(57)【要約】【課題】低コストで樹脂を処理できる樹脂の油化方法の提供。【解決手段】有機溶剤の存在下、樹脂を熱分解し、得られる生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用することを特徴とする樹脂の油化方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤の存在下、樹脂を熱分解し、得られる生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用することを特徴とする樹脂の油化方法。
【請求項２】
前記生成油に樹脂を浸漬させた後、熱分解することを特徴とする請求項１に記載の樹脂の油化方法。
【請求項３】
前記樹脂と、熱分解時の有機溶剤として利用する生成油の質量比が、樹脂：生成油＝１：０．０１〜１：１００であることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂の油化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、これらは環境への負荷がかかりやすかった。そこで、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。
【０００４】
しかし、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く、炭化物が残渣として多量に生じてしまうものだった。そのため、炭化物をさらに処理する必要があり環境負荷の軽減が実現しにくかった。
そこで、炭化物の残渣を少なくし、生成油の収率を向上させる方法として、例えば特許文献２には、ポリカーボネート樹脂に、炭化水素系無極性溶剤やアルコール系の溶剤などの水素供与性溶剤を添加し、加熱してポリカーボネート樹脂を分解する油化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７６９３６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のように、ポリカーボネート樹脂などの樹脂に、水素供与性溶剤などの有機溶剤を添加して油化処理を行う方法では、樹脂の炭化物の残渣を少なくできるものの、市販の有機溶剤を使用するため、油化処理のコストが増大しやすかった。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、低コストで樹脂を処理できる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】
【０００８】
本発明の樹脂の油化方法は、有機溶剤の存在下、樹脂を熱分解し、得られる生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用することを特徴とする。
また、前記生成油に樹脂を浸漬させた後、熱分解することが好ましい。
さらに、前記樹脂と、熱分解時の有機溶剤として利用する生成油の質量比が、樹脂：生成油＝１：０．０１〜１：１００であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の樹脂の油化方法によれば、低コストで樹脂を処理できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の樹脂の油化方法（以下、単に「油化方法」という。）は、有機溶剤の存在下、樹脂を熱分解し、得られる生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用することを特徴とする。
本発明において油化の対象となる樹脂は、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。このような樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレートなどのエンジニアリング樹脂や、スーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれるポリスルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
油化の際には、同じ種類の樹脂を用いる。樹脂は、そのまま用いてもよいし、細かく粉砕してもよいが、有機溶剤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。
【００１１】
樹脂を熱分解する際には、有機溶剤の存在下で行う。
有機溶剤としては、樹脂の熱分解に用いることのできる公知の溶剤を使用でき、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剤；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、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のアルコール系溶剤；フェノール、カテコール、グアヤコール、ナフトール、クレゾール等のフェノール系溶剤などが挙げられる。
【００１２】
熱分解に用いる装置としては、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。
なお、昇温速度や圧力等の熱分解の条件については、樹脂を熱分解できる条件であれば特に制限されない。
【００１３】
樹脂を熱分解すると、溶融した樹脂が分解され、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。
一方、溶融した樹脂が分解されずに炭化した炭化物は、熱分解後に回収され、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。
【００１４】
生成油中に含まれる成分は、以下の通りである。
ポリカーボネート樹脂を熱分解した場合、生成油中には、フェノール、ビスフェノールＡ、ジアリールカーボネートなどが含まれる。
【００１５】
本発明の油化方法は、樹脂を熱分解して得られる生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用する。
生成油は樹脂の原料であるため、生成油と樹脂は相溶性に優れる。従って、生成油を有機溶剤の少なくとも一部として利用して樹脂を熱分解することで、熱分解時に樹脂が溶融しやすくなる。その結果、溶融した樹脂に熱が均一に加わりやすくなり、分解が促進され炭化物の生成を抑制できる。
【００１６】
生成油は有機溶剤の少なくとも一部として利用すればよいが、特に２回目以降の熱分解においては有機溶剤の全てとして利用する、すなわち生成油のみの存在下で樹脂を熱分解するのが好ましい。生成油のみの存在下で熱分解すれば、樹脂がより溶融しやすくなるので、分解が促進され炭化物の生成をより抑制できる。
【００１７】
従来、炭化物の残渣を少なくするために、樹脂に有機溶剤を添加して油化処理を行っていたが、市販の有機溶剤を使用するため、油化処理のコストが増大しやすかった。
しかし、本発明であれば、樹脂を熱分解して得られた生成油の一部を有機溶剤の少なくとも一部として利用して樹脂を熱分解するので、添加溶剤を再利用できる。従って、その分有機溶剤の使用量を軽減でき、油化処理のコストを削減できる。特に、生成油を有機溶剤の全てとして利用すれば、添加溶剤の全てを再利用で賄うことができるので、より油化処理のコストを削減できる。
【００１８】
なお、樹脂を熱分解するに際し、最初の熱分解においては、生成油以外の有機溶剤のみの存在下で熱分解を行ってもよいし、別のラインで樹脂を熱分解して得た生成油の一部を保管しておき、これを用いて最初の熱分解を行ってもよい。ただし、後者の場合、別のラインで油化処理した樹脂と同じ種類の樹脂を熱分解するものとする。
また、熱分解しようとする樹脂より得られる生成油中に含まれる成分を購入し、その購入品を有機溶剤の少なくとも一部として最初の熱分解に用いてもよい。
【００１９】
本発明の油化方法は、生成油に樹脂を浸漬させた後に熱分解することが好ましい。熱分解の前に生成油に浸漬することで、樹脂の内部にまで生成油が浸透するので、熱分解の際に樹脂がより溶解しやすくなり熱分解が促進される。その結果、樹脂が炭化するのを軽減できる。
【００２０】
生成油に浸漬する場合、生成油の量は樹脂が浸る程度であれば十分である。生成油への浸漬は、一定時間、一定温度で行われるのが好ましい。具体的には、浸漬時間は３０分〜２４時間が好ましい。３０分未満では樹脂に生成油が十分に浸透されず、２４時間を超えても効果が頭打ちとなる。
一方、浸漬温度は室温以上が好ましい。温度が室温未満では樹脂に生成油が十分に浸透しにくくなる傾向にある。なお、本発明において「室温」とは、２０〜２５℃のことである。
【００２１】
生成油に浸漬後の樹脂は、そのままの状態で熱分解してもよいし、上述した有機溶剤をさらに添加して熱分解してもよいが、樹脂の溶融の促進やコスト削減の観点から、浸漬後そのままの状態で熱分解するのが好ましい。
【００２２】
熱分解により得られた生成油は、次に熱分解しようとする樹脂との質量比の関係が、樹脂：生成油＝１：０．０１〜１：１００となるように、好ましくは１：０．０１〜１：３となるように、より好ましくは１：０．１〜１：３となるように、生成油の一部を有機溶剤の少なくとも一部として利用するのが好ましい。樹脂と生成油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、樹脂の溶融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、樹脂と生成油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。
【００２３】
本発明の油化方法は、アルカリ触媒の存在下で熱分解するのが好ましい。これにより、樹脂の分解がより促進されやすくなり、樹脂が炭化するのをより軽減できる。アルカリ触媒の添加量は、樹脂１００質量部に対して０．０１〜３０質量部が好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
以上説明した本発明の油化方法によれば、樹脂を熱分解して得られた生成油の一部を熱分解時の有機溶剤の少なくとも一部として利用するので、添加溶剤を再利用できる。従って、その分有機溶剤の使用量を軽減でき、油化処理のコストを削減できる。特に、生成油を有機溶剤の全てとして利用すれば、添加溶剤の全てを再利用で賄うことができるので、より油化処理のコストを削減できる。
また、生成油を樹脂の熱分解に用いることで樹脂が熱分解時に溶融して分解しやすくなるので、炭化物の生成を抑制できる。
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】
【００２６】
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。
【００２７】
［実施例１］
予め、ポリカーボネート樹脂を熱分解して生成油を得た。
別途、樹脂としてポリカーボネート樹脂５０ｇを蒸留装置の蒸留フラスコに投入し、先に得られた生成油５０ｇを加え、さらに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、熱分解を行った。
【００２８】
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）−添加された有機溶媒の質量（ｇ）｝／油化前のポリカーボネート樹脂の質量（ｇ）×１００
【００２９】
［実施例２］
ポリカーボネート樹脂に加える生成油の量を２５ｇに変更した以外は、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。
【００３０】
［実施例３］
ポリカーボネート樹脂に加える生成油の量を０．５ｇに変更した以外は、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。
【００３１】
［実施例４］
ポリカーボネート樹脂に加える生成油の量を１５０ｇに変更した以外は、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。
【００３２】
［実施例５］
予め、エポキシ樹脂を熱分解して生成油を得た。
樹脂としてエポキシ樹脂を用い、該エポキシ樹脂に加える生成油として先にエポキシ樹脂を熱分解して得られた生成油を用いた以外は、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。
【００３３】
［実施例６］
予め、ポリアミド樹脂を熱分解して生成油を得た。
樹脂としてポリアミド樹脂を用い、該ポリアミド樹脂に加える生成油として先にポリアミド樹脂を熱分解して得られた生成油を用いた以外は、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。
【００３４】
［実施例７］
予め、ポリフェニレンエーテル樹脂を熱分解して生成油を得た。
樹脂としてポリフェニレンエーテル樹脂を用い、該ポリフェニレンエーテル樹脂に加える生成油として先にポリフェニレンエーテル樹脂を熱分解して得られた生成油を用いた以外は、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。
【００３５】
［実施例８］
予め、ポリブチレンテレフタレート樹脂を熱分解して生成油を得た。
樹脂としてポリブチレンテレフタレート樹脂を用い、該ポリブチレンテレフタレート樹脂に加える生成油として先にポリブチレンテレフタレート樹脂を熱分解して得られた生成油を用いた以外は、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。
【００３６】
［比較例１］
生成油を加えなかった以外は、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。
【００３７】
［比較例２］
生成油を加えなかった以外は、実施例５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。
【００３８】
［比較例３］
生成油を加えなかった以外は、実施例６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。
【００３９】
［比較例４］
生成油を加えなかった以外は、実施例７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。
【００４０】
［比較例５］
生成油を加えなかった以外は、実施例８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。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１から明らかなように、生成油を加えてポリカーボネート樹脂を熱分解した実施例１〜４では、生成油の収率が８０％以上であり、炭化物の生成を抑制できた。
生成油を加えてエポキシ樹脂を熱分解した実施例５では、生成油の収率が７８％であり、炭化物の生成を抑制できた。
生成油を加えてポリアミド樹脂を熱分解した実施例６は、生成油の収率が７５％であり、炭化物の生成を抑制できた。
生成油を加えてポリフェニレンエーテル樹脂を熱分解した実施例７は、生成油の収率が７８％であり、炭化物の生成を抑制できた。
生成油を加えてポリブチレンテレフタレート樹脂を熱分解した実施例８は、生成油の収率が８０％であり、炭化物の生成を抑制できた。
また、各実施例において、熱分解の際に使用した生成油は、別の油化処理によって得られた生成油であるため、市販品を購入する必要がなく、油化処理のコストを削減できた。
従って、本発明によれば、添加溶剤を再利用できるので低コストで樹脂を処理でき、かつ炭化物の生成を抑制できる。
【００４３】
一方、生成油を加えずにポリカーボネート樹脂を熱分解した比較例１では、生成油の収率が５４％であり、実施例１〜４に比べて収率が著しく低かった。
生成油を加えずにエポキシ樹脂を熱分解した比較例２では、生成油の収率が４８％であり、実施例５に比べて収率が著しく低かった。
生成油を加えずにポリアミド樹脂を熱分解した比較例３では、生成油の収率が４４％であり、実施例６に比べて収率が著しく低かった。
生成油を加えずにポリフェニレンエーテル樹脂を熱分解した比較例４では、生成油の収率が４６％であり、実施例７に比べて収率が著しく低かった。
生成油を加えずにポリブチレンテレフタレート樹脂を熱分解した比較例５では、生成油の収率が４９％であり、実施例８に比べて収率が著しく低かった。