(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水で分解することにより得られた分解物から無機充填材を回収する無機充填材の回収方法であって、
回転軸が取り付けられる軸受部と、前記軸受部の周部に設けられた溝部と、周方向に沿って側面に設けられ、前記溝部と連通する複数の開口部とを有する円盤状物を回転させ、前記溝部に前記無機充填材を含有する液体を供給し、液体を前記開口部から噴出させ、噴出した液体を熱風に接触させ、液体を蒸発させることにより無機充填材を分離，回収することを特徴とする無機充填材の回収方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無機充填材の回収方法であって、
前記円盤状物の回転速度は５０００［ｒｐｍ］以上５００００［ｒｐｍ］以下の範囲内にあることを特徴とする無機充填材の回収方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無機充填材の回収方法であって、
前記液体が噴出，蒸発される領域の雰囲気温度は１００［℃］以上３００［℃］以下の温度範囲内に調整されていることを特徴とする無機充填材の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水で分解することにより得られた分解物から無機充填材を回収する無機充填材の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは、軽量、高強度であり、防錆性、耐食性、電気絶縁性、成型性、着色性等に優れ、さらに大量生産が可能であるという利点を有することから、浴室材、自動車、航空機等の用途に多用されている。プラスチックの使用量の増加に伴い、使用済みのプラスチックの廃棄量も増加する傾向にあり、使用済みの廃プラスチックをリサイクルして環境への負荷を軽減するために、盛んに研究開発が進められている。
【０００３】
プラスチックは、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とに大別されるが、樹脂単独での使用に加えて、強度が必要な場合には、基材となるエポキシ樹脂又はフェノール樹脂等にガラス繊維やカーボン繊維等の強化材を含めた繊維強化プラスチックス（FRP：Fiber Reinforced Plastics）が用いられている。
【０００４】
熱可塑性樹脂は、加熱溶融することで比較的容易に処理されるが、熱硬化性樹脂あるいはＦＲＰ等のプラスチックは加熱溶融による処理が困難である。このため、廃プラスチックを粉砕した後、埋め立てて処理をしているが、将来、埋立地の不足が予想されている。また、廃プラスチックを燃料として利用するサーマルリサイクルも注目されているが、廃プラスチックの燃焼が不完全になると有害物質（例えば、ダイオキシン）が発生する。このため、廃プラスチックを処理する方法を確立することが急務となっている。
【０００５】
このような背景から、ＦＲＰ等に代表されるプラスチックを超臨界流体又は亜臨界流体で分解することによって、プラスチックの樹脂成分を樹脂のモノマー又はオリゴマーに分解し、炭酸カルシウム，水酸化アルミニウム，及びガラス繊維の無機物を回収，再利用する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４０２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の方法により回収された無機物は、残渣として各成分が各種の割合で混合した状態で存在しており、また臨界流体によって表面状態が変化している。従って、無機物を充填材として再利用する場合には、無機物を樹脂に混合させるために乾燥及び粉砕処理を行う必要がある。また特に、再成形後の強度低下を防止するために無機充填材の粒度を小さくしなければならない場合があるが、このような作業を単純に行うと、臨界流体分解後の分解液を濾過し、残渣として得た無機物を乾燥し、乾燥後の無機物の固形物を粉砕，分級して所望の粒径の無機充填材とする必要がある。このため、調整する無機充填材の粒径毎に工程条件を設定しなければならず、無機充填材の回収率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、分解液中の無機物を湿式粉砕することなく無機物の粒径を調整しつつ無機充填材を乾燥，回収することが可能な無機充填材の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る無機充填材の回収方法は、回転軸が取り付けられる軸受部と、軸受部の周部に設けられた溝部と、周方向に沿って側面に設けられ、溝部と連通する複数の開口部とを有する円盤状物を回転させ、溝部に前記無機充填材を含有する液体を供給し、液体を開口部から噴出させ、噴出した液体を熱風に接触させ、液体を蒸発させることにより無機充填材を分離，回収する。なお、円盤状物の回転速度は５０００［ｒｐｍ］以上５００００［ｒｐｍ］以下の範囲内にあることが望ましい。また、液体が噴出，乾燥される領域の雰囲気温度は１００［℃］以上３００［℃］以下の温度範囲内に調整されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る無機充填材の回収方法によれば、分解液中の無機物を湿式粉砕することなく無機物の粒径を調整しつつ無機充填材を乾燥，回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
〔臨界流体分解工程〕
臨界流体分解工程において、耐熱，耐圧性がある容器に容器の大きさに合わせて切断又は粗粉砕したプラスチックと臨界流体を入れ、加熱，加圧することにより、プラスチックを樹脂のモノマー又はオリゴマーと，無機充填材の炭酸カルシウム，水酸化アルミニウム，ガラス繊維に分解する。なお、プラスチックとしては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれかの樹脂を用いたプラスチックも対象とすることができる。
【００１１】
具体的には、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アミノ樹脂，フェノール樹脂等を例示することができる。また、熱可塑性樹脂としては、塩ビ樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリブタジエン樹脂，アルキド樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリアミド樹脂等を例示することができる。
【００１２】
また、臨界流体としては、水，一価アルコール，多価アルコール等やこれらの混合物を用いることができるが、これらのものに限定されることはない。また、臨界流体として水を用いる場合には、予め脱塩したものを用いることが好ましく、さらには、分解を促進させるためにアルカリ金属の水酸化物の水溶液を臨界流体として用いてもよい。また、臨界流体の混合量が、プラスチック１００重量部に対して１００重量部未満であるとプラスチックを安定して分解することができず、逆に５００重量部以上であると分解後の流体の廃液処理コストが高くなるので、プラスチック１００重量部に対する臨界流体の配合量は、プラスチック１００重量部に対し１００〜５００重量部の範囲内とすることが好ましい。
【００１３】
また、分解温度が１８０［℃］未満であると分解に長い時間を要し、逆に２７０［℃］以上になると熱分解の影響が大きくなり、樹脂をモノマー又はオリゴマーとして回収することができなくなる恐れがあるので、分解温度は１８０〜２７０［℃］の温度範囲内にすることが望ましい。また、分解時間及び分解圧力は、特に限定されることはないが、上記分解温度範囲内においてはそれぞれ、１〜４［時間］，２〜１５［ＭＰａ］の範囲内にすることが望ましい。また、アルカリ金属の水酸化物の水溶液を臨界水として用いる場合には、アルカリ金属の水酸化物をプラスチック１００重量部に対して２０〜１００重量部の範囲内で添加することが好ましい。
【００１４】
〔分解液から無機充填材を回収する工程〕
無機充填材は図１に示すような回収システム１を用いることにより回収される。すなわち、図１に示す回収システム１では、始めに、熱風供給装置５から乾燥室２内に加熱した空気（熱風）を供給し、乾燥室２内を乾燥温度に高める。次に、分解液供給装置４から高速回転させたディスク式スプレードライヤー乾燥機３の溝上に分解液を滴下し、分解液をディスク式スプレードライヤー乾燥機３の円周上側面に設けられた開口部から外方に噴出させ、分解液中の無機物をディスク式スプレードライヤー乾燥機３により破壊、且つ、分解液を霧状にする。
【００１５】
次に、回収装置６において、乾燥室２の下部から無機充填材を吸引し、粒径の大きい無機充填材を分離し、所定の粒径範囲の無機充填材を回収することにより、無機充填材を回収する。この回収工程により、熱風に接触させた際に分解液中の液分を瞬時に蒸発させ、無機物を無機充填材として効率よく、乾燥，回収することができる。なお、ディスク式スプレードライヤー乾燥機３の回転速度は５０００［ｒｐｍ］以上５００００［ｒｐｍ］以下の範囲内にすることが望ましい。また、分解液が噴出，乾燥される領域の雰囲気温度は１００［℃］以上３００［℃］以下の温度範囲内に調整されていることが望ましい。
【００１６】
上記ディスク式スプレードライヤー乾燥機３は、具体的には図２や図３に示すような構成を有し、回転軸が取り付けられる軸受部１１と、軸受部１１の周部に設けられた溝部１２と、周方向に沿って設けられ、溝部１２と連通する開口部１３とを備える。そして、このような構成を有するディスク式スプレードライヤー乾燥機３では、回転時に溝部１２に分解液が供給されると、開口部１３から分解液が噴出される。
【００１７】
なお、スプレードライヤー乾燥機には、ディスクを用いるディスク式と２流体ノズルを用いるノズル式とがあるが、ノズル式スプレードライヤー乾燥機では、分解液中の無機物の粒径が１［ｍｍ］を超えるようなものとなると、分解液の噴霧時にノズル先端部において分解液が詰まり、無機物の乾燥ができない上に、ディスク式を用いた時のような無機物の破壊もほとんど期待することができなくなり、所望の無機充填材を回収することができない。従って、乾燥機としては、ディスク式スプレードライヤー乾燥機を用いることが望ましい。
【００１８】
また、アルカリ金属の水酸化物の水溶液を臨界流体として用いる場合には、分解後の分解液にはアルカリ金属の水酸化物が存在していることから、濾過を行うことにより、樹脂のモノマー又はオリゴマー、炭酸カルシウム，水酸化アルミニウム，及びガラス繊維とに分離し、さらに無機物に付着しているアルカリ金属の水酸化物を水で洗浄した後に無機物を含有するスラリーをディスク式スプレードライヤーで乾燥してもよい。そして、分解液を滴下する際に、ディスク式スプレードライヤーの円盤状物の回転数，分解液を噴出させる雰囲気温度を制御することによって、所望の粒径を有する無機充填材を回収することができる。
【００１９】
［実施例１］
実施例１では、始めに、２［ｍｍ］の粒径に粗粉砕したＦＲＰ（松下電工（株）製ＦＲＰバスタブ，炭酸カルシウム及びガラス繊維含有品）６００［ｇ］、濃度１［ｍｏｌ／Ｌ］の水酸化カリウム水溶液２４００［ｇ］を圧力容器に投入し、ヒーターによって槽内の水を２３０［℃］に加熱し、槽内の水を亜臨界状態（臨界点（臨界温度３７４［℃］，臨界圧力２２．１［ＭＰａ］）以下の状態）にした。そして、この状態で２時間放置することによりＦＲＰを分解した後、室温まで冷却することによりＦＲＰの分解液を得た。本分解液は、樹脂成分のモノマー又はオリゴマーと炭酸カルシウムとガラス繊維の混合品である。最後に、分解液をディスク式スプレードライヤー乾燥機に滴下することにより分解液を乾燥し、実施例１の無機充填材を得た。なお、ディスク式スプレードライヤー乾燥機は、乾燥室の塔径２［ｍ］、ディスク径６５［ｃｍ］，回転数１２０００［ｒｐｍ］、乾燥室入口温度２００［℃］、乾燥室出口温度１００［℃］の条件で運転した。
【００２０】
［実施例２］
実施例１の亜臨界分解処理工程を行った後、分解液をフィルタープレス濾過器によって樹脂成分のモノマー又はオリゴマー，炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、及びガラス繊維に分離した。その後、続けてフィルタープレス濾過器による無機物のケーキ洗浄を行い、濾液のｐＨが１０．５になった状態で無機物を１４［ｗｔ％］含有するスラリーを３０００［ｇ］回収した。次に、スラリーを実施例１と同様の条件のディスク式スプレードライヤー乾燥機により乾燥することによって実施例２の無機充填材を得た。
【００２１】
［実施例３］
実施例１の分解液をディスク式スプレードライヤー乾燥機の回転数を３００００［ｒｐｍ］とした以外は実施例１ど同様の条件で乾燥することにより、実施例３の無機充填材を得た。
【００２２】
［実施例４］
実施例１の亜臨界分解処理工程を行った後、１２０φｍｍポットミルに、分解したＦＲＰ分解液２５０［ｇ］、５ｍｍボール４００［ｇ］を入れ、２００［ｒｐｍ］の回転数にて４時間、無機物の湿式粉砕を行う作業を繰り返し行った。その後、分解液を実施例１と同様の条件でディスク式スプレードライヤー乾燥機で乾燥することによって実施例４の無機充填材を得た。
【００２３】
以上により得られた実施例１〜４の無機充填材の平均粒径を計測した結果を以下の表１に示す。なお、平均粒径は、粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２０００，島津製作所（株）製）を用いて計測した。
【表１】
0004736841.tif 000002
【００２４】
表１に示すように、実施例１〜４の無機充填材によれば、亜臨界分解後の分解液から微粒径の無機充填材を回収できることがわかる。また特に、実施例３の無機充填材によれば、ディスク式スプレードライヤー乾燥機を実施例１，２よりも高速回転にすることによって、実施例１，２の無機充填材よりも微粒径の無機充填材が得られることがわかる。さらに、実施例４の無機充填材によれば、実施例１〜３の分解液を予め湿式分解した後に無機充填材を回収したが、微粒径の無機充填材を回収することができるものの、実施例１〜３と比較すると、平均粒径の大きい無機充填材しか回収することができなかった。これは、予め湿式粉砕して無機物の粒径を小さくした分解液をディスク式スプレードライヤー乾燥機において噴霧すると、無機物が円盤状物により破壊される効果よりも、１次粒子同士が密着し２次粒子化する効果の方が大きくなり、２次粒子化したままの状態で熱風下に噴霧され瞬間的に乾燥が行われるためであると考えられる。
【００２５】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態となる無機充填材の回収システムの構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す乾燥機の構成を示す模式図である。
【図３】図１に示す乾燥機の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：回収システム
２：乾燥室
３：ディスク式スプレードライヤー乾燥機
４：分解液供給装置
５：熱風供給装置
６：回収装置
【図１】
0004736841.tif 000003
【図２】
0004736841.tif 000004
【図３】
0004736841.tif 000005