JP3985648B2 - 添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法とこれに用いる溶剤回収装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から不要な添加剤の抽出処理を行うことにより、再利用価値が高い再生プラスチック材料を得るプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工が容易でかつ、軽量、機械的強度に優れるプラスチックは、家電機器や、ＯＡ機器などの筐体材料や内部部品材料として広く用いられている。使用目的に応じ樹脂組成物としての耐燃性や耐光性、耐酸化性、帯電防止性、高流動性などが要求される場合が多く、樹脂特性向上の目的で種々の添加剤が混入され使用されているのが現状である。
【０００３】
環境保護の観点から、従来の大量生産、大量廃棄の経済から循環型経済への変換が求められる中で、容器包装のリサイクルや家庭電気製品のリサイクルが法令化されるなど、プラスチック製品の本格的なリサイクルが、強く求められている。しかしながら、樹脂を再び樹脂として使用するマテリアルリサイクルについては、異物あるいは異種樹脂の混合で、樹脂本来の性能が著しく損なわれるという問題があり、品位を優先しない他用途材料などへのカスケード利用などへの検討が進められているのが現状である。
【０００４】
また、プラスチック添加剤の中には、内分泌攪乱性物質であるものや生態系への影響が大きいことが判明しているもの、あるいは野焼きに類するような不適正処理を行った場合に有害物質を生成することがわかっているものも多く、これらを含有したまま再度再生品として市場流通させることは、人体や生態系へのリスクが増大するので好ましくない。
【０００５】
つまり使用済みの各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から不要な添加剤の除去処理を行い、再利用価値が高い再生プラスチック材料を得ることのできるプラスチックリサイクルシステムが望まれている。
【０００６】
そのような中で我々は既に溶剤で添加剤などを抽出除去する方法を提案してきた（特許文献1及び2参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５１９３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３７９１４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチックの価格は元来安価であるために、リサイクル処理を行った再生プラスチックも十分安価であることが経済的に求められるが、添加剤などの抽出処理に用いる溶剤を効率よく回収しなければ、その溶剤のロスコストだけで、不経済化してしまうという課題があった。
【０００９】
また、溶剤の回収にあたっては、蒸留操作を主体として利用するが、蒸留残渣となる被抽出物である添加剤の性状によりプロセスを最適化することは常道であるものの、回収される樹脂について添加剤処方のバリエーションは広く、既存の溶剤回収装置に投入しただけでは溶剤残存を十分小さくした蒸留残渣として取り出すことが困難である。
【００１０】
本発明においては、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から抽出した不要な種種の添加剤成分を含有した溶剤から高効率で溶剤を回収することによって環境面ばかりでなく経済的にも合理性があるプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、添加剤を含有するプラスチックと溶剤を接触させて、前記プラスチックから添加剤を前記溶剤に抽出する工程と、
前記添加剤を抽出した溶剤を、蒸留器において減圧しながら蒸発させ、前記添加剤を抽出した溶剤を濃縮成分と蒸発成分に分離する蒸留工程と、
前記蒸発成分の凝縮により、溶剤を回収する第１の溶剤回収工程と、
前記濃縮成分を前記蒸留器からギアポンプによってベント付スクリュー押出機に導入し、前記ベント付スクリュー押出機のベントを減圧し、前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮により溶剤を回収する第２の溶剤回収工程と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収工程を含む。
【００１３】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、ベント付スクリュー押出機が１軸または２軸のベント付スクリュー押出機であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、増粘剤を添加することを特徴とする。
【００１６】
より好ましくは、増粘剤が、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下であり、重量平均分子量が１，０００以上５０，０００以下であり、前記溶剤に可溶である高分子化合物であることを特徴とする。
【００１７】
より好ましくは、増粘剤が、１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比を５０％未満に調節することを特徴とする。
【００２２】
また本発明における添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、ベント付スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収を含みことを特徴とする。
【００２３】
また本発明による溶剤回収装置は、添加剤を含有するプラスチックと溶剤とを接触させて、前記プラスチックから前記添加剤を前記溶剤に抽出する抽出操作部と、
前記添加剤の抽出された前記溶剤を蒸発させて蒸発成分と濃縮成分に分離し、前記濃縮成分を排出する濃縮成分排出口を有する蒸留器と、
前記蒸留器内部を減圧する減圧装置と、
前記蒸発成分から溶剤を回収する第１の溶剤回収部と、
前記濃縮成分排出口から排出された濃縮成分をベント付スクリュー押出機へ供給するギアポンプ供給部と、
前記ギアポンプから濃縮成分を供給され、ベントを有するベント付スクリュー押出機と、前記ベントを減圧する減圧装置と、
前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による第２の溶剤回収部と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収部と、
を有する。
【００２４】
より好ましくは、蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法の流れを示すブロック図である。
【００２７】
図１のプラスチックリサイクル方法のブロック図において、１は添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程、２は添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作工程であり、２は少なくとも、３の蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収工程と、４の蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収工程からなる。
【００２８】
１の添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程は特に限定するものではないが、熱安定剤、安定化助剤、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、発煙抑止剤、粉体処理剤、消泡剤、加工助剤、離型剤、潤滑剤など何らかの溶剤に溶解しうる添加剤を含有する、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアリーレンエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、その他のポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂などの熱可塑性樹脂や、ポリブタジエン、ブタジエンスチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリイソプレン、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムなどのプラスチック類が対象となる。
【００２９】
使用する溶剤としては、プラスチック類を溶解せずに添加剤だけを溶解可能な溶剤を用いればよい。具体的には、イソプロパノールやブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノールなどが挙げられ、またグリコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、などをあげることが出来る。
【００３０】
リサイクルの対象となるプラスチック類として、たとえば廃製品に含まれる家電機器やＯＡ機器などに使用されているようなプラスチック成形品などであり、ＯＡ・事務機器、電気・電子製品、車両部品、そのほかカバー、ケース類、シート類など様々な形態のものが挙げられる。
【００３１】
抽出操作は、プラスチックと溶剤を、加熱または非加熱で接触させ、その後溶剤を分離することにより実施できる。好ましくは、バッチ式の攪拌機で混合後濾別する方法、臼挽きなどにより溶剤とともにプラスチックを微粉砕後濾別する方法、スクリュー混練機に投入・注入混合後、溶剤を分離させる方法などを挙げることが出来る。
【００３２】
抽出操作によって添加剤を含有するようになった溶剤から添加剤を分離するためには基本的に蒸留を行う。添加剤の溶剤への溶解度について温度依存性が大きい場合には温度差を用いて溶解した添加剤を固液分離させ溶剤を回収する方法もありうるが、回収した溶剤を再度抽出操作に用いる場合には添加剤の残存量が小さいほど、それを用いた抽出効率は高まるので、蒸留操作による溶剤分離に勝ることはない。
【００３３】
蒸留は、図２のように蒸留器５に抽出を行った溶剤を導入して溶剤を蒸発させ、その蒸発成分を凝縮器６にて凝縮させることにより溶剤を回収することができる。蒸発器にて溶剤を蒸発させた後の蒸留残渣には抽出された添加剤が残存するが、蒸発せずに残留した溶剤も存在する。このような蒸留器における濃縮成分を蒸留器から取り出す濃縮成分排出口７にベント付スクリュー押出機８を接続し、ベント９から排気される溶剤蒸気を別の凝縮器１０凝縮させて回収することにより、スクリュー押出機に導入された蒸留残渣からさらに溶剤を回収することができる。
【００３４】
結果、蒸留器における凝縮回収分とベント付スクリュー押出機の排気凝縮分を合わせ、抽出操作に使用するほとんどの溶剤を回収することができる。
【００３５】
蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の供給にはギアポンプ１１を使用することが好ましい。重力だけで蒸留残渣が移動しなくはないが残渣の液面位置により移動通路に負荷する重力が変化し、結果移動量が変動しやすく、安定な操作が困難になる。
【００３６】
ギアポンプを用いることにより、重力の変動やスクリュー押出機側のベント排気の影響を少なくして供給量の安定を達成することができるので、好ましい。
【００３７】
蒸留器は薄膜式蒸留器が好ましい。薄膜式蒸留器は連続法において用いるが、被蒸留物を機械的に薄膜化しつつ加熱して効率よく揮発成分を蒸発させることができ、蒸留器がコンパクトになるとともに蒸留残渣の残留溶剤量を少なくすることができる。
【００３８】
蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の移動にあっては濃縮成分が粉末化してしまうと流動性が得られないし、また低粘度の液体である場合もスクリュー押出機の排気の影響などを受けてしまい、蒸留器内の圧力を制御しがたくなる。
【００３９】
そこで、予め添加剤を抽出した溶剤に増粘剤を添加することが好ましい。増粘剤の添加により濃縮成分の粉末化を抑制したり、粘度を増加させて粘凋な液体としたりすることができ、前期課題を解決することができる。
【００４０】
このような増粘剤としては、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下であり、重量平均分子量が１，０００以上５０，０００以下であり、前記溶剤に可溶である高分子化合物を用いることが好ましい。増粘剤のガラス転移温度が６０℃未満であると、スクリュー押出機から排出した蒸留残渣の室温での性状が、扱いやすい固体にならず、また１５０℃をこえると蒸留器内でも濃縮が進むと固体性状を示して蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるので、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下の範囲が好ましい。
【００４１】
また重量平均分子量については、１００℃から２００℃といった蒸留器内での温度範囲での流動性を確保するために、１，０００以上５０，０００以下であることが好ましい。
【００４２】
そして増粘剤として寄与するために抽出に使用される溶剤に可溶であることが必要である。
【００４３】
また、増粘剤は、その１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることが好ましい。このような動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒であるとベント式スクリュー押出機でのシール性が低下してベントでの減圧が困難になり、１，０００，０００ｍｍ2／秒を超えると蒸留器内での流動性が低下し、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるので、１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることが好適である。
【００４４】
また、抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比を５０％未満に調節することが好ましい。抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比が５０％を超えるようになると蒸留器内での濃縮過程において添加剤成分の粒状化、粉体化、あるいは塊状化が起こり、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるばかりか、薄膜蒸留器にあっては蒸留器の内部回転羽根の回転阻害などの不具合を引き起こすため、５０％未満に調節することが好ましい。５０％未満に調整するためには、予め添加剤を抽出処理するプラスチックに対して、赤外線分光法や近赤外線分光法、あるいは加熱または燃焼ガス分析法などにより添加剤の種別分析をおこなったものを適宜混合調整することにより実現できる。
【００４５】
続いて、添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作、と添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作を含む、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法において、蒸留器が薄膜蒸留器であり、蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、前記溶剤に不溶性である粉体を添加することを特徴とする、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法について説明する。
【００４６】
図３のような薄膜蒸留器１２において濃縮を行う場合、濃縮物が蒸留器内温度でも固体である場合には、薄膜蒸留器の回転羽根１３の攪拌によって濃縮物の粉体状の固体化が可能である。しかしながら濃縮物が添加剤の場合には必ずしも濃縮物が蒸留器内温度でも固体であるとは限らないので、揮発成分である溶剤を十分に揮発させても粉体性状にならない場合がある。そこで蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、前記溶剤に不溶性である粉体を添加することにより、濃縮物を粉体性状で扱うことが可能になる。粉体化された濃縮成分はバルブ１４を操作して定期的に薄膜蒸留器の底部から取り出すことが可能である。
【００４７】
また、前記添加剤がハロゲン系難燃剤であり、前記溶剤に不溶性である粉体が、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムであることが好ましい。濃縮されたハロゲン系難燃剤は一般的に環境負荷物質であるので、高温焼却などの適正処理により廃棄されるが、この場合分解生成するハロゲン化水素の中和のために塩基を投入することになるので、このような塩基の代用になる水酸化カルシウム、炭酸カルシウムを溶剤に不溶性である粉体として用いれば、不当に廃棄物量を増大させることがなく好適である。
【００４８】
続いて、ベント付スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収を含みことを特徴とする、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法について説明する。
【００４９】
図４のように、ベント付スクリュー押出器のノズル先端に０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンク１５に接続することにより、ベント付スクリュー押出器にて残留溶剤を気化除去した残渣から、さらに残存する溶剤を気化したさせることができる。この気化した溶剤蒸気を凝縮捕集することにより、溶剤回収率はさらに向上する。
【００５０】
続いて、本発明の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法に好適である、蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収部と、蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収部と、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分のギアポンプ供給部を有することを特徴とする、溶剤回収装置について説明する。
【００５１】
図５に示すように、スチームなどの熱媒による加熱手段１７を有する蒸留器５から揮発する溶剤の蒸気を冷水などの冷却手段を備えた凝縮器６に導入して凝縮させることによる溶剤回収部を第一に備える。溶剤の沸点に応じて、系全体を減圧するために真空ポンプによる減圧装置１８を備えていてもよい。このとき排気経路の途中に前記の凝縮器６が設置されていることが必要である。
【００５２】
蒸発器の底部に濃縮成分が堆積するが、これを排出するための濃縮成分排出口７にベント付スクリュー押出機８を接続し、そのベント口９を真空ポンプなどの減圧装置１９により減圧すると共に真空ポンプまでの排気経路の途中にベント口９から排気される溶剤蒸気を冷水などの冷却手段を備えた凝縮器１０により捕集する溶剤回収部を第二に備える。
【００５３】
これらは独立に対象物から溶剤を気化させるため、両者の内圧を絶縁することが必要となるが、蒸留器の濃縮成分排出口とベント付スクリュー押出機の材料投入口の間に、濃縮成分のギアポンプ供給部２０を設置することによりこれを実現できる。
【００５４】
好ましくは、蒸留器が薄膜蒸留器である。薄膜蒸留器の場合には溶剤回収操作を連続的に実施可能であるので、蒸留器からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の移動も連続的に処理することが可能であり、結果、溶剤回収を安定に実現できる。このような薄膜蒸留器としては図６のように、原動機２１により回転する回転羽根１３を有することにより強制的に対象液体の薄膜を形成させる回転流下式薄膜蒸留器２２と、図７のような多数の熱媒が通る熱交換器２３の表面に対象液体を流下させる、流下膜式蒸留器２４を挙げることが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から抽出した不要な種種の添加剤成分を含有した溶剤から高効率で溶剤を回収することによって環境面ばかりでなく経済的にも合理性があるプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチックのリサイクル方法の手順を示すブロック図
【図２】本発明のプラスチックのリサイクル方法における溶剤回収部の構成図
【図３】本発明のプラスチックのリサイクル方法に用いる薄膜蒸留器を示す図
【図４】本発明のプラスチックのリサイクル方法における溶剤回収部の構成図
【図５】本発明の溶剤回収装置の構成図
【図６】本発明の溶剤回収装置における回転流下式薄膜蒸留器を示す図
【図７】本発明の溶剤回収装置における流下膜式蒸留器を示す図
【符号の説明】
１ 添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程
２ 添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作工程
３ 蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収工程
４ 蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収工程
５ 蒸留器
６ 凝縮器
７ 濃縮成分排出口
８ ベント付スクリュー押出器
９ ベント口
１０ 別の凝縮器
１１ ギアポンプ
１２ 薄膜蒸留器
１３ 回転羽根
１４ バルブ
１５ フラッシュ蒸発タンク
１６ さらに別の凝縮器
１７ 加熱手段
１８，１９ 減圧装置
２０ ギアポンプ供給部
２１ 原動機
２２ 回転流下式薄膜蒸留器
２３ 熱交換器
２４ 流下膜式蒸留器
２５ 加熱蒸気入口
２６ 不凝縮蒸気出口
２７ 凝縮水出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から不要な添加剤の抽出処理を行うことにより、再利用価値が高い再生プラスチック材料を得るプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加工が容易でかつ、軽量、機械的強度に優れるプラスチックは、家電機器や、ＯＡ機器などの筐体材料や内部部品材料として広く用いられている。使用目的に応じ樹脂組成物としての耐燃性や耐光性、耐酸化性、帯電防止性、高流動性などが要求される場合が多く、樹脂特性向上の目的で種々の添加剤が混入され使用されているのが現状である。
【０００３】
環境保護の観点から、従来の大量生産、大量廃棄の経済から循環型経済への変換が求められる中で、容器包装のリサイクルや家庭電気製品のリサイクルが法令化されるなど、プラスチック製品の本格的なリサイクルが、強く求められている。しかしながら、樹脂を再び樹脂として使用するマテリアルリサイクルについては、異物あるいは異種樹脂の混合で、樹脂本来の性能が著しく損なわれるという問題があり、品位を優先しない他用途材料などへのカスケード利用などへの検討が進められているのが現状である。
【０００４】
また、プラスチック添加剤の中には、内分泌攪乱性物質であるものや生態系への影響が大きいことが判明しているもの、あるいは野焼きに類するような不適正処理を行った場合に有害物質を生成することがわかっているものも多く、これらを含有したまま再度再生品として市場流通させることは、人体や生態系へのリスクが増大するので好ましくない。
【０００５】
つまり使用済みの各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から不要な添加剤の除去処理を行い、再利用価値が高い再生プラスチック材料を得ることのできるプラスチックリサイクルシステムが望まれている。
【０００６】
そのような中で我々は既に溶剤で添加剤などを抽出除去する方法を提案してきた（特許文献1及び2参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５１９３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３７９１４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチックの価格は元来安価であるために、リサイクル処理を行った再生プラスチックも十分安価であることが経済的に求められるが、添加剤などの抽出処理に用いる溶剤を効率よく回収しなければ、その溶剤のロスコストだけで、不経済化してしまうという課題があった。
【０００９】
また、溶剤の回収にあたっては、蒸留操作を主体として利用するが、蒸留残渣となる被抽出物である添加剤の性状によりプロセスを最適化することは常道であるものの、回収される樹脂について添加剤処方のバリエーションは広く、既存の溶剤回収装置に投入しただけでは溶剤残存を十分小さくした蒸留残渣として取り出すことが困難である。
【００１０】
本発明においては、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から抽出した不要な種種の添加剤成分を含有した溶剤から高効率で溶剤を回収することによって環境面ばかりでなく経済的にも合理性があるプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、添加剤を含有するプラスチックと溶剤を接触させて、前記プラスチックから添加剤を前記溶剤に抽出する工程と、
前記添加剤を抽出した溶剤を、蒸留器において減圧しながら蒸発させ、前記添加剤を抽出した溶剤を濃縮成分と蒸発成分に分離する蒸留工程と、
前記蒸発成分の凝縮により、溶剤を回収する第１の溶剤回収工程と、
前記濃縮成分を前記蒸留器からギアポンプによってベント付スクリュー押出機に導入し、前記ベント付スクリュー押出機のベントを減圧し、前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮により溶剤を回収する第２の溶剤回収工程と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収工程を含む。
【００１３】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、ベント付スクリュー押出機が１軸または２軸のベント付スクリュー押出機であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、増粘剤を添加することを特徴とする。
【００１６】
より好ましくは、増粘剤が、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下であり、重量平均分子量が１，０００以上５０，０００以下であり、前記溶剤に可溶である高分子化合物であることを特徴とする。
【００１７】
より好ましくは、増粘剤が、１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明による添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比を５０％未満に調節することを特徴とする。
【００２２】
また本発明における添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法は、ベント付スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収を含みことを特徴とする。
【００２３】
また本発明による溶剤回収装置は、添加剤を含有するプラスチックと溶剤とを接触させて、前記プラスチックから前記添加剤を前記溶剤に抽出する抽出操作部と、
前記添加剤の抽出された前記溶剤を蒸発させて蒸発成分と濃縮成分に分離し、前記濃縮成分を排出する濃縮成分排出口を有する蒸留器と、
前記蒸留器内部を減圧する減圧装置と、
前記蒸発成分から溶剤を回収する第１の溶剤回収部と、
前記濃縮成分排出口から排出された濃縮成分をベント付スクリュー押出機へ供給するギアポンプ供給部と、
前記ギアポンプから濃縮成分を供給され、ベントを有するベント付スクリュー押出機と、前記ベントを減圧する減圧装置と、
前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による第２の溶剤回収部と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収部と、
を有する。
【００２４】
より好ましくは、蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法の流れを示すブロック図である。
【００２７】
図１のプラスチックリサイクル方法のブロック図において、１は添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程、２は添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作工程であり、２は少なくとも、３の蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収工程と、４の蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収工程からなる。
【００２８】
１の添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程は特に限定するものではないが、熱安定剤、安定化助剤、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、発煙抑止剤、粉体処理剤、消泡剤、加工助剤、離型剤、潤滑剤など何らかの溶剤に溶解しうる添加剤を含有する、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアリーレンエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、その他のポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂などの熱可塑性樹脂や、ポリブタジエン、ブタジエンスチレン共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリイソプレン、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムなどのプラスチック類が対象となる。
【００２９】
使用する溶剤としては、プラスチック類を溶解せずに添加剤だけを溶解可能な溶剤を用いればよい。具体的には、イソプロパノールやブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノールなどが挙げられ、またグリコール類としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールプロピルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレングリコールプロピルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、などをあげることが出来る。
【００３０】
リサイクルの対象となるプラスチック類として、たとえば廃製品に含まれる家電機器やＯＡ機器などに使用されているようなプラスチック成形品などであり、ＯＡ・事務機器、電気・電子製品、車両部品、そのほかカバー、ケース類、シート類など様々な形態のものが挙げられる。
【００３１】
抽出操作は、プラスチックと溶剤を、加熱または非加熱で接触させ、その後溶剤を分離することにより実施できる。好ましくは、バッチ式の攪拌機で混合後濾別する方法、臼挽きなどにより溶剤とともにプラスチックを微粉砕後濾別する方法、スクリュー混練機に投入・注入混合後、溶剤を分離させる方法などを挙げることが出来る。
【００３２】
抽出操作によって添加剤を含有するようになった溶剤から添加剤を分離するためには基本的に蒸留を行う。添加剤の溶剤への溶解度について温度依存性が大きい場合には温度差を用いて溶解した添加剤を固液分離させ溶剤を回収する方法もありうるが、回収した溶剤を再度抽出操作に用いる場合には添加剤の残存量が小さいほど、それを用いた抽出効率は高まるので、蒸留操作による溶剤分離に勝ることはない。
【００３３】
蒸留は、図２のように蒸留器５に抽出を行った溶剤を導入して溶剤を蒸発させ、その蒸発成分を凝縮器６にて凝縮させることにより溶剤を回収することができる。蒸発器にて溶剤を蒸発させた後の蒸留残渣には抽出された添加剤が残存するが、蒸発せずに残留した溶剤も存在する。このような蒸留器における濃縮成分を蒸留器から取り出す濃縮成分排出口７にベント付スクリュー押出機８を接続し、ベント９から排気される溶剤蒸気を別の凝縮器１０凝縮させて回収することにより、スクリュー押出機に導入された蒸留残渣からさらに溶剤を回収することができる。
【００３４】
結果、蒸留器における凝縮回収分とベント付スクリュー押出機の排気凝縮分を合わせ、抽出操作に使用するほとんどの溶剤を回収することができる。
【００３５】
蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の供給にはギアポンプ１１を使用することが好ましい。重力だけで蒸留残渣が移動しなくはないが残渣の液面位置により移動通路に負荷する重力が変化し、結果移動量が変動しやすく、安定な操作が困難になる。
【００３６】
ギアポンプを用いることにより、重力の変動やスクリュー押出機側のベント排気の影響を少なくして供給量の安定を達成することができるので、好ましい。
【００３７】
蒸留器は薄膜式蒸留器が好ましい。薄膜式蒸留器は連続法において用いるが、被蒸留物を機械的に薄膜化しつつ加熱して効率よく揮発成分を蒸発させることができ、蒸留器がコンパクトになるとともに蒸留残渣の残留溶剤量を少なくすることができる。
【００３８】
蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の移動にあっては濃縮成分が粉末化してしまうと流動性が得られないし、また低粘度の液体である場合もスクリュー押出機の排気の影響などを受けてしまい、蒸留器内の圧力を制御しがたくなる。
【００３９】
そこで、予め添加剤を抽出した溶剤に増粘剤を添加することが好ましい。増粘剤の添加により濃縮成分の粉末化を抑制したり、粘度を増加させて粘凋な液体としたりすることができ、前期課題を解決することができる。
【００４０】
このような増粘剤としては、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下であり、重量平均分子量が１，０００以上５０，０００以下であり、前記溶剤に可溶である高分子化合物を用いることが好ましい。増粘剤のガラス転移温度が６０℃未満であると、スクリュー押出機から排出した蒸留残渣の室温での性状が、扱いやすい固体にならず、また１５０℃をこえると蒸留器内でも濃縮が進むと固体性状を示して蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるので、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下の範囲が好ましい。
【００４１】
また重量平均分子量については、１００℃から２００℃といった蒸留器内での温度範囲での流動性を確保するために、１，０００以上５０，０００以下であることが好ましい。
【００４２】
そして増粘剤として寄与するために抽出に使用される溶剤に可溶であることが必要である。
【００４３】
また、増粘剤は、その１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることが好ましい。このような動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒であるとベント式スクリュー押出機でのシール性が低下してベントでの減圧が困難になり、１，０００，０００ｍｍ2／秒を超えると蒸留器内での流動性が低下し、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるので、１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，０００，０００ｍｍ2／秒以下であることが好適である。
【００４４】
また、抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比を５０％未満に調節することが好ましい。抽出される添加剤成分のうち、融点が蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比が５０％を超えるようになると蒸留器内での濃縮過程において添加剤成分の粒状化、粉体化、あるいは塊状化が起こり、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への移動などが困難になるばかりか、薄膜蒸留器にあっては蒸留器の内部回転羽根の回転阻害などの不具合を引き起こすため、５０％未満に調節することが好ましい。５０％未満に調整するためには、予め添加剤を抽出処理するプラスチックに対して、赤外線分光法や近赤外線分光法、あるいは加熱または燃焼ガス分析法などにより添加剤の種別分析をおこなったものを適宜混合調整することにより実現できる。
【００４５】
続いて、添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作、と添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作を含む、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法において、蒸留器が薄膜蒸留器であり、蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、前記溶剤に不溶性である粉体を添加することを特徴とする、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法について説明する。
【００４６】
図３のような薄膜蒸留器１２において濃縮を行う場合、濃縮物が蒸留器内温度でも固体である場合には、薄膜蒸留器の回転羽根１３の攪拌によって濃縮物の粉体状の固体化が可能である。しかしながら濃縮物が添加剤の場合には必ずしも濃縮物が蒸留器内温度でも固体であるとは限らないので、揮発成分である溶剤を十分に揮発させても粉体性状にならない場合がある。そこで蒸留器における溶剤の蒸発に際して、予め添加剤を抽出した溶剤に、前記溶剤に不溶性である粉体を添加することにより、濃縮物を粉体性状で扱うことが可能になる。粉体化された濃縮成分はバルブ１４を操作して定期的に薄膜蒸留器の底部から取り出すことが可能である。
【００４７】
また、前記添加剤がハロゲン系難燃剤であり、前記溶剤に不溶性である粉体が、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムであることが好ましい。濃縮されたハロゲン系難燃剤は一般的に環境負荷物質であるので、高温焼却などの適正処理により廃棄されるが、この場合分解生成するハロゲン化水素の中和のために塩基を投入することになるので、このような塩基の代用になる水酸化カルシウム、炭酸カルシウムを溶剤に不溶性である粉体として用いれば、不当に廃棄物量を増大させることがなく好適である。
【００４８】
続いて、ベント付スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収を含みことを特徴とする、添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法について説明する。
【００４９】
図４のように、ベント付スクリュー押出器のノズル先端に０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンク１５に接続することにより、ベント付スクリュー押出器にて残留溶剤を気化除去した残渣から、さらに残存する溶剤を気化したさせることができる。この気化した溶剤蒸気を凝縮捕集することにより、溶剤回収率はさらに向上する。
【００５０】
続いて、本発明の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法に好適である、蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収部と、蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収部と、蒸留器の濃縮成分排出口からベント付スクリュー押出機への濃縮成分のギアポンプ供給部を有することを特徴とする、溶剤回収装置について説明する。
【００５１】
図５に示すように、スチームなどの熱媒による加熱手段１７を有する蒸留器５から揮発する溶剤の蒸気を冷水などの冷却手段を備えた凝縮器６に導入して凝縮させることによる溶剤回収部を第一に備える。溶剤の沸点に応じて、系全体を減圧するために真空ポンプによる減圧装置１８を備えていてもよい。このとき排気経路の途中に前記の凝縮器６が設置されていることが必要である。
【００５２】
蒸発器の底部に濃縮成分が堆積するが、これを排出するための濃縮成分排出口７にベント付スクリュー押出機８を接続し、そのベント口９を真空ポンプなどの減圧装置１９により減圧すると共に真空ポンプまでの排気経路の途中にベント口９から排気される溶剤蒸気を冷水などの冷却手段を備えた凝縮器１０により捕集する溶剤回収部を第二に備える。
【００５３】
これらは独立に対象物から溶剤を気化させるため、両者の内圧を絶縁することが必要となるが、蒸留器の濃縮成分排出口とベント付スクリュー押出機の材料投入口の間に、濃縮成分のギアポンプ供給部２０を設置することによりこれを実現できる。
【００５４】
好ましくは、蒸留器が薄膜蒸留器である。薄膜蒸留器の場合には溶剤回収操作を連続的に実施可能であるので、蒸留器からベント付スクリュー押出機への濃縮成分の移動も連続的に処理することが可能であり、結果、溶剤回収を安定に実現できる。このような薄膜蒸留器としては図６のように、原動機２１により回転する回転羽根１３を有することにより強制的に対象液体の薄膜を形成させる回転流下式薄膜蒸留器２２と、図７のような多数の熱媒が通る熱交換器２３の表面に対象液体を流下させる、流下膜式蒸留器２４を挙げることが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、各種容器、家電機器、ＯＡ機器などから回収されたプラスチック部材から抽出した不要な種種の添加剤成分を含有した溶剤から高効率で溶剤を回収することによって環境面ばかりでなく経済的にも合理性があるプラスチックのリサイクル方法、ならびにこれに用いる溶剤回収装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラスチックのリサイクル方法の手順を示すブロック図
【図２】本発明のプラスチックのリサイクル方法における溶剤回収部の構成図
【図３】本発明のプラスチックのリサイクル方法に用いる薄膜蒸留器を示す図
【図４】本発明のプラスチックのリサイクル方法における溶剤回収部の構成図
【図５】本発明の溶剤回収装置の構成図
【図６】本発明の溶剤回収装置における回転流下式薄膜蒸留器を示す図
【図７】本発明の溶剤回収装置における流下膜式蒸留器を示す図
【符号の説明】
１ 添加剤を含有するプラスチックからの溶剤による添加剤の抽出操作工程
２ 添加剤を抽出した溶剤から蒸留により添加剤を分離した溶剤を回収する溶剤回収操作工程
３ 蒸留器における溶剤の蒸発と蒸発成分の凝縮による添加剤を抽出した溶剤からの溶剤回収工程
４ 蒸留器の濃縮成分排出口に接続されたベント付スクリュー押出機のベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による溶剤回収工程
５ 蒸留器
６ 凝縮器
７ 濃縮成分排出口
８ ベント付スクリュー押出器
９ ベント口
１０ 別の凝縮器
１１ ギアポンプ
１２ 薄膜蒸留器
１３ 回転羽根
１４ バルブ
１５ フラッシュ蒸発タンク
１６ さらに別の凝縮器
１７ 加熱手段
１８，１９ 減圧装置
２０ ギアポンプ供給部
２１ 原動機
２２ 回転流下式薄膜蒸留器
２３ 熱交換器
２４ 流下膜式蒸留器
２５ 加熱蒸気入口
２６ 不凝縮蒸気出口
２７ 凝縮水出口
Claims (9)
- 添加剤を含有するプラスチックと溶剤を接触させて、前記プラスチックから添加剤を前記溶剤に抽出する工程と、
前記添加剤を抽出した溶剤を、蒸留器において減圧しながら蒸発させ、前記添加剤を抽出した溶剤を濃縮成分と蒸発成分に分離する蒸留工程と、
前記蒸発成分の凝縮により、溶剤を回収する第１の溶剤回収工程と、
前記濃縮成分を前記蒸留器からギアポンプによってベント付スクリュー押出機に導入し、前記ベント付スクリュー押出機のベントを減圧し、前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮により溶剤を回収する第２の溶剤回収工程と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収工程
を含む添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。 - 前記ベント付スクリュー押出機が1軸または2軸のベント付スクリュー押出機であることを特徴とする、請求項１に記載の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。
- 前記蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする、請求項１に記載の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。
- 前記蒸留工程において、予め添加剤を抽出した溶剤に、増粘剤を添加することを特徴とする、請求項１に記載の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。
- 前記増粘剤が、ガラス転移温度が６０℃以上１５０℃以下であり、重量平均分子量が１，０００以上５０，０００以下であり、前記溶剤に可溶である高分子化合物であることを特徴とする、請求項４に記載の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。
- 前記増粘剤が、１００℃での動粘度が１０，０００ｍｍ2／秒以上１，
０００，０００ｍｍ2／秒以下であることを特徴とする、請求項５に記載の添加剤の除去
を行うプラスチックのリサイクル方法。 - 前記抽出される添加剤成分のうち、融点が前記蒸留器における蒸発温度以上である成分の重量比を５０％未満に調節することを特徴とする、請求項１に記載の添加剤の除去を行うプラスチックのリサイクル方法。
- 添加剤を含有するプラスチックと溶剤とを接触させて、前記プラスチッ
クから前記添加剤を前記溶剤に抽出する抽出操作部と、
前記添加剤の抽出された前記溶剤を蒸発させて蒸発成分と濃縮成分に分離し、前記濃縮成分を排出する濃縮成分排出口を有する蒸留器と、
前記蒸留器内部を減圧する減圧装置と、
前記蒸発成分から溶剤を回収する第１の溶剤回収部と、
前記濃縮成分排出口から排出された濃縮成分をベント付スクリュー押出機へ供給するギアポンプ供給部と、
前記ギアポンプから濃縮成分を供給され、ベントを有するベント付スクリュー押出機と、
前記ベントを減圧する減圧装置と、
前記ベントから排気される溶剤蒸気の凝縮による第２の溶剤回収部と、
前記スクリュー押出器のノズル先端を０．００１ＭＰａ以下に減圧したフラッシュ蒸発タンクに接続し、気化した溶剤蒸気の凝縮による第３の溶剤回収部と
を有する溶剤回収装置。 - 前記蒸留器が薄膜蒸留器であることを特徴とする、請求項８に記載の溶剤回収装置。
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