(57)【要約】【課題】廃棄処分となったセルロースアシレートフイルムを活性炭の原料として再利用する。【解決手段】活性炭製造設備１０は炭化装置１２と賦活装置１３とを備える。炭化装置１２は炭化炉２０を有する。賦活装置１３はロータリキルン３０とガス供給源３１を有する。炭化炉２０において廃棄フイルム１５から炭化フイルム２４が生成される。ロータリキルン３０の内部は電気ヒータ４３により７５０℃以上９５０℃以下の温度に加熱される。ロータリキルン３０の内部にはガス供給源３１から炭酸ガス４５が送り込まれる。このロータリキルン３０に炭化フイルム２４が投入される。炭化フイルム２４は、ロータリキルン３０の回転により攪拌されながら賦活される。これにより、炭化フイルム２４から活性炭５０が生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースアシレートを主成分とする有機物を炭化して炭化物を生成し、前記炭化物を賦活することにより活性炭を製造することを特徴とする活性炭製造方法。
【請求項２】
前記有機物は、廃棄処分とされた廃棄フイルムでありチップ状に切断されていることを特徴とする請求項１記載の活性炭製造方法。
【請求項３】
前記炭化物を賦活する際の温度は７５０℃以上９５０℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の活性炭製造方法。
【請求項４】
前記炭化物を賦活する際に、酸化性ガスを使用することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の活性炭製造方法。
【請求項５】
前記炭化物の賦活は、前記炭化物を攪拌しながら行われることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の活性炭製造方法。
【請求項６】
請求項２ないし５いずれか１項記載の活性炭製造方法を用いて、前記廃棄フイルムから前記活性炭を製造して、前記廃棄フイルムを前記活性炭として利活用する廃棄フイルムのリサイクルシステム。
【請求項７】
前記活性炭は、前記フイルムの製造の際に発生する溶剤の吸着剤として使用されることを特徴とする請求項６記載の廃棄フイルムのリサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄処分とされたセルロースアシレートフイルムを活性炭の原料として再利用する活性炭製造方法及び廃棄フイルムのリサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーフイルムは、優れた光透過性や柔軟性を有し、軽量薄膜化が可能であることから、光学機能性フイルムとして多岐に利用されている。この中でも、セルロースアシレート等を用いたセルロースアシレートフイルム（以下「フイルム」とする）は、前述の特性に加えて、さらに強靭性や低複屈折率を有している。このフイルムは、写真感光用フイルムを始めとして、近年市場が拡大している液晶表示装置（ＬＣＤ）の表示部材であるパネルに組み込まれた偏光板の保護フイルム等に利用されている。
【０００３】
偏光板を製造する偏光板製造工程では、この偏光板製造工程で使用されるフイルムのうち約３０％が廃棄処分となる。急激な市場拡大に伴い廃棄処分とされたフイルム（以下「廃棄フイルム」とする）が増加の一途をたどっているにもかかわらず、ペーパの古紙リユースシステムや廃プラスチックのリサイクル樹脂化システムのような利活用システムが構築されていない。なお、廃棄フイルムについては、産廃処理費を別途支払って燃焼処理または埋め立て処理されていた。
【０００４】
しかしながら、近年における環境問題や省資源化などの観点から、廃棄フイルムについても再利用することが求められている。廃棄フイルムを再利用する方法としては、廃棄フイルムからフイルムの原料となるセルロースアシレートを抽出する方法や、廃棄フイルムを成形用原料として用いる方法などが考えられる。しかしながら、前者の方法であれば、フイルムの製造の際に異なる何種類かの添加剤が加えられているため、廃棄フイルムからセルロースアシレートのみを抽出することは難しい。また、後者の方法であれば、セルロースアシレートは融点を持たず加熱により分解するため、廃棄フイルムは成形用材料とはなりえない。
【０００５】
バイオマスである紙、木材、及びフェノール樹脂に代表される熱硬化樹脂は加熱で液状化することなく多孔体化することが知られている。また、熱可塑性樹脂は加熱により融解するため炭化させても多孔質化しないといわれている。一方、加熱により溶融しながら分解していくセルロースアシレートの炭化挙動については明らかにされていない。
【０００６】
また、廃棄物の一つとされる新聞紙などの古紙を活性炭の原料として再利用する方法が知られている（特許文献１）。また、フェノール樹脂系廃棄物を活性炭として活用する方法が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１７１５２４号公報
【特許文献２】特開平７−１７２８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
廃棄フイルムのようなものが活性炭の原料になるかどうかについては、上記に示した通り、先行する文献や研究などが存在せず、これまで明らかにはされていない。新聞紙などパルプ類を活性炭の原料とする方法は、特許文献１に記載されているが、一般的に、廃棄物を炭化させたとしても、上記理由から、その炭化物は高い吸着性能を持たないことが多いため、活性炭などの吸着剤としては使用されず、ほとんどが土壌改良剤や燃料などにしか使用されない。
【０００８】
本発明は、廃棄処分となったフイルムを活性炭の原料として再利用する活性炭の製造方法及び廃棄フイルムのリサイクルシステム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の活性炭製造方法は、セルロースアシレートを主成分とする有機物を炭化して炭化物を生成し、前記炭化物を賦活することにより活性炭を製造することを特徴とする。
【００１０】
前記有機物は、廃棄処分とされた廃棄フイルムでありチップ状に切断されていることが好ましい。前記炭化物を賦活する際の温度は７５０℃以上９５０℃以下であることが好ましい。前記炭化物を賦活する際に、酸化性ガスを使用することが好ましい。前記炭化物の賦活は、前記炭化物を攪拌しながら行われることが好ましい。
【００１１】
本発明の廃棄フイルムのリサイクルシステムは、上記発明の活性炭製造方法を用いて、前記廃棄フイルムから前記活性炭を製造し、前記廃棄フイルムを前記活性炭として利活用することを特徴とする。前記廃棄フイルムから製造された活性炭は、ヤシガラ活性炭同等の吸着性を有する。その一例として、前記フイルムの製造の際に発生する溶剤の吸着剤として使用することが挙げられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、廃棄処分とされた廃棄フイルムから吸着性能をもつ活性炭を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための活性炭製造設備及びこの活性炭製造設備を含むリサイクルシステムを図１に示す。活性炭製造設備１０は、ホッパ１１、炭化装置１２、賦活装置１３を備えている。ホッパ１１には、廃棄処分とされたフイルム（以下「廃棄フイルム」とする）１５が投入される。廃棄フイルム１５としては、フイルム製造設備において廃棄されるフイルムや、偏光板製造設備において廃棄されるフイルムなどがある。ホッパ１１にはロータリカッタ１６が取り付けられており、このロータリカッタ１６により廃棄フイルム１５が約１ｃｍ四方のチップにされる。チップにされた廃棄フイルム１５は炭化装置１２に送られる。
【００１４】
廃棄フイルム１５のもととなるフイルムは、フイルム製造設備において、以下のような原料を基にして製造される。フイルムの主成分であるセルロースアシレートとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が好ましい。ここで、「主成分」とは、フイルムを構成する成分中で重量割合が最も大きい成分を意味する。
【００１５】
セルロースアシレートを溶解する溶媒としては、芳香族炭化水素（例えば、ベンゼン、トルエンなど）、ハロゲン化炭化水素（例えば、ジクロロメタン、クロロベンゼンなど）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ジエチレングリコールなど）、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトンなど）、エステル（例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピルなど）が挙げられる。
【００１６】
上述したセルロースアシレートと溶媒とを用いて、ドープが調製される。このドープを用いてフイルムが製造される。ドープ調製の際には、フイルムの種類に応じて、可塑剤、劣化防止剤、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、光学異方性コントロール剤、レタデーション制御剤、染料、マット剤、剥離剤、剥離促進剤等の添加剤がドープに添加される。なお、セルロースアシレートの詳細については、特開２００５−１０４１４８号公報の［０１４０］段落から［０１９５］段落に記載されている。また、溶媒及び可塑剤、劣化防止剤、紫外線吸収剤（ＵＶ剤）、光学異方性コントロール剤、レタデーション制御剤、染料、マット剤、剥離剤、剥離促進剤等の添加剤についても、同じく、特開２００５−１０４１４８号公報の［０１９６］段落から［０５１６］段落に詳細に記載されている。
【００１７】
炭化装置１２は炭化炉２０を備えており、この炭化炉２０内にはコンベア２１及び電気ヒータ２２が設置されている。炭化炉２０には、廃棄フイルム１５を取り込む取込口２３と、炭化炉２０内で炭化された廃棄フイルム（以下「炭化フイルム」とする）２４を排出する排出口２５が設けられている。これら取込口２３及び排出口２５の付近には開閉シャッタ（図示省略）が取り付けられており、廃棄フイルム１５の炭化を行う際には、開閉シャッタにより取込口２３及び排出口２５が塞がれ、炭化炉２０内が密閉状態にされる。なお、本発明における炭化とは、炭素を含む物質を熱分解して加熱処理することにより、ほぼ炭素原子のみからなる物質にすることをいう。
【００１８】
コンベア２１は駆動機構２７により駆動され、廃棄フイルム１５を搬送する。電気ヒータ２２は、炭化炉２０内を加熱する。この電気ヒータ２２の加熱によって、炭化炉２０内の温度を４５０℃以上６００℃以下にすることが好ましい。また、炭化を行う時間は、１５分以上６０分以下であることが好ましい。なお、コンベア２１を用いて廃棄フイルム１５を搬送させたが、廃棄フイルム１５の搬送方法はこれに限らず、例えば、後述するロータリキルンによって搬送させてもよい。また、炭化炉２０内に窒素を送り込んで、炭化炉２０内の酸素濃度を低減させることで、炭化を促進させてもよい。
【００１９】
このように、炭化装置１２で廃棄フイルム１５を炭化することにより、廃棄フイルム１５を燃焼処理する際に発生していたダイオキシンが発生することがなくなる。さらには、地球温暖化の原因である二酸化炭素の排出も抑制される。
【００２０】
賦活装置１３は、ロータリキルン３０と、ガス供給源３１とを備えている。ロータリキルン３０は円筒状のパイプであり、その内周面に螺旋状（ねじれ構造）の羽根３０ａが固着されている。また、ロータリキルン３０には、炭化装置１２からの炭化フイルム２４を取り込む取込口３４と、ロータリキルン３０内で賦活された炭化フイルム２４を排出する排出口３５とが設けられている。これら取込口３４及び排出口３５の近傍には開閉シャッタ（図示省略）が取り付けられている。炭化フイルム２４の賦活を行う際には、開閉シャッタにより取込口３４及び排出口３５が塞がれ、ロータリキルン３０内は密閉状態にされる。
【００２１】
また、ロータリキルン３０の外周面はローラ３６により支持され、ロータリキルン３０は回転自在とされる。ロータリキルン３０にはスプロケットホイル４０が取り付けられており、このスプロケットホイル４０は駆動機構４１により回転する。スプロケットホイル４０が回転することにより、炭化フイルム２４が搬送されるとともに、その搬送中に炭化フイルム２４はロータリキルン３０内で攪拌される。
【００２２】
ロータリキルン３０内には電気ヒータ４３が設置されており、この電気ヒータ４３はロータリキルン３０内を加熱する。この電気ヒータ４３の加熱によりロータリキルン３０内の温度を、７５０℃以上９５０℃以下とすることが好ましい。７５０℃未満であると吸熱反応である賦活化の進行が著しく悪く、９５０℃を超えると過度に賦活が進み炭素揮散による収率低下を招き、且つ、耐熱性確保のために設備コストが嵩むため好ましくない。
【００２３】
ガス供給源３１からの炭酸ガス４５が、ロータリキルン３０に取り付けられたガス導入管４７を介して、ロータリキルン３０内に送られる。なお、ロータリキルン内に送り込むガスとしては炭酸ガスに限る必要はなく、酸化性のガスであればよい。酸化性のガスとしては、例えば水蒸気、空気、または、これらのガスを混合させた混合ガスが挙げられる。
【００２４】
この賦活装置１３により、炭化フイルム２４は賦活され、その賦活された炭化フイルム２４には微細な炭化物が排除されるとともに、多くの微細孔が形成される。これにより、賦活された炭化フイルム２４は、賦活装置１３を経る前の炭化フイルム２４と比較して、吸着性が格段に向上する。すなわち、賦活装置１３により炭化フイルム２４から活性炭５０が生成される。また、ロータリキルン３０により炭化フイルム２４を攪拌しながら賦活を行うことで、ヤシガラを原料とする活性炭と同等の活性炭５０を生成することができる。これにより、廃棄フイルム１５を活性炭５０として利活用するリサイクルシステム７１が構築される。なお、原料となる廃棄フイルムにおける添加物の構成が異なったとしても、その添加物の構成に関係なく吸着性の高い活性炭５０を生成することができる。
【００２５】
賦活装置１３の下流には粉砕器５２が設置されており、この粉砕器５２により活性炭５０が粉状にされる。得られた粉状の活性炭５０は、フイルム製造設備で発生する溶媒ガスを吸着する吸着剤として使用される。溶媒ガスは、塩化メチレンなどの揮発性有機溶媒である。なお、活性炭５０は、様々な用途に対応させて、焼結剤や結着剤を用いて粒状にしてもよい。焼結剤とは、加熱による熔融や構造変化により、活性炭と活性炭とを連結して固化させるものであり、結着剤とは、いわゆるバインダであり、高分子構造で、活性炭を連結して固化させるものである。
【００２６】
次に、活性炭製造設備１０の作用を示す。まず、フイルム製造設備や偏光板製造設備で廃棄処分とされた廃棄フイルム１５は、ホッパ１１に入れられる。この廃棄フイルム１５は、ロータリカッタ１６によりチップ状に細かくされる。細かくされた廃棄フイルム１５は、炭化炉２０の取込口２３を介して、走行中のコンベア２１に載せられる。ある程度の量の廃棄フイルム１５がコンベア２１に載せられると、コンベア２１は停止され、取込口２３が開閉シャッタにより塞がれる。これにより、炭化炉２０は密閉状態とされ、廃棄フイルム１５の炭化が開始される。このとき、炭化炉２０内の温度は、電気ヒータ２２により４５０℃以上６００℃以下にされることが好ましい。また、炭化を行う時間は、１５分以上６０分以下であることが好ましい。
【００２７】
廃棄フイルム１５の炭化が完了すると、開閉シャッタが開いて炭化炉２０の排出口２５が解放される。そして、再びコンベア２１が駆動し、炭化フイルム２４が排出口２５から賦活装置１３のロータリキルン３０に送られる。
【００２８】
炭化フイルム２４は、ロータリキルン３０の取込口３４を介して、回転中のロータリキルン３０内に投入される。ある程度の量の炭化フイルム２４がロータリキルン３０内に投入されると、取込口３４が開閉シャッタにより塞がれる。これにより、ロータリキルン３０内は密閉状態とされ、炭化フイルム２４の賦活が開始される。ロータリキルン３０内の温度は、電気ヒータ４３により７５０℃以上９５０℃以下にされることが好ましい。また、ガス供給源３１から炭酸ガス４５が、ロータリキルン３０内部に送り込まれる。さらに、ロータリキルン３０の回転により、炭化フイルム２４は攪拌されながら賦活される。賦活を行う時間は、活性炭５０の収率が５０％となるように、調整される。また、賦活を行う時間は、電気ヒータ４３の加熱能力、ロータリキルン３０の回転速度によっても、調整される。
【００２９】
炭化フイルム２４の賦活が完了すると、開閉シャッタが開いて排出口３５が解放され、活性炭５０がロータリキルン３０の排出口３５から排出される。排出された活性炭５０は、粉砕器５２により粉状にされる。
【００３０】
なお、本実施形態では、活性炭５０の原料を廃棄処分とされたセルロースアシレートフイルムとしたが、これに限らず、セルロースアシレートを主成分とする有機物であればよい。
【００３１】
なお、本実施形態では、炭化フイルム２４を攪拌する際にロータリキルン３０を用いたが、これに限らず、熱伝導効率及びガス４５との接触を高め得る機能であればよい。例えば、ガスによる攪拌、振動による攪拌などが挙げられる。
【００３２】
なお、本実施形態では、炭化炉２０内及びロータリキルン３０内の加熱を電気ヒータ２２，４３により行ったが、これに限らず、ガスバーナー等であってもよい。また、場合によっては、炭化・賦活で発生する排ガスを燃焼させて加熱してもよい。
【００３３】
なお、本実施形態では、炭化装置１２と賦活装置１３を別体として設けたが、炭化装置１２内において、炭化処理後にその炭化装置内に酸化性ガスを導入して賦活を行ってもよい。この場合には、小規模の製造設備に用いられる。
【００３４】
活性炭製造設備１０は、廃棄フイルム１５をリサイクルして利活用するリサイクルシステム７１の一部として用いられる。リサイクルシステム７１は、セルロースアシレートと溶剤とを含むドープからセルロースアシレートフイルム（以下、単にフイルムと称する）７２をつくる溶液製膜設備７３と、活性炭製造設備１０とを有する。溶液製膜設備７３は、ドープを支持体に流延して剥がし、剥がされたフイルム７２を乾燥するフイルム製造部７５と、フイルム製造部で蒸発した溶剤を回収し、回収された溶剤を精製して再びフイルム製造部７５に戻す溶剤回収部７６とを有する。溶剤回収部７６で精製された溶剤は、フイルム製造部７５において、ドープの原料として再利用される。ただし、リサイクルシステム７１は、この態様に限定されるものではない。
【００３５】
溶剤回収部７６には、気体となっている溶剤を吸着して脱着することにより回収する吸着装置（図示せず）が備えられおり、この吸着装置に、フイルム製造部７５から、溶剤を含む空気が送られてくる。吸着装置には活性炭５０が収容されており、フイルム製造部７５からの気体から溶剤を活性炭５０が吸着する。そして、脱着用のガスが吸着装置に送り込まれて活性炭５０に接することにより、溶剤が脱着されて回収される。
【００３６】
フイルム製造部７５では、フイルム７２とされずに廃棄処分とされるべき廃棄フイルム１５も生じる。この廃棄フイルム１５は、活性炭製造設備１０に送られて活性炭５０とされる。以上のように、本発明のリサイクルシステムによると、セルロースアシレートを主成分とする有機物から活性炭５０を製造し、この活性炭５０を、フイルム製造の際に発生する溶剤の吸着剤として使用することができる。
【実施例１】
【００３７】
［比較実験１］
炭化炉２０の内部温度を３５０℃以上６００℃以下とし、この炭化炉２０で廃棄フイルム１５のチップを１５分間炭化し、炭化フイルム２４を得た。賦活は実施しなかった。炭化フイルム２４の収率は１０重量％であった。この収率の値は、炭化に供したチップの重量を基準とした値である。
【００３８】
［実験１］
比較実験１で生成させた炭化フイルム２４をロータリキルン３０に入れた。ロータリキルン３０の内部温度を、７５０℃以上９５０℃以下に設定した。また、ロータリキルン３０の内部には、ガス供給源３１から１リットル／ｍｉｎの流量で炭酸ガス４５を送り込んだ。このロータリキルン３０を用いて、炭化フイルム２４を０．７５ｒｐｍで攪拌しながら賦活を行った。賦活を行った時間は９０分であった。
【００３９】
［実験２］
比較実験１で生成させた炭化フイルム２４を電気炉（図示無し）に投入した。電気炉の内部温度は７５０℃以上９５０℃以下に設定した。また、電気炉内にはガス導入管（図示省略）が設置され、このガス導入管を介して、４リットル／ｍｉｎの流量で炭酸ガス４５を送り込んだ。この電気炉を用いて、炭化フイルム２４の賦活を行った。賦活を行った時間は７５分であった。
【００４０】
以上の実験１，２と比較実験１において得られた活性炭５０及び炭化フイルム２４を放冷した。なお、ここで、放冷とは、冷却手段等を特に用いることなく活性炭５０及び炭化フイルム２４を放置し、自然冷却させることである。放冷後の活性炭５０及び炭化フイルム２４に、それぞれヨウ素及び塩化メチレンの気体を通過させて、これらの物質の吸着性能を測定した。ヨウ素の吸着性能及び塩化メチレンの吸着性能は、ＪＩＳ（Ｋ１４７４）の方法に従って測定した。この測定の結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2008201664.tif 000003
【００４２】
表１の「ヨウ素」の欄には、ヨウ素の吸着量（ｍｇ）を、用いた活性炭５０または炭化フイルム２４の量（ｇ）で除した値を示し、「塩化メチレン」の欄には、塩化メチレンの吸着量（ｇ）を、用いた活性炭５０または炭化フイルム２４の量（ｇ）で除した値を示している。
【００４３】
表１に示すように、実験１，２で得られた活性炭５０は、ヤシガラを原料とする活性炭（表１及び以下の説明では「ヤシガラ活性炭」と称する）と同等の吸着性を有している。このヤシガラ活性炭のヨウ素の吸着性能は１０６４（ｍｇ／ｇ）及び８８７（ｍｇ／ｇ）で、その塩化メチレンの吸着性能は０．５５（ｇ／ｇ）及び０．５（ｇ／ｇ）である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を実施するための活性炭製造設備の概略図を示している。
【符号の説明】
【００４５】
１０  活性炭製造設備
１２  炭化装置
１３  賦活装置
１５  廃棄フイルム
３０  ロータリキルン
３１  ガス供給源
４５  炭酸ガス
５０  活性炭
７１  リサイクルシステム
７５  フイルム製造部
【図１】
2008201664.tif 000004