(57)【要約】【課題】プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合に、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器から取り出せるようにした分解装置を提供する。【解決手段】有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを超臨界又は亜臨界の流体により分解する分解手段４と、分解手段４に超臨界又は亜臨界の流体を連続的に供給する供給手段５と、分解手段４への超臨界又は亜臨界の流体の供給に応じて分解手段４から分解生成物を含んだ超臨界又は亜臨界の流体を、連続的に取り出す取り出し手段７とを備えるプラスチックの分解装置１であって、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体の滞留時間を調整する滞留時間調整手段をも備えていることを特徴とするプラスチックの分解装置。【選択図】        図１
2004277513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを超臨界又は亜臨界の流体により分解する分解手段と、分解手段に超臨界又は亜臨界の流体を連続的に供給する供給手段と、分解手段への超臨界又は亜臨界の流体の供給に応じて分解手段から分解生成物を含んだ超臨界又は亜臨界の流体を、連続的に取り出す取り出し手段とを備えるプラスチックの分解装置であって、分解手段における超臨界又は亜臨界の流体の滞留時間を調整する滞留時間調整手段をも備えていることを特徴とするプラスチックの分解装置。
【請求項２】
前記滞留時間調整手段が、分解手段に供給する超臨界又は亜臨界の流体の流量を調整して、滞留時間を調整する滞留時間調整手段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装置。
【請求項３】
前記滞留時間調整手段が、分解手段内に保持する超臨界又は亜臨界の流体体積を調整して滞留時間を調整する滞留時間調整手段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装置。
【請求項４】
分解手段における、超臨界又は亜臨界の流体の入口からの距離が異なる位置に、複数の超臨界又は亜臨界の流体の出口を配置し、且つ、各出口に取り出し手段を設けると共に、前記滞留時間調整手段が、流体の出口を選択して、分解手段における流体の入口から流体の出口までの距離を調整することにより滞留時間を調整する滞留時間調整手段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装置。
【請求項５】
超臨界又は亜臨界の流体が水であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプラスチックの分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物に含まれる有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを、再度プラスチックの原材料として再利用できるように分解することができるプラスチックの分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不飽和ポリエステル樹脂やポリエチレンテレフタレート等を用いたプラスチック製品が多量に使用されている。これらの製品は、有機酸と多価アルコールを含む原材料から製造されたプラスチックを含んでいる。このようなプラスチックの中でも、熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂の硬化物は、硬化して３次元構造を形成するため、加熱しても変形しないので、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂からなるプラスチックに比べて、リサイクルして再利用することが困難であった。
【０００３】
このような、リサイクルが困難なプラスチックをリサイクルする技術が開発されている。その一つとして、プラスチックを反応器内で超臨界水又は亜臨界水と接触させて、加水分解し、得られた分解生成物を再利用することが、提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に示されるプラスチックの分解装置は、プラスチックを超臨界又は亜臨界の水により分解する反応器と、反応器にプラスチックを含む水を連続的に供給するポンプと、反応器から分解生成物を含んだ水を連続的に取り出す取り出し手段となる絞り弁（保圧弁）を備えている。そして、特許文献１では、加水分解反応の制御について、温度と圧力を変化させて行うよう記載されているが、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合には、解決すべき課題が残されていた。
【０００５】
プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合には、反応器内で超臨界水又は亜臨界水とプラスチックとを接触させて、加水分解させた際に、反応時間によって、回収される成分の比率が変わり、原材料として再利用しようとする有機酸と多価アルコールとは、一旦生成した後で、反応器内で２次分解して消失することを、本発明者等は見出して、本願発明の課題に到達した。
【０００６】
以下詳細にこの経緯を説明する。図４は、不飽和ポリエステル樹脂の硬化物であるプラスチックを、バッチ式の試験装置を用いて、３６０℃、１９ＭＰａの亜臨界水で、ＮａＯＨの存在下で分解した際の、反応時間を変えたときの各検出成分の占有割合の変化を調べた結果を示すグラフである。なお、試験に用いたプラスチックは、有機酸としてフマル酸２４重量部、多価アルコールとしてグリコール２４重量部を用い、さらに架橋剤としてスチレン５２重量部を用いた不飽和ポリエステル樹脂を熱硬化して得たものであり、図４における縦軸は対象物全体を１００としたときの各検出成分の占有割合（重量％）を示し、横軸は反応時間を示している。
【０００７】
図４から明らかなように、フマル酸は反応時間が２分のところで２重量％が検出されたが、反応時間５分、２０分のところでは検出されていない。それに対して、フマル酸の分解物であると推定される酢酸、蟻酸は反応時間と共に増加している。一方、グリコールは、反応時間が２分で３重量％、５分で１０重量％が検出されたが、反応時間が２０分では２．５重量％に減少している。また、未反応物である固形分は、図示していないが、反応時間が２分で８０重量％残っており、５分で０重量％となっている。
【０００８】
以上の結果から、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合には、未反応物である固形分の一部が分解されて、原材料として再利用しようとする有機酸と多価アルコールが生成するが、残りの固形分がその後分解される過程で、先に生成した有機酸及び多価アルコールが２次分解反応を起し、原材料として再利用しようとする有機酸と多価アルコールが消失していると考えられる。
【０００９】
このように、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合には、原材料として再利用しようとする有機酸と多価アルコールとが、一旦生成した後で、反応器内で２次分解して消失する性質がある。そこで、原材料として再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器から取り出せるようにした分解装置を開発することが解決すべき課題であると判明した。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１４０２２４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合に、未反応物である固形分（プラスチック）の一部が分解されて、原材料として再利用しようとする成分が一旦生成した後、残りの固形分がその後分解される過程で、先に生成した再利用しようとする成分が２次分解反応を起して消失するのを防止するため、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器から取り出せるようにした分解装置を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のプラスチックの分解装置は、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを超臨界又は亜臨界の流体により分解する分解手段と、分解手段に超臨界又は亜臨界の流体を連続的に供給する供給手段と、分解手段への超臨界又は亜臨界の流体の供給に応じて分解手段から分解生成物を含んだ超臨界又は亜臨界の流体を、連続的に取り出す取り出し手段とを備えるプラスチックの分解装置であって、分解手段における超臨界又は亜臨界の流体の滞留時間を調整する滞留時間調整手段をも備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明のプラスチックの分解装置は、請求項１記載のプラスチックの分解装置において、滞留時間調整手段が、分解手段に供給する超臨界又は亜臨界の流体の流量を調整して、滞留時間を調整する滞留時間調整手段であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明のプラスチックの分解装置は、請求項１記載のプラスチックの分解装置において、滞留時間調整手段が、分解手段内に保持する超臨界又は亜臨界の流体体積を調整して滞留時間を調整する滞留時間調整手段であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明のプラスチックの分解装置は、請求項１記載のプラスチックの分解装置において、分解手段における、超臨界又は亜臨界の流体の入口からの距離が異なる位置に、複数の超臨界又は亜臨界の流体の出口を配置し、且つ、各出口に取り出し手段を設けると共に、前記滞留時間調整手段が、流体の出口を選択して、分解手段における流体の入口から流体の出口までの距離を調整することにより滞留時間を調整する滞留時間調整手段であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明のプラスチックの分解装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプラスチックの分解装置において、超臨界又は亜臨界の流体が水であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の第１実施形態を説明する。図１は本発明のプラスチックの分解装置についての第１実施形態を示す概略図である。第１実施形態のプラスチックの分解装置１における処理物２は、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを含んでいて、例えば不飽和ポリエステル樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチック等が例示できる。第１実施形態のプラスチックの分解装置１は、図１に示すように、この処理物２を収容して、超臨界又は亜臨界の流体３により分解する分解手段４と、分解手段４に超臨界又は亜臨界の流体３を連続的に供給する供給手段５と、分解手段４への超臨界又は亜臨界の流体３の供給に応じて分解手段４から分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を、連続的に取り出す取り出し手段７とを備えている。また、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整する滞留時間調整手段としてポンプ制御装置８をも備えている。
【００１８】
第１実施形態における分解手段４は反応器であって、例えばステンレス製とする。分解手段４には、図１に示すように、例えば電気ヒータ等の加熱手段９を取付けていて、所定の温度に分解手段４を保持できるようにしている。分解手段４には、ポンプである供給手段５から、流体の入口１２を通って、超臨界又は亜臨界の流体３を連続的に供給するようにしていて、且つ、分解手段４を構成している反応器内において、超臨界又は亜臨界の流体３と処理物２と接触させて、処理物２を分解する。ここでいう流体３は、水が好ましいが、処理物２を分解することができるものであれば特に限定はない。そして、水であれば、臨界点（臨界温度３７４．４℃、臨界圧力２２．１ＭＰａ）以下の亜臨界状態、あるいは臨界点以上の超臨界状態にしたものが、超臨界又は亜臨界の流体３である。なお、第１実施形態で供給手段５から供給する超臨界又は亜臨界の流体３は、処理物２を含んでいないが、本発明では供給手段５から供給する超臨界又は亜臨界の流体３は、処理物２を含むことも可能である。
【００１９】
第１実施形態における、取り出し手段７は、流体の出口１３に設けていて、保圧しながら、分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出せる絞り弁であり、供給手段５から分解手段４への超臨界又は亜臨界の流体３の供給に応じて、分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を、連続的に取り出せるようにしている。
【００２０】
さらに、第１実施形態では、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整する滞留時間調整手段としてポンプである供給手段５の動作を制御するポンプ制御装置８をも備えていて、ポンプ制御装置８の働きで、供給手段５からの流体３の流量を制御できるようにしている。
【００２１】
以上の構成を供える第１実施形態のプラスチックの分解装置１を用いて、超臨界又は亜臨界の流体３が水である場合について、処理物２を分解する動作を説明する。
【００２２】
まず、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックである、不飽和ポリエステル樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチック等の廃棄物を粉砕したものを、処理物２として、分解手段４内に入れる。次に供給手段５によって、所定量の超臨界又は亜臨界の流体３を分解手段４内に導入すると共に、加熱手段９で分解手段４内を加熱して、分解手段４内において、処理物２と超臨界又は亜臨界の流体３とを接触させて、分解反応を開始する。そして、所定時間が経過するまでは取り出し手段７を閉じておく。所定時間が経過したら、ポンプ制御装置８の働きで供給手段５を再起動し、所定流量に制御した超臨界又は亜臨界の流体３を、分解手段４内に供給すると共に、取り出し手段７によって、保圧しながら、分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。この取り出す量は、供給手段５で分解手段４内に供給する超臨界又は亜臨界の流体３の流量に対応した量となる。その後は、ポンプ制御装置８の働きで供給手段５から超臨界又は亜臨界の流体３の流量を制御することにより、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整した状態で、取り出し手段７によって、保圧しながら、新たに発生する分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。
【００２３】
以上のように、第１実施形態のプラスチックの分解装置１を用いると、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整することが可能であるため、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合に、未反応物である固形分（プラスチック）を分解させながら、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器（分解手段４）から取り出すことが可能となる。
【００２４】
なお、上記の説明では、処理物２を分解手段４内に入れた状態で、分解手段４内に超臨界又は亜臨界の流体３を導入する方法でプラスチックを分解する動作を説明したが、第１実施形態のプラスチックの分解装置では、処理物２を超臨界又は亜臨界の流体３と共に分解手段４内に導入して分解するようにすることも可能である。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図２は本発明のプラスチックの分解装置についての第２実施形態を示す概略図であり、（ａ）は分解手段内の流体体積を増加した状態を示し、（ｂ）は分解手段内の流体体積を減少させた状態を示している。
【００２６】
第２実施形態における分解手段４は外壁１１がシリンダー状（中空円筒状）をしていて、その内部にピストン１０を備える反応器であって、ピストン１０は駆動装置（図示せず）によって外壁１１に摺接して上下動できるようにしていて、外壁１１及びピストン１０は、例えばステンレス等で形成される。ピストン１０は所望の位置で停止し、分解手段４内に保持する超臨界又は亜臨界の流体３の体積を調整できるようにしている。
【００２７】
そして、上記以外の構成は、第１実施形態のプラスチックの分解装置と同様の構成を備えていて、第１実施形態のプラスチックの分解装置と同様の構成については説明を省略する。
【００２８】
第２実施形態のプラスチックの分解装置１では、ピストン１０の位置を調整することで、分解手段４内に保持する超臨界又は亜臨界の流体３の体積を調整することができる。そして、分解手段４内に保持する超臨界又は亜臨界の流体３の体積を調整することは、供給手段５で分解手段４内に供給する超臨界又は亜臨界の流体３の流量が一定になるように制御した場合には、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整することになる。従って、第２実施形態のプラスチックの分解装置１では、ピストン１０が、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整する滞留時間調整手段としての機能を果たすことになる。
【００２９】
第２実施形態のプラスチックの分解装置１を用いて、超臨界又は亜臨界の流体３が水である場合について、処理物２を分解する動作を説明する。
【００３０】
まず、ピストン１０の位置を所定位置に設定して、分解手段４内に保持する超臨界又は亜臨界の流体３の体積を所定体積に設定する。次に、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックである、不飽和ポリエステル樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチック等の廃棄物を粉砕したものを、処理物２として、分解手段４内に入れる。次に供給手段５によって、所定量の超臨界又は亜臨界の流体３を、流体の入口１２から、分解手段４内に導入すると共に、加熱手段９で分解手段４内を加熱して、分解手段４内において、処理物２と超臨界又は亜臨界の流体３とを接触させて、分解反応を開始する。そして、所定時間が経過するまでは取り出し手段７（絞り弁）を閉じておく。所定時間が経過したら、ポンプ制御装置８の働きで供給手段５を再起動し、所定の一定流量に制御した超臨界又は亜臨界の流体３を、分解手段４内に供給すると共に、流体の出口１３に設けた、取り出し手段７によって、保圧しながら、分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。この取り出す量は、供給手段５で分解手段４内に供給する超臨界又は亜臨界の流体３の流量に対応した量となる。
【００３１】
その後は、ポンプ制御装置８の働きで供給手段５から超臨界又は亜臨界の流体３の流量を所定の一定流量に保つと共に、ピストン１０の位置を調整して（例えば図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に変化させる。）、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整した状態で、取り出し手段７によって、保圧しながら、新たに発生する分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。
【００３２】
以上のように、第２実施形態のプラスチックの分解装置１を用いると、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整することが可能であるため、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合に、未反応物である固形分（プラスチック）を分解させながら、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器（分解手段４）から取り出すことが可能となる。
【００３３】
なお、上記の説明では、処理物２を分解手段４内に入れた状態で、分解手段４内に超臨界又は亜臨界の流体３を導入する方法でプラスチックを分解する動作を説明したが、第２実施形態のプラスチックの分解装置では、処理物２を超臨界又は亜臨界の流体３と共に分解手段４内に導入して分解するようにすることも可能である。
【００３４】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図３は本発明のプラスチックの分解装置についての第３実施形態を示す概略図である。
【００３５】
第３実施形態におけるプラスチックの分解装置１では、分解手段４における、超臨界又は亜臨界の流体の入口１２からの距離が異なる位置に、複数の超臨界又は亜臨界の流体の出口１３を配置し、且つ、各出口１３に取り出し手段７（絞り弁）を設けている。そして、流体の出口１３を選択して、分解手段４における流体の入口１２から流体の出口１３までの距離を調整することにより分解手段４内の超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整するようにしている。従って、第３実施形態のプラスチックの分解装置１では、流体の出口１３を選択することが、分解手段４における超臨界又は亜臨界の流体３の滞留時間を調整する滞留時間調整手段としての機能を果たすことになる。
【００３６】
そして、第３実施形態におけるプラスチックの分解装置１は、上記以外の構成は、第１実施形態のプラスチックの分解装置と同様の構成を備えていて、第１実施形態のプラスチックの分解装置と同様の構成については説明を省略する。
【００３７】
第３実施形態のプラスチックの分解装置１を用いて、超臨界又は亜臨界の流体３が水である場合について、処理物２を分解する動作を説明する。
【００３８】
まず、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックである、不飽和ポリエステル樹脂を用いたガラス繊維強化プラスチック等の廃棄物を粉砕したものを、処理物２として、分解手段４内に入れる。次に、供給手段５によって、所定量の超臨界又は亜臨界の流体３を分解手段４内に導入すると共に、加熱手段９で分解手段４内を加熱して、分解手段４内において、処理物２と超臨界又は亜臨界の流体３とを接触させて、分解反応を開始する。そして、所定時間が経過するまでは取り出し手段７（絞り弁）を閉じておく。所定時間が経過したら、ポンプ制御装置８の働きで供給手段５を再起動し、所定の一定流量に制御した超臨界又は亜臨界の流体３を、分解手段４内に供給すると共に、流体の出口１３に設けた、取り出し手段７によって、保圧しながら、分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。
【００３９】
その際、流体の出口１３を選択することによって、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整した状態で、取り出し手段７によって、保圧しながら、新たに発生する分解生成物６を含んだ超臨界又は亜臨界の流体３を外部に取り出す。
【００４０】
以上のように、第３実施形態のプラスチックの分解装置１を用いると、超臨界又は亜臨界の流体３の分解手段４内での滞留時間を調整することが可能であるため、プラスチックが不飽和ポリエステル樹脂の硬化物である場合に、未反応物である固形分（プラスチック）を分解させながら、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器（分解手段４）から取り出すことが可能となる。
【００４１】
なお、上記の説明では、処理物２を分解手段４内に入れた状態で、分解手段４内に超臨界又は亜臨界の流体３を導入する方法でプラスチックを分解する動作を説明したが、第３実施形態のプラスチックの分解装置では、処理物２を超臨界又は亜臨界の流体３と共に分解手段４内に導入して分解するようにすることも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１〜５に係る発明のプラスチックの分解装置は、有機酸と多価アルコールとを含む原材料から製造されたプラスチックを超臨界又は亜臨界の流体により分解する分解手段と、分解手段に超臨界又は亜臨界の流体を連続的に供給する供給手段と、分解手段への超臨界又は亜臨界の流体の供給に応じて分解手段から分解生成物を含んだ超臨界又は亜臨界の流体を、連続的に取り出す取り出し手段とを備えるプラスチックの分解装置であって、分解手段における超臨界又は亜臨界の流体の滞留時間を調整する滞留時間調整手段をも備えているので、未反応物である固形分（プラスチック）の一部が分解されて、原材料として再利用しようとする成分が一旦生成した後、残りの固形分がその後分解される過程で、先に生成した再利用しようとする成分が２次分解反応を起して消失するのを防止して、再利用しようとする成分が２次分解する前に、その成分を反応器から取り出すことができる分解装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態を説明するための概略図であり、（ａ）は分解手段内の流体体積を増加した状態を示し、（ｂ）は分解手段内の流体体積を減少させた状態を示している。
【図３】本発明の第３実施形態を説明するための概略図である。
【図４】プラスチックを、バッチ式の試験装置を用いて、分解した際の、反応時間を変えたときの各検出成分の占有割合の変化をグラフである。
【符号の説明】
１  プラスチックの分解装置
２  処理物
３  流体
４  分解手段
５  供給手段
６  分解生成物
７  取り出し手段
８  ポンプ制御装置
９  加熱手段
１０  ピストン
１１  外壁
１２  流体の入口
１３  流体の出口
【図１】
2004277513.tif 000003
【図２】
2004277513.tif 000004
【図３】
2004277513.tif 000005
【図４】
2004277513.tif 000006