JP7152083B1 - 廃プラスチックのリサイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】廃プラスチック内のガラス繊維の含有量でペレットを選別することができる廃プラスチックのリサイクルシステムを提供する。【解決手段】製品分解により製品から分離された部品であってガラス繊維を含有した廃プラスチックを前記製品の部品の再生原料に用いるためのシステムであり、部品を破砕及び粉砕して廃プラスチック片とする破砕粉砕装置と、廃プラスチック片を溶融混練した後、同形同大のペレット片に造粒する造粒装置と、ペレット片を一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片とに選別する選別装置とを備え、一定重量以上のペレット片だけを部品の再生原料に用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、バンパー、インストルメントパネルなどの自動車部品、運搬用パレット、通い箱やビールケースなどの運搬部品、ドア、ベッドなどの家具に用いたプラスチックを再利用するためのリサイクルシステムに関し、特に強度保持のためにガラス繊維を含有したプラスチックを再利用するためのリサイクルシステムに関する。

自動車部品である樹脂製バンパーは自動車の廃車時に自動車から取り外されて再生される。この樹脂製のバンパーを再生樹脂材として用いるための方法が特許文献１に開示されている。この方法は、バンパーの粗破砕物を風力選抜方式及び水比重選別方式を用いた選別工程で異物を除去した後、二軸押し出し機内で溶融混錬しながら押し出し成形し、押し出した成形品を切断機で切断してペレット化するものである。

特開２０１１－２０２９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法で得られたペレットをバンパーの再生に用いるのには困難が生じる問題点がある。バンパーには、強度保持のためにＰＰ（ポリプロピレン）やポリアミド等の母材樹脂にガラス繊維が含有されている。強度はガラス繊維の含有量に左右されるものであり、バンパーとしての強度を保持するため、再生バンパーの原料であるペレットはガラス繊維を一定量含有したペレットを用いる必要がある。特許文献１の方法では、材料を溶融混錬してペレットに成形するだけであり、得られたペレットにどのくらいのガラス繊維が含有されているかが不明となっている。このため、特許文献１の方法で得られたペレットを用いて再生したバンパーでは、所定の強度を保持することができないことがあり、不合格となる問題がある。

このため、個々のペレット内のガラス繊維の含有量を測定し、含有量に合わせてペレットを分別することも考えられるが、個々のペレットに対するガラス繊維の含有量の測定は非常に面倒であり、大量処理ができない新たな問題が発生する。以上のことは、自動車用バンパーだけでなく、プラスチック製の運搬部品、ドアなどの家具においても同様な問題となっている。

本発明は、以上の問題を考慮してなされたものであり、廃自動車のバンパー等をはじめとした廃プラスチックを元の部品に再生する際に、廃プラスチック内のガラス繊維の含有量に合わせて合格品、不合格品を選別することができ、これにより元の部品と同様な強度を有した部品に確実に再生することが可能な廃プラスチックのリサイクスシステムを提供することを目的とする。

本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムは、製品分解により製品から分離された部品であってガラス繊維を含有した廃プラスチックを前記製品の部品の再生原料に用いるためのシステムであって、前記部品を破砕及び粉砕して廃プラスチック片とする破砕粉砕装置と、前記廃プラスチック片を溶融混練した後、同形同大のペレット片に造粒する造粒装置と、前記ペレット片を一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片とに選別する選別装置と、を備え、前記一定重量以上のペレット片だけを前記部品の再生原料に用いることを特徴とする。

前記選別装置は、前記ペレット片の重量を測定する電子はかりと、前記電子はかりの測定結果に基づいて一定重量以上のペレット片と一定重量未満のペレット片とを振り分ける振分け機とを備えていることを特徴とする。

前記選別装置は、前記ペレット片を乾式比重差によって、一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片とに選別する乾式比重選別機であることを特徴とする。

前記破砕粉砕装置の下流側に前記廃プラスチック片に塗布されている塗膜を除去する塗膜除去装置が配置されていることを特徴とする。

前記製品は自動車であり、前記部品はバンパーであることを特徴とする。

本発明の廃プラスチックのリサイクルシステムによれば、破砕粉砕装置からの廃プラスチック片を溶融混練した後、ペレット片に造粒する際に、同形同大のペレット片とする。この同形同大のペレット片はガラス繊維の含入量によって重量が異なるため、一定重量以上のペレット片と一定重量未満のペレット片とに選別することが容易である。そして、本発明では、選別された一定重量以上のペレット片だけを元の部品の再生原料に用いるため、元の部品と同様な強度を有した部品を確実に再生することができる。

選抜装置は、電子はかりと振分け機を備えるので、ペレット片の重量を測定し、一定重量以上のペレット片と一定重量未満のペレット片を振り分けできる。

選別装置は、ふるいを使用する乾式比重選別機としたので、乾式比重差によって、一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片に選別することができる。

自動車の廃バンパーに適用し、再生ペレットの品質を一定にすることにより、再びバンパーを製造するためのペレットを提供できる。

本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムの処理を示す流れ図である。 本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムの装置構成（構成例１）を示す図である。 本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムの装置構成（構成例２）を示す図である。 廃バンパーの断面図である。 塗膜除去装置の構造図である。

図面を参照して、本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムを詳しく説明する。以下の実施形態では、製品が自動車、部品がこの自動車の分解により分離されたバンパーを例として説明する。

図１は、本発明による廃プラスチックのリサイクルシステムの処理を示す流れ図であり、図２及び図３は、流れ図に沿ったリサイクルシステムの具体的な構造をそれぞれ示している。図１に示すように、リサイクルシステムは、破砕粉砕段階１００と、造粒段階１１０と、選別段階１２０とを備え、さらに適宜、塗膜除去段階１３０を備えている。

破砕粉砕段階１００では、破砕粉砕装置５１が用いられる。破砕粉砕装置５１では、廃バンパー１を所定の大きさに切断する破砕と、破砕に続いてさらに小さな細片とする粉砕とを行って、廃バンパー片（廃プラスチック片）２とする。

造粒段階１１０では、造粒装置５３が用いられる。造粒装置５３では、廃バンパー片２を溶融及び押し出しにより同形同大のペレット片３に造粒する。造粒段階１１０では、例えば、ヒータ４を有するスクリュー型押し出し機５により、廃バンパー片２を溶融して押し出すことによりペレット片３を造粒する。この形態では、スクリュー型押し出し機５の取り出し口から取り出すときにカッター６によって同じ長さに切断する。このことにより、取り出し口の形状に沿った同じ外形を有し、且つ同じ長さを有した同形同大のペレット片３を連続的に造粒することができる。

選別段階１２０では、選別装置５４が用いられる。選別装置５４では、同形同大のペレット片を一定重量以上のペレット片３と、一定重量未満のペレット片とに選別する。ここで一定重量とは、自動車の元のバンパーに含有されていたガラス繊維の含有量に相当した重量である。この重量は、自動車の元のバンパーから造粒段階１１０で同形同大のペレット片に造粒したときの重量に対応する。同形同大のペレット片が一定重量以上の場合には、元のバンパーにおけるガラス繊維の含有量と同じ又は含有量以上となるため、元のバンパーと同程度の強度のバンパーを再生することができる。これに対し、同形同大であっても、一定重量未満のペレット片は、そのガラス繊維の含有量が元のバンパーのガラス繊維の含有量よりも少ないため、このペレット片を用いて再生したバンパーは、元のバンパーと同じ強度とすることができない。このため、本発明では、一定重量以上のペレット片だけをバンパーの再生原料に用いるものである。

本発明におけるペレット片３の一定重量は、元のバンパーから得られる同形同大のペレット片の重量と一致することが良好であるが、バンパーの強度に許容範囲がある場合には、その許容範囲における重量の範囲内とすることができる。

このような本発明は、同形同大に造粒されたペレット片の内、一定重量以上のペレット片だけを用いて元のバンパーを再生することから元のバンパーと同程度の強度のバンパーに再生することができる。この発明では、ペレット片のガラス繊維の含有量を個々に測定する必要がないため大量処理が可能であり、しかも簡単に元のバンパーの強度を有したバンパーを再生することができる。

塗膜除去段階１３０は、バンパー表面に塗料が塗布されている場合に、この塗膜を除去する段階である。塗膜の除去は、その塗料の溶解力を有した有機溶媒が使用される。なお、塗膜の量は、バンパー全体に対して極めて少ないと共に、塗膜は造粒段階１２０の造粒で樹脂材に練り込まれることから、実用に支障がなくなることもある。このため、塗膜除去段階１３０を省いても良い。

図２は、本発明による廃プラスチックのリサイクルシステム５０の装置構成（構成例１）を示す図である。自動車から取り外された廃ダンパー１は、破砕粉砕装置５１を使用して、粗に切断する破砕と、破砕に続いてさらに小さな細片とする粉砕を行って廃バンパー（廃プラスチック片）２とする。詳しくは破砕機７で粗に切断し、略１０ｃｍ程度のプラスチック片とする。続けて粉砕機８で細かく切断し、略１ｃｍ程度の廃バンパー（廃プラスチック片）２とする。図には示さないが、金属片などの異物はあらかじめ除去される。

廃バンパー（廃プラスチック片）２は、次に、造粒装置５３に投入される。造粒装置５３は、ヒータ４を備えたスクリュー型押し出し機５によって、投入された廃バンパー（廃プラスチック片）２を溶融しながら、スクリューで図２の右側方向に押し出す。取り出し口から棒状に押し出された部材をカッター６で一定長さに切断し、ペレット片３を作製する。ペレット片３は、計量できる間隔に整列され、選別装置５４に投入される。

選別装置５４は、電子はかり１２、振分け機１１、排出箱９、１０を備える。排出箱９には、一定重量未満の軽いペレット片３が収納される。排出箱１０には一定重量以上の重いペレット片３が収納される。具体的には、バンパーとして使用可能な強度を有する重量のペレット片３を排出箱１０に収納し、バンパーに適さない軽い重量のペレット片３を排出箱９に収納する。すなわちペレット片３を重量により、左右２方向に選別する。振分け機１１は、制御部（図示せず）の指示により左右どちらかの方向にスライドし、電子はかり１２に載ったペレット片３を排出箱９又は排出箱１０に落下させる。

図３は、本発明による廃プラスチックのリサイクルシステム５０の装置構成（構成例２）を示す図である。自動車から取り外された廃ダンパー１は、破砕粉砕装置５１を使用して、粗に切断する破砕と、さらに小さな細片とする粉砕により、廃ダンパー片（廃プラスチック片）２にする。廃ダンパー片（廃プラスチック片）２は、次に造粒装置５３に投入される。造粒装置５３は、ヒータ４を備えたスクリュー型押し出し機５で、投入された廃バンパー片（廃プラスチック片）２を溶融しながら、スクリューで図２の右側方向に押し出し、棒状に押し出された部材をカッター６で一定長さに切断し、ペレット片３を作製する。ここまでの動作は、図２の構成例１と同じである。

図３に示すように、構成例２では、選別装置５４として乾式比重選別機１３を使用している。乾式比重選別機１３は、メッシュ構造の傾斜板１５と、ブロア１４と、傾斜板１５の高い方に向けて振動する振動手段１６（図示せず）を備える。造粒機５３で同形同大に造粒されたペレット片３は、傾斜板１５の中央付近に投入する。一定重量以上の重いペレット片３は、振動により傾斜板１５を登り、傾斜板１５の上端から落下する。一定重量未満の軽いペレット片３は、ブロア１４の風で浮上し、傾斜板１５の傾斜の低い方に落下する。すなわちペレット片３を重量により、左右２方向に選別する。この場合、どれくらいの重さを選別するかで、風力と振動が調整される。

図４は、廃バンパー１の断面図である。バンパーの基材１８は、一般に熱可塑性のポリプロピレンにガラス繊維を混入したものが使用される。基材１０の表面には、熱可塑性樹脂のプライマ１７を塗布し、その上に熱硬化樹脂の塗膜１６を形成している。例として、基材１８の厚さが５ｍｍの場合、プライマ１７の厚さは１０μｍ、塗膜１６の厚さは４０μｍとすることができる。厚さ５ｍｍの基材１８はプライマ１７と膜厚１６を合わせた５０μｍの１００倍の体積となっているため、プライマ１７と膜厚１６は重量には影響しない。一方、ガラス繊維は、比重が２．６ｇ／ｃｍ^３で、ポリプロピレンの比重０．９ｇ／ｃｍ^３と比較しても重い。バンパーの所定の強度を得るためには、約８０重量％のガラス繊維を混入しており、３０重量％程度のガラス繊維を混入したポリプロピレンの基材とは、重量で区別できる。

図５は、塗膜除去装置５２の構造図である。破砕粉砕装置５１と造粒装置５３の間に塗膜除去装置５２を配置する。塗膜は粉砕してもペレット片３の品質に影響する場合があり、塗膜除去装置５２で除去することができる。塗膜除去装置５２はドラム１９の内部に攪拌棒２０を備えて、廃バンパー片（廃プラスチック片）２を投入して攪拌する。塗膜剥離剤もドラム１９に投入し、塗膜の剥離を促進することができる。

本発明は、同形同大のペレット片の重量を測定し、一定重量以上のペレット片だけをプラスチックの再生原料とするため、再生プラスチックの強度を保持することができる。このためガラス繊維を含有したプラスチックを再利用するためのリサイクルシステムとして好適である。

１ 廃バンパー
２ 廃プラスチック片（廃バンパー片）
３ ペレット片
４ ヒータ
５ スクリュー型押し出し機
６ カッター
７ 破砕機
８ 粉砕機
９ 排出箱（一定重量以上にある物）
１０ 排出箱（一定重量未満にある物）
１１ 振分け機
１２ 電子はかり
１３ 乾式比重選別機
１４ ブロア
１５ 傾斜面
１６ 塗膜
１７ プライマ
１８ 基材
１９ ドラム
２０ 攪拌棒
５０ 廃プラスチックのリサイクルシステム
５１ 破砕粉砕装置
５２ 塗膜除去装置
５３ 造粒装置
５４ 選別装置
１００ 破砕粉砕段階
１１０ 造粒段階
１２０ 選別段階
１３０ 塗膜除去段階

Claims (5)

1. 製品分解により製品から分離された部品であってガラス繊維を含有した廃プラスチックを前記製品の部品の再生原料に用いるためのシステムであって、
   前記部品を破砕及び粉砕して廃プラスチック片とする破砕粉砕装置と、
   前記廃プラスチック片を溶融混練した後、同形同大のペレット片に造粒する造粒装置と、
   前記ペレット片を一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片とに選別する選別装置と、を備え、
   前記一定重量以上のペレット片だけを前記部品の再生原料に用いることを特徴とする廃プラスチックのリサイクルシステム。
2. 前記選別装置は、前記ペレット片の重量を測定する電子はかりと、前記電子はかりの測定結果に基づいて一定重量以上の重量のペレット片と一定重量未満の重量のペレット片とを振り分ける振分け機とを備えていることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックのリサイクルシステム。
3. 前記選別装置は、前記ペレット片を乾式比重差によって、一定重量以上のペレット片と、一定重量未満のペレット片とに選別する乾式比重選別機であることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックのリサイクルシステム。
4. 前記破砕粉砕装置の下流側に前記廃プラスチック片に塗布されている塗膜を除去する塗膜除去装置が配置されていることを特徴とする請求項１記載の廃プラスチックのリサイクルシステム。
5. 前記製品は自動車であり、前記部品はバンパーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の廃プラスチックのリサイクルシステム。

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