(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ビニル系高分子化合物を含有する廃プラスチックを脱塩化水素処理して成る不飽和炭素結合を有する高分子化合物を、アスコルビン酸を添加して、水の亜臨界状態又は超臨界状態で熱分解することを特徴とする高分子化合物の熱分解方法。
【請求項２】
前記熱分解が、圧力３０ＭＰａ〜５０ＭＰａ、及び温度３７５℃〜５００℃の条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の高分子化合物の熱分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子化合物の熱分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄されたプラスチック類を資源化する方法の一つとして、廃プラスチックの熱分解を行い、熱分解により得られた油状物を燃料として利用するサーマルリサイクルがある。
【０００３】
図２に従来の廃プラスチックの熱分解工程を示す。廃プラスチックを溶融しやすくするために、これを裁断して微片化する。続いて脱塩化水素処理を行う。脱塩化水素処理は、廃プラスチックに含まれるポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系プラスチックから熱分解時に発生する塩化水素をあらかじめ除去するために行われる。塩化水素を熱分解前に除去することにより、熱分解用の金属製溶融炉が塩化水素で腐食したり、応力割れが生じるのを防ぐことができる。脱塩化水素処理は、約３００℃で耐塩酸性の溶融炉にて行われる。この脱塩化水素処理で発生した塩酸ガスを含むガスは分留装置により塩化水素と燃焼ガスとに分留され、塩化水素及び燃焼ガスはそれぞれ回収される。脱塩化水素処理が行われた残留物は、続いて４００℃の高温溶融炉中において、熱分解される。熱分解は、触媒存在下で水素を添加して行われる。熱分解後、残さをろ過することにより、油状物が得られる。
【０００４】
しかし、従来の廃プラスチックの熱分解方法は、水素ガスを用いるため、爆発する危険性があった。また水素ガスの取扱には熟練が必要であり、防爆のための特別な設備も必要である。また、水素ガスは比較的高価であるので、ランニングコストが高くなるという欠点もあった。一方、塩化ビニル系高分子化合物を含む廃プラスチックを脱塩化水素した高分子化合物は、不飽和化しており、粘稠状態となっているので、ポリエチレン等の飽和炭化水素だけの場合と異なり、熱分解しにくい。したがって、何らかの還元剤を用いて、水素を添加し、高分子化合物を飽和化させる必要がある。さらに、従来の水素ガスを用いた熱分解においては、カーボンを主成分とする残さが、原料の廃プラスチックの約２５％以上生じ、油状物の回収率が低いという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、水素ガスを用いることなく、安全に、不飽和炭化水素を含む高分子化合物を飽和化させる熱分解方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、熱分解後の残さが少なく、油状物の回収率の高い熱分解方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の手段は、塩化ビニル系高分子化合物を含有する廃プラスチックを脱塩化水素処理して成る不飽和炭素結合を有する高分子化合物を、アスコルビン酸を添加して、水の亜臨界状態又は超臨界状態で熱分解することを特徴とする高分子化合物の熱分解方法であり、
また本発明の他の手段は、前記熱分解が、圧力３０ＭＰａ〜５０ＭＰａ、及び温度３７５℃〜５００℃の条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の高分子化合物の熱分解方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記の通りの不飽和炭素結合を有する高分子化合物を、アスコルビン酸を添加して、水の亜臨界状態又は超臨界状態となる温度及び圧力にて熱分解することを特徴とする高分子化合物の熱分解方法である。
【０００９】
上記不飽和炭素結合を有する高分子化合物は、どのような由来によって得られても良く、通常は、廃プラスチックから塩化水素を除去する処理により得ることができる。
【００１０】
塩化水素の除去処理において、（１）式に示すようにポリ塩化ビニルから、塩素と水素とが脱離することにより、塩化水素が発生する。塩素及び水素が脱離した隣接する炭素同士が、不飽和炭素結合により結合されているとされる。また、ポリ塩化ビニル類から複数の塩化水素が脱離することにより、不飽和炭素結合が連続したポリエン類、ポリアセチレン類等の変性物が生成すると思われる。
【００１１】
【化１】
0004350881.tif 000002
【００１２】
前記廃プラスチックとしては例えば、一般家庭及び工場等から排出され、回収される廃棄物中に含まれるプラスチック製品等が挙げられる。これらの廃プラスチックの多くは、プラスチックの種類毎の選別が行われておらず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、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）、及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）等のプラスチックが混在する。又、一般の廃プラスチック中には、ポリ塩化ビニル等の塩化ビニル系高分子が、５〜１０％程度含まれる。
【００１３】
前記廃プラスチックは、ラップ状、シート状、プラスチック成形品の形状等様々な形状で回収される。これらの廃プラスチックは、溶融しやすいように、裁断機によって、チップ状、ペレット状に裁断され、微細片乃至微片にされる。
【００１４】
本発明は、不飽和炭素結合を有する高分子化合物であれば、上記（１）式に示す変性物以外にも適用することができる。例えば、ポリブタジエン等の不飽和炭素結合を有する直鎖の高分子化合物、ポリスチレン、ポリフェニレン、フェノール樹脂等の芳香族の高分子化合物が挙げられる。
【００１５】
前記還元剤は、熱分解時における高分子化合物への水素供給源となり、水素添加により前記不飽和炭素結合を有する高分子化合物を飽和化する作用を有する。前記還元剤は、ギ酸、アルデヒド、糖類、アスコルビン酸等の炭素原子、酸素原子、及び水素原子よりなる。これらの還元剤は、熱分解後の油状物の性質に悪影響を及ぼしにくい点で好ましい。中でも還元性が強く、天然物から得られ、人体に対して無害である点を考慮すると、アスコルビン酸が特に好ましい。
【００１６】
前記熱分解は、通常超臨界状態にて行われる。水の超臨界状態とは、水の臨界温度３７４℃以上であり、かつ水の臨界圧力２２ＭＰａ以上の状態である。もっとも、本発明の熱分解は水の亜臨界状態においても行うことができる。したがって、本発明の熱分解条件としては、中でも、温度３００℃〜５００℃、圧力３０ＭＰ〜５０ＭＰの条件において亜臨界状態又は超臨界状態の実現される温度及び圧力が設定される。熱分解時間は、３０分〜２時間が好ましい。
【００１７】
前記不飽和結合を有する高分子化合物に対する還元剤の添加量は、前記高分子化合物：還元剤が重量比で１：２０〜１：５の範囲であることが好ましい。中でも１：１０〜１：５の範囲であることが特に好ましい。
【００１８】
本発明の高分子の熱分解方法について、図１を用いて説明する。不燃ごみとして回収されたプラスチックは、金属等を除去した後、破砕機により粉砕、微片化される。微片化されたプラスチックは、続いてＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリ溶液の入ったアルカリ槽に浸漬され、脱塩化水素処理される。アルカリ浸漬することにより、プラスチックを溶解させ、廃プラスチック中に含まれる塩化ビニル系高分子から塩化水素を発生させる。アルカリ溶液は、発生した塩化水素と反応して、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ塩を生成する他、塩化ビニル系高分子に含まれるフタル酸エステル等の可塑剤を分解する作用を有する。このアルカリ浸漬による脱塩化水素処理は、塩化水素ガスが発生しないので、分留装置が不要であるという利点がある。
【００１９】
冷却後、ろ過装置を用いて、塩化ナトリウム等のアルカリ塩が溶解したアルカリ溶液と、固化した廃プラスチック変性物とを分離する。固体分は、熱分解槽に送られる。熱分解槽に還元剤であるアスコルビン酸と水とが添加される。熱分解槽は、超臨界状態の温度、及び圧力にまで加温、加圧される。熱分解反応終了後、油状物を回収する。得られた油状物をさらに分留することにより、軽質油、重油等に分離することができる。
【００２０】
熱分解工程において、（２）式に示すように、分子中、特に主鎖中に存在する不飽和結合に水素が付加し、しかも主鎖の切断が生じて分子量が１００〜３００程度の油状物となる。熱分解工程において、還元剤がアスコルビン酸であるときには、アスコルビン酸が酸化されてデヒドロアスコルビン酸になると考えられる。
【００２１】
【化２】
0004350881.tif 000003
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
ポリ塩化ビニル１ｇに５０ｗｔ％のカ性ソーダ溶液１００ｍｌを加えて、２５０℃で加熱しながら１０時間攪拌した。その後、ろ過を行い、得られた固形物の中から０．１ｇを取りだし、熱処理槽に移した。さらに純水１０ｍｌとアスコルビン酸０．０１ｇを加えて、４００℃、４５ＭＰａの条件で１時間熱分解反応を行った。その結果、油状物が得られた。この油状物には固形分が含まれていなかった。したがって、固形物が、完全に分解し、油化されたと言える。
（比較例１）
実施例１のアスコルビン酸０．０１ｇに代えてヒドラジン０．０１ｇを加えた外は、実施例１と同様に脱塩酸処理及び、熱分解処理を行った。その結果、油状油は得られなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、熱分解時に水素ガスを使用しないので、安全であり、特別な防爆のための装置を設ける必要がなく、不飽和結合を有する高分子化合物を簡単に熱分解することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、熱分解後の残さが少なく、油状物の回収率が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施例である高分子化合物の熱分解方法の工程図である。
【図２】  図２は、従来の高分子化合物の熱分解方法の工程図である。
【図１】
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【図２】
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