JP2007169524A

JP2007169524A - プラスチックの亜臨界水分解物の分離方法

Info

Publication number: JP2007169524A
Application number: JP2005370909A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Miyazaki; 敏博宮崎; Masaru Hidaka; 優日高
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】濾過効率が高く、低コスト化を実現したプラスチックの亜臨界分解物の分離方法を提供する。
【解決手段】不飽和ポリエステル樹脂と無機物を含有するプラスチックＡを亜臨界水によって分解処理し（工程１）、得られた分解液Ｂを４０℃以上１００℃以下で濾過して（工程２）、溶液Ｃと、無機充填剤及びその他の固形分Ｄと、に分離することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、不飽和ポリエステル樹脂を含むプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法に関する。

プラスチックは、軽量、高強度であり、錆や腐食に強く、着色が自由、電気絶縁性に優れ、成形が容易であり、さらに大量生産が可能であるという利点を有し、自動車、航空機、家庭用品等の各部材として多用されている。このため、廃プラスチックの量は、増加の一途を辿っている。

従来、廃プラスチックの大部分は、埋め立て、あるいは焼却して処分されていたが、廃プラスチックを埋め立てると、埋め立て後の地盤が不安定となり、また、埋立て用地の確保が難しくなるという恐れも有していた。さらに、廃プラスチックを焼却すると、有害ガス（例えば、CO₂）や悪臭が発生し、環境汚染が懸念されるだけではなく、焼却炉が損傷してしまう恐れも有していた。

そこで、平成７年には容器包装廃棄物法（リサイクル法）が制定されて、廃プラスチックを回収し、再利用する事が義務付けられた。リサイクル法の施行に伴い、廃プラスチックを再資源化するための開発が急速に進められている。

不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤を含有するプラスチックを亜臨界水によって分解処理すると分解液が得られるが、分解液は、常温にまで液温を下げた後、フィルター等の加圧濾過装置（例えば、フィルターなど）を用いて濾過処理をしている。しかし、分解液を常温で濾過すると、濾過性能が低下するのみならず、濾過時間がかかり、濾過コストが増加してしまう恐れを有していた。

そこで、芳香族ジカルボン酸と多価アルコールの脱水縮合物であるポリエステルを、温度３００〜５００℃、圧力９〜５０MPaとした亜臨界水を用いて加水分解を行い、生成した芳香族ジカルボン酸を亜臨界水に溶解させた状態で、微細無機固形物を３００〜５００℃の高温条件下で精密分離して除去し、芳香族カルボン酸を析出させて回収する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、廃プラスチックと亜臨界水とを反応させて廃プラスチックを加水分解した後、得られた分解液を２００〜５００℃の条件下で濾過を行い、不溶性の不純物を除去してモノマを回収する方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−５３８０１号公報特開２０００−５３８００号公報

しかしながら、前述した特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、いずれも濾過温度が高すぎるため、濾過時に特殊な濾過処理装置が必要となり、濾過コストが高騰する恐れを有していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明におけるプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法は、不飽和ポリエステル樹脂と無機物を含有するプラスチックを亜臨界水によって分解処理し、得られた分解液を４０℃以上１００℃以下で濾過して、溶液と、無機充填剤及びその他の固形分と、に分離することを要旨とする。

本発明におけるプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法によれば、濾過時の分解液の液温を規定の範囲とすることで、濾過速度を高めて濾過効率を向上させると同時に、濾過面積を小さくして装置を小型化することで、濾過コストを低減することができる。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係るプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法を説明する。

本発明の実施の形態に係るプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法を図１により説明する。

図１に示すように、まず、不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤とを含有するプラスチックＡを亜臨界水によって分解処理をする（工程１）。分解処理後、得られた分解液Ｂを４０℃以上１００℃以下の温度にして濾過し（工程２）、溶液Ｃと、無機充填剤及びその他の固形分Ｄと、に分離する。

ここで、亜臨界水によってプラスチックＡの分解処理をする際、亜臨界水を、プラスチックＡ中の不飽和ポリエステル樹脂の熱分解温度未満とすることが好ましい。一般に、不飽和ポリエステル樹脂（多価アルコール及び有機酸を含む原料）を含むプラスチックＡを分解すると、低温（約１００℃）条件下ではプラスチックＡを分解することができず、分解処理に数十時間を要し、長時間反応となってしまう。逆に、高温条件下でプラスチックＡを分解処理すると、分解生成物の二次分解が起こり、原料モノマの単位にまで分解されてしまい原料モノマや有用の中間体を高収率で回収することが難しくなる。

工程１では、プラスチックＡを亜臨界水により分解処理すると分解液Ｂが得られるが、分解液Ｂ中には、不飽和ポリエステル樹脂の原料モノマである多価アルコール（例えば、グリコール）及び有機酸（例えば、フマル酸）と、不飽和ポリエステル樹脂の架橋部を形成する有機酸の化合物（例えば、スチレンマレイン酸共重合体）を含む溶液Ｃと、無機充填剤及びガラス繊維などのその他の固形分Ｄと、が含まれる。

次に、分解液Ｂを４０℃以上１００℃以下の温度として濾過を行い、溶液Ｃと、無機充填剤及びその他の固形分Ｄと、に分離する。

この時、分解液Ｂは、分解液Ｂの沸点以下の温度として分解処理装置から取り出して、高温状態としたまま濾過することが好ましい。高温状態とした分解液Ｂを濾過すると、分解液Ｂ中に溶解している溶解物質の溶解度が低下すること無く、多量の溶解物質を回収できるからである。また、溶解度が低下することによって生じる溶解物質の析出に起因する濾過抵抗の上昇を抑制することが可能となり、濾過速度を高くすることができる。さらに、実際、分解液Ｂを４０℃以上１００℃以下の温度として濾過をすると規定したが、分解液Ｂが４０℃未満になると、溶解物質の溶解度が低下し、溶解物質を回収することができないからである。また、濾過をする際に使用される、容易に入手可能な濾布はポリプロピレン製であり、分解液Ｂが１００℃を超えると、ポリプロピレン製の濾布は、その温度に耐久することができないからである。なお、特に、６０℃以上８０℃以下の温度とすることが好ましい。

さらに、分解液Ｂは、スチレンマレイン酸共重合体を含む液の場合、本発明の効果が大きく好ましい。亜臨界水により不飽和ポリエステル樹脂を分解処理して得られたスチレンマレイン酸共重合体は、繊維強化プラスチック（FRP）の原料であるSMCを作成するときの低収縮剤又はセメント混和剤としても利用可能であり、非常に有用である。

さらに、スチレンマレイン酸共重合体は、濾過抵抗に大きく寄与するため、分解液Ｂにスチレンマレイン酸共重合体を含むと、本発明の効果が大きく好ましい。

なお、前述したプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法において、不飽和ポリエステル樹脂の熱分解温度未満とした亜臨界水（２８０℃未満、７MPa以下）により分解処理すると、不飽和ポリエステル樹脂の原料モノマ単位に分離して回収することができるが、この時、分解液ＢのｐＨを調整した後に濾過すると、有機酸の化合物を高収率で回収することが可能となる。

さらに、実施例を用いて具体的に説明する。

不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤とを含むプラスチックを亜臨界水によって分解処理して、分解処理後の分解液の温度を変えて濾過特性を調べた。

図２は、亜臨界水による分解処理時に、アルカリとして水酸化ナトリウム(NaOH)を１規定添加して、分解液の液温を６０℃、３０℃に変えた場合の累積濾過量を示すグラフであり、横軸に濾過時間（分）、縦軸に累積濾過量（ｌ/m²）を示し、いずれも対数目盛りで表示した。濾過機としてフィルタープレスを適用し、ポリプロピレン製の濾布を用いて、濾過圧力０．４MPa、通気密度２００cc/minとして濾過をした。

図２に示すように、２０分経過後の累積濾過液を比較すると、分解液の液温を６０℃にすると（図中▲印）、累積濾過量は１９ｌ/m²となり、分解液の液温を３０℃にすると（図中●印）、累積濾過量は１６ｌ/m²となり、両者に大差は無いように見えるが、分解液の液温を６０℃として濾過した場合、６分間で累積濾過量が１６ｌ/m²に達しており、３分の１以下の時間で同量の濾過が可能であることが確認された。また、分解液の液温を３０℃にすると、濾過液中のスチレンマレイン酸共重合体の濃度は５．１％であり、分解液の液温を６０℃にすると、スチレンマレイン酸共重合体の濃度は６．８％となっていた。

また、亜臨界水による分解処理時に、アルカリとして水酸化カリウム(KOH)を０．６４規定添加して、分解液の温度を変えた場合の濾過特性のグラフを図３に示した。図２と同様に、図３の横軸は時間（分）、縦軸は累積濾過液（ｌ/m²）を示し、いずれも対数目盛りで表示した。濾過機としてフィルタープレスを適用し、ポリプロピレン製の濾布を用いて、濾過圧力０．４MPa、通気密度２００cc/minとして濾過をした。

図３に示すように、１００分経過後の累積濾過液を比較すると、分解液の液温を３０℃にすると（図中●印）、累積濾過量は４ｌ/m²となるのに対して、分解液の液温を６５℃にすると（図中▲印）、累積濾過量は１１ｌ/m²となり、液温を高くすると、累積濾過量が３倍弱に増加し、濾過時の液温の違いによる両者の累積濾過量の差が大幅に大きくなることが判明した。また、分解液の液温を３０℃にすると、濾過液中のスチレンマレイン酸共重合体の濃度は５．１％であり、分解液の液温を６０℃にすると、スチレンマレイン酸共重合体の濃度は６．８％となっていた。

以上の結果から、亜臨界水による分解処理後の分解液の液温を４０℃以上１００℃以下の範囲の温度として濾過することで、濾過速度が高くなり、濾過効率が向上し、濾過コストを削減できることが判明した。

本発明の実施の形態に係るプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法を説明する図である。亜臨界水によるプラスチックの分解処理時に、水酸化ナトリウム(NaOH)を添加して、分解液の液温を６０℃、３０℃に変えた場合の累積濾過量と、濾過時間との関係を示すグラフである。亜臨界水によるプラスチックの分解処理時に、水酸化カルシウム(KOH)を添加して、分解液の液温を６５℃、３０℃に変えた場合の累積濾過量と、濾過時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ａ…プラスチック（不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤を含む），
Ｂ…分解液，
Ｃ…溶液，
Ｄ…無機充填剤及びその他の固形分，
１…亜臨界水による分解処理工程，
２…分解液を４０℃以上１００℃以下とした濾過処理工程，

Claims

不飽和ポリエステル樹脂と無機物を含有するプラスチックを亜臨界水によって分解処理し、得られた分解液を４０℃以上１００℃以下で濾過して、溶液と、無機充填剤及びその他の固形分と、に分離することを特徴とするプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法。
前記分解液は、スチレンマレイン酸共重合体を含むことを特徴とする請求項１記載のプラスチックの亜臨界水分解物の分離方法。