JP7368036B1

JP7368036B1 - 脱墨装置

Info

Publication number: JP7368036B1
Application number: JP2023104046A
Authority: JP
Inventors: 大輔鈴木; 理也福田
Original assignee: 日本シーム株式会社
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2043-02-09
Also published as: JP7325877B1

Abstract

【課題】廃プラスチックから塗料等を剥離するためには、アルカリ水に長時間（数十分）漬けておく必要があり、大量のアルカリ水を必要とした。廃プラスチックをアルカリ水に長時間漬けることなく、短時間（数分）で、かつ従来技術より少ないアルカリ水で、塗料等を剥離する。【解決手段】塗料等が付着したプラスチック片Ｐとアルカリ水を収容する容器１１と、蓋１２と、前記プラスチック片Ｐと前記アルカリ水を攪拌する撹拌機構１３と、前記プラスチック片と前記アルカリ水を前記容器から排出する排出機構１６を備えた、脱墨装置。【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックの再資源化装置に関する。より詳しくは、使用済みの廃プラスチックから塗料等を剥離させる脱墨装置に関する。

プラスチックは、ＰＥＴボトル等に巻かれているフィルムや食料品包装袋等の薄くて軽いものから、弁当容器等の硬いもの（硬質系）まで様々な用途で用いられている。これらには塗料によって商品名等の印刷が施されている。プラスチックを再資源化する際に、塗料が残っていると色が濁ってしまい再資源化後の使用用途が限られ不都合である。そのため、再資源化時にプラスチックから塗料を除去する脱墨と呼ばれる作業が行われる。

特許文献１の「プラスチックフィルムの印刷面洗浄除去装置及びその洗浄除去方法」には、アルカリ洗浄水を用いて印刷面を除去する、プラスチックフィルムの印刷面洗浄除去装置であって、アルカリ洗浄水で印刷面を除去したプラスチックフィルム片を排出させる排出口を筒体の下部に、溢流するプラスチックフィルム片とアルカリ洗浄水を排出させる開口縁を該筒体の上部に具備した除去装置本体と、前記除去装置本体の筒体の内部に、隙間を設けて同じ軸方向になるように配置された、プラスチックフィルム片とアルカリ洗浄水を投入する上部開口と、これを撹拌すると共に下方へ移動させる第１スクリュウフィンが設けられた円筒状の投入筒と、前記投入筒に隙間を設けて同じ軸方向になるように配置された、該投入筒の下部開口から移動したプラスチックフィルム片と共にアルカリ洗浄水を上方へ溢流させる有底筒と、を備え、前記投入筒の上部開口から、細断したプラスチックフィルム片と、アルカリ洗浄水を投入し、ここで第１スクリュウフィンで撹拌してプラスチックフィルム片の印刷面とアルカリ洗浄水を反応させ、前記投入筒の下部開口から有底筒へ搬送し、前記有底筒の内面と該投入筒の外面との間を第２スクリュウフィンの回転でアルカリ洗浄水と反応させながら上昇させ、前記有底筒の上部開口から溢流したプラスチックフィルム片とアルカリ洗浄水は、前記除去装置本体へ搬送され、前記排出口から回収するように構成された、プラスチックフィルムの印刷面洗浄除去装置が記載されている。
つまり、塗料を剥離させるためには、長時間（数十分）プラスチックをアルカリ水に漬けておく必要がある。

特開２０２２－１３４１５３号公報

廃プラスチックから塗料等を剥離するためには、アルカリ水に長時間（数十分）漬けておく必要があった。また、アルカリ水を大量に必要とし、費用と手間がかかり、その処理の負荷が高かいという問題を有していた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、廃プラスチックをアルカリ水に長時間漬けることなく、従来技術と比して短時間（数分）かつ少ないアルカリ水で塗料等を剥離する脱墨装置を提供することを目的とする。

本発明は、プラスチック片を脱墨する装置において、塗装されたプラスチックを粉砕したプラスチック片（Ｐ）と、アルカリ水を、収容する容器（１１）と、容器内に収容されたプラスチック片とアルカリ水を攪拌する撹拌機構（１３）と、容器からプラスチック片とアルカリ水を排出する排出機構（１６）と、アルカリ水およびプラスチック片を塞き止める排水止水壁（１４１）と、アルカリ水を通しプラスチック片は通さない排水網（１４５）、を有する排水機構（１４）と、容器の側面に位置する氾濫口（１５４）を開閉し、閉鎖時にはプラスチック片およびアルカリ水を塞き止める氾濫壁（１５１）と、濯ぎ水を通しプラスチック片は通さない氾濫網（１５５）、から成る氾濫機構（１５）と、を備え、プラスチック片が浮き上がらずに丁度浸かる程度にアルカリ水が容器に注入されたとき、撹拌機構によって攪拌されることで、プラスチック片が研磨され、プラスチック片が脱墨され、脱墨後に、排水機構によってアルカリ水のみを容器から排水し、容器内に濯ぎ水を注入することで、濯ぎ工程を行える、脱墨装置（１）。

容器は二重壁になっていて内部に壁内空間を備え、該壁内空間に温水が流入されることで、前記容器を加熱および保温する加熱保温設備を、さらに備えた、ものとすることもできる。

プラスチック片をアルカリ水に浸漬する浸漬槽（７）を、さらに備えた、ものとすることもできる。

本発明の脱墨装置には、次のような効果がある。
・従来技術と比して、短時間（数分）でプラスチックから塗料等を剥離することができる。
・従来技術と比して、少ないアルカリ水で処理ができ、その供給コストおよび排水処理コストを削減することができる。
・排水口および氾濫口を備えることで、脱墨工程と濯ぎ工程を同一装置で処理することができる。
・化学的に塗料等を剥離するだけでなく、プラスチックの表面が研磨されることで、従来と比べて、高品質なプラスチックのリサイクル材を提供できる。

脱墨装置の鉛直断面図。温水による加熱保温設備の説明断面図。電熱線による加熱保温設備の説明断面図。撹拌研磨する際の脱墨装置の鉛直断面図。排水する際の脱墨装置の鉛直断面図。濯ぐ際の脱墨装置の鉛直断面図。排出する際の脱墨装置の鉛直断面図。再資源化工程全体を表す模式図。浸漬工程を含む再資源化工程全体を表す模式図。再資源化工程の一連の流れを表すフロー図。再資源化工程で経由する装置を表すフロー図。

本発明の脱墨装置の実施の一例について図を用いて説明する。
ここで、プラスチックとは、可塑性を持つ合成樹脂をさす。

＜全体概要＞
図１は、脱墨装置１の鉛直断面図である。
脱墨装置１は、容器１１、蓋１２、撹拌機構１３、排水機構１４、氾濫機構１５および排出機構１６から構成される。
脱墨工程の手順は以下の通りである。開口１１１から、粉砕されたプラスチックの欠片（プラスチック片Ｐ）およびアルカリ水を容器１１内に投入し、蓋１２を閉じる。撹拌機構１３を作動して、プラスチック片Ｐおよびアルカリ水を撹拌・研磨する。排出機構１６にてプラスチック片Ｐおよびアルカリ水を容器１１から排出する。

＜加熱・保温機能＞
図２は、温水による加熱保温設備の説明断面図である。
容器１１および蓋１２は、壁内に空間を備える二重構造となっている。
容器１１の下部に設けられた第一流入口１１２から加熱した水（温水）等を流入することで、二重壁内が温水等で満たされ、容器１１が加熱・保温される。（例えば８０～９０℃程度に）加熱・保温されることで、アルカリ水の塗料剥離効果が高まる。内部の温水等は容器１１の上部に設けられた第一流出口１１３から排出される。流入および流出を常時行い循環させることで、常に温められた水等が容器１１を温め、その内部を一定の温度に保つことができる。また、第一流入口１１２を下部に設け、第一流出口１１３を上部に設け、流入の圧力によって温水等を循環させることで、重力によって隙間なく温水等で二重壁内を満たすことができる。温水等は、熱を媒介できればよく、水に限らずその他の液体でもいいし、空気や蒸気等の気体でもいい。

蓋１２も、容器１１と同様に、第二流入口１２１から加熱した水等を流入し、第二流出口１２２から排出させることで加熱・保温する機能を備えることができる。第二流出口１２２を、蓋１２を閉じたときの鉛直上側に設け流入圧によって温水等を循環させることで、容器１１と同様に、重力によって隙間なく温水等で二重壁内を満たすことができる。
蓋１２に加熱保温機構を備えず、容器１１のみに備えることもできる。

図３は、電熱線による加熱保温設備の説明断面図である。
容器１１および蓋１２は、二重壁内を加熱した水等で満たす仕様に代えて（あるいは加えて）、壁内に第一電熱線１１４および第二電熱線１２４を埋め込み、通電させることで加熱・保温することもできる。もちろん、この場合も、蓋１２には電熱線を備えず、容器１１のみに備えることもできる。

＜脱墨工程＞
図４は、撹拌研磨する際の脱墨装置の鉛直断面図である。
アルカリ水は、投入されたプラスチック片Ｐが浮き上がらず丁度浸かる程度に注入するとよい。プラスチック片Ｐどうしに隙間ができず効果的に研磨されるようにするためである。図では、プラスチック片Ｐを円形で描いているが、実際には破砕された廃プラスチックであり矩形等の様々な形の物が混合している。

撹拌機構１３は、回転軸１３１、第一羽根１３２および第二羽根１３３から構成される。回転軸１３１は、動力（例えばモータ）によって任意の速さで回転し、回転軸１３１に固定された第一羽根１３２および第二羽根１３３を回転（例えば、３００～２，０００ｒｐｍ）する。第一羽根１３２および第二羽根１３３が回転することで、水流が発生し容器１１内のプラスチック片Ｐおよびアルカリ水を上下左右の各方向に立体的に撹拌する。アルカリ水によってプラスチック表面から浮いた塗料等が、撹拌によってプラスチック片Ｐどうしが擦れることで剥離する。

容器１１の底部は、湾曲していることが望ましい。角をなくし撹拌時に滞留しないようにするためである。また、第一羽根１３２は、底部の形状に合わせて湾曲しているとよい。

なお、撹拌機構１３は、前述の構造に限らず、第一羽根１３２または第二羽根１３３を備えず羽根を一つしか備えない構造としてもよいし、３つ以上備えてもよい。また、羽根の枚数も２枚でもよいし、３枚以上でもよい。

＜通気口＞
蓋１２には、通気口１２３を備えることができる。通気することで、容器１１内外の圧力を調整するためである。なお、通気口１２３は蓋１２ではなく容器１１の側面等に設ける（不図示）こともできる。

＜排水機構＞
図５は、排水する際の脱墨装置の鉛直断面図である。
排水機構１４は、排水止水壁１４１、排水棒１４２、排水持ち手１４３、排水口１４４および排水網１４５から構成される。排水止水壁１４１は、容器１１の底部に位置し内部に接し、排水時以外にアルカリ水等を塞き止める。排水止水壁１４１と排水持ち手１４３は、排水棒１４２によって繋がれており、排水持ち手１４３を引くことで排水止水壁１４１が図４の位置から図５の位置まで動き、アルカリ水等が排水口１４４から排出される。この際、撹拌機構１３は低速（例えば、５００ｒｐｍ以下）で回転させるとよい。
排水時、プラスチック片Ｐは排水網１４５に塞き止められる。排水網１４５はプラスチック片Ｐを通さない直径１～３ｍｍの径の孔を多数有する網やパンチングメタルである。
なお、排水機構１４は、プラスチック片Ｐを塞き止めアルカリ水等のみを排水できれば前述の構造に限られない。例えば、排水棒１４２および排水持ち手１４３を有さず、電気等によって自動で動く（開閉する）構造としてもよい。

＜濯ぎ工程＞
図６は、濯ぎ工程を行う際の脱墨装置の鉛直断面図である。
排水持ち手１４３を押して、排水止水壁１４１を図５の位置から図６の位置に戻し、開口１１１から濯ぎ水を注水し、撹拌機構１３を稼働してプラスチック片Ｐおよび濯ぎ水を撹拌する。濯ぎ工程は、開口１１１から濯ぎ水を注水し続け、オーバーフローとして氾濫機構１５から排水し続けながら行う。
なお、蓋１２に濯ぎ水の給水口（不図示）を設け、蓋１２を閉じたまま濯ぎ工程を行えるようにすることもできる。

氾濫機構１５は、氾濫壁１５１、氾濫棒１５２、氾濫持ち手１５３、氾濫口１５４および氾濫網１５５から構成される。
氾濫壁１５１は、容器１１の側面に位置し内部に接し、濯ぎ時以外にアルカリ水等を塞き止める。氾濫壁１５１と氾濫持ち手１５３は、氾濫棒１５２によって繋がれており、氾濫持ち手１５３を引くことで氾濫壁１５１が図５の位置から図６の位置まで動き、オーバーフローした濯ぎ水が氾濫口１５４から排出される。この際、プラスチック片Ｐは氾濫網１５５に塞き止められる。
氾濫網１５５は、排水網１４５と同様にプラスチック片Ｐを通さない直径１～３ｍｍの径の孔を多数有する網やパンチングメタルである。濯ぎ水のみを通し、プラスチック片Ｐを塞き止めるためである。
氾濫機構１５は、エアーで稼働するものでもよいし、電動としてもよい。

＜排出機構＞
図７は、容器１１内からプラスチック片Ｐおよび濯ぎ水等を排出する際の脱墨装置１の鉛直断面図である。
排出機構１６は、排出止水壁１６１、排出棒１６２、排出持ち手１６３および排出口１６４から構成される。排出止水壁１６１は、容器１１の底部に位置し内部に接し、排出時以外にプラスチック片Ｐおよび濯ぎ水（濯ぎを行わない場合はアルカリ水）を塞き止める。排出止水壁１６１と排出持ち手１６３は、排出棒１６２によって繋がれており、排出持ち手１６３を引くことで排出止水壁１６１が図６の位置から図７の位置まで動き、プラスチック片Ｐおよび濯ぎ水等が排出口１６４から排出される。この際、撹拌機構１３は低速で回転させるとよい。
なお、排出機構１６は、プラスチック片Ｐおよび濯ぎ水等を排出できれば前述の構造に限られない。例えば、排水機構１４の例と同様に、電動とすることもできる。

図８は、脱墨装置１を含む廃プラスチックの再資源化工程全体を表す模式図である。再資源化工程は、脱墨装置１のほかに、洗浄粉砕装置２および脱水装置３を備える。
洗浄粉砕装置２は、上部から廃プラスチックが投入されると、内部で水等を用いて洗浄と粉砕を同時に行う装置である。
脱水装置３は、遠心力を利用してプラスチック片を脱水する装置である。

図９は、浸漬装置７を含む廃プラスチックの再資源化工程全体を表す模式図である。
プラスチック片を脱墨装置１にかける前に、浸漬装置７を用いて短時間（例えば、１０分）アルカリ水に浸すことで塗料等の分解が進み、脱墨工程の時間を短縮したり、研磨による脱墨効果を高めたりすることができる。脱墨装置１による脱墨工程は蓋を閉じて一定量毎に処理を行うため、前工程から順次流れてくるプラスチック片を浸漬装置７で受け止めて貯め、所定量貯まったら脱墨装置１にかけるようにすると、効果的に利用できる。

脱墨装置１に、排水機構１４および氾濫機構１５を備えず、脱墨装置１にて濯ぎを行わない場合には、さらに第一濯ぎ装置４および第二濯ぎ装置５を設ける。
第一濯ぎ装置４は、温水を用いて剥離した塗料等およびアルカリ水をプラスチック片から洗い流す装置である。
第二濯ぎ装置５は、水を用いて不純物をプラスチック片からさらに洗い流す装置である。

図１０は、再資源化工程の一連の流れを表すフロー図である。なお、設けないこともできる工程は破線で囲っている。また、脱墨装置１にて行うことができる工程は、まとめて実線で囲っている。
洗浄粉砕工程Ｓ１は、廃プラスチックを投入し水等を用いて洗浄と粉砕を同時に行い、廃プラスチックを細かくしつつ不純物を洗い取る工程である。
第一脱水工程Ｓ２は、前工程で洗うのに用いた水等を遠心力を用いて脱水する工程である。
浸漬工程Ｓ３は、プラスチック片をアルカリ水に漬け置く工程である。この工程は、浸漬装置にて行うこともできるし、脱墨装置１にて行うこともできる。前述したようにこの工程は設けないこともできる。
脱墨工程Ｓ４は、脱墨装置１にてプラスチック片を研磨し、塗料等を剥離する工程である。
排水工程Ｓ５は、脱墨に用いたアルカリ水を排水する工程である。脱墨装置１に排水機構を備える場合は脱墨装置１内で、備えない場合は脱墨装置１から排出して第一濯ぎ装置に移す際に行う。
第一濯ぎ工程Ｓ６は、温水を用いて、前工程で剥離した塗料等およびアルカリ水をプラスチック片から洗い流す工程である。脱墨装置１に排水機構および氾濫口を備える場合は脱墨装置１内で、備えない場合は第一濯ぎ装置４にて行う。
第二脱水工程Ｓ７は、前工程で洗うのに用いた水等を遠心力を用いて脱水する工程である。
第二濯ぎ工程Ｓ８は、水を用いて不純物をプラスチック片から再度洗い流す工程である。濯ぎを１回のみとし本工程を設けないこともできる。
第三脱水工程Ｓ９は、前工程で洗うのに用いた水等を遠心力を用いて脱水する工程である。第二濯ぎ工程Ｓ８を行わない場合は、本工程は設けない。
以上の工程により、ゴミとして回収された廃プラスチックが、利用しやすい一定の大きさになり、洗われ、再資源化される。

図１１は、再資源化工程で経由する装置を表すフロー図である。
中央の列が経由する装置を、左の列が左の装置を経由したときに行われる工程を、右の列が右の装置を経由したときに行われる工程を、表す。なお、各分岐は適宜組み合わせることができる。例えば、浸漬装置を備えず（左ルート）に第一濯ぎ装置を備える（右ルート）こともできる。

本発明の脱墨装置によれば、廃プラスチックを従来と比べて少ないアルカリ水でかつ短時間で脱墨でき、アルカリ水等の溶剤の供給コストおよび排水・中和処理コストを削減でき、産業上利用できるばかりでなく、プラスチックの再資源化を促進することができ、社会的にも大きな貢献を期待し得る発明である。

１脱墨装置
１１容器
１１１開口
１１２第一流入口
１１３第一流出口
１１４第一電熱線
１２蓋
１２１第二流入口
１２２第二流出口
１２３通気口
１２４第二電熱線
１３撹拌機構
１３１回転軸
１３２第一羽根
１３３第二羽根
１４排水機構
１４１排水止水壁
１４２排水棒
１４３排水持ち手
１４４排水口
１４５排水網
１５氾濫機構
１５１氾濫壁
１５２氾濫棒
１５３氾濫持ち手
１５４氾濫口
１５５氾濫網
１６排出機構
１６１排出止水壁
１６２排出棒
１６３排出持ち手
１６４排出口
２洗浄粉砕装置
３脱水装置
４第一濯ぎ装置
５第二濯ぎ装置
Ｓ１洗浄粉砕工程
Ｓ２第一脱水工程
Ｓ３浸漬工程
Ｓ４脱墨工程
Ｓ６第一濯ぎ工程
Ｓ７第二脱水工程
Ｓ８第二濯ぎ工程
Ｓ９第三脱水工程

Claims

プラスチック片を脱墨する装置において、
塗装されたプラスチックを粉砕したプラスチック片と、アルカリ水を、収容する容器と、
前記容器内に収容された前記プラスチック片と前記アルカリ水を攪拌する撹拌機構と、
前記容器から前記プラスチック片と前記アルカリ水を排出する排出機構と、
前記アルカリ水および前記プラスチック片を塞き止める排水止水壁と、前記アルカリ水を通し前記プラスチック片は通さない排水網、を有する排水機構と、
前記容器の側面に位置する氾濫口を開閉し、閉鎖時には前記プラスチック片および前記アルカリ水を塞き止める氾濫壁と、濯ぎ水を通し前記プラスチック片は通さない氾濫網、から成る氾濫機構と、を備え、
前記プラスチック片が浮き上がらずに丁度浸かる程度に前記アルカリ水が前記容器に注入されたとき、前記撹拌機構によって攪拌されることで、前記プラスチック片が研磨され、前記プラスチック片が脱墨され、
脱墨後に、前記排水機構によって前記アルカリ水のみを前記容器から排水し、前記容器内に濯ぎ水を注入することで、濯ぎ工程を行える、
脱墨装置。
前記容器は二重壁になっていて内部に壁内空間を備え、該壁内空間に温水が流入されることで、前記容器を加熱および保温する加熱保温設備を、さらに備えた、
請求項１に記載の脱墨装置。
前記プラスチック片をアルカリ水に浸漬する浸漬槽を、さらに備えた、
請求項１または２に記載の脱墨装置。