JP2005254693A

JP2005254693A - 廃家電品による再生プラスチック、再生プラスチックの製造方法及び再生プラスチックを用いた機器

Info

Publication number: JP2005254693A
Application number: JP2004071341A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Iwata; 修一岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】廃家電プラスチックからリサイクルして、低コストで安定した品質の再生プラスチックを提供する。
【解決手段】再生プラスチックは、廃家電からプラスチック製部材を回収し、該プラスチック製部材を粉砕し、前記粉砕物を湿式の異物除去工程に通し、風力選別、浮沈選別、遠心脱水選別の順に該粉砕物の異物を除去し、前記異物除去を行った粉砕プラスチックに酸化防止剤を含む添加剤を加えて得る。この場合、前記廃家電が廃冷蔵庫であり、前記プラスチック製部材がＰＰ製ケースとすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃家電品のリサイクルに係り、より詳しくは、廃家電品から回収される再生プラスチック、再生プラスチックの製造方法及び再生プラスチックを用いた機器に関するものである。

近年の家電リサイクル法などの地球環境保護に関する法的な規制を背景に、プラスチックのリサイクルの検討が盛んに行われている。プラスチックのリサイクルは、マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクル及びサーマルリサイクルの３つに分類することができるが、再び同様のプラスチックに戻すというマテリアルリサイクルの環境負荷が最も小さく、回収・分別にかかる経済コストが小さければ、最も優れたリサイクル方法である。そこで、マテリアルリサイクルにおいて、回収したプラスチックを材料別に分別しやすくするため、プラスチック部品に材質名を表示することが行われている。

しかしながら、現在、回収されている廃家電品の材質表示によって分類されるプラスチックの物性範囲は非常に幅広く、この分類によってプラスチック部品を分別・回収したものを同様のプラスチック材料（以下、「再生プラスチック」という）に戻した場合、回収・再生単位（以下、「ロット」という）の間で、物性値にばらつきが生じてしまう。また、ばらつきを修正するために、物性値を調整しようとすれば検査費用や調整費用により、再生プラスチックの価格が新規のプラスチック（以下「バージンプラスチック」という）の価格よりも高くなってしまい、再生プラスチックの適用範囲が広がらない。

このため、コピー機などのＯＡ機器では、材質表示に加え、材料メーカーが商品名としてつけている品番（以下、「グレード名」という）をプラスチック部品に表示している。グレード名は含まれるすべての成分と量が特定のものに限定されたプラスチックにつけられているので、グレード名により、分別・回収して得られた再生プラスチックは、ロット間の物性値のばらつきが非常に小さくなる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１５３５２４（第１頁、図１〜３）

しかしながら、グレード名はその性質上、各材質内でも膨大な数があり、この分類による分別・回収では、大型部品に特定のグレードのプラスチックを長年にわたって採用しているような限られた製品の場合を除いて、分別数の多さや回収量の観点から、低価格で安定した供給量の確保できる再生プラスチックを得ることが非常に困難である。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、低コストで安定した品質の再生プラスチック、その再生プラスチックの製造方法及び再生プラスチックを用いた機器を提供することを目的とする。

本発明に係る廃家電の再生プラスチックは、廃家電からプラスチック製部材を回収し、該プラスチック製部材を粉砕し、前記粉砕物を湿式の異物除去工程に通し、風力選別、浮沈選別、遠心脱水選別の順に該粉砕物の異物を除去し、前記異物除去を行った粉砕プラスチックに酸化防止剤を含む添加剤を加えて得たものである。
この場合、前記廃家電が廃冷蔵庫であり、プラスチック製部材がＰＰ（ポリプロピレン）製ケースとすることができる。

再生プラスチック、例えば再生ＰＰ（ポリプロピレン）は、廃冷蔵庫のＰＰ製ケース類のようなＰＰ製部材を原料とした場合は、廃冷蔵庫の回収が比較的容易で使用材料の品質がほぼ一定である部品を原料としたので、品質の安定した再生ＰＰを得ることができる。こうして、低コストで安定した品質の再生ＰＰのような再生プラスチックを得ることができ、プラスチックのリサイクルを促進することができる。

図３は、リサイクルセンターにおける家電品である例えば冷蔵庫のリサイクル工程の一例を示すフローチャートである。冷蔵庫では、まず、手分解工程にてＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）のガスケットやガラス製の棚を取り除き、圧縮機の冷媒・冷凍機油を分離して（ステップＳ−１１）、圧縮機を取り外す。
次に、圧縮機を取り外した冷蔵庫を破砕機、風力選別機に投入し（ステップＳ−１２）、断熱材の発泡剤であるフロンとウレタンを分離する。

次に、発泡剤であるフロンとウレタンを分離したのち、磁力選別機に投入して（ステップＳ−１３）、鉄を分離する。
次に、鉄を分離したのちの冷蔵庫を分級装置に投入し（ステップＳ−１４）、細粒と、粗粒・中粒とに分離する。

分離された細粒は比重選別機に投入され（ステップＳ−１５）、非鉄金属（銅）を分離する。
非鉄金属（銅）を回収したのち、比重選別機に投入して（ステップＳ−１６）、さらに渦電流選別機に投入し（ステップＳ−１７）、鉄、非鉄金属（アルミ）を回収して、プラスチックを分離する（ステップＳ−２１）。

一方、分級装置に投入され（ステップＳ−１４）、分離された粗粒・中粒は、渦電流選別機、風力選別機に投入され（ステップＳ−１８）、ここよりサイクロンに投入され（ステップＳ−１９）、プラスチックを分離する（ステップＳ−２１）。または、渦電流選機、風力選別機に投入され（ステップＳ−１８）、ここより磁力選別機に投入されて（ステップＳ−２０）、鉄、弱磁性体（ステンレス他）を分離する。

家電品に使用されているプラスチックは、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂）などがその特徴に応じて使用されており、現状のリサイクル工程では、上述のごとく材質が混在するプラスチック残さとして回収されている。

このプラスチック残さ中には、電線被覆のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）や金属片も含まれているため、従来は埋め立てや焼却処分がなされてきた。現在は、プラスチック残さをさらに微破砕して、比重選別や静電選別によって、ＰＶＣや金属片を取り除いて、ＰＶＣ以外のプラスチックを回収して高炉還元剤に使用しているものの、材質毎の分離の困難さからマテリアルリサイクルはほとんど行われていないのが現状である。
従って、物性値が均一なプラスチックを材質別に回収するには、粉砕する前に部品別に回収を行うことが望ましい。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る再生プラスチックの製造工程を示すフローチャートで、リサイクルセンターに回収される廃冷蔵庫のＰＰ（ポリプロピレン）製ケースのリサイクルを示す。

（ＰＰ製ケースの回収）
本発明に係る実施の形態では、手解体工程で容易に回収できる部品として、例えば廃冷蔵庫の引き出し扉の中に使用されているケース類を取り外して回収した。引き出し扉内のケースには、主に白色のものと、一部透明のものが使用されている。白色のケースはほとんどがＰＰ（ポリプロピレン）製であり、一部にＨＩＰＳ製のケースが使用されているが、たたいたときの音を確認して分別を行ってＰＰ製のケースを回収した。透明のケースの材質はＧＰＰＳまたはＡＳ（ＡＳ樹脂）であるが、今回は対象外とした。

リサイクルセンターは、地域別に数社のメーカーの廃家電品を回収・処理しているが、冷蔵庫の引き出し扉内のケースでは要求特性が同じであることから、各社ほぼ同等の物性値のＰＰを使用しているため、これらを回収して再生したＰＰもほぼ均一な物性値となる。
回収時期を変えて製造した再生ＰＰの物性値を表１に示す。

表１に示すように、再生ＰＰの回収ロット（Ｎｏ１〜５）の物性値は、例えば、以下の通りであった。回収ロットのＮｏ１においては、比重が０．９１、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４１（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度ＭＰａが２５（ＭＰａ）、シャルピーノッチが４．７（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４７０（ＭＰａ）、曲げ強度が３８（ＭＰａ）であった。また、回収ロットのＮｏ２においては、比重が０．９１、ＭＦＲが４３（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度ＭＰａが２４（ＭＰａ）、シャルピーノッチが６．１（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１３１０（ＭＰａ）、曲げ強度が３５（ＭＰａ）であった。さらに、回収ロットのＮｏ３においては、比重が０．９１、ＭＦＲが３９（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度ＭＰａが２４（ＭＰａ）、シャルピーノッチが４．７（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４４０（ＭＰａ）、曲げ強度が３６（ＭＰａ）であった。また、回収ロットのＮｏ４においては、比重が０．９２、ＭＦＲが４５（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度ＭＰａが２４（ＭＰａ）、シャルピーノッチが５．３（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４４０（ＭＰａ）、曲げ強度が３６（ＭＰａ）であった。さらに、回収ロットのＮｏ５においては、比重が０．９２、ＭＦＲが４３（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度ＭＰａが２４（ＭＰａ）、シャルピーノッチが５．９（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４８０（ＭＰａ）、曲げ強度が３５（ＭＰａ）であった。
上記のように、回収して再生した再生ＰＰはほぼ均一な物性値となった。

以下に、廃冷蔵庫から回収したＰＰ製ケースを再生ＰＰとする工程を説明する。
（ケースの粉砕）
図１に示すように、ＰＰ（ポリプロピレン）製ケースを回収し（ステップＳ−１）、異材質部品を除去したのち、コンテナなどに保管して所定の量を貯め、その後、粉砕を行った（ステップＳ−２）。例えば、粉砕機は１軸式で、スクリーンメッシュはφ１５ｍｍのものを使用した。押出し時の材料供給の安定性に問題がある場合は、粉砕機へＰＰ製ケースを投入する際に、再度、打音などの簡易的な方法でＨＩＰＳのケースを除去したほか、若干数使用されているゴム栓やラベルなどを取り除いた。

（粉砕物の異物除去）
得られた粉砕物には、回収・粉砕の工程で分別・除去しきれなかった食品屑などの汚れや、除去し忘れた異材質部品が含まれる場合があるため、湿式の異物除去工程に通した（ステップＳ−３）。
湿式の異物除去工程（ステップＳ−３）の詳細を、図２を用いて詳述する。粉砕品は、まず風力選別装置を用いて、発泡体やフィルム状の軽量異物を除去する（ステップＳ−３ａ）。

次に、粉砕物を浮沈槽へ投入する（ステップＳ−３ｂ）。浮沈層の液には水を使用して、水より重い異材質の除去を行うが、この際、異材質がよく水に濡れるように、回転羽根などを使用して粉砕物が水中をくぐるようにして、異材質の除去精度を向上した（ステップＳ−３ｂ）。浮沈槽へ投入する前に、湿式の振動篩などを使用して重比重のものを事前に取り除いても良い。
次に、浮沈槽に沈まなかった粉砕物を、遠心脱水装置を通して粉砕ＰＰとして回収する（ステップＳ−３ｃ）。
湿式粉砕を行うなどにより、粉砕後の段階で押出し工程の生産性を損なわないレベルまで異物・異材質の除去ができている場合は、この異物除去工程を省いても良い。

（添加剤の調整）
こうして、異物・異材質除去を行った粉砕ＰＰに、所定の添加剤を加えて、ミキシングする（ステップＳ−４）。添加剤は、冷蔵庫のケースとして成形する際、および実使用期間中に消費されて減少していると考えられる酸化防止剤を、バージン材の添加量と同程度になるように加える。また、得られた再生ＰＰを適用する部品の要求特性にあわせた顔料などの添加剤を加える。

例えば、本実施の形態では、再生ＰＰを、エアコン室外機の据付時の取っ手兼サービス用開口部のカバーであるサービスパネルという部品に使用した。この部品は外観意匠部品でもあるため、要求特性である色彩と耐候性にあわせて、所定の顔料と紫外線吸収剤やＨＡＬＳなどの耐候助剤を添加した。これにより、再生ＰＰ１００％でも、バージンＰＰと同等の品質を確保することができ、バージン材を混合せずに再生ＰＰ１００％で製品に適用できる。
また、得られる再生ＰＰの量が適用部品のＰＰ使用量より少ない場合など、必要に応じて、添加剤量を、再生ＰＰ１００％で使用する場合よりも多量に高濃度で添加して、再生ＰＰを、着色および耐候性などの機能性付与のためのマスターバッチとすることもできる。

（押出し・造粒）
本実施の形態では、再生ＰＰ１００％で適用部品を製造するために、酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤であるテトラキス−［メチレン−３−（３’、５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタンを５００ｐｐｍ、リン系酸化防止剤であるトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイトを５００ｐｐｍ添加し、顔料および耐候助剤も所定量添加した。
また、バージン材と２：１で混合して使用するため、所定の３倍量の添加剤を添加した再生ＰＰマスターバッチも製造した。ただし、酸化防止剤は、バージン材に十分添加されているため、増量しないこととした。

添加剤とミキシングした粉砕ＰＰは、押出し機を使用して造粒を行う。単軸押出し機でも十分に混練が可能であるが、より混練性を良くするため、二軸同方向タイプの押出し機を使用し、シリンダ温度２１０℃でリペレットを実施した。造粒は、ストランドを引いて水冷したのち、カットする水冷方式を用いた。
粉砕ＰＰは、洗浄工程を経ているものの、バージン材にくらべれば異物が多いので、異物除去のためにスクリーンを使用した。スクリーンは連続生産性を考慮して２０メッシュのものを１枚使用したが、より高い意匠性を要求する部品にこの再生ＰＰを使用する場合など、完成した再生ＰＰの異物をより改善するには、８０メッシュなどの細かいスクリーンを使用するのが望ましい。その際、押出し機のスクリーン面積を大きくしたり、スクリーンオートチェンジャーを使用すれば、スクリーン交換頻度増加による生産性低下を抑制することができる。

また、造粒には、異物によりストランド切れが発生して生産性の低下を起こす場合があるので、押出し機のダイを出た直後の溶融状態で造粒を行うホットカット方式を用いても良い。造粒した再生ＰＰはこの時点で十分な均質化が行われているが、さらなる均一化のため造粒後に再度タンブラーで攪拌しても良い。

前記の工程で製造した再生ＰＰは、一般物性測定のほか、エアコン室外機のサービスパネルを成形して実機評価を行った。
一般物性は、比重、メルトフローレイト（ＭＦＲ）、引張強度、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強度について、押出し工程中に１トン毎に５回サンプリングして測定し、ロット内バラツキの評価を行った。一般物性測定結果は、表２に示すとおりであった。

表２に示すように、一般物性は、例えば、１ｔｏｎ時に、比重が０．９２、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４１（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度が２５（ＭＰａ）、シャルピー衝撃強度が６．５（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４３０（ＭＰａ）、曲げ強度が３５（ＭＰａ）であった。また、２ｔｏｎ時に、比重が０．９２、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４１（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度が２４（ＭＰａ）、シャルピー衝撃強度が６．１（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４２０（ＭＰａ）、曲げ強度が３５（ＭＰａ）であった。さらに、３ｔｏｎ時に、比重が０．９２、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４１（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度が２４（ＭＰａ）、シャルピー衝撃強度が６．２（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１３７０（ＭＰａ）、曲げ強度が３４（ＭＰａ）であった。また、４ｔｏｎ時に、比重が０．９２、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４３（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度が２４（ＭＰａ）、シャルピー衝撃強度が６．３（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４２０（ＭＰａ）、曲げ強度が３４（ＭＰａ）であった。さらに、５ｔｏｎ時に、比重が０．９２、メルトフローレイト（ＭＦＲ）が４１（ｇ／１０ｍｉｎ）、引張強度が２４（ＭＰａ）、シャルピー衝撃強度が６．３（Ｊ／ｍ）、曲げ弾性率が１４６０（ＭＰａ）、曲げ強度が３６（ＭＰａ）であった。
以上のように、一般物性測定結果から、物性値はバラツキが少なく良く均質化されているといえる。

実機評価は、輸送強度として振動試験および梱包状態での落下試験を実施し、成形品の破損有無を確認した。また、意匠について初期の色彩と耐候性を確認した。初期の色彩については色見本との色差を、耐候性については、促進耐候性試験（サンシャインウェザーメーター）を実施し、試験前後の色差を測定した。実機評価結果を表３に示す通りである。

表３に示すように、実機評価は、例えば輸送強度として輸送振動及び梱包落下を実施例及びバージン材（現行材）について行い、同等の結果を得た。意匠については初期（対色見本）では実施例でΔＥ＝０．２、バージン材（現行材）ではΔＥ＝０．２であり、耐候性（対初期）では、実施例でΔＥ＝０．２、バージン材（現行材）ではΔＥ＝０．８であった。
以上のように、実機評価結果から、本実施例の再生ＰＰは、エアコン室外機のサービスパネルとして使用可能であることが確認できた。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、再生プラスチックである例えば再生ＰＰは、廃冷蔵庫のようなＰＰ製ケース類を原料としたので、品質の安定した再生ＰＰのような再生プラスチックを得ることが可能である。また、再生ＰＰは、フェノール系酸化防止剤およびリン系酸化防止剤を添加したので、バージン材と同等の耐久性を保持できる。さらに、再生ＰＰは、添加剤を高濃度に含有したので、バージン材と混合使用することによって、着色や機能性を付与することができる。また、ルームエアコン室外機用の外観意匠部品に再生ＰＰ１００％を使用したような場合は、廃家電品の廃プラスチックを有効利用することができ、かつ、家電品の再生プラスチック使用率を高めることができる。さらに、ルームエアコン室外機用の外観意匠部品に再生ＰＰとバージン材を使用したような場合は、着色や特別な添加剤を含まない汎用のバージン材を使用することができる。

本発明に係る再生プラスチックの製造工程を示すフローチャートである。図１の異物除去工程の詳細を示すフローチャートである。リサイクルセンターにおける冷蔵庫のリサイクル工程の一例を示すフローチャートである。

Claims

廃家電からプラスチック製部材を回収し、該プラスチック製部材を粉砕し、前記粉砕物を湿式の異物除去工程に通し、風力選別、浮沈選別、遠心脱水選別の順に該粉砕物の異物を除去し、前記異物除去を行った粉砕プラスチックに酸化防止剤を含む添加剤を加えて得ることを特徴とする廃家電品による再生プラスチック。
前記廃家電が廃冷蔵庫であり、前記プラスチック製部材がＰＰ製ケースであることを特徴とする請求項１記載の廃家電品による再生プラスチック。
廃家電からプラスチック製部材を回収し、該プラスチック製部材を粉砕し、前記粉砕物を湿式の異物除去工程に通し、風力選別、浮沈選別、遠心脱水選別の順に該粉砕物の異物を除去し、前記異物除去を行った粉砕プラスチックに酸化防止剤を含む添加剤を加えて再生プラスチックを得ることを特徴とする再生プラスチックの製造方法。
前記廃家電のプラスチック製部材がＰＰ製部材であることを特徴とする請求項３記載の再生プラスチックの製造方法。
前記廃家電が廃冷蔵庫であり、前記プラスチック製部材がＰＰ製ケースであることを特徴とする請求項４記載の再生プラスチックの製造方法。
前記酸化防止剤と顔料を含む添加剤を加えることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の再生プラスチックの製造方法。
前記添加剤を高濃度に含有させ、成形時にバージン材と混合することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の再生プラスチックの製造方法。
前記酸化防止剤をバージン材の添加量と同程度になるように加えることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の再生プラスチックの製造方法。
前記酸化防止剤が、フェノール系酸化防止剤及びリン酸系酸化防止剤であることを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の再生プラスチックの製造方法。
請求項３〜９のいずれかに記載の製造方法によって製造された再生プラスチックを使用した機器。
再生ＰＰをルームエアコン室外機用の外観意匠部品として使用したことを特徴とする請求項１０記載の機器。