JP4292391B2 - プラスチックの分別方法及びプラスチック分別装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる種類のプラスチックが混合されて回収された混合プラスチックから同じ種類のプラスチックを分別して回収するためのプラスチックの分別方法及びそれに用いられるプラスチック分別装置に関するものである。

プラスチックは多種類の材質が異なる形態を持って廃棄されることが多く、効率的なリサイクルにはプラスチック混合物の分別操作が不可欠である。特に材質そのものを再利用するマテリアルリサイクルでは純度の高い原料が必要とされ、その適用前には厳密な分別が行われている。一方、プラスチックの油化やガス化、高炉還元剤としての利用等のケミカルリサイクルや焼却に伴うサーマルリサイクルにおいても、塩素含有プラスチックの除去をはじめとした最低限の分別処理は要求され、混合廃棄物がそのまま利用できることは希である。

プラスチックの湿式分別方法の一つに、比重が１.０未満のものを水面に浮上させ、１.０以上のものを水中に沈降させて分離を行う浮沈法がある。浮沈法は簡便で低コストであるが、比重が１.０未満もしくは１.０以上のプラスチック相互の分別は不可能である。ちなみに、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルーブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン樹脂（ＰＡ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）および塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）等の使用頻度の高いプラスチックの多くは１.０以上の比重を有している。

こうした不具合を解決する方法として、特開平５−１４６７０５号公報には、水に微細気泡を吹き込んで水の見掛け上の比重を１.０以下とし、比重１.０未満の破砕プラスチックを分別する方法およびその分別装置が記載されている。また、特開平１１−３４０５６号公報には、プラスチックの表面に微小気泡を付着させることによりプラスチックの比重を下げ、比重が水より大きいプラスチックの分別を行う方法およびその分別装置が記載されている。しかしながら、これらの方法では微小気泡の水中への分散の制御が難しく、種類の異なるプラスチックの分別を精度よく行うことが困難である。

また、特開２００１−１３７７３９号公報では水に代わり任意の比重に調整したヨウ化ナトリウム水溶液を用いたＰＶＣの分別方法が記載されている。しかしながら、この方法はヨウ化ナトリウムという高価な薬品を使用しなくてはならず、分別コストが高騰化するという欠点がある。
特開平５−１４６７０５ 特開平１１−３４０５６ 特開２００１−１３７７３９

本発明は上記の従来の課題を鑑みてなされたものであり、プラスチックの種類ごとの分別回収を簡易かつ低コストで行うことが可能であり、分別の精度が高いプラスチックの分別方法及びプラスチックの分別装置を提供することを目的とする。

本発明のプラスチックの分別方法は、異なる種類のプラスチックが混合されて回収された混合プラスチックを粉砕してプラスチック粉砕物とする粉砕工程と、プラスチック粉砕物を中空形状の分別槽内に投入する投入工程と、分別槽の下方から流体を供給し、上方に向かって流体を流すことにより、プラスチック粉砕物を流動化状態とし、プラスチック粉砕物を比重に応じて成層化する成層化工程と、分別槽の上端と分別槽の側壁に接続された排出管の少なくとも一箇所とから、成層化されたプラスチック粉砕物を流体とともに分別槽外に導き、プラスチック粉砕物を分別して回収する回収工程とからなることを特徴とする。

本発明のプラスチックの分別方法では、粉砕工程において粉砕されたプラスチック粉砕物が投入工程において分別槽に投入される。さらに成層化工程で分別槽の下方から流体が供給され、上方に向かって流体の流れがつくられることにより、分別槽内のプラスチック粉砕物は自由に位置を変えることができる流動化状態となり、比重の差によってプラスチックの種類ごとに成層化される。プラスチック粉砕物の内、流体より比重の小さなものは分別槽の上端から流体とともに分別槽外に導かれ、回収される。また、流体より比重の大きなプラスチック粉砕物は分別槽の側壁の少なくとも一箇所に接続された排出管から流体とともに分別槽外に導かれ、プラスチックの種類ごとに回収される。すなわち、流体を分別槽外に導き出す排出管の位置が下にあるほど、比重の大きなプラスチック粉砕物を回収することとなり、プラスチック粉砕物を取り出す排出管を変えることによって、所望の比重のプラスチックを回収することが可能となる。このため、ＰＥやＰＰのような比重の小さなプラスチックのみならず、ＰＶＣやＰＶＤＣ等の塩素含有プラスチック、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＡ等の比重が大きなプラスチックを精度よく分別することができる。

したがって、本発明のプラスチックの分別方法によれば、プラスチックの種類ごとの分別回収を簡易かつ低コストで行うことができる。また、その分別の精度も極めて高いものとなる。

本発明のプラスチックの分別方法において用いられる流体は、プラスチック破砕物を流動化することができる流体であればどのような流体でもかまわない。例えば、水、水に塩類等を溶解させた溶液、水にエチレングリコールやグリセリンなどの有機溶媒液を混合した溶液等を用いることができる。流体として水を用いれば、分別回収を行うためのコストが低廉なものとなる。

流体が水である場合において、その水には湿潤剤が含まれていることが好ましい。こうであれば、成層化工程において、プラスチック破砕物の表面に付着している泡を取り除くことができるため、泡付着による見かけ比重の低下を防止でき、プラスチックの比重差に基づく分別の精度をさらに高いものとすることができる。

本発明のプラスチックの分別方法では、回収プラスチックには塩素含有プラスチックが含まれることができる。塩素含有プラスチックは焼却処分によって有害なガスを発生したり、焼却炉の金属部分を腐蝕したりするため、焼却処分には適さないプラスチックである。このため、回収プラスチックに塩素含有プラスチックが含まれていれば、塩素含有プラスチックを分別することにより、それのみを埋立処分等別途処分とすることが可能となる等、適切な廃棄物の処理が可能となる。

排出管は分別槽の側壁の異なる高さの位置に複数接続されており、回収工程におけるプラスチック粉砕物の回収は、より高い位置にある排出管から順次行われることが好ましい。こうであれば、望まれる分別数に応じて精密にプラスチックの分別を行うことができる。

本発明のプラスチックの分別方法は、本発明のプラスチック分別装置によって実現できる。すなわち、本発明のプラスチック分別装置は、異なる種類のプラスチックが混合されて回収された混合プラスチックを粉砕したプラスチック粉砕物をプラスチックの種類ごとに分別して回収するためのプラスチック分別装置において、前記プラスチック粉砕物を収容する分別槽と、分別槽の下端から分別槽の内部に流体を供給し、上方に向かって流体を流すことにより、プラスチック粉砕物を流動化状態とするための流体供給手段とを備え、分別槽の上端と分別槽の側壁の少なくとも一箇所とには、流動化されて成層化したプラスチック粉砕物を流体とともに分別槽の外部に排出するための排出管が接続されており、排出管の他端は排出管から排出されるプラスチック粉砕物を回収可能な回収手段に接続されていることを特徴とする。

本発明により、以下に示す効果が得られる。
（１）比較的単純な装置で、複数種類のプラスチック混合物を比重に応じて分別することができる。
（２）分別の精度はよく、迅速である。
（３）ＰＥやＰＰ等の比重１.０未満のプラスチックのみならず、ＰＳ、ＰＥＴ、ＡＢＳ等の比重１.０以上のプラスチックからの塩素含有プラスチックの除去が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、流体として水を用いた場合を例に具体的に説明する。図１は本発明に係るプラスチック混合物の分別装置の代表的な実施例を示している。同図において、符号１はプラスチック混合物のカラム型の分別槽であり、メッシュもしくはガラスフィルター２の上にプラスチック粉砕物が投入される。プラスチック粉砕物の投入は分別槽の上部より行われる。下部の流入口６を通して流体ポンプ７より通液が行われ、分別槽の最上部に位置する液面排出管３より排液される。比重１.０未満のプラスチックは液面排出管３より、比重１.０以上のプラスチックはそれぞれ適当な排出管４より回収される。排出管からのプラスチックの取り出しは自動もしくは手動弁５を通して行われ、メッシュ等を用いてプラスチックが回収される。水は再度使用することが可能である。

あらかじめ、望ましくは０.５〜２０mmに粉砕した複数種類のプラスチック、例えば、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＶＣ、ＰＥＴからなる混合物を水を満たしたカラム型の分別槽１に上部より投入する。流体ポンプ７を用いて下方の流入口６から上方に向かって通液を開始し、比重１.０未満のＰＥとＰＰは液面へと浮上して流体と共に液面排出管３より回収される。一方、下方から上方に向かって適当な流量で通液することにより比重１.０以上のプラスチック混合物の間隙は増し、流動化が起こる。流動層内ではプラスチックの粒子は比較的自由に位置を変え、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＳの順に下方から各々のプラスチックの層が形成される。ＰＳ層とＰＶＣ層の界面直近上部の排出管４ｂよりＰＳを分別回収した後、界面直近下部の排出管４ｃよりＰＳとＰＶＣの混合物を回収し、ついで、ＰＶＣ層とＰＥＴ層の界面直近上部の排出管４ｄよりＰＶＣを分別回収する。その後、ＰＶＣ層とＰＥＴ層の界面直近下部の排出管４ｅよりＰＶＣとＰＥＴの混合物を回収し、最後に、最下部の排出管４ｆよりＰＥＴを回収する。中間の排出管より取り出されたプラスチックの混合物は次回の試料へと混合し、分別操作に再度供される。

プラスチック粉砕物の投入量は通液にともなう充填層の膨潤や流体ポンプの容量により決定されるが、分別槽高さの半分程度以下が望ましい。分別槽の側壁の異なる高さの位置に接続される排出管の数はプラスチック混合物を何種類に分別するかにより決定されるが、プラスチック粉砕物中の各プラスチック量の変動にも対応するため、複数個、望ましくは５個以上の排出管を備え、処理されるプラスチック混合物の種類および望まれる分別数に応じて、より高い位置にある排出管から順次、最適な排出管の弁を開閉することが望ましい。排出管からのプラスチックの回収時には、排出管および弁でのプラスチックの閉塞を避けるために通液は継続しておく必要がある。分別槽内において成層化終了後、液流量を下げてプラスチックを排出管から回収することも可能であるが、各プラスチック層の界面の位置が変わることに留意を要する。排出管からのプラスチックの取り出しは、手動もしくは自動弁を介して行う。良好な分別を得るためには流動層の体積が未通液時の１.２倍以上となる液流量が望ましく、プラスチックの比重差が０.０５以上あれば分別が可能である。分別時間は通常１分以内と迅速である。

必要に応じて水に湿潤剤を添加してプラスチック表面の気泡を除去する。湿潤剤にはカチオン型、アニオン型もしくは非イオン型の水溶性界面活性剤が適している。

以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところを一層明確にする。

図１に示す分別槽１に水を満たし、３種類のプラスチックペレットを等量ずつ混合した試料を投入した後、微量の湿潤剤を加えて脱気した。所定の液流量で分別槽下端より上方に向かって５分間通水してプラスチック混合物を流動化して成層化し、通液状態において適当な排出管よりプラスチックペレットを回収した。プラスチックペレットの等体積球相当直径は３.０〜４.２mmであった。また、ガラス製分別槽の長さは５５０mm、内径は３６mmで、下端から１００mmの位置にガラスフィルターを有し、ガラスフィルターの上部２５mmの位置から５０mm間隔で内径１７mmの排出管を６つ備えている。内径２０mmの液面排出管は上端より５０mmに位置する。

表１にＰＥ、ＰＥＴ、ＰＶＣを各６０ｇ含んだプラスチック混合物の分別例を示す。表中の値はそれぞれの排出管からの回収率を、（ ）内の値はそれぞれの排出管における各プラスチックの存在割合を示している。比重が１.０未満であるＰＥは分別槽への投入工程において大部分が液面へと浮上し、通液開始とともに全量が液面排出管から回収された。上部排出管からの回収物中にはＰＶＣが９５％およびＰＥＴが５％、下部排出管からの回収物中にはＰＶＣが１％およびＰＥＴが９９％が含まれ、良好な分別結果が得られた。中間排出管から回収されたＰＶＣとＰＥＴの混合物は次回の試料に再混合される。また、最下部の排出管とフィルター間に若干量のプラスチックが残留した。なお、流量１.６０Ｌ／minでのＰＥＴとＰＶＣ混合物の流動層の膨潤率は１３７％であった。

表２にＰＥ、ＰＥＴ、ＰＶＣを各８０ｇ含んだプラスチック混合物の分別例を示す。液流量は２.０Ｌ／minとし、層膨潤率は１６７％であった。液面排出管からはＰＥが１００％、上部排出管からはＰＶＣが９６％、下部排出管からはＰＥＴが１００％と選択的に回収されているのが分かる。

表３に２種類のＰＶＣの分別結果を示す。比重差は０.０５と微小であるにも関わらず、上部排出管からの回収物には軽量ＰＶＣが６８％、下部排出管からの回収物には重量ＰＶＣが８５％含まれているのが分かる。

表４に熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）とポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の分別例を示す。両プラスチックの比重差は０.１８である。上部排出管からはＴＰＵが、下部排出管からはＰＢＴがほぼ完全に分別されて回収されている。

本発明の実施形態による、混合プラスチックの分別装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 分別槽
２ メッシュ
３ 液面排出管
４ 排出管
５ 弁
６ 流入口
７ 流体ポンプ

Claims (4)

1. 異なる種類のプラスチックが混合されて回収された混合プラスチックを粉砕してプラスチック粉砕物とする粉砕工程と、
   該プラスチック粉砕物を中空形状の分別槽内に投入する投入工程と、
   該分別槽の下方から流体を供給し、上方に向かって該流体を流すことにより、該プラスチック粉砕物を流動化状態とし、該プラスチック粉砕物を比重に応じて成層化する成層化工程と、
   該分別槽の上端と、該分別槽の側壁の異なる高さの位置に複数接続された排出管のうち、より高い位置にある該排出管から、順次、該成層化されたプラスチック粉砕物を該流体とともに該分別槽外に導き、該プラスチック粉砕物を分別して回収する回収工程とからなることを特徴とするプラスチックの分別方法。
2. 流体は水であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの分別方法。
3. 水には湿潤剤が含まれていることを特徴とする請求項２記載のプラスチックの分別方法。
4. 混合プラスチックには塩素含有プラスチックが含まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のプラスチックの分別方法。