JP2002307436A - ペットボトルリサイクルにおけるフレーク異物の除去方法 - Google Patents
ペットボトルリサイクルにおけるフレーク異物の除去方法Info
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Abstract
し、エンジニアリングプラスチックの原材料として、大
量有効活用する為、ボトル粉砕品に含まれる異物を安価
に且つ精度良く除去し、射出成形品にした場合に異物の
少ない成形品を得ることが出来るペレットを大量に且
つ、安価にユーザーに提供すること。 【解決手段】 回収ペットボトルを再利用する場合にお
いて、(A)粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、金
属探知装置により金属を選択的に除去する工程、(B)
粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、光照射によりフ
レーク表面の明度を測定し、明度の低い異物を選択的に
除去する工程、(C)粉砕フレークを洗浄する工程、及
び(D)比重により粉砕フレークを選別する工程を有す
ることを特徴とする、フレーク異物の除去方法。
Description
イクル材から異物を除去する方法、及びこれに用いる異
物選別洗浄装置、並びにペレットを作製する方法及びこ
れにより得られる樹脂組成物に関する。
サイクルが義務付けられ、各市町村が回収しつつある
が、リサイクル用途が限られ、なかなか用途開発が進ま
ないのが現状である。一方、回収率は年々進み、199
8年には4万4600トン回収され生産量の16%に達
する。今後、回収量はリサイクル業者である指定法人の
増加と市民のリサイクルに関する関心の高まりから、2
000年には回収量が6万トンに達するものと推定され
る。現在は、主に繊維、卵パック用シートがリサイクル
の大半であり、異物除去の難しさや、リサイクル後の価
格の観点からエンジニアリングプラスチック用材料とし
ての再利用は見送られてきた。
盛んに研究され、ケミカルリサイクルとして、アルコー
ルによる分解、グリコールによる分解技術が欧州を中心
に開発され、パイロットプラント等が稼動しつつある
が、まだその採算性は極めて厳しい状況である。また一
般廃棄物からのペットボトルは、その異物の多さから、
リサイクル生産しようとするメーカーから敬遠され、生
産工程内からでる異物の少ないペットシートの端材等を
使用する事が大半であった。
フレーク状に粉砕する事から始まる。まずペットボトル
は、各市町村で分別回収された後、以下のような再生処
理工程で、使用可能なフレークに加工される。
種分け、(2)ペットボトルの色分け、(3)ラベル・
キャップの除去、(4)粉砕機によるフレーク化、
(5)水洗い洗浄、(6)比重分別によるポリプロピレ
ン(PP)、ポリエチレン(PE)等の除去、(7)遠
心脱水等による水分除去(8)フレコン詰め、の順であ
る。
械化が進み、小規模再生工場では、手作業が主流となっ
ている。
ーク)は、十分に選別され、再生使用に耐えうるフレー
クとなっているはずであるが、実際は、ボトルが再生工
場に輸送される時ボトル体積を少なくする為、減容圧縮
され、つぶれた状態で搬入される為、ボトル内部が十分
洗浄(大規模再生工場では、ボトルに穴を開け、水洗し
ているところも有る)できず、結果的に内部にある程度
残留したまま粉砕される為、ボトルの中に入っていた
石、木片等がフレークに混入してしまう。これはその後
の比重選別(水による比重選別、風力選別)では、十分
に除去しきれず、ラベル粉砕品などを含め、数百ppm
程度混入してしまうのが一般的である。
が、その後の品質に大きく影響を与えてしまう。この
為、石等の異物を除去する為、フレークは、一旦、ダイ
スの手前にメッシュ(250〜600メッシュ)の金属
製のフィルターで、こし取りながら、ペレットにするの
が一般的である。このフィルターは、フレーク内の異物
量から、すぐに目づまりをおこしてしまう為、フィルタ
ーを複数個セツトし、順に切り替えながら連続して、押
し出す目的で、オートスクリーンチェンジャーを装備し
た物が大半で、またフィルターの寿命を延ばす為、目づ
まり時、押し出し方向と逆に樹脂を流す装置を装備した
ものまで使用されている。しかしながら、フレークを一
旦押し出し加工する為、コストが割高になるばかりでな
く、ラベル等の染料、顔料や、塩ビ等の成分の細かく焼
けた物質、ラベルを貼り付けたのり成分、洗浄時に落ち
なかったボトルの中身等は、熱で変質しながら、メッシ
ュを通り抜けてしまう。この為、十分に異物が除去され
ず、生産されたペレットは、本来のペットの色調である
無色透明から、やや黒ずんだペレットとなってしまう。
この為、できる限り、安価に異物を精度良く除去し、直
接エンジニアリングプラスチックの原料として、精製さ
れたフレークを2軸押し出し機等に副原料と共に供給し
て、使用するのが、最も理想的である。
は、現在まで色々な方法が検討されてきた。例えば、特
開平11−105032号には、粉砕手段と、洗浄手段
と、すすぎ脱水手段と、サイクロンによりラベル類を除
去する風選別手段を備えた異物除去手段を有するペット
ボトル粉砕洗浄装置が開示されている。しかしリサイク
ル材(粉砕材)の中には、実に様々な異物が混入してお
り、これをマテリアルリサイクルする場合、物質の帯電
性の違いによる性質を利用した静電除去方法、例えば図
1に示すハイドロサイクロン装置により水等を用いて物
質の比重の違いを利用して分離するハイドロサイクロ
ン、例えば図2に示す密閉循環式風力選別機を用いた風
力を利用する風力選別法、図3に示す比重差選別機を用
いる方法に代表される比重分離法等が試みられたが、そ
の選別精度の悪さから、実用レベルに達していないの
が、現状である。
あきらめて、一度 フレークをフィルター付の押し出し
機を通して異物を濾過し、除去する方法が試みられてい
る。この方法では、押し出し機を使用してペレットを作
製するコストが高く、また熱履歴を余分に1回多く受け
ることから、分子量の低下が懸念され、また、異物の多
さからフィルターがすぐ詰まる為、極めて高価なオート
スクリーンチェンジャーを押し出し機先端に付け、フィ
ルター詰まりによる押し出し機シリンダー内の圧力上昇
を感知し、スクリーンを自動的にチェンジし、詰まった
フィルター部は、押し出し樹脂を逆洗し、目づまりを除
き、フィルターの寿命を延ばす工夫がなされているが、
やはりフィルター交換は、かなりの頻度でなされ、ま
た、設備費も極めて高価になる等の問題があった。
ている場合、同じペットで有る為、溶融し、フィルター
を通る為、作製したペレットの色がくすむ等の問題があ
った。
ルのリサイクル材を有効に活用し、エンジニアリングプ
ラスチックの原材料として、大量有効活用する為、フレ
ークに含まれる異物を安価に且つ精度良く除去し、射出
成形品にした場合に異物の少ないペレットを大量に生産
し、安価にユーザーに提供することを目的とする。
結果、(A)粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、金
属探知装置により金属を選択的に除去する工程、(B)
粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、光照射によりフ
レーク表面の明度を測定し、明度の低い異物を選択的に
除去する工程、(C)粉砕フレークを洗浄する工程、及
び(D)比重により粉砕フレークを選別する工程を有す
るフレーク異物の除去方法及びこれに用いる異物選別洗
浄装置により、上記課題を解決できることを見出し、本
発明を完成するに到った。
を再利用する場合において、(A)粉砕フレーク内に存
在する粉砕異物を、金属探知装置により金属を選択的に
除去する工程、(B)粉砕フレーク内に存在する粉砕異
物を、光照射によりフレーク表面の明度を測定し、明度
の低い異物を選択的に除去する工程、(C)粉砕フレー
クを洗浄する工程、及び(D)比重により粉砕フレーク
を選別する工程を有する特徴とする、フレーク異物の除
去方法に関する。
金属、石、木片、ガムテープ、ラベル、粒状粉砕物、色
物フレーク、印字フレークである前記に記載のフレーク
異物の除去方法に関する。
存在する粉砕異物を、金属探知装置により金属を選択的
に除去する工程、(B)粉砕フレーク内に存在する粉砕
異物を、光照射によりフレーク表面の明度を測定し、明
度の低い異物を選択的に除去する工程、(C)粉砕フレ
ークを洗浄する工程、及び(D)比重により粉砕フレー
クを選別する工程を有することを特徴とする、フレーク
異物選別洗浄装置に関する。
法により異物を除去した後のフレークと無機充填材とを
ブレンドして2軸の押し出し機により押出し、ペレット
を作製することを特徴とする押し出し成形法に関する。
に記載の方法により異物を除去した後のフレーク、バー
ジンペット、及び無機充填材をブレンドして2軸の押し
出し機により押出し、ペレットを作製することを特徴と
する押し出し成形法に関する。
材がガラス繊維、マイカ、タルク、ワラストナイト、炭
酸カルシウム、硫酸バリウムである前記に記載の押し出
し成形法に関する。
剤、難燃剤、結晶核剤をブレンドして2軸の押し出し機
により押出し、ペレットを作製することを特徴とする前
記いずれかに記載の押し出し成形法に関する。
し出し成形法により得られる樹脂組成物に関する。
に記載の押し出し成形法において、更に安定剤をブレン
ドして押し出し機を使用した押しだし成形法により得ら
れる樹脂組成物に関する。
アリングプラスチックの原料として、容器包装リサイク
ル法の施行に伴って、清涼飲料、醤油及び酒類用の容器
であるペットボトルが回収され、これを有効利用する為
に有る。以下本発明を詳述する。
て、(A)粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、金属
探知装置により金属を選択的に除去する工程とは、例え
ば、フレーク内の粉分及び粉砕し損ねた大寸法フレーク
をシフターで取り除き、磁石による鉄分除去、非鉄金属
を磁界を利用して検出し、除去する工程である。金属探
知装置としては例えば日新電子工業株式会社金属検出器
ND−800が使用できる。
異物を、光照射によりフレーク表面の明度を測定し、明
度の低い異物を選択的に除去する工程とは、例えば、
石、木片、ガムテープ、ラベル、粒状粉砕物、色物フレ
ーク、印字フレーク等の粉砕異物を含むフレークをシフ
ター上を概ね1層で流しながら、蛍光燈、白熱灯、キセ
ノンランプ等により光を照射し、フレーク表面の明度を
光センサーで測りながら、設定した明度以下の物体(こ
の場合、異物)を光センサーで感知し、エアー、水流等
により選択的に異物を吹き飛ばし、特に石、ラベル、色
物フレーク、木片等の異物を除去する工程である。
は、例えば、粉砕異物をストックタンク等に一旦貯めた
後、順次フィーダーで、洗浄タンクに送り、攪拌洗浄す
る工程である。
する工程とは、例えば、粉砕異物をハイドロサイクロン
に送り、比重の大小で分別する工程である。
片、紙ラベル、色物ボトル、ラベル、ガムテープ、印刷
フレーク等が挙げられるがこれに限られない。
ないが、異物除去ラインの配置の点から(A)→(B)
→(C)→(D)の順が好ましい。
(D)の工程でフレークの異物率を下げ、フレークを例
えば、遠心脱水機により、脱水後、必要に応じて、フレ
ークを除湿乾燥機等により、乾燥後、他の副原料である
無機充填剤とブレンドして、同方向又は異方向回転等の
2軸の押し出し機でダイレクトに押し出してエンジニア
リングプラスチックのペレットとして樹脂組成物を生産
することができる。
添加して用いることもできる。この場合、異物除去後の
フレークとバージンペットとの比率は100:0〜95
の割合で添加するのが好ましい。
剤の添加量はペレットの物性を満足させるため、押しだ
し成形法により得られる樹脂組成物に対して5〜80重
量%であることが好ましい。
填材がガラス繊維、マイカ、タルク、ワラストナイト、
炭酸カルシウム、硫酸バリウムが挙げられるが、これに
限られない。
ット内に十分均一に分散させる点から、更に安定剤、難
燃剤、結晶核剤をブレンドして2軸の押し出し機により
押出し、ペレットを作製するのが好ましい。
ドフェノール系安定剤等が挙げられ、難燃剤とは、例え
ば、臭素化ポリスチレン等が挙げられ、結晶核剤とは、
例えば、ターシャルブチル安息香酸ナトリウム等が挙げ
られる。
加量は押しだし成形法により得られる樹脂組成物に対し
て通常0.5〜20重量%であり、好ましくは、0.5
〜15重量%である。
定剤をブレンドして押し出し機を使用した押しだし成形
法により得られる樹脂組成物がより好ましい。
異物除去する為、前記述のスクリーンジェンジャー付き
の押出し機で、450〜650メッシュ等の細かいフィ
ルターを装着した押出し機で一旦、PET、またはPE
Tと安定剤を混合したペレットを押出して作製し、更に
充填剤等を配合して、再度押出しても良い。この場合、
先に記載した場合と比較し、著しく異物が取り除かれて
いるので、フィルターの詰まりも少なくて済、出来上が
りのPETペレット純度も高くなる。
2mm程度に粉砕したフレークをまず、原料フレコン1
3から、フレーク内の粉分(主として1mm以下)及び
粉砕し損ねた大寸法フレークまたは、間違って混入した
未粉砕ボトルを大小のメッシュを両面(大を上面、小を
下面)にセットした振動篩15で取り除き、磁石16に
より鉄分を吸着除去し、磁気式金属探知除去機17によ
り非鉄金属を磁界を利用して検出し、除去した。磁気式
金属探知除去機は、例えば一例として、日新電子工業株
式会社金属検出器ND−800が使用できる。
ね1層でシフター上を流しながら、明度選別装置18よ
り蛍光燈からの光を当て、フレーク表面の明度を光セン
サーで測定した。
る明度(明るさ設定36)内を良品とし、これ以外を異
物と判定する様に良品フレークの下限域をセットしてお
く。センサーが異物を感知するとタイミングを合わせて
エアノズルからエアを5ミリ秒間吹出し、異物を吹き飛
ばし、特に石、ラベル、色物フレーク、木片等の異物を
除去した。
旦貯めた後、順次フィーダーで、洗浄タンク20に送
り、攪拌機21で攪拌洗浄し、比重選別の為、ハイドロ
サイクロン22に送り、比重の大小で、例えば、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)と、ポリプロピレン
(PP)、ポリエチレン(PE)等を分別した。
ETフレークを、遠心脱水機23により、脱水後、フレ
コン24に詰めて、押出し工程前に除湿乾燥機等によ
り、乾燥後、他の副原料とブレンドして、フレークPE
Tだけのペレット工程を通ることなく、押し出し機でダ
イレクトに押し出してエンジニアリングプラスチックの
ペレットとして生産した。なおこのシステムの順番は、
適宜変更可能である。
分別除去率であった。また、本実験では、250Kg/
時間の処理量で実験しており、分別後の良品側の回収率
である収率も95%であり、無駄無く分別されていた。 実施例2 図5は、金属除去工程(磁石16、磁気式金属探知除去
機17(非鉄金属用))と明度選別装置18の順番を変
えた場合の実施例を示す。 実施例3 図6は、先に洗浄工程と比重選別工程があり、その後、
金属除去工程、明度選別装置の順に変更した実施例を示
す。 実施例4 図7は、先に洗浄工程と比重選別工程があり、その後、
明度選別機、金属除去工程の順に変更した実施例を示
す。
浄工程の脱水装置の後、乾燥機でフレークの水分をある
程度除去し、後の金属除去工程の通りを良くすることが
できる。 比較例1 図1で貯水タンク1の上部の投入口6より分別前フレー
クを貯水タンク1に供給し、貯水タンク1内にある攪拌
機2により、分別前フレークと水を混合した後、該混合
物をポンプにより、ハイドロサイクロン3に供給した。
その後、循環流量40m3/hrの旋回流をハイドロサ
イクロン内に発生させ、水より軽いPP、PE等は出口
4から排出させ、脱水後、水は貯水タンク1へ供給し
た。また水より重いペット等は出口5から排出させ、脱
水後、水は貯水タンク1へ供給し、脱水後の分別後フレ
ークを回収した。
を表2に示す。
きな差はなく、期待できない結果であった。 比較例2 風力選別による除去実験を試みた。この風力選別の実験
では、石等の重量物とラベル等の比較的軽い異物の同時
除去は、極めて効率が悪いと判断された為、2段階で除
去する事とした。
し、投入口6から分別前フレークを投入し、該フレーク
をブロア7により発生させた風11に乗せて移動させ、
軽量物は軽量物出口9から排出させ、重量物は重量物出
口10から排出させ、分別した。
その後、ラベル等が除去された側のフレークを第二段と
して、石等の重量物を除去した結果を表3に示す。
ラベルについては、十分な除去結果が得られなかった。
またこの方法では異物除去側に本来使用可能なフレーク
が多数混入してしまい、最終的な収率は、50%と低効
率であった。 比較例3 図3に示す比重差選別機を使用し、投入口6から分別前
フレークを投入し、デッキ8と呼ばれる波形網の上に落
下させ、デッキ8を左右に振動させながら、ブロア7に
より発生させた風11をデッキ8の下方から送ることに
より、軽量物は風11により浮力を得、軽量物排出口9
より排出させ、また重量物は風によっても浮くことがで
きないのでデッキ8の振動に従って重量物排出口10側
へ移動させ、該出口10から排出させ、分別した。
的軽い異物の同時除去は、極めて効率が悪いと判断され
た為、2段階で除去する事とした。
等を除去する為、デッキの傾斜10゜、振動60Hz、
ブロア40Hz、第2段で、ラベル等を除去する為、デ
ッキの傾斜9゜、振動50Hz、ブロア32.2Hzと
して実験した。その結果を表4に示す。
混入してしまい、最終的な収率は85%であった。 実施例5 実施例1の方法で除去したフレーク41.93重量%に
ガラス繊維、炭酸カルシウム、マイカをフィラー量40
重量%になるように調整し、さらにハロゲン系難燃剤
(臭素化ポリスチレン:日産フェロ−社製、商品名:P
C−68PB)10重量%、熱安定剤(ヒンダートフェ
ノール系:チバガイギー社製、商品名:IRGANOX
1010、離型剤:協栄社油脂製、WH−255C等)
7.12重量%、黒顔料(森下産業製、商品名:MB−
9805)0.6重量%、結晶核剤(安息香酸ナトリウ
ム系:P−TBBA)0.35重量%を添加し、2軸押
し出し機により、同条件でエンジニアリングプラスチッ
クとして、ペレッティングした樹脂組成物を得た。
比較を行い、また射出成形機により1辺120mm、厚
み1mmの平板を成形し、目視異物量の比較した結果を
表5に示す。
ットを用いた場合と一般物性がほぼ同等であることがわ
かる。 実施例6 実施例1の方法で除去したフレーク10.215重量%
(PET中の40重量%をリサイクルフレーク使用)及
びバージンペット15.325重量%に、PETとポリ
エーテルの共重合体を6.53重量%、ガラス繊維(日
本電気硝子株式会社製、商品名:T195H)とマイカ
をフィラー量65.15重量%になるように調整し、熱
安定剤(ヒンダートフェノール系:チバガイギー社製、
商品名:IRGANOX1010等)0.73重量%、
結晶核剤(安息香酸ナトリウム系:日本油脂社製、商品
名:ノンサールTBAN)0.05重量%、黒顔料(森
下産業製、商品名:MB−9805)2重量%を添加
し、2軸押し出し機により、同条件でエンジニアリング
プラスチックとして、ペレッティングした樹脂組成物を
得た。
トのみを用いた場合との一般物性比較を行い、また射出
成形機により1辺120mm、厚み1mmの平板を成形
し、目視異物量の比較した結果を表6に示す。
ットを用いた場合と一般物性がほぼ同等であることがわ
かる。
り、大量に今後発生するペットボトルのフレークリサイ
クル材を有効に活用する為、エンジニアリングプラスチ
ックの原材料として、短時間にボトル粉砕品に含まれる
異物を安価に且つ精度良く除去し、射出成形品にした場
合に異物の少ないペレットを大量に生産する事ができ、
安価に質の良いペレットをユーザーに提供できる。
Claims (9)
- 【請求項1】 回収ペットボトルを再利用する場合にお
いて、(A)粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、金
属探知装置により金属を選択的に除去する工程、(B)
粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、光照射によりフ
レーク表面の明度を測定し、明度の低い異物を選択的に
除去する工程、(C)粉砕フレークを洗浄する工程、及
び(D)比重により粉砕フレークを選別する工程を有す
ることを特徴とする、フレーク異物の除去方法。 - 【請求項2】 粉砕異物が、金属、石、木片、ガムテー
プ、ラベル、粒状粉砕物、色物フレーク、印字フレーク
である請求項1に記載のフレーク異物の除去方法。 - 【請求項3】 (A)粉砕フレーク内に存在する粉砕異
物を、金属探知装置により金属を選択的に除去する工
程、(B)粉砕フレーク内に存在する粉砕異物を、光照
射によりフレーク表面の明度を測定し、明度の低い異物
を選択的に除去する工程、(C)粉砕フレークを洗浄す
る工程、及び(D)比重により粉砕フレークを選別する
工程を有することを特徴とする、フレーク異物選別洗浄
装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載の方法により異物
を除去した後のフレークと無機充填材とをブレンドして
2軸の押し出し機により押出し、ペレットを作製するこ
とを特徴とする押し出し成形法。 - 【請求項5】 請求項1又は2に記載の方法により異物
を除去した後のフレーク、バージンペット、及び無機充
填材をブレンドして2軸の押し出し機により押出し、ペ
レットを作製することを特徴とする押し出し成形法。 - 【請求項6】 無機充填材がガラス繊維、マイカ、タル
ク、ワラストナイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウムで
ある請求項4又は5に記載の押し出し成形法。 - 【請求項7】 更に安定剤、難燃剤、結晶核剤をブレン
ドして2軸の押し出し機により押出し、ペレットを作製
することを特徴とする請求項4〜6に記載の押し出し成
形法。 - 【請求項8】 請求項4〜7に記載の押し出し成形法に
より得られる樹脂組成物。 - 【請求項9】 請求項4〜6に記載の押し出し成形法に
おいて、更に安定剤をブレンドして押し出し機を使用し
た押しだし成形法により得られる樹脂組成物。
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