(57)【要約】【目的】  本発明は、廃プラスチックをケミカルリサイクル技術により熱分解生成物とする技術分野で、再利用の活用が限定されてしまうケミカルリサイクル技術を改善し、ケミカルリサイクル技術による廃プラスチック資源の利用価値を向上させること、熱分解生成物としての用途拡大に貢献できる、プラスチックの可溶化方法及び有機蛍光体を提供することにある。【解決手段】  本発明の有機蛍光体化は、炭水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器に入れ、３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行う手段を含み、熱分解によって生じた油蒸気を冷却し生成された液状生成物をテトロヒドラフランに溶解させたうえで、フィルター濾過することにより得られる有機液状生成物に紫外線照射すると発光することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを熱分解する熱処理工程を行うプラスチックを可溶化する方法であって、前記プラスチックを耐熱耐圧密閉容器へ収納し、熱処理工程を所定の昇温速度で行うことを特徴とするプラスチックの可溶化方法。
【請求項２】
前記耐熱耐圧密閉容器内で生成された油蒸気を冷却することで熱分解を停止させることを特徴とする請求項１記載のプラスチックの可溶化方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の耐熱耐圧密閉容器内より液状生成物を取り出し、テトロヒドラフランに溶解させ、フィルター濾過を繰り返して有機液状生成物を得ることを特徴するプラスチックの可溶化方法。
【請求項４】
炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器に入れ、３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行う手段を含み、該熱分解によって生じた油蒸気を冷却し生成された液状生成物をテトロヒドラフランに溶解させたうえで、フィルター濾過することにより得られる有機液状生成物に紫外線照射すると発光することを特徴とする有機蛍光体。
【請求項５】
炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを超臨界水中で熱分解するプラスチックを可溶化する方法であって、前記プラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器へ収納し、前記耐熱耐圧密閉容器を３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解することを特徴するプラスチックの可溶化方法。
【請求項６】
前記耐熱耐圧密閉容器を冷却することで前記プラスチックの熱分解を停止させることを特徴とする請求項５記載のプラスチックの可溶化方法。
【請求項７】
前記耐熱耐圧密閉容器を冷却することで熱分解により生じた油蒸気が液状生成物に生成され、フィルター濾過を繰り返して有機液状生成物を得ることを特徴する請求項６記載のプラスチックの可溶化方法。
【請求項８】
炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器に入れ、３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行う手段を含み、該熱分解によって生じた油蒸気を冷却し生成された液状生成物をテトロヒドラフランに溶解させたうえで、フィルター濾過することにより得られる有機液状生成物に紫外線照射すると発光することを特徴とする有機蛍光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレンやポリプロピレン等の廃プラスチックから、高付加価値な機能性有機材料である有機蛍光体を精製する、革新的なケミカルリサイクル技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、我が国の廃プラスチック排出量は年々増加し、２０００年には約１０００万トンに達している。この廃プラスチックの一例を挙げれば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の炭化水素系ポリマーと、塩素系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の非炭化水素系ポリマーが多いことが調査により明らかにされている。この現状を地球環境保全の意識の高揚により、廃プラスチックのリサイクル技術の研究、開発が活発に行われているが、リサイクル率は未だ約５０％強に過ぎない。さらに、リサイクルの手法も発電・熱利用焼却等の燃焼技術に負う所が大きいこと、また、このプラスチックは枯渇性資源の石油を原料とする製品であり、廃プラスチックを熱分解により油化、燃料化とし化学原料へ分解して繰り返し利用するケミカルリサイクル（例えば、分解油回収とその化学原料、或いは別の燃料への使用）技術を開発することは、近未来に不可欠な循環型社会システムの構築に寄与する重要な課題の一つである。
【非特許文献１】阪田祐作，「廃プラスチック油化技術の現状」，粉体と工業,ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．７，ｐ．４９−５７，（２００４年）
【特許文献２】特開２００５−１１３０９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した廃プラスチックをケミカルリサイクル技術により熱分解生成物とする技術分野においては、炭素数が多岐にわたる直鎖状の炭化水素（アルケン及びアルカン等）のために、低品位燃料にしか転用できないことから、再利用の活用が限定されてしまうのが、ケミカルリサイクル技術の現状である。従って、このケミカルリサイクル技術による廃プラスチック資源の利用価値を向上させること、二次製品としての生成物の用途拡大を開拓する意味でも、廃プラスチックの処理手段及び転用する技術が求められている。
【０００４】
本発明では、廃プラスチックの熱分解による可溶化処理方法を用いて、廃プラスチックを可溶化して得られた、高付加価値な機能性有機材料である蛍光体が得られることができることを発明者が発見し、廃プラスチックをケミカルリサイクル技術により廃プラスチック資源の利用価値を向上させ、熱分解生成物としての用途拡大に貢献できる、プラスチックの可溶化方法及び有機蛍光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを熱分解とする熱処理工程を行うプラスチックを可溶化する方法であって、前記プラスチックを耐熱耐圧密閉容器へ収納し、熱処理工程を所定の昇温速度での熱処理を行うことを特徴とするプラスチックの可溶化方法である。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、耐熱耐圧密閉容器内で生成された油蒸気を冷却することで熱分解を停止させること特徴とするものである。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、耐熱耐圧密閉容器内より液状生成物を取り出し、テトロヒドラフランに溶解させ、フィルター濾過を繰り返して有機液状生成物を得ることを特徴するものである。
【０００６】
請求項４に係る発明は、炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器に入れ、３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行う手段を含み、該熱分解によって生じた油蒸気を冷却し生成された液状生成物をテトロヒドラフランに溶解させたうえで、フィルター濾過することにより得られる有機液状生成物に紫外線照射すると発光することを特徴とする有機蛍光体である。
【０００７】
請求項５に係る発明は炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを超臨界水中で熱分解とするプラスチックを可溶化する方法であって、前記プラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器へ収納し、前記耐熱耐圧密閉容器を３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行うことを特徴するプラスチックの可溶化方法である。
請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明であって、耐熱耐圧密閉容器を冷却することで該プラスチックの熱分解を停止させることを特徴とするものである。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明であって、耐熱耐圧密閉容器を冷却することで熱分解により生じた油蒸気が液状生成物に生成され、フィルター濾過を繰り返して有機液状生成物を得ることを特徴するものである。
【０００８】
請求項８に係る発明は、炭化水素系ポリマーと非炭化塩素系ポリマーとエステル系ポリマーとを含むプラスチック、又は、プラスチックフェノール化合物を含むプラスチックを純水に含浸し耐熱耐圧密閉容器に入れ、３０ＭＰａの圧力下で所定の昇温速度により熱分解を行う手段を含み、該熱分解によって生じた油蒸気を冷却し生成された液状生成物をテトロヒドラフランに溶解させたうえで、フィルター濾過することにより得られる有機液状生成物に紫外線照射すると発光することを特徴とする有機蛍光体である。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明によれば、ポリエチレンやポリプロピレン等の廃プラスチックから、大規模な精製処理を行わず簡単な廃プラスチックの熱処理による可溶化技術を用いることで、高付加価値な機能性有機材料である蛍光体が得られるため、熱分解生成物のリサイクルによる用途拡大に寄与することができる。
また、この蛍光体を利用した製品においては、その処理コストが安価なために製品原価を抑えることができ、産業の発展に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。ここで処理すべきプラスチックとは、次に示す物質を指すこととする。
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等の炭化水素系ポリマーからなるプラスチックと、塩素系ポリマー、エステル系ポリマー（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））等の非炭化水素系ポリマーからなるプラスチック、或いは、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリカルボン酸等のポリマーの物質があげられる。
【００１１】
次に図１における、上部の２つの容器に収納されている液体生成物（有機可溶物）は、プラスチックの熱分解処理により得られたポリエチレン（ＰＥ）及びポリポロピレン（ＰＰ）である。
【００１２】
また、図１の下部においては、上部の容器に紫外線を照射した状態を示すもので、明らかに発光現象が起きていることが確認できる。これは容器に収納された液体生成物に、３６５ｎｍの波長の紫外線励起により、液体生成物より強い青色発光現象が確認された様子である。
【００１３】
また、本発明に用いる熱分解工程としては、一実施例に記載した通常の熱分解や超臨界水中での熱分解に限らず、触媒を用いた熱分解や亜臨界水中での熱分解であっても、その目的は達成されるものである。
即ち、高分子の主鎖の開裂であるならば、特に、発明が限定されるものではない。
【００１４】
次に、具体的なプラスチックの可溶化方法及び有機蛍光体について以下に説明する。
＜第１の実施の形態＞
（１）［熱分解による有機蛍光体の生成］
本発明における熱分解による有機蛍光体の生成において、ここでは原料となるプラスチック原料に、ポリエチレンおよびポリプロピレンをそれぞれ使用するものとする。熱分解工程には、容積が５ｃｍ3の管型オートクレーブ（Ｔｕｂｅ  Ｂｏｍｂ  Ｒｅａｃｔｏｒ：ハステロイ製、ここでは特に図示せず）を用いて実験を行うものとした。
ここでのオートクレーブとは、物を溶解するために、耐熱耐圧密閉容器の中で加熱及び必要に応じて保温する装置である。
【００１５】
プラスチック原料を０．０５ｇ、オートクレーブ反応管に仕込み、あらかじめ、４５０℃に設定した電気炉（ここでは特に図示せず）に入れて加熱させた。熱処理工程とする保持時間は６０分間として熱分解を行う。
尚、昇温には約１分の昇温速度とした。
【００１６】
熱処理工程後、オートクレーブ反応管を冷水に投入し所定時間冷却することで、オートクレーブ反応管内で起きている熱分解を停止させることした。
【００１７】
オートクレーブ反応管を開封し分解生成物の回収を行う。回収した生成物をテトロヒドラフラン（ＴＨＦ）に溶解させ、フィルターでろ過を行う。このフィルターを数回繰り返して行い、テトロヒドラフラン可溶による液化であり、液体生成物である。これを容器に移した状態を図１に示す。
【００１８】
ポリエチレンおよびポリポロピレンを熱分解し得られた生成物、即ち、液体生成物を３６５ｎｍの波長の紫外線励起エネルギーにより、強い青色発光を示すことが確認できた。
即ち、この発光現象は吸収した特定の紫外線のエネルギーを励起分子の発光エネルギーに変換されたことを意味し、液体生成物には、分子構造と発光特性が関係していることが解かる。
＜第２の実施の形態＞
（２）［超臨界水中での熱分解による有機蛍光体の生成］
本発明における超臨界水中での熱分解による有機蛍光体の生成では、原料となるプラスチック原料にはポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリスチレンを使用することとした。また、超臨界水中にて行われる熱分解工程には、容積が５ｃｍ3の管型オートクレーブ（Ｔｕｂｅ  Ｂｏｍｂ  Ｒｅａｃｔｏｒ：ハステロイ製、特に図示せず）を用いて実験を行うものとした。
【００１９】
次に、プラスチック原料を０．０５ｇ、純水を０．７４ｃｍ3をオートクレーブ反応管に仕込み、あらかじめ、４５０℃に設定した電気炉に入れて加熱を行った。この時の処理条件は、純水との加圧が３０ＭＰａとなる。
また、超臨界水中での熱分解に要する保持時間は６０分間とし、昇温には約３分とした。
【００２０】
上記熱処理工程後、オートクレーブ反応管を冷水に投入し所定時間の冷却処理を行う。ここでは熱分解現象を停止させるものとする。
【００２１】
熱分解で分離され分解生成物を得た。オートクレーブ反応管を開封し分解生成物の回収を行う。回収した生成物をテトロヒドラフラン（ＴＨＦ）に溶解させ、フィルターでろ過を行う。このフィルターを数回繰り返して行い、テトロヒドラフラン可溶による液化であり、液体生成物である。この液体生成物を、３６５ｎｍの波長の紫外線のエネルギーにより、強い青色発光を示すことが確認できた。
この発光現状は既に段落(００２３)で説明しているので、ここでは割合する。
【００２２】
次に、図３を参照し上述した蛍光特性を説明する。ポリエチレンを熱分解し得られた、液体生成物には４３０ｎｍ付近に発光ピークがあり、ポリプロピレンを熱分解し得られた、液体生成物には４１０ｎｍ付近に発光ピークをもつことが確認できた。
これは有機分子に発光する励起状態があることを示しており、光化学反応が起きていることを本発明で確認されたのである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のプラスチックの可溶化方法及び有機蛍光体は、廃プラスチックを熱処理による可溶化処理方法よって生成された有機蛍光体であり、蛍光色素、蛍光プローブ等の様々な分野に転用応用できる商品化事業が期待されている。
【００２４】
また本発明によって生成された有機蛍光体は、有機エレクトロルミネッセンス用原料として広く用いることで産業発展に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラスチックの熱分解により得られた、液体生成物（有機溶媒可溶物）の紫外励起発光の様子である。（ＰＥ：ポリエチレン、ＰＰ：ポリプロピレン）
【図２】本発明の一実施の形態によるプラスチックの超臨界水中での熱分解により得られた、液体生成物（有機溶媒可溶物）の紫外励起発光の様子である。（ＰＥ：ポリエチレン、ＰＰ：ポリプロピレン、ＰＳ：ポリスチレン）
【図３】本発明の一実施の形態によるプラスチックの熱分解により得られた、液体生成物（有機溶媒可溶物）のフォトルミネッセンス（ＰＬ）特性である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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