JP3745619B2

JP3745619B2 - Molding method of waste plastic granulation for chemical raw materials

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Publication number: JP3745619B2
Application number: JP2000372018A
Authority: JP
Inventors: 哲治茨城; 元樹池田; 良久藤沢; 信行三方; 英治松隈
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2001232637A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄プラスチックの混入異物を除去して、ガス化プラント、油化プラント、製鉄用高炉、コークス炉、その他の反応設備で使用する化学原料用の粒状化プラスチックを製造する方法と装置に関するものである。特に、家庭等から回収される使用済みプラスチック中に混在する異物の除去、破砕、および、プラスチックの圧縮成形を容易にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、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、燃焼時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は、埋立処理することが多く、この場合には、処分場寿命の問題以外に、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については、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。また、化学リサイクルの場合には、ガス化や油化する方法などが行われている。さらに、燃料へのリサイクルについては、ポリ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。なお、化学リサイクルは、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、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。
【０００６】
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、これを溶融するか、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、圧縮成型法に比べて、処理が高価であった。圧縮成型法では、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。この粒状のプラスチックを燃料や原料用として、リサイクル工程で活用するものであり、化学リサイクルにもプラスチック粒状物を用いることができる。
【０００７】
【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、鉄、アルミ、ガラス、土砂、その他の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。特に、化学原料としてのプラスチックリサイクルにおいては、不純物が反応プロセスに悪影響を与えることや、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、成形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の問題が発生するなどの問題点が存在していた。つまり、化学原料用には、成分および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。特に、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、異物を多く含有していることが一般的である。
【０００８】
設備の損傷をも誘発する廃棄プラスチックに混在している大型の硬質異物は、金属製の板、ボルト、ワイヤー、刃物、セラミックス製品の１０ｍｍ程度以上の部品、その他である。これらの大型の硬質異物が存在している場合は、プラスチックの破砕加工時に、破砕機の軸間への噛み込みにより、破砕機が停止したり、破砕刃の折損等の設備と操業上の問題となることが多く、この問題に対する対策が求められていた。
【０００９】
異物の対策については、例えば、特開昭５１−１０１０８９号公報や特開平９−３１３９６６号公報に記載される従来技術においては、厨芥類、砂、ガラス屑、紙等の異物を除去する方法が採用されている。しかし、前述した大型の硬質異物の除去には適しない方法であった。その結果、廃棄プラスチックの種類を異物の少ない加工時の切り屑プラスチック等に限定しなければ、大型の硬質異物が原因で、設備稼働率が下がる問題が生じていた。
【００１０】
また、小型の異物も、切断刃の損傷や圧縮成形機の穴型の磨耗を引き起こすなど、操業・品質上の問題を誘発することが認められている。したがって、機械選別により、これらの異物を除去する方法が取られている。小型の異物除去については、特開平９−３１３９６６号公報に記載されるような各種の機械を組み合わせる方法が発明されており、この方法およびこれに類する方法は有効な技術である。
【００１１】
しかし、これら方法では、小さい異物は機械選別工程では、完全分離できない問題があった。特に、プラスチック歩留の高い操業を指向する場合は、これらの小型異物を排除することは困難であった。このように、従来技術で、破砕された一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックを穴型に押し込む形式の圧縮成形機を用いる場合は、異物が穴型に詰まり、操業が継続できない問題があった。
【００１２】
さらに、廃棄プラスチックには、水分が付着しており、これが圧縮成形時の問題となる。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、従来は、一般的には化学原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案されていなかった。また、従来の一般廃棄物プラスチックの圧縮成形も行われていたが、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。
【００１３】
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、成形機内で蒸発して、その蒸気圧により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、粒状化した成形体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。そのため、一般廃棄物プラスチックが混在する、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。
【００１４】
以上に記載したように、従来技術では、廃棄プラスチックの特性に即し即した、異物除去、破砕、水分管理、および、圧縮成形の各工程の設備と操業の設計が不十分であり、前述したような種々の問題が生じていた。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に適合した処理を行うためには、異物の混在状況と水分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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）から（４）の通りである。
（１）ポリエチレンとポリプロピレンの含有比率の合計が２５〜７５質量％である、一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みプラスチックである廃棄プラスチックを、磁選装置、渦電流式金属除去装置、篩装置、風力分離器のいずれかもしくは全部を組み合わせて異物を分離した後に、破砕して、付着水分が１６質量％以下の状態で、スクリュー押出し装置にて径が６ｍｍ以上の穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、当該圧縮成形機のプラスチック保持部分での廃棄プラスチック温度を１００〜１４０℃の範囲とすることにより、ポリエチレンとポリプロピレンを他のプラスチックのバインダーとして作用させて圧縮成形することを特徴とする化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、
（２）一部もしくは全部が家庭から回収された使用済みプラスチックである廃棄プラスチックを、異物手選別コンベアにて異物選別した後に、破砕を施し、磁選装置、渦電流式金属除去装置、篩装置、風力分離器のいずれかもしくは全部を組み合わせて異物を分離することを特徴とする（１）に記載の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、
（３）穴型へ押し込む型式の圧縮成形機の上流工程にて、熱風乾燥装置にて、６０〜９０℃の空気を用いて、乾燥することを特徴とする（１）または（２）に記載の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法、
（４）袋を破った状態にした家庭から回収された使用済みプラスチックを、風力を用いた分離装置を用いてフィルム状プラスチックの一部もしくは全部を分離して、分離後の残りのプラスチックから混在異物を分離の後、風力を用いた分離装置にて分離されたフィルム状プラスチックと混合し、当該混合物を、破砕した後に、穴型へ押し込む型式の圧縮成形機を用いて、成形することを特徴とする（１）または（２）に記載の化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、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および装置によって製造を行うことにおり、稼働率が高く、また、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、一般廃棄物プラスチックを含む雑多なものであることから、同一の発明であるものの、廃棄プラスチックへの異物の混入比率の差に伴い、大きくは二つの方式に分かれるものであり、その区分毎に発明を説明する。
【００１７】
まず、第一区分の方法として、廃棄プラスチックに混在する比較的大型の異物の少ない場合の操業方法について記述する。一次原料である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。本発明に基づく装置の一例である図１に記載される構成を用いて、本発明を説明する。
【００１８】
まず、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックをプラスチック搬送コンベア１にて、機械選別工程に搬送する。機械選別工程は、篩装置、磁力選別機、渦電流式金属分離機、および、風力選別装置の一部または全部を組み合わせたものである。廃棄プラスチックの異物混入度合いにより、装置の組み合わせは変更する。一般廃棄物プラスチックには、鉄片、スチール缶、その他の鉄系の異物、アルミ缶を主体とする非磁性の金属、ガラス片、および、土砂が主な無機物の異物が混在している。これらの異物を除去するために、前述した複数の異物選別装置を適用していく。
【００１９】
まず、細かい無機物の異物を除去するために、篩装置をかける。篩の効率向上と目詰まりを防止するためには、振動篩を用いることが望ましく、図１には、設備の例として、振動篩装置２を記載している。異物除去と目詰まり防止の観点から、篩目を３〜１０ｍｍ程度に設定することが望ましい。次の工程として、鉄系の異物除去のために、プラスチック搬送コンベア３の上で磁力選別機４をかける。ここで、鉄片やスチール缶などを除去する。次の工程で、渦電流式金属分離機５を用いて、アルミなどの非磁性金属の除去を行う。
【００２０】
この段階では、鉄、非磁性金属、および、細かい無機物（土砂、ガラス粉、その他）の除去が完了しているが、５〜３０ｍｍ程度のやや大きなガラスや陶器の破片等が混在している場合も多いので、さらに、廃棄プラスチックを風力選別装置にかけて、これらのやや大きな異物を除去する。
【００２１】
以上の機械選別工程を用いる効果として、プラスチック破砕機７の切断刃と圧縮成形機９の穴型の磨耗を防止することや異物起因の機械故障を防止することがある。
【００２２】
以上述べた機械選別装置の機器の設置順序については、一般廃棄物プラスチックの分別状態によって、幾つかの順序があるが、一般的には、磁力選別機４と渦電流式金属分離機５は、風力選別装置６の前に設置していることが望ましい。なぜならば、風力選別装置６での異物除去を磁力選別機４と渦電流式金属分離機５の前に行うと、風力選別装置６での残渣の中に、鉄やアルミの有価でリサイクル可能な金属がガラスや陶器の破片等と混合して、残渣の再利用の際に再分別が必要となることが理由である。
【００２３】
一般廃棄物プラスチックは分別回収時の手法の違いで、異物の混入程度が異なるため、特に分別状態の良い場合は、機械選別工程の一部を省略できることもある。この場合は、振動篩２や風力選別装置６を省略できることが多い。
【００２４】
以上の機械選別工程を経由した後、プラスチック破砕機７で、圧縮成形機９での圧縮成形に適正なサイズまで破砕する。これをプラスチック搬送コンベア８にて搬送して、圧縮成形機９で圧縮成形する。
【００２５】
圧縮成形機９は、切断された廃棄プラスチックを穴型に押し込む機構を有する。ここで、押し込み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。圧縮成形の装置の例を図３に示す。廃棄プラスチックは、胴部２０の内部で、スクリュー２２にて、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。これがエンドプレート２３の穴型２４から押し出される。その後、廃棄プラスチック粒状物は、冷却コンベア１０の上で、冷却される。
【００２６】
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、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、として、一部のプラスチックを半溶融もしくは軟化状態として、これを成形時に固形のプラスチックのバインダーとして用いることが有効であることを解明した。ただし、全量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、水蒸気やガス等の発生により、プラスチック内の圧力が上がり、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やポリプロピレンのみが軟化する温度である１００〜１４０℃であることを解明した。
【００２７】
上記の事実を解明するために行った実験の結果を図４に示す。図４は、廃棄プラスチック温度とプラスチック粒状物の粉化率および生産性の関係を示す。圧縮成形機は図３に示すスクリュー圧縮式のものを用いた。廃棄プラスチック温度が９０℃以下では、多くのプラスチックが粉となって、成形体としての呈をなしていないことが分かった。廃棄プラスチック温度が１００℃を超えると、粉化率が１０％以下となり、化学原料用に使用できるプラスチック粒状物となった。
【００２８】
しかし、廃棄プラスチック温度が１４０℃を超えた時点から、生産性が悪化した。これは、ほとんどの廃棄プラスチックが溶融状態または半溶融状態となったため、廃棄プラスチックの流動性が高くなりすぎて、廃棄プラスチックがスクリューの隙間から逆送されて、廃棄プラスチックが上手く、穴型に送られない現象が起きたためである。つまり、生産性の確保のためには、廃棄プラスチック温度が１４０℃以下が望ましい。
【００２９】
これまで述べてきたように、半溶融状態のプラスチックと固体のプラスチックの比率が適性である状態とすることが、形状品質の良いプラスチック粒状物の製造方法のポイントである。これは、廃棄プラスチックの内の低融点のポリエチレンとポリプロピレンの比率が、一定の範囲にあることが重要な要件である。本発明者らは、種々の実験の結果、以下の知見を得た。
【００３０】
本発明の温度範囲である１００〜１４０℃で、半溶融状態となるポリエチレンとポリプロピレンの合計が２５〜７５質量％あり、他の高融点のプラスチックが残りの比率となっていると、半溶融状態のプラスチックと固体のプラスチックの比率が適正であり、形状が良好であること、および、生産性が高いことを解明した。つまり、ポリエチレンとポリプロピレンの合計が、２５〜７５質量％であることが、形状品質の向上と生産性の確保のためには重要であることを解明した。そこで、本発明の範囲の一部を、ポリエチレンとポリプロピレンの合計が２５〜７５質量％であることとした。
【００３１】
本発明者らは、種々の実験の結果、温度制御の方法としては、穴型での通過抵抗を調整して、押し込み時の摩擦を適正にする方法を用いることを見いだした。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、さらに、穴型のトータル面積の調整によって行う。穴型での通過抵抗の調整のみで温度制御できない場合は、熱源補助用の電熱装置の設置により、温度制御を補助する。
【００３２】
水分が１２％以下の条件では、図５に示すように、廃棄プラスチック処理毎時１トン当たりの駆動用電力と電熱装置の出力合計が５５〜１６５kWの範囲であるように圧縮成形機の種々の設定の調整を行えば、廃棄プラスチック温度を１００〜１４０℃に制御できる。なお、図５中には、比出力（kWh/t-pl）として、表記した。ここで、出力が同一でも、廃棄プラスチックの温度が違う現象は、付着水分の多少によるものである。
【００３３】
本発明者らは、廃棄プラスチックに付着する水分の管理は、まず、成形時の温度制御に重要であることを解明した。つまり、付着水分が多すぎる場合は、この水分の蒸発に多くの熱を奪われるため、成形時の廃棄プラスチックの温度を上昇させることが困難となる。
【００３４】
さらに、付着水分の問題としては、大量の付着水分が成形中に蒸発して、成形機内の一部が溶融または軟化したプラスチック集合体の内部の水蒸気圧力が上がる。その結果、プラスチック集合体の機械的に弱い部分を破って、水蒸気が不連続的に吹き出す、突沸に似た現象があることを解明した。この突沸に似た現象の結果、成形体が不連続に穴型から吹き出し、プラスチック粒状物の形状が悪くなったり、圧縮成形機の後方にプラスチックが戻ったりといった問題が生じる。
【００３５】
本発明者らは、さらに、プラスチック粒状物の形状に悪影響を与えない付着水分比率の解明を行った。図６には、付着水分がプラスチック粒状物の粉化率に与える影響を示した。圧縮成形時のプラスチック温度を１０５〜１１０℃として行った実験の結果、水分が８％から徐々に粉化率が上がり、廃棄プラスチック水分が１２％以上では、粉化率が極端に高くなった。つまり、プラスチック粒状物の粉化率を考慮すると、付着水分は１２％以下が望ましい。一方、やや温度の高い条件である１２０〜１３５℃の場合では、水分に対する許容度が大きくなった。水分が１６％までは、プラスチック粒状物の粉化率を比較的低く抑えることができた。その結果、廃棄プラスチック水分は、望ましくは、１２質量％以下が良い、また、何とか１６質量％までは、プラスチック粒状物の形状を良くすることができる。
【００３６】
また、圧縮成形機での廃棄プラスチックに付着する水分と穴型からのプラスチック突沸頻度の関係も調査した。この現象でも水分が１２％以上では、突沸に似た現象の発生率が増加して、特に１６％以上では、操業が中断されることがあった。つまり、廃棄プラスチックの付着水分を１６％以下とすることは、安定して高品位の化学原料用プラスチック粒状物を製造についての重要な要件である。
【００３７】
付着水分が１６％以上の廃棄プラスチックを処理することもあるため、このような場合は、熱風乾燥装置を用いて、付着水分を１６％以下、望ましくは、１２％以下とすることは有効な技術である。熱風温度が６０℃以下では、乾燥効率が悪く、また、９０℃以上では、ポリエチレンが発火する問題が生じるため、熱風の温度は６０〜９０℃であることが必要である。図１においては、特別な熱風乾燥装置を用いずに、熱風発生器１１にて発生させた熱風を送風管１２経由で、風力選別装置６に導き、ここで廃棄プラスチックを乾燥する装置の例を示した。
【００３８】
本発明者らは、さらに、研究を進めた結果、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックにおいては、前述した機械選別工程をかけたものであっても、圧縮成形機において、穴型詰まりが発生しやすいことを解明した。詰まりが生じた穴型の監察を行った結果、穴型の中には、アルミ缶の切れ端や缶のプルリングが存在していることを解明した。これに加えて、機械選別工程にかけた後の廃棄プラスチックの観察したところ、機械選別後も、アルミ缶の切れ端や缶のプルリングなどの小型で薄い形状の異物が含まれていることが判明した。
【００３９】
これらは、サイズが小さいため、渦電流式金属分離機５では、渦電流の推力が十分得られずに、ここでの分離が不完全であり、かつ、厚みが薄いため、風力選別装置６においても、質量と表面積の比率がプラスチックのそれとほぼ同等なため、ここでも分離が不完全であったことを解明した。
【００４０】
前述のように、アルミ缶の切れ端や缶のプルリングは機械選別で効率的に分離することは困難であることから、本発明者らは、これらが混在していても、穴型詰まりなどの操業上の問題が生じない条件を検討した。その結果、穴型の内径と穴型詰まりの発生比率に関係があることを解明した。
【００４１】
図３に示されるスクリュー押し込み式の圧縮成形機を用いた操業結果を図７に示す。図９は圧縮成形機での１００時間連続運転した際の詰まった穴型の比率を示すものである。図７されるように、穴型の内径が６ｍｍ以下では、穴型詰まりの比率が多い。しかし、６ｍｍ以上の内径の穴型では、閉塞が減少していることを解明した。つまり、圧縮成形機の穴型の内径が６ｍｍ以上であることが、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックの成形条件である。
【００４２】
以上に説明した方法および装置により、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックを圧縮成形により、粒状化して化学原料とすることは有効な技術である。しかし、さらに、機械選別工程の負荷を低減することにより、設備規模を小さくすることは、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックから、経済的な化学原料用のプラスチック粒状物を経済的に製造するために重要である。
【００４３】
一般廃棄物プラスチックは、その質量の約１／２がフィルム状プラスチックである。そこで、図１に示すように、機械選別工程の前で、風力式フィルム分離機１３を用いて、このフィルム状プラスチックの一部または全部を分離する。風力式フィルム分離機１３の風速を毎秒数ｍと遅く設定することにより、分離されたフィルム状プラスチックに異物を混入しない状態にできる。この分離されたフィルム状プラスチックをフィルム搬送経路１４を経由して、機械選別工程をスキップして、プラスチック破砕機７に送る。なお、分離効率を上げるためには、風力式フィルム分離機１３に供給する一般廃棄物プラスチックは、袋に入っていないものが、９０％以上のものを用いることが望ましい。この方法を行うことにより、機械選別工程の設備建設費用を少なくでき、経済的に化学原料用プラスチック粒状物を製造できる。
【００４４】
次に、第二区分の方法と設備として、一般廃棄物プラスチック回収時の分別が悪く、ボルト、ナット、壊れた小型家電品、電池、その他の大型の硬質の異物が混在している一般廃棄物プラスチックを使用する化学原料用のプラスチック粒状物を製造する場合には、機械装置の保護のために、機械選別工程の前段階での大型硬質異物の選別が必要となる。
【００４５】
大型硬質異物のためには、人間が分別する手選別コンベアを、機械選別工程の前に設置して、目視またはＸ線透過方式等の検知装置にて、大型硬質異物を発見して、人間が排除する。この装置の例を図２に示す。なお、図２には、磁選装置４、渦電流式金属分離機５、振動篩装置２、および、風力選別装置６の順で設置している機械選別工程の一例を示した。
【００４６】
原料の廃棄プラスチックをプロセスに供給する際に、廃棄プラスチックが結束梱包されている、または、袋に入っている場合は、解梱機１５にて、事前破砕して、プラスチック搬送コンベア１６を経由して、異物手選別コンベア１７にて、大型硬質異物を発見して、これを人間が排除する。結束梱包も袋詰めもされていない場合は、直接、異物手選別コンベア１７にて、大型硬質異物を発見して、人間が排除することもある。そして、当該廃棄プラスチックを機械選別工程に送り、前述した方法で、残った異物を選別し、破砕の後に、圧縮成形する。原料の廃棄プラスチックのサイズが大きい場合は、異物手選別コンベア１７の後に、粗破砕機１８にて、粗破砕する。
【００４７】
前述したように、第二の区分での方法においても、フィルム状プラスチックのみ異物手選別コンベア１７と機械選別工程をスキップすることは、経済的な方法であることから、図２に示される風力式フィルム分離器１３にて、一部または全部のフィルム状プラスチックを分離して、フィルム搬送経路１４を経由して、プラスチック破砕機７に送る方法もある。
【００４８】
この際には、風力式フィルム分離器１３に、熱風発生器１１から送風管１２を経由して、６０〜９０℃の熱風を送ことにより廃棄プラスチックを乾燥することも有効な方法である。
【００４９】
以上に説明したように、一般廃棄物プラスチックを含む廃棄プラスチックを圧縮成形により、粒状化して化学原料とするためには、異物の選別工程に加えて、圧縮成形時の廃棄プラスチックに付着する水分、温度、および、穴型の内径の条件を適性にすることが本発明の重要な技術である。これらの操業条件を満たす設備構成とすることも本発明の範囲である。
【００５０】
【実施例】
本発明に基づく、第一区分の異物の比較的少ない廃棄プラスチックからの化学原料用の廃棄プラスチック粒状物の製造方法を図１に示される装置と異物選別工程のないプラスチック破砕機７と圧縮成形機９のみの設備を用いて、比較試験を行った。圧縮成形機は、エンドプレートに１２ｍｍ径の穴型を２０個設置した、毎時１. ２トンのものを用いた。図１に示される装置では、廃棄プラスチックに付着する水分が多いケースでは、８０℃の熱風により、風力選別装置６にて、廃棄プラスチックの水分を減少させた。
【００５１】
使用した原料は、一般廃棄物プラスチックが全量であるもの、一般廃棄物プラスチックを６５質量％と大型硬質異物の混入の少ないフィルム状の屑プラスチック３５質量％の比率で混合したもの、および、異物混入の多い一般廃棄物プラスチックが全量であるものの３種類を用いた。それぞれの原料でのプラスチックの化学的な種類の構成と異物混合の比率については、表１に記載された通りである。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【表２】

原料１では、異物混入率が７. ４％で、アルミと土砂・ガラスの混入が多いものであった。付着水分は、１２. ２％とかなり多い原料であった。原料２では、異物混入率が５. ０％で、やはり、アルミと土砂・ガラスの混入が多いものであった。水分は、８. ４％であった。原料３では、異物の混入が７. ６％と多く、また、鉄異物の比率が高いものである。
【００５４】
操業結果を表２に示す。廃棄プラスチックの温度が低い場合の例を比較例１に示すが、９２℃と低温であったために、粉化率が１９. ７％と高かく、廃棄プラスチック温度が低いことの悪影響が認められた。一方、異物選別と水分の影響の比較を実施例１と比較例２で示す。本発明の図１の装置を用いて、原料１から粒状物を製造した実施例１では、異物の除去率が高いために、異物起因による突発休止率は平均１. ７回／１００時間であり、１００時間運転後の穴型詰まり発生率も１０％であった。また、粉化率も４. ８％と低かった。プラスチック破砕機７と圧縮成形機９のみの設備の操業での比較例２では，異物起因による突発休止率は平均８. ９回／１００時間であり、１００時間運転後の穴型詰まり発生率も、５０％と相当に悪い結果であった。また、付着水分の影響も大きく、実施例１では、乾燥により６. ９％まで水分を落としたため、粉化率が４. ８％であったのに対して、付着水分の多い比較例１では、粉化率は１１. ７％とこの点でも、本発明の優位性が示された。
【００５５】
次に、やや異物混入率が低く、付着水分も少ない、原料２を用いた操業での実施例２と比較例３の比較では、表２に示されるとおり結果となった。異物起因による突発休止率と穴型詰まり発生率の両者において、実施例２は優位にあることが示された。粉化率については、実施例２の２. ７％に対して、比較例２の５. １％と優位差は小さくなったものの、実施例２での廃棄プラスチック乾燥の効果が発揮されている。
【００５６】
次に、圧縮成形機の穴型の径の効果の比較のために、図１に示される装置を用いて、原料１を処理した操業であるが、径が４ｍｍの穴型を１０４個設置している圧縮成形機を用いたものであり、表２に比較例４として、示されている。比較例３では、原料の成分と異物選別後の最終的な異物混入率が実施例１と変わらないものの、１００時間運転後の穴詰まりの比率が、４５％と高く、操業の継続が困難であった。
【００５７】
次に、大型硬質異物の混入の多い一般廃棄物プラスチックが全量であるものを用いた操業例を実施例３として示す。プラスチックの化学的な種類の構成と異物混合の比率については、表１に記載された原料３のとおりである。また、図２に示す構成の装置を用いて、原料３の廃棄プラスチックを処理した。
【００５８】
大型の硬質異物として、異物手選別コンベア１７にて、壊れたフライパン、小型テープレコーダー、ボルト、スパナ、その他を作業員が回収した。その後に、機械選別工程で、異物手選別コンベア１７において回収できなかった小型の異物を排除した結果、圧縮成形機での穴詰まりがほとんど発生しなかった。また、風力式フィルム分離機１３に８０℃の熱風を送風して、廃棄プラスチックを付着水分を６. ７％まで乾燥した。その結果、異物起因の問題が少なく、また、穴型詰まりも少ない、安定操業が確保された。また、付着水分の悪影響も無いことから、粒状物の粉率も低く抑えられた。
【００５９】
以上のように、本発明を用いることにより、従来方法よりも、効率的に、高い形状品質の化学原料用の廃棄プラスチック粒状化物を製造できた。
【００６０】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、雑多な廃棄物からの回収物である、で廃棄プラスチックを原料として、確実に、混在異物を排除し、また、付着水分の影響を排除して、圧縮成形機の故障が大幅に減少するとともに、粉化ロスの少ない化学原料用の廃棄プラスチック粒状物の製造が可能となる。その結果、廃棄プラスチックから化学原料として要求される品質を満足するプラスチック粒状物を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく、化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形装置の全体であり、異物手選別コンベアのない設備フロー図の例を示す図である。
【図２】本発明に基づく、異物手選別コンベアのある化学原料用廃棄プラスチック粒状化物の成形装置の設備フロー図を示す図である。
【図３】本発明で用いた圧縮成形機の一例であるスクリュー押し込み式圧縮成形機を示す図である。
【図４】圧縮成形機での廃棄プラスチック温度と廃棄プラスチック粒状物の粉化率の関係を示す図である。
【図５】圧縮成形機での処理する廃棄プラスチック毎時１トン当たりの機械的な仕事と電熱器の電力の合計と廃棄プラスチック温度の関係を示す図である。
【図６】圧縮成形機での廃棄プラスチックに付着する水分と廃棄プラスチック粒状物の粉化率の関係を示す図である。
【図７】一般廃棄物プラスチックを使用した場合の１００時間連続運転時の穴型内径の穴型詰まり率に対する影響を示す図である。
【符号の説明】
１プラスチック搬送コンベア
２振動篩装置
３プラスチック搬送コンベア
４磁力選別機
５渦電流式金属分離機
６風力選別装置
７プラスチック破砕機
８プラスチック搬送コンベア
９圧縮成形機
１０プラスチック粒状物冷却コンベア
１１熱風発生器
１２送風管
１３風力式フィルム分離機
１４フィルム搬送経路
１５解梱機
１６プラスチック搬送コンベア
１７異物手選別コンベア
１８粗破砕機
１９プラスチック供給口
２０胴部
２１スクリュー軸
２２スクリュー
２３エンドプレート
２４穴型
２５成形プラスチック切断装置
２６成形プラスチック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for producing a granulated plastic for a chemical raw material used in a gasification plant, an oil conversion plant, a steelmaking blast furnace, a coke oven, and other reaction equipment by removing foreign matters contained in waste plastic. Is. In particular, the present invention relates to a technique for facilitating removal, crushing, and compression molding of plastics that are mixed in used plastics collected from homes and the like.
[0002]
[Prior art]
Since polyethylene, polyvinyl chloride, and other plastics are excellent in moldability and durability, they are used in various applications such as containers, packaging, outer frames of household electrical appliances, toys, and the like. However, as a result, a large amount of waste is discarded. Plastics generated as waste are discarded after use, such as waste plastics (hereinafter referred to as waste plastics) generated from processing processes such as uncut scraps after cutting and uncut scraps during molding. There is used recovered plastic (hereinafter referred to as used plastic).
[0003]
The generation of large amounts of plastic waste has become a major social problem, and in particular, there are significant environmental and resource problems. That is, when these waste plastics are incinerated as waste, there is a problem that the combustion temperature rises too much and the incinerator is damaged, or harmful gases and dioxins are generated during combustion. In particular, used plastics are often landfilled. In this case, there is a problem that the soil does not solidify because the plastics do not rot other than the problem of disposal site life.
[0004]
Therefore, recycling these waste plastics is advantageous from the viewpoint of energy saving and resource saving as well as solving the above-mentioned problems, and various methods have been implemented. For example, as a method of material recycling, there is a method of using polyethylene terephthalate bottles as raw materials for plastics and fibers. In the case of chemical recycling, methods such as gasification and oil conversion are performed. Furthermore, for recycling to fuel, a method is generally used in which a granulated product produced by compression molding after removing polyvinyl chloride is used as fuel for boilers or industrial furnaces.
[0005]
Among these, chemical recycling is an excellent recycling technique from the viewpoint of saving resources that can be used for a wide range of applications and replacing natural raw materials. Chemical recycling is a gasification method that converts to hydrogen, carbon monoxide, and other gases, an oil conversion method that converts to polymer oil, a coke oven, etc. There are blast furnace reduction methods that are used as a reducing agent.
[0006]
In order to recycle waste plastic as a fuel or raw material, it is necessary to granulate after separating foreign matter. As these pretreatment methods, for example, as described in JP-A-8-99318, the waste plastic is crushed to an appropriate size for reuse and melted or compression molded. It is common practice to produce granular plastic. The technology for melting and granulating waste plastics requires special equipment for melting, and has the problem that the gas generated during melting must be processed, compared to the compression molding method. The processing was expensive. The compression molding method has an advantage that the processing cost is low because the waste plastic is compression molded at a relatively low temperature. This granular plastic is used in the recycling process for fuel and raw materials, and the plastic granular material can also be used for chemical recycling.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As mentioned above, recycling plastic waste is an important way to address environmental and resource issues. However, waste plastics contain iron, aluminum, glass, earth and sand, and other inorganic foreign substances and moisture. Efficient treatment of these mixtures is important for promoting recycling of waste plastics. It was a technical issue. In particular, in plastic recycling as a chemical raw material, impurities can adversely affect the reaction process, and if the density of plastic particles is low, handling properties may deteriorate and powder generated due to molding defects will be transported. There were problems such as problems caused by staying on the route and the storage device. That is, for chemical raw materials, high-quality plastic granules are required with regard to components and shapes. In particular, used plastics collected from households (hereinafter referred to as general waste plastics) generally contain a large amount of foreign matter.
[0008]
Large hard foreign substances mixed in waste plastics that also cause damage to equipment are metal plates, bolts, wires, blades, ceramic product parts of about 10 mm or more, and others. When these large, hard foreign objects are present, when crushing the plastic, the crusher stops due to the biting between the shafts of the crusher, and the equipment and operational problems such as breakage of the crushing blade In many cases, countermeasures against this problem were required.
[0009]
With respect to measures against foreign matters, for example, in the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-101089 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-313966, there is a method for removing foreign materials such as moss, sand, glass waste, and paper. It has been adopted. However, this method is not suitable for removing the large hard foreign matter described above. As a result, if the type of waste plastic is not limited to chip plastics or the like during processing with less foreign matter, there is a problem that the equipment operating rate decreases due to large hard foreign matter.
[0010]
It is also recognized that small foreign objects can cause operational and quality problems, such as damage to the cutting blade and wear of the hole mold of the compression molding machine. Therefore, a method of removing these foreign substances by machine sorting is taken. For removing small foreign matter, a method of combining various machines as described in JP-A-9-313966 has been invented, and this method and similar methods are effective techniques.
[0011]
However, these methods have a problem that small foreign substances cannot be completely separated in the machine sorting process. In particular, when aiming at operations with a high plastic yield, it was difficult to eliminate these small foreign substances. As described above, when a compression molding machine in which waste plastic including crushed municipal waste plastic is pushed into a hole mold is used in the prior art, there is a problem that foreign matters are clogged in the hole mold and the operation cannot be continued.
[0012]
Furthermore, moisture is attached to the waste plastic, which becomes a problem during compression molding. General waste plastics are often in the form of films used for containers and packaging, have a large specific surface area, and easily contain moisture during storage and collection at home. Is recognized. However, conventionally, only scrap plastic is generally used as a chemical raw material, and no effective technique has been devised for the treatment of plastic with much moisture. In addition, conventional compression molding of general waste plastics has been carried out, but it is not intended for recycling, and the main purpose is to reduce the volume of landfill. As for the quality, sufficient technical support has not been made.
[0013]
If there is a lot of moisture adhering to the plastic, it will evaporate in the molding machine during compression molding, and the vapor pressure will induce bumping in the semi-molten plastic, causing the plastic to discontinue from the hole mold. The problem of popping out and the shape of the granulated molded body worsening has occurred. In particular, when there is a large amount of adhering moisture, heat is lost by evaporation of the adhering moisture at the time of compression molding, and the temperature of the waste plastic does not rise, and the plastic does not soften. As a result, the molded plastics are not adhered to each other inside the granular material and often fall apart during transportation. For this reason, compression molding using waste plastic mixed with general waste plastic and adhering a lot of moisture has only been able to produce only plastic particles that have poor shape quality and are easily pulverized.
[0014]
As described above, in the prior art, the design of equipment and operation for each process of foreign matter removal, crushing, moisture management, and compression molding in accordance with the characteristics of the waste plastic is insufficient. Various problems have arisen. In order to perform processing suitable for compression molding of waste plastic mixed with general waste plastic, a new method and apparatus for coping with the foreign matter mixture and moisture fluctuations have been required.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides (1) to ( 4 ).
(1) Waste plastic, which is a used plastic partly or entirely recovered from households, with a total content ratio of polyethylene and polypropylene of 25 to 75% by mass, is applied to a magnetic separator, eddy current type metal remover, sieve After separating the foreign matter by combining any or all of the device and wind separator, it is crushed and pushed into a hole mold having a diameter of 6 mm or more with a screw extruder in a state where the adhering moisture is 16% by mass or less. Using a compression molding machine, by setting the waste plastic temperature in the plastic holding part of the compression molding machine to be in the range of 100 to 140 ° C., compression molding is performed by causing polyethylene and polypropylene to act as binders for other plastics. A method for forming a waste plastic granulated product for chemical raw materials,
( 2 ) Waste plastic, which is used plastic partially or entirely collected from households, is sorted by foreign matter using a foreign matter manual sorting conveyor, then crushed, and then subjected to magnetic separation equipment, eddy current type metal removal equipment, sieve equipment, wind power separation A method for forming a waste plastic granulated product for chemical raw materials according to (1), wherein any or all of the vessels are combined to separate foreign matter,
( 3 (1) or (1) or 2 ), A method for forming waste plastic granulated chemical raw materials for chemical raw materials,
( 4 ) Use plastics collected from households with broken bags to separate part or all of the plastic film using a separating device using wind power, and remove foreign materials from the remaining plastic after separation. After separation, it is mixed with a film-like plastic separated by a separation device using wind power, and the mixture is crushed and then molded using a compression molding machine of a type that is pushed into a hole mold. (1) or ( 2 ) Is a method for forming a waste plastic granulated product for chemical raw materials.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present inventors have studied various technologies for producing plastic granular materials for chemical raw materials by compression molding waste plastic, and are performing production by the method and apparatus described below. We have invented a technology for obtaining high quality and good quality plastic granules. Waste plastic handled in the present invention is miscellaneous, including general waste plastic. Therefore, although it is the same invention, it is roughly divided into two methods according to the difference in the mixing ratio of foreign matter to waste plastic. The invention will be described for each of the categories.
[0017]
First, as a method of the first category, an operation method when there are few relatively large foreign substances mixed in waste plastic will be described. Part or all of the waste plastic as the primary raw material is general waste plastic. The present invention will be described using the configuration shown in FIG. 1 which is an example of an apparatus based on the present invention.
[0018]
First, the waste plastic containing the general waste plastic is transported to the machine sorting process by the plastic transport conveyor 1. The machine sorting process is a combination of a part or all of a sieve device, a magnetic sorter, an eddy current type metal separator, and a wind sorter. The combination of devices changes depending on the degree of contamination of the waste plastic. General waste plastics contain iron pieces, steel cans, other iron-based foreign matters, nonmagnetic metals mainly composed of aluminum cans, glass pieces, and inorganic foreign matters mainly composed of earth and sand. In order to remove these foreign matters, the above-described plural foreign matter sorting apparatuses are applied.
[0019]
First, a sieve device is applied to remove fine inorganic foreign matters. In order to improve the efficiency of the sieve and prevent clogging, it is desirable to use a vibrating sieve. FIG. 1 shows a vibrating sieve device 2 as an example of equipment. From the viewpoint of removing foreign substances and preventing clogging, it is desirable to set the sieve mesh to about 3 to 10 mm. As the next step, a magnetic separator 4 is applied on the plastic conveyor 3 to remove iron-based foreign matter. Here, iron pieces and steel cans are removed. In the next step, the non-magnetic metal such as aluminum is removed using the eddy current type metal separator 5.
[0020]
At this stage, removal of iron, non-magnetic metal, and fine inorganic substances (earth and sand, glass powder, etc.) has been completed, but there is a mixture of slightly large glass or ceramic pieces of about 5 to 30 mm In addition, waste plastics are applied to a wind power sorter to remove these slightly larger foreign objects.
[0021]
As an effect of using the above machine sorting process, there is prevention of wear of the cutting blade of the plastic crusher 7 and the hole mold of the compression molding machine 9, and prevention of mechanical failure due to foreign matters.
[0022]
Regarding the installation order of the machines of the machine sorting apparatus described above, there are several orders depending on the state of separation of general waste plastics. Generally, the magnetic sorter 4 and the eddy current type metal separator 5 are: It is desirable to install in front of the wind sorting device 6. This is because if the foreign matter removal in the wind power sorting device 6 is performed before the magnetic force sorting device 4 and the eddy current type metal separator 5, the residue in the wind power sorting device 6 can be recycled with the value of iron or aluminum. The reason is that the metal is mixed with glass, ceramic pieces, etc., and re-sorting is required when the residue is reused.
[0023]
Since general waste plastics have different levels of foreign matter due to differences in the method of separating and collecting, part of the machine sorting process may be omitted particularly when the sorted state is good. In this case, the vibrating sieve 2 and the wind power sorter 6 can often be omitted.
[0024]
After passing through the above machine selection process, the plastic crusher 7 crushes to a size appropriate for compression molding in the compression molding machine 9. This is conveyed by the plastic conveyance conveyor 8 and compression molded by the compression molding machine 9.
[0025]
The compression molding machine 9 has a mechanism for pushing the cut waste plastic into the hole mold. Here, frictional heat is generated by the mechanical work of pushing, and the temperature of the waste plastic is raised. An example of a compression molding apparatus is shown in FIG. The waste plastic is pushed by the screw 22 inside the body portion 20. At this time, the temperature of the waste plastic rises due to frictional heat, and the waste plastic softens. This is pushed out from the hole mold 24 of the end plate 23. Thereafter, the waste plastic granules are cooled on the cooling conveyor 10.
[0026]
The present inventors have clarified that an appropriate temperature range exists in order to stably produce a plastic granule having a good shape and a low powdering rate. In other words, waste plastics, including general waste plastics, are a collection of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride and other miscellaneous types of plastics. As an appropriate operation method of a plastic compression molding machine, it was clarified that it is effective to use a part of plastic as a semi-molten or softened state and to use this as a solid plastic binder during molding. However, when the whole amount is melted or softened, the fluidity increases too much, and the pressure inside the plastic rises due to the return of the pushing mechanism through the gap, or the generation of water vapor or gas, similar to bumping Phenomenon occurs, operation stops, and molded products with poor shape can be produced. That is, it was clarified that the temperature of the waste plastic inside the compression molding machine 9 is 100 to 140 ° C., which is a temperature at which only polyethylene or polypropylene having a low melting point is softened in order to keep the temperature control good and the operation.
[0027]
The results of experiments conducted to elucidate the above fact are shown in FIG. FIG. 4 shows the relationship between the waste plastic temperature, the powdering rate of plastic particles and the productivity. The compression molding machine used was a screw compression type as shown in FIG. When the waste plastic temperature was 90 ° C. or less, it was found that many plastics became powder and did not present as a molded body. When the waste plastic temperature exceeded 100 ° C., the pulverization rate became 10% or less, resulting in plastic particles that could be used for chemical raw materials.
[0028]
However, productivity deteriorated from the time when the waste plastic temperature exceeded 140 ° C. This is because most of the waste plastic is in a molten or semi-molten state, so the fluidity of the waste plastic becomes too high and the waste plastic is fed back through the gap in the screw, so that the waste plastic is good and sent to the hole mold. This is because an unforeseen phenomenon occurred. That is, in order to ensure productivity, the waste plastic temperature is desirably 140 ° C. or lower.
[0029]
As described above, it is a point of the manufacturing method of plastic granular material with good shape quality that the ratio of the semi-molten plastic and the solid plastic is in an appropriate state. This is an important requirement that the ratio of low melting point polyethylene to polypropylene in the waste plastic is within a certain range. As a result of various experiments, the present inventors have obtained the following knowledge.
[0030]
In the temperature range of 100 to 140 ° C. of the present invention, the total amount of polyethylene and polypropylene in a semi-molten state is 25 to 75% by mass, and other high melting point plastics are in the remaining ratio. It was clarified that the ratio of plastic to solid plastic was appropriate, the shape was good, and the productivity was high. That is, it was clarified that the total of polyethylene and polypropylene is 25 to 75% by mass for improving shape quality and ensuring productivity. Therefore, a part of the scope of the present invention is that the total of polyethylene and polypropylene is 25 to 75% by mass.
[0031]
As a result of various experiments, the present inventors have found that, as a temperature control method, a method of adjusting the passage resistance in the hole mold to make the friction at the time of pushing appropriate is used. Adjustment of the passage resistance in the hole mold is performed by adjusting the length and taper of the hole mold, and further adjusting the total area of the hole mold. If the temperature cannot be controlled only by adjusting the passage resistance of the hole type, the temperature control is assisted by installing an electric heating device for assisting the heat source.
[0032]
Under conditions where the moisture content is 12% or less, as shown in FIG. 5, various settings of the compression molding machine are set so that the total power for driving and the output of the electric heating device per ton of waste plastic processing per hour is in the range of 55 to 165kW If the adjustment is performed, the waste plastic temperature can be controlled to 100 to 140 ° C. In FIG. 5, the specific power (kWh / t-pl) is shown. Here, even if the output is the same, the phenomenon that the temperature of the waste plastic is different is due to the amount of adhering moisture.
[0033]
The present inventors have first elucidated that the management of moisture adhering to the waste plastic is important for temperature control during molding. In other words, if too much moisture is attached, a large amount of heat is taken away by the evaporation of the moisture, making it difficult to raise the temperature of the waste plastic during molding.
[0034]
Furthermore, as a problem of adhering moisture, a large amount of adhering moisture evaporates during molding, and the water vapor pressure inside the plastic assembly in which a part of the molding machine is melted or softened increases. As a result, it was clarified that there is a phenomenon similar to bumping, in which water vapor is discontinuously blown by breaking the mechanically weak part of the plastic aggregate. As a result of this phenomenon similar to bumping, there arises a problem that the molded body is blown out from the hole mold discontinuously, the shape of the plastic granular material is deteriorated, and the plastic returns to the rear of the compression molding machine.
[0035]
The present inventors further elucidated the adhering moisture ratio that does not adversely affect the shape of the plastic particles. FIG. 6 shows the influence of the adhered moisture on the powdering rate of the plastic granular material. As a result of experiments conducted at a plastic temperature of 105 to 110 ° C. during compression molding, the pulverization rate gradually increased from 8%, and the pulverization rate became extremely high when the waste plastic moisture was 12% or more. That is, in consideration of the powdering rate of the plastic granular material, the adhering moisture is desirably 12% or less. On the other hand, in the case of 120 to 135 ° C., which is a slightly high temperature condition, the tolerance for moisture was increased. When the water content was up to 16%, the powdering rate of the plastic granules could be kept relatively low. As a result, the amount of waste plastic moisture is desirably 12% by mass or less, and up to 16% by mass can improve the shape of the plastic particles.
[0036]
We also investigated the relationship between the moisture adhering to the waste plastic in the compression molding machine and the frequency of bumping of the plastic from the hole mold. Even in this phenomenon, when the water content is 12% or more, the occurrence rate of the phenomenon similar to bumping increases, and when the water content is 16% or more, the operation may be interrupted. In other words, it is an important requirement for stably producing high-quality plastic granular materials for chemical raw materials that the attached plastic has a moisture content of 16% or less.
[0037]
In some cases, waste plastics with a moisture content of 16% or more may be processed. In such a case, it is effective to use a hot air dryer to reduce the moisture content to 16% or less, preferably 12% or less. It is. If the hot air temperature is 60 ° C. or lower, the drying efficiency is poor. If the hot air temperature is 90 ° C. or higher, there is a problem that polyethylene ignites. Therefore, the hot air temperature needs to be 60 to 90 ° C. In FIG. 1, without using a special hot air drying device, the hot air generated by the hot air generator 11 is guided to the wind power sorting device 6 via the blower pipe 12, and an example of an apparatus for drying waste plastic here. Indicated.
[0038]
As a result of further research, the present inventors have found that, in waste plastics including general waste plastics, clogging of the hole mold occurs in the compression molding machine even when the machine sorting process described above is applied. Clarified that it is easy. As a result of the inspection of the clogged hole mold, it was clarified that there were aluminum can pieces and can pull rings in the hole mold. In addition to this, when plastic waste was subjected to the machine sorting process, it was found that after the machine sorting, small and thin foreign matters such as aluminum cans and can pull rings were included.
[0039]
Since these are small in size, the eddy current type metal separator 5 cannot obtain sufficient thrust of the eddy current, and the separation here is incomplete and the thickness is small. However, since the ratio of mass to surface area was almost the same as that of plastic, it was clarified that the separation was incomplete here.
[0040]
As described above, since it is difficult to efficiently separate pieces of aluminum cans and can pull rings by machine sorting, the present inventors have conducted operations such as hole type clogging even if they are mixed. The conditions under which the above problem does not occur were examined. As a result, it was clarified that there is a relationship between the inner diameter of the hole mold and the occurrence ratio of hole mold clogging.
[0041]
FIG. 7 shows the result of operation using the screw-in type compression molding machine shown in FIG. FIG. 9 shows the ratio of clogged hole molds when the compression molding machine is operated continuously for 100 hours. As shown in FIG. 7, when the inner diameter of the hole mold is 6 mm or less, the ratio of hole mold clogging is large. However, it has been clarified that the occlusion is reduced in the hole type having an inner diameter of 6 mm or more. That is, it is a molding condition of waste plastics including general waste plastics that the inner diameter of the hole mold of the compression molding machine is 6 mm or more.
[0042]
It is an effective technique to granulate waste plastics including general waste plastics by compression molding into chemical raw materials by the method and apparatus described above. However, by reducing the load of the machine sorting process and reducing the scale of the equipment, it is possible to economically produce plastic particulates for economical chemical raw materials from waste plastics including general waste plastics. Is important to.
[0043]
About 1/2 of the mass of general waste plastic is film plastic. Therefore, as shown in FIG. 1, a part or all of this film-like plastic is separated using a wind-type film separator 13 before the machine sorting step. By setting the wind speed of the wind film separator 13 as slow as several meters per second, it is possible to prevent foreign matter from entering the separated film-like plastic. The separated film-like plastic is sent to the plastic crusher 7 via the film conveyance path 14, skipping the machine sorting step. In order to increase the separation efficiency, it is desirable that the general waste plastic supplied to the wind-type film separator 13 is not contained in a bag but is 90% or more. By carrying out this method, it is possible to reduce the equipment construction cost of the machine sorting process and economically produce plastic granular materials for chemical raw materials.
[0044]
Next, as the method and equipment of the second category, general waste that is poorly separated when collecting general waste plastics and contains bolts, nuts, broken small household appliances, batteries, and other large hard foreign objects When manufacturing plastic granular materials for chemical raw materials using plastics, it is necessary to sort large hard foreign substances in the previous stage of the machine sorting process in order to protect the machinery.
[0045]
For large hard foreign objects, a manual sorting conveyor for human separation is installed before the machine sorting process, and humans detect large hard foreign objects with visual or X-ray transmission detection devices. Exclude. An example of this apparatus is shown in FIG. FIG. 2 shows an example of the machine sorting process in which the magnetic separator 4, the eddy current metal separator 5, the vibration sieve device 2, and the wind separator 6 are installed in this order.
[0046]
When waste plastic is supplied in the process, if it is bundled or packaged, it is crushed in advance by the unpacking machine 15 and passes through the plastic conveyor 16. Then, the foreign matter manual sorting conveyor 17 finds a large hard foreign matter and eliminates it by a human. When the package is not bundled or packaged, a large-sized hard foreign matter may be found directly on the foreign matter manual sorting conveyor 17 and removed by a human. Then, the waste plastic is sent to the machine sorting process, and the remaining foreign matter is sorted by the method described above, and after the crushing, compression molding. When the size of the waste plastic as the raw material is large, it is roughly crushed by the coarse crusher 18 after the foreign material manual sorting conveyor 17.
[0047]
As described above, even in the method in the second section, it is an economical method to skip the foreign material manual sorting conveyor 17 and the machine sorting process only for the film-like plastic. There is also a method in which a part or all of the plastic film is separated by the film separator 13 and sent to the plastic crusher 7 via the film conveyance path 14.
[0048]
In this case, it is also an effective method to dry the waste plastic by sending hot air of 60 to 90 ° C. to the wind-powered film separator 13 from the hot air generator 11 via the blower pipe 12.
[0049]
As described above, in order to granulate waste plastic containing general waste plastic into a chemical raw material by compression molding, in addition to the foreign substance sorting step, moisture adhering to the waste plastic during compression molding, It is an important technique of the present invention to make the conditions of the temperature and the inner diameter of the hole mold appropriate. It is also within the scope of the present invention to have an equipment configuration that satisfies these operating conditions.
[0050]
【Example】
The apparatus shown in FIG. 1, a plastic crusher 7 without a foreign matter sorting step, and a compression molding machine are shown in FIG. 1 according to the present invention. A comparative test was conducted using only 9 facilities. The compression molding machine used was 1.2 tons per hour with 20 12 mm diameter hole molds installed on the end plate. In the apparatus shown in FIG. 1, in the case where there is a lot of moisture adhering to the waste plastic, the wind sorting apparatus 6 reduced the moisture of the waste plastic with hot air at 80 ° C.
[0051]
The raw materials used are the total amount of general waste plastics, 65% by mass of general waste plastics mixed in a ratio of 35% by mass of film-like waste plastics with little mixing of large hard foreign materials, and foreign material contamination Three types of general waste plastics with a large amount were used. The composition of the chemical type of the plastic in each raw material and the mixing ratio of the foreign matters are as described in Table 1.
[0052]
[Table 1]

[0053]
[Table 2]

The raw material 1 had a foreign matter contamination rate of 7.4% and a large amount of aluminum, earth and sand / glass. The adhering moisture was 12.2%, which was a considerably large amount of raw material. The raw material 2 had a foreign matter contamination rate of 5.0%, and again, a large amount of aluminum and earth / sand / glass was mixed. The water content was 8.4%. In the raw material 3, foreign matter is mixed as much as 7.6%, and the ratio of iron foreign matter is high.
[0054]
Table 2 shows the operation results. An example in which the temperature of the waste plastic is low is shown in Comparative Example 1. However, since the temperature was as low as 92 ° C., the powdering rate was as high as 19.7%, and an adverse effect of low waste plastic temperature was recognized. . On the other hand, Example 1 and Comparative Example 2 show a comparison of the influence of foreign matter selection and moisture. In Example 1 in which the granular material was produced from the raw material 1 using the apparatus of FIG. 1 of the present invention, the removal rate of the foreign matter was high, so the sudden stoppage rate due to the foreign matter was 1.7 times / 100 hours on average. The occurrence rate of clogging with holes after 100 hours of operation was also 10%. Also, the powdering rate was as low as 4.8%. In the comparative example 2 in the operation of only the plastic crusher 7 and the compression molding machine 9, the sudden outage rate due to foreign matter is 8.9 times / 100 hours on average, and the hole clogging rate after 100 hours of operation is also The result was considerably bad at 50%. In addition, the influence of adhering moisture is large. In Example 1, since the moisture was dropped to 6.9% by drying, the powdering rate was 4.8%, whereas in Comparative Example 1 having much adhering moisture. The powdering rate was 11.7%, indicating the superiority of the present invention.
[0055]
Next, a comparison between Example 2 and Comparative Example 3 in the operation using the raw material 2 with a slightly low foreign matter mixing rate and a small amount of adhering moisture gave results as shown in Table 2. It was shown that Example 2 is superior in both the sudden pause rate due to foreign matter and the hole type clogging rate. Regarding the powdering rate, the advantage of drying waste plastic in Example 2 is exhibited, although the difference in advantage is smaller than that in Example 2 of 2.7% and 5.1% of Comparative Example 2. .
[0056]
Next, in order to compare the effect of the diameter of the hole mold of the compression molding machine, the operation shown in FIG. 1 was used to process the raw material 1, and 104 hole molds with a diameter of 4 mm were installed. Table 2 shows the result as a comparative example 4. In Comparative Example 3, although the raw material components and the final foreign matter mixing rate after foreign matter selection are the same as in Example 1, the ratio of clogging after 100 hours of operation is as high as 45%, making it difficult to continue the operation. there were.
[0057]
Next, an example of operation using a waste plastic with a large amount of large-sized hard foreign matters mixed therein is shown as Example 3. The composition of the chemical type of the plastic and the mixing ratio of the foreign matters are as shown in the raw material 3 described in Table 1. Moreover, the waste plastic of the raw material 3 was processed using the apparatus of the structure shown in FIG.
[0058]
Workers collected broken frying pans, small tape recorders, bolts, spanners, etc. as large hard foreign bodies on the foreign material manual sorting conveyor 17. After that, as a result of eliminating small foreign matters that could not be collected by the foreign matter manual sorting conveyor 17 in the machine sorting step, clogging in the compression molding machine hardly occurred. In addition, hot air at 80 ° C. was blown to the wind film separator 13 to dry the waste plastic to 6.7%. As a result, stable operation was ensured with few problems caused by foreign matter and with little clogging of the hole mold. In addition, since there was no adverse effect of adhering moisture, the powder ratio of the granular material was kept low.
[0059]
As described above, by using the present invention, it was possible to produce a waste plastic granulated product for chemical raw materials with high shape quality more efficiently than the conventional method.
[0060]
【The invention's effect】
By using the present invention, it is a recovered material from miscellaneous waste, and using waste plastic as a raw material, it reliably eliminates mixed foreign matter, and also eliminates the influence of adhering moisture, resulting in failure of the compression molding machine. Is greatly reduced, and it becomes possible to produce waste plastic granular materials for chemical raw materials with less pulverization loss. As a result, it is possible to inexpensively produce plastic particulates that satisfy the quality required as a chemical raw material from waste plastic.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an example of an equipment flow diagram that is an entire molding apparatus for chemical raw material waste plastic granulated materials and has no foreign material manual sorting conveyor according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an equipment flow diagram of a molding apparatus for waste plastic granulated chemical raw materials with a foreign material manual sorting conveyor according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a screw-in type compression molding machine as an example of a compression molding machine used in the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature of waste plastic and the powdering rate of waste plastic particles in a compression molding machine.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the mechanical work per ton of waste plastic to be processed by the compression molding machine, the total power of the electric heater, and the waste plastic temperature.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the moisture adhering to the waste plastic in the compression molding machine and the powdering rate of the waste plastic granular material.
FIG. 7 is a diagram showing an influence of a hole mold inner diameter on a hole mold clogging rate during continuous operation for 100 hours when using general waste plastics.
[Explanation of symbols]
1 Plastic conveyor
2 Vibrating sieve device
3 Plastic conveyor
4 Magnetic separator
5 Eddy current type metal separator
6 Wind sorter
7 Plastic crusher
8 Plastic conveyor
9 Compression molding machine
10 Plastic granular material cooling conveyor
11 Hot air generator
12 Air duct
13 Wind type film separator
14 Film transport path
15 Unpacking machine
16 Plastic conveyor
17 Foreign material hand sorting conveyor
18 Rough crusher
19 Plastic supply port
20 Torso
21 Screw shaft
22 screw
23 End plate
24 hole type
25 Molded plastic cutting device
26 Molded plastic

Claims

Waste plastic, which is a used plastic partly or entirely recovered from households with a total content ratio of polyethylene and polypropylene of 25 to 75% by mass, is applied to a magnetic separator, eddy current type metal remover, sieve device, wind power A type of compression molding machine that combines any or all of the separators to separate foreign matter, crushes, and pushes into a hole mold having a diameter of 6 mm or more with a screw extruder in a state where the adhering moisture is 16% by mass or less , The waste plastic temperature in the plastic holding part of the compression molding machine is in the range of 100 to 140 ° C., and compression molding is performed by causing polyethylene and polypropylene to act as binders for other plastics. Molding method for waste plastic granulation for chemical raw materials.

Waste plastic, which is used plastic partially or entirely collected from the home, is sorted by foreign matter using a foreign matter manual sorting conveyor, then crushed, and then subjected to magnetic separation equipment, eddy current metal removal equipment, sieve equipment, wind power separator The method for molding a plastic waste for chemical raw materials according to claim 1, wherein the foreign matter is separated by combining any or all of the above.

The waste for chemical raw materials according to claim 1 or 2 , characterized in that, in the upstream process of a compression molding machine of a type to be pushed into a hole mold, drying is performed using air of 60 to 90 ° C in a hot air drying device. Molding method for plastic granules.

Separating part or all of plastic film from used plastic collected from households with broken bags using a wind-powered separation device to separate mixed foreign substances from the remaining plastic after separation After that, it is mixed with a film-like plastic separated by a separation apparatus using wind power, and the mixture is crushed and then molded using a compression molding machine of a type that is pushed into a hole mold. Item 3. A method for molding waste plastic granulated material for chemical raw material according to Item 1 or 2 .