JP2004230774A

JP2004230774A - プラスチックの分離回収方法

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Publication number: JP2004230774A
Application number: JP2003023513A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 浩清水; Tomohiro Miyazawa; 智裕宮澤; Shigeki Yamazaki; 茂樹山崎; Genji Kanetani; 弦治金谷; Masuhiro Fujii; 益弘藤井
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】廃プラスチックを適切に処理やリサイクルをするために、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックや溶融温度の高いＰＥＴとを適切に分離回収することができるプラスチックの分離回収方法を提供する。
【解決手段】廃プラスチック１を、溶融造粒装置２０によって所定の温度で溶融造粒し、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物の混合物４を、乾式比重形状分離装置３０によって、粒状物の構成比率の高いもの５と、非粒状物の構成比率の高いもの６と、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したもの７との３種類に分離して回収する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物及び産業廃棄物などの廃棄物中のプラスチック系廃棄物をそれぞれの材質に応じて分離回収して、効果的にリサイクルを行うことができるようにするためのプラスチックの分離回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に廃プラスチックといわれるプラスチック系廃棄物中には、複数種類のプラスチックが含まれている。ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等を初めとして、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）及びＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）等の塩素含有プラスチックも含まれている。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）も含まれている。
【０００３】
このような複数種類のプラスチックが含まれている廃プラスチックをそのまま処理やリサイクルをしようとすると、以下のような問題が生じる。
（１）焼却等の熱処理を行った場合、塩素含有プラスチックが熱分解して有毒な塩化水素ガスを排出する。
（２）鉄源の還元剤として高炉に吹込む場合、塩素含有プラスチックの混入割合が所定の許容率より大きくなると上記の塩化水素ガスによる腐食等が生じる。
（３）廃プラスチックを加熱成形して成形品を得ようとする場合、ＰＥＴはポリオレフィン系樹脂（ＰＥ、ＰＰ等）より溶融温度が高いため、ポリオレフィン系樹脂の加熱成形する温度下では溶融されず、成形品の精度確保並びに成形工程を阻害する。
【０００４】
したがって、廃プラスチックを適切に処理やリサイクルをするためには、廃プラスチック中のＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックや溶融温度の高いＰＥＴとを予めに精選分離する必要がある。
【０００５】
これに対して、複数種類のプラスチックが含まれるプラスチック系混合物から所定種類のプラスチックを分離する方法としては、シンクフロート、液体サイクロン、湿式縦形分離装置、遠心分離装置による湿式分離方法や、乾式比重形状分離や風力選別、近赤外線やＸ線の吸収等を用いた方法による乾式分離方法等がある。
【０００６】
特に、振動篩と空気流を組合わせ、プラスチック系混合物を比重差と形状差によって分離する乾式比重形状分離方法（例えば、特許文献１参照。）や、プラスチック系混合物を攪拌し、攪拌に伴って発生する摩擦熱により、１種類のプラスチックは軟化するが他のプラスチックは軟化しない温度まで昇温させて１種類のプラスチックを粒状化させ、その後水を散布して粒状化されたプラスチックを冷却して造粒し、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物とを分離する方法（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２５４４３８号公報
【０００８】
【特許文献２】
特公昭５４−０３１０２２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の乾式比重形状分離方法によって、廃プラスチック中のＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等と、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等やＰＥＴとをそのまま分離しようとしても、ＰＥ、ＰＰとＰＶＣ、ＰＶＤＣ、ＰＥＴとは比重が近く、形状も似ているので、その分離は非常に困難である。
【００１０】
また、特許文献２に記載の分離方法によって、廃プラスチックを所定温度に昇温させた後冷却して、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等を造粒させ、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等やＰＥＴを造粒させないようにして粒状物と非粒状物とで分離回収しようとした場合、ＰＰとＰＶＣの溶融温度が非常に接近しているため、その温度管理を厳格に行わないと精度良く分離回収することができない。すなわち、ＰＰを全て造粒させようとして昇温温度を少し高くするとＰＶＣの一部も造粒してしまい、回収された粒状物中に許容できない量のＰＶＣが混入する危険性がある。逆に、昇温温度が少し低くなるとＰＰの一部が造粒せず、非粒状物としてＰＶＣと一緒に回収されてしまう可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、複数種類のプラスチックを含有した廃プラスチックを適切に処理やリサイクルをするために、それぞれのプラスチックの材質に応じて適切に分離回収することができ、特に、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックや溶融温度の高いＰＥＴとを適切に分離回収することができるプラスチックの分離回収方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は下記の特徴を有する。
【００１３】
［１］２種類以上のプラスチックを含有する廃プラスチックを攪拌して前記廃プラスチックを昇温させ、前記廃プラスチックが所定の温度に達したら前記廃プラスチックを冷却することにより、前記廃プラスチックの一部を造粒させ、残りの部分を造粒されないままの状態とした後、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物とを、粒状物の構成比率の高いものと、非粒状物の構成比率の高いものと、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したものとの３種類に分離して回収することを特徴とするプラスチックの分離回収方法。
【００１４】
［２］粒状物の構成比率の高いものは粒状物の構成比率が９０％以上のものであり、非粒状物の構成比率の高いものは非粒状物の構成比率が９０％以上のものであることを特徴とする前記［１］記載のプラスチックの分離方法。
【００１５】
［３］前記３種類に分離するのを乾式比重形状分離によって行うことを特徴とする前記［１］または［２］記載のプラスチックの分離方法。
【００１６】
［４］前記３種類に分離された後、粒状物の構成比率の高いものについて、液体を媒体とする比重分離を施すことを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載のプラスチックの分離方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るプラスチックの分離回収方法の一実施形態における処理工程を示すフローシートである。図２は、この実施形態において用いる溶融造粒装置を示す斜視図であり、図３は、この実施形態において用いる乾式比重形状分離装置を示す斜視図である。
【００１９】
ここでは、廃プラスチックから、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及び溶融温度の高いＰＥＴとを分離回収する場合を例にして述べる。
【００２０】
図１に示すように、この実施形態においては、先ず破砕機１０が配され、破砕機１０の後に溶融造粒装置２０が配され、溶融造粒装置２０の後に乾式比重形状分離装置３０が配されている。
【００２１】
先ず、上記の複数種類のプラスチックを含んだ廃プラスチック１は、破砕機１０に投入され、５〜２００ｍｍ角に破砕される。このとき、破砕機１０で均一の大きさに破砕する方が、その後の溶融造粒装置２０で溶融造粒する際の温度が安定するので好ましい。例えば、１００ｍｍ角に均一化することが好ましい。
【００２２】
次いで、破砕された廃プラスチック１は溶融造粒装置２０に導入される。
【００２３】
溶融造粒装置２０は、図２に示すように、収納容器２１の底部に円盤状に配置された複数の攪拌用羽根２２を有しており、モータ２３により攪拌用羽根２２が高速回転し被攪拌物（廃プラスチック１）が本体内で８の字状の回転移動を行える装置である。投入された被攪拌物（廃プラスチック１）が攪拌羽根２２によって攪拌されることによって摩擦熱が発生し被攪拌物（廃プラスチック１）の温度が上昇して、プラスチックの種類によって定まっている所定の溶融温度に達すると、溶融温度に達した種類のプラスチックが溶融し粒状化する。そして、所定の温度に達した被攪拌物（廃プラスチック１）に冷却水を噴射して冷却すると、溶融して粒状化した被攪拌物（廃プラスチック１）が粒状状態のまま凝固し、溶融造粒装置２０内において、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物とがほとんど結合することなく混在する状態となる。冷却水噴射時間は２〜３秒程度である。
【００２４】
ちなみに、溶融造粒装置２０において、所望種類のプラスチックの粒状物を得るために冷却水を噴射するタイミングは、下記の通りである。すなわち、▲１▼ＰＥ、ＰＳの場合は、廃プラスチックの温度が１００〜１５０℃に上昇したとき、▲２▼ＰＰの場合は、１３０〜１７０℃に上昇したとき、▲３▼ＰＶＣ及びＰＶＤＣの場合は、１８０〜２１０℃に上昇したとき、▲４▼ＰＥＴの場合は、２００〜２４０℃に上昇したときとする。このように、冷却水の噴射タイミングを所望種類のプラスチックの融点とは若干異なる所定温度に設定することにより、所望種類のプラスチックを選択して造粒できることが発明者らにより確認されている。
【００２５】
そして、この実施形態においては、上記のような溶融造粒装置２０に導入された廃プラスチック１を、攪拌用羽根２２により攪拌させて摩擦熱によって昇温させ、その温度が、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックが溶融を開始し、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴは溶融しない所定の温度、例えば、１６０℃になったときに冷却水を噴射し、その時点で溶融していたプラスチックを粒状状態のまま凝固させる。
【００２６】
このように、冷却水の噴射を、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックが溶融を開始し、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴは溶融しない所定の温度で行うことにより、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックの大部分が溶融造粒され、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴは溶融造粒されることはない。その結果、大部分が造粒されたＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックの粒状物と、一部造粒されなかったＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックの非粒状物と、造粒されなかったＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴの非粒状物とが混合した混合物４が得られる。この混合物４は、シャッタ２４から溶融造粒装置２０外に排出される。
【００２７】
そして、溶融造粒装置２０外に排出された粒状物と非粒状物との混合物４は、乾式比重形状分離装置３０に導入される。
【００２８】
乾式比重形状分離装置３０は、図３に示すように、ほぼ水平方向の振動方向３２に振動する振動篩３１と、振動篩３１上に振動方向３２とほぼ同方向に互いに平行に配設された複数の邪魔板（リッフル）３３とを備え、振動篩３１を振動方向３２に向けて傾斜（エンドスロープ）させるとともに振動方向３２と直交する水平方向に向けても傾斜（サイドスロープ）させて配置し、振動篩３１を振動方向３２に振動させるとともに、振動篩３１の下方から上昇空気流３４を噴射して、投入口３５から振動篩３１上に投入された分離対象物を比重差及び形状差によって分離するものである。すなわち、比重が重いものや上昇空気流３４の影響を受けない形状のものは、エンドスロープを上っていき、エンドスロープの上端に設けられた上部回収口３６から回収される。一方、比重が軽いものや上昇空気流３４の影響を受ける形状のものは、エンドスロープを滑り落ち、エンドスロープの下端に設けられた下部回収口３７から回収される。両者の中間の比重や形状のものは、エンドスロープの中間に設けられた中間回収口３８から回収される。
【００２９】
この実施形態においては、上記のような乾式比重形状分離装置３０に導入された粒状物２と非粒状物３との混合物４に対して、振動篩３１の振動や上昇空気流３４を適切に制御して、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の非塩素含有プラスチックの粒状物は、その形状からエンドスロープを上っていき、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴの非粒状物は、その形状からエンドスロープを滑り落ちるようにすることにより、粒状物２の構成比率の高いもの５を上部回収口３６から上部回収ボックス４１内に回収し、非粒状物３の構成比率の高いもの６を下部回収口３７から下部回収ボックス４２内に回収し、それらの中間の構成比率で粒状物２と非粒状物３が混合したもの７を中間回収口３８から中間回収ボックス４３内に回収する。粒状物の構成比率の高いもの５は、粒状物の構成比率が９５％以上であれば好適であるが、９０％以上でも充分である。また、非粒状物の構成比率の高いもの６は、非粒状物の構成比率が９５％以上であれば好適であるが、９０％以上でも充分である。
【００３０】
このように、乾式比重形状分離装置３０によって、粒状物の構成比率の高いもの５と、非粒状物の構成比率の高いもの６と、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したもの７の３種類に分離して回収することにより、粒状物の構成比率の高いもの５には、ＰＶＣ及びＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴが含まれなくなるので、溶融後成形することによるマテリアルリサイクルが可能なプラスチック原料としてリサイクルすることができる。また、中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したもの７については、ＰＶＣ及びＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックの含有率が低くなるので、製鉄用高炉吹込みやセメントキルン等の吹込み原燃料として使用する燃料等としてリサイクルすることができる。そして、非粒状物の構成比率の高いもの６には、ＰＶＣ及びＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴが多く含まれているが、塩酸回収等によって再利用することも可能である。
【００３１】
なお、必要に応じて、粒状物の構成比率の高いもの５について、水を媒体とした浮沈装置により比重分離を施し、浮上物としてＰＥ、ＰＰの粒状物を、沈降物としてＰＳの粒状物を得ることもできる。
【００３２】
以上のように、この実施形態においては、溶融造粒装置における冷却水の噴射を、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックが溶融を開始し、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック及びＰＥＴは溶融しない所定の温度で行い、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物とを、粒状物の構成比率の高いものと、非粒状物の構成比率の高いものと、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したものとの３種類に分離して回収するようにしているので、従来のように、粒状物と非粒状物との２種類に分離するのに比べて、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックや溶融温度の高いＰＥＴとを適切に分離回収することができる。そして、回収されたプラスチックの材質に応じて適切に処理やリサイクルをすることができるようになる。
【００３３】
なお、上記の実施形態では、乾式比重形状分離によって、粒状物の構成比率の高いものと、非粒状物の構成比率の高いものと、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したものとの３種類に分離回収しているが、他の分離方法によって前記の３種類に分離回収することでもよい。
【００３４】
【実施例】
上記の実施形態を用いて、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳと、ＰＶＣ、ＰＥＴが混合した廃プラスチックから、それぞれの材質に応じてプラスチックを分離回収した実施例を以下に示す。
【００３５】
ここで、廃プラスチック中の各プラスチックの混合比率は、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳが８５％、ＰＶＣが８％、ＰＥＴが７％であった。そして、溶融造粒装置での冷却水噴射温度は１６０℃で行うことにより、廃プラスチックの７５％が粒状物となり、２５％が非粒状物となった。それらを乾式比重形状分離装置によって、粒状物の構成比率が９５％のものと、非粒状物の構成比率が９５％のものと、粒状物と非粒状物の構成比率がその中間のものの３種類に分離して、それぞれを上部回収ボックス、下部回収ボックス、中間回収ボックスに回収した。このようにして分離回収した結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
そして、上部回収ボックスには、８５％含まれていたＰＥ、ＰＰ、ＰＳの内、４５％のＰＥ、ＰＰ、ＰＳが回収され、上部回収ボックス内の構成比率はＰＥ、ＰＰ、ＰＳがほぼ１００％であった。また、中間回収ボックスには、８５％含まれていたＰＥ、ＰＰ、ＰＳの内、３９％のＰＥ、ＰＰ、ＰＳと、８％含まれていたＰＶＣの内、１％弱のＰＶＣが回収され、中間回収ボックス内のＰＶＣの構成比率は１％未満であった。そして、下部回収ボックスには、８５％含まれていたＰＥ、ＰＰ、ＰＳの内、１％のＰＥ、ＰＰ、ＰＳと、８％含まれていたＰＶＣの内、７％強のＰＶＣと、７％含まれていたＰＥＴの全量が回収された。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、複数種類のプラスチックが含まれている廃プラスチックを、それぞれのプラスチックの材質に応じて適切に分離回収することができ、特に、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ等の溶融温度の低い非塩素含有プラスチックと、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチックや溶融温度の高いＰＥＴとを適切に分離回収することができ、マテリアルリサイクルが可能なプラスチック原料としてリサイクルすることや製鉄用高炉吹込みやセメントキルン等の吹込み原燃料として使用する燃料等としてリサイクルすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における処理工程を示すフローシートである。
【図２】本発明の一実施形態において用いる溶融造粒装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態において用いる乾式比重形状分離装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１廃プラスチック
２粒状物
３非粒状物
４粒状物と非粒状物の混合物
５粒状物の構成比率が高いもの
６非粒状物の構成比率が高いもの
７粒状物と非粒状物が中間の構成比率で混合したもの
１０破砕機
２０溶融造粒装置
２１収納容器
２２攪拌羽根
２３モータ
２４シャッタ
３０乾式比重形状分離装置
３１振動篩
３２振動方向
３３邪魔板
３４上昇空気流
３５投入口
３６上部回収口
３７下部回収口
３８中間回収口
４１上部回収ボックス
４２下部回収ボックス
４３中間回収ボックス

Claims

２種類以上のプラスチックを含有する廃プラスチックを攪拌して前記廃プラスチックを昇温させ、前記廃プラスチックが所定の温度に達したら前記廃プラスチックを冷却することにより、前記廃プラスチックの一部を造粒させ、残りの部分を造粒されないままの状態とした後、造粒された粒状物と造粒されなかった非粒状物とを、粒状物の構成比率の高いものと、非粒状物の構成比率の高いものと、それらの中間の構成比率で粒状物と非粒状物が混合したものとの３種類に分離して回収することを特徴とするプラスチックの分離回収方法。
粒状物の構成比率の高いものは粒状物の構成比率が９０％以上のものであり、非粒状物の構成比率の高いものは非粒状物の構成比率が９０％以上のものであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの分離回収方法。
前記３種類に分離するのを乾式比重形状分離によって行うことを特徴とする請求項１または２記載のプラスチックの分離回収方法。
前記３種類に分離回収された後、粒状物の構成比率の高いものについて、液体を媒体とする比重分離を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラスチックの分離回収方法。