JP2006265347A - 合成樹脂廃棄物の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を原材料とする合成樹脂廃棄物から、原材料樹脂と同等の分子量や強度を有する高品質の再生樹脂を回収すること。
【解決手段】 ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた後、得られた溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより、該溶解液中からポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は合成樹脂廃棄物の処理方法及び処理装置に関し、より詳しくはポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂からなる廃棄物から、原材料のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を高品質で回収することができる処理方法及び処理装置に関する。

ポリカーボネート樹脂は、エンジニアリングプラスチックの中でも特に高い耐衝撃性を有し、また透明性や耐熱性にも優れていることから、建築材料、自動車部品、ＯＡ機器、ヘルメット、カメラボディ、ボトル、レンズ、コンパクトディスクなど、幅広い用途に使用されている。

また、ポリ塩化ビニル樹脂は、その優れた材料特性、特に広い温度範囲において加工に適した粘度や硬さを示す点や、高いコストパフォーマンスから、建設資材等のパイプ、建材、農業用フィルム、包装フィルム、電線、食品・化粧品の容器など、非常に幅広い分野で使用されている。

これらの合成樹脂は、上記した如く、その優れた特性によって幅広い分野で使用されているため、排出される廃棄物の量も非常に多い。
しかしながら、現在のところ、これらの合成樹脂からなる廃棄物を有効にリサイクルする方法は確立されていないため、焼却或いは地中に埋める等の方法で処分されていることが多く、環境保全や資源の有効利用の観点から大きな問題となっていた。
中でも、ポリ塩化ビニル樹脂は、燃焼時に刺激臭で腐食性の塩素系ガスやダイオキシンを発生することから、焼却処理が困難であって、処分方法は大きく制限されている。

合成樹脂の廃棄物を再利用する技術は、従来より数多く提案されている。
従来の合成樹脂廃棄物のリサイクル技術は、機械的に粉砕して回収するという方法が主流であった（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような従来の機械的処理方法は、混入している異物や異種類の高分子材料を完全に除去できないため、これらの異物混入によって再生品の強度が大きく低下するという問題があり、実用化レベルに至っていないのが現状である。
特に、ポリ塩化ビニル樹脂は、静電気が発生し易いために目に見えない微細な埃が多く付着しており、廃棄物を粉砕・洗浄・乾燥しても付着した微細な埃が完全に除去されないという問題がある。

上記した機械的粉砕による方法とは異なる方法として、溶媒を用いて合成樹脂廃棄物を溶解した後、溶解液から原材料の合成樹脂を回収する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、従来の溶媒を用いた方法では、回収される合成樹脂の分子量が原材料の時と比べて大きく低下すること等が原因となり、再生樹脂の強度が著しく低下してしまうという大きな問題があった。

特開平７−２１４５５５号公報 特開平７−１７３３２４号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を原材料とする合成樹脂廃棄物から、原材料樹脂と同等の高品質の再生樹脂を回収することができる合成樹脂廃棄物の処理方法及び処理装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた後、得られた溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより、該溶解液中からポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。
請求項２に係る発明は、ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた後、得られた溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより、該溶解液中からポリ塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。

請求項３に係る発明は、ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、加熱密閉容器内においてノズルからエアーと共に噴霧することにより、溶媒を気化させて前記溶解液中からパウダー状のポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする請求項１記載の合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。
請求項４に係る発明は、ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、加熱密閉容器内においてノズルからエアーと共に噴霧することにより、溶媒を気化させて前記溶解液中からパウダー状のポリ塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする請求項２記載の合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。

請求項５に係る発明は、ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、密閉容器内において加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液を濃縮し、得られた濃縮液を前記容器の下部より取り出してスクリューフィーダで押し出すとともに該押し出し過程で前記溶媒を除去し、取り出された溶媒除去後の液を加熱してペレット状のポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする請求項１記載の合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。
請求項６に係る発明は、ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、密閉容器内において加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液を濃縮し、得られた濃縮液を前記容器の下部より取り出してスクリューフィーダで押し出すとともに該押し出し過程で前記溶媒を除去し、取り出された溶媒除去後の液を加熱してペレット状の塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする請求項２記載の合成樹脂廃棄物の処理方法に関する。

請求項７に係る発明は、ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を溶解させるための塩化メチレンからなる溶媒を収容した溶解装置と、該溶解装置から取り出された溶解液をろ過して不溶物を除去するろ過装置と、該ろ過装置によりろ過された溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液中からポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収する樹脂回収装置とからなることを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理装置に関する。
請求項８に係る発明は、前記ろ過装置によりろ過された溶解液を樹脂回収装置へと導く通路の中途部にエアー導入部が備えられ、前記樹脂回収装置の内部には導入されたエアーと共に前記溶解液を噴霧する噴霧装置が備えられてなることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂廃棄物の処理装置に関する。
請求項９に係る発明は、前記樹脂回収装置の下部に、加熱濃縮された溶解液を取り出すスクリューフィーダが備えられてなることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂廃棄物の処理装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させることにより、廃棄物に混入している微細な不溶解物を除去することができると同時に、溶媒に溶けないポリカーボネート樹脂以外の樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）も除去することができるため、異物や異種樹脂の混入による再生樹脂の品質低下を防ぐことができる。しかも、溶媒処理後にも分子量が殆ど低下しないため、バージン樹脂と同等の強度等を有する高品質のポリカーボネート樹脂を回収することができる。
請求項２に係る発明によれば、ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させることにより、廃棄物に混入している微細な不溶解物を除去することができると同時に、溶媒に溶けないポリ塩化ビニル樹脂以外の樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）も除去することができるため、異物や異種樹脂の混入による再生樹脂の品質低下を防ぐことができる。しかも、溶媒処理後にも引張り強度が殆ど低下しないため、バージン樹脂と同等の強度等を有する高品質のポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる。

請求項３に係る発明によれば、バージンのポリカーボネート樹脂と同等の強度等を有する高品質のパウダー状のポリカーボネート樹脂を回収することができる。
請求項４に係る発明によれば、バージンのポリ塩化ビニル樹脂と同等の強度等を有する高品質のパウダー状のポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる。

請求項５に係る発明によれば、バージンのポリカーボネート樹脂と同等の強度等を有する高品質のペレット状のポリカーボネート樹脂を回収することができる。
請求項６に係る発明によれば、バージンのポリ塩化ビニル樹脂と同等の強度等を有する高品質のペレット状のポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる。

請求項７に係る発明によれば、溶解装置及びろ過装置により、廃棄物に混入している微細な不溶解物を除去することができると同時に、溶媒に溶けないポリカーボネート又はポリ塩化ビニル以外の樹脂も除去することができるため、異物や異種樹脂の混入による再生樹脂の品質低下を防ぐことができる。しかも、塩化メチレン樹脂を溶媒として使用することで、処理後にも分子量や引張り強度が殆ど低下しないため、バージン樹脂と同等の強度等を有する高品質のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる。

請求項８に係る発明によれば、バージン樹脂と同等の強度等を有する高品質のパウダー状のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる装置が提供される。
請求項９に係る発明によれば、バージン樹脂と同等の強度等を有する高品質のペレット状のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる装置が提供される。

以下、本発明に係る合成樹脂廃棄物の処理方法及び処理装置の好適な実施形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る処理方法において、処理対象となる合成樹脂廃棄物は、主成分がポリカーボネート樹脂からなる廃棄物もしくは主成分がポリ塩化ビニル樹脂（特に硬質塩化ビニル樹脂が好適である）からなる廃棄物である。本発明では、これら２種の合成樹脂廃棄物を、同様な処理方法及び処理装置を用いて処理することができる。

図１は、本発明に係る処理方法を実施するために用いられる処理装置の一例を示すフローシートである。
本発明に係る処理方法では、ポリカーボネート樹脂及び／又はポリ塩化ビニル樹脂からなる廃棄物（以下、原料廃棄物と称す）を、溶解装置（１）内に供給して溶解する。
溶解装置（１）は、攪拌羽根（２）と冷却装置（３）を備えた密閉容器であって、その内部には塩化メチレンからなる溶媒が収容されている。
溶解装置（１）内に供給された原料廃棄物は、塩化メチレン溶媒に浸漬されて、攪拌羽根（２）で攪拌されながら冷却装置（３）により冷却されることにより、溶媒の気化を防止しながら溶解される。

原料廃棄物は、溶解装置（１）内に供給する前に粉砕処理してもよいが、原料廃棄物を全量粉砕処理するには相当の動力と設備を必要とし、コストの増大を招くため、所定の大きさ以下（溶解装置の投入口の大きさ以下）のものは粉砕処理せずともよい。
本発明では、原料廃棄物は溶媒によって容易に溶解されるため、コストの増大を考慮すると粉砕処理するメリットは少ないといえる。

上記した溶解処理工程において、冷却装置（３）による冷却温度は３０℃未満であることが好ましく、１０〜２０℃とすることがより好ましい。これは、温度が３９．５℃を超えると、塩化メチレンが蒸発して減少することとなり好ましくないからである。

また、塩化メチレン溶媒と原料廃棄物の割合（重量比）は、塩化メチレンを１００部としたときに原料廃棄物を５〜２５部とすることが好ましい。これは、原料廃棄物の割合がこの範囲を超えて多すぎると原料廃棄物が充分に溶解せず、逆に少なすぎると処理効率が悪くなるためである。

本発明において、溶媒として塩化メチレンを使用する最大の理由は、溶媒処理によってポリカーボネート樹脂やポリ塩化ビニル樹脂の分子量の低下が殆ど起こらないことから、再生された樹脂についてバージン樹脂と同等の強度が得られるためである。
例えば、水溶性やアルコール系の溶媒を用いて処理した場合、加熱により加水分解が生じてポリカーボネート樹脂の分子量が大きく低下し、その結果、再生された樹脂の強度はバージン樹脂と比べて極端に低下して使用できなくなってしまう。

また、ポリカーネート樹脂の処理においては、ペレット成型時に加水分解を起こさせないために、廃棄物から再生された樹脂を充分に乾燥させる（含水率を０．０２％以下にする）工程を経ることが好ましい。

溶解装置（１）内にて得られた溶解液は、溶解装置（１）の底部から取り出されてポンプ（４）によりろ過装置（５）に送られる。
ろ過装置（５）では、溶解液中に含まれている不溶解物が精密ろ過によって除去される。
除去される不溶解物としては、廃棄物に混入している微細な埃等や、塩化メチレン溶媒に溶けないポリカーボネート又はポリ塩化ビニル以外の樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）であり、これらが除去されることで、異物や異種樹脂の混入による再生樹脂の品質低下を防ぐことができる。

ろ過装置（５）によりろ過された溶解液は、密閉容器からなる樹脂回収装置（６）へと導かれる。
ろ過装置（５）と樹脂回収装置（６）を繋ぐ通路の中途部にはエアー導入部（１５）が備えられており、樹脂回収装置（６）の内部には導入されたエアーと共に前記溶解液を噴霧する二液式噴霧装置（７）が備えられている。

樹脂回収装置（６）には装置内部を加熱するための加熱装置（８）と攪拌羽根（１６）が備えられており、樹脂回収装置（６）の内部へと導かれた溶解液は、加熱された装置内において二液式噴霧装置（７）のノズル先端からエアーと共に噴霧される。
これにより、溶解液中の溶媒が気化され、パウダー状に析出したポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂は、樹脂回収装置（６）の下部に設けられたスクリューフィーダ（１４）により装置外部へと押し出されてパウダー状のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂として回収される。

尚、本発明においては、ろ過装置（５）を通した溶解液を樹脂回収装置（６）に噴霧せずに供給し、供給された溶解液を加熱装置（８）により加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液を濃縮し、得られた濃縮液をスクリューフィーダ（１４）で押し出すようにしてもよい。
この場合、スクリューフィーダ（１４）での押し出し過程において、前記溶媒を真空引きにより除去し、取り出された溶媒除去後の液を加熱してペレタイザ（図示略）によりペレット化することにより、ペレット状のポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収することができる。

樹脂回収装置（６）内で気化された溶媒は、樹脂回収装置（６）から取り出されてコンデンサ（９）へと導かれ、コンデンサ（９）により凝縮された後、溶媒回収タンク（１０）内に回収される。
また、溶媒回収タンク（１０）内において更に気化した溶媒は、冷凍機（１１）により冷却された冷媒によりコンデンサ（１２）において冷却されて液化される。液化した溶媒は溶媒回収タンク（１０）内に回収され、冷媒は冷媒タンク（１７）に回収される。

尚、気化した溶媒中にはエアーが含まれているので、このエアーをコンデンサ（１２）の上部から取り出して活性炭充填塔（１３）へと供給し、エアー中に含まれる微量の溶媒を活性炭で吸着する。

以下、本発明に係る処理方法についての実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例により何ら限定されない。
（実施例１）
ポリカーボネート樹脂からなる成型品（ＤＶＤ）を原料廃棄物とし、これを図１に示す処理装置を用いて処理した。
より具体的には、原料廃棄物を、塩化メチレン溶媒を収容し内部温度が１５〜２０℃に冷却された樹脂回収装置（６）内に供給し、塩化メチレンと原料廃棄物が５：１（容積比）の割合で溶解した溶解液を、ろ過装置（５）を経て内部温度が８０〜１００℃となるように加熱された樹脂回収装置（６）へと供給した。
樹脂回収装置（６）への供給は、溶解液を二液式噴霧装置（７）によってエアーと共に樹脂回収装置（６）の内部へと噴霧することにより行い、これにより析出したパウダー状のポリカーボネート樹脂を回収した。

（実施例２）
ポリ塩化ビニル樹脂からなる成型品を原料廃棄物とした以外は実施例１と同様の方法を用いて、最終的にパウダー状のポリ塩化ビニル樹脂を回収した。

（比較例１）
ポリカーボネート樹脂からなる成型品（ＤＶＤ）を原料廃棄物とし、これをＮＭＰ（Ｎ―メチルー２−ピロリドン）からなる溶媒に溶解させた後、水中で析出させて得られたポリカーボネート樹脂を回収した。
（比較例２）
ポリカーボネート樹脂からなる成型品（ＤＶＤ）を原料廃棄物とし、これをＮＭＰ（Ｎ―メチルー２−ピロリドン）からなる溶媒に溶解させた後、メタノール中で析出させて得られたポリカーボネート樹脂を回収した。
（比較例３）
ポリカーボネート樹脂からなる成型品（ＤＶＤ）を原料廃棄物とし、これをノルマルヘキサンからなる溶媒に溶解させた後、溶媒を蒸発させて乾燥することにより得られたポリカーボネート樹脂を回収した。

実施例及び比較例で回収された再生樹脂の分子量を分析し、バージン樹脂の分子量又は引張り強度と比較した。ポリカーボネート樹脂に関する結果を表１に、ポリ塩化ビニル樹脂に関する結果を表２に示す。

表から明らかなように、本発明に係る処理方法により回収されたポリカーボネートの再生樹脂は、バージン樹脂と比較して分子量の低下が殆ど無かったのに対して、比較例の方法により回収された再生樹脂ではバージン樹脂に比べて分子量が著しく低下していた。
また、本発明に係る処理方法により回収されたポリ塩化ビニルの再生樹脂は、バージン樹脂と比較して引張り強度の低下が殆ど無かった。
この結果から、本発明に係る処理方法によれば、比較例すなわち従来の溶媒による処理方法では得られなかった、バージン樹脂と同等の品質を有する高品質の再生樹脂を回収することができることが確認された。

本発明は、ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂からなる廃棄物から、高品質の再生樹脂を得ることができるので、合成樹脂廃棄物の処理方法として極めて有効でありその利用価値は非常に高いものである。

本発明に係る処理方法を実施するために用いられる処理装置の一例を示すフローシートである。

符号の説明

１ 溶解装置
２ 攪拌羽根
３ 冷却装置
４ ポンプ
５ ろ過装置
６ 樹脂回収装置
７ 二液式噴霧装置
８ 加熱装置
９ コンデンサ
１０ 溶媒回収タンク
１１ 冷凍機
１２ コンデンサ
１３ 活性炭充填塔
１４ スクリューフィーダ
１５ エアー導入部
１６ 攪拌羽根
１７ 冷媒タンク

Claims (9)

1. ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた後、得られた溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより、該溶解液中からポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理方法。
2. ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた後、得られた溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより、該溶解液中からポリ塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理方法。
3. ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、加熱密閉容器内においてノズルからエアーと共に噴霧することにより、溶媒を気化させて前記溶解液中からパウダー状のポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする請求項１記載の合成樹脂廃棄物の処理方法。
4. ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、加熱密閉容器内においてノズルからエアーと共に噴霧することにより、溶媒を気化させて前記溶解液中からパウダー状のポリ塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする請求項２記載の合成樹脂廃棄物の処理方法。
5. ポリカーボネート樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、密閉容器内において加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液を濃縮し、得られた濃縮液を前記容器の下部より取り出してスクリューフィーダで押し出すとともに該押し出し過程で前記溶媒を除去し、取り出された溶媒除去後の液を加熱してペレット状のポリカーボネート樹脂を回収することを特徴とする請求項１記載の合成樹脂廃棄物の処理方法。
6. ポリ塩化ビニル樹脂の廃棄物を塩化メチレンからなる溶媒に溶解させた溶解液を、密閉容器内において加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液を濃縮し、得られた濃縮液を前記容器の下部より取り出してスクリューフィーダで押し出すとともに該押し出し過程で前記溶媒を除去し、取り出された溶媒除去後の液を加熱してペレット状の塩化ビニル樹脂を回収することを特徴とする請求項２記載の合成樹脂廃棄物の処理方法。
7. ポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を溶解させるための塩化メチレンからなる溶媒を収容した溶解装置と、該溶解装置から取り出された溶解液をろ過して不溶物を除去するろ過装置と、該ろ過装置によりろ過された溶解液を加熱して溶媒を気化させることにより該溶解液中からポリカーボネート樹脂又はポリ塩化ビニル樹脂を回収する樹脂回収装置とからなることを特徴とする合成樹脂廃棄物の処理装置。
8. 前記ろ過装置によりろ過された溶解液を樹脂回収装置へと導く通路の中途部にエアー導入部が備えられ、前記樹脂回収装置の内部には導入されたエアーと共に前記溶解液を噴霧する噴霧装置が備えられてなることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂廃棄物の処理装置。
9. 前記樹脂回収装置の下部に、加熱濃縮された溶解液を取り出すスクリューフィーダが備えられてなることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂廃棄物の処理装置。

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