橋のポリエチレン等のポリオレフィンを少量混合して用い、原料Aをベルトコンベア11により搬送して原料投入用ホッパー12から所定量燃焼用バスケット2のロストル3上に投入する。
【0012】
次いで、原料Aに含まれる架橋ポリエチレンに着火すると、ワックス状物質生成用の合成樹脂は熱分解して溶融し、その溶融物Bはロストル孔部3aから滴下し、触媒槽4の触媒間を通過して受溜用タンクTに落下する。
【0013】
このとき、触媒槽4および受溜用タンクT内は架橋ポリエチレンの燃焼による酸素の消失で徐々に酸欠状態となり、酸欠状態で熱分解したワックス状物質Cは受溜用タンクTに溜まる。
【0014】
このように、溶融して高熱状態となっているワックス状物質Cは、酸欠状態において一部が気化して可燃性の高熱ガスGを発生する。この高熱ガスGは、受溜用タンクTと燃焼用バスケット2との間に設けた連通管9により燃焼用バスケット2内に送出される。
【0015】
該連通管9は、受溜用タンクT内にて生成した可燃性の高熱ガスGを効率よく燃焼用バスケット2内に送出するためのもので、複数本が受溜用タンクTの外壁に対し上下方向に沿って設置され、各連通管9には受溜用タンクTからのガスを燃焼用バスケット2に送り出すポンプ10が、上記高熱ガスGの送出を促進するために設けられている。高熱ガスGは、燃焼用バスケット2内に送り出された前記原料Aの燃焼場所において、燃焼用バスケット2の空気導入孔2aから導入される空気と混合されて燃焼し、原料Aの溶融を継続させる。このように装置を構成することにより、立ち上げ時において熱エネルギーの供給を必要とするが、その後は自立的に熱エネルギーが供給されるようになる。
【0016】
【特許文献1】特開昭60−190494号公報
【特許文献2】特開平10−128747号公報
【特許文献3】特開2003−206373号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
しかしながら、上述の樹脂系改質剤の製造装置は、合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、燃焼炉の下方から溶融化したワックス状溶融物を落下させて、その下方に配置された受溜用タンク内に蓄えるというものであった。このため、受溜用タンク内に蓄えられた樹脂系改質剤は、燃焼用バスケット内で生成された煤や、合成樹脂廃材中に含まれるカーボンブラックなどの不純物が内部に取り込まれた状態となり、生成物の純度が落ち、品質が低下する課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、係る点に鑑みなされたもので、溶融落下するワックス状溶融物を水上に滴下すると、薄い膜状に瞬時に固化し、この際、上記煤やカーボンブラックなどの不純物と別々の個体として存在するため、固化した樹脂系改質剤に不純物が混入するのを少なくできる知見を得て、本発明に至ったもので、その発明の要旨は、燃焼炉内で合成樹脂廃材の一部を燃焼させ、その燃焼した熱により前記合成樹脂廃材の残りを溶融・熱分解させ、前記燃焼炉の下方から溶融化したワックス状溶融物を落下させて、その下方に配置された補足部で樹脂系改質剤を捕らえて樹脂系改質剤を得る樹脂系改質剤の製造装置において、前記補足部は樹脂系改質剤を一旦水で受け、その水から前記樹脂系改質剤を回収することを特徴とする樹脂系改質剤の製造装置である。
【発明の効果】
【0019】
溶融状態の樹脂系改質剤を水に滴下することにより瞬時に固化させられるため、燃焼により発生する煤やカーボンブラックなどの不純物を改質剤中に取りこむことがなく、改質剤と不純物は別々の個体として存在するため、容易に分離することができる。この結果、得られた樹脂系改質剤は純度の高いものになる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明は、以下の実施形態を採用することができる。
樹脂系改質剤の回収は前記水を濾すことにより行うことを特徴とする。
前記水は水道栓から供給される流水であることを特徴とする。
前記水は循環することを特徴とする。
上記循環される水はフィルターにより清浄化されることを特徴とする。
これらのいずれかを採用することにより、樹脂改質剤を水から容易に回収することができる。
また、燃焼炉と補足部との間に不活性ガスの層を形成したことを特徴とする。これにより、燃焼炉で生成された溶融樹脂が燃焼炉の下で燃焼(又は二次燃焼)するのを防ぎ、樹脂系改質剤の回収率を高めることができる。
【実施例1】
【0021】
以下本発明を、図示した実施例に基づき説明する。図1において、20は燃焼部、30は補足部である。
【0022】
燃焼部20は、中心軸が鉛直方向に設置された燃焼筒21と、その燃焼筒21の下方に所定間隔離れて配置されたロストル22と、燃焼筒21の下方に酸素又は酸素含有ガスを供給する酸素供給ノズル23とで構成されている。この燃焼筒21の外側面には所定距離隔てて円筒状の外壁25が配置され、燃焼筒21の外側面が外部雰囲気から隔離されている。そしてこの燃焼部20と外壁25とで燃焼炉が構成されている。
外壁25の上部には、図示しない排気装置が備えられており、酸素供給ノズル23によって供給された酸素又は酸素含有ガスによって原料Aが燃焼する際に発する排気ガスを処理するようになっている。
【0023】
燃焼筒21の上方は必要により蓋24が被され、燃焼筒21の内部に配置された棒状の原料Aが燃焼筒21の内部で燃焼しないようになっている。また、酸素供給ノズル23は、例えば図2に示す噴出ノズルと同様の構造のものを用いることができる。
【0024】
燃焼筒21内には棒状の原料Aが配置され、その原料Aの一端が燃焼筒21の下部から露出してロストル22の上に配置され、酸素供給ノズル23から供給される酸素又は酸素含有ガスの助けを借りて、原料Aの一部が燃焼され、その燃焼熱により原料Aの一部が溶融・熱分解され、燃焼部20の下方から溶融化した溶融物Bが生成されて落下する。
【0025】
補足部30は、ロストル22の下方に傾斜して配置された樋31と、樋31の傾斜上部の位置で樋31に水32を供給する給水口33と、樋31の傾斜下方の位置に設置され樋31に流れる水32を濾す籠34と、籠34の下方の位置に設置され籠34から漏れ出る水を受け取る水槽35と、その水槽35の水をパイプ36を介して前記給水口33に水32を供給するポンプ37とからなる。
【0026】
また、上記のような補足部30を採用することにより、燃焼部20で生成された溶融物Bが樋31上の水32に落下することにより直ちに冷やされて固形の樹脂系改質剤となり、水32の流れによって籠34に搬送されて補足される。従って、籠34で補足された樹脂系改質剤は容易に籠34で集めることができ、更に水によって直ちに冷やされて薄い膜の樹脂改質剤となる。このため、落下点で次々に積層して大きな塊を発生させることが無くなる。これにより固形の樹脂系改質剤の中に煤などの不純物が混入することが少なく、水洗いなどにより、不純物を容易に取り除くことが可能になる優れた樹脂系改質剤を得ることができる。
なお、この際、籠34の下方から給水口33間の経路のいずれか、例えばパイプ36の途中にフィルタ38を挿入して、循環する水32から煤等が除去されて清浄化され、籠34で捕らえられた生成物B'の再汚染を防止するのが望ましい。
【0027】
上記樹脂系改質剤の製造装置は、例えば、以下の条件で、樹脂系改質剤を製造する。
燃焼筒21の内径:75mmφ、原料A:断面45×45mm、長さが20cm、不活性ガス供給量:窒素2リットル/分、幅45mm、空気ガス供給量:2.5リットル/分、燃焼筒21の下端とロストル22との間隔:50mm
この結果、燃焼炉から落下した燃焼中のポリエチレンワックスは不活性ガス層Vで直ちに消火し、これにより得られた樹脂系改質剤を200℃で加圧濾過したときの収率は95%であった。
【0028】
比較のために、上記において補足部30を図3に示す受溜用タンクTに替えて樹脂系改質剤を製造した場合は、200℃で加圧濾過したときの収率は75%であった。
このように本発明は樹脂系改質剤中に含まれる不純物混入度を低減させることができる優れた効果を有する。
【実施例2】
【0029】
図3は本発明の他の実施例を示すもので、図1に示す実施例と比較して、補足部30が、ロストル22の下方に傾斜して配置された樋31と、樋31の傾斜上部の位置で樋31に水32を供給する水道栓39とで構成されている点が異なっている。これにより、水道栓39から絶えず清水の流水が供給され、ポンプ37やフィルタ38等を削減することができる。その他の構成は図1に示すものと同一であり、その機能も同一である。
【実施例3】
【0030】
図4は本発明の更に他の実施例を示すもので、図1に示す実施例と比較して、燃焼部20と補足部30との間にガス供給部40を配置した点が異なっており、その他の部分は図1に示すものと同一であり、その機能も同一である。
ガス供給部は、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、そのガスを燃焼部20と補足部30との間に噴出し、その間の一部の雰囲気層を不活性ガス状態にするものである。
【0031】
燃焼部20と補足部30とは、これらが互いに上下方向に離れて配置され、その間に酸素を含む空気層Kが存在する場合は、燃焼部20で溶融・熱分解して生成された樹脂系改質剤が燃焼部20から補足部30まで燃焼を継続しながら、または二次燃焼しながら落下することが起きる。しかしながら、前記ガス供給部40の存在によりロストル22の下方に不活性ガス層Vが形成されると、燃焼部20から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を消火させることができる。
【0032】
ガス供給部40に用いられる噴出ノズルは、例えば図2に示す噴出ノズルと同様の構造のものを用いることができる。
またガス供給部40から放出される不活性ガスは、図4の実施形態においては、燃焼部20の直下の位置で、燃焼部20の中心軸線を横断する方向、望ましくは前記中心軸に対して直交する方向即ち水平方向に、帯状(層流状態)に流されている。この際、燃焼部20の直下の範囲が広く、1個のガス供給部40で燃焼部20の直下の全範囲を不活性ガス層Vにすることができない場合は、ガス供給部40を2個以上水平方向に並べて不活性ガスを流すようにしても良い。また、ガス供給部40を多段に重ねて配置しても良い。また複数のガス供給部40のそれぞれは、噴出方向を異なるように設定することも可能である。
【0033】
このように、本実施例の場合は、燃焼部20の直下の位置に不活性ガス層Vが形成されているので、この不活性ガス層Vにより燃焼部20から燃焼しつつ落下する樹脂系改質剤を直ちに消火させることができ、燃焼により消失する樹脂系改質剤を減らすことができ、樹脂系改質剤の生成歩留まりを高めることができる。
【0034】
比較のために、上記において図1における樹脂系改質剤の樹脂分回収率は68%であったが、本実施例の場合は73%であった。ただし、樹脂分回収率(%)は(回収した改質剤の重量)÷{(投入した廃材の重量)−(内部半導電層の重量)−(外部半導電層の重量)}×100で定義されたものを表す。
このように本発明の実施例は生成される樹脂系改質剤の二次燃焼を防ぎ、回収率を高めることができる優れた効果を有する。
【0035】
なお、上記実施例においてはガス供給部40を図2に示すような噴出ノズルを用いた場合を説明しているが、本発明におけるガス供給部40は単に、1個の噴出孔を有する1乃至複数の噴出ノズルを用いるようにしても良い。
【0036】
また上記本発明の実施例は、いずれも補足部30として、樋31に水32流してこの水で溶融樹脂改質剤を捕らえるようにし、更にその水を循環させる場合を説明したが、本発明は受溜用タンクに水を張り、この水で溶融樹脂改質剤を捕らえるようにしても良く、またこの際受溜用タンク内の水を循環させるようにしても良い。また、この、受溜用タンクに補足された樹脂系改質剤を網で掬い出して、受溜用タンクから取り出すようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一実施例を示す要部断面説明図。
【図2】図1で用いられる一部部品の斜視図。
【図3】本発明の他の実施例を示す要部断面説明図図。
【図4】本発明の更に他の実施例を示す要部断面説明図。
【図5】従来の一例を示す樹脂系改質剤製造装置の要部断面説明図。
【符号の説明】
【0038】
20 燃焼部
21 燃焼筒
22 ロストル
23 酸素供給ノズル
24 蓋
25 外壁
30 補足部
31 樋
32 水
33 給水口
34 籠
35 水槽
36 パイプ
37 ポンプ
38 フィルタ
39 水道栓
40 ガス供給部
A 原料
B 溶融物
B' 生成物
C ワックス状物質
G 高熱ガス
K 空気層
T 受溜用タンク
V 不活性ガス層
【出願人】 【識別番号】593047426
【氏名又は名称】社団法人電線総合技術センター
【識別番号】000213297
【氏名又は名称】中部電力株式会社
【出願日】 平成18年9月14日(2006.9.14)
【代理人】 【識別番号】100095810
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 雄一


【公開番号】 特開2008−69286(P2008−69286A)
【公開日】 平成20年3月27日(2008.3.27)
【出願番号】 特願2006−249893(P2006−249893)