混合廃プラスチックの分別装置
【課題】 少なくともポリスチレン系樹脂を含む混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に高い純度で分別可能な分別装置及び分別方法を提供する。
【解決手段】ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤（３０）を入れるための攪拌槽（１０）と、この底部にあってスチレン溶解剤（３０）の一部を落下させて取り出すための取出口（１２）と、スチレン溶解剤（３０）を加温するための加熱手段（２６）と、攪拌槽（１０）内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラ（２０）とを有する。この攪拌プロペラ（２０）は、スチレン溶解剤（３０）の深さ方向の対流を減じるようにして、液面と平行な対流を与える。また、制御手段（１９、２８）は、スチレン溶解剤（３０）の粘度を上昇させないように加熱手段（２６）の出力及び攪拌プロペラ（２０）の回転を制御する。
【解決手段】ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤（３０）を入れるための攪拌槽（１０）と、この底部にあってスチレン溶解剤（３０）の一部を落下させて取り出すための取出口（１２）と、スチレン溶解剤（３０）を加温するための加熱手段（２６）と、攪拌槽（１０）内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラ（２０）とを有する。この攪拌プロペラ（２０）は、スチレン溶解剤（３０）の深さ方向の対流を減じるようにして、液面と平行な対流を与える。また、制御手段（１９、２８）は、スチレン溶解剤（３０）の粘度を上昇させないように加熱手段（２６）の出力及び攪拌プロペラ（２０）の回転を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合廃プラスチックの分別装置及び分別方法に関し、特に少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置及び分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回収された混合廃プラスチックからプラスチック製品をリサイクルするためには、混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に分別する必要がある。このような分別方法には、プラスチック組成物毎の比重差を利用した液体比重法が広く用いられている。例えば、水の比重１．０よりも小さい比重のＰＥ（ポリエチレン、比重約０．９２〜０．９４）やＰＰ（ポリプロピレン、比重約０．９０）は水に浮き、一方、比重の大きいＰＳ（ポリスチレン、比重約１．０３〜１．０６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、比重約１．２９〜１．４０）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂、比重約１．１６〜１．５８）などは水に沈降する。この性質を利用して前者と後者とを分別できる。更に、水よりも比重の大である塩水、ＫＣｌ水溶液又はＫ２ＣＯ３水溶液などを使用すれば、ＰＳとこれよりも比重の大であるＰＥＴやＰＶＣなども分別できる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、混合廃プラスチックを破砕した後に液体比重法による分別を繰り返し行って、混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に分別する方法が開示されている。
【０００４】
ところで液体比重法では、混合廃プラスチック片の形状によって液体の対流の影響を強く受けてしまうため、安定した分別能力を得ることが難しい。また、混合廃プラスチック片に気泡が付着してしまうと、見かけの比重が小さくなるため、特に、破砕されて気泡の付着しやすい小片となった混合廃プラスチックなどでは十分な分別能力を得ることはできない。更に、ＰＳは水よりも比重が大であるが、ＰＳを発泡して得られる発泡スチロールのような発泡材ではやはり見かけの比重が小さくなるため、十分な分別能力を得られない。
【０００５】
このような中、近年、梱包材などで多用されている発泡スチロールなどのＰＳをより確実に分別してリサイクルすることが強く要望されている。そこで、ＰＳのみを溶解可能な溶媒を用意し、これにＰＳを含む混合廃プラスチックを破砕して浸漬させ、ＰＳだけを溶媒に溶解し分離する溶解法によるＰＳの分別方法も知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、混合廃プラスチックからＰＳ系樹脂だけをキシレンに溶解させてＰＳをＰＶＣなどのキシレンに溶解しない他のプラスチック組成物から分別し、回収する方法が開示されている。また、キシレンのように、発泡スチロールを溶解（減容）してＰＳを再抽出できる溶媒として、例えば、特許文献３乃至５ではエステル系化合物やエーテル系化合物が、特許文献６では柑橘系の果皮から抽出したリモネンがそれぞれ開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１５３４０号公報
【特許文献２】特開平９−２４２９３号公報
【特許文献３】特開平９−２５３５８号公報
【特許文献４】特開平１１−８０４１８号公報
【特許文献５】特再表０１／０６８７５９号公報
【特許文献６】特開２００１−３４２２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、キシレンを用いて、混合廃プラスチックのうちからＰＳだけを溶解法にて分別・回収する方法が特許文献２に開示されている。しかしながら、ＰＳを溶解したキシレンと他のプラスチックとの分離が煩雑であって、また、キシレンの低い引火点と高い毒性により、その取り扱いも非常に煩雑である。また、特許文献３乃至６に開示の溶媒は、発泡スチロールをはじめとするＰＳを溶解してゲル化させ容積を減じる減容溶媒であって、ＰＳを溶解するとすぐにゲル化してしまう。このとき破砕されたＰＳ以外の他のプラスチック片をゲル中に巻き込んでしまって、ＰＳを溶解した溶媒だけを分離・抽出することが困難である。すなわち、かかる溶媒は、溶解法での使用には適していない。
【０００８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、少なくともポリスチレン系樹脂を含む混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に高い純度で分別可能な分別装置及び分別方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による分別装置は、少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置であって、ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れるための攪拌槽と、前記攪拌槽の底部にあって前記スチレン溶解剤の一部を取り出すための取出口と、前記スチレン溶解剤を加温するための加熱手段と、前記攪拌槽内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラと、前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる装置によれば、攪拌槽内でスチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を得られるのである。さらに温度を制御できて、攪拌槽の底部にはＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけが、ゲルのような高い粘度を有することなく滞留する。これにより、破砕された他のプラスチック片が攪拌槽底部のＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤に巻き込まれることなく、上記した対流によって液面付近に滞留し得る。故に、攪拌槽の底部にある取出口から、破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができるのでＰＳを高い純度で分離できる。一方、この破砕された他のプラスチック片には、ゲル化したスチレン溶解剤がほとんど付着しないから、洗浄等の取り扱いが非常に容易であって、高い純度で再生プラスチックを得られる。
【００１１】
上記した装置において、前記攪拌プロペラは、前記攪拌槽の深さの半分よりも上部に設けられていることを特徴としてもよい。特に、前記攪拌槽は中心軸を有する円筒状タンクであって、前記攪拌プロペラは、前記中心軸に沿って配置されることが好ましい。これによれば、攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行にきれいな対流を得ることができて、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１２】
また上記した装置において、前記攪拌槽の底部は下に凸の逆円錐状であって、前記取出口が前記底部の最下部近傍に設けられてスチレン溶解剤の一部を落下させて取り出すことを特徴としてもよい。これによれば、攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができて、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１３】
上記した装置において、前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分としてもよい。このようなスチレン溶解剤は、ＰＳ系樹脂を溶解しても粘度を大きく上昇させず液体状態を維持しやすく、また攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができる。これにより、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１４】
上記した装置において、前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤の比重は、常温（２０℃）で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくとも前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴としてもよい。かかるスチレン溶解剤によれば、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１５】
また、本発明による分別方法は、少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別方法であって、ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れた攪拌槽を用意するステップと、前記スチレン溶解剤を加温するステップと、前記攪拌槽に破砕された前記混合廃プラスチックを投入するステップと、前記スチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じるようにこれを攪拌する攪拌ステップと、前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御ステップと、前記攪拌槽の底部の取出口から前記スチレン溶解剤の一部を取り出す分離ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
かかる方法によれば、攪拌ステップにおいて、攪拌槽内でスチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を得られるのである。さらに制御ステップでは、温度も制御できて、攪拌槽の底部にはＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけが、ゲルのような高い粘度を有することなく滞留する。これにより、破砕された他のプラスチック片が攪拌槽底部のＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤に巻き込まれることなく、上記した対流によって液面付近に滞留し得る。故に、攪拌槽の底部にある取出口から破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができるから、ＰＳを高い純度で分離できる。一方、この破砕された他のプラスチック片には、ゲル化したスチレン溶解剤がほとんど付着しないから、洗浄等の取り扱いが非常に容易であって、高い純度で再生プラスチックを得られる。
【００１７】
上記した分別方法において、前記制御ステップは、前記分離ステップに先立って、前記攪拌プロペラの回転を停止するステップを有することを特徴としてもよい。これによれば、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、これら他のプラスチック片を液面付近に確実に滞留させ得る。そして、攪拌槽の底部にある取出口から破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができる。故に、ＰＳを高い純度で分離できる。
【００１８】
上記した分別方法において、前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分としてもよい。このようなスチレン溶解剤は、ＰＳ系樹脂を溶解しても粘度を大きく上昇させず液体状態を維持しやすく、また攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができる。これにより、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１９】
上記した分別方法において、前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤の比重は、常温（２０℃）で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくとも前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴としてもよい。かかるスチレン溶解剤によれば、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００２０】
更に、上記した分別方法において、前記分離ステップの後に、前記スチレン溶解剤による液体比重法によって前記ポリスチレン系樹脂を沈降させて分別する分別ステップを更に有してもよい。常温（２０℃）でＰＳ系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくともＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であるスチレン溶解剤では、これよりも比重の軽いＰＰ系樹脂及びＰＥ系樹脂と、比重の重いＰＥＴ系樹脂及びＰＶＣ系樹脂とを液体比重法で容易に分別できるのである。
【００２１】
更に、上記したスチレン溶解剤を用いた液体比重法による分別方法において、前記分別ステップにおいて、前記スチレン溶解剤の温度を室温に維持するステップを含むことを特徴としてもよい。熱対流を減じて、比重の軽いＰＰ系樹脂及びＰＥ系樹脂と、比重の重いＰＥＴ系樹脂及びＰＶＣ系樹脂とをより精度良く分別できるのである。
【００２２】
上記した分別方法において、前記分離ステップによって取り出された前記スチレン溶解剤の一部にポリスチレン系樹脂を加えて粘度を上げるステップと、これを蒸留しポリスチレン系樹脂を得るステップとを更に含むことを特徴としてもよい。ＰＳ系樹脂を加えて粘度を上げることで、蒸留により、純度の高いＰＳを再生できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の１つの実施例である少なくともポリスチレン系樹脂を含む混合廃プラスチックの分別装置及び方法について、図１乃至図３を用いて詳細を説明する。
【００２４】
特に、本実施例では、ＰＥ系樹脂（ポリエチレン、比重約０．９２〜０．９４）、ＰＰ系樹脂（ポリプロピレン、比重約０．９０）、ＰＳ系樹脂（ポリスチレン、比重約１．０３〜１．０６）、ＰＥＴ系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、比重約１．２９〜１．４０）、ＰＶＣ系樹脂（ポリ塩化ビニル、比重約１．１６〜１．５８）の５種類を含むような混合廃プラスチックからプラスチック組成物毎にこれらを分別する方法及び装置について説明する。なお、以下において、ＰＥ系樹脂、ＰＰ系樹脂、ＰＳ系樹脂、ＰＥＴ系樹脂、ＰＶＣ系樹脂は、それぞれ単にＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣと表す。
【００２５】
図１に示すように、回収された混合廃プラスチック１００は、異物除去工程において、混入している紙、木片、金属片など、回収を目的とするプラスチック以外の異物を手作業又は磁石などの道具を使って取り除かれる（Ｓ１０１）。続く破砕工程では、混合廃プラスチック１００を所定の大きさに破砕する（Ｓ１０２）。破砕片の大きさは、少なくとも後述する液体比重選別工程（Ｓ１０３）において選別を容易にするよう、数センチ角程度にすることが好ましい。
【００２６】
続いて、水を用いた液体比重法により、水よりも比重の小さいＰＰ及びＰＥを比重の大きいＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣと選別する（Ｓ１０３）。液面近傍に浮上して選別されるＰＰ及びＰＥは、更に公知の選別方法、例えば、乾燥させた後に風力選別法（特許文献１参考）などを用いて、液体比重選別工程（Ｓ１０３）において混入した混入物を取り除かれ得る。つまり、得られたＰＰ及びＰＥは、そのまま販売されるか、公知の再生プロセスによりそれぞれ再生プラスチックとして再成形され得る（Ｓ１０４）。一方、液体比重選別工程（Ｓ１０３）で沈降した混合廃プラスチックは、主として、ＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣからなるがこの中からＰＳを以下に説明する攪拌槽１０を用いた溶解法を含むＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）で分別する（Ｓ１０５）。
【００２７】
図２に示すように、ＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）では、まず液体比重選別工程（Ｓ１０３）で沈降した混合廃プラスチックを収集し、付着した水分を乾燥させて水分を除去する（Ｓ１）。乾燥させた混合廃プラスチックは、以下に示す攪拌槽１０内で攪拌しながらＰＳだけを溶解させる（Ｓ２）。これとともに、溶解したＰＳを含む溶液に対して、その他の破砕された樹脂片を浮かせて分離するのである。
【００２８】
図３に示すように、スチレン溶解剤３０を満たされる攪拌槽１０は中心軸ｍを有する略円筒状の金属製タンクである。攪拌槽１０の底部１０ａは下に凸の逆円錐状であって、その内部の液体を取り出すための取出口１２が円錐状の底部先端、つまり底部１０ａの最下部近傍に設けられている。また、攪拌槽１０の上側部には、スチレン溶解剤３０を攪拌槽１０内へ導くための液体導入口１３が設けられている。
【００２９】
更に、攪拌槽１０の頂部には、これを覆って着脱可能な蓋体１４が取り付けられている。蓋体１４にはガス抜き口１５があって、攪拌槽１０内部のスチレン溶解剤３０の気化ガスを回収できるようになっている。蓋体１４の中心部からは、円錐状の底部１０ａの中心に向けて回転ロッド１６が垂下している。回転ロッド１６は、蓋体１４の上に設けられた回転駆動機構１８によって回転可能である。回転駆動機構１８は回転制御部１９からの回転信号を受けて所定の回転方向、所定の速度で回転する。回転ロッド１６の先端部は、攪拌槽１０の深さの約半分ほどの位置に達し、先端から所定間隔でプロペラ２０が複数個（図では３つ）取り付けられている。プロペラ２０は、水平面内で回転して攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０に液面と平行な平行対流を形成する。例えば、プロペラ２０は平板であって、水平面からわずかに、例えば３０°以下の角度だけ傾斜するように調整し得る。
【００３０】
取出口１２に連結する取出配管２２には、バルブ２４が設けられており、これを開くと攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０を下方向に重力落下させて抜き出すことが出来る。更に、攪拌槽１０は、例えば、外側表面に沿って循環水配管２６を螺旋状に周回させて、その内部のスチレン溶解剤３０に熱対流を生じさせないように温度調整できる。このスチレン溶解剤３０の温度調整は、温度制御部２８によって制御される。
【００３１】
攪拌槽１０内には、所定の温度にあらかじめ加温されたＰＳ系樹脂に対して溶解性を有するスチレン溶解剤３０が液体導入口１３より導入される。スチレン溶解剤３０は、ジカルボン酸を主成分とする溶解剤、例えば、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とした溶解剤である。これはアジピン酸の生産プラントで生成される混合酸から製造され、コハク酸ジメチル２０％、アジピン酸ジメチル２０％、グルタル酸ジメチル６０％程度であることが好ましい。このときスチレン溶解剤３０の比重は、約１．０９〜約１．１０程度、分析値では１．０９２であった。つまり、スチレンのそれとほぼ同じか若干大きく、少なくともＰＥＴの比重よりも小である。なお、比重が同程度であり、ＰＳ系樹脂に対して溶解性を有する溶剤であれば公知の他の溶剤も用いることが出来る。これらは発泡スチロールの減容剤として用いられる溶剤であってもよく、好ましくはスチレンの溶解に対して粘度が急激に上昇しない溶剤である。
【００３２】
温度制御部２８によって攪拌槽１０の循環水配管２６内を流れる水の温度を調整して、スチレン溶解剤３０の温度を一定に維持する。スチレン溶解剤３０の温度は、後述するように、溶解したＰＳの粘度が高まる、いわゆるゲル化を防止する観点から高い温度であることが好ましい。その一方で、スチレン溶解剤３０の気化量が増えるとともに、攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０の液面と垂直な方向に温度対流を生じやすくしてしまう。つまり、プロペラ２０による平行対流を乱してしまうのである。故に、スチレン溶解剤３０の温度は、室温以上７０℃以下、好ましくは６０℃以下である。
【００３３】
図示しない攪拌槽１０のスイッチをオンにすると、回転制御部１９は回転駆動機構１８を駆動して、回転ロッド１６を所定の回転方向、所定の速度で回転させる。攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０は、図３中に示すように、水平面内で回転する複数のプロペラ２０によって、深さ方向の対流を減じて、液面に沿った平行な流れＦを形成する。このとき、一番深い位置にあるプロペラ２０よりも更に深い攪拌槽１０の底部１０ａ近傍の流れｆは、流れＦよりも緩やかとなる。
【００３４】
翻って、図２に図３を併せて参照して、攪拌槽１０内に水分を乾燥させた混合廃プラスチックを、蓋体１４に設けられた図示しない投入口から投入する（Ｓ２）。このとき混合廃プラスチックの投入量が多いと、攪拌槽１０内でＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０の粘度が上昇してこれにＰＳ以外の樹脂が巻き込まれてしまう。故に、スチレン溶解剤３０の重量に対して混合廃プラスチックの投入量はより少ないことが好ましい。一方で、後述する、攪拌槽１０からＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０を取り出してゲル化させるゲル化工程（Ｓ８）において、投入すべきＰＳの量が多くなってしまう。そこで、攪拌槽１０内でＰＳの粘度が急激に上がってゲル化しないように注意しながら、適宜、混合廃プラスチックの投入量を調整する。
【００３５】
回転制御部１９は、スチレン溶解剤３０の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を維持し続けるよう、プロペラ２０の回転速度を制御する。また、温度制御部２８は、スチレン溶解剤３０の温度を制御する。これにより、混合廃プラスチックのうちのＰＳだけがスチレン溶解剤３０に溶解する（Ｓ３）。平行対流により、溶解せずに滞留しているＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片がＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０に混ざらないのである。またＰＳがスチレン溶解剤３０に溶解するにつれ、その一部の密度が変化し粘度が上昇しようとするが、回転制御部１９及び温度制御部２８による緩やかな平行対流の形成により、これを解消するのである。
【００３６】
やがて攪拌槽１０の底部にはＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０がゲルのような高い粘度を有することなく滞留し、一方、他のＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片が液面付近に滞留する。なお、スチレン溶解剤３０よりも比重の大であるＰＥＴ及びＰＶＣの小片が液面付近に滞留するのは、スチレン溶解剤３０の平行対流によって、小片が抵抗を受けて浮き上がることを１つの原因とする。なお、ＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片を液面付近に確実に滞留させるよう、最初の破砕工程（Ｓ１０２）の後、ＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）の前に再度、小片の大きさを調整するような破砕工程を行っても良い。
【００３７】
攪拌槽１０の底部のスチレン溶解剤３０において、溶解したＰＳの濃度が高まって粘度が上昇する前に、図示しない攪拌槽１０のスイッチをオフにする。回転制御部１９は、回転駆動機構１８を停止して、回転ロッド１６を停止させる。プロペラ２０の停止後すぐに、若しくは、しばらく放置した後に、バルブ２４を開いて取出口１２からスチレン溶解剤３０の一部を重力落下させて取り出す（Ｓ３’）。このとき攪拌槽１０の底部１０ａは下に凸であるから、スチレン溶解剤３０に上下方向の対流を形成することなく、底部１０ａ近傍のスチレン溶解剤３０だけを取り出すことが出来る。取り出されたスチレン溶解剤３０は貯留槽３２に運ばれる。なお、気化したスチレン溶解剤３０は、蓋体１４のガス抜き口１５から図示しない熱交換器に導かれて、再び液体とされて回収し、再利用される。
【００３８】
続いて、攪拌槽１０内にスチレン溶解剤３０を補充し（Ｓ４）、再度、上記したＰＳ系樹脂の溶解及びスチレン溶解剤３０の取り出しを行う（Ｓ５）。溶解せずに滞留しているＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片には、不可避的にＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０が絡みついている。これを洗浄するためである。バルブ２４を開いて取出口１２から取り出されたスチレン溶解剤３０の一部も貯留槽３２に運ばれる（Ｓ３’）。
【００３９】
次に、再び、バルブ２４を開いて取出口１２から攪拌槽１０内に残ったスチレン溶解剤３０を重力落下させて取り出し、図示しない遠心分離機に移す。このときスチレン溶解剤３０が高い粘度を有していると、ＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片とスチレン溶解剤３０とを遠心分離できない。しかしながら、本実施例では、スチレン溶解剤３０が粘度の低い液体状態を維持できるため、遠心分離によりスチレン溶解剤３０とＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片（残留物質）とが分別される（Ｓ６）。なお、遠心分離工程（Ｓ６）は、例えばメッシュを用いて、残留物質を濾す工程であっても良い。このようにして回収されたスチレン溶解剤３０も貯留槽３２（図３参照）に運ばれる（Ｓ３’’）。
【００４０】
一方、分別された残留物質は、室温程度（１５〜２０℃程度）のスチレン溶解剤３０を用いた液体比重法によって更に分別される（Ｓ７）。スチレン溶解剤３０に残留物質を投入して攪拌後、しばらく放置する。浮上した軽比重物４１は残留したＰＰやＰＥである。一方、沈降した重比重物４２はＰＥＴやＰＶＣである。これらは、適宜、リサイクルなどに回される。
【００４１】
貯留槽３２内のスチレン溶解剤３０は、ゲル化工程において、加温しながらＰＳ系樹脂を投入されて粘度を高められ、すなわちゲル化される（Ｓ８）。スチレン溶解剤３０の加熱温度は、少なくとも攪拌溶解工程（Ｓ３）及び再攪拌溶解工程（Ｓ５）におけるスチレン溶解剤３０の温度よりも低い温度である。ここで、比重のほぼ等しいスチレン系溶解剤３０とＰＳ系樹脂との質量比で、１：２程度にＰＳ系樹脂を投入するとスチレン溶解剤３０はゲル化する。このゲルを取り出し、公知の蒸留塔へと供給してスチレン溶解剤３０を蒸留すると、再生ＰＳを得ることができる（Ｓ９）。なお、詳細については公知であるので詳述しない。
【００４２】
以上、本実施例によれば、ＰＳを溶解したスチレン系溶解剤には他のプラスチック片が混入しないから純度の高いＰＳを再生できる。一方、ＰＳ系樹脂以外のプラスチック片にはゲル状となった溶解剤が付着しないから、洗浄等の取り扱いが容易であって、これについても高い純度の再生プラスチックを得ることができる。
【００４３】
なお、本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による混合廃プラスチックの分別方法の工程図である。
【図２】本発明による混合廃プラスチックの分別方法の工程図である。
【図３】本発明による混合廃プラスチックの分別装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 攪拌槽
１２ 取出口
１３ 液体導入口
１４ 蓋体
１５ ガス抜き口
１６ 回転ロッド
１９ 回転制御部
２０ プロペラ
２２ 取出配管
２６ 循環水配管
２８ 温度制御部
３０ スチレン溶解剤
３２ 貯留槽
Ｓ１０５ ＰＳ分別プロセス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合廃プラスチックの分別装置及び分別方法に関し、特に少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置及び分別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回収された混合廃プラスチックからプラスチック製品をリサイクルするためには、混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に分別する必要がある。このような分別方法には、プラスチック組成物毎の比重差を利用した液体比重法が広く用いられている。例えば、水の比重１．０よりも小さい比重のＰＥ（ポリエチレン、比重約０．９２〜０．９４）やＰＰ（ポリプロピレン、比重約０．９０）は水に浮き、一方、比重の大きいＰＳ（ポリスチレン、比重約１．０３〜１．０６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、比重約１．２９〜１．４０）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂、比重約１．１６〜１．５８）などは水に沈降する。この性質を利用して前者と後者とを分別できる。更に、水よりも比重の大である塩水、ＫＣｌ水溶液又はＫ２ＣＯ３水溶液などを使用すれば、ＰＳとこれよりも比重の大であるＰＥＴやＰＶＣなども分別できる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、混合廃プラスチックを破砕した後に液体比重法による分別を繰り返し行って、混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に分別する方法が開示されている。
【０００４】
ところで液体比重法では、混合廃プラスチック片の形状によって液体の対流の影響を強く受けてしまうため、安定した分別能力を得ることが難しい。また、混合廃プラスチック片に気泡が付着してしまうと、見かけの比重が小さくなるため、特に、破砕されて気泡の付着しやすい小片となった混合廃プラスチックなどでは十分な分別能力を得ることはできない。更に、ＰＳは水よりも比重が大であるが、ＰＳを発泡して得られる発泡スチロールのような発泡材ではやはり見かけの比重が小さくなるため、十分な分別能力を得られない。
【０００５】
このような中、近年、梱包材などで多用されている発泡スチロールなどのＰＳをより確実に分別してリサイクルすることが強く要望されている。そこで、ＰＳのみを溶解可能な溶媒を用意し、これにＰＳを含む混合廃プラスチックを破砕して浸漬させ、ＰＳだけを溶媒に溶解し分離する溶解法によるＰＳの分別方法も知られている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、混合廃プラスチックからＰＳ系樹脂だけをキシレンに溶解させてＰＳをＰＶＣなどのキシレンに溶解しない他のプラスチック組成物から分別し、回収する方法が開示されている。また、キシレンのように、発泡スチロールを溶解（減容）してＰＳを再抽出できる溶媒として、例えば、特許文献３乃至５ではエステル系化合物やエーテル系化合物が、特許文献６では柑橘系の果皮から抽出したリモネンがそれぞれ開示されている。
【特許文献１】特開２００７−１５３４０号公報
【特許文献２】特開平９−２４２９３号公報
【特許文献３】特開平９−２５３５８号公報
【特許文献４】特開平１１−８０４１８号公報
【特許文献５】特再表０１／０６８７５９号公報
【特許文献６】特開２００１−３４２２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、キシレンを用いて、混合廃プラスチックのうちからＰＳだけを溶解法にて分別・回収する方法が特許文献２に開示されている。しかしながら、ＰＳを溶解したキシレンと他のプラスチックとの分離が煩雑であって、また、キシレンの低い引火点と高い毒性により、その取り扱いも非常に煩雑である。また、特許文献３乃至６に開示の溶媒は、発泡スチロールをはじめとするＰＳを溶解してゲル化させ容積を減じる減容溶媒であって、ＰＳを溶解するとすぐにゲル化してしまう。このとき破砕されたＰＳ以外の他のプラスチック片をゲル中に巻き込んでしまって、ＰＳを溶解した溶媒だけを分離・抽出することが困難である。すなわち、かかる溶媒は、溶解法での使用には適していない。
【０００８】
本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、少なくともポリスチレン系樹脂を含む混合廃プラスチックをプラスチック組成物毎に高い純度で分別可能な分別装置及び分別方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による分別装置は、少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置であって、ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れるための攪拌槽と、前記攪拌槽の底部にあって前記スチレン溶解剤の一部を取り出すための取出口と、前記スチレン溶解剤を加温するための加熱手段と、前記攪拌槽内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラと、前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる装置によれば、攪拌槽内でスチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を得られるのである。さらに温度を制御できて、攪拌槽の底部にはＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけが、ゲルのような高い粘度を有することなく滞留する。これにより、破砕された他のプラスチック片が攪拌槽底部のＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤に巻き込まれることなく、上記した対流によって液面付近に滞留し得る。故に、攪拌槽の底部にある取出口から、破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができるのでＰＳを高い純度で分離できる。一方、この破砕された他のプラスチック片には、ゲル化したスチレン溶解剤がほとんど付着しないから、洗浄等の取り扱いが非常に容易であって、高い純度で再生プラスチックを得られる。
【００１１】
上記した装置において、前記攪拌プロペラは、前記攪拌槽の深さの半分よりも上部に設けられていることを特徴としてもよい。特に、前記攪拌槽は中心軸を有する円筒状タンクであって、前記攪拌プロペラは、前記中心軸に沿って配置されることが好ましい。これによれば、攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行にきれいな対流を得ることができて、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１２】
また上記した装置において、前記攪拌槽の底部は下に凸の逆円錐状であって、前記取出口が前記底部の最下部近傍に設けられてスチレン溶解剤の一部を落下させて取り出すことを特徴としてもよい。これによれば、攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができて、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１３】
上記した装置において、前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分としてもよい。このようなスチレン溶解剤は、ＰＳ系樹脂を溶解しても粘度を大きく上昇させず液体状態を維持しやすく、また攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができる。これにより、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１４】
上記した装置において、前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤の比重は、常温（２０℃）で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくとも前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴としてもよい。かかるスチレン溶解剤によれば、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１５】
また、本発明による分別方法は、少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別方法であって、ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れた攪拌槽を用意するステップと、前記スチレン溶解剤を加温するステップと、前記攪拌槽に破砕された前記混合廃プラスチックを投入するステップと、前記スチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じるようにこれを攪拌する攪拌ステップと、前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御ステップと、前記攪拌槽の底部の取出口から前記スチレン溶解剤の一部を取り出す分離ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
かかる方法によれば、攪拌ステップにおいて、攪拌槽内でスチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を得られるのである。さらに制御ステップでは、温度も制御できて、攪拌槽の底部にはＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけが、ゲルのような高い粘度を有することなく滞留する。これにより、破砕された他のプラスチック片が攪拌槽底部のＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤に巻き込まれることなく、上記した対流によって液面付近に滞留し得る。故に、攪拌槽の底部にある取出口から破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができるから、ＰＳを高い純度で分離できる。一方、この破砕された他のプラスチック片には、ゲル化したスチレン溶解剤がほとんど付着しないから、洗浄等の取り扱いが非常に容易であって、高い純度で再生プラスチックを得られる。
【００１７】
上記した分別方法において、前記制御ステップは、前記分離ステップに先立って、前記攪拌プロペラの回転を停止するステップを有することを特徴としてもよい。これによれば、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、これら他のプラスチック片を液面付近に確実に滞留させ得る。そして、攪拌槽の底部にある取出口から破砕された他のプラスチック片を含むことなく、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤だけを取り出すことができる。故に、ＰＳを高い純度で分離できる。
【００１８】
上記した分別方法において、前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分としてもよい。このようなスチレン溶解剤は、ＰＳ系樹脂を溶解しても粘度を大きく上昇させず液体状態を維持しやすく、また攪拌槽内のスチレン溶解剤にはその液面と平行なきれいな対流を得ることができる。これにより、ＰＳ系樹脂を溶解したスチレン溶解剤を、破砕された他のプラスチック片を巻き込むことなく、攪拌槽の底部にある取出口から落下させて取り出すことができる。つまり、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００１９】
上記した分別方法において、前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴としてもよい。更に、前記スチレン溶解剤の比重は、常温（２０℃）で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくとも前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴としてもよい。かかるスチレン溶解剤によれば、破砕された他のプラスチック片を液面付近に完全に滞留させられるので、ＰＳ系樹脂を精度良く分別できる。
【００２０】
更に、上記した分別方法において、前記分離ステップの後に、前記スチレン溶解剤による液体比重法によって前記ポリスチレン系樹脂を沈降させて分別する分別ステップを更に有してもよい。常温（２０℃）でＰＳ系樹脂の比重よりもわずかに大であり少なくともＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であるスチレン溶解剤では、これよりも比重の軽いＰＰ系樹脂及びＰＥ系樹脂と、比重の重いＰＥＴ系樹脂及びＰＶＣ系樹脂とを液体比重法で容易に分別できるのである。
【００２１】
更に、上記したスチレン溶解剤を用いた液体比重法による分別方法において、前記分別ステップにおいて、前記スチレン溶解剤の温度を室温に維持するステップを含むことを特徴としてもよい。熱対流を減じて、比重の軽いＰＰ系樹脂及びＰＥ系樹脂と、比重の重いＰＥＴ系樹脂及びＰＶＣ系樹脂とをより精度良く分別できるのである。
【００２２】
上記した分別方法において、前記分離ステップによって取り出された前記スチレン溶解剤の一部にポリスチレン系樹脂を加えて粘度を上げるステップと、これを蒸留しポリスチレン系樹脂を得るステップとを更に含むことを特徴としてもよい。ＰＳ系樹脂を加えて粘度を上げることで、蒸留により、純度の高いＰＳを再生できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の１つの実施例である少なくともポリスチレン系樹脂を含む混合廃プラスチックの分別装置及び方法について、図１乃至図３を用いて詳細を説明する。
【００２４】
特に、本実施例では、ＰＥ系樹脂（ポリエチレン、比重約０．９２〜０．９４）、ＰＰ系樹脂（ポリプロピレン、比重約０．９０）、ＰＳ系樹脂（ポリスチレン、比重約１．０３〜１．０６）、ＰＥＴ系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、比重約１．２９〜１．４０）、ＰＶＣ系樹脂（ポリ塩化ビニル、比重約１．１６〜１．５８）の５種類を含むような混合廃プラスチックからプラスチック組成物毎にこれらを分別する方法及び装置について説明する。なお、以下において、ＰＥ系樹脂、ＰＰ系樹脂、ＰＳ系樹脂、ＰＥＴ系樹脂、ＰＶＣ系樹脂は、それぞれ単にＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣと表す。
【００２５】
図１に示すように、回収された混合廃プラスチック１００は、異物除去工程において、混入している紙、木片、金属片など、回収を目的とするプラスチック以外の異物を手作業又は磁石などの道具を使って取り除かれる（Ｓ１０１）。続く破砕工程では、混合廃プラスチック１００を所定の大きさに破砕する（Ｓ１０２）。破砕片の大きさは、少なくとも後述する液体比重選別工程（Ｓ１０３）において選別を容易にするよう、数センチ角程度にすることが好ましい。
【００２６】
続いて、水を用いた液体比重法により、水よりも比重の小さいＰＰ及びＰＥを比重の大きいＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣと選別する（Ｓ１０３）。液面近傍に浮上して選別されるＰＰ及びＰＥは、更に公知の選別方法、例えば、乾燥させた後に風力選別法（特許文献１参考）などを用いて、液体比重選別工程（Ｓ１０３）において混入した混入物を取り除かれ得る。つまり、得られたＰＰ及びＰＥは、そのまま販売されるか、公知の再生プロセスによりそれぞれ再生プラスチックとして再成形され得る（Ｓ１０４）。一方、液体比重選別工程（Ｓ１０３）で沈降した混合廃プラスチックは、主として、ＰＳ、ＰＥＴ及びＰＶＣからなるがこの中からＰＳを以下に説明する攪拌槽１０を用いた溶解法を含むＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）で分別する（Ｓ１０５）。
【００２７】
図２に示すように、ＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）では、まず液体比重選別工程（Ｓ１０３）で沈降した混合廃プラスチックを収集し、付着した水分を乾燥させて水分を除去する（Ｓ１）。乾燥させた混合廃プラスチックは、以下に示す攪拌槽１０内で攪拌しながらＰＳだけを溶解させる（Ｓ２）。これとともに、溶解したＰＳを含む溶液に対して、その他の破砕された樹脂片を浮かせて分離するのである。
【００２８】
図３に示すように、スチレン溶解剤３０を満たされる攪拌槽１０は中心軸ｍを有する略円筒状の金属製タンクである。攪拌槽１０の底部１０ａは下に凸の逆円錐状であって、その内部の液体を取り出すための取出口１２が円錐状の底部先端、つまり底部１０ａの最下部近傍に設けられている。また、攪拌槽１０の上側部には、スチレン溶解剤３０を攪拌槽１０内へ導くための液体導入口１３が設けられている。
【００２９】
更に、攪拌槽１０の頂部には、これを覆って着脱可能な蓋体１４が取り付けられている。蓋体１４にはガス抜き口１５があって、攪拌槽１０内部のスチレン溶解剤３０の気化ガスを回収できるようになっている。蓋体１４の中心部からは、円錐状の底部１０ａの中心に向けて回転ロッド１６が垂下している。回転ロッド１６は、蓋体１４の上に設けられた回転駆動機構１８によって回転可能である。回転駆動機構１８は回転制御部１９からの回転信号を受けて所定の回転方向、所定の速度で回転する。回転ロッド１６の先端部は、攪拌槽１０の深さの約半分ほどの位置に達し、先端から所定間隔でプロペラ２０が複数個（図では３つ）取り付けられている。プロペラ２０は、水平面内で回転して攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０に液面と平行な平行対流を形成する。例えば、プロペラ２０は平板であって、水平面からわずかに、例えば３０°以下の角度だけ傾斜するように調整し得る。
【００３０】
取出口１２に連結する取出配管２２には、バルブ２４が設けられており、これを開くと攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０を下方向に重力落下させて抜き出すことが出来る。更に、攪拌槽１０は、例えば、外側表面に沿って循環水配管２６を螺旋状に周回させて、その内部のスチレン溶解剤３０に熱対流を生じさせないように温度調整できる。このスチレン溶解剤３０の温度調整は、温度制御部２８によって制御される。
【００３１】
攪拌槽１０内には、所定の温度にあらかじめ加温されたＰＳ系樹脂に対して溶解性を有するスチレン溶解剤３０が液体導入口１３より導入される。スチレン溶解剤３０は、ジカルボン酸を主成分とする溶解剤、例えば、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とした溶解剤である。これはアジピン酸の生産プラントで生成される混合酸から製造され、コハク酸ジメチル２０％、アジピン酸ジメチル２０％、グルタル酸ジメチル６０％程度であることが好ましい。このときスチレン溶解剤３０の比重は、約１．０９〜約１．１０程度、分析値では１．０９２であった。つまり、スチレンのそれとほぼ同じか若干大きく、少なくともＰＥＴの比重よりも小である。なお、比重が同程度であり、ＰＳ系樹脂に対して溶解性を有する溶剤であれば公知の他の溶剤も用いることが出来る。これらは発泡スチロールの減容剤として用いられる溶剤であってもよく、好ましくはスチレンの溶解に対して粘度が急激に上昇しない溶剤である。
【００３２】
温度制御部２８によって攪拌槽１０の循環水配管２６内を流れる水の温度を調整して、スチレン溶解剤３０の温度を一定に維持する。スチレン溶解剤３０の温度は、後述するように、溶解したＰＳの粘度が高まる、いわゆるゲル化を防止する観点から高い温度であることが好ましい。その一方で、スチレン溶解剤３０の気化量が増えるとともに、攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０の液面と垂直な方向に温度対流を生じやすくしてしまう。つまり、プロペラ２０による平行対流を乱してしまうのである。故に、スチレン溶解剤３０の温度は、室温以上７０℃以下、好ましくは６０℃以下である。
【００３３】
図示しない攪拌槽１０のスイッチをオンにすると、回転制御部１９は回転駆動機構１８を駆動して、回転ロッド１６を所定の回転方向、所定の速度で回転させる。攪拌槽１０内のスチレン溶解剤３０は、図３中に示すように、水平面内で回転する複数のプロペラ２０によって、深さ方向の対流を減じて、液面に沿った平行な流れＦを形成する。このとき、一番深い位置にあるプロペラ２０よりも更に深い攪拌槽１０の底部１０ａ近傍の流れｆは、流れＦよりも緩やかとなる。
【００３４】
翻って、図２に図３を併せて参照して、攪拌槽１０内に水分を乾燥させた混合廃プラスチックを、蓋体１４に設けられた図示しない投入口から投入する（Ｓ２）。このとき混合廃プラスチックの投入量が多いと、攪拌槽１０内でＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０の粘度が上昇してこれにＰＳ以外の樹脂が巻き込まれてしまう。故に、スチレン溶解剤３０の重量に対して混合廃プラスチックの投入量はより少ないことが好ましい。一方で、後述する、攪拌槽１０からＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０を取り出してゲル化させるゲル化工程（Ｓ８）において、投入すべきＰＳの量が多くなってしまう。そこで、攪拌槽１０内でＰＳの粘度が急激に上がってゲル化しないように注意しながら、適宜、混合廃プラスチックの投入量を調整する。
【００３５】
回転制御部１９は、スチレン溶解剤３０の深さ方向の対流を減じて、液面と平行な対流を維持し続けるよう、プロペラ２０の回転速度を制御する。また、温度制御部２８は、スチレン溶解剤３０の温度を制御する。これにより、混合廃プラスチックのうちのＰＳだけがスチレン溶解剤３０に溶解する（Ｓ３）。平行対流により、溶解せずに滞留しているＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片がＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０に混ざらないのである。またＰＳがスチレン溶解剤３０に溶解するにつれ、その一部の密度が変化し粘度が上昇しようとするが、回転制御部１９及び温度制御部２８による緩やかな平行対流の形成により、これを解消するのである。
【００３６】
やがて攪拌槽１０の底部にはＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０がゲルのような高い粘度を有することなく滞留し、一方、他のＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片が液面付近に滞留する。なお、スチレン溶解剤３０よりも比重の大であるＰＥＴ及びＰＶＣの小片が液面付近に滞留するのは、スチレン溶解剤３０の平行対流によって、小片が抵抗を受けて浮き上がることを１つの原因とする。なお、ＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片を液面付近に確実に滞留させるよう、最初の破砕工程（Ｓ１０２）の後、ＰＳ分別プロセス（Ｓ１０５）の前に再度、小片の大きさを調整するような破砕工程を行っても良い。
【００３７】
攪拌槽１０の底部のスチレン溶解剤３０において、溶解したＰＳの濃度が高まって粘度が上昇する前に、図示しない攪拌槽１０のスイッチをオフにする。回転制御部１９は、回転駆動機構１８を停止して、回転ロッド１６を停止させる。プロペラ２０の停止後すぐに、若しくは、しばらく放置した後に、バルブ２４を開いて取出口１２からスチレン溶解剤３０の一部を重力落下させて取り出す（Ｓ３’）。このとき攪拌槽１０の底部１０ａは下に凸であるから、スチレン溶解剤３０に上下方向の対流を形成することなく、底部１０ａ近傍のスチレン溶解剤３０だけを取り出すことが出来る。取り出されたスチレン溶解剤３０は貯留槽３２に運ばれる。なお、気化したスチレン溶解剤３０は、蓋体１４のガス抜き口１５から図示しない熱交換器に導かれて、再び液体とされて回収し、再利用される。
【００３８】
続いて、攪拌槽１０内にスチレン溶解剤３０を補充し（Ｓ４）、再度、上記したＰＳ系樹脂の溶解及びスチレン溶解剤３０の取り出しを行う（Ｓ５）。溶解せずに滞留しているＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片には、不可避的にＰＳを溶解したスチレン溶解剤３０が絡みついている。これを洗浄するためである。バルブ２４を開いて取出口１２から取り出されたスチレン溶解剤３０の一部も貯留槽３２に運ばれる（Ｓ３’）。
【００３９】
次に、再び、バルブ２４を開いて取出口１２から攪拌槽１０内に残ったスチレン溶解剤３０を重力落下させて取り出し、図示しない遠心分離機に移す。このときスチレン溶解剤３０が高い粘度を有していると、ＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片とスチレン溶解剤３０とを遠心分離できない。しかしながら、本実施例では、スチレン溶解剤３０が粘度の低い液体状態を維持できるため、遠心分離によりスチレン溶解剤３０とＰＥＴ、ＰＶＣなどの小片（残留物質）とが分別される（Ｓ６）。なお、遠心分離工程（Ｓ６）は、例えばメッシュを用いて、残留物質を濾す工程であっても良い。このようにして回収されたスチレン溶解剤３０も貯留槽３２（図３参照）に運ばれる（Ｓ３’’）。
【００４０】
一方、分別された残留物質は、室温程度（１５〜２０℃程度）のスチレン溶解剤３０を用いた液体比重法によって更に分別される（Ｓ７）。スチレン溶解剤３０に残留物質を投入して攪拌後、しばらく放置する。浮上した軽比重物４１は残留したＰＰやＰＥである。一方、沈降した重比重物４２はＰＥＴやＰＶＣである。これらは、適宜、リサイクルなどに回される。
【００４１】
貯留槽３２内のスチレン溶解剤３０は、ゲル化工程において、加温しながらＰＳ系樹脂を投入されて粘度を高められ、すなわちゲル化される（Ｓ８）。スチレン溶解剤３０の加熱温度は、少なくとも攪拌溶解工程（Ｓ３）及び再攪拌溶解工程（Ｓ５）におけるスチレン溶解剤３０の温度よりも低い温度である。ここで、比重のほぼ等しいスチレン系溶解剤３０とＰＳ系樹脂との質量比で、１：２程度にＰＳ系樹脂を投入するとスチレン溶解剤３０はゲル化する。このゲルを取り出し、公知の蒸留塔へと供給してスチレン溶解剤３０を蒸留すると、再生ＰＳを得ることができる（Ｓ９）。なお、詳細については公知であるので詳述しない。
【００４２】
以上、本実施例によれば、ＰＳを溶解したスチレン系溶解剤には他のプラスチック片が混入しないから純度の高いＰＳを再生できる。一方、ＰＳ系樹脂以外のプラスチック片にはゲル状となった溶解剤が付着しないから、洗浄等の取り扱いが容易であって、これについても高い純度の再生プラスチックを得ることができる。
【００４３】
なお、本発明による代表的実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による混合廃プラスチックの分別方法の工程図である。
【図２】本発明による混合廃プラスチックの分別方法の工程図である。
【図３】本発明による混合廃プラスチックの分別装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 攪拌槽
１２ 取出口
１３ 液体導入口
１４ 蓋体
１５ ガス抜き口
１６ 回転ロッド
１９ 回転制御部
２０ プロペラ
２２ 取出配管
２６ 循環水配管
２８ 温度制御部
３０ スチレン溶解剤
３２ 貯留槽
Ｓ１０５ ＰＳ分別プロセス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置であって、
ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れるための攪拌槽と、
前記攪拌槽の底部にあって前記スチレン溶解剤の一部を取り出すための取出口と、
前記スチレン溶解剤を加温するための加熱手段と、
前記攪拌槽内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラと、
前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項２】
前記攪拌プロペラは、前記攪拌槽の深さの半分よりも上部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項３】
前記攪拌槽は中心軸を有する円筒状タンクであって、前記攪拌プロペラは、前記中心軸に沿って配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項４】
前記攪拌槽の底部は下に凸の逆円錐状であって、前記取出口が前記底部の最下部近傍に設けられて前記スチレン溶解剤の一部を落下させて取り出すことを特徴とする請求項３記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項５】
前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項６】
前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とすることを特徴とする請求項５記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項７】
前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項８】
前記スチレン溶解剤の比重は、常温で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりも大であり前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴とする請求項７記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項９】
少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別方法であって、
ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れた攪拌槽を用意するステップと、
前記スチレン溶解剤を加温するステップと、
前記攪拌槽に破砕された前記混合廃プラスチックを投入するステップと、
前記スチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じるようにこれを攪拌する攪拌ステップと、
前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御ステップと、
前記攪拌槽の底部の取出口から前記スチレン溶解剤の一部を取り出す分離ステップと、を含むことを特徴とする混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１０】
前記制御ステップは、前記分離ステップに先立って、前記攪拌プロペラの回転を停止するステップを有することを特徴とする請求項９記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１１】
前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項１２】
前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とすることを特徴とする請求項１１記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１３】
前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴とする請求項９乃至１２のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１４】
前記スチレン溶解剤の比重は、常温で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりも大であり前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴とする請求項１３記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１５】
前記分離ステップの後に、前記スチレン溶解剤による液体比重法によって前記ポリスチレン系樹脂を沈降させて分別する分別ステップを更に有することを特徴とする請求項１４記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１６】
前記分別ステップにおいて、前記スチレン溶解剤の温度を室温に維持するステップを含むことを特徴とする請求項１５記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１７】
前記分離ステップによって取り出された前記スチレン溶解剤の一部にポリスチレン系樹脂を加えて粘度を上げるステップと、これを蒸留しポリスチレン系樹脂を得るステップとを更に含むことを特徴とする請求項９乃至１６のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１】
少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別装置であって、
ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れるための攪拌槽と、
前記攪拌槽の底部にあって前記スチレン溶解剤の一部を取り出すための取出口と、
前記スチレン溶解剤を加温するための加熱手段と、
前記攪拌槽内にあってその深さ方向に沿って互いに離間して配置された水平面内で回転する少なくとも２つ以上の攪拌プロペラと、
前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御手段と、を含むことを特徴とする混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項２】
前記攪拌プロペラは、前記攪拌槽の深さの半分よりも上部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項３】
前記攪拌槽は中心軸を有する円筒状タンクであって、前記攪拌プロペラは、前記中心軸に沿って配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項４】
前記攪拌槽の底部は下に凸の逆円錐状であって、前記取出口が前記底部の最下部近傍に設けられて前記スチレン溶解剤の一部を落下させて取り出すことを特徴とする請求項３記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項５】
前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項６】
前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とすることを特徴とする請求項５記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項７】
前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項８】
前記スチレン溶解剤の比重は、常温で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりも大であり前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴とする請求項７記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項９】
少なくともポリスチレン系樹脂を含む破砕された混合廃プラスチックの分別方法であって、
ポリスチレン系樹脂を溶解するスチレン溶解剤を入れた攪拌槽を用意するステップと、
前記スチレン溶解剤を加温するステップと、
前記攪拌槽に破砕された前記混合廃プラスチックを投入するステップと、
前記スチレン溶解剤の深さ方向の対流を減じるようにこれを攪拌する攪拌ステップと、
前記スチレン溶解剤の粘度を上昇させないように前記加熱手段の出力及び前記攪拌プロペラの回転を制御する制御ステップと、
前記攪拌槽の底部の取出口から前記スチレン溶解剤の一部を取り出す分離ステップと、を含むことを特徴とする混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１０】
前記制御ステップは、前記分離ステップに先立って、前記攪拌プロペラの回転を停止するステップを有することを特徴とする請求項９記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１１】
前記スチレン溶解剤は、ジカルボン酸を主成分とすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の混合廃プラスチックの分別装置。
【請求項１２】
前記スチレン溶解剤は、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル及びグルタル酸ジメチルを主成分とすることを特徴とする請求項１１記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１３】
前記混合廃プラスチックは、ポリプロピレン系樹脂及び／又はポリエチレン系樹脂及び／又はＰＥＴ系樹脂及び／又はポリ塩化ビニル系樹脂を含むことを特徴とする請求項９乃至１２のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１４】
前記スチレン溶解剤の比重は、常温で前記ポリスチレン系樹脂の比重よりも大であり前記ＰＥＴ系樹脂の比重よりも小であることを特徴とする請求項１３記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１５】
前記分離ステップの後に、前記スチレン溶解剤による液体比重法によって前記ポリスチレン系樹脂を沈降させて分別する分別ステップを更に有することを特徴とする請求項１４記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１６】
前記分別ステップにおいて、前記スチレン溶解剤の温度を室温に維持するステップを含むことを特徴とする請求項１５記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【請求項１７】
前記分離ステップによって取り出された前記スチレン溶解剤の一部にポリスチレン系樹脂を加えて粘度を上げるステップと、これを蒸留しポリスチレン系樹脂を得るステップとを更に含むことを特徴とする請求項９乃至１６のうちの１つに記載の混合廃プラスチックの分別方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２６９９９５（Ｐ２００９−２６９９９５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２１４９６（Ｐ２００８−１２１４９６）
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【特許番号】特許第４２５３３５４号（Ｐ４２５３３５４）
【特許公報発行日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（５０８１３６４５６）
【出願人】（５０８１３６４７８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月７日（２００８．５．７）
【特許番号】特許第４２５３３５４号（Ｐ４２５３３５４）
【特許公報発行日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（５０８１３６４５６）
【出願人】（５０８１３６４７８）
【Ｆターム（参考）】
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