JP2001072794A

JP2001072794A - プラスチックの分析方法および脱塩素処理方法

Info

Publication number: JP2001072794A
Application number: JP25395599A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Takemura; 一也竹村; Masahiko Kajioka; 正彦梶岡; Tatsuya Nobusawa; 達也信澤; Toshihide Suzuki; 利英鈴木; Makoto Shitomi; 誠侍留; Kazuya Miyagawa; 和也宮川; Hideaki Unzaki; 秀明運崎
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック混合物中の樹脂成分特に塩素含有
プラスチックを、熱キシレンまたは熱クレゾールなどの
操作上危険性のある溶媒を使用せず、簡便な操作によ
り、しかも正確に定性・定量分析できる分析方法、さら
に効率よく脱塩素処理する方法の提供。【解決手段】プラスチック混合物を、テトラヒドロフラ
ン、シクロヘキサノンおよび二硫化炭素から選ばれる溶
媒(i) に溶解し、該溶媒(i) に溶解しない不溶分（Ａ）
と、該溶媒(i) に溶解する可溶分（Ｂ）とに分離した
後、分離された不溶分（Ａ）および可溶分 (Ｂ）中に含
まれる樹脂成分をそれぞれ分析する。不溶分（Ａ）は熱
分析法により、可溶分（Ｂ）は分光分析法により分析す
ることが望ましい。この分析方法でポリ塩化ビニルおよ
びポリ塩化ビニリデンをそれぞれ定量分析してプラスチ
ック混合物を脱塩素処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック混合
物に含まれる塩素含有プラスチック成分を、簡便に、か
つ正確に定性、定量分析することができ、特に廃プラス
チックなどの塩素含有プラスチック混合物の脱塩素処理
条件の決定に有用なプラスチックの分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活廃棄物としてあるいは農業、
オフィスなどの産業からの廃棄物として、大量に排出さ
れる廃プラスチックの処理が大きな社会問題となってい
る。現在、その多くが埋め立て処理されているが、廃プ
ラスチックの固体燃料、高炉（鉱石）還元剤などへの有
効利用の拡大が望まれている。

【０００３】廃プラスチックを固体燃料、高炉（鉱石）
還元剤などとして再利用する際に、プラスチック中に塩
素が含まれていると、加熱により塩化水素が生成し、ダ
イオキシン発生による環境汚染、あるいは設備の腐食な
どの問題を生起するおそれがある。そこで実質的に塩素
を含有しない固体燃料、鉱石還元剤などとして利用しう
るプラスチックは、前もって脱塩素処理する必要があ
る。

【０００４】廃プラスチックの脱塩素処理は通常加熱に
よって行われる。脱塩素処理時には塩化水素が発生する
ので、従来は塩化水素の発生がほとんどなくなった時点
を脱塩素処理終了としていたが、脱塩素が不十分な不合
格ロットが発生することがある。そこで脱塩素を十分に
行うために、長時間の加熱を行うなどの過剰な操業条件
で実施せざるを得ないのが実情であった。また、廃プラ
スチック中のポリ塩化ビニリデンとポリ塩化ビニルの含
有量が異なるが、全塩素量が同一であるサンプルを、同
じ条件で脱塩素しても、処理物の脱塩素量は必ずしも一
定していなかった。

【０００５】そこで本発明者は上記原因を明確にするた
めに廃プラスチックの脱塩素処理を検討した結果、ポリ
塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）の脱塩素速度はポリ塩化ビ
ニル（ＰＶＣ）の脱塩素速度よりも遅いことを見出した
のである。したがって、効率よく脱塩素を行うためには
塩素含有量を知るのみでは不十分である。廃プラスチッ
ク中のポリ塩化ビニリデンとポリ塩化ビニルの量を正確
に知ることができれば、最適な脱塩素処理条件を設定す
ることができ、製造コストをも下げることができるので
ある。

【０００６】従来、廃プラスチック中のポリ塩化ビニリ
デンとポリ塩化ビニルの含有量を定量するには、廃プラ
スチック中の塩素含有樹脂のみを溶媒分別して、塩素含
有樹脂中のポリ塩化ビニリデンとポリ塩化ビニルの割合
を定量する方法が提案されている（特開平９−２４２９
３号）。この公報では、具体的に、溶媒として冷キシレ
ン、テトラヒドロフラン、熱キシレン、熱（m-）クレゾ
ールを用いて、廃プラスチックを順次溶媒分別すること
により、ポリスチレン類、ポリ塩化ビニル類、ポリオレ
フィン類およびポリエステル類を分離している。また該
公報には、分離された各樹脂成分の重量を測定して定量
し、さらにポリ塩化ビニル類およびポリオレフィン類に
ついてはＩＲスペクトルを測定すれば、ポリ塩化ビニル
／ポリ塩化ビニリデンの割合、またはポリエチレン／ポ
リプロピレンの割合が測定できる旨記載されている。

【０００７】しかしながら上記のような溶媒分別方法で
は、たとえばポリ塩化ビニル類を定量するためには、３
種類の溶媒を用いて、溶解分離と再沈澱を合わせて６回
の操作を行っており、単一の成分を得るまでに煩雑な工
程を必要とする。また熱キシレンおよび熱クレゾールな
どの高温の溶媒を用いており、酸性のクレゾール溶液を
高温で濾過するなど、危険性を伴う操作を必要としてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術に鑑みてなされたものであって、プラスチッ
ク混合物中の塩素含有プラスチック成分を簡便な操作に
より、しかも正確に定性・定量分析できる方法と、プラ
スチック混合物の脱塩素処理を効率よく行う方法を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、廃プラスチ
ックなどのプラスチック混合物中の塩素含有プラスチッ
ク成分特にポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニル
を、簡便にかつ容易に定性、定量しうる分析方法につい
て検討したところ、プラスチック混合物を単一成分まで
溶媒分別しなくても、ある程度の混合状態のまま分析し
うる方法を確立した。特にＩＲスペクトルにおいて、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルをそれぞれ５３０cm
^-1、１２５５cm^-1の特定波長として検量線を作成すれ
ば、これらとポリスチレンの混合状態であっても容易に
定量分析することができることを見出した。そしてこの
分析の前処理として、特定の溶媒による分別を行うこと
により、前処理操作および測定回数も少なく、極めて簡
便に、かつ正確に樹脂成分を定性、定量分析することが
できることを見出して本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち本発明は、プラスチック混合物
を、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノンおよび二硫
化炭素から選ばれる少なくとも一種の溶媒(i) に溶解
し、該溶媒(i) に溶解しない不溶分（Ａ）と、該溶媒
(i) に溶解する可溶分（Ｂ）とに分離した後、分離され
た可溶分 (Ｂ）中に含まれる塩素含有プラスチック成分
を定性、定量分析するプラスチックの分析方法である。

【００１１】上記において、可溶分（Ｂ）に、さらに溶
媒(ii-a)として芳香族炭化水素および／または塩素系有
機溶媒を添加し、該溶媒(ii-a)に溶解しない不溶分
(Ｃ）と、該溶媒(ii-a)に溶解する可溶分（Ｄ）とに分
離し、不溶分 (Ｃ）中の塩素含有プラスチック成分を定
性、定量分析することが好ましい。

【００１２】上記可溶分（Ｂ）または不溶分（Ｃ）は分
光分析法により分析することが好ましい。特に検量線法
による赤外分光分析が好ましい。上記溶媒(i) は、テト
ラヒドロフランであることが好ましい。塩素含有プラス
チックは、通常、ポリ塩化ビニルおよび／またはポリ塩
化ビニリデンである。

【００１３】上記溶媒可溶分 (Ｂ）は、分析に先立って
蒸留、加熱または貧溶媒を用いた再沈法などにより、樹
脂成分を溶媒と分離することが好ましい。これらのうち
でも再沈法が好ましい。

【００１４】本発明のプラスチックの分析方法は、一般
プラスチックゴミを分析するのに好適である。一般プラ
スチックゴミは、実質的にポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンから選ばれる２以上を
主成分として含有する。

【００１５】本発明では、上記のようなプラスチックの
分析方法により定性、定量された塩素含有プラスチック
量に基づいて、プラスチック混合物の脱塩素処理条件を
決定するプラスチック混合物の脱塩素処理方法も提供さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明に係るプラスチックの分析方法では、プラス
チック混合物を、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノ
ンおよび二硫化炭素から選ばれる少なくとも一種の溶媒
(i) に溶解し、該溶媒(i) に溶解しない不溶分（Ａ）
と、該溶媒(i) に溶解する可溶分（Ｂ）とに分離した
後、分離された可溶分 (Ｂ）中に含まれる塩素含有プラ
スチック成分を定性、定量分析する。

【００１７】＜プラスチック混合物＞本発明では、種々
雑多なプラスチックの混合物を処理することができ、そ
の性状、種類などは特に限定されない。また特に使用済
のプラスチック廃材に限定されるものではないが、たと
えば都市ごみ、産業廃棄物などに含まれる廃プラスチッ
ク、廃容器包装材料、および電気製品、自動車などの解
体過程で発生する廃プラスチックなどが例示される。

【００１８】このようなプラスチック混合物は、通常、
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などの
ポリオレフィン類、ポリスチレン（ＰＳ）類、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）などのポリエステル類、ポリ塩化ビニ
ル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、塩素
化ポリエチレンなど塩素含有プラスチック類、ポリメチ
ルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタアクリレー
ト（ＰＭＭＡ）、ナイロン、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ＡＢＳなどを含んでいる。またプラスチック混合
物は、さらにはプラスチック以外の紙、繊維、木類、ガ
ラス類、金属などの異物を含有していてもよい。

【００１９】本発明は、上記のうちでも、実質的にポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ンから選ばれる２以上を主成分として含有する一般プラ
スチックゴミを分析するのに好適である。

【００２０】処理されるプラスチック混合物は、通常諸
形状の固体混合物であるが、操作性および分析精度の点
から、なるべく均質な混合状態であることが望ましい。
具体的に各固体の大きさは、通常１０mm程度以下、さら
には７mm程度以下であることが好ましい。

【００２１】したがってこれよりも大きいプラスチック
の混合物は、溶媒分別に先立って、粉砕などを行うこと
が好ましい。プラスチック混合物の粉砕は、公知のいか
なる方法で行ってもよい。粉砕機としては、たとえばハ
ンマーミル、ビンミル、ジェットミル、ボールミル、振
動ボールミル、または遠心ボールミルなどを用いること
ができる。

【００２２】＜溶媒分別＞本発明では、まず上記のよう
なプラスチック混合物をテトラヒドロフラン、シクロヘ
キサノンおよび二硫化炭素から選ばれる少なくとも一種
の溶媒(i) に溶解し、該溶媒(i) に溶解しない不溶分
（Ａ）と溶解する可溶分（Ｂ）とに分離する。本発明で
用いられるこの溶媒(i) は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデンなどの塩素含有プラスチックを溶解すること
ができ、さらにポリスチレン、ポリカーボネートなどの
非晶性プラスチックを溶解することができるが、塩素を
含まない結晶性プラスチックは実質的に溶解しない。

【００２３】本発明では、溶媒(i) として、たとえばテ
トラヒドロフラン、シクロヘキサノンまたは二硫化炭素
を単独で用いてもよく、２以上混合して用いてもよい。
これらの中でも、特にテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
は、常温での溶解処理により、本発明で溶解しようとす
るプラスチック成分に対する溶解性が高く好ましい。

【００２４】溶媒(i) を用いたプラスチック混合物の溶
解処理時間は、常温で、通常３０分以上、好ましくは１
〜２時間程度である。溶解は、常温下で行うことができ
るが、プラスチックの溶解速度を上げる目的で加熱下で
行ってもよい。また同目的で撹拌してもよい。

【００２５】上記溶媒(i) の使用量は、プラスチックと
溶媒が充分に接触するためプラスチックを浸漬しうる量
が望ましいが、通常、溶媒は、プラスチック混合物１ｋ
ｇに対して、１〜４０リットル好ましくは２〜２０リッ
トルで用いられる。このような溶媒量であれば、プラス
チック混合物中の可溶分を充分に溶解することができ、
また後段工程の溶媒除去操作、分析時間、分析コストな
どの面からも好ましい。

【００２６】上記溶解処理後、不溶分（Ａ）および可溶
分（Ｂ）は、通常、濾過により分離される。濾過は、い
かなる方法で行ってもよく、たとえば常圧濾過、加圧濾
過、減圧濾過などを行うことができる。またこの濾過操
作は、常温下で行ってもよいし、加熱して粘度を下げて
行ってもよい。

【００２７】上記濾過により、通常、結晶性プラスチッ
ク成分を含む不溶分（Ａ）と、塩素含有プラスチック成
分および非晶性プラスチック成分を含む可溶分（Ｂ）と
が分離される。上記不溶分（Ａ）は、具体的にポリプロ
ピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートな
どの結晶性プラスチック成分を含むことが好ましい。不
溶分（Ａ）は、プラスチック成分に加えて、溶媒不溶性
の異物を含むこともある。この不溶分（Ａ）は、そのま
ま後述の分析方法によりプラスチック成分の定量を行う
ことができる。

【００２８】＜可溶分（Ｂ）＞また濾液として得られる
可溶分（Ｂ）は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン
などの塩素含有プラスチック成分およびポリスチレンな
どの非晶性プラスチック成分を含む。この可溶分（Ｂ）
は、通常、溶媒を分離除去した後、固体状で分析に供さ
れる。溶媒の除去は公知の方法で行えばよく、たとえば
蒸留、加熱、再沈澱などによりプラスチック成分と溶媒
とを分離することができる。これらのうちでも、可溶プ
ラスチック成分に対する貧溶媒(ii)を用いた再沈法が、
分析時の定量性から好ましい。

【００２９】上記再沈澱操作の際に用いられる貧溶媒(i
i)は、可溶分（Ｂ）中の実質的に全プラスチック成分を
溶媒と分離させ得る溶媒であってもよく、またその一部
のみを沈澱（不溶分）させる溶媒であってもよい。この
ような貧溶媒(ii)としては、具体的に、メタノール、エ
タノール、プロパノール類、ブタノール類などのアルコ
ール類、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケト
ンなどの脂肪族ケトン類、ベンゼン、トルエンなどの芳
香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロ
エタンなどの脂肪族炭化水素の一部を塩素で置換した塩
素系有機溶媒などが挙げられる。これらの２種以上の混
合物を用いてもよい。

【００３０】これらのうちでも可溶分（Ｂ）中の実質的
に全プラスチック成分を溶媒と分離させ得る貧溶媒(ii-
b)としては、アルコール類、脂肪族ケトン類が好まし
く、特にメタノール、アセトンは、貧溶媒の効果が高
く、また安価であり、入手容易な点から好ましい。図１
にこのようなプロセスを含む本発明のプロセスフローの
一例を示す。

【００３１】また必要に応じて可溶分（Ｂ）中のプラス
チック成分を分別することができる。すなわち上記貧溶
媒(ii)のうちでも、芳香族炭化水素および／または塩素
系有機溶媒を溶媒(ii-a)として、可溶分（Ｂ）に添加
し、可溶分（Ｂ）中の樹脂成分を、さらに該溶媒(ii-a)
で再沈澱する不溶分 (Ｃ）と、該溶媒(ii-a)に可溶分
（Ｄ）とに分離してもよい。図２にこのようなプロセス
を含む本発明のプロセスフローの一例を示す。この溶媒
(ii-a)で再沈澱する不溶分 (Ｃ）は、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデンからなることが好ましい。

【００３２】また可溶分（Ｄ）は、通常主にポリスチレ
ン含有し、量的には少ないがポリカーボネートなどを含
むこともある。この可溶分（Ｄ）は、前記と同様に溶媒
分離して、固体状プラスチック成分を得ることができ
る。このうちでも、上記したアルコール類、脂肪族ケト
ン類などの貧溶媒(ii-b)を用いる再沈法により、固体状
プラスチック成分を沈澱部（不溶分）として、溶媒と分
離することが好ましい。

【００３３】上記のような貧溶媒(ii)を用いる各処理で
は、貧溶媒(ii)の使用量はその目的を達成しうる範囲
で、かつ後工程の操作性、およびコスト面などを考慮し
て適宜選択すればよい。また再沈操作も、通常の方法に
したがって行うことができる。

【００３４】上記のようなプラスチック混合物の溶媒分
別により得られた固体状の各成分は、そのままで次いで
分析に供することもできるが、分析に先立って予め乾燥
し、残存する溶媒を充分に除去することが好ましい。乾
燥は、常圧乾燥、減圧乾燥、加熱乾燥などのいずれの条
件で行ってもよい。さらには定量性を高めるため、固体
状の各成分をそのまま微粉砕するか、あるいは一旦溶融
混練した後微粉砕した後、分析に供してもよい。

【００３５】＜分析＞本発明では、分析手段として熱分
析法、分光分析法が好ましく用いられる。熱分析法とし
ては、示差走査熱量計、熱天秤などを用いることがで
き、分光分析法としては、赤外分光法（ＩＲ）、ＮＭＲ
分光法、紫外分光法（ＵＶ）などを用いることができ
る。これらの分析手段を組合わせて用いることもでき
る。これらの中でも、熱分析法としては、示差走査熱量
計が好ましい。また分光分析法としては、赤外分光法が
操作の簡便性、分析精度の点から好ましい。

【００３６】本発明の好ましい態様では、上記不溶分
（Ａ）は熱分析法により、可溶分（Ｂ）は分光分析法に
より分析することが好ましい。また可溶分（Ｂ）をさら
に溶媒分別して得られる可溶分（Ｄ）、不溶分（Ｃ）は
分光分析法により分析することが好ましい。

【００３７】さらに上記熱分析法が示差走査熱量計を用
いたＤＳＣ分析であり、分光分析法が赤外分光分析法に
よる赤外吸収スペクトル分析であれば、特に各成分中の
プラスチックを精度よく定性・定量することができるの
で好ましい。また本発明では、このような分析法におい
て検量線法により定量分析することが好ましい。以下に
このような好ましい態様の一例を挙げて、より具体的に
説明する。

【００３８】＜ＤＳＣ分析＞たとえば前記不溶分（Ａ）
が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレ
フタレートを含み、これをＤＳＣ分析する場合には、ま
ずこれらプラスチック成分を含む標準混合物を用いて検
量線を作成する。標準混合物は、市販のペレットを用い
て、ポリエチレンとポリプロピレンの標準混合物、ポリ
エチレンとポリエチレンテレフタレートの標準混合物な
どをその含有割合を変えて数種類作製する。

【００３９】これらの標準混合物を作製する場合は、た
とえば、プラスチックの融点以上に加熱して、溶融混練
し均一化する方法などを用いることができる。ここで得
られた標準混合物は、たとえば粉砕化した後、示差走査
熱量計で各プラスチックの融点ピーク強度または、その
ピーク面積を測定し、含有量とピーク強度または、ピー
ク面積との関係を示す検量線を作製する。

【００４０】熱分析に供される試料の作製方法は特に限
定されないが、たとえば不溶分（Ａ）を秤量した後、そ
のまま、あるいはさらに粉砕して分析に供することがで
きる。また、より均一化するため、一旦これらのプラス
チックの融点以上に加熱して溶融混練し、粉砕して示差
走査熱量曲線を測定する。各プラスチックの融点ピーク
強度から、前記検量線を用いてその含有量を定量する。

【００４１】この場合、示差走査熱量計で測定された融
点ピーク強度または、そのピーク面積は、同種のプラス
チックであっても、結晶化度の相違で異なるため、結晶
化度を揃える目的から、一旦、示差走査熱量計で測定サ
ンプルを各プラスチックの融点以上、たとえば３００℃
に昇温した後、一定速度で冷却し、さらに昇温させて示
差走査熱量曲線を測定することが好ましい。

【００４２】＜ＩＲ分析＞また前記可溶分（Ｂ）が、た
とえばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デンなどを含み、このＩＲスペクトルを測定して分析す
る場合には、まずこれら樹脂成分を含む標準混合物を用
いて検量線を作成する。

【００４３】標準混合物は、前記と同様に、市販のペレ
ットを用いて、ポリ塩化ビニルとポリ塩化ビニリデンの
標準混合物、ポリ塩化ビニリデンの混合物とポリスチレ
ンの標準混合物などをその含有割合を変えて作製する。

【００４４】これらの混合物を作製する場合は、たとえ
ば、樹脂の融点以上に加熱して、溶融混練し均一化する
方法や、樹脂を溶かす溶媒（たとえばテトラヒドロフラ
ン）に溶解した後、溶媒を蒸発させて均一化する方法な
どを用いることができる。ここで得られた標準混合物
は、たとえばフィルムキャスト法でフィルム化した後、
ＩＲスペクトルを測定する。

【００４５】得られたＩＲスペクトルのピーク強度の吸
光度比と含有割合との関係を示す検量線を作製する。こ
の際には、本発明では、各樹脂の特性吸収波長のうち、
ポリスチレンは３０２９cm^-1、ポリ塩化ビニルは１２５
５cm^-1、ポリ塩化ビニリデンは５３０cm^-1を選択して、
各波長の吸収ピーク強度を測定する。このような吸収波
長を選択することにより、プラスチック成分が混合状態
のままであっても、１回のＩＲスペクトル測定により、
各プラスチック成分を定性、定量することが可能であ
る。

【００４６】ＩＲスペクトルは、フィルムキャスト法、
溶液法、ＫＢｒ法などにより測定することができる。具
体的には、上記可溶分（Ｂ）（固体状）を秤量した後、
フィルムキャスト法などで、ＩＲスペクトルを測定し、
各プラスチックの特性ピークの強度比から、前記検量線
を用いてその含有割合を定量する。また可溶分（Ｂ）の
ＩＲスペクトルは、必ずしも固体状試料を用いて測定し
なくてもよく、たとえば溶媒(i) に溶解状態の可溶分
（Ｂ）を少量分取し、この溶液からキャストフィルムを
作製してＩＲスペクトル測定試料を作製してもよい。Ｉ
Ｒスペクトルの測定においては、その定量精度を上げる
ため、含有量に応じたベースライン補正を行う。

【００４７】また前記したように本発明では、ＮＭＲス
ペクトル、ＵＶスペクトル、熱天秤などの分析手段を用
いることもでき、ＮＭＲスペクトルは、溶液法、固体法
などで測定することができ、ＵＶスペクトルは、溶液法
などで測定することができる。熱天秤の試料は、上記Ｄ
ＳＣ試料と同様に行うことができる。

【００４８】これらの分析手段を用いる場合にも、各プ
ラスチックの特性ピークを選択して上記ＤＳＣ分析ある
いはＩＲスペクトル測定における検量線法に準じて定量
分析することができる。たとえば熱天秤で分析する場合
は、各プラスチックの重量減少開始温度やＤＴＡ曲線の
融点ピークなど選択する。特性ピークの強度あるいは重
量減少量やＤＴＡ曲線の融点ピークなどと各プラスチッ
クの含有量の関係をプロットして検量線を作製し、定量
することができる。

【００４９】なお各試料の測定は、２回以上繰り返して
行うことが望ましい。

【００５０】＜プラスチックの脱塩素＞本発明では、プ
ラスチックの脱塩素方法としては、プラスチックから脱
塩素することができる方法であればよく、特に限定され
ないが、たとえばプラスチック混合物を、溶媒と混合
して加熱する方法、コークス粉、砂、鉱石粉などの固
体熱媒体とを混合して加熱する方法、溶媒、固体熱媒
体などを用いずに単にプラスチック混合物のみを加熱す
る方法などを挙げることができる。

【００５１】上記方法では、プラスチックを溶解また
は膨潤しうる溶媒が好ましく用いられ、具体的に脂肪族
炭化水素（重油、軽油、灯油）あるいは芳香族炭化水素
（粗ナフタレン油、粗ナフサ油、クレオソート油、アン
トラセン油、タール）などを用いることができる。これ
らのうちでも、粗ナフサ油はポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデンを含むプラスチックの溶解能に優れるので好
ましい。溶媒固体熱媒体は、プラスチック混合物に対し
て重量比で、０．１〜１０好ましくは０．５〜５の量で
用いることが望ましい。

【００５２】加熱温度は、１５０℃以上好ましくは２０
０〜３５０℃である。本発明では、この際、脱塩素処理
条件を、上記で分析されたプラスチック混合物の塩素含
有量（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン合計量）だ
けでなくポリ塩化ビニリデン量に基づいて決定すること
ができる。すなわち、あらかじめ加熱温度、加熱時間、
昇温速度などの脱塩素処理条件とポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデンの脱塩素の関係を求めておき、廃プラス
チック中のポリ塩化ビニルとポリ塩化ビニリデンの含有
量に応じて、最適な脱塩素処理条件を決めることができ
る。

【００５３】脱塩素処理後のプラスチックは、溶媒を除
去して固形物とした後、必要に応じて粉砕される。

【００５４】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例および比較例で使用した試料を以下に示す。

【００５５】＜プラスチック混合物＞以下のプラスチッ
クを混合して試料ペレットを作製した。ポリエチレン（ＰＥ）：日本石油化学（株）製AM1720、ポリプロピレン（ＰＰ）：住友化学工業（株）製W101、ポリスチレン（ＰＳ）：住友化学工業（株）製M183、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）：鐘紡（株）製
EFG7K 、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）：透明硬質塩化ビニル板の粉
砕品、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）：旭化成工業（株）製
サランラップ（フィルム）

【００５６】＜廃プラスチック＞市川エンジニアリング
（株）より入手した一般家庭不燃ごみから、できるだけ
金属などの異物を手選別後、ハンマーミル型粉砕機（朋
来鉄工所製）で、最大径１０mm以下に粉砕し、廃プラス
チック試料とした。

【００５７】＜ＤＳＣの測定＞マックサイエンス社製DS
C-3100型示差走査熱量計を用い、アルミナを標準物質と
して、窒素中、昇温速度１０℃/minで測定した。

【００５８】＜ＩＲスペクトルの測定＞日本分光（株）
製IR-700型赤外吸収分光分析装置を用いて、フィルム法
で測定した。

【００５９】＜ＤＳＣ分析用の検量線の作成＞（１）ＰＥ／ＰＰ混合物のＤＳＣ検量線作成ポリエチレンペレットとポリプロピレンペレットの混合
割合を変えて５種類の混合物各１０ｇを調製した。この
混合物を攪拌器を備えた５０mlのステンレス製フラスコ
に挿入、３２０℃で２０分攪拌して、均一化した。

【００６０】得られた混練物５種類は、それぞれ、小型
粉砕器で粉砕・微粉化した後、示差走査熱量計で一旦３
２０℃に昇温した後、２０℃／分で冷却し、再度、１０
℃／分の速度でＤＳＣ曲線を測定した。ＤＳＣ曲線か
ら、ポリエチレンの融点（１２６℃）ピーク強度と含有
量の関係をプロットして検量線を作成した（図３）。ま
たポリプロピレンの融点（１５９℃）ピーク強度と含有
量の関係をプロットして検量線を作成した（図４）。

【００６１】（２）ＰＥ／ＰＥＴ混合物のＤＳＣ検量線
作成同様に、ポリエチレンペレットとポリエチレンテレフタ
レートペレットの混合割合を変えて５種類の混合物各１
０ｇを調製した。前記と同様の方法で、ポリエチレンの
融点（１２６℃）ピーク強度と含有量の関係、およびポ
リエチレンテレフタレートの融点（２５３℃）ピーク強
度と含有量の関係をプロットして検量線を作成した。そ
れぞれ図５および図６に示す。

【００６２】＜ＩＲスペクトル検量線の作成＞（１）ＰＶＣ／ＰＶＤＣ混合物のＩＲ検量線作成透明硬質塩化ビニル粉砕品と、ポリ塩化ビニリデンのフ
ィルムの混合割合を変えて５種類の混合物各１ｇを調製
した。この混合物各１ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨ
Ｆ）１００mlに１時間溶解後、スポイトで該溶液を吸い
取り、ガラス表面に数滴滴下させて、乾燥した。次に、
ガラス表面に付着したフィルムを剥がし、ＩＲスペクト
ル測定用のサンプルとした。

【００６３】得られたフィルム５種類のＩＲスペクトル
を測定し、それらのスペクトルからポリ塩化ビニルの特
性吸収（１２５５cm^-1）強度とポリ塩化ビニリデンの
特性吸収（５３０cm^-1）強度を実測した。各ピーク強
度にベースライン補正を施した後、ポリ塩化ビニリデン
とポリ塩化ビニルの含有割合を縦軸に、各ピークの吸光
度比（５３０cm^-1／１２５５cm^- ¹）を横軸にとり、
プロットして検量線を作成した。図７に示す。

【００６４】（２）ＰＶＣ／ＰＳ混合物のＩＲ検量線作
成同様に、透明硬質塩化ビニル粉砕品とポリスチレンペレ
ットの混合割合を変えて５種類の混合物各１ｇを調製し
た。前記と同様の方法で、ポリスチレンのピーク（３０
３０cm^-1）とポリ塩化ビニルのピーク（１２５５cm
^-1）を用いて吸光度比と含有量の関係をプロットして
検量線を作製した。図８に示す。

【００６５】（実施例１）ポリエチレンのペレット２．
５ｇ、ポリプロピレンのペレット２．５ｇ、ポリスチレ
ン樹脂のペレット３．０ｇ、ポリエチレンテレフタレー
トのペレット０．５ｇ、透明硬質塩化ビニルの粉砕品
１．０ｇ、ポリ塩化ビニリデンのフィルム０．５ｇを、
３００mlの三角フラスコに投入し、ＴＨＦ２００mlを加
えて、室温で１時間攪拌した。得られた溶液は、濾過し
て、可溶分（Ｂ）と不溶分（Ａ）に分離した。

【００６６】可溶分（Ｂ）は、さらにメタノール１．５
ｌ中に添加して、再沈澱させ、固体を濾過し回収し、乾
燥後、秤量した。次に、前記のＴＨＦ不溶分（Ａ）は、
乾燥して秤量した後、攪拌器を備えた５０mlのステンレ
ス製フラスコに挿入、３２０℃で２０分攪拌して、均一
化した後、粉砕した。この粉砕物を示差走査熱量計で一
旦１０℃／分の速度で３２０℃に昇温した後、２０℃／
分の速度で冷却し、再度、１０℃／分の速度で昇温して
示差走査熱量曲線を測定した。

【００６７】その結果、ＩＲスペクトルから、ＴＨＦ可
溶分（Ｂ）には、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデンが含まれており、また、示差走査熱量曲
線から、ＴＨＦ不溶分（Ａ）には、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンテレフタレートが含まれてい
ることが判った。前記ＩＲスペクトルおよび示差走査熱
量曲線から、図３〜図８の検量線を用いて、各成分樹脂
の含有量を定量した。さらに再度、この操作を繰り返
し、２回の平均とバラツキを表１に示す。

【００６８】（実施例２）ポリエチレンのペレット２．
５ｇ、ポリプロピレンのペレット２．５ｇ、ポリスチレ
ン樹脂のペレット３．０ｇ、ポリエチレンテレフタレー
トのペレット０．５ｇ、硬質塩化ビニルの粉砕品１．０
ｇ、ポリ塩化ビニリデンのフィルム０．５ｇを、３００
mlの三角フラスコに投入し、ＴＨＦ２００mlを加えて、
室温で１時間攪拌した。得られた溶液を濾過して、可溶
分（Ｂ）と不溶分（Ａ）に分離した。

【００６９】可溶分（Ｂ）は、トルエン１．５ｌ中に添
加して、再沈澱させ、固体（不溶分（Ｃ））を濾過し回
収し、さらに乾燥後、秤量した。この回収した固体を一
部ＴＨＦに溶解してフィルムキャスト法でフィルム化し
ＩＲスペクトルを測定した。次に、前記トルエン可溶分
（Ｄ）は、メタノール３．０ｌ中に添加して、再沈澱さ
せ、固体を濾過し回収し、さらに乾燥後、秤量した。

【００７０】この回収した固体を一部ＴＨＦに溶解して
フィルムキャスト法でフィルム化しＩＲスペクトルを測
定した。次に、前記のＴＨＦ不溶分（Ａ）は、乾燥して
秤量した後、攪拌器を備えた５０mlのステンレス製フラ
スコに挿入、３２０℃で２０分攪拌して、均一化した
後、粉砕した。この粉砕物を示差走査熱量計で一旦１０
℃／分の速度で３２０℃に昇温した後、２０℃／分の速
度で冷却し、再度、１０℃／分の速度で昇温して示差走
査熱量曲線を測定した。

【００７１】その結果、ＩＲスペクトルから、ＴＨＦ可
溶／トルエン可溶分には、ポリスチレンが、ＴＨＦ可溶
／トルエン不溶分には、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデンが含まれており、また、示差走査熱量曲線から、
ＴＨＦ不溶分には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエチレンテレフタレートが含まれていることが判っ
た。前記ＩＲスペクトルおよび示差走査熱量曲線から、
図３〜図８の検量線を用いて、各成分樹脂の含有量を定
量した。さらに再度、この操作を繰り返し、２回の平均
とバラツキを表１に示す。

【００７２】（実施例３）ＴＨＦに代えてシクロヘキサ
ノンを用いた以外は、実施例１と同様のプラスチック混
合物を用いて同様の分離操作を行い、分析を行った。結
果を表１に示す。

【００７３】（実施例４）ＴＨＦに代えて二硫化炭素を
用いた以外は、実施例１と同様のプラスチック混合物を
用いて同様の分離操作を行い、分析を行った。結果を表
１に示す。

【００７４】

【表１】

【００７５】（実施例５〜９）ロットの異なる５種類の
廃プラスチックの原料を用い、各ロットにつき２回、実
施例１と同様の分離、分析操作を行って、その平均値と
バラツキを表２に示す。

【００７６】

【表２】

【００７７】（比較例１）実施例１と同様の原料（ペレ
ットの混合物）１０ｇを用い、実施例１で行ったＴＨＦ
による溶媒分離を行わず、原料の全量を３２０℃で２０
分間溶融混練して均一化した。得られた混合物は、小型
粉砕器で粉砕し、ＫＢｒ法でＩＲスペクトルを測定し
た。そのスペクトルは複雑であり、含有するプラスチッ
クの定性および定量は困難であった。

【００７８】（比較例２）実施例１と同様の原料（ペレ
ットの混合物）１０ｇを用い、実施例１で行ったＴＨＦ
による溶媒分離を行わず、原料の全量を３２０℃で２０
分間溶融混練して均一化した。得られた混合物は、小型
粉砕器で微粉砕し、示差走査熱量計で示差走査熱量曲線
を測定した。得られた示差走査熱量曲線には、ポリエチ
レン、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレー
トなどの融点ピークは確認されたものの、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニルのピークは認められず、これらのプ
ラスチックの定性および定量を行うことが出来なかっ
た。

【００７９】上記実施例１〜４で用いたペレット混合物
の配合割合と実施例１〜４の分析結果を比較すると、本
発明の方法で、最大約３％の誤差でポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンフタレート、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンを精度よく定性、
定量分析できることが判った。また、本発明の方法で実
際の廃プラスチックを分析した結果（実施例５〜９）を
みると、２回の分析のバラツキは、最大でも約±２％で
あり、実際の廃プラスチックでも精度よく分析できるこ
とが判った。

【００８０】（実施例１０）＜脱塩素処理による固形還元剤の製造＞あらかじめ、脱
塩素条件（加熱温度と加熱時間など）と、ポリ塩化ビニ
ルおよびポリ塩化ビニリデンの脱塩素との関係を求め、
これに基づいて脱塩素条件を決定した。すなわち、実施
例１で用いたプラスチック混合物１００重量部およびＡ
重油１００重量部を混合して、２４０℃で２．５時間加
熱した。加熱中に塩化水素が発生し、脱塩素が生じた。
次に２４０℃減圧下でＡ重油を除去し、冷却して、灰色
の固形物を得た。固形物中の塩素量は、０．６５重量％
であり、高炉での還元剤として充分利用可能であった。

【００８１】

【発明の効果】上記のような特定の溶媒分別処理と分析
方法とを組合せた本発明の方法によれば、従来のプラス
チック混合物の分析方法に比べて、簡便にかつほぼ正確
にプラスチック混合物に含まれている樹脂成分を定性・
定量することができる。たとえば本発明によれば、最も
効率的には、１種類の溶媒を用いて、溶媒分割と再沈澱
操作でそれぞれ１回の濾過操作を行うことで目的とする
定量分析を精度よく行うことができる。また、溶解、濾
過操作も常温で行うことが可能であるため、比較的安全
に前記目的を達成することができる。

【００８２】本発明によってプラスチック混合物中のプ
ラスチック組成がわかると、その廃プラスチックに最適
な処理技術を適合させることが可能となる。たとえば、
廃プラスチック中に多量の塩素含有プラスチックが含ま
れている場合などは、事前にその含有量が把握できるた
め、焼却処理から除外するなどの処置を施すことが可能
となり、ダイオキシン類の発生抑制にもつながる。ま
た、廃プラスチックを固体燃料高炉還元剤などに有効利
用する際に必要不可欠な脱塩素処理を行う場合にも、事
前に含有する塩素含有プラスチックの量が把握できるた
め、特に、ポリ塩化ビニルとポリ塩化ビニリデンの各量
を把握できるため適格な操業条件を決定することがで
き、十分に脱塩素されていない不合格ロットの発生を極
力少なくできるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の態様例をプロセスフローで示す図で
ある。

【図２】本発明の態様例をプロセスフローで示す図で
ある。

【図３】本発明の実施例で用いたＰＥ分析用ＤＳＣ検
量線（ＰＥ／ＰＰ混合物）を示す図である。

【図４】本発明の実施例で用いたＰＰ分析用ＤＳＣ検
量線（ＰＥ／ＰＰ混合物）を示す図である。

【図５】本発明の実施例で用いたＰＥ分析用ＤＳＣ検
量線（ＰＥ／ＰＥＴ混合物）を示す図である。

【図６】本発明の実施例で用いたＰＥＴ分析用ＤＳＣ
検量線（ＰＥ／ＰＥＴ混合物）を示す図である。

【図７】本発明の実施例で用いたＰＶＣ／ＰＶＤＣ混
合物のＩＲ検量線を示す図である。

【図８】本発明の実施例で用いたＰＶＣ／ＰＳ混合物
のＩＲ検量線を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者信澤達也千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者鈴木利英千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者侍留誠千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者宮川和也千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者運崎秀明千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内Ｆターム(参考） 4F301 AA16 CA09 CA12 CA24 CA68 CA71

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック混合物を、テトラヒドロフラ
ン、シクロヘキサノンおよび二硫化炭素から選ばれる少
なくとも一種の溶媒(i) に溶解し、該溶媒(i) に溶解し
ない不溶分（Ａ）と、該溶媒(i) に溶解する可溶分
（Ｂ）とに分離した後、分離された可溶分 (Ｂ）中に含
まれる塩素含有プラスチック成分を定性、定量分析する
プラスチックの分析方法。
【請求項２】前記可溶分（Ｂ）に、さらに溶媒(ii-a)と
して芳香族炭化水素および／または塩素系有機溶媒を添
加し、該溶媒(ii-a)に溶解しない不溶分 (Ｃ）と、該溶
媒(ii-a)に溶解する可溶分（Ｄ）とに分離し、不溶分
(Ｃ）中の塩素含有プラスチック成分を定性、定量分析
する請求項１に記載のプラスチックの分析方法。
【請求項３】前記可溶分（Ｂ）または不溶分（Ｃ）を分
光分析法により分析することを特徴とする請求項１また
は２に記載のプラスチックの分析方法。
【請求項４】前記塩素含有プラスチックが、ポリ塩化ビ
ニルおよび／またはポリ塩化ビニリデンである請求項１
〜３のいずれかに記載のプラスチックの分析方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のプラスチ
ックの分析方法により定性、定量された塩素含有プラス
チック量に基づいて、プラスチック混合物の脱塩素処理
条件を決定するプラスチック混合物の脱塩素処理方法。