JP2007210199A - 再生プラスチックの脱臭方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチックが有する刺激臭や生ごみ臭などの臭気が除去され、且つ実用に供し得る強度が確保された再生プラスチックを製造する。
【解決手段】チップ状に破砕した廃プラスチックＰ１に水酸化カルシウムＣを添加し、溶融して押出成形されたストランドＰ２を小塊にカットしてペレットＰ３を製造する。ペレットＰ３を再度溶融して射出成形することにより再生プラスチックパレットを製造する。廃プラスチックＰ１に１重量％〜５重量％（好ましくは１．５重量％〜３重量％）の水酸化カルシウムＣを添加することにより、廃プラスチックＰ１が有する刺激臭や生ごみ臭などの臭気が除去され、且つ実用に供し得る強度が確保された再生プラスチック成形品を製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、再生プラスチックの脱臭方法に関し、特に廃プラスチックが発する臭気を再生プラスチックに製造する過程で除去する脱臭方法に関する。

容器包装に係る分別収集及び再商品化の促進等に関する法律（容器包装リサイクル法）では、販売する商品について容器包装を使用する事業者および容器包装を製造する事業者に、家庭などから排出される容器包装廃棄物の再商品化（リサイクル）を義務付けており、さまざまな事業者が容器包装廃棄物の再商品化に取り組んでいる。
これらプラスチック製の容器包装廃棄物は例えば一般家庭等で排出される食品トレー等のプラスチック容器や包装材等であり、ポリプロピレンやポリエチレン等を主材料としている。容器包装廃棄物は、家電、自動車等から排出される一般プラスチック廃棄物と共にリサイクルされ、例えばプラスチック製パレットやコンテナ等に再生されることになる。しかし、これら容器包装廃棄物には食品等の各種の臭いが染みついているため、リサイクル処理に先立ってこれら容器包装廃棄物が発する刺激臭や生ごみ臭などの臭気を除去するために洗浄処理を行っている。

一方、例えば特許文献１等で示すように、プラスチック製容器包装廃棄物やその他の一般プラスチック製品の廃棄物等である廃プラスチックにはポリ塩化ビニルＰＶＣが混入している。この廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用する際に、成形時に塩酸が発生して金型等を錆びさせるのを防ぐために、リサイクルプラスチック材に０．１重量％以上の受酸剤を混合するとしている。廃プラスチックをリサイクルプラスチック材やペレット化する際に、受酸剤を添加することによって成形時に塩酸の発生を抑制できるとしている。受酸剤としては、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸マグネシウム等を用いることができるとされている。
特開２００５−６７１９６号公報

ところで、家庭等から排出される食品トレーや包装フィルム等の容器包装廃棄物は、洗浄処理のみでは容器包装廃棄物に染みついた刺激臭や生ゴミ臭などを十分に除去できなかった。そのため、洗浄後の容器包装廃棄物や一般プラスチック廃棄物等からなる廃プラスチックを加熱溶融して成形し、パレットやコンテナ等の再生プラスチック成形品を製造したり、ペレット等の成形材料からなる再生プラスチックを製造したとしても、臭気が発生するという不具合があった。特に、大気温や室温等の環境温度が３０℃以上になると、再生プラスチック成形品や再生プラスチック材料中に残存する臭気がより強く発生するという不具合がある。
特に再生プラスチックを食品や薬品等の搬送・保管用トレーに再生した場合には臭気のために不衛生であり不快感を与える不具合があった。
また、特許文献１に記載の廃プラスチックのリサイクル時における塩酸の抑制方法では、再生プラスチックに受酸剤を添加することで塩酸の発生を抑制できるが、食品トレーや包装等に付着して残存した臭気の除去や抑制については全く言及されていなかった。そのため、特許文献１に記載のように受酸剤を０．１重量％程度またはそれ以上添加することによって再生プラスチックに付着混入している臭気を除去できず、上述した不具合は改善されていなかった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、廃プラスチックが有する刺激臭や生ごみ臭などの臭気を除去すると共に実用に供し得る強度が確保された再生プラスチックを製造できる再生プラスチックの脱臭方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る再生プラスチックの脱臭方法は、廃プラスチックに周期律表第II族金属の水酸化物を１重量％〜５重量％添加すると共に廃プラスチックを溶融して、再生プラスチックを製造するようにしたことを特徴とする。
本発明は、溶融前の廃プラスチックまたは溶融状態の廃プラスチックに、周期律表第II族金属の水酸化物を１重量％〜５重量％の範囲で添加して混合・溶融することにより、周期律表第II族金属の水酸化物で廃プラスチックに付着した臭気を除去することができると共に生成された再生プラスチックの強度を確保することができる。ここで、周期律表第II族金属の水酸化物が１重量％未満だと、臭気の吸着除去が不十分であり再生プラスチック中に臭気が残存して臭気を発する欠点があり、逆に周期律表第II族金属の水酸化物が５重量％を超えると再生プラスチックの強度低下が大きくなり、更に添加した周期律表第II族金属の水酸化物自体の臭気が再生プラスチックに加わるおそれもある。
なお、再生プラスチックとして、廃プラスチックに１重量％〜５重量％の周期律表第II族金属の水酸化物を添加したものを溶融した後に冷却硬化させた再生プラスチック材料、例えばペレットでもよいし、更に再生プラスチック材料を再度溶融して射出成形により再生プラスチックの製品として成形したものでもよく、材料等の素材製品や再生品であるパレット等の最終製品でもよく、任意である。

本発明では、廃プラスチックに１重量％〜５重量％の周期律表第II族金属の水酸化物を添加して混合・溶融することによって再生プラスチックを製造することで、廃プラスチックに付着した刺激臭や生ごみ臭等の臭気が除去され且つ実用に供し得る強度が確保された再生プラスチックを製造することができる。

本発明に係る再生プラスチックの脱臭方法では、周期律表第II族金属の水酸化物として、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等を用いることができるが、水酸化カルシウムが脱臭効果が大きく、しかも低コストであり、使用に適している。
また、本発明では、廃プラスチックに、さらに水を添加するようにしてもよい。廃プラスチックに水を添加することにより、廃プラスチックの加熱溶融時に水蒸気が生成されるために、この水蒸気によって臭気成分を更に除去できることになり脱臭効果がより大きくなる。
なお、廃プラスチックを再使用するに際し、その前工程で廃プラスチックを洗浄処理するが、その際に添加された洗浄用の水分が十分に乾燥・除去されずに廃プラスチック中に付着している場合には、必ずしも別工程として水や水蒸気を添加する必要はない。また廃プラスチックは破砕した状態で溶融することが好ましい。

以下、本発明による再生プラスチックの脱臭方法の実施例について、商品の積載・運搬等に利用される再生プラスチック成形品の製造方法を例に採り、図面に基づいて説明する。図１は第一の工程の模式図、図２は第二の工程の模式図をそれぞれ示す。なお、以下の説明では便宜上、プラスチック材が押し出される方向を「先」、その逆方向を「後」と呼ぶことにする。
本発明による再生プラスチックの製造方法は、廃プラスチックからペレットを製造する第一の工程と、製造されたペレットを用いて再生プラスチック製品を製造する第二の工程とからなる。

先ず、第一の工程について説明する。
第一の工程では、チップ状に砕いた廃プラスチックＰ１に水酸化カルシウムＣを添加し、溶融して押出成形された線状のストランドＰ２をカッタ３０で略円柱状の小塊に切断してペレットＰ３を製造する。
第一の工程で用いられるペレット製造装置１は次の構成を備えている。即ちペレット製造装置１において、押出成形に使用する押出機１０が設けられ、この押出機１０は筒状の加熱シリンダ１１の中心軸に沿ってスクリュー１２が配された構造を有している。スクリュー１２は加熱シリンダ１１の後端面に設置されたモータ１３により回転駆動する。また、加熱シリンダ１１の外周部には、加熱シリンダ１１の内部を加熱するために、図示しないヒータが巻かれている。
加熱シリンダ１１の先端面は略円形板状に形成されたダイ１５を有している。ダイ１５には、加熱シリンダ１１内で加熱・溶融した廃プラスチックＰ１を線状のストランドＰ２として押し出し成形しながら排出するための複数の孔１５ａ…が形成されている。一方、加熱シリンダ１１の後端部には、廃プラスチックＰ１を加熱シリンダ１１内に投入するためのホッパー１４が取り付けられている。
加熱シリンダ１１の中間部から先端部近傍にかけて、内部に水Ｗを供給して廃プラスチックＰ１の臭気を水蒸気で脱臭するための配水管１６ａが配設されている。配水管１６ａは例えば複数に分岐されて供給孔１１ａ、…を介して加熱シリンダ１１内に供給され、加熱されて水蒸気になる。また、各供給孔１１ａより若干先端側（下流側）には加熱シリンダ１１内の水蒸気を外部に吸引排出する排出孔１１ｂ、…と排出路１８が設けられている。供給孔１１ａと排出孔１１ｂは加熱シリンダ１１の円周面に略対向する角度位置に配設されていることが好ましい。

また、加熱シリンダ１１のダイ１５の先端側には、冷却水２１が貯留された冷却水槽２０が設けられている。加熱シリンダ１１のダイ１５の各孔１５ａから押出された廃プラスチックＰ１の溶融樹脂はスクリュー１２の回転によって水酸化カルシウムＣがほぼ均等に樹脂中に分散され、そして線状のストランドＰ２として冷却水２１中に浸漬される。冷却水２１の水面上には各ストランド２１が水面上に浮くのを防ぐ抑え部材２２が所定間隔で設けられている。
冷却水槽２１の前方側にはカッタ部３０が設けられ、冷却された複数のストランドＰ２を引き上げて所定間隔で切断して略円柱状のペレットＰ３…を形成することになる。

また、第二の工程では、第一の工程で製造されたペレットＰ３を再度溶融して射出成形により再生プラスチック製の成形品Ｐ４を成形する。
射出成形に使用する射出成形機４０は、先端部にノズル４５が形成された筒状の加熱シリンダ４１の中心軸に沿ってスクリュ４２が配された構造をしている。スクリュ４２は加熱シリンダ４１の後端面に設置されたモーター４３により回転駆動するとともに、加熱シリンダ４１内を前後に移動できるようになっている。
加熱シリンダ４１の外周部には、加熱シリンダ４１の内部を加熱するために、図示しないヒータが巻かれ、加熱シリンダ４１の後端部には、ペレットＰ３を加熱シリンダ４１内に投入するためのホッパ４４が取り付けられている。
また、加熱シリンダ４１のノズル４５先端側には、金型５０が当接して接続配置されている。ノズル４５の先端は金型５０内に設けたスプルー５１を介して再生プラスチック成形品Ｐ４を成形するためのキャビティ５２に接続されている。

本実施例による再生プラスチックの製造装置１は上述の構成を備えており、次に再生プラスチック材であるペレットＰ３及び再生プラスチック製品であるパレットの製造方法とその脱臭方法について説明する。
図１において、例えば食品トレーや食品包装シート等の容器包装廃棄物（や一般プラスチック製廃棄物）等からなる廃プラスチックＰ１は、前工程で洗浄した後、乾燥工程を経てチップ状に砕いてホッパー１４に投入する。その際、投入する廃プラスチックＰ１の全重量に対して１重量％〜５重量％、好ましくは１．５重量％〜３重量％の水酸化カルシウム（消石灰：Ｃａ（ＯＨ）_２）Ｃを添加する。水酸化カルシウムＣは例えばパウダー状であることが混合分散を促進するために好ましい。
押出機１０のスクリュ１２を回転させると、廃プラスチックＰ１が加熱シリンダ１１内で溶融され、水酸化カルシウムＣと共に均一に分散混合されて先端部のダイ１５方向へ移動する。この際、配水管１６ａを介して水槽１６の水Ｗを注水孔１１ａから加熱シリンダ１１内に供給し、熱によって水は水蒸気となって溶融状態にある廃プラスチックＰ１から臭気を吸収する。臭気を吸着・吸収した水蒸気は、加熱シリンダ１１に設けられた排水孔１１ｂを介して強制的に吸引排出される。

そして、スクリュ１２の回転によってダイ１５に設けた各孔１５ａから押し出された溶融状態にある廃プラスチックＰ１は線状のストランドＰ２として排出され、自身の重みで冷却水槽２０に蓄えられた冷却水２１中に浸されて固化される。そして後方から順次押し出されたストランドＰ２は、抑え部材２２によって水面に浮上するのを抑制された状態で冷却水槽２０の先端部まで押し進められ、カッタ部３０で水面から引き出される。
カッタ部３０ではカッタ３０ａで所定間隔で略円柱状の小塊にカットされてペレットＰ３に成形される。ペレットＰ３はこの状態で廃プラスチックＰ１に含まれていた臭気が水酸化カルシウムＣと水蒸気で除去されているために、ペレットＰ３中の臭気は低減されている。しかも水酸化カルシウムＣは廃プラスチックＰ１の全重量に対して１重量％〜５重量％の範囲内にコントロールされているから、ペレットＰ３の強度はその後の成形品として再生された際に、例えば再生プラスチックパレットとして必要十分な強度を確保されている。そのため、ペレットＰ３の状態で上記臭気の除去と強度を備えた再生プラスチック材としての製品を構成している。

さて、ここで水酸化カルシウムＣおよび水Ｗ（水蒸気）がストランドＰ２に及ぼす作用について説明しておく。
図３（ａ）に示すストランドＰ２において、押出機１０内で溶融プラスチック中に水酸化カルシウムＣや水蒸気Ｗ１が均一に分散混合し、ダイ１５の孔１５ａから押し出されたストランドＰ２の表面には一部のパウダー状の水酸化カルシウムＣや水蒸気Ｗ１が混在することになる。また、容器包装廃棄物には分別や洗浄不足により若干のアルミニウム等の異物が混入している場合もある。
そうすると、ストランドＰ２には引張り応力が作用しているため、図３（ｂ）に示すように、異物が存在する箇所や、異物或いは水酸化カルシウムＣ等の欠損部Ｄに応力集中が起こる等してストランドＰ２が破断する原因となるが、混在する水酸化カルシウムＣや水蒸気Ｗ１が溶融プラスチックの粘度を下げる作用があるため、さらにストランドＰ２の破断を助長することになる。
そのため、水酸化カルシウムＣの添加量が５重量％を越えると、ストランドＰ２の破断を一層助長することになるが、ストランドＰ２が破断するとカッター部３０へは自動的に引っ張り搬送できなくなり、ペレットＰ３の製造効率が低下する。このような現象は、水酸化カルシウムＣだけでなく、水蒸気Ｗ１の付着によっても同様に起こるが、水蒸気Ｗ１は吸引排出する排出管１８を通して回収するために、水酸化カルシウムＣよりはストランドＰ２の切断が発生する可能性は小さい。

次に第二の工程として、射出成形機４０に設けたホッパ４４にペレットＰ３を投入する。すると、ヒータで加熱制御された加熱シリンダ４１内のスクリュー４２を回転させることによりペレットＰ３が混練・可塑化され、溶融状態でスクリュー４２の先端側に移動する。そして、スクリュ４２の先端側に溶融したペレットＰ３が溶融プラスチックとして溜まるにつれて、溜った溶融プラスチックからの反力によってスクリュー４２が後退させられる。
次にスクリュ４２の先端側に所定量の溶融プラスチックが貯えられた時点で、スクリュ４２の回転を停止させる。この後、射出開始タイミングに至った時点で、スクリュ４２を急速前進させて、ノズル４５から金型５０内のスプルー５１を介してキャビティ５２内に溶融プラスチックを射出・充填し、再生プラスチック成形品Ｐ４を成形する。

〈試験例〉
最後に、水酸化カルシウムＣの最適添加量を決定するために実施したペレットＰ３のサンプルテストについて試験例として説明する。
試験条件として、表１に示すように、廃プラスチックＰ１に水酸化カルシウムＣを表１に示す重量％で０〜６重量％の範囲に亘って順次添加するものとして、１０種類のペレットＰのサンプルを製造した。押出成形時に加熱シリンダ１１内に水槽１６の水を注入せずにペレットＰ３を製造した。
得られた各ペレットＰ３について、曲げ弾性率（単位ＭＰａ）、Ｉｚｏｄ（衝撃強度）（単位ＫＪ／ｍ^２）について強度試験を実施した。そして、各ペレットＰ３が発する臭いについて官能試験を実施した。
ここで、官能試験は、鼻で臭いを嗅いで感覚的な判定を行うものであり、製造後２４時間以上経過した各ペレットＰ３をビニール袋に入れ、２３℃に温度調節した後に、臭いを嗅いだ結果を示したものである。
官能試験は、表２（ａ）について示すＡ，Ｂ二種類の臭いを検査し、臭いの強さについても「殆ど臭わない」をランク１、「激しく臭う」をランク５としてその間をランク２，３，４に段階的に区分した５段階に設定した。
表１にその試験結果を示す。

水酸化カルシウムＣを添加したケース（０．５重量％〜６重量％）と水酸化カルシウムＣを添加しないケース（０重量％）とを比較した場合、水酸化カルシウムＣを添加することによる曲げ弾性率の低下は僅かであるが、Ｉｚｏｄはかなり低下することがわかる。因みに、水酸化カルシウムＣを１重量％添加した場合のＩｚｏｄは水酸化カルシウムを添加しない場合のＩｚｏｄの９８％、３重量％の場合は９４％、５重量％の場合は９０％、５．５重量％の場合は８５％、６重量％の場合は８１％となる。
即ち、水酸化カルシウムＣの添加量を５重量％以下とすれば、水酸化カルシウムＣを添加しない場合の９０％の強度を確保でき、更に３重量％以下とすれば９４％以上の強度を確保できることがわかる。従って、水酸化カルシウムＣの添加量は、多くとも５重量％以下、好ましくは３重量％以下とする必要がある。
一方、臭気についてみた場合、水酸化カルシウムＣの添加量を１重量％とすると、刺激臭の程度は２、石鹸臭および生ごみ臭の程度は３であり、実用上、問題無い。更に水酸化カルシウムＣの添加量を１．５重量％以上とすると、刺激臭の程度、石鹸臭及び生ごみ臭の程度はいずれも２以下であり、一層臭気の少ない好ましい結果になる。
しかしながら、水酸化カルシウムＣの添加量が０．５重量％以下になると臭気の程度はＡ，Ｂいずれも４以上になり、かなり臭気を感じ不快感を与えることがわかる。
以上の結果から、廃プラスチックＰ１に対する水酸化カルシウムＣの添加量は、少なくとも１重量％以上、好ましくは１．５重量％以上とする必要がある。

本実施例による再生プラスチックの製造方法及び脱臭方法は、チップ状に破砕した廃プラスチックＰ１に水酸化カルシウムＣを添加し、溶融して押出成形されたストランドＰ２を略柱状の小塊にカットしてペレットＰ３を製造したものであり、また、更に当該ペレットＰ３を再度溶融して射出成形することにより再生プラスチック成形品Ｐ４を製造するものである。そして廃プラスチックＰ１に１重量％〜５重量％（好ましくは１．５重量％〜３重量％）の水酸化カルシウムＣを添加することにより、廃プラスチックＰ１が有する刺激臭や生ごみ臭などの臭気が除去され、且つ実用に供し得る強度が確保された再生プラスチック成形品Ｐ４を製造することが可能となる。
なお、廃プラスチックＰ１に水酸化カルシウムＣを添加すれば塩素ガスも除去することができる。
また、廃プラスチックＰ１に対する添加物として、水酸化カルシウムＣ以外に水蒸気を添加してストランドＰ２の押出成形前の溶融状態で強制的に吸引排出することで、更に廃プラスチックＰ１の臭気を水蒸気と共に脱臭できるため、一層好ましい。

以上、本発明に係る再生プラスチックの脱臭方法の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施例では、周期律表第II族金属の水酸化物として水酸化カルシウムを使用しているが、水酸化マグネシウムや水酸化バリウム等、他の周期律表第II族金属の水酸化物でもよい。また、上記の実施例では、廃プラスチックの脱臭を促進するために、加熱シリンダ１１内で溶融状態の廃プラスチックに対して水を注入して吸引排出しているが、水を注入しなくてもよい。前工程で廃プラスチックＰ１を洗浄する際に付着した水分が乾燥処理後も一部残留することがあるからである。
なお、上述の実施例では、廃プラスチックＰ１から再生プラスチックからなるパレット等の成形品Ｐ４を製造する方法として脱臭方法を説明したが、ペレットＰ３を製造した段階で本発明による脱臭方法を完結させてもよいことはいうまでもない。
また、上述の実施例では、廃プラスチックＰ１のチップに水酸化カルシウムＣを添加して加熱溶融するようにしたが、廃プラスチックＰ１のチップを加熱溶融した後に水酸化カルシウムＣを添加するようにしてもよい。
さらにまた、上記の実施例で示すように、廃プラスチックから再生プラスチック製のパレット等の再生品を製造する場合、再生用樹脂原料として廃プラスチックのみを用いたが、これに限定することはない。例えば、廃プラスチックから再生プラスチックを製造する場合、ペレットＰ３を溶融する第二工程の段階で、廃プラスチックにバージンプラスチックをある割合混入してもよい。

廃プラスチックからペレットを製造するまでの工程を示した模式図である。 ペレットから再生プラスチックを製造するまでの工程を示した模式図である。 ストランドの表面に付着した水酸化カルシウムおよび水（水蒸気）の作用を説明するための図である。

符号の説明

１０ 押出機
１１、４１ 加熱シリンダ
１１ａ 注水孔
１１ｂ 排水孔
１５ ダイ
１５ａ 孔
１６ 水槽
１６ａ 配水管
２０ 冷却水槽
２１ 冷却水
３０ カッタ
４０ 射出成形機
５０ 金型
Ｐ１ 廃プラスチック
Ｐ２ ストランド
Ｐ３ ペレット（再生プラスチック）
Ｐ４ 再生プラスチック成形品（再生プラスチック）
Ｃ 水酸化カルシウム
Ｗ 水
Ｄ 欠損部

Claims (3)

1. 廃プラスチックに周期律表第II族金属の水酸化物を１重量％〜５重量％添加すると共に前記廃プラスチックを溶融させて、再生プラスチックを製造するようにしたことを特徴とする再生プラスチックの脱臭方法。
2. 前記周期律表第II族金属の水酸化物が水酸化カルシウムである請求項１に記載の再生プラスチックの脱臭方法。
3. 前記廃プラスチックに水を添加するようにした請求項１または２に記載の再生プラスチックの脱臭方法。
   

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