JP6050834B2 - プラスチック系複合廃棄物の分別回収方法 - Google Patents
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Description
エチレングリコール類を反応開始剤とし、溶解系樹脂を加熱溶融して反応融液を形成する工程と、
該反応融液を分離溶剤Aとしてプラスチック系複合廃棄物をプラスチック系成分と非プラスチック系成分とに分離する工程と、
分離したプラスチック系成分を該反応融液で浮上系成分、溶解系成分、沈降系成分に分別する工程とを備え、
非プラスチック系成分、沈降プラスチック成分、溶解プラスチック成分及び浮上プラスチック成分を分別し、回収することを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収方法にある。
また、本発明によれば、エチレングリコール類と反応して形成されるエステル系樹脂融液は分解開始剤として使用されるエチレングリコール類より高い沸点を有することになり、プラスチック成分と金属等の非プラスチック成分との分離性能が維持されるだけでなく、油化に適する、PP,PE,PS等の浮上系成分を浮上分別させる一方、その他のプラスチック成分を溶解させ、真空蒸留して分離することができ、PVC、エポキシ樹脂等は沈降回収することができることになる。すなわち、例えば、エチレングリコールの沸点は186℃であるが、エチレングリコールとPETの50対50配合での溶融液は沸点220℃となり、5対95配合では288℃となり、以下の通りである。また、トリエチレングリコール(TEG)とエステル系樹脂との溶融液は以下の通りである。
配合量(対EG) 50% 95%
PET 221℃ 288℃
PC 350 372
PU 360 370
配合量(対TEG) 50% 75% 95%
PET 372 373 390
PC 352 358 384
PU 370 372 378
ここで、沸点とは常圧蒸留時の出口から一滴落ちた時の液温を沸点とした。
したがって、溶剤の高沸点化により処理効率は向上するだけでなく、エチレングリコール類の使用量を低減させ,回収することができるので極めて実用的である。
したがって、本発明において、前記分離溶剤Aをエチレングリコール類がエチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールからなる群から選ばれる1種以上と、該エチレングリコール類に溶解して反応融液を形成する樹脂分がPET樹脂(ポリエチレンテレフタレート)、PC樹脂(ポリカーボネイト)、PU樹脂(ポリウレタン)、PA樹脂(ナイロン)から選ばれる1種以上とから選択すれば、エチレングリコール類と溶解系樹脂類の成分選択及び両者の配合率で使用する分離溶剤Aの沸点を決定することができる。300℃以上の高い沸点を有する分解溶剤は処理時間を短縮することができ、FRPや基板処理に適する。
PVCの溶解にはシクロヘキサノン(シクロヘキサン)又はそれとキシレンとの混合液(キシレン80%以下)を常圧下90〜100℃に加温した浴に浸漬し、壁紙及び自動車窓枠の予備処理に使用することができる。PVCの膨潤にはメチルイソブチルケトン(MIBK)又はそれとキシレンとの混合液(MIBK20〜80%)を常圧下常温〜70℃に加温した浴に浸漬し、膨潤させて携帯、ソーラパネルから回路基を取り出す予備処理に使用することができる。
本発明で用いる分離回収装置は、溶剤としてエチレングリコール類を含む複合材分離装置10を備える。ここに投入できる廃棄物Aには溶リプラ、溶リ残渣、Al/PET/PE系複合材、カーペット、X線フィルム、医療感染性プラ、GFRP(ガラス繊維FRP)、CFRP(カーボン繊維FRP)、基板、自動車プラ、古着を含む。廃棄物Aは分離装置10内で浮上物プラスチックP1(PE:ポリエチレン、PP:ポリプロピレン、PS:ポリスチレン)と、沈降物(金属、ガラス繊維、炭素繊維)と、反応プラスチックP2(PET:ポリエチレンテレフタレート,PC:ポリカーボネート,PU:ポリウレタン、PA:ポリアミド)及び熱硬化性プラスチックP3(PVC:ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチック)とに分離することができる。PVCは220℃以下で分解させず回収するのがよいが、270〜280℃に上げて脱塩素し、ガス洗浄装置80を介してTEG等エチレングリコール類と反応させ、酸類(ジオキサン)として回収してもよい。
本発明においては分離装置内の溶剤組成をTEGに対するPET、PC、PU等のポリエステル系樹脂の組成比を95重量%以下、50重量%以上に調整しておくことが肝要であり、PET50、75、95重量部に対しTEG(トリエチレングリコール)50、25、5重量部を加えて加熱して溶融させると、それぞれ、沸点372℃、373℃及び390℃の分離溶剤Iが得られる。溶剤組成をEGに対するPET、PC、PU等のポリエステル系樹脂の組成比をPET50、95重量部に対しEG(エチレングリコール)50、5重量部を加えて加熱して溶融させると、それぞれ、沸点221℃、288℃の分離溶剤Iが得られる。
他方、PC95、75、50重量部にTEG(トリエチレングリコール)5、25、50重量部を加えて加熱して溶融させると、沸点352℃、358℃及び384℃の分離溶剤IIが得られる。PC50、95重量部にEG(エチレングリコール)50、5重量部を加えて加熱して溶融させると、沸点350℃、372℃の分離溶剤IIが得られる。
更に、PU50、75、95重量部にTEG(トリエチレングリコール)50、5重量部を加えて加熱して溶融させると、沸点350℃、372℃の分離溶剤IIIが得られる。PU50、95重量部にEG(エチレングリコール)50、5重量部を加えて加熱して溶融させると、沸点360℃、370℃の分離溶剤IIIが得られる。
図2の設備によりプラスチック系複合廃棄物を次のように処理する。PET50重量部にTEG(トリエチレングリコール)50重量部を添加してバッチ式溶解槽100で加熱溶融させて調整した分離溶剤Aにアルミ/PET/PE/PVC複合廃棄物を投入、攪拌しながら220〜250℃で0.5〜1時間加熱保持し、樹脂分とアルミ分を分離する。ついで、浮上する樹脂分PEは油化に適するため、一旦洗浄槽に取り出し、220℃のTEGで洗浄し、熱分解装置に送られ、油を回収する。洗浄に使ったTEGは分離剤受槽101に回収される。他方、溶解系樹脂分を含む分離溶剤は分離剤受槽101に移送され、減圧蒸留器102に送られ、TEGとPET混合樹脂を分離し、TEGは凝縮器103を介して回収し、分離剤受槽102に戻す。溶解槽中には未溶解のアルミと沈降したPVCが残留するので、これらを取り出し、乾燥後アルミとPVCに分別する。溶解槽100の上部には気化する溶剤を凝縮器104で凝集し、回収して溶解槽に戻すようになっている。
本実施例では1)PE,PP,PSは分離溶剤中で反応せず、上方に浮上してその他の樹脂と分離される。
2)PVCに分離溶剤に溶解せず、金属等と一緒に分離されるので、PVCを事前に分別しておく必要がなくなる。
3)PE樹脂は油化原料に、アルミはマテリアルとして回収し、PET樹脂は増量剤に、PVC樹脂は素材として再利用することができる。したがって、カーペット(PET/PE),溶離残渣(PET/アルミ/その他の樹脂)、漁網、医療系廃棄物、自動車廃材、古着等の分別回収に適する。
図3に示す設備によりプラスチック系複合廃棄物であるCFRPを処理する。PET75重量部にTEG(トリエチレングリコール)25重量部を添加してバッチ式溶解槽100で加熱溶融させて調整した分離溶剤Aに厚み7mmのCFRP管を投入、攪拌しながら常圧で270℃6時間保持し、解糸FRP(68重量%)と樹脂分(32%)を分離する。解糸はTEG等で洗浄後取り出し、乾燥して再利用する一方、樹脂分は分離溶剤とともに溶剤受槽101に回収され、減圧蒸留器102に送られ、TEGとエポキシ等の樹脂分を分離し、TEGは凝縮器103を介して回収し、分離剤受槽101に戻す。エポキシ等の樹脂分はバインダーとして再利用する。その他は実施例2と同様である。
本実施例はその他、GFRP,基板等の処理に適する。
・ 基板は分離溶剤でエポキシ樹脂と金属とに分離され、分別される。
5)FRPはガラス繊維と樹脂分に分かれ、ガラス繊維は溶解槽に残り、樹脂分は分離溶剤中に溶解し、回収される。
図4はプラスチック系複合廃棄物である壁紙(PVC/紙)を処理する設備を示す。シクロヘキサノン70重量部にキシレン30重量部を混合してバッチ式溶解槽100で80〜100℃に加熱させて調整した分離溶剤Bに壁紙を投入し、攪拌しながら常圧で20分保持し、PVC(70重量%)と紙分(30%)を分離する。紙は乾燥させて回収する。樹脂分は分離溶剤Bとともに溶剤受槽101に回収され、冷却器110で冷却後メタノール分理槽111に送られ、シクロヘキサンノン及びメタノール分とシクロヘキサンノン及びPVC樹脂分とを分離し、シクロヘキサンノン及びメタノール分はメタノール蒸発器112でシクロヘキサノンとメタノールを分離し、メタノールはメタノール蒸発器112に戻すとともにシクロヘキサノンは溶剤受槽101に戻す一方、シクロヘキサノンとPVC樹脂分はシクロヘキサノン蒸発器113で両者を分離し、PVC樹脂を回収する。
本実施例はその他、鉄とPVCからなる自動車窓枠、銅とPVCからなる配電線等の処理に適する。
図5はプラスチック系複合廃棄物である携帯電話(PVC/基板)を処理する設備を示す。メチルイソブチルケトン80重量部にキシレン20重量部を混合して予備溶解槽120で70℃に加熱させて調整した分離溶剤Bに携帯電話を投入し、攪拌しながら常圧で20分保持し、PVC(70重量%)を膨潤させ、基板(30%)と分離する。分離溶剤Bは予備溶剤受槽121で回収し、循環される。基板は分離溶剤Aとともに図3の処理設備に投入される。同一部材に同一番号を付して説明を省略する。その後は実施例3と同様に処理され、基板は分離溶剤Aに溶解しないガラス繊維及び貴金属と、分離溶剤Aに溶解するエポキシ等の樹脂に分別される。分離溶剤Bとしてはシクロヘキサノンの代わりにメチルイソブチルケトン又はメチルエチルケトンを使用しても良い。
本実施例はその他、基板を含む電気機器の等の処理に適する。
実施例2のアルミ/PET/PE/PVC複合廃棄物及び実施例3のCFRP
の処理を連続的に行う処理設備は、図6及び図7の通りとなる。連続処理設備は原料であるアルミ/PET/PE/PVC複合廃棄物及びCFRPを投入する連続式溶解槽200が縦型槽201とそれに続く水平槽202とでL字形となし、その外周をジャケット203で包囲され、加温できるようになっており、その終端から斜め上方に延びる傾斜排出槽204とその上方終端から水平に乾燥器205が設けられる。上記水平槽202には始端から終端に渡って水平ロータリー移送機206が内装され、上記排出槽203には斜めロータリー移送機207が内装され、原料は溶解されつつ前方及び斜め上方に送られる。上記縦型槽201と傾斜排出槽203の溶解液レベルLを同一とし、傾斜排出槽203からレベルLを越えると、溶解液がオーバーフローし、減圧蒸留機208に排出され、そこで、分解溶剤Aの溶解液TEGとPET等の溶解液に溶解した溶解系樹脂を分別する。蒸留されたTEGは凝集器209を介して分解剤として縦型槽201に戻される。傾斜排出槽204を登ってアルミ、PE樹脂及びPVCは排出されるが、傾斜排出槽204中で上方からTEG洗浄され、乾燥機205で乾燥させて排出する。その他の条件は実施例1と同様であり、説明を省略する。
1)本発明のPVC処理
本発明ではPVC樹脂は分解温度を220℃以下において処理することによりPVCを分離溶剤Aから沈降させて分別回収することができる。温度270〜280℃で脱塩素処理することもでき、塩素ガスの影響で酸性になる場合はアルカリ剤を添加して中和するのが好ましい。
2)従来のプラスチック廃棄物は分別回収して処理する必要があったが、本発明によれば、高価なトリエチレングリコール(TEG)を大量に使用することなく、300℃以上の沸点溶剤を得ることができ、これを用いることにより、処理効率を向上させることができる。300℃以上の高温での分解はガラス繊維又はグラファイト繊維で強化したCFRP,GFRP並びに炭素樹脂成形品中の強化繊維とマトリックス樹脂との分離回収に適する。したがって、分離溶剤Aの組成及びその配合率で220℃以下、220〜280℃、300℃以上と分解処理の温度に合うように分離溶剤を選択形成することができる。
3)また、樹脂分は溶剤に反応せず浮上する樹脂分と溶剤に反応するPET樹脂等を分別することなく、分離回収することができる。溶剤に浮上するPE,PP,PSは有効な油化成分として回収できる一方、溶剤に溶解反応する樹脂分は反応物として回収され、有益な材料として利用可能である。
4)従来多くが焼却されていた金属を含む医療廃棄物及び基板から貴重な金属を有効に分離回収できるので、実用性が高い。
5)ソーラパネル、携帯電話等では予め、PVC樹脂を膨潤させるメチルイソブチルケトンまたはそれとキシレンとの混合物(メチルイソブチルケトン20〜80%が好ましい)からなる分離溶剤Bの加温浴に浸漬して処理し、半導体、基板等を取り出して分離溶剤Aでの分解処理に委ねるのが効率的である。壁紙、自動車窓枠などはPVC樹脂を溶解するシクロヘキサノン又はそれとキシレンの混合物(シクロヘキサノン20〜80%が好ましい)分離溶剤Bの加温浴に浸漬して処理し、予め樹脂類と紙、金属等を分離しておくのが好ましい。
したがって、本発明では予備処理と複合材分離処理の二段階工程からなる複合プラスチック系廃棄物の分別処理を含む。
6)特に、バッチ式溶解槽を図6及び図7に示すように連続処理設備とすると、複合廃棄物の連続処理が可能で効率に優れる。
20 溶剤受槽
30 溶剤蒸発槽
40 熱分解装置
50 蒸留装置
60 高品質化装置
70 発電機
80 ガス洗浄装置
100 バッチ式溶解槽
101 分離剤受槽
102 減圧蒸発器
200 連続式溶解槽
208 減圧蒸発器
Claims (8)
- プラスチック系複合廃棄物を処理して浮上系プラスチック成分、溶解系プラスチック成分及び沈降系プラスチック成分とに分別して回収する方法であって、
エチレングリコール類を反応開始剤とし、溶解系プラスチック成分を加熱溶融して反応融液を形成する工程と、
該反応融液を分離溶剤Aとしてプラスチック系複合廃棄物をプラスチック系成分と非プラスチック系成分とに分離する工程と、
該反応融液で分離したプラスチック系成分を浮上系プラスチック成分、溶解系プラスチック成分、沈降系プラスチック成分に分別する工程とを備え、
エチレングリコール類としてエチレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールからなる群から選ばれる1種以上と、該エチレングリコール類に溶解して反応融液を形成する溶解系プラスチック成分がPET樹脂、PC樹脂、PU樹脂、PA樹脂から選ばれる1種以上とから前記分離溶剤Aを構成し、エチレングリコール類とこれに溶解する溶解系プラスチック成分の樹脂類の成分選択及び両者の配合率で使用する分離溶剤Aの沸点を決定し、
非プラスチック系成分、沈降プラスチック成分、溶解プラスチック成分及び浮上プラスチック成分に分別し、回収することを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分離分別回収方法。 - 分離溶剤Aに浮上する浮上系プラスチック成分としてPP,PE,PS系樹脂を含み、分離溶剤Aに溶解する溶解系プラスチック成分としてPET,PU,PC及びPA系樹脂を含み、分離溶剤Aから沈降する沈降系プラスチック成分としてPVC系樹脂を含む、請求項1記載の方法。
- プラスチック系複合廃棄物が医療用廃棄物、自動車用廃棄物、漁網、ソーラセル、携帯電話、家電製品、FRP、溶離残渣等のプラスチックと非プラスチックの複合材であって、非プラスチック成分が金属、非金属、半導体、ガラス繊維、炭素繊維等の無機物を含む請求項1記載の方法。
- 分離溶剤A中で加熱分別する工程の前に、シクロヘキサノン、シロヘキサン又はメチルイソブチルケトン或いはそれらのキシレン混合液からなる分離溶剤Bの加温浴中に前記プラスチック系複合廃棄物を浸漬し、プラスチック成分を溶解又は膨潤させ、その他の非プラスチック成分と予め分別する予備処理を行う請求項1記載の方法。
- プラスチック系複合廃棄物がエポキシ樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等FRP又は炭素繊維製品であって、マトリックス樹脂と強化繊維と分離する工程を含む請求項1に記載の方法。
- プラスチック系複合廃棄物がPVCを含み、該PVC成分を分離溶剤Aから沈降させ、その他の浮上及び溶解系プラスチック成分と分別する請求項1に記載の方法。
- 廃プラスチック製品が医療廃棄物であって、殺菌処理とともに金属成分とプラスチック成分を分離する請求項1に記載の方法。
- PET樹脂、PC樹脂、PU樹脂、PA樹脂からなる群から選ばれる溶解系プラスチック成分50〜95重量部に、加圧又は常圧下沸点近くに加熱したエチレングリコール類を少なくとも5重量部添加して反応させ、得られる融液またはその凝固粉末を主成分とし、沸点220℃〜390℃の範囲にあることを特徴とするプラスチック系複合廃棄物の分別回収用分離溶剤。
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