(57)【要約】【課題】  熱硬化性樹脂の原料となる酸及び架橋部の共重合体を物性が変化することなく、簡単な方法で酸及び架橋部の共重合体を回収できるプラスチックの分解方法を提供する。【解決手段】  多価アルコール及び酸の共重合体と架橋部とから形成される熱硬化性樹脂１を含むプラスチックを、熱硬化性樹脂１の熱分解温度未満とした亜臨界水２を用いて分解して、熱硬化性樹脂１の原料モノマである多価アルコール４及び酸５と、酸及び架橋部の共重合体６とを含む水溶液３とし、得られた水溶液３にアルコール７を加えて、酸及び架橋部の共重合体６とアルコール７とを脱水縮合して、脱水縮合物８と水９とを得ることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多価アルコール及び酸の共重合体と架橋部とから形成される熱硬化性樹脂を含むプラスチックを、前記熱硬化性樹脂の熱分解温度未満とした亜臨界水を用いて分解して、前記熱硬化性樹脂の原料モノマである多価アルコール及び酸と、酸及び架橋部の共重合体とを含む水溶液とし、
得られた前記水溶液にアルコールを加えて、前記酸及び架橋部の共重合体とアルコールとを脱水縮合して、脱水縮合物と水とを得ることを特徴とするプラスチックの分解方法。
【請求項２】
前記アルコールは、不飽和基を有するアルコールであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂を含むプラスチックの分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは、軽量、高強度であり、錆や腐食に強く、着色が自由、電気絶縁性に優れ、成形が容易であり、さらに大量生産が可能であるという利点を有することから、自動車、航空機、家庭用品の各材料として多量に使用されている。このため、廃プラスチックの量は増加の一途を辿っている。
【０００３】
従来、廃プラスチックの大部分は、埋め立て又は焼却して処分されていた。しかし、廃プラスチックを埋め立てると、埋め立て後の地盤が不安定となり、また埋め立て用地を確保し難いという問題が生じていた。さらに、廃プラスチックを焼却すると、有害ガス（例えば、CO2）や悪臭が発生し、環境汚染が懸念されるだけではなく、焼却炉が損傷してしまうという問題も生じていた。
【０００４】
そこで、平成７年に容器包装廃棄物法（リサイクル法）が制定されて、廃プラスチックを回収し、その再利用が義務付けられた。この法律の施行に伴い、廃プラスチックを再資源化するための技術の開発が急速に進められている。
【０００５】
例えば、超臨界水を反応媒体として用いて、廃プラスチックを熱分解した油状物質を回収する方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、廃プラスチックである硬化不飽和ポリエステル樹脂を粉砕した後、約100℃〜300℃の温度でジカルボン酸又はジアミンにより分解して得られた分解物を樹脂原料として再利用し、不飽和ポリエステル樹脂を再合成する方法も開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−６７９９１号公報
【特許文献２】特開平９−２２１５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の超臨界法を用いて廃プラスチックを分解すると、処理温度が高すぎて廃プラスチック中の主鎖や側鎖が無秩序に切断されてしまい、得られる油状物質中には多種類の低子化された成分が含まれていた。廃プラスチックを熱分解して得られた油状物質は、主に、液体燃料として再利用されるが、熱分解後の油状物質の品質を確保するために、熱分解後の油状物質を触媒（例えば、ゼオライト）を用いて改質しなければならず、後処理が必要となることから、処理コストが高くなる要因となっていた。また、改質処理をした場合であっても、改質後の生成油を石油製品（例えば、灯油、軽油など）そのものとして再利用することは難しかった。
【０００８】
また、特許文献２記載の方法では、得られた分解物を不飽和ポリエステル樹脂原料として再利用することができるが、280℃を超える高温で硬化不飽和プラスチックを分解すると、熱分解が進行してしまい、再硬化させたときに熱硬化性樹脂の強度が低下するという問題を有していた。さらに、分解時の温度を約100℃〜180℃の低温とした場合であっても、分解後に回収できる樹脂原料の回収率が低かった。これらの理由から、回収した原料樹脂を再硬化させて製品として利用できる割合は低くなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明のプラスチックの分解方法は、多価アルコール及び酸の共重合体と架橋部とから形成される熱硬化性樹脂を含むプラスチックを、熱硬化性樹脂の熱分解温度未満とした亜臨界水を用いて分解して、熱硬化性樹脂の原料モノマである多価アルコール及び酸と、酸及び架橋部の共重合体とを含む水溶液とし、得られた水溶液にアルコールを加えて、酸及び架橋部の共重合体とアルコールとを脱水縮合して、脱水縮合物と水とを得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプラスチックの分解方法によれば、樹脂原料となる酸及び架橋部の共重合体の物性が変化することなく、簡単な方法により回収することができる。この結果、廃プラスチックを再資源化して有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解方法を説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解方法を用いて分解するプラスチックは、多価アルコール及び酸から成るポリエステル樹脂を含むプラスチックであり、例えば、多価アルコールと不飽和多塩基酸との共重合体を架橋剤により架橋した不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂である。なお、プラスチックは、これらに限定されず、ポリエステル樹脂を含むFRP(繊維強化プラスチック)などの複合材料であっても良い。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。不飽和多塩基酸としては、無水マレイン酸、マレイン酸及びフマル酸などの脂肪族不飽和二塩基酸を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。架橋剤としては、スチレン、メタクリル酸メチルなどの重合性ビニルモノマを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解方法を図１により説明する。
【００１４】
まず、図１に示すように、多価アルコール及び酸の共重合体と架橋部とから形成される熱硬化性樹脂１を、亜臨界水２を用いて加水分解する（工程Ａ）。亜臨界水２により熱硬化性樹脂１を加水分解すると、水溶液３が得られる。この水溶液３中には、熱硬化性樹脂１の原料モノマである多価アルコール４及び酸５と、酸及び架橋部の共重合体６と、が含まれる。
【００１５】
次に、得られた水溶液３中にアルコール７を加える。アルコール７を加えると、図２（a）に示すように、アルコール７の水酸基（−OH基）と、酸及び架橋部の共重合体６中のカルボキシル基（−COOH）とにより脱水縮合されて、図２（b）に示す脱水縮合物８と水９とが得られる（工程Ｂ）。図２（b）に示すように、得られた脱水縮合物８は、酸及び架橋部の共重合体６の末端に存在するカルボキシル基が無くなり、親水性が低下して有機溶剤に溶けるようになる。このため、脱水縮合物８が溶解した油層と、水層と、に分離した溶液が得られる。
【００１６】
その後、さらに、油層を固液分離（例えば、濾過など）して、脱水縮合物８を回収する。
【００１７】
工程Ａにおける加水分解時の温度は、熱硬化性樹脂１の熱分解温度未満、かつ、酸及び架橋部の共重合体６が熱分解される温度未満とすることが好ましく、具体的には180℃〜270℃の範囲とすることが好ましい。この理由は、反応温度が180℃未満になると、数十時間の処理時間を要し、長時間反応となるからである。一方、270℃を超えた臨界水（臨界点の臨界温度374.4℃、臨界圧力22.1MPa）を用いて、高温（約360℃）、高圧（約20MPa）下においてプラスチックを分解すると、加水分解よりもむしろ熱分解が進行し、酸及び架橋部の共重合体６が分解されて、酸及び架橋部の共重合体６として回収することができないからであり、さらに、装置が腐食する恐れがあるからである。この時の分解時の圧力は、7MPa以下とすることが好ましい。また、分解時間は、分解温度に応じて異なるが、熱分解の反応が進行しない温度以下とした場合、約1〜4時間とすることが好ましい。
【００１８】
工程Ｂにおいて使用するアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、２−プロパノール、２−メチル−２−プロパノールなどの一般的なアルコールを用いることができるが、特に、不飽和基を有するアルコールを用いることが好ましい。不飽和基を有するアルコールとしては、例えば、ビニルアルコール、アリルアルコール、ビニルベンジルアルコール、ビニルフェネチルアルコール及びヒドロキシメチルブタジエンなどを挙げることができる。
【００１９】
なお、ここで水溶液３中に加えるアルコール７の添加量は、特に、制限されないが、酸及び架橋部の共重合体６中におけるカルボキシル基の当量以上の量とすることが好ましい。
【００２０】
亜臨界水により熱硬化性樹脂を加水分解した（工程Ａ）後、例えば、酸及び架橋部の共重合体が溶解した水溶液を酸性として、酸及び架橋部の共重合体を析出させても良い。酸及び架橋部の共重合体６は大量の水を含んだ含水状態となる。そのため、酸及び架橋部の共重合体６を回収するためには単純に加熱して脱水すれば良い。しかし、加熱して脱水することもできるが、加熱処理をする必要があることから熱エネルギが必要となり、さらに酸と架橋部との共重合体６を加熱することにより、共重合体６が変性する可能性がある。これに対して、本発明では、水溶液３中にアルコール７を加えて、酸及び架橋部の共重合体６とアルコール７とを脱水縮合して、脱水縮合物８と水とに分離することにより、加熱処理がほとんど不要となり、また、加熱による酸及び架橋部の共重合体６の変性をも防ぐことができる。
【００２１】
さらに、アルコールの中でも、不飽和基を有するアルコール７を用いた場合には、図３（a）に示すように、脱水縮合されて、図３（b）示す脱水縮合物が得られる。この脱水縮合物は有機溶剤に溶け、さらに不飽和基をも含む。このため、脱水縮合物を含む有機溶剤中にさらに架橋剤１０（例えば、スチレン、メタクリル酸メチルなどの重合性ビニルモノマ）を添加すると均一に溶け合い、加熱すると脱水縮合物が重合して、図３（c）に示すように、熱硬化性樹脂に再生することができる。
【００２２】
なお、得られた脱水縮合物は、再度、熱硬化性樹脂の原料として利用できるだけではなく、樹脂に混合し、あるいは低収縮剤として利用しても良い。また、脱水縮合物と分離された水は、加水分解時の亜臨界水として再利用することもできる。
【００２３】
本発明の実施の形態によれば、熱硬化性樹脂の原料となる酸及び架橋部の共重合体の物性が変化することなく、簡単な方法により回収することができる。この結果、廃プラスチックを再資源化して有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解方法を説明する図である。
【図２】（a）は、酸及び架橋部の共重合体とアルコールとが脱水縮合する際の反応を示す図であり、（b）は、（a）の脱水縮合反応により得られた脱水縮合物と水を示す図である。
【図３】不飽和基を有するアルコールを使用した場合の反応を示す図であり、（a）は、酸及び架橋部の共重合体とアルコールとが脱水縮合する際の反応を示す図、（b）は、（a）の脱水縮合反応により得られた脱水縮合物と水を示す図、(ｃ)は、架橋剤を添加して得られる熱硬化性樹脂を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…熱硬化性樹脂、
２…亜臨界水、
３…水溶液
４…多価アルコール
５…酸、
６…酸及び架橋部の共重合体
７…アルコール、
８…脱水縮合物、
９…水、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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