(57)【要約】      （修正有）【課題】単に溶融熱分解するだけでは分解せずに炭化しやすいポリカーボネート樹脂から、生成油を高い収率で回収できるポリカーボネート樹脂の油化方法を提供する。【解決手段】ポリカーボネート樹脂に、プロピレングリコールまたはエチレングリコールなどの多価アルコールを含む有機溶媒を添加して、ポリカーボネート樹脂を熱分解する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリカーボネート樹脂に、多価アルコールを含む有機溶媒を添加して、ポリカーボネート樹脂を熱分解することを特徴とするポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項２】
前記多価アルコールが、グリコールまたはグリセリンであることを特徴とする請求項１に記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項３】
前記グリコールが、プロピレングリコールまたはエチレングリコールであることを特徴とする請求項２に記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項４】
前記有機溶媒は、フェノール類をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項５】
前記フェノール類が、クレゾールであることを特徴とする請求項４に記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項６】
前記ポリカーボネート樹脂に、アルカリ触媒をさらに添加することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項７】
ポリカーボネート樹脂を熱分解する前に、有機溶媒の沸点以下の温度でポリカーボネート樹脂を有機溶媒に浸漬することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【請求項８】
前記ポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が、ポリカーボネート樹脂：有機溶媒＝１：０．０１〜１：１０であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のポリカーボネート樹脂の油化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリカーボネート樹脂の油化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物や産業廃棄物などの廃棄物の中でも、特にプラスチック廃棄物は増加の傾向にあり、その処理が問題となっている。
プラスチック廃棄物の処理方法としては、焼却や埋め立てなどが挙げられるが、近年、廃棄物の再資源化の観点から油化処理が注目されている。
【０００３】
プラスチックの油化処理の方法としては、溶融したプラスチックを熱分解してガス状とした後、ガスを冷却して液化し、生成油を得る方法が一般的である。
例えば特許文献１には、ポリカーボネート樹脂を溶融熱分解によりガス化し、このガスを凝縮して液化する油化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７６９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のように、ポリカーボネート樹脂を単に溶融熱分解するだけでは、ポリカーボネート樹脂は分解せずに炭化しやすかった。そのため、ポリカーボネート樹脂の炭化物が残渣として多量に得られ、目的物である生成油の収率が低下しやすかった。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、生成油を高い収率で回収できるポリカーボネート樹脂の油化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポリカーボネート樹脂の油化方法は、ポリカーボネート樹脂に、多価アルコールを含む有機溶媒を添加して、ポリカーボネート樹脂を熱分解することを特徴とする。
ここで、前記多価アルコールが、グリコールまたはグリセリンであることが好ましい。
また、前記グリコールが、プロピレングリコールまたはエチレングリコールであることが好ましい。
さらに、前記有機溶媒は、フェノール類をさらに含むことが好ましい。
また、前記フェノール類が、クレゾールであることが好ましい。
さらに、前記ポリカーボネート樹脂に、アルカリ触媒をさらに添加することが好ましい。
また、ポリカーボネート樹脂を熱分解する前に、有機溶媒の沸点以下の温度でポリカーボネート樹脂を有機溶媒に浸漬することが好ましい。
さらに、前記ポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が、ポリカーボネート樹脂：有機溶媒＝１：０．０１〜１：１０であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のポリカーボネート樹脂の油化方法によれば、生成油を高い収率で回収できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリカーボネート樹脂の油化方法（以下、単に「油化方法」という。）は、ポリカーボネート樹脂に特定の有機溶媒を添加して、ポリカーボネート樹脂を熱分解する。
本発明において油化の対象となるポリカーボネート樹脂は、一般廃棄物や産業廃棄物などの廃棄物として廃棄されたものが一般的である。油化の際には、そのまま用いてもよいし、細かく粉砕してもよいが、有機溶媒との接触面積を増やす観点から粉砕して用いることが好ましい。
【００１０】
前記有機溶媒は、多価アルコールを含む。多価アルコールはポリカーボネート樹脂に浸透しやすい。よって、ポリカーボネート樹脂に、多価アルコールを含む有機溶媒を添加することで、ポリカーボネート樹脂の内部にまで有機溶媒が浸透する。その結果、ポリカーボネート樹脂が膨潤し、熱分解の際に加水分解が促進される。従って、ポリカーボネート樹脂が炭化するのを軽減でき、生成油を高い収率で回収できる。
【００１１】
多価アルコールとしては、グリコールまたはグリセリンが好適である。また、グリコールとしては、プロピレングリコールまたはエチレングリコールが好適である。プロピレングリコールおよびエチレングリコールは、炭素数に対するヒドロキシル基の数が、他のグリコールに比べて多い化合物であり、ポリカーボネート樹脂に対する浸透性に特に優れる。従って、ポリカーボネート樹脂がより膨潤して、熱分解の際にポリカーボネート樹脂がより加水分解されやすくなり、生成油の収率が向上する。
さらに、プロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセリンの沸点は、ポリカーボネート樹脂の融点の約２５０℃の近傍であるため、溶解状態のポリカーボネート樹脂に溶媒が浸透しやすく、熱分解の際にポリカーボネート樹脂がより加水分解されやすくなる。従って、多価アルコールとしては、溶媒の沸点が１５０〜３００℃のものが適している。
【００１２】
前記有機溶媒は、フェノール類をさらに含むことが好ましい。有機溶媒として多価アルコール、特にグリコールまたはグリセリン（以下、これらを総称して「脂肪族アルコール」という場合がある。）と、フェノール類とを併用することで、フェノール類がポリカーボネート樹脂に浸透して、生成油の収率が向上する傾向にある。
フェノール類としては、クレゾール、フェノール、カテコール、グアヤコール、１−ナフトール、２−ナフトールなどが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂の分解構造と類似しているため、ポリカーボネート樹脂に対して浸透性、溶解性が良好となる観点からクレゾールが好適である。なお、クレゾールは、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールのいずれでもよい。
【００１３】
フェノール類を併用する場合、脂肪族アルコールとフェノール類との質量比は、脂肪族アルコール：フェノール類＝１：０．０１〜１：１００となるようにフェノール類を用いるのが好ましく、より好ましくは１：０．１〜１：１０である。脂肪族アルコールとフェノール類の質量比の関係が上記範囲を下回ると、フェノール類の割合が少なくなるため、ポリカーボネート樹脂に対する浸透性や溶解性が低減し、生成油の収率が低下する傾向にある。一方、脂肪族アルコールとフェノール類の質量比の関係が上記範囲を上回ると、脂肪族アルコールの割合が少なくなるため、ポリカーボネート樹脂の加水分解効果が低減し、生成油の収率が低下する傾向にある。
【００１４】
有機溶媒としては、本発明の効果を損なわない範囲内で、上述した脂肪族アルコールやフェノール類以外の他の溶媒を併用してもよい。
他の溶媒としては、ポリカーボネート樹脂の熱分解に用いることのできる公知の溶媒を使用でき、具体的にはシクロオクタン、シクロオクテン等の炭化水素系溶媒、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール等のアルコール溶媒が挙げられる。
【００１５】
有機溶媒は、ポリカーボネート樹脂との質量比の関係が、ポリカーボネート樹脂：有機溶媒＝１：０．０１〜１：１０となるように添加するのが好ましく、より好ましくは１：０．１〜１：３である。ポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比の関係が上記範囲を下回ると本発明の効果が得られにくくなる傾向にあり、ポリカーボネート樹脂への浸漬や溶解、並びにポリカーボネート樹脂の加水分解が不十分となり生成油の収率が向上しにくくなる場合がある。一方、ポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比の関係が上記範囲を上回っても効果が頭打ちとなる。
【００１６】
ポリカーボネート樹脂を熱分解する際の条件は、３００〜６５０℃まで昇温するのが好ましい。
熱分解に用いる分解装置としては、蒸留が可能であれば特に制限されず、プラスチックの油化処理に用いられる公知の装置を使用できる。
また、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性雰囲気下で熱分解してもよい。不活性雰囲気下で熱分解すれば、例えばポリカーボネート樹脂を熱分解する場合、発生するカーボンと酸素とが結合しにくくなるので、二酸化炭素の排出を効果的に抑制できる。
【００１７】
ポリカーボネート樹脂を熱分解処理すると、溶融したポリカーボネート樹脂が分解され、さらに分解物が気化してガス状となる。このガスを冷却して液化し、得られた生成油を回収する。生成油中には、フェノール、イソプロピルアルコール、ビスフェノールＡなどが含まれる。
溶融したポリカーボネート樹脂が分解されずに炭化した炭化物は、熱分解処理後に回収され、例えば燃料として使用される。また、分解物が気化したガスを冷却した際に液化しない廃ガスは、廃ガス処理装置等により無害化した後に排出される。
【００１８】
本発明の油化方法は、ポリカーボネート樹脂にアルカリ触媒をさらに添加して、熱分解するのが好ましい。これにより、ポリカーボネート樹脂の加水分解がより促進されやすくなり、ポリカーボネート樹脂が炭化するのをより軽減できる。従って、生成油をより高い収率で回収できる。
アルカリ触媒の添加量は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して０．０１〜３０質量部が好ましい。
【００１９】
アルカリ触媒としては、例えばナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物などが挙げられる。
【００２０】
また、本発明の油化方法は、ポリカーボネート樹脂に有機溶媒を添加した後、該有機溶媒にポリカーボネート樹脂を浸漬してから熱分解するのが好ましい。ポリカーボネート樹脂を熱分解する前に有機溶媒に浸漬する（以下、「浸漬処理」という。）ことで、ポリカーボネート樹脂に有機溶媒がより浸透しやすくなる。従って、ポリカーボネート樹脂がより膨潤して、熱分解の際にポリカーボネート樹脂がより加水分解されやすくなり、生成油の収率が向上する。
【００２１】
浸漬処理する際の浸漬時間は０．５〜４８時間が好ましい。０．５時間未満ではポリカーボネート樹脂に有機溶媒が十分に浸透されず、４８時間を超えても効果が頭打ちとなる。
一方、浸漬温度は有機溶媒の沸点以下の温度が好ましい。浸漬温度が有機溶媒の沸点を超えるとポリカーボネート樹脂に有機溶媒が十分に浸透する前に、有機溶媒が気化してしまい、本発明の効果が得られにくくなる。なお、有機溶媒として、沸点の異なる溶媒を２種以上併用する場合、沸点の最も低い溶媒の沸点以下の温度で、ポリカーボネート樹脂を浸漬するのが好ましい。また、浸漬温度は室温以上の温度が好ましい。浸漬温度が室温未満ではポリカーボネート樹脂に有機溶媒が十分に浸透しにくくなる傾向にある。
本発明において「室温」とは、２０〜２５℃のことである。
【００２２】
浸漬処理後のポリカーボネート樹脂は、そのままの状態で熱分解できる。上述したようにアルカリ触媒を添加して熱分解する場合は、浸漬処理後のポリカーボネート樹脂にアルカリ触媒を添加してもよいし、アルカリ触媒の存在下で浸漬処理を行い、続けて熱分解を行ってもよい。
アルカリ触媒の存在下で浸漬処理を行う場合、有機溶媒にアルカリ触媒を分散または溶解させた液に、ポリカーボネート樹脂を浸漬させればよい。アルカリ触媒は、その使用量がポリカーボネート樹脂１００質量部に対して０．０１〜３０質量部となるように、有機溶媒に分散または溶解すればよい。アルカリ触媒の存在下で浸漬処理を行うと、ポリカーボネート樹脂への有機溶媒の浸透がより促進される傾向にある。
【００２３】
以上説明した本発明の油化方法によれば、ポリカーボネート樹脂に特定の有機溶媒を添加して熱分解するので、ポリカーボネート樹脂が膨潤し、熱分解の際に加水分解が促進される。従って、ポリカーボネート樹脂が炭化するのを軽減でき、生成油を高い収率で回収できる。
回収された生成油は、原料として再資源化されたり、燃料として用いられたりする。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
［実施例１］
ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）５０ｇを蒸留装置の蒸留フラスコに投入し、有機溶媒としてプロピレングリコール５０ｇと、アルカリ触媒として水酸化ナトリウム０．２ｇを添加し、毎分５℃で５５０℃まで昇温するように設定して蒸留を開始し、熱分解を行い、生成油を回収した。
【００２６】
回収された生成油の質量を測定し、以下の式により生成油の収率を算出した。結果を表１に示す。
収率（％）＝｛回収された生成油の質量（ｇ）−添加した有機溶媒の質量（ｇ）｝／油化前のポリカーボネート樹脂の質量（ｇ）×１００
【００２７】
［実施例２〜１８］
有機溶媒として、表１に示す種類の溶媒を用い、ポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が表１に示す値になるように有機溶媒の添加量を変更した以外は、実施例１と同様にして熱分解を行い、生成油を回収した。生成油の収率を表１に示す。
なお、各実施例においてポリカーボネート樹脂の使用量は５０ｇとする。また、有機溶媒として、脂肪族アルコールとフェノール類を併用する場合は、これらの質量比が表１に示す値になるように各有機溶媒の添加量を変更した。
【００２８】
［実施例１９］
ポリカーボネート樹脂５０ｇをプロピレングリコール５０ｇに５時間浸漬した。浸漬中は浸漬温度が１５０℃を保持できるように加温を続けた。
浸漬後、アルカリ触媒として水酸化ナトリウム０．２ｇを添加し、実施例１と同様にして熱分解を行い、生成油を回収した。生成油の収率を表１に示す。
【００２９】
［比較例１］
有機溶媒を添加しなかった以外は、実施例１と同様にして熱分解を行い、生成油を回収した。生成油の収率を表１に示す。
【００３０】
［比較例２］
有機溶媒として、プロピレングリコールの代わりにｐ−クレゾール５０ｇを用いた以外は、実施例１と同様にして熱分解を行い、生成油を回収した。生成油の収率を表１に示す。
【００３１】
［比較例３］
有機溶媒として、プロピレングリコールの代わりにイソペンタノール５０ｇを用いた以外は、実施例１と同様にして熱分解を行い、生成油を回収した。生成油の収率を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2010242071.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、有機溶媒を加えて熱分解を行った各実施例では、高い収率で生成油を回収できた。従って、本発明によれば、ポリカーボネート樹脂が炭化するのを軽減でき、高い収率で生成油を回収できる。
【００３４】
特に、フェノール類としてｐ−クレゾールをさらに加えて熱分解を行った実施例２〜９、実施例１１及び実施例１３〜１４は、それぞれの実施例と脂肪族アルコールの種類が同一であり、さらにポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が同一であるが、フェノール類は加えずに熱分解を行った実施例と比較すると、ｐ−クレゾールを加えた実施例の方が生成油の収率が高かった。すなわち、プロピレングリコールにｐ−クレゾールを加えた実施例２〜４と、フェノール類を加えない実施例１とを比較すると、実施例２〜４の方が生成油の収率が高かった。また、エチレングリコールにｐ−クレゾールを加えた実施例１１と、フェノール類を加えない実施例１０とを比較すると、実施例１１の方が生成油の収率が高かった。さらに、グリセリンにｐ−クレゾールを加えた実施例１３と、フェノール類を加えない実施例１２とを比較すると、実施例１３の方が生成油の収率が高かった。なお、実施例５〜９及び実施例１４は、それぞれの実施例と脂肪族アルコールの種類が同一であり、さらにポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が同一であるが、フェノール類は加えずに熱分解を行った実施例はないので比較はできないが、それぞれ概ね高い収率で生成油を回収できた。
また、フェノール類としてｐ−クレゾールの代わりに、フェノール、カテコール、グアヤコール、２−ナフトールを用いた実施例１５〜１８は、フェノール類を加えない実施例１と比較すると生成油の収率が高かった。なお、実施例１５〜１８と脂肪族アルコールの種類が同一であり、さらにポリカーボネート樹脂と有機溶媒の質量比が同一であるが、フェノール類としてｐ−クレゾールを用いた実施例２と比較すると、実施例２の方が生成油の収率がより高かった。
また、熱分解を行う前にポリカーボネート樹脂を有機溶媒に浸漬した実施例１９は、その他の条件が同じで浸漬は行っていない実施例１に比べて、生成油の収率が高かった。
【００３５】
一方、有機溶媒を加えずに熱分解を行った比較例１では、生成油の収率が５４％であり、各実施例に比べて収率が著しく低かった。
有機溶媒としてグリコールまたはグリセリンを加えず、フェノール類（ｐ−クレゾール）のみを添加して熱分解を行った比較例２では、比較例１よりは生成油の収率が上がったものの、各実施例に比べて収率は低かった。
有機溶媒としてグリコールまたはグリセリンを加えず、１価のアルコールを添加して熱分解を行った比較例３では、比較例１よりは生成油の収率が上がったものの、各実施例に比べて収率は低かった。