JP2001232634A

JP2001232634A - 化学原料用廃棄プラスチック粒状物、および、その成形方法

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Publication number: JP2001232634A
Application number: JP2000372017A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Ibaraki; 哲治茨城; Motoki Ikeda; 元樹池田; Yoshihisa Fujisawa; 良久藤沢; Nobuyuki Mikata; 信行三方; Eiji Matsukuma; 英治松隈
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2001-08-28
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP3745618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、化学原料としてリサイクルするため
に、廃棄プラスチックを圧縮成形して製造した粒状化物
の形状品質を向上させる技術に関する。また、化学原料
用廃棄プラスチック粒状化物の粉化を少なくして、容易
に、ガス化炉、油化プラント、コークス炉、製鉄高炉、
その他の化学反応プロセスで用いるために技術である。【解決手段】付着している水分が１６質量％以下であ
り、かつ、ポリエチレンとポリプロピレンの含有比率の
合計が２５〜７５質量％である廃棄プラスチックを、穴
型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、プラスチック
温度が１００〜１４０℃の範囲で、圧縮成形して、化学
原料用廃棄プラスチック粒状化物を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学原料としてリ
サイクルするために、廃棄プラスチックを圧縮成形して
製造した粒状化物、および、その製造方法に関する技術
に関する。本発明の化学原料用廃棄プラスチック粒状化
物は、ガス化炉、油化装置、コークス炉、製鉄高炉、そ
の他の化学反応プロセスで用いるものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニ
ル、その他のプラスチックは、成形性と耐久性に優れて
いることから、容器、包装、家電品の外枠、おもちゃ、
等の多岐にわたるの用途に用いられている。しかし、そ
の結果、廃棄物としても大量に廃棄されている。廃棄物
として発生するプラスチックは、型抜きの残り屑や成形
時の切り残り等の加工工程から発生する廃棄プラスチッ
ク（以下、屑プラスチックと称す）と、容器包装プラス
チックや製品プラスチックが使用後に廃棄される使用済
みの回収プラスチック（以下、使用済みプラスチックと
称す）が存在する。

【０００３】大量のプラスチック廃棄物が発生すること
は、大きな社会問題となっており、特に、環境や資源上
の問題が大きい。つまり、これらの廃棄プラスチック
を、廃棄物として焼却する場合は、燃焼温度が上がりす
ぎて、焼却炉を損傷したり、燃焼の際に、有害ガスやダ
イオキシンを発生したりする問題がある。また、特に、
使用済みプラスチックを埋立処置する場合には、処分場
の寿命問題以外に、プラスチックは腐敗しないため、土
壌が固化しない問題があった。

【０００４】したがって、これらの廃棄プラスチックを
リサイクルすることは、前述の問題点を解決するととも
に、省エネルギーと省資源の観点からも有利であること
から、種々の方法が実施されてきていた。例えば、マテ
リアルリサイクルの方法については、ポリエチレンテレ
フタレートのビンをプラスチックや繊維の原料にする方
法がある。また、化学リサイクルの場合には、ガス化や
油化する方法などが行われている。さらに、燃料へのリ
サイクルについては、塩化ビニルを除去した後に、圧縮
成形して製造する粒状化物をボイラーや工業炉の燃料と
して利用する方法が一般的である。

【０００５】これらの中で、化学リサイクルは、利用用
途が広く、天然原料を置換する省資源の観点から、リサ
イクル手法としては優れたものである。なお、化学リサ
イクルは、水素、一酸化炭素、その他のガスへ転換する
ガス化法、高分子油へ転換する油化法、コークス炉等
で、ガス、油化物、炭素を得る乾留法、高炉に吹き込ん
で還元剤として使用する高炉還元法、その他がある。

【０００６】廃棄プラスチックを燃料、もしくは、原料
として、リサイクルするためには、異物を分離した後に
粒状化する必要がある。これらの事前処理の方法として
は、例えば、特開平８−９９３１８に記載されるよう
に、廃棄プラスチックを再利用に適正なサイズに破砕し
て、これを溶融するか、圧縮成形して、粒状のプラスチ
ックを製造することが一般に行われている。廃棄プラス
チックを溶融して、粒状化する技術では、溶融のために
特殊な装置が必要であり、また、溶融にともない発生す
るガスを処理しなければならないといった問題があり、
圧縮成形法に比べて、処理が高価であった。圧縮成形法
では、廃棄プラスチックを比較的低温で圧縮成形するた
め、処理費用が安価である利点がある。このプラスチッ
ク粒状物を燃料や原料用として、リサイクル工程で活用
するものであり、化学リサイクルにもこのプラスチック
粒状物を用いることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、廃棄
プラスチックのリサイクルは、環境と資源の問題に対応
する重要な方法である。しかし、廃棄プラスチックに
は、無機質の異物や水分が混在しており、これらの混在
物の効率的な処置が、廃棄プラスチックのリサイクル促
進のために、重要な技術課題であった。さらに、化学原
料としてのプラスチックリサイクルにおいては、プラス
チック粒状物の密度が低い場合は、ハンドリング性が悪
化することや、成形の不良にともない発生する粉が輸送
経路と貯蔵装置に居着くことに起因するの問題が発生す
るなどの問題点が存在していた。つまり、化学原料用に
は、形状に関して高品質プラスチック粒状物が求められ
ている。

【０００８】大量に発生している、家庭から回収された
使用済みプラスチック（以下、一般廃棄物プラスチック
と称す）は、異物を多く含有していることが一般的であ
り、少ない場合でも５質量％、多い場合では３０質量％
もの異物を混入している。また、一般廃棄物プラスチッ
クはフィルム状のプラスチックが多く、比表面積が大き
いことから、付着水分が多い問題があった。

【０００９】混在する異物は、切断刃の損傷や圧縮成形
機の穴型の磨耗を引き起こすなど、操業・品質上の問題
を誘発することが認められている。したがって、機械選
別により、これらの異物を除去する方法が取られてい
る。小型の異物除去については、特開平９−３１３９６
６に記載されるような各種の機械を組み合わせる方法が
発明されており、この方法およびこれに類する方法は有
効な技術である。

【００１０】以上の手法により、異物を処理した後に、
廃棄プラスチックを原料とするプラスチック粒状物を穴
型から押し出す型式の圧縮成形法にて製造するために
は、廃棄プラスチックの一部は溶融もしくは半溶融の状
態となって、溶融していないプラスチックのバインダー
となっていることが望ましい。溶融もしくは半溶融の状
態のプラスチックが少ないと、粘着が不十分の形状が悪
く、粉の発生も多い、形状品質の悪いプラスチック粒状
物となる。一方、溶融もしくは半溶融の状態のプラスチ
ックが多すぎると、廃棄プラスチックの流動性が高くな
りすぎて、押し込み機構の隙間から、入口の方向に戻っ
てしまう現象が起きる。その結果、操業が継続できない
問題が発生していた。

【００１１】特に、プラスチックの種類によって、軟化
温度、溶融温度が異なることから、雑多な廃棄プラスチ
ックを圧縮成形する際に、場合により、‘圧縮成形の条
件が変化する問題が発生していた。その結果、同じ操業
条件の設定にも関わらず、溶融温度が低いプラスチック
が多すぎて、溶融過多の状態になったり、溶融温度が低
いプラスチックが少なすぎて、溶融不足の状態になった
りすることがあり、プラスチック粒状物の形状品質が安
定しない問題があった。

【００１２】前述したように、廃棄プラスチックには水
分が付着しており、圧縮成形では、これが問題になる。
特に、一般廃棄物プラスチックは、容器包装に用いられ
たフィルム状のものが多く、比表面積が大きく、また、
家庭での保管時や収集時に水分を含みやすいことから、
付着水分が１０％を超える場合も認められる。ところ
が、従来法では、一般的には化学原料に屑プラスチック
のみを使用しており、水分の多いプラスチックの処置に
有効な技術が考慮されていなかった。また、従来の一般
廃棄物プラスチックの圧縮成形も行われていたが、リサ
イクルが目的でなく、埋立の容積を少なくすることが、
主目的で実施されており、形状や粉化率等の形状的な品
質については、十分な技術対応がなされていなかった。

【００１３】プラスチックに付着している水分が多い場
合は、圧縮成形する際に、水分が成形機内で蒸発して、
半溶融状態のプラスチック内で突沸現象を誘発して、プ
ラスチックが穴型から不連続的に飛び出したり、粒状化
した成形物の形状が悪化したりする問題が生じていた。
また、特に付着水分が多い場合は、圧縮成形時に付着水
分の蒸発に熱を奪われ、廃棄プラスチックの温度が上が
りきらず、プラスチックの軟化が起きなくなる。この結
果、成形後のプラスチックが粒状体の内部で互いに粘着
しておらず、搬送時にバラバラになることも多い。

【００１４】そのため、一般廃棄物プラスチックが混在
する、水分が多く付着している廃棄プラスチックを用い
た圧縮成形では、形状的な品質が悪く、粉化しやすいプ
ラスチック粒状物しか製造できていなかった。特に、化
学原料とする粒状化品は密度を高くする必要があるた
め、圧縮成形機内の廃棄プラスチック密度が高く、より
水分蒸発の影響を受けやすい問題があったが、十分な改
善がなされていなかった。

【００１５】以上に記載したように、従来技術では、廃
棄プラスチック、特に一般廃棄物プラスチック、の特性
に即した、異物除去、破砕、水分管理、および、圧縮成
形の各工程の設備と操業の設計が不十分であり、種々の
問題が生じていた。一般廃棄物プラスチックが混じって
いる廃棄プラスチックの圧縮成形に適合した処理を行う
ためには、異物の混在状況と水分の変動に対応するため
の新しい方法と装置が求められていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）から
（１０）の通りである。（１）ポリエチレンの含有比率の合計が１０〜６０質量
％である廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む型式の圧
縮成形機を用いて圧縮成形することを特徴とする化学原
料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、（２）ポリ
エチレンとポリプロピレンの含有比率の合計が２５〜７
５質量％である廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む型
式の圧縮成形機を用いて圧縮成形することを特徴とする
化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、
（３）ポリエチレンの含有比率の合計が１０〜６０質量
％である廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む型式の圧
縮成形機を用いて、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック
保持部分でプラスチック温度が１００〜１４０℃の範囲
で、圧縮成形することを特徴とする化学原料用廃棄プラ
スチック粒状化物の成形方法、（４）ポリエチレンとポ
リプロピレンの含有比率の合計が２５〜７５質量％であ
る廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む型式の圧縮成形
機を用いて、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部
分でプラスチック温度が１００〜１４０℃の範囲で、圧
縮成形することを特徴とする化学原料用廃棄プラスチッ
ク粒状化物の成形方法、（５）廃棄プラスチックの含有
水分が１５質量％以下であることを特徴とする（１）な
いし（４）のいずれか記載の化学原料用廃棄プラスチッ
ク粒状化物の成形方法、（６）穴型へ押し込む型式の圧
縮成形機の廃棄プラスチック保持部分での機械的な仕事
を行う装置の駆動用電力と加熱装置の出力合計が廃棄プ
ラスチックの処理毎時１トン当たり５５〜１６５kWの範
囲で、圧縮成形することを特徴とする化学原料用廃棄プ
ラスチック粒状化物の成形方法、（７）フィルム状のポ
リエチレンとポリプロピレンが廃棄プラスチックの全質
量に対して１０％以上の比率で混在している廃棄プラス
チックを用いることを特徴とする（２）又は（４）記載
の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、
（８）廃棄プラスチックに混在する無機物の比率が全質
量の１８％以下であることを特徴とする（１）ないし
（４）のいずれか記載の化学原料用廃棄プラスチック粒
状化物の成形方法、（９）エンドプレートに複数の穴型
を有する樽状のプラスチック保持容器とスクリュー式押
し込み装置を有する圧縮成形機を用いることを特徴とす
る（１）ないし（４）又は（６）記載の化学原料用廃棄
プラスチック粒状化物の成形方法、（１０）全プラスチ
ックに対するポリエチレンとポリプロピレンの含有比率
の合計が２５〜７５質量％であり、かつ、プラスチック
中の無機物の比率が全質量の１８％以下である廃棄プラ
スチックを穴型に押し込むことにより、圧縮成形して製
造した、見掛け密度が０．５kg／リットル以上の化学原
料用廃棄プラスチック粒状化物である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、廃棄プラスチック
を圧縮成形することによる化学原料用のプラスチック粒
状物を製造する技術を種々検討して、以下に記載される
方法によって製造を行うことにおり、プラスチック粒状
物の品位も良いものを得る技術を発明した。本発明にお
いて扱う廃棄プラスチックは、特に、一般廃棄物プラス
チックを含む雑多なものに有効である。

【００１８】本発明での廃棄プラスチックの圧縮成形法
にについて記述する。一次原料である廃棄プラスチック
は、一部または全部が一般廃棄物プラスチックである。
本発明に用いた装置の一例を図１に記載する。

【００１９】一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラス
チックを廃棄プラスチック供給コンベア１にて、機械選
別工程に搬送する。機械選別工程は、磁力選別機３、渦
電流式金属選別機４、振動篩装置５、および、風力選別
装置６の一部または全部を組み合わせたものである。廃
棄プラスチックの異物混入度合いにより、装置の組み合
わせは変更する。

【００２０】まず、鉄系の異物除去のために、廃棄プラ
スチックコンベア２の上で磁力選別機３にて鉄系の異物
を除去する。次の工程で、渦電流式金属選別機４を用い
て、アルミなどの非磁性金属の除去を行う。細かい無機
物の異物を除去するために、篩装置をかける。篩の効率
向上と目詰まりを防止するためには、振動篩を用いるこ
とが望ましく、図１には、設備の例として、振動篩装置
５を記載している。篩目としては、３〜１０ｍｍ程度に
設定することが、異物除去と目詰まり防止の観点から望
ましい。次の工程として、５〜３０ｍｍ程度のやや大き
なガラスや陶器の破片等が未だに混在している場合も多
いので、さらに、廃棄プラスチックを風力分離装置６に
かけて、これらのやや大きな異物を除去する。

【００２１】以上の機械選別工程を用いる効果として、
プラスチック破砕機７の切断刃と圧縮成形機９の穴型の
磨耗を防止することや異物起因の機械故障を防止するこ
とがある。

【００２２】以上の機械選別工程を経由した後、プラス
チック破砕機７で、圧縮成形機９での圧縮成形に適正な
サイズまで破砕する。これをプラスチック搬送コンベア
８にて搬送して、圧縮成形機９で圧縮成形することによ
り、１００〜１４０℃の廃棄プラスチック粒状物を製造
する。製造された廃棄プラスチック粒状物を、冷却コン
ベア１０の上で、散水等の冷却手段で、約１００℃の温
度を４０℃以下程度まで、冷却する。

【００２３】圧縮成形機は、プラスチックの押し込み機
構と穴型を有するものであれば、いずれのものでも良
い。押し込みロールで穴型のある円筒にプラスチックを
押し込む型式、この型式で、装置の内部でプラスチック
を切断することによる熱を利用する型式、さらに、胴部
の内部でスクリューで押してエンドプレートの穴型に押
し込む型式などがある。一般廃棄物プラスチックを用い
る場合は、異物の穴型詰まりの発生が防止しやすいスク
リュー押し込み式のものが望ましい。

【００２４】本発明では、スクリュー押し込み式の圧縮
成形機を例として示した。これを図２に示す。圧縮成形
機９では、押し込みの機械的な仕事による摩擦熱を生じ
させて、廃棄プラスチックの温度を上げる。廃棄プラス
チックは、胴部１３の内部で、スクリュー１５にて、押
し込まれる。この時に、摩擦熱により、廃棄プラスチッ
クの温度が上昇し、廃棄プラスチックは軟化する。これ
がエンドプレート１６の複数の穴型１７から押し出さ
れ、切断されて、粒状物となる。当該粒状物は、冷却コ
ンベア１０にて冷却される。

【００２５】本発明者らは、形状の良い、また、粉化率
の少ないプラスチック粒状物を安定的に製造するために
は、適切な圧縮成形時に温度範囲が存在することを解明
した。つまり、一般廃棄物プラスチックを含む、廃棄プ
ラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、その他の雑多な種類のプラス
チックの集まりである。プラスチックの圧縮成形機の適
正な操業方法としては、一部のプラスチックを溶融もし
くは軟化状態として、これを成形時に固形のプラスチッ
クのバインダーとして用いることが有効である。ただ
し、全量が溶融もしくは軟化状態となると、流動性が上
がりすぎて、押し込み機構の隙間から後方への戻りが出
たり、水蒸気やガス等の発生により、プラスチック内の
圧力が上がり、突沸に似た現象が生じて、操業が停止し
たり、形状の悪い成形品ができる。つまり、圧縮成形機
９の内部の廃棄プラスチックの温度コントロールが良い
形状や操業の継続のためには、融点の低いポリエチレン
やポリプロピレンのみが軟化する温度である１００〜１
４０℃で操業することが望ましいことを、本発明者らは
解明した。

【００２６】上記の事実を解明するために行った実験の
結果を図３に示す。図３は、廃棄プラスチック温度とプ
ラスチック粒状物の粉化率および生産性の関係を示す。
圧縮成形機は、図２に示すスクリュー圧縮式のものを用
いた。廃棄プラスチック温度が９０℃以下では、多くの
プラスチックが粉となって、成形物としての呈をなして
いないことが分かった。廃棄プラスチック温度が１００
℃を超えると、粉化率が１０％以下となり、化学原料用
に使用できるプラスチック粒状物となった。

【００２７】しかし、温度が高すぎる場合も問題が生じ
た。廃棄プラスチック温度が１４０℃を超えた時点か
ら、生産性が悪化することが確認された。これは、ほと
んどの廃棄プラスチックが溶融状態または半溶融状態と
なったため、廃棄プラスチックの流動性が高くなりすぎ
て、廃棄プラスチックがスクリューの隙間から逆送され
て、廃棄プラスチックが、上手く穴型に送られない現象
が起きたためである。つまり、生産性の確保のために
は、廃棄プラスチック温度は１４０℃以下が望ましい。

【００２８】本発明者らは、種々の実験の結果、温度制
御の方法としては、穴型での通過抵抗を調整して、押し
込み時の摩擦を適正にする方法を用いることを見いだし
た。穴型での通過抵抗の調整は、穴型の長さとテーパー
の調整、さらに、穴型のトータル面積の調整によって行
う。穴型での通過抵抗の調整のみで温度制御できない場
合は、熱源補助用の電熱装置の設置により、温度制御を
補助する。水分が１０質量％以下の条件では、図４に示
すように、廃棄プラスチック処理毎時１トン当たりの駆
動用電力と電熱装置の出力合計が５５〜１６５kWの範囲
であるように圧縮成形機の種々の設定の調整を行えば、
廃棄プラスチック温度を１００〜１４０℃に制御でき
る。なお、図４中で、比出力（kWh/t-pl）として、表記
した。ここで、出力が同一でも、廃棄プラスチックの温
度が違う現象は、付着水分の多少によるものである。

【００２９】また、本発明者らは、廃棄プラスチックに
付着する水分を低く管理することは、成形時の温度制御
と突沸現象の防止に重要であることを解明した。つま
り、付着水分が多すぎる場合は、この水分の蒸発に多く
の熱を奪われるため、成形時の廃棄プラスチックの温度
を上昇させることが困難となる。さらに、付着水分の問
題としては、大量の付着水分が成形中に蒸発して、成形
機内の一部が溶融または軟化したプラスチック集合体の
内部の水蒸気圧力が上がる。その結果、プラスチック集
合体の機械的に弱い部分を破って、水蒸気が不連続的に
吹き出す突沸現象があることを解明した。この突沸現象
の結果、成形物が不連続に穴型から吹き出し、プラスチ
ック粒状物の形状が悪くなったり、圧縮成形機の後方
に、プラスチックが入口側に戻ったりといった問題が生
じる。

【００３０】本発明者らは、さらに、プラスチック粒状
物の形状に悪影響を与えない付着水分比率の解明を行っ
た。図５には、付着水分が成形されたプラスチック粒状
物の粉化率に与える影響を示した。圧縮成形時のプラス
チック温度を１０５〜１１０℃として行った実験の結
果、水分が１０質量％から徐々に粉化率が上がり、水分
が１２質量％以上では、粉化率が極端に高くなった。つ
まり、付着水分は１２質量％以下が望ましい。一方、や
や温度の高い条件である１２０〜１３５℃の場合では、
水分に対する許容度が大きくなった。水分が１６％まで
は、プラスチック粒状物の粉化率を比較的低く抑えるこ
とができた。

【００３１】また、圧縮成形機での廃棄プラスチックに
付着する水分と穴型からのプラスチック突沸頻度の関係
も調査した。この現象でも水分が１２質量％以上では、
突沸に似た現象の発生率が高くなり、１６質量％以上で
は操業できなかった。つまり、廃棄プラスチックの付着
水分を１２質量％以下とすることは、安定して高品位の
化学原料用プラスチック粒状物を製造についての重要で
ある。その結果をまとめると、廃棄プラスチック水分
は、望ましくは、１２質量％以下が良いが、何とか１６
質量％までは、プラスチック粒状物の形状を良くしたま
まで操業することができる。

【００３２】また、圧縮成形機での廃棄プラスチックに
付着する水分と穴型からのプラスチック突沸頻度の関係
も調査した。この現象でも水分が１２％以上では、突沸
に似た現象の発生率が増加して、１６％以上では、操業
が中断されることがあった。つまり、廃棄プラスチック
の付着水分を１６％以下とすることは、安定して高品位
の化学原料用プラスチック粒状物を製造についての重要
な要件である。

【００３３】これまで述べてきたように、半溶融状態の
プラスチックと固体のプラスチックの比率が適性である
状態とすることが、形状品質の良いプラスチック粒状物
の製造方法のポイントである。本発明者らは、種々の実
験の結果、廃棄プラスチックの内の低融点のポリエチレ
ンとポリプロピレンの比率が、一定の範囲にあることが
重要な要件であることを解明した。

【００３４】本発明者らが行った実験では、廃棄物プロ
スチックに多く含まれるプラスチックの内、低融点のポ
リエチレンが、約９５℃から軟化を始め、１３０℃程度
で溶融状態となる。また、ポリプロピレンは、１２０℃
で軟化を始め、１４０℃程度で溶融状態となる。一方、
ポリエチレンテレフタレートやポリ塩化ビニルのように
１００〜１４０℃の範囲ではあまり軟化しないものもあ
る。したがって、これらのものの混合比率が適正であれ
ば、バインダーの機能をするものと、骨材の機能をする
ものの比率が適正となる。その結果、形状品質の良いプ
ラスチック粒状物の製造が可能となる。

【００３５】まず、本発明者らは、廃棄プラスチックの
圧縮成形の実験を繰り返して、ポリエチレンの混合比率
の影響を確認した。この結果を図６に示す。ポリエチレ
ンの比率が１０％以下の場合、１００〜１４０℃でも、
バインダーの役割をするポリエチレンが不足して、ぼそ
ぼそで、破砕されたプラスチック間が結合していない粒
状化物が生成され、製品の粉率が高い。一方、ポリエチ
レン比率が１０〜６０％では、バインダーの効果が十分
であり、粉率は１０％以下と低い。しかし、ポリエチレ
ン比率が６０％以上では、１００〜１４０℃では、プラ
スチックの軟化部分が多すぎる問題が発生する。したが
って、ポリエチレン比率は１０〜６０％が重要な操業上
の要件である。

【００３６】本発明者らは、廃棄プラスチックの圧縮成
形の実験を繰り返して、ポリエチレンとポリプロピレン
の合計の質量比率も粒状化物の形状品質に影響があるこ
とを解明し、図７と図８に示した。図７には、同一の圧
縮成形装置を用いた場合の生産性に対するポリエチレン
とポリプロピレンの合計の質量比率の影響を示すもので
ある。ポリエチレンとポリプロピレンの合計の質量比率
が７５質量％以上では、生産性が低下している。これ
は、プラスチックの流動性が上がり過ぎて、押し込みを
行っているスクリューと胴部の隙間から、逆流すること
が原因であった。

【００３７】また、図８には、２０ｍｍ径の製品の廃棄
プラスチック粒状物の粉化（５ｍｍ篩下比率）に対する
ポリエチレンとポリプロピレンの合計の質量比率の影響
を示すものである。ポリエチレンとポリプロピレンの合
計の質量比率が２５質量％以下では、粉化率が増加して
いる。これは、バインダーの役割となる半溶融状態のプ
ラスチック（ポリエチレンとポリプロピレン）の比率が
低下して、粒状物内部の結合が悪くなることが原因であ
った。

【００３８】つまり、本発明の温度範囲である１００〜
１４０℃では、半溶融状態となるポリエチレンとポリプ
ロピレンの合計が２５〜７５質量％あり、他の高融点の
プラスチックが残りの比率となっていると、形状が良好
であり、かつ、生産性が高い。したがって、本発明の範
囲をポリエチレンとポリプロピレンの合計が、２５〜７
５質量％とした。この理由は、１００〜１４０℃で、ポ
リエチレンがかなり流動性の高いバインダーとして、ま
た、ポリプロピレンが中程度の流動性のバインダーとし
て機能することである。その結果、粒状化物の充填率と
硬さが適切な範囲に調整できることである。したがっ
て、ポリエチレンとポリプロピレンの合計質量比率も重
要な操業要件である。

【００３９】廃棄プラスチックの圧縮成形には、フィル
ム状のポリエチレンとポリプロピレンが混在している
と、良い形状の廃棄プラスチック粒状物が製造できるこ
とも解明した。フィルム状のプラスチックは、比表面積
が大きいため、摩擦が大きく、また、伝熱が良い。その
結果、フィルム状のポリエチレンとポリプロピレン混在
していると、短時間に、半溶融と固形のプラスチックの
混合物が形成されることから、成形性が向上する。本発
明者らは、種々の研究を繰り返した結果、ポリエチレン
とポリプロピレンの６０％以上がフィルム状であると、
上記の効果が大きいことを解明した。したがって、本発
明の範囲を、最低限のポリエチレンとポリプロピレンの
比率である２５質量％の内の６０％以上がフィルム状で
あることが望ましい。つまり、フィルム状のポリエチレ
ンとポリプロピレンが廃棄プラスチックの全質量に対し
て、１５％以上の比率で混在している場合は、良好な操
業が可能である。

【００４０】さらに、本発明者らは、プラスチックに混
在する無機物の比率も成形の生産性に影響を与えること
を解明した。プラスチックに混在する無機物は、元々プ
ラスチック中に添加されている酸化亜鉛等の添加剤と混
入している無機物の異物、金属粉、ガラスや土砂があ
る。使用済みプラスチック、特に一般廃棄物プラスチッ
クでは、無機物の異物の混入比率は高いため、無機物混
入の問題が大きい。

【００４１】本発明者らは、さらに、無機物の混入が多
いと、冷却後の廃棄プラスチック粒状物の延性が低下し
ていることを解明した。延性が低下した廃棄プラスチッ
ク粒状物は製造直後の粉率は低いものの、ハンドリング
中に粉化する比率が高く、搬送経路や貯蔵サイロ等へ居
着き等の問題が発生する。したがって、無機物の混入が
多い廃棄プラスチックを使用することは、化学原料の製
造のためには不適当である。

【００４２】ハンドリング中の粉化比率に対する無機物
混入比率の影響を調査したところ、無機物が１８質量％
から粉化比率が増加して、２５質量％以上では、化学原
料には全く不適当な粒状物となった。また、無機物の混
入を少なくすれば、圧縮成形機の穴型の磨耗が減少する
ことから、製造費用の低減の観点からも望ましい。

【００４３】本発明での方法によって、製造した廃棄プ
ラスチック粒状物は、粉発生による篩下比率が低い良好
な形状品質を示し、廃棄プラスチック粒状物の物質の観
点からも、化学原料として有効なものである。廃棄プラ
スチック粒状物が、化学原料として利用できるような形
状品質の良いものである条件は、ポリエチレンとポリプ
ロピレンは２５〜７５質量％の範囲で、無機物の混入率
が１８質量％以下である。その際、廃棄プラスチック粒
状物は、０. ５kg/ リットル以上の見掛け密度となる。
この廃棄プラスチック粒状物は、粒状物中の結合が良好
であり、原料ハンドリングでの問題を生じないものであ
る。なお、見掛け密度とは、個々の廃棄プラスチック粒
状物の質量を外側の寸法により計算される体積で割った
数値であり、体積には廃棄プラスチック粒状物が内部に
有する気孔の体積も含むものである。

【００４４】以上に説明したように、廃棄プラスチック
を化学原料用の粒状物とするためには、形状品質の高い
ものが求められており、本発明は、そのような化学原料
用の廃棄プラスチック粒状物とその製造方法を提供する
ものである。本発明を用いることにより、従来の方法で
は、製造が困難であった化学原料用を可能とする手段を
提供する。

【００４５】

【実施例】本発明に基づいて、廃棄プラスチックを処理
した結果、以下に示すとおり、従来法と比較して、良好
な形状品質を有する化学原料用のプラスチック粒状物を
製造することができた。本発明の効果を、図１に示され
る廃棄プラスチックの圧縮成形設備において、図２に示
されるスクリュー押し込み式の圧縮成形機を用いて、２
０ｍｍの粒状物を製造する際に、本発明の条件を守った
操業を行った結果で、説明する。

【００４６】表１に示される実施例は、ポリエチレンの
比率が１３．８％、また、ポリエチレンとポリプロピレ
ンの合計の比率は、３９. ２％と本発明の範囲内であ
り、水分と圧縮成形時の温度も本発明の範囲内である。
この条件を実現する圧縮成形時の機械的仕事は、本発明
の条件である廃棄プラスチックの処理毎時１トン当たり
８１kWであった。

【００４７】

【表１】この操業の結果、製品である廃棄プラスチックの粒状物
の見掛け密度は、０.６６kg／リットルと本発明の粒状
物の条件を満たすものであった。この廃棄プラスチック
粒状物の粉化率が２. ９％と低くでき、化学原料として
優れた形状品質を有していた。

【００４８】一方、原料の組成が同じでも、圧縮成形時
の温度が本発明の範囲よりも低かった、比較例１の操業
の結果では、粒状物の見掛け密度は０. ４２kg／リット
ルと密度の低いものしかできなかった。その結果、粉化
率が１０. ３％もあり、化学原料としての形状品質は不
十分であった。また、ポリエチレンとポリプロピレンの
合計の比率が少ない操業の例である比較例２では、粒状
物の見掛け密度は０.４６kg／リットルと密度の低いも
のしかできなかった。その結果、粉化率が９.７％もあ
り、やはり、化学原料としての形状品質は不十分であっ
た。

【００４９】このように、本発明に基づく操業を実施す
ることにより、化学原料として優れた形状品質を有して
いた廃棄プラスチックの粒状物を提供できる。

【００５０】

【発明の効果】廃棄プラスチックを化学原料用の粒状物
とするためには、形状品質の高いものが求められてお
り、本発明は、そのような化学原料用の廃棄プラスチッ
ク粒状物とその製造方法を提供するものである。本発明
を用いることにより、従来の方法では、製造が困難であ
った化学原料用を可能とする手段を提供する。その結
果、廃棄プラスチックをガス化装置、油化装置、コーク
ス炉、高炉、その他の反応装置へ、安価にリサイクルす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するに用いる廃棄プラスチックの
圧縮成形設備の例であり、その全体フロー図である

【図２】廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、
廃棄プラスチックをスクリューで押し込んで、エンドプ
レートの穴型から押し出す型式の装置である。

【図３】圧縮成形機での廃棄プラスチック温度が廃棄プ
ラスチックの粒状物の粉化率に与える影響を示す図であ
る。

【図４】圧縮成形機での処理するプラスチック毎時１ト
ン当たりの機械的な仕事の電力の合計と廃棄プラスチッ
ク温度の関係を示す図である。

【図５】廃棄プラスチックの付着水分が、廃棄プラスチ
ックの粒状物の粉化率に与える影響を示す図である。

【図６】廃棄プラスチック中のポリエチレンの合計の比
率が、廃棄プラスチックの粒状物の粉化率に与える影響
を示す図である。

【図７】廃棄プラスチック中のポリエチレンとポリプロ
ピレンの合計の質量比率が、圧縮成形機の生産性に与え
る影響を示す図である。

【図８】廃棄プラスチック中のポリエチレンとポリプロ
ピレンの合計の比率が、廃棄プラスチックの粒状物の粉
化率に与える影響を示す図である。

【符号の説明】

１廃棄プラスチック供給コンベア２廃棄プラスチックコンベア３磁力選別機４渦電流式金属選別機５振動篩装置６風力分離装置７プラスチック破砕機８破砕プラスチックコンベア９圧縮成形機１０冷却コンベア１１送風管１２プラスチック供給部１３胴部１４スクリュー軸１５スクリュー１６エンドプレート１７穴型１８切断機１９廃棄プラスチック粒状物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｊ 3/00 Ｃ１０Ｊ 3/00 ＤＣ１０Ｌ 5/48 Ｃ１０Ｌ 5/48 // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 105:26 105:26 (72)発明者藤沢良久君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者三方信行北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本部内 (72)発明者松隈英治北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエチレンの含有比率の合計が１０〜
６０質量％である廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む
型式の圧縮成形機を用いて圧縮成形することを特徴とす
る化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法。
【請求項２】ポリエチレンとポリプロピレンの含有比
率の合計が２５〜７５質量％である廃棄プラスチック
を、穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて圧縮成形
することを特徴とする化学原料用廃棄プラスチック粒状
化物の成形方法。
【請求項３】ポリエチレンの含有比率の合計が１０〜
６０質量％である廃棄プラスチックを、穴型へ押し込む
型式の圧縮成形機を用いて、当該圧縮成形機の廃棄プラ
スチック保持部分でプラスチック温度が１００〜１４０
℃の範囲で、圧縮成形することを特徴とする化学原料用
廃棄プラスチック粒状化物の成形方法。
【請求項４】ポリエチレンとポリプロピレンの含有比
率の合計が２５〜７５質量％である廃棄プラスチック
を、穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、当該圧
縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温
度が１００〜１４０℃の範囲で、圧縮成形することを特
徴とする化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方
法。
【請求項５】廃棄プラスチックの含有水分が１５質量
％以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
れか記載の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形
方法。
【請求項６】穴型へ押し込む型式の圧縮成形機の廃棄
プラスチック保持部分での機械的な仕事を行う装置の駆
動用電力と加熱装置の出力合計が廃棄プラスチックの処
理毎時１トン当たり５５〜１６５kWの範囲で、圧縮成形
することを特徴とする化学原料用廃棄プラスチック粒状
化物の成形方法。
【請求項７】フィルム状のポリエチレンが廃棄プラス
チックの全質量に対して１０％以上の比率で混在してい
る廃棄プラスチックを用いることを特徴とする請求項１
又は４記載の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成
形方法。
【請求項８】廃棄プラスチックに混在する無機物の比
率が全質量の１８％以下であることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれか記載の化学原料用廃棄プラスチッ
ク粒状化物の成形方法。
【請求項９】エンドプレートに複数の穴型を有する樽
状のプラスチック保持容器とスクリュー式押し込み装置
を有する圧縮成形機を用いることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか又は６記載の化学原料用廃棄プラス
チック粒状化物の成形方法。
【請求項１０】全プラスチックに対するポリエチレン
とポリプロピレンの含有比率の合計が２５〜７５質量％
であり、かつ、プラスチック中の無機物の比率が全質量
の１８％以下である廃棄プラスチックを穴型に押し込む
ことにより、圧縮成形して製造した、見掛け密度が０．
５kg/ リットル以上の化学原料用廃棄プラスチック粒状
化物。