JP2017170653A - 廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法 - Google Patents

廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 廃プラスチックを材質の種類ごとに高精度に選別できる廃プラスチックの選別処理システムを提供すること。【解決手段】 本システムは、複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別する廃プラスチックの選別処理システムであって、材質による波長の吸収度の相違に基づいて再利用プラスチックを選別する光学式選別装置1と、材質による比重の相違に基づいて再利用プラスチックの純度を高める遠心分離機3と、を備え、光学式選別装置1および遠心分離機3を用いて廃プラスチックを処理することにより、再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別する機能を有する。【選択図】図1

Description

本発明は、プラスチック資源ごみを含む廃棄物から、リサイクル用の廃プラスチックを選別するための廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法に関する。
近年、資源の有効活用のため、廃プラスチックのリサイクル処理が行われている。リサイクル処理のために収集された廃プラスチックには、ごみ袋、ペットボトル、トレイ等が含まれており、多くの種類のプラスチックが混在しているほか、紙、金属、砂等の異物が混入している。そのため、リサイクル処理においては、廃プラスチックから異物を除去するとともに、材質毎に選別する必要があり、そのような選別技術の開発が行われている。
例えば、特許文献1には、廃プラスチックをリサイクル処理して再利用するため、揺動式選別機を用いて、廃プラスチックを重量物(固形プラスチック)と小径物(金属片、木屑等)と軽量物(フィルム系プラスチック)に分離することにより、軽量物として、ポリオレフィン(PO:ポリエチレン(PE)およびポリプロピレン(PP))が主であるフィルム系プラスチックおよびトレイ系プラスチックを選別し、重量物・小径物として、ペットボトル等の固形プラスチックや金属等を除去し、さらに風選、磁選、比重分離等を行うことで異物の除去率を高めることが記載されている(段落[0013]参照)。
さらに、特許文献1では、プラスチックの材質の種類の選別として、燃焼時に塩素ガスを発生する塩素含有プラスチックであるPVC(ポリ塩化ビニル)やPVDC(ポリ塩化ビニリデン)をPPから高精度に選別するために、遠心分離機を使用することが記載されている(段落[0004]、[0006]参照)。
ここで、遠心分離機は、例えば水と廃プラスチックを投入した容器を回転させて遠心分離することにより、水を媒体として軽比重プラスチックと重比重プラスチックを分離するものであり、比重が0.9程度のPPと、比重が1.1ないし1.4程度の塩素含有プラスチックとを効果的に選別することができる。
しかし、近年、資源の有効再利用の観点から、廃プラスチックの材質について単一の種類ごとの選別のニーズが高まってきているところ、例えば特許文献1の選別処理方法では、PPと塩素含有プラスチックとの選別は可能であるが、ポリエチレン系プラスチックであるPEとPPとの選別は極めて困難もしくは不可能であった。
特開2003−191238号公報
本発明は、従来技術の前記課題に鑑みなされたものであり、廃プラスチックを材質の種類ごとに単一種類の再利用プラスチックとして高精度に選別することができ、純度の高い再生プラスチック製品の製造に寄与できる廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別するための廃プラスチックの選別処理システムであって、材質による波長の吸収度の相違に基づいて前記再利用プラスチックを選別するための光学式選別装置と、材質による比重の相違に基づいて前記再利用プラスチックの純度を高めるための遠心分離機と、を備え、前記光学式選別装置および前記遠心分離機を用いて前記廃プラスチックを処理することにより、前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別する機能を有する、ことを特徴とする。
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記光学式選別装置により前記廃プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別し、選別された前記種類別の再利用プラスチックの純度を前記遠心分離機により高めるように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の第3の態様は、第1の態様において、前記遠心分離機により前記再利用プラスチックの純度を高め、純度が高められた前記再利用プラスチックから前記光学式選別装置により前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するように構成されている、ことを特徴とする。
本発明の第4の態様は、第1乃至第3のいずれかの態様において、前記再利用プラスチックが、ポリエチレンおよびポリプロピレンである、ことを特徴とする。
本発明の第5の態様は、第4の態様において、前記光学式選別装置により、さらにポリスチレンを選別するように構成されている、ことを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明の第6の態様は、複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別する廃プラスチックの選別処理方法であって、材質による波長の吸収度の相違に基づいて前記再利用プラスチックを選別する材質選別工程と、材質による比重の相違に基づいて前記再利用プラスチックの純度を高める遠心分離工程と、を有し、前記材質選別工程および前記遠心分離工程により、前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別する、ことを特徴とする。
本発明の第7の態様は、第6の態様において、前記材質選別工程が、前記廃プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するものであり、前記遠心分離工程が、前記材質選別工程により選別された前記種類別の再利用プラスチックの純度を高めるものである、ことを特徴とする。
本発明の第8の態様は、第6の態様において、前記遠心分離工程が、前記再利用プラスチックの純度を高めるものであり、前記材質選別工程が、前記遠心分離工程により純度が高められた前記再利用プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するものである、ことを特徴とする。
本発明の第9の態様は、第6乃至第8のいずれかの態様において、前記再利用プラスチックが、ポリエチレンおよびポリプロピレンである、ことを特徴とする。
本発明の第10の態様は、第9の態様において、前記材質選別工程が、前記廃プラスチックから前記ポリエチレンおよび前記ポリプロピレンが選別されて除去された残留物からさらにポリスチレンを選別することを含む、ことを特徴とする。
本発明によれば、廃プラスチックを材質の種類ごとに高精度に選別することができ、純度の高い再生プラスチック製品の製造に寄与できる廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法を提供することができる。
本発明に係る廃プラスチックの選別処理システムの第一の実施形態の基本構成を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第一の実施形態におけるPPおよびPOについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理システムの光学式選別機の構成を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第一の実施形態におけるPEおよびPOについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第一の実施形態におけるPP、POおよびPSについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第一の実施形態におけるPE、POおよびPSについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理システムの第二の実施形態の基本構成を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第二の実施形態におけるPPまたはPEおよびPOについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。 本発明に係る廃プラスチックの選別処理方法の第二の実施形態におけるPPまたはPE、POおよびPSについて高純度に選別する基本処理手順を示す図である。
本発明に係る廃プラスチックの選別処理システムおよび方法の第一の実施形態について、以下、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態による選別処理システムの基本構成を示す図である。
本実施形態による廃プラスチックの選別処理システム(以下、「選別処理システム」という。)20は、複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別するものであり、ペットボトルなどの廃プラスチック等を圧縮し梱包したベール品(圧縮梱包体)8を解砕する解砕機5、廃プラスチックから異物を除去するトロンメル6、特定の種類の材質の廃プラスチックの選別を行う光学式選別機1a、1b、1c、廃プラスチックを細かな粒子に粉砕する粉砕機2および比重差の異なる廃プラスチックを選別する遠心分離機3を備えている。
図2は、PPについて単一種類の廃プラスチックとして種類別に高純度に選別する基本処理手順である。
以下、選別処理システム20を利用して、廃プラスチックから、PPを高純度に選別する選別処理システムおよび選別処理方法について、図面に基づき説明する。
選別処理システム20が備えられている廃棄物処理施設においては、廃プラスチックは、通常、ベール品8等の形態により搬入されるため、ベール品8は、解砕機5により解砕される(図2の工程S1)。
なお、解砕機5は、特に限定されるものではなく、例えば、ケーシング内に、周囲に軸刃が配設された解砕ロータと、解砕ロータの周囲に固定刃とを備え、ケーシング内に投入されたベール品8を固定刃と軸刃により解砕する構成のものなどが使用される。
異物除去のためのトロンメル6は、回転式篩装置の一種であり、中心軸が水平またはわずかに傾けて設置された円錐形状または円筒形状の篩の内部に処理物を投入し、軸回りに低速回転させて所定の粒径以下の小片などを選別するものであり、解砕機5により解砕されて内容物が取り出された廃プラスチックから、砂等の異物9が選別・除去される(工程S2)。
トロンメル6により砂等の異物9が除去された廃プラスチックは、手選コンベア7上において作業員による手選により、未破袋品の破袋、および長物、大物その他の異物10が除去される(工程S3)。
光学式選別機1a、1b、1cは、選別対象物に近赤外線を照射し、材質により波長の吸収率が異なるという性質を利用して、材質ごとの選別を行うことが可能な材質選別機であり、図3に示されるように、投入口21と、搬送コンベア22と、光源ランプ23と、検出器24と、制御盤25と、エアタンク26と、選別品コンベア27と、残留物コンベア28とを備える。
選別対象品12は、投入口21より搬送コンベア22上に投入され、光源ランプ23から搬送コンベア22の幅方向に近赤外線を高速走査により照射して反射した光が検出器24に入射する。検出器24に入射した光による検出データは、制御盤25により演算処理され、反射した光の波長に基づいて選別すべき選別品13を検出するとともに、選別品13の位置を検出し、検出された位置情報に基づき、エアタンク26を作動させて搬送コンベア22の先端に配設されているエアノズル29からエアを噴出して選別品13を選別品コンベア27上に移載する。
選別品13が検出されなかった場合には、エアノズル29からエアが放出されず、選別品13以外の残留物14は、搬送コンベア22の先端から残留物コンベア28上に自然落下する。
光学式選別機1a、1b、1cは、選別品に応じた反射光の波長を予め設定することにより、材質ごと、例えば、PE(ポリエチレン系プラスチック)、PP(ポリプロピレン系プラスチック)、PS(ポリスチレン系プラスチック)、PVC(ポリ塩化ビニル)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、EPS(発泡スチロール)を選別することができる。
本実施形態による選別処理システムにおいては、工程S4において光学式選別機1aにより、手選により長物等の異物10が除去された廃プラスチックから、まず、PO(PPおよびPE)が選別され、PO以外の廃プラスチック(PS、EPS、PVC、PET等)が除去される(工程S4)。
工程S4により選別されたPOは、光学式選別機1bに投入され、選別品をPPとして選別することにより、PPとPO(PEが主体)とに選別される(工程S5)。
遠心分離機3は、材質の比重差を利用して浮力の相違により選別を行う比重選別機の一種であり、遠心力を利用することにより、外乱(形状や気泡等)を除去して高精度に選別品13を選別できることを特徴としたものである。
工程S4により、光学式選別機1aを使用してPO以外の廃プラスチックを除去してPOが選別されたが、廃プラスチックの塊などが互いに絡み合うなどして選別されたPO内にまだ少量のPO以外の廃プラスチック(例えばPVC、PET)が混入している可能性があるため、高純度のPO製品を製造するために、遠心分離機3を利用することとしたものである。
PEおよびPPの比重が1未満の0.9ないし0.99であるのに対して、PVC、PET等の比重が1以上の1.1ないし1.4であることから、前記のような特徴を有する遠心分離機3を使用することにより、PEまたはPPと、PVCおよびPET等とを効果的に選別することができ、高純度のPEまたはPPを得ることができる。
ここで、遠心分離機3による選別においては、その選別原理から、選別対象物は、粒径の小さな小片ないし粒子(好ましくは粒径20mm以下)に粉砕して投入される必要があるため、遠心分離機3の投入の前処理として、選別対象物の粉砕が行われる。
そこで、本実施形態においては、工程S5により選別された選別品PPは、粉砕(工程S7)を実施した後、遠心分離機3により遠心分離(工程S8)を行い、PPの純度をさらに高める。遠心分離により高純度化されたPPは、造粒設備4へ移送されて造粒される(工程S9)。
なお、一般にPEを原料として製造されることが多い袋体などの破砕片等が手選別等により十分除去されておらず、PPに絡み合うなどしていると、工程S5において選別されたPP中に混入している可能性があるが、PPとPEの比重はほぼ同じであるため、遠心分離機3では、PPとPEとを選別することは極めて困難または不可能である。このため、本実施形態においては、PPの純度をより高めるために、遠心分離機3への投入前に除袋しておくこととしている(工程S6)。ただし、上流工程の手選別等において十分な除袋がされていれば、除袋(工程S6)は省略することができる。
工程S6により除去された袋体等のPEは、工程S5により選別されたPOと合わせて、後記の選別処理等(工程S10乃至S12)が行われる。
また、工程S5により選別されたPOは、粉砕機2により粉砕(工程S10)を実施した後、遠心分離機3により遠心分離(工程S11)を行い、POの純度をさらに高める。遠心分離により高純度化されたPOは、造粒設備4へ移送されて造粒される(工程S12)。
なお、工程S11により選別された高純度POは、工程S4により選別されたPO(PPおよびPE)を工程S5により選別されたものなので、実質的には高純度PEとなっている。
以上のように、本実施形態による廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法により、廃プラスチックから、PPとPOについて、高純度に選別することができる。
次に、前記とは逆に、選別処理システム20を利用して、廃プラスチックから、PEを高純度に選別する選別処理方法について説明する。
図4は、PEについて単一種類の廃プラスチックとして種類別に高純度に選別する基本処理手順である。
PEを高純度に選別処理する場合は、工程S4まではPPを高純度に選別処理する場合と同じであり、工程S5において、光学式選別機1bによりPEの選別を行う。
工程S5により選別されたPEは、工程S6にて粉砕された後、工程S7にて遠心分離によりPVC、PET等が除去されて高純度PEが選別され、造粒(工程S8)のために造粒設備4へ移送される。
工程S5により選別されたPO(PPが主体)は、工程S9にて粉砕された後、工程S10にて遠心分離によりPVC、PET等が除去されて高純度PPが選別され、造粒(工程S11)のために造粒設備4へ移送される。 次に、本実施形態において、PPおよびPEの他にPSも選別する場合の選別処理方法について、説明する。
図5は、PPおよびPOに加えてPSも種類別に高純度に選別する場合の基本処理手順である。
以下、図5に基づき、PPと、POと、PSおよびEPSとを選別する方法について説明するものとし、特に説明しない事項については、矛盾等がない限り、前記のPPおよびPOを高純度に選別する場合の基本処理手順と同様である。
なお、EPSは、別称を発泡ポリスチレンといい、気泡を含ませたポリスチレン(約98%が空気)であり、材質的にはポリスチレン(PS)であるため、リサイクルに際しては、PSとともに熱により溶解されてインゴットに減容、成形されるため、PSと一体として選別される。
PP、POを選別する方法については、前記のPPおよびPOを高純度に選別する場合と同様である。
PSおよびEPSは、工程S4により、PO以外とされて選別された廃プラスチックについて、光学式選別機1cにより一体として選別が行われ(工程S13)、一体として選別されたPSおよびEPSが減容処理(工程S14)のために減容設備15に移送される。
次に、本実施形態において、PEおよびPOに加えてPSを選別する場合の選別処理方法について、説明する。
図6は、PE、POおよびPSを種類別に高純度に選別する場合の基本処理手順である。
以下、図6に基づき、PEと、POと、PSおよびEPSとを選別する方法について説明するものとし、特に説明しない事項については、矛盾等がない限り、前記のPPおよびPOを高純度に選別する場合の基本処理手順と同様である。
なお、PEおよびPOを高純度に選別する場合も、PPおよびPOを高純度に選別する場合(図5)と同様に、EPSは、PSと一体として選別される。
PE、POを選別する方法については、前記のPEおよびPOを高純度に選別する場合(図4)と同様である。
PSおよびEPSは、工程S4により、PO以外とされて選別された廃プラスチックについて、光学式選別機1cにより一体として選別が行われ(工程S12)、一体として選別されたPSおよびEPSが減容処理(工程S13)のために減容設備15に移送される。
本発明に係る廃プラスチックの選別処理システムおよび方法の第二の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下においては、第一の実施形態との相違点を中心に説明することとし、特に説明しない事項については、矛盾がない限り、第一の実施形態と同じである。
図7は、本実施形態による選別処理システムの基本構成を示す図であり、図8は、本実施形態におけるPPまたはPEについて単一種類の廃プラスチックとして高純度に選別する基本処理手順を示す図である。
本実施形態は、上述した第一の実施形態における光学式選別機1bによるPEまたはPPの選別処理と、遠心分離機3によるPEまたはPPの遠心分離処理の順序を入れ替えたものである。
第二の実施形態における工程SA1ないしSA4は、それぞれ第一の実施形態における工程S1ないしS4と同じである(図8および図9並びに図2および図4、図5、図6参照)。
第二の実施形態においては、工程SA4によりPOが選別され、PO以外の廃プラスチックが除去される。選別されたPOは、第一の実施形態と異なり、PPまたはPEとPOとの選別前に遠心分離によりPVC、PET等が除去され(工程SA5およびSA6)、高純度化される。高純度化されたPOは、光学式選別機1bに投入され、選別品をPPまたはPEとしてPPとPOまたはPEとPOとに選別され(工程SA7)、高純度PPおよび高純度POまたは高純度PEおよび高純度POが得られる。
工程SA7にて選別されたPPおよびPOまたはPEおよびPOは、それぞれ造粒設備4へ移送されて造粒される(工程SA8およびSA9)。
以上のように、本実施形態による廃プラスチックの選別処理システムおよび選別処理方法により、廃プラスチックから、PPまたはPEおよびPOについて、高純度に選別することができる。
本実施形態においては、第一の実施形態と異なり、PPとPOまたはPEとPOの選別は、最終工程(工程SA7)において行われるので、工程SA7の実行により、同時に高純度化PPおよび高純度化PO、または高純度化PEおよび高純度化POが得られる。
次に、本実施形態において、PPおよびPE、POの他にPSも選別する場合の選別処理方法について、説明する。
図9は、PPおよびPE、POに加えてPSも種類別に高純度に選別する場合の基本処理手順である。
以下、図9に基づき、PP、PE、POおよびPSを選別する方法について説明するものとし、特に説明しない事項については、矛盾等がない限り、前記のPPおよびPE、POを高純度に選別する場合の基本処理手順と同様である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態と同様に、EPSは、PSと一体として選別される。
PP、PE、POを選別する方法については、前記のPP、PE、POを高純度に選別する場合(図8)と同様である。
PSおよびEPSは、工程SA4により、PO以外とされて選別された廃プラスチックについて、光学式選別機1cにより一体として選別が行われ(工程SA10)、一体として選別されたPSおよびEPSが減容処理(工程SA11)のために減容設備15に移送される。
1a、1b、1c 光学式選別機
2 粉砕機
3 遠心分離機
4 造粒設備
5 解砕機
6 トロンメル
7 手選コンベア
8 ベール品
9 砂等の異物
10 長物等の異物
11 除袋機
12 選別対象物
13 選別品
14 残留物
15 減容設備
20 廃プラスチック選別処理システム
21 投入口
22 搬送コンベア
23 光源ランプ
24 検出器
25 制御盤
26 エアタンク
27 選別品コンベア
28 残留物コンベア
29 エアノズル

Claims (10)

  1. 複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別するための廃プラスチックの選別処理システムであって、
    材質による波長の吸収度の相違に基づいて前記再利用プラスチックを選別するための光学式選別装置と、
    材質による比重の相違に基づいて前記再利用プラスチックの純度を高めるための遠心分離機と、を備え、
    前記光学式選別装置および前記遠心分離機を用いて前記廃プラスチックを処理することにより、前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別する機能を有する、廃プラスチックの選別処理システム。
  2. 前記光学式選別装置により前記廃プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別し、選別された前記種類別の再利用プラスチックの純度を前記遠心分離機により高めるように構成されている、請求項1に記載の廃プラスチックの選別処理システム。
  3. 前記遠心分離機により前記再利用プラスチックの純度を高め、純度が高められた前記再利用プラスチックから前記光学式選別装置により前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するように構成されている、請求項1に記載の廃プラスチックの選別処理システム。
  4. 前記再利用プラスチックが、ポリエチレンおよびポリプロピレンである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の廃プラスチックの選別処理システム。
  5. 前記光学式選別装置により、さらにポリスチレンを選別するように構成されている、請求項4に記載の廃プラスチックの選別処理システム。
  6. 複数種類の材質を含む廃プラスチックから再利用プラスチックを選別する廃プラスチックの選別処理方法であって、
    材質による波長の吸収度の相違に基づいて前記再利用プラスチックを選別する材質選別工程と、
    材質による比重の相違に基づいて前記再利用プラスチックの純度を高める遠心分離工程と、を有し、
    前記材質選別工程および前記遠心分離工程により、前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別する、廃プラスチックの選別処理方法。
  7. 前記材質選別工程が、前記廃プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するものであり、
    前記遠心分離工程が、前記材質選別工程により選別された前記種類別の再利用プラスチックの純度を高めるものである、請求項6に記載の廃プラスチックの選別処理方法。
  8. 前記遠心分離工程が、前記再利用プラスチックの純度を高めるものであり、
    前記材質選別工程が、前記遠心分離工程により純度が高められた前記再利用プラスチックから前記再利用プラスチックの少なくとも1種類を種類別の再利用プラスチックとして選別するものである、請求項6に記載の廃プラスチックの選別処理方法。
  9. 前記再利用プラスチックが、ポリエチレンおよびポリプロピレンである、請求項6乃至8のいずれか一項に記載の廃プラスチックの選別処理方法。
  10. 前記材質選別工程が、前記廃プラスチックから前記ポリエチレンおよび前記ポリプロピレンが選別されて除去された残留物からさらにポリスチレンを選別することを含む、請求項9に記載の廃プラスチックの選別処理方法。
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