WO2021125009A1 - 海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for reusing recovered marine suspended plastic waste as a raw material for a new synthetic resin molded product.
  • the collected marine floating plastic waste can be sorted by type, the possibility that they can be used for material recycling will increase.
  • PET resin and the like are relatively easy to sort from a state in which a large number of types of plastics are mixed. Attempts have been made to reuse PET bottles selected from the above as raw materials for new PET resin molded products. However, there are very few types of plastics that can be easily sorted from a mixture of many types of plastics, and most plastics cannot be used for material recycling with current technology.
  • the collected marine floating plastic waste is used as a part of the product raw material in a state where many types of plastic are mixed without sorting by type, but blocks are manufactured by mixing with concrete. Or, they are mixed with asphalt and stone and used for road materials, and they simply contain floating plastic waste in other products, which is far from material recycling.
  • the present invention is intended to solve such a problem of the prior art, and it is not necessary to separate the collected marine suspended plastic waste for each type of plastic, and most of the collected marine floating plastic waste is reused as a raw material. It is an object of the present invention to provide a method for producing a synthetic resin molded product capable of producing a product.
  • the method for producing a synthetic resin molded product using the marine floating plastic waste according to the present invention is a marine floating plastic waste 30 to 80 in a state where a plurality of types of plastics having a diameter or side of 5 mm or less or a weight of 0.1 g or less are mixed. 20-70% by weight of the secondary material, which has a diameter or side of 5 mm or less and does not melt under the temperature condition of 200 ° C., is mixed by a mixer, and a mixture of marine suspended plastic waste and the secondary material is crushed.
  • It is characterized in that it is supplied to a molding machine, crushed so as to be a powder having a diameter or one side of 1 mm or less, and the powder is supplied to a molding machine as a raw material for a synthetic resin molded product to carry out a molding process.
  • a crushing device whose rotor rotates at a high speed of 1500 rpm or more to crush a mixture of marine floating plastic waste and a second material, and wood chips, bamboo chips, and shells as the second material. It is preferable to use the crushed product of the above or the rice husk of the grain.
  • Marine floating plastic waste with a diameter or side of 5 mm or less or a weight of 0.1 g or less can be obtained by sorting the collected marine floating plastic waste by type of plastic without sorting and then crushing it. After sorting and before crushing, it is preferable to carry out a drying step as necessary to reduce the water content of the floating plastic waste in the ocean to 7% or less.
  • the second material (those that do not melt under the temperature condition of 200 ° C.) mixed with the floating plastic waste in the ocean can also be obtained by sorting from the collected floating plastic waste in the ocean and crushing it. Also in this case, it is preferable to carry out a drying step as necessary after sorting and before crushing to reduce the water content of the marine suspended plastic waste and the second material to 7% or less, and then crush.
  • the method for producing a synthetic resin molded product using marine suspended plastic waste according to the present invention, it is not necessary to separate the collected marine suspended plastic waste for each type of plastic, and most of the collected marine suspended plastic waste is made of synthetic resin molded products. It can be reused as a raw material. Therefore, it is possible to reduce marine pollution, utilize depleting resources more effectively, reduce the environmental load, and establish an effective treatment method for floating plastic waste in the ocean, which contributes to the conservation of the global environment. You can make a great contribution.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a synthetic resin molded product according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a pulverizer 4 that can be used in the method for producing a synthetic resin molded product according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the crushing apparatus 4 that can be used in the method for producing a synthetic resin molded product according to the first embodiment of the present invention.
  • the recovered marine suspended plastic waste is used as the first raw material, and the second raw material (hereinafter, "second material") is used. It is characterized in that a synthetic resin molded product is produced by adding (referred to as)), mixing, crushing them, and putting them into a molding machine.
  • second material the second raw material
  • a synthetic resin molded product is produced by adding (referred to as)), mixing, crushing them, and putting them into a molding machine.
  • Marine floating garbage floating on or below the sea surface is collected by fishing nets or the like. If the collected marine floating waste contains anything other than plastic (for example, living organisms or dead bodies, seaweeds, drifting trees, woody waste, etc.), the marine floating waste will be suspended in the ocean. Sort plastic waste. Large-sized waste such as fishing nets, buoys, and parts of FRP hulls can be excluded from the marine floating plastic waste to be sorted.
  • the sorted marine suspended plastic waste is usually a variety of plastics (eg, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polyamide (PA), Urethane (URE), polypropylene (PC), ABS, etc.) are mixed, but in this embodiment, it is not necessary to separate them by type, and many types of plastics remain mixed. , Can be transferred to the next process.
  • the sorted marine suspended plastic waste may contain substances other than plastic (for example, aluminum, paper, fibers, and other foreign substances laminated on a plastic film). However, the amount of substances other than plastic mixed in is preferably 10% by weight or less of the total amount of the sorted marine suspended plastic waste.
  • Drying step A drying step is carried out on the selected marine suspended plastic waste to bring the water content to 7% or less (preferably 5% or less).
  • the drying step can be carried out using a dryer using various heat sources, but the floating plastic waste in the ocean may be dried by simply exposing it to sunlight or wind.
  • Marine suspended plastic waste is crushed into small pieces with a diameter or side of 5 mm or less or a weight of 0.1 g or less.
  • the crushing step can be carried out using a crusher or the like.
  • the crushed marine floating plastic waste P is housed in the first tank 1 shown in FIG.
  • the crushed marine floating plastic waste P may contain a collection of lint-like waste.
  • plastic waste that is difficult to crush with a crusher for example, large waste such as buoys, fishing nets, and parts of FRP hulls
  • a crusher for example, large waste such as buoys, fishing nets, and parts of FRP hulls
  • the crushed marine suspended plastic waste P is mixed with the second material.
  • the second material a material that does not melt under a temperature condition of 200 ° C. is used. If the prepared second material contains a material having a diameter or one side exceeding 5 mm, a crusher or the like is used so that the diameter or one side is 5 mm or less before mixing. Crush using.
  • the wood chip W is used as the second material.
  • the wood chip W is housed in the second tank 2 shown in FIG.
  • the term "wood chips” as used herein means wood fragments or wood powder such as natural wood, laminated wood, MDF, or plywood, and is produced during wood processing at a sawmill or a woodworking product manufacturing factory. Includes sawdust and shavings, and crushed discarded wood, its scraps, or wood products (wooden furniture, wooden building materials, etc.). Wood chips W can also be obtained by crushing driftwood and woody waste contained in the collected floating marine waste.
  • the wood chip W may contain foreign substances such as paper, fibers, laminate sheets, and paint. However, the amount of foreign matter mixed is preferably 20% by weight or less of the entire wood chip W. Further, instead of the wood chip W, carbon fiber used for FRP, crushed or crushed glass fiber, crushed shell, bamboo chip, rice husk of grain, etc.) may be used as the second material. it can.
  • the marine floating plastic waste P contained in the first tank 1 and the wood chips W contained in the second tank 2 are each conveyed by a transfer device (not shown), charged into a mixer, and mixed. ..
  • the specific configuration of the mixer is not limited, but as shown in FIG. 1, for example, the stirring impeller 3b is configured to rotate at a low speed (for example, 600 rpm or more) in the bowl 3a, and the mixer is charged.
  • a mixer 3 capable of stirring and mixing the processed object in the bowl 3a is used.
  • the mixing ratio of the marine floating plastic waste P and the wood chips W is preferably the same amount (50% by weight each), but the amount is appropriately increased or decreased depending on the conditions (30 to 80% by weight of the marine floating plastic waste P,
  • the wood chip W can be 20 to 70% by weight).
  • the size (upper limit size) of the floating plastic waste P and the wood chip W are the same at the time of mixing, but due to differences in specific gravity and shape, etc., the whole is agitated for a short time. May be difficult to mix evenly. In such a case, it is preferable to stir for a sufficient time. Due to the heating of the stirring tank and the frictional heat generated by stirring, the soft plastic (particularly, film-like plastic) in the marine floating plastic waste P, the plastic having a low melting point, etc. are slightly softened, and the wood chip W It becomes familiar with and the whole can be mixed uniformly. However, in some cases, the whole can be uniformly mixed by stirring for a short time (for example, about 1 minute). Therefore, the stirring time can be appropriately determined while checking the mixing condition.
  • the crushing device 4 is not limited, but in the case where the marine floating plastic waste P having a diameter or one side of 5 mm or a weight of about 0.1 g and the wood chip W are introduced. , A crusher 4 capable of crushing the powder so that the powder has a diameter or one side of 1 mm or less is used.
  • a rotor 12 having a plurality of rotary blades 11 (or a plurality of hammers) attached to an outer peripheral portion and a shavings arranged so as to surround the radial outer side of the rotary trajectory of the rotary blades 11.
  • a crusher having a shape-shaped fixed blade 13, and by rotating the rotor 12 at high speed, the object to be processed introduced through the supply path 15 formed inside the rotating shaft 14 is fixed to the rotating blade 11.
  • An impact type pulverizer 4A capable of pulverizing by a strong impact action by the blade 13 can be used as the pulverizer 4.
  • a rotor 22 having a file-shaped uneven surface 21 formed on the surface as shown in FIG. 3 (1) is provided, and as shown in FIG. 3 (2), two rotors 22a and 22b are spaced apart from each other at a predetermined distance.
  • the crusher is arranged so that the uneven surfaces 21 face each other, and the rotors 22a and 22b are rotated at high speed in opposite directions, and the rotors 22a and 22b are rotated at high speed in opposite directions via a supply path 24 formed inside the rotating shaft 23. Therefore, the pulverizer 4B configured to supply the object to be processed to the region between the rotors 22a and 22b and collide with the uneven surface 21 to pulverize can be used as the pulverizer 4.
  • the crushing device 4 crushes the object to be processed having a diameter or one side of about 5 mm or a weight of about 0.1 g so that the diameter or one side is 1 mm or less.
  • It is necessary to rotate the rotor of the crushing device 4 for example, the rotor 12 shown in FIG. 2 or the rotors 22, 22a, 22b shown in FIG. 3) at a high speed (for example, 1500 rpm or more).
  • a high speed for example, 1500 rpm or more.
  • heat is generated due to friction between the objects to be processed and between the object to be processed and the elements in the crushing device 4. If such a crushing step is continuously carried out, the inside of the crushing device 4 and the object to be treated may become hot (for example, 80 ° C. or higher).
  • the floating plastic waste P in the ocean is thrown into the crushing device 4 and crushed.
  • the floating plastic waste P in the ocean is in a state in which a plurality of types of plastics are mixed, the floating plastic waste P is suspended in the ocean.
  • the plastic waste P contains plastic sheets and films having a low melting point, plastics to which a low melting point additive has been added at the time of molding, and the like.
  • the inside of the crushing device 4 is 80. When the temperature rises to about ° C., they soften and adhere to and deposit on the elements in the crusher 4 (for example, the rotary blade 11 and the fixed blade 13 shown in FIG. 2, or the uneven surface 21 of the rotor 22 shown in FIG. 3). Therefore, there is a concern that the crushing efficiency may decrease or the crushing may not be possible.
  • the impact type pulverizer 4A shown in FIG. 2 is configured so that the particle size of the pulverized product can be adjusted by adjusting the clearance dimension between the rotary blade 11 and the fixed blade 13 (the gap dimension can be adjusted).
  • the particle size of the pulverized product can be made smaller by setting it smaller), but when a plastic film with a thickness of about 100 ⁇ m is contained in the floating plastic waste P, it is fixed to the rotary blade 11. Even if the gap dimension with the blade 13 is set as small as possible, an extremely thin plastic film may slip through the gap, and in this case, it cannot be crushed to a diameter or a side of 1 mm or less.
  • the marine floating plastic waste P is supplied to the crushing device 4, but the mixture of the marine floating plastic waste P and the wood chips W is supplied to the crushing device 4 to carry out the crushing step. Therefore, the above-mentioned problems can be preferably avoided.
  • the floating plastic waste P in the ocean is stirred in the crushing device 4 in a state of being mixed with the wood chips W, the floating plastic waste P in the ocean contains an extremely thin plastic film. However, it is possible to preferably prevent them from slipping through the gap between the rotary blade 11 and the fixed blade 13 by themselves.
  • the mixing ratio of the wood chips W is less than 20% by weight (the mixing ratio of the floating plastic waste P in the ocean is 80% by weight or more), the above-mentioned plastic adhesion prevention effect and slip-through prevention effect are reduced.
  • the mixing ratio of the wood chips W is preferably 20% by weight or more, because there is a possibility that the wood chips W will be mixed.
  • the mixing ratio of the marine floating plastic waste P is less than 30% by weight (the mixing ratio of the wood chip W is 70% by weight or more)
  • the crushed product is used as a raw material for the synthetic resin molded product, the plastic component is used. Since it may not function well as a binder (molding defects may occur), the mixing ratio of the marine suspended plastic waste P is preferably 30% by weight or more.
  • marine suspended plastic waste can be crushed into powder having a diameter or a side of 1 mm or less, it may be used for material recycling (that is, it can be used as a raw material for new plastic products).
  • the marine floating plastic waste P in a state where a plurality of types of plastics are mixed is mixed with the wood chips W, and they are supplied to the crushing device 4 to carry out the crushing step. Problems can be preferably avoided, and the powder can be pulverized into a powder having a diameter or a side of 1 mm or less.
  • the second material (wood chip W) mixed with the floating plastic waste P in the ocean has a heat resistance of about 200 ° C. If it is present, it is possible to prevent the adhesion and accumulation of plastic inside the crushing apparatus 4 without any problem.
  • Molding Step The powder obtained by crushing a mixture of marine floating plastic waste P and wood chip W is supplied to an extrusion molding machine as a raw material for a synthetic resin molded product, and the molding step is carried out. At this time, pigments and other additives can be added to the raw materials as needed.
  • the molding process is performed by setting the heating temperature in the extrusion molding machine to an appropriate value (for example, 150 to 200 ° C.)
  • the raw material (and additives) is heated in the molding machine, and the raw material is melted in the plastic powder state. Extruded from the die, cooled and molded.
  • a material (wood chip W) that does not melt under the temperature condition of 200 ° C. is used, so that the powder (wood powder) is used.
  • It functions as a filler in a state of being dispersed inside the plastic that functions as a binder, and can stabilize the shape of the molded product.
  • the marine floating plastic waste P and the wood chip W which are the raw materials, are not crushed into powder having a diameter or one side of 1 mm or less (that is, the diameter or one side is larger than 1 mm and the sizes are not uniform). )
  • the small pieces in the marine floating plastic waste P that do not melt at the heating temperature (about 200 ° C.) or less in the extrusion molding machine are molded in a size exceeding 1 mm. It may appear on the surface layer of the product, and in this case, it is dangerous to directly touch the user's hands, feet, etc., and there arises a problem that the aesthetic appearance of the molded product is spoiled. According to this, such a problem can be preferably avoided.
  • an extrusion molding machine is used as a molding machine for carrying out the molding process, but other molding machines (injection molding machine, press molding machine, casting molding machine, etc.) are used. A molding process can also be carried out.
  • the marine floating plastic waste is selected from the collected marine floating waste, but in the present embodiment, for example, among the collected marine floating waste, for example.
  • materials that can be used as a second material such as driftwood and wood waste are included, they are sorted from the floating waste in the ocean and used as the second material. use.
  • marine floating plastic waste is sorted and the second material (driftwood, wood waste, etc.) is sorted individually. Then, they are dried so that the water content is 7% or less (preferably 5% or less). Next, they are crushed into small pieces having a diameter or side of 5 mm or less or a weight of 0.1 g or less. Subsequent steps (mixing step, crushing step, and molding step) are the same as those in the first embodiment.
  • the marine floating plastic waste and the second material are not individually sorted from the collected marine floating waste, but the marine floating waste is classified into the ocean.
  • the group is divided into a group consisting of suspended plastic waste and the second material, and other groups, and the marine suspended plastic waste and the second material are put into the crusher in a mixed state to carry out the crushing process. ..
  • the marine suspended plastic waste and the crushed material of the second material are sufficiently mixed by a mixer, and then the crushing step and the molding step are carried out in order.
  • the crushing step it is preferable to confirm whether the ratio (weight ratio) of the floating plastic waste in the ocean and the second material is too biased to either side, and make appropriate adjustments as necessary. Specifically, the amounts of floating plastic waste in the ocean and the amount of the second material are visually compared, and if they are found to be approximately the same amount, they are put into a crusher and the crushing process is executed, and one of them is performed. If is too much or too little with respect to the other, the amount of either one or both is increased or decreased to adjust the amount to be substantially the same, and then the pulverization step is executed.

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Abstract

回収された海洋浮遊プラスチックごみを、プラスチックの種類毎に分別する必要がなく、そのほとんどを原料として再利用することができる合成樹脂成形品の製造方法を提供する。　直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の海洋浮遊プラスチックごみＰ（３０～８０重量％）と、直径又は一辺が５ｍｍ以下で、２００℃の温度条件下において溶融しない木材チップＷ（第二材料）（２０～７０重量％）とを、ミキサー３によって混合し、海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷの混合物を粉砕装置４に供給し、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末となるように粉砕し、得られた粉末を、合成樹脂成形品の原料として成形機に供給して成形工程を実施することを特徴とする。

Description

海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法
　本発明は、回収された海洋浮遊プラスチックごみを、新たな合成樹脂成形品の原料として再利用する方法に関する。
　現在、大量に漂流するプラスチックごみによる海洋汚染の深刻化が懸念されており、海洋浮遊プラスチックごみの有効な処理方法を確立することが、世界中で喫緊の課題となっている。例えば、回収された海洋浮遊プラスチックごみを、新たな合成樹脂成形品の原料として再利用すること（マテリアルリサイクル、再商品化）ができれば、海洋汚染を減らし、枯渇性資源の有効活用を図ることができ、自然環境への悪影響を低減することができる。
　但し、海洋浮遊プラスチックごみは、多数種類のプラスチックが混在した状態で回収されることになるところ、プラスチックは、種類によって物性（軟化溶融温度等）が異なっているため、多数種類のプラスチックが混在した状態のままでは、マテリアルリサイクルに利用することは非常に難しい。
特許第６４０８８９６号公報 特開２００５－６６５１５号公報 特開昭６２－２９７１１２号公報
　回収された海洋浮遊プラスチックごみを、種類毎に分別することができれば、それらをマテリアルリサイクルに利用できる可能性は大きくなる。しかしながら、現在の技術では、回収された海洋浮遊プラスチックごみのすべてを種類毎に分別することは極めて困難であり、分別又は選別しやすい一部の種類のプラスチックを除く大半のプラスチックは、マテリアルリサイクルに利用することができないという問題がある。
　具体的には、回収された海洋浮遊プラスチックごみに含まれるプラスチックのうち、例えばＰＥＴ樹脂等は、多数種類のプラスチックが混在した状態からの選別が比較的容易であるため、現に、海洋浮遊プラスチックごみの中から選別されたＰＥＴボトルを、新たなＰＥＴ樹脂製の成形品の原料として再利用することが試みられている。しかし、多数種類のプラスチックが混在した状態から容易に選別できるプラスチックの種類は極めて少なく、大半のプラスチックは、現在の技術では、マテリアルリサイクルに利用することができない。
　尚、回収された海洋浮遊プラスチックごみを、種類毎に分別せずに、多数種類のプラスチックが混在した状態で、製品原料の一部として使用する例もみられるが、コンクリートと混ぜてブロックを製造したり、アスファルトや石と混ぜて路上材に使用する程度で、それらは、海洋浮遊プラスチックごみを単に他の製品中に封じ込めただけであり、マテリアルリサイクルとはかけ離れているのが現状である。
　本発明は、このような従来技術の問題を解決しようとするものであって、回収された海洋浮遊プラスチックごみを、プラスチックの種類毎に分別する必要がなく、そのほとんどを原料として再利用することができる合成樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法は、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の複数種類のプラスチックが混在した状態の海洋浮遊プラスチックごみ３０～８０重量％と、直径又は一辺が５ｍｍ以下で、２００℃の温度条件下において溶融しない第二材料２０～７０重量％とを、ミキサーによって混合し、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の混合物を粉砕装置に供給し、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末となるように粉砕し、それらの粉末を、合成樹脂成形品の原料として成形機に供給して成形工程を実施することを特徴としている。
　尚、粉砕装置としてローターが１５００ｒｐｍ以上の高速で回転するものを使用して、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の混合物を粉砕することが好ましく、また、第二材料として木材チップ、竹チップ、貝殻の粉砕物、又は、穀物の籾殻を使用することが好ましい。
　直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の海洋浮遊プラスチックごみは、回収された海洋浮遊ごみから、プラスチックの種類毎に分別することなく選別した後、破砕することによって得ることができる。尚、選別後、破砕前に、必要に応じて乾燥工程を実施して、海洋浮遊プラスチックごみの含水率を７％以下とすることが好ましい。
　また、海洋浮遊プラスチックごみと混合される第二材料（２００℃の温度条件下において溶融しないもの）についても、回収された海洋浮遊ごみから選別し、破砕することによって得ることができる。この場合も、選別後、破砕前に、必要に応じて乾燥工程を実施して、海洋浮遊プラスチックごみ、及び、第二材料の含水率を７％以下とし、その後、破砕することが好ましい。
　本発明に係る海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法によれば、回収された海洋浮遊プラスチックごみを、プラスチックの種類毎に分別する必要がなく、そのほとんどを合成樹脂成形品の原料として再利用することができる。このため、海洋汚染を減らし、枯渇性資源をより有効に活用することができ、環境負荷を低減し、更に、海洋浮遊プラスチックごみの有効な処理方法を確立することができ、地球環境の保全に大いに貢献することができる。
図１は、本発明の第一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法の説明図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法において使用することができる粉砕装置４の構成例を示す図である。 図３は、本発明の第一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法において使用することができる粉砕装置４の他の構成例を示す図である。
　本発明に係る「海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法」は、回収された海洋浮遊プラスチックごみを第一の原料とし、これに第二の原料（以下、「第二材料」と称する。）を加えて混合し、それらを粉砕して成形機に投入して、合成樹脂成形品を製造することを特徴とするものである。以下、本発明の実施形態（第一～第三実施形態）についてそれぞれ具体的に説明する。
・第一実施形態
　本実施形態においては、海洋浮遊プラスチックごみを回収した後、乾燥、破砕、第二材料との混合、粉砕、及び、成形という工程が実行される。
１．回収工程
　海面又は海面下において浮遊する海洋浮遊ごみを、漁網等によって回収する。回収された海洋浮遊ごみの中に、プラスチック以外のもの（例えば、生物の生体又は死骸、海藻類、流木、木質ごみ等）が含まれている場合には、海洋浮遊ごみの中から、海洋浮遊プラスチックごみを選別する。尚、漁網、ブイ、ＦＲＰ製の船体の一部等の大型ごみは、選別する海洋浮遊プラスチックごみから除外することができる。
　選別された海洋浮遊プラスチックごみは、通常、各種のプラスチック（例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ウレタン（ＵＲＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ等）が混在した状態となっているが、本実施形態においては、それらを種類毎に分別する必要はなく、多数種類のプラスチックが混在した状態のまま、次工程に移送することができる。尚、選別された海洋浮遊プラスチックごみには、プラスチック以外の物質（例えば、プラスチックフィルムにラミネートされたアルミニウム、紙類、繊維類、その他の異物）が混入していてもよい。但し、プラスチック以外の物質の混入量は、選別された海洋浮遊プラスチックごみ全体の１０重量％以下であることが好ましい。
２．乾燥工程
　選別した海洋浮遊プラスチックごみに対して乾燥工程を実施して、含水率を７％以下（好ましくは５％以下）とする。乾燥工程は、各種の熱源を利用した乾燥機を用いて実施することもできるが、単純に太陽光や風に晒すことによって海洋浮遊プラスチックごみを乾燥させてもよい。
３．破砕工程
　海洋浮遊プラスチックごみを、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の大きさの小片となるように破砕する。破砕工程は、破砕機等を用いて実施することができる。破砕した海洋浮遊プラスチックごみＰは、図１に示す第一タンク１に収容される。尚、破砕された海洋浮遊プラスチックごみＰの中には、糸屑状にまとまったものが含まれていてもよい。また、破砕機によって破砕することが困難なプラスチックごみ（例えば、ブイ、漁網、ＦＲＰ製の船体の一部等の大型ごみ）は、適宜取り除くことができる。
４．混合工程
　破砕された海洋浮遊プラスチックごみＰを、第二材料と混合する。第二材料としては、２００℃の温度条件下において溶融しない材料を使用する。尚、用意した第二材料の中に、直径又は一辺が５ｍｍを超える大きさを有するものが含まれている場合には、混合前に、直径又は一辺が５ｍｍ以下となるように、破砕機等を用いて破砕する。
　本実施形態においては、第二材料として木材チップＷが使用される。木材チップＷは、図１に示す第二タンク２に収容される。ここに言う「木材チップ」とは、天然木材、集成木材、ＭＤＦ、又は、合板等の木材の破片又は木粉を意味し、製材所或いは木工製品の製造工場等において木材の加工に伴って生じるおが屑や鉋屑、及び、廃棄された木材、その端材、又は、木製品（木製家具、木製建材等）を破砕したものを含む。回収された海洋浮遊ごみに含まれていた流木や木質ごみを破砕することによって、木材チップＷを得ることもできる。
　尚、木材チップＷには、紙類、繊維類、ラミネートシート、塗料等の異物が、混入していてもよい。但し、異物の混入量は、木材チップＷ全体の２０重量％以下であることが好ましい。また、木材チップＷの代わりに、ＦＲＰに使用されるカーボンファイバー、グラスファイバーの破砕物又は粉砕物、或いは、貝殻の粉砕物、竹チップ、穀物の籾殻等）を第二材料として使用することもできる。
　第一タンク１に収容されている海洋浮遊プラスチックごみＰ、及び、第二タンク２に収容されている木材チップＷを、搬送装置（図示せず）によってそれぞれ搬送し、ミキサーに投入して混合する。本実施形態においては、ミキサーの具体的な構成は限定されないが、例えば図１に示すように、ボウル３ａ内において撹拌用インペラー３ｂが低速（例えば、６００ｒｐｍ以上）で回転するように構成され、投入された処理対象物をボウル３ａ内で撹拌し、混合することができるミキサー３を用いる。
　海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷとの混合割合は、同量（５０重量％ずつ）とすることが好ましいが、条件に応じて適宜増減する（海洋浮遊プラスチックごみＰを３０～８０重量％、木材チップＷを２０～７０重量％とする）ことができる。
　また、海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷは、混合される時点で大きさ（上限サイズ）が揃えられているが、比重及び形状が相違している等の理由により、短時間の撹拌では全体を均質に混ぜ合わせることが難しい場合がある。このような場合には、十分に時間をかけて撹拌することが好ましい。撹拌タンクの加熱や、撹拌に伴って生じる摩擦熱によって、海洋浮遊プラスチックごみＰの中の軟質プラスチック（特に、フィルム状のプラスチック）や、融点の低いプラスチック等が僅かに軟化して、木材チップＷと馴染み合い、全体を均質に混合することができる。但し、短時間（例えば、１分程度）の撹拌で全体を均質に混ぜ合わせることができる場合もある。従って、撹拌時間は、混合具合を確認しながら、適宜決定することができる。
５．粉砕工程
　海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷとが十分に混ざり合ったら、それらの混合物をミキサー３から排出し、粉砕装置４に定量的に供給して粉砕する。本実施形態においては、粉砕装置４の具体的な構成は限定されないが、直径又は一辺が５ｍｍ又は重量が０．１ｇ程度の大きさの海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷとを導入した場合において、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末となるように粉砕することができる粉砕装置４を使用する。
　例えば図２に示すように、複数枚の回転刃１１（或いは、複数個のハンマー）を外周部に取り付けたローター１２と、回転刃１１の回転軌道の半径方向外側を取り囲むように配置されたやすり状の固定刃１３とを有する粉砕機であって、ローター１２を高速回転させることにより、回転軸１４の内部に形成された供給路１５を介して導入した処理対象物を、回転刃１１と固定刃１３による強い衝撃作用で微粉砕することができる衝撃型微粉砕機４Ａを、粉砕装置４として使用することができる。
　また、図３（１）に示すようなやすり状の凹凸面２１が表面に形成されたローター２２を有し、図３（２）に示すように、二つのローター２２ａ，２２ｂを、所定の間隔をおいて凹凸面２１同士が対向するように配置した粉砕機であって、ローター２２ａ，２２ｂをそれぞれ反対方向へ高速回転させた状態で、回転軸２３の内部に形成された供給路２４を介して、ローター２２ａ，２２ｂの間の領域に処理対象物を供給し、凹凸面２１に衝突させて微粉砕できるように構成された微粉砕機４Ｂを、粉砕装置４として使用することができる。
　尚、粉砕装置４によって、直径又は一辺が５ｍｍ又は重量が０．１ｇ程度の大きさの処理対象物を、直径又は一辺が１ｍｍ以下となるように、効率良く、短時間で粉砕するためには、粉砕装置４のローター（例えば、図２に示すローター１２、或いは、図３に示すローター２２，２２ａ，２２ｂ）を高速（例えば、１５００ｒｐｍ以上）で回転させることが必要になる。そして、ローターが高速で回転する粉砕装置４に処理対象物を供給した場合、処理対象物同士、及び、処理対象物と粉砕装置４内の要素との摩擦によって熱が発生することになり、そのような粉砕工程を継続的に実施すると、粉砕装置４の内部、及び、処理対象物が高温（例えば、８０℃以上）となってしまうことがある。
　本実施形態においては、海洋浮遊プラスチックごみＰが粉砕装置４に投入されて粉砕されることになるが、海洋浮遊プラスチックごみＰは、複数種類のプラスチックが混在した状態となっているため、海洋浮遊プラスチックごみＰの中に、融点が低いプラスチックシートやフィルム類、或いは、成形時に低融点添加剤が添加されたプラスチック等が含まれている可能性があり、この場合、粉砕装置４の内部が８０℃程度まで上昇すると、それらが軟化して、粉砕装置４内の要素（例えば、図２に示す回転刃１１、固定刃１３、又は、図３に示すローター２２の凹凸面２１）に付着、堆積して、粉砕効率が低下し、或いは、粉砕不能な状態となってしまうことが懸念される。
　尚、粉砕装置４には、冷却装置を付帯したものも存在するが、高速回転するローター１２，２２や回転刃１１の先端を冷却することは困難である。このため、融点が低いプラスチックが含まれている海洋浮遊プラスチックごみＰを粉砕装置４に供給して粉砕工程を継続的に実施すると、やはりプラスチックが付着、堆積してしまうことになり、粉砕効率の低下、粉砕不能等の問題が生じてしまう。
　また、図２に示す衝撃型微粉砕機４Ａは、回転刃１１と固定刃１３との隙間寸法を調節することにより、粉砕物の粒径を調整できるように構成されている（隙間寸法をより小さく設定することにより、粉砕物の粒径をより小さくすることができる）が、１００μｍ程度の厚さのプラスチックフィルムが海洋浮遊プラスチックごみＰ中に含まれている場合には、回転刃１１と固定刃１３との隙間寸法を可能な限り小さく設定した場合でも、極めて薄いプラスチックフィルムがそれらの隙間をすり抜けてしまうことがあり、この場合、直径又は一辺１ｍｍ以下に粉砕することができない。
　但し、本実施形態においては、海洋浮遊プラスチックごみＰのみが粉砕装置４に供給されるのではなく、海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷとの混合物が粉砕装置４に供給されて粉砕工程が実施されるため、上記のような問題を好適に回避することができる。
　具体的には、海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷとの混合物を粉砕装置４に供給して粉砕工程を実施すると、摩擦熱によって粉砕装置４の温度が上昇した場合であっても、混合物に含まれる残留水分の蒸発等により、温度上昇を抑えることができ、残留水分を極力減らすことができ、また、プラスチックの一部が軟化して、瞬間的に粉砕装置４内の要素に付着してしまった場合でも、木材チップＷによってそれらがスクラビングされることになり（即ち、付着したプラスチックに木材チップＷが衝突して、それらを物理的に引き剥がすことになり）、その結果、粉砕工程を継続的に実施した場合においても、粉砕装置４のローター等へのプラスチックの付着及び堆積を好適に回避することができる。
　また、海洋浮遊プラスチックごみＰは、粉砕装置４内において木材チップＷと混在した状態でかき回されることになるため、海洋浮遊プラスチックごみＰの中に極めて薄いプラスチックフィルムが含まれている場合であっても、それらが単独で回転刃１１と固定刃１３の隙間をすり抜けてしまうことを好適に回避することができる。
　尚、木材チップＷの混合割合が２０重量％未満（海洋浮遊プラスチックごみＰの混合割合が８０重量％以上）であると、上述のようなプラスチックの付着防止効果、及び、すり抜け防止効果が低減してしまう可能性があるため、木材チップＷの混合割合は、２０重量％以上とすることが好ましい。また、海洋浮遊プラスチックごみＰの混合割合が３０重量％未満（木材チップＷの混合割合が７０重量％以上）であると、粉砕物を合成樹脂成形品の原料として利用する際に、プラスチック成分をバインダーとして良好に機能させることができない（成形不良が生じる）可能性があるため、海洋浮遊プラスチックごみＰの混合割合は、３０重量％以上とすることが好ましい。
　上述した通り、従来、回収された海洋浮遊プラスチックごみに含まれる大半のプラスチックが、マテリアルリサイクルに利用することができず、現状では主にサーマルリサイクル（焼却による熱エネルギー回収、ＲＰＦ化等）に利用されているが、海洋浮遊プラスチックごみを直径又は一辺１ｍｍ以下の粉末に粉砕することができれば、マテリアルリサイクルに利用できる（即ち、新たなプラスチック製品の原料として利用することができる）可能性がある。
　しかしながら、海洋浮遊プラスチックごみは、複数種類のプラスチックが混在した状態となっているため、従来の粉砕装置４、又は、粉砕方法によってそれらを粉砕しようとすると、粉砕装置４のローター等へプラスチックの一部が付着、堆積してしまい、従って、付着したプラスチックを除去する工程を間歇的に実施する必要が生じ、粉砕工程を継続的に実施することができず、また、プラスチックフィルムのすり抜けが生じて、直径又は一辺１ｍｍ以下の粉末に粉砕することができないという問題があった。
　これに対し本実施形態においては、複数種類のプラスチックが混在した状態の海洋浮遊プラスチックごみＰを木材チップＷと混合し、それらを粉砕装置４に供給して粉砕工程を実施することにより、そのような問題を好適に回避することができ、直径又は一辺１ｍｍ以下の粉末に粉砕することができる。
　粉砕装置４のローターを高速回転させることによって、粉砕装置４の内部の温度が上昇した場合でも、海洋浮遊プラスチックごみＰに混合される第二材料（木材チップＷ）が２００℃程度の耐熱性を有していれば、粉砕装置４内部におけるプラスチックの付着及び堆積を問題なく防止することができる。
６．成形工程
　海洋浮遊プラスチックごみＰと木材チップＷの混合物を粉砕して得られた粉末を、合成樹脂成形品の原料として押出成形機に供給し、成形工程を実施する。このとき、顔料、その他の添加剤を、必要に応じて原料に添加することができる。
　押出成形機における加熱温度を適正な値（例えば、１５０～２００℃）に設定して成形工程を実施すると、成形機内で原料（及び添加剤）が加熱され、プラスチック粉末が溶融した状態で原料がダイから押し出され、冷却されて成形される。本実施形態においては、海洋浮遊プラスチックごみＰと混合される第二材料として、２００℃の温度条件下において溶融しない材料（木材チップＷ）が使用されているため、それらの粉末（木粉）が、バインダーとして機能するプラスチックの内部に分散した状態でフィラーとして機能し、成形品の形状を安定化させることができる。
　尚、原料となる海洋浮遊プラスチックごみＰ及び木材チップＷを、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末に粉砕せずに（つまり、直径又は一辺が１ｍｍよりも大きく、かつ、大きさが不揃いの状態で）混合して押出成形機に供給し、成形工程を実施した場合、押出成形機における加熱温度（約２００℃）以下で溶融しない海洋浮遊プラスチックごみＰ中の小片が、１ｍｍを超える大きさで成形品の表層に現れる可能性があり、この場合、使用者の手や足等に直接触れると危険であり、また、成形品の美感を損ねてしまうという問題が生じるが、本実施形態に係る方法によれば、そのような問題を好適に回避することができる。
　また、本実施形態においては、成形工程を実施する成形機として、押出成形機を使用しているが、その他の成形機（射出成形機、プレス成形機、注型成形機等）を使用して成形工程を実施することもできる。
・第二実施形態
　第一実施形態においては、回収された海洋浮遊ごみから、海洋浮遊プラスチックごみのみを選別しているが、本実施形態においては、回収された海洋浮遊ごみの中に、例えば、流木、木質ごみ等のように、第二材料として使用できるもの（２００℃の温度条件下において溶融しないもの）が含まれている場合に、それらを海洋浮遊ごみから選別して、第二材料として使用する。
　つまり、回収された海洋浮遊ごみから、海洋浮遊プラスチックごみを選別するとともに、第二材料（流木、木質ごみ等）を個別に選別する。そして、それらを乾燥させて、含水率をそれぞれ７％以下（好ましくは５％以下）とする。次にそれらを、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の大きさの小片となるように破砕する。その後の工程（混合工程、粉砕工程、及び、成形工程）は、第一実施形態と同じである。
・第三実施形態
　本実施形態においては、回収された海洋浮遊ごみから、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料（流木、木質ごみ等）とを個別に選別するのではなく、海洋浮遊ごみを、海洋浮遊プラスチックごみ、及び、第二材料からなるグループと、それ以外のグループとに分け、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料を、それらが混在した状態のまま破砕機に投入して破砕工程を実施する。次に、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の破砕物を、ミキサーによって十分に混合し、その後、粉砕工程及び成形工程を順番に実行する。
　尚、破砕工程の前に、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の割合（重量比）が、いずれか一方側に偏り過ぎていないかどうか確認し、必要に応じて適宜調整を行うことが好ましい。具体的には、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の量を目視により比較し、概ね同量であると認められる場合には、それらを破砕機に投入して破砕工程を実行し、いずれか一方が他方に対して多すぎ、或いは、少なすぎる場合には、いずれか一方又は双方の量を増減させて、概ね同量となるように調整し、その後、粉砕工程を実行する。両者の割合が、実際には「同量」ではなくとも、海洋浮遊プラスチックごみが３０～８０重量％の範囲内、第二材料が２０～７０重量％の範囲内であれば、粉砕工程、及び、成形工程を問題なく実行することができる。
１：第一タンク、
２：第二タンク、
３：ミキサー、
３ａ：ボウル、
３ｂ：撹拌用インペラー、
４：粉砕装置、
４Ａ：衝撃型微粉砕機、
４Ｂ：微粉砕機、
１１：回転刃、
１２：ローター、
１３：固定刃、
１４：回転軸、
１５：供給路、
２１：凹凸面、
２２，２２ａ，２２ｂ：ローター、
２３：回転軸、
２４：供給路

Claims (9)

  1. 　直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下の複数種類のプラスチックが混在した状態の海洋浮遊プラスチックごみ３０～８０重量％と、直径又は一辺が５ｍｍ以下で、２００℃の温度条件下において溶融しない第二材料２０～７０重量％とを、ミキサーによって混合し、
    　海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の混合物を粉砕装置に供給し、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末となるように粉砕し、
    　得られた粉末を、合成樹脂成形品の原料として成形機に供給して成形工程を実施することを特徴とする、海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法。
  2. 　粉砕装置としてローターが１５００ｒｐｍ以上の高速で回転するものを使用して、海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の混合物を粉砕することを特徴とする、請求項１に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  3. 　第二材料として木材チップ、竹チップ、貝殻の粉砕物、又は、穀物の籾殻を使用することを特徴とする、請求項１に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  4. 　回収された海洋浮遊ごみから、プラスチックの種類毎に分別することなく海洋浮遊プラスチックごみを選別し、
    　複数種類のプラスチックが混在した状態の選別した海洋浮遊プラスチックごみを、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下となるように破砕し、その後、直径又は一辺が５ｍｍ以下で、２００℃の温度条件下において溶融しない第二材料と混合することを特徴とする、請求項１に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  5. 　選別した海洋浮遊プラスチックごみに対して乾燥工程を実施してその含水率を７％以下とし、その後、破砕することを特徴とする、請求項１に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  6. 　回収された海洋浮遊ごみから、プラスチックの種類毎に分別することなく海洋浮遊プラスチックごみを選別するとともに、２００℃の温度条件下において溶融しない第二材料を選別し、
    　複数種類のプラスチックが混在した状態の選別した海洋浮遊プラスチックごみ、及び、選別した第二材料を、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下となるようにそれぞれ破砕し、その後、それらを混合することを特徴とする、請求項１に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  7. 　回収された海洋浮遊ごみを、海洋浮遊プラスチックごみ、及び、２００℃の温度条件下において溶融しない第二材料からなるグループと、それ以外のグループとに分けることにより、回収された海洋浮遊ごみから、複数種類のプラスチックが混在した状態の海洋浮遊プラスチックごみと第二材料を選別し、
    　選別した海洋浮遊プラスチックごみと第二材料を、直径又は一辺が５ｍｍ以下又は重量が０．１ｇ以下となるように破砕し、
    　海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の破砕物をミキサーによって混合し、
    　海洋浮遊プラスチックごみと第二材料の混合物を粉砕装置に供給し、直径又は一辺が１ｍｍ以下の粉末となるように粉砕し、
    　得られた粉末を、合成樹脂成形品の原料として成形機に供給して成形工程を実施することを特徴とする、海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法。
  8. 　選別した海洋浮遊プラスチックごみと第二材料を破砕する前に、海洋浮遊プラスチックごみが３０～８０重量％の範囲内、かつ、第二材料が２０～７０重量％の範囲内となるように割合を調整することを特徴とする、請求項７に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
  9. 　選別した海洋浮遊プラスチックごみ、及び、第二材料に対して乾燥工程を実施してそれらの含水率を７％以下とし、その後、破砕することを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の海洋浮遊プラスチックごみを使用した合成樹脂成形品の製造方法。
PCT/JP2020/045822 2019-12-16 2020-12-09 海洋浮遊プラスチックごみを利用した合成樹脂成形品の製造方法 WO2021125009A1 (ja)

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