JP2006103336A - 化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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を提供する。
【解決手段】使用後に家庭から回収され、かつ、水分含有率が１０質量％以下である、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成形する際に、廃棄プラスチック保持部分である樽型の胴部１３の内部にスクリュー１５を有し、エンドプレート１６の穴型１７から廃棄プラスチックを押出す型式の成型機で、当該廃棄プラスチック保持部分で機械的な仕事を行う装置の駆動電力と加熱装置の出力の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。
【選択図】図２

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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、特許文献１（特開平８−９９３１８号公報）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。
特開平８−９９３１８号公報

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。

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。

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９−３１３９６６号公報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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明は、（１）または（２）の通りである。
である。
（１） 使用後に家庭から回収され、かつ、水分含有率が１０質量％以下である、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成形する際に、廃棄プラスチック保持部分である樽型のケーシングの内部にスクリュー押出し装置を有し、当該押出し装置を用いてエンドプレートの穴型から廃棄プラスチックを押出す型式の成型機で、当該廃棄プラスチック保持部分で機械的な仕事を行う装置の駆動電力と加熱装置の出力の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、
（２） 使用後に家庭から回収され、かつ、水分含有率が１０質量％以下である、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％である廃棄プラスチックを成形する際に、廃棄プラスチック保持部分である樽型のケーシングの内部にスクリュー押出し装置を有し、当該押出し装置を用いてエンドプレートの穴型から廃棄プラスチックを押出す型式の成型機で、当該廃棄プラスチック保持部分で機械的な仕事を行う装置の駆動電力と加熱装置の出力の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である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１００〜１４０℃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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、２５〜７５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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
（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、２０ｍｍ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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

Claims (2)

1. 使用後に家庭から回収され、かつ、水分含有率が１０質量％以下である、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成形する際に、廃棄プラスチック保持部分である樽型のケーシングの内部にスクリュー押出し装置を有し、当該押出し装置を用いてエンドプレートの穴型から廃棄プラスチックを押出す型式の成型機で、当該廃棄プラスチック保持部分で機械的な仕事を行う装置の駆動電力と加熱装置の出力の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。
2. 使用後に家庭から回収され、かつ、水分含有率が１０質量％以下である、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％である廃棄プラスチックを成形する際に、廃棄プラスチック保持部分である樽型のケーシングの内部にスクリュー押出し装置を有し、当該押出し装置を用いてエンドプレートの穴型から廃棄プラスチックを押出す型式の成型機で、当該廃棄プラスチック保持部分で機械的な仕事を行う装置の駆動電力と加熱装置の出力の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。

Images