JP3713188B2 - 廃棄プラスチック粒状化物の成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学原料および燃料用としてリサイクルするための廃棄プラスチックを圧縮成形する方法、および、その設備に関する技術に関する。本発明によって製造された廃棄プラスチック粒状化物は、ガス化炉、油化装置、コークス炉、製鉄高炉、その他の化学反応プロセス、および、ボイラー等の燃焼炉で用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、その他のプラスチックは、成形性と耐久性に優れていることから、容器、包装、家電品の外枠、おもちゃ、等の多岐にわたる用途に用いられている。しかし、その結果、廃棄物としても大量に廃棄されている。廃棄物として発生するプラスチックは、型抜きの残り屑や成形時の切り残り等の加工工程から発生する廃棄プラスチック（以下、屑プラスチックと称す）と、容器包装プラスチックや製品プラスチックが使用後に廃棄される使用済みの回収プラスチック（以下、使用済みプラスチックと称す）が存在する。
【０００３】
大量のプラスチック廃棄物が発生することは、大きな社会問題となっており、特に、環境や資源上の問題が大きい。つまり、これらの廃棄プラスチックを、廃棄物として焼却する場合は、燃焼温度が上がりすぎて、焼却炉を損傷したり、燃焼の際に有害ガスやダイオキシンを発生したりする問題がある。また、特に、使用済みプラスチックを埋立処置する場合には、処分場の寿命問題以外に、プラスチックは腐敗しないため、土壌が固化しない問題があった。
【０００４】
したがって、これらの廃棄プラスチックをリサイクルすることは、前述の問題点を解決するとともに、省エネルギーと省資源の観点からも有利であることから、種々の方法が実施されてきていた。例えば、マテリアルリサイクルの方法では、ポリエチレンテレフタレートのビンをプラスチックや繊維の原料にする方法がある。化学リサイクルとしては、水素、一酸化炭素、その他のガスへ転換するガス化法、高分子油へ転換する油化法、コークス炉等で、ガス、油化物および炭素を得る乾留法、高炉に吹き込んで還元剤として使用する高炉還元法、その他がある。更に、燃料へのリサイクルについては、塩化ビニルを除去した後に、圧縮成形して製造する粒状化物をボイラーや工業炉の燃料として利用する方法が一般的である。
【０００５】
これらの中で、化学リサイクルは、利用用途が広く、天然原料を置換する省資源の観点から、リサイクル手法としては優れたものである。
廃棄プラスチックを燃料、もしくは、原料として、リサイクルするためには、異物を分離した後に粒状化する必要がある。これらの事前処理の方法としては、例えば、特開平８-９９３１８号公報に記載されるように、廃棄プラスチックを再利用に適正なサイズに破砕して、これを圧縮成形して、粒状のプラスチックを製造することが一般に行われている。廃棄プラスチックを溶融して、粒状化する技術では、溶融のために特殊な装置が必要であり、また、溶融にともない発生するガスを処理しなければならないといった問題があり、圧縮成形法に比べて、処理が高価であった。圧縮成形法では、廃棄プラスチックを比較的低温で圧縮成形するため、処理費用が安価である利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、廃棄プラスチックのリサイクルは、環境と資源の問題に対応する重要な方法である。しかし、廃棄プラスチックには、無機質の異物や水分が混在しており、これらの混在物の効率的な処置が、廃棄プラスチックのリサイクル促進のために、重要な技術課題であった。更に、化学原料や燃料としてのプラスチックリサイクルにおいては、圧縮成形後のプラスチック粒状物の密度が低い場合は、ハンドリング性が悪化することや、形状の不良にともない発生する粉が輸送経路と貯蔵装置に居着くことに起因する問題が発生するなどの問題点が存在していた。つまり、化学原料や燃料用には、形状に関して高品質プラスチック粒状物が求められている。
【０００７】
大量に発生している、家庭から回収された使用済みプラスチック（以下、一般廃棄物プラスチックと称す）は、異物を多く付着していることが一般的であり、また、一般廃棄物プラスチックはフィルム状のプラスチックが多く、比表面積が大きいこと、また、付着水分が多いことの問題があった。
【０００８】
一般廃棄物プラスチックから、異物を除去した後に、当該廃棄プラスチックを破砕して、プラスチック粒状物とし、これを圧縮成形機で穴型から押し出す型式の圧縮成形方法は生産性が高く、経済的な方法である。この圧縮成形設備で廃棄プラスチックを成形するためには、廃棄プラスチックの一部が半溶融状態となって、まだ半溶融化していないプラスチックがバインダーとなっていることが望ましい。半溶融状態のプラスチック比率が少ないと、粘着が不十分で粒状化物の形状が悪く、粉の発生も多い形状品質の悪いプラスチック粒状物となる。一方、半溶融状態のプラスチックが多すぎたり、かなりの比率のプラスチックが溶融すると、廃棄プラスチックの流動性が高くなりすぎて、押し込み機構の隙間から、入口の方向に戻ってしまう現象や、穴型から出た後に廃棄プラスチックの粒状化物が膨れて、形状が悪くなる現象が起きる。その結果、生産性が低下したり、形状品質が悪いといった、問題が発生していた。
【０００９】
プラスチックは種類によって、軟化温度、溶融温度が異なることから、一般廃棄物プラスチックのような雑多な廃棄プラスチックを圧縮成形する際に、廃棄プラスチックの配合が変化することにより、圧縮成形の条件が変化する問題が発生していた。その結果、同じ操業条件の設定にも関わらず、溶融温度が低いプラスチックが多すぎて、溶融過多の状態になったり、溶融温度が低いプラスチックが少なすぎて、半溶融不足の状態になったりすることがあり、プラスチック粒状物の形状品質が安定しない問題があった。
【００１０】
また、前述したように、廃棄プラスチックには水分が付着しており、圧縮成形では、これが問題になる。特に、一般廃棄物プラスチックは、容器包装に用いられたフィルム状のものが多く、比表面積が大きく、また、家庭での保管時や収集時に水分を含みやすいことから、付着水分が１０％を超える場合も認められる。ところが、従来法では、一般的には化学原料や燃料に屑プラスチックのみを使用しており、水分の多いプラスチックの処置に有効な技術が考慮されていなかった。
【００１１】
また、プラスチックに付着している水分が多い場合は、圧縮成形する際に、水分が成形機内で蒸発して、半溶融状態のプラスチック内で突沸現象を誘発して、プラスチックが穴型から不連続的に飛び出したり、粒状化した成形物の形状が悪化したりする問題が生じていた。また、特に、付着水分が多い場合は、圧縮成形時に付着水分の蒸発に熱を奪われ、廃棄プラスチックの温度が上がりきらず、プラスチックの軟化が起きなくなる。この結果、成形後のプラスチックが粒状体の内部で互いに粘着しておらず、搬送時にバラバラになることも多い。
【００１２】
そのため、一般廃棄物プラスチックが混在していて、水分が多く付着している廃棄プラスチックを用いた圧縮成形では、形状的な品質が悪く、粉化しやすいプラスチック粒状物しか製造できていなかった。特に、化学原料や燃料用の粒状化品は密度を高くする必要があるため、水分蒸発の影響の問題が大きかった。
【００１３】
また、廃棄プラスチックの水分が少なすぎる場合には、水分の蒸発潜熱が小さくなり、圧縮成形時の廃棄プラスチックの温度が上がりすぎる問題が生じていた。つまり、水分の少ない廃棄プラスチックを使用すると、圧縮成形機の内部のプラスチック温度が上がりすぎて、ポリエチレンやポリスチレン等の融点の低いプラスチックが溶融状態となって、前述したような生産性の悪化や粒状化物の形状品質が悪くなる問題が生じていた。
【００１４】
以上に記載したように、従来技術では、一般廃棄物プラスチックの特性に即した廃棄プラスチックの水分管理と圧縮成形時のプラスチック温度管理が不十分であった。更に、圧縮成形に関わる各工程の設備と操業の設計が不十分であり、前述していたような問題が生じていた。なお、従来でも一般廃棄物プラスチックの圧縮成形も行われていたが、これはリサイクルが目的でなく、埋立の容積を少なくすることが、主目的で実施されており、形状や粉化率等の形状的な品質については、十分な技術対応がなされていなかった。
【００１５】
そこで、一般廃棄物プラスチックが混じっている廃棄プラスチックの圧縮成形を適合に行うためには、廃棄プラスチックの水分変動、プラスチック成分変動等の要因による粒状化物の形状品質の変動に対応するための新しい方法と装置が求められていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、廃棄プラスチックを圧縮成形することによる化学原料用のプラスチック粒状物を製造する技術を種々検討して、以下に記載される方法によって製造を行うことにおり、プラスチック粒状物の品位も良いものを得る技術を発明した。本発明において扱う廃棄プラスチックは、一部または全部が一般廃棄物プラスチックである。
【００１７】
本発明の要旨は、以下に示す（１）から（６）の通りである。
【００１８】
（１） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度を単独で変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００１９】
（２） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度の少なくとも２つの手段を組み合わせて、変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２０】
（３） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、および、圧縮成形機の熱供給速度を単独、もしくは、組み合わせて制御することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２１】
（４） 穴型に押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、を制御することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２２】
（５） エンドプレートに複数の穴型を有する樽状のプラスチック保持容器とその内部にスクリュー式押し込み装置を有する圧縮成形機を用い、当該スクリュー式押し込み装置の回転速度を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御する上記（１）又は２に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２３】
（６） 圧縮成形機として、側面に複数の穴型を有する回転する円筒とその内部にあるローラー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用い、当該複数の穴型を有する回転する円筒の回転数を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に述べる。
【００２９】
まず、本発明での廃棄プラスチックの圧縮成形法について記述する。本発明に用いる装置の一例を図１に記載する。
【００３０】
一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックを供給コンベア１にて、プラスチック破砕機２に搬送して、ここで圧縮成形に適正なサイズまで破砕する。次に選別工程で異物を除去する。図１では、破砕物を搬送する選別コンベア３の上の磁力選別機４を使用して異物を除去した。廃棄プラスチックへの異物混入度合いにより、装置の構成は変更することができる。
【００３１】
以上の選別工程を経由した後、乾燥機５と加水装置７にて、廃棄プラスチックの付着水分を増減させる。ここでは、熱風配管６から加熱空気を供給する熱風式の乾燥機を記載したが、ロータリー式の乾燥機等でも良い。また、加水装置としては、水を噴霧する装置が簡便であるが、加水できるものであれば良い。これらの乾燥機５と加水装置７の設置位置は破砕機の前でも良いが、破砕後の廃棄プラスチックは、比表面積が大きいため、図１に示すように、破砕機２の後に設置していることが望ましい。
【００３２】
水分の調整を行った廃棄プラスチックを加水コンベア８にて搬送中に異物を選別して、圧縮成形機９で圧縮成形することにより、廃棄プラスチック粒状物を製造する。その後に、廃棄プラスチック粒状物は常温まで冷却される。
【００３３】
圧縮成形機は、プラスチックの押し込み機構と穴型を有するものであれば、いずれのものでも良い。押し込みロールで複数の穴型のある円筒側面にプラスチックを押し込む型式、これとぼほ同型式で装置の内部でプラスチックを切断する機構を持ちこの摩擦熱を利用する型式、更に、樽状の胴部の内部でスクリュー式押し込み器で廃棄プラスチックを押し込んで樽状のプラスチック保持部のエンドプレートの穴型に押し込む型式などがある。一般廃棄物プラスチックを用いる場合は、異物の穴型詰まりの発生が防止しやすいスクリュー押し込み式のものが望ましい。
【００３４】
図２に示したスクリュー押し込み式の圧縮成形機を例として説明する。圧縮成形機９では、押し込み時の機械的な仕事による摩擦熱を生じさせて、廃棄プラスチックの温度を上げるものである。廃棄プラスチックは、胴部１１の内部でスクリュー軸１２を持ったスクリュー１３にてエンドプレート１４方向に押し込まれる。この時に、摩擦熱により廃棄プラスチックの温度が上昇し、廃棄プラスチックは軟化する。熱が不足する場合には、圧縮成形機に設置された電熱装置で廃棄プラスチックを加熱することもある。これがエンドプレート１４の複数の穴型１５から押し出され、切断機１６により切断されて、粒状物１７となる。
【００３５】
また、穴型に押し込む型式の圧縮成形機としては、図３に示す回転円筒式のもの、いわゆるリングダイ式、もある。この型式の圧縮成形機では、廃棄プラスチック２２を押し込みローラー２１で、回転軸１８を備えた回転円筒１９の穴型２０に押し込む。径の小さい粒状化物の製造に適した方式である。
【００３６】
本発明者らは、形状の良い、また、粉化率の少ないプラスチック粒状物を安定的に製造するためには、圧縮成形時に適切な温度範囲が存在することを解明した。つまり、一般廃棄物プラスチックを含む、廃棄プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、その他の雑多な種類のプラスチックの集まりである。プラスチックの圧縮成形機の適正な操業方法としては、一部のプラスチックを半溶融もしくは軟化状態として、これを成形時に軟化しない固形プラスチック、例えば、ポリ塩化ビニル、のバインダーとして用いることが有効である。ただし、多くのプラスチックが溶融もしくは軟化状態となると、流動性が上がりすぎて、押し込み機構の隙間から後方への戻りが出たり、プラスチック付着水の水蒸気やガス等の発生により、プラスチック内部の圧力が上がり、突沸に似た現象が生じて、操業が停止したり、形状の悪い成形品ができる。つまり、圧縮成形機９の内部の廃棄プラスチックの温度コントロールが良い形状や操業の継続のためには、融点の低いポリエチレン等が軟化する温度で操業することが望ましいことを、本発明者らは解明した。
【００３７】
圧縮成形に適切な温度は、廃棄プラスチックの各プラスチック成分の混合率によって変化する。つまり、低融点プラスチックの比率が多い場合は、低温でも形状の良い粒状化物を製造することができるが、低融点プラスチックの比率が少ない場合は、形状品質の良い粒状化物を製造するためには、比較的高温で圧縮成形する必要がある。本発明者らは、一般廃棄物プラスチックでの各プラスチック成分比率の範囲では、この形状品質の高い粒状化物が製造できる温度範囲は９０〜１４０℃にあることを解明した。
【００３８】
プラスチック温度が９０℃以下では、低融点のポリエチレンでも十分な軟化状態とならずに、圧縮成形後のプラスチックが一体化せずに、成形物としての呈をなしていないことが分かった。一方、圧縮成形機内部のプラスチック温度が９０℃を超えると、低融点のプラスチックの軟化が進み、これがバインダーの働きをするようになる。したがって、圧縮成形機内部のプラスチック温度は９０℃以上であることが必要である。
【００３９】
一方、温度が高すぎる場合も問題が生じることを解明した。圧縮成形機内部のプラスチック温度が１４０℃を超えた時点から、低融点のプラスチックは溶融状態となり、流動性が過剰となる。また、この温度では、比較的融点の高いプラスチックも軟化状態となる。その結果、多くのプラスチックが溶融状態または軟化状態となるため、プラスチックの流動性が高くなりすぎて、プラスチックがスクリューの隙間から逆送されて、プラスチックが、上手く穴型に送られない現象が起きる。また、製品である粒状化物が柔らかくなりすぎて、穴型から出た直後に、圧力が軽減される際に、粒状化物が膨らむ現象が起きる。この結果、形状が不定形となり、また、見掛け密度も低下して、粒状化物の形状品質が悪化する。更に、この様な高温では、粒状化物が粘着性を持つため、圧縮成形後の搬送コンベア上で、互いに癒着することもあり、製品として使用できないこともある。
【００４０】
本発明者らは、一般廃棄物プラスチックの各種のサンプルを観察、解析して、一般廃棄物プラスチックでは、ポリエチレンを主とする低融点プラスチックの比率は、２０〜７０質量％であることが一般的であるを見出した。この範囲で適正な形状品質の粒状化物を製造するプラスチック温度は以下のようなものであった。低融点プラスチックの比率が２０〜３０質量％程度では、低温で軟化するプラスチックの比率が少ないため、１２０〜１４０℃の比較的高温で運転する必要がある。また、低融点プラスチックの比率が３０〜５０質量％程度では、１００〜１２０℃の中程度の温度で運転することが望ましい。更に、低融点プラスチックの比率が高く、５０〜７０質量％では、９０〜１１０℃の低温で運転することが望ましい。このように、廃棄プラスチックの成分により、適正な運転温度が異なるものの、一般廃棄物プラスチックでは、９０〜１４０℃の範囲に適正な運転温度が存在することを解明した。
【００４１】
実際の操業においては、一般廃棄物プラスチックの各成分を分析することは、不可能であることから、処理前の一般廃棄物プラスチックを観察して、プラスチックの各成分比率を推定して、適正な温度を想定する。更に、処理時に、圧縮成形機内部のプラスチック温度と粒状化物の形状品質を観察して、プラスチック温度が適切であるか判断する。両方の結果を用いて、プラスチック温度の制御を行うことが有効である。
【００４２】
本発明者らは、種々の実験を繰り返し、プラスチック温度の制御には次の方法が有効であることを見出した。つまり、圧縮成形機内部のプラスチックの温度制御の方法としては、１）時間当たりの製造量を調整する方法、２）穴型での通過抵抗を調整して押し込み時の摩擦を変化させる方法、３）成形機内部の電熱器などでの補助熱源を調整する方法、および、４）原料である廃棄プラスチックの水分を調整する方法が有効であることを見出した。なお、２）と３）の方法を組み合わせて、熱供給速度を制御することが行われることが多い。
【００４３】
まず、時間当たりの製造量を調整する方法でのプラスチックの温度制御の原理は以下のものである。同一の圧縮成形機では、時間当たりの生産量が変化すると、装置の内部摩擦が変化する。両者の変化率は異なるため、時間当たりの生産量を変化させるとプラスチック質量当たりの摩擦熱を変化させることが可能である。一般に、圧縮成形機の構成を同一とした場合は、時間当たりの生産量を増加させると、プラスチック温度は上昇する。
【００４４】
次に、穴型での通過抵抗の調整は、穴型の長さとテーパーの調整、および、穴型のトータル面積の調整によって行う。穴型での抵抗が変化すれば、押し込みスクリューが発生する摩擦が変化する。その結果、摩擦起因の熱発生量が変化するため、プラスチック温度を調整できる。また、穴型での通過抵抗の調整のみでプラスチックの温度制御できない場合は、熱源補助用の電熱装置での加熱により、温度制御を補助する。
【００４５】
また、本発明者らは、廃棄プラスチックに付着する水分を調整することも、成形時の温度制御に重要であることを解明した。つまり、付着水分が多い場合は、この水分の蒸発に多くの熱を奪われるため、成形時のプラスチック温度が低下する。また、付着水分が低い場合は、水分蒸発熱が少なく、温度が上昇する。つまり、付着水分を適正に調整することにより、成形時のプラスチック温度を制御することが可能である。ただし、水分が圧縮成形中のプラスチックの内部で蒸発する際に、水蒸気がプラスチック内部に気泡を作ったり、突沸現象を生じるため、一般的には、付着水分は１２％以下であることが望ましい。
【００４６】
以上に説明した成形時のプラスチック温度の制御を行うための設備としては、以下の構成のものが有効である。圧縮成形の前工程として、乾燥装置と加水装置による廃棄プラスチックの付着水分の調整装置を設置する。入荷する廃棄プラスチックの状態によって、乾燥装置もしくは加水装置単独の設置の場合もある。付着水分の調整装置は、プラスチック破砕機の後工程に設置してある方が好ましい。なぜならば、前述したように、破砕後は廃棄プラスチックの比表面積が大きくなるために、乾燥および加水が容易に行なえることが理由である。
【００４７】
また、圧縮成形機は、製造速度を変更できる機構を持っていることが有利である。製造速度の変更は、図２に示される押し込みスクリュー型では廃棄プラスチックを押し込むスクリューの回転数を変更する機構を持つこと、また、図３に示される回転円筒式、いわゆるリングダイ式、では、回転円筒の回転数を変更できる機構を持つことが有効である。
【００４８】
成形機内のプラスチックの温度制御には、穴型の総面積を変更するために、穴型に栓をできる構造にすることが有効である。更に、圧縮成形機が電熱式の加熱装置を有することは、圧縮成形機内部のプラスチック温度制御のために有効なものである。
【００４９】
圧縮成形機内部のプラスチック温度を測定して、この温度を制御パラメーターにして、水分調整装置、圧縮成形機の生産速度、および電熱装置の出力を制御できる機構を有する設備を用いる場合は、廃棄プラスチックの成分を推定して、初期の設定温度を行えば、自動温度制御が行なえるため、更に、精度良く、圧縮成形機内部のプラスチック温度制御が行なえる。したがって、この様な設備構成では安定した粒状化物の製造が可能となる。
【００５０】
以上に説明したように、廃棄プラスチックを化学原料や燃料用に粒状物とするためには、形状品質の高いものが求められており、本発明は、そのような廃棄プラスチック粒状物の製造方法や設備を用いることにより、従来の方法では、製造が困難であった形状品質の良い化学原料や燃料用の廃棄プラスチック粒状化物の製造を可能とする手段を提供する。
【００５１】
【実施例】
本発明に基づいて、廃棄プラスチックを処理した結果、従来法と比較して、良好な形状品質を有するプラスチック粒状物を製造することができた。本発明を図１に示される廃棄プラスチックの圧縮成形設備において、実施した。また、図２に示される圧縮成形機はスクリュー押し込み式の圧縮成形機を用いて、製造能力が毎時２．５トンで、穴型が７５個ある設備で、２０ｍｍの粒状物を製造する際に、本発明の条件を守った操業を行った結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
圧縮成形での粒状化物の品質判定には、５ｍｍの篩の篩下比率（粉化率と定義する）を用いた。一般には、５〜１０％以下であることが望ましい。この結果、従来法の操業例では、圧縮成形機内のプラスチック温度は、１３０℃と比較的良好な範囲であったものの、低融点プラスチック、特に、ポリエチレン、の比率が高かったため、圧縮成形機内のプラスチックの流動性が高くなりすぎて、生産性が低下するとともに、製造後の粒状化物の粘着性が高くなりすぎて、粒状化物が互いに粘着して、これが搬送中にバラバラになる際に、粉が発生したことから、粉化率が１１．８％と高かった。
【００５４】
一方、本発明の方法を用いた実施例１では、比較例と同じく低融点プラスチックの比率が高かったため、圧縮成形機内のプラスチック温度を低く制御することで、操業条件をコントロールした。制御方法としては、圧縮成形機内の発熱を低下させるために、エンドプレートの穴型の開穴数を増やした。また、温度を制御するために、加水機にて、水分を添加して廃棄プラスチック付着水分を８.７質量％とした。その結果、圧縮成形機内のプラスチック温度が１０５℃となり、粉化率は、３.９％と良好な結果となった。また、実施例２では、低融点プラスチックの比率が高いため、比較的高温の圧縮成形のプラスチック温度を高く設定すべき条件であった。まず、圧縮成形機内の発熱を高くするために、エンドプレートの穴型の開穴数を減らした。また、乾燥機にて、廃棄プラスチック付着水分を３.４質量％とした。その結果、１２７℃と比較高温で操業することができた。バインダーとなる低融点のプラスチックが少ないにも関わらず、粒状化物の形状が良く、粉化率も４.９％と良好であった。なお、これらの操業では、圧縮成形機内部のプラスチック温度を連続計測して、この測定値を信号化して、乾燥機と加水機の自動制御を行った。
【００５５】
このように、本発明による一般廃棄物プラスチックの圧縮成形では、品質形状が良く、粉率の少ない、良好なプラスチック粒状化物を製造することができた。
【００５６】
【発明の効果】
廃棄プラスチックを化学原料および燃料用の粒状物とするためには、形状品質の高いものが求められており、本発明を用いることにより、家庭などから回収される廃棄プラスチックから成形した粒状化物の形状品質を高いものとすることが可能となり、廃棄プラスチックをガス化装置、油化装置、コークス炉、高炉、その他の化学反応装置、および燃焼炉へ、安価にリサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いる廃棄プラスチックの圧縮成形設備の１例を示す全体フロー図である。
【図２】廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、廃棄プラスチックをスクリューで押し込んで、エンドプレートの穴型から押し出す型式の装置を示す図である。
【図３】廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、廃棄プラスチックをローラーで、回転円筒に設けられている穴型にも型式の装置を示す図で、（ａ）は側面から見た図であり、（ｂ）は円筒内部を見た図である。
【符号の説明】
１ 供給コンベア
２ プラスチック破砕機
３ 選別コンベア
４ 磁力選別機
５ 乾燥機
６ 熱風配管
７ 加水装置
８ 加水コンベア
９ 圧縮成形機
１０ プラスチック供給部
１１ 胴部
１２ スクリュー軸
１３ スクリュー
１４ エンドプレート
１５ 穴型
１６ 切断機
１７ 廃棄プラスチック粒状物
１８ 回転軸
１９ 回転円筒
２０ 穴型
２１ 押し込みローラー
２２ 廃棄プラスチック
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学原料および燃料用としてリサイクルするための廃棄プラスチックを圧縮成形する方法、および、その設備に関する技術に関する。本発明によって製造された廃棄プラスチック粒状化物は、ガス化炉、油化装置、コークス炉、製鉄高炉、その他の化学反応プロセス、および、ボイラー等の燃焼炉で用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、その他のプラスチックは、成形性と耐久性に優れていることから、容器、包装、家電品の外枠、おもちゃ、等の多岐にわたる用途に用いられている。しかし、その結果、廃棄物としても大量に廃棄されている。廃棄物として発生するプラスチックは、型抜きの残り屑や成形時の切り残り等の加工工程から発生する廃棄プラスチック（以下、屑プラスチックと称す）と、容器包装プラスチックや製品プラスチックが使用後に廃棄される使用済みの回収プラスチック（以下、使用済みプラスチックと称す）が存在する。
【０００３】
大量のプラスチック廃棄物が発生することは、大きな社会問題となっており、特に、環境や資源上の問題が大きい。つまり、これらの廃棄プラスチックを、廃棄物として焼却する場合は、燃焼温度が上がりすぎて、焼却炉を損傷したり、燃焼の際に有害ガスやダイオキシンを発生したりする問題がある。また、特に、使用済みプラスチックを埋立処置する場合には、処分場の寿命問題以外に、プラスチックは腐敗しないため、土壌が固化しない問題があった。
【０００４】
したがって、これらの廃棄プラスチックをリサイクルすることは、前述の問題点を解決するとともに、省エネルギーと省資源の観点からも有利であることから、種々の方法が実施されてきていた。例えば、マテリアルリサイクルの方法では、ポリエチレンテレフタレートのビンをプラスチックや繊維の原料にする方法がある。化学リサイクルとしては、水素、一酸化炭素、その他のガスへ転換するガス化法、高分子油へ転換する油化法、コークス炉等で、ガス、油化物および炭素を得る乾留法、高炉に吹き込んで還元剤として使用する高炉還元法、その他がある。更に、燃料へのリサイクルについては、塩化ビニルを除去した後に、圧縮成形して製造する粒状化物をボイラーや工業炉の燃料として利用する方法が一般的である。
【０００５】
これらの中で、化学リサイクルは、利用用途が広く、天然原料を置換する省資源の観点から、リサイクル手法としては優れたものである。
廃棄プラスチックを燃料、もしくは、原料として、リサイクルするためには、異物を分離した後に粒状化する必要がある。これらの事前処理の方法としては、例えば、特開平８-９９３１８号公報に記載されるように、廃棄プラスチックを再利用に適正なサイズに破砕して、これを圧縮成形して、粒状のプラスチックを製造することが一般に行われている。廃棄プラスチックを溶融して、粒状化する技術では、溶融のために特殊な装置が必要であり、また、溶融にともない発生するガスを処理しなければならないといった問題があり、圧縮成形法に比べて、処理が高価であった。圧縮成形法では、廃棄プラスチックを比較的低温で圧縮成形するため、処理費用が安価である利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、廃棄プラスチックのリサイクルは、環境と資源の問題に対応する重要な方法である。しかし、廃棄プラスチックには、無機質の異物や水分が混在しており、これらの混在物の効率的な処置が、廃棄プラスチックのリサイクル促進のために、重要な技術課題であった。更に、化学原料や燃料としてのプラスチックリサイクルにおいては、圧縮成形後のプラスチック粒状物の密度が低い場合は、ハンドリング性が悪化することや、形状の不良にともない発生する粉が輸送経路と貯蔵装置に居着くことに起因する問題が発生するなどの問題点が存在していた。つまり、化学原料や燃料用には、形状に関して高品質プラスチック粒状物が求められている。
【０００７】
大量に発生している、家庭から回収された使用済みプラスチック（以下、一般廃棄物プラスチックと称す）は、異物を多く付着していることが一般的であり、また、一般廃棄物プラスチックはフィルム状のプラスチックが多く、比表面積が大きいこと、また、付着水分が多いことの問題があった。
【０００８】
一般廃棄物プラスチックから、異物を除去した後に、当該廃棄プラスチックを破砕して、プラスチック粒状物とし、これを圧縮成形機で穴型から押し出す型式の圧縮成形方法は生産性が高く、経済的な方法である。この圧縮成形設備で廃棄プラスチックを成形するためには、廃棄プラスチックの一部が半溶融状態となって、まだ半溶融化していないプラスチックがバインダーとなっていることが望ましい。半溶融状態のプラスチック比率が少ないと、粘着が不十分で粒状化物の形状が悪く、粉の発生も多い形状品質の悪いプラスチック粒状物となる。一方、半溶融状態のプラスチックが多すぎたり、かなりの比率のプラスチックが溶融すると、廃棄プラスチックの流動性が高くなりすぎて、押し込み機構の隙間から、入口の方向に戻ってしまう現象や、穴型から出た後に廃棄プラスチックの粒状化物が膨れて、形状が悪くなる現象が起きる。その結果、生産性が低下したり、形状品質が悪いといった、問題が発生していた。
【０００９】
プラスチックは種類によって、軟化温度、溶融温度が異なることから、一般廃棄物プラスチックのような雑多な廃棄プラスチックを圧縮成形する際に、廃棄プラスチックの配合が変化することにより、圧縮成形の条件が変化する問題が発生していた。その結果、同じ操業条件の設定にも関わらず、溶融温度が低いプラスチックが多すぎて、溶融過多の状態になったり、溶融温度が低いプラスチックが少なすぎて、半溶融不足の状態になったりすることがあり、プラスチック粒状物の形状品質が安定しない問題があった。
【００１０】
また、前述したように、廃棄プラスチックには水分が付着しており、圧縮成形では、これが問題になる。特に、一般廃棄物プラスチックは、容器包装に用いられたフィルム状のものが多く、比表面積が大きく、また、家庭での保管時や収集時に水分を含みやすいことから、付着水分が１０％を超える場合も認められる。ところが、従来法では、一般的には化学原料や燃料に屑プラスチックのみを使用しており、水分の多いプラスチックの処置に有効な技術が考慮されていなかった。
【００１１】
また、プラスチックに付着している水分が多い場合は、圧縮成形する際に、水分が成形機内で蒸発して、半溶融状態のプラスチック内で突沸現象を誘発して、プラスチックが穴型から不連続的に飛び出したり、粒状化した成形物の形状が悪化したりする問題が生じていた。また、特に、付着水分が多い場合は、圧縮成形時に付着水分の蒸発に熱を奪われ、廃棄プラスチックの温度が上がりきらず、プラスチックの軟化が起きなくなる。この結果、成形後のプラスチックが粒状体の内部で互いに粘着しておらず、搬送時にバラバラになることも多い。
【００１２】
そのため、一般廃棄物プラスチックが混在していて、水分が多く付着している廃棄プラスチックを用いた圧縮成形では、形状的な品質が悪く、粉化しやすいプラスチック粒状物しか製造できていなかった。特に、化学原料や燃料用の粒状化品は密度を高くする必要があるため、水分蒸発の影響の問題が大きかった。
【００１３】
また、廃棄プラスチックの水分が少なすぎる場合には、水分の蒸発潜熱が小さくなり、圧縮成形時の廃棄プラスチックの温度が上がりすぎる問題が生じていた。つまり、水分の少ない廃棄プラスチックを使用すると、圧縮成形機の内部のプラスチック温度が上がりすぎて、ポリエチレンやポリスチレン等の融点の低いプラスチックが溶融状態となって、前述したような生産性の悪化や粒状化物の形状品質が悪くなる問題が生じていた。
【００１４】
以上に記載したように、従来技術では、一般廃棄物プラスチックの特性に即した廃棄プラスチックの水分管理と圧縮成形時のプラスチック温度管理が不十分であった。更に、圧縮成形に関わる各工程の設備と操業の設計が不十分であり、前述していたような問題が生じていた。なお、従来でも一般廃棄物プラスチックの圧縮成形も行われていたが、これはリサイクルが目的でなく、埋立の容積を少なくすることが、主目的で実施されており、形状や粉化率等の形状的な品質については、十分な技術対応がなされていなかった。
【００１５】
そこで、一般廃棄物プラスチックが混じっている廃棄プラスチックの圧縮成形を適合に行うためには、廃棄プラスチックの水分変動、プラスチック成分変動等の要因による粒状化物の形状品質の変動に対応するための新しい方法と装置が求められていた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、廃棄プラスチックを圧縮成形することによる化学原料用のプラスチック粒状物を製造する技術を種々検討して、以下に記載される方法によって製造を行うことにおり、プラスチック粒状物の品位も良いものを得る技術を発明した。本発明において扱う廃棄プラスチックは、一部または全部が一般廃棄物プラスチックである。
【００１７】
本発明の要旨は、以下に示す（１）から（６）の通りである。
【００１８】
（１） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度を単独で変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００１９】
（２） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度の少なくとも２つの手段を組み合わせて、変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２０】
（３） 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、および、圧縮成形機の熱供給速度を単独、もしくは、組み合わせて制御することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２１】
（４） 穴型に押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、を制御することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２２】
（５） エンドプレートに複数の穴型を有する樽状のプラスチック保持容器とその内部にスクリュー式押し込み装置を有する圧縮成形機を用い、当該スクリュー式押し込み装置の回転速度を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御する上記（１）又は２に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２３】
（６） 圧縮成形機として、側面に複数の穴型を有する回転する円筒とその内部にあるローラー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用い、当該複数の穴型を有する回転する円筒の回転数を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に述べる。
【００２９】
まず、本発明での廃棄プラスチックの圧縮成形法について記述する。本発明に用いる装置の一例を図１に記載する。
【００３０】
一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックを供給コンベア１にて、プラスチック破砕機２に搬送して、ここで圧縮成形に適正なサイズまで破砕する。次に選別工程で異物を除去する。図１では、破砕物を搬送する選別コンベア３の上の磁力選別機４を使用して異物を除去した。廃棄プラスチックへの異物混入度合いにより、装置の構成は変更することができる。
【００３１】
以上の選別工程を経由した後、乾燥機５と加水装置７にて、廃棄プラスチックの付着水分を増減させる。ここでは、熱風配管６から加熱空気を供給する熱風式の乾燥機を記載したが、ロータリー式の乾燥機等でも良い。また、加水装置としては、水を噴霧する装置が簡便であるが、加水できるものであれば良い。これらの乾燥機５と加水装置７の設置位置は破砕機の前でも良いが、破砕後の廃棄プラスチックは、比表面積が大きいため、図１に示すように、破砕機２の後に設置していることが望ましい。
【００３２】
水分の調整を行った廃棄プラスチックを加水コンベア８にて搬送中に異物を選別して、圧縮成形機９で圧縮成形することにより、廃棄プラスチック粒状物を製造する。その後に、廃棄プラスチック粒状物は常温まで冷却される。
【００３３】
圧縮成形機は、プラスチックの押し込み機構と穴型を有するものであれば、いずれのものでも良い。押し込みロールで複数の穴型のある円筒側面にプラスチックを押し込む型式、これとぼほ同型式で装置の内部でプラスチックを切断する機構を持ちこの摩擦熱を利用する型式、更に、樽状の胴部の内部でスクリュー式押し込み器で廃棄プラスチックを押し込んで樽状のプラスチック保持部のエンドプレートの穴型に押し込む型式などがある。一般廃棄物プラスチックを用いる場合は、異物の穴型詰まりの発生が防止しやすいスクリュー押し込み式のものが望ましい。
【００３４】
図２に示したスクリュー押し込み式の圧縮成形機を例として説明する。圧縮成形機９では、押し込み時の機械的な仕事による摩擦熱を生じさせて、廃棄プラスチックの温度を上げるものである。廃棄プラスチックは、胴部１１の内部でスクリュー軸１２を持ったスクリュー１３にてエンドプレート１４方向に押し込まれる。この時に、摩擦熱により廃棄プラスチックの温度が上昇し、廃棄プラスチックは軟化する。熱が不足する場合には、圧縮成形機に設置された電熱装置で廃棄プラスチックを加熱することもある。これがエンドプレート１４の複数の穴型１５から押し出され、切断機１６により切断されて、粒状物１７となる。
【００３５】
また、穴型に押し込む型式の圧縮成形機としては、図３に示す回転円筒式のもの、いわゆるリングダイ式、もある。この型式の圧縮成形機では、廃棄プラスチック２２を押し込みローラー２１で、回転軸１８を備えた回転円筒１９の穴型２０に押し込む。径の小さい粒状化物の製造に適した方式である。
【００３６】
本発明者らは、形状の良い、また、粉化率の少ないプラスチック粒状物を安定的に製造するためには、圧縮成形時に適切な温度範囲が存在することを解明した。つまり、一般廃棄物プラスチックを含む、廃棄プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、その他の雑多な種類のプラスチックの集まりである。プラスチックの圧縮成形機の適正な操業方法としては、一部のプラスチックを半溶融もしくは軟化状態として、これを成形時に軟化しない固形プラスチック、例えば、ポリ塩化ビニル、のバインダーとして用いることが有効である。ただし、多くのプラスチックが溶融もしくは軟化状態となると、流動性が上がりすぎて、押し込み機構の隙間から後方への戻りが出たり、プラスチック付着水の水蒸気やガス等の発生により、プラスチック内部の圧力が上がり、突沸に似た現象が生じて、操業が停止したり、形状の悪い成形品ができる。つまり、圧縮成形機９の内部の廃棄プラスチックの温度コントロールが良い形状や操業の継続のためには、融点の低いポリエチレン等が軟化する温度で操業することが望ましいことを、本発明者らは解明した。
【００３７】
圧縮成形に適切な温度は、廃棄プラスチックの各プラスチック成分の混合率によって変化する。つまり、低融点プラスチックの比率が多い場合は、低温でも形状の良い粒状化物を製造することができるが、低融点プラスチックの比率が少ない場合は、形状品質の良い粒状化物を製造するためには、比較的高温で圧縮成形する必要がある。本発明者らは、一般廃棄物プラスチックでの各プラスチック成分比率の範囲では、この形状品質の高い粒状化物が製造できる温度範囲は９０〜１４０℃にあることを解明した。
【００３８】
プラスチック温度が９０℃以下では、低融点のポリエチレンでも十分な軟化状態とならずに、圧縮成形後のプラスチックが一体化せずに、成形物としての呈をなしていないことが分かった。一方、圧縮成形機内部のプラスチック温度が９０℃を超えると、低融点のプラスチックの軟化が進み、これがバインダーの働きをするようになる。したがって、圧縮成形機内部のプラスチック温度は９０℃以上であることが必要である。
【００３９】
一方、温度が高すぎる場合も問題が生じることを解明した。圧縮成形機内部のプラスチック温度が１４０℃を超えた時点から、低融点のプラスチックは溶融状態となり、流動性が過剰となる。また、この温度では、比較的融点の高いプラスチックも軟化状態となる。その結果、多くのプラスチックが溶融状態または軟化状態となるため、プラスチックの流動性が高くなりすぎて、プラスチックがスクリューの隙間から逆送されて、プラスチックが、上手く穴型に送られない現象が起きる。また、製品である粒状化物が柔らかくなりすぎて、穴型から出た直後に、圧力が軽減される際に、粒状化物が膨らむ現象が起きる。この結果、形状が不定形となり、また、見掛け密度も低下して、粒状化物の形状品質が悪化する。更に、この様な高温では、粒状化物が粘着性を持つため、圧縮成形後の搬送コンベア上で、互いに癒着することもあり、製品として使用できないこともある。
【００４０】
本発明者らは、一般廃棄物プラスチックの各種のサンプルを観察、解析して、一般廃棄物プラスチックでは、ポリエチレンを主とする低融点プラスチックの比率は、２０〜７０質量％であることが一般的であるを見出した。この範囲で適正な形状品質の粒状化物を製造するプラスチック温度は以下のようなものであった。低融点プラスチックの比率が２０〜３０質量％程度では、低温で軟化するプラスチックの比率が少ないため、１２０〜１４０℃の比較的高温で運転する必要がある。また、低融点プラスチックの比率が３０〜５０質量％程度では、１００〜１２０℃の中程度の温度で運転することが望ましい。更に、低融点プラスチックの比率が高く、５０〜７０質量％では、９０〜１１０℃の低温で運転することが望ましい。このように、廃棄プラスチックの成分により、適正な運転温度が異なるものの、一般廃棄物プラスチックでは、９０〜１４０℃の範囲に適正な運転温度が存在することを解明した。
【００４１】
実際の操業においては、一般廃棄物プラスチックの各成分を分析することは、不可能であることから、処理前の一般廃棄物プラスチックを観察して、プラスチックの各成分比率を推定して、適正な温度を想定する。更に、処理時に、圧縮成形機内部のプラスチック温度と粒状化物の形状品質を観察して、プラスチック温度が適切であるか判断する。両方の結果を用いて、プラスチック温度の制御を行うことが有効である。
【００４２】
本発明者らは、種々の実験を繰り返し、プラスチック温度の制御には次の方法が有効であることを見出した。つまり、圧縮成形機内部のプラスチックの温度制御の方法としては、１）時間当たりの製造量を調整する方法、２）穴型での通過抵抗を調整して押し込み時の摩擦を変化させる方法、３）成形機内部の電熱器などでの補助熱源を調整する方法、および、４）原料である廃棄プラスチックの水分を調整する方法が有効であることを見出した。なお、２）と３）の方法を組み合わせて、熱供給速度を制御することが行われることが多い。
【００４３】
まず、時間当たりの製造量を調整する方法でのプラスチックの温度制御の原理は以下のものである。同一の圧縮成形機では、時間当たりの生産量が変化すると、装置の内部摩擦が変化する。両者の変化率は異なるため、時間当たりの生産量を変化させるとプラスチック質量当たりの摩擦熱を変化させることが可能である。一般に、圧縮成形機の構成を同一とした場合は、時間当たりの生産量を増加させると、プラスチック温度は上昇する。
【００４４】
次に、穴型での通過抵抗の調整は、穴型の長さとテーパーの調整、および、穴型のトータル面積の調整によって行う。穴型での抵抗が変化すれば、押し込みスクリューが発生する摩擦が変化する。その結果、摩擦起因の熱発生量が変化するため、プラスチック温度を調整できる。また、穴型での通過抵抗の調整のみでプラスチックの温度制御できない場合は、熱源補助用の電熱装置での加熱により、温度制御を補助する。
【００４５】
また、本発明者らは、廃棄プラスチックに付着する水分を調整することも、成形時の温度制御に重要であることを解明した。つまり、付着水分が多い場合は、この水分の蒸発に多くの熱を奪われるため、成形時のプラスチック温度が低下する。また、付着水分が低い場合は、水分蒸発熱が少なく、温度が上昇する。つまり、付着水分を適正に調整することにより、成形時のプラスチック温度を制御することが可能である。ただし、水分が圧縮成形中のプラスチックの内部で蒸発する際に、水蒸気がプラスチック内部に気泡を作ったり、突沸現象を生じるため、一般的には、付着水分は１２％以下であることが望ましい。
【００４６】
以上に説明した成形時のプラスチック温度の制御を行うための設備としては、以下の構成のものが有効である。圧縮成形の前工程として、乾燥装置と加水装置による廃棄プラスチックの付着水分の調整装置を設置する。入荷する廃棄プラスチックの状態によって、乾燥装置もしくは加水装置単独の設置の場合もある。付着水分の調整装置は、プラスチック破砕機の後工程に設置してある方が好ましい。なぜならば、前述したように、破砕後は廃棄プラスチックの比表面積が大きくなるために、乾燥および加水が容易に行なえることが理由である。
【００４７】
また、圧縮成形機は、製造速度を変更できる機構を持っていることが有利である。製造速度の変更は、図２に示される押し込みスクリュー型では廃棄プラスチックを押し込むスクリューの回転数を変更する機構を持つこと、また、図３に示される回転円筒式、いわゆるリングダイ式、では、回転円筒の回転数を変更できる機構を持つことが有効である。
【００４８】
成形機内のプラスチックの温度制御には、穴型の総面積を変更するために、穴型に栓をできる構造にすることが有効である。更に、圧縮成形機が電熱式の加熱装置を有することは、圧縮成形機内部のプラスチック温度制御のために有効なものである。
【００４９】
圧縮成形機内部のプラスチック温度を測定して、この温度を制御パラメーターにして、水分調整装置、圧縮成形機の生産速度、および電熱装置の出力を制御できる機構を有する設備を用いる場合は、廃棄プラスチックの成分を推定して、初期の設定温度を行えば、自動温度制御が行なえるため、更に、精度良く、圧縮成形機内部のプラスチック温度制御が行なえる。したがって、この様な設備構成では安定した粒状化物の製造が可能となる。
【００５０】
以上に説明したように、廃棄プラスチックを化学原料や燃料用に粒状物とするためには、形状品質の高いものが求められており、本発明は、そのような廃棄プラスチック粒状物の製造方法や設備を用いることにより、従来の方法では、製造が困難であった形状品質の良い化学原料や燃料用の廃棄プラスチック粒状化物の製造を可能とする手段を提供する。
【００５１】
【実施例】
本発明に基づいて、廃棄プラスチックを処理した結果、従来法と比較して、良好な形状品質を有するプラスチック粒状物を製造することができた。本発明を図１に示される廃棄プラスチックの圧縮成形設備において、実施した。また、図２に示される圧縮成形機はスクリュー押し込み式の圧縮成形機を用いて、製造能力が毎時２．５トンで、穴型が７５個ある設備で、２０ｍｍの粒状物を製造する際に、本発明の条件を守った操業を行った結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
圧縮成形での粒状化物の品質判定には、５ｍｍの篩の篩下比率（粉化率と定義する）を用いた。一般には、５〜１０％以下であることが望ましい。この結果、従来法の操業例では、圧縮成形機内のプラスチック温度は、１３０℃と比較的良好な範囲であったものの、低融点プラスチック、特に、ポリエチレン、の比率が高かったため、圧縮成形機内のプラスチックの流動性が高くなりすぎて、生産性が低下するとともに、製造後の粒状化物の粘着性が高くなりすぎて、粒状化物が互いに粘着して、これが搬送中にバラバラになる際に、粉が発生したことから、粉化率が１１．８％と高かった。
【００５４】
一方、本発明の方法を用いた実施例１では、比較例と同じく低融点プラスチックの比率が高かったため、圧縮成形機内のプラスチック温度を低く制御することで、操業条件をコントロールした。制御方法としては、圧縮成形機内の発熱を低下させるために、エンドプレートの穴型の開穴数を増やした。また、温度を制御するために、加水機にて、水分を添加して廃棄プラスチック付着水分を８.７質量％とした。その結果、圧縮成形機内のプラスチック温度が１０５℃となり、粉化率は、３.９％と良好な結果となった。また、実施例２では、低融点プラスチックの比率が高いため、比較的高温の圧縮成形のプラスチック温度を高く設定すべき条件であった。まず、圧縮成形機内の発熱を高くするために、エンドプレートの穴型の開穴数を減らした。また、乾燥機にて、廃棄プラスチック付着水分を３.４質量％とした。その結果、１２７℃と比較高温で操業することができた。バインダーとなる低融点のプラスチックが少ないにも関わらず、粒状化物の形状が良く、粉化率も４.９％と良好であった。なお、これらの操業では、圧縮成形機内部のプラスチック温度を連続計測して、この測定値を信号化して、乾燥機と加水機の自動制御を行った。
【００５５】
このように、本発明による一般廃棄物プラスチックの圧縮成形では、品質形状が良く、粉率の少ない、良好なプラスチック粒状化物を製造することができた。
【００５６】
【発明の効果】
廃棄プラスチックを化学原料および燃料用の粒状物とするためには、形状品質の高いものが求められており、本発明を用いることにより、家庭などから回収される廃棄プラスチックから成形した粒状化物の形状品質を高いものとすることが可能となり、廃棄プラスチックをガス化装置、油化装置、コークス炉、高炉、その他の化学反応装置、および燃焼炉へ、安価にリサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いる廃棄プラスチックの圧縮成形設備の１例を示す全体フロー図である。
【図２】廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、廃棄プラスチックをスクリューで押し込んで、エンドプレートの穴型から押し出す型式の装置を示す図である。
【図３】廃棄プラスチックの圧縮成形機の１例であり、廃棄プラスチックをローラーで、回転円筒に設けられている穴型にも型式の装置を示す図で、（ａ）は側面から見た図であり、（ｂ）は円筒内部を見た図である。
【符号の説明】
１ 供給コンベア
２ プラスチック破砕機
３ 選別コンベア
４ 磁力選別機
５ 乾燥機
６ 熱風配管
７ 加水装置
８ 加水コンベア
９ 圧縮成形機
１０ プラスチック供給部
１１ 胴部
１２ スクリュー軸
１３ スクリュー
１４ エンドプレート
１５ 穴型
１６ 切断機
１７ 廃棄プラスチック粒状物
１８ 回転軸
１９ 回転円筒
２０ 穴型
２１ 押し込みローラー
２２ 廃棄プラスチック
Claims (6)
- 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度を単独で変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
- 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、雑多な種類のプラスチックから構成されて、かつ、ポリエチレンを含む、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みの廃棄プラスチックを圧縮成形するに際して、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、または、圧縮成形機の熱供給速度の少なくとも２つの手段を組み合わせて、変更することにより、当該圧縮成形機の廃棄プラスチック保持部分でプラスチック温度を９０〜１４０℃の範囲の適正な温度にて、圧縮成形することを特徴とする廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
- 穴型へ押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、時間当たりの圧縮成形体の製造量、および、圧縮成形機の熱供給速度を単独、もしくは、組み合わせて制御することを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
- 穴型に押し込む型式の圧縮成形機内部の廃棄プラスチックの温度測定値をもとに、圧縮成形前の廃棄プラスチックの付着水分、を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
- エンドプレートに複数の穴型を有する樽状のプラスチック保持容器とその内部にスクリュー式押し込み装置を有する圧縮成形機を用い、当該スクリュー式押し込み装置の回転速度を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御する請求項１又は２に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
- 圧縮成形機として、側面に複数の穴型を有する回転する円筒とその内部にあるローラー式押し込み装置から構成される圧縮成形機を用い、当該複数の穴型を有する回転する円筒の回転数を変更することにより、時間当たりの圧縮成形体の製造量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄プラスチックの粒状化物の成形方法。
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