JP2002340887A - リサイクル用樹脂片の洗浄度合いの検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂のリサイクルのために樹脂片を洗浄する
ときの洗浄の度合いを検知する簡便な方法を提供する。 【解決手段】 洗浄した樹脂片を原料として用いて成形
により試験片を作製し、引張力を試験片に加えて試験片
を破断し、破断した試験片に現れた伸びの大きさから洗
浄の度合いを検知する。ポリプロピレンのように延性の
高い樹脂を対象とするときは、脆性が現れるように高速
の引張力を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリプロピレン等
の樹脂のリサイクルに関し、特に、リサイクル用の樹脂
片の洗浄の度合いを検知する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫、洗濯機、テレビ等の家電製品、
複写機、プリンタ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機
器、玩具、洗面器等の日用品をはじめ多くの製品に、樹
脂製の部品が多数使用されている。特に、ポリプロピレ
ン樹脂は、成型が容易で量産に適しており、機械的強度
が高く耐久性にも優れているため、各種製品に多用され
ている。

【０００３】このような状況において、近年、これらの
製品が廃棄された後の最終処分場の枯渇が大きな社会問
題となっており、樹脂のリサイクル技術の向上が強く望
まれている。特に、２００１年４月より家電リサイクル
法が施行されて、家電メーカには自社製品のリサイクル
をすることが求められており、使用済みの樹脂製品を効
率よく再利用することが重要な課題の１つとなってい
る。

【０００４】使用済み樹脂製品の利用方法としては、製
鉄設備の高炉で必要な還元剤として用いること、樹脂を
直接または化学処理により燃料化して燃焼し、エネルギ
ーとして利用すること等が提案されている。また、さら
に高品位なリサイクル技術として、使用済み樹脂製品を
再び原料化し、これを用いて元の樹脂製品や他の樹脂製
品を製造する研究も行われている。これはマテリアルリ
サイクルと呼ばれる方法である。マテリアルリサイクル
は、廃棄処分する量を低減することができるだけでな
く、資源の有効利用の面でも、さらには自然保護や環境
保全の面でも優れており、最も望ましいリサイクル技術
として注目されている。

【０００５】マテリアルリサイクルは、一般に、回収さ
れた家電製品等の廃品を破砕し、その破砕物の中から樹
脂片を選出して、洗浄、乾燥した後、押出機による溶融
押出でペレット化して樹脂原料とすることによって行わ
れる。これらの工程はいずれも重要であるが、樹脂片を
洗浄する工程は特に重要であり、洗浄の度合いがペレッ
トの物性ひいてはペレットより製造された最終製品の性
能や寿命を大きく左右する。したがって、破砕物より得
た樹脂片からリサイクル原料であるペレットを生産する
プラントでは、洗浄が適切になされていることを定期的
に検証する必要がある。

【０００６】洗浄が適切になされているか否かを調べる
一法として、洗浄した樹脂片の一部から成形により試験
片を作製し、これをオーブン中で加熱して熱劣化試験を
行う方法がある。洗浄の度合いが低ければ試験片に不純
物が含まれることになり、その試験片は不純物が存在す
る部分から熱劣化が進む。したがって、加熱後の試験片
の強度等の物性を測定することにより、洗浄が適切にな
されたか否かを知ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱劣化試験
を行うためには、試験片を作製するだけでなく、作製し
た試験片を一定期間加熱し、冷却し、さらに物性を測定
しなければならず、時間を要する。したがって、洗浄が
適切になされたことを熱劣化試験によって確認するよう
にすると、次の工程への移行を長時間待つ必要が生じ
て、プラントの稼働効率つまりリサイクルの処理効率が
低下してしまう。

【０００８】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、樹脂のリサイクルのために樹脂片を洗浄する
ときの洗浄の度合いを検知する簡便な方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、樹脂のリサイクルのために、樹脂製品
を破砕して得た樹脂片を洗浄する際の洗浄の度合いを検
知する方法において、洗浄した樹脂片を原料として用い
て成形により試験片を作製し、引張力を試験片に加えて
試験片を破断し、破断した試験片に現れた伸びの大きさ
から洗浄の度合いを検知するものとする。

【００１０】この方法は、引張力により樹脂の伸びる度
合いが不純物の含有量に依存することを利用したもので
ある。この方法では、試験片を作製して引張力を加え、
破断したときの試験片の伸びの大きさを測定することの
ほかに、何ら処理を必要としない。したがって、容易に
かつ短時間で樹脂片の洗浄の度合いを知ることができ
る。しかも、洗浄後に残存している不純物の量ではな
く、伸びという樹脂の物性を直接調べるものであるか
ら、洗浄した樹脂片がリサイクル原料として適するか否
かを的確に判断することができる。

【００１１】ここで、試験片の原料とする樹脂片と同じ
樹脂製品から得た樹脂片を洗浄能力が既知の所定の洗浄
方法で洗浄し、その樹脂片を原料として用いて成形によ
り試験片と同等の基準試験片を作製し、試験片に加える
引張力と同じ引張力を基準試験片に加えて基準試験片を
破断し、破断した基準試験片に現れた伸びの大きさを基
準として、洗浄の度合いを検知するようにしてもよい。

【００１２】この方法では、洗浄能力が既知の洗浄方法
で洗浄した樹脂片より作製した基準試験片を併用し、基
準試験片の伸びの大きさを基準として洗浄の度合いを検
知するため、試験片の洗浄の度合いを知ることができる
だけでなく、樹脂片の洗浄に用いる洗浄槽等の設備の能
力の変動も知ることができる。したがって、一定の洗浄
能力を確保するための設備の保守が容易になる。

【００１３】上記の方法は、引張力に応じて適度に伸び
て破断する物性を有する樹脂であればどのような種類の
樹脂でも対象とすることもできるが、特に、引張力によ
る伸びの大きさが不純物の含有量に対応し易いポリプロ
ピレン樹脂を対象とするとよい。ポリプロピレン樹脂は
家電製品等に多用されているから、上記の方法で洗浄の
度合いを検知することは、リサイクルの効率向上に大き
く寄与することになる。

【００１４】ポリプロピレン樹脂を対象とする場合、試
験片に加える引張力の速度は１ｍ／ｓ以上とするとよ
い。一般に、ポリプロピレン樹脂の引張試験では１〜１
００ｍｍ／ｍｉｎの引張速度が採用されるが、この程度
の速度では、歪応力に対する抵抗力が大きく影響して延
性が現れ、破断時の伸びの大きさと不純物の含有量の対
応関係が低下する。しかし、引張速度を１ｍ／ｓ以上と
すると、試験片に衝撃的に引張力が加わることになって
脆性が現れ、破断時の伸びの大きさと不純物の含有量が
良好に対応する。したがって、このような高速の引張力
を加えることで、洗浄の度合いを正しく知ることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態であっ
て、家電製品に使用されているポリプロピレン樹脂をリ
サイクルの対象とする場合について説明する。まず、洗
濯機等の廃家電製品を手作業により解体して、水槽等の
ポリプロピレン樹脂製部品を取り出す。

【００１６】表１に大型の家電製品に使用されている樹
脂の平均的な材料別重量構成比を示す。なお、ＰＰはポ
リプロピレン、ＰＳはポリスチレン、ＡＢＳはアクリロ
ニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ＡＳはスチ
レン−アクリロニトリル共重合体、ＡＳＡはアクリレー
ト−スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＰＶＣはポ
リ塩化ビニル、ＰＵはポリウレタンである。

【００１７】 ＜表１＞家電製品中の樹脂の材料別重量構成比（％） 樹脂 テレビ 冷蔵庫 洗濯機 エアコン ＰＰ ８.９ ２４.７ ７６.５ ２１.２ ＰＳ ８４.５ ２６.３ ６.２ ３１.９ ＡＢＳ １.７ １６.３ ３.０ １０.８ ＡＳ − − − １.７ ＡＳＡ − − − ２.５ ＰＶＣ ３.２ ７.９ ５.７ １０.６ ＰＵ − ２１.４ − − その他 １.７ ３.４ ８.６ ２１.３

【００１８】表１から明らかなように、使用される樹脂
の構成比は家電製品の種類に応じて様々であり、家電製
品によっては特定の樹脂の構成比が高い。したがって、
樹脂を効率よくリサイクルするためには、その樹脂の構
成比が高い家電製品から樹脂製部品を取り出すのがよ
い。例えば、ポリプロピレン樹脂をリサイクルの対象と
する本実施形態では、洗濯機から樹脂製部品を取り出す
のが最も効率がよい。

【００１９】水槽等のポリプロピレン樹脂製部品を取り
出した後、その部品を破砕し、得られる樹脂片をリサイ
クルプラントの洗浄槽で洗浄する。所定時間洗浄を行っ
た後、洗浄した樹脂片の一部を取り出して、洗浄度合い
の検知試験に付す。

【００２０】洗浄度合いの検知試験は次のようにして行
う。まず、取り出した樹脂片を乾燥し、溶融押出機によ
って押出成型してペレットとする。そして、ペレットを
射出成形機により射出成形してダンベル状の試験片とす
る。試験片１の外観を図１に模式的に示す。この試験片
を引張試験機に取り付け、両端から引張力を加える。こ
のときの引張速度は１ｍ／ｓ以上の高速とする。

【００２１】ポリプロピレン樹脂は柔軟であり高い延性
を有するが、引張速度をこのような高速とすると衝撃的
な力が加わることになり、脆性が現れて、試験片1は中
央の細い部分があまり大きく伸びることなく破断する。
伸びは試験片の不純物含有量に依存し、不純物が少ない
ほど大きい。それでも、この引張速度では、不純物を全
く含有しないポリプロピレン樹脂から作製した試験片で
あっても、伸びの大きさは中央の細い部分の長さ程度ま
たはそれ以下にとどまる。

【００２２】試験片の破断と同時に、または破断した後
に、伸びの大きさを測定し、洗浄の度合いの指標として
伸び率を算出する。この伸び率が所定の基準値以上であ
れば、洗浄は十分になされたと判断し、基準値未満であ
れば、洗浄は不十分であると判断する。

【００２３】この洗浄度合いの検知試験で十分に洗浄が
なされていたときは、洗浄後の残りの樹脂片をリサイク
ルプラントの乾燥室に移送して乾燥する。そして、乾燥
後の樹脂片を成形室の溶融押出機により押出成形して、
リサイクル原料であるペレットとする。

【００２４】洗浄が不十分であったときは、さらに洗浄
を行って、再び洗浄度合いの検知試験を行う。この場合
の洗浄の時間は、先の検知試験での伸び率に応じて定め
る。

【００２５】上記の検知試験では、行うべき処理の数が
少なく、個々の処理も簡単である。また、熱劣化試験と
は異なり、試験片を長時間加熱する必要もない。したが
って、容易に実施することができ、試験に要する時間も
短い。また、試験のためにオーブン等の装置も不要であ
る。なお、洗浄度合いの検知試験が終了するまで乾燥以
降の工程には進まないが、試験に要する時間が短いか
ら、処理効率はほとんど低下せず、２回以上試験を行っ
ても処理効率の低下は僅かである。

【００２６】洗浄能力は一定とは限らず、洗浄方法によ
っては変動することがある。例えば、洗浄槽に洗浄液を
一定期間溜めておき、その間に複数のロットを洗浄する
場合は、洗浄能力は次第に低下していく。そのような場
合、洗浄液を交換する等の洗浄能力の回復を図る保守作
業が必要となる。また、その保守を効率よく行うために
は、洗浄能力の低下を検出することが望ましい。そこ
で、本発明では、洗浄能力既知の洗浄方法で洗浄した樹
脂片から試験片と同等の基準試験片を作製し、この基準
試験片を上記の洗浄度合い検知試験に付して、洗浄槽で
洗浄した試験片の試験結果と基準試験片の洗浄結果を比
較して、洗浄槽の洗浄能力を評価する。

【００２７】基準試験片の作製には、試験片の作製に用
いる樹脂片を得たポリプロピレン樹脂製部品から得た樹
脂片を、原料として用いる。すなわち、基準試験片は試
験片と同一の原料から作製する。また、基準試験片の作
製は、試験片と同一の条件で射出成形することにより行
う。したがって、基準試験片と試験片は、洗浄の方法の
みが相違し、洗浄前の汚れの程度をはじめ他の全ての点
で一致する。これにより、洗浄槽の洗浄能力を正しく評
価することができる。

【００２８】このように基準試験片について洗浄度合い
の検知試験を行うと、前述の基準値を基準試験片の伸び
率に基づいて定めることができる。例えば、汚れを皆無
にすることができる洗浄方法で洗浄した樹脂片より基準
試験片を作製し、その基準試験片の伸び率の０．８倍を
基準値としておけば、リサイクル原料であるペレットと
する樹脂片を、十分に洗浄し得たか否かを誤りなく判断
することが可能である。

【００２９】なお、基準試験片についての洗浄度合いの
検知試験は樹脂片の洗浄を行うときに毎回行う必要はな
く、基準値を定めた後は、所定量の樹脂片を洗浄するご
とに行えばよい。したがって。基準試験片について検知
試験を行うことが、処理効率に大きな影響を及ぼすこと
はない。

【００３０】洗浄度合いの検知試験の具体的数値例を表
２に示す。なお、表２において、引張速度を２ｍ／ｓと
したのが本実施形態の１例であり、引張速度を５０ｍｍ
／ｍｉｎとしたのは参考のための実験結果である。この
参考実験の速度はポリプロピレン樹脂の一般的な引張試
験で採用される値である。

【００３１】 ＜表２＞洗浄度合い試験結果 引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ 引張速度２ｍ／ｓ 試験片 引張降伏応力 破断時伸び率 引張降伏応力 破断時伸び率 （ｋｇ／ｃｍ²） （％） （ｋｇ／ｃｍ²） （％） Ａ ２６４ ６４ ４１０ ６０ Ｂ ２６５ ６３ ４１０ ２９ Ｃ ２６０ ５０ ４２５ ６２

【００３２】試験片Ａ、Ｂ、Ｃは、同一の洗濯機の洗濯
槽を破砕して得たポリプロピレン樹脂片より作製したも
のである。これらのうち試験片Ａは、リサイクルプラン
トの洗浄槽で洗浄を行ったもの、試験片Ｂは、破砕片同
士を摺り合わせただけの簡易な乾式洗浄を行ったもので
ある。また、試験片Ｃは、樹脂片を金属製のざるに入れ
て流水により手作業でもみ洗いを行い、もみ洗い後の樹
脂片を水中に浸して比重の大きい砂等の無機成分を沈降
させて分離する比重分離法に付したものである。この試
験片Ｃが基準試験片である。なお、試験片Ａ、Ｂ、Ｃの
射出成型時の溶融温度は２３０℃である。

【００３３】表２より判るように、５０ｍｍ／ｍｉｎと
いう低い引張速度では、引張降伏応力および破断時の伸
び率に試験片Ａ、Ｂ、Ｃ間で大きな差はない。一方、２
ｍ／ｓという高い引張速度では、引張降伏応力には大き
な差はないものの、破断時の伸び率は試験片Ａ、Ｃと試
験片Ｂとで２倍以上相違する。この結果は、ポリプロピ
レンのように比較的延性の高い樹脂では、高速の引張力
を加えて伸び率を調べることが、洗浄の度合いの検知に
有用であることを示す。なお、破断時の伸び率が洗浄の
度合いに応じてこのように大きく変動することは、引張
速度を１ｍ／ｓとしたときにも確認されている。

【００３４】上記の３種の試験片Ａ、Ｂ、Ｃを熱劣化試
験に付した結果を図２に示す。加熱は、１４０℃のオー
ブン中で行った。リサイクルプラントの洗浄槽で洗浄し
た試験片Ａと基準試験片Ｃは熱劣化寿命が同程度である
が、洗浄が十分になされていない試験片Ｂでは熱劣化寿
命が大幅に短くなっている。この熱劣化試験の結果と表
２に示した破断時の伸び率はよく対応しており、これか
ら、引張力を加えるだけのきわめて短時間で終了する本
発明の方法が、長時間を要する熱劣化試験に匹敵する精
度で、洗浄の度合いを検知できるものであることが判
る。

【００３５】なお、ここではポリプロピレン樹脂を対象
とする場合を例に掲げたが、本発明は表１に掲げた他の
樹脂をはじめ様々な樹脂の洗浄度合いの検知に適用する
ことができる。試験片に加える引張力の速度は、樹脂の
種類に応じて設定すればよい。

【００３６】

【発明の効果】洗浄した樹脂片を原料として用いて成形
により試験片を作製し、引張力を試験片に加えて試験片
を破断し、破断した試験片に現れた伸びの大きさから洗
浄の度合いを検知する本発明の方法では、容易にかつ短
時間で樹脂片の洗浄の度合いを知ることができる。した
がって、洗浄の度合いの検出を頻繁に行うことが可能で
あり、洗浄のための設備の能力を常時略一定にすること
が容易になって、樹脂のリサイクルの処理効率が向上す
る。また、洗浄の度合いを検知するために加熱等の他の
処理は不要であり、設備も簡素になる。

【００３７】試験片の原料とする樹脂片と同じ樹脂製品
から得た樹脂片を洗浄能力が既知の所定の洗浄方法で洗
浄し、その樹脂片を原料として用いて成形により試験片
と同等の基準試験片を作製し、試験片に加える引張力と
同じ引張力を基準試験片に加えて基準試験片を破断し、
破断した基準試験片に現れた伸びの大きさを基準とし
て、洗浄の度合いを検知するようにすると、樹脂片の洗
浄に用いる洗浄槽等の設備の能力の変動も知ることが可
能になり、一定の洗浄能力を確保するための設備の保守
が容易になる。

【００３８】特に、ポリプロピレン樹脂を対象とする
と、ポリプロピレン樹脂は家電製品等に多用されている
から、社会全体としてのリサイクルの効率が大きく向上
する。

【００３９】この場合、試験片に加える引張力の速度を
１ｍ／ｓ以上とすると、ポリプロピレン樹脂の脆性が現
れて、伸びの大きさと不純物の含有量が良好に対応し、
洗浄の度合いを正しく知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態で作製する試験片の外観
を模式的に示す側面図。

【図２】 本発明の方法と比較するための熱劣化試験の
結果を示す図。

【符号の説明】

１ ポリプロピレン樹脂試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門馬 哲也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 福嶋 容子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 西尾 元秀 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 大西 章 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂のリサイクルのために、樹脂製品を
   破砕して得た樹脂片を洗浄する際の洗浄の度合いを検知
   する方法において、 洗浄した樹脂片を原料として用いて成形により試験片を
   作製し、引張力を試験片に加えて試験片を破断し、破断
   した試験片に現れた伸びの大きさから洗浄の度合いを検
   知することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 試験片の原料とする樹脂片と同じ樹脂製
   品から得た樹脂片を洗浄能力が既知の所定の洗浄方法で
   洗浄し、その樹脂片を原料として用いて成形により試験
   片と同等の基準試験片を作製し、試験片に加える引張力
   と同じ引張力を基準試験片に加えて基準試験片を破断
   し、破断した基準試験片に現れた伸びの大きさを基準と
   して、洗浄の度合いを検知することを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
3. 【請求項３】 樹脂がポリプロピレンであることを特徴
   とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 試験片に加える引張力の速度が１ｍ／ｓ
   以上であることを特徴とする請求項３に記載の方法。