(57)【要約】【課題】軟質発泡ウレタン廃材の簡便かつ効率的な減容方法を提供する。【解決手段】軟質発泡ウレタン廃材を常温〜１００℃でオゾン処理した後、プレスして減容する。オゾン処理は、オゾン濃度３０００〜２００００ppmのオゾン含有ガスを流通することにより行うことがよい。軟質発泡ウレタン廃材を、常温〜８０℃でオゾン濃度７０００〜１３０００ppmのオゾン含有ガスでオゾン処理した後、圧力２０〜６０kg/cm２で０.２〜１時間プレスして減容する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質発泡ウレタン廃材をオゾン処理した後、プレスして減容することを特徴とする軟質発泡ウレタン廃材の減容方法。
【請求項２】
オゾン処理が、常温〜１００℃でオゾン濃度３０００〜２００００ppmのオゾン含有ガスを流通することにより行われる請求項１に記載の軟質発泡ウレタン廃材の減容方法。
【請求項３】
軟質発泡ウレタン廃材を、３０〜８０℃でオゾン濃度７０００〜１３０００ppmのオゾン含有ガスでオゾン処理した後、圧力２０〜６０kg/cm２で０.２〜１時間プレスして減容することを特徴とする軟質発泡ウレタン廃材の減容方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベッド、マット、クッションなどに用いられた軟質発泡ウレタン廃材の減容方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量で成形加工が容易、化学的に安定でコストが低廉なプラスチックは、家電製品、輸送機器部品、家具建材、包装容器、雑貨類、農業資材など様々の分野で使用されている。これらの製品が使用されたのち廃材となると、そのほとんどは再利用されることなく、焼却処分されるか埋立地などに廃棄処分されている。プラスチック廃材の焼却処分は、高温による炉の損傷やダイオキシン発生の問題があり、一方、埋立処分は、処分用地の逼迫が社会問題として大きくクローズアップされている。そのため、プラスチック廃材を資源として再利用する技術の開発が切望されている。
【０００３】
しかしながら、クッション材や断熱材として使用される軟質発泡ウレタン（軟質ウレタンフォーム）の廃材を再利用するには、その物性からみて次のような問題がある。この軟質発泡ウレタンは、熱硬化性樹脂であって、加熱するだけで簡単に溶融する熱可塑性樹脂とは異なり、マテリアルリサイクルには適さない。また、これを化学原料や燃料として再利用するにしても、きわめて発泡倍率が高く復元性に優れるため、圧縮してもすぐ原形にもどってしまい、輸送コストが嵩み、ハンドリングしにくいからである。
【０００４】
このような軟質発泡ウレタン廃材のリサイクル方法として、成形温度が１８０〜２３０℃の熱可塑性樹脂１００重量％と、軟質ウレタンフォーム６重量％以下の複合廃材を、径６mm以下に粉砕し、粉砕物を射出成形する方法（特許文献１）、チップ状に粉砕した廃ウレタンフォームに水性樹脂エルマジョンからなるバインダーを成形金型に充填し、加圧乾燥空気を送ってバインダーを乾燥硬化させて成形する方法（特許文献２）、軟質ウレタンフォームの細粒度の粉砕物と低融点ポリエステル短繊維との混合物を成形器に充填し、低融点ポリエステルの軟化温度より高い温度で成形する方法（特許文献３）、破砕・粉砕した廃棄熱可塑性樹脂と、破砕・粉砕した発泡ウレタンとの混合物又はその溶融混合物を成形品原料とする方法（特許文献４）などが提案されている。しかしながら、これらの方法は、いずれも軽量、嵩高で復元性に富む軟質発泡ウレタンを粉砕する必要があり、少量ならばともかく、多量に処理するのは著しく困難であって実用性に乏しいものであった。
【０００５】
また、発泡ウレタン廃材を加熱して軟化させ、圧縮しながら混練して収縮させ、次いで冷却固化する処理方法（特許文献５）、単に加熱下に圧縮し、次いで冷却固化する処理方法（特許文献６）が提案されている。これらの方法は、嵩高な発泡ウレタン廃材を圧縮して高炉燃料や原料として利用しやすい成形物とするもので、バインダーとして熱可塑性樹脂を混入することも提案されている。しかしながら、処理する発泡ウレタン廃材は、３０mm程度に粉砕しなければならず、前記従来方法と同じ難題が避けられない。また、熱可塑性樹脂を混合する場合、両者の粉砕物を混合するため、嵩高で断熱性の高い発泡ウレタン廃材を処理するには、１６０〜３５０℃の高温と１kgf/cm２の圧力を必要としていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８７１３３号公報
【特許文献２】特開平６−８７１７０号公報
【特許文献３】特開平７−６８５５０号公報
【特許文献４】特開平９−１９４７１６号公報
【特許文献５】特開平１１−１３８５３９号公報
【特許文献６】特開平１１−１３８５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、軟質発泡ウレタン廃材の簡便かつ効率的な減容方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、軟質発泡ウレタン廃材を減容する方法について種々検討した結果、これをオゾン処理することによって、ウレタン樹脂表面が粘着性物質に変化することを見いだし、この粘着性物質を利用して軟質発泡ウレタン廃材を減容する本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、軟質発泡ウレタン廃材をオゾン処理した後、プレスして減容することを特徴とする軟質発泡ウレタン廃材の減容方法である。
【００１０】
前記の本発明において、オゾン処理は、常温〜１００℃でオゾン濃度３０００〜２００００ppmのオゾン含有ガスを流通することにより行われることがよい。
である。
【００１１】
また、本発明は、軟質発泡ウレタン廃材を、３０〜８０℃でオゾン濃度７０００〜１３０００ppmのオゾン含有ガスでオゾン処理した後、圧力２０〜６０kg/cm２で０.２〜１時間プレスして減容することを特徴とする軟質発泡ウレタン廃材の減容方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、廃スプリングマット等の軟質発泡ウレタン廃材を、簡便な装置と処理によって、元の厚さの１／５程度、見かけ比重０.２程度に減容することができ、軟質発泡ウレタン廃材の輸送コスト及び再利用コストを大幅に低減することができた。また、軟質発泡ウレタン廃材を常温〜１００℃程度の加熱で処理することができ、他の薬剤や素材の利用を伴わず、二次的な廃棄物の発生が少なく、使用済み発泡ウレタンの脱臭、除菌効果が得られ、廃棄物処分場の作業環境改善につながる利点がある。さらに、オゾン酸化によりウレタン分子中に占める酸素分子の割合が増え、カルボニル基が生成するため、サーマルリサイクルとは別に生分解性ウレタンとしての再利用も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の軟質発泡ウレタン廃材の減容方法について詳細に説明する。
本発明で減容できる軟質発泡ウレタン廃材としては、ベッドやソファーとして使用済みの廃スプリングマット、それらの製造工程で発生する裁断屑やオフ品、包装資材の緩衝材などが挙げられる。軟質発泡ウレタン廃材の大きさは、小さいものほど処理しやすいが、これを細かく裁断するのは困難であり、特に、廃スプリングマットは、発泡ウレタンが鉄製スプリングに固着しており、これを剥がすのは容易ではないので、そのまま裁断機等で適当な大きさに裁断することがよい。
【００１４】
本発明は、比較的低温でオゾン処理を行った後、プレスすることで減容化を実現した。オゾン処理は、軟質発泡ウレタン廃材を充填した反応容器に、常温〜１００℃でオゾン濃度３０００〜２００００ppmのオゾン含有ガスを流通することにより行われる。
【００１５】
オゾン処理を行う反応容器は、耐蝕性に富むステンレス製容器や、テフロン（登録商標）、ホウロウ等のライニングを施した耐蝕性容器が好ましい。オゾン含有ガスは、酸素又は空気酸素混合ガスを、公知のオゾン発生装置を通過させることによって製造することができる。オゾン濃度は、３０００〜２００００ppm、好ましくは７０００〜１３０００ppmである。オゾン濃度が３０００ppmより低いと酸化反応が緩慢にしか進まないので、処理物をプレスしても減容することができない。また、２００００ppmを超えると急激に反応が起こって爆発等のおそれがある。
【００１６】
オゾン処理の温度は、常温〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃、より好ましくは４０〜６０℃である。処理温度が１００℃を超えると異常分解が生じて危険である。処理温度が常温を超える場合は、反応容器を外部から加熱したり、反応容器に送り込むオゾン含有ガスを所定温度に加温したりすればよい。オゾン処理の時間は、反応温度、オゾン濃度、及びオゾン含有ガスの流通速度によって異なるが、通常、３０〜１２０分程度、好ましくは４５〜１００分程度である。
【００１７】
軟質発泡ウレタン廃材をオゾン処理すると、ガス流れ上流側から発泡ウレタンの劣化が起こり、厚み方向に縮んで減容する。処理物の断面を観察すると、処理時間の経過に伴って内部が茶褐色に変色した部分が拡大している。このように、発泡ウレタンは劣化し、粘着性物質及びギ酸エステル、酢酸エステル等の有機性揮発化合物が生成する。反応開始当初には、反応容器から出るガスにオゾンが検出されず、導入されたオゾンがほぼ反応に消費されているが、時間の経過とともにオゾンが残留することが認められる。したがって、反応容器から出るガスを吸引除去するとともに、オゾン分解剤を充填したオゾン除去装置を備えておくことが好ましい。
【００１８】
次いで、オゾン処理した軟質発泡ウレタン廃材は、さらに減容するためにこれをプレスする。プレスは、公知の油圧プレス機等を用い、プレス圧５〜２００kg/cm２、好ましくは１０〜１００kg/cm２、より好ましくは２０〜６０kg/cm２で行うことがよい。プレス圧が５kg/cm２より低いと減容率が低く、２００kg/cm２を超えても減容率は増加せず、経済性が損なわれる。プレス時間は、オゾン処理による発泡ウレタンの劣化程度によって異なるが、０.１〜２時間、好ましくは０.２〜１時間である。プレス時間が０.１時間よりも短いと圧力開放後短時間で復元し、減容効果が急激に低下し、２時間を超えても減容率は増加せず、経済性が損なわれる。
【００１９】
軟質発泡ウレタン廃材の見かけ比重は、通常、０.０２〜０.０２５程度であるが、オゾン処理とプレスによって、見かけ比重が０.０４〜０.６程度に増加する。このように減容された軟質発泡ウレタン廃材は、取り扱いが容易となり、貯蔵、輸送、再利用を効率的に行うことができる。減容された軟質発泡ウレタン廃材の再利用方法としては、これを燃料とする他に、鉄分を含む廃スプリングマット等の軟質発泡ウレタン廃材であれば、セメントキルン燃料や製鉄用高炉燃料として使用すると、鉄分の再資源化にも繋がる。また、減容された軟質発泡ウレタン廃材は、加工が容易になるので、これをマテリアルリサイクルすることも可能である。
【実施例】
【００２０】
実施例１
使用済みの廃スプリングマットの中心部を切り出し、７cm×７cm×５cm(高さ)に裁断した発泡ウレタンを試験片とした。ガス入口とガス出口を備えた７cm×７cm×７cmのテフロン（登録商標）製反応容器内に２片の試験片を重ねて充填した。反応容器周辺の温度は恒温炉により調整した。
原料ガスとして酸素を用い、沿面放電型オゾン発生器(柴田科学(株)製)によりオゾンを発生させ、恒温炉内に設置した長さ１mのガラス蛇管を経由して反応容器に供給した。反応容器入口及び反応容器出口のオゾン濃度はヨウ化カリウム溶液で測定した。
オゾン濃度７６７７ppm、ガス流量２リットル/分、炉内温度５０℃でオゾン処理を行った結果、処理時間１５分で、処理前のウレタン重量９.４４g(２片合計重量で以下同じ)が処理後９.３０gに低下し、出口オゾン濃度は０ppmであった。
【００２１】
実施例２
実施例１において、オゾン濃度８１８１ppm、処理時間３０分とした結果、処理前のウレタン重量９.３３gが処理後８.８１gに低下し、出口オゾン濃度は０ppmであった。
【００２２】
実施例３
実施例１において、オゾン濃度８４９０ppm、処理時間６０分とした結果、処理前のウレタン重量９.３０gが処理後７.５９gに低下し、出口オゾン濃度は６４４５ppmであり、未反応のオゾンが流出したことが認められた。
【００２３】
実施例４〜５
＜オゾン処理＞
実施例１と同様な実験において、原料ガスとして空気を用いオゾン濃度４２００〜５６００ppm(実施例４)、原料ガスとして空気酸素混合ガス(酸素濃度４０％)を用いオゾン濃度７０００〜７５００ppm(実施例５)のオゾン含有ガスを作り、反応容器に供給した。
ガス流量２リットル/分、炉内設定温度６０℃、処理時間３０分、１時間、２時間、４時間、６時間でオゾン処理を行い、処理前後の重量を測定した。
＜プレス＞
オゾン処理終了後、反応容器から取り出した２片の発泡ウレタンを左右に並べ、油圧プレス機を用い圧力２５.８kg/cm２で１時間プレスした後、一昼夜放置し、以下の方法で減容効果を評価した。
＜評価＞
２片の発泡ウレタンのそれぞれ中心部、角部、及び中心部と角部の中間部の３箇所、計６箇所を内径１１mmのコルクボーラで打ち抜き、それぞれ厚みと重量を測定した。
６箇所の厚みの平均値の、オゾン処理前の厚み(５cm)に対する比を「厚み比」としての評価の尺度とした。
また、６箇所について重量、厚み、及び内径１１mmから比重を計算した平均値を「見かけ比重」とし、「厚み比」と並べて評価の尺度とした。
オゾン処理後の発泡ウレタン重量の処理前の比率(初期重量比)とオゾン処理時間の関係を図１に、初期重量比と送入オゾン量の関係を図２に示す。
図１及び図２から、オゾン濃度時間７０００〜７５００ppmで処理した場合の方が、オゾン濃度時間４２００〜５６００ppmで処理した場合よりも短い処理時間、少ないオゾン量で発泡ウレタン重量が大きく減少していることが認められた。
【００２４】
前記と同じ実験結果について、オゾン処理時間と厚み比の関係を図３、オゾン処理時間と見かけ比重の関係を図４に示す。
図３及び図４から、オゾン濃度時間７０００〜７５００ppmの場合は、３０分程度のオゾン処理時間で厚み比は大きく減少し、見かけ比重が増加している。一方、オゾン濃度４２００〜５６００ppmの場合は、厚み比、見かけ比重の変化のしかたが緩やかであることが認められた。
【００２５】
前記と同じ実験結果について、送入オゾン量と厚み比の関係を図５、送入オゾン量と見かけ比重の関係を図６に示す。
図５及び図６から、オゾン濃度４２００〜５６００ppmの場合よりも、オゾン濃度７０００〜７５００ppmの場合の方が少ない送入オゾン量で、高い減容効果が認められた。
【００２６】
プレス圧のみを変えて前記と同じ実験を行った。プレス圧と厚み比の関係を図７、プレス圧と見かけ比重の関係を図８に示す。
図７及び図８から、オゾン濃度４２００〜５６００ppmの場合は、プレス圧の違いによる厚み比や見かけ比重への顕著な影響は認められなかった。一方、ゾン濃度７０００〜７５００ppmでは、プレス圧を大きくするほど厚み比は小さく、見かけ比重は大きくなる傾向が認められた。オゾン処理による劣化が進んでいるほど、プレス後のスプリングバック（復元力）が打ち消されているためと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】初期重量比とオゾン処理時間の関係を示すグラフである。
【図２】初期重量比と送入オゾン量の関係を示すグラフである。
【図３】オゾン処理時間と厚み比の関係を示すグラフである。
【図４】オゾン処理時間と見かけ比重の関係を示すグラフである。
【図５】送入オゾン量と厚み比の関係をグラフである。
【図６】送入オゾン量と見かけ比重の関係を示すグラフである。
【図７】プレス圧と厚み比の関係を示すグラフである。
【図８】プレス圧と見かけ比重の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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