JP2000117736A - プラスチック廃棄物からのハロゲン除去法 - Google Patents

プラスチック廃棄物からのハロゲン除去法

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JP2000117736A
JP2000117736A JP10292192A JP29219298A JP2000117736A JP 2000117736 A JP2000117736 A JP 2000117736A JP 10292192 A JP10292192 A JP 10292192A JP 29219298 A JP29219298 A JP 29219298A JP 2000117736 A JP2000117736 A JP 2000117736A
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halogen
plastic
decomposition
flame retardant
plastic waste
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JP10292192A
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English (en)
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Takeshi Ikematsu
武司 池松
Takeshi Fujisawa
剛士 藤沢
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック廃棄物
から効率的にハロゲンを除去する方法を提供すること。 【解決手段】 ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック廃
棄物を減圧下に熱分解することを特徴とするハロゲン系
難燃剤を含むプラスチック廃棄物からのハロゲン除去法
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】プラスチックは、例えば家電
製品および事務機器のハウジングの他、各種用途に広く
用いられている。しかし、一般にプラスチックのみから
成る材料は燃焼し易く、火災対策のため用途によっては
難燃剤が混合されている。この難燃剤の代表例のーつと
してハロゲン系難燃剤がある。
【0002】本発明は、この様なハロゲン系難燃剤を含
むプラスチック廃棄物からのハロゲンを除去する方法に
関するものである。
【0003】
【従来の技術】廃棄されたプラスチックは、各種用途に
使用後、従来は埋め立てあるいは焼却処分されるのが通
常であった。しかし、近年埋め立てする場所の不足ある
いは埋め立て地周辺の環境等が問題視される様になっ
た。また、プラスチック廃棄物を焼却する場合には、そ
の燃焼熱が大きいため焼却炉の温度が上がり、炉の耐久
性が低下を来す。さらには廃ガス、焼却灰処理等の問題
が顕在化するようになった。
【0004】このため、廃棄されたプラスチックを何ら
かの方法でリサイクルしようとする試みが数多くなされ
ている。この具体的な例としては、マテリアルリサイク
ル(再使用)、ケミカルリサイクル(例えば、分解油と
し、その化学原料あるいは燃料への再使用)およびサー
マルリサイクル(例えば、固体燃料としての再使用)す
る方法等がある。
【0005】しかし、これらのリサイクル技術は、それ
ぞれに問題を残している。マテリアルリサイクルする場
合、プラスチック廃棄物は劣化や不純物のコンタミが起
こり、何らかの性能低下は避けられない。そのため、一
般にリサイクルしたプラスチック廃棄物は敷石や公園の
柵、ベンチ、あるいは植木鉢といった、さほどに安全上
の性能が要求されない用途に限定されるのが現状であ
る。
【0006】ケミカルリサイクルにおいては、熱分解し
て油化された分解油はその組成、性状により化学原料と
してのリサイクル、あるいは油燃料としてのリサイクル
等に利用でき、この様なプラスチック廃棄物の熱分解油
化はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の
種々の熱分解性のプラスチック廃棄物で技術的に公知な
ものとなっている。しかし、ハロゲン系難燃剤を含むプ
ラスチック廃棄物を熱分解した場合、プラスチック廃棄
物の熱分解と並行して、難燃剤の熱分解が起こる。この
ため、熱分解油にハロゲンの混入が避けられない。ハロ
ゲン化合物の油への混入は、分解油の利用時の極めて大
きな障害となっている。
【0007】サーマルリサイクルとしては、プラスチッ
ク廃棄物の固体燃料としての利用がある。例えば、プラ
スチック廃棄物を製鉄溶鉱炉のコークス代替の燃料に用
いる方法等が知られている。しかし、プラスチック廃棄
物がハロゲンを含む場合、燃料としての使用には極めて
大きな障害がある。例えば、ハロゲン系難燃剤を含むプ
ラスチック廃棄物を燃料に用いるとハロゲン化水素等の
腐食性ガスが発生し、設備の腐食問題を起こす。また、
その廃ガスは各種のハロゲン化合物を含むことになり、
廃ガスの無害化処理が必要となっている。
【0008】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、このよう
な問題を引き起こすハロゲン系難燃剤を含むプラスチッ
ク廃棄物から効率的にハロゲンを除去する方法を提供す
ることを目的とする。特に、本発明はハロゲン系難燃剤
を含むプラスチック廃棄物から、プラスチック成分の分
解を出来るだけ押さえながら、ハロゲン化難燃剤のみを
効率的に分解除去する方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】一般に、難燃剤を含まな
いプラスチック表面を火炎が加熱した場合、プラスチッ
クの表面は熱分解して分解ガスが発生する。この分解ガ
スが燃えることがプラスチックの初期段階の燃焼であ
る。ハロゲン系難燃を含むプラスチックはプラスチック
の熱分解、ガス化に先立って、もしくは並行してハロゲ
ン系難燃剤が分解してハロゲンガス、ハロゲン化水素ガ
ス等を発生する。このガスが燃焼の化学反応連鎖を断ち
切ることがハロゲン系難燃剤の機能発現機構の一般的な
考え方である。
【0010】この様な難燃機構からして、一般に難燃剤
は、それを含むプラスチックスよりも若干低い温度で熱
分解するように選定される場合が多い。それ故、熱分解
装置でハロゲン系難燃剤の熱分解温度以上、プラスチッ
クの熱分解温度以下で熱分解すればハロゲンを選択的に
除去が出来るとの考えに至る。しかしながら実際には、
この温度で難燃剤を分解させても、プラスチック廃棄物
からハロゲンは十分には除去できないことが検討の結果
判明した。難燃剤が分解して生成するハロゲン化合物は
ハロゲンガスやハロゲン化水素ガスばかりではなく、分
子量の高い難燃剤の部分分解物も多量に発生する。この
部分分解物は揮発性が低いため、プラスチックから効率
的に揮発除去できない。このためさらに熱分解温度を上
げると、プラスチックの熱分解、留出が起こる。この結
果、十分にハロゲンを除去しようとすると、固体燃料の
回収率が顕著に低下することになる。
【0011】これを解決するためにさらに検討した結
果、熱分解温度を難燃剤の熱分解温度以上、プラスチッ
クスの熱分解温度以下とし、かつ熱分解槽の圧を下げる
ことで、プラスチック廃棄物からハロゲンを、極めて効
率的に除けることを見出いだし、本発明に到達した。即
ち、本発明は下記に示すハロゲン系難燃剤を含むプラス
チック廃棄物からのハロゲン除去法である。
【0012】1.ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック
廃棄物を減圧下に、熱分解することを特徴とするハロゲ
ン系難燃剤を含むプラスチック廃棄物からのハロゲン除
去法。 2.100mmHg以下の圧力で熱分解することを特徴
とする上記1記載のハロゲン系難燃剤を含むプラスチッ
ク廃棄物からのハロゲン除去法。
【0013】本発明のプラスチック廃棄物からのハロゲ
ン除去法で処理できるプラスチックは特に限定しない。
熱分解性のプラスチックであればいずれでも構わない。
また、何らの難燃剤も含有しないプラスチック廃棄物、
または非ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック廃棄物が
混入されていてもよい。良好に処理できるプラスチック
はポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
メチルメタアクリレート等を挙げることができる。特に
良好に処理できるプラスチックはポリスチレンである。
またこれらのプラスチックを主成分として含む混合物で
あっても構わない。
【0014】ハロゲン系難燃剤は、その化学構造中にハ
ロゲン原子、特に塩素原子あるいは臭素原子を有する有
機化合物である。ハロゲン系難燃剤は含まれるハロゲン
種から臭素系難燃剤と塩素系難燃剤とに分類でき、ハロ
ゲン系難燃剤の代表的例は”西沢仁:増補新版ポリマー
の難燃化(大成社)”69〜79頁,(1992)に記
載がある。臭素系難燃剤の具体的代表例としてはテトラ
ブロモビスフェノールA、デカブロモジフェニルエーテ
ルがある。塩素系難燃剤の具体的代表例としては塩素化
パラフィン、パークロロシクロデカンがある。
【0015】また、通常リン系難燃剤に分類されるがリ
ン系ハロゲン含有難燃剤も、ハロゲン原子を含む限り、
本願ではハロゲン系難燃剤の範疇に含む。その代表例
は”西沢仁:増補新版ポリマーの難燃化(大成社)”6
4〜69頁,(1992)に記載がある。リン系ハロゲ
ン含有難燃剤の具体的代表例としては、トリス(β−ク
ロロエチル)ホスフェートがある。 さらに、これらの
ハロゲン系難燃剤は他の難燃剤、特に無機難燃剤との組
み合わせで用いられる場合が多い。これらの複合系難燃
剤を含むプラスチック廃棄物でも、本発明のプラスチッ
ク廃棄物からのハロゲン除去法は同様に利用できる。特
にアンチモン酸化物、最も代表的な三酸化アンチモンと
の組み合わせにおいて、有効である。
【0016】本発明のプラスチック廃棄物からのハロゲ
ン除去法において、熱分解時の圧力は基本的には低い程
好ましい。好ましい圧力は100mmHg以下、さらに
好ましくは30mmHg以下、最も好ましくは10mm
Hg以下である。減圧度が低いとハロゲンの除去効率が
低下して好ましくない。本発明のプラスチック廃棄物か
らのハロゲン除去法において、その熱分解温度は含まれ
る難燃剤の分解温度以上、プラスチックの分解温度以下
であることが、基本的に好ましい。しかし、これらの分
解温度はプラスチック種や難燃剤種の単味の特性のみに
よって決まるものではない。例えばその組成や、その他
の微量の混合物、例えば無機フィラーや安定剤等の存在
によっても大きくことなる。熱分解装置の形状、能力に
もよるが、一般的に言って公知のプラスチック廃棄物の
熱分解条件もしくはそれよりも若干低い温度条件で熱分
解することが好ましい。含まれる重合体がポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたはポリスチレンの場合の好まし
い熱分解温度は300〜600℃、さらに好ましくは3
50〜500℃の範囲である。熱分解温度が低いと処理
速度が低下し、熱分解温度が余りに高いと分解油に含ま
れるハロゲン量が増大し好ましくない。
【0017】熱分解に用い得る装置は特に限定されるも
のではない。通常の反応釜タイプであっても良いし、押
し出し機タイプの装置あるいは各種のプラスチックのミ
キサータイプであってもよい。基本的にプラスチックを
混合できる何らかの攪拌機を有する熱分解装置と生成し
た難燃剤分解物を、減圧下に除去できる関連設備および
減圧装置等が必要である。
【0018】本発明のプラスチック廃棄物からのハロゲ
ン除去法においては、熱分解装置等で熱分解されたガス
は、冷却器で凝縮してされ、難燃剤分解物が回収され
る。また、非凝縮性のガス、具体的にはハロゲンガス、
ハロゲン化水素ガス等も生成する。これらは無機中和剤
あるいはその水溶液、水分散液等により吸収、除去する
ことができる。
【0019】無機中和剤は、基本的に難燃剤が分解して
発生する強酸性物質、即ち塩素、塩化水素、臭素あるい
は臭化水素等と反応して、塩を作る無機化合物である。
好ましい無機中和剤は、IA、IIAあるいはIIIB
金属の酸化物、水酸化物あるいは炭酸塩である。特に好
ましい具体例としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化カルシウム、
水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化アル
ミ、水酸化アルミおよび炭酸アルミを挙げることができ
る。最も好ましい無機中和剤は水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウムであ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げて本発明を具
体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
【0021】
【実施例1〜3および比較例1】初めにハロゲン除去す
るモデルプラスチック廃棄物として、表1の組成のハロ
ゲン系難燃剤を含むハイインパクトポリスチレンを準備
した。これらは、直径約3mmのペレットに加工した
後、熱分解実験に使用した。次に熱分解実験を実施し
た。ポリマー投入口、攪拌器、気化ガス留出口を備えた
100mlの石英フラスコを準備する。これに接続する
形で、冷却管および受器を準備する。フラスコにプラス
チック廃棄物 30gを仕込み、装置内を窒素置換した
後、真空ポンプにて、表2記載の減圧度に調整した。そ
の後、電気ヒーターで360〜400℃まで徐々に加熱
し、次いで一定温度に保った。
【0022】温度の上昇に伴ってポリマーは軟化し、次
いで、分解ガスが徐々に発生する。このガスは水を流し
た冷却管で凝縮、液化し、受器に貯まる。一部発生した
非凝縮性のガスは、水酸化ナトリウムの粒を詰めた吸収
管を通して真空ポンプに至る。流出成分が約15%に達
した時点で、熱分解を終了する。この時の実際の残存プ
ラスチック(固体燃料)の割合を実験結果として表2に
記載する。
【0023】
【実施例4〜6】デカブロモジフェニルエーテルに変え
て、実施例4では他の臭素系難燃剤であるTBAエポキ
シオリゴマー(阪本薬品製 SR−T7040)、実施
例5では塩素系難燃剤であるデクロランプラス、実施例
6では含ハロゲンリン酸エステル系難燃剤であるトリス
(β−クロロエチル)ホスフェートを用い、それ以外は
実施例2と同様に実施した。即ち、フラスコ内圧30m
mHgで実施した。実験結果を表3に示す。
【0024】
【実施例7〜8】ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック
廃棄物として、実施例7はポリプロピレン、実施例8は
ポリエチレンを用いて実施した。それ以外は実施例2と
同様に実施した。実験結果を表4に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【発明の効果】ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック廃
棄物を、本発明の方法でハロゲン除去すると、ハロゲン
系難燃剤を含むプラスチック廃棄物のサーマルリサイク
ル、即ち固体燃料化リサイクルが、本発明のプラスチッ
ク廃棄物からのハロゲン除去法により、効果的に達成で
きる。また、固体燃料利用設備のハロゲン対策、即ち腐
食対策を大幅に緩和できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D004 AA07 AA50 AB10 BA03 CA24 CC09 DA02 DA03 DA06 DA07 4F301 AA07 AA13 AA14 AA30 AB02 AD01 AD02 BE36 BF20 BF31 BF40 4H029 CA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロゲン系難燃剤を含むプラスチック廃
    棄物を減圧下に熱分解することを特徴とするハロゲン系
    難燃剤を含むプラスチック廃棄物からのハロゲン除去法
  2. 【請求項2】 100mmHg以下の圧力で熱分解する
    ことを特徴とする請求項1記載のハロゲン系難燃剤を含
    むプラスチック廃棄物からのハロゲン除去法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001083601A1 (fr) * 2000-04-27 2001-11-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Procede de traitement d'une composition de resine
US6653410B1 (en) 1998-11-04 2003-11-25 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Method for treating resin composition
CN106442197A (zh) * 2016-09-14 2017-02-22 珠海格力电器股份有限公司 一种阻燃材料对模具的腐蚀性能的确定方法、装置及系统

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