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技術 ポリスチレン発泡材の減容剤および該減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理方法並びに該減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置

出願人 株式会社シーケーディー
発明者 臼井宏明本吉健也木村良晴
出願日 2000年2月1日 (20年0ヶ月経過) 出願番号 2000-023772
公開日 2001年8月7日 (18年6ヶ月経過) 公開番号 2001-213996
状態 未査定
技術分野 プラスチック廃棄物の分離・回収・処理 プラスチック廃棄物の分離・回収・処理
主要キーワード 熱遮断性 貯溜槽内 スクリュー体 ドレインバルブ 減容剤 超音波振動装置 再生ポリスチレン 清掃車
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年8月7日)のものです。
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図面 (7)

課題

安全かつ有効なポリスチレン発泡材減容化剤

解決手段

溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より上の値にある第1可塑剤と、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より下の値にある第2可塑剤と、を混合し、混合状態における溶解度パラメータを10.1に近似する値に設定したものである。ここで第1可塑剤としては、ポリスチレンを溶解する溶剤を選択的に用い、あるいは混合したものが使用される。また第2可塑剤としてはポリスチレンを溶解しない溶剤を選択的に用い、あるいは混合したものが使用される。

概要

背景

ポリスチレン発泡材発泡スチロールとも呼ばれ、極めて熱遮断性緩衝性に優れているため、例えば鮮魚輸送するための函体家電製品梱包する際の緩衝材など、多くの場面において多用されているところである。

一方でポリスチレン発泡材は、嵩張るためにその処分方法が問題視されているところである。例えば、通常ポリスチレン発泡材は焼却処分すると高温が発生し、焼却炉を傷める不具合があり、また有害ガスが発生する問題もあった。また埋立てにより、処分する場合においても、嵩張るために清掃車等による輸送コストが高くつき、問題とされていた。さらに発泡ポリスチレン芳香族炭火水素ハロゲン化炭化水素などに溶解するため、廃棄される発泡ポリスチレンをこうした溶解を可能とするプラントにより、処分する方法も考えられるが、このようなプラントは大がかりとなり、また溶解液の処分についても環境上問題があるものとされている。

この他にもポリスチレン発泡材を溶解するリモネンを使用する方法も考えられているところであるが、リモネンは引火点が48度と大変低く、臭いがきついため、実際の処理プラントで使用することは環境面あるいは安全性の面から不可能とされていた。

概要

安全かつ有効なポリスチレン発泡材の減容化剤

溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より上の値にある第1可塑剤と、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より下の値にある第2可塑剤と、を混合し、混合状態における溶解度パラメータを10.1に近似する値に設定したものである。ここで第1可塑剤としては、ポリスチレンを溶解する溶剤を選択的に用い、あるいは混合したものが使用される。また第2可塑剤としてはポリスチレンを溶解しない溶剤を選択的に用い、あるいは混合したものが使用される。

目的

本発明は安全かつ有効にポリスチレン発泡材を減容化し、そのリサイクル性を高めることを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

溶解度パラメータポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より上の値にある第1可塑剤と、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より下の値にある第2可塑剤と、を混合し、混合状態における溶解度パラメータを10.1に近似する値に設定してなるポリスチレン発泡材減容剤

請求項2

請求項1において、第1可塑剤はポリスチレンを溶解するアジピン酸ジエチルアジピン酸ジメチルグルタル酸ジメチルアジピン酸ジプチル、琥珀酸ジメチル、アジピン酸ジ-n-プロピルアジピン酸ジイソプロピル、等のジカルポン酸ニエステル類及び酢酸エチル酢酸n−プロピル等のカルボン酸エステル類トルエンキシレンデカリンシクロヘキサン等の炭化水素類からなる溶剤を選択的に用い、あるいはこれらを選択的に混合してなるポリスチレン発泡材の減容剤。

請求項3

請求項1において、第2可塑剤は、ポリスチレンを溶解しないトリメタノールアミンエチレングリコールエタノールイソプロパノールジエチレングリコールエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、r-プチロラクトンエチレンカーボネートフタル酸ジメチル等のエステル類からなる溶剤を選択的に用い、あるいはこれらを選択的に混合してなるポリスチレン発泡材の減容剤。

請求項4

請求項1ないし3に記載のポリスチレン発泡材の減容剤に、予め破砕され、あるいは定形あるいは不定形状態にあるポリスチレン発泡材を浸潤させて減容化し、該減容化されたポリスチレン発泡材を減容剤の中和溶液中に浸潤させて再生ポリスチレン材として再利用可能とする。ポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理方法

請求項5

請求項1ないし3に記載のポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置において、上記減容剤を貯溜し、予め破砕され、あるいは定形又は不定形状態にあるポリスチレン発泡材を浸潤可能としてなる貯溜槽と、貯溜槽内の減容剤に浸潤させ、一定時間経過し、減容化して浮遊状態にあるポリスチレン発泡材を捕集する捕集装置と、を備えることを特徴とするポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置。

請求項6

請求項5において、貯溜槽内には、貯溜される減容剤を撹拌するための撹拌装置が備えられるポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置。

請求項7

請求項5において、捕集装置は減容化し、浮遊状態にあるポリスチレン発泡材を抄取する網体あるいはスクリュー体とされるポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置。

請求項8

請求項5において、捕集装置は減容化し、浮遊状態にあるポリスチレン発泡材を吸引する吸引装置とされるポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置。

請求項9

捕集装置により捕集された減容化されたポリスチレン発泡材を固化し、さらに固化されたポリスチレン発泡材をペレット状、粒状、線状、シート状に成形する成形装置付設してなる請求項5ないし8に記載のポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置。

技術分野

0001

本発明は嵩張る廃棄物として位置付けられていたポリスチレン発泡材を嵩を小さくし、減容化するとともに、その処理性を高めることを可能とするポリスチレン発泡材の減容剤および該減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理方法並びに該減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置に関する。

背景技術

0002

ポリスチレン発泡材は発泡スチロールとも呼ばれ、極めて熱遮断性緩衝性に優れているため、例えば鮮魚輸送するための函体家電製品梱包する際の緩衝材など、多くの場面において多用されているところである。

0003

一方でポリスチレン発泡材は、嵩張るためにその処分方法が問題視されているところである。例えば、通常ポリスチレン発泡材は焼却処分すると高温が発生し、焼却炉を傷める不具合があり、また有害ガスが発生する問題もあった。また埋立てにより、処分する場合においても、嵩張るために清掃車等による輸送コストが高くつき、問題とされていた。さらに発泡ポリスチレン芳香族炭火水素ハロゲン化炭化水素などに溶解するため、廃棄される発泡ポリスチレンをこうした溶解を可能とするプラントにより、処分する方法も考えられるが、このようなプラントは大がかりとなり、また溶解液の処分についても環境上問題があるものとされている。

0004

この他にもポリスチレン発泡材を溶解するリモネンを使用する方法も考えられているところであるが、リモネンは引火点が48度と大変低く、臭いがきついため、実際の処理プラントで使用することは環境面あるいは安全性の面から不可能とされていた。

発明が解決しようとする課題

0005

ところで我国でも、近々リサイクル法施行予想されるところであり、上記のとおり梱包材や緩衝材として利用されてきたポリスチレン発泡材についても、そのリサイクル性を高めることが急務とされるところである。出願人らはこのような環境の下、ポリスチレン発泡材を溶解することなく、減容化するという発想の下に日夜研究を行い、安全かつ有効なポリスチレン発泡材の処理法確立を開発してきたところである。

0006

本発明は安全かつ有効にポリスチレン発泡材を減容化し、そのリサイクル性を高めることを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するため、本発明は溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より上の値にある第1可塑剤と、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より下の値にある第2可塑剤と、を混合し、混合状態における溶解度パラメータを10.1に近似する値に設定してなるポリスチレン発泡材の減容剤としたものである。

0008

また、本発明は上記ポリスチレン発泡材の減容剤に、予め破砕され、あるいは定形あるいは不定形状態にあるポリスチレン発泡材を浸潤させて減容化し、該減容化されたポリスチレン発泡材を減容剤の中和溶液中に浸潤させて再生ポリスチレン材として再利用可能とするポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理方法に係るものである。

0009

さらに、本発明は、上記ポリスチレン発泡材の減容剤を用いてのポリスチレン発泡材の処理装置において、上記減容剤を貯溜し、予め破砕され、あるいは定形又は不定形状態にあるポリスチレン発泡材を浸潤可能としてなる貯溜槽と、貯溜槽内の減容剤に浸潤させ、一定時間経過し、減容化して浮遊状態にあるポリスチレン発泡材を捕集する捕集装置と、を備えることとしたものである。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明の実施の形態を図1ないし図2に基づき、説明する。先ず、本出願の発明者らは、ポリスチレン系有機物質の各種の溶剤に対する親和性と溶解性の研究を行う過程で、ポリスチレン系有機物質に対して十分な溶解能力を有しないものの、それに近い溶解度パレメータを示す有機溶剤が、ポリスチレン系有機物質、特にポリスチレン発泡材の減容化と可塑化を促進させることに注目した。すなわち、有機ポリマーと親和性が高く、その分子中に侵入してポリマー鎖を広げる溶解作用のある第1可塑剤と、ポリマーとの親和性が低く、その分子中に侵入してポリマー鎖を収縮凝集させる作用のある第2可塑剤の混合によって、ポリスチレン系有機物質に対しては溶解しないが、該物質ゲル化あるいは可塑化できることを実証したところである。

0011

すなわち、本発明に係るポリスチレン発泡材は、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より上の値にある第1可塑剤と、溶解度パラメータがポリスチレンの溶解度パラメータ10.1より下の値にある第2可塑剤と、を混合し、混合状態における溶解度パラメータを10.1に近似する値に設定したものである。ここで第1可塑剤としては、ポリスチレンを溶解するアジピン酸ジエチルアジピン酸ジメチルグルタル酸ジメチルアジピン酸ジプチル、琥珀酸ジメチル、アジピン酸ジ-n-プロピルアジピン酸ジイソプロピル、等のジカルポン酸ニエステル類及び酢酸エチル酢酸n-プロピル等のカルボン酸エステル類トルエンキシレンデカリンシクロヘキサン等の炭化水素類からなる溶剤を選択的に用い、あるいはこれらを選択的に混合したものが使用可能とされる。また第2可塑剤としてはポリスチレンを溶解しないトリメタノールアミンエチレングリコールエタノールイソプロパノールジエチレングリコールエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、r-プチロラクトンエチレンカーボネートフタル酸ジメチル等のエステル類からなる溶剤を選択的に用い、あるいはこれらを選択的に混合したものが使用可能とされる。

0012

このようにして製造される減容剤を、図1の(A)に示すような例えば塊状のポリスチレン発泡材1に付着させたとする。発泡材1は気泡2、高分子ポリマー3を多量に含んでなり、付着された減容剤4は図1の(B)に示すように発泡材1の内部へと侵入して第1可塑剤の作用により高分子ポリマー3を押し広げるとともに、第2可塑剤の作用により高分子ポリマー3を収縮・凝集させ、図1の(C)に示すように気泡2が崩壊する状態へと変化する。そして最終的には、図1の(D)に示すように減容剤4により完全にゲル化、あるいは可塑化され、ポリスチレン発泡材1の減容化が可能となる。

0013

なお、本出願の発明者らは、様々な第1可塑剤並びに第2可塑剤を実験により選択的に混合して減容剤を生成したところ、ポリスチレンの溶解度パラメータ(数式1)に近似する第1可塑剤としてグルタル酸ジメチル(溶解度パラメータ9.75)、アジピル酸ジメル(溶解度パラメータ9.64)、琥珀酸ジメチル(溶解度パラメータ9.88)などのジカルボン酸エステルが最適であることが確認された。

0014

一方、第2可塑剤としてはエチレングリコール(溶解度パラメータ14.8)、トリエタノールアミン(溶解度パラメータ15.6)が最適であることも確認された。なお、ここで示した溶解度パラメータはいずれもFerdorsの方法により計算したものである。

0015

さらに、第1可塑剤としては上記のような様々な溶剤を用いることが考えられるが、最適には溶解度パラメータが9.0から10.5未満程度の値を持つ溶剤、例えばフタール酸ジエチル(10.0)、セバシン酸ジメチル(9.48)、セバシン酸ジエチル(9.4)、リン酸トリクレジル(9.7)、エポキシステアリン酸(9.7)、オレイン酸ブチル(9.0)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(9.5)、エチレングリコーリジアセテート(10.0)などがある。

0016

また、第2可塑剤についても、上記したが溶解度パラメーターが10.5以上の値を持つ溶剤、例えばフタール酸ジメチル(10.9)、ジエチレングリコール(12.1)、エチレングリコールモノメチルエーテル(11.4)、r-ブチロラクトン(12.6)、エチレンカーボネート(14.7)などがある。

0017

さらに本出願の発明者らは、上記のように第1可塑剤と第2可塑剤を混合してなる減容剤にあって、ポリスチレン発泡材に対する浸潤作用と分離作用を促進する方法として、混合剤溶液分子のクラスター化を促進するマイナスイオン、ある種の電気石トルマリン)、超音波振動が有効であることも実験により確認したところである。

0018

次に、上記のようにして生成されるポリスチレン発泡材の減容剤を用いて、ポリスチレン発泡材を処理する処理方法並びに処理装置の実施形態を、図面に基づき説明する。

0019

図2に示す処理装置5において、6は貯溜槽、7は中和槽、8はコンベア、9は破砕機である。貯溜槽6の内部には、上記のようにして生成される実施形態に係るポリスチレン発泡材の減容剤10が貯溜され、この貯溜槽6内には予め破砕され、あるいは定形あるいは不定形状態にあるポリスチレン発泡材1が順次投入される。

0020

貯溜槽6には内底部に貯溜される減容剤10を撹拌するための回転羽根11が備えられる。回転羽根11の他にも撹拌装置としては、超音波振動装置を用いることも可能とされる。すなわち、この種の振動装置を用いることで上記のように、減容剤10の浸潤作用と分離作用が促進できるためである。さらに、この浸潤作用と分離作用を促進させるため、貯溜槽内にイオン発生装置やトルマリン等を配置してもよし、さらにそうした物質を添加することとしてもよい。なお、貯溜槽6において12はドレインバルブであり、このバルブ12を開放することで例えばゲル化された発泡材1に含まれ、分離され沈殿されたインク等の不純物を排出可能としている。

0021

貯溜槽6内へ投入された発泡材1は、減容剤10に浸潤されて次第に減容化されることとなる。図2において左方から投入された発泡材1は、右方へ移動する一定時間の間に減容化され、該減容化された発泡材1は貯溜槽6の右方に配置される捕集装置13により捕集される。

0022

捕集装置13は、貯溜槽6の右方において浮遊する減容状態にある発泡材1を抄取するスクリュー体14により構成され、スクリュー体14により抄取された発泡材1は中和槽7へと順次供給される。

0023

中和槽7内には、中和剤15(中和溶液)が貯留され、発泡材1は該中和剤15に浸潤されることとなる。この中和剤15は、例えば0.1%程度の塩素水、同じく0.1%程度の過酸化水素水等により生成され、該中和剤15は槽7内へ順次供給される減容化された発泡材1のゲル化、あるいは可塑化の促進を停止し、固化するものとされる。

0024

こうして、中和槽7に供給された発泡材1は、中和剤15上を図2の左方から右方へと浮動されて固化され、該槽7から排出されてコンベア8に供給される。さらにコンベア8は、減容化された発泡材1を矢印方向に搬送し、破砕機9へと供給するようにしている。破砕機9は、供給された発泡材1を細かく破砕し、順次バケット16へと供給可能とする。

0025

こうしてバケット16に供給されて減容化され、細かく破砕された粒状の発泡材1は、再生ポリスチレン剤として再利用することが可能となり、合成樹脂原料の有効なリサイクルが可能となる。

0026

図3は処理装置における捕集装置の変形例に係る。図中6は減容剤10を貯溜する貯溜槽であり、また図中11は中和剤15を貯溜してなる中和槽である。貯溜槽6を矢印方向に浮動する減容化された発泡材1は、矢印A方向に間欠的に揺動する網体17により抄取され、順次中和槽11へ供給するようにしている。その他の構成は、前記図2に示す処理装置5と同様であり、説明を省略する。

0027

図4は捕集装置のさらなる変形例に係る。この捕集装置は、貯溜槽6を矢印方向に浮動する減容化された発泡材1を吸引する吸引装置18により構成され、吸引装置18は貯溜槽6にて吸引した発泡材1を順次中和槽11へ供給可能としている。その他の構成は、前記図2に示す処理装置5と同様であり、説明を省略する。

0028

前記実施形態に係る処理装置5においては、中和槽11を通過した減容化された発泡材1を破砕機9により粒状に加工処理するようにしているが、この他ペレット状、線状、あるいはシート状に成形することも可能とされる。例えば図5に示す加熱処理装置19は、矢印B方向に供給される減容化された発泡材1を加熱し、吐出口20より線状に吐出することとしている。吐出された線状の発泡材1は順次ボビン21に巻き取られ、ボビン21ごと搬出することができる。

0029

さらに図6に示す加熱処理装置22は、矢印C方向に供給される減容化された発泡材1を加熱し、吐出口23より吐出可能としている。吐出口23の部分にはシート成形機24が配設され、該成形機24は上型25A並びに下型25Bを矢印方向に駆動させて吐出口23より吐出された加熱された発泡材1を両型25A、25B内に射出させることとしている。これによりシート状あるいはトレイ状の発泡材1を成形することを可能にしている。

0030

上記実施形態並びに各実施例に係る減容剤を用いてポリスチレン発泡材の処理方法並びに処理装置によれば、大がかりな分離蒸留装置を用いることもなく、使用済みのポリスチレン発泡材を簡単に減容化し、処理することができる。これにより、発泡材の貯蔵運搬を容易に行うことができ、また場所をとることのない簡易な処理装置を提供することができる。また、ポリスチレン発泡材のリサイクルも可能となり、環境面においても有効である。

0031

さらに次の各利点も存在する。
従来の方法と比較して、毒性のあるガスも発生せず(例えばリモネン等)、化学的に安定し作業環境も優れたポリスチレン系有機物質のリサイクル方法を提供することができる。
使用済みのポリスチレン発泡材を発生する現地で容易に減容化でき、貯蔵や運搬が簡単なので物流コストも大幅に減少する。この結果、廃棄物処分場縮小、廃棄物運搬による交通の減少、排気ガスの減少などで社会問題解決の一助となる。
可塑性を有するポリスチレンが結果論として容易に得られるので、電子機器など大量に使用される部品コストが低減できる。また使用済みのポリスチレンが容易にリサイクルされるので石油化学資源の有効活用につながる。

発明の効果

0032

以上のように、本発明によれば、安全かつ有効にポリスチレン発泡材を減容化し、そのリサイクル性を高めることができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0033

図1本発明の実施形態に係る減容剤により、ポリスチレン発泡材を減容化するプロセスを示す状態図である。
図2本発明の実施形態に係る処理装置を示すプラント図である。
図3捕集装置の実施例を示す断面図である。
図4捕集装置の他の実施例を示す断面図である。
図5再生されるポリスチレンの他の処理装置を示す側面図である。
図6再生されるポリスチレンの他の処理装置を示す側面図である。

--

0034

1ポリスチレン発泡材
2気泡
3高分子ポリマー
4、10減容剤
5処理装置
6貯溜槽
7中和槽
8コンベア
9破砕機
11回転羽根
12ドレインバルブ
13捕集装置
14スクリュー体
15中和剤
16バケット
17網体
18吸引装置
19、22 加熱処理装置

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