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JP2540102B2 - プラスチック混合物のプラスチック小片を分離する方法 - Google Patents

プラスチック混合物のプラスチック小片を分離する方法

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JP2540102B2
JP2540102B2 JP5504051A JP50405193A JP2540102B2 JP 2540102 B2 JP2540102 B2 JP 2540102B2 JP 5504051 A JP5504051 A JP 5504051A JP 50405193 A JP50405193 A JP 50405193A JP 2540102 B2 JP2540102 B2 JP 2540102B2
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plastic mixture
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ウルリヒ クライネ−クレフマン，
イリング ガイスレル，
ウルリヒ ナイツエル，
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KARI UNTO ZARUTSU AG
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，ポリエチレン（PE），ポリエチレンテレフ
タレート（PET），ポリプロピレン（PP），ポリスチロ
ール（PS）及びポリ塩化ビニル（PVC）のような一部重
なる密度範囲及び一部異なる密度範囲を持ち化学的に異
なる種類のプラスチツク混合物の小片を，液体による密
度分離及び静電分離を適用して分離し，その際分離すべ
き混合物を10mm以下に粉砕し，洗浄し，静電分離の前に
乾燥する，プラスチツク混合物のプラスチツク小片を分
離する方法に関する。このように異なる種類のプラスチ
ツクは，例えば異なる使い捨てびんを使用する際廃棄物
として生ずる。静水は1.5lのPVCびんに入れられ，他の
飲料はいわゆるPETびんで売られる。西欧だけでも１年
に14億本のPETびんが製造される。びんは一般にポリエ
チレンねじ蓋を持ち,PETびんは同様にポリエチレンから
成る底部分を持つことができる。混ざつたびんプラスチ
ツクを直接再使用することは不可能である。なぜなら
ば,PETは260℃で初めて溶融するが,PVCは160℃の軟化温
度以上でもHC1を遊離しながら分離するからである。従
つてこのような混ざつたプラスチツクに対しては，あま
り再使用の可能性がないので，廃棄プラスチツクは今ま
で集められず，家庭のごみを介して処理され，即ち最後
に燃やされるか又は堆積される。
混ざつたポリ塩化ビニル含有プラスチツクについて
は，一般になんの収益も得られない。むしろ利用者は，
堆積費用の節減に合つた収益を望むことが多い。
これに対し単一種類のリサイクルプラスチツクに対し
ては以前から市場があり，価格は新品の価格に合わされ
ている。品質に応じてリサイル品は新品の60％までにな
る。従つて混ざつたプラスチツクの分離方法に大きい関
心がある。
化学的に異なる種類のプラスチツクの小片を分離する
公知の方法は，密度に従つて分離を行う装置例えばハイ
ドロサイクロンにより実施される。しかしこの方法は，
例えばPET（約1.37〜1.38g/cm3の密度）及びPVC（約1.3
8g/cm3の密度）のような同じ密度範囲にあるプラスチツ
クでは役に立たない。これに反しPET及びPVCからのポリ
エチレン（PE）の分離は,0.95g/cm3の異なる密度のため
可能である。同じ密度範囲にあるプラスチツクの分離
は，例えば静電的な方法で行うことができる。
ドイツ連邦共和国特許第3035649号明細書から，静電
分離機においてプラスチツクを静電的に分離することが
公知である。
しかし３つ又は４つの異なる種類のプラスチツク例え
ばPE,PET,PS及びPVCのプラスチツク混合物をこの公知の
方法で分離すると，多量の中間物質が生ずるか，又はそ
れぞれの電極における分離物質が不充分な純度しか持た
ないことがわかつた。更に中間物質は使用プラスチツク
の少なくとも１つから成る大きい割合の成分を持つてい
る。
従つて本発明の根底にある課題は，最初にあげた種類
の方法において，類似又は同じ密度のプラスチツク混合
物の複数の成分を確実に互いに分離できるようにするこ
とである。
この課題を解決するため本発明によれば，分離を少な
くとも２つの段階で行い，第１の段階では，異なる密度
範囲を持つプラスチツク小片を密度分離の原理に従つて
互いに分離し，得られた成分から，付着している分離液
体を除き，第２の段階では，同じ密度範囲を持つプラス
チツク小片を別々に表面処理し，その摩擦帯電後静電分
離機で分離する。
こうして本発明によれば，まず液体による密度分離の
原理に従つてプラスチツク小片を互いに分離し，それか
ら同じ密度範囲にあるプラスチツク小片をその摩擦帯電
後静電分離機で分離するので，異なる密度範囲を持つプ
ラスチツク小片も，類似の密度範囲を持つプラスチツク
小片も，連続的に分離して，リサイクルに適した単一種
類のプラスチツク小片に分別することができ，中間物品
の生成が著しく少なくなり，分離効率が改善される。こ
の場合第１の段階では密度分離の原理に従つてプラスチ
ツク小片を分離し，分離液の密度がプラスチツク混合物
の個々の種類のプラスチツクの間の最大密度差の範囲内
に来るように，この分離液の密度を選ぶ。この場合分離
液の密度を1.0ないし1.3g/cm3に設定すると有利であ
る。この場合密度分離はハイドロサイクロンによつても
行うことができる。場合によつては密度分離は１つの段
階だけでなく，異なる密度の複数種類のプラスチツクを
分離する場合，複数の段階で行われる。
更にプラスチツク混合物の小片の表面処理により，一
層大きい電荷密度を得るように摩擦電気帯電を改善する
ことができる。
プラスチツク混合物の小片の表面の化学処理は，本発
明の有利な特徴によれば，分離液が塩基性範囲（約10〜
12のpH値）又は酸性範囲（２〜４のpH値）にあるよう
に，この分離液を選ぶことによつて行われる。分離液が
NaClに加えて塩溶液中に更にK,Mg及びSO4のイオンが存
在してもよい。即ち塩溶液の所望の組成のため，カリ鉱
業においてカリの製造の際廃棄物として生ずるような塩
溶液が使用される。密度分離後分離液をプラスチツク混
合物から水により洗い出すことによつて，摩擦電気帯電
が改善される。プラスチツク混合物の密度分離又はそれ
に続いて水による洗浄中に,10mm以下なるべく6mm以下の
大きさを持つプラスチツク小片から，紙の残り又は飲料
の残りを除去することができる。しかし適当な洗浄は，
例えば洗浄粉砕機又はターボ洗浄機において密度分離よ
り前に行われる洗浄過程によつても可能である。洗浄後
プラスチツク混合物の乾燥が行われ，本来の乾燥前にプ
ラスチツク混合物の水分が，脱水装置例えば遠心分離機
により,2％以下の残留水割合まで減少される。
続いてプラスチツク混合物は,30〜100℃で少なくとも
５分間にわたつて熱処理を受ける。この手段も個々のプ
ラスチツク小片の大きい電荷密度を得るのに役立つ。こ
れは，上記の温度範囲における熱処理のためプラスチツ
ク小片の表面変化がおこることによつて説明可能と思わ
れる。従つて表面処理は，化学的にも熱によつても，ま
たこれら両方の種類の処理によつても行うことができ
る。
本発明の別の有利な特徴によれば，プラスチツク混合
物の有機物質特に脂肪酸がプラスチツク混合物1kg当り
約10〜50mg添加される。脂肪酸の添加は，同様に次の摩
擦電気帯電の際個々のプラスチツク小片の高い電荷密度
を得る目的で，プラスチツク小片のコンデイシヨニング
に役立つ。処理も，単独で又はプラスチツク小片の化学
処理又は熱処理と組合わせて行うことができる。
このように前処理されるプラスチツク小片では，静電
分離機自体に２〜3KV/cmの強さの電界を維持しさえすれ
ばよいことがわかつた。
これに反し公知の方法では，静電分離機は３〜4KV/cm
の強さの電界で動作し，コロナ放電の危険をはらんでい
る。このコロナ放電により，静電分離機内でプラスチツ
ク混合物が発火する可能性がある。
摩擦電気帯電自体は，例えば流動床乾燥機内又は充分
な長さのスクリユー内で行われ，またプラスチツク混合
物を空気により特定の区間にわたつて搬送することによ
つて行われる。摩擦電気帯電の場合境界条件として，約
15〜50℃なるべく20〜35℃の温度と,10〜40％なるべく1
5〜20％の相対湿度を維持せねばならない。プラスチツ
ク混合物自体の摩擦電気帯電は，公知のように小片の接
触によつて行われる。
次の例について本発明による方法を説明する。
例１ 飲料びん混合物の分離 使用された飲料びん混合物は次のような組成を持つて
いた。
76.9％のPET 19.8％のPVC 2.1％のPE 1.2％の紙及び汚物 びん混合物は湿式粉砕機へ供給され，水を添加して6m
m以下の大きさの小片に粉砕された。紙も含む汚物溶液
が取出された。それからこの物質が洗浄機で強力に撹拌
され，それにより表面が洗浄され，後に続く静電分離の
準備をされた。
ポリオレフイン（PE）を分離するため，混合物がハイ
ドロサイクロンへ供給された。生ずるPVC-PET混合物は
振動ふるいで液体から分離され，遠心分離機にかけら
れ，流動床乾燥機において70〜100℃で６分間乾燥され
た。
流動床において，場合によつてはまだ存在する最後の
紙残渣が廃気により排出され，サイクロンにより廃気か
ら分離された。予め乾燥されたこの物質は，それから別
の流動床乾燥機において30℃で更に３分間互いに接触せ
しめられ，その際帯電した。
流動床から出る物質は,2つの静電分離機から成る分離
装置へ連続的に供給された。前分離において既に99.4％
のPETを含むPET濃縮物が得られ,82.3％のPVCを含むPVC
濃縮物がスクリユーにより後静電分離機へ送られ，プラ
スチツク小片の選択的帯電が再び行われた。
こうして帯電した前濃縮物は，後静電分離機で高百分
率のPVC濃縮物，中間物質成分，及び約53％のPETを含む
減少成分とに分離された。この減少成分は，前分離の中
間物質と共に，再帯電のため流動床へ再循環された。
結局プラスチツク混合物が， 99.3％PVCの純度を持つPVC成分と， 99.4％PETの純度を持つPET成分と， 97.6％PEの純度を持つPE成分 とに分離された。使用されたびん混合物に関して，収量
（絶対量）は 94.6％PET 96.2％PVC 89.7％PE から成つていた。
例２ PE-PP-PS-PVCプラスチツク混合物の分離 使用ずみプラスチツク製品から成る混合物は,4つの最
も普通のプラスチツクを次の組成で含んでいた。
45.7％PE 20.1％PP 17.5％PVC 14.9％PS 1.8％残部物質 この混合物100kgがまず粉砕機で6mm以下の大きさに完
全に粉砕された。この小片混合物は洗浄機へ供給され，
淡水と共に撹拌された。洗浄されたこの物質は，水を満
たされた浮遊槽へ移され，汚れ溶液が捨てられた。ポリ
オレフインを含む軽い成分がすくい取られ,PVC及びPSを
含む重い成分が槽の底から吸い出された。両方の成分が
遠心分離機により前脱水された。
PP-PE成分が流動床乾燥機へ供給され,80℃で６分間乾
燥された。流出する物質へ脂肪酸混合物C8-C12が50g/t
の量で吹付けられ，別の流動床乾燥機において30℃で更
に３分間流動せしめられた。流動床から流出する混合物
は静電分離機へ連続的に供給された。この分離の中間物
質は第２の流動床乾燥機へ連続的に戻された。
軽い成分の静電分離は次の結果を生じた。
重い成分は，冷却器を接続される流動床乾燥機へ供給
され，加熱区域において80℃で約６分間乾燥され，冷却
区域において30℃で更に約３分間流動化された。同様に
中間物質を戻されて静電分離を行うと，次の結果が得ら
れた。
例３ PE-PS-PET-PVC混合物の個別成分への分離 使用ずみプラスチツクの混合物は次の組成を持つてい
た。
46.8％PE 29.8％PS 12.2％PVC 10.1％PET 1.1％汚物 この混合物100kgがまず粉砕機で6mm以下の大きさに完
全に粉砕された。小片混合物は洗浄機へ供給され，淡水
と共に撹拌された。洗浄された物質は,1.2g/cm3の密度
のカリ廃液を満たされた浮遊槽へ入れられた。
PE及びPSを含む軽い成分がすくい取られ,PVC及びPET
を含む重い成分が槽の底から吸い出された。両方の成分
は振動ふるいで前脱水され，淡水で洗浄され，続いて遠
心分離機で２％の付着湿度まで前脱水された。密度分離
及び前脱水の際生ずる塩含有廃水は，処理のためカリ溶
液へ戻すことができる。
両方の成分は，それぞれ加熱区域及び冷却区域を持つ
別々の流動床乾燥機へ供給された。加熱区域で物質が80
℃に加熱され，滞在時間は約６分間であり，その後に接
続される冷却区域は，加熱されない空気で運転された。
流動床から流出する物質は静電分離機へ供給され，生
ずる中間物質が流動床へ戻された。
軽い成分の静電分離は次の結果を生じた。
重い成分の静電分離の際次の結果が得られた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 23:00 27:06 67:00 (72)発明者 ホルシユタイン， アクセル ドイツ連邦共和国 デーエー−3500 カ ツセル レーヴエンブルクシユトラーセ １アー (72)発明者 クライネ−クレフマン， ウルリヒ ドイツ連邦共和国 デーエー−6430 バ ート ヘルスフエルト アム ヴエンデ ベルク 25 (72)発明者 ガイスレル， イリング ドイツ連邦共和国 デーエー−6430 バ ート ヘルスフエルト アン デル ゾ ンメルザイテ ４アー (72)発明者 ナイツエル， ウルリヒ ドイツ連邦共和国 デーエー−3500 カ ツセル アム ドーナルブルンネン 28 (56)参考文献 特開 昭62−152552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−100178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−36581（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−99680（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−5065（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭52−5066（ＪＰ，Ｂ２) 日本粉体工業協会編「分扱装置技術便 覧」第１版（昭53−５−15）株式会社産 業技術センターＰ．657−672

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポリエチレン（PE），ポリエチレンテレフ
    タレート（PET），ポリプロピレン（PP），ポリスチロ
    ール（PS）及びポリ塩化ビニル（PVC）のような一部重
    なる密度範囲及び一部異なる密度範囲を持ち化学的に異
    なる種類のプラスチツク混合物の小片を，液体による密
    度分離及び静電分離を適用して分離し，その際分離すべ
    き混合物を10mm以下に粉砕し，洗浄し，静電分離の前に
    乾燥する，プラスチツク混合物のプラスチツク小片の分
    離方法において，分離を少なくとも２つの段階で行い，
    第１の段階では，異なる密度範囲を持つプラスチツク小
    片を密度分離の原理に従つて互いに分離し，得られた成
    分から，付着している分離液体を除き，第２の段階で
    は，同じ密度範囲を持つプラスチツク小片を別々に表面
    処理し，その摩擦帯電後静電分離機で分離することを特
    徴とする，プラスチツク混合物のプラスチツク小片を分
    離する方法。
  2. 【請求項２】分離液の密度が個々のプラスチツクの間の
    最大密度差の範囲に入るように，分離液の密度を選ぶこ
    とを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】分離液の密度を1.0ないし1.3g/cm3の値に
    設定することを特徴とする，請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】分離液が塩基性範囲（約11〜12のpH値）又
    は酸性範囲（約２〜４のpH値）にあるように，この分離
    液を選ぶことを特徴とする，請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】分離液がNaclを主成分とする塩溶液である
    ことを特徴とする，請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】付加的にK,Mg及びSO4のイオンが存在する
    ことを特徴とする，請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】密度分離により得られるプラスチツク混合
    物の成分を２％以下の残留水割合に前脱水することを特
    徴とする，請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】前脱水されたプラスチツク混合物を70〜10
    0℃で少なくとも５分間熱処理することを特徴とする，
    請求項１又は７に記載の方法。
  9. 【請求項９】プラスチツク混合物に有機物質を添加する
    ことを特徴とする，請求項１又は８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】有機物質が脂肪酸であることを特徴とす
    る，請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】プラスチツク混合物1kg当り脂肪酸を10
    〜50mg添加することを特徴とする，請求項10に記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】プラスチツク混合物の摩擦電気帯電を15
    〜50℃の温度及び周囲空気の10〜40％の相対湿度で行う
    ことを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】摩擦電気帯電のためプラスチツク混合物
    を流動床乾燥機へ入れるか，又は充分な長さのスクリユ
    ーによりプラスチツク混合物を供給するか，又はプラス
    チツク混合物を空気で特定の区間にわたつて搬送するこ
    とを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】静電分離機を２〜3KV/cmの強さの電界で
    動作させることを特徴とする，請求項１に記載の方法。
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