(57)【要約】【課題】分別収集された廃プラスチック中の廃ポリオレフィン類を再生加工原料としてリサイクルする。【解決手段】収集廃プラスチックを開梱もしくは切断し、混在する異物を除去し、異物を除去した廃プラスチックを破砕し、破砕した廃プラスチック中から風簸分別法によって廃プラスチック類を分離、回収する。回収した廃プラスチックから比重分別法により廃ポリオレフィン類を分別し、この廃ポリオレフィン類を押出機に供給して溶融ストランドをベルトコンベア上に押し出し、ベルトコンベア上で散水してストランドの表面を固化させ、ストランドカッターに引き取り連続的に切断してペレット化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分別収集などによって収集された廃プラスチック中から廃ポリオレフィン類を分離してリサイクルする方法であって、前記の収集廃プラスチックを開梱もしくは切断し、混在する異物を除去し、異物を除去された廃プラスチックを破砕し、破砕された廃プラスチック中から風簸分別法によって廃プラスチック類を分離して回収し、回収された廃プラスチック中から比重分別法により廃ポリオレフィン類を分別し、分別された廃ポリオレフィン類を押出機に供給して加熱、溶融し、溶融ストランドをベルトコンベア上に押し出し、ベルトコンベア上でストランドに散水して少なくもストランドの表面を固化させ、固化されたストランドをストランドカッターに引き取り連続的に切断してペレット化することにより、廃ポリオレフィン類を再生加工原料としてリサイクルすることを特徴とする廃ポリオレフィン類のリサイクル方法。
【請求項２】
分別収集などによって収集された廃プラスチック中から廃ポリオレフィン類を分離してリサイクルするシステムであって、
前記の収集廃プラスチックを開梱もしくは切断するＡ工程と、
開梱、切断された廃プラスチック中から手選別および／または振動ふるいを用いて混在する異物を分離、除去するＢ工程と、
異物を除去された廃プラスチックを破砕するＣ工程と、
破砕された廃プラスチック中から風簸分別の原理を用いた乾式重力分級機によって廃プラスチックを分離して回収するＤ工程と、
回収された廃プラスチック中から比重差を利用してポリオレフィン類を分離するＥ工程と、
分離された廃ポリオレフィン類を押出機に供給して溶融ストランドに成形し、ベルトコンベア上に押し出して散水によって冷却し、少なくもストランド表面を固化するＦ工程と、
固化されたストランドを切断してペレット化するＧ工程と、
を含むことを特徴とする廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項３】
前記のＢ工程において、振動ふるいのふるい下に分離された異物中に混入する廃プラスチックを分離して前記Ｃ工程に送り、Ｂ工程からの廃プラスチックに合流させ、破砕することを特徴とする請求項２に記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項４】
前記のＣ工程において、廃プラスチックの破砕が複数段階に分けて実施されていることを特徴とする請求項２または３に記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項５】
前記のＢ工程及び／又はＣ工程に、１又は複数の磁気選別分離機を設けたことを特徴とする請求項２、３または４に記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項６】
前記のＤ工程に用いる乾式重力分級機として、Ｕ字形ダクトを１段又は複数段連結し、それぞれ上昇気流により廃プラスチックを飛翔させて沈降する異物と分離する上昇流型重力分級機を用いることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項７】
前記のＤ工程とＥ工程との間に洗浄・脱水機を設けて廃プラスチックに混在する異物を洗浄除去することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項８】
前記の比重差により廃プラスチックからポリオレフィンを分別するＥ工程において、水を媒体とする連続式比重分離槽が用いられていることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項９】
前記のＥ工程とＦ工程との間に洗浄・脱水機を設けて、廃ポリオレフィン類に混在する異物を洗浄除去することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項１０】
Ｅ工程とＦ工程との間に仕上粉砕機を設けたことを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【請求項１１】
Ｅ工程とＦ工程との間にストックホッパーを設けたことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の廃ポリオレフィン類のリサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、広く一般から分別回収された廃プラスチックから廃ポリオレフィン類を分離し、再生加工原料としてリサイクルする方法、およびそのシステムに関する。さらに詳しくは、主として一般家庭から分別廃棄され回収された、ペットボトルを除く容器包装等の廃プラスチックをリサイクル利用するために、成形プラスチック商品の加工原料として廃ポリオレフィン類を再生するマテリアルリサイクル方法およびそのシステムに関する。
【０００２】
なお、本発明において「廃プラスチック」は、平成７年に公布された「容器包装廃棄物の分別収集に関する省令」第２条に記載された表中、「八」に属するペットボトルを除くプラスチックが主たる対象になるが、これらに限定されるものではなく、これに準ずる廃棄プラスチックであって廃ポリオレフィン類を含む廃プラスチックを意味する。
【０００３】
【従来の技術】
廃プラスチックのリサイクルは、廃プラスチックを燃焼させてエネルギー源として回収するサーマルリサイクルと、物質として再利用するマテリアルリサイクルとに大別され、後者には廃プラスチックを炭化水素などの原料成分に分解し化学原料として再利用するケミカルリサイクル、加圧・溶融して杭やブロックなどに加工するに再生加工リサイクル、ペレットなどの加工原料として再利用する再生加工原料リサイクルがある。現在、廃プラスチックのリサイクルはケミカルリサイクルと再生加工リサイクルとが主流であるが、廃ペットボトルでは再度加工原料のＰＥＴにリサイクルされ、付加価値のある商品として経済的にも比較的有利に成形加工されている。
【０００４】
ペットボトル以外にも、家庭などからはポリオレフィン類、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、塩化ビニリデンなどの多種、大量のプラスチックが廃棄され、通称「その他のプラスチック」として収集されている。この収集された廃プラスチックにはプラスチック以外の物質が紛れ込んでいるので、回収時の状態のままではマテリアルリサイクルに供することができない。しかし、廃プラスチックから異物の分離するのには高いコストを要するので、大まかに分離や洗浄して、高い物性を要せずある程度の異物の混入があってもよく、かつ単純に加熱・加圧して直接、製品化することのできる園芸用品などとして再生加工されるか、高炉還元剤としてマテリアルリサイクルされることが多かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような従来の廃プラスチックリサイクル方法は、再生される商品の付加価値が低く、かつ用途が限られるので量、質共にあまり期待することができないという将来先詰まりの問題があった。しかし、廃プラスチックを成形加工原料として経済的に再生することに成功すれば、その時々の需要に応じた幅広い商品として有利に再利用できることになり、本格的なリサイクルとしてその前途は明るいものになる。
【０００６】
ところで、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン類は、いずれも熱可塑性であって物理的、化学的特性が類似する上、相溶性があり、用途が多様でしかも共通するものが多い。前記廃プラスチックに含まれるポリエチレンやポリプロピレンなどをポリオレフィン類として分別し、ポリオレフィン類のペレットとして実用的な成形加工原料にリサイクルすることが、廃プラスチックリサイクルの重要な一環であるとの判断のもと、本発明は、収集された廃プラスチックから廃ポリオレフィン類を容易かつ安定して経済的に分別し、ペレット化することのできる手段を課題として研究した結果、完成されたのである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決する手段として、分別収集などによって収集された廃プラスチック中から廃ポリオレフィン類を分離してリサイクルする方法であって、前記の収集廃プラスチックを開梱もしくは切断し、混在する異物を除去し、異物を除去された廃プラスチックを破砕し、破砕された廃プラスチック中から風簸分別法によって廃プラスチック類を分離して回収し、回収された廃プラスチック中から比重分別法により廃ポリオレフィン類を分別し、分別された廃ポリオレフィン類を押出機に供給して加熱、溶融し、溶融ストランドをベルトコンベア上に押し出し、ベルトコンベア上でストランドに散水して少なくもストランドの表面を固化させ、固化されたストランドをストランドカッターに引き取り連続的に切断してペレット化することにより、廃ポリオレフィン類を再生加工原料としてリサイクルすることを特徴とする廃ポリオレフィン類のリサイクル方法を提供する。
【０００８】
また本発明は、分別収集などによって収集された廃プラスチック中から廃ポリオレフィン類を分離してリサイクルするシステムであって、前記の収集廃プラスチックを開梱もしくは切断するＡ工程と、開梱、切断された廃プラスチック中から手選別および／または振動ふるいを用いて混在する異物を分離、除去するＢ工程と、異物を除去された廃プラスチックを破砕するＣ工程と、破砕された廃プラスチック中から風簸分別の原理を用いた乾式重力分級機によって廃プラスチックを分離して回収するＤ工程と、回収された廃プラスチック中から比重差を利用してポリオレフィン類を分離するＥ工程と、分離された廃ポリオレフィン類を押出機に供給して溶融ストランドに成形し、ベルトコンベア上に押し出して散水によって冷却し、少なくもストランド表面を固化するＦ工程と、固化されたストランドを切断してペレット化するＧ工程と、を含むことを特徴とする廃ポリオレフィン類のリサイクルシステムを提供する。
【０００９】
前記の廃ポリオレフィン類リサイクルシステムのＢ工程においては、振動ふるいのふるい下に分離された異物中に混入する廃プラスチックを分離して前記Ｃ工程に送り、Ｂ工程からの廃プラスチックに合流させ、破砕することができる。また、必要によっては前記のＣ工程において、廃プラスチックの破砕を複数段階に分けて実施してもよく、望ましくは前記のＢ工程及び／又はＣ工程に、１又は複数の磁気選別分離機を設け、磁性体を分離する。
【００１０】
前記のＤ工程に用いる乾式重力分級機として、Ｕ字形ダクトを１段又は複数段連結し、それぞれ上昇気流により廃プラスチックを飛翔させて沈降する異物と分離する上昇流型重力分級機が好適である。また、前記のＤ工程とＥ工程との間に洗浄・脱水機を設けて廃プラスチックに混在する異物を洗浄除去することが好ましい。前記の比重差により廃プラスチックからポリオレフィンを分別するＥ工程においては、水を媒体とする連続式比重分離槽が好ましく用いられる。さらに、前記のＥ工程とＦ工程との間に洗浄・脱水機を設けて、廃ポリオレフィン類に混在する異物を徹底的に除去してもよい。押出機への廃ポリオレフィンの供給を円滑にするために、前記の洗浄・脱水機とＦ工程との間に仕上粉砕機、あるいはストックホッパーを設けるとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る廃ポリオレフィン類のリサイクル方法およびそのシステムの基本的な流れは、ペットボトルを除く、一般から分別回収された容器包装用に使用された廃プラスチックを、開梱もしくは切断して扱いやすくするＡ工程、開梱、切断された廃プラスチック中から手選別および／または振動ふるいなどの単純な手段を用いて混在する土砂、びん、紙袋、金属片などの異物を分離、除去するＢ工程と、異物を除去された廃プラスチックを風簸に適当な大きさに破砕するＣ工程と、破砕された廃プラスチック中から風簸分別の原理を用いた乾式重力分級機によって廃プラスチックを異物から分離し回収するＤ工程と、回収された廃プラスチック中から比重差を利用して他の廃プラスチックとポリオレフィン類とを分離するＥ工程と、分離された廃ポリオレフィン類を押出機に供給して溶融ストランドに成形し、ベルトコンベア上に押し出して散水によって冷却し、少なくもストランド表面を固化するＦ工程、および固化されたストランドを切断してペレット化するＧ工程とからなる。
【００１２】
本発明は、前記の基本的な工程に加えて、実施条件に応じ適宜に、例えば洗浄・脱水工程、粉砕工程やさらなる分離工程を付加したり、前後を組み替えたり、被処理物のバイパスルート、循環ルートを設けることができる。また、本発明において再生加工原料化することのできる廃プラスチックは、前記の廃プラスチックに限定されるものではなく、その発生源は問わない。以下、本発明の実施形態を前記の各工程について具体例をあげて順次詳しく説明する。図１は本発明に係る廃ポリオレフィン類のリサイクルシステムの一例を示すフローチャートであってＡ〜Ｇは前記の工程を示す。図２〜図４は全体の工程を分割して例示した説明図である。
【００１３】
さて、一般家庭等から分別収集されたペットボトルを除く廃プラスチックは、再生加工原料としてリサイクルするため、通常、一旦べールに圧縮梱包されてリサイクル工場に届けられる。廃プラッスチックのべール１１を受け取った工場では、廃プラスチックと異物とを分離し易いように開梱しあるいは油圧式シャー１２などを用いて切断し、解きほぐす。必要により解碎機を利用する。
【００１４】
解きほぐされた収集廃プラスチックは、まず、混在する土砂、ガラス、陶磁器、金属などの異物が粗選別により除去される。廃プラスチックは大部分がある程度の大きさの容器包装類であるので、振動ふるい１３などを用い土砂、ガラス片、陶磁器片、金属片などの比較的形状の小さい異物をふるい分けふるい下として分離する。ふるい目は３０〜１００ｍｍ程度が好ましい。
【００１５】
上記の異物とともにふるい下に混入した廃プラスチックは、必要により例えば吸引ブロワ１４や風簸分離により回収し、工程中の然るべき位置に廃プラスチックとして戻すとよい。本例では吸引ブロワ１４を用いて後述の２次破砕機１９の供給側に風送されている。廃プラスチックに混入したガラスびんやキャップ、紙袋、金属類などの目につく比較的形状の大きな異物は、廃プラスチック容器や包装類と共にふるい上に残るので、例えば選別用ベルトコンベア１５上に広げて手選別により除去する。また、混入している鉄や磁性鋼などの磁性体は、磁気選別機１６を利用して分離、除去するとよい。本実施形態例のように装置間の搬送用コンベア１７の前後、あるいは次工程の破砕機１８、１９の前後などに複数段に設け鉄鋼類を確実に取り除いておくことが望ましい。
【００１６】
粗選別された廃プラスチックは、破砕機により次工程において廃プラスチックを風簸、回収するのに適する大きさ、好ましくは一辺が１０〜５０ｍｍ程度になるように破砕する。破砕が１段で困難な場合には直列に複数台を用い順次に所要の大きさまで粉砕する。本実施形態例では一次破砕機（粗破砕機）１８と二次破砕機（細破砕機）１９とを用い、２段に分けて破砕されている。破砕機としては、廃プラスチックは一般にフィルム系のものの比率が多いのでロータリーカッターが好適である。
【００１７】
つぎに、破砕された廃プラスチック中から異物を含まないように廃プラスチックを回収する。この回収には風簸の原理を利用する乾式重力分級機２０が好ましく用いられ、なかでも図５に例示したＵ字形ダクト複数段タイプの上昇流型重力分級機が好適である。Ｕ字形ダクトタイプの上昇流型２段式重力分級機について図５を参照して簡単に説明する。この重力分級機は、胴がＵ字形に湾曲した２段の円筒または角筒のダクト５１、５２で構成され、各ダクトの上端の一方を供給口５３、５４として、かつ前段ダクトの供給口５３にはサイクロン５５により分離された気送廃プラスチックの取出口５６が接続される。他方の上端には、分離された廃プラスチックの取出口５７、５８としてそれぞれ吸引ブロワー５９の吸入側に接続される。各ダクトの底部には分離された重い異物の排出口６０、６１が、さらに、気体取入口６２、６３を各異物排出口６０、６１よりも上流側に設け、前段の異物排出口６０と後段供給口５４とが接続されている。
【００１８】
吸引ブロワー５９によって気体取入口６２、６３からダクト５１、５２内に適量の気体を流入させることにより、Ｕ字形ダクト５１、５２の供給口５３、５４側には緩やかな下降気流を、吸引ブロワー５９側には適度な上昇気流を生じさせる。ダクト５１、５２内の廃プラスチックは前記上昇気流により舞い上がって取出口５７、５８に、異物は落下し排出口６０を経て６１から排出され、廃プラスチックが容易に風簸、回収される。
【００１９】
前記の上昇流型重力分級機は、廃プラスチックと紙類とを分離する場合にも利用できる。通常、廃プラスチックがＵ字形ダクトの底部取出口から紙類は上部取出口を経てサイクロンの下部取出口から排出される。Ｕ字形ダクトを多段に組んで分離効率を向上することができる。
【００２０】
異物を含まないように分離された破砕廃プラスチックは各種のプラスチックが混合しているので、それらの中から所要の廃ポリオレフィン類を分離する。本例においては分離媒体を水とする連続式比重分離水槽２１用い、プラスチック間の比重差を利用して、比重が１を超えないプラッスチックを分離する。比重が１以下として分離されるプラッスチックは、実質的に、熱可塑性であって互いに加工性などの特性が類似し相溶性がよく成形加工の原料として用途の期待できるポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン類である。比重が１を超えるプラスチックとして、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素樹脂などの熱硬化性樹脂やポリ塩化ビニール、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、メタクリル樹脂、繊維素樹脂などが分離され、別途、利用される。
【００２１】
比重差によって分離された廃ポリオレフィン類は、押出機２６に送入するために洗浄脱水機２２により洗浄、脱水され、さらに遠心分離式脱水機２３などを用いて水切りされる。洗浄脱水機２２として竪形連続洗浄脱水機が好適である。ブリッジを防止して押出機２６への供給を円滑にするなど、必要があれば、廃ポリオレフィン類を仕上粉砕機２４を用い小さく破砕する。また、ホッパーストッカー２５を設けて前後の工程の操業安定化、トラブルへの対処を図っておくことが望ましい。廃ポリオレフィン類以外の比重が１を超える廃プラスチックは、別途処理して利用される。
【００２２】
ついで、廃ポリオレフィン類は、ベント付押出機２６に送入され、加熱、溶融されて、ストランドに成形される。通常、廃ポリオレフィン類は、フィルム状のものが多く、かさ比重が小さく、脱水後においてもかなりの水分を含んでいる。収集廃プラスチックや先行する処理方法にもよるが、容器包装類の廃プラスチックから分離され、前記本発明の処理を行った場合、分離されたポリオレフィン類は約２０重量％の水分率、かさ比重が０．２程度になっていることが多い。したがって、ストランドの連続成形には、かさ高な供給廃プラッスチックを圧縮、溶融し、発生する水蒸気や分解気化物を機外に放出できる、圧縮率が高くベント付の単軸又は２軸押出機を用いる。
【００２３】
ポリオレフィン類は、ベント式押出機２６中を先端に向かって送られながら加熱、溶融、混練、脱泡され、先端の多孔ダイを通して溶融ストランド２７に成形されて押し出される。押出機２６の先端、ブレーカプレートの上流側には装着状態のままで目詰まりしたスクリーンパックを交換するためのスクリーンチェンジャー２７を装着することが好ましい。供給される廃プラスチックには比較的固形異物の混入が多く目詰まりの頻度が高いので、スクリーンパックの交換作業を容易にして連続運転を続行するのに有効である。
【００２４】
本発明において、押し出した溶融ストランド２８はネットベルトコンベア２９上に吐出させ、ベルトコンベア２９上のストランドには冷却水を散布して冷却し、表面を凝固しながらストランドカッター３０へと搬送する。前記の冷却水の散布方法にとくに制限はなく、冷却水を噴射し、シャワー状にし、あるいは水膜状にするなどしてストランドに冷却水を接触させ、少なくともストランド表面を固化状態にする。ベルトには、ネットベルト、通常は金網を使用する。ベルトコンベア上においてストランドを冷却することによって、異物の混入、スクリーンパットの交換、複数のプラスチックが混合することなどが原因となって発生するストランドの吐出切れや、吐出後の急冷による破断に対しても、続いて再吐出されるストランドが再びベルト上を送られるので、操業を停止する必要はなく、連続して操業をすることができる。
【００２５】
さらに、前記のストランドを例えば回転刃式ストランドカッター３０に引き取り、固定刃上に送り込んで、冷却水を散布してペレット及び切断刃を冷却しながら、回転刃との間でストランドを連続切断し、再ペレット化する。ストランドカッターとしては、この他、ギロチンカッターなどを用いることができる。切断されるストランドは、芯部まで凝固されていない方が固化させたストランドよりも、切断時においてストランドが切断されないで粉砕される割合が小さくなり有利である。
【００２６】
切断されたペレットは、脱水機、例えば竪形連続遠心脱水機３１を用いてペレットに同伴される散布水を脱水し、さらに連続式振動ふるいなどの選別機ローダ３２を通過させて粉末状のプラスチックを選別、除去し、ペレットの商品価値を向上させておくとよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の利用によって、分別回収された廃プラスチック中から極めて異物混入の少ないポリオレフィン類を連続操業により分離し、再生加工用原料のペレットとして有利に回収することができる。経済的にも廃プラスチックのリサイクル利用に貢献するものと期待される
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃ポリオレフィン類のリサイクルシステムの一例を示すフローチャート
【図２】全体の工程を分割して例示した説明図（Ａ〜Ｃ１工程を含む）
【図３】全体の工程を分割して例示した説明図（Ｃ２〜Ｅ工程を含む）
【図４】全体の工程を分割して例示した説明図（Ｅ、Ｆ工程間のオプション工程）
【図５】全体の工程を分割して例示した説明図（Ｆ、Ｇ工程を含む）
【図６】Ｕ字形ダクト２段タイプの上昇流型重力分級機説明図
【符号の説明】
１１：ベール                      １２：油圧式シャー
１３：連続振動ふるい              １４：吸引ブロワー
１５：選別用ベルトコンベアー      １６：磁気選別機
１７：搬送用コンベア              １８：一次破砕機
１９：二次破砕機                  ２０：乾式重力分級機
２１：連続式比重分離水槽          ２２：竪形連続洗浄脱水機
２３：遠心分離式脱水機            ２４：仕上粉砕機
２５：ストックホッパー            ２６：ベント付押出機
２７：スクリーンチェンジャー      ２８：溶融ストランド
２９：ネットベルトコンベアー      ３０：回転刃式ストランドカッター
３１：竪形連続遠心脱水機          ３２：選別機ローダ
３３：ポリオレフィンペレット
Ｈ：重比重廃プラスチック          Ｗ：異物
５１：前段Ｕ字形ダクト            ５２：後段Ｕ字形ダクト
５３：前段供給口                  ５４：後段供給口
５５：サイクロン                  ５６：気送廃プラスチックの取出口
５７：前段廃プラスチック取出口    ５８：後段廃プラスチック取出口
５９：吸引ブロワー                ６０：前段異物の排出口
６１：（後段）異物の排出口        ６２：前段気体取入口
６３：後段気体取入口
【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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