JP2006070276A - ポリ塩化ビニルの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物として排出されたポリ塩化ビニルを溶解処理する為の処理装置を提供する。
【解決手段】ポリ塩化ビニルをポリ塩化ビニル溶解剤に溶解させるための溶解槽、ポリ塩化ビニルを溶解したポリ塩化ビニル溶解剤を濾過する濾過装置、濾過したポリ塩化ビニル溶解剤を水と接触させてポリ塩化ビニルを析出させるための析出槽、析出したポリ塩化ビニルを水洗する水洗装置からなることを特徴とするポリ塩化ビニルの処理装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大量に発生しているポリ塩化ビニル廃棄物を、溶解して処理する方法に関するものである。また本発明は、この処理に用いるポリ塩化ビニル溶解剤に関するものである。

ポリ塩化ビニルは、大量の可塑剤を含む軟質ポリ塩化ビニルとしてフィルムやシートなどに、また可塑剤を含まないか、含んでも少量しか含まない硬質ポリ塩化ビニルとして波板、パイプ、継手などに、それぞれ大量に使用されている。これらがその本来の用途を終えて廃棄物として排出された際には、その自然環境においては分解しないという特性に鑑み、焼却処理することが望ましい。しかしポリ塩化ビニルは塩素を含んでいるので、排煙浄化装置を備えた焼却炉で、十分に管理された条件下で焼却することが公害防止上必要である。このようにポリ塩化ビニルの焼却には多くの困難が伴うので、廃棄物として排出されたポリ塩化ビニルを、ポリ塩化ビニルとして再使用する、いわゆるマテリアルリサイクルが検討されている。その一方法として、ポリ塩化ビニルを有機溶媒に溶解して不溶物から分離し、次いで生成した溶液からポリ塩化ビニルを回収する溶解再生方法が検討されている。

この方法でポリ塩化ビニルの溶解に用いる有機溶媒としては、ポリ塩化ビニルに対して常温で大きな溶解力を有するものであることが望ましい。また毒性が低く、環境を汚染せず、かつ取扱いが容易であることが望ましい。さらにポリ塩化ビニルを溶解した溶液からの、ポリ塩化ビニル及び溶媒の回収が容易であることが望ましい。しかしながら、これらの条件を満足する溶媒は未だ報告されていない。よって本発明は、従来報告されているものよりも優れたポリ塩化ビニル溶解剤を提供しようとするものである。また本発明は、このポリ塩化ビニル溶解剤を用いるポリ塩化ビニルの処理方法を提供しようとするものである。

本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤は、窒素原子の３個の結合手にそれぞれ炭素原子が結合している水溶性アミド化合物及び水溶性ラクトン化合物よりなる群から選ばれた化合物を必須成分とするものである。この化合物は単独でもポリ塩化ビニルに対して大きな溶解力を示すが、この化合物に炭素数５〜８の水溶性グリコールエーテルを併用すると、溶解力が更に大きくなる。

また、本発明に係るポリ塩化ビニルの処理方法は、このポリ塩化ビニル溶解剤にポリ塩化ビニルを溶解させる工程と、生成した溶液からポリ塩化ビニルと溶解剤とを分離して回収する工程とから成るものである。ポリ塩化ビニルを溶解した溶液からポリ塩化ビニルと溶解剤とを分離して回収するには、最も簡単には、この溶液を蒸留して、溶解剤を留出させて回収し、ポリ塩化ビニルを蒸留残渣として回収する。また、別法として、この溶液に、ポリ塩化ビニル溶解剤には溶解するがポリ塩化ビニルは溶解しない溶媒、すなわちポリ塩化ビニルの非溶媒を加えてポリ塩化ビニルを析出させる方法を用いることもできる。この方法によるときは、析出したポリ塩化ビニルを濾過等により回収したのち、溶液を蒸留してポリ塩化ビニル溶解剤とポリ塩化ビニルの非溶媒とを分離する。

本発明について詳細に説明すると、本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤の必須成分である、水溶性アミド化合物及び水溶性ラクトン化合物としては、通常は炭素数６以下のものが用いられる。例えば水溶性アミド化合物としては、入手の容易なＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどが用いられる。なかでもＮ−メチル−２−ピロリドンは、ポリ塩化ビニルに対する溶解力が大きいので好ましい。また水溶性ラクトン化合物としては、同じく入手の容易なガンマ−ブチロラクトンを用いるのが好ましい。これらの化合物は、所望ならばいくつかを併用してもよい。

上記の水溶性アミド化合物などと併用する炭素数５〜８の水溶性グリコールエーテルとしては、例えばエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルなどを用いる。

水溶性アミド化合物及び水溶性ラクトン化合物よりなる群から選ばれた化合物と、炭素数５〜８の水溶性グリコールエーテルとの合計に占める水溶性グリコールエーテルの割合は、通常は４０重量％以下である。なお、本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤は、上記以外の他の溶媒、例えばこれらと相溶性があり、かつポリ塩化ビニルに対して溶解能を有する溶媒を含んでいてもよいが、その量は少量、例えば溶解剤中に２０重量％以下、特に１０重量％以下であるのが好ましい。
本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤は、常温でポリ塩化ビニルに対して大きな溶解力を有している。また種々の溶媒に対して大きな溶解力を有しており、かつポリ塩化ビニルを溶解しない溶媒である非溶媒を加えると、ポリ塩化ビニルに対する溶解能が大きく低下する。従ってポリ塩化ビニルを溶解させたのち、生成した溶液にポリ塩化ビニルの非溶媒、例えば水を加えて、ポリ塩化ビニルを析出させて回収することができる。この方法は硬質ポリ塩化ビニルを処理するのに特に有効である。

何故ならば、パイプや波板など多くの硬質ポリ塩化ビニル製品は可塑剤を含んでおらず、また可塑剤を含んでいる硬質ポリ塩化ビニル製品でもその可塑剤含有量は少ないので、本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤に硬質ポリ塩化ビニルを溶解させ、生成した溶液に水を加えてポリ塩化ビニルを析出させて回収したのち、溶液を蒸留して水を留出するとポリ塩化ビニル溶解剤が再生されるからである。本発明に係る溶解剤と水とは大きな沸点差があり、またポリ塩化ビニル溶解剤中には少量の水が含まれていても差支えないので、この蒸留は簡単な装置で行うことができる。軟質ポリ塩化ビニル製品は多量の可塑剤を含んでいるので、この方法でポリ塩化ビニルを析出分離すると、残った溶液中には水と共に可塑剤が溶解している。従ってこれから溶解剤を再生するには、蒸留して水を留去したのち、引続き蒸留して溶解剤を留去させ可塑剤から分離する必要がある。本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤は、汎用の可塑剤であるジオクチルフタレートなどよりも沸点は十分に低いので、蒸留により両者を分離することは、それほど困難ではない。しかし、本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤を用いて可塑剤を多量に含む軟質ポリ塩化ビニル製品を処理する場合には、溶解剤に軟質ポリ塩化ビニルを溶解させたのち、生成した溶液を蒸留してポリ塩化ビニル溶解剤を留出させて回収するのが望ましい。この方法によれば、可塑剤を含むポリ塩化ビニルが蒸留残渣として回収される。

本発明に係るポリ塩化ビニル溶解剤を用いて硬質ポリ塩化ビニルを処理する態様の１例を図に基いて説明すると、１は溶解剤が収容されている溶解槽であり、これに硬質ポリ塩化ビニルを投入して溶解させる。２は溶解を促進するための攪拌機である。なお、超音波などにより攪拌するのも好ましい。
ポリ塩化ビニルを溶解した溶液は濾過装置３で不溶物を除去したのち、析出槽４に流入させる。析出槽４には蒸留塔６で回収される水を供給し、ポリ塩化ビニルを析出させる。析出したポリ塩化ビニルは沈降するので、メッシュコンベアなど適宜の手段で外部に取出す。取出されたポリ塩化ビニルは先ず液切りし、次いで導管５を経て供給される水で水洗して付着しているポリ塩化ビニルを除去したのち、再生ポリ塩化ビニルとして各種の用途に供することができる。なお、所望ならばポリ塩化ビニルの析出は多段階で行うこともできる。また液切りで回収した分離剤は蒸留塔６を経て溶解槽１に戻し、洗浄廃水は廃水処理装置に送られる。所望ならばこの洗浄廃水からも蒸留により分離剤を回収することができる。

析出槽４から抜出した溶液は、濾過装置７で不溶物を除去したのち、蒸留塔６に導入し、塔頂から留出する水は析出槽４に循環する。塔底から抜出されるポリ塩化ビニル溶解剤は溶解槽１に循環する。８は析出槽４に設置されている攪拌機である。

実施例１〜１７及び比較例１〜３０
５００ｍｌのビーカーに表−１のポリ塩化ビニル溶解剤４００ｍｌを入れ、これに６０×３０×１ｍｍの硬質ポリ塩化ビニル片を入れ、攪拌しながら室温で溶解させた。結果を表−１に示す。

表−１〜３において溶解状況を示す符号の意味は下記の通りである。
◎：１５分間以内に完全に溶解
○：３０分間以内に完全に溶解
△：１時間以内に完全に溶解
×：１時間経過しても溶解せず
また、分離剤の組成を示すＡ〜Ｖは下記を意味する。

Ａ：Ｎ−メチル−２−ピロリドン
Ｂ：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
Ｃ：Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド
Ｄ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
Ｅ：γ−ブチロラクトン
Ｆ：エチレングリコールモノブチルエーテル
Ｇ：ジエチレングリコールモノメチルエーテル
Ｈ：ジエチレングリコールジメチルエーテル
Ｉ：ジエチレングリコールモノエチルエーテル
Ｊ：ジエチレングリコールジエチルエーテル
Ｋ：ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
Ｌ：ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
Ｍ：ジプロピレングリコールモノエチルエーテル
Ｎ：ジエチルエーテル
Ｏ：アセトン
Ｐ：シクロヘキサン
Ｑ：ベンゼン
Ｒ：テトラヒドロフラン
Ｓ：メチルエチルケトン
Ｔ：エチレングリコールモノメチルエーテル
Ｕ：エチレングリコールジメチルエーテル
Ｖ：ジプロピレングリコールモノブチルエーテル

本発明方法により、廃棄された硬質ポリ塩化ビニル成形品を処理する際のフローシートの１例である。

符号の説明

１ 溶解槽
２ 攪拌機
３ 濾過装置
４ 析出槽
５ 水の供給導管
６ 蒸留塔
７ 濾過装置
８ 攪拌機

Claims (10)

1. ポリ塩化ビニルをポリ塩化ビニル溶解剤に溶解させるための溶解槽、生成した溶液を濾過する濾過装置、得られた濾液を水と接触させてポリ塩化ビニルを析出させるための析出槽、及び析出したポリ塩化ビニルを水洗する水洗装置からなることを特徴とするポリ塩化ビニルの処理装置。
2. 更に、析出したポリ塩化ビニルを母液から分離する分離装置を有し、分離されたポリ塩化ビニルを水洗装置で水洗することを特徴とする請求項１に記載のポリ塩化ビニルの処理装置。
3. 分離装置で分離回収された母液から水を除去してポリ塩化ビニル溶解剤を回収するための蒸留塔、回収されたポリ塩化ビニル溶解剤を溶解槽に供給する手段を有することを特徴とする請求項２に記載のポリ塩化ビニルの処理装置。
4. 水洗装置から回収されたポリ塩化ビニル溶解剤を含む水を蒸留塔に供給する手段を有することを特徴とする請求項３に記載のポリ塩化ビニルの処理装置。
5. 蒸留塔から回収された水を水洗装置及び／又は析出層に供給する手段を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のポリ塩化ビニルの処理装置。
6. 溶解槽が攪拌機を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のポリ塩化ビニルの処理装置。
7. ポリ塩化ビニルをポリ塩化ビニル溶解剤に溶解させる溶解工程、生成したポリ塩化ビニル溶液を濾過する濾過工程、濾液を水と接触させてポリ塩化ビニルを析出させる析出工程、及び析出したポリ塩化ビニルを水洗する水洗工程の各工程を有することを特徴とするポリ塩化ビニルの処理方法。
8. 更に、析出したポリ塩化ビニルを母液から分離する分離工程を有し、水洗工程において分離されたポリ塩化ビニルを水洗することを特徴とする請求項７に記載のポリ塩化ビニルの処理方法。
9. 分離工程で得られた母液を水とポリ塩化ビニル溶解剤とに蒸留分離する蒸留工程、及び得られたポリ塩化ビニル溶解剤を溶解工程に供給する溶解剤循環工程を有することを特徴とする請求項８に記載のポリ塩化ビニルの処理方法。
10. 蒸留工程で得られた水を、析出工程及び／又は水洗工程に供給する水循環工程を有することを特徴とする請求項９に記載のポリ塩化ビニルの処理方法。

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