成果報告書詳細
管理番号20110000001042
タイトル平成21年度成果報告書 エコイノベーション推進事業「架橋発泡樹脂のマテリアルリサイクル技術の開発」
公開日2011/7/2
報告書年度2009 - 2009
委託先名富士電機サーモシステムズ株式会社
プロジェクト番号P07026
部署名研究開発推進部
和文要約これまで、架橋樹脂のリサイクルについての研究は、電線ケーブル被覆材を中心に押出機や超臨界水を使ってプラスチック構造を分解する方法、自己燃焼熱による分解でのワックス燃料化などが検討されたが、処理装置が大型であったり、利用先がなかったりして実用にいたっていない。架橋発泡樹脂については、輸送効率等の問題で再生に多大のコストが必要なことから、目途すら立っていないのが現状である。
本事業は、新規プロセスである過熱蒸気*利用による架橋発泡樹脂の減容化と、押出・プレス等の成形技術を組み合わせることによるマテリアルリサイクル技術の開発を行ったものである。過熱蒸気の熱効率の良さを利用して、架橋発泡樹脂の減容化と次工程への供給性を確保し、次工程の混練機の剪断力や成形機による附形を行うことにより、シート材や板材材として再生させるマテリアルリサイクルの技術開発を行ったものである。可搬型ではないが、小型でエネルギーコストが軽減される装置の開発を実施した。過熱蒸気発生装置は、当社の自主開発で出口蒸気温度450℃、蒸気量20kg/h、使用電力20kwである。本装置はボイラーレスで水から直接誘導加熱にて過熱蒸気を生成する画期的な装置である。そのため、過熱蒸気発生効率は95%と他に類を見ない高効率を達成し、且つコンパクトの特徴をもち過熱蒸気を使う装置に隣接・内蔵できる装置である。これにより、蒸気配管を極力短くでき、高効率な運転が可能となる。また、冷時からでは15分で450℃の過熱蒸気を取り出せ、ボイラからの飽和蒸気を加熱する従来の方法の1/4の起動時間ですむ。
具体的な事業内容は、過熱蒸気を架橋ポリエチレン発泡樹脂、無架橋ポリエチレン発泡樹脂に吹き込み、温度などの条件を変えて軟化、溶融の条件を明らかにした。架橋樹脂では230~280℃が良好な処理温度であったが、この温度では無架橋樹脂はガス化し、白煙が発生した。よって、架橋樹脂と無架橋樹脂を混ぜた海島構造は不可能であることが判明した。また、架橋発泡材の大きさを破砕機が不要の50mm角について、処理温度と処理時間の関係を明らかにした。得られた良好な条件で処理したものを、金型に挿入し、プレス機で板材化(282mm×282mm×1.5mm)の処理を行い、評価した。さらに、製品化として必要な引っ張り強度を調べ、構造品としての材料評価を行った。また、シート化・ペレット化を行うためのT台構成について検討した。過熱蒸気処理した材料をせん断力で脱泡し、連続的に取り出す装置構造、運転条件について明らかとし、さらに実規模装置の経済性を検討した。
* 過熱蒸気:水を沸騰させた蒸気(飽和蒸気)をさらに加熱した蒸気。熱風と比べ熱容量が大きく、凝縮潜熱、対流・伝導・放射伝熱、で対象物を不活性雰囲気で効率よく加温できる。主に食品加工で適用されつつある。
英文要約The research of the recycling of the cross-linked resin is large-scale up to now the processor, there using ahead, and has not arrived at practical use though was examined the wax fuel making by the resolution by the method and the self-heat of combustion that a plastic structure is resolved by using an extruding machine and supercritical water centering on the electric wire cable coating material. As for the foam of constructing a cross-linked resin, it is a current state that even the object doesn't stand from a large cost necessary for the problem of the transport efficiency ..
This research is developed one of the material recycle technology by combining the volume reduction of superheated vapor * that is a new process of the foam of constructing a cross-linked resin by use and the molding technique such as presses of extrusion. It is the one that the technology of the material recycle reproduced as a seat material and a board material is developed by securing the volume reduction of the foam of constructing a cross-linked resin and the supply to the next process by using the goodness of the thermal efficiency of the superheated vapor, and doing the shearing force of the kneading machine in the next process and shaping by the molding machine. The development of the device to which the energy cost was reduced small was executed though it was not portable. Our independent development, and the overheating steam generation device is 450℃ in temperature of the exit steam, and is amount 20kg/h of steam, and electric power used 20kw. This device is an epoch-making device to which the superheated vapor is generated directly from water with the induction heating without the boiler. 95% and unparalleled highly effective are achieved and it has the feature of compact, and therefore, the overheating steam generation efficiency is adjacent and a device in the device that uses the superheated vapor that can do. As a result, the steam pipe can be shortened as much as possible, and a highly effective driving becomes possible. Moreover, short uptime can be possible, and the superheated vapor of 450℃ every 15 minutes be taken out . It ends at the uptime of 1/4 of a method so far at the time of heat the saturated vapor from the boiler.
Concrete activities blew in the superheated vapor to the polyethylene of constructing a cross-linked foam resin and the no cross-linked polyethylene foam resin, changed the condition of the temperature. , and clarified the condition of softening and the melt. A no cross-linked resin gasified in this temperature, and white smoke was generated though about 250℃ was an excellent treatment temperature in the cross-linked resin. Therefore, it turned out that the sea-island structure where a cross-linked resin and a no cross-linked resin had been mixed was improper. Moreover, the size of the foam of constructing a cross-linked material was clarified and the ripper clarified the treatment temperature and the processing time of an unnecessary 50mm corner. What processed on the obtained excellent condition was inserted in the metal mold, making (282mm×282mm×1.5mm) to the board material was processed with the press machine, and it evaluated it. In addition, necessary pull strength was examined as commercialization, the material as structural goods was evaluated. Moreover, T stand composition to make it to the seat or the pellet was examined. The structure and the service condition taken out were assumed to be clear degassing. continuously by the shearing power of the material that processed the overheating steam. And the economy as the material recycle technology of equipment having commercial size was examined.  
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