JP2008156532A - プラスチックの再利用方法及び無機充填材 - Google Patents

Abstract

【課題】回収される無機充填材をＳＭＣ（シートモールドコンパウンド）用の無機充填材として高比率で添加可能なようにプラスチックを分解することにより得られた無機充填材を水平リサイクル利用するプラスチックの再利用方法及びその無機充填を提供する。
【解決手段】無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより無機充填材を回収する工程と、回収された無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆する工程と、被覆用樹脂により表面が被覆された無機充填材を樹脂に配合する工程とを有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、無機充填材を含有するプラスチックを熱分解温度以下の温度の亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより得られた無機充填材をＳＭＣ（Sheet Molding Compound）等に用いる無機充填材として水平リサイクル利用するプラスチックの再利用方法に関する。

従来、プラスチック廃棄物はその殆どが埋立処分又は焼却処理されており、資源として有効活用されていなかった。また埋立処分では埋立用地の確保が困難なことや埋立後の地盤が不安定になるという問題があり、焼却処理では炉の損傷，有害ガスや悪臭の発生，ＣＯ₂排出といった問題がある。このため、平成７年に容器包装廃棄物法が制定され、プラスチックの回収，再利用が義務付けられるようになった。さらに、各種リサイクル法の施行に伴いプラスチックを含む製品の回収リサイクルの流れは加速する傾向にある。

これらの状況に合わせて、近年、プラスチック廃棄物を再資源化することが試みられており、その一つの方法として、超臨界水を反応媒体とする反応によりプラスチック廃棄物を分解油化し、有用な油状物を回収する方法が提案されている（特許文献１参照）。また各種構造材料に使用される繊維強化プラスチックについては、超臨界水又は亜臨界水を用いてプラスチック成分を分解し、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維を回収し、再利用する方法が提案されている（特許文献２参照）。

これらの方法では、プラスチックは分解により低分子化した油状成分となり主に液体燃料として再利用される。また、高温水蒸気による加水分解反応を利用した分解方法も提案されており、この方法によれば熱可塑性プラスチック及び熱硬化性プラスチックの有機高分子成分を一応分解することができる。また、ジカルボン酸，ジアミン等の分解用成分を用いて硬化不飽和ポリエステル樹脂廃棄物を分解して樹脂原料を得て、不飽和ポリエステル樹脂を再合成するケミカルリサイクル法も提案されている（特許文献３参照）。

しかしながら、超臨界法では、プラスチックをランダムに分解するため、分解生成物が多種成分からなる油状物質となり、一定品質の分解生成物を得ることが困難である。このため、ゼオライトに代表される触媒を用いて油質の改質を行なう等の後処理が必要となってコスト高になり、また改質した生成油においても灯油や軽油等の石油製品そのものにすることは困難であるので、実用化には至っていない。また、特許文献３記載の方法では、分解後の樹脂を再度不飽和ポリエステル樹脂として再利用しているものの、分解温度が高く、熱分解を起こしているために、再硬化させた際の物性が本来の不飽和ポリエステル樹脂とは異なる（熱硬化性樹脂としては低下する）ことや再硬化品に占める分解樹脂の利用率が低いことが問題となる。

そこで、本願発明の発明者らは、不飽和ポリエステル樹脂とその架橋部からなる熱硬化性樹脂を含むプラスチックを亜臨界水にてプラスチックの熱分解温度以下の温度で分解し、再利用できる形で分解，回収する方法を提案した（特許文献４参照）。この方法では、不飽和ポリエステル樹脂の原料として再利用できるモノマー，架橋部と有機酸の共重合体等が生成されるが、それ以外に無機充填材である炭酸カルシウム，ガラス繊維等が分解されずにそのまま残留する。これらの無機充填材はＳＭＣの充填材，他の建材用の充填材として利用されてきた（特許文献５参照）。
特開平１０−６７９９１号公報 特開平１０−８７８７２号公報 特開平９−２２１５６５号公報 国際公開第０５／９２９６２号パンフレット 特開２００６−２３１６４１号公報

しかしながら、無機充填材が含有されたプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解処理すると回収された無機充填材（炭酸カルシウムやガラス繊維等を含む）が変質（溶剤を吸着しやすい）するために、ＳＭＣ作製時の攪拌，混合処理中に無機充填材が溶剤（スチレンモノマー）を吸着することにより急激に粘度が上昇しやすくなり、無機充填材の添加量が制限され、再資源化率が低くなってしまう。

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、その目的は、回収される無機充填材を成形用樹脂の無機充填材として高比率で添加可能なようにプラスチックを分解可能なプラスチックの再利用方法及び無機充填材を提供することにある。

本発明に係るプラスチックの再利用方法は、無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより無機充填材を回収する工程と、回収された無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆する工程と、被覆用樹脂により表面が被覆された無機充填材を樹脂に配合する工程とを有する。また本発明に係る無機充填材は、無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することによって得られた無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆することにより形成されている。

本発明に係るプラスチックの再利用方法及び無機充填材によれば、成形用樹脂の作製時の攪拌，混合処理中に無機充填材が溶剤を吸着することを抑制できるので、攪拌，混合処理中に樹脂の粘度が上昇することなく、回収される無機充填材を成形樹脂用の無機充填材として高比率で添加することができる。

以下、本発明に係るプラスチックの再利用方法を実施例に基づき詳しく説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、始めに、無機充填材として炭酸カルシウムを含有するＦＲＰ製浴槽を２［ｍｍ］アンダーまで粉砕することによりＦＲＰを得る。次に、圧力容器中にＦＲＰ６５０［ｇ］，水２５１５［ｇ］，及びＮａＯＨ８５［ｇ］を入れ、混合，攪拌しながら２３０［℃］まで加温して４時間保持する。次に、圧力容器を室温まで冷却した後、圧力容器から分解後の溶液（分解液）を取り出し、濾過装置（フィルタープレス）により分解液を固形分（無機充填材）と液体に分離する。次に、固形分を水により洗浄してｐＨを９．０程度まで低下させた後、濾過装置により無機充填材を回収する。なお、分離された液体については次工程に移行して各々生成物を分離，回収する。回収された無機充填材については、１５％濃度に調製したアクロナール（ＢＡＳＦ製）水溶液を濾過装置に供給，循環させることにより表面に樹脂を被覆させる。次に、表面に樹脂を被覆させた無機充填材を取り出して乾燥，粉砕する。そして最後に、無機充填材として炭酸カルシウムのうち２０％に当たる量を上記樹脂で被覆した無機充填材とし、残りの８０％はバージンの炭酸カルシウムを用いて不飽和ポリエステル樹脂と混合することにより、ＳＭＣ用樹脂を得た。このように、回収した無機充填材を水で洗浄した後、無機充填材に被覆用樹脂を供給して被覆するようにすると、比較的容易な方法で無機充填材の表面を被覆することが可能となり好ましい。

〔実施例２〕
実施例２では、始めに、無機充填材として炭酸カルシウムを含有するＦＲＰ製浴槽を２［ｍｍ］アンダーまで粉砕することによりＦＲＰを得る。次に、圧力容器中にＦＲＰ６５０［ｇ］，水２５１５［ｇ］，及びＮａＯＨ８５［ｇ］を入れ、混合，攪拌しながら２３０［℃］まで加温して４時間保持する。次に、圧力容器を室温まで冷却した後、圧力容器から分解後の溶液（分解液）を取り出し、濾過装置（フィルタープレス）により分解液を固形分（無機充填材）と液体に分離する。次に、固形分を水により洗浄してｐＨを９．０程度まで低下させた後、濾過装置により無機充填材を回収する。なお、分離された液体については次工程に移行して各々生成物を分離，回収する。回収された無機充填材については、１０％濃度に調製したアクロナール（ＢＡＳＦ製）水溶液に添加，攪拌，混合した後、濾過装置を用いて無機充填材を回収することにより表面に樹脂を被覆させた。次に、表面に樹脂を被覆させた無機充填材を取り出して乾燥，粉砕する。そして最後に、無機充填材として炭酸カルシウムのうち５０％に当たる量を上記樹脂で被覆した無機充填材とし、残りの５０％はバージンの炭酸カルシウムを用いて不飽和ポリエステル樹脂と混合することにより、ＳＭＣ用樹脂を得た。このように、回収した無機充填材を水で洗浄した後、無機充填材を被覆用樹脂の液に供給して被覆するようにすると、無機充填材の表面の被覆率が高くなり好ましい。

〔実施例３〕
実施例３では、始めに、無機充填材として炭酸カルシウムを含有するＦＲＰ製浴槽を２［ｍｍ］アンダーまで粉砕することによりＦＲＰを得る。次に、圧力容器中にＦＲＰ６５０［ｇ］，水２５１５［ｇ］，及びＮａＯＨ８５［ｇ］を入れ、混合，攪拌しながら２３０［℃］まで加温して４時間保持する。次に、圧力容器を室温まで冷却した後、圧力容器から分解後の溶液（分解液）を取り出し、濾過装置（フィルタープレス）により分解液を固形分（無機充填材）と液体に分離する。次に、固形分を水により洗浄してｐＨを９．０程度まで低下させた後、濾過装置により無機充填材を回収する。なお、分離された液体については次工程に移行して各々生成物を分離，回収する。回収された無機充填材については、２％濃度に調製したメトローズ（信越化学製）水溶液を濾過装置に供給，循環させることにより表面に樹脂を被覆させる。次に、表面に樹脂を被覆させた無機充填材を取り出して乾燥，粉砕する。そして最後に、無機充填材として炭酸カルシウムのうち３０％に当たる量を上記樹脂で被覆した無機充填材とし、残りの７０％はバージンの炭酸カルシウムを用いて不飽和ポリエステル樹脂と混合することにより、ＳＭＣ用樹脂を得た。

〔実施例４〕
実施例４では、始めに、無機充填材として炭酸カルシウムを含有するＦＲＰ製浴槽を２［ｍｍ］アンダーまで粉砕することによりＦＲＰを得る。次に、圧力容器中にＦＲＰ６５０［ｇ］，水２５１５［ｇ］，及びＮａＯＨ８５［ｇ］を入れ、混合，攪拌しながら２３０［℃］まで加温して４時間保持する。次に、圧力容器を室温まで冷却した後、圧力容器から分解後の溶液（分解液）を取り出し、濾過装置（フィルタープレス）により分解液を固形分（無機充填材）と液体に分離する。次に、固形分を水により洗浄してｐＨを９．０程度まで低下させた後、濾過装置により無機充填材を回収する。なお、分離された液体については次工程に移行して各々生成物を分離，回収する。回収された無機充填材については、１％濃度に調製したメトローズ（信越化学製）水溶液に添加，攪拌，混合した後、濾過装置を用いて無機充填材を回収することにより表面に樹脂を被覆させた。次に、表面に樹脂を被覆させた無機充填材を取り出して乾燥，粉砕する。そして最後に、無機充填材として炭酸カルシウムのうち６０％に当たる量を上記樹脂で被覆した無機充填材とし、残りの４０％はバージンの炭酸カルシウムを用いて不飽和ポリエステル樹脂と混合することにより、ＳＭＣ用樹脂を得た。

〔比較例１〕
比較例１では、始めに、無機充填材として炭酸カルシウムを含有するＦＲＰ製浴槽を２［ｍｍ］アンダーまで粉砕することによりＦＲＰを得る。次に、圧力容器中にＦＲＰ６５０［ｇ］，水２５１５［ｇ］，及びＮａＯＨ８５［ｇ］を入れ、混合，攪拌しながら２３０［℃］まで加温して４時間保持する。次に、圧力容器を室温まで冷却した後、圧力容器から分解後の溶液（分解液）を取り出し、濾過装置（フィルタープレス）により分解液を固形分（無機充填材）と液体に分離する。次に、固形分を水により洗浄してｐＨを９．０程度まで低下させた後、濾過装置により無機充填材を回収して乾燥，粉砕する。そして最後に、回収された無機充填材を用いてＳＭＣ用樹脂を作製したが、作製中に粘度が急激に上昇したために、無機充填材である炭酸カルシウムの最大で１０％にあたる量しか添加することができなかった。

〔比較例２〕
比較例２では、比較例１で回収された無機充填材を用いてＳＭＣを作製した。その際に、粘度上昇が従来例と同等となるためには、添加するスチレンモノマーを通常の３倍量添加しなければ、ＳＭＣ用樹脂を作製することができなかった。この場合であっても上記樹脂で被覆せずに用いた無機充填材は全体の２０％にあたる量しか添加することができなかった。

〔評価〕
上記実施例１〜４及び比較例１，２の無機充填材添加量をまとめた結果を表１に示す。表１から明らかなように、実施例１〜４によれば、比較例１，２と比較して、無機充填材をＳＭＣ用の無機充填材として高比率で添加することができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

Claims (5)

1. 無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより前記無機充填材を回収する工程と、回収された無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆する工程と、被覆用樹脂により表面が被覆された無機充填材を樹脂に配合する工程とを有することを特徴とするプラスチックの再利用方法。
2. 請求項１に記載のプラスチックの再利用方法において、前記被覆用樹脂は、アクリル系樹脂、水性ウレタン系樹脂、水性エポキシ樹脂、メチルセルロースのうちのいずれかであることを特徴とするプラスチックの再利用方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの再利用方法において、無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより得られた分解液を固液分離することにより無機充填材を回収し、回収された無機充填材を水で洗浄した後に、無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆することを特徴とするプラスチックの再利用方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載のプラスチックの再利用方法において、無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することにより無機充填材を回収し、回収された無機充填材を水で洗浄した後に、無機充填材を被覆用樹脂の液に供給して表面を被覆用樹脂で被覆することを特徴とするプラスチックの再利用方法。
5. 無機充填材を含有するプラスチックを亜臨界水又は超臨界水を用いて分解することによって得られた無機充填材の表面を被覆用樹脂で被覆することにより形成された無機充填材。