JP2023117835A - プラスチックトレイ用再生材を製造する方法およびプラスチックトレイ用再生材 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] プラスチックトレイのポストコンシューマ材料からプラスチックトレイ用再生材を製造する方法であって、下記の(A)および(B)を備えるプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(A)除染工程
(B)成分分離工程
[2] 前記除染工程(A)が、下記の処理(A1)および(A2)を有する[1]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(A1)洗浄処理
(A2)汚染物質除去処理
[3] 前記洗浄処理(A1)が、下記の処理(a1)~(a3)を有する[2]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(a1)分光分析による材料選別処理
(a2)液体洗浄処理
(a3)摩擦洗浄処理
[4] 前記分光分析による材料選別処理(a1)が、分光分析で得られたスペクトルに基づいて前記ポストコンシューマ材料を、ポリエチレンテレフタレートおよび/またはポリプロピレンなるものと、その他の成分からなるものに選別するものである[3]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[5] 前記汚染物質除去処理(A2)が、加熱処理を有する[2]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[6] 前記加熱処理が、赤外線加熱処理、真空加熱処理、窒素気流加熱処理からなる群から選ばれた少なくとも一つを有する[5]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[7] 前記成分分離工程(B)が、下記の処理(B1)を有する[1]~[6]のいずれかのプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(B1)分光分析による材料選別処理
[8] 前記成分分離工程(B)が、下記の処理(B2)を有する[1]~[7]のいずれかのプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(B2)比重差を利用する材料選別処理
[9] 前記プラスチックトレイのポストコンシューマ材料がポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンを含むものであり、前記成分ごとの分離がポリエチレンテレフタレートとポリプロピレンとそれ以外のプラスチックとに分離するものであって、ポリエチレンテレフタレートとして分離されたプラスチックトレイ用再生材におけるポリプロピレンの含有量が10質量%以下であり、ポリプロピレンとして分離されたプラスチックトレイ用再生材におけるポリエチレンテレフタレートの含有量が10質量%以下である[1]~[8]のいずれかのプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[10] さらに、(C)色選別工程を備える[1]~[9]のいずれかのプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[11] 前記色選別工程(C)が、対象物を少なくとも非着色品と着色品とに分離する工程を有するものである[10]のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
[12] プラスチックトレイのポストコンシューマ材料から得られたプラスチックトレイ用再生材であって、前記プラスチックトレイ用再生材の主成分がポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンであり、前記ポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンがプラスチックトレイ用再生材の90質量%以上含有されるプラスチックトレイ用再生材。
[13] 前記プラスチックトレイ用再生材の形状が、フレークまたはペレットである[12]のプラスチックトレイ用再生材。
[14] ポリエチレンテレフタレートを主成分とするプラスチックトレイ用再生材であって、代理汚染試験による代理汚染物質の残留量がプラスチックトレイ用再生材質量の220ppb以下および/または代理汚染試験による代理汚染物質の溶出量がプラスチックトレイ用再生材質量の10ppb以下である[12]または[13]のプラスチックトレイ用再生材。
[15] ポリプロピレンを主成分とするプラスチックトレイ用再生材であって、代理汚染試験による代理汚染物質の残留量がプラスチックトレイ用再生材質量の320ppb以下および/または代理汚染試験による代理汚染物質の溶出量がプラスチックトレイ用再生材質量の10ppb以下である[12]または[13]のプラスチックトレイ用再生材。
[16] 前記代理汚染試験による代理汚染物質として、以下のグループ(I)~(VI)の、各グループから選択される少なくとも一種の物質を用いる[14]または[15]のプラスチックトレイ用再生材。
(I)クロロホルム、クロロベンゼン、トリクロロエタン、ジエチルケトン。
(II)トルエン。
(III)ベンゾフェノン、サリチル酸メチル。
(VI)テトラコサン、ステアリン酸メチル、フェニルシクロヘキサン、1-フェニルデカン。
なお、本発明において、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意とともに、「好ましくはXより大きい」または「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、「Xおよび/またはY(X,Yは任意の構成)」とは、XおよびYの少なくとも一方を意味するものであって、Xのみ、Yのみ、XおよびY、の3通りを意味するものである。
そして、本発明において、「X以上」(Xは任意の数字)または「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」または「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
さらに、本発明において、「主成分」とは、その材料の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量は、通常、材料全体の50質量%以上であり、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であり、その成分のみからなる(100質量%)であってもよい。
以下に各工程を説明する。
上記除染工程(A)は、プラスチックトレイの表面に付着する汚染物質等を洗浄する洗浄処理(A1)と、上記プラスチックトレイの内部に浸透している汚染物質を除去する汚染物質除去処理(A2)とを有していることが好ましい。上記洗浄処理(A1)および汚染物質除去処理(A2)の両方を有すると、プラスチックトレイに性質の異なる複数の汚染物質が付着していたとしても、これらの汚染物質全般を除去することが可能となる。
上記洗浄処理(A1)は、プラスチックトレイの表面に付着する汚染物質を洗浄する処理であり、とりわけ汚染物質のうち揮発性の低いものの除去を目的として行うものである。
この洗浄処理(A1)は、プラスチックトレイの主成分がPETおよびPP以外のものを除去する「分光分析による材料選別処理(a1)」と、油分や表面に付着したラベル等を除去する「液体洗浄処理(a2)」と、油分や表面に付着したラベル等をより確実に除去する「摩擦洗浄処理(a3)」を有していることが好ましい。
上記分光分析による材料選別処理(a1)は、主成分が異なる複数のプラスチックトレイが混在している、回収されたプラスチックトレイから、PETまたはPPを主成分とするもののみを選別し、その他の成分を主成分とするものを除去する処理である。すなわち、この分光分析による材料選別処理(a1)は、後の汚染物質除去処理(A2)において、表面だけでなく内部にまで浸透した汚染物質をより確実に、より効率よく除去できるとの観点から、その選別して取り出す対象として結晶性プラスチックを選択し、なかでも品質の維持と汚染物質の削除を両立できる点、後記の分別作業が容易になる点から、結晶性プラスチックであるPETおよびPPを選別対象とするものである。
上記フレークは、通常、表面に付着した水を除去した後、つぎの液体洗浄処理(a2)に送られる。このとき、上記フレークを、例えば、遠心力を利用する脱水機にかけることで、水とともに汚れを除去することができる。
上記液体洗浄処理(a2)は、上記分光分析による材料選別処理(a1)によって選別されたPETを主成分とするフレークと、PPを主成分とするフレークとが混在した状態のものを、例えば、洗浄液を用いてさらに洗浄し、上記フレークに残存するラベルや印刷、油分等を除去する処理である。このような処理は、例えば、Hot Washing Machine(RX2100A_S-00、boretech社)等のホットアルカリ洗浄装置を用いて、上記洗浄液に浸漬させたフレークを洗浄液ごと撹拌することで行うことができる。
上記洗浄液としては、例えば、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性洗浄液が好ましく用いられ、とりわけ0.3質量%以上の濃度の水酸化ナトリウム水溶液が好ましく、より好ましくは1~3質量%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液である。また、上記洗浄は、40℃以上の温度(洗浄液温度)で行うことが好ましく、より好ましくは80~100℃の温度で行うことである。上記液体洗浄処理(a2)は、3分間以上行うことが好ましく、15分間以上行うことがより好ましい。
上記摩擦洗浄処理(a3)は、上記液体洗浄処理(a2)を経由した後に、フレーク同士が互いに擦り合わされるように撹拌し、上記液体洗浄処理(a2)後に残存するラベルや印刷、油分等を除去する処理である。このような処理は、例えば、Turbowasher(MCJ1000A―00、Boretech社)等の摩擦洗浄装置を用いて、上記洗浄液に浸漬させたフレークを撹拌することで行うことができる。
上記汚染物質除去処理(A2)は、上記洗浄処理(A1)を経由したフレークに対して加熱処理を行い、その熱によって、上記フレークの内部に浸透している汚染物質の除去を行うものである。すなわち、上記フレークは、プラスチックトレイに由来するフレーク以外の異物の混入が極めて少なく、外部に付着している汚染物質があったとしても除去が図られている。これに対して所定の加熱処理を行うことにより、回収されたプラスチックトレイに汚染物質が付着していたとしても、物理化学的な性質を問わず汚染物質を除去することができる。
すなわち、上記フレークは、後述の「代理汚染試験」に供した場合において、代理汚染物質の残留量および溶出量が所定値以下になっている。
<成分分離工程(B)>
上記除染工程(A)とともに用いられる成分分離工程(B)は、PETを主成分とする再生材またはPPを主成分とする再生材を得るために、それぞれの純度を高めるために行うものであり、分光分析による材料選別処理(B1)と、比重差を利用する材料選別処理(B2)とを有していることが好ましい。上記分光分析による材料選別処理(B1)と、比重差を利用する材料選別処理(B2)の両方を有していると、より厳密にPETを主成分とする再生材またはPPを主成分とする再生材における、それぞれの純度をより一層高めることができる。
上記(A)工程を経由したフレークは、すでにPETおよびPP以外のプラスチックからなるものが除去され、さらに有機溶媒等の汚染物質が付着していたとしても人体に悪影響を与えないレベルにまで十分に除去されているが、さらに、この処理を経由されることによって、フレークに混入している異物をより確実に除去することができる。なお、この処理(B1)は任意の処理であり、例えば、上記除染工程(A)でPETおよびPP以外の異物が完全に除去されている場合等には、この処理を設ける必要はない。
上記(B1)を経由したフレークは、PETフレークか、PPフレークのいずれかである。上記(B2)は、このフレークをPETフレークまたはPPフレークのいずれかに分離する処理である。
すなわち、PETの比重は1.38であり、PPの比重は0.9であり、両者の比重は大きく異なっている。このため、両者の選別は、比重差を利用して行うことができる。このような選別方法としては、例えば、浮遊選別があげられる。
上記で得られたプラスチックトレイ用再生材(フレーク)は、このまま、プラスチックトレイの製造に用いたり、これを加熱溶融してペレットに形成したりしてもよいが、付加価値をより高めるために、色ごとに分離することが好ましい。
一方で、プラスチックトレイには用途に応じて多様な色のものが存在している。このため、正確に色ごとに分離することは困難である。そこで、色選別における手間と得られる再生材の質とのバランスに優れる点から、上記プラスチックトレイ用再生材(フレーク)を少なくとも非着色品(例えば、ナチュラル色、無色透明等)と、着色品の2つに分離することが好ましい。上記着色品には、練りこみ着色品の他、印刷品も含まれる。
(I)クロロホルム、クロロベンゼン、トリクロロエタン、ジエチルケトン。
(II)トルエン。
(III)ベンゾフェノン、サリチル酸メチル。
(VI)テトラコサン、ステアリン酸メチル、フェニルシクロヘキサン、1-フェニルデカン。
まず、PETからなる青色のプラスチックトレイ(新品)を粉砕し、直径20mmの孔を通過したフレークを10kgと、PPからなる黄色のボトルキャップ(新品)を粉砕し、直径20mmの孔を通過した粉砕物を10kgとを準備し、これらを均一になるように混合して、20kgの2種の成分(PETとPP)および2種の色(青色、黄色)の混合フレークを準備した。
代理汚染試験に用いる代理汚染物質として、クロロベンゼン、トルエン、ベンゾフェノン、フェニルシクロヘキサンを選択した。上記クロロベンゼンは揮発性の極性物質であり、上記トルエンは揮発性の非極性物質であり、上記ベンゾフェノンは不揮発性の極性物質であり、上記フェニルシクロヘキサンは不揮発性の非極性物質である。すなわち、上記代理汚染物質には、代表する各物理化学的性質を有する化学物質が選択されている。
クロロベンゼン 1500ppm
トルエン 1000ppm
ベンゾフェノン 150ppm
フェニルシクロヘキサン 500ppm
まず、洗浄処理(A1)を行った。すなわち、先に記載したとおり、まず、上記試料を分光分析による材料選別処理(a1)を行って、その主成分がPETおよびPP以外のものを除去する。ついで、下記に示す条件で、液体洗浄処理(a2)および摩擦洗浄処理(a3)を行い、通常、ポストコンシューマ材料の表面に付着する油分やラベル等の除去を行った。
使用装置 :NA1―OBXX―CCBA(ペレンク社)
照明 :ハロゲン
Shoot :flat
排出gate位置:高
原料密度 :0.313gr/CC
Feed速度 :1.504kg/H
使用装置:Hot Washing Machine(RX2100A_S-00、boretech社)
洗浄液 :2%の苛性ソーダ水溶液
温度 :60℃以上
サイズ :φ2100*5600 with load cells
使用装置:Turbowasher(MCJ1000A-00、Boretech社)
サイズ :φ1000*2300
使用装置:Horizontal Dryer(TS800D_S-00、boretech社)
・風力選別の条件
使用装置:Label Aspirator(φ800、boretech社)
上記洗浄処理(A1)を経由した試料(フレーク)は、仮に、PETまたはPPを主成分とするプラスチックトレイに由来するフレーク以外の異物の混入があったとしても、その混入が極めて少ないものとなっている。上記試料に対して下記のとおり加熱処理を行って、上記フレークの内部に浸透している汚染物質の除去を行った。
上記除染工程(A)を経由した試料に対し、以下のとおりに分光分析による材料選別処理(B1)および比重差を利用する材料選別処理(B2)を行い、これらを成分別に厳密に分離した。
上記試料を下記の条件で分光法に基づく選別処理を行い、PETまたはPPであるか、または、PETおよびPP以外の成分であるかの選別を行った。すなわち、コンベアベルトで運ばれる上記試料に、近赤外レーザー光等を照射し、上記試料により散乱される光を測定し、そのスペクトルに基づいて各試料の成分を識別する。上記試料は、除染工程(A)を経由しているため、似たようなスペクトルを有するもの同士であっても精度高く識別することができる。PETおよびPP以外の成分であると識別された試料は、圧搾空気の噴射によってライン外に分離される。このとき、より精度高い分離を行うため、上記圧搾空気は上から下に向かう方向に噴射した。
・分光分析による材料選別処理(B1)の条件
使用装置 :NA1―OBXX―CCBA(ペレンク社)
照明 :ハロゲン
波長 :1.65~1.70μm
Shoo :flat
排出gate位置:高
原料密度 :0.313gr/CC
Feed速度 :1.504kg/H
上記試料は、すでにPETまたはPPからなるもののみに選別されているが、この処理(B2)では、この試料をPETまたはPPの成分ごとに分離する。すなわち、内部に水が収容された水槽に、上記試料を上記水槽の一端側から流水とともに投入し、他端側から浮遊する試料(PP)を回収するとともに、上記水槽に沈殿する試料(PET)を回収することで両者を選別し、分離した。
代理汚染物質の残留量は、以下の測定条件でガスクロマトグラフィー分析を行い、得られたピーク面積から検量線を作成して算出した。その結果、PETまたはPPに選別された再生材のいずれにおいても、上記代理汚染物質の合計含有量(残留量)はPETにおいてはプラスチックトレイ用再生材質量の220ppb以下、PPにおいては320ppm以下であった。
(測定条件)
・装置 ヘッドスペースサンプラ- HP7694
ガスクロマトグラフィー/質量分析計(GC/MS) HP6890
・ヘッドスペースサンプラ-操作条件
加熱温度 : オーブン125℃
サンプルループ : 130℃
トランスファーライン: 135℃
加熱時間: 45分間
注入時間: 0.5分間
ヘッドスペース導入量: 1mL
・GC/MS測定条件
カラム DB-VRX(30mx内径0.25mm、膜厚1.4μm J&W Scientific社)
カラム温度: 40℃(4分間)→昇温20℃/分で240℃
注入温度: 250℃
インレット温度: 280℃
キャリア―ガス: He、130kPa(0.5分間)→50kPa
イオン化電圧 : 70eV イオン加速電圧
・測定法
試料(粉砕物)1.0gを10mLバイアル瓶に入れて密封後、ヘッドスペースサンプラ/GC/MSで測定をした。
上記実施例1で成分別に分離されたPETフレーク(青色)に対し、新品のPETからなるトレイを粉砕して直径20mmの孔を通過したフレーク(透明・非着色、疑似汚染なし)を同量添加して混合し、青色と透明(非着色)の2色が混在する色混在試料(実施例2)を作製した。
上記実施例1で成分別に分離されたPPフレーク(黄色)に対し、新品のPPからなるトレイを粉砕して直径20mmの孔を通過したフレーク(透明・非着色、疑似汚染なし)を同量添加して混合し、黄色と透明(非着色)の2色が混在する色混在試料(実施例3)を作製した。
B 成分分離工程
Claims (16)
- プラスチックトレイのポストコンシューマ材料からプラスチックトレイ用再生材を製造する方法であって、下記の(A)および(B)を備えるプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(A)除染工程
(B)成分分離工程 - 前記除染工程(A)が、下記の処理(A1)および(A2)を有する請求項1記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(A1)洗浄処理
(A2)汚染物質除去処理 - 前記洗浄処理(A1)が、下記の処理(a1)~(a3)を有する請求項2記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(a1)分光分析による材料選別処理
(a2)液体洗浄処理
(a3)摩擦洗浄処理 - 前記分光分析による材料選別処理(a1)が、分光分析で得られたスペクトルに基づいて前記ポストコンシューマ材料を、ポリエチレンテレフタレートおよび/またはポリプロピレンなるものと、その他の成分からなるものに選別するものである請求項3記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- 前記汚染物質除去処理(A2)が、加熱処理を有する請求項2記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- 前記加熱処理が、赤外線加熱処理、真空加熱処理、窒素気流加熱処理からなる群から選ばれた少なくとも一つを有する請求項5記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- 前記成分分離工程(B)が、下記の処理(B1)を有する請求項1~6のいずれか一項に記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(B1)分光分析による材料選別処理 - 前記成分分離工程(B)が、下記の処理(B2)を有する請求項1~7のいずれか一項に記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
(B2)比重差を利用する材料選別処理 - 前記プラスチックトレイのポストコンシューマ材料がポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンを含むものであり、前記成分ごとの分離がポリエチレンテレフタレートとポリプロピレンとそれ以外のプラスチックとに分離するものであって、ポリエチレンテレフタレートとして分離されたプラスチックトレイ用再生材におけるポリプロピレンの含有量が10質量%以下であり、ポリプロピレンとして分離されたプラスチックトレイ用再生材におけるポリエチレンテレフタレートの含有量が10質量%以下である請求項1~8のいずれか一項に記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- さらに、(C)色選別工程を備える請求項1~9のいずれか一項に記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- 前記色選別工程(C)が、対象物を少なくとも非着色品と着色品とに分離する工程を有するものである請求項10記載のプラスチックトレイ用再生材の製造方法。
- プラスチックトレイのポストコンシューマ材料から得られたプラスチックトレイ用再生材であって、前記プラスチックトレイ用再生材の主成分がポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンであり、前記ポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンがプラスチックトレイ用再生材の90質量%以上含有されるプラスチックトレイ用再生材。
- 前記プラスチックトレイ用再生材の形状が、フレークまたはペレットである請求項12記載のプラスチックトレイ用再生材。
- ポリエチレンテレフタレートを主成分とするプラスチックトレイ用再生材であって、代理汚染試験による代理汚染物質の残留量がプラスチックトレイ用再生材質量の220ppb以下および/または代理汚染試験による代理汚染物質の溶出量がプラスチックトレイ用再生材質量の10ppb以下である請求項12または13記載のプラスチックトレイ用再生材。
- ポリプロピレンを主成分とするプラスチックトレイ用再生材であって、代理汚染試験による代理汚染物質の残留量がプラスチックトレイ用再生材質量の320ppb以下および/または代理汚染試験による代理汚染物質の溶出量がプラスチックトレイ用再生材質量の10ppb以下である請求項12または13記載のプラスチックトレイ用再生材。
- 前記代理汚染試験による代理汚染物質として、以下のグループ(I)~(VI)の、各グループから選択される少なくとも一種の物質を用いる請求項14または15記載のプラスチックトレイ用再生材。
(I)クロロホルム、クロロベンゼン、トリクロロエタン、ジエチルケトン。
(II)トルエン。
(III)ベンゾフェノン、サリチル酸メチル。
(VI)テトラコサン、ステアリン酸メチル、フェニルシクロヘキサン、1-フェニルデカン。
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