JP2002363337A

JP2002363337A - プラスチックの再資源化方法

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Publication number: JP2002363337A
Application number: JP2001172091A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Osada; 秀晴長田; Tatsutoshi Shimabara; 辰利島原
Original assignee: Osada Giken Co Ltd
Current assignee: Osada Giken Co Ltd
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックを簡単に再資源化方法できる方
法を提供する。【解決手段】機能性粉体を加熱し、その加熱粉体にプ
ラスチック片を接触させることによってプラスチックを
分解し気体にする、その機能性粉体としては、水溶液が
アルカリ性を示すものや、光触媒粉体がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックの再資源
化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からプラスチックは、焼却すると有
毒ガスが発生したり、不完全燃焼したり問題があった
が、最近では省資源政策や地球温暖化の観点からも焼却
は難しくなっている。また、埋め立て方法も、その場所
がなくなってきており、環境問題も発生する。

【０００３】このような状況から、プラスチックは再利
用（リサイクル）することが最も好ましいが、それが難
しいのである。現在、再利用の方法としては、破砕して
再溶融して、繊維化したり、ブロック化するもの、及び
溶融炉内にプラスチック廃材を投入するもの等が主流で
ある。

【０００４】また、これとは別にプラスチックを熱分解
して低分子にもどし、それを再使用する方法も考案され
ている。これはプラスチックを熱分解温度（無酸素での
温度、以下同じ）以上に加熱し、高分子の炭素ー炭素結
合を分断し、ガソリンやナフサ程度の低分子にするもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、破砕方
法ではこの破砕するのが非常に手間であり、クラッシャ
ー等で細かくするのであるが、金属等の異物が混入して
いると装置の故障につながる。また、この方法であって
も、できたものは小さくても数ｍｍ程度の破砕物であ
り、これをそのまま再溶融して成型することは通常でき
ない。この破砕物をコンクリートと混ぜてブロック化す
ることも行なわれている。しかし、どうしても破砕物が
大きく、またプラスチックとセメントとの接着性が悪
く、ブロック自体の強度が小さい。よって、従来のブロ
ックと同様に使用できるようなものではない。

【０００６】また、溶融炉に導入するものでは、その溶
融物を通常の成型品にすると、品質が劣り問題である。
これは、添加物の問題や、異物の混入が原因と考えられ
る。また、熱可塑性プラスチックであっても、成型時に
ある程度架橋している場合がある。このような場合に
は、バージンと混合して再成型することはできない。

【０００７】プラスチックを焼却処理する場合、３００
〜６００℃の間ではダイオキシンが発生すると言われて
おり、３００℃以下では燃焼しないため、高温で焼却し
なければならない。勿論、プラスチックだけではそのよ
うな高温で燃焼させることは困難であるため、多量の燃
料が必要となり、非常に不経済である。

【０００８】また、そのような高温で燃焼させれば、ダ
イオキシンの問題は解決しても多量に燃焼（プラスチッ
ク自身も）させるため、多量の二酸化炭素が発生する。
現在、地球温暖化の観点から二酸化炭素を減少させる国
策に真っ向から反するものである。

【０００９】プラスチックを熱分解し、低分子にする方
法では、その加熱温度が高い（最低でも６００℃、高い
ものでは８００℃）ためエネルギー効率が悪い。更に、
プラスチック片をその温度にするのも難しい。単に容器
に入れて加熱する方法では、空気が多くプラスチックに
効率よく熱が伝わらない。そのため、必要以上に加熱す
ることとなりよりエネルギー損失が大きい。加熱のため
に重油を使用するのであれば、省エネの観点から問題で
あるばかりでなく、地球温暖化防止の観点からも問題で
ある。また、プラスチックの種類と、加熱の程度によっ
てはダイオキシンの発生も心配である。

【００１０】熱効率を良くするため、プラスチック片と
加熱した砂を混合することによってプラスチック片を加
熱する方法も最近考案されている。これは、前記した加
熱の効率は上昇する。しかし、熱分解温度までプラスチ
ック片を加熱することに変わりはなく、根本的な解決に
はなっていない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以上のような状況に鑑
み、本発明者は鋭意研究の結果プラスチックの再資源化
方法を完成させたものであり、その特徴とするところ
は、機能性粉体を加熱し、その加熱粉体にプラスチック
片を接触させることによってプラスチックを分解し気体
にする点にある。

【００１２】本発明でいう再資源化方法とは、プラスチ
ックが他のものになることで、必ずしも他の原料や製品
になる必要はない。即ち、そのまま廃棄してもよい。

【００１３】本発明の第１の特徴は、機能性粉体を使用
する点である。ここでいう機能性粉体とは、水溶液がア
ルカリ性を示すものと、光触媒効果を有するものであ
る。水溶液がアルカリ性を示す粉体の代表的なものとし
ては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、水
酸化物、炭酸化物がある。ここで、酸化物とは、酸化ナ
トリウム、酸化カルシウム、酸化カリウム、酸化マグネ
シウムがその代表的なものである。このようなものとし
て、セメントがある。セメントは多くの種類があるが、
その主成分は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸
化物粉末である。

【００１４】セメントは、基本的には、ＣａＯ、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃からなる。種類としては、通常
のポルトランドセメント以外では、アルミナセメント、
マグネシアセメント等があり、どれも使用できた。

【００１５】粉体のサイズは、粉体はサイズが均一では
なく粒度分布を持っているが、その９０％（重量）以上
が粒径が５００μ以下がよい。更に、好ましくは９０％
以上が２５０μ以下である。

【００１６】もう１つの機能性粉体である光触媒効果を
有するものは、その代表例が酸化チタン粉末である。こ
れはアルカリ粉体以上に効果があった。これも特別なも
のである必要はないが、サイズは小さい方がよい。前記
のアルカリ粉体と同程度又はそれより小さいものが好適
である。例えば、その９０％（重量）以上が粒径が１０
０μ以下がよい。

【００１７】上記したアルカリ粉体と光触媒粉体を混合
して用いてもよい。アルカリ粉体と光触媒粉体とでは、
処理できる温度や発生するガスが異なるため、これを適
当に混合することによって、温度を最適にしたり、ガス
を特定のものにする等の操作が可能となる。よって、混
合比率は、互いに０〜１００％が可能である。基本的に
は、光触媒粉体が多くなると分解温度が下がり、発生ガ
スは酸化物が多くなる傾向にある。

【００１８】このような機能性粉体に、本発明の趣旨を
逸脱しない限り、機能を有しない粉体を混合してもよ
い。例えば、単なる砂、金属粒（０．５〜５ｍｍ程
度）、金属粉等である。

【００１９】粉体の加熱程度は、プラスチックの種類に
よって異なるが、２００℃程度でも可能である。温度が
高いほど反応は速くなることは当然である。実際に、ポ
リエチレンでは、２５０℃で直ちに分解して気体になり
見えなくなった。ポリエチレンの熱分解温度は、酸素が
なければ３００℃程度であるが、酸素が存在すると１０
０℃以下でも酸化反応は起こる。しかし非常に遅いもの
で、実質的には３００℃程度以上に上げないと、反応が
遅くて実用に耐えない。本発明では非常に低い温度で実
用的な分解速度が得られるのである。本発明では、アル
カリ粉体を使用する場合には、５００℃以下でほとんど
のプラスチックが分解でき、光触媒粉体では４００℃以
下でほとんどのプラスチックが分解できることが大きな
特徴である。

【００２０】本発明ではプラスチックはどのようなもの
でもよく、分解が難しいと思われる熱硬化性樹脂であっ
ても可能であった。プラスチックの種類や熱分解温度の
相違によって、加熱温度を調整すればよい。プラスチッ
クによっては、その分解温度に差があるだけでなく、分
解の速さにも差がある。しかし、分解温度以上に上げて
も問題はなく、且つ必要以上に反応槽に留まっていても
問題はない。即ち、処理すべきプラスチックが複数種混
在しても問題なく処理できるということである。

【００２１】また、このプラスチックも予熱しておいて
もよい。軟化点近くまで予熱した場合より効果があっ
た。プラスチックの軟化点とは、プラスチックが柔らか
くなり変形可能となる温度である。例えば、低密度ポリ
エチレンでは１００℃前後、中密度ポリエチレンでは１
１５℃前後、高密度ポリエチレンでは１２５℃前後であ
る。また、架橋ポリエチレンでは、２００〜２５０℃程
度である。この軟化点はプラスチック固有の値であり、
同じプラスチックでもその分子量（重合度）や結晶化度
等によって異なるものである。

【００２２】本発明では、この軟化点と熱分解温度の間
の温度でプラスチックを分解させることができることも
大きな特徴である。

【００２３】プラスチック片は、サイズとしては数ｍｍ
程度が好ましい。しかし、数ｃｍ以上のものでも時間の
差はあるが充分効果があった。

【００２４】機能性粉体とプラスチック片とを接触させ
る方法は、種々考えられるが、基本的には粉体がプラス
チック片を全面的にカバーできるだけ充分の量が必要で
ある。接触方法は、過剰の粉体のなかにプラスチック片
を投入して攪拌するのが好適である。これと同様の趣旨
であるロータリーキルン、流動床のような浮遊式でもよ
い。

【００２５】粉体がアルカリ粉体である場合には、不要
であるが、光触媒粉体の場合には、紫外線が照射されて
いる必要がある。光触媒粉体とプラスチック片の混合容
器が透明で外部から光が入る場合はそれでもよいが、光
が入らない場合には、紫外線ランプを内部に設ける。こ
れは小さいもので充分である。プラスチック片の投入量
によって、また光触媒粉末の量によって試行錯誤で決め
ればよいが１００Ｗあれば相当の量でも大丈夫である。

【００２６】この紫外線ランプは、光触媒を励起するだ
けでなく、ダイオキシンの分子から塩素原子を脱離させ
るとも言われている。本発明では、低い温度での運転が
可能なため、ダイオキシン自体発生しないと考えられる
が、もし発生したとしてもこの紫外線ランプによってま
た分解されることとなる。

【００２７】更に、本発明機能性粉体は、粉体単独で使
用してもよいが、担体に担持させて用いてもよい。担体
としてはカーボンやシリカゲルのようなものである。こ
のようにすれば、取り扱いが容易である。しかし、熱の
伝達性を考慮すると、この担体自体も小さいものでなけ
ればならない。例えば、９０％以上が５ｍｍφ以下のも
のが好適である。また、シリカゾルと酸化チタンゾルを
混合し、焼成、造粒したものでもよい。

【００２８】本発明で発生する気体は、アルカリ粉体の
場合には、ポリエチレンを処理したとき、ガソリン程度
の沸点のものが多く、それ以下の低分子のものも存在
し、ガソリン以上の沸点のものも存在した。殆どが炭化
水素である。プラスチックが塩化ビニル等の炭素と水素
以外の原子を含む場合、それらの化合部や単体のガスが
発生する。しかし、これらの除去は従来の化学的手法で
行なえるものである。

【００２９】光触媒を用いると、その酸化力によって、
アルコールやアルデヒドのような酸化物が生じる可能性
がある。これらも、通常の方法で分離でき、有用な原料
となる。

【００３０】本発明方法を実施するための装置は、機能
性粉体を収容する場所があり、そこにプラスチック片が
導入できる開口（導入口）があり、且つ攪拌装置があれ
ばよい。攪拌装置は別体でもよい。それぞれは、通常の
ものでもよい。

【００３１】また、連続的に実施できるようなロータリ
ーキルンタイプのものでもよい。このような装置では、
連続的に実施できるため効率的である。

【００３２】本発明では、プラスチック片が他の材質
（金属や木等）と固着している場合でもよい。プラスチ
ックだけが気体になり離れるため、分離が非常に簡単に
できることとなる。残った他の材質（金属等）は、粉体
とスクリーニング等によって分ければよい。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下図面に示す実施の形態に基づ
いて、本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明者
が行なった実験の模様である。ビーカー１にセメント２
を入れ、２５０℃まで加熱した。そこに、約５ｍｍ角の
立方体様の発泡（４〜６倍程度）ポリエチレン３（茶
色）を２０〜３０個投入し、すばやく攪拌具４で攪拌し
た。そうすると、ほとんど短時間（１分程度）ですべて
がなくなった。セメントの重量を測定すると、プラスチ
ックを入れる前と同量であった。このことから、プラス
チックはすべて、気体になって大気中に散逸したことが
わかる。図１（ａ）は、プラスチックを投入していると
ころ、（ｂ）はプラスチックが散逸した後の状態、即ち
最初の状態である。

【００３４】図２は、本発明方法の１例を実施している
ところを示すもので、反応容器５内にセメント２が充填
されている。このセメント２は所定温度、この例では２
５０℃に昇温されている。この中に攪拌翼６が設けられ
ている。また、温度を保つため外熱式の加熱装置７が設
けられている。これは、電気ヒーターでもよい。投入口
８からプラスチック片３を投入し、攪拌すると上記ビー
カー内と同様の反応によって、プラスチック片がガス化
し、排出口９から排出される。このガスは沸点の差のよ
って、又は液中に排出し反応させることによって、その
他種々の方法で分離することができる。また、単に燃料
とする場合等は分離する必要がないと考えられる。

【００３５】この図２のような方式では、粉体を加熱す
る効率が悪いため、装置内にコイル状の電気ヒーターを
入れ内部まで均一に加熱できるようにするとよい。ま
た、粉体の加熱を別容器で行ない、それを循環させて反
応容器に導入してもよい。この場合、もし粉体表面にカ
ーボン等の分解残存物があった場合も焼却除去すること
ができる。

【００３６】プラスチック片の投入は、投入口８から連
続的に入れても、間欠的に入れてもよい。発生したガス
があまり出ないように間欠的のほうがよい。勿論、ガス
の逆流を防止する装置を設ければ問題はない。

【００３７】粉体として光触媒粉体を用いる場合、内部
（天井等）に紫外線ランプを設ければよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明方法には次のような大きな利点が
ある。（１）プラスチックが簡単に再資源化方法できる。（２）再資源化方法によってできた低分子化合物は、
種々の原料になる。埋め立ては不要となる。（３）焼却していないため、地球温暖化対策として非
常に有効である。（４）熱分解と比較しても、より低温で分解できるた
めエネルギー的に大きな利点がある。（５）プラスチックの処理において、燃焼させないた
め、及び処理温度が低いため、ダイオキシンの発生は考
えられない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実験の１例を示す断面図である。

【図２】本発明方法の１例の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ビーカー２セメント３プラスチック破砕物４攪拌具５反応容器６攪拌翼７加熱装置８投入口９排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F301 CA09 CA23 CA25 CA41 4G069 AA03 BA02A BA02B BA04A BA04B BA48A CB35 EA01X EA01Y EB18Y 4H029 CA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機能性粉体を加熱し、その加熱粉体にプ
ラスチック片を接触させることによってプラスチックを
分解し気体にすることを特徴とするプラスチックの再資
源化方法。
【請求項２】該機能性粉体は、水溶液がアルカリ性を
示すものである請求項１記載のプラスチックの再資源化
方法。
【請求項３】該水溶液がアルカリ性を示すものは、セ
メントである請求項２記載のプラスチックの再資源化方
法。
【請求項４】該機能性粉体は、光触媒粉体であり、紫
外線を照射しながらプラスチック片と接触させるもので
ある請求項１記載のプラスチックの再資源化方法。
【請求項５】該機能性粉体は、光触媒粉体と水溶液が
アルカリ性を示すものとの混合物であり、紫外線を照射
しながらプラスチック片と接触させるものである請求項
４記載のプラスチックの再再資源化方法。
【請求項６】機能性粉体は、担体に担持させたもので
ある請求項１記載のプラスチックの再資源化方法。