JP2006175740A - プラスチック廃材の再資源化方法、プラスチック原料の製造方法、プラスチック成形体の製造方法、ならびにプラスチック原料、プラスチック成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】 市場から回収された混合プラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することができ、該プラスチック組成物からマテリアルリサイクルによりプラスチック原料またはプラスチック成形体を製造することができ、サーマルリサイクルされるプラスチック廃材を低減することができる、効率的かつ低コストなプラスチック廃材の再資源化方法を提供する。
【解決手段】 複数種のプラスチックで構成されたプラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す工程と、気体雰囲気に曝した後のプラスチック廃材を、液体を用いて分離回収する工程とを有する、プラスチック廃材の再資源化方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラスチック廃材の再資源化方法に関する。また本発明は、本発明の再資源化方法によるプラスチック原料の製造方法、およびプラスチック原料にも関する。さらに本発明は、本発明の再資源化方法によるプラスチック成形体の製造方法、およびプラスチック成形体にも関する。

近年、わが国では所得水準の向上に伴い、エアコンディショナ（本明細書においては、「エアコン」と呼称する。）、テレビジョン受信機（本明細書においては、「テレビ」と呼称する。）、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサなどの情報機器、プリンタ、ファックスなどの事務用機器、その他の各種の家具、文具、玩具などが、一般家庭に高い普及率で備えられるようになっており、家庭生活における利便性は飛躍的に向上しつつある。その結果、これらの家電製品をはじめとする製品の廃棄量も年々増加する傾向にある。従来は、これらの家電製品をはじめとする製品の廃棄物の再資源化は、鉄くずの回収ルートを通して行われる場合が多かった。

しかし近年では、家電製品をはじめとする各種製品の部材の構成材料が変化し、鉄をはじめとする金属からなる部材が減少してプラスチックからなる部材の割合が増加する傾向にある。プラスチックは、鉄をはじめとする金属よりもデザインの自由度が大きく、構成成分の調製や添加剤の使用などにより金属では実現の難しい種々の特性を付与することができ、軽量であり耐久性が高いことなどの多くの利点を有するためである。

近年の家電製品をはじめとする各種製品の廃棄物は、各種構成部材の材質構成が複雑化しており、鉄や銅をはじめとする有価金属からなる部材の割合が少なく、有価性が低くかつ従来の処理方法では多大の手間と経費がかかるプラスチック部材の割合が多くなっており、従来の鉄くずの回収ルートではこのような廃棄物を再資源化しても採算がとれないため、対応が難しい状況になりつつある。そして、これらのプラスチック部材は、原油などの埋蔵化石燃料を基礎原料として合成されるものが多く、資源の有効活用の観点から、これらの熱可塑性樹脂組成物からなる部材を備えた部品の再資源化の推進が近年強く要求されてきている。

また、原油などの埋蔵化石燃料の燃焼による二酸化炭素および硫黄酸化物の放出による地球温暖化、酸性雨といった環境破壊や、塩素化合物を含むプラスチックの焼却処理によるダイオキシンの生成、飛散といった環境汚染、さらには嵩の大きいプラスチック廃材の増大によるゴミ埋立処理場の不足といった問題を抑制するという観点からも、これらのプラスチック廃材の再資源化が重要かつ緊急の課題となってきつつある。

なお、本明細書においては、プラスチックからなる部材を「プラスチック部材」と呼称する。また、本明細書においては、プラスチック部材を備えた製品を「プラスチック製品」と呼称する。さらに、本明細書においては、プラスチック製品の廃棄物（廃材）を「プラスチック廃材」とも呼称する。

ここで、前記の状況を受けて、２００１年４月に家電リサイクル法が施行された。ここで、家電リサイクル法においては、２００２年１月現在においては、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機の家電４品目のリサイクルが義務付けられ、また、それぞれの製品の再商品化率については、エアコン６０％以上、テレビ５５％以上、冷蔵庫５０％以上、洗濯機５０％以上の法定基準値が定められている。

しかし、これらの家電製品をはじめとするプラスチック製品は、一般に複数のプラスチック部材を備えており、それらのプラスチック部材はプラスチック組成物の材質が異なることも多く、異なる材質のプラスチック組成物からなる複合部材であることも多い。なお、本明細書においては、材質が異なる複数のプラスチック組成物の集合体を「混合プラスチック組成物」と呼称する。また、本明細書においては、混合プラスチック組成物からなる部材または異なる材質のプラスチック組成物からなる複合部材を「混合プラスチック部材」とも呼称する。また本明細書においては、混合プラスチック部材を備えた製品を「混合プラスチック製品」とも呼称する。さらに本明細書においては、混合プラスチック製品の廃棄物を「混合プラスチック廃材」とも呼称する。

ここで、これらの混合プラスチック廃材に含まれる混合プラスチック部材を再度加工して、家電製品をはじめとする各種の混合プラスチック製品の部材またはその原料として使用するには、これらの混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離した上で、再度加工する必要がある。なお、本明細書においては、このように、廃棄物を処理した後、製品の部材またはその原料に再び加工して使用することを、サーマルリサイクルと対比して、「マテリアルリサイクル」と呼称する。

一方、従来から提案されているプラスチック廃材の再資源化方法には、単独の材質のプラスチック組成物だけを含むプラスチック廃材を、手解体で分離して再資源化する方法が多い。しかし、このように手解体で分離して再資源化する方法には、多大の手間と経費がかかるという問題がある。さらに、このような方法では混合プラスチック廃材には対応できないという問題がある。

また、このような問題を回避するための方法としては、混合プラスチック廃材から、プラスチック組成物の系統別に分別することなく、混合プラスチック部材を分離して燃料として使用するという、いわゆるサーマルリサイクルに関する方法も従来から多く提案されている。このようにして、混合プラスチック廃材をサーマルリサイクルにより再資源化する方法としては、たとえば特許文献１に、混合プラスチック廃材から分離した混合プラスチック部材を熱分解炉で加熱乾留分解し、分解ガスおよび油を燃料として使用する方法が開示されている。

しかしこの方法によれば、混合プラスチック廃材のサーマルリサイクルによる再資源化は可能であるが、燃料による炭酸ガスの発生などの問題があるため、社会的要請に充分に沿った方法であるとはいえない。

そこで、混合プラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することのできる方法について、各方面で多くの開発努力がなされている。

たとえば、混合プラスチック部材の比重差を利用し、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離する方法は従来より広く用いられてきた。つまり、液体中に混合プラスチック部材または混合プラスチック部材の破砕物を投入した際、液体比重より小さな物は浮遊し、液体比重より大きな物は沈降することを用いて分離するものである。しかし、この方法では、プラスチックに付着する気泡の影響が大きく、特に混合プラスチック部材の破砕物を分別するのに十分な選別能力を有するとはいえない。

これに対し、たとえば特許文献２に、処理すべきプラスチック廃材を非イオン界面活性剤に浸してプラスチックの表面に界面活性剤の薄膜を形成した後、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離する方法が開示されている。

しかし、この方法によれば、処理すべきプラスチック廃材の表面に界面活性剤の薄膜を形成するのに十分な量の非イオン界面活性剤が必要でありコスト的に不利であることや、使用した非イオン界面活性剤が液体中に残留しているため、その廃水処理工程が発生し、さらにコストがかかるなどの問題がある。

また、特許文献２には、処理すべきプラスチック廃材に予め水蒸気をあて、プラスチックの細孔内の空気を脱気した後、さらに細孔内に水を染み込ませた後、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離する方法が開示されている。

しかし、この方法によれば、処理すべきプラスチック廃材の表面に水蒸気を当てるためには、該プラスチック廃材を重なり合うことのないように予めならしておく必要があり、また水蒸気の発生のために使用するエネルギが大きく、経済的に不利であり、かつ環境負荷が大きい。さらに、水蒸気が高温であるため、処理すべきプラスチック廃材に熱劣化が起きたり、あるいは熱変形が起き、該プラスチック廃材同士が付着するなどして、十分な効果を挙げることができなかった。

また、特許文献３に、プラスチック廃材を押しつぶすことで表面に付着している気泡を除去するとともにくっつきあっているプラスチックを液体中で攪拌してほぐすことにより液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離する方法が開示されている。

しかし、この方法によれば、プラスチック廃材がフィルム状である場合には一定の効果が得られるが、プラスチック廃材が厚みを有する粒状の場合には、特に粒径が十分に均一でない場合には、該プラスチック廃材を押しつぶしても全ての該プラスチック廃材に十分な圧力がかからず、表面に付着している気泡を除去することができないという問題がある。さらに、液体中を搬送されてくるプラスチック廃材を十分な圧力で押しつぶすという複雑な工程であるため、設備投資やメンテナンス、あるいはエネルギ消費量などのコストや環境負荷で不利となるという問題がある。
特開平６−２２６２４２号公報 特開平６−６３９４４号公報 特開２００１−２１２８２４号公報

上記のように、市場から回収されたプラスチック廃材から、プラスチック廃材を主原料とするマテリアルリサイクルにより、再利用が可能であり、用途が広く、プラスチック部材またはその原料としても使用可能な特性を有するプラスチック成形体を得ることのできる、効率的かつ低コストなプラスチック廃材の再資源化方法の開発が強く望まれているにもかかわらず、そのような再資源化方法は未だ公知となっていないのが現状である。

上記の現状に基づき、本発明の課題は、市場から回収された混合プラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することができ、該プラスチック組成物からマテリアルリサイクルによりプラスチック原料またはプラスチック成形体を製造することができ、サーマルリサイクルされるプラスチック廃材を低減することができる、効率的かつ低コストなプラスチック廃材の再資源化方法を提供することである。

また、本発明の課題は、より詳しくは、混合プラスチック部材の比重差を利用し、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離する方法において、処理すべきプラスチック廃材の表面に付着する気泡を効率的かつ低コストで除去することにより、市場から回収された混合プラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することができ、該プラスチック組成物からマテリアルリサイクルによりプラスチック原料またはプラスチック成形体を製造することができ、サーマルリサイクルされるプラスチック廃材を低減することができる、効率的かつ低コストなプラスチック廃材の再資源化方法を提供することである。

また、本発明の別な課題は、市場から回収されたプラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することができ、該プラスチック組成物からマテリアルリサイクルによりプラスチック原料またはプラスチック成形体を製造する方法を提供することである。

また本発明のもう１つの課題は、市場から回収されたプラスチック廃材からマテリアルリサイクルにより得られる、プラスチック原料またはプラスチック成形体を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するには、混合プラスチック部材の比重差を利用し、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離回収する工程に、効率的かつ低コストで気泡を除去する工程を付加すればよいとの着想を得、そのようなプラスチック廃材の再資源化方法を開発すべく、前記分離回収工程への投入方法や分離回収工程中での気泡除去方法、あるいは分離回収工程から該プラスチック組成物を取り出す方法など、多くの種類の方法について実験を行い、鋭意検討を重ねた。すなわち、本発明は以下のとおりである。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法は、複数種のプラスチックで構成されたプラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す工程と、気体雰囲気に曝した後のプラスチック廃材を、液体を用いて分離回収する工程とを有することを特徴とする。

ここにおいて、前記液体雰囲気に曝す際に用いる液体が水であることが好ましい。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法において、前記プラスチック廃材は、プラスチック成形体またはプラスチック成形体を備えた製品の破砕物であるが好ましい。

本発明において、前記破砕物の粒径は５〜３０ｍｍであることが好ましい。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法における前記プラスチック成形体を備えた製品は、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品であることが、好ましい。

また本発明のプラスチック廃材の再資源化方法において、前記分離回収されるプラスチック廃材は、ポリオレフィン系プラスチック組成物、ポリスチレン系プラスチック組成物およびその他の系統のプラスチック組成物よりなる群から選ばれる少なくともいずれかであり、該ポリオレフィン系プラスチック組成物の比重が０．８５〜１．００の範囲にあり、該ポリスチレン系プラスチック組成物の比重が１．００〜１．０８にあり、該その他の系統のプラスチック組成物の大部分の比重が１．０８〜２．００の範囲にあることが、好ましい。

さらに、本発明において、被回収物はポリオレフィン系プラスチック組成物および／またはポリスチレン系プラスチック組成物および／またはその他の系統のプラスチック組成物であることが好ましい。

本発明はまた、上述した本発明のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック原料の製造方法、ならびに当該製造方法で製造されたプラスチック原料も提供する。ここにおいて、本発明のプラスチック原料はペレット状であるのが好ましい。

本発明は、また、上述した本発明のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック成形体の製造方法、ならびに当該製造方法で製造されたプラスチック成形体も提供する。ここにおいて、本発明のプラスチック成形体は、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品に用いられることが、好ましい。

本発明は、プラスチック廃材から、プラスチック廃材を主原料とするマテリアルリサイクルにより、多様な用途に適用可能な高品質のプラスチック成形体を得ることができ、サーマルリサイクルされるプラスチック廃材を低減することができる、効率的なプラスチック廃材の再資源化方法を提供することができる。

さらに、本発明は、プラスチック廃材から、プラスチック廃材を主原料とするマテリアルリサイクルにより、多様な用途に適用可能な高品質のプラスチック原料の製造方法、ならびに、プラスチック成形体の製造方法を提供することができる。

そして、本発明は、プラスチック廃材を主原料とするマテリアルリサイクルにより得られる、多様な用途に適用可能な高品質のプラスチック原料およびプラスチック成形体を提供することができる。

以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。

＜プラスチック廃材の再資源化方法の概要＞
本発明のプラスチック廃材の再資源化方法は、複数種のプラスチックで構成されたプラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す工程と、気体雰囲気に曝した後のプラスチック廃材を、液体を用いて分離回収する工程とを有する。

＜廃棄された家電４品目のプラスチック部材の組成＞
本発明のプラスチック廃材の再資源化方法においては、プラスチックからなる部材を備えた製品は、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品であることが推奨される。

ここで、使用済み製品として廃棄されたエアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機（本明細書において、「家電４品目」とも呼称する）から回収されたプラスチック系破砕物のプラスチック組成物の系統別の構成比および比重の代表的な一例について、表１および表２を用いて説明する。

表１には、家電４品目から回収されたプラスチック部材に用いられるプラスチック組成物の系統別の構成比の代表的な一例を示す。また、表２には、主要な系統別のプラスチック組成物の比重の範囲の代表的な一例を示す。

表１から明らかなように、家電４品目から回収されたプラスチック部材において、ポリオレフィン系プラスチック組成物およびポリスチレン系プラスチック組成物の占める割合は、一般的に６０質量％を超えることが分かる。

よって、家電４品目のプラスチック部材のうち、少なくともポリオレフィン系プラスチック組成物およびポリスチレン系プラスチック組成物からなるプラスチック部材をマテリアルリサイクルすることができれば、家電４品目のプラスチック部材の再資源化率は６０％を超えるといえる。

また、これらの表から明らかなように、家電４品目に多量に使用されているポリオレフィン系プラスチック組成物の比重の範囲は、一般に０．８９〜０．９１の範囲に含まれることが分かる。また、ポリスチレン系プラスチック組成物の比重の範囲は、一般に１．０４〜１．０５の範囲に含まれることが分かる。そして、その他の系統のプラスチック組成物からなる部材の大部分は、その比重が、一般に１．１０〜２．００の範囲に含まれることが分かる。

ここで、本明細書において、「プラスチック組成物」と呼称する際には、狭義のプラスチック組成物のみを示すのではなく、ゴム組成物や高分子組成物なども含む広い意味でのプラスチック組成物を示すものとする。

そして、上記より、一般的には、比重が１．０６〜１．１０の範囲にある分離液を用いることにより、ポリオレフィン系プラスチック組成物およびポリスチレン系プラスチック組成物からなる部材と、その他の系統のプラスチック組成物からなる部材とを分離することが可能であることが分かる。また、上記より、一般的には、比重が０．９２〜１．０１の範囲にある分離液（中でも比重が０．９５〜１．００の範囲にある分離液）を用いることにより、ポリオレフィン系プラスチック組成物からなる部材と、ポリスチレン系プラスチック組成物からなる部材とを分離することが可能であることが分かる。

＜プラスチック廃材の再資源化方法の手順＞
図１は、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法の好ましい一例を示すフローチャートである。以下、図１を用いて、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法をさらに詳細に説明する。

この具体例においては、まず、図１に示すように、家庭などから廃棄された使用済みの家電４品目を回収する（ステップ１０１）。そして、該家電４品目の廃棄物を解体して、コンプレッサ、熱交換器などの大型の金属部品や、洗濯機の水槽、冷蔵庫の野菜ケースなどの大型のプラスチック成形品を部品ごとに回収する（ステップ１０２）。

なお、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法では、手解体工程（ステップ１０２）において、プラスチック廃材を選択的に回収し得ることが好ましい。このため、ステップ１０２では、廃棄された製品を構成するプラスチック廃材に記載および／または添付された標章を認識することにより、同一系統のプラスチックを選択的に回収することが好ましい。

ここで、廃棄された製品を構成するプラスチック廃材に記載および／または添付された標章の認識方法は、肉眼による方法であっても、自動認識装置によるものであってもよい。この廃棄された製品を構成するプラスチック廃材に記載および／または添付された標章としては、特に限定するものではないが、肉眼または自動認識装置により容易に認識して自他の識別機能を発揮するものであればよく、たとえば、特定の図形、特定の数値、特定の記号、特定の文字、特定の模様、特定の色彩、特定のバーコード、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。さらに、この標章は、平面状のものであっても立体状のものであってもよく、廃棄された製品に直接記載されてもよく、シール状の用紙に記載して廃棄された製品に添付してもよい。あるいは、たとえば紫外線などの照射により発色するような特殊なインキで記載されたものであってもよい。この標章の製品への記載および／または添付の時期は、該商品の製造段階、出荷段階、販売段階、廃棄段階、回収段階などのいずれの段階であってもよいが、特に製造段階または出荷段階において記載および／または添付されることが好ましい。さらに、この標章を肉眼または自動認識装置により認識することにより、容易に製品を構成するプラスチックの組成が読み取れることが好ましい。

次に、大型金属部材などが回収された家電４品目の廃棄物の残りの部材を、たとえば衝撃式破砕装置やせん断式破砕装置などの大型破砕機で粗破砕する（ステップ１０３）。ステップ１０３における破砕物の粒径は、特に制限されるものではないが、１０ｍｍ以上であるのが好ましく、４０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、破砕物の粒径は８０ｍｍ以下であることが好ましく、６０ｍｍ以下であることがより好ましい。破砕物の粒径が１０ｍｍ未満または８０ｍｍを超える場合には、次工程での金属の選別精度が低下するという傾向があり、さらに粒径が１０ｍｍ未満の場合には、破砕に長時間を要するため、プラスチックが溶融あるいは熱酸化劣化を起こすという傾向があり、また、粒径が８０ｍｍを超えると、嵩比重が小さくなり以後の工程での作業性に悪影響を及ぼすという傾向がある。具体的には、粒径が６０ｍｍ程度となるように破砕するのが特に好ましい。なお、コンプレッサ、熱交換器をはじめとする大型の金属部材などの破砕が困難な部材は、予め分解してプラスチック部材を含む廃棄物から取り外しておいてもよい。

続いて、該家電４品目の廃棄物の破砕物を、鉄、銅、アルミニウムなどで形成された金属系破砕物とプラスチック系破砕物に選別する（ステップ１０４）。当該ステップにおける破砕された廃棄物を金属系破砕物とプラスチック系破砕物との選別には、たとえば、鉄の選別に適した磁力を用いた選別装置、アルミニウムや銅の選別に適した渦電流を用いた選別装置、粒度を均一にしてふるいにかけるトロンメル装置などを好適に用いることができる。

次に、金属系破砕物を選別（ステップ１０４）した後のプラスチック系破砕物より、低嵩比重破砕物をさらに選別することが好ましい（ステップ１０５）。ここで、低嵩比重破砕物とは、嵩比重が０．３以下の破砕物を意味する。低嵩比重破砕物の具体例としては、ポリウレタン系断熱材の破砕物や発泡スチロール系の破砕物などが挙げられる。この低嵩比重破砕物は、たとえば風力を用いた選別装置や、振動ふるいを用いた装置により選別することができる。なお、破砕された廃棄物を金属系破砕物とプラスチック系破砕物と低嵩比重破砕物とに選別する際に、風力による選別、磁力による選別、渦電流による選別を行う場合には、その順序は特に特に制限するものではないが、選別の効率の観点からは、まず磁力により鉄系金属破砕物を分離し、次いで渦電流によりアルミニウム系金属や銅系金属の破砕物を選別し、続いて風力により低嵩比重破砕物を選別し、残った混合プラスチック系の破砕物を、以下のステップに供することが好ましい。

前記で得られた混合プラスチック系の破砕物は、微破砕工程（ステップ２０１）に供される。この微破砕は、たとえば、せん断式破砕装置を用いて行うことができる（微破砕後のものを、以下「微破砕物」と呼ぶ。）。微破砕物の大きさに特に制限はないが、５ｍｍ以上であることが好ましく、特に８ｍｍ以上であることがより好ましい。また、この粒径は３０ｍｍ以下であることが好ましく、特に２０ｍｍ以下であることが好ましい。この粒径が５ｍｍ未満の場合には、破砕に長時間を要するためプラスチックが溶融あるいは熱酸化劣化を起こすという傾向があり、この粒径が３０ｍｍを超えると、加熱成形工程での作業性に悪影響を及ぼすという傾向があるためである。また、この粒径が５ｍｍ未満である場合でも３０ｍｍを超える場合でも、次以降のステップである湿式比重選別の選別能力に悪影響を及ぼす傾向がある。図２に微破砕粒径とプラスチック組成物純度の関係の一例を示す。

なお、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法においては、手解体（ステップ１０２）により回収された水槽、冷蔵庫の野菜ケースなどの大型のプラスチック成形品を、上述したステップ１０３〜ステップ１０５のステップを経ることなく、そのまま微破砕工程（ステップ２０１）に供するようにしてもよい。

続いて、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法において特徴的なステップである複数種のプラスチックで構成されたプラスチック廃材を液体雰囲気に曝す工程（ステップ２０２）の後に、気体雰囲気に曝す工程を行う（ステップ２０３）。プラスチック廃材を液体雰囲気に曝すことによって、プラスチック廃材の表面のうち、細孔などの存在により水が浸透しにくい箇所に気泡が発生する。こうして表面の水の浸透しにくい箇所に気泡が付着したプラスチック廃材を気体雰囲気に曝すことで、上記気泡は破裂するが、この際気泡内の圧力は雰囲気圧力より高圧であるため、より強い圧力でプラスチック表面に水が広がる。このため、細孔などの存在により水が浸透しにくいプラスチック廃材の表面にも水が浸透しやすくなるという利点がある。

ステップ２０２の液体雰囲気に曝す際に用いる液体は、特に限定されるものではないが、水を用いることが好ましい。水を用いることで、液体自体を低コストで入手することが可能であり、また廃水処理も容易にかつ低コストで行うことができるという利点がある。前記液体は、水にＮａＣｌやその他の有機物あるいは無機物などを溶解させた溶液あるいはその混合溶液でもよい。

ステップ２０２において、プラスチック廃材を液体雰囲気に曝す方法としては、特に限定されるものではないが、簡易に、低コストで、かつ効率よくプラスチック廃材を液体雰囲気に曝すためには、液体を貯留し得る容器に液体を貯留しておき、その中にプラスチック廃材を沈降させる方法が、好ましい。さらに、沈降させたプラスチック廃材を液体中で振動させると、液体中でプラスチック廃材がならされ、プラスチック廃材全体が簡易にくまなく液体雰囲気に曝されるという利点があるため、より好ましい。なお、プラスチック廃材を沈降させる方法および沈降させたプラスチック廃材を水中で振動させる方法は、自動であっても手動であっても構わない。

次に、液体雰囲気に曝した後のプラスチック廃材を、気体雰囲気に曝す処理を行う（ステップ２０３）。ここで、気体雰囲気に用いられる気体としては特に制限されるものではなく、たとえば空気、酸素ガス、窒素ガスなどが挙げられるが、気体自体の入手が容易であり気体保管場所や設備が不要で、コストが不要であることを考慮すると、空気を用いることが好ましい。

ステップ２０３において、プラスチック廃材を気体雰囲気に曝す方法は、特に制限されるものではないが、たとえば、液体中のプラスチック廃材を人手によって取り出したり、ザルやメッシュ、布地、紙といった水に対して透過性を有する物で液体中から取り出すことが望ましい。ここで、プラスチック廃材を液体中から取り出す方法は、自動であっても手動であってもよい。また、連続的処理であっても非連続的処理であってもよい。

また、ステップ２０３において、プラスチック廃材を気体雰囲気に曝す別の方法としては、液体ごと該プラスチック廃材を取り出したり、液体を貯留している容器から液体を該プラスチック廃材ごとオーバーフローさせた後、液体のみを除去するようにしてもよい。ここで、プラスチック廃材を液体ごと取り出したり、液体を貯留している容器から液体を該プラスチック廃材ごとにオーバーフローさせる方法は、自動であっても手動であってもよい。また、連続的処理であっても非連続的処理であってもよい。

そして、気体雰囲気に曝されたプラスチック廃材を、湿式比重選別ステップに移す（ステップ２０４）。こうすることで、プラスチック廃材の表面に気泡が付着することなく湿式比重選別を実施することができ、より精度の高い比重選別が可能となる。ここで、上記湿式比重選別に用いる液体の比重は、選別回収されるプラスチック組成物の系統によって変えることが望ましい。

たとえばポリオレフィン系プラスチック組成物を選別回収する際には該液体の比重は０．９２以上であることが好ましく、特に０．９５以上であることがより好ましい。また、この比重は１．０１以下であることが好ましく、特に１．００以下であることがより好ましい。この比重が０．９２未満の場合には、ポリオレフィン系プラスチックの一部が沈降し回収率が低下するという傾向があり、この比重が１．０１を超えると、ポリスチレン系プラスチックの一部が混入するという傾向があるためである。ここで、比重が０．９２以上かつ１．０１以下の上記液体は、特に限定するものではないが、水であることが望ましい。

さらに、たとえばポリオレフィン系やポリスチレン系以外の、その他の系統のプラスチック組成物を選別回収する際には、該液体の比重は１．００以上であることが好ましく、特に１．０１以上であることがより好ましい。また、この比重は１．１０以下であることが好ましく、特に１．０８以下であることがより好ましい。この比重が１．００未満の場合には、ポリオレフィン系プラスチックが混入するという傾向があり、この比重が１．１０を超えると、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ゴムなどが混入するという傾向がある。ここで、比重を１．１０以下かつ１．００以上である上記液体は、特に限定するものではないが、水にＮａＣｌを溶解した溶液であることが望ましい。あるいはその他の有機物あるいは無機物などを溶解させた溶液あるいはその混合溶液でもよい。

さらに、該プラスチック廃材をポリオレフィン系プラスチック組成物、ポリスチレン系プラスチック組成物およびその他の系統のプラスチック組成物の３系統のプラスチック組成物に選別回収する際には、比重が０．９２以上かつ１．０１以下の上記液体および１．１０以下かつ１．００以上である上記液体の２種類を用いるのがよい。この際、特に順序を限定するものではないが、比重が１．００以上かつ１．１０以下の上記液体を用いてポリオレフィン系プラスチック組成物およびポリスチレン系プラスチック組成物と、その他の系統のプラスチック組成物とに分離した後、比重が０．９２以上かつ１．０１以下の上記液体を用いてポリオレフィン系プラスチック組成物とポリスチレン系プラスチック組成物とを分離することが望ましい。

そして、湿式比重選別ステップにより系統ごとに選別されたプラスチック廃材を、成形し、成形用プラスチック原料とし（ステップ２０５）、このプラスチック原料を射出成形機に投入しプラスチック成形体を作成する（ステップ２０６）のが、好ましい。このように、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法においては、系統別に分離されたプラスチック廃材を加熱溶融した後、特定の形状に成形することにより、マテリアルリサイクルを行うことが好ましい。

マテリアルリサイクルされるプラスチックの具体例としては、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリメチルメタクリレート系などのプラスチックが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレン系やポリプロピレン系などのポリオレフィン系プラスチック、およびポリスチレン系、ＡＢＳ系などのポリスチレン系プラスチックは、表３に示されるように、他のプラスチックに比べて加工性、経済性などの点で優れているので、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法において好適にマテリアルリサイクルすることが可能である。

ここで、表３における主要なプラスチックの特性は、下記の基準に従って評価されたものである。

○：優れている
△：どちらともいえない
×：劣る
すなわち、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法にて分離回収されるプラスチック廃材は、ポリオレフィン系プラスチック組成物、ポリスチレン系プラスチック組成物およびその他の系統のプラスチック組成物よりなる群から選ばれる少なくともいずれかであり、該ポリオレフィン系プラスチック組成物の比重が０．８５〜１．００（より好適には０．８９〜０．９１）の範囲にあり、該ポリスチレン系プラスチック組成物の比重が１．００〜１．０８（より好適には１．０４〜１．０５）にあり、該その他の系統のプラスチック組成物の大部分の比重が１．０８〜２．００（より好適には１．１０〜２．００）の範囲にあることが、好ましい。また、本発明における被回収物は、図１に示すように、ポリオレフィン系プラスチック組成物および／またはポリスチレン系プラスチック組成物および／またはその他の系統のプラスチック組成物であることが、好ましい。

ここで、プラスチックの融点をＴ℃とすると、この時の加熱温度はＴ℃以上であることが好ましく、特に（Ｔ＋１０）℃以上であることがより好ましい。また、このときの加熱温度は（Ｔ＋１２０）℃以下であることが好ましく、特に（Ｔ＋８０）℃以下であることがより好ましい。このときの加熱温度がＴ℃未満の場合には、該プラスチックが十分に溶融しないために成形し難いという傾向があり、このときの加熱温度が（Ｔ＋１２０）℃を超えると、該プラスチックが熱劣化するという傾向がある。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法は、図１に示した各ステップの全てを備える必要はないが、プラスチック部材を含む製品を回収するステップと、回収したプラスチック廃材を液体雰囲気に曝すステップと、液体雰囲気に曝した該プラスチック廃材を気体雰囲気に曝すステップと、湿式比重選別を行うステップとを少なくとも備えていることが好ましい。

また、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法には、図１に示されていないステップが必要により付加、あるいは削除されていても構わない。なお、本発明においては、ステップ１０１、１０２を省略し、プラスチック廃材を粗破砕工程（ステップ１０３）あるいは微破砕工程（ステップ２０１）に供するようにしてもよい。

本発明はまた、上述した本発明のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック原料の製造方法、および当該製造方法で得られたプラスチック原料をも提供する。本発明のプラスチック原料は、ペレット状であることが好ましい。このとき、このペレットの粒径は１ｍｍ以上であることが好ましく、特に２ｍｍ以上であることがより好ましい。また、このペレットの粒径は８ｍｍ以下であることが好ましく、特に５ｍｍ以下であることがより好ましい。このペレットの粒径が１ｍｍ未満の場合には、浮遊するため作業性が低下するという傾向があり、このペレットの粒径が８ｍｍを超えると、成形機のシリンダー内で十分に溶融しないため均一混練されないという傾向があるためである。

なお、ペレット状のプラスチック原料を成形する場合、押出成形した後に、シートカット、ストランドカット、ホットエアカット、アンダーウォーターカットなどのいずれの方法により造粒してもよい。これらの造粒方法の中でも、後に射出成形により特定の形状に成形する場合には、樹脂原料の供給が円滑に行え、大量処理にも対応できるアンダーウォーターカットが特に好ましい。

なお、本発明のプラスチック原料の形状としては、ペレット状に特に限定されるものではなく、たとえばシート状、フィルム状、パイプ状などいずれの形態であってもよく、押出成形機の種類、使用の態様あるいは求められる特性などから適宜決定すればよい。

さらに、本発明のプラスチック原料には、熱安定剤や光安定剤、帯電防止剤、滑剤、フィラー、銅害防止剤、抗菌剤、着色剤などの添加剤を、必要により、本発明の効果を害しない範囲の量で添加してもよい。

さらに本発明は、上述した本発明のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック成形体の製造方法、ならびに当該製造方法で製造されたプラスチック成形体も提供する。本発明の方法により製造されたプラスチック成形体は、プラスチックからなる部材（プラスチック部材）であってもよい。この場合、このプラスチック部材は、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品に用いられることが好ましい。

前記プラスチック部材は、上記のプラスチック原料から、射出成形などの方法を用いて成形することができる。このとき用いる射出成形機としては、特に限定するものではないが、たとえばスクリューインライン式射出成形機、プランジャ式射出成形機などが挙げられる。

また、このプラスチック部材の成形のステップをより簡略化するために、ペレット状などの形状を有するプラスチック原料を作製することなく、破砕したプラスチックを射出成形機にそのまま投入し、プラスチックからなる部材を直接作製しても構わない。

さらに、このプラスチックからなる部材は、熱安定剤や光安定剤、帯電防止剤、滑剤、フィラー、銅害防止剤、抗菌剤、着色剤などの添加剤を、必要により、本発明の効果を害しない範囲の量で添加した上で成形して作製してもよい。これらの添加剤を添加するステップとしては、押出成形機または射出成形機への上記のプラスチック原料または破砕したプラスチックの投入時が好ましい。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法を実施するには、下記のプラスチック廃材の再資源化システムを用いることが好ましい。

すなわち、本発明に用いるプラスチック廃材の再資源化システムは、上記の本発明のプラスチック廃材の再資源化方法に用いる廃棄物の再資源化システムであって、廃棄物からプラスチック廃材を回収する機構と、回収したプラスチック廃材を破砕する機構と、破砕されたプラスチック廃材を金属系破砕物とプラスチック系破砕物とに選別し、さらにプラスチック系破砕物をプラスチック混合物と低嵩比重破砕物とに選別する機構と、プラスチック系混合物を液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝し、さらに湿式比重選別を施してプラスチック組成物の系統別に分離回収する機構と、分離回収されたプラスチックを特定の形状に成形する機構とを備えることを特徴とする。また、系統別に分離回収されたプラスチックを特定の形状に成形する機構は、押出成形機を備えた機構であることが好ましい。なお、上述した各機構は、従来公知の適宜の手段を組み合わせることで実現することが可能であり、特に制限されるものではない。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１の手順に従って、実験材料に含まれるポリオレフィン系プラスチック系組成物を分離回収した。なお、実験材料は、プラスチック組成物からなる成形体を備えた製品としてエアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機を入手し、その製品を廃棄物として用いて、手解体を行った（ステップ１０２）後、通常の破砕機を用いて粗破砕して（ステップ１０３）得られた破砕物を、通常の磁力を用いた選別機により金属系破砕物を選別し（ステップ１０４）、さらに通常の風力を用いた選別機により低嵩比重破砕物を選別した（ステップ１０５）。このようにして、破砕物より金属系破砕物および低嵩比重破砕物を除いた残りのプラスチック混合物を、通常の破砕機を用いて微破砕して（ステップ２０１）調製した。

上述のようにして調製した実験材料を液体雰囲気に曝した（ステップ２０２）後、気体雰囲気に曝す（ステップ２０３）処理を施した。液体雰囲気に曝した後気体雰囲気に曝す方法としては、十分な面積と深さをもつ容器（Ｉ）に水を貯め、水は透過できるが実験材料は透過できないメッシュの箱に入れた実験材料を容器（Ｉ）内の水中に沈めた後、実験材料の入ったメッシュの箱を水中から取り出し水を切る方法を用いた。

次に、湿式比重選別処理を施した（ステップ２０４）。湿式比重選別の方法としては、の方法としては、十分な面積と深さをもつ容器（ＩＩ）に水を貯め、容器（Ｉ）内の水中から取り出した実験材料の入ったメッシュの箱を容器（ＩＩ）内の水中に沈め、水中でメッシュの箱の蓋を開けて実験材料を水中に放出した後、浮遊物をザルで回収する方法を用いた。

次に、湿式比重選別で回収された浮遊物を脱水、乾燥した後、スクリュー径４５ｍｍの二軸溶融混練押出機を用いて２３０℃で溶融混練し、ペレット状のプラスチック原料を作成した。

次に、作成したペレット状のプラスチック原料を１０トン射出成形機をホッパーに投入し、成形温度２３０℃、金型温度４０℃の射出成形条件で成形し、プラスチック成形体を作成した。

＜比較例１＞
上述したのと同じ実験材料を用い、液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝す工程（ステップ２０２、２０３）を除いた以外は実施例１と同様にして、プラスチック成形体を作成した。

＜評価試験＞
上述のようにして得られた実施例１、比較例１のプラスチック成形体について、ＴＨＦ溶液に浸すことにより、含まれるポリスチレン系プラスチック組成物を溶解し、残渣重量と溶解重量を測定することでプラスチック組成物純度を算出した。結果を表４に示す。

表４において、湿潤処理とは実験材料を液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝す工程を意味し、またＰＰ純度とは作成したプラスチック成形体のポリオレフィン系プラスチック系組成物純度を意味する。

ここで、表４から理解されるように、本実施例で液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝す工程を施して作成したプラスチック成形体のポリオレフィン系プラスチック系組成物純度は液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝す工程を施していないプラスチック成形体と比較してかなり優れており、高品位の再生品が得られ、再利用の用途拡大が可能となったといえる。

上記実施例の結果より、家電４品目に使用するプラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気に曝す工程を施してプラスチック成形体を得ることで再資源化が可能となり、再生品の用途を拡大できる。

たとえば、従来はプラスチック廃材を破砕した物は異物の混入によりマテリアルリサイクルが困難であるため、サーマルリサイクルを行うことが多かった。また、プラスチック廃材を破砕した物に風力選別や湿式比重選別を施した物でも系統の異なるプラスチック組成物が混入するため、マテリアルリサイクルされても低品位の再生品に限定されていた。しかし、プラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後、気体雰囲気で曝す工程を施してプラスチック成形体を得ることで、従来に比して非常に高品位な再生品が得られ、ハンガーや植木鉢などの日用品雑貨への利用はもとより、家電品のプラスチック部材としても利用が可能となる。

また、本発明のプラスチック廃材の再資源化方法は、該家電４品目のプラスチック廃材の再資源化方法に限定されるものではなく、プラスチックからなる部材を備えた製品であれば、どのような製品にも好適に使用可能である。

今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明のプラスチック廃材の再資源化方法の好ましい一例を示すフローチャートである。 本発明のプラスチック廃材の再資源化方法の微破砕粒径とプラスチック組成物純度の関係の一例を示すグラフである。

Claims (13)

1. 複数種のプラスチックで構成されたプラスチック廃材を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す工程と、気体雰囲気に曝した後のプラスチック廃材を、液体を用いて分離回収する工程とを有する、プラスチック廃材の再資源化方法。
2. 前記液体雰囲気に曝す際に用いる液体が水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記プラスチック廃材は、プラスチック成形体またはプラスチック成形体を備えた製品の破砕物であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記破砕物の粒径が５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記プラスチック成形体を備えた製品は、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記分離回収されるプラスチック廃材は、ポリオレフィン系プラスチック組成物、ポリスチレン系プラスチック組成物およびその他の系統のプラスチック組成物よりなる群から選ばれる少なくともいずれかであり、該ポリオレフィン系プラスチック組成物の比重が０．８５〜１．００の範囲にあり、該ポリスチレン系プラスチック組成物の比重が１．００〜１．０８にあり、該その他の系統のプラスチック組成物の大部分の比重が１．０８〜２．００の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
7. 被回収物がポリオレフィン系プラスチック組成物および／またはポリスチレン系プラスチック組成物および／またはその他の系統のプラスチック組成物であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック原料の製造方法。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載のプラスチック廃材の再資源化方法を用いたプラスチック成形体の製造方法。
10. 請求項８に記載の方法により製造されたプラスチック原料。
11. ペレット状であることを特徴とする請求項１０に記載のプラスチック原料。
12. 請求項９に記載の方法により製造されたプラスチック成形体。
13. エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる製品に用いられることを特徴とする請求項１２に記載のプラスチック成形体。

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