(57)【要約】【課題】本願発明は、とくに建築用資材として用いられる発泡ポリスチレンの成形物中に添加されたＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）から成る難燃剤を効果的に除去するための除去方法を提供する。【解決手段】本願発明は、ポリスチレンを溶解せずＨＢＣＤを溶解する第１の溶剤とポリスチレンを溶解する第２の溶剤の混合溶剤を用意し、この混合溶剤中に発泡ポリスチレンを含浸させ、その後に発泡ポリスチレンのブロックを攪拌破砕して難燃剤を除去する操作を一回または複数回繰返すことによって、ポリスチレンから難燃剤を除去するようにしたものであって、安全性の高いポリスチレンにするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）から成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンに対して、発泡ポリスチレンを溶解せず前記難燃剤を溶解する第１の溶剤と発泡ポリスチレンを溶解する第２の溶剤の混合溶剤を含浸させ、破砕することにより前記発泡ポリスチレから前記難燃剤を除去する発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法。
【請求項２】
前記第１の溶剤がメタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサンの内の何れかであり、前記第２の溶剤がトルエン、エチルベンゼン、スチレン、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸アミルの内の何れかであって、前記第１の溶剤と前記第２の溶剤とを、所定の比率で混合させた混合溶剤を用いる請求項１に記載の発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法。
【請求項３】
容積比で前記第１の溶剤が７０〜９５％で前記第２の溶剤が３０〜５％の混合溶剤を前記発泡ポリスチレンに含浸させる請求項１または請求項２に記載の発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法。
【請求項４】
前記混合剤中における前記第２の溶剤の混合比率を押え、前記発泡ポリスチレンがゲル化または溶解する割合よりも低い比率で前記第２の溶剤が前記第１の溶剤と混合される請求項１〜３の何れかに記載の発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法に係り、とくにＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）から成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンからの上記難燃剤の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリスチレンをブタン等の発泡ガスによって発泡成形した発泡ポリスチレン成形物が各種の用途に広く利用されている。このような発泡ポリスチレン成形物は、成形型によって各種の形状に自由かつ容易に成形することができるために、梱包用の緩衝材、魚箱、建築用断熱材、畳の床、鋳物の成形用の型等に利用されている。
【０００３】
一般に梱包用緩衝材や魚箱に用いられる発泡ポリスチレンは、発泡ポリスチレン成形物がそのまま用いられている。これに対して建築用材料、例えば建築用断熱材や畳床等の場合には、特開２００１−３２３０３８号、特開２００２−１９４１３０号等に示されるように、火災を予防する目的で、難燃剤が添加されている。発泡ポリスチレンの難燃剤として広く用いられているのは、ＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）である。
【０００４】
難燃剤として用いられるＨＢＣＤは、ハロゲン系の臭素Ｂｒを含む化合物である。一般にＢｒは、周期律素中７族の元素であって、塩素に代表されるハロゲン元素に含まれ、化学的に活発な非金属元素である。このような臭素を含む難燃剤を添加したポリスチレンは、使用済み後に焼却すると腐蝕性の強い臭化水素ガスが発生し、不完全燃焼すると臭素系ダイオキシンを発生する。
【０００５】
ところが従来は、このような発泡ポリスチレン成形物に添加された難燃剤であるＨＢＣＤを効果的に除去する方法がなく、このために最終的に焼却廃棄された場合には、大気中にダイオキシンを放出する問題があった。また焼却に代えて、土中に埋設したとしても、発泡ポリスチレンそれ自体が、バクテリアによって分解されることなく、長期間に亙って土中でそのままの状態を保つことになり、これによって廃棄物公害を発生することになっていた。
【０００６】
特開平０７−２１４０２８号には、難燃剤入り発泡ポリスチレン成形品又はその処理物をリモネン又はこれを含有する溶液に溶解し、得られた溶解物を低級アルコールなどと混合し、生じた沈殿物を採取するようにしたポリスチレンの回収方法が開示されている。この方法によって、使用済みの難燃剤入り発泡ポリスチレン成形品を従来のように産業廃棄物業者に任せ、廃棄物とするのではなく、難燃剤を除去した状態でポリスチレンを回収し、有効に再利用することができるようになる。
【０００７】
ところが、リモネンによって溶解する方法は、溶剤であるリモネンの回収や、リモネンに溶解したポリスチレンを析出させるアルコールの回収と分離が困難で、処理コストが高くなる欠点がある。とくにリモネンは沸点が高いために、その回収が大変になる。
【０００８】
また特開２０００−３３４７３８号公報に記載されている方法は、リモネン、メチルエチルケトン等の溶剤でスチロールを溶解した後に、アルコールを加え、ポリスチレンを析出し、析出したものを濾過によって分離するか、減圧蒸留によって溶剤とポリスチレンを分離するようにしているが、難燃剤は遠心分離（デカンテーション）によって分離している。この方法もまた、特開平０７−２１４０２８号と同じく処理コストが高く、しかも処理プロセスが複雑であることが問題である。
【０００９】
非特許文献である神奈川県技術センター研究報告Ｎｏ．１５／２００９（Ｐ６２〜６３）は、溶剤としてアセトンとアルコールの混合溶液を用いて、抽出（８０℃）で分離する方法である。アセトンとアルコールの混合比率は、発泡スチロールがゲル化する範囲に設定され、比較的容易にポリスチレンと溶剤とが分離可能になっている。しかるに多量の発泡スチロールを処理する場合に、抽出装置が大型になり、かつ使用する溶剤量が多くなるために、実用性に問題がある。
【００１０】
以上の文献は、何れも難燃剤を除去したポリスチレンを再度成形品として再利用（マテリアルリサイクル）することを目的としているために、高い除去率を達成しなければならない方法である。このために処理コストが高くなったり、処理プロセスが複雑になる結果となっている。一方、処理目的をマテリアルリサイクルではなく、熱分解油化とした場合に、除去率がそれほど高くなくてもよい。すなわち通常、難燃剤の添加量は一部に８％程度のものもあるが、一般に約３％程度である。従って１回の除去で６０％の難燃剤が除去されるとすると、２回処理を繰返すことによって、３％×（１−０．６）２＝０．４８％であるから、０．４８％に低下する。従って操作が簡単であってしかも低コストの難燃剤の除去方法がまたれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３２３０３８号
【特許文献２】特開２００２−１９４１３０号
【特許文献３】特開平０７−２１４０２８号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】神奈川県技術センター研究報告Ｎｏ．５／２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願発明の課題は、発泡ポリスチレン成形物中に添加された難燃剤を効果的に除去するようにした発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法を提供することである。
【００１４】
本願発明の別の課題は、ＨＢＣＤから成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンから、難燃剤を排出除去する発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法を提供することである。
【００１５】
本願発明のさらに別の課題は、ＨＢＣＤの分離の操作が簡単容易であってしかも低コストの難燃剤の除去方法を提供することである。
【００１６】
本願発明のさらに別の課題は、難燃剤の除去に用いた溶剤の回収が容易な発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法を提供することである。
【００１７】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、実施の形態、および実施例によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の主要な発明は、ＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）から成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンに対して、発泡ポリスチレンを溶解せず前記難燃剤を溶解する第１の溶剤と発泡ポリスチレンを溶解する第２の溶剤の混合溶剤を含浸させ、破砕することにより前記発泡ポリスチレンから前記難燃剤を除去する発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法に関するものである。
【００１９】
ここで、前記第１の溶剤がメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールの内の何れかであり、前記第２の溶剤がトルエン、エチルベンゼン、スチレン、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸アミルの内の何れかであって、前記第１の溶剤と前記第２の溶剤とを、所定の比率で混合させた混合溶剤を用いてよい。また、容積比で前記第１の溶剤が７０〜９５％で前記第２の溶剤が３０〜５％の混合溶剤を前記発泡ポリスチレンに含浸させてよい。また前記混合剤中における前記第２の溶剤の混合比率を押え、前記発泡ポリスチレンがゲル化または溶解する割合よりも低い比率で前記第２の溶剤が前記第１の溶剤と混合されてよい。
【００２０】
また、前記発泡ポリスチレンの成形物を破砕した後に前記混合溶剤に浸漬するか混合溶剤中に浸漬しながら破砕してよい。また前記混合溶剤の浸漬中に攪拌手段によって攪拌を行なってよい。また前記難燃剤を除去した後に前記混合溶剤を濾過によって回収してよい。また前記難燃剤を除去した後に前記混合溶剤を蒸留によって回収してよい。
【００２１】
本願発明の好ましい態様は、ポリスチレンを溶解せず、ＨＢＣＤから成る難燃剤を溶解する第１の溶剤とポリスチレンを溶解する第２の溶剤の混合溶剤中にポリスチレンを浸漬し、攪拌破砕して溶剤とともに難燃剤を排出するものであって、上記の操作を必要に応じて複数回繰返すことによってポリスチレンから難燃剤（ＨＢＣＤ）を実質的に排出分離するものである。そしてこのような操作を繰返すことによって、安全性の高いポリスチレンとすることが可能になる。
【００２２】
難燃剤を除去したポリスチレンは、再溶融したり、熱分解油化したり、あるいはまた焼却される。
【００２３】
本願発明は、とくに建築用の断熱材として用いられたポリスチレンの処理に好適である。さらにはまた、畳床として用いられたポリスチレン成形体の処理に好適である。これらの建築用の発泡ポリスチレンは、火災予防の見地から、ＨＢＣＤを添加しているために、発泡ポリスチレンを再処理する際には、中に添加されたＨＢＣＤを除去する必要がある。とくに最近の畳床は、その多くが木質系の畳ボードと発泡スチロール製ボードから構成されている。従って古畳を処分する際に大量のポリスチレンの成形物が発生し、しかもこのようなポリスチレンに含まれる難燃剤が公害の原因になる。本願発明は、このような建築用資材に含まれているＨＢＣＤから成る難燃剤を効果的に除去するのに好適に利用される。
【発明の効果】
【００２４】
本願の主要な発明は、ＨＢＣＤ（ヘキサブロモシクロドデカン）から成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンに対して、発泡ポリスチレンを溶解せず難燃剤を溶解する第１の溶剤と発泡ポリスチレンを溶解する第２の溶剤との混合溶剤を含浸させ、破砕することにより前記溶剤とともに前記難燃剤を排出除去するようにしたものである。
【００２５】
このような特徴ある発泡ポリスチレンからの難燃剤の除去方法によると、難燃剤として添加されたＨＢＣＤを発泡ポリスチレン成形物から効果的に除去することが可能になり、ＨＢＣＤから成る難燃剤を添加した発泡ポリスチレンを安全性の高い発泡ポリスチレンとすることができ、このような難燃剤を除去したポリスチレンを、再溶融してブロックとすることができ、あるいはまた油化することができる。焼却処理をした場合においても、ＨＢＣＤが除去されているために、ダイオキシンを発生し難くなる。従って大気汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施の形態の難燃剤の除去の工程を原理的に示すブロック図である。
【図２】変形例の難燃剤の除去の工程を原理的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施の形態１】
【００２７】
難燃剤であるヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）を溶解するとともに、発泡スチロール（ポリスチレン）は溶解しない第１の溶剤と、ポリスチレンを溶解するがＨＢＣＤは溶解しない第２の溶剤とを混合した場合において、第２の溶剤の比率が高いと、ポリスチレンは溶解し、比率が低いときには溶解しない。そして両者の比率の中間が発泡ポリスチレンがゲル化する範囲となる。
【００２８】
本実施の形態は、ゲル化以下の範囲、すなわち第２の溶剤の比率が低い範囲であってポリスチレンの溶解が抑えられる範囲内で、ＨＢＣＤを除去することに特徴がある。例えば第１の溶剤として、エタノール、第２の溶剤としてトルエンを混合比で、エタノールが７０〜９５％、トルエンが５〜３０％の混合溶液中で発泡スチロールをミキサーで破砕すると、ＨＢＣＤが除去された細かいポリスチレンの粒子（ゲル化または溶解していない）を簡単に濾過分離できる。発泡スチロールは微細な独立した発泡セルで構成されているが、破砕と第２の溶剤の効果で発泡セルが連続セルになり、そこに第２の溶剤が浸透してＨＢＣＤを溶解し、セルの外に溶出させるようになる。
【００２９】
次にこの実施の形態において用いられる混合溶剤について説明する。この混合溶剤は、難燃剤ＨＢＣＤを溶解しポリスチレンを溶解しない第１の溶剤と、ポリスチレンを溶解する第２の溶剤とを調合して用いる。ここで第２の溶剤は、必ずポリスチレンを溶解しＨＢＣＤから成る難燃剤を溶解しないものを用いる。
【００３０】
このような発泡ポリスチレン中の難燃剤ＨＢＣＤの除去に当って、重要な役割を果たすのは、混合溶剤であって、第１の溶剤と第２の溶剤との混合溶剤が用いられる。
【００３１】
実際に商業生産的なスケールで難燃剤の除去を行なう場合に好適な溶剤は次の通りである。すなわち、例えば第１の溶剤としては、アルコールが好適に用いられる。また第２の溶剤としては、トルエン、エチルベンゼン、スチレン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、酢酸メチルが好適に用いられる。また第１の溶剤と第２の溶剤の混合比率は、発泡ポリスチレンが溶解もしくはゲル化を生じない比率である。
【００３２】
とくにここで、第１の溶剤としてエタノールを用い、第２の溶剤としてトルエンを用いる場合には、容積比でエタノールを７０〜９５％、トルエンを３０〜５％、より好ましくはエタノールを８０〜８５％、トルエンを２０〜１５％の割合とすることが可能である。ここでとくにエタノールの割合を７０％よりも小さくしてトルエンの割合を３０％以上に増加すると、発泡ポリスチレンはゲル化しさらには溶解する。これに対してエタノールを９５％以上とし、トルエンを５％以下とすると、ＨＢＣＤの除去効率が悪化することになる。従ってエタノールとトルエンの混合割合を調整することによって、発泡ポリスチレンからのＨＢＣＤの除去率を調整できるようになる。
【００３３】
上記の処理において、第１の溶剤と第２の溶剤の混合比率は任意の濃度で混合でき、混合比率を自由に設定可能である。ＨＢＣＤを除去した発泡スチロールと混合溶液は、濾過によって分離できる。分離した濾液（混合溶剤）は、蒸留によってＨＢＣＤと分離し、溶剤を回収した後に再度処理液として使用される。この際に、第２の溶剤がエチルベンゼン、キシレン、トルエン、シクロヘキサノンの場合には、蒸留過程で、ＨＢＣＤが析出するようになるので、ＨＢＣＤも濾過によって回収できる（図１参照）。
【００３４】
図１のプロセスの概略を説明すると、溶剤中で発泡ポリスチレンを破砕して濾過を行ない、発泡スチロールと濾液とに分離する。発泡スチロールは乾燥することによって回収される。一方濾液は、蒸留によって回収され、必要に応じて濾過を行なう。２回目の濾過によって溶剤とＨＢＣＤが分けられる。
【００３５】
これに対して第２の溶剤として、例えばアセトンを用いた場合には、ＨＢＣＤの回収は濾過ではなく、蒸留によって行なわれる（図２参照）。図２に示す工程では、溶剤中でミキサーによって発泡ポリスチレンを破砕して小さな粒子とし、濾過によって発泡スチロールと濾液とに分別する。発泡スチロールは必要に応じて絞り処理を行なった後に乾燥する。これに対して濾液は蒸留し、溶剤を回収するとともに、ＨＢＣＤから分離する。
【実施例】
【００３６】
難燃剤ＨＢＣＤを３〜８％含む市販されているＥＰＳ（ビーズ法ポリスチレンフォーム）１種とＸＰＳ（抽出発泡ポリスチレンフォーム）３種について実施した。実施方法は予め１ｃｍ角以下に破砕した粒子をミキサーで５〜１０分間混合溶剤中で破砕した。破砕物を乾燥した後、残存するＨＢＣＤ量を熱重量分析により求め、除去率を算出した。
【実施例１】
【００３７】
ＨＢＣＤを３．１％含む鋳物加工用ＥＰＳについて行なった。このＥＰＳには離型剤としてシリコンオイルが塗布されている。第１溶剤としてメタノールを２０％、第２溶剤としてエチルベンゼン８０％の混合溶剤で５分間破砕した結果、除去率は６５％であり、シリコンオイルも除去されていた。
【実施例２】
【００３８】
ＨＢＣＤを８％含むＸＰＳを第１溶剤としてエタノール２０％、トルエン８０％の混合溶剤中で５分間破砕した場合の除去率は４０％であった。一方、エタノール１８％、トルエン８２％では０％であった。溶剤の混合比によって、除去率が大幅に変動することが示された。
【実施例３】
【００３９】
ＨＢＣＤを３．１％含むＸＰＳについて行なった。混合溶剤としては、エタノールとシクロヘキサノンの混合液が用いられ、混合比率は、容積比でエタノールが８０％で、シクロヘキサンが２０％のものを使用した。結果は、ＨＢＣＤの除去率が４０%になった。なおシクロヘキサンは、トルエン、エチルベンゼン、ポリスチレンの熱分解液と同じく、ポリスチレンの良溶媒であるが、ＨＢＣＤへの溶解性が前記溶剤より劣るために、除去率がやや低下する。
【実施例４】
【００４０】
難燃剤であるＨＢＣＤを３．３％含むＸＰＳ断熱材１０ｇをエタノール（第１の溶剤）、トルエン（第２の溶剤）の混合溶剤１００ｍｌ中に投入し、ミキサーで７分間の破砕を行なった。破砕した発泡スチロールは、１〜３ｍｍの直径の粒子になるものの、ゲル状にはならず、元の形状（発泡体）のままであった。なお処理は、室温（２０〜２５℃）で行なった。
【００４１】
表１に各種混合比における除去率を示し、上段は１回の処理、下段は２回の処理の結果であり、アルコール／トルエン＝２０／８０〜２２／８８の比率で良い成績を示している。
【００４２】
【表１】
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【実施例５】
【００４３】
難燃剤であるＨＢＣＤを３．１％含む鋳物加工用発泡スチロールの成形体１０ｇを、エタノール（第１の溶剤）と、トルエン（第２の溶剤）とが、８０対２０の混合比の溶剤１００ｍｌに投入し、５分間ミキサーで破砕した。この結果の除去率と、破砕した後の発泡スチロール中の溶剤を圧縮して、スチロール中の溶剤を押出した場合の除去率とを表２に示す。圧縮することによって幾分の除去率の向上が見られたが、圧縮の仕方によっては、５％以上の向上が認められている。なお鋳物用のスチロールは、離型剤としてシリコンオイルが塗付されているが、破砕された発泡スチロールと濾液を分離する際に、濾液とともにシリコンオイルが分離されることが確認された。
【００４４】
【表２】
2016010906.tif 000004
【００４５】
以上本願発明を図示の実施の形態および実施例によって説明したが、本願発明は上記実施の形態や実施例によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能であって、圧縮絞りや溶剤の浸透の繰返し操作の回数、含浸槽内における溶剤の選択等については、各種の組合わせが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本願発明は、ＨＢＣＤから成る難燃剤を含んだ建築用の発泡ポリスチレンの成形物中から、ＨＢＣＤを除去して、より安全な発泡ポリスチレンとするための難燃剤の除去に好適に利用される。
【図１】
2016010906.tif 000005
【図２】
2016010906.tif 000006