JPH107837A - 発泡断熱材の発泡ガスの回収方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は高効率にかつ発泡断熱材を変質
なしに発泡ガスと断熱材樹脂とに分離し、各々を回収す
る方法と装置を提供することにある。 【構成】発泡断熱材を含む複合材料を複数の突起４を有
する高速回転体５とそれを囲むケーシングで構成された
破砕機３で発泡断熱材を剥離する剥離部と、傾斜角が風
洞底板１１とプラスチック等との壁面摩擦係数より大き
く、風洞内を上る風に対しても傾斜面で滑ることが可能
な傾斜角θをもつ傾斜型風力分別機７で発泡断熱材を分
別する分別部と、分別後の発泡断熱材の各独立気泡を外
力により破壊することで発泡ガスを分離する粉砕部と、
分離された発泡ガスを冷却して液化させることを特徴と
する発泡断熱材の発泡ガスの回収装置。 【効果】本発明により高効率にかつ発泡断熱材を変質な
しに発泡ガスと断熱材樹脂とに分離し、各々を回収する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫等に用いられた
不要な発泡断熱材の処理方法及び処理装置に関し、特に
前記発泡断熱材から発泡剤を脱気して回収する方法及び
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄する発泡断熱材は粗破砕さ
れ、他の廃材とともに埋立て処分あるいは焼却処分され
ていた。最近では環境保護あるいは資源回収の観点から
発泡剤を回収することが検討されている。

【０００３】例えば硬質発泡ポリウレタンに関しては数
十mmの大きさに粗破砕したものをシリンダプレス等で圧
縮することによって、発泡ガスを断熱材中から排気し、
これを活性炭等で吸着、脱気して回収する方法が試みら
れている。

【０００４】しかし発明者らによる実験結果では50mm立
法の硬質発泡ポリウレタン断熱材に約５トンの荷重を作
用させても脱気はできず、単純な圧縮では実用上脱気は
困難と判断された。これは硬質発泡ポリウレタンの90％
以上の容積が独立気泡で形成されており、しかも気泡の
粒径が数100μｍと小さいため、気泡膜すなわちポリウ
レタンを破壊し、連続気泡としなければ脱気できないと
いうのが主たる理由である。硬質発泡ポリウレタンの断
熱性能は、樹脂など材料の品質向上と製造技術の向上で
大幅にアップしている。従って強度的にみて十数年前の
廃棄物から最近の製造行程で生じた廃材までを同一レベ
ルで脱気するには、圧縮作業のみでは困難である。

【０００５】なお、この種の関連技術としては、例えば
独公開特許ＤＥ４０１６５１２Ａ１公報に示されたもの
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発泡断熱材は独立気泡
で形成されており、気泡内の発泡ガスを脱気するために
は気泡膜を破壊しなければならない。断熱材を圧縮する
場合、独立気泡が空気ばねのような作用をし、圧縮荷重
を高めれば独立気泡の内圧力も上昇する。気泡膜の破壊
強度を弱めるためには断熱材樹脂を加熱する方法がある
が、断熱材そのものが、元来断熱効果が高く容易に均一
に加熱することが困難であり、発泡ガスが加熱分解して
しまうことにもなる。一方、熱分解を避けるために低温
に冷却して断熱材樹脂を脆化させることも可能である
が、断熱材は主として保冷材としての機能を有しており
均一冷却も困難である。

【０００７】以上は脱気する工程のみについての説明で
ある。しかし例えば冷蔵庫に用いられた発泡断熱材を対
象にすると、前処理として冷蔵庫の破砕、通常は板状の
プラスチック等に固定された断熱材の剥離工程、剥離さ
れた断熱材とプラスチック等の混合物からの断熱材の選
別工程等が必要になる。

【０００８】本発明の目的は前記の前処理も含めて、高
効率にかつ発泡断熱材を変質させることなく発泡ガスと
断熱材樹脂とに分離し、各々を回収する発泡断熱材の発
泡ガスの回収方法と装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発泡断熱材とプラスチッ
ク等を含む複合材料を、複数の突起を有する高速回転体
とそれを囲むケーシングで構成された破砕機で剥離する
剥離部と、風向が傾斜面を上る方向で、傾斜角が風洞底
板とプラスチック等との壁面摩擦係数より大きく、前記
風洞内を上る風に対しても前記プラスチック等が傾斜面
で滞留することなく滑ることが可能な傾斜角を有した傾
斜型風力分別機で発泡断熱材を傾斜面の上方に移動させ
ることにより分別する分別部と、分別された発泡断熱材
に外力を作用させて発泡断熱材中の各独立気泡を破壊す
ることにより発泡断熱材を構成する樹脂と気泡内の発泡
ガスに分離する粉砕部と、分離された発泡ガスの一部を
前記粉砕部に還流させて該発泡ガスの濃度を高め、該高
濃度の発泡ガスを冷却して液化する凝縮部を備えた装置
により達成される。

【００１０】

【作用】複数の突起を有する高速回転体と、それを囲む
ケーシングで構成された破砕部で発泡断熱材とプラスチ
ック等を含む複合材料から発泡断熱材を剥離される。

【００１１】次の工程では傾斜角が風洞底板とプラスチ
ック等との壁面摩擦係数より大きく、前記風洞内を上る
風に対しても前記プラスチック等が傾斜面で滞留するこ
となく滑ることが可能な傾斜角を有した傾斜型風力分別
機を用いることにより、プラスチック等の板面の方向が
風向と平行になるため、発泡断熱材との風に対する飛び
易さの差が大きくなり高精度な分別が可能になる。

【００１２】次の工程では発泡断熱材に粉砕機等の外力
を作用させて発泡断熱材中の各独立気泡を破壊すること
で発泡断熱材を構成する樹脂と気泡内の発泡ガスに分離
することができる。前記方法で分離された発泡ガスの一
部を前記粉砕部に還流させて該発泡ガスの濃度を高め、
該高濃度の発泡ガスを冷却することにより液化し発泡断
熱材中の発泡ガスを回収することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図６によ
り説明する。図１は装置の概念図を示したもので、発泡
断熱材を用いた冷蔵庫１等は第１の破砕機２で粗破砕さ
れた後、第２の破砕機３に投入される。破砕機３は伸縮
可能な突起４をもった２軸の高速回転体５を有してお
り、２つの高速回転体の回転数は異なっている。破砕機
２を出た時点の発泡断熱材の大半はプラスチック等に固
定された状態であるが、破砕機３では突起に挟まれた破
砕片６は回転数の異なる２軸の高速回転体により衝撃的
な剪断力を受け、固定されたプラスチック等から剥離さ
れる。

【００１４】剥離された破砕片は、そのまま次の工程の
風力分別機７の投入口８に落下するものもあるが、一部
は突起に挟まれたまま数回転、破砕機３に留まり、より
完全に剥離される。

【００１５】風力分別機７はブロワ９の風が風洞を通っ
て、スクリーン１０へ抜ける構造のものである。風洞部
の傾斜角θは、風洞部の底板１１とプラスチック等１２
との壁面摩擦係数より大きく、また風洞内を上る風に対
しても前記プラスチックあるいは金属等が傾斜面で滞留
することなく滑ることが可能な傾斜角である。そのた
め、プラスチック等は傾斜面を下側へ滑り、プラスチッ
ク等の回収箱１３へ回収される。一方風下側に移動した
発泡断熱材１４は次の粉砕機に送られる。

【００１６】この場合、発泡断熱材から剥離されたプラ
スチック等は大半が板状であり、この板の面の方向は風
洞の底板１１に平行になって滑るため、風洞内を上る風
に対しては抵抗が小さくなり、バルク状の発泡断熱材と
風に対する飛び易さの差は大きくなる。以下これについ
て従来機と比較して説明する。

【００１７】従来の風力分別機、例えば図２示す分別機
では板状のプラスチック等は板の面が風向に平行な場合
は、比重がプラスチック等より小さい発泡断熱材より飛
びにくく発泡断熱材と分別されやすいが、板の面が風向
に垂直になった場合は発泡断熱材と同様に飛びやすいた
め分別精度は良くない。これに対し本発明の風力分別機
は前記のように板の面が風向に平行になるため分別は高
精度になる。図３は板状のプラスチックとバルク状の発
泡断熱材の破砕片の混合物を対象に、発明者らが実験に
より回収率と回収された発泡断熱材中のプラスチックの
混入率を求めたもので、黒丸印と白丸印は各々、本発明
と従来機の回収率を、また黒三角印と白三角印は混入率
を示す。本発明の風力分別機では実線の矢印ａで示す風
速（４．８ｍ／ｓ）では回収率１００％で混入率０％の
理想的な分別ができているが、従来機は風速が破線の矢
印ｂ（５．１ｍ／ｓ）では回収率が８０％程度である。
また回収率を上げるため風速を矢印ｃ（５．８ｍ／ｓ）
まで上げると回収率は９５％になるが混入率は４０％程
度になり、従来機では回収率と混入率を両立させる風速
はない。

【００１８】このようにして分別された発泡断熱材は次
の工程である図１のスクリューフィーダ１５により粉砕
機１６に送り込まれる。

【００１９】粉砕機１６は、その要部断面を図４に示す
ように鋸歯状の固定刃１７と板状の回転刃１８とを備え
ている。発泡断熱材１４は、回転刃の先端と固定刃の隙
間に（約１〜２ｍｍ）に押し付けられ、剪断力で砕断さ
れる。発泡断熱材が硬質発泡ポリウレタンの場合、剪断
力の大きさは、１０００／ｓ以上、望ましくは５０００
／ｓ〜５００００／ｓである。図４の例では回転刃を約
３０００ｒｐｍとすることによって必要な剪断力が得ら
れる。

【００２０】なお粉砕機としてはロータリー式に限定す
る必要はなく、例えば各々外周に回転刃を備えた一対の
ロータを平行に配置し回転刃間において断熱材に衝撃力
を与える方式の衝撃粉砕機のように、断熱材に動的な外
力を作用させうるものであればよい。

【００２１】図５に発明者らが粉砕機を用いて粉砕した
粉砕後の発泡断熱材の粒径と脱気される発泡剤の関係の
一例を示すが、粒径を０．４ｍｍ程度まで、すなわち発
泡断熱材の独立気泡径程度に粉砕するとほぼ完全に脱気
される。なお、脱気率は、粉砕により脱気した発泡剤の
量／発泡断熱材中の全発泡剤の量により現される。

【００２２】粉砕機１６で発生した発泡ガスは、同伴空
気と共にバグフィルタ１９、ファン２０及びバルブ２１
を経由して圧縮機２２で圧縮され、凝縮器２３で液化し
捕集タンク２４に回収される。

【００２３】このとき発泡ガスは空気を含むので気体中
のガスの濃度が低い。そこで、気体の一部は配管（Ｆ
１）を通り粉砕機に戻され濃度が高められる。

【００２４】また発泡ガスに同伴した空気等の非凝縮性
のガスと凝縮しなかった一部の発泡ガスは、吸着剤２５
を介して大気へ排出される。

【００２５】一方、粉砕機１６で粉砕された微粉の樹脂
は、減容スクリュー２６で押し固められ、発泡ガスを分
離して系外に取り出される。

【００２６】次に、本発明の他の実施例を図６により説
明する。図６ににおいて破砕機２及び破砕機３は実施例
１と同じものであるので説明を省く。

【００２７】風力分別機７のブロワ９、スクリーン１
０、風洞部の傾斜角θ等の基本構成は実施例１の場合と
同じであるが、比重差により３種類の分別が可能にした
点が異なる。

【００２８】すなわち風上側から順に、最も比重の大き
な金属等の回収箱２７、投入口８、比重が次に小さいプ
ラスチック等の回収箱１３、最も比重が小さい発泡断熱
材を回収するホッパ２８が設置されている。

【００２９】前記のように比重差の異なる金属、プラス
チック及び発泡断熱材等を投入口８から入れた場合、金
属等はほとんど風に流されないので投入口のほぼ真下に
落ち、そのまま回収箱２７に回収される。次にプラスチ
ック等は金属等よりも風に飛ばされやすいので風下側へ
移動するが、風洞の斜面に着地した後は実施例１と同様
に斜面を滑り、回収箱１３に回収される。また発泡断熱
材はホッパ２８に回収される。ホッパ２８の下部はシリ
ンダ状の構造になっており、片側にはピストン２９が、
反対側には紙面に垂直方向にスライドする扉３０が設置
され、スクリューコンベア１５とは仕切られている。本
構造では発泡断熱材がホッパ下部に蓄積された時点で扉
３０が開かれ、発泡断熱材はピストン２９でスクリュー
コンベア１５に送り込まれる。本構造にすることによ
り、同伴空気の量を減少させることができるため脱気さ
れた発泡ガスは実施例１よりも高濃度になり、凝縮器２
３で凝縮する際、凝縮効率を高めることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、発泡断熱材を変質させ
ることなく発泡ガスと断熱材樹脂とに容易にかつ高効率
に分離し、各々を回収し再資源として有効利用できる。
さらに大気中のフロンの拡散を防止し、環境保全の効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例を示す構成図である。

【図２】従来の風力分別機の構造を示す構成図である。

【図３】図１に示す実施例における風力分別機と従来の
風力分別機の性能を比較する特性図である。

【図４】図１に示す実施例における粉砕部の要部断面図
である。

【図５】図１に示す実施例の粉砕部により粉砕した発泡
断熱材の粉砕後の粒径と脱気率を示す特性図である。

【図６】本発明による他の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

２、３…破砕機、４…突起、５…高速回転体、９…ブロ
ワ、１０…スクリーン、１１…風洞部の底板、１２…プ
ラスチック等、１３…プラスチック等の回収箱、１５…
スクリューコンベア、１６…粉砕機、１９…バグフィル
タ、２０…ファン、２２…圧縮器、２３…凝縮器、２４
…捕集タンク、２７…金属等の回収箱 ２９…ピストン、３０…扉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 一男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 高村 義之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 内山 吉治 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックあるいは金属およびこれらの
   少なくとも一方と接合された発泡断熱材からなる断熱構
   造部材を剥離破砕して、上記プラスチックあるいは金属
   の破砕片と上記発泡断熱材の破砕片とからなる混合物を
   生成する剥離破砕ステップと、上記混合物中の上記発泡
   断熱材の破砕片を上記プラスチックあるいは金属の破砕
   片から分離して実質的に上記発泡断熱材の破砕片のみを
   選別する選別ステップと、この選別ステップから得られ
   た上記発泡断熱材の破砕片を微粉砕して上記発泡断熱材
   中の独立気泡を破壊して独立気泡内の発泡ガスをだ脱気
   する脱気ステップと、脱気された発泡ガスを回収する回
   収ステップとからなることを特徴とする発泡断熱材の発
   泡ガスの回収方法。
2. 【請求項２】プラスチックあるいは金属およびこれらの
   少なくとも一方と接合された発泡断熱材からなる断熱構
   造部材を剥離破砕して、上記プラスチックあるいは金属
   の破砕片と上記発泡断熱材の破砕片とからなる混合物を
   生成する剥離破砕手段と、上記混合物中の上記発泡断熱
   材の破砕片を上記プラスチックあるいは金属の破砕片か
   ら分離して実質的に上記発泡断熱材の破砕片のみを選別
   する選別手段と、この選別手段から得られた上記発泡断
   熱材の破砕片を微粉砕して上記発泡断熱材中の独立気泡
   を破壊して独立気泡内の発泡ガスをだ脱気する脱気手段
   と、脱気された発泡ガスを回収する回収手段とからなる
   ことを特徴とする発泡断熱材の発泡ガスの回収装置。