JP2000319674A

JP2000319674A - 廃プラスチック含有成形炭製造方法

Info

Publication number: JP2000319674A
Application number: JP11133857A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Shinpo; 洋一郎新保
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】成形率及びトロンメル強度を向上させること
ができ、多量の廃プラスチックの配合を可能とし、かつ
粒度の大きい廃プラスチックの使用を可能とする廃プラ
スチック含有成形炭の製造方法を提供することを目的と
する。【解決手段】本発明の廃プラスチック含有成形炭製造
方法は、粒状の廃プラスチック２、石炭１、バインダー
３の混合物を加圧成形して成形炭を製造する際、廃プラ
スチック２、石炭１、バインダー３を、該廃プラスチッ
ク２の軟化温度以上で融点より低い温度で加熱・混練
し、その後、加圧成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒状の廃プラスチ
ック、石炭、バインダーとの混合物を加圧成形して成形
炭を製造する方法に係り、成形率及びトロンメル強度を
向上させると共に、多量の廃プラスチックの配合を可能
とし、かつ粒度の大きい廃プラスチックを使用すること
ができる廃プラスチック含有成形炭製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックは、加工が容易である、化
学的に安定している、軽量であるといった優れた特性に
より、様々な分野で大量に使用されているが、近年、使
用済みとなったプラスチック（以下、廃プラスチックと
いう）の処理方法が大きな社会問題となっている。

【０００３】現在、廃プラスチックの多くは、埋め立
て、あるいは焼却により処分されている。しかし、廃プ
ラスチックは、その安定性ゆえ、埋め立てられても分解
されずにそのままの状態を保ち続け、また、焼却の場
合、特に十分な高温を得ることのできない小型炉で焼却
した場合には、催奇性を持った猛毒であるダイオキシン
が発生するといった問題がある。

【０００４】上記した問題を抱えた廃プラスチックを有
効に利用する方法の一つとして、コークス炉に廃プラス
チックを石炭と共に装入し、コークス炉内で熱分解さ
せ、石炭から発生するガスと共に回収する方法があり、
例えば、特開平６−２２８５６５号公報に示されてい
る。

【０００５】また、廃プラスチックは、比重が小さいた
め、粒度を小さくした場合、搬送過程で飛散してハンド
リングが困難となるばかりか、石炭との比重差からコー
クス炉に装入する際に、炉内で偏析を起こし、これが原
因となって、乾留されたコークスの強度が不均一になっ
てしまうといった問題も生じる。

【０００６】上記した特開平６−２２８５６５号公報に
は、ハンドリングが困難となる問題を解決すると共に、
炉内で偏析を起こしてコークスの強度が不均一となるこ
とを防止するために、コークス炉に装入する前に、予め
廃プラスチックを粉体又はペレットにして石炭と混ぜて
加圧成形した成形炭を製造し、これを石炭に混ぜてコー
クス炉に装入する方法が示されている。

【０００７】このように、廃プラスチックを含有した成
形炭を製造することで、ハンドリング性の悪い廃プラス
チックを飛散させることなくコークス炉まで搬送するこ
とが可能となり、また、装入に際しても、比較的均一に
成形炭を装入することができるので、廃プラスチックの
みで装入を行った場合より、プラスチック分の分布が均
一となり、部位によるコークス強度のばらつきを抑制で
きる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、廃プラスチ
ックを含有した成形炭を製造するに際し、石炭に廃プラ
スチックという異質な物質を混合し、加圧成形するだけ
では、満足な成形は得られず、また、強度も十分でない
ため、成形炭の製造後の搬送過程でも容易に砕けてしま
い、成形炭の歩留まり、つまり成形率の悪化によってコ
ストが悪化する。

【０００９】上記にも拘わらず、特開平６−２２８５６
５号公報には、成形炭を製造するに際し、具体的には粒
状の廃プラスチックを石炭に混ぜて、型に入れて密度を
高めることによって成形炭を得ることしか示されていな
いので、実際に利用価値の高い成形炭を得ることができ
ない。

【００１０】また、成形炭を混合し、コークス炉におい
て乾留してコークスを製造する方法において、トロンメ
ル強度と呼ばれる成形炭の冷間強度を安定させること
が、コークス強度の安定に繋がることが、一般的によく
知られている。すなわち、十分なトロンメル強度を得ら
れないことは、成形炭の製造においては大きな問題とな
る。

【００１１】すなわち、上記の特開平６−２２８５６５
号公報に示されるような加圧成形のみの方法では、成形
炭の成形率やトロンメル強度を保持するために、配合す
る廃プラスチックの割合が制限されてしまい、また、廃
プラスチックの粒度についても同様に限定され、粗粒子
を使用する際には、予め細かく粉砕する工程が必要とな
り、コストの増大を招く。

【００１２】本発明は、上記の問題を解決するものであ
り、成形率及びトロンメル強度を向上させることがで
き、多量の廃プラスチックの配合を可能とし、かつ粒度
の大きい廃プラスチックの使用にも対応することができ
る廃プラスチック含有成形炭製造方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の廃プラスチック含有成形炭製造方法は、
廃プラスチック、石炭、バインダーを、該廃プラスチッ
クの軟化温度以上で融点より低い温度で加熱・混練し、
その後に通常に加圧成形したり、又はバインダーの軟化
温度以上で加熱・混練し、その後に廃プラスチックの軟
化温度以上で融点より低い温度で加熱・加圧成形するの
である。こうすることで、成形率及びトロンメル強度を
向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の廃プラスチッ
ク含有成形炭製造方法は、廃プラスチック、石炭、バイ
ンダーを、該廃プラスチックの軟化温度以上で融点より
低い温度で加熱・混練し、その後、加圧成形するもので
ある。

【００１５】請求項１の方法で「加熱・混練」とは、加
熱した後に混練すること、また、例えば混練機を加熱し
た状態で加熱しつつ混練すること、の両者を含み、実際
の手順では、上記した両者のうち一方を選択して又は両
者を実施するといった態様が含まれる。つまり、請求項
１の方法は、廃プラスチック含有成形炭製造手順を通し
て１度だけ加熱する。

【００１６】請求項１の方法において、廃プラスチッ
ク、石炭、及びこれらを接着するためのバインダーの混
合物を、廃プラスチックの軟化温度以上で融点より低い
温度で加熱・混練するのは、以下の理由による。

【００１７】すなわち、バインダーは、廃プラスチック
と石炭との接着強度を高くするために配合されており、
後述するようにバインダーの加熱によっても十分な接着
強度を得ることができるが、請求項１の方法では、手順
を通して１度だけ加熱を行うので、バインダーを配合す
るだけでは、加圧成形時の成形率に限界が生じ、また、
多量のかつ粒度の大きい廃プラスチックを配合させて満
足な成形強度を得ることができない。

【００１８】従って、廃プラスチックを含む混合物を、
廃プラスチックの軟化温度以上で融点より低い温度で加
熱すれば、廃プラスチックが軟化し、軟化状態の廃プラ
スチックの粘着性によって混合物が強固に接着される。
なお、このときに廃プラスチックの軟化温度よりも低い
軟化温度であるバインダーも当然に軟化しているので、
混合物はより一層接着強度が高くなり、加圧成形時に砕
けることのない混合物となる。こうして得た混合物を加
圧成形することで、満足な成形率を得ることができ、ト
ロンメル強度も向上させることができる。

【００１９】廃プラスチックの加熱温度は、軟化温度よ
り低いと、廃プラスチックの粘着性が望めず、また、融
点以上であると、溶融して過度な粘着性を呈した廃プラ
スチックが、混練機に付着して速やかな混練の支障を来
したり、また、成形機のロールに付着して成形精度に支
障を来すことがあるため、軟化温度以上で融点より低い
温度としているのである。

【００２０】そして、このようにすることで、混練に際
して加熱をしないで成形炭を製造する場合に較べ、多量
のかつ粒度の大きい廃プラスチックを配合することがで
き、しかもその場合にあっても成形率及びトロンメル強
度を低下させることがない。

【００２１】また、本発明の請求項２の廃プラスチック
含有成形炭製造方法は、廃プラスチック、石炭、バイン
ダーを、該バインダーの軟化温度以上で加熱・混練し、
その後さらに廃プラスチックの軟化温度以上で融点より
低い温度で加熱・加圧成形するものである。

【００２２】請求項２の方法で「加熱・混練」とは、上
記した請求項１と同様の意味とし、また、「加熱・加圧
成形」とは、加熱した後に加圧成形すること、また、例
えば成形機の成形ロールを加熱した状態で加熱しつつ加
圧成形すること、の両者を含み、実際の手順では、上記
した両者のうち一方を選択して又は両者を実施するとい
った態様が含まれる。つまり、請求項２の方法では、廃
プラスチック含有成形炭製造手順を通して２度加熱す
る。

【００２３】請求項２の方法において、廃プラスチッ
ク、石炭、及びこれらを接着するためのバインダーの混
合物を、バインダーの軟化温度以上で加熱・混練するの
は、以下の理由による。

【００２４】請求項２の方法では、混練と加圧成形に際
して２度加熱することから、混練に際しての加熱は、成
形機に至るまでにある程度の接着性向上を補助すること
を主眼としている。従って、バインダーの軟化温度以上
の温度で加熱・混練することで、バインダーが軟化して
混合物の接着強度が従来に較べて飛躍的に向上する。

【００２５】この場合、バインダーの軟化温度より低い
温度で加熱しても混合物の接着強度の飛躍的な向上は望
めないのは、言うまでもなく、また、バインダーの軟化
温度以上とは、当然に廃プラスチックの軟化温度以上も
含まれる範囲であることから、混練に際しての加熱は、
バインダーの軟化温度以上で廃プラスチックの融点より
低い温度とすることが望ましい。なお、廃プラスチック
の融点より低い温度で加熱することの理由は、上記した
請求項１の方法で記した通りである。

【００２６】また、請求項２の方法で、混練して得た混
合物を該廃プラスチックの軟化温度以上で融点より若干
低い温度で加熱・加圧成形する理由は、以下の通りであ
る。

【００２７】請求項２の方法において、混練に際して加
熱する理由は、上記した通り主として成形機に至るまで
の混合物の接着性向上のための補助であり、よって、成
形に際しては、成形率及びトロンメル強度の向上を主眼
として加熱している。

【００２８】もちろん、請求項１においても成形率とト
ロンメル強度が高い成形炭が得られるが、例えば、混練
後の加圧成形までに、加熱された混合物の温度が低下す
ると、加圧成形時における成形率に支障を来す場合があ
る。

【００２９】従って、請求項２では、成形に際して、廃
プラスチックの軟化温度以上で融点より低い温度で加熱
して、廃プラスチックを軟化させて混合物の成形を容易
で確実なものとし、成形率とトロンメル強度の一層の向
上をさせるのである。

【００３０】なお、加圧成形に際しての加熱温度は、廃
プラスチックの軟化温度より低い温度とすると、混合物
中の廃プラスチックがやわらかくならず、成形強度を得
ることができない可能性があり、また、融点以上とする
と、成形機に混合物中の廃プラスチックが付着して成形
精度や作業に支障を来す可能性がある。従って、混合物
を加圧成形する際には、廃プラスチックの軟化温度以上
で融点より低い温度に加熱しているのである。このよう
にすることでも、請求項１と同等の作用効果を得ること
ができる。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の廃プラスチック含有成形炭
製造方法（以下、成形炭製造方法と記す）について図面
を参照して説明する。図１は、本発明の請求項１に対応
する成形炭製造方法の工程を示す。図２は、本発明の請
求項２に対応する成形炭製造方法の工程を示す。

【００３２】図１において、本発明の請求項１に対応す
る成形炭製造方法は、石炭１及び廃プラスチック２を、
それぞれ任意の配合割合となるように不図示のホッパー
から切り出し、さらにタールやピッチ、石油系アスファ
ルトといったバインダー３を所定配合量添加して、混練
機４へと送る。

【００３３】混練機４では、例えば水蒸気を利用するこ
とで、送られてきた石炭１、廃プラスチック２、及びバ
インダー３を、該廃プラスチック２の軟化温度以上で融
点より低い温度で、例えば加熱しつつ混練する。

【００３４】例えば廃プラスチック２に含まれる主な汎
用樹脂の軟化温度と融点は、以下の表１に示す通りであ
り、廃プラスチック２中に含まれる樹脂の軟化温度は高
くても約８０℃であり、また、融点は低くても１００℃
であった。

【００３５】

【表１】

【００３６】従って、廃プラスチック２の成分毎に混練
機４の加熱温度を設定するといった手間を省くために
は、水蒸気を吹き込んで混練機４を８０℃以上で１００
℃より低い温度とすることが望ましい。

【００３７】そして、混練機４で、石炭１、廃プラスチ
ック２、バインダー３は加熱・混練され、この混合物
が、例えばロール５ａ，５ａを有したダブルロール式成
形機５に供給され、成形しようとする形状の穴が形成さ
れたモールドを装着したロール５ａ，５ａ間に前記混合
物が挿入され、該ロール５ａ，５ａに加圧されて廃プラ
スチック含有成形炭Ｐ１が完成する。

【００３８】一方、図２に示す、本発明の請求項２に対
応する成形炭製造方法は、混練機４によって混合物を得
るに際して、例えば、混練機をバインダーの軟化温度以
上（タールのときは例えば４０℃）に加熱しつつ混練す
る。

【００３９】そして、混練機４を経た混合物は、ダブル
ロール式成形機５に供されて成形されるが、請求項２に
対応する成形炭製造方法では、例えば廃プラスチック２
の軟化温度以上で融点より低い温度で加熱されたロール
５ｂ，５ｂによって、例えば加熱しつつ加圧成形する。

【００４０】このロール５ｂ，５ｂは、請求項１に対応
した成形炭製造方法と同様の考え方で、例えば８０℃以
上で１００℃より低い温度の範囲において、廃プラスチ
ック２を比較的柔らかい状態に軟化させるために、融点
より若干低い温度としている。そして、ダブルロール式
成形機５を経た後、廃プラスチック含有成形炭Ｐ２が完
成する。

【００４１】続いて、本発明の上記した請求項１及び請
求項２に対応する成形炭製造方法による効果について説
明する。表２には、上記した請求項１及び請求項２で実
際に使用した石炭１、例えばポリエチレンを主成分とす
る廃プラスチック２、及びバインダー３（タールを使
用）の配合割合を示す。

【００４２】

【表２】

【００４３】また、廃プラスチック２は、平均粒径が５
ｍｍに粉砕された粒状のものを使用した。そして、請求
項１に対応する成形炭製造方法では、石炭１、廃プラス
チック２、バインダー３の混合物を、廃プラスチック２
の軟化温度以上で融点より低い温度である９０℃で加熱
しつつ混練し、ダブルロール式成形機５によって１２５
kg/cm²の圧力で加圧成形し、縦５４ｍｍ×横３９ｍｍ×
高さ２３ｍｍで体積が２５ｃｃの廃プラスチック含有成
形炭Ｐ１を製造した。

【００４４】一方、請求項２に対応する成形炭製造方法
では、石炭１、廃プラスチック２、バインダー３の混合
物を、バインダー３の軟化温度以上の４０℃で加熱しつ
つ混練し、廃プラスチック２の軟化温度以上で融点より
低い温度である９３℃に加熱されたロール５ｂ，５ｂを
有したダブルロール式成形機５によって同様に１２５kg
/cm²の圧力で加熱しつつ加圧成形し、縦５４ｍｍ×横３
９ｍｍ×高さ２３ｍｍで体積が２５ｃｃの廃プラスチッ
ク含有成形炭Ｐ２を製造した。

【００４５】なお、比較例Ａとして、廃プラスチックを
含有せず、混合物を１度も加熱しないで得た成形炭を、
比較例Ｂとして、廃プラスチックを含有し、混合物を１
度も加熱しないで得た成形炭を、各々示す。

【００４６】表３には、請求項１及び請求項２に対応す
る成形炭製造方法によって得た廃プラスチック含有成形
炭Ｐ１及びＰ２、比較例Ａ，Ｂによって得た成形炭の、
成形率と、トロンメル強度とを示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】このように、本発明の請求項１及び請求項
２に対応する成形炭製造方法によって得た廃プラスチッ
ク含有成形炭Ｐ１及びＰ２は、比較例Ａの成形炭と較
べ、同等の成形率及びトロンメル強度を得ることがで
き、また比較例Ｂの成形炭と較べ、成形率及びトロンメ
ル強度を向上させることができた。

【００４９】また、請求項１に対応する成形炭製造法に
よって得た廃プラスチック含有成形炭Ｐ１と、請求項２
に対応する成形炭製造法によって得た廃プラスチック含
有成形炭Ｐ２とを比較すると、請求項１に対応する成形
炭製造法によって得た廃プラスチック含有成形炭Ｐ１の
方が、成形率及びトロンメル強度共に若干高かった。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１の廃プ
ラスチック含有成形炭製造方法は、廃プラスチック、石
炭、バインダーを、該廃プラスチックの軟化温度以上で
融点より低い温度に加熱・混練し、その後、加圧成形す
るので、成形率及びトロンメル強度を向上させることが
でき、多量の廃プラスチックを配合することができると
共に、粒度の大きい廃プラスチックを使用することがで
きる。

【００５１】また、本発明の請求項２の廃プラスチック
含有成形炭製造方法のように、廃プラスチック、石炭、
バインダーを、該バインダーの軟化温度以上で加熱・混
練し、その後さらに廃プラスチックの軟化温度以上で融
点より低い温度で加熱・加圧成形することでも、上記し
た請求項１と同等の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に対応する廃プラスチック含
有成形炭製造方法の工程を示す図である。

【図２】本発明の請求項２に対応する廃プラスチック含
有成形炭製造方法の工程を示す図である。

【符号の説明】

１石炭２廃プラスチック３バインダー４混練機５ダブルロール式成形機５ａロール５ｂロールＰ１廃プラスチック含有成形炭Ｐ２廃プラスチック含有成形炭

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状の廃プラスチック、石炭、バインダ
ーの混合物を加圧成形して成形炭を製造する方法におい
て、前記廃プラスチック、石炭、バインダーを、該廃プ
ラスチックの軟化温度以上で融点より低い温度で加熱・
混練し、その後、加圧成形することを特徴とする廃プラ
スチック含有成形炭製造方法。
【請求項２】粒状の廃プラスチック、石炭、バインダ
ーの混合物を加圧成形して成形炭を製造する方法におい
て、廃プラスチック、石炭、バインダーを、該バインダ
ーの軟化温度以上で加熱・混練し、その後さらに前記廃
プラスチックの軟化温度以上で融点より低い温度で加熱
・加圧成形することを特徴とする廃プラスチック含有成
形炭製造方法。