(57)【要約】本発明の課題は、主として連続的に大量に処理でき、かつ、ポリエチレン及び／又はポリプロピレン、ポリスチレン並びにポリエステルから構成されるポリエチレンテレフタレート製ボトル屑を対象とし、高純度のポリエステル成分を高回収率で分別回収する方法を提供することにある。本発明の課題は、予め破砕プラスチックを水スラリーとして、円筒槽に旋回流が生じるように一定速度範囲で且つ水が一定速度範囲で上昇するように水スラリーを供給し、比重の大きいポリエステルを円筒槽内の沈降成分として、比重の軽いプラスチックを円筒槽上部からのオーバーフロー成分として回収することを特徴とする廃棄プラスチックの分離方法によって解決することができる。
2008004600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め破砕された廃棄プラスチックから特定比重のプラスチックを回収する方法であって、下記（ａ）〜（ｄ）の工程を持つ分別装置を用いて分離することを特徴とする廃棄プラスチックの分離方法。
（ａ）破砕された廃棄プラスチック供給口及び水供給口を有し、下部に抜き出し口を有する混合槽において、破砕された廃棄プラスチックを該破砕された廃棄プラスチック供給口から、水を該水供給口から該混合槽内に供給し、該破砕された廃棄プラスチックと該水を混合槽内で混合して水スラリーをなし、該抜き出し口から抜き出し、搬送設備にて廃棄プラスチックの水スラリーを工程（ｂ）に搬送する工程
（ｂ）水スラリー供給口、オーバーフロー口及び下部に抜き出し口を有し母線が鉛直方向にある円筒槽と、該円筒槽の下部にある抜き出し口に連結管を介して該円筒槽内部の充填物を外部に取り出すための搬送設備を有する装置に対し、該円筒槽内に水の旋回流れが生じるように該円筒槽内部を構成する円柱曲面から該円柱曲面の円の接線方向に設置された１箇所以上の水スラリー供給口より速度が１．５ｍ／秒以下で工程（ａ）の廃棄プラスチックの水スラリーを円筒槽内部へ供給する工程
（ｃ）該円筒槽内部を水の旋回流れによる該円筒槽の鉛直方向への上昇速度が２〜２０ｍｍ／秒である水流により、水スラリー供給口から上方の鉛直方向への距離が該円筒槽内径の０．４〜５．０倍になるように該円筒槽上部に設置されたオーバーフロー口から、廃棄プラスチックの水スラリー中の低・中比重プラスチックを水と共に排出すると同時に、廃棄プラスチックの水スラリー中の高比重プラスチックを円筒槽下部に沈降させる工程
（ｄ）沈降した高比重プラスチックを水スラリー中より搬送設備を用いて排出する工程
【請求項２】
予め破砕された廃棄プラスチックが主にポリエチレンテレフタレートからなるボトルの破砕物であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の廃棄プラスチックの分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合素材からなるプラスチックの分別方法に関する。特に再利用を目的とする一般廃棄物中及び産業廃棄物中のポリエチレンテレフタレート製ボトル屑に含まれるポリエチレン及び／又はポリプロピレン等の軽比重プラスチックと、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系プラスチックの比重の差を利用した混合プラスチックの分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
資源保護のため、廃棄物から再利用可能な資源を回収し、しかるべき処理を施して再び役立てること、すなわち資源のリサイクルは現代社会における極めて重要な課題である。なかでもプラスチック類は有限の資源である石油を主原料とする上、廃棄物として処理するにも多くの環境問題を発生しやすく、リサイクルの重要性が大きい。比較的分別収集の進んでいるポリエチレンテレフタレート製ボトル等を含め廃棄プラスチック類は、食品、化粧品、洗剤等の容器類として使用されたものの占める割合が大きい。これらポリエチレンテレフタレート製ボトル等はキャップ部分に軽比重プラスチック類であるポリエチレン及び／又はポリプロピレンが、また、ラベル等にはポリエチレン及びポリスチレンが多く使用されている。リサイクルする上ではこれらのプラスチックを効率的に、高精度に分別する必要がある。リサイクル活動を進めていく上で分別精度と回収率を上げながら、このような分別精度も上げることのできる技術が要望されている。
プラスチックの複合素材を単一素材に分別する方法として気体流を利用した比重分別で分離する方法（例えば特許文献１参照。）が公知である。しかし、気体中では分別したプラスチックの純度は６０〜７０％程度にとどまり、バージンの材料と同じ用途に用いるというリサイクル方法を行うことが困難である。また、比重が１．０を超えるプラスチックと１．０未満のプラスチックの分別方法として開放水槽にプラスチックを投入し、沈降したものと浮遊したものに分離する方法がある（例えば特許文献２、３参照。）。この方法では、比重が１．０を超えるポリスチレンとポリエステルが混在している場合には両者を分別することが困難である。
更に、上下に排水口を有する円筒形状の液体が充満された選別装置内の中央に廃棄プラスチックの水スラリーを供給し、旋回流により旋回しながら上昇流及び下降流により上部排出口から低比重プラスチックを下部排出口から高比重プラスチックを回収する方法も提案されている（例えば特許文献４参照。）。しかしこの方法においては液成分の下降流が存在する為、液流れにより主に高比重プラスチックの純度を９９％以上にアップさせることは現実的には困難である。また、液流れの速度が低流速範囲であることから大規模処理をする際には非常に大きな設備が必要となる等の問題がある。これらとは別に、液体サイクロン形状を持つ液体比重分離機により廃棄プラスチックの水スラリーから単一素材のプラスチックに分別する方法も提案されている（例えば特許文献５参照。）。しかし、これらの設備は一般に処理可能量が小さなものが多く、大規模な処理量に対応できない。そのため、処理量が増加する場合には多数の分離装置を設置する必要があり、経済的に有効とはいえないという欠点もある。
【特許文献１】特開平６−６３９４１号公報
【特許文献２】特開昭４８−１００７６０号公報
【特許文献３】特開平４−３２６９５５号公報
【特許文献４】特開平９−１５０４１７号公報
【特許文献５】特開２０００−２８８４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記のような従来技術の課題を背景になされたものである。本発明の目的は、主としてポリエチレン及び／又はポリプロピレン、ポリスチレン、並びにポリエステルから構成されるポリエチレンテレフタレート製ボトル屑を対象とし、高純度のポリエステル成分を連続的に大量に処理でき、かつ、高回収率で分別回収する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記した従来技術に鑑み鋭意検討を重ねた結果、予め破砕された廃棄プラスチックから特定比重のプラスチックを回収する方法であって、下記（ａ）〜（ｄ）の工程を持つ分別装置を用いて分離することを特徴とする廃棄プラスチックの分離方法を用いることによりポリエチレン及び／又はポリプロピレン、ポリスチレン、並びにポリエステルを含むポリエチレンテレフタレート製ボトル屑から高純度のポリエステルを高回収率で分別する方法を完成するに至った。
（ａ）破砕された廃棄プラスチック供給口及び水供給口を有し、下部に抜き出し口を有する混合槽において、破砕された廃棄プラスチックを該破砕された廃棄プラスチック供給口から、水を該水供給口から該混合槽内に供給し、該破砕された廃棄プラスチックと該水を混合槽内で混合して水スラリーをなし、該抜き出し口から抜き出し、搬送設備にて廃棄プラスチックの水スラリーを工程（ｂ）に搬送する工程
（ｂ）水スラリー供給口、オーバーフロー口及び下部に抜き出し口を有し母線が鉛直方向にある円筒槽と、該円筒槽の下部にある抜き出し口に連結管を介して該円筒槽内部の充填物を外部に取り出すための搬送設備を有する装置に対し、該円筒槽内に水の旋回流れが生じるように該円筒槽内部を構成する円柱曲面から該円柱曲面の円の接線方向に設置された１箇所以上の水スラリー供給口より速度が１．５ｍ／秒以下で工程（ａ）の廃棄プラスチックの水スラリーを円筒槽内部へ供給する工程
（ｃ）該円筒槽内部を水の旋回流れによる該円筒槽の鉛直方向への上昇速度が２〜２０ｍｍ／秒である水流により、水スラリー供給口から上方の鉛直方向への距離が該円筒槽内径の０．４〜５．０倍になるように該円筒槽上部に設置されたオーバーフロー口から、廃棄プラスチックの水スラリー中の低・中比重プラスチックを水と共に排出すると同時に、廃棄プラスチックの水スラリー中の高比重プラスチックを円筒槽下部に沈降させる工程
（ｄ）沈降した高比重プラスチックを水スラリー中より搬送設備を用いて排出する工程
【発明の効果】
【０００５】
以下に説明する分離装置を用いた廃棄プラスチック分別方法を使用することによりポリエチレン及び／又はポリプロピレン、ポリスチレン、並びにポリエステルを含むポリエチレンテレフタレート製ボトル屑から高純度の高比重プラスチックであるポリエステルを高回収率で分別することができ、極めて有用である。また、本方法によれば同時に中比重プラスチックであるポリスチレンと、低比重プラスチックであるポリエチレン及び／又はポリプロピレンをも同時に分別回収することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は本発明の実施する際に用いる設備（分別装置）の一例の説明図である。
図２は本発明の工程（ｂ）に用いる円筒槽の一例の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、廃棄プラスチックが主にポリエチレンテレフタレートからなるボトルの破砕物（廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル）である場合を、図を用いて詳細に説明する。これは本発明の好ましい一形態ではあるが、廃棄プラスチックが廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルである場合や図１と全く同じ設備を用いた場合に限定されるものではない。主にポリエチレンテレフタレートからなるとは、廃棄プラスチック中７０重量％以上１００重量％以下が廃棄ポリエチレンテレフタレートからなることを表す。
予め破砕機により破砕されたポリエチレン及び／又はポリプロピレン１ａ、破砕されたポリスチレン１ｂ、並びに破砕されたポリエステル１ｃ（１ａから１ｃは取り出し口から回収されたプラスチックを示す。）から構成される廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル１は廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル供給口５から、また、水２は水供給口７からそれぞれ下部に抜き出し口４ａのある混合槽４に投入される。次に攪拌機６により廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルと水は混合されながら均一な廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリーが調製される。
その水スラリーを調整する際及び下部の抜き出し口４ａから水スラリーを抜き出すまで貯蔵する際の温度・圧力に特に限定はないが、操作が容易な点から常温、常圧が好ましい。この際、水スラリー中の廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの濃度は廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル供給量又は水の供給量を調整することで任意に選ぶことができる。しかし、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの濃度が高くなると水スラリーの均一混合が困難になる。また、次工程の円筒槽内における、各プラスチックの分離回収に影響を与える水の旋回流れの形成が困難となるため、目的を達成するには水スラリー中の廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの濃度は０．１重量％以上１０重量％以下であることが好ましい。
また、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの破砕の大きさは特に限定されるものではない。しかし、破砕の大きさが小さくなると破砕面が増加することにより破砕面の毛羽立ちが起こり、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル同士の絡まりが多くなる為、破砕の大きさは８ｍｍ〜２０ｍｍ程度が最も好ましい。この大きさに破砕するための破砕機に関しては特に限定はなく、プラスチックを破砕するのに通常用いられている破砕機が好ましく用いることができる。更に、攪拌強力は廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリーを均一に混合できる強さであればよく、攪拌翼としてはパドル翼、タービン翼等通常使用されるすべての攪拌翼が使用できる。
混合された廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリーはスラリーポンプ８により混合槽から抜き出され、次工程に搬送される。次に水スラリーは円筒槽９の内部を構成する円柱曲面からその円柱曲面の円の接線方向に設置された１箇所以上の廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリー供給口１０から円筒槽内部で水の旋回流れを形成するように供給される。円筒槽９はその円筒形状の母線は鉛直方向にあり、水スラリー供給口１０の他にオーバーフロー口１１と下部に抜き出し口及び連結管１２を有する。そして円筒槽内の充填物が抜き出し口及び連結管から円筒槽外部に抜き出せるように構成されている。
この廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルのスラリー供給口１０から円筒槽内部への廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリー供給速度は重要である。水スラリー供給速度が速すぎると、遠心力により廃棄プラスチック中のポリエステル成分が円筒槽下方に移動せず、円筒槽内壁の中央部に滞留する傾向が高い。この時、分離対象物であるラベルを構成している成分等の薄膜状の廃棄プラスチック（主にポリエチレン、ポリスチレンより構成されている）の一部がポリエチレンテレフタレート製ボトルを構成しているポリエステル成分内に取り込まれること、或いはそのポリエステル成分表面へラベル成分が付着することが発生しやすくなる。その結果、ポリエチレン及び／又はポリプロピレン並びにポリスチレンと、ポリエステルの分離性能が低下する。また、水スラリー供給速度が速すぎる場合には円筒槽内では円筒槽の上方から下方への水流はなくなり、円筒槽の下方から上方への水流のみが存在するようになる。故に、局所的に廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリー供給口１０からオーバーフロー口１１への上方の鉛直方向への上昇速度が所定の範囲を超えた状態が発生し、この円筒槽内を上昇する水流によりポリエステル成分がオーバーフロー口１１に混入し、回収率も低下する。このため、円筒槽内部への水スラリー供給速度は１．５ｍ／秒以下である事が必要であり、好ましくは０．１〜１．５ｍ／秒以下であることであり、より好ましくは０．５〜１．２５ｍ／秒以下とすることである。水スラリー供給速度が適切であると、供給された水スラリー中の廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルは旋回しながら小片どうしの重なり等が起こることがない。従って、高比重プラスチックであるポリエステル成分が円筒槽下方へ沈降する。
ここで高比重プラスチックとは比重１．２以上２．０以下のプラスチックを表し、中比重プラスチックとは比重１．０以上１．２未満のプラスチックを表し、低比重プラスチックとは比重０．７以上１．０未満のプラスチックを表す。
また上記の水スラリー供給速度で円筒槽内部に供給された水スラリーを構成する水の大部分は、ゆっくりと旋回しながら上昇する水流２２を形成し水スラリー供給口１０より上方にあるオーバーフロー口１１より排出される。比重が１．０より小さいポリエチレン及び／又はポリプロピレン（低比重プラスチックに該当）は、ポリエステル成分とは分離されて円筒槽内を旋回する水流に伴ってオーバーフロー口１１から取り出される。また、ポリエステルよりは比重が小さいものの、比重が１．０よりも大きなポリスチレン１ｂ（中比重プラスチックに該当）を主成分とするポリエチレンテレフタレート製ボトルのラベル等は、供給された水の旋回流れ２２による円筒槽の鉛直方向への上昇速度２４が２ｍｍ／秒以上となるようにすることにより、ポリエステル側に混入することなく、旋回しながら円筒槽の鉛直方向へ上昇する水流２２と共にオーバーフロー口１１から取り出される。
一方円筒槽内の水の旋回流れ２２による円筒槽の鉛直方向への上昇速度２４が２０ｍｍ／秒を超えるとポリエステル成分もポリスチレンと同様に水の旋回流れ２２によりオーバーフロー口側に混入する。高比重成分としてのポリエステル回収率が低下を防止し、高回収率を維持するためには水の上昇速度は２ｍｍ／秒〜２０ｍｍ／秒の範囲とすることが重要である。更に好ましくは２ｍｍ／秒〜１０ｍｍ／秒とすることで安定した高分別回収能力を維持することができる。この上昇速度を２〜２０ｍｍ／秒の間に設定するには、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリー供給口からの水スラリー供給速度、水スラリー供給口の数、水スラリーの濃度及び水スラリー供給量と、円筒槽の直径、高さ等のサイズバランスから適宜設定することができる。このように廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルの水スラリー供給口１０とオーバーフロー口１１の間にて水の上昇する水流によりオーバーフロー口側に持ち込まれる廃棄プラスチックを精密分離している。
この水スラリー供給口１０とオーバーフロー口１１の距離が短い場合には分離時間がとれずポリエステル成分のオーバーフロー口側への混入割合が増加する。一方、その距離が長い場合には円筒槽の装置サイズが大きくなる他、ポリプロピレン及び／又はポリエチレンとポリエステルの中間比重となるポリスチレン成分が装置内に滞留する等の問題が発生する可能性がある。このため、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル水スラリー供給口１０からオーバーフロー口１１までの上方への垂直距離２３はその円筒槽内径２１の０．４倍〜５．０倍にすることで高分離性能を達成することができる。より好ましくはこの垂直距離２３を０．４倍〜１．０倍に設定することである。垂直距離２３をこの範囲に設定することで低・中比重プラスチック及び水が水スラリー供給口から上部にあるオーバーフロー口から選択的に排出され、高比重プラスチックであるポリエステルが沈降する。
ポリエステル成分１ｃは円筒槽の下部の抜き出し口及び連結管１２からスクリューコンベアー等の搬送設備１３により円簡槽の外部へ取り出される。また、処理量に応じて円筒槽と搬送設備との間に高比重プラスチック成分を貯留するための高比重成分沈降槽を設置し、沈降槽からの取り出す形態をとってもよい。取り出された高比重成分であるポリエステル成分は公知の技術により脱水・乾燥され、高純度のポリエステル成分１ｃとして回収することが可能である。一方、オーバーフロー口１１から取り出されるポリエチレン及び／又はポリプロピレン、並びにポリスチレンの水スラリーにはほとんどポリエステル成分が含まれていない。従って輸送ポンプ１４を介して遠心分離機１５等の比重差を利用して分離する一般的な分離装置により、オーバーフロー口１１から取り出された成分は、中比重プラスチック取り出し口１６から取り出されるポリスチレン成分１ｂと、低比重プラスチック取り出し口１７から取り出されるポリエチレン及び／又はポリプロピレン成分１ａを含有する水に容易に分離することが可能である。
更に、汎用の固液分離装置１８を使用して固液分離を行うことにより、この成分をポリエチレン及び／又はポリプロピレン成分１ａと水３に分別し、ポリエチレン及び／又はポリプロピレン１ａを回収することができる。本設備を使用することにより回収されるポリエステル成分１ｃは純度９９．８％以上、回収率９９．０％以上を達成可能である。また、上記のようにして同時に回収できるポリエチレン及び／又はポリプロピレン１ａは純度、回収率共に９９．５％以上を達成することが可能となる。更に本設備を用いると数トン／時以上の処理速度で廃棄プラスチック処理が可能な上、処理量低下時も水スラリー濃度の調整等により分別・回収能力の低下が防止できる、優れた分別方法である。
【実施例】
【０００８】
以下実施例により本発明の内容をさらに具体的に説明するが本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。回収率については下式に基づき算出した。乾燥重量は１０５℃にて１昼夜保持後、常温まで冷却後、測定した。回収率及び純度は以下のようにして測定評価を行った。
１）回収率
回収率＝各箇所に分別されたプラスチック乾燥重量×対象プラスチック成分の純度／原料廃棄プラスチック中の対象成分の乾燥重量
２）純度
純度は下記の要領で測定した。
まず、対象サンプルを水に混合した後、浮遊成分と沈降成分にわかれるまで静置した。浮遊成分を分離乾燥し、ポリプロピレン・ポリエチレン成分として重量を測定した。上記沈降成分を取り出し、比重１．２の液体と混合し、同様に浮遊成分と沈降成分にわかれるまで静置した。その後、浮遊成分と沈降成分を分離し、各々の成分を乾燥させ重量を測定した。その沈降成分をポリエステル成分とした。
純度１は円筒槽下部より取り出されたサンプルを対象として、下記式にて算出した。
純度１＝上記操作により得られたポリエステル成分の重量／上記純度測定操作を行う前の円筒槽下部より取り出した対象サンプルの全重量純度２は円筒槽オーバーフロー口より取り出されたサンプルを対象として、下記式にて算出した。
純度２＝上記操作により得られたポリプロピレン・ポリエチレン成分の重量／上記純度測定操作を行う前のオーバーフロー口より取り出した対象サンプルの全重量
実施例１
図１の設備にて廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルを１２ｍｍサイズに破砕したものを用いて分離実験を実施した。廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルと水のスラリーを調整した後、円筒槽の鉛直方向への上昇速度が５ｍｍ／秒となるように廃棄ポリエチテンテレフタレートの水スラリー濃度を調整し、また、円筒槽の水スラリー供給口（フィード位置）からオーバーフロー口までの垂直距離を円筒槽内径の０．６倍として、他の処理条件は表１に記載した条件を採用して、廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトル１０００ｋｇ／時で処理した結果を下表の実施例１に示した。
実施例２〜８、比較例１〜５
実施例２〜８、比較例１〜５は、水スラリーの供給口の数、水スラリー供給速度、円筒槽の鉛直方向への上昇速度及び水スラリーからオーバーフロー口までの垂直距離を表１〜表５に記載した条件に変更して実施例１と同様に分離実験を行った。なお実施例８は廃棄ポリエチレンテレフタレート製ボトルを２０ｍｍサイズに破砕したものを用いた以外は実施例１と同様に分離実験を行った。詳細な結果を表１〜表５にまとめた。実験の評価項目は各々分離品の純度と回収率である。
【表１】
2008004600.tif 000003
＊１：垂直距離とは円筒槽内の水スラリー供給口からオーバーフロー口までの垂直距離を円筒槽内径の倍数で表示した数値
＊２：回収率１とは廃ペットボトルから回収したポリエステル成分の回収率を指す。
＊３：回収率２とは廃ペットボトルから回収したポリエチレン及び／又はポリプロピレン成分の回収率を指す。
以下、表２〜表５について同じ。
【表２】
2008004600.tif 000004
【表３】
2008004600.tif 000005
【表４】
2008004600.tif 000006
【表５】
2008004600.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【０００９】
以上に説明した分離装置を用いた廃棄プラスチック分別方法を用いることにより連続的に、かつ大規模処理量でポリエチレン及び／又はポリプロピレン、ポリスチレン並びにポリエステルを含むポリエチレンテレフタレート製ボトル屑からポリエステルを高効率に回収することができる。また、同時にポリエチレン及び／又はポリプロピレンについても高回収率で分別することができ、極めて有用である。
【図１】
2008004600.tif 000008
【図２】
2008004600.tif 000009
【国際調査報告】
2008004600.tif 000010
2008004600.tif 000011
2008004600.tif 000012
2008004600.tif 000013