層廃フィルムのリサイクル方法
【課題】本発明は、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリエチレン（ＰＥ）を主成分とするプラスチック層とアルミニウム層を含む多層フィルムの再生方法を提供する。さらに、アルミニウムの選択的な溶解段階、比重差分離段階、溶融点差による選択的な押し出し段階、および有機溶媒による選択的な溶解段階を用いて、現在リサイクルされないで廃棄される包装用多層プラスチックフィルム中の有価成分を分離してリサイクルするための方法を提供する。
【解決手段】多層フィルム廃棄物のアルミニウムを選択的に溶解させて層分離を誘導し、比重差を用いてＰＰとＰＥとの混合物層とＰＥＴ層に分離する。また、比重差により分離されたＰＥＴの純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ＰＥＴ層に含まれたＰＰとＰＥを抽出することにより、多層フィルムの主構成成分をＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウム成分にそれぞれ分離する。
【解決手段】多層フィルム廃棄物のアルミニウムを選択的に溶解させて層分離を誘導し、比重差を用いてＰＰとＰＥとの混合物層とＰＥＴ層に分離する。また、比重差により分離されたＰＥＴの純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ＰＥＴ層に含まれたＰＰとＰＥを抽出することにより、多層フィルムの主構成成分をＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウム成分にそれぞれ分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル(Polyethylene terephthalate、ＰＥＴ)、ポリプロピレン(Polypropylene、ＰＰ)、ポリエチレン(Polyethylene、ＰＥ)などのプラスチックフィルム層とアルミニウム層を含む包装用多層廃フィルムを、ＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウムの３成分に分離してリサイクル可能にする経済的な多層フィルム廃棄物の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、食品類などの包装には、防湿、美麗な外装などの様々な目的のために、ＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥなどのプラスチックフィルム層とアルミニウム層からなる包装用多層フィルムが主に使われており、この種の包装用多層フィルムの使用は増加しつつある。プラスチックフィルム層には印刷が施されており、フィルム層間には接着剤が使用されることがある。このような多層フィルムが商品の包装用として用いられる場合、多段階の積層工程とグラビア印刷などの印刷工程が行われる。それぞれの積層工程または印刷工程中に不良品が発生する可能性があるが、このような不良品は大部分廃棄されている。廃棄された包装用多層フィルムは、特別な処理なしに一部リサイクルされるが、ＰＥＴ、ＰPおよびＰＥ成分が様々な割合で混合されており、またアルミニウム層のため加工が難しく且つ物性が劣悪して低級プラスチック製品の生産にのみ極限的に使用されている。また、殆どの家庭から発生する包装用多層フィルム廃棄物は、リサイクルできず、焼却や埋め立てなどの方法で廃棄されている実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アルミニウムは、アルカリまたは酸水溶液と反応して水溶液状に溶解される。一般に、アルミニウムは、酸よりアルカリとの反応速度がさらに速く、この反応速度は、アルカリまたは酸水溶液の濃度、温度、および攪拌による拡散速度などによって決定される。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を例としたアルカリ水溶液とアルミニウムとの反応式は、次のとおりである。
【０００４】
Ａｌ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＡｌＮａＯ２＋３／２Ｈ２
ここで、アルミニウムは、アルミン酸ナトリウム状態で水溶液に溶解される。この反応の結果として、水素ガスが発生する。
【０００５】
多層包装材の主成分であるポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリエチレン（ＰＥ）の３つのプラスチックの場合、ポリプロピレン、ポリエチレンは、分子構造が類似であって相互間に相溶性があるため、ある程度混ぜられるうえ、混合物の物性もよい方である。ＰＰとＰＥは、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリブチレン、ポリイソブチレンなどと共にポリオレフィン(Polyolefin)と呼ばわれており、化学的、電気的に性質が類似であって同じ用途に多用されている。現在、国内で流通する再生ＰＰと再生ＰＥの殆どは、ＰＰとＰＥとの混合物である。ところが、ＰＥとＰＰは両方とも、ＰＥＴとは相溶性がないためお互い混ぜられず、混合物の物性も劣悪である。したがって、ＰＥとＰＰをＰＥＴと分離することは、それぞれのプラスチックをリサイクルするために非常に重要である。
【０００６】
本発明は、ポリエステル(Polyethylene terephthalate、ＰＥＴ)、ポリプロピレン(Polypropylene、ＰＰ)、ポリエチレン(Polyethylene、ＰＥ)などのプラスチックフィルム層とアルミニウム層を含む包装用多層廃フィルムを、ＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウムの３成分に分離してリサイクル可能にする経済的な多層フィルム廃棄物の再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
貴重な資源である前記包装用多層フィルム廃棄物を埋め立てまたは焼却せずにリサイクルするための研究と実験を行い続けた結果、本発明の完成に至った。本発明は、多層フィルム廃棄物をリサイクルするために、多層フィルム廃棄物のアルミニウムを選択的に溶解させて層分離を誘導し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレンとの混合物層とポリエステル層に分離する。また、比重差により分離されたポリエステルの純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出することにより、多層フィルムの主構成成分をポリエステル、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびアルミニウム成分にそれぞれ分離する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、多層フィルムのアルミニウム層を選択的に溶媒と反応させて液状に溶解させて分離することにより、多層フィルムを２つ以上の層に分離し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレン層をポリエステル層から分離し、比重差により分離されたポリエステル層の純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出する多層フィルムのリサイクル方法に関する。
【０００９】
本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法は、
ａ）粉砕されたアルミニウム層が含まれた多層廃フィルムを反応器に投入し、アルミニウムを溶解させる液体で処理することにより、アルミニウム層を選択的に溶解させて分離する段階と、
ｂ）アルミニウム層が溶解されて分離された残りの粉砕物を、比重差を用いて、比重の低いポリプロピレンとポリエチレンを主成分とする粉砕物と、比重の高いポリエステルを主成分とする粉砕物に分離する段階と、
ｃ）比重差により分離されたポリエステルを主成分とする比重の高い粉砕物を乾燥させて反応器に投入し、有機溶媒と共に加熱することにより、それからポリプロピレンとポリエチレンを溶解させて分離する段階と、
ｄ）前記分離物からアルミニウム成分、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびポリエステルをそれぞれ分離回収する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法では、多層フィルムのアルミニウム層を選択的に溶媒と反応させて液状に溶解させて分離することにより、多層フィルムを２つ以上の層に分離し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレン層をポリエステル層から分離し、比重差により分離されたポリエステル層の純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出することができる。それゆえ、これら抽出した成分をリサイクルできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法について詳細に説明する。
市中での流通過程で廃棄されるかあるいは印刷工場で廃棄される各種の包装用多層フィルムを収集して示差走査型熱分析器（ＤＳＣ；Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＣＳ７）、Ｘ線回折器（Ｒｉｇａｋｕ、ＤＭＡＸ２２００）および後述の溶媒抽出方法などを用いてその成分を分析したところ、ＰＰが４５〜７７％、ＰＥが２０〜４０％、ＰＥＴが０〜５０％であり、アルミニウムは０．４〜１．４％程度であって、種類によって非常に大きい差を示した。各種の多層フィルム廃棄物の平均組成成分は、ＰＰが約４８％、ＰＥが約２９％、ＰＥＴが約２２％、そしてアルミニウムが約１％程度であった。Ｎｙｌｏｎ６がたまに発見されたが、その平均組成成分は、約０．５％程度であって、微量であった。
【００１２】
包装用多層フィルムに使用されるＰＥの溶融点をＤＳＣを用いて測定することにより詳細に分析したところ、大部分はＬＤＰＥであったが、ＬＬＤＰＥ(Linear Low Density Polyethylene)やＥＶＡ(Ethylene Vinyl Acetate)などのエチレンと他の単量体の共重合体とＨＤＰＥも一部使用されていることが分かった。
【００１３】
包装用多層フィルム廃棄物を、粉砕機を用いて、一辺の長さが１〜５０ｎｍ程度の不規則な形状の多角形粉砕物に粉砕する。適量の前記粉砕物を反応器に投入し、粉砕物が漬かる程度の量のアルカリ水溶液を反応器に添加した後、攪拌器で適切な回転速度、例えば１０〜５００ｒｐｍで攪拌する。アルカリ水溶液としては、ＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）２水溶液、ＬｉＯＨ水溶液などが使用でき、アルカリ水溶液の温度を常温ないし沸騰点に調節した後、約５分〜２時間攪拌する。アルミニウム溶解時間は、アルカリ水溶液の濃度および温度、攪拌器の形態および攪拌速度などによって異なる。アルミニウムの溶解速度は、アルカリ水溶液の濃度および温度が高く攪拌が円滑に行われるほど増加する。使用されたアルカリ水溶液の濃度は０．１％ないし飽和状態とすることができるが、１％以上の濃度が適切な溶解速度を示すため好ましい。５％以上の高濃度におけるアルカリ水溶液の温度は、常温または２０℃以上が好ましく、５％未満の低濃度における水溶液温度は、６０℃ないし沸騰点が好ましい。アルカリ水溶液を用いてアルミニウム層を抽出する工程で、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエステル層は溶解されない。アルミニウム層は、一般に、層間に存在する。よって、アルミニウム層が除去されると、多層フィルムはおよそ２つのフィルム層に分けられる。アルミニウム層の除去された多層フィルムが３〜４個の層に分けられる場合も観察されるが、これは、フィルム層の間に使用された接着成分がアルカリ水溶液に溶解されるためであると判断される。
【００１４】
アルミニウム処理のための反応器は、一般的な攪拌装置と加熱装置を備えており、包装材粉砕物および溶媒の入り口と出口を有するものであって、クローズド(closed)システムとオープン(open)システムが両方とも可能である。水素ガスを捕集する場合は、クローズドシステムでなければならず、反応器の上端の水蒸気凝縮用コンデンサと入り口および出口などには開閉弁がなければならない。コンデンサの上端にパイプを設置し、水蒸気を凝縮させて除去する水素ガスの排出管として使用することができる。溶媒に接触する反応器、攪拌器、パイプ、バルブなどの全ての表面は、使用される溶媒と反応し、あるいは溶媒に溶解されてはならず、アルカリ水溶液の場合にはステンレス鋼などが、酸水溶液の場合にはガラス、繊維強化プラスチックおよび特殊合金などが適切である。
【００１５】
反応終結の時点は、包装用多層フィルムのアルミニウム層が見えない時である。反応が終結すると、アルミニウム層が溶解されてから残った多層フィルム粉砕物とアルカリ水溶液を反応器から排出して濾布またはメッシュ網付き遠心分離機などの固液分離装置を用いてそれぞれに分離する。分離されたアルカリ水溶液は、貯蔵してさらに使用し、飽和溶液になる過程でアルミニウムとの反応性が減少すると、中和などの方法を用いて、アルカリ水溶液に溶解されているアルミニウム化合物を固相の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）に分離する。分離された多層フィルム粉砕物は、水で洗浄し、洗浄した水が中性（ｐＨ７）になるまで多数回洗浄する。
【００１６】
ＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴの密度は、結晶化度によって少し異なるが、それぞれ約０．９１〜０．９７、０．９０〜０．９１、および１．３３〜１．４２程度である。このため、ＰＥとＰＰの混合物層とＰＥＴ層を比重差によって分離する工程は、比重０．９７〜１．３３の液体で行うことができる。したがって、アルミニウム溶解工程を行ったアルカリ水溶液の比重が１．０〜１．３３であれば、比重差分離工程をアルミニウム溶解工程の直後に連続的に行うことができる。この場合、比重差分離工程の後、粉砕物を中性になるまで洗浄する。ＰＥとＰＰは、お互い密度が類似しているので、比重差を用いた分離が難しい。
【００１７】
比重差分離は、比重約１．０の水でも行うことができるが、比重が１より小さくて水に浮かぶ粉砕物は、アルミニウム溶解工程で分離されたＰＰとＰＥ層が主成分であり、１つまたは２つ以上のフィルムが積層されている。比重が１より大きくて水に沈む成分としては、ＰＥＴフィルム、およびＰＥＴフィルムと分離されていない多層フィルムがある。粉砕物の比重差分離が正確に行われない場合がある。例えば、比重約１．３３〜１．４２のＰＥＴ層は、気泡または油成分が表面に付いているかあるいは多数のＰＰまたはＰＥフィルム上に載せていると、水に浮かぶ。また、比重約０．９〜０．９７のＰＰまたはＰＥ層は、比重の大きいＰＥＴ層と分離されないか或いは多数のＰＥＴ層の下に敷かれていると、水に沈む。このような誤りは、界面活性剤の添加または多数回の比重差分離工程などで改善できる。
【００１８】
ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴおよびアルミニウムの溶融点は、それぞれ約１００〜１３５℃、１５５〜１６５℃、２４５〜２７５℃、および６６０℃である。ＰＥまたはＰＰを加工するに際して押し出し器をよく使用するが、押し出し器内の温度を２０５〜２６０℃とすることが一般的な押し出し加工条件である。押し出し器の最高温度が２２０℃以下の運転条件では、押し出し器内のＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴフィルム混合物のうち、ＰＥＴフィルムは、溶融せず固体状に進んで、スクリューとダイ間のブレーカープレート(Breaker Plate)に装着されたスクリーンまたはメッシュ網にかかる。このような実験結果を用いて、前記比重差分離工程で分離された低比重のＰＥとＰＰ層を主成分とする粉砕物を乾燥させた後、スクリーン付き押し出し器を用いて２２０℃以下の運転温度条件で押し出すと、ＰＥとＰＰのみが押し出されてペレットまたは押し出し成形品に加工される。
【００１９】
メッシュ網またはスクリーンの孔径は２０〜２００メッシュとすることができるが、孔径が小さいほど、ＰＥＴなどの溶解されない不純物をさらに完璧に濾すことができる。この場合、メッシュ網またはスクリーンにかかったＰＥＴフィルムが押し出し速度を減少させるので、よく除去しなければならない。ブレーカープレートに固定されたスクリーンまたはメッシュ網を使用すると、溶融されていないＰＥＴフィルムなどを除去する間、押し出し工程が中断される。連続式スクリーンチェンジャー(Screen Changer)などの装置を使用すると、押し出し工程を中断することなく、溶融されていないＰＥＴフィルムなどを除去することができる。除去されたＰＥＴなどの不純物は、固体状態であり、ＰＥＴフィルム粉砕物を主成分とし、残りは大部分ＰＥとＰＰ成分なので、後述の有機溶媒によるＰＥとＰＰ抽出工程によって純粋なＰＥＴフィルムとＰＥおよびＰＰを互いに分離することができる。
【００２０】
前述した比重差工程で分離された高比重の粉砕物は、アルミニウム分離工程で剥離されたＰＥＴフィルム、およびＰＥＴフィルムと分離されていない多層フィルムが主な構成成分である。ＰＥＴフィルム以外の成分は、リサイクルを阻害するので、ＰＥＴフィルムと分離されなければならない。ＰＥＴの押し出し工程の温度は、約２９０℃以上であって、ＰＥとＰＰの溶融点より高い。したがって、ＰＥＴ加工用押し出し器内におけるＰＥとＰＰは液状なので、ブレーカープレートに装着されたメッシュ網に掛からない。したがって、ＰＥＴフィルムを押し出す過程でＰＥとＰＰを分離することができない。
【００２１】
純粋なＰＥＴフィルムを得るために、ＰＥとＰＰを有機溶媒を用いて選択的に溶解させる。本溶解工程で使用することが可能な有機溶媒の例としては、キシレンやトルエンなどの炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類などを挙げることができるが、これらを単独で使用することもでき、２種以上を混合して使用することもできる。ＰＥとＰＰをそれぞれ連続的に抽出し、あるいはＰＥとＰＰを同時に抽出する２つの方法が使用できる。例えば、有機溶媒としてキシレンを使用する場合、多層包装材に主に使用されるＰＥは、７０〜９５℃のキシレンに溶解され、多層包装材に主に使用されるＰＰは、９５℃以下のキシレンには殆ど溶解されず、１００℃以上のキシレンに溶解される。ＰＥＴは、常圧で沸くキシレン（約１３５℃）などのいずれの温度でも全く溶解されない。
【００２２】
したがって、前述した比重差工程で分離されたＰＥＴを主成分とする粉砕物を反応器内のメッシュ筒中に仕込み、キシレンを反応器に仕込んで粉砕物がキシレンに漬かるようにした後、キシレンの温度を７０〜９５℃に維持させながら、適切な時間（１０分〜２時間）メッシュ筒内の粉砕物を攪拌すると、ＰＥが選択的にキシレンに溶解される。メッシュ筒は、内容物の重量に耐えられる適切な構造を有し、側面と底面がメッシュ網（１０〜２００メッシュ）で取り囲まれるように製作され、反応器の内部に固定できるように製作されたものである。
【００２３】
ＰＥは、７０〜９５℃のキシレンに溶解された状態でメッシュ筒を通過して反応器の外部に排出できるが、ＰＰとＰＥＴは、キシレンに溶解されないため、メッシュ筒の内部に残る。ＰＥの溶解されたキシレンを反応器の外部に排出した後、メッシュ筒の内部に残ったＰＰとＰＥＴの混合粉砕物に連続して１００℃以上の新しいキシレンを接触させ、適切な時間（１０分〜２時間）攪拌すると、ＰＰのみが選択的に溶解される。メッシュ筒を通過したＰＰを溶解させたキシレン溶液を反応器の外部に排出すると、メッシュ筒内には純粋なＰＥＴのみが残る。
【００２４】
もしＰＥとＰＰを同時にＰＥＴから分離したければ、ＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴの混合粉砕物を反応器内のメッシュ筒中に仕込み、キシレンを反応器に仕込んで粉砕物がキシレンに漬かるようにした後、キシレンの温度を１００℃以上に維持させ、適切な時間（１０分〜２時間）メッシュ筒内の粉砕物を攪拌すると、ＰＥとＰＰが同時に溶解される。溶解が完了すると、ＰＥとＰＰを溶解させたキシレン溶液を反応器の外部に排出することにより、溶解されていないＰＥＴと分離することができる。
【００２５】
この溶解工程を行う反応器は、凝縮用コンデンサを装着して、有機溶媒が反応器の外部に蒸発することを防ぐことができなければならず、攪拌器と加熱装置を備えており、適切な大きさのメッシュ筒を内部に固定させることができることが適切である。有機溶媒と接触する反応器や攪拌器などは、有機溶媒に溶解されたり反応したりしてはならない。
【００２６】
分離されたポリエチレンとポリプロピレンを溶解させた有機溶媒溶液は、乾燥過程によって有機溶媒を蒸発させることにより、ポリエステル成分のないポリエチレンとポリプロピレンまたはこれらの混合物を得ることができる。キシレンに溶解されないためメッシュ筒の内部に残されたフィルムは、大部分ポリエステルであり、乾燥させてリサイクルする。
【実施例】
【００２７】
以下、下記の非制限的な実施例によって本発明についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
〔実施例１〕
アルミニウム層が含まれた、６種の包装用として印刷された多層フィルムそれぞれを３ｍｍ×３ｍｍの四角形に切って、９０℃の１０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液でアルミニウム層を溶解させた。アルミニウム層が全て溶解される時間を表１にまとめた。アルミニウム層が全て溶解されると、大部分２つ以上の層に分離された。多層フィルムが３つ以上の層に分離される場合は、アルカリ水溶液がアルミニウムだけでなく層間の接着成分も溶解するためであると思われる。アルミニウム層が全て溶解された後、それぞれの粉砕品を篩で分離して多数回水で洗浄した後、水に浸漬して比重約１．０の水に浮かぶ層と水に沈む層に分離した。水に浮かぶ層は大部分ＰＰとＰＥ層であり、水に沈む層は大部分ＰＥＴであることを、示差走査型熱分析器（ＤＳＣ；Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＳＣ７）で溶融温度を測定することにより確認した。それぞれの層に分離されていない粉砕品は、全体比重によって浮かぶ場合と沈む場合があった。本実施例で使用された包装用多層フィルムは、２つに大別されるが、表１の試料１、２、３のようにＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥ、並びにアルミニウム層から構成されたものと、表１の試料４、５、６のようにＰＰおよびＰＥとアルミニウム層から構成されたものがあった。ＰＥＴ層が含まれた多層フィルムのアルミニウム溶解時間が、ＰＥＴ層のない多層フィルムより短い傾向があった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
〔実施例２〕
いろいろの包装用多層フィルムが混合された廃棄物を粉砕して９０℃の１０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液でアルミニウム層を３０分間溶解した。粉砕物をＮａＯＨ水溶液から分離した後、粉砕物の表面に付いているＮａＯＨ水溶液が中性（ｐＨ７）になるまで水で洗浄した。アルミニウム層が完全に溶解された粉砕物は大部分２つ以上のフィルムに分けられることが分かった。
【００３１】
粉砕物を常温の水中に入れ、比重が水（比重１）より高くて沈んだものと、比重が水より低くて水に浮かぶものに分離した。比重が常温の水より高い粉砕物は、重量で約２５％であった。この粉砕物をメッシュ網で包んで粉砕物がメッシュ網を通り抜けないようにした後、９０℃のキシレン中で約３０分間溶解抽出させた後、乾燥させて重量を測定することにより、ＰＥ成分の分率を計算した。９０℃のキシレンで抽出したプラスチックは、乾燥させて示差走査型熱分析器で確認した結果、ＬＤＰＥを主成分とするＰＥが大部分であり、微量のＰＰが検出されたが、ＰＥＴなどの他のプラスチックはないものと確認された。９０℃のキシレンで抽出したメッシュ網内に残った粉砕物を連続して１３０℃のキシレン中で約３０分間溶解させた後、乾燥させて重量を測定し、ＰＰとＰＥＴ成分の分率を計算した。１３０℃のキシレンで抽出したプラスチック成分は、乾燥させてＤＳＣで確認した結果、ＰＰが９９％以上であった。２回のキシレン抽出（９０℃と１３０℃）後、残った粉砕物は無色透明であるか或いは印刷が施されていたが、これらはＰＥＴが９９％以上であった。前述した方法のようなキシレン抽出方法により、水に浮かぶ粉砕物のプラスチック成分も分析して、水に沈む粉砕物の分析結果と共に表２にまとめた。水に浮かぶ粉砕物のＰＥとＰＰ含量は約９６％、ＰＥＴは約４％であった。水に沈んだ粉砕物のＰＥＴ含量は、約７５％であり、約２５％のＰＥとＰＰが含まれていた。
【００３２】
【表２】
【００３３】
〔実施例３〕
前記実施例２でアルミニウム層が溶解された多層フィルム粉砕物を比重１．２の塩水で比重差分離工程を行った。この塩水に浮かぶ層と沈む層は、それぞれ約９５％と５％であった。この２層をそれぞれ水で洗浄して塩成分を除去した後、乾燥させてメッシュ網で包んだ。その後、１３０℃のキシレンで約３０分間溶解抽出して重量の変化を測定することにより、ＰＥとＰＰの混合物、ＰＥＴの分率を計算して表３にまとめた。ＰＥとＰＰは両方とも１３０℃のキシレンに溶解され、ＰＥＴは溶解されない。表３を表２と比較すると、比重１．２の塩水に沈む粉砕物のＰＥＴ分率が比重１．０の水に沈む粉砕物より高いことが分かる。
【００３４】
【表３】
【００３５】
〔実施例４〕
前記実施例２で水に浮かぶ粉砕物を乾燥させた後、一軸スクリュー押し出し器を用いて押し出した。スクリューとダイ間のブレーカープレートに３０メッシュと６０メッシュの２枚のメッシュ網を重ねて装着して押し出した。押し出し器の温度は位置によって異なるが、１８０〜２２０℃の範囲で押し出した。押し出されたプラスチックストランドを冷たい水に浸漬させた後、一定の寸法に切ってペレットに加工した。作られたペレットを乾燥させた後、シート状に圧縮成形し、その後ＤＳＣを用いて溶融点と溶融熱を測定して構成成分を分析した結果を表４にまとめた。押し出されたプラスチックは、９９％以上がＰＰとＰＥであり、１％未満がＰＥＴであった。押し出し前の粉砕物のＰＥＴ分率は４％であったが、押し出されたストランドのＰＥＴ分率は１％未満であった。すなわち、水に浮かぶ粉砕物に含まれているＰＥＴフィルムの７５％程度は、ブレーカープレートに装着されたメッシュ網にかかり、残りの２５％程度はメッシュ網を通過したものと分析される。
【００３６】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のリサイクル方法によって、現在埋立てまたは焼却される包装用多層廃フィルムをその構成成分別に分離してリサイクルすることができ、分離回収されたポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびアルミニウム化合物は、新規製品のようなそれぞれの用途に使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル(Polyethylene terephthalate、ＰＥＴ)、ポリプロピレン(Polypropylene、ＰＰ)、ポリエチレン(Polyethylene、ＰＥ)などのプラスチックフィルム層とアルミニウム層を含む包装用多層廃フィルムを、ＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウムの３成分に分離してリサイクル可能にする経済的な多層フィルム廃棄物の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、食品類などの包装には、防湿、美麗な外装などの様々な目的のために、ＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥなどのプラスチックフィルム層とアルミニウム層からなる包装用多層フィルムが主に使われており、この種の包装用多層フィルムの使用は増加しつつある。プラスチックフィルム層には印刷が施されており、フィルム層間には接着剤が使用されることがある。このような多層フィルムが商品の包装用として用いられる場合、多段階の積層工程とグラビア印刷などの印刷工程が行われる。それぞれの積層工程または印刷工程中に不良品が発生する可能性があるが、このような不良品は大部分廃棄されている。廃棄された包装用多層フィルムは、特別な処理なしに一部リサイクルされるが、ＰＥＴ、ＰPおよびＰＥ成分が様々な割合で混合されており、またアルミニウム層のため加工が難しく且つ物性が劣悪して低級プラスチック製品の生産にのみ極限的に使用されている。また、殆どの家庭から発生する包装用多層フィルム廃棄物は、リサイクルできず、焼却や埋め立てなどの方法で廃棄されている実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アルミニウムは、アルカリまたは酸水溶液と反応して水溶液状に溶解される。一般に、アルミニウムは、酸よりアルカリとの反応速度がさらに速く、この反応速度は、アルカリまたは酸水溶液の濃度、温度、および攪拌による拡散速度などによって決定される。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を例としたアルカリ水溶液とアルミニウムとの反応式は、次のとおりである。
【０００４】
Ａｌ＋ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＡｌＮａＯ２＋３／２Ｈ２
ここで、アルミニウムは、アルミン酸ナトリウム状態で水溶液に溶解される。この反応の結果として、水素ガスが発生する。
【０００５】
多層包装材の主成分であるポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリエチレン（ＰＥ）の３つのプラスチックの場合、ポリプロピレン、ポリエチレンは、分子構造が類似であって相互間に相溶性があるため、ある程度混ぜられるうえ、混合物の物性もよい方である。ＰＰとＰＥは、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリブチレン、ポリイソブチレンなどと共にポリオレフィン(Polyolefin)と呼ばわれており、化学的、電気的に性質が類似であって同じ用途に多用されている。現在、国内で流通する再生ＰＰと再生ＰＥの殆どは、ＰＰとＰＥとの混合物である。ところが、ＰＥとＰＰは両方とも、ＰＥＴとは相溶性がないためお互い混ぜられず、混合物の物性も劣悪である。したがって、ＰＥとＰＰをＰＥＴと分離することは、それぞれのプラスチックをリサイクルするために非常に重要である。
【０００６】
本発明は、ポリエステル(Polyethylene terephthalate、ＰＥＴ)、ポリプロピレン(Polypropylene、ＰＰ)、ポリエチレン(Polyethylene、ＰＥ)などのプラスチックフィルム層とアルミニウム層を含む包装用多層廃フィルムを、ＰＥＴ、ＰＰとＰＥとの混合物、およびアルミニウムの３成分に分離してリサイクル可能にする経済的な多層フィルム廃棄物の再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
貴重な資源である前記包装用多層フィルム廃棄物を埋め立てまたは焼却せずにリサイクルするための研究と実験を行い続けた結果、本発明の完成に至った。本発明は、多層フィルム廃棄物をリサイクルするために、多層フィルム廃棄物のアルミニウムを選択的に溶解させて層分離を誘導し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレンとの混合物層とポリエステル層に分離する。また、比重差により分離されたポリエステルの純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出することにより、多層フィルムの主構成成分をポリエステル、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびアルミニウム成分にそれぞれ分離する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、多層フィルムのアルミニウム層を選択的に溶媒と反応させて液状に溶解させて分離することにより、多層フィルムを２つ以上の層に分離し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレン層をポリエステル層から分離し、比重差により分離されたポリエステル層の純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出する多層フィルムのリサイクル方法に関する。
【０００９】
本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法は、
ａ）粉砕されたアルミニウム層が含まれた多層廃フィルムを反応器に投入し、アルミニウムを溶解させる液体で処理することにより、アルミニウム層を選択的に溶解させて分離する段階と、
ｂ）アルミニウム層が溶解されて分離された残りの粉砕物を、比重差を用いて、比重の低いポリプロピレンとポリエチレンを主成分とする粉砕物と、比重の高いポリエステルを主成分とする粉砕物に分離する段階と、
ｃ）比重差により分離されたポリエステルを主成分とする比重の高い粉砕物を乾燥させて反応器に投入し、有機溶媒と共に加熱することにより、それからポリプロピレンとポリエチレンを溶解させて分離する段階と、
ｄ）前記分離物からアルミニウム成分、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびポリエステルをそれぞれ分離回収する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法では、多層フィルムのアルミニウム層を選択的に溶媒と反応させて液状に溶解させて分離することにより、多層フィルムを２つ以上の層に分離し、比重差を用いてポリプロピレンとポリエチレン層をポリエステル層から分離し、比重差により分離されたポリエステル層の純度を高めるために、有機溶媒を用いて、ポリエステル層に含まれたポリプロピレンとポリエチレンを抽出することができる。それゆえ、これら抽出した成分をリサイクルできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の多層廃フィルムのリサイクル方法について詳細に説明する。
市中での流通過程で廃棄されるかあるいは印刷工場で廃棄される各種の包装用多層フィルムを収集して示差走査型熱分析器（ＤＳＣ；Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＣＳ７）、Ｘ線回折器（Ｒｉｇａｋｕ、ＤＭＡＸ２２００）および後述の溶媒抽出方法などを用いてその成分を分析したところ、ＰＰが４５〜７７％、ＰＥが２０〜４０％、ＰＥＴが０〜５０％であり、アルミニウムは０．４〜１．４％程度であって、種類によって非常に大きい差を示した。各種の多層フィルム廃棄物の平均組成成分は、ＰＰが約４８％、ＰＥが約２９％、ＰＥＴが約２２％、そしてアルミニウムが約１％程度であった。Ｎｙｌｏｎ６がたまに発見されたが、その平均組成成分は、約０．５％程度であって、微量であった。
【００１２】
包装用多層フィルムに使用されるＰＥの溶融点をＤＳＣを用いて測定することにより詳細に分析したところ、大部分はＬＤＰＥであったが、ＬＬＤＰＥ(Linear Low Density Polyethylene)やＥＶＡ(Ethylene Vinyl Acetate)などのエチレンと他の単量体の共重合体とＨＤＰＥも一部使用されていることが分かった。
【００１３】
包装用多層フィルム廃棄物を、粉砕機を用いて、一辺の長さが１〜５０ｎｍ程度の不規則な形状の多角形粉砕物に粉砕する。適量の前記粉砕物を反応器に投入し、粉砕物が漬かる程度の量のアルカリ水溶液を反応器に添加した後、攪拌器で適切な回転速度、例えば１０〜５００ｒｐｍで攪拌する。アルカリ水溶液としては、ＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）２水溶液、ＬｉＯＨ水溶液などが使用でき、アルカリ水溶液の温度を常温ないし沸騰点に調節した後、約５分〜２時間攪拌する。アルミニウム溶解時間は、アルカリ水溶液の濃度および温度、攪拌器の形態および攪拌速度などによって異なる。アルミニウムの溶解速度は、アルカリ水溶液の濃度および温度が高く攪拌が円滑に行われるほど増加する。使用されたアルカリ水溶液の濃度は０．１％ないし飽和状態とすることができるが、１％以上の濃度が適切な溶解速度を示すため好ましい。５％以上の高濃度におけるアルカリ水溶液の温度は、常温または２０℃以上が好ましく、５％未満の低濃度における水溶液温度は、６０℃ないし沸騰点が好ましい。アルカリ水溶液を用いてアルミニウム層を抽出する工程で、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエステル層は溶解されない。アルミニウム層は、一般に、層間に存在する。よって、アルミニウム層が除去されると、多層フィルムはおよそ２つのフィルム層に分けられる。アルミニウム層の除去された多層フィルムが３〜４個の層に分けられる場合も観察されるが、これは、フィルム層の間に使用された接着成分がアルカリ水溶液に溶解されるためであると判断される。
【００１４】
アルミニウム処理のための反応器は、一般的な攪拌装置と加熱装置を備えており、包装材粉砕物および溶媒の入り口と出口を有するものであって、クローズド(closed)システムとオープン(open)システムが両方とも可能である。水素ガスを捕集する場合は、クローズドシステムでなければならず、反応器の上端の水蒸気凝縮用コンデンサと入り口および出口などには開閉弁がなければならない。コンデンサの上端にパイプを設置し、水蒸気を凝縮させて除去する水素ガスの排出管として使用することができる。溶媒に接触する反応器、攪拌器、パイプ、バルブなどの全ての表面は、使用される溶媒と反応し、あるいは溶媒に溶解されてはならず、アルカリ水溶液の場合にはステンレス鋼などが、酸水溶液の場合にはガラス、繊維強化プラスチックおよび特殊合金などが適切である。
【００１５】
反応終結の時点は、包装用多層フィルムのアルミニウム層が見えない時である。反応が終結すると、アルミニウム層が溶解されてから残った多層フィルム粉砕物とアルカリ水溶液を反応器から排出して濾布またはメッシュ網付き遠心分離機などの固液分離装置を用いてそれぞれに分離する。分離されたアルカリ水溶液は、貯蔵してさらに使用し、飽和溶液になる過程でアルミニウムとの反応性が減少すると、中和などの方法を用いて、アルカリ水溶液に溶解されているアルミニウム化合物を固相の水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）に分離する。分離された多層フィルム粉砕物は、水で洗浄し、洗浄した水が中性（ｐＨ７）になるまで多数回洗浄する。
【００１６】
ＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴの密度は、結晶化度によって少し異なるが、それぞれ約０．９１〜０．９７、０．９０〜０．９１、および１．３３〜１．４２程度である。このため、ＰＥとＰＰの混合物層とＰＥＴ層を比重差によって分離する工程は、比重０．９７〜１．３３の液体で行うことができる。したがって、アルミニウム溶解工程を行ったアルカリ水溶液の比重が１．０〜１．３３であれば、比重差分離工程をアルミニウム溶解工程の直後に連続的に行うことができる。この場合、比重差分離工程の後、粉砕物を中性になるまで洗浄する。ＰＥとＰＰは、お互い密度が類似しているので、比重差を用いた分離が難しい。
【００１７】
比重差分離は、比重約１．０の水でも行うことができるが、比重が１より小さくて水に浮かぶ粉砕物は、アルミニウム溶解工程で分離されたＰＰとＰＥ層が主成分であり、１つまたは２つ以上のフィルムが積層されている。比重が１より大きくて水に沈む成分としては、ＰＥＴフィルム、およびＰＥＴフィルムと分離されていない多層フィルムがある。粉砕物の比重差分離が正確に行われない場合がある。例えば、比重約１．３３〜１．４２のＰＥＴ層は、気泡または油成分が表面に付いているかあるいは多数のＰＰまたはＰＥフィルム上に載せていると、水に浮かぶ。また、比重約０．９〜０．９７のＰＰまたはＰＥ層は、比重の大きいＰＥＴ層と分離されないか或いは多数のＰＥＴ層の下に敷かれていると、水に沈む。このような誤りは、界面活性剤の添加または多数回の比重差分離工程などで改善できる。
【００１８】
ＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴおよびアルミニウムの溶融点は、それぞれ約１００〜１３５℃、１５５〜１６５℃、２４５〜２７５℃、および６６０℃である。ＰＥまたはＰＰを加工するに際して押し出し器をよく使用するが、押し出し器内の温度を２０５〜２６０℃とすることが一般的な押し出し加工条件である。押し出し器の最高温度が２２０℃以下の運転条件では、押し出し器内のＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴフィルム混合物のうち、ＰＥＴフィルムは、溶融せず固体状に進んで、スクリューとダイ間のブレーカープレート(Breaker Plate)に装着されたスクリーンまたはメッシュ網にかかる。このような実験結果を用いて、前記比重差分離工程で分離された低比重のＰＥとＰＰ層を主成分とする粉砕物を乾燥させた後、スクリーン付き押し出し器を用いて２２０℃以下の運転温度条件で押し出すと、ＰＥとＰＰのみが押し出されてペレットまたは押し出し成形品に加工される。
【００１９】
メッシュ網またはスクリーンの孔径は２０〜２００メッシュとすることができるが、孔径が小さいほど、ＰＥＴなどの溶解されない不純物をさらに完璧に濾すことができる。この場合、メッシュ網またはスクリーンにかかったＰＥＴフィルムが押し出し速度を減少させるので、よく除去しなければならない。ブレーカープレートに固定されたスクリーンまたはメッシュ網を使用すると、溶融されていないＰＥＴフィルムなどを除去する間、押し出し工程が中断される。連続式スクリーンチェンジャー(Screen Changer)などの装置を使用すると、押し出し工程を中断することなく、溶融されていないＰＥＴフィルムなどを除去することができる。除去されたＰＥＴなどの不純物は、固体状態であり、ＰＥＴフィルム粉砕物を主成分とし、残りは大部分ＰＥとＰＰ成分なので、後述の有機溶媒によるＰＥとＰＰ抽出工程によって純粋なＰＥＴフィルムとＰＥおよびＰＰを互いに分離することができる。
【００２０】
前述した比重差工程で分離された高比重の粉砕物は、アルミニウム分離工程で剥離されたＰＥＴフィルム、およびＰＥＴフィルムと分離されていない多層フィルムが主な構成成分である。ＰＥＴフィルム以外の成分は、リサイクルを阻害するので、ＰＥＴフィルムと分離されなければならない。ＰＥＴの押し出し工程の温度は、約２９０℃以上であって、ＰＥとＰＰの溶融点より高い。したがって、ＰＥＴ加工用押し出し器内におけるＰＥとＰＰは液状なので、ブレーカープレートに装着されたメッシュ網に掛からない。したがって、ＰＥＴフィルムを押し出す過程でＰＥとＰＰを分離することができない。
【００２１】
純粋なＰＥＴフィルムを得るために、ＰＥとＰＰを有機溶媒を用いて選択的に溶解させる。本溶解工程で使用することが可能な有機溶媒の例としては、キシレンやトルエンなどの炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類などを挙げることができるが、これらを単独で使用することもでき、２種以上を混合して使用することもできる。ＰＥとＰＰをそれぞれ連続的に抽出し、あるいはＰＥとＰＰを同時に抽出する２つの方法が使用できる。例えば、有機溶媒としてキシレンを使用する場合、多層包装材に主に使用されるＰＥは、７０〜９５℃のキシレンに溶解され、多層包装材に主に使用されるＰＰは、９５℃以下のキシレンには殆ど溶解されず、１００℃以上のキシレンに溶解される。ＰＥＴは、常圧で沸くキシレン（約１３５℃）などのいずれの温度でも全く溶解されない。
【００２２】
したがって、前述した比重差工程で分離されたＰＥＴを主成分とする粉砕物を反応器内のメッシュ筒中に仕込み、キシレンを反応器に仕込んで粉砕物がキシレンに漬かるようにした後、キシレンの温度を７０〜９５℃に維持させながら、適切な時間（１０分〜２時間）メッシュ筒内の粉砕物を攪拌すると、ＰＥが選択的にキシレンに溶解される。メッシュ筒は、内容物の重量に耐えられる適切な構造を有し、側面と底面がメッシュ網（１０〜２００メッシュ）で取り囲まれるように製作され、反応器の内部に固定できるように製作されたものである。
【００２３】
ＰＥは、７０〜９５℃のキシレンに溶解された状態でメッシュ筒を通過して反応器の外部に排出できるが、ＰＰとＰＥＴは、キシレンに溶解されないため、メッシュ筒の内部に残る。ＰＥの溶解されたキシレンを反応器の外部に排出した後、メッシュ筒の内部に残ったＰＰとＰＥＴの混合粉砕物に連続して１００℃以上の新しいキシレンを接触させ、適切な時間（１０分〜２時間）攪拌すると、ＰＰのみが選択的に溶解される。メッシュ筒を通過したＰＰを溶解させたキシレン溶液を反応器の外部に排出すると、メッシュ筒内には純粋なＰＥＴのみが残る。
【００２４】
もしＰＥとＰＰを同時にＰＥＴから分離したければ、ＰＥ、ＰＰおよびＰＥＴの混合粉砕物を反応器内のメッシュ筒中に仕込み、キシレンを反応器に仕込んで粉砕物がキシレンに漬かるようにした後、キシレンの温度を１００℃以上に維持させ、適切な時間（１０分〜２時間）メッシュ筒内の粉砕物を攪拌すると、ＰＥとＰＰが同時に溶解される。溶解が完了すると、ＰＥとＰＰを溶解させたキシレン溶液を反応器の外部に排出することにより、溶解されていないＰＥＴと分離することができる。
【００２５】
この溶解工程を行う反応器は、凝縮用コンデンサを装着して、有機溶媒が反応器の外部に蒸発することを防ぐことができなければならず、攪拌器と加熱装置を備えており、適切な大きさのメッシュ筒を内部に固定させることができることが適切である。有機溶媒と接触する反応器や攪拌器などは、有機溶媒に溶解されたり反応したりしてはならない。
【００２６】
分離されたポリエチレンとポリプロピレンを溶解させた有機溶媒溶液は、乾燥過程によって有機溶媒を蒸発させることにより、ポリエステル成分のないポリエチレンとポリプロピレンまたはこれらの混合物を得ることができる。キシレンに溶解されないためメッシュ筒の内部に残されたフィルムは、大部分ポリエステルであり、乾燥させてリサイクルする。
【実施例】
【００２７】
以下、下記の非制限的な実施例によって本発明についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
〔実施例１〕
アルミニウム層が含まれた、６種の包装用として印刷された多層フィルムそれぞれを３ｍｍ×３ｍｍの四角形に切って、９０℃の１０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液でアルミニウム層を溶解させた。アルミニウム層が全て溶解される時間を表１にまとめた。アルミニウム層が全て溶解されると、大部分２つ以上の層に分離された。多層フィルムが３つ以上の層に分離される場合は、アルカリ水溶液がアルミニウムだけでなく層間の接着成分も溶解するためであると思われる。アルミニウム層が全て溶解された後、それぞれの粉砕品を篩で分離して多数回水で洗浄した後、水に浸漬して比重約１．０の水に浮かぶ層と水に沈む層に分離した。水に浮かぶ層は大部分ＰＰとＰＥ層であり、水に沈む層は大部分ＰＥＴであることを、示差走査型熱分析器（ＤＳＣ；Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ ＤＳＣ７）で溶融温度を測定することにより確認した。それぞれの層に分離されていない粉砕品は、全体比重によって浮かぶ場合と沈む場合があった。本実施例で使用された包装用多層フィルムは、２つに大別されるが、表１の試料１、２、３のようにＰＥＴ、ＰＰおよびＰＥ、並びにアルミニウム層から構成されたものと、表１の試料４、５、６のようにＰＰおよびＰＥとアルミニウム層から構成されたものがあった。ＰＥＴ層が含まれた多層フィルムのアルミニウム溶解時間が、ＰＥＴ層のない多層フィルムより短い傾向があった。
【００２９】
【表１】
【００３０】
〔実施例２〕
いろいろの包装用多層フィルムが混合された廃棄物を粉砕して９０℃の１０％水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液でアルミニウム層を３０分間溶解した。粉砕物をＮａＯＨ水溶液から分離した後、粉砕物の表面に付いているＮａＯＨ水溶液が中性（ｐＨ７）になるまで水で洗浄した。アルミニウム層が完全に溶解された粉砕物は大部分２つ以上のフィルムに分けられることが分かった。
【００３１】
粉砕物を常温の水中に入れ、比重が水（比重１）より高くて沈んだものと、比重が水より低くて水に浮かぶものに分離した。比重が常温の水より高い粉砕物は、重量で約２５％であった。この粉砕物をメッシュ網で包んで粉砕物がメッシュ網を通り抜けないようにした後、９０℃のキシレン中で約３０分間溶解抽出させた後、乾燥させて重量を測定することにより、ＰＥ成分の分率を計算した。９０℃のキシレンで抽出したプラスチックは、乾燥させて示差走査型熱分析器で確認した結果、ＬＤＰＥを主成分とするＰＥが大部分であり、微量のＰＰが検出されたが、ＰＥＴなどの他のプラスチックはないものと確認された。９０℃のキシレンで抽出したメッシュ網内に残った粉砕物を連続して１３０℃のキシレン中で約３０分間溶解させた後、乾燥させて重量を測定し、ＰＰとＰＥＴ成分の分率を計算した。１３０℃のキシレンで抽出したプラスチック成分は、乾燥させてＤＳＣで確認した結果、ＰＰが９９％以上であった。２回のキシレン抽出（９０℃と１３０℃）後、残った粉砕物は無色透明であるか或いは印刷が施されていたが、これらはＰＥＴが９９％以上であった。前述した方法のようなキシレン抽出方法により、水に浮かぶ粉砕物のプラスチック成分も分析して、水に沈む粉砕物の分析結果と共に表２にまとめた。水に浮かぶ粉砕物のＰＥとＰＰ含量は約９６％、ＰＥＴは約４％であった。水に沈んだ粉砕物のＰＥＴ含量は、約７５％であり、約２５％のＰＥとＰＰが含まれていた。
【００３２】
【表２】
【００３３】
〔実施例３〕
前記実施例２でアルミニウム層が溶解された多層フィルム粉砕物を比重１．２の塩水で比重差分離工程を行った。この塩水に浮かぶ層と沈む層は、それぞれ約９５％と５％であった。この２層をそれぞれ水で洗浄して塩成分を除去した後、乾燥させてメッシュ網で包んだ。その後、１３０℃のキシレンで約３０分間溶解抽出して重量の変化を測定することにより、ＰＥとＰＰの混合物、ＰＥＴの分率を計算して表３にまとめた。ＰＥとＰＰは両方とも１３０℃のキシレンに溶解され、ＰＥＴは溶解されない。表３を表２と比較すると、比重１．２の塩水に沈む粉砕物のＰＥＴ分率が比重１．０の水に沈む粉砕物より高いことが分かる。
【００３４】
【表３】
【００３５】
〔実施例４〕
前記実施例２で水に浮かぶ粉砕物を乾燥させた後、一軸スクリュー押し出し器を用いて押し出した。スクリューとダイ間のブレーカープレートに３０メッシュと６０メッシュの２枚のメッシュ網を重ねて装着して押し出した。押し出し器の温度は位置によって異なるが、１８０〜２２０℃の範囲で押し出した。押し出されたプラスチックストランドを冷たい水に浸漬させた後、一定の寸法に切ってペレットに加工した。作られたペレットを乾燥させた後、シート状に圧縮成形し、その後ＤＳＣを用いて溶融点と溶融熱を測定して構成成分を分析した結果を表４にまとめた。押し出されたプラスチックは、９９％以上がＰＰとＰＥであり、１％未満がＰＥＴであった。押し出し前の粉砕物のＰＥＴ分率は４％であったが、押し出されたストランドのＰＥＴ分率は１％未満であった。すなわち、水に浮かぶ粉砕物に含まれているＰＥＴフィルムの７５％程度は、ブレーカープレートに装着されたメッシュ網にかかり、残りの２５％程度はメッシュ網を通過したものと分析される。
【００３６】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のリサイクル方法によって、現在埋立てまたは焼却される包装用多層廃フィルムをその構成成分別に分離してリサイクルすることができ、分離回収されたポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびアルミニウム化合物は、新規製品のようなそれぞれの用途に使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエステルを含むプラスチック層およびアルミニウム層を含む多層廃フィルム再生方法であって、
ａ）粉砕されたアルミニウム層が含まれた多層廃フィルムを反応器に投入し、アルミニウムを溶解させる液体で処理することにより、アルミニウム層を選択的に溶解させて分離する段階と、
ｂ）アルミニウム層が溶解されて分離された残りの粉砕物を、比重差を用いて、比重の低いポリプロピレンとポリエチレンを主成分とする粉砕物層と、比重の高いポリエステルを主成分とする粉砕物層に分離する段階と、
ｃ）比重差により分離されたポリエステルを主成分とする粉砕物を乾燥させて反応器に投入し、有機溶媒と共に加熱することにより、それからポリプロピレンとポリエチレンを溶解させて分離する段階と、
ｄ）前記分離物等からアルミニウム成分、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびポリエステルをそれぞれ回収する段階とを含む、多層廃フィルムの再生方法。
【請求項２】
前記ａ）段階でアルミニウム層を溶解させるために、アルカリ水溶液として、ＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）２水溶液およびＬｉＯＨ水溶液よりなる群から選ばれた1種以上の水溶液を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
比重差分離を比重０．９７以上１．３３未満の液体で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
比重差により分離されたポリプロピレンとポリエチレン層を主成分とする比重の低い粉砕物を乾燥させて内部最高温度２２０℃以下の押し出し器で加工するが、スクリューとダイ間のブレーカープレートにスクリーンを装着しまたは連続式スクリーンチェンジャーを設置することにより、溶融されていないＰＥＴフィルムなどをスクリーンで濾別すると同時にポリエチレンとポリプロピレンをペレットまたは押し出し成形品に加工する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記有機溶媒は、キシレンやトルエンなどの炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類の単独またはこれらの混合物よりなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ポリエステルを主成分とする比重の高い粉砕物からポリプロピレンとポリエチレンを分離する段階では、前記粉砕物を有機溶媒と共に７０℃〜９５℃で加熱してポリエチレンを溶解させて分離し、残りの粉砕物を連続的に１００℃ないし沸騰点の有機溶媒で処理してポリプロピレンを溶解させ、溶解されないＰＥＴフィルム層と分離するか、あるいは前記粉砕物を有機溶媒と共に１００℃ないし沸騰点で加熱し、ポリエチレンとポリプロピレンを同時に溶解させてポリエステルフィルム層から分離する、請求項１または５に記載の方法。
【請求項７】
前記有機溶媒がキシレンである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ａ）段階で、アルミニウムとアルカリとが反応して生成された水素を捕集する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
請求項４の方法によって製造されるポリエチレンおよびポリプロピレンの再生押し出し成形品。
【請求項１０】
請求項６の方法によって製造される再生ポリエステル。
【請求項１】
ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリエステルを含むプラスチック層およびアルミニウム層を含む多層廃フィルム再生方法であって、
ａ）粉砕されたアルミニウム層が含まれた多層廃フィルムを反応器に投入し、アルミニウムを溶解させる液体で処理することにより、アルミニウム層を選択的に溶解させて分離する段階と、
ｂ）アルミニウム層が溶解されて分離された残りの粉砕物を、比重差を用いて、比重の低いポリプロピレンとポリエチレンを主成分とする粉砕物層と、比重の高いポリエステルを主成分とする粉砕物層に分離する段階と、
ｃ）比重差により分離されたポリエステルを主成分とする粉砕物を乾燥させて反応器に投入し、有機溶媒と共に加熱することにより、それからポリプロピレンとポリエチレンを溶解させて分離する段階と、
ｄ）前記分離物等からアルミニウム成分、ポリプロピレンとポリエチレンとの混合物、およびポリエステルをそれぞれ回収する段階とを含む、多層廃フィルムの再生方法。
【請求項２】
前記ａ）段階でアルミニウム層を溶解させるために、アルカリ水溶液として、ＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）２水溶液およびＬｉＯＨ水溶液よりなる群から選ばれた1種以上の水溶液を使用する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
比重差分離を比重０．９７以上１．３３未満の液体で行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
比重差により分離されたポリプロピレンとポリエチレン層を主成分とする比重の低い粉砕物を乾燥させて内部最高温度２２０℃以下の押し出し器で加工するが、スクリューとダイ間のブレーカープレートにスクリーンを装着しまたは連続式スクリーンチェンジャーを設置することにより、溶融されていないＰＥＴフィルムなどをスクリーンで濾別すると同時にポリエチレンとポリプロピレンをペレットまたは押し出し成形品に加工する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記有機溶媒は、キシレンやトルエンなどの炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類の単独またはこれらの混合物よりなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ポリエステルを主成分とする比重の高い粉砕物からポリプロピレンとポリエチレンを分離する段階では、前記粉砕物を有機溶媒と共に７０℃〜９５℃で加熱してポリエチレンを溶解させて分離し、残りの粉砕物を連続的に１００℃ないし沸騰点の有機溶媒で処理してポリプロピレンを溶解させ、溶解されないＰＥＴフィルム層と分離するか、あるいは前記粉砕物を有機溶媒と共に１００℃ないし沸騰点で加熱し、ポリエチレンとポリプロピレンを同時に溶解させてポリエステルフィルム層から分離する、請求項１または５に記載の方法。
【請求項７】
前記有機溶媒がキシレンである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ａ）段階で、アルミニウムとアルカリとが反応して生成された水素を捕集する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
請求項４の方法によって製造されるポリエチレンおよびポリプロピレンの再生押し出し成形品。
【請求項１０】
請求項６の方法によって製造される再生ポリエステル。
【公開番号】特開２００６−２０５１６０（Ｐ２００６−２０５１６０Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７８９５８（Ｐ２００５−３７８９５８）
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（５０５２１４０１０）コリア インスティチュート オブ インダストリアル テクノロジー (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２８日（２００５．１２．２８）
【出願人】（５０５２１４０１０）コリア インスティチュート オブ インダストリアル テクノロジー (20)
【Ｆターム（参考）】
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