●０−１４FRPのマイクロ波加熱分解における溶媒効果
Solv
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SolvolysisofFRPbyMicrowav
eHeating○正池永和敏（崇城大学）、学馬場雅弘（崇城大学）、学上野友光
Kazutoshilkenaga,Masahiro
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eating１．はじめに2．実験

２リットル三ロセパラブル反応器にFRP(１０ｃｍ×１０ｃｍ×0.5cm)約５０９，ベンジルアルコール及びエチレングリコー

軽量で弾性率が低いプラスチックは構造用材料としては適していないため、各種繊維を骨組みに用いた強化プラスチック(FRP)が複合材料の１つとして２０世紀に登場した。
FRPは網目構造の高分子重合体であるため、強靭かつ軽量な性質を兼ね備え､多くの製品に使用されている｡例えば、航空機、宇宙船、船舶、自動車、新幹線、建築材、浴槽、及びタンク槽など幅広い分野へ浸透した。一方、その強靭な性質のため廃棄する場合には、破砕・熱融解が極めて難しく再利用が困難な材料として、近年、大きな環境問題になっている。一般的な廃棄方法は､破砕後に埋め立て(90％以上）または、燃料として再利用（数％）されているのが現状である。特に、燃焼においては世界的な二酸化炭素発生抑制のために敬遠され始めた。一方、埋め立てでは、環境保全のため、広大な土地を確保できない状況である。すなわち、ＦＲＰを将来的にも使用するためには、廃棄ＦＲＰについてリサイクル可能であることが前提条件となってくる。
その解決策を探索するため、これまでにＦＲＰの化学分解リル合計６００９，リン酸三カリウム５０９を加えた。ミクロ電子株式会社製のマイクロ波実験装置（MOH‑1500ES)の中に設置して還流冷却器、撹枠機及び温度センサーを取り付けた。マイクロ波出力を700〜800Ｗに調節し所定の時間照射した。反応終了後、放冷してクロロホルム５００ｇを用いて洗浄、ソックスレー抽出及び吸引ろ過を用いて、溶媒に溶解する樹脂分解物とガラス繊維をそれぞれ分け取り回収した。ガラス繊維を含む残澄の重量からＦＲＰの重量減少率を算出した。

また、通常加熱の実験では、上記のマイクロ波実験装置に替えてホットスターラー（Coming社製、ＰＣ‑450）を用いて同じ反応器を直接加熱した。
３．結果及び考察

３−１．ベンジルアルコールを用いるＦＲＰのマイクロ波
可溶媒分解(表１及び図１）
マイクロ波を用いた場合、６０分の反応においてＦＲＰのサイクル法として､超臨界水分解法[l]､亜臨界水分解法[2]、超臨界メタノリシス法[3]､及び常圧溶融法[4]が提案報告さ

重量減少率は４１％であり（cntIyl）、反応時間が増加するとともに減少率も徐々に増加した。最も高い減少率（４９％）を示したマイクロ波照射時間は３００分であったれた。
最近我々は、マイクロ波加熱を用いるとＦＲＰの分解が通常加熱の場合よりも極めて促進されることを見出した[5]･先行技術の触媒一溶媒の組み合わせを手本にして、マイクロ波加熱に最適な反応条件を探索した。リン酸三カリウム
ーベンジルアルコールを用いたところ、４−６時間でエス

TablelWeightreductionrateofFRPunder

microwaveiIradiationandconventionalheatinga

テル交換型分解反応が完結することが分かった(スキーム１)。今回、ベンジルアルコールーエチレングリコール混合溶媒系を用いるとＦＲＰのマイクロ波可溶媒分解反応が飛躍的に向上することが分かった。詳細について報告する。

entry

heatingtlme
methodOnin）％d１ Ｍ Ｗ ｂ ６ ０ ４ １２ Ｍ Ｗ ８ ０ ４ ３３ Ｍ Ｗ ｌ Ｏ Ｏ ４ ５４ Ｍ Ｗ １ ８ ０ ４ ４蕊bｏｒ○三５ Ｍ Ｗ ３ ０ ０ ４ ９６ Ｍ Ｗ ３ ６ ０ ４ ８oEH‑o

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６７

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Tadiationtime(min）Benzylalcoholratioofsolvent(％）

Figurel・WeightrBductionrateofFRPunder
mlcrowaveirradiation(dandconventionalheating(●)．

FigUlc2．Ｗeight1℃ductionmteofFRPundermicmwaveirradiation（●）andconventional

heating（□）byusingmixedsolvent,benzyl
alcoholandethyleneglycol．

（ｃｍｙ５）。なお、マイクロ波照射６０分間の短い時間でFRPの樹脂部分の約80％が分解したことになる。一方、通常加熱を用いて同様の実験を行ったところ、４８０分間加熱使用した触媒K3PO4はエチレングリコールに易溶であるため、均一触媒として有効に機能し、可溶媒分解が良好に進行した。一方、ベンジルアルコールのみを使用した場合には、反応終了時まで触媒はほとんど固体のまま存在することより、触媒の能力が十分に発揮できなかったと予想しした場合の樹脂減少率（entry9）は、マイクロ波加熱の３００分の減少率とほぼ同じであることが分かった｡つまり、FRPの分解反応においては、通常加熱と比べると反応時間が１／８に短縮された。

た。

３−２．ベンジルアルコールおよびエチレングリコールの混合溶媒系を用いるＦＲＰのマイクロ波可溶媒分解(表２及び図２）
次に、溶媒総量600ｇ内でベンジルアルコールとエチレングリコールの比率を変えた混合溶媒を用いた実験を行ったところ､エチレングリコールを少量添加した場合に､ＦＲＰのマイクロ波可溶媒分解反応は飛躍的に向上することが分

４．まとめ
今回、我々は、ベンジルアルコールとエチレングリコールの混合溶媒系を用いることにより、ＦＲＰのマイクロ波可溶媒分解反応が飛躍的に向上することを明らかにした。今後、他の組み合わせの混合溶媒についても検討する予定である。なお、先行技術である常圧溶融法（日立化成株式会社）の12‑24時間反応と比較すると、ＦＲＰの驚異的な迅速可溶媒分解反応が達成できたことになる。単純計算では１／４−１／８に省電力が達成でき、それに応じたCO2の削減が達成できる技術と考える。

かった。特にベンジルアルコールとエチレングリコールの比率が４：ｌの場合に分解率（FRPの重量減少率）が最大となった。

５．謝辞
本研究の一部は株式会社堀甲製作所との共同研究によっ

Table２．WeightreductionmteofFRpby
usingmixedsolvent,benzylalcoholand
ethyleneglycol､
aratiob

1００６．参考文献[1］菅田，永岡，大竹，佐古，高分子論文集，58,
557(2001)．

ＨＨＣＣ８３０２３２５４９６７６９６４４１２8０％ｃｗｗｗｗｗｗｗｗ

０５２３３０５５７（％）て遂行された。また、平成20年度リサイクル等推進事業費補助金の援助によって遂行された。

[2］中川，卜部，前川，日高，宮崎，岡，松下電工技報，５４，No.ｌ，ｐ,２３．

3５[3］AkioKamimura，KazuoYaInada，TomohiroKuratani，

４４

YoheiTaguchiandFumiakiTomonaga，助e"bLeZt.，2006,
586‑587．

ＣＨ４４ＣＨ[4］福沢，柴田，伊濯，廃棄物学会第１３回研究発表会講演
論文集，Ｉ，ｐ､428(2002)．．
[5］特願2006‑104823,発明者池永和敏，不飽和ポリエス

4４

テル樹脂廃棄物の解重合方法．

a）Ｔｈｅ雁actionswerecarTiedoutbyusingFRP(40‑509),mixedsolvent(６００９),benzylalcoholandelhylene
glycol,andK3PO4(５０９)undermicrowaveirradiationor
conventionalheating．ｂ）Bemzylalcoholratioofmixedsolvent．ｃ）WeightreductionrateofFRP･ＭＷ：
microwaveiITadiation，
ＣＨ:
conv
entionalheating.
．

6８