(57)【要約】  分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて未溶融の樹脂と分別する際に、分別部材として表面形状を最適化したものを採用して不要になった家電製品などから樹脂材料を高純度で分別回収する。
2008136165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる２種類以上の樹脂のうちの２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に加熱し、
前記加熱された混在物を加圧して、前記加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記分別部材に付着させて樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項２】
溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも低い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、
次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別手順で未溶融の混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記第２の分別部材に載置された前記第１の分別手順で未溶着の混在物を、前記第１の分別手順で未溶着の混在物に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された混在物を第２次加圧して、前記第２次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別手順で未溶融の混在物から樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項３】
溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記第１の分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも高い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂群を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、
次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別部材に付着された樹脂群を前記第１の分別部材から剥離し、前記剥離された樹脂群を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である第２の分別部材に載置し、
前記第２の分別部材に載置された樹脂群を、前記第２の分別部材に載置された樹脂群に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された樹脂群を第２次加圧して、前記第２次加圧された樹脂群に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別部材に付着された樹脂群から樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項４】
分別部材の混在物を載置する側の表面が凹部を有し、前記分別部材の隣り合う凹部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記凹部の深さが４０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部の径が５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項５】
分別部材の混在物を載置する側の表面が円柱状凸部を有し、前記分別部材の隣り合う円柱状凸部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記円柱状凸部の高さが５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記円柱状凸部の底面の径が１００μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項６】
分別部材の混在物を載置する側の表面が、表面粗さがＲａ＝０．６μｍ以上かつ５５μｍ未満の凹凸を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項７】
混在物にＰＳおよびＡＢＳが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項８】
混在物にＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項９】
混在物にＰＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項１０】
混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とする請求項２に記載の樹脂の分別方法。
【請求項１１】
混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とする請求項３に記載の樹脂の分別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み家電製品の再資源化を目的とした、樹脂片が混在する混在物からの樹脂の分別技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、平成１３年４月から家電リサイクル法が完全施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。【０００３】
従来、不要になった家電製品は、家電リサイクル工場で、破砕後に磁気、風力、振動などを利用して材料毎に分別回収し、再資源化されている。特に金属材料は、比重選別装置や磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなど材料毎に高純度で回収され、高い再資源化率が実現されている。【０００４】
一方、樹脂材料では、軽比重物であるポリプロピレン（ＰＰ）が、水を活用した比重選別で高比重物と分別され、比較的高純度で回収されている。しかしながら、水を活用した比重選別は、大量の排水が発生することや比重の近いＰＳ（ポリスチレン）とＡＢＳ（アクリロニトリルスチレンブタジェン）が分別できないことが大きな課題となっている。【０００５】
樹脂材料の再資源化に関する前記課題を考慮した分別方法が（特許文献１）（特許文献２）で提案されている。【０００６】
（特許文献１）は、分別対象となる２種類の樹脂の溶融温度差を活用した分別方法で、分別対象の２種類の樹脂の溶融温度の中間温度になるように、一対の耐熱鋼製の周動面を加熱し、前記加熱した周動面の隙間に、分別対象の２種類の樹脂を通過させ、溶融温度の低い樹脂のみを前記加熱した周動面に付着させることで２種類の樹脂を分別する方法である。【０００７】
また、（特許文献２）は、樹脂材料間の誘電損失の違いを利用した分別方法である。２種類以上の樹脂が混在する混在物に、電磁波などを印加して誘電加熱を施し、樹脂材料毎の発熱性状の違いによる溶融特性差を活用して分別する方法であり、これらの分別方法では、排水の発生がなく、樹脂材料の比重の影響も受けない。
【特許文献１】実開平４−１２６８２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２３４０３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、（特許文献１）では、ＰＰやＰＳなど他の物質への接着性が低い低極性分子物質では、溶融した樹脂の付着強度が不安定になり、高純度の分別が出来ない。また、低融点の樹脂と高融点の樹脂が同時に加熱された周動面の隙間を通過すると、溶融した低融点の樹脂に未溶融の高融点の樹脂が付いて、分別できないという課題も発生する。【０００９】
また、（特許文献２）では、誘電損失特性の近い樹脂材料の分別ができないため、高純度での回収は困難である。【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、排水の発生がなく、樹脂材料の比重および誘電損失特性の影響を受けない樹脂材料の高純度分別方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、第１発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる２種類以上の樹脂のうちの２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に加熱し、前記加熱された混在物を加圧して、前記加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記分別部材に付着させて樹脂を分別することを特徴とする。【００１２】
第２発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも低い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別手順で未溶融の混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記第２の分別部材に載置された前記第１の分別手順で未溶着の混在物を、前記第１の分別手順で未溶着の混在物に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された混在物を第２次加圧して、前記第２次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別手順で未溶融の混在物から樹脂を分別することを特徴とする。【００１３】
第３発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記第１の分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも高い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂群を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別部材に付着された樹脂群を前記第１の分別部材から剥離し、前記剥離された樹脂群を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である第２の分別部材に載置し、前記第２の分別部材に載置された樹脂群を、前記第２の分別部材に載置された樹脂群に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された樹脂群を第２次加圧して、前記第２次加圧された樹脂群に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別部材に付着された樹脂群から樹脂を分別することを特徴とする。【００１４】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が凹部を有し、前記分別部材の隣り合う凹部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記凹部の深さが４０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部の径が５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする。【００１５】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が円柱状凸部を有し、前記分別部材の隣り合う円柱状凸部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記円柱状凸部の高さが５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記円柱状凸部の底面の径が１００μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とすることができる。【００１６】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が、表面粗さがＲａ＝０．６μｍ以上かつ５５μｍ未満の凹凸を有することを特徴とすることができる。【００１７】
この第１の発明は、混在物にＰＳおよびＡＢＳが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。【００１８】
この第１の発明は、混在物にＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。【００１９】
この第１の発明は、混在物にＰＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。【００２０】
この第２の発明は、混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とすることができる。【００２１】
この第３の発明は、混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別する際に、溶融温度の異なる樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化してから、あらかじめ表面形状を最適化した分別部材を使用するので、溶融した樹脂の付着強度を安定化することができる。その結果、溶融した樹脂が未付着状態になって、未溶融の樹脂に混入することを防止でき、高純度な樹脂材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図２】本発明の実施の形態を示す表面に凹部を形成した分別部材の構造図
【図３】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図４】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図５】本発明の実施の形態を示す表面に円柱状凸部を形成した分別部材の構造図
【図６】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図７】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着温度の測定結果の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の樹脂の分別方法を、具体的な各実施の形態に基づいて説明する。【００２５】
下記の表１は、家電製品に使用されている汎用樹脂品種であるＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂の溶融温度の測定結果である。それぞれの樹脂品種共に代表品番を対象に測定を実施した。ＰＳには東洋スチレン株式会社（ＴＯＹＯ  ＳＴＹＲＥＮＥ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）製の品番：Ｇ１００Ｃを使用した。ＡＢＳにはユーエムジー・エービーエス株式会社（ＵＭＧ  ＡＢＳ，Ｌｔｄ．）製の品番：ＶＷ２０を使用した。ＰＰには出光石油化学株式会社（Ｉｄｅｍｉｔｓｕ  Ｋｏｓａｎ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製の品番：Ｊ６０８３ＨＰを使用した。【００２６】
【表１】
2008136165.tif 000003
【００２７】
溶融温度は、３００ｇｆの荷重をかけながら樹脂ペレットを昇温し、樹脂ペレットが軟化して、厚みの減衰が１％に達した温度とした。【００２８】
この表１から分かるように、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂ともに他の品種とは明確な溶融温度差があることを確認した。【００２９】
加熱で溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するためには、溶融樹脂を分別部材に付着させた後、未溶融で未付着の樹脂のみを分別部材から除去する必要がある。振動や風力、せん断力などを用いて、未付着の樹脂を分別部材から除去する際、分別部材に付着した溶融樹脂が一緒に除去されないためには、１００ｇｆ以上の付着強度を確保することが必要と考えられる。【００３０】
下記の表２は、表１に示した溶融温度で、各樹脂品番の樹脂ペレットを耐熱鋼板製の分別部材に溶着したときの付着強度の測定結果である。いずれの樹脂品番でも付着力は、１００ｇｆを下回っており、分別部材を介してこの分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するためには、溶融した樹脂の分別部材への付着力を向上させる必要がある。【００３１】
【表２】
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【００３２】
ＰＳやＰＰなどの低極性分子物質は、他の物質との分子間力が低いため、分別部材との付着力確保のためには、アンカー効果などの機械的な嵌め合い構造が有効であると考えられ、分別部材の表面構造の最適化について検討した。【００３３】
図１は、樹脂の付着強度におよぼす分別部材の表面形状の影響を調べた結果である。図２に示したような、凹部１を表面に形成した耐熱鋼板２を分別部材として用いて、樹脂の付着強度におよぼす凹部１の径：Ｄ１の影響を測定した。凹部１の深さ：ｄ１＝６０μｍ、隣合う凹部１の距離：Ｌ１＝３００μｍで、加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。【００３４】
ＰＳ樹脂の付着強度は、凹部１の径：Ｄ１＝５０μｍ以上で、約４００ｇｆの一定値を示したが、凹部１の径：Ｄ１＝２０μｍ以下では、１００ｇｆ以下になり、１０μｍで未接着状態になった。また、凹部１の径：Ｄ１が樹脂サイズ以上なると、樹脂が付着時に孔に入り込み脱着できなくなる。したがって、分別部材の凹部１の径：Ｄ１は５０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。【００３５】
図３は、樹脂の付着強度におよぼす分別部材の表面凹部の深さの影響を調べた結果である。凹部１の径：Ｄ１＝２００μｍ、隣合う凹部１の距離：Ｌ１＝３００μｍで、分別部材を介しての加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。ＰＳ樹脂は、分別部材の凹部１の深さ：ｄ１＝２０μｍ以下では未接着状態になるが、深さ：ｄ１＝４０μｍでは１００ｇｆとなり、それ以上では、凹部１の深さに比例して付着強度が大きくなった。【００３６】
さらに、凹部１の深さ：ｄ１＝２ｍｍ以上になると、一度付着した樹脂が脱着できなくなった。したがって、分別部材の凹部１の深さはｄ１＝４０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。【００３７】
また、隣合う凹部１の距離：Ｌ１が、樹脂ペレットの径以上になると、樹脂ペレットが凹部１と接触しない場合があるので、隣合う凹部１の距離：Ｌ１は、樹脂の最小粒径未満が好ましい。【００３８】
図４は、図５に示したような円柱状凸部３を表面に形成した耐熱鋼板を分別部材として用いて、樹脂の付着強度におよぼす円柱状凸部３の高さ：ｈ１の影響を測定した結果である。円柱状凸部３の底面径：Ｄ２＝２００μｍ、隣合う円柱状凸部の距離：Ｌ２＝３００μｍで、分別部材を介しての加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。ＰＳ樹脂の付着強度は、円柱状凸部３の高さ：ｈ１＝５０μｍ以上で、約２５０ｇｆの一定値を示したが、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２＝２０μｍ以下では、付着強度が１００ｇｆ未満になり、Ｄ２＝１０μｍで未接着状態になった。また、円柱状凸部３の高さが樹脂サイズ以上になると、樹脂の付着力が強すぎるため脱着できなくなる。したがって、分別部材の円柱状凸部３の高さは、ｈ１＝５０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。【００３９】
円柱状凸部３の底面径は、１００μｍ未満になると円柱状凸部の構造体としての強度が低下する。また、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２が樹脂ペレットの径以上になると、機械的な嵌め合い効果が得られない場合があるので、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２は、１００μｍ以上かつ、樹脂の最小粒径未満が好ましい。また、隣合う円柱状凸部３の距離：Ｌ２は、樹脂ペレットの径以上になると、機械的な嵌め合い構造が得られない場合があるので、樹脂の最小粒径未満が好ましい。なお、本実施の形態では、分別部材の表面に凹部または凸部の一方を形成することで、良好な樹脂の付着強度が得られているが、分別部材の表面に凹部および凸部の両方を形成した場合でも、同様に良好な樹脂の付着強度が得られる。【００４０】
図６は、平均粒径が２４〜５５０μｍであるアルミナ系の研磨材を用いてサンドブラスト処理を施した耐熱鋼板を分別部材として、分別部材の表面粗さと樹脂の付着強度の関係を調べた結果である。なお、加熱温度１１０℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。サンドブラスト処理により付着強度が向上することがわかった。また、Ｒａ＝０．４μｍ未満では付着強度が得られない。また、Ｒａ＝５５μｍを超えると粗化面内に樹脂残りが発生し、分別部材のメンテナンスが必要となる。したがって表面粗さは、Ｒａ＝０．６μｍ以上かつＲａ＝５５μｍ未満が好ましい。なお、一般的に算術平均粗さＲａは、最大高さＲｙの１／１０から１／３の値を示し、本実施例のサンプルの実測結果でも同様の傾向となり、Ｒａ＝５５μｍの分別部材の表面凹凸の大きさは、前記φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレットの径よりもかなり小さいことが確認できた。また、サンドブラスト処理で用いた研磨材の粒径が５５０μｍ以下なので、理論上、隣り合う頂点の距離は、５５０μｍ以下になり、前記φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレットの径よりもかなり小さくなっている。【００４１】
図７は、表面粗さＲａ＝３０μｍになるように、サンドブラスト処理を施した耐熱鋼板を分別部材として、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂の溶着温度を測定した結果である。それぞれの樹脂品種共に複数の代表品番を対象に測定を実施した。ＰＳには東洋スチレン株式会社製の品番：Ｇ１００Ｃ，Ｈ３５０，Ｈ４８５，Ｈ６５０，ＷＭ１Ｃ，ＷＭ２Ｃの樹脂を使用した。ＡＢＳにはユーエムジー・エービーエス株式会社製の品番：ＥＸ１８Ｘ，ＴＪ３Ｌ，ＶＷ２０，ＥＸ２３Ｘの樹脂を使用した。ＰＰには住友化学株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製の品番ＷＮ−１２と、出光石油化学株式会社製の品番：Ｊ３０５３Ｈ，Ｊ６０８３ＨＰおよび、湖南石油化学社（ＨＯＮＡＭ  ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯＲＰ．）製の品番Ｊ−３８０Ａの樹脂を使用した。【００４２】
なお、分別部材を介しての加熱温度以外の付着条件は、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒、樹脂サイズφ２ｍｍで、１００ｇｆ以上の付着強度が得られる加熱温度を溶着温度とした。【００４３】
図７から分かるように、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂ともに品種内で若干の溶着温度差があるものの、他の品種とは明確な溶着温度差があることを確認した。【００４４】
図７より、ＰＳとＡＢＳの分別は、分別部材を介して１１０〜１２５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１１４〜１２０℃の加熱温度が好ましい。【００４５】
ＡＢＳとＰＰの分別は、分別部材を介して１３０〜１４５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１３５〜１４２℃の加熱温度が好ましい。【００４６】
ＰＳとＰＰの分別は、分別部材を介して１１０〜１４５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１１４〜１４２℃の加熱温度が好ましい。【００４７】
ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰの分別は、第１番目の分別方法として、分別部材を介してまず１１０〜１２５℃で加熱することでＰＳを分別し、次いで、分別部材を介して１３０〜１４５℃に加熱すればＡＢＳとＰＰが分別できる。さらに、高純度の分別を目的とする場合は、まず１１４〜１２０℃に加熱することでＰＳを分別し、次いで、分別部材を介して１３５〜１４２℃に加熱すればＡＢＳとＰＰが分別できる。【００４８】
ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰの分別の第２番目の分別方法として、分別部材を介してまず１３０〜１４５℃に加熱することでＰＰを分別し、次いで、分別部材を介して１１０〜１２５℃に加熱すればＰＳとＡＢＳが分別できる。さらに、高純度の分別を目的とする場合は、分別部材を介してまず１３５〜１４２℃に加熱することでＰＰを分別し、次いで、分別部材を介して１１４〜１２０℃に加熱すればＰＳとＡＢＳが分別できる。【００４９】
（実施の形態）
以下、本発明による使用済み家電製品からの樹脂分別の実施の形態について説明する。【００５０】
本実施の形態では、使用済み家電製品を公知の方法で破砕し、磁力、風力や振動などを用いて概ねの金属材料等を分別除去した混在物を対象とする。【００５１】
本発明の樹脂分別方法は、分別部材を介してこの分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するもので、前記加圧工程では、複数の樹脂片などを一括で加圧するため、あらかじめ、混在物の粒子径を設定された範囲内に均一化することで、分別精度を向上できる。【００５２】
そこで、まず、前記概ねの金属材料等を分別除去した混在物の粒子径を篩を用いて均一化した。目開き４．７５ｍｍの篩を用いることで、混在物中の粗大物を除去し、目開き１．０ｍｍの篩を用いることで、混在物中の小さな混在片や粉末を取除き、粒子径が均一化された混在物を得た。【００５３】
次に、油圧式平板熱プレス機の下熱板の上に表面粗さＲａ＝３０μｍのサンドブラスト処理を施した厚さ１ｍｍの耐熱鋼板を設置し、前記耐熱鋼板の上に、前記粒子径が均一化された混在物を重なりがないように均質に並べた。前記均質に並べられた混在物の上にクッション材を配置し、前記均質に並べられた混在物を分別部材としての耐熱鋼板を介して第１次加熱加圧した。前記第１次加熱加圧の条件は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１１７℃で、加圧力は、混在物中の混在片１粒あたり１００ｇｆの平均圧力になるように設定し、６０秒間加熱加圧した。前記第１次加熱加圧後、前記耐熱鋼板と前記均質に並べられた混在物を一括で取り出し、冷却板の上で冷却した。前記耐熱鋼板と前記均質に並べられた混在物の表面温度が３０℃以下になってから、前記耐熱鋼板を傾けることで、前記均質に並べられた混在物に含まれる混在片のうち前記耐熱鋼板に未溶着の混在片を分別した。次に、前記耐熱鋼板に溶着した混在片を、溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、厚さ１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）片を用いて前記耐熱鋼板から剥離し、分別した。【００５４】
次に、前記第１次加熱加圧で未溶着の混在片を、分別部材としての耐熱鋼板を介して第２次加熱加圧し、未溶着の混在片と溶着した混在片を分別した。なお、第２次加熱加圧は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１３７℃で、温度条件以外は第１次加熱加圧と同一の条件とし、第２次加熱加圧後の分別は、前記第１次加熱加圧後の分別条件と同一の条件で実施した。【００５５】
次に前記第２次加熱加圧で未溶着の混在片を、第３次加熱加圧し、未溶着の混在片と溶着した混在片を分別した。なお、第３次加熱加圧は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１６５℃で、温度条件以外は第１次加熱加圧と同一の条件とし、第３次加熱加圧後の分別は、前記第１次加熱加圧後の分別条件と同一の条件で実施した。【００５６】
前記第１〜３次加熱加圧で分別された溶着した混在片と第３次加熱加圧で未溶着の混在片の定性分析を行った。【００５７】
前記第１〜３次加熱加圧で分別された溶着した混在片の目視および触診観察からは、樹脂材料のみが検知され、金属、木材、紙、フィルムなどは混在されていなかった。また、赤外吸光分析装置による組成分析では、前記第１次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＰＳ樹脂、前記第２次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＡＢＳ樹脂、前記第３次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＰＰ樹脂が検出された。【００５８】
また、第３次加熱加圧で未溶着の混在片の目視および触診観察からは、金属、木材、紙、フィルムが検出された。【００５９】
上記の説明では、分別対象の樹脂の混合物を分別部材を介して設定温度に加熱したが、分別部材を介さずに分別対象の樹脂の混合物を分別部材の上側から直接に設定温度に加熱して分別することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、未溶融の樹脂と分別する際に、あらかじめ表面形状を最適化した分別部材を採用することで、溶融した樹脂の付着強度を安定化して、高純度な樹脂材料が得られる樹脂の分別を実現でき、樹脂材料の再資源化に寄与できる。
【図１】
2008136165.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる２種類以上の樹脂のうちの２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に加熱し、
前記加熱された混在物を加圧して、前記加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記分別部材に付着させて樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項２】
溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも低い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、
次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別手順で未溶融の混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記第２の分別部材に載置された前記第１の分別手順で未溶着の混在物を、前記第１の分別手順で未溶着の混在物に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された混在物を第２次加圧して、前記第２次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別手順で未溶融の混在物から樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項３】
溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、
第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、
前記第１の分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも高い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂群を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、
次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別部材に付着された樹脂群を前記第１の分別部材から剥離し、前記剥離された樹脂群を、
この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である第２の分別部材に載置し、
前記第２の分別部材に載置された樹脂群を、前記第２の分別部材に載置された樹脂群に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された樹脂群を第２次加圧して、前記第２次加圧された樹脂群に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別部材に付着された樹脂群から樹脂を分別する樹脂の分別方法。
【請求項４】
分別部材の混在物を載置する側の表面が凹部を有し、前記分別部材の隣り合う凹部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記凹部の深さが４０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部の径が５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項５】
分別部材の混在物を載置する側の表面が円柱状凸部を有し、前記分別部材の隣り合う円柱状凸部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記円柱状凸部の高さが５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記円柱状凸部の底面の径が１００μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項６】
分別部材の混在物を載置する側の表面が、表面粗さがＲａ＝０．６μｍ以上かつ５５μｍ未満の凹凸を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂の分別方法。
【請求項７】
混在物にＰＳおよびＡＢＳが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項８】
混在物にＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項９】
混在物にＰＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の分別方法。
【請求項１０】
混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とする請求項２に記載の樹脂の分別方法。
【請求項１１】
混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とする請求項３に記載の樹脂の分別方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用済み家電製品の再資源化を目的とした、樹脂片が混在する混在物からの樹脂の分別技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の大量生産、大量消費、大量廃棄型の経済活動が、地球温暖化や資源の枯渇など地球規模での環境問題を引き起こしている。このような状況の中、循環型社会の構築に向けて、平成１３年４月から家電リサイクル法が完全施行され、使用済みになったエアコン、テレビ、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯機のリサイクルが義務付けられている。
【０００３】
従来、不要になった家電製品は、家電リサイクル工場で、破砕後に磁気、風力、振動などを利用して材料毎に分別回収し、再資源化されている。特に金属材料は、比重選別装置や磁気選別装置を用いることで、鉄、銅、アルミニウムなど材料毎に高純度で回収され、高い再資源化率が実現されている。
【０００４】
一方、樹脂材料では、軽比重物であるポリプロピレン（ＰＰ）が、水を活用した比重選別で高比重物と分別され、比較的高純度で回収されている。しかしながら、水を活用した比重選別は、大量の排水が発生することや比重の近いＰＳ（ポリスチレン）とＡＢＳ（アクリロニトリルスチレンブタジェン）が分別できないことが大きな課題となっている。
【０００５】
樹脂材料の再資源化に関する前記課題を考慮した分別方法が（特許文献１）（特許文献２）で提案されている。
（特許文献１）は、分別対象となる２種類の樹脂の溶融温度差を活用した分別方法で、分別対象の２種類の樹脂の溶融温度の中間温度になるように、一対の耐熱鋼製の周動面を加熱し、前記加熱した周動面の隙間に、分別対象の２種類の樹脂を通過させ、溶融温度の低い樹脂のみを前記加熱した周動面に付着させることで２種類の樹脂を分別する方法である。
【０００６】
また、（特許文献２）は、樹脂材料間の誘電損失の違いを利用した分別方法である。２種類以上の樹脂が混在する混在物に、電磁波などを印加して誘電加熱を施し、樹脂材料毎の発熱性状の違いによる溶融特性差を活用して分別する方法であり、これらの分別方法では、排水の発生がなく、樹脂材料の比重の影響も受けない。
【特許文献１】実開平４−１２６８２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２３４０３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、（特許文献１）では、ＰＰやＰＳなど他の物質への接着性が低い低極性分子物質では、溶融した樹脂の付着強度が不安定になり、高純度の分別が出来ない。また、低融点の樹脂と高融点の樹脂が同時に加熱された周動面の隙間を通過すると、溶融した低融点の樹脂に未溶融の高融点の樹脂が付いて、分別できないという課題も発生する。
【０００８】
また、（特許文献２）では、誘電損失特性の近い樹脂材料の分別ができないため、高純度での回収は困難である。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、排水の発生がなく、樹脂材料の比重および誘電損失特性の影響を受けない樹脂材料の高純度分別方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる２種類以上の樹脂のうちの２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に加熱し、前記加熱された混在物を加圧して、前記加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記分別部材に付着させて樹脂を分別することを特徴とする。
【００１０】
第２発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも低い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別手順で未溶融の混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記第２の分別部材に載置された前記第１の分別手順で未溶着の混在物を、前記第１の分別手順で未溶着の混在物に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された混在物を第２次加圧して、前記第２次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別手順で未溶融の混在物から樹脂を分別することを特徴とする。
【００１１】
第３発明の樹脂の分別方法は、溶融温度の異なる３種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、第１の分別手順として、前記粒子径を均一化された混在物を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である分別部材に載置し、前記第１の分別部材に載置された前記混在物を、前記溶融温度の異なる３種類以上の樹脂のうち、任意の２種類以上の樹脂の溶融温度よりも高い温度に第１次加熱し、前記第１次加熱された混在物を第１次加圧して、前記第１次加圧された混在物に混在する溶融した樹脂群を前記第１の分別部材に付着させることで、前記第１次加圧された混在物に混在する未溶融の混在物と分別し、次いで、第２の分別手順として、前記第１の分別部材に付着された樹脂群を前記第１の分別部材から剥離し、前記剥離された樹脂群を、この混在物を載置する側の表面に凹部または凸部の少なくとも一方を有し、隣り合う凹部または凸部の距離がこの混在物の最小粒径未満であり、前記凹部または前記凸部の高さが前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部または凸部の径が前記混在物の最小粒径未満である第２の分別部材に載置し、前記第２の分別部材に載置された樹脂群を、前記第２の分別部材に載置された樹脂群に含まれる任意の２種類の樹脂の溶融温度の間の温度に第２次加熱し、前記第２次加熱された樹脂群を第２次加圧して、前記第２次加圧された樹脂群に混在する溶融した樹脂を前記第２の分別部材に付着させることで、前記第１の分別部材に付着された樹脂群から樹脂を分別することを特徴とする。
【００１２】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が凹部を有し、前記分別部材の隣り合う凹部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記凹部の深さが４０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記凹部の径が５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とする。
【００１３】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が円柱状凸部を有し、前記分別部材の隣り合う円柱状凸部の距離が前記混在物の最小粒径未満であり、前記円柱状凸部の高さが５０μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満で、かつ前記円柱状凸部の底面の径が１００μｍ以上かつ前記混在物の最小粒径未満であることを特徴とすることができる。
【００１４】
この第１から３の発明は、１つの態様において、分別部材の混在物を載置する側の表面が、表面粗さがＲａ＝０．６μｍ以上かつ５５μｍ未満の凹凸を有することを特徴とすることができる。
【００１５】
この第１の発明は、混在物にＰＳおよびＡＢＳが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。
この第１の発明は、混在物にＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。
【００１６】
この第１の発明は、混在物にＰＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１４５℃以下の温度に加熱することを特徴とすることができる。
この第２の発明は、混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とすることができる。
【００１７】
この第３の発明は、混在物にＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰが含まれ、１３０℃以上かつ１４５℃以下の温度に第１次加熱することおよび１１０℃以上かつ１２５℃以下の温度に第２次加熱することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別する際に、溶融温度の異なる樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化してから、あらかじめ表面形状を最適化した分別部材を使用するので、溶融した樹脂の付着強度を安定化することができる。その結果、溶融した樹脂が未付着状態になって、未溶融の樹脂に混入することを防止でき、高純度な樹脂材料が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の樹脂の分別方法を、具体的な各実施の形態に基づいて説明する。
下記の表１は、家電製品に使用されている汎用樹脂品種であるＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂の溶融温度の測定結果である。それぞれの樹脂品種共に代表品番を対象に測定を実施した。ＰＳには東洋スチレン株式会社（ＴＯＹＯ  ＳＴＹＲＥＮＥ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）製の品番：Ｇ１００Ｃを使用した。ＡＢＳにはユーエムジー・エービーエス株式会社（ＵＭＧ  ＡＢＳ，Ｌｔｄ．）製の品番：ＶＷ２０を使用した。ＰＰには出光石油化学株式会社（Ｉｄｅｍｉｔｓｕ  Ｋｏｓａｎ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製の品番：Ｊ６０８３ＨＰを使用した。
【００２０】
【表１】
2008136165.tif 000012
【００２１】
溶融温度は、３００ｇｆの荷重をかけながら樹脂ペレットを昇温し、樹脂ペレットが軟化して、厚みの減衰が１％に達した温度とした。
この表１から分かるように、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂ともに他の品種とは明確な溶融温度差があることを確認した。
【００２２】
加熱で溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するためには、溶融樹脂を分別部材に付着させた後、未溶融で未付着の樹脂のみを分別部材から除去する必要がある。振動や風力、せん断力などを用いて、未付着の樹脂を分別部材から除去する際、分別部材に付着した溶融樹脂が一緒に除去されないためには、１００ｇｆ以上の付着強度を確保することが必要と考えられる。
【００２３】
下記の表２は、表１に示した溶融温度で、各樹脂品番の樹脂ペレットを耐熱鋼板製の分別部材に溶着したときの付着強度の測定結果である。いずれの樹脂品番でも付着力は、１００ｇｆを下回っており、分別部材を介してこの分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するためには、溶融した樹脂の分別部材への付着力を向上させる必要がある。
【００２４】
【表２】
2008136165.tif 000013
【００２５】
ＰＳやＰＰなどの低極性分子物質は、他の物質との分子間力が低いため、分別部材との付着力確保のためには、アンカー効果などの機械的な嵌め合い構造が有効であると考えられ、分別部材の表面構造の最適化について検討した。
【００２６】
図１は、樹脂の付着強度におよぼす分別部材の表面形状の影響を調べた結果である。図２に示したような、凹部１を表面に形成した耐熱鋼板２を分別部材として用いて、樹脂の付着強度におよぼす凹部１の径：Ｄ１の影響を測定した。凹部１の深さ：ｄ１＝６０μｍ、隣合う凹部１の距離：Ｌ１＝３００μｍで、加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。
【００２７】
ＰＳ樹脂の付着強度は、凹部１の径：Ｄ１＝５０μｍ以上で、約４００ｇｆの一定値を示したが、凹部１の径：Ｄ１＝２０μｍ以下では、１００ｇｆ以下になり、１０μｍで未接着状態になった。また、凹部１の径：Ｄ１が樹脂サイズ以上なると、樹脂が付着時に孔に入り込み脱着できなくなる。したがって、分別部材の凹部１の径：Ｄ１は５０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。
【００２８】
図３は、樹脂の付着強度におよぼす分別部材の表面凹部の深さの影響を調べた結果である。凹部１の径：Ｄ１＝２００μｍ、隣合う凹部１の距離：Ｌ１＝３００μｍで、分別部材を介しての加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。ＰＳ樹脂は、分別部材の凹部１の深さ：ｄ１＝２０μｍ以下では未接着状態になるが、深さ：ｄ１＝４０μｍでは１００ｇｆとなり、それ以上では、凹部１の深さに比例して付着強度が大きくなった。
【００２９】
さらに、凹部１の深さ：ｄ１＝２ｍｍ以上になると、一度付着した樹脂が脱着できなくなった。したがって、分別部材の凹部１の深さはｄ１＝４０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。
【００３０】
また、隣合う凹部１の距離：Ｌ１が、樹脂ペレットの径以上になると、樹脂ペレットが凹部１と接触しない場合があるので、隣合う凹部１の距離：Ｌ１は、樹脂の最小粒径未満が好ましい。
【００３１】
図４は、図５に示したような円柱状凸部３を表面に形成した耐熱鋼板を分別部材として用いて、樹脂の付着強度におよぼす円柱状凸部３の高さ：ｈ１の影響を測定した結果である。円柱状凸部３の底面径：Ｄ２＝２００μｍ、隣合う円柱状凸部の距離：Ｌ２＝３００μｍで、分別部材を介しての加熱温度１００℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。ＰＳ樹脂の付着強度は、円柱状凸部３の高さ：ｈ１＝５０μｍ以上で、約２５０ｇｆの一定値を示したが、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２＝２０μｍ以下では、付着強度が１００ｇｆ未満になり、Ｄ２＝１０μｍで未接着状態になった。また、円柱状凸部３の高さが樹脂サイズ以上になると、樹脂の付着力が強すぎるため脱着できなくなる。したがって、分別部材の円柱状凸部３の高さは、ｈ１＝５０μｍ以上かつ樹脂の最小粒径未満が好ましい。
【００３２】
円柱状凸部３の底面径は、１００μｍ未満になると円柱状凸部の構造体としての強度が低下する。また、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２が樹脂ペレットの径以上になると、機械的な嵌め合い効果が得られない場合があるので、円柱状凸部３の底面径：Ｄ２は、１００μｍ以上かつ、樹脂の最小粒径未満が好ましい。また、隣合う円柱状凸部３の距離：Ｌ２は、樹脂ペレットの径以上になると、機械的な嵌め合い構造が得られない場合があるので、樹脂の最小粒径未満が好ましい。なお、本実施の形態では、分別部材の表面に凹部または凸部の一方を形成することで、良好な樹脂の付着強度が得られているが、分別部材の表面に凹部および凸部の両方を形成した場合でも、同様に良好な樹脂の付着強度が得られる。
【００３３】
図６は、平均粒径が２４〜５５０μｍであるアルミナ系の研磨材を用いてサンドブラスト処理を施した耐熱鋼板を分別部材として、分別部材の表面粗さと樹脂の付着強度の関係を調べた結果である。なお、加熱温度１１０℃、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒の条件で、φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレット（東洋スチレン株式会社製  Ｇ１００Ｃ）を付着した。サンドブラスト処理により付着強度が向上することがわかった。また、Ｒａ＝０．４μｍ未満では付着強度が得られない。また、Ｒａ＝５５μｍを超えると粗化面内に樹脂残りが発生し、分別部材のメンテナンスが必要となる。したがって表面粗さは、Ｒａ＝０．６μｍ以上かつＲａ＝５５μｍ未満が好ましい。なお、一般的に算術平均粗さＲａは、最大高さＲｙの１／１０から１／３の値を示し、本実施例のサンプルの実測結果でも同様の傾向となり、Ｒａ＝５５μｍの分別部材の表面凹凸の大きさは、前記φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレットの径よりもかなり小さいことが確認できた。また、サンドブラスト処理で用いた研磨材の粒径が５５０μｍ以下なので、理論上、隣り合う頂点の距離は、５５０μｍ以下になり、前記φ２ｍｍのＰＳ樹脂ペレットの径よりもかなり小さくなっている。
【００３４】
図７は、表面粗さＲａ＝３０μｍになるように、サンドブラスト処理を施した耐熱鋼板を分別部材として、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂の溶着温度を測定した結果である。それぞれの樹脂品種共に複数の代表品番を対象に測定を実施した。ＰＳには東洋スチレン株式会社製の品番：Ｇ１００Ｃ，Ｈ３５０，Ｈ４８５，Ｈ６５０，ＷＭ１Ｃ，ＷＭ２Ｃの樹脂を使用した。ＡＢＳにはユーエムジー・エービーエス株式会社製の品番：ＥＸ１８Ｘ，ＴＪ３Ｌ，ＶＷ２０，ＥＸ２３Ｘの樹脂を使用した。ＰＰには住友化学株式会社（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）製の品番ＷＮ−１２と、出光石油化学株式会社製の品番：Ｊ３０５３Ｈ，Ｊ６０８３ＨＰおよび、湖南石油化学社（ＨＯＮＡＭ  ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＯＲＰ．）製の品番Ｊ−３８０Ａの樹脂を使用した。
【００３５】
なお、分別部材を介しての加熱温度以外の付着条件は、加圧力３００ｇｆ、加圧時間６０秒、樹脂サイズφ２ｍｍで、１００ｇｆ以上の付着強度が得られる加熱温度を溶着温度とした。
【００３６】
図７から分かるように、ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰ樹脂ともに品種内で若干の溶着温度差があるものの、他の品種とは明確な溶着温度差があることを確認した。
図７より、ＰＳとＡＢＳの分別は、分別部材を介して１１０〜１２５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１１４〜１２０℃の加熱温度が好ましい。
【００３７】
ＡＢＳとＰＰの分別は、分別部材を介して１３０〜１４５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１３５〜１４２℃の加熱温度が好ましい。
【００３８】
ＰＳとＰＰの分別は、分別部材を介して１１０〜１４５℃に加熱すれば概ねの分別が可能で、さらに高純度な分別を実施する場合は、１１４〜１４２℃の加熱温度が好ましい。
ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰの分別は、第１番目の分別方法として、分別部材を介してまず１１０〜１２５℃で加熱することでＰＳを分別し、次いで、分別部材を介して１３０〜１４５℃に加熱すればＡＢＳとＰＰが分別できる。さらに、高純度の分別を目的とする場合は、まず１１４〜１２０℃に加熱することでＰＳを分別し、次いで、分別部材を介して１３５〜１４２℃に加熱すればＡＢＳとＰＰが分別できる。
【００３９】
ＰＳ、ＡＢＳおよびＰＰの分別の第２番目の分別方法として、分別部材を介してまず１３０〜１４５℃に加熱することでＰＰを分別し、次いで、分別部材を介して１１０〜１２５℃に加熱すればＰＳとＡＢＳが分別できる。さらに、高純度の分別を目的とする場合は、分別部材を介してまず１３５〜１４２℃に加熱することでＰＰを分別し、次いで、分別部材を介して１１４〜１２０℃に加熱すればＰＳとＡＢＳが分別できる。
【００４０】
（実施の形態）
以下、本発明による使用済み家電製品からの樹脂分別の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、使用済み家電製品を公知の方法で破砕し、磁力、風力や振動などを用いて概ねの金属材料等を分別除去した混在物を対象とする。
【００４１】
本発明の樹脂分別方法は、分別部材を介してこの分別部材上で加熱された混在物を加圧し、混在物に混在する溶融した樹脂を分別部材に付着させて、未溶融の樹脂と分別するもので、前記加圧工程では、複数の樹脂片などを一括で加圧するため、あらかじめ、混在物の粒子径を設定された範囲内に均一化することで、分別精度を向上できる。
【００４２】
そこで、まず、前記概ねの金属材料等を分別除去した混在物の粒子径を篩を用いて均一化した。目開き４．７５ｍｍの篩を用いることで、混在物中の粗大物を除去し、目開き１．０ｍｍの篩を用いることで、混在物中の小さな混在片や粉末を取除き、粒子径が均一化された混在物を得た。
【００４３】
次に、油圧式平板熱プレス機の下熱板の上に表面粗さＲａ＝３０μｍのサンドブラスト処理を施した厚さ１ｍｍの耐熱鋼板を設置し、前記耐熱鋼板の上に、前記粒子径が均一化された混在物を重なりがないように均質に並べた。前記均質に並べられた混在物の上にクッション材を配置し、前記均質に並べられた混在物を分別部材としての耐熱鋼板を介して第１次加熱加圧した。前記第１次加熱加圧の条件は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１１７℃で、加圧力は、混在物中の混在片１粒あたり１００ｇｆの平均圧力になるように設定し、６０秒間加熱加圧した。前記第１次加熱加圧後、前記耐熱鋼板と前記均質に並べられた混在物を一括で取り出し、冷却板の上で冷却した。前記耐熱鋼板と前記均質に並べられた混在物の表面温度が３０℃以下になってから、前記耐熱鋼板を傾けることで、前記均質に並べられた混在物に含まれる混在片のうち前記耐熱鋼板に未溶着の混在片を分別した。次に、前記耐熱鋼板に溶着した混在片を、溶融温度の異なる２種類以上の樹脂が混在する混在物の粒子径を、予め設定された範囲内に均一化し、厚さ１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）片を用いて前記耐熱鋼板から剥離し、分別した。
【００４４】
次に、前記第１次加熱加圧で未溶着の混在片を、分別部材としての耐熱鋼板を介して第２次加熱加圧し、未溶着の混在片と溶着した混在片を分別した。なお、第２次加熱加圧は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１３７℃で、温度条件以外は第１次加熱加圧と同一の条件とし、第２次加熱加圧後の分別は、前記第１次加熱加圧後の分別条件と同一の条件で実施した。
【００４５】
次に前記第２次加熱加圧で未溶着の混在片を、第３次加熱加圧し、未溶着の混在片と溶着した混在片を分別した。なお、第３次加熱加圧は、耐熱鋼板を介して加熱温度が１６５℃で、温度条件以外は第１次加熱加圧と同一の条件とし、第３次加熱加圧後の分別は、前記第１次加熱加圧後の分別条件と同一の条件で実施した。
【００４６】
前記第１〜３次加熱加圧で分別された溶着した混在片と第３次加熱加圧で未溶着の混在片の定性分析を行った。
前記第１〜３次加熱加圧で分別された溶着した混在片の目視および触診観察からは、樹脂材料のみが検知され、金属、木材、紙、フィルムなどは混在されていなかった。また、赤外吸光分析装置による組成分析では、前記第１次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＰＳ樹脂、前記第２次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＡＢＳ樹脂、前記第３次加熱加圧で分別された溶着した混在片からはＰＰ樹脂が検出された。
【００４７】
また、第３次加熱加圧で未溶着の混在片の目視および触診観察からは、金属、木材、紙、フィルムが検出された。
上記の説明では、分別対象の樹脂の混合物を分別部材を介して設定温度に加熱したが、分別部材を介さずに分別対象の樹脂の混合物を分別部材の上側から直接に設定温度に加熱して分別することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、未溶融の樹脂と分別する際に、あらかじめ表面形状を最適化した分別部材を採用することで、溶融した樹脂の付着強度を安定化して、高純度な樹脂材料が得られる樹脂の分別を実現でき、樹脂材料の再資源化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図２】本発明の実施の形態を示す表面に凹部を形成した分別部材の構造図
【図３】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図４】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図５】本発明の実施の形態を示す表面に円柱状凸部を形成した分別部材の構造図
【図６】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着強度と分別部材の表面形状の関係図
【図７】本発明の実施の形態を示す樹脂の付着温度の測定結果の説明図
【符号の説明】
【００５０】
１  凹部
２  耐熱鋼板
３  円柱状凸部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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