(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とポリスチレン（ＰＳ）とが相溶して均一相を形成したポリマーブレンド材料を分離回収する方法において、
前記ポリマーブレンド材料に対して、リモネンを溶剤として加えてＰＳ成分を溶解し、リモネンを蒸発分離せしめることにより溶解したＰＳ成分の回収を行うことを特徴とするポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【請求項２】
前記ＰＳ成分を含むリモネンのＰＳ成分濃度が、２０〜５０ｇ／１００ｍｌの範囲に達した際に分離処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【請求項３】
ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とポリスチレン（ＰＳ）とが相溶して均一相を形成したポリマーブレンド材料を分離回収する方法において、
ポリマーブレンド成形品を、適宜サイズの破砕片とする破砕処理を行い、このように破砕処理されて収納容器に収納されたポリマーブレンド破砕片に対して、リモネンを溶剤として加えてＰＳ成分を溶解し、リモネンを蒸発分離せしめることにより溶解したＰＳ成分の回収を行うことを特徴とするポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【請求項４】
前記ポリマーブレンド破砕片を溶剤と共に収納する容器に対して、加熱、撹拌、振動等の各処理のいずれかを単独で、またはこれら２以上の処理を組み合わせることにより、ポリマーブレンドの分離作用を促進することを特徴とする請求項３に記載のポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【請求項５】
前記ポリマーブレンド破砕片から溶出したＰＳ成分を含むリモネンが、残留する破砕片から容易に分離し得る所定濃度に達した際に、一旦ＰＳ成分を含むリモネンと残留しているポリマーブレンド破砕片とを分離し、改めて次段の溶解工程に移行せしめる多段処理を行うことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【請求項６】
前記ＰＳ成分を含むリモネンのＰＳ成分濃度が、２０〜５０ｇ／１００ｍｌの範囲に達した際に分離処理を行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のポリマーブレンド材料類の分離再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ポリマーをブレンドすることによって得られた、ポリマーアロイ素材によるプラスチック成形品を再生処理するにあたり、個々のポリマー成分に分離して再生利用するための、ポリマーブレンド材料類の分離再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のプラスチック成形品を得るための高分子(ポリマー)材料に対する要求特性は次第に高度化および多様化し、単一高分子材料によって利用者の要求を完全に満たすことは困難となっている。そこで、化学的特性および／または物理的特性の異なる複数のポリマー成分を組み合わせて溶融混練したポリマーブレンドによって得られるポリマーアロイ材や、さらにガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維類のような補強材その他副資材とを組み合わせた複合材化することによってこのような多様な要求に対処している。
【０００３】
一方、地球環境の保護、限られた資源の有効利用は今後の社会に与えられた大命題であり、使用済み資材の再資源化（リサイクル）を活発に行う必要がある。しかし、強度の向上やその他物理的特性の改善を目的として、複雑なポリマーブレンドや高分子材料の変性が行なわれるに従い、それぞれ複雑な特性を示すようになって再資源化はより困難となってきている。
【０００４】
すなわち、ポリマー類を資源として再利用しようとする場合には、溶融温度やガラス転移点等のような物理的特性が特定可能な単一材料として回収することが望ましく、上述のような複雑な構成成分からなるポリマーブレンド材料や高分子材料の変性は、こうした要請に逆行するものとも言える。
【０００５】
ポリマーブレンド材料にはそれぞれの成分が溶融して一体化している相溶性ブレンドとそれぞれの成分は一体化せず適当な溶融材料を介して結合する非相溶性ブレンドがあるが、いずれにしてもそれらの素材成分への分離は困難が伴う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、こうした高度な組み合わせにより構成されているポリマーブレンド高分子材料を、再生利用可能な程度の原材料成分に分離して回収し、その後再生利用が容易に行い得る、ポリマーブレンド材料類の分離再生方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とポリスチレン（ＰＳ）とが相溶して均一相を形成したポリマーブレンド材料を分離回収する方法において、前記ポリマーブレンド材料に対して、リモネンを溶剤として加えてＰＳ成分を溶解し、リモネンを蒸発分離せしめることにより溶解したＰＳ成分の回収を行うことを特徴とするポリマーブレンド材料類の分離再生方法、並びにポリマーブレンド成形品を、適宜サイズの破砕片とする破砕処理を行い、このように破砕処理されて収納容器に収納されたポリマーブレンド破砕片に対して、リモネンを溶剤として加えてＰＳ成分を溶解し、リモネンを蒸発分離せしめることにより溶解したＰＳ成分の回収を行うことを特徴とするポリマーブレンド材料類の分離再生方法によって解決される。所望の物理的特性及び／または化学的特性を得るために複数のポリマー原料を溶融混練することによって得られたポリマーブレンド材料を再生利用可能な成分毎に分離回収する方法において、再生すべきポリマーブレンド成形品を、適宜サイズの破砕片とする破砕処理を行い、このように破砕処理されて収納容器に収納されたポリマーブレンド破砕片に対して、ポリマーブレンドを形成している少なくとも１つの成分を溶解するように作用する成分を含む溶剤を加え、その溶解度の差異によって成分の分離を行い、該溶剤を蒸発分離せしめることにより溶解したポリマー成分の回収を行うポリマーブレンド材料類の分離再生方法である。
【０００８】
また、本発明の課題は、ポリマーブレンド破砕片を溶剤と共に収納する容器に対して、加熱、撹拌、振動等の各処理のいずれかを単独で、またはこれら２以上の処理を組み合わせることにより、ポリマーブレンドの分離作用を促進するポリマーブレンド材料類の分離再生方法によって有利に解決される。
【０００９】
さらに、本発明の課題は、ポリマーブレンド破砕片から溶出したＰＳ成分を含むリモネンが、残留する破砕片から容易に分離し得る所定濃度に達した際に、一旦ＰＳ成分を含むリモネンと残留しているポリマーブレンド破砕片とを分離し、改めて次段の溶解工程に移行せしめる多段処理を行うことにより、さらに効率良く分離再生を行うポリマーブレンド材料類の分離再生方法によってより有利に解決される。
【００１０】
原材料の高分子ポリマーブレンドは、耐衝撃性、靭性、耐溶剤性、成形品外観等々の一つまたは複数の組み合わせ特性に優れた所望特徴のポリマーブレンド材料を得るために、特性の異なったもの、例えば耐熱性の良いもの、成形性の良いもの、耐溶剤性(薬品性)の良いもの、製品外観の良好なもの、手頃な価格のもの、等々の素材成分が選択され、最終的製品にとって所望の特性を得るように配慮されている。
【００１１】
これら複数種類の素材ポリマーからなるポリマーブレンドは少なくとも部分的に相溶化されており、再生にあたって完全に分離することは困難である。しかし、それぞれの原材料には溶剤に対しての溶解度、溶融温度などの特性の差があり、この差を利用することによって原材料に分離することができる。
【００１２】
一般に完全相溶しているポリマーブレンド材料は分子単位で相溶化しており、熱的特性などを測定しても単一材料のような特性を示し、分離することは不可能と考えられている。しかし、適当な溶剤を選択することにより、原材料の高分子、例えば、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等は適宜溶剤を選択することによって少なくとも部分的に溶解分離できる。
【００１３】
選択された溶剤に不溶な原材料は、相溶化が良好なものほど溶剤による溶出が阻害されると考えられるが、実際には溶解槽の加熱、攪拌、超音波振動等を加えることにより比較的簡単に不溶物の構造を崩すことができ、不溶成分は微細物として溶剤中に浮遊残存することになる。
【００１４】
もしも、溶液と不溶物に比重差がある場合には、微細物は適宜時間放置し、上澄み部、中間部、沈殿物等に分けて回収することができる。なお、ポリマー成分が多量に溶出した溶剤は粘度が高くなり過ぎて、その後の残留物との分離が困難になることがある。そのため、溶剤中に溶出した成分が所定濃度に到達した際に、分離された成分を含む溶剤と残留する破砕片とを一旦分離して、次段のさらなる分離工程に移行する、いわゆる多段処理を行うことによって、より有利に分離回収が可能である。
【００１５】
【実施例】
ここでは、ポリスチレン(以下、ＰＳともいう)とポリフェニレンエーテル(以下、ＰＰＥともいう)のポリマーブレンド材料である変性ポリフェニレンエーテル材料（以下、ｍ−ＰＰＥともいう）に発泡剤を加えてペレット化したヒートセルビーズ(商標：積水化成品工業株式会社製)を、シート状に発泡成形したヒートセルシート（商標：積水化成品工業株式会社製)の破砕片(平均寸法３〜１０mm）に対して、溶剤としてリモネンを用いた例を開示する。
【００１６】
リモネンにｍ−ＰＰＥを主原料とする上述のヒートセルシートの破砕片を投入して実験を行った。ここで、ＰＳのリモネンに対しての溶解性を上げるために加温しつつ溶液を攪拌した。加熱温度は、５０°Ｃ、および８０°Ｃに設定した。
【００１７】
攪拌を行いつつ５０°Ｃに加熱した溶液は、約２分経過した時点で白濁し始め、破砕片は６０分ほどで溶出し、溶液は透明性を失った懸濁液となる。その状態で、この液の攪拌を停止し、２０分ほど放置しておくと、懸濁の原因となった微細物は沈殿し、分離ができる。なお、リモネンを溶媒とした場合、ＰＳは、２０g／１００mlないし５０g／１００ml前後まで溶解する。しかし、ＰＳの溶解量が、例えば５０g／１００ml以上のように過度に高くなると、溶液の粘度が高くなりすぎ、引き続いて行われる破砕片残留物との分離処理が難しくなるため、配慮が必要である。
【００１８】
この実験において、ＰＰＥは沈殿物として再生利用可能なポリマー成分として回収でき、ＰＳはリモネン溶解液として回収でき、リモネンを蒸留回収することによりＰＳをＰＰＥと同様に再生利用可能な状態として回収できた。因みに、蒸留によってＰＳ成分が分離回収されたリモネンは溶剤として繰り返し使用が可能である。
【００１９】
攪拌を行いつつ加熱温度を８０°Ｃにした実施例では、１分程度で白濁が始まり、３分経過でシート状破砕片の表皮と中央部が分離して中央部の形状が崩れ、その後５分経過で表皮の形状も崩ればらばらになった。さらにその後、１０分経過で表皮の形状が判別できない程度に溶解した。
【００２０】
本発明においては、試料片としてのヒートセルシート破砕片の投入されたリモネン溶解槽に超音波を印加して微細振動せしめることにより、溶解を促進し得ることも確認された。常温のリモネンでは溶解し難かった場合でも、超音波を印加してリモネンを微細振動せしめてみると、３０分経過で破砕片の周囲角部が溶解し始め、６０分経過時点では破砕片の形状が崩れ、白濁した溶液が得られた。
【００２１】
今回、相溶性のポリマーブレンド材料であるｍ−ＰＰＥ／ＰＳを主原料とするヒートセルシートの平均寸法が３〜１０mm程度である破砕片を試料とする実施例を挙げたが、非相溶性ポリマーブレンドでも同様の分離再生は可能である。特に、上述の加熱による実施例と超音波印加による実施例とを適宜組み合わせることにより、さらに有効な溶解作用が期待でき、多くの分野において構成成分ポリマーの分離回収が可能となる。
【００２２】
また、複合材では、使用されている充填材としてはガラス繊維、カーボン繊維、タルク、クレー等の無機フィラーが多く、殆どの溶剤には不溶であり、さらに比重も比較的高い。したがって、単なる単一高分子材料複合材料も、ポリマーブレンドの複合材料も、やはり溶剤を選択することによって、再生利用可能な程度の原材料成分として分離回収できる。
【００２３】
なお、処理が進行して溶剤中に溶出する成分が、溶媒１００ml当り４０g以上のように多くなりすぎると、溶剤の粘度が高まり、不溶成分である残留破砕片からの分離作業が困難になる可能性がある。そこで、溶剤中に溶出した成分が所定濃度に到達した際に、高濃度の溶剤と残留破砕片とを一旦分離することが望ましい。その後引き続く次段分離処理工程に移行する多段分離処理を行うことにより、有利に分離することが出来る。分離された溶剤を蒸留することにより、溶出成分を回収することが出来る。また、溶剤、例えばリモネンを蒸留して回収することにより、溶剤として繰り返し使用することが出来る。
【００２４】
さらにポリマーブレンド材の複合材では、濾過用フィルターの選択や遠心分離などの応用により、複合充填材と高分子成分とを分離し、さらに高分子材料を原材料に分離回収することが可能となる。
【００２５】
本実施例では、ｍ−ＰＰＥ/ＰＳ/発泡剤のポリマーアロイを分離再生する例を示したが、その他のポリマーアロイ、例えばポリアミド類（ＰＡ６,ＰＡ６６等）やポリカーボネート（ＰＣ）等を素材の一つとするポリマーアロイ、ポリマーブレンドに対しては、例えば塩酸等の酸類を単独であるいはその他溶剤類と組み合わせることによって、ポリマー成分への分離再生が可能となる。この場合にも、上述の例のように、加温、超音波振動、遠心分離、濾過フィルターとの組み合わせを適宜検討することにより、有利な結果が期待できる。
【００２６】
【発明の効果】
一般に、プラスチック原料のポリマーは貴重な石油資源を出発原料とするものであり、省資源、環境保護の観点からも回収して有効利用されることが望ましい。しかるに、現今は複数成分が組み合わされた複雑なポリマーブレンドないしは複合材として実用に供されていることから、分離回収ができず再利用は困難であった。
【００２７】
そのため、使用済みとなった産業用電気・電子製品、家庭電気製品、自動車等で多用されているプラスチック類は、その処理が困難であったため、産業廃棄物として専ら埋め立てや焼却によって、いわば厄介物として処分されてきた。このような廃棄物処理は、処分場用地の不足や焼却に伴う環境汚染の問題等によりますます困難となりつつあり大きな社会問題となっている。
【００２８】
本発明によれば、特性の異なる複数のポリマー成分からなるポリマーブレンドや補強材その他の副資材を含むポリマー複合材を、個々のポリマー成分に再生利用が可能な程度に分離しつつ回収することができる。したがって、従来焼却や埋め立てによって処理されてきたプラスチック廃棄物を資源として利用可能な個々のポリマー成分として回収し、有効に再利用することができる。その結果、省資源、環境保護のそれぞれの目的にも合致し、プラスチック製品の有効利用に資することができる。