JP2921466B2 - 紙とプラスチックスの混合物の分離方法 - Google Patents

紙とプラスチックスの混合物の分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙や木片、布など
の紙類と、プラスチックスの混合物の分離方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般家庭や事業体から紙やプラスチック
スの廃棄物が大量に発生しており、これらの再資源化が
課題となっている。これらは通常分別されずに混合され
て廃棄されている場合が多い。しかし、この場合はそれ
ぞれが分別された場合よりも付加価値が大幅に低下し、
有効な再資源化が困難となっている。
【0003】そこで、これら紙とプラスチックスの混合
物から、紙とプラスチックスの別々に分離できれば、そ
れぞれの原料として有効に再利用できるため、効率的な
紙とプラスチックスの分離技術の開発が求められてい
る。
【0004】紙やプラスチックスの混合物からそれぞれ
を分離する従来の方法としては、紙とプラスチックスの
形状や比重の違いを利用した分離が行われている。ま
た、高電圧下での静電気特性の違いを利用した静電分離
による分離方法もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、形状や比重の
違いを利用した従来の紙とプラスチックスの分離方法で
は、紙もプラスチックスも共にシート状である場合や、
細かく粉砕されている場合には、形状や比重の特性の差
が少ないので、分離効率が不十分であった。
【0006】一方、高電圧下での静電気特性の違いを利
用した静電分離による方法によっても、紙もプラスチッ
クスもいずれも絶縁材料であるため、静電気特性の違い
が非常に小さく、効率的な分離は困難であった。
【0007】そこで本発明は、上記課題を解決し、紙類
とプラスチックスの吸湿性の違い、さらに吸湿後の電気
絶縁性の違いを利用して、紙類とプラスチックスの混合
物から、紙類とプラスチックスのそれぞれに効率的に分
離する方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明に係る紙とプラスチックスの混合物の分離方
法は、上記混合物に前処理として、吸湿処理を行った後
に、あるいは電解質の溶解液を吸収させた後に、あるい
は予め電解質を混合物に添加してから吸湿処理を行った
後に、静電分離をすることによって、紙とプラスチック
スに分離するものである。
【0009】すなわち、一般的に、紙はプラスチックス
に比べて吸湿しやすいため、一定の吸湿工程を設けれ
ば、紙とプラスチックスの吸湿量に差を持たせることが
できる。そこで、紙とプラスチックスの混合物を吸湿さ
せる結果、吸湿性に富む紙の方がプラスチックスよりも
電気絶縁性を低下させることができる。
【0010】この電気絶縁性の低下は、水分自体より
も、主としてこれに溶解する電解質によってもたらされ
るため、吸湿させる水に予め電解質を溶解するか、また
は紙とプラスチックスの混合物に予め水に溶解する電解
質を混合した後、混合物に吸湿させると、紙類の電気絶
縁性を効率よく低下させることができる。このような電
解質を利用した吸湿処理は、特に、電解質をほとんど含
んでいない一般的な紙やプラスチックスに対しては極め
て有効である。吸湿させるものや電解質を溶解する溶媒
は、水だけでなく、アルコールなど極性溶媒でもよい。
【0011】これらの前処理によって、同じような絶縁
材料であった紙とプラスチックスの絶縁性に大幅な差を
生じさせることができ、静電分離した際の紙とプラスチ
ックスの分離効率を大幅に向上できる。
【0012】ここで対象とする紙類は、パルプ等を原料
とする一般的な紙である限り特に制限はない。また、表
面に塗料やインクなどの処理を施したものでも、吸湿性
がプラスチックスよりも大きいものであれば対象とな
る。さらに紙に近い構造で吸湿性がプラスチックスより
も大きいもの、例えば木片、布類等も本発明の対象とな
る。
【0013】またプラスチックスとしては紙類よりも吸
湿性の少ない一般的なものである限り特に制限はなく、
例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げら
れる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を以下に説
明する。
【0015】紙とプラスチックを含む混合物に、まず前
処理として吸湿処理を行う。吸湿方法としては、紙とプ
ラスチックスの混合物を攪拌しながら、水滴または電解
質を溶解した溶液を噴霧させる方法や、室温以上で水ま
たは電解質を溶解した溶液を加熱した際に発生する蒸気
中で、これらの材料を放置または攪拌しながら吸湿させ
る方法などが挙げられる。なお、吸湿させるものや電解
質を溶解する溶媒は、水だけでなく、アルコールなど極
性溶媒でよい。
【0016】特に水蒸気中で混合物を放置または攪拌し
ながら吸湿させる場合には、さらに電解質を含まないよ
うな紙に対して吸湿させる場合には、紙類の絶縁性が低
下しにくいので、電解質を紙とプラスチックスの混合物
に予め添加し混合しておくことが好ましい。
【0017】吸湿工程における、紙への吸湿量、および
紙へ吸収させる水分中の電解質量、あるいは吸湿前に紙
とプラスチックスの混合物に予め添加する電解質量とし
ては、吸湿処理後の紙とプラスチックスの間で電気絶縁
性に十分な差が生じるのに必要な量である。例えば、紙
の電気抵抗がプラスチックスに対して10分の1以下に
なることが好ましく、差がこれよりも小さいと静電分離
の効率が低下する場合がある。紙の吸湿量は、使用する
溶媒によって変化するが、紙の重量に対して約1wt%
以上が好ましい。
【0018】さらに紙は、吸湿させすぎると、紙の組織
がくずれやすくなり、またお互いが付着して、搬送や静
電分離をさせにくくなる場合があるので、紙の吸湿量
は、好ましくは紙の重量に対して80wt%以下、さら
に好ましくは50wt%以下である。
【0019】紙へ吸収させる水分に添加する電解質、あ
るいは紙とプラスチックスの混合物に吸湿前に予め添加
する電解質としては、水やアルコールなど極性溶媒に溶
解して電気伝導度を上げ、紙の絶縁性を低下させるもの
であればよい。例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、炭酸ナトリウムなどの水溶性の無機塩、無機酸、無
機塩基、さらに、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸、安
息香酸などの水溶性の有機酸、およびこれらのナトリウ
ム塩やカリウム塩などの塩類や、有機アミンなどの有機
塩基などが挙げられる。
【0020】混合物に上記のような吸湿処理を施して、
紙類とプラスチックスの電気絶縁性に違いを持たせた
後、静電分離を行うことによって紙類とプラスチックス
とに分離する。
【0021】この静電分離方法としては、通常行われて
いるものでよく、例えば電極と金属のローラー状の対極
(以下ローラー電極)との間に高電圧を印可して静電界
を形成し、ローラー電極上に上記の吸湿処理をした材料
を落下させ、絶縁性の高いものをローラー電極に付着さ
せ、絶縁性が低いもの、すなわち導電性が高いものと分
離させる方法が挙げられる。
【0022】この静電分離工程の際に、絶縁性の高いプ
ラスチックスは静電誘導により分極し、ローラー電極に
近い側にローラー電極と反対の電荷が生じるため、ロー
ラー電極に吸引され、ブラシ等でかき落とされる。これ
に対し、導電性の高い吸湿後の紙類は、分極しにくいの
で、ローラー電極に吸引されず、そのまま落下する。
【0023】なお、静電分離の他の方法として、対向す
る平板電極または球状電極を用いる方法、またはコロナ
放電を併用する方法などが挙げられるが、材料の絶縁性
及びまたは導電性の違いに起因する静電気力を利用する
分離方法であれば、本発明の静電分離として適用でき
る。さらに複数の静電分離工程を組み合わせることも可
能である。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示す。
【0025】(実施例1)紙A(厚さ90μm 、3〜1
5mm四方の範囲の大きさに切断したコピー紙;富士ゼロ
ックス・オフィースサプライ(株)社製再生紙ATZ−
001)、紙B(厚さ70μm 、3〜15mm四方に切断
した新聞紙)、プラスチックスA(厚さ40μm 、3〜
15mm四方に切断したポリエチレン)、プラスチックス
B(厚さ20μm 、3〜15mm四方に切断したポリ塩化
ビニリデン)を、ヘンシェルミキサーなどチャンバー内
で羽根が回転することによって混合する回分式ミキサー
中で混合し、紙とプラスチックスの混合物を用意した。
【0026】この混合物中の紙類が吸湿量で20重量%
になるまで、混合物に純水(電気伝導度0.6μS/c
m)を噴霧した。この時のプラスチックス類の吸湿量は
0.5重量%以下であった。これらの吸湿量は、吸湿処
理させたものを105℃で2時間乾燥させた際の重量変
化より求めた。
【0027】これらの紙とプラスチックスの電気絶縁性
は、一定の大きさ(縦75mm×横25mm、厚みは上記に
同じ)のものの電気抵抗を測定して調べた。その結果、
絶縁抵抗は、紙Aが5×1011Ω、紙Bが4×1011Ω
であり、プラスチックスAは9×1011Ω、プラスチッ
クスBは8×1011Ωであった。
【0028】これらに上記の吸湿処理を行った後の電気
抵抗は、紙Aが4×109 Ω、紙Bが1×1010Ωであ
り、プラスチックスAは6×1011Ω、プラスチックス
Bは5×1011Ωであった。紙の電気抵抗を、プラスチ
ックスに対して10分の1以下とすることができた。
【0029】これらの吸湿処理後の上記混合物を、図1
に示すような静電分離装置によって分離した。すなわ
ち、細線電極1とローラー電極2の間に30kVの電圧
をかけ静電界を形成し、上記の吸湿処理後の混合物をロ
ーラー電極2上に落下した。
【0030】絶縁性が高いプラスチックスは、回転する
ローラー電極2に付着し、ブラシ3でかき落とされてプ
ラスチックス収集ボックス4で捕集された。吸湿により
絶縁性が低下し導電性が高められた紙類は、ローラー電
極2に付着せずにそのまま落下し、紙収集ボックス5で
捕集された。なお、これらの捕集ボックス間は仕切板6
で隔ててある。
【0031】このようにして得られた、紙捕集ボックス
中の紙とプラスチックスを分別し、紙の回収率、および
紙の含有率を求め、紙とプラスチックス類の分離性を調
べた。ここで、紙の回収率とは、分離前の混合物中の紙
の全量に対する、紙補集ボックス中の紙の重量比を指
し、紙の含有率とは、紙補集ボックス中に補集された補
集物の全量に対する、紙補集ボックス中の紙の重量比を
指す。結果を表1に示す。
【0032】(実施例2)実施例1と同様な紙類とプラ
スチックス類を同様な分量でヘンシェルミキサーで攪拌
した後、リボンブレンダーなどチャンバー内でスクリュ
ー状のプロペラが回転する機構を有する混合機などで攪
拌しながら、水道水(電気伝導度160μS/cm)を実
施例1と同様な吸湿状態になるまで噴霧した。
【0033】水道水は、塩化カルシウムを主体とするカ
ルキ等を含み、いわば電解質を溶解した水溶液となって
いるため、純水よりも電気伝導度が高い。
【0034】水道水による吸湿処理後の紙やプラスチッ
クスの電気抵抗は、実施例1と同様な測定をした結果、
紙Aが6×107 Ω、紙Bが4×108 Ωであり、プラ
スチックスAは5×1011Ω、プラスチックスBは3×
1011Ωであった。
【0035】そして実施例1と同様に静電分離を行い、
紙の回収率および紙の含有率を求め、紙とプラスチック
ス類の分離性を調べた。結果を表1に示す。
【0036】(実施例3)実施例1と同様な紙類とプラ
スチックス類を同様な分量でヘンシェルミキサーで攪拌
した後、リボンブレンダーで攪拌しながら、塩化ナトリ
ウムを0.1g/リットルの濃度で純水に溶解した水溶
液(電気伝導度600μS/cm)を実施例1と同様な吸
湿状態になるまで噴霧した。
【0037】この吸湿処理後の紙やプラスチックスの電
気抵抗は、実施例1と同様な測定をした結果、紙Aが3
×107 Ω、紙Bが1×108 Ωであり、プラスチック
スAは5×1011Ω、プラスチックスBは2×1011Ω
であった。
【0038】そして実施例1と同様に静電分離を行い、
紙の回収率および紙の含有率を求め、紙とプラスチック
ス類の分離性を調べた。結果を表1に示す。
【0039】(実施例4)実施例1と同様な紙類とプラ
スチックス類を同様な分量でヘンシェルミキサーで攪拌
した後、リボンブレンダーで攪拌しながら、塩化ナトリ
ウムを実施例3の10倍の1.0g/リットルの濃度で
純水に溶解した水溶液(電気伝導度2.0mS/cm)を
実施例1と同様な吸湿状態になるまで噴霧した。
【0040】この吸湿処理後の紙とプラスチックスの抵
抗は、実施例1と同様な測定をした結果、紙Aが1×1
7 Ω、紙Bが5×107 Ωであり、プラスチックスA
は3×1011Ω、プラスチックスBは2×1011Ωであ
った。
【0041】そして実施例1と同様に静電分離を行い、
紙の回収率および紙の含有率を求め、紙とプラスチック
ス類の分離性を調べた。結果を表1に示す。
【0042】(実施例5)実施例1と同様な紙類とプラ
スチックス類を同様な分量でヘンシェルミキサーで攪拌
した後、塩化カリウムの粉末をこの混合物に対して重量
比で0.05%添加し混合した後、60℃で90%の恒
温恒湿槽に48時間放置した。そして実施例1と同様に
静電分離を行い、紙の回収率および紙の含有率を求め、
紙とプラスチックス類の分離性を調べた。結果を表1に
示す。
【0043】(比較例1)実施例1と同様な紙類とプラ
スチックス類を同様な分量でヘンシェルミキサーで攪拌
した後、吸湿処理を行わずに、先の実施例と同様に静電
分離を行い、紙の回収率および紙の含有率を求め、紙と
プラスチックス類の分離性を調べた。結果を表1に示
す。
【0044】
【表1】
【0045】表1に示すように、紙とプラスチックスの
混合物に吸湿処理、特に予め電解質を含む水道水や電解
質を溶解させた水を吸収、または電解質を予め混合物に
添加、混合させた後に吸湿させると、静電分離した際に
紙とプラスチックスをより効率的に分離できることがわ
かる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
紙とプラスチックスの混合物を効率的に分離することが
でき、従って有効にこれらをそれぞれ再資源化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いる静電分離機の構成概
要図である。
【符号の説明】
1 細線電極 2 ローラー電極 3 ブラシ 4 プラスチックス捕集ボックス 5 紙捕集ボックス 6 仕切板 7 プラスチックス 8 紙 9 供給フィーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−60866(JP,A) 特公 昭36−11402(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B03C 7/00 - 7/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紙とプラスチックスの混合物に吸湿処理
    を行い、前記紙の電気抵抗を前記プラスチックスの電気
    抵抗の10分の1以下にした後、静電分離を行うことに
    よって、紙とプラスチックスに分離する紙とプラスチッ
    クスの混合物の分離方法であって、前記吸湿処理が、紙
    とプラスチックスの混合物を水または電解質を溶解した
    溶液の蒸気中に放置し、または前記混合物を前記蒸気中
    で攪拌する処理であることを特徴とする紙とプラスチッ
    クスの分離方法。
  2. 【請求項2】 紙とプラスチックスの混合物に電解質の
    溶解液を吸収させ、前記紙の電気抵抗を前記プラスチッ
    クスの電気抵抗の10分の1以下にした後、静電分離を
    行うことによって、紙とプラスチックスに分離する紙と
    プラスチックスの混合物の分離方法であって、前記吸湿
    処理が、紙とプラスチックスの混合物を水または電解質
    を溶解した溶液の蒸気中に放置し、または前記混合物を
    前記蒸気中で攪拌する処理であることを特徴とする紙と
    プラスチックスの分離方法。
  3. 【請求項3】 紙とプラスチックスの混合物に電解質を
    添加し混合してから吸湿処理を行い、前記吸湿処理後に
    静電分離によって紙とプラスチックスに分離することを
    特徴とする紙とプラスチックスの分離方法。
  4. 【請求項4】 紙とプラスチックスの混合物に電解質を
    添加し混合してから吸湿処理を行い、前記紙の電気抵抗
    を前記プラスチックスの電気抵抗の10分の1以下にし
    た後、静電分離によって紙とプラスチックスに分離する
    ことを特徴とする紙とプラスチックスの分離方法。
  5. 【請求項5】 吸湿処理が、紙とプラスチックスの混合
    物を水または電解質を溶解した溶液の蒸気中に放置し、
    または前記混合物を前記蒸気中で攪拌する処理であるこ
    とを特徴とする請求項3又は4記載の紙とプラスチック
    スの分離方法。
  6. 【請求項6】 紙またはプラスチックスに、少なくとも
    木または布が含まれることを特徴とする請求項1〜5
    ずれかに記載の紙とプラスチックスの分離方法。
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