JP4686827B2

JP4686827B2 - 再利用可能プラスチック生産方法及び装置

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Publication number: JP4686827B2
Application number: JP2000247602A
Authority: JP
Inventors: 康人井関
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JP2002059082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、使用済みの電気・電子機器を２０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度に破砕し主要な金属塊や金属片を回収した後に残る、主として廃プラスチックからなる廃棄物の処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃プラスチックには、製鉄高炉用還元剤、固形燃料（ＲＤＦ）、再生材ペレット等の再利用方法が考えられる。しかし、使用済みの電気・電子機器を２０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度に破砕し、主要な金属塊や金属片を回収した後に残る、主として廃プラスチックからなる廃棄物（以下プラスチック残さという。）には、廃プラスチックの他、除去が困難な被覆電線、銅線（コイル）、小さな金属部品等が含まれる。このため、プラスチック残さをそのまま廃プラスチックとして再利用することは被覆電線、銅線（コイル）、小さな金属部品等の混入が障害となって困難である。具体的には下記の理由により再利用が困難である。
【０００３】
即ち、プラスチック残さを製鉄高炉用還元剤に再利用しようとする場合、溶融鉄中に除去できなかった被覆電線や、銅線等の銅が混入し、製品となる鉄の品質を著しく低下させる。また、被覆電線の被覆に使用される塩化ビニール樹脂は、高炉内で熱分解する時に塩酸を発生し、高炉付帯設備の腐食の原因となる。
【０００４】
また、プラスチック残さを固形燃料（ＲＤＦ）に再利用しようとする場合、この固形燃料の固形化装置は、廃プラスチックを高圧力で圧縮しながら押し出す構造のため、混入する金属が、押し出し装置の内壁の損傷や詰まりの原因となる。
また、被覆電線の被覆に使用される塩化ビニール樹脂は、固形燃料として燃焼させた時に塩酸を発生し、燃焼設備の腐食の原因となる。さらに、塩化ビニール樹脂を含む固形燃料を不完全燃焼させた場合、猛毒のダイオキシンを発生する可能性がある。
【０００５】
また、プラスチック残さを再生材ペレットに再利用しようとする場合、再生材ペレットに混入する金属異物が押し出し機のフィルタの目詰まりを起こしたり、射出成形機の内部を傷つけたりする可能性がある。また、成形品に割れなどの欠陥を発生させ強度低下を生じる可能性もある。更に、被覆電線の被覆に使用される塩化ビニール樹脂は耐熱性が極めて高く他の樹脂との軟化温度の相違により、押し出し機内で相溶し難いため、フィルタの目詰まりを起こす可能性がある。
【０００６】
このような理由から、現状においては、前記廃プラスチックを含むプラスチック残さは、再利用されず焼却や埋め立てなどの最終処分がされている。近年、焼却により発生するダイオキシンや埋め立て地の減少などが社会的問題となっており、このような最終処分も困難になりつつある。
【０００７】
一方、前記のようなプラスチック残さから廃プラスチックを取り出して再利用する技術として特開平０５−１４７０４０号公報に記載されるような処理方法がある。この処理方法では、まず廃棄物を破砕した後、風力選別機、磁力選別機、静電分離機などを用いて主要な金属塊、金属片を回収する。しかし、この方法では、被覆電線の存在等が考慮されておらず、被覆電線の電線と被覆を分離することができない。このため、廃プラスチックに被覆と分離できなかった電線等が混入し、廃プラスチックとして再利用することは難しいという問題があった。また、静電分離機におけるプラスチック分別の前に、金属の除去が高精度に行われていないため、被覆電線や銅線が、廃プラスチックに残存する。この理由からも、廃プラスチックとして再利用することは難しいという問題があった。
【０００８】
また、産業用電子機器分野等において使用されるプリント基板等から構成される廃棄物から、金属と非金属とを分離する技術として、特開平６−１７０２７６号公報に記載されているような処理方法がある。この処理方法では、廃棄物を０．８ｍｍ以下に粉砕し、単体分離することによってその導電性の差を利用して渦電流選別機や静電選別機を用いて有価金属と樹脂等が分離される。
【０００９】
ここで、この処理方法では、プリント基板のような金属と樹脂が高度に複合した材料を対象としているため、微粉砕（０．８ｍｍ以下）を行うことが必須である。しかしながら、この発明の処理対象であるプラスチック残さは金属・樹脂複合の程度として被覆電線程度を想定している。このため、プラスチック残さの処理においてはそのような微粉砕を行う必要はない。むしろ、その程度まで微粉砕を行うこととすると、再生利用時に扱い難い粉状（概ね１ｍｍ以下）のプラスチックが多く発生する、単位時間当たりの処理重量が低下し効率が悪い等の問題が生ずる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題を解決するために成されたものであり、被覆電線等を含むプラスチック残さから効率よく金属を除去して、再生利用可能なプラスチックを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産するものであり、廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理工程と、この前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕分離工程と、前記粉砕分離工程により粉砕された廃棄物を、比重によって、該廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕分離工程に戻す乾式比重選別工程と、前記乾式比重選別工程を経た廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別工程と、を有し、前記粉砕分離工程は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕することとしたものである。
【００１２】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の前処理工程は、風力選別及び高磁力選別によって行われることとしたものである。
【００１３】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の廃棄物の粉砕分離工程は、粉砕された廃棄物をフィルター部に通過させることとしたものである。
【００１５】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の金属除去用静電選別工程は、静電選別を多段階に連続して行うこととしたものである。
【００１６】
さらにまた、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の金属除去用静電選別工程は、静電界中での誘導帯電を利用して行うこととしたものである。
【００１８】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、金属除去用静電選別工程の後に、金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別工程を有することとしたものである。
【００１９】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、粉砕分離工程の後に、粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級工程を有し、以後の工程の一部又は全てをこのクラス毎に行うようにしたものである。
【００２０】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法における分級工程以後に行うクラス毎の工程は、クラス毎の廃棄物を一時的に貯溜する複数のホッパと、この複数のホッパと工程との接続を切り替える切替え手段とを用いて行われるようにしたものである。
【００２１】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産する装置であって、廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理手段と、この前処理手段で前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕手段と、前記粉砕手段により粉砕された廃棄物を、比重によって、前記廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕手段に戻す乾式比重選別手段と、前記乾式比重選別手段により処理された廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別手段と、を有し、前記粉砕手段は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕するようにして構成されたものである。
【００２２】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の前処理手段は風力選別手段と、高磁力選別手段によって構成されたものである。
【００２３】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の粉砕手段は、粉砕された廃棄物を通過させるフィルター部を有するように構成されたものである。
【００２５】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去用静電選別手段は、複数の静電選別機が多段階に連続して設けて構成されたものである。
【００２６】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去用静電選別手段は、アースされた回転ロールと、この回転ロールに対向する静電極と、を有するようにして構成されたものである。
【００２８】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、金属除去用静電選別手段の後に、金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別手段を有するようにして構成されたものである。
【００２９】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、粉砕手段の後に、粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級手段を有し、以後の選別の一部又は全てをこのクラス毎に行うようにして構成されたものである。
【００３０】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置において分級手段以後に行うクラス毎の選別は、クラス毎の廃棄物を一時的に貯溜する複数のホッパと、この複数のホッパと選別手段との接続を切り替える切替え手段とを用いて行うようにして構成したものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置を示すブロック図である。図１において、１は被覆電線を含む主として廃プラスチックからなる廃棄物であるプラスチック残さの処理のための前処理手段の一例である風力選別手段、２はこの風力選別手段１の下流に設けられた前処理手段の他の一例である高磁力選別手段、３はこの高磁力選別手段の下流に設けられた粉砕手段、４はこの粉砕手段の下流に設けられ、プラスチック残さの粒度によって細粒、中粒、粗粒の３段階のクラスに分級する分級手段、５はこの分級手段４によって分級された中粒のプラスチック残さが一時的に貯溜される第１の中粒用中間ホッパ、６は同様に細粒のプラスチック残さが一時的に貯溜される第１の細粒用中間ホッパ、７は上記第１の中粒用中間ホッパ５と第１の細粒用中間ホッパ６とを選択的に切り替えて、以後の処理を進める第１の切替え手段、８はこの第１の切替え手段７の下流に設けられプラスチック残さを乾式の比重選別によって軽比重、中比重、重比重の３段階に粗選別して振り分ける乾式比重選別手段である。９はこの乾式比重選別手段８の下流に設けられ、乾式比重選別手段８で軽比重として振り分けられたプラスチック残さを、上記第１の中粒用中間ホッパ５から来た場合には第２の中粒用中間ホッパ１０に、上記第１の細粒用中間ホッパ６から来た場合には第２の細粒用中間ホッパ１１にそれぞれ切り替えて処理を進める第２の切替え手段である。１２は第２の中粒用中間ホッパ１０と、第２の細粒用中間ホッパ１１とを選択的に切り替えて、後の処理を進める第３の切替え手段、１３はこの第３の切替え手段の下流に設けられ、導電体(金属)と非導電体（プラスチック）を静電選別によって選別し金属を除去する金属除去用静電選別手段、１４はこの金属除去用静電選別手段１３で導電体(金属)が除去されたプラスチック残さから、さらに塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別手段である。
【００３２】
なお、図１では、分級手段４で粗粒に分級された粒度６ｍｍ以上のプラスチック残さおよび、乾式比重選別手段８で中比重として振り分けられたプラスチック残さは、粉砕手段３に戻され再粉砕される。
【００３３】
次にこの再利用可能プラスチック生産装置におけるプラスチック残さの処理手順について図１から図１０を用いて説明する。
まず、前処理工程について説明する。図１に示すように、被覆電線、銅線（コイル）、小さな金属部品等の金属と、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（塩化ビニール）等の樹脂の混合廃棄物を含むプラスチック残さが矢印１００に示すように風力選別機１に投入される。この風力選別機１によってプラスチック残さに含まれる重量物は矢印１０１ａに示すように除去される。
【００３４】
続いて、風力選別手段１で重量物が除去されたプラスチック残さは矢印１０１bに示すように高磁力選別手段２に投入される。この高磁力選別手段２によって矢印１０２ａに示すようにプラスチック残さに含まれる鉄、ステンレス等の金属が除去される。この風力選別手段１と、高磁力選別手段２で除去された金属は、粉砕不適合物として除去されるものである。
【００３５】
即ち、この実施の形態にかかる再利用可能プラスチック生産装置によって処理されるプラスチック残さは、主として金属を純度良く分別回収する図示しない破砕選別手段から発生する残さ物である。しかし、電気・電子機器で使用されているボルト、シャフト、弱磁性のステンレスなどは形状や材質的に分別しにくく残さへの混入は避けられない。このような硬い金属は、粉砕機を破損したり粉砕刃の寿命を著しく短くする可能性があるため、粉砕前に取り除く必要がある。そこで、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、処理の対象となるプラスチック残さを後段の粉砕手段３により粉砕する前に、このような金属等を粉砕不適合物として風力選別手段１と高磁力選別手段２で除去する構成としている。
【００３６】
図２に風力選別手段１の例である風力選別機の原理図を示す。図において１ａは風力選別が行われるフード、１ｂはこのフードにプラスチック残さを投入する投入口である。このような風力選別機で概ね風速２０ｍ／ｓ程度に設定すればシャフトやボルトなどの重くて硬い金属を下方へ落下させかつプラスチックの落下を最小限に抑えることができる。しかしながら、板状の金属（鉄、ステンレス部材）は、空気抵抗が大きく上記の風速条件では、下方へ落下させることができない。このため、この実施の形態にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、さらに高磁力選別手段２を設けて板状の金属を除去するようにした。
【００３７】
図３に高磁力選別手段２の例である高磁力選別機の原理図を示す。図において２ａプラスチック残さを搬送するベルトコンベア、２ｂはこのベルトコンベア２ａを駆動するマグネットプーリー、２ｃはこのマグネットプーリーの部分で磁力の影響を受けず、ベルトコンベア２ａから飛び出すプラスチックのような非磁性物と、磁力の影響を受けてベルトコンベア２ａの下方まで回り込む鉄、ステンレスのような磁性物とを選別する仕切り板、２ｄは磁力の影響を受けてベルトコンベア２ａの下方まで回り込んだ磁性物を削ぎ落とすスクレーパである。
なお、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、磁性の弱いステンレス等をも除去するため使用するマグネットプーリー２ｂの磁石の磁力はベルトコンベア２ａ表面で約6000ガウス以上とする。
【００３８】
一方、逆に高磁力選別手段２だけで構成した場合、真鍮ボルトなど磁性の無い非鉄金属製の粉砕不適合物が除去できない。この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置のように風力選別手段１と高磁力選別手段２とを併用することによりプラスチック残さからほぼ全ての粉砕不適合物を除去することができる。
【００３９】
次に、粉砕分離工程について説明する。以上の前処理工程にて粉砕不適合物が除去されたプラスチック残さは、図１の矢印１０２ｂに示すように、剪断力を利用する粉砕手段３に投入される。図４にこの粉砕手段３の例であるカッター式粉砕機の原理図を示す。なお、図４において、（ａ）図は（ｂ）図のＩ−Ｉ断面を矢印の方向から見た断面図である。
このカッター式粉砕機は、回転刃３ａと固定刃３ｂとからなるカッター式粉砕部と、このカッター式粉砕部で粉砕された廃棄物の内、所定の粒径以下のプラスチック残さを選択的に通過させるフィルター部の例である排出スクリーン３ｃとから構成される。このカッター式粉砕機においては、排出スクリーン３ｃに複数設けられた穴３ｄをφ６ｍｍ以下にして粉砕することにより、被覆電線の被覆と電線をほぼ剥離することができる。
【００４０】
このカッター式粉砕機によりプラスチック残さは粒度が概ね６ｍｍ以内になるように粉砕される。ここで、単に粒度６ｍｍ以内に粉砕するということであれば剪断力を利用するカッター式粉砕機以外にも各種の粉砕機があるが、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置における粉砕機選定条件
▲１▼プラスチックが粉砕熱で溶けない。
▲２▼再生利用時に扱いにくい粉状（概ね１ｍｍ以下）のプラスチックが極力発生しない。
▲３▼金属とプラスチックの複合物が単体分離する。
を満足する粉砕機としてカッター式粉砕機を用いた。
【００４１】
ここで、被覆電線は、風力選別、高磁力選別、渦電流選別などの選別方法では除去することが難しいためプラスチック残さに残存する主要な金属の一つとなっている。このためカッタ式粉砕機の被覆と電線の剥離性の高さは、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置の効果に大きく寄与する。
【００４２】
粉砕粒度は、プラスチックと金属の複合物を素材分離させるためには、なるべく小さくするのが望ましいが、あまり小さくしすぎると粒度１ｍｍ以下の粉状物が多くなる、単位時間あたりの処理重量が低下する等の問題が生じる。また、粉砕後の処理である後述する比重選別、静電選別に適した粒度は２〜４ｍｍ、あるいは２〜５ｍｍ程度であることから、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置ではカッター式粉砕機の排出スクリーン３ｃの穴径をφ６ｍｍとした。即ち、φ６ｍｍで粉砕した場合の平均粒度は３ｍｍ程度であり、後述する比重選別手段、静電選別手段に適した粒度である２〜４ｍｍあるいは、２〜５ｍｍ程度の範囲に含まれる。また、単位時間当たりの処理重量が低下することもない。
【００４３】
なお、この実施の形態１では排出スクリーン３ｃの穴径をΦ６ｍｍとしたがこれに限定されるものではなく、Φ４ｍｍ〜８ｍｍの範囲、より好ましくはΦ５ｍｍ〜７ｍｍの範囲、更により好ましくはΦ５．５ｍｍ〜６．５ｍｍの範囲で穴径を形成してもよい。
【００４４】
次に、図１に戻って粉砕手段３によって粉砕及び被覆と電線の分離の工程を経たプラスチック残さは、矢印１０３に示すように分級手段４に投入される。
即ち、上記の粉砕及び被覆と電線との分離工程を経たプラスチック残さは粒度６ｍｍ以下となり、粒度２〜５ｍｍ程度、より好ましくは２〜４ｍｍ程度の範囲内に平均粒度のピークを有する粒度分布をもつ。一方、この実施の形態１に示す再利用可能プラスチック生産装置で使用する後述の比重選別手段や静電選別手段は、比重や誘電率だけでなく被選別物の表面積や形状の差が空気抵抗や静電気力の差となって被選別物に作用する。このため、選別精度を向上させるためには、プラスチック残さを分級し、粒度分布をなるべく狭くするのが望ましい。このためこの実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、プラスチック残さをあらかじめ分級手段４で分級するように構成した。
【００４５】
図５に分級手段４の例として振動ふるいの原理図を示す。図において、４ａは振動ふるいである。この振動ふるい４ａはΦ６ｍｍの穴が複数設けられたΦ６穴スクリーン４ｂと、このΦ６穴スクリーン４ｃの下流に設けられ、Φ３ｍｍの穴が複数設けられたΦ３穴スクリーン４ｂを備える。４ｄはこの振動ふるい４ａにプラスチック残さを投入する原料投入口である。原料投入口４ｄから投入されたプラスチック残さは、Φ６穴スクリーン４ｂ及びΦ３穴スクリーン４ｂが振動することにより、粒度が６ｍｍ以上のプラスチック残さ、粒度が３ｍｍ〜６ｍｍのプラスチック残さ、粒度が３ｍｍ以内のプラスチック残さに分級される。即ち、この振動ふるいにより後述する静電選別に適さない粒度６ｍｍ以上のプラスチック残さを分別除去することができる（図１の矢印１０４ｃ）。一方、その他のプラスチック残さは、粒度分布の広がりを小さくするため３ｍｍを境界に２つの粒度範囲に分級する。即ち、その粒度によって以後の選別の対象となるプラスチック残さを２つのクラスに分ける。以後、６ｍｍ以上を粗粒、６ｍｍ〜３ｍｍを中粒、３ｍｍ以下を細粒と呼ぶ。粗粒は、図１の矢印１０４c及び１０４ｄに示すようにカッター式粉砕機３に再投入して再粉砕される。
【００４６】
一方、中粒と細粒の二つの粒度範囲毎に選別を行うため、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、中粒に対して第１の中粒用中間ホッパー５および第２の中粒用中間ホッパ１０、細粒に対して第１の細粒用中間ホッパー６および第２の細粒用中間ホッパ１１を設けて粒度範囲毎に貯留できるようにし、第１の切替手段７、第２の切替え手段９および第３の切替え手段１２により選択的にホッパーより切り出して１系列の選別工程で処理できるように構成した。
【００４７】
即ち、中粒のプラスチック残さのみを選別工程で処理する場合には第１の切替え手段７及び、第２の切替え手段９、第３の切替え手段１２がそれぞれ第１の中粒用中間ホッパ５に貯蓄されたプラスチック残さを処理できるように接続される。このため、矢印１０４ａを通って第１の中粒用中間ホッパ５に貯蓄されたプラスチック残さは、矢印１０７、乾式比重選別手段８、矢印１０８ａ、矢印１０９ａ、第２の中粒用中間ホッパ１０、第３の切替え手段１２、矢印１１２、金属除去用静電選別手段１３・・の順に処理される。
【００４８】
同様に、細粒のプラスチック残さのみを選別工程で処理する場合には第１の切替え手段７及び、第２の切替え手段９、第３の切替え手段１２がそれぞれ第１の細粒用中間ホッパ６に貯蓄されたプラスチック残さを処理できるように接続される。このため、矢印１０４ｂを通って第１の細粒用中間ホッパ６に貯蓄されたプラスチック残さは、矢印１０７、乾式比重選別手段８、矢印１０８ａ、矢印１０９ｂ、第２の細粒用中間ホッパ１１、第３の切替え手段１２、矢印１１２、金属除去用静電選別手段１３・・の順に処理される。
【００４９】
なお、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、粉砕手段３で粉砕されたプラスチック残さを再粉砕するための粗粒のほか、中粒と細粒という２つのクラスに分級した。しかし、この発明はこれに限定するものではなく、後段の選別手段の選別条件に合わせて複数のクラスに分級することが可能である。また、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、分級手段４と乾式比重選別手段８の間、及び、乾式比重選別手段８と金属除去用静電選別手段１３の間に各クラス毎のホッパ及び切り替え手段を設けた。しかし、この発明はこれに限定するものではなく、後段の選別手段の選別条件に合わせて金属除去用静電選別手段１３と塩化ビニール除去用静電選別手段１４との間に各クラス毎のホッパ及び切り替え手段を設けることが可能である。さらに、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では細粒と中粒の境界を３ｍｍに設定した。しかし、この発明はこれに限定するものではなく、２ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは２．５ｍｍ〜４．５ｍｍ、更により好ましくはは３ｍｍ〜４ｍｍの範囲にあるいずれかの値を細粒と中粒の境界として定めることができる。
【００５０】
次に、金属を乾式の比重選別によって粗選別して除去する乾式比重選別工程について説明する。図１の矢印１０７に示されるように分級手段４によって分級されたプラスチック残さは乾式比重選別手段８に投入される。この乾式比重選別手段８によってプラスチック残さは、さらに軽比重、中比重、重比重の３つに選別される。選別されたプラスチック残さは軽比重の場合には矢印１０８ａに示すように、さらに選別を行うべく第２の切り替え手段９へ向かう。これに対して、重比重の場合には金属として除去される。また、中比重の場合には矢印１０８ｃ、矢印１０４ｄに示すように粉砕手段３によって再粉砕される。
【００５１】
図６にこの乾式比重選別手段８の一つであるエアテーブルの原理図を示す。従来金属の回収装置としては乾式比重選別と、湿式比重選別が用いられる。しかし、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置で湿式比重選別を用いると、後段に後述する塩化ビニール除去用の静電選別手段１４が存在するため、再び乾燥させる工程を設けなければならない。また、湿式比重選別を用いると汚水が出て環境負荷が大きい。一方、乾式比重選別では、被覆電線を被覆と電線とに分離するために最低限必要な大きさである平均粒度３〜４ｍｍ程度以内に粉砕したプラスチック残さの選別が可能である。
この為、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、比重選別の方法として乾式比重選別を採用した。
【００５２】
図において、８ａは所定の角度で傾斜し、プラスチック残さを比重によって選別する傾斜テーブル、８ｂはこの傾斜テーブル８ａに設けられ、傾斜テーブル８ａの下面から上面に空気流を通過させる複数の小さな通気口を有するスクリーン(網)、８ｃはこのスクリーン(網)８ｂを介して傾斜テーブル８ａの上面に空気流を送る送風機である。この図６に示すエアテーブルでは、傾斜テーブル８ａの振動と下方からの空気流により、傾斜テーブル８ａ上で比重の重い金属が下層、比重の小さなプラスチックが上層となる流動層８ｄが形成される。下層の金属は傾斜テーブル８ａの斜面より摩擦力と振動力を受けて上方へ移動し、上層のプラスチックは、摩擦力、振動力を受けないため下方へ押し流され分別される。しかしながら電気・電子機器などに使用される０．２ｍｍ以下の銅細線などの微細な金属は、流動するプラスチックに絡んだり、空気流により飛ばされやすくこのエアテーブルをもってしても比重差により分別することが困難である。この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置は廃プラスチックの再生利用を目的とするため、乾式比重選別で分別できない微細な金属も再生利用の障害となる。
【００５３】
このような微細な金属を分別除去するために、この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置ではさらに金属除去用静電選別手段１３を用いる。即ち、図１の矢印１１２に示すように、第３の切替え手段１２を流出したプラスチック残さは金属除去用静電選別手段１３に投入される。ここでプラスチック残さに含まれる金属等の導電体は矢印１１３ｂに示すように除去される。
【００５４】
図７に金属除去用静電選別手段１３の例である金属除去用静電選別機の原理図を示す。投入口１３ａから投入されたプラスチック残さに含まれる金属は、高圧が印可された静電極１３ｂと接地された回転ロール１３ｃとの間に生じた静電界中で誘導帯電により静電極１３ｂと反対の極性に帯電する。このため、静電極１３ａとプラスチック残さに含まれる金属との間に引力が発生し、この金属が回転ロール１３ｂより飛び出したところで仕切り板１３ｄによって仕切られて選別回収される。静電気力は微細金属にも作用し、被選別物が重ならないように薄く均一に流せばプラスチックとの絡みなどの外乱も無く乾式比重選別機８では除去できないような金属でも十分に除去できる。
なお、図７の金属除去用静電選別機では回転ロール１３ｃが一段の場合を示したが、図８のように複数の回転ロール１３ｃを上下方向に直列に備えた多段処理を行うことで、静電選別を多段階的に連続して行うことができ、金属の除去精度を向上することができる。また、図９に示すように静電極１３ｂと同極性のコロナ放電極(針電極)１３ｅを併用することにより、プラスチックを帯電させ回転ロール１３ｃへ吸着させることにより選別精度をより向上させることができる。
この際、回転ロール１３ｃに吸着したプラスチックはスクレーバ１３ｆで削ぎ落とされて回収される。
【００５５】
このようにこの実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置で使用される金属除去用静電選別機は、乾式比重選別と比べ金属除去効果が高いものの、十分な性能を発揮するためには以下の点を考慮する必要がある。
▲１▼被選別物が重ならないよう薄く均一に供給する。
▲２▼静電極１３ｂとコロナ放電極１３ｅを併用した場合に、被選別物中に比較的大きな金属が多量に存在すると、コロナ放電極１３ｅから金属に向かって火花放電が多発し危険。
以上のことから、図１の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置においては、あらかじめ乾式比重選別手段８で大部分の金属を除去した後、乾式比重選別手段８で除去が困難な微細な金属のみを金属除去用静電選別手段１３により除去するように構成した。このような構成を採用することによってプラスチック残さに含まれる金属を金属除去用静電選別手段１３に投入する前に大部分除去されるので、金属除去用静電選別手段１３にプラスチック残さを重ならないよう薄く均一に供給することができる。また、金属があらかじめ大部分除去できるので、コロナ放電極１３ｅから金属に向かって火花放電が多発するということもない。
【００５６】
さらにこの実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置では、分級手段４で粒度によって分級したクラス毎に乾式比重選別手段８、金属除去用静電選別手段１３における処理を行うので、粒度分布にむらがなくなり選別の精度を向上することができる。
また、装置の構造上大型化が難しい金属除去用静電選別手段１３の負担が軽減できるため、小型の金属除去用静電選別手段１３を採用することができる。
【００５７】
次に以上の工程により金属を除去した後のプラスチック残さから塩化ビニールを静電選別によって選別し除去する工程を説明する。図１の矢印１１３ａに示すように、金属を除去されたプラスチック残さは、塩化ビニール除去用静電選別手段１４に投入される。
【００５８】
図１０にこの塩化ビニール除去用静電選別手段１４の例である塩化ビニール除去用静電選別機の原理図を示す。図において１４ａはプラスチック残さを摩擦して帯電させる摩擦帯電装置、１４ｂは高圧対向電極である。この高圧対向電極１４ｂは、摩擦帯電装置１４ａの下流に設けられ、対向して設置された一対の平板であるプラス電極１４ｃとマイナス電極１４ｄによって構成される。
【００５９】
一般に、異るプラスチックを摩擦接触させると、接触面において自由電子が移動することにより一方がプラスに他方がマイナスに帯電する性質がある。この移動の傾向をプラスチックの種類毎に並べたものが帯電列と呼ばれ、一般に（＋）ABS−PS−PE−PP−PET−PVC（−）であることが知られている。（＋）はプラス帯電しやすく、（−）はマイナス帯電しやすいことを示す。このため、摩擦帯電装置１４ａにより、分離したいプラスチックが他のプラスチックと逆極性になるように摩擦帯電させた後、電位差を有する高圧対向電極１４ｂの間に発生した電界中に自由落下させると、プラス帯電したプラスチックはマイナス電極１４ｄへ、マイナス帯電したプラスチックはプラス電極１４ｃの方へ引きつけられ分離することができる。
【００６０】
この実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置の処理対象物である電気・電子機器で使用されるプラスチック残さは主としてＰＳ（ポリスチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエンスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）で構成され、プラスチックの再利用のために除去しなければならないＰＶＣ（塩化ビニール）は被覆電線などに少量使用されている。ここで、分別除去したいＰＶＣ（塩化ビニール）は、最もマイナスに帯電しやすい性質をもつため他の大部分を占めるＡＢＳ，ＰＳ，ＰＰ等との摩擦接触によりマイナスに帯電する。このため、図１０のプラス電極１４ｃ側に引き付けられることとなり、他のプラスチックから分別除去することができる。
【００６１】
図１１は実際のプラスチック残さを対象として行った基礎実験により実測したこの発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去効果を示す図である。原料となるプラスチック残さの金属含有率は、2%〜11%であった。この実施の形態１にかかる再利用可能なプラスチック生産装置において乾式比重選別手段８で主要な金属を除去したあとの金属含有率は0.5%〜1.8%であった。さらに金属除去用静電選別手段１３で微細な金属を除去した結果、最終的に得られたプラスチックに残存する金属は0.05〜0.4％程度であった。乾式比重選別手段８の段階では、原料に含まれる金属が多いと残存する金属も多くなる傾向があり、安定した品質を得ることは困難である。これに対し金属除去用静電選別手段１３で金属除去を行ったあとは最大で0.4%と極めてばらつきの小さい安定した品質の廃プラスチックが得られることがわかった。
【００６２】
図１２は同じく実際のプラスチック残さを対象として行った基礎実験により実測したこの実施の形態１にかかる再利用可能なプラスチック生産装置の塩化ビニール除去効果を示す図である。原料となるプラスチック残さの塩化ビニール含有率は0.7%〜5%である。この発明において塩化ビニール除去用静電選別手段１４にて塩化ビニールを除去したあとに得られたプラスチック残さ中に残存する塩化ビニールは0.1%〜0.31%であった。原料の塩化ビニール含有率のばらつきに対しても、安定した品質のプラスチックを得ることが出来る。これらの実験データから、この実施の形態１にかかる再利用可能なプラスチック生産装置によりプラスチック残さを処理した結果得られる金属と塩化ビニールの含有率を低下させたプラスチック回収物は、高炉還元剤に利用可能なプラスチックの性状に関する基準である銅含有率0.5％以内、塩化ビニール含有率１％以内（すなわち塩素含有率0.5％以内）を満足しており、その実用性を確認できた。
【００６３】
【発明の効果】
この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産するものであり、廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理工程と、この前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕分離工程と、前記粉砕分離工程により粉砕された廃棄物を、比重によって、該廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕分離工程に戻す乾式比重選別工程と、前記乾式比重選別工程を経た廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別工程と、を有し、前記粉砕分離工程は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕することとしたものであり、プラスチック残さから効率よく金属を除去して、再生利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００６４】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の前処理工程は、風力選別及び高磁力選別によって行われることとしたものであり、プラスチック残さから粉砕不適合物を除去することができる。
【００６５】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の廃棄物の粉砕は剪断力によって行われ、粉砕された廃棄物をフィルター部に通過させることによって粉砕後の廃棄物が所定の粒度以下となるように粉砕されることとしたものであり、金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離して、再利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００６６】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の金属除去用静電選別工程は、静電選別を多段階に連続して行うこととしたものであり、選別の精度を向上することができる。
【００６７】
さらにまた、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法の金属除去用静電選別工程は、静電界中での誘導帯電を利用して行うこととしたものであり、選別の精度を向上することができる。
【００６９】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、金属除去用静電選別工程の後に、金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別工程を有することとしたものであり、再生利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００７０】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産方法は、粉砕分離工程の後に、粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級工程を有し、以後の工程の一部又は全てをこのクラス毎に行うようにしたものであり、選別の精度を向上することができる。
【００７１】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産する装置であって、廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理手段と、この前処理手段で前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕手段と、前記粉砕手段により粉砕された廃棄物を、比重によって、前記廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕手段に戻す乾式比重選別手段と、前記乾式比重選別手段により処理された廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別手段と、を有し、前記粉砕手段は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕するようにして構成されたものであり、プラスチック残さから効率よく金属を除去して、再生利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００７２】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の前処理手段は風力選別手段と、高磁力選別手段によって構成されたものであり、プラスチック残さから粉砕不適合物を除去することができる。
【００７３】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の粉砕手段における廃棄物の粉砕は剪断力によって行われ、粉砕された廃棄物をフィルター部に通過させることによって粉砕後の廃棄物が所定の粒度以下となるように粉砕されるようにして構成されたものであり、再利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００７４】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去用静電選別手段は、複数の静電選別機が多段階に連続して設けて構成されたものであり、選別の精度を向上することができる。
【００７５】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去用静電選別手段は、アースされた回転ロールと、この回転ロールに対向する静電極とを有するようにして構成されたものであり、選別の精度を向上することができる。
【００７７】
また、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、金属除去用静電選別手段の後に、金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別手段を有するようにして構成されたものであり、再生利用可能なプラスチックを得ることができる。
【００７８】
さらに、この発明にかかる再利用可能プラスチック生産装置は、粉砕手段の後に、粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級手段を有し、以後の選別の一部又は全てをこのクラス毎に行うようにして構成されたものであり、選別の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる置風力選別手段１の例である風力選別機の原理図である。
【図３】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる高磁力選別手段２の例である高磁力選別機の原理図である。
【図４】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる粉砕手段３の例であるカッター式粉砕機の原理図である。
【図５】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる分級手段４の例である振動ふるいの原理図である。
【図６】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる乾式比重選別手段８の例あるエアテーブルの原理図である。
【図７】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる金属除去用静電選別手段１３の例である金属除去用静電選別機の原理図である。
【図８】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる金属除去用静電選別手段１３の例である金属除去用静電選別機の原理図である。
【図９】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる金属除去用静電選別手段１３の例である金属除去用静電選別機の原理図である。
【図１０】この発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置に用いられる塩化ビニール除去用静電選別手段１４の例である塩化ビニール除去用静電選別機の原理図である。
【図１１】実際のプラスチック残さを対象として行った基礎実験により実測したこの発明の実施の形態１にかかる再利用可能プラスチック生産装置の金属除去効果を示す図である。
【図１２】実際のプラスチック残さを対象として行った基礎実験により実測したこの実施の形態１にかかる再利用可能なプラスチック生産装置の塩化ビニール除去効果を示す図である。
【符号の説明】
１風力選別手段、１ａフード、１ｂ投入口、２高磁力選別手段、２ａベルトコンベア、２ｂマグネットプーリー、２ｃ仕切り板、２ｄスクレーパー、３粉砕手段、３ａ回転刃、３ｂ固定刃、３ｃスクリーン、３ｄ穴、４分級手段、４ａ振動ふるい、４ｂ Φ６穴スクリーン、４ｃ Φ３穴スクリーン、４ｄ原料投入口、５第１の中粒用中間ホッパ、６第１の細粒用中間ホッパ、７第１の切り替え手段、８乾式比重選別手段、８ａ傾斜テーブル、８ｂスクリーン（網）、８ｃ送風機、８ｄ流動層、９第２の切り替え手段、１０第２の中粒用中間ホッパ、１１第２の細粒用中間ホッパ、１２第３の切り替え手段、１３金属除去用静電選別手段、１３ａ投入口、１３ｂ静電極、１３ｃ回転ロール、１３ｄ仕切り板、１３ｅコロナ放電極（針電極）、１４塩化ビニ−ル除去用静電選別手段、１４ａ摩擦帯電装置、１４ｂ高圧対向電極、１４ｃプラス電極、１４ｄマイナス電極。

Claims

主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産する再利用可能プラスチック生産方法において、
前記廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理工程と、
この前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕分離工程と、
前記粉砕分離工程により粉砕された廃棄物を、比重によって、該廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕分離工程に戻す乾式比重選別工程と、
前記乾式比重選別工程を経た廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別工程と、を有し、
前記粉砕分離工程は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕することを特徴とする再利用可能プラスチック生産方法。
前処理工程は、風力選別及び高磁力選別によって行われることを特徴とする請求項１に記載の再利用可能プラスチック生産方法。
粉砕分離工程において、粉砕された廃棄物をフィルター部に通過させることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
金属除去用静電選別工程は、静電選別を多段階に連続して行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
金属除去用静電選別工程は、静電界中での誘導帯電を利用して行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
金属除去用静電選別工程の後に、
金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別工程を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
粉砕分離工程の後に、
粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級工程を有し、以後の工程の一部又は全てをこのクラス毎に行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
分級工程以後に行うクラス毎の工程は、
クラス毎の廃棄物を一時的に貯溜する複数のホッパと、
この複数のホッパと前記工程との接続を切り替える切替え手段と
を用いて行われることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産方法。
主として廃プラスチックからなる廃棄物から、再利用可能なプラスチックを生産する再利用可能プラスチック生産装置において、
前記廃棄物から粉砕に不適合な粉砕不適合物を除去する前処理手段と、
この前処理手段で前処理された廃棄物をカッター式粉砕機により所定の粒度以下に粉砕することによって、該廃棄物に含まれる金属とプラスチックの複合物の金属とプラスチックを分離する粉砕手段と、
前記粉砕手段により粉砕された廃棄物を、比重によって、該廃棄物から金属を選別して除去し、該廃棄物から金属とプラスチックの複合物を選別して前記粉砕手段に戻す乾式比重選別手段と、
前記乾式比重選別手段により処理された廃棄物に含まれる金属を静電選別によって選別し、除去する金属除去用静電選別手段と、を有し、
前記粉砕手段は粉砕後の廃棄物が前記金属除去用静電選別可能な平均粒度２〜５ｍｍとなるまで粉砕することを特徴とする再利用可能プラスチック生産装置。
前処理手段は風力選別手段と、高磁力選別手段によって構成されることを特徴とする請求項９に記載の再利用可能プラスチック生産装置。
粉砕手段は、粉砕された廃棄物を通過させるフィルター部を有することを特徴とする請求項９または１０のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。
金属除去用静電選別手段は、複数の静電選別機が多段階に連続して設けられていることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。
金属除去用静電選別手段は、アースされた回転ロールと、この回転ロールに対向する静電極とを有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。
金属除去用静電選別手段の後に、
金属の除去された廃棄物に含まれる塩化ビニールを静電選別によって選別し、除去する塩化ビニール除去用静電選別手段を有することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。
粉砕手段の後に、
粉砕された廃棄物を粒度によって２以上のクラスに分級する分級手段を有し、以後の選別の一部又は全てをこのクラス毎に行うことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。
分級手段以後に行うクラス毎の選別は、
クラス毎の廃棄物を一時的に貯溜する複数のホッパと、
この複数のホッパと選別手段との接続を切り替える切替え手段と
を用いて行われることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１つに記載の再利用可能プラスチック生産装置。