(57)【要約】【解決手段】固体廃棄物のポリスチレン梱包材を処理しかつリサイクルするための方法は、ジメチルベンゼンをベースにした溶剤中で固体廃棄物のポリスチレン梱包材を分解することにより、均一な粘性流体を得る工程から成る。該均一な粘性流体は接着剤またはコーティング剤として使用することが可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体廃棄物のポリスチレン梱包材を処理しかつリサイクルする方法であって、
ジメチルベンゼンをベースとした溶剤を用意する工程と、
固体廃棄物のポリスチレン梱包材を用意する工程と、
前記溶剤に前記固体廃棄物のポリスチレン梱包材を添加しかつ分解する工程と、
から成り、
得られた均一な粘性流体が接着剤またはコーティング剤として使用される、ところの方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記溶剤を用意する工程は、前記溶剤により分解されないひとつまたはそれ以上の材料から作られた反応ベッセル内で前記溶剤を保持する工程から成る、ところの方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記固体廃棄物のポリスチレン梱包材を用意する工程は、大きい固体廃棄物のポリスチレン梱包材をポリスチレン梱包材の小片に粉砕する工程から成る、ところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記溶剤に前記固体廃棄物のポリスチレン梱包材を添加しかつ分解する間に、攪拌する工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、さらに、不純物を除去するべく、前記均一な粘性流体を濾過する工程を含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記溶剤により分解されないひとつまたはそれ以上の材料から作られた保存ベッセル内に前記均一な粘性流体を格納する工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、着色されたコーティング剤を生成するべく染料を添加する工程を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記ジメチルベンゼンをベースにした溶剤はキシレンジメチルベンゼンである、ところの方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記コーティング剤を生成するために、最終的な均一粘性流体の体積と、溶剤の初期体積との比率が、ほぼ１.５：１である、ところの方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記接着剤を生成するために、最終的な均一粘性流体の体積と、溶剤の初期体積との比率が、ほぼ２：１である、ところの方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して産業及び家庭廃棄物の処理及びリサイクルの分野に関し、特に、固体廃棄物のポリスチレン梱包材の処理及びリサイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業及び家庭廃棄物は、環境の深刻かつ重要な問題となってきた。最も著しい固体廃棄物のひとつは、ポリスチレン梱包材である。高分子化学技術の進歩及び発展により、産業及び家庭製品を梱包するのに、多くの高分子樹脂が広く使用されてきた。しかし、高分子樹脂から製造されたほとんどの材料は、化学分解できず、処分した後で環境を破壊する、いわゆるホワイトコンタミネーションを最終的に形成する。
【０００３】
多くの研究及び開発努力は、このホワイトコンタミネーション問題を解決することに注がれた。例えば、ひとつのアプローチは、再使用可能な梱包材を生成するべく、固体廃棄物のポリスチレンまたはポリプロピレンのパッキング及びラッピング材を再粒化（re-prill）するものである。他のアプローチは、固体廃棄物の高分子樹脂梱包材からガソリン及び軽油を生成するために、熱分解技術を使用するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホワイトコンタミネーション問題を解決するための、これらの既存のアプローチにはいくつかの有益な効果があるが、以下のような欠点が存在する。例えば、再粒化のような再生技術を使用して生成された製品は、しばしばオリジナル及び非再生品よりも、光沢、強度及び色の点で粗悪である。熱分解から生成されるガソリン及び軽油は、しばしば国際品質標準に合わない。さらに、製造過程で、処理中に生成される自由炭素が、しばしば装置への妨害を引き起こす。
【０００５】
したがって、従来のリサイクル技術の有する問題を克服して、廃棄物のポリマー樹脂梱包材、特に、固体廃棄物のポリスチレン梱包材をリサイクルするための新規な方法を与えることが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、固体廃棄物のポリスチレン梱包材を、接着剤またはコーティング剤として使用されるような粘性流体に変えるための処理に関する。
【０００７】
本発明は、溶剤としてジメチルベンゼンをベースとした溶液を使用し、溶質として固体廃棄物のポリスチレン梱包材を使用する。固体ポリスチレン材は、産業及び家庭製品のパッキング及びラッピング材として広く使用されている。使用済みのポリスチレン梱包材はしばしば、その大きさ及び非生分解性から、ごみ管理の際に主要な問題となる固体ごみである。
【０００８】
本発明の方法の基本的処理は、以下の工程を含む。まず、キシレン-ジメチルベンゼン溶剤が、ガラス、ステンレススチール、またはセラミック材（プラスチック以外）から作られた反応ベッセル内に注がれる。その後、固体廃棄物のポリスチレン材が小片に破砕され、溶剤に添加される。固体のポリスチレン片は溶剤中で分解し、連続して攪拌することで、分解速度を高めることができる。
【０００９】
より多くのポリスチレン片が溶剤中で分解されるに従い、生成物は益々粘性が高くなり、生成物の体積が増加する。生成された粘性流体は不純物を除去するために濾過される。その後、最終生成物が、ガラス、ステンレススチール、またはセラミック（プラスチック以外）から作られた保存容器内に格納される。
【００１０】
最終生成物の粘性及び流動度は、添加され、溶剤により分解される固体ポリスチレン片の量により制御可能である。概して、溶剤に添加されかつ分解される固体ポリスチレン片の量が少ないほど、流動度が大きくかつ粘性が低い。逆に、溶剤に添加され溶剤により分解される固体ポリスチレン片の量が多くなるほど、流動度が小さくかつ粘性が高い。
【００１１】
最終生成物は、接着剤またはコーティング剤として使用される粘性流体である。
【００１２】
最終生成物がコーティング剤として使用される際には、生成された流体は流動度を維持しながら粘性があることが好ましく、その結果、被膜面に容易に適用しかつ広げることが可能になる。概して、最終生成物がコーティング剤として使用される際には、最終生成物の体積と溶剤の初期体積との間の比率は、約１.５：１でなければならない。
【００１３】
コーティング剤として、最終生成物は、紙、金属、木、ガラス、セラミック、レンガ、大理石、石、コンクリート等のようなさまざまな異なる種類の材料から成る物体の表面に適用可能である。適用後、コーティング剤を乾燥しなければならない。乾燥すると、コーティング剤は耐水性及び耐火性を有するようになる。着色されたコーティング剤が所望であれば、粘性流体の製造処理中に染料を添加すればよい。
【００１４】
接着剤として使用される際には、生成された流体はより濃くかつ粘性が高いのが好ましい。それは、より多くの固体のポリスチレン片が溶剤に添加されかつ分解されなければならないことを意味する。概して、最終生成物が接着剤として使用される場合には、最終生成物の体積と溶剤の初期体積との間の比率は約２：１である。
【００１５】
接着剤として、最終生成物は、木、ガラス、セラミック、レンガ、大理石、石、コンクリート等のようなさまざまな異なる種類の材料から成る物体を接着するのに使用可能である。乾燥後、結合は非常に強力となり、大きな力に耐えることができる。
【００１６】
本発明の他の特徴及び目的は以下の詳細な説明により明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の特定の実施例が説明されるが、この実施例は本発明の原理の応用を示す多くの特定実施例の少数の例示に過ぎない。本発明へのさまざまな修正及び変更は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び態様の範囲に属するものであることは当業者の知るところである。
【００１８】
ポリスチレンは、モノマースチレンから重合された高分子化合物である。ポリスチレンの分子構造は以下の通りである。
【００１９】
【化１】
2007521345.tif 000002
スチレンの分子構造は、エタン分子の水素がフェニル基により置換されたものである。フェニル基中の３つと合わせ、合計４つの二重結合が存在し、非常に安定なフェニル構造を形成している。エタン中に存在する他の二重結合は、その不安定性によりエタンを非常に活性化する。
【００２０】
ポリスチレンの重合化はエタン中の活性二重結合に基づくものである。ある条件下で、活性二重結合が切れて、新しい化学結合を形成するべく他の活性結合（活性分子）とリンクする。
【００２１】
例えば、それは他のスチレン分子の活性二重結合とリンクする。これは、同属分子の重合処理の基本である。
【００２２】
構造式中の数字ｎは、ポリスチレン内で重合されるスチレン分子の数を示す。ｎが大きいほど、重合体が大きくなり、よって分子量が大きくなる。ｎは確定値を有せず、異なる重合条件により変化する。
【００２３】
ポリスチレンは白い粉末であり、他の樹脂と同様の熱可塑性を有する。それは、耐食性、耐水性及び高い絶縁性のような所望の性質を有する固体梱包材として製造される。しかし、使用後、固体のポリスチレンパッキング及びラッピング材は廃棄物となる。
【００２４】
本発明は、可溶化を通じて再処理することにより、固体廃棄物のポリスチレンパッキング材を処理しかつリサイクルするための方法及び処理に関する。まず、溶剤が、抽出の容易さ、低いコスト、良好な可溶化、及び低い毒性を考慮して選択される。
【００２５】
本発明の好適実施例において、1,3-ジメチルベンゼン及び1,4-ジメチルベンゼンの２つの異性体の混合物が溶剤として選択される。これは、ジメチルベンゼン及びポリスチレンはすべて芳香族化合物に属し、ベースとしてベンゼン環を使用するためである。その類似的構造により、相互作用及び相互挿入が容易になる。実際に、多くの実験を通じて、出願人は、1,3-ジメチルベンゼン及び1,4-ジメチルベンゼン内でポリスチレンがかなり高速で分解され、膨張現象が見られないことを発見、観測した。溶剤はまた均一である。
【００２６】
さらに、ジメチルベンゼンは簡単に揮発し、毒性が低い。結果として、ジメチルベンゼンは、ポリスチレンが分解するに従い、短時間で揮発する。長期間、影響が残らない。
【００２７】
本発明で使用されるジメチルベンゼン溶剤は２つのソースから得られる。第１のソースは石炭の乾留からのものである。石炭ガスが冷却される際の生成物を抽出しかつ吸収するためにソルベントナフサが使用され、それは石炭ガスから芳香族化合物を分離する。これにより、粗ベンゼンが生成される。その後、粗ベンゼンは、ある範囲の温度で分留を達成するために精留される。溶剤中の不純物含有率を減少させるために、温度範囲は１３８℃から１４０℃の間に維持されなければならない。凝縮後に、ジメチルベンゼン溶剤が得られる。
【００２８】
ジメチルベンゼンを得るための他のソースは、石油から触媒再生により生成された芳香族生成物である。ジメチルベンゼン溶剤は、上記と同じ温度で分留物を精留し、その後凝縮することにより得られる。
【００２９】
その他に、石油製品である、商業的に入手可能なキシレンジメチルベンゼン溶液(C6H4(CH3)2)が、溶剤として使用されてもよい。典型的に、商業的なキシレンジメチルベンゼン溶液は、約１０〜２０％のエチルベンゼン、１５〜２５％のo-キシレン、４０〜５０％のm-キシレン、及び２０〜３０％のp-キシレンを含む。本発明の上記実験において、商業的に入手可能なキシレンジメチルベンゼン溶液が溶剤として使用される。
【００３０】
好適実施例のひとつとして、本発明の方法は、
１．溶剤を用意する工程：ジメチルベンゼンをベースにした溶剤が、ガラス、ステンレススチール、または溶剤により分解されないセラミック材（プラスチック材以外）から作られる反応ベッセル内に注がれる。
２．溶質を用意する工程：反応ベッセルに容易に適合しかつ分解しやすいように、固体廃棄物のポリスチレンが小片に破砕される。
３．固体のポリスチレン小片を溶剤中で分解するべく、溶質を溶剤内に添加する工程（連続的攪拌は、分解処理を速める）、
４．生成された粘性流体を、必要により、不純物を除去するために、濾過する工程、から成る。
【００３１】
より多くのポリスチレン小片が溶剤中で分解されるに従い、生成物は益々粘性が高くなり、生成物の体積が増加する。その後、最終生成物は、ガラス、ステンレススチール、またはセラミック（プラスチック以外）その他の溶剤により分解されない材料から作られた保存容器内に格納される。
【００３２】
最終生成物の粘性及び流動度は、溶剤に添加されかつ分解される固体ポリスチレン小片の量により制御される。概して、溶剤に添加されかつ分解される固体ポリスチレン小片が少ないほど、流動度が大きくかつ粘性が低く、反対に、溶剤に添加されかつ分解される固体ポリスチレン小片が多いほど、流動度が小さくかつ粘性が高い。最終生成物は均質な粘性流体であり、それは接着剤またはコーティング剤として使用される。
【００３３】
（実施例１）
コーティング剤を生成するために固体廃棄物のポリスチレンをリサイクルする
溶剤としてキシレン-ジメチルベンゼンを使用し、溶質として固体廃棄物ポリスチレン小片を使用し、最終生成物の体積と溶剤の初期体積の比率が約１.５：１になるまで、上記工程が実行される。最終生成物は黄色で、均一かつ粘性があるが、その流動度を維持している。それは、紙、金属、木、ガラス、セラミック、レンガ、大理石、石、コンクリート等のような多くの異なる種類の材料から作られるさまざまな物体の表面に適用し、かつ広げることによりコーティング剤として使用される。適用後、コーティング剤は乾燥されなければならない。乾燥すると、コーティング剤は耐水性及び耐火性を有するようになる。着色されたコーティング剤が所望であれば、粘性流体を作る処理中に染料を添加すればよい。
【００３４】
（実施例２）
接着剤を生成するために固体廃棄物のポリスチレンをリサイクルする
溶剤としてキシレン-ジメチルベンゼンを使用し、溶質として固体廃棄物ポリスチレン小片を使用し、最終生成物の体積と溶剤の初期体積の比率が約２：１になるまで、上記工程が実行される。最終生成物は黄色で、均一かつ非常に濃密である。それは、金属、木、ガラス、セラミック、レンガ、大理石、石、コンクリート等のような多くの異なる種類の材料から作られたさまざまな物体を結合するための接着剤として使用される。乾燥後、接着は非常に強くなり、大きい力に耐え得る。
【００３５】
本発明は、ここに開示された特定の実施例及び使用例に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された発明の思想及び態様から離れることなく、さまざまな修正が可能であり、ここに開示された装置及び方法はその一例に過ぎない。
【００３６】
本発明は少なくともひとつの形式で完全な開示を与えるために詳細に説明されてきたが、このような詳細な説明は本発明の広い特徴若しくは原理、または特許されるべき態様をあらゆる意味で制限するものではない。したがって、本発明は特許請求の範囲の態様によってのみ制限されるべきである。
【国際調査報告】
2007521345.tif 000003