JP5160027B2 - 複数種類の組成物を含む混合物を分離する混合物分離回収装置、プラスチック組成物の再資源化方法、およびプラスチック部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の材料を含む混合物を分離する混合物分離回収装置、プラスチック組成物の再資源化方法、およびプラスチック部材の製造方法に関する。

近年、埋め立て地の減少や資源の有効活用を行うことを背景に、特に一般の粗大ゴミ処理施設では破砕することが困難で、有用な資源を多く含む家電製品を対象に、２００１年４月に家電リサイクル法が施行された。この家電リサイクル法においては、２００４年１２月現在において、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機の家電４品目のリサイクルが義務付けられ、また、それぞれの製品の再商品化率については、エアコン６０％以上、テレビ５５％以上、冷蔵庫５０％以上、洗濯機５０％以上の法定基準値が定められている。

しかし、これらの家電製品をはじめとするプラスチック製品は、一般に複数のプラスチック部材を備えており、それらのプラスチック部材はプラスチック組成物の材質が異なることも多く、異なる材質のプラスチック組成物からなる複合部材であることも多い。なお、本明細書においては、材質が異なる複数のプラスチック組成物の集合体を「混合プラスチック組成物」と呼称する。また、本明細書においては、混合プラスチック組成物からなる部材または異なる材質のプラスチック組成物からなる複合部材を「混合プラスチック部材」とも呼称する。また本明細書においては、混合プラスチック部材を備えた製品を「混合プラスチック製品」とも呼称する。さらに本明細書においては、混合プラスチック製品の廃棄物を「混合プラスチック廃材」とも呼称する。

ここで、これらの混合プラスチック廃材に含まれる混合プラスチック部材を再度加工して、家電製品をはじめとする各種の混合プラスチック製品の部材またはその原料として使用するには、これらの混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離した上で、再度加工する必要がある。従来から提案されているプラスチック廃材の再資源化方法には、単独の材質のプラスチック組成物だけを含むプラスチック廃材を、手解体で分離して再資源化する方法が多い。しかし、このように手解体で分離して再資源化する方法には、多大の手間と経費がかかるという問題がある。さらに、このような方法では混合プラスチック廃材には対応できないという問題がある。

そこで、混合プラスチック廃材から混合プラスチック部材を分離して、さらにその混合プラスチック部材をプラスチック組成物の系統ごとに分離することのできる方法について、各方面で多くの開発努力がなされている。例えば、特許第２９６１２９３号公報または特許第３４５７６１９号公報には、混合プラスチック組成物の比重差を利用し、液体中でプラスチック組成物の系統ごとに分離するプラスチックの分離回収方法が記載されている。このプラスチックの分離回収方法は、液体中に混合プラスチック部材または混合プラスチック部材の破砕物を投入した際、液体比重より小さな混合プラスチック組成物は浮遊し、液体比重より大きな混合プラスチック組成物は沈降することを用いて分離するものである。
特許第２９６１２９３号公報 特許第３４５７６１９号公報

しかし、このプラスチックの分離回収方法では、液中にて混合プラスチック組成物を分離する際に、プラスチック組成物の表面に付着する気泡の影響が大きく、特に混合プラスチック組成物を分別するのに十分な選別能力を有するとはいえないものとなっていた。

そこで、プラスチック組成物の表面に付着する気泡の影響を低減するために、プラスチック組成物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、前記混合物を液体中で各組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置が提案されている。この混合物分離回収装置においては、まず、プラスチック組成物を液体中に沈降させ、沈降させたプラスチック組成物を水中で振動させて、プラスチック組成物を液体雰囲気中に曝す。そして、この液体雰囲気中のプラスチック組成物を、ザル、メッシュ、布地、紙等の液体に対して透過性を有するもので液体中から取り出し、プラスチック組成物の表面に濡れ性を付与することとしている。

しかし、この混合物分離回収装置においては、ザル、メッシュ、布地、紙等により、液体中のプラスチック組成物を回収する回収手段を設ける必要があり、装置全体が大型化し、高コストなるという問題があった。また、上記湿潤手段においては、液体よりも比重の軽いプラスチック組成物の破砕片が液面上に浮き、全てのプラスチック組成物を液体中に沈降させることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡による影響を小さく抑えることができ、コンパクトに構成された複数種類の組成物を含む混合物を分離する混合物分離回収装置、プラスチック組成物の再資源化方法、およびプラスチック部材の製造方法を提供することである。

本発明に係る混合物分離回収装置は、１つの局面では、材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置において、湿潤手段は、液が貯留された液が貯留されると共に、内壁面に液の液面が一定の位置に維持されるように液を排出する開口部が形成された貯留部と、混合物を貯留部内に供給する供給部と、貯留部内のプラスチック組成物を液中に押し込むことが可能な撹拌板と、撹拌板にて貯留部内の液と撹拌された後のプラスチック組成物を搬送する搬送部と、貯留部の液中を通して搬送部にプラスチック組成物を送り込む連絡口とを備える。撹拌板は、貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、撹拌板の少なくとも一部が周期的に貯留部内の液の液面よりも上方に露出するように、回転軸を中心に回動する。上記連絡口は、液の液面よりも下方に位置する。好ましくは、撹拌板は、回転軸の軸方向と交差する方向に延在するように回転軸に取付けられる。好ましくは、回転軸の軸線は、連絡口から離れるに従って、下方に向けて傾斜しており、水平方向となす角度が０°以上４５°以下である。好ましくは、撹拌板は、回転軸の軸線となす角度が５°以上３０°以下とされる。好ましくは、搬送部は、ケーシングと、ケーシング内に配置された搬送手段を有し、ケーシングは、貯留部から離れるに従って、上方に傾斜し、その端部側が液の液面より上方に位置する。好ましくは、ケーシング内に液を供給する液供給部を備える。搬送手段は、スクリューコンベアであり、スクリューコンベアは、回転軸の他端部側の外周上に取付けられたスクリュー羽根を有する。好ましくは、スクリュー
羽根と、回転軸の軸線とのなす角度が６０°以上９０°以下とされる。好ましくは、撹拌板は、スクリュー羽根の連絡口側の端部あるいはその近傍から回転軸の一端部側に延在している。好ましくは、液が水とされる。本発明に係るプラスチック組成物の再資源化方法は、１つの局面では、材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置を用いたプラスチック組成物の再資源化方法である。上記湿潤手段は、液が貯留されると共に、内壁面に液の液面が一定の位置に維持されるように液を排出する開口部が形成された貯留部と、混合物を貯留部内に供給する供給部と、貯留部内のプラスチック組成物を液中に押し込むことが可能な撹拌板と、撹拌板にて貯留部内の液と撹拌された後のプラスチック組成物を搬送する搬送部と、貯留部の液中を通して搬送部にプラスチック組成物を送り込む連絡口とを備える。上記連絡口は、液の液面よりも下方に位置する。上記撹拌板は、貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、撹拌板の少なくとも一部が周期的に貯留部内の液の液面よりも上方に露出するように、回転軸を中心に回動する。上記撹拌板が貯留部内のプラスチック組成物を液中に押し込むことで複数種類のプラスチック組成物を湿潤させる工程と、湿潤後に気体雰囲気中で搬送部が搬送する工程と、プラスチック組成物を比重分離手段に投入して、比重差によりプラスチック組成物を分離する工程とを備える。好ましくは、プラスチック組成物は、エアコン、テレビ、冷蔵庫、および洗濯機のうち、少なくとも１つの一部である。本発明に係るプラスチック部材は、１つの局面では、材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置を用いたプラスチック組成物の再資源化方法である。上記湿潤手段は、液が貯留されると共に、内壁面に液の液面が一定の位置に維持されるように液を排出する開口部が形成された貯留部と、混合物を貯留部内に供給する供給部と、貯留部内のプラスチック組成物を液中に押し込むことが可能な撹拌板と、撹拌板にて貯留部内の液と撹拌された後のプラスチック組成物を搬送する搬送部と、貯留部の液中を通して搬送部にプラスチック組成物を送り込む連絡口とを備える。上記連絡口は、液の液面よりも下方に位置し、上記撹拌板は、貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、撹拌板の少なくとも一部が周期的に貯留部内の液の液面よりも上方に露出するように、回転軸を中心に回動する。上記撹拌板が貯留部内のプラスチック組成物を液中に押し込むことで、プラスチック組成物を湿潤させる工程と、湿潤後に気体雰囲気中で搬送部が搬送する工程と、プラスチック組成物を比重分離手段に投入して、比重差によりプラスチック組成物を分離する工程と、分離されたプラスチック組成物を用いて、プラスチック部材を作成する工程とを備える。

本発明に係る混合物分離回収装置によれば、破砕された混合物の表面に付着する気泡の影響を小さく低減することができると共に、混合物分離回収装置をコンパクトに構成することができる。

図１から図３を用いて、本発明に係る実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る混合物分離回収装置２０の概略構成を示す断面図である。この図１の例では、混合物分離回収装置２０は、混合プラスチック組成物（組成物）Ｗに濡れ性を付与すると共に、洗浄を施す湿潤洗浄装置（湿潤手段）３０と、この湿潤洗浄装置３０に連設された比重分離装置（比重分離手段）１２とを備えている。

湿潤洗浄装置３０は、筒状に形成されたケーシング１と、このケーシング１の内部に配置された仕切り板４によりケーシング１内に形成された貯留部２と、液除去搬送部（搬送部）３とを備えている。この仕切り板４には、貯留部２と、液除去搬送部３との間を連通する連絡口５が形成されている。そして、このケーシング１は、貯留部２側から液除去搬送部３に向かうに従って、上方に向けて傾斜するように配置されている。このケーシング１内には、ケーシング１の一方の端部から他方の端部に亘って延在し、回転可能に支持された回転軸９が配置されている。すなわち、回転軸９の一端側が貯留部２内に達しており、他端側が液除去搬送部３内に達している。この回転軸９は、液除去搬送部３側の端部側に配置された駆動部６により回転させられる。

貯留部２内には、水または水を主成分とする液Ｓが貯留されている。ケーシング１の貯留部２側の上面には、外方に開口し、複数種類の混合プラスチック組成物Ｗの破砕片が投入される投入口（供給部）８が形成されている。また、貯留部２内には、貯留部２内の液Ｓの液面が一定の位置に維持されるように、オーバフロー部が配置されている。このオーバフロー部は、貯留部２の内壁面に形成された開口部１４を含む構成とされている。この開口部１４は、貯留部２の底部から所定の高さの位置に形成されており、液Ｓがこの開口部１４から外方に排出されることにより、液Ｓの液面が所定の位置に維持される。また、この開口部１４は、連絡口５より上方に形成されており、連絡口５は、液Ｓの液面より下方に位置している。

回転軸９は、ケーシング１に沿って配置されており、貯留部２内においては、連絡口５から離れるにしたがって、下方に向けて傾斜している。回転軸９の回転軸線（軸線）Ｏは、水平方向となす角度θ１が０°以上４５°以下となるように配置されている。なお、回転軸９の回転軸線Ｏと、水平方向とのなす角度とは、回転軸線Ｏと水平方向とが交差する角度のうち、小さい方の角度を意味する。ここで、回転軸９と、水平方向とのなす角度θ１が４５°より大きくなると、貯留部２内の混合プラスチック組成物Ｗを液除去搬送部３に向けて搬送する角度も大きくなり、混合プラスチック組成物Ｗの搬送が困難なものとなるためである。

貯留部２内に位置する回転軸９の外周面上には、連絡口５側の端部側から他方の端部側に亘って、撹拌板１０が取付けられている。このため、撹拌板１０は、回転軸９が回転することにより回転軸９を中心に回動する。ここで、連絡口５の近傍では、回転軸９が液面の近傍に位置している。このため、撹拌板１０の回動過程において、少なくとも、撹拌板１０のうち連絡口５側の部分は、液面より上方に露出して、外気に曝され、その後、再度液Ｓ中に入り込むことを周期的に繰り返す。撹拌板１０の一部が液面上から露出して、再度液Ｓ中に入り込む際には、混合プラスチック組成物Ｗのうち、液Ｓより比重が小さく液面上に浮遊するものは液Ｓ中に押し込まれる。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２に示されるように、ケーシング１は、断面形状が略半円状に形成された底部１ａと、この底部１ａに連設され上方に延在する側壁部１ｂとを備えている。図１に示す撹拌板１０の径方向の長さは、図２に示す底部１ａの径に近似しており、撹拌板１０の外周縁部は、図２に示す底部１ａの内壁面の近傍を通過する。具体的には、ケーシング１の内壁面と、撹拌板１０の外周端部との距離は、例えば、５ｍｍ程度とされている。なお、ケーシング１と撹拌板１０の外周端部とが干渉しない範囲で、より近接しているのが好ましく、上記寸法に限られない。

また、図２において、回転軸９は、半円状に形成された底部１ａの中心軸またはその近傍に沿って配置されている。そして、回転軸９が、回転方向Ｔに向けて回転すると、図１に示す撹拌板１０も回転方向Ｔに沿って回動する。ここで、撹拌板１０が液Ｓ中から気体雰囲気中に露出する際には、液Ｓ面上に浮遊する混合プラスチック組成物Ｗを気体雰囲気中に取り出す。そして、液面上に浮遊していた混合プラスチック組成物Ｗは、撹拌板１０の表面に付着する。そして、撹拌板１０が気体雰囲気中から液Ｓ中に入り込む際には、撹拌板１０は、液面上に浮遊する混合プラスチック組成物Ｗや、撹拌板１０の表面に付着した混合プラスチック組成物Ｗを液Ｓ中に押し込む。

また、混合プラスチック組成物Ｗのうち、液Ｓより比重が大きいものは、液Ｓ中に沈み込むため、供給された略全ての混合プラスチック組成物Ｗが、液Ｓ内に浸かることになる。これにより、供給された略全ての混合プラスチック組成物の表面に液Ｓが付与される。

図１において、撹拌板１０は、回転軸９の回動軸線Ｏ方向（軸方向）と交差する方向に延在するように回転軸９に取付けられている。より具体的には、撹拌板１０は、連絡口５側から離間するに従って、回転軸９の回転方向Ｔに向けて傾斜するように配置されており、撹拌板１０と回転軸９の回動軸線Ｏとなす角度θ２が５°以上３０°以下とされている。すなわち、撹拌板１０には、スクリュウ羽根が用いられている。このように撹拌板１０が傾斜するように配置されているので、撹拌板１０が回動すると、液Ｓ中の混合プラスチック組成物Ｗおよび液Ｓが連絡口５に向けて搬送される。

そして、撹拌板１０の外周縁部とケーシング１の内壁面とが近接しており、回転軸９に対して傾斜するように取付けられているので、貯留部２の底部に溜まった混合プラスチック組成物Ｗは、撹拌板１０により撹拌されると共に、連絡口５側に押し出される。さらに、混合プラスチック組成物Ｗのうち、液面上に浮遊するものは、撹拌板１０により液Ｓ中に押し込まれると共に、連絡口５側に押し出される。このため、供給された略全ての混合プラスチック組成物Ｗが、液Ｓ中にて、連絡口５に向けて押し出される。

また、撹拌板１０が、回転軸９を中心に回動すると、貯留部２内の混合プラスチック組成物Ｗおよび液Ｓが撹拌され、液Ｓが付着した状態で混合プラスチック組成物Ｗ同士が擦れ合うことになる。このため、混合プラスチック組成物Ｗの表面に付着した汚れが落とされ、混合プラスチック組成物Ｗが洗浄される。なお、撹拌板１０は、１枚、好ましくは、複数枚設けられている。撹拌板１０が複数枚設けられた場合は、混合プラスチック組成物Ｗが頻繁に撹拌されることになり、混合プラスチック組成物Ｗの搬送運動および回転運動が向上し、混合プラスチック組成物Ｗが良好に洗浄されると共に、搬送速度が確保される。

なお、撹拌板１０と回転軸９の回動軸線Ｏとのなす角度θ２が、５°より小さい場合には、混合プラスチック組成物Ｗを連絡口５に向けて搬送する速度が小さくなり、混合プラスチック組成物Ｗの分離の処理速度が遅くなる。また、撹拌板１０と回転軸９の回転軸線Ｏとのなす角度θ２が、３０°より大きくなると、混合プラスチック組成物Ｗの搬送速度が大きくなり、洗浄が十分なされないまま、混合プラスチック組成物Ｗが液除去搬送部３に搬送される。

ここで、連絡口５は、液面より下方に位置しているため、混合プラスチック組成物Ｗが液Ｓ中を通過することなく、連絡口５から液除去搬送部３内に搬送されることが抑制されている。すなわち、混合プラスチック組成物Ｗのうち、液面に浮くものが、仕切り板４の近傍にまで漂ったとしても、この混合プラスチック組成物Ｗが連絡口５を通過するには、少なくとも１度は、撹拌板１０により液Ｓ中に沈められる必要がある。このように、連絡口５には、貯留部２の液Ｓ中に通された混合プラスチック組成物Ｗが送り込まれる。なお、液面は、揺動するため、連絡口５は、液面の平均的な位置より１ｃｍ以上２ｃｍ以下離間した位置に配置されるのが好ましい。

液除去搬送部３は、貯留部２から離間するに従って、上方に傾斜するケーシング１と、ケーシング１内に配置されたスクリュウコンベア（搬送部）２１と、ケーシング１内に液Ｓを供給する液供給部１５と、混合プラスチック組成物Ｗを排出する排出口７とを備えている。ケーシング１のうち、液除去搬送部３の部分は、貯留部２から離間するに従って、上方に傾斜している。また、ケーシング１のうち、液除去搬送部３の部分は、貯留部２側の一部が液Ｓにより浸されており、貯留部２側の端部より、搬送方向前方側では、液面より上方に位置している。そして、液供給部１５は、液除去搬送部３のケーシング１のうち、貯留部２の近傍の上面側に配置されている。排出口７は、液除去搬送部３の搬送方向前方側の端部に形成されている。

スクリュウコンベア２１は、液除去搬送部３のケーシング１内に配置された回転軸９と、この回転軸９の外周面上に取付けられたスクリュウ羽根１１とを備えている。このスクリュウ羽根１１は、液除去搬送部３の貯留部２側の端部側から、他方の端部側に亘って取付けられている。そして、スクリュウ羽根１１の貯留部２側の端部側では、スクリュウ羽根１１の一部が液Ｓ中に入り込んでおり、搬送方向に向かうに従って液Ｓ中から露出し、気体雰囲気中に曝される。そして、少なくとも、排出口７の近傍では、スクリュウ羽根１１は、液面より上方に位置している。

また、スクリュウ羽根１１の連絡口５側の端部は、撹拌板１０の連絡口５側の端部と近接している。このため、撹拌板１０は、スクリュウ羽根１１の連絡口５側の端部あるいわその近傍から回転軸９の一端部側に延在している。そして、撹拌板１０の端部と、スクリュウ羽根１１の端部とが略同一直線上に配置されているのが好ましい。なお、スクリュウ羽根１１は、回転軸９に対して螺旋状に取付けられている。このスクリュウ羽根１１と、回転軸９の回動軸線Ｏとのなす角度θ３は、６０°以上９０°以下とされている。また、スクリュウ羽根１１の枚数は、撹拌板１０の枚数より多数設けられているのが好ましい。これにより、貯留部２内に混合プラスチック組成物Ｗが滞留することが抑制され、液除去搬送部３への搬送を良好に行なうことができるためである。

そして、スクリュウ羽根１１の外周端部は、ケーシング１の内壁面の近傍に位置している。このため、連絡口５から貯留部２から排出された混合プラスチック組成物Ｗは、連絡口５の近傍に配置されたスクリュウ羽根１１により液除去搬送部３内に搬入される。なお、撹拌板１０の端部と、スクリュウ羽根１１の端部との間を１０ｍｍ程度とし、撹拌板１０の端部とスクリュウ羽根１１の端部とを略同一直線上に配置した場合には、貯留部２から液除去搬送部３への搬送ロスが３５％となった。ここで、搬送ロスとは、下記式（１）により示される。

搬送ロス＝（計算上の搬送量−実際の搬送量）/計算上の搬送量・・・（１）
そして、搬入された混合プラスチック組成物Ｗは、スクリュウ羽根１１により撹拌されつつ搬送される。ここで、スクリュウ羽根１１と、回動軸線Ｏとのなす角度θ３を上記の範囲としたのは、６０°より小さくなると、スクリュウ羽根１１と同期して回転し、搬送方向に搬送されない混合プラスチック組成物Ｗが生じやすいためである。また、スクリュウ羽根１１と回動軸線Ｏとのなす角度θ３が、９０°より大きくなると、混合プラスチック組成物Ｗが、搬送方向と逆方向に搬送され易くなるためである。

また、スクリュウ羽根１１が液面の上方となる位置から排出口７までの間の搬送時間が２０秒程度（液除去が十分される時間：液分量重量比１０％）になるようにスクリュウ羽根１１のピッチ、長さ、回転数が設定されている。なお、本実施の形態においては、搬送手段として、回転軸９に螺旋状に形成されたスクリュウ羽根１１を備えたスクリュウコンベアが用いられているが、これに限られず、リボン状のスクリュウ羽根を備えたスクリュウコンベアが用いられてもよい。

下記表１は、上記のように構成された湿潤洗浄装置３０を用いて、混合プラスチック組成物を２．５ｔ処理したときの貯留部２内に残った混合プラスチック組成物Ｗの残量を示したものである。

上記表１に示されるように、上記のように構成された湿潤洗浄装置３０によれば、液面に浮遊するようなプラスチック組成物が含まれた混合プラスチック組成物Ｗの搬送を安定的に行なうことができることが分かる。このように搬送効率が高いため、再商品化率を向上させることができる。

液供給部１５は、上方から気体雰囲気中に曝された混合プラスチック組成物Ｗに向けて、シャワー状または気体状の液Ｓを出射する。このため、混合プラスチック組成物Ｗは、撹拌されつつ、液Ｓにより洗浄される。

その一方で、ケーシング１は、搬送方向に向かうに従って、上方に向けて傾斜しているため、搬送される過程において、混合プラスチック組成物Ｗに付着した余分な液Ｓが貯留部２に向けて流れ落ちる。そして、混合プラスチック組成物Ｗの表面には、液Ｓの薄膜が形成される程度の濡れ性、湿潤が付与される。さらに、混合プラスチック組成物Ｗが、排出口７の近傍に達する際には、余分な液Ｓが除去されており、排出口７から大量の液Ｓが吐出されることが抑制されている。

このように、湿潤洗浄装置３０は、比重の異なる複数種類の組成物を含む混合プラスチック組成物Ｗを液体雰囲気に曝らす貯留部２と、液体雰囲気中に曝された混合プラスチック組成物Ｗを気体雰囲気に曝す液除去搬送部３とを備えており、湿潤が付され、洗浄された混合プラスチック組成物Ｗを、排出口７から比重分離装置に排出する。
下記表２は、湿潤洗浄装置３０を用いて、比重分離装置１２に２．５ｔの混合プラスチック組成物Ｗを搬送し、混合プラスチック組成物Ｗを分離した場合と、水切りを行なわずに、混合プラスチック組成物Ｗの分離を行った場合とにおいて、比重分離装置１２内の選別液内に含まれる懸濁物質（ＳＳｍｇ／ｌ）を比較したものである。

上記表２に示されるように、湿潤洗浄装置３０を用いた場合には、比重分離装置１２内に含まれる懸濁物質は、水切りがなされなかった場合よりもはるかに懸濁物質の混入が抑制されていることが分かる。このため、比重分離装置１２内の選別液がきれいに保たれることが分かる。すなわち、この湿潤洗浄装置３０によれば、混合プラスチック組成物Ｗの表面に付着していた異物を良好に落とすことができる。これに伴い、比重分離装置１２内に供給された混合プラスチック組成物Ｗの表面に付着した異物により、比重分離装置１２内の選別液が汚染されることを抑制することができる。また、比重分離装置１２内に入り込む液Ｓの量が少なくなるように抑制されているため、比重分離装置１２内の選別液が汚染されることを抑制することができる。

また、本実施の形態に係る湿潤洗浄装置３０は、上記のように、混合プラスチック組成物Ｗに湿潤を付与する工程と、洗浄工程と、搬送工程とを行なうことができる。特に、湿潤工程においては、混合プラスチック組成物Ｗの表面に濡れ性が付与される程度の液Ｓを付与することができ、脱水装置を設ける必要がない。このため、混合物分離回収装置２０をコンパクトに構成することができる。また、比重分離装置１２内の選別液が汚染されることが抑制されているため、選別液の洗浄および交換等を行う必要性が抑制されており、このため、ランニングコストを低廉にすることができる。

比重分離装置１２は、湿潤洗浄装置３０から供給された混合プラスチック組成物を比重分別するのに適した比重を有する選別液を収容した槽と、選別液より比重の大きい高比重のプラスチック組成物を選別する高比重プラスチック組成物選別手段と、選別液より比重の小さい低比重のプラスチック組成物を選別する低比重プラスチック組成物選別手段とを備えている。

高比重プラスチック選別手段は、貯留槽の底部に沈むプラスチック組成物を貯留槽の外部に排出する排出手段と、排出手段により排出されたプラスチック組成物と選別液との混濁液からプラスチック組成物と選別液とを分離する液除去手段と、液除去手段により分離されたプラスチック組成物に付着した選別液を除去する脱水手段と、脱水されたプラスチック組成物を回収する回収手段とを備えている。なお、貯留槽内に沈んだプラスチック組成物を貯留槽外に排出する排出手段としては、エアリフト、ポンプ、スクリュウ羽根などが用いられる。

そして、低比重プラスチック組成物選別手段は、貯留槽に配置された堰と、この堰から流れ出すプラスチック組成物および選別液から選別液を除去する選別液除去手段と、プラスチック組成物を回収する回収手段とを備えている。

なお、比重分離装置１２からの液除去時および脱水時に出る選別液は、貯水部に貯められ、たとえばポンプを用いて貯留槽に戻されるように構成されるのが好ましい。なお、比重分離装置１２内の選別液は、湿潤洗浄装置３０内の液Ｓと同質のものが用いられているのが好ましい。

図３は、図１に示す湿潤洗浄装置３０を用いて、プラスチック組成物の再資源化方法およびプラスチック部材の製造方法を模式的に示すフローである。プラスチック組成物の再資源化方法とは、廃材から混合プラスチック組成物を取り出し、各略単一素材のプラスチック組成物ごとに分離回収することである。ここで、「略単一素材のプラスチック」とは、全体の９０％以上が単一の樹脂成分で構成されたものを指す。なお、略単一素材のプラスチックであるか否かは、たとえば、ポリプロピレンであれば他のプラスチックを溶解する溶剤（THF（テトラヒドロフラン）等）に一定量の生成物をいれ、不溶分の重さを測定することにより、単一樹脂の比率を解析することで、判断する。

本実施の形態に係るプラスチック組成物の再資源化方法によって回収される略単一素材プラスチックは、特に制限されるものではなく、たとえば、ポリプロピレン、ポリプロピレン、ABS（アクリロニト リル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ポリスチレンなどが包含される。なお、図３には、本発明の方法によってポリプロピレンを回収する場合の一例をして示している。

図３に示されるように、まず、製品回収工程Ｓ１０１では、プラスチック部材を備えた廃棄製品等を回収する。なお、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機からなる群から選ばれる家電製品であることが好ましい。

製品回収工程Ｓ１０１後の解体工程Ｓ１０２では、回収された廃棄製品等を解体する。廃棄製品の解体手段は、従来から公知の手段が用いられ、手解体により行なわれてもよい。この廃棄製品の解体により、コンプレッサ、熱交換器などの大型の金属部材等を部品ごとに回収される。

解体工程Ｓ１０２後の粗破砕工程Ｓ１０３では、大型金属部材などが回収された後の廃棄製品を粗破砕する。なお、粗破砕する際には、衝撃式破砕装置やせん断式破砕装置などの大型破砕機が用いられる。この粗破砕工程Ｓ１０３においては、破砕物の粒径は、特に制限されるものではないが、２０ｍｍ以上であるのが好ましく、４０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、破砕物の粒径は８０ｍｍ以下であることが好ましく、６０ｍｍ以下であることがより好ましい。粗破砕機には、たとえば３０〜５０ｍｍの目の大きさのものを用いる。

粗破砕工程Ｓ１０３後の金属選別工程Ｓ１０４では、粗破砕された破砕物から、金属系破砕物とプラスチック系破砕物と低嵩比重破砕物とに選別する。ここで、金属系破砕物のうち鉄系金属は、特に限定するものではないが、たとえば磁力を用いて選別することが好ましい。さらに、金属系破砕物のうちアルミニウム系金属や銅系金属は、特に限定するものではないが、たとえば渦電流を用いて選別することが好ましい。

金属選別工程Ｓ１０４後の風力選別工程Ｓ１０５では、風力を用いて、低嵩比重破砕物を選別する。なお、低嵩比重破砕物とは、嵩比重が０．３以下の破砕物を意味するものとする。低嵩比重破砕物の具体例としては、特に限定するものではないが、ポリウレタン系断熱材の破砕物や、発泡スチロール系の破砕物などが挙げられる。この風力選別工程Ｓ１０５により、低嵩比重破砕物と、混合プラスチック組成物との選別を行なうことができる。

なお、粗破砕された廃棄物を金属系破砕物とプラスチック系破砕物と低嵩比重破砕物に選別する際に、風力による選別、磁力による選別、渦電流による選別を行う場合には、その順序は特に限定するものではないが、選別の効率の観点からは、まず磁力により鉄系金属を分離し、次いで渦電流によりアルミニウム系金属や銅系金属を選別し、続いて風力により低嵩比重破砕物を選別し、残ったプラスチック混合物の破砕物を、下記の微破砕工程に移すことが好ましい。

風力選別工程Ｓ１０５後の微破砕工程Ｓ１０６では、混合プラスチック組成物をさらに微細化する。ここで、混合プラスチック組成物の破砕物は、特に限定するものではないが、たとえば破砕機または細断機などにより破砕されることが好ましい。そして、微破砕された混合プラスチック組成物の粒径は５ｍｍ以上であることが好ましく、特に８ｍｍ以上であることがより好ましい。また、この粒径は３０ｍｍ以下であることが好ましく、また２０ｍｍ以下であることが特に好ましい。この粒径が５ｍｍ未満の場合は、破砕に長時間要する為プラスチックが溶融あるいは熱酸化劣化を起こすという傾向があり、この粒径が３０ｍｍを超えると、加熱成形工程での作業性に悪影響を及ぼす傾向がある。また、この粒径が５ｍｍ未満でも３０ｍｍ以上でも、次以降のステップである湿式比重選別の選別能力に悪影響を及ぼす傾向がある。ここで、微破砕に供する対象物は、上記解体工程で選択的に回収されたプラスチック部材であってもよい。

微破砕工程Ｓ１０６後の湿潤・洗浄工程Ｓ２０２では、図１に示された湿潤洗浄装置３０内にて、混合プラスチック組成物を湿潤させる工程と、プラスチック組成物を湿潤工程後に気体雰囲気中で搬送する工程とが施される。具体的には、混合プラスチック組成物は、貯留部２にて洗浄されると共に、液Ｓに浸される。そして、液除去搬送部３内にて、気体雰囲気中で搬送されることにより、余分な液Ｓが除去され、プラスチック組成物の表面上に濡れ性、湿潤が付与される。その後、洗浄および湿潤が施された混合プラスチック組成物は、排出口７から排出される。

この湿潤・洗浄工程Ｓ２０２後の比重選別工程Ｓ２０３では、図１に示された比重分離装置１２により、各プラスチック組成物に選別される。

そして、比重分離装置１２内に供給された混合プラスチック組成物は、貯留槽内の選別液中で、選別液に浮くものと沈むものとに分かれる。ここで、湿潤・洗浄工程Ｓ２０２において、比重分離装置１２内に供給される各プラスチック組成物の表面には、湿潤が施されているため、比重分離装置１２の選別液中にプラスチック組成物が供給された際に、プラスチック組成物の表面に気泡が付着し難くなっている。このため、選別液よりも比重の大きなプラスチック組成物の表面に気泡が形成され、選別液の液面上に浮遊すること等が抑制される。すなわち、選別液に対する比重の大小により、各プラスチック組成物を良好に分離することができる。

たとえば選別液として水（比重：１．０）を用いた場合、ポリプロピレン（比重：０．９）およびポリエチレン（比重：０．９）以外に、発泡ウレタンが付着しているポリスチレン（比重：０．７〜１．０）やＡＢＳ樹脂（比重：０．７〜１．０）、丸まって空気や発泡剤を巻き込んでいるアルミ箔（比重：０．９〜１．５）、発泡ウレタン（比重：０．０４〜０．３２）、発泡スチレン（比重：０．０１〜０．２０）、ホットメルトも、水に浮かぶ。一方、ＡＢＳ樹脂（比重：１．０５）、ポリスチレン（比重：１．０８）、ポリウレタン樹脂（比重：１．２）、ポリ塩化ビニル（比重：１．３）、ポリ塩化ビニリデン（比重：１．７）などは、水に沈む。

供給されたプラスチック組成物のうち選別液中に沈んだものは、比重分離装置の槽外に排出される。その後、液除去手段により選別液が除去され、脱水部を経て脱水され、重量系の略単一素材プラスチック群として回収される。また細破砕物のうち液体媒体に浮いたものは、液体媒体とともに堰より流れ出し、選別液除去手段を通過後、脱水されて、軽量系の略単一素材プラスチック群としてとして回収される。このとき軽量系の略単一素材プラスチック群は、例えば、ポリプロピレンが９９％、その他が１％程度である。なお、選別を複数回おこなうことにより、各略単一素材プラスチックごとに選別することができる。このように、不純物の混入が低減された成形用樹脂原料（プラスチック組成物原料）を得ることができる。

上記各工程を経ることにより、各プラスチック組成物、プラスチック組成物原料に分離され、プラスチック組成物の再資源化方法の工程が終了する。なお、プラスチック組成物の再資源化方法は、上記工程のすべてを含む必要はない。複数種類のプラスチック組成物を湿潤させる工程と、湿潤後に気体雰囲気中で搬送する工程と、プラスチック組成物を比重分離装置に投入して、比重差によりプラスチック組成物を分離する工程とを含めばよい。

そして、プラスチック部材の製造工程は、比重選別工程Ｓ２０３後にペレット成形工程Ｓ２０５を含む。このペレット成形工程Ｓ２０５は、細破砕された略単一素材のプラスチック、成形用樹脂原料に加熱成形を施す。選別された略単一素材プラスチック、成形用樹脂原料を、ペレット状、シート状、フィルム状、パイプ状などの様々な形状に成形することができるが、成形性の良さから、ペレット状に成形されるのが好ましい。

なお、略単一素材のプラスチック、成形用樹脂原料に加熱成形を施す際に、略単一素材プラスチックの融点をＴ℃とすると、この加熱成形時の加熱温度はＴ℃以上であることが好ましく、特に（Ｔ＋１０）℃以上であることがより好ましい。また、このときの加熱温度は（Ｔ＋１２０）℃以下であることが好ましく、特に（Ｔ＋８０）℃以下であることがより好ましい。加熱成形時の加熱温度がＴ℃未満の場合には、成形用樹脂原料が十分に溶融しないために成形し難いという傾向にあるためであり、また、加熱成形時の加熱温度が（Ｔ＋１２０）℃を越えると、成形用樹脂原料が熱劣化してしまう傾向にあるためである。加熱成形を用いる装置としては、特に制限されるものではないが、たとえば、単軸押出成形機あるいは多軸式押出成形機が挙げられる。なお、加熱成形の際に、成形機に金網（４０〜２００メッシュ）を入れておき、アルミ片や銅線を取り除くことが望ましい。

なお、ペレット状の成形用樹脂原料に成形してマテリアルリサイクルする場合には、ペレット状の成形用樹脂原料を、シートカット、ストランドカット、ホットエアカット、アンダーウォーターカットなどのいずれかの方法により造粒してもよい。これらの造粒方法の中でも、後に射出成形により特定の形状に成形する場合には、成形用樹脂原料の供給が円滑に行え、大量処理にも対応できるアンダーウォーターカットが特に好ましい。

また、成形用樹脂原料をペレット状とする場合、その粒径は特に制限されるものではないが、１ｍｍ以上が好ましく、特に２ｍｍ以上がより好ましい。ペレットの粒径が１ｍｍ未満の場合には、浮遊するため作業性が低下するという傾向があるためである。またペレットの粒径は、８ｍｍ以下が好ましく、特に５ｍｍ以下がより好ましい。ペレットの粒径が８ｍｍを越えると、成形機のシリンダー内で充分に溶融しないため均一混練されないという傾向があるためである。

さらに、成形用樹脂原料には、熱安定剤や光安定剤、帯電防止剤、滑剤、フィラー、銅害防止剤、抗菌剤、着色剤などの添加剤を、必要により、本発明の効果を害しない範囲の量で添加してもよい。

上記ペレット成形工程Ｓ２０５後のプラスチック部材成形工程Ｓ２０６では、ペレット状とされた成形用樹脂原料を用いて、プラスチック部材を形成する。例えば、ペレット状の成形用樹脂原料を射出成形機に投入し成形体を作成することもできる（本明細書において、この成形体を「プラスチック部材」と呼ぶ。）。プラスチック部材は、特に制限されるものではないが、エアコン、テレビ、冷蔵庫および洗濯機よりなる群から選ばれる家電製品であることが好ましい。本発明のプラスチック部材の成形に用いる射出成形機としては、特に限定するものではないが、たとえばスクリュウ羽根インライン式射出成形機、プランジャ式射出成形機などが挙げられる。

また、プラスチック部材の成形の工程をより簡略化するために、ペレット状などの形状を有する上記プラスチック組成物原料を作製することなく、細破砕したプラスチック組成物を射出成形機にそのまま投入し、プラスチック部材を直接作製しても構わない。さらに、本発明のプラスチック部材は、熱安定剤や光安定剤、帯電防止剤、滑剤、フィラー、銅害防止剤、抗菌剤、着色剤などの添加剤を、必要により、本発明の効果を害しない範囲の量で添加した上で成形して作成してもよい。

本実施の形態に係る混合物分離回収装置２０によれば、湿潤洗浄装置３０により、混合プラスチック組成物Ｗの表面に湿潤を施すことができる。このため、比重分離装置１２内の選別液中に混合プラスチック組成物Ｗを投入する際に、混合プラスチック組成物Ｗの表面に気泡が付着し難く、各プラスチック組成物の比重に従って、良好に分離することができる。特に、比重の小さいプラスチック組成物にも湿潤を良好に付与することができるので、比重の小さいプラスチック組成物の選別も良好に行なうことができる。

また、湿潤洗浄装置３０によれば、洗浄工程、湿潤工程、搬送工程とを行なうことができ、混合物分離回収装置２０をコンパクトに構成することができる。さらに、湿潤洗浄装置３０によれば、洗浄工程と、湿潤工程と、搬送工程とを同時に行なうことができ、プラスチック組成物の分離回収作業の作業時間を短縮することができる。また、湿潤洗浄装置３０により、混合プラスチック組成物の表面を良好に洗浄することができ、比重分離装置１２内に湿潤洗浄装置３０内の液Ｓが入り込むことが抑制されているため、比重分離装置１２内の選別液が汚染されることを抑制することができる。

さらに、本実施の形態に係るプラスチック組成物の再資源化方法によれば、湿潤・洗浄工程Ｓ２０２にて、湿潤洗浄装置３０を用いるため、比重の軽いプラスチック組成物が混入された混合プラスチック組成物についても、各プラスチック組成物に分離することができ、不純物の含有量が抑えられたプラスチック組成物原料を得ることができる。これに伴い、本実施の形態に係るプラスチック部材の製造方法によれば、正確に分離されたプラスチック組成物を用いて、プラスチック組成物を成形するため、成形されたプラスチック部材の性能を確保することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、複数種類の材料を含む混合物を分離する混合物分離回収装置、プラスチック組成物の再資源化方法、およびプラスチック部材の製造方法に好適である。

本実施の形態に係る混合物分離回収装置の概略構成を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１に示す湿潤洗浄装置を用いて、プラスチック組成物の再資源化方法およびプラスチック部材の製造方法を模式的に示すフローである。

符号の説明

１ ケーシング、２ 貯留部、３ 液除去搬送部、４ 仕切り板、５ 連絡口、６ 駆動部、７ 排出口、９ 回転軸、１０ 撹拌板、１１ スクリュウ羽根、１２ 比重分離装置、１５ 液供給部、２０ 混合物分離回収装置、２１ スクリュウコンベア、３０ 湿潤洗浄装置、Ｏ 回動軸線、Ｓ 液。

Claims (13)

1. 材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、
   前記混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置において、
   前記湿潤手段は、液が貯留されると共に、内壁面に前記液の液面が一定の位置に維持されるように前記液を排出する開口部が形成された貯留部と、前記混合物を前記貯留部内に供給する供給部と、前記貯留部内の前記プラスチック組成物を前記液中に押し込むことが可能な撹拌板と、前記撹拌板にて前記貯留部内の前記液と撹拌された後の前記プラスチック組成物を搬送する搬送部と、前記貯留部の前記液中を通して前記搬送部に前記プラスチック組成物を送り込む連絡口とを備え、
   前記撹拌板は、前記貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、前記撹拌板の少なくとも一部が周期的に前記貯留部内の前記液の液面よりも上方に露出するように、前記回転軸を中心に回動し、
   前記連絡口は、前記液の液面よりも下方に位置することを特徴とする、混合物分離回収装置。
2. 前記撹拌板は、前記回転軸の軸方向と交差する方向に延在するように前記回転軸に取付けられたことを特徴とする請求項１に記載の混合物分離回収装置。
3. 前記回転軸の軸線は、前記連絡口から離れるに従って、下方に向けて傾斜しており、水平方向となす角度が０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混合物分離回収装置。
4. 前記撹拌板は、前記回転軸の軸線となす角度が５°以上３０°以下とされたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の混合物分離回収装置。
5. 前記搬送部は、ケーシングと、
   前記ケーシング内に配置された搬送手段とを有し、
   前記ケーシングは、前記貯留部から離れるに従って、上方に傾斜し、その端部側が前記
   液の液面より上方に位置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の混合物分離回収装置。
6. 前記ケーシング内に前記液を供給する液供給部を備えることを特徴とする請求項５に記載の混合物分離回収装置。
7. 前記搬送手段は、スクリューコンベアであり、
   前記スクリューコンベアは、前記回転軸の他端部側の外周上に取付けられたスクリュー羽根を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の混合物分離回収装置。
8. 前記スクリュー羽根と、前記回転軸の軸線とのなす角度が６０°以上９０°以下とされたことを特徴とする請求項７に記載の混合物分離回収装置。
9. 前記撹拌板は、前記スクリュー羽根の前記連絡口側の端部あるいはその近傍から前記回転軸の一端部側に延在していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の混合物分離回収装置。
10. 前記液が水とされたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の混合物分離回収装置。
11. 材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、前記混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置を用いたプラスチック組成物の再資源化方法であって、
    前記湿潤手段は、液が貯留されると共に、内壁面に前記液の液面が一定の位置に維持されるように前記液を排出する開口部が形成された貯留部と、前記混合物を前記貯留部内に供給する供給部と、前記貯留部内の前記プラスチック組成物を前記液中に押し込むことが可能な撹拌板と、前記撹拌板にて前記貯留部内の前記液と撹拌された後の前記プラスチック組成物を搬送する搬送部と、前記貯留部の前記液中を通して前記搬送部に前記プラスチック組成物を送り込む連絡口とを備え、
    前記連絡口は、前記液の液面よりも下方に位置し、
    前記撹拌板は、前記貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、前記撹拌板の少なくとも一部が周期的に前記貯留部内の前記液の液面よりも上方に露出するように、前記回転軸を中心に回動し、
    前記撹拌板が前記貯留部内の前記プラスチック組成物を前記液中に押し込むことで、前記プラスチック組成物を湿潤させる工程と、
    前記湿潤後に気体雰囲気中で前記搬送部が搬送する工程と、
    前記プラスチック組成物を前記比重分離手段に投入して、比重差により前記プラスチック組成物を分離する工程と、
    を備えたことを特徴とするプラスチック組成物の再資源化方法。
12. 前記プラスチック組成物は、エアコン、テレビ、冷蔵庫、および洗濯機のうち、少なくとも１つの一部であることを特徴とする請求項１１に記載のプラスチック組成物の再資源化方法。
13. 材質が異なる複数のプラスチック組成物を含む混合物を液体雰囲気に曝した後に気体雰囲気に曝す湿潤手段と、前記混合物を液体中で各プラスチック組成物の比重に基づいて分離する比重分離手段とを備える混合物分離回収装置を用いたプラスチック部材の製造方法であって、
    前記湿潤手段は、液が貯留されると共に、内壁面に前記液の液面が一定の位置に維持されるように前記液を排出する開口部が形成された貯留部と、前記混合物を前記貯留部内に供給する供給部と、前記貯留部内の前記プラスチック組成物を前記液中に押し込むことが可能な撹拌板と、前記撹拌板にて前記貯留部内の前記液と撹拌された後の前記プラスチック組成物を搬送する搬送部と、前記貯留部の前記液中を通して前記搬送部に前記プラスチック組成物を送り込む連絡口とを備え、
    前記連絡口は、前記液の液面よりも下方に位置し、
    前記撹拌板は、前記貯留部に達するように配置された回転軸の一端側に取付けられ、前記撹拌板の少なくとも一部が周期的に前記貯留部内の前記液の液面よりも上方に露出するように、前記回転軸を中心に回動し、
    前記撹拌板が前記貯留部内の前記プラスチック組成物を前記液中に押し込むことで、前記プラスチック組成物を湿潤させる工程と、
    前記湿潤後に気体雰囲気中で前記搬送部が搬送する工程と、
    前記プラスチック組成物を前記比重分離手段に投入して、比重差により前記プラスチック組成物を分離する工程と、
    分離された前記プラスチック組成物を用いて、プラスチック部材を作成する工程と、
    を備えたことを特徴とするプラスチック部材の製造方法。

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