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プラスチック混合物から塩素

含有プラスチックの分離方法

広島大学環境安全センター西嶋 渉

リエゾンフェア 2008.5.15

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背 景

家庭から排出されるリサイクルプラの約50％は埋め立て等処分されている！

材料リサイクル再商品化製品の品質基準：塩素分：0.3％以下 （原料塩素分数％）

塩化ビニル等塩素系プラの選択的分離方法がない ⇒ 現状：比重分離

回収プラ：PP、PE処分プラ：塩ビ、PS、PET・・・

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背 景

産業系プラは？

工程排出プラはリサイクル

混ざれば容器包装プラと同じ廃棄物

製品から排出される混合プラ

自動車シュレーダーダスト

家電シュレッダーダスト PP16%

PCPMMA

PE28.5%

ゴム

18.9%

PVC3.4%

PET9.3%

PAPS

ナイロン

11.6%

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既存技術

汎用技術：比重選別PP,PEのみ回収（50％程度）

2段階の比重選別技術（グリーンサイクル（株））実用段階

1段目（比重）：PP,PE、2段目（水流中比重）：PS,ABS比重の近いPS等との分離精度とさらに比重が近いPET

等との分離は不可能

静電分離技術（三菱電機（株））実証段階塩ビのみ除去

静電分離は湿度等の影響が大きい

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プラスチック類の比重

PP16%

PCPMMA

PE28.5%

ゴム

18.9%

PVC3.4%

PET9.3%

PAPS

ナイロン

11.6%

PP : 0.90~0.91低密度PE : 0.91~0.925高密度PE : 0.941~0.965====================PS : 1.05ABS樹脂 : 1.05====================PET : 1.34PA : 1.14~1.39PC : 1.20~1.43POM : 1.41~1.61軟質PVC : 1.16~1.35硬質PVC : 1.36~1.45

比重分離

水流＋比重分離

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ブレイクスルー技術

沈降プラ

オゾンによる表面処理

PVCその他プラ

PVC表面のみ 酸化⇒親水化

そもそもプラスチック表面は疎水性

浮 上 分 離

沈降浮上

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オゾンによる表面改質（未処理プラ）

60

70

80

90

0 40 80 120 160 200 240

オゾン処理時間（分 ）

接

触

角

(度）

軟質PVC

硬質PVC PET

PC

PMMA

疎水性

PVCのみ10分のオゾン酸化で20度以上低下・大きく親水化

液

接触角

プラスチック表面

親水性接触角

プラスチック表面

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オゾンによる表面改質

可塑剤（％）

接触角（大きいほど親水性）

処理前 処理後 差

硬質PVC ０．０ 107.8 160.1 52.3

硬質PVC ３．５ 110.4 152.8 42.8

軟質PVC ２７．０ 124.2 141.9 17.7

塩化ビニル分子にオゾンは作用

可塑剤は阻害的に働く

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オゾン処理による官能基変化

K-M

オゾン処理後

オゾン処理前

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 670

K-M

オゾン処理後

オゾン処理前

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 670

FTIRによるIRスペクトル変化

COOH

COOCO

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XPS分析

-CHCl-CH2-オゾン処理前

オゾン処理後

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H OH｜ ｜

― C ― C ―｜ ｜H H

表面改質原理

O3酸化

ｎ

PVCの原子配列 オゾン処理後

H Cl｜ ｜

― C ― C ―｜ ｜H H ｎ

OOH

親水基の付加親水基の付加

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ASRプラに対する表面改質効果

70

75

80

85

90

95

オゾン処理前 オゾン処理後

接触

角

PVCPCPETEADBPPMMA

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バージンプラスチックを使った確認実験

PVC PET PCPMMA

未使用プラ

軟質・硬質

流量：10ml/min

酸素

オゾン発生装置窒素

オゾン酸化

浮遊選別/窒素

10分

送気（気泡）+攪拌 ： 1５秒送気停止後 ： 15秒攪拌

PMMA:ポリメチルメタクリレート

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浮遊選別による分離

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オゾン処理なし

軟質PVC

硬質PVC PET

PC

PMMA

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250 300 350

回転数 (rpm)

浮上分

(%)

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PVCのオゾン処理後の変化

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250 300 350

回転数 (rpm)

浮上分

(%)

処理前

処理後

軟質PVC

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オゾン処理後

収率、組成ともにほぼ100％完璧に近い形で分離

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250 300 350回転数 (rpm)

浮上

分(%

)

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ASRへの適用

PVC3%

PET8%

PMMA6%

EA4%

PC4%

PBMA9%

PP45%

Rubber4%

PE17%

比重分離で回収可能

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異なる攪拌速度における浮遊選別結果

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200 250 300 350 400Mixing speed (rpm)

% o

f flo

at

PVCPETPMMAPCDBPEARubber DMMA

攪拌100ｒｐｍPVC分離

オゾン処理・無攪拌ゴム分離

ASRから分離した各プラ（10粒子づつ）

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浮上分と沈殿分の割合

PET,29.4

PBMA,29.8

EA, 9.0

PMMA,22.9

PVC,0.4

PC, 8.6

PET, 8%

PBMA18%

EA, 19%

PVC, 31%

PMMA, 4%

PC, 20%

沈殿分27.9

浮上分72.1

0

20

40

60

80

100

%

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全体フロー

破砕（5mm）

比重分離

自動車シュレッダーダスト

PP&PE 62%

オゾン処理

ゴム 4%

PC他 25%

PVC他 9%

91% 91% 回収回収リサイクルリサイクル

廃棄廃棄

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まとめ

オゾンによって、混合プラスチック中でPVC表面を選択的に酸化・親水化することができることを見出した。

この技術と浮遊選別を組み合わせることによって、比重分離が1より大きいプラスチックからPVCを選択的に取り出すことができる。

本開発技術をASRに適用したところ、従来なら６０％程度あった混合廃プラスチックのリサイクル率を９０％以上に高めることができた。

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本技術の移転先

自動車業界自動車リサイクル法に基づくシュレッダーダスト中プラス

チックのリサイクル

家電業界家電リサイクル法に基づく家電シュレッダーダスト中プラ

スチックのリサイクル

廃棄物中間処理・リサイクル業界RPF等燃料化再生プラスチック製造

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本技術に関する知的財産権

連絡先 ： 広島大学環境安全センター（担当：西嶋）電話&FAX番号 ： 082-424-6199E-mail : wataru@hiroshima-u.ac.jp

発明の名称 ：プラスチック混合物から塩素

含有プラスチックの分離方法

出願番号 ：特願2005-128513出願人 ：広島大学

発明者 ：西嶋渉、奥田哲士、岡田光正

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