JPH10138247A - 発泡ポリスチレンの減容処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用済み発泡ポリスチレンを簡易かつ低コス
トで溶解減容できる減容装置を提供する。 【解決手段】 本装置は、使用済の発泡ポリスチレン１
を溶解して減容処理する化学的溶解による装置であっ
て、使用済の発泡ポリスチレン１を、ポリスチレンに対
して所定温度よりも低い温度で不溶性となり、かつ所定
温度よりも高い温度で可溶性となる溶剤２と加熱下で接
触させて溶解液３となす溶解手段１０と、溶解液３を冷
却することによりスラリ状のポリスチレン４を析出し
て、この析出されたポリスチレン４と溶剤２とを分離す
る分離手段２０とを具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用済の発泡ポリ
スチレンを溶解して減容処理する発泡ポリスチレンの減
容処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発泡ポリスチレン（いわゆる発泡スチロ
ール）は、多孔質のためみかけの比重が軽く、緩衝性や
断熱性等に優れ、しかも低価格であることから、近年で
は梱包材、パッキン、食品用トレー等に大量に使用され
ている。しかし、使用済み発泡ポリスチレンは一般に嵩
高であるためそのまま廃棄しようとすると、廃棄場所の
確保が困難であり、土壌中に埋めても分解しないという
問題がある。また、焼却しようとすると、発泡ポリスチ
レンの燃焼温度が高いため焼却炉の寿命を縮めるという
問題があるこのため、使用済み発泡ポリスチレンの実用
的な減容処理が望まれており、これまでにも種々の技術
開発がなされている。例えば、特開平７−２９９８２２
号公報では機械的な粉砕による減容処理技術が開示され
ている。しかし、機械的な粉砕だけでは、依然として嵩
高で、使用済み発泡ポリスチレンの減容処理前後での体
積の減少比率（減容率）は低い。実開平２−２１０８号
公報および実開平５−５３９０９公報では熱風による溶
融処理技術が開示されている。しかし、熱風による溶融
処理技術では、減容率は高いが、溶融されたポリスチレ
ンが冷却されると固化し、配管を閉塞したり、容器内に
固着するおそれがある。

【０００３】かかる不具合のない減容処理技術として、
化学的溶解による方法が公知である（特開平６−２９８
９９２号公報、特開平８−８５７３４号公報、特開平８
−８５７３３号公報および特開平８−８５７３５号公報
参照）。

【０００４】以下、化学的溶解による方法について説明
する。

【０００５】この化学的方法は、例えば、図３に示すよ
うに、溶解装置５１内でポリスチレンに対する溶剤５２
により、使用済み発泡ポリスチレン５３を一旦溶液化
し、次いでこの溶液５４を蒸留装置５５内で加熱するこ
とにより、溶剤５２を蒸発させてポリスチレン５６を分
離する方法である。溶剤５２には、安全面から主として
モノテルペン系の溶剤、例えばリモネンのように毒性が
少なくかつ引火点が比較的高い溶剤が使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記化
学的溶解による方法を用いた減容装置（特開平６−２９
８９９２号公報、特開平８−８５７３４号公報、特開平
８−８５７３３号公報および特開平８−８５７３５号公
報）では、ポリスチレンを分離するための複雑な蒸留装
置等が必要となる。従って、少なくとも使用済みポリス
チレンの発生現場に装置を持ち込んで簡単に操作できる
ものではない。

【０００７】またポリスチレンを分離する際に、溶液を
加熱するために多量の熱エネルギを必要とし、場合によ
ってはさらにこの加熱によるポリスチレンの酸化劣化を
防止するために不活性ガス等をも必要とするので、装置
自体の製作コストのみならず、その運転コストも高くな
ることがある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、使用済み発泡ポリスチ
レンンを簡易かつ低コストで溶解減容できる減容装置を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、使用済の発泡
ポリスチレンを溶解して減容処理する発泡ポリスチレン
の減容処理装置において、使用済の発泡ポリスチレン
を、ポリスチレンに対して所定温度よりも低い温度で不
溶性となり、かつ所定温度よりも高い温度で可溶性とな
る溶剤と加熱下で接触させて溶解液となす溶解手段と、
この溶解液を冷却することによりポリスチレンを析出し
て、この析出されたポリスチレンと前記溶剤とを分離す
る分離手段とを具備してなることを特徴とする。

【００１０】上記発明の構成によれば、溶媒である溶剤
の蒸留等によらず、溶解液の温度変化により溶質である
ポリスチレンを析出沈殿させ、この固液混合体を濾過等
して簡単に分離できる。従って、装置構成が簡易なもの
となるので、装置の製作コストが低減できる。また、使
用済み発泡ポリスチレンの発生現場に装置を持ち込んで
簡単に操作できるので、使用済み発泡ポリスチレンの運
搬コストも低減できる。さらに、溶剤のポリスチレンに
対する溶解度の有意な変化を生ずるための溶解液の温度
変化は小さいので、溶剤の加熱に必要な熱エネルギは蒸
留等と比べて僅かで済む。同様の理由により、回収され
るポリスチレンも高温に晒されないため、不活性ガス等
を使用せずとも酸化劣化するおそれはほとんどない。従
って、製品である回収ポリスチレンの品質を維持しつ
つ、装置の運転コストをも低減できる。

【００１１】具体的な構成としては、前記溶解手段を、
前記溶剤を加熱するヒータと、このヒータの下流に配設
され前記加熱した溶剤を使用済の発泡ポリスチレンに吹
きつけるノズルと、このノズルから吹きつけた溶剤によ
り発泡ポリスチレンを溶解させる溶解槽と、この溶解槽
の下方に配設され前記発泡ポリスチレンの溶解液から不
純物を除去するスクリーンとを具備するものとし、およ
び／または、前記分離手段を、前記溶解液を冷却してス
ラリ状のポリスチレンを析出する析出槽と、この析出槽
の下方に配設され前記析出したポリスチレンと溶剤とを
分離するフィルタと、このフィルタと析出槽との間に配
設され前記分離したポリスチレンを搬出するコンベヤと
を具備するものとすればよく、その場合は非常に簡易な
装置構成となる。

【００１２】また、前記溶剤としては、ポリスチレンに
対して約８０℃以下で不溶性となり、かつ約１００℃以
上で可溶性となる溶剤、および／または、引火点が約２
００℃以上である溶剤を使用すれば、溶解液の温度変化
を非常に小さく抑えて化学的安定性を確保でき、さら
に、火災に対する安全性をも確保できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施の形態について説明し、本発明の理解に供す
る。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例
であって、本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００１４】図１は本実施の形態に係る発泡ポリスチレ
ンの減容処理装置の概略構成を示す縦断面図である。

【００１５】図１に示すように、本実施の形態に係る発
泡ポリスチレンの減容処理装置（以下、本装置または装
置という）は、使用済の発泡ポリスチレン１を溶解して
減容処理する点で従来例の内の化学的溶解による装置と
同様である。しかし、本装置は、使用済の発泡ポリスチ
レン１を、ポリスチレンに対して所定温度よりも低い温
度で不溶性となり、かつ所定温度よりも高い温度で可溶
性となる溶剤２と加熱下で接触させて溶解液３となす溶
解手段１０と、溶解液３を冷却することによりスラリ状
のポリスチレン４を析出して、この析出されたポリスチ
レン４と溶剤２とを分離する分離手段２０とを具備して
なる点で従来例と異なる。

【００１６】具体的には、溶解手段１０は、装置の下方
に配置され、溶剤２を貯留する溶剤槽１１と、溶剤槽１
１から溶剤ポンプ１２により吸引された溶剤２を加熱す
る電気加熱式のヒータ１３と、ヒータ１３の下流に配置
され、加熱した溶剤２を使用済の発泡ポリスチレン１に
吹きつけるノズル１４と、ノズル１４から吹きつけた溶
剤２により発泡ポリスチレン１を溶解する溶解槽１５
と、溶解槽１５の底部に配置され、ここに溜まった溶剤
２により発泡ポリスチレン１を浸漬して溶解させるため
に溶剤２を再度加熱する電気加熱式の補助ヒータ１６
と、溶解槽１５の底部に形成した開口部１５ａに装着さ
れ、発泡ポリスチレン１の溶解液３から不純物を除去す
る網目状のスクリーン１７とを具備している。また溶解
槽１５の上方には、発泡ポリスチレン１を投入するため
の蓋付き開口部１８が設けられ、開口部１８の下側には
ノズル１４が開口部１８を避けて配置されている。さら
に溶剤槽１１とヒータ１３と溶解槽１５の適当箇所には
液位や温度制御用のセンサ類が設置されている。

【００１７】分離手段２０は、溶解手段１０の溶解槽１
５からスクリーン１６を通過して重力落下した溶解液３
を集めて冷却することにより、ポリスチレン４を析出さ
せるシュート状の析出槽２１と、析出槽２１の底部に形
成した開口部２１ａに装着され、析出したポリスチレン
４を溶剤２と分離するフィルタ２２と、析出槽２１の下
部を貫通して配置され、分離したポリスチレン４を析出
槽２１の外側に押し出すモータ駆動のスクリュー式押出
機（コンベヤ）２３と、スクリュー式押出機２３で押し
出したポリスチレン４をさらに固形紐状体にして絞り出
すモータ駆動の加圧式ロール２４とを具備している。析
出槽２１の外周には２層構造の冷却ジャケット２５が形
成され、冷却ジャケット２５は装置下方の水槽２６から
冷却水ポンプ２７により吸引された冷却水５によって冷
却されるようになっている。また、水槽２６に貯留され
た冷却水５は水槽２６の下部に設けられた冷却ファン２
８により強制的に空冷されるようになっている。さら
に、冷却ジャケット２５と水槽２６の適当箇所には液位
や温度制御用のセンサ類が設置されている。

【００１８】溶剤２としては、ポリスチレンに対して約
８０℃以下で不溶性となり、かつ約１００℃以上で可溶
性となる溶剤であって、かつ、引火点が約２００℃以上
である溶剤を使用する。この条件を満足する溶剤とし
て、例えば高級脂肪酸のグリセリンエステルを主成分と
するグリセリドで構成される植物性油脂が好適である。

【００１９】また、このグリセリド油の他、ポリスチレ
ンの溶剤として使用される例えばリモネンを若干添加し
て混成した複合溶剤を使用することもできる。この僅か
の添加によって、溶解力（速度）を高める効果を生み出
すことができる。ただし、この場合は、引火点が低下し
ないような配慮が必要である。

【００２０】以下、本装置の動作について図１および図
２を参照して、ステップＳ１．Ｓ２……順に説明する。

【００２１】ステップＳ１：まず、開口部１８の蓋を開
けて、ここから使用済の発泡ポリスチレン１を溶解槽１
５内に投入する。発泡ポリスチレン１が大型のものであ
れば、適当なサイズとなるように予め切断等しておく。
発泡ポリスチレン１が小型のものであれば、そのまま投
入してもよいし、さらに粉砕等してから投入してもよ
い。ただし、粉砕等しておけば、発泡ポリスチレン１と
溶剤２との接触面積が増えるため、溶解時間が短縮でき
る。

【００２２】ステップＳ２：溶剤ポンプ２３を起動して
溶剤槽１１から溶剤２を吸引し、この溶剤２をヒータ１
３により１００〜１５０℃の設定温度まで加熱した上
で、ノズル１４から発泡ポリスチレン１に吹きつけその
上方から溶解していく。このとき溶剤２のヒータ１３出
口温度を温度センサＴ１によって検出し、この検出値に
応じてヒータ１３をオン・オフ制御する。溶解槽１５の
内部においても補助ヒータ１６により底に溜まった溶剤
２の温度を１００〜１５０℃の設定温度に維持するよう
に加熱し、溶剤２に浸漬した発泡ポリスチレン１をその
下方から溶解していく。このように発泡ポリスチレン１
を上下から同時に溶解していき、完全に溶解する。溶解
槽１５の内部に溜まった溶剤２の温度を温度センサＴ２
によって検出し、この検出値に応じて補助ヒータ１６を
オン・オフ制御する。

【００２３】なお、環境条件や処理量によっては、ヒー
タ１３または補助ヒータ１６のうちのいずれか一方のみ
により溶剤２を加熱してもよい。ただし、その場合で
も、単に発泡ポリスチレン１を溶剤２に浸漬するより
も、上記のようにノズル１４により溶剤２を発泡ポリス
チレン１に吹きつける方が、発泡ポリスチレン１の溶解
表面積を稼げるため望ましい。発泡ポリスチレン１を溶
剤２に単純に浸漬する場合は、発泡ポリスチレン１の見
かけ比重が小さいため、発泡ポリスチレン１が溶剤２か
ら浮き出てしまうからである。もし、十分に浸漬させよ
うとすれば、発泡ポリスチレン１を溶剤２中に沈めるた
めの機構等が必要となり、装置が複雑化してしまう。

【００２４】ステップＳ３：発泡ポリスチレン１の溶解
液３には、通常ゴミやラベル片等の不純物が含まれてい
るが、溶解液３が重力落下によりスクリーン１７を通過
する際に、これらの不純物は除去される。これと同時
に、別途設けられた脱臭剤（不図示）により臭気も除去
される。スクリーン１７の目詰りは溶解槽１５内に設置
された高位検出用のレベルセンサＬ２によって検出さ
れ、ノズル１４の閉塞等による溶剤２の供給量の不足は
溶解槽１５内に設置された低位検出用のレベルセンサＬ
１によって検出される。これらの検出値が所定値を越え
れば、アラームをだし、操作員は装置を停止して適宜メ
ンテナンスを行う。

【００２５】ステップＳ４：溶解液３はスクリーン１７
からさらに析出槽２１に重力落下し、析出槽２１内で冷
却される。これにより、ポリスチレン４が析出する。溶
解液３の冷却のため、冷却水ポンプ２７を起動して、水
槽２６から冷却水５を吸引し、冷却ジャケット２５に供
給する。ここで冷却水５は冷却ジャケット２５の下層に
入り、上層から出て水槽２６に戻る。これは、冷却水５
の流れ方向を、析出槽２１の内部の溶解液３の流れ方向
と対向させて冷却効率を向上させると共に、冷却ジャケ
ット２５内にエヤギャップをなくして冷却面積を確保す
るためである。

【００２６】冷却水５の冷却ジャケット２５出口温度を
温度センサＴ３によって検出し、この検出値が６０〜８
０℃（設定値）となるように、冷却水ポンプ２７の吐出
量を制御する。冷却水５の循環により、水槽２６内の冷
却水５の温度は上昇する。このため、水槽２６内の冷却
水５の温度を水槽２６内に設置された温度センサＴ４に
より検出し、この検出値が３０〜４０℃（設定値）とな
るように、冷却ファン２８を自動起動して水槽２６をそ
の底部から強制的に空冷する。水槽２６内の冷却水５の
レベルを水槽２６内に設置された高・低位検出用のレベ
ルセンサＬ３、Ｌ４により検出し、これらの検出値が設
定値を越えれば、アラームをだし、操作員は必要な措置
をとる。

【００２７】ステップＳ５：析出槽２１の下部に集まっ
た溶剤２とポリスチレン４の固液混合体の内、液体であ
る溶剤２は重力落下してフィルタ２２を通過するが、ス
ラリ状のポリスチレン４はフィルタ２２上に残るため、
ポリスチレン４は溶剤２から分離される。

【００２８】ステップＳ５：フィルタ２２を通過した溶
剤２は溶剤槽１１内に回収され、再使用される。溶剤槽
１１内の溶剤２の温度は溶剤槽１１内に設置された温度
センサＴ５により検出し、溶剤槽１１内の溶剤２のレベ
ルは溶剤槽１１内に設置された高・低位検出用のレベル
センサＬ５、Ｌ６により検出する。これらの検出値が設
定値を越えたときアラームをだし、操作員は必要な措置
をとる。

【００２９】ステップＳ６：次いでスクリュー式押出機
２３を起動することにより、フィルタ２２上に残留した
ポリスチレン４を析出槽２１の外部に押し出す。このポ
リスチレン４の中には溶剤２が多量に含まれているた
め、加圧式ロール２４を起動してスクリュー式押出機２
３で押し出されたポリスチレン４をさらに圧縮する。こ
れにより、ポリスチレン４を固形紐状体にして連続的に
絞り出し、溶剤２を分離する。分離した溶剤２は補助フ
ィルタ２９を介して溶剤槽１１に回収し、固形紐状体の
ポリスチレン４は図示しない回収缶等に回収する。回収
したポリスチレン４の中には溶剤２が若干含まれている
が、現場ではこれ以上の処理は行わず、最終回収地であ
る発泡ポリスチレンメーカにおいて完全に溶剤２を分離
し、ポリスチレン４を再利用等する。

【００３０】上記実施の形態によれば、溶媒である溶剤
２の蒸留等によらず、溶解液３の温度変化により溶質で
あるポリスチレン４を析出沈殿させ、この固液混合体を
濾過等して簡単に分離できる。従って、装置構成が簡易
なものとなり、装置の製作コストが低減できる。また、
使用済み発泡ポリスチレン１の発生現場に装置を持ち込
んで簡単に操作できるので、使用済み発泡ポリスチレン
１の運搬コストが低減できる。さらに、溶剤２のポリス
チレンに対する溶解度の変化を生ずるための、溶解液３
の温度変化は小さいので、溶剤２の加熱に必要な熱エネ
ルギは蒸留等と比べて僅かで済む。これと同様の理由に
より、回収されるポリスチレン４も高温に晒されないの
で、不活性ガス等を使用せずとも酸化劣化するおそれが
ほとんどない。従って、製品である回収ポリスチレン４
の品質を維持しつつ、装置の運転コストをも低減でき
る。

【００３１】また、溶剤２としては、上記実施の形態の
ように、ポリスチレンに対して約８０℃以下で不溶性と
なり、かつ約１００℃以上で可溶性となる溶剤を使用す
れば、溶解液３の温度変化を非常に小さく抑えて、化学
的安定性を確保できる。さらに、引火点が約２００℃以
上である溶剤を使用すれば、火災に対する安全性をも確
保できる。かかる理由により、上記実施の形態ではヒー
タ１３および補助ヒータ１６による溶剤２の加熱温度の
設定値を１００〜１５０℃とし、かつ冷却ジャケット２
５による溶剤２の冷却温度の設定値を６０〜８０℃とし
た。

【００３２】なお、上記実施の形態では、現場での操作
の簡単さを考慮して、ヒータ１３および補助ヒータ１６
はいずれも電気加熱式としたが、現場で使用可能なユー
テイリテイ等の状況によっては蒸気あるいは油加熱式の
ものであっても何ら支障はない。また、ヒータ１３およ
び補助ヒータ１６の温度制御方法を装置コスト低減の観
点からオン・オフ制御であるとしたが、連続制御として
もよい。連続制御の場合は、さらにきめ細かい制御が可
能となる。あるいは、手動操作とすれば、操作員の手間
は増えるが、装置コストをさらに低減できる。要は、装
置の使用環境と処理量により自動化の程度を選択すれば
よい。その他の機器および計装制御についても同様であ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本願発明によれ
ば、溶媒である溶剤の蒸留等によらず、溶解液の温度変
化により溶質であるポリスチレンを析出沈殿させ、この
固液混合体を濾過等して簡単に分離できる。従って、装
置構成が簡易なものとなるので、装置の製作コストが低
減できる。また、使用済み発泡ポリスチレンの発生現場
に装置を持ち込んで簡単に操作できるので、使用済み発
泡ポリスチレンの運搬コストも低減できる。さらに、溶
剤のポリスチレンに対する溶解度の有意な変化を生ずる
ための溶解液の温度変化は小さいので、溶剤の加熱に必
要な熱エネルギは蒸留等と比べて僅かで済む。同様の理
由により、回収されるポリスチレンも高温に晒されない
ため、不活性ガス等を使用せずとも酸化劣化するおそれ
はほとんどない。従って、製品である回収ポリスチレン
の品質を維持しつつ、装置の運転コストをも低減でき
る。

【００３４】また、前記溶剤としては、ポリスチレンに
対して約８０℃以下で不溶性となり、かつ約１００℃以
上で可溶性となる溶剤、および／または、引火点が約２
００℃以上である溶剤を使用すれば、溶解液の温度変化
を非常に小さく抑えて化学的安定性を確保でき、さら
に、火災に対する安全性をも確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る発泡ポリスチレン
の減容処理装置の概略構成を示す縦断面図である。

【図２】本装置の動作の概略手順を示すフロー図であ
る。

【図３】従来の発泡ポリスチレンの減容処理装置の一例
における概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 発泡ポリスチレン ２ 溶剤 ３ 溶解液 ４ ポリスチレン １０ 溶解手段 １３ ヒータ １４ ノズル １５ 溶解槽 １７ スクリーン ２０ 分離手段 ２１ 析出槽 ２２ フィルタ ２３ スクリュー式押出機（コンベヤ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用済の発泡ポリスチレンを溶解して減
   容処理する発泡ポリスチレンの減容処理装置において、 使用済の発泡ポリスチレンを、ポリスチレンに対して所
   定温度よりも低い温度で不溶性となり、かつ所定温度よ
   りも高い温度で可溶性となる溶剤と加熱下で接触させて
   溶解液となす溶解手段と、この溶解液を冷却することに
   よりポリスチレンを析出して、この析出されたポリスチ
   レンと前記溶剤とを分離する分離手段とを具備してなる
   ことを特徴とする発泡ポリスチレンの減容処理装置。
2. 【請求項２】 前記溶解手段が、前記溶剤を加熱するヒ
   ータと、このヒータの下流に配設され前記加熱した溶剤
   を使用済の発泡ポリスチレンに吹きつけるノズルと、こ
   のノズルから吹きつけた溶剤により発泡ポリスチレンを
   溶解させる溶解槽と、この溶解槽の下方に配設され前記
   発泡ポリスチレンの溶解液から不純物を除去するスクリ
   ーンとを具備してなることを特徴とする請求項１記載の
   発泡ポリスチレンの減容処理装置。
3. 【請求項３】 前記分離手段が、前記溶解液を冷却して
   ポリスチレンを析出する析出槽と、この析出槽の下方に
   配設され前記析出したポリスチレンと溶剤とを分離する
   フィルタと、このフィルタと析出槽との間に配設され前
   記分離したポリスチレンを搬出するコンベヤとを具備し
   てなることを特徴とする請求項１または２記載の発泡ポ
   リスチレンの減容処理装置。
4. 【請求項４】 前記溶剤として、ポリスチレンに対して
   約８０℃以下で不溶性となり、かつ約１００℃以上で可
   溶性となる溶剤を使用する請求項１〜３のいずれか１項
   に記載の発泡ポリスチレンの減容処理装置。
5. 【請求項５】 前記溶剤として、引火点が約２００℃以
   上である溶剤を使用する請求項１〜３のいずれか１項に
   記載の発泡ポリスチレンの減容処理装置。