(57)【要約】【課題】  プラスチックと溶媒とを混合した混合物を加熱して、プラスチックを熱分解するプラスチックの分解方法であって、プラスチックを熱分解する温度を３５０℃以下の温度域とした場合でも、プラスチックの熱分解率を向上できるプラスチックの分解方法を提供する。【解決手段】  プラスチックと、不飽和脂肪酸油やアクリル酸エステル等の溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物を加熱することにより、プラスチックの熱分解を行なう。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックと、カルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物から選ばれた少なくとも１種の液状化合物を含有する溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物を加熱することにより、プラスチックを熱分解することを特徴とするプラスチックの分解方法。
【請求項２】
ラジカル開始剤が、１時間半減期温度が１５０℃以上のラジカル開始剤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方法。
【請求項３】
ラジカル開始剤が、下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプラスチックの分解方法。
【化１】
2004307802.tif 000006
（式中、Ｒは炭素数が１〜５のアルキル基であり、Ｘは水素又は炭素数が１〜５のアルキル基である。）
【請求項４】
カルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物から選ばれた少なくとも１種の液状化合物が、不飽和脂肪酸油であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラスチックの分解方法。
【請求項５】
カルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物から選ばれた少なくとも１種の液状化合物が、カルボン酸ビニルエステル、またはアクリル酸エステルであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプラスチックの分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック類の廃棄物や、廃棄物中に含まれるプラスチックを熱分解して、再利用可能な低分子化物を得る際に使用するプラスチックの分解方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、廃棄物中に含まれるプラスチックを熱分解して再利用可能な低分子化物を得ることが検討されている。低分子化物の再利用法としては、例えば、液体燃料、石油アスファルト代替品、あるいはさらに処理を施してプラスチック用の原材料として使用する方法等が検討されている。
【０００３】
プラスチックを熱分解して再利用可能な低分子化物を得る方法としては、例えば、無酸素雰囲気下でプラスチックを熱分解して低分子化物を得る方法がある。しかし、この方法では一定品質の低分子化物を得ることが困難であるとして、検討が加えられ、プラスチックと、不飽和脂肪酸油等の溶媒とを混合した混合物を３００℃から４５０℃の範囲で加熱して、プラスチックを熱分解して低分子化物を得る方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に示された方法では、プラスチックを熱分解するに際し、３５０℃以下の温度で加熱した場合には、プラスチックの熱分解が進み難く、プラスチックの熱分解率が低いという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−２４０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする所は、プラスチックと溶媒とを混合した混合物を加熱して、プラスチックを熱分解するプラスチックの分解方法であって、プラスチックを熱分解する温度を３５０℃以下の温度域とした場合でも、プラスチックの熱分解が進み、プラスチックの熱分解率を向上できるプラスチックの分解方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願発明は、プラスチックの分解方法であって、プラスチックと、カルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物から選ばれた少なくとも１種の液状化合物を含有する溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物を加熱することにより、プラスチックを熱分解するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明のプラスチックの分解方法においては、ラジカル開始剤を混合した混合物を加熱することによりプラスチックを熱分解するようにしているので、プラスチックを熱分解する温度を３５０℃以下の温度域とした場合でも、プラスチックの熱分解が進み、プラスチックの熱分解率を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のプラスチックの分解方法の実施の形態を説明する。本実施形態では、図１に示す実験装置を用いてプラスチックの熱分解を行う。図１に示すように、実験装置１は、下部に加熱ヒータ２を配置した熱分解槽３を備え、この熱分解槽３の上部に、攪拌装置４及び投入装置５を備える。そして、熱分解槽３の上部に下方に向かう冷却管６が接続され、この冷却管６の先端部に、回収容器７が設置される。また、熱分解槽３は温度測定装置８を備え、この温度測定装置８には、温度記録装置９が接続される。さらに、加熱ヒータ２には温度調節器１０が接続されている。
【０００９】
本発明において分解の対象として用いるプラスチックは、プラスチックそのもの及び各種の廃棄物中に含まれるプラスチックであり、具体例としては不飽和ポリエステル樹脂や、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製品の廃棄物を破砕した破砕物を挙げることができる。
【００１０】
そして分解するに当たっては、このプラスチックと、溶媒としてカルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物である不飽和脂肪酸油とを、図１に示す熱分解槽３に仕込む。そして加熱ヒータ２による加熱を開始すると共に、攪拌装置４で攪拌して、プラスチックと、不飽和脂肪酸油とを混合する。加熱開始後に所定温度に到達した段階で、ラジカル開始剤を投入装置５から熱分解槽３内に投入して、プラスチックと、不飽和脂肪酸油と、ラジカル開始剤とを混合した混合物とする。熱分解槽３内で混合物を攪拌しながら加熱することにより、プラスチックの分解物である低分子化物を得る。なお、プラスチックの分解物である低分子化物は、冷却管６を通って回収容器７に回収されるものと、熱分解槽３内に残留したままのものが存在する。熱分解槽３内に残留したままの低分子化物は、例えばフィルター等を用いて、未反応のプラスチックと分離して再利用するようにする。
【００１１】
本発明において使用する溶媒としては、カルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物、並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物から選ばれた少なくとも１種の液状化合物を含有する溶媒を使用することが必要である。これらの液状化合物を用いると、不飽和基とカルボキシル基又はエステル基が分解に作用して、プラスチックの分解が行なわれると考えられる。
【００１２】
このカルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物としては、オレイン酸、リノール酸などの不飽和脂肪酸等が例示でき、不飽和脂肪酸を含む植物油（天ぷら油、カノーラ油、オリーブ油、大豆油、トウモロコシ油、紅花油等）を使用することもできる。また、エステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物としては、カルボン酸ビニルエステルや、アクリル酸エステル等が例示できる。なお、本発明の液状化合物とは、室温で液状のものに限定するものではなく、プラスチックを分解しようとする温度で液状のものであれば良い。また、溶媒の添加割合については、プラスチックの質量の０．３倍〜５倍の範囲内とすることが、熱分解効率の点で好ましい。
【００１３】
なお、不飽和脂肪酸油、カルボン酸ビニルエステル、およアクリル酸エステルから選ばれた少なくとも１種の液状化合物を使用すると、熱分解効率の点で好ましく、そのうち不飽和脂肪酸油は入手がしやすく特に好ましい。これらの液状化合物の全溶媒に対する添加割合は、特に限定するものではないが、３０容量％以上とすることが、熱分解効率の点で好ましく、８０容量％以上であることが特に好ましい。
【００１４】
溶媒に含有させることができるカルボキシル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物、並びにエステル基及び不飽和基を分子中に有する液状化合物以外の液状化合物としては、特に限定するものではなく、飽和脂肪酸等各種の液状化合物が使用可能である。
【００１５】
本発明において使用するラジカル開始剤としては、１時間半減期温度が１５０℃以上のラジカル開始剤であると、プラスチックの熱分解の効率が高まり好ましい。ラジカル開始剤の１時間半減期温度の上限については、３５０℃以下とすることがプラスチックの熱分解の効率の点で好ましい。そして、ラジカル開始剤の化学構造については、下記一般式（１）で表される化合物が、プラスチックの熱分解の効率が高まり好ましい。なお、式中、Ｒは炭素数が１〜５のアルキル基であり、Ｘは水素又は炭素数が１〜５のアルキル基である。
【００１６】
【化２】
2004307802.tif 000002
【００１７】
ラジカル開始剤の添加割合については、プラスチックの質量の０．０５倍〜０．１０倍程度とすることが、熱分解効率の点で好ましい。また、プラスチックと、溶媒と、ラジカル開始剤との混合物を加熱してプラスチックを熱分解する温度は、好ましくは２８０℃〜３５０℃であり、より好ましくは３００℃〜３４０℃である。
【００１８】
以上説明した、プラスチックの分解方法によれば、プラスチックと、溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物を加熱することにより、プラスチックを熱分解するようにしているので、ラジカル開始剤によって熱分解反応が促進され、プラスチックを熱分解する温度を３５０℃以下の温度域とした場合でも、プラスチックの熱分解率を向上させることが可能となる。
【実施例】
【００１９】
以下、図１に示す実験装置１を用いて行った実施例により、本発明を具体的に説明する。
【００２０】
（実施例１）
プラスチックとして不飽和ポリエステル樹脂（昭和高分子社製、商品名「リゴラックＭ−５４０」）の硬化物１０ｇ、溶媒として不飽和脂肪酸油を含有する植物油（日清オイリオ社製、商品名「日清サラダ油」）２０ｇを熱分解槽３に投入した。そして、加熱ヒータ２による加熱を開始すると共に、攪拌装置４で攪拌して、プラスチックと、溶媒とを混合した。そして、熱分解槽３内の温度が２９０℃に到達した段階で、ラジカル開始剤として、下記式（２）で示される２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン（日本油脂社製、商品名「ノフマーＢＣ−９０」、１時間半減期温度２３４℃）０．１ｇを投入装置５から熱分解槽３内に投入して、プラスチックと、溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物とした。
【００２１】
【化３】
2004307802.tif 000003
【００２２】
その後、熱分解槽３内の温度が設定温度の３００℃に達したら、攪拌を継続しながら設定温度（３００℃）で２０分間保持して、プラスチックを熱分解した。２０分間保持している間に発生した、低分子化物の一部は冷却管６を通って回収容器７に回収された。その後、加熱ヒータ２による加熱を停止し、熱分解槽３内の温度が５０℃以下になるまで自然冷却した。その後、溶剤（クロロホルム及びメタノール）を用いて熱分解槽３内の成分を全て回収し、フィルターを用いて濾過することにより溶剤に溶解していない未反応のプラスチックを分離し、その質量からプラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００２３】
（実施例２）
ラジカル開始剤を熱分解槽３内に投入する際の熱分解槽３内の温度を３１０℃とし、２０分間保持する設定温度を３２０℃としたこと以外は、実施例１と同様の条件で、プラスチックを熱分解し、次いで冷却し、次いで未反応のプラスチックを分離して、プラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００２４】
（実施例３）
プラスチックとして不飽和ポリエステル樹脂（昭和高分子社製、商品名「リゴラックＭ−５４０」）の硬化物１０ｇ、溶媒として下記式（３）で示されるアクリル酸エステル（日本触媒社製、商品名「アクリル酸２エチルヘキシル」）２０ｇを熱分解槽３に投入した。そして、加熱ヒータ２による加熱を開始すると共に、攪拌装置４で攪拌して、プラスチックと、溶媒とを混合した。そして、熱分解槽３内の温度が２１０℃に到達した段階で、ラジカル開始剤として、上記式（２）で示される２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン（日本油脂社製、商品名「ノフマーＢＣ−９０」、１時間半減期温度２３４℃）０．１ｇを投入装置５から熱分解槽３内に投入して、プラスチックと、溶媒と、ラジカル開始剤とを混合した混合物とした。
【００２５】
【化４】
2004307802.tif 000004
【００２６】
その後、熱分解槽３内の温度が設定温度の２１５℃に達したら、攪拌を継続しながら設定温度（２１５℃）で２０分間保持して、プラスチックを熱分解した。２０分間保持している間に発生した、低分子化物の一部は冷却管６を通って回収容器７に回収された。その後、加熱ヒータ２による加熱を停止し、熱分解槽３内の温度が５０℃以下になるまで自然冷却した。その後、溶剤（クロロホルム及びメタノール）を用いて熱分解槽３内の成分を全て回収し、フィルターを用いて濾過することにより溶剤に溶解していない未反応のプラスチックを分離し、その質量からプラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００２７】
（比較例１）
ラジカル開始剤を投入しないようにしたこと以外は、実施例１と同様の条件で、プラスチックを熱分解し、次いで冷却し、次いで未反応のプラスチックを分離して、プラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００２８】
（比較例２）
ラジカル開始剤を投入しないようにしたこと以外は、実施例２と同様の条件で、プラスチックを熱分解し、次いで冷却し、次いで未反応のプラスチックを分離して、プラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００２９】
（比較例３）
ラジカル開始剤を投入しないようにしたこと以外は、実施例３と同様の条件で、プラスチックを熱分解し、次いで冷却し、次いで未反応のプラスチックを分離して、プラスチックの分解率を求め表１に示した。
【００３０】
【表１】
2004307802.tif 000005
【００３１】
表１の結果から、実施例１は比較例１より、実施例２は比較例２より、実施例３は比較例３より、それぞれプラスチックの分解率が向上していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態で使用する実験装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  実験装置
２  加熱ヒータ
３  熱分解槽
４  攪拌装置
５  投入装置
６  冷却管
７  回収容器
８  温度測定装置
９  温度記録装置
１０  温度調節器
【図１】
2004307802.tif 000007