JP4964256B2 - 廃プラスチックの回収方法及び回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、オレフィン系廃プラスチックフィルムを粉砕して形成される混合粉砕粒子を、液体サイクロンにより比重差で分離してオレフィン系プラスチックを回収する廃プラスチックの回収方法及び回収装置に関する。

家庭ごみ等に混じっている廃プラスチックフィルムをリサイクル使用することが行われている。廃プラスチックには、通常、複数種類のプラスチックが含まれており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系プラスチックを他のプラスチック、特に、塩化ビニル等の塩素分を含むプラスチックから分離して回収することが知られている。

容器リサイクル法では、回収されたオレフィン系プラスチックフィルムにより得られるペレットの品質として、全塩素分が０．３wt％以下であること、オレフィン系プラスチックの含有率が９０wt％以上であることなどが求められている。そのため、廃プラスチックフィルムからオレフィン系プラスチックを高い回収率で回収することが望まれる。

従来、廃プラスチックからオレフィン系プラスチックを、塩化ビニル等の塩素分を含むプラスチックと分離して回収する技術として、廃プラスチックを粉砕して粒子にし、水中で比重差により分離するものが知られている。

例えば、下記特許文献１及び２では、廃プラスチックを粒径２〜３０ｍｍの粒子に粉砕し、粒子を被処理液として液体サイクロンを用いて重質分と軽質分とに分離し、軽質分としてオレフィン系プラスチックを回収する。ここでは、液体サイクロンを用いて分離する際、液体サイクロンの上方排出量に比べて下方排出量を大きくしたり、液体サイクロンの中央部の流れを障害部材で妨げたりすることにより、オレフィン系プラスチックをポリスチレンと共に高い回収率で回収している。

特開平１１−３３３３２０号公報 特開平１１−３３３８４３号公報

しかしながら、このような装置では、回収量を多くするには、多量の被処理液を液体サイクロンに通液しなければならならず、また、廃プラスチックの各粒子に気体や異物が付着しているような場合や、粒子同士が付着した状態で存在するような場合が生じることがあり、そのために各粒子が粒子の真比重と大きく異なる見かけの比重により分離されて、オレフィン系プラスチックの回収率が低下する可能性があった。

そこで、本発明は、オレフィン系廃プラスチックフィルムからオレフィン系プラスチックを高い回収率で効率よく回収することが可能な廃プラスチックの回収方法と回収装置とを提案することを目的とする。

本発明によれば、オレフィン系廃プラスチックフィルムの混合粉砕粒子が水性液に分散した水性分散液を作成し、当該水性分散液を液体サイクロンに供給して水性分散液の混合粉砕粒子からオレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を分離し、軽質粒子をサイクロンの上部排出管から回収する廃プラスチックの回収方法において、下記工程（１）〜（３）を含むことを特徴とする廃プラスチックの回収方法が提供され、上述した課題を解決することができる。
（１）廃プラスチックフィルムの混合粉砕粒子を、水性液に接触させるとともに表面洗浄を施した後に、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過させ、固形物濃度１．０ｗｔ％以下で分散した水性分散液を作成する工程
（２）圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下の液体サイクロンにより、水性分散液を分離する工程
（３）上部排出管から排出された軽質粒子を、全塩素分０．３ｗｔ％以下で、オレフィン系プラスチックの含有率が９０ｗｔ％以上であるペレットにする工程

また、本発明の別の態様は、オレフィン系廃プラスチックフィルムを粉砕して混合粉砕粒子を形成する粉砕部と、混合粉砕粒子の水性分散液を調製する分散液調製部と、水性分散液中の混合粉砕粒子からオレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を分離して上部排出管から回収する液体サイクロンと、軽質粒子をペレットにする造粒機と、を備えた廃プラスチックの回収装置において、粉砕部は、水性液に接触させつつオレフィン系廃プラスチックフィルムを洗浄しながら混合粉砕粒子を形成可能な湿式粉砕機を備え、分散液調製部は、水性分散液を攪拌し混合粉砕粒子を衝突させながら混合粉砕粒子の洗浄を行う攪拌槽を備え、分散液調製部は、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子が固形物濃度１．０ｗｔ％以下で分散した水性分散液を調製して液体サイクロンに供給可能に構成され、液体サイクロンは、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となるように形成され、かつ、造粒機は、上部排出管から排出された軽質粒子を、全塩素分０．３ｗｔ％以下で、オレフィン系プラスチックの含有率が９０ｗｔ％以上であるペレットにすることを特徴とする廃プラスチックの回収装置である。

本発明の廃プラスチックの回収方法によれば、水性液に接触させつつ洗浄された孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子により水性分散液が作製されるので、各粒子の表面に付着する異物と気泡とが除去され易く、混合粉砕粒子の形状に起因して残留する異物や気泡が少なく抑えられる。そのため、水性液中で比重差により分離する際、各粒子の真比重と大きく異なる見かけの比重により沈降又は浮上して分離されることが防止される。

また、本発明の廃プラスチックの回収方法では孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子が固形物濃度１．０wt％以下で分散した水性分散液が用いられるため、水性分散液中で複数の混合粉砕粒子が互いに付着した状態になり難く、液体サイクロン内の旋回流中で、各混合粉砕粒子を独立した状態で沈降又は浮上させ易い。

また、本発明の廃プラスチックの回収方法では、混合粉砕粒子の水性分散液が、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となるように形成された液体サイクロンに供給されて分離されるので、オレフィン系プラスチックを高い割合で含む軽質粒子が混合粉砕粒子から分離され易く、オレフィン系プラスチックが効率よく回収される。

また、本発明の廃プラスチックの回収方法において、混合粉砕粒子が固形物濃度０．１〜０．５wt％で分散した水性分散液が用いられることにより、水性分散液中で複数の混合粉砕粒子が互いに付着した状態になることがより確実に防止され、オレフィン系プラスチックの回収率の向上が図られる。

また、本発明の廃プラスチックの回収装置によれば、粉砕部の湿式粉砕機で、水性液に接触させつつ混合粉砕粒子を洗浄しながら混合粉砕粒子を形成するので、粉砕時に混合粉砕粒子の表面の洗浄を行うことができ、表面に付着している異物、特に、混合粉砕粒子の形状に起因して残留し易い異物を除去し易い。また、分散液調製部の攪拌槽で、混合粉砕粒子同士を衝突させて混合粉砕粒子の洗浄を行うため、混合粉砕粒子の表面に水性液を付着することができ、特に、混合粉砕粒子の形状に起因して水性液に分散した際に気泡が溜まり易い部位に水性液を付着させることができ、水性分散液中で混合粉砕粒子の表面に形成される気泡を少なく抑え易い。

そのため、本発明の廃プラスチックの回収装置では、水性分散液中の混合粉砕粒子に付着する異物や気泡が少なく抑えられ、水性液中で比重差により分離する際、各粒子の真比重と大きく異なる見かけの比重により沈降又は浮上して分離されることが防止される。

また、本発明の廃プラスチックの回収装置では、分散液調製部により、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子が固形物濃度１．０ｗｔ％以下で分散した水性分散液が用いられるので、水性分散液中で複数の混合粉砕粒子が互いに付着した状態になり難く、液体サイクロン内の旋回流中で、各混合粉砕粒子を独立した状態で沈降又は浮上させ易い。

そして、本発明の廃プラスチックの回収装置では、分散液調製部からこのような水性分散液が、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となるように形成された液体サイクロンに供給され、混合粉砕粒子が分離されるので、オレフィン系プラスチックを高い割合で含む軽質粒子が混合粉砕粒子から分離され易く、オレフィン系プラスチックを効率よく回収することが可能である。

本発明の実施形態の廃プラスチックの回収方法に用いる回収装置の構成例を示す概略図である。 本発明の実施形態の廃プラスチックの回収方法に用いる液体サイクロンの例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２の実施の形態の廃プラスチックの回収方法に用いる回収装置の一部の構成例を示す概略図である。 実施例に用いた試験装置の構成例を示す概略図である。 実施例１〜２、参考例３の結果を示し、固形物濃度に対するオレフィン系プラスチックの含有率の変化を、粒径をパラメータとして示すグラフである。 実施例１〜２、参考例３の結果を示し、粒径に対するオレフィン系プラスチックの含有率の変化を、固形物濃度をパラメータとして示すグラフである。

以下、本発明の廃プラスチックの回収方法及び廃プラスチックの回収装置に係る実施の形態について具体的に説明する。ただし、この実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態にかかる廃プラスチックの回収装置及び廃プラスチックの回収方法について説明する。
本実施形態における処理対象の廃プラスチックは、例えば、食品や物品の使用済包装材料等の一般家庭から廃棄されたプラスチック製品の廃棄物などである。廃プラスチックは、フィルム形状のものが含まれ、また、複数の種類のプラスチックフィルムが含まれる。

廃プラスチックフィルムに含まれるプラスチックは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系プラスチックなどの比重が１より小さい軽質プラスチック、発泡ポリスチレン等の見かけの比重が１より格段に小さい極軽量プラスチック、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの比重が１より大きい重質プラスチックなどである。
更に、廃プラスチックには、通常、金属、土砂、油等の各種の異物も付着或いは混入している。

図１は、このようなプラスチックフィルムが前処理されることなくそのままの状態で、又は、予め粗粉砕、洗浄等の前処理が施された状態で供給され、オレフィン系プラスチックが回収されるように構成された、この実施形態の廃プラスチックの回収装置を示す。

この廃プラスチックの回収装置は、処理対象の廃プラスチックフィルムを粉砕して混合粉砕粒子を形成する粉砕部１０と、粉砕部１０で形成された混合粉砕粒子を水性液に分散して水性分散液を調製する分散液調製部２０と、粉砕部１０及び分散液調製部２０により作製された水性分散液中の混合粉砕粒子から、オレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を、比重差を利用して回収する回収部３０とを備える。

回収装置の粉砕部１０は、廃プラスチックフィルムを粉砕して混合粉砕粒子を形成可能に構成されており、廃プラスチックフィルムを粗粉砕して破砕物を形成するための破砕機１１と、破砕物を粉砕して混合粉砕粒子を形成する湿式粉砕機１３とを備える。

破砕機１１は、廃プラスチックフィルムを湿式粉砕機１３で粉砕可能な程度の粒径に粗粉砕を行うものであり、例えば、一軸式粉砕機が挙げられる。
湿式粉砕機１３は、水等の水性液に接触させつつ廃プラスチックフィルムを互いに衝突させることで洗浄しながら混合粉砕粒子を形成するものであり、例えば、剪断式粉砕機が挙げられる。
このような粉砕部１０では、水性分散液を作製するために必要な所定粒径以下の混合粉砕粒子が形成される。この混合粉砕粒子には、オレフィン（５）系プラスチックなどの軽質プラスチックからなる軽質粒子、極軽量プラスチックからなる極軽量粒子、重質プラスチックからなる重質粒子が含まれる。

混合粉砕粒子は、種々の形状を有する廃プラスチックフィルムを、種類や形状を区別することなく粉砕して得られる粒子であるため、塊状、扁平形状、湾曲或いは屈曲形状、凹凸形状等、種々の形状を呈する粒子が混在している。このような粒子形状は、水性分散液中での挙動、特に、後述する回収部３０で比重差を利用して回収する際、沈降、浮上、流動等の挙動に与える影響が大きい。

例えば、過剰な湾曲或いは屈曲形状や立体形状の場合、粒子形状内に気泡や異物が付着して残留し易い。また、過剰に大きなフィルム状の場合、自在に変形することで、気泡や異物が包含されたり、他の粒子が包含されたりし易い。このようなことが生じると、粒子の見かけの比重が変化し、粒子を構成するプラスチック本来の真比重による挙動とは顕著に相違する挙動を示すことになる。

そのため、この回収装置では、混合粉砕粒子の粒径の範囲を１５ｍｍ以下とすることで、水性分散液中で粒子本来の比重による挙動と顕著に相違する挙動を示す粒子を少なく抑え、これにより水性分散液中での混合粉砕粒子の挙動を安定化させて、後述する回収部３０の液体サイクロン３１における分離効率を向上させる。
この粒径は、例えば、粒子を液体に分散して多数の同一直径の孔を備えたパンチングメタルを透過させたとき、透過可能な孔径で測定することができ、例えば、１５ｍｍ以下の直径の孔を備えたパンチングメタルを透過可能な粒子の粒径を１５ｍｍ以下とすることができる。なお、フィルム状廃プラスチックでは、１５ｍｍ以下の直径の孔を備えたパンチングメタルを透過可能な粒子であっても、混合粉砕シート状粒子の一辺が１５ｍｍ以上となることもあり得る。

このような混合粉砕粒子の粒径は、回収部３０においてオレフィン系プラスチックの含有率を向上するためには、特に、１０ｍｍとすれば顕著に回収率を向上できて好適である。

また、この粒径は、回収率を向上するには小さい程よいが、好ましくは３ｍｍ以上とすることを特徴とし、特に、５ｍｍ以上とするのが好適である。廃プラスチックに含まれるフィルムなどを過剰に小さく粉砕することは容易でなく、装置構成などが複雑になり易く、また、処理効率が低下し易いからである。

なお、粉砕部１０で形成される混合粉砕粒子の全量がこのような大きさとなることが好ましいが、粉砕部１０で形成された混合粉砕粒子の一部として、このような粒径の混合粉砕粒子が含まれていれば、分級等を施して使用可能である。

次に、回収装置の分散液調製部２０は、混合粉砕粒子から異物を除去して水性分散液を調製し、回収部３０に供給するように構成されており、粉砕部１０から排出された混合粉砕粒子中の重質の異物等を分離除去するための沈降分離槽２１と、沈降分離槽２１から排出された混合粉砕粒子を所定の固形物濃度の水性分散液に調製して回収部３０に供給するための攪拌槽２５とを備える。

沈降分離槽２１は、粉砕部１０により形成されて排出された混合粉砕粒子を、十分な水性液中に分散させることで、混合粉砕粒子中に含まれる土砂や金属等の重質の異物を沈降させて分離する装置である。沈降物は残渣として残渣排出部２３から取り出して除去されるようになっている。

攪拌槽２５は、沈降分離槽２１から排出された混合液中の混合粉砕粒子量に応じた量の水性液中で攪拌することで、混合粉砕粒子同士を衝突させて混合粉砕粒子の洗浄を行うと共に、混合粉砕粒子を水性液中に分散させた水性分散液を調製して排出する装置である。この攪拌槽２５では、混合粉砕粒子中に含まれる発泡ポリスチレン等の極軽量プラスチックや他の軽質の異物を浮上させて回収することもできる。浮上物は上部の浮上物排出部２７から取り出して除去されるようになっている。

混合粉砕粒子が分散される水性液は、水や水溶液、或いは水懸濁液などであり、比重調整剤や界面活性剤など、各種の成分が溶解又は分散されていてもよい。

分散液として水性液を用いるのは、回収するオレフィン系プラスチックの比重が１未満であり、オレフィン系プラスチックと分離する他のプラスチック、特に、塩素分を含むプラスチック等の比重が１以上であるため、オレフィン系プラスチックを分離し易くするなどの理由である。

攪拌槽２５に供給される水性液は、湿式粉砕機１３や沈降分離槽２１で使用されて混合された状態の水性液をそのまま用いてもよいが、通常、水性液の汚染が激しいため、一部又は全部として新たに攪拌槽２５等に供給される水性液を使用する。

この攪拌槽２５では、固形物濃度１．０％以下となるように混合粉砕粒子が水性液に分散された水性分散液が調製される。
固形物濃度が１．０wt％より高いと、水性液中に混合粉砕粒子を均一に混合することが容易でなく、回収部３０における分離時に混合粉砕粒子同士が接触したり付着したりする状態となり易く、オレフィン系プラスチックの回収率を向上させ難くなる。

なお、この固形物濃度は、低い方がオレフィン系プラスチックの回収率が高くなるが、過度に固形物濃度を低くすると、大量の水性液を使用することになるため消費電力が大きくなり経済的でなくなる。したがって、このような経済性も考慮に入れて固形物濃度を決定することが好ましい。

次に、回収装置の回収部３０は、水性分散液中の混合粉砕粒子から軽質粒子を比重差により分離することで、オレフィン系プラスチックを回収するように構成されており、分散液調整部２０からの水性分散液を圧送するポンプ２９と、ポンプ２９により圧送された水性分散液中の混合粉砕粒子を軽質粒子と重質粒子とに分離する液体サイクロン３１と、液体サイクロン３１の上部排出管３３から排出される軽質粒子を捕集する上部スクリーン３７と、液体サイクロン３１の下部排出管３５から排出される重質粒子を回収する下部スクリーン３９と、上部スクリーン３７で捕集された軽質粒子からペレットを作製するペレット作製部５０とを備える。

液体サイクロン３１は、図２に示すように、攪拌槽２５から排出される水性分散液が、図示しない圧送ポンプにより縮径部４１を介して導入される入口管３２と、入口管３２から水性分散液が接線方向に導入され、旋回流が形成される円筒部４５及び円錐部４７と、円筒部４５内から水性分散液を排出する上部排出管３３と、円錐部４７の下端側から水性分散液を排出する下部排出管３５とを備える。

この液体サイクロン３１では、形状等、大きさなどは適宜設計可能であるが、所望の軽質粒子を上部排出管３３からより多く排出するために、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下、特に好ましくは６０％以上９６％以下となるように形成されている。

この圧力損失が０．０５ＭＰａより過剰に小さいと分離効率が低下し、一方、圧力損失が０．３ＭＰａより過剰に多いと、ポンプ動力が大きくなり経済的でなく、好ましくない。
また、流量比が５０％より過剰に小さいと、下部排出管３５から排出される分散液中の軽質粒子が増加し、上部排出管３３から回収されるオレフィン系プラスチック量が低下する。一方、流量比が９９％よりも過剰に多いと、上部排出管３３から排出される分散液中の重質粒子が増加し、上部排出管３３から回収される粒子中のオレフィン含有率が低下する。

圧力損失は、例えば、入口管３２における流量、入口管３２の管径や断面積、円筒部４５の管径や長さ、上部排出管３３の管径や長さ等が設定されることで調整されている。ここでは、特に、入口流量を一定に保つことにより圧力損失を一定に保つことで、安定した分離を実現している。
また、流量比は、例えば、上部排出管３３の管径や断面積、下部排出管３５の管径等が設定されることで調整されている。

なお、この液体サイクロン３１に供給される水性分散液は、攪拌槽２０で調製された水性分散液であり、分散されている混合粉砕粒子のオレフィン系プラスチックと他のプラスチックとの混合割合は、特に限定されるものではないが、オレフィン系プラスチックの割合が高いと、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比を大きくし易い。そのため、供給される水性分散液の混合粉砕粒子中のオレフィン系プラスチックの割合は、例えば７０％以上、より好ましくは８０％以上であるのが好適である。

回収部３０の上部スクリーン３７及び下部スクリーン３９は、上部排出管３３又は下部排出管３５から排出される液から、より多くの軽質粒子又は重質粒子を捕集して分離できるものであればよく、例えば、ロータリースクリーン等を使用することができる。

また、ペレット作製部５０は、例えば、上部スクリーン３７で捕集された軽質粒子を脱水及び乾燥する脱水乾燥機５１と、脱水及び乾燥した軽質粒子を溶融してペレット化する造粒機５３とを備える。

このような構成の廃プラスチックの回収装置では、廃プラスチックが粉砕部１０に供給されると、破砕機１１で祖粉砕した後、湿式粉砕機１３により水等の水性液に接触させつつ互いに衝突させることで、廃プラスチック表面に付着している塩分を含む食材や泥砂などの異物を洗い流しながら粉砕され、所定粒径の粒子を有する混合粉砕粒子が形成される。

湿式粉砕機１３では、水性液に接触させつつ、廃プラスチック同士を粉砕可能な程度の運動量で衝突させるため、その衝撃力で各廃プラスチックに付着している異物を剥離して除去され、廃プラスチックの十分な洗浄が行われる。

また、形成される混合粉砕粒子の表面に水性液を付着させることで、分散液調製部２０で水性分散液を調製した際、表面に生じる気泡を抑え易くする。特に、水性液に接触させつつ廃プラスチック同士を衝突させることで、湾曲或いは屈曲形状、凹凸形状等、混合粉砕粒子の形状が気泡を滞留し易い形状であっても、凹部や間隙等に水性液を供給することができ、水性分散液を調製した際、各粒子に付着したり滞留したりする気泡を少なく抑えることができる。

更に、この湿式粉砕機１３では、粉砕時に混合粉砕粒子同士を互いに密着或いは圧接させる力が作用し難いため、複数の混合粉砕粒子が互いに強固に付着することも防止されている。

このような粉砕部１０で形成された混合粉砕粒子は、分散液調製部２０に供給される。分散液調製部２０に供給されると、沈降分離槽２１で重質の異物が沈降分離され、軽質粒子、極軽量粒子、重質粒子、及び他の軽質の異物が浮上分離されて攪拌槽２５に供給される。

攪拌槽２５では、これらが攪拌され、浮上した極軽量粒子及び他の軽質の異物が必要に応じて分離されつつ、気泡が混入しない程度で強攪拌されることで、水性液中に所定の固形物濃度で混合粉砕粒子が均一に分散して水性分散液が調製される。
この攪拌槽２５では、混合粉砕粒子の各粒子表面に付着する異物や気泡を出来るだけ除去され、また、各混合粉砕粒子同士が互いに付着した状態で存在するものが出来るだけ少なくされて、より多くの粒子が独立に浮遊した状態となる。

分散液調製部２０で調製された水性分散液は、回収部３０に供給され、入口管３２から導入されて液体サイクロン３１内で所定条件で水性分散液の混合粉砕粒子が重質粒子と軽質粒子とに比重差により分離され、軽質粒子が上部排出管３３から水性液と共に排出されると共に、重質粒子が下部排出管３５から水性液と共に排出される。

この液体サイクロン３１では、所定粒径及び固形物濃度で混合粉砕粒子が分散された水性分散液を、所定の条件で分離することで、オレフィン系プラスチックが高い割合で含まれる軽質粒子が、他の重質粒子から分離されて上部排出管３３から排出される。

そして、上部排出管３３から排出された軽質粒子は、上部スクリーン３７で固液分離されて回収され、その後、脱水乾燥機５１で脱水及び乾燥されて、造粒機５３で溶融されてペレット化される。
なお、下部排出管３５から排出された重質粒子は、下部スクリーン３９で固液分離されて重質粒子が残渣として回収される。各濾液は、再び、水性液として使用することができる。

このようにして軽質粒子が回収されてペレット化されたペレットは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系プラスチックが多量に含有されたものとなり、更に、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどのなどの重質プラスチックの含有量が少なく、特に、塩素分の濃度が十分に低減されたものとなる。
そのため、全塩素分が０．３wt％以下で、オレフィン系プラスチックの含有率が９０wt％以上であるペレットを製造することが可能である。

以上のような廃プラスチックの回収装置によれば、粉砕部１０及び分散液調製部２０で、水性液に接触させつつ洗浄された孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子により水性分散液を作製するので、各粒子の表面に付着する異物と気泡とを除去し易く、混合粉砕粒子の形状に起因して残留する異物や気泡を少なく抑えることができる。そのため、回収部３０において水性液中で比重差により分離する際、各粒子の真比重と大きく異なる見かけの比重により沈降又は浮上して分離されることを防止し易い。

また、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する混合粉砕粒子が固形物濃度１．０wt％以下で分散した水性分散液とするため、水性分散液中で複数の混合粉砕粒子が互いに付着した状態になり難く、液体サイクロン３１内の旋回流中で、各混合粉砕粒子を独立した状態で沈降又は浮上させ易い。

そして、このような混合粉砕粒子の水性分散液を、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管３３の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となるように形成された液体サイクロン３１に供給して分離させるので、オレフィン系プラスチックを高い割合で含む軽質粒子を混合粉砕粒子から分離し易く、オレフィン系プラスチックを効率よく回収することが可能である。

なお、上記実施の形態は、本発明の範囲内において、適宜変更可能である。
また、上記では、粉砕部１０で形成された混合粉砕粒子の全てを分散液調製部２０に供給する例について説明したが、粉砕部１０で形成された混合粉砕粒子を分級し、所定粒径の粒子だけを分散液調製部２０に供給するようにしてもよい。
更に、上記の粉砕部１０では、湿式粉砕機１３で廃プラスチックに水性液を接触させつつ粉砕することで混合粉砕粒子を作製したが、廃プラスチックを粉砕後に水性液に混合して作製することも可能である。
また、上記の分散液調製部２０では、沈降分離槽２１において重質の異物を除去したが、分離位置は特に限定されず、分離することなく回収部に供給することも可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる廃プラスチックの回収装置及び廃プラスチックの回収方法について説明する。
本実施形態の回収装置では、攪拌槽２５が間欠的に攪拌速度を低下したり停止することが可能に構成されていると共に、図３に示すように、攪拌槽２５内で浮上した浮上物を回収するための浮上物回収部６０が設けられ、攪拌速度の低下時又は停止時に浮上物を回収することが可能に構成されている。その他は、図１に示す回収装置と同様である。

浮上物回収部６０は、攪拌槽２５の頂部側から連通して設けられた浮上物サイクロン６１と、攪拌槽２５中の浮上物を浮上物サイクロン６１に吸引するための吸引ファン６３と、吸引された浮上物から発泡ポリスチレン等の極軽量粒子とオレフィン系プラスチック等の軽質粒子とを分離するための浮上物分離装置６５とを備えている。

浮上物サイクロン６１は、気体及び液体中の固形物を分離可能なサイクロンであればよく、流体サイクロン３１と同一のものを使用することも可能である。また、詳細な図示は省略しているが、浮上物サイクロン６１への浮上物の吸引口は、攪拌槽２５内の液面近傍に、攪拌羽根付近の中央側に設けられており、液面付近の浮上物を水性液と共に吸引可能な構成となっている。

また、浮上物分離装置６５は、オレフィン系プラスチック等の軽質粒子を極軽量プラスチック等の極軽量粒子から分離可能なものであればよく、例えば、比重分離装置などを使用することができる。

浮上物分離装置６５は、軽質粒子排出部６７から排出される軽質粒子を図１に示す脱水乾燥機５１へ供給可能であると共に、極軽量粒子排出部６９から排出された極軽量粒子を回収可能となっている。

次に、このような構成を有する本実施形態の回収装置の動作について説明する。
この回収装置では、第１の実施の形態と同様に、沈降分離槽２１から混合粉砕粒子が攪拌槽２５へ連続的に供給されて通常の所定攪拌速度で攪拌されると共に、攪拌槽２５内の水性分散液が回収部３０のポンプ２９へ連続的に排出されている。

本実施形態では、このような連続操作中に所定時間毎、或いは、任意の時点で、攪拌槽２５内の極軽量粒子を浮上させて除去する以下のような処理を行う。この処理は間欠的に繰り返して行うことができる。

ここでは、攪拌槽２５の攪拌速度を通常の所定攪拌速度より低下させ、又は攪拌を停止させる。この攪拌速度は例えば攪拌羽根の回転数等である。すると、攪拌槽２５内で、混合粉砕粒子中の比重が格段に小さい極軽量粒子が液面側に浮上する。これは、通常の所定攪拌速度では、気泡を巻き込まない範囲で、出来るだけ混合粉砕粒子が均一に水性液中に分散されるように強い攪拌力で攪拌されているため、この攪拌速度を低下したり、攪拌を停止することで、極軽量粒子の本来の浮力により水中に分散されていた粒子が浮上するためである。

攪拌槽２５の通常の所定攪拌速度は、攪拌槽２５の容積や形状、攪拌羽根等の攪拌手段の種類、形状、大きさ、水性分散液の濃度、混合粉砕粒子の粒径などに応じて適宜選択されるが、通常、混合粉砕粒子を均一に攪拌可能な範囲で、出来るだけ低く設定されている。

攪拌槽２５内の極軽量粒子を浮上させる攪拌速度も、通常の所定攪拌速度と同様に、各種の条件に応じて適宜選択されるが、例えば、通常の所定攪拌速度の９０％以下、好ましくは８５％以下としてもよい。ここでは、攪拌を停止することも可能であるが、過剰に攪拌速度を低下させると、攪拌槽２５内の水性分散液から浮上する極軽量粒子が短時間で急増するなどのため、攪拌槽２５内の水性分散液の水面に滞留する浮上物中に軽質粒子が混入され易くなる。そのため、極軽量粒子中に混入する軽質粒子の量を少なく抑え易くできるなどの理由で、例えば、攪拌速度低下後の攪拌速度を、通常の所定攪拌速度の４０％以上、特に好ましくは５０％以上としてもよい。

このようにして攪拌槽２５の攪拌速度を低下して浮上物を浮上させた後、浮上物サイクロン６１の吸引口から浮上物を吸引ファン６３によりに吸引することで、攪拌槽２５内の極軽量粒子を浮上させて除去する処理を行うことができる。なお、攪拌槽２５から除去された極軽量粒子は浮上物回収部６０に導入される。

浮上物回収部６０では、吸引した浮上物をそのまま浮上物サイクロン６１で気体や液体から分離して浮上物分離装置６５に供給し、浮上物分離装置６５において、浮上物中に混入された軽質粒子を極軽量粒子等から分離する。そして、軽質粒子排出部６７から排出される軽質粒子を回収部３０の脱水乾燥機５１へ供給し、回収部３０により回収された他の軽質粒子と共に処理する。

一方、攪拌槽２５では、浮上物を排出した後、攪拌槽２５の攪拌速度を元の所定攪拌速度まで上昇させ、攪拌槽２５内に残留した混合粉砕粒子と共に、沈降分離槽２１からの新たに導入されている混合粉砕粒子を均一に攪拌し、作製された水性分散液のポンプ２９への供給を継続する。

なお、攪拌槽２５中で浮上物を浮上させて浮上物回収部６０へ吸引する間には、沈降分離槽２１から連続的に攪拌槽２５へ混合粉砕粒子を供給していてもよく、また、攪拌槽２５から回収部３０のポンプ２９へ水性分散液を供給していてもよい。その場合、攪拌槽２５内で、沈降分離槽２１からの混合粉砕粒子の供給部位や水性分散液の排出部位を、浮上物サイクロンの吸引口と異なるように設ければよい。

以上のような本実施形態の回収装置によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる上、攪拌槽２５の攪拌速度を所定の攪拌速度より低下させることで水性分散液の液面側に浮上物を浮上させ、この浮上物を排出して攪拌槽２５から除去した後、水性分散液を回収部３０の液体サイクロン３１に供給して、水性分散液中の混合粉砕粒子からオレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を分離するので、軽質粒子より比重の小さい粒子や異物等の存在量を少なく抑えて軽質粒子を液体サイクロン３１で分離することができ、軽質粒子にそれらが混入されることを抑えて回収部３０によりオレフィン系プラスチックをより高い回収率で回収することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
回収ゴミの廃プラスチックを粉砕部１０により粉砕すると共に洗浄し、孔径５ｍｍのパンチングメタルを透過する混合粉砕粒子を作製した。

得られた混合粉砕粒子を水に均一に分散させて、表１に示す固形物濃度の水性分散液を作製した。この水性分散液は、図１に示す回収装置の攪拌槽２５から排出される水性分散液に相当するものであり、水性分散液中の全プラスチックに対するオレフィン系プラスチックの存在割合は８２．２％であった。このオレフィン系プラスチックの存在割合は、水性分散液の固形分を乾燥後、粉末にし、アセトン及びＴＨＦを用いて抽出することで測定した。

この水性分散液を目視により確認したところ、各混合粉砕粒子の表面に付着する金属や土砂等の異物は確認されないと共に、気泡が十分に除去されていた。更に、複数の混合粉砕粒子が互いに付着した状態のものが確認されなかった。

次に、得られた水性分散液を用いて、図４に示すような試験装置により、オレフィン系プラスチックを回収した。

この試験装置は、図２に示すような液体サイクロン３１を備えており、水性分散液を貯留する貯留槽７１と、貯留槽７１内の水性分散液を攪拌する攪拌機７２と、貯留槽７１内の水性分散液を所定流量で圧送する圧送ポンプ７３と、圧送ポンプ７３から液体サイクロンの入口管３２に水性分散液を送液する供給路７４と、供給路７４に設けられて、送液量を調製する弁７５と、液体サイクロンの上部排出管３３から排出される液を貯留槽７１へ返送する上部返送路７６と、上部返送路７６に設けられて、上部返送路７６で送液される送液量を調整する弁３７と、液体サイクロンの下部排出管３５から排出される液を貯留槽７１へ返送する下部返送路７８と、下部返送路７７に設けられて、下部返送路７８で送液される送液量を調整する弁３９とを備える。

液体サイクロン３１の各条件は次の通りであった。
円筒部管径が１５２ｍｍ、入口管径が３８ｍｍ、上部排出管径が３８ｍｍ、円筒部高さが８５ｍｍ、円錐部高さが５４０ｍｍであり、入口流速が４．２ｍ／ｓｅｃ、圧力損失が０．１１ＭＰａであった。

上述のように作製した水性分散液を、攪拌機７２で均一な分散状態となるように攪拌しつつ、圧送ポンプ７３により、液体サイクロン３１へ供給し、液体サイクロンの上部排出管３３からの排出液及び下部排出管３５からの排出液を何れも貯留槽７１内へ戻して運転した。

上部返送路７６の出口にてスクリーンにより採取することでサンプリングし、得られた軽質粒子中のオレフィン系プラスチックの含有率を表１並びに図５及び図６のグラフに示すと共に、サンプル中の塩素含有率を表２に示す。なお、各表中％はｗｔ％を示す。

［実施例２、参考例３］
混合粉砕粒子の粒径を異ならせる他は、全て実施例１と同様にして得られた軽質粒子中のオレフィン系プラスチックの含有率を表１並びに図５及び図６のグラフに示すと共に、サンプル中の塩素含有率を表２に示す。

［表１］

［表２］

表１及び図５、６から明らかなように、実施例１〜３のように、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となる液体サイクロン３１を用いた試験装置では、孔径１５ｍｍ以下のパンチングメタルを通過する粉砕粒子が固形物濃度１．０wt％以下で分散した水性分散液から軽質粒子を分離することで、オレフィン系プラスチックの含有率を高くし易いことが確認できた。

また、表１から明らかなように、 液体サイクロン３１の上部排出管３３から得られる軽質粒子のオレフィン系プラスチックの含有率は固形物濃度が低い程高くなっていた。ここでは、同一の液体サイクロン３１の条件において、混合粉砕粒子の粒径及び固形物濃度を選択することで、各粒子の比重差による分離精度が顕著に向上でたことが明らかであった。

なお、表１中、濃度が高い範囲、特に、粒径が大きな範囲では軽質粒子中のオレフィン系プラスチックの含有率が低い結果を示しているが、圧力損失や流量比の調整で向上可能であることが実際の回収装置により確認できた。

更に、表２から明らかな通り、実施例１〜２、参考例３において回収された軽質粒子では、塩素濃度を十分に低くすることができた。

［参考例４〜９］
攪拌槽２５において、攪拌途中で攪拌速度を低下することで、極軽質粒子等を浮上させて分離する効果を確認した。
まず、攪拌槽２５に供給される軽質粒子及び極軽量粒子の混合粒子として、回収ゴミの廃プラスチックを粉砕及び洗浄し、粒径２０ｍｍの混合粉砕粒子を作製した。

混合粒子中の発泡ポリスチレンからなる極軽量粒子と軽質粒子と存在割合は、発泡ポリスチレンが１４ｗｔ％、軽質粒子が８６ｗｔ％であった。
次に、この混合粒子を水に濃度が０．５ｗｔ％となるように分散して水性分散液を作製した。

この攪拌槽２５は、容積４．０ｍ^３で、水性分散液を３．０ｍ^３収容して攪拌したとき、攪拌羽根の最高回転数の８０％（１３０ｒｐｍ）では極軽量粒子と軽質粒子とが均一に攪拌でき、６０％では均一に攪拌することが困難であることが確認されたため、通常の所定攪拌速度を最高回転数の８０％に設定した。

そして、通常攪拌から攪拌羽根の回転数を低下させたとき、液面に滞留する粒子を採取し、極軽量粒子と他の軽質粒子との割合を確認した。
結果を表３に示す。

［表３］

表３の結果から明らかな通り、攪拌槽２５の攪拌速度である回転数を変化させることで、浮上物が得られると共に、浮上物中の発泡ポリスチレンからなる極軽量粒子の割合が変化することが確認できた。特に、攪拌速度が変更前の所定攪拌速度の５０％〜６９％の参考例６〜８では極軽量粒子の存在割合をより多くすることが可能であった。
なお、参考例４〜９では、何れも浮上物が攪拌槽２５の液面の中央付近に集まっていた。そのため、浮上物を吸引する位置が攪拌槽２５の中央付近が好ましいことが明らかになった。

１０：粉砕部、１１：破砕機、１３：湿式粉砕機、２０：分散液調製部、２１：沈降分離槽、２３：残渣排出部、２５：攪拌槽、２７：浮上物排出部、２９：ポンプ、３０：回収部、３１：液体サイクロン、３２：入口管、３３：上部排出管、３５：下部排出管、３７：上部スクリーン、３９：下部スクリーン、４１：縮径部、４５：円筒部、４７：円錐部、５１：脱水乾燥機、５３：造粒機、６０：浮上物回収部、６１：浮上物サイクロン、６３：吸引ファン、６５：浮上物分離装置、６７：軽質粒子排出部、６９：極軽量粒子排出部

Claims (4)

1. オレフィン系廃プラスチックフィルムの混合粉砕粒子が水性液に分散した水性分散液を作成し、当該水性分散液を液体サイクロンに供給して前記水性分散液の前記混合粉砕粒子からオレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を分離し、前記軽質粒子を前記サイクロンの上部排出管から回収する廃プラスチックの回収方法において、
   下記工程（１）〜（３）を含むことを特徴とする廃プラスチックの回収方法。
   （１）前記廃プラスチックフィルムの混合粉砕粒子を、前記水性液に接触させるとともに表面洗浄を施した後に、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過させ、固形物濃度１．０ｗｔ％以下で分散した前記水性分散液を作成する工程
   （２）圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する前記上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下の前記液体サイクロンにより、前記水性分散液を分離する工程
   （３）前記上部排出管から排出された前記軽質粒子を、全塩素分０．３ｗｔ％以下で、オレフィン系プラスチックの含有率が９０ｗｔ％以上であるペレットにする工程
2. 前記固形物濃度を０．１〜０．５ｗｔ％の範囲内の値とすることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの回収方法。
3. オレフィン系廃プラスチックフィルムを粉砕して混合粉砕粒子を形成する粉砕部と、前記混合粉砕粒子の水性分散液を調製する分散液調製部と、前記水性分散液中の前記混合粉砕粒子からオレフィン系プラスチックを含む軽質粒子を分離して上部排出管から回収する液体サイクロンと、前記軽質粒子をペレットにする造粒機と、を備えた廃プラスチックの回収装置において、
   前記粉砕部は、水性液に接触させつつオレフィン系廃プラスチックフィルムを洗浄しながら前記混合粉砕粒子を形成可能な湿式粉砕機を備え、
   前記分散液調製部は、前記水性分散液を攪拌し前記混合粉砕粒子を衝突させながら前記混合粉砕粒子の洗浄を行う攪拌槽を備え、
   前記分散液調製部は、孔径３〜１５ｍｍの範囲内の値のパンチングメタルを通過する前記混合粉砕粒子が固形物濃度１．０ｗｔ％以下で分散した前記水性分散液を調製して前記液体サイクロンに供給可能に構成され、
   前記液体サイクロンは、圧力損失が０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下で、供給流量に対する前記上部排出管の排出流量の流量比が５０％以上９９％以下となるように形成され、かつ、
   前記造粒機は、前記上部排出管から排出された前記軽質粒子を、全塩素分０．３ｗｔ％以下で、オレフィン系プラスチックの含有率が９０ｗｔ％以上であるペレットにすることを特徴とする廃プラスチックの回収装置。
4. 前記撹拌槽の撹拌速度を、間欠的に、低下あるいは停止させることを特徴とする請求項３に記載の廃プラスチックの回収装置。

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