利用海洋浮游塑料垃圾的合成树脂成形品的制造方法与流程

塑料加工应用技术1.本发明涉及将回收的海洋浮游塑料垃圾作为新的合成树脂成形品的原料进行再利用的方法。背景技术：2.目前，人们担心大量漂流的塑料垃圾所导致的海洋污染的恶化，确立海洋浮游塑料垃圾的有效处理方法成为了全世界面临的问题。例如，若能将回收的海洋浮游塑料垃圾作为新的合成树脂成形品的原料进行再利用(材料回收、再商品化)，则可以减少海洋污染并实现枯竭性资源的有效利用，可以降低对自然环境的不良影响。3.但是，在多种塑料混合存在状态下回收海洋浮游塑料垃圾时，由于塑料的特性(软化熔融温度等)因其种类不同而不同，因此在多种塑料混合存在的状态下，很难将其利用于材料回收。现有技术文献专利文献4.专利文献1：日本专利特许第6408896号公报专利文献2：日本专利特开2005-66515号公报专利文献3：日本专利特开昭62-297112号公报技术实现要素：发明所要解决的技术问题5.若能将回收的海洋浮游塑料垃圾按照每种种类进行分类，则其能够利用于材料回收的可能性会变大。但是，就目前的技术而言，将回收的海洋浮游塑料垃圾全部按照每种种类进行分类是非常困难的，除了容易分类或筛选的一部分种类的塑料以外，大部分的塑料都无法利用于材料回收，这是一个问题。6.具体而言，在回收的海洋浮游塑料垃圾所含的塑料中，例如pet树脂等能在多种塑料混合存在状态下相对容易地筛选，因此目前人们尝试将从海洋浮游塑料垃圾中筛选的pet瓶作为新的pet树脂制成形品的原料进行再利用。但是，能够在多种塑料混合存在状态下容易地筛选的塑料种类非常少，就目前的技术而言，大部分的塑料无法利用于材料回收。7.另外，虽然也存在将回收的海洋浮游塑料垃圾在多种塑料混合存在状态下作为制品原料的一部分使用而不按照每种种类进行分类的例子，但是目前其仅限于与混凝土混合制造砖块或与柏油、石头混合用于路面材料，其仅仅是将海洋浮游塑料垃圾封入其他制品中，这与材料回收相差甚远。8.本发明旨在解决这样的现有技术的问题，其目的在于，提供一种合成树脂成形品的制造方法，其能够将回收的海洋浮游塑料垃圾的几乎全部作为原料进行再利用而不需要按照塑料的种类进行分类。解决技术问题所采用的技术方案9.本发明所涉及的利用海洋浮游塑料垃圾的合成树脂成形品的制造方法的特征在于，通过混合机将直径或一边为5mm以下或重量为0.1g以下的多种塑料混合存在状态下的海洋浮游塑料垃圾30～80重量％与直径或一边为5mm以下且在200℃的温度条件下不熔融的第二材料20～70重量％进行混和，将海洋浮游塑料垃圾和第二材料的混合物供给至粉碎装置，粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末，将这些粉末作为合成树脂成形品的原料供给至成形机以实施成形工序。10.另外，作为粉碎装置，优选使用转子以1500rpm以上的高速旋转的装置来将海洋浮游塑料垃圾和第二材料的混合物粉碎，此外，作为第二材料，优选使用木材片、竹片、贝壳的粉碎物或谷物的谷壳。11.可以通过从回收的海洋浮游垃圾中筛选而不按照每种塑料的种类进行分类，之后打碎，从而获得直径或一边为5mm以下或重量为0.1g以下的海洋浮游塑料垃圾。另外，在筛选后打碎前，优选根据需要实施干燥工序，使得海洋浮游塑料垃圾的含水率达到7％以下。12.此外，与海洋浮游塑料垃圾混合的第二材料(在200℃的温度条件下不熔融)也可以通过从回收的海洋浮游垃圾中筛选并打碎来获得。同样，该情况下，在筛选后打碎前，优选根据需要实施干燥工序，使得海洋浮游塑料垃圾和第二材料的含水率达到7％以下，之后打碎。发明效果13.根据本发明所涉及的利用海洋浮游塑料垃圾的合成树脂成形品的制造方法，可以将回收的海洋浮游塑料垃圾的几乎全部作为合成树脂成形品的原料进行再利用而不需要按照每种塑料的种类进行分类。因此，可以减少海洋污染，更有效地利用枯竭性资源，可以降低环境负荷并确立海洋浮游塑料垃圾的有效的处理方法，可以对地球环境的保全作出巨大贡献。附图说明14.图1所示为本发明的第一实施方式的合成树脂成形品的制造方法的说明图。图2所示为本发明的第一实施方式的合成树脂成形品的制造方法中可以使用的粉碎装置4的构成例。图3所示为本发明的第一实施方式的合成树脂成形品的制造方法中可以使用的粉碎装置4的其他构成例。具体实施方式15.本发明的“利用海洋浮游塑料垃圾的合成树脂成形品的制造方法”的特征在于，以回收的海洋浮游塑料垃圾作为第一原料，向其加入第二原料(以下称为“第二材料”)进行混合，将其粉碎并投入成形机，以制造合成树脂成形品。以下，对本发明的实施方式(第一～第三实施方式)分别进行具体说明。16.第一实施方式本实施方式中，在回收海洋浮游塑料垃圾后，实行干燥、打碎、与第二材料的混合、粉碎和成形等工序。17.1.回收工序通过渔网等回收在海面或海面下浮游的海洋浮游垃圾。在回收的海洋浮游垃圾中包含塑料以外的物体(例如生物的身体或尸体、海藻类、流木、木质垃圾等)的情况下，从海洋浮游垃圾中筛选海洋浮游塑料垃圾。另外，渔网、浮标、frp制的船体的一部分等大型垃圾能够从筛选的海洋浮游塑料垃圾中除去。18.虽然筛选后的海洋浮游塑料垃圾通常处于各种塑料(例如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)、氨基甲酸酯(ure)、聚碳酸酯(pc)、abs等)混合存在的状态下，但是本实施方式中，其不需要按照每种种类进行分类，可以在多种塑料混合存在的状态下移送至下一工序。另外，筛选后的海洋浮游塑料垃圾中可以混入塑料以外的物质(例如层压有塑料膜的铝、纸类、纤维类、其他异物)。但是，塑料以外的物质的混入量优选为筛选后的海洋浮游塑料垃圾总体的10重量％以下。19.2.干燥工序对筛选后的海洋浮游塑料垃圾实施干燥工序，使含水率达到7％以下(优选5％以下)。干燥工序可以使用利用各种热源的干燥机来实施，也可以仅通过暴露于太阳光或风来使海洋浮游塑料垃圾干燥。20.3.打碎工序将海洋浮游塑料垃圾打碎成直径或一边为5mm以下或重量为0.1g以下大小的小片。打碎工序可以使用打碎机等来实施。打碎后的海洋浮游塑料垃圾p收纳于图1所示的第一罐1中。另外，打碎后的海洋浮游塑料垃圾p中可以包含缠绕成线头状的物体。此外，难以通过打碎机打碎的塑料垃圾(例如浮标、渔网、frp制的船体的一部分等大型垃圾)可以适宜地除去。21.4.混合工序将打碎后的海洋浮游塑料垃圾p与第二材料混合。作为第二材料，使用在200℃的温度条件下不熔融的材料。另外，在准备的第二材料中包含具有直径或一边大于5mm的大小的物体的情况下，在混合前用打碎机等打碎至直径或一边为5mm以下。22.本实施方式中，使用木材片w作为第二材料。木材片w收纳于图1所示的第二罐2中。这里所说的“木材片”是指天然木材、层压木材、mdf或胶合板等木材的碎片或木粉，包括在锯木厂或木工产品制造厂等中伴随木材加工而产生的锯末或刨屑、以及将废弃的木材、其下脚料、或木制品(木制家具、木制建材)打碎后的材料。也可以通过将回收的海洋浮游垃圾中所含的流木或木制垃圾打碎来获得木材片w。23.另外，木材片w中可以混入纸类、纤维类、层压板、涂料等异物。但是，异物的混入量优选为木材片w总体的20重量％以下。此外，可以代替木材片w使用用于frp的碳纤维、玻璃纤维的打碎物或粉碎物、或贝壳的粉碎物、竹片、谷物的谷壳等)作为第二材料。24.收纳于第一罐1中的海洋浮游塑料垃圾p和收纳于第二罐2中的木材片w分别通过搬运装置(未图示)搬运，投入混合机中混合。本实施方式中，虽然混合机的具体构成没有限定，但是例如能使用如图1所示的混合机3，其构成为搅拌用叶轮3b在转筒3a内低速(例如600rpm以上)旋转，可以将投入的处理对象物在转筒3a内搅拌并混合。25.虽然海洋浮游塑料垃圾p与木材片w的混合比例优选为相同量(各50重量％)，但是可以根据条件适宜地进行增减(海洋浮游塑料垃圾p为30～80重量％，木材片w为20～70重量％)。26.此外，海洋浮游塑料垃圾p和木材片w在混合时已将大小(上限尺寸)调整均匀，但是由于比重和形状不同等理由，短时间搅拌的情况下可能难以将整体均质地混合。在这样的情况下，优选以足够时间进行搅拌。由于搅拌罐的加热以及伴随搅拌产生的摩擦热，海洋浮游塑料垃圾p中的软质塑料(特别是膜状塑料)、熔点低的塑料等略微软化，与木材片w很好地融合，总体可以均质地混合。但是，在短时间(例如1分钟左右)的搅拌下，有时也能使总体均质地混合。因此，可以一边确认混合情况一边适宜地决定搅拌时间。27.5.粉碎工序将海洋浮游塑料垃圾p和木材片w充分混合后，将其混合物从混合机3中排出，定量地供给至粉碎装置4以进行粉碎。本实施方式中，虽然粉碎装置4的具体构成没有限定，但是在导入直径或一边为5mm或重量为0.1g左右的大小的海洋浮游塑料垃圾p和木材片w的情况下，使用能够粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末的粉碎装置4。28.例如，如图2所示，作为粉碎装置4，可以使用冲击型微粉碎机4a，其为具有在外周部安装有多片旋转刀片11(或者多个锤子)的转子12和以围绕旋转刀片11的旋转轨道的半径方向外侧的方式配置的锉刀状固定刀片13的粉碎机，通过使转子12高速旋转，可以将经由在旋转轴14的内部所形成的供给通路15而导入的处理对象物在旋转刀片11和固定刀片13的强冲击作用下微粉碎。29.或者，作为粉碎装置4，可以使用微粉碎机4b，其为具有表面形成有图3(1)所示的锉刀状凹凸面21的转子22且两个转子22a、22b如图3(2)所示隔以规定间隔以凹凸面21彼此相向的方式配置而成的粉碎机，其构成为在使转子22a、22b分别朝相反反向高速旋转的状态下，经由在旋转轴23的内部所形成的供给通路24向转子22a、22b之间的区域供给处理对象物，使其冲击凹凸面21并能够将其微粉碎。30.另外，为了通过粉碎装置4将直径或一边为5mm或重量为0.1g左右的大小的处理对象物高效地在短时间内粉碎至直径或一边为1mm以下，需要使粉碎装置4的转子(例如图2所示的转子12或图3所示的转子22、22a、22b)以高速(例如1500rpm以上)旋转。并且，在将处理对象物供给到转子以高速旋转的粉碎装置4中的情况下，由于处理对象物彼此间、以及处理对象物和粉碎装置4内的构件之间的摩擦而产生热，若持续实施这样的粉碎工序，则有时会造成粉碎装置4的内部及处理对象物升至高温(例如80℃以上)。31.本实施方式中，虽然将海洋浮游塑料垃圾p投入粉碎装置4中粉碎，但是由于海洋浮游塑料垃圾p处于多种塑料混合存在的状态下，因此海洋浮游塑料垃圾p中可能会包含熔点低的塑料片或膜类或成形时添加有低熔点添加剂的塑料等，在该情况下，若粉碎装置4的内部上升至80℃左右，则其可能会软化并附着在粉碎装置4内的构件(例如图2所示的旋转刀片11、固定刀片13或图3所示的转子22的凹凸面21)上而堆积，导致粉碎效率降低或变为无法粉碎的状态。32.此外，虽然粉碎装置4也存在带有冷却装置的情况，但是对高速旋转的转子12、22及旋转刀片11的尖端进行冷却是困难的。因此，若将包含熔点低的塑料的海洋浮游塑料垃圾p供给至粉碎装置4并持续实施粉碎工序，则塑料还是会附着并堆积，导致粉碎效率降低、无法粉碎等问题的产生。33.此外，虽然图2所示的冲击型微粉碎机4a构成为能够通过调节旋转刀片11和固定刀片13之间的间隙尺寸来调整粉碎物的粒径(通过将间隙尺寸设得更小，可以使粉碎物的粒径更小)，但是在海洋浮游塑料垃圾p中包含厚度100μm左右的塑料膜的情况下，即使将旋转刀片11和固定刀片13之间的间隙尺寸设定得尽可能小，也会造成极薄的塑料膜从它们之间的间隙穿过，该情况下，无法粉碎至直径或一边为1mm以下。34.但是，本实施方式中，由于不是向粉碎装置4中仅供给海洋浮游塑料垃圾p，而是向粉碎装置4中供给海洋浮游塑料垃圾p和木材片w的混合物并实施粉碎工序，因此能够很好地避免如上所述的问题。35.具体而言，若将海洋浮游塑料垃圾p和木材片w的混合物供给至粉碎装置4中并实施粉碎工序，则即使在粉碎装置4的温度由于摩擦热而上升的情况下，由于混合物中所含的残余水分的蒸发等，温度上升可以得到抑制，而且即使在塑料的一部分软化并瞬间附着于粉碎装置4内的构件的情况下，其由于木材片w而发生刮擦(即木材片w与附着的塑料碰撞并使其物理剥离)，其结果是，即使在持续实施粉碎工序的情况下，也能很好地避免塑料向粉碎装置4的转子等的附着和堆积。36.此外，由于海洋浮游塑料垃圾p在与木材片w混合的状态下在粉碎装置4内被搅拌，因此即使在海洋浮游塑料垃圾p中包含极薄的塑料膜的情况下，也能够很好地避免它们单独从旋转刀片11和固定刀片13的间隙中穿过。37.另外，若木材片w的混合比例小于20重量％(海洋浮游塑料垃圾p的混合比例为80重量％以上)，则如上所述的防止塑料附着的效果和防止穿过的效果可能会降低，因此木材片w的混合比例优选为20重量％以上。此外，若海洋浮游塑料垃圾p的混合比例小于30重量％(木材片w的混合比例为70重量％以上)，则当使用粉碎物作为合成树脂成形品的原料时，有可能使塑料成分无法作为粘合剂良好地发挥作用(发生成形缺陷)，因此海洋浮游塑料垃圾p的混合比例优选为30重量％以上。38.如上所述，以往回收的海洋浮游塑料垃圾中所含的大多数塑料无法用于材料回收，目前主要用于热回收(通过焚烧来回收热能、rpf化等)，但是若能够将海洋浮游塑料垃圾粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末，则有可能可以用于材料回收(即可以作为新的塑料制品的原料来利用)。39.但是，由于海洋浮游塑料垃圾处于多种塑料混合存在的状态下，因此若要通过以往的粉碎装置4或粉碎方法将其粉碎，会导致塑料的一部分附着、堆积在粉碎装置4的转子等上，因此需要间歇地实施除去附着的塑料的工序，而无法持续地实施粉碎工序，此外还存在塑料膜穿过而无法粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末的问题。40.与此相对，本实施方式中，通过将多种塑料混合存在状态下的海洋浮游塑料垃圾p与木材片w混合并将其供给至粉碎装置4以实施粉碎工序，可以有利地避免这样的问题，能够粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末。41.通过使粉碎装置4的转子高速旋转，使得即使在粉碎装置4的内部温度上升的情况下，若与海洋浮游塑料垃圾p混合的第二材料(木材片w)具有200℃左右的耐热性，则可以毫无问题地防止粉碎装置4内部的塑料的附着和堆积。42.6.成形工序将粉碎海洋浮游塑料垃圾p和木材片w的混合物而获得的粉末作为合成树脂成形品的原料供给至挤出成形机，以实施成形工序。此时，可以根据需要向原料中添加颜料、其他添加剂。43.若将挤出成形机的加热温度设定为适当的值(例如150～200℃)并实施成形工序，则原料(和添加剂)在成形机内被加热，原料在塑料粉末熔融的状态下从模头挤出、冷却和成形。本实施方式中，由于使用在200℃的温度条件下不熔融的材料(木材片w)作为与海洋浮游塑料垃圾p混合的第二材料，因此其粉末(木粉)在分散在作为粘合剂发挥作用的塑料的内部的状态下作为填料发挥作用，可以使成形品的形状稳定。44.另外，在没有粉碎成直径或一边为1mm以下的粉末(即直径或一边大于1mm且大小不均匀的状态)而将作为原料的海洋浮游塑料垃圾p和木材片w混合并供给至挤出成形机以实施成形工序的情况下，在挤出成形机的加热温度(约200℃)以下不熔融的海洋浮游塑料垃圾p中的小片可能以大于1mm的大小出现在成形品的表层，该情况下，直接与使用者的手或脚等接触时是危险的，而且会产生损害成形品的美感的问题，但是根据实施方式的方法，可以有利地避免这样的问题。45.此外，本实施方式中，虽然使用挤出成形机作为实施成形工序的成形机，但是也可以使用其他成形机(注射成形机、压制成形机、浇铸成形机等)来实施成形工序。46.第二实施方式第一实施方式仅从回收的海洋浮游垃圾中筛选海洋浮游塑料垃圾，而本实施方式中，在回收的海洋浮游垃圾中包含例如流木、木制垃圾等可以作为第二材料使用的物体(在200℃的温度条件下不熔融的物体)的情况下，将其从海洋浮游垃圾中筛选出来并作为第二材料使用。47.即，在从回收的海洋浮游垃圾中筛选海洋浮游塑料垃圾的同时，单独筛选第二材料(流木、木制垃圾等)。并且，使其干燥，使含水率达到7％以下(优选5％以下)。之后将其打碎成直径或一边为5mm以下或重量为0.1g以下大小的小片。之后的工序(混合工序、粉碎工序和成形工序)与第一实施方式相同。48.第三实施方式本实施方式不从回收的海洋浮游垃圾中单独筛选海洋浮游塑料垃圾和第二材料(流木、木制垃圾等)，而是将海洋浮游垃圾分为海洋浮游塑料垃圾和第二材料所组成的组以及除其以外的组，在海洋浮游塑料垃圾和第二材料处于混合存在的状态下将其投入打碎机中实施打碎工序。之后，通过混合机将海洋浮游塑料垃圾和第二材料的打碎物充分混合，之后依次实行粉碎工序和成形工序。49.另外，优选在打碎工序前确认海洋浮游塑料垃圾与第二材料的比例(重量比)是否过于偏向一侧，根据需要进行适宜调整。具体而言，通过目视比较海洋浮游塑料垃圾与第二材料的量，在认为大致相同量的情况下，将其投入打碎机中实行打碎工序，而在任意一者相对于另一者过多或过少的情况下，对任意一者或两者的量进行增减，调整至大致相同量之后，实行粉碎工序。两者的比例无需为实际的“相同量”，只要海洋浮游塑料垃圾在30～80重量％的范围内，第二材料在20～70重量％的范围内，就可以毫无问题地实行粉碎工序和成形工序。符号说明50.1：第一罐2：第二罐3：混合机3a：转筒3b：搅拌用叶轮4：粉碎装置4a：冲击型微粉碎机4b：微粉碎机11：旋转刀片12：转子13：固定刀片14：旋转轴15：供给通路21：凹凸面22，22a，22b：转子23：旋转轴24：供给通路









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