JP2012255062A

JP2012255062A - プラスチックの分解回収方法および装置

Info

Publication number: JP2012255062A
Application number: JP2011128025A
Authority: JP
Inventors: Kazue Takahashi; 和枝高橋; Tatsuya Kunioka; 達也國岡; Jiro Nakamura; 二朗中村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】多種多様な材料が混ざった被処理物からプラスチックの重合前の原料物質を、低エネルギー且つ低コストで回収する。
【解決手段】分解回収装置は、分解対象の被処理物を収容する反応容器１と、所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生器２と、反応容器１内の水蒸気および空気を加熱する加温器３と、反応容器１内で過熱水蒸気に曝されたプラスチックが加水分解されたことによる分解生成物である気体と過熱水蒸気とを冷却して液化する冷却器４と、液化によって得られた液体を回収する回収容器５と、加水分解による分解生成物である液体を回収する回収容器６とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチック材料を含む携帯電話機等の被処理物から、プラスチックの重合前の原料物質を回収するプラスチックの分解回収方法および装置に関するものである。

廃棄された携帯電話機のような電子機器のリサイクルにおいては、従来、基板等に含まれる金をはじめとする金属を回収するため、機器を破砕し、密度や磁性によって部材を選別した後、金属のみを回収しており、プラスチックをはじめとする非金属の残渣は、焼却して熱エネルギーとして回収するサーマルリサイクルが一般的であった。しかしながら、電子機器に使用されるプラスチックは石油を原料としており、資源枯渇の観点から有効利用されないことは課題であった。

廃プラスチックの処理方法として、特許文献１に記載されているように加熱溶融して、再度同じプラスチックとして利用するマテリアルリサイクルがある。しかしながら、このようなマテリアルリサイクルでは、携帯電話機のように製品１個あたりの重量が小さく且つ多品種な電子機器から、同種の廃プラスチックを収集し、再利用することは経済的に困難であった。

そこで、さらに廃プラスチックを過熱して油化し、回収するケミカルリサイクルが提案されている。例えば、特許文献２に記載の金属含有廃プラスチックの処理装置および方法では、プラスチックを熱分解し、油化して回収することを提案している。この場合、２００℃〜６００℃の高温で処理することが必要であった。

特開２００１−３３５６５７号公報特開２００８−２３１２２９号公報

以上のように、特許文献１に記載されたリサイクル装置およびリサイクル方法では、多種多様な材料が混ざった電子機器からプラスチックを回収して再利用することが経済的に難しいという問題点があった。
また、特許文献２に記載された金属含有廃プラスチックの処理装置および方法では、プラスチックを２００℃〜６００℃の高温で処理する必要があるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、多種多様な材料が混ざった被処理物からプラスチックの重合前の原料物質を、従来よりも低エネルギー且つ低コストで回収することができるプラスチックの分解回収方法および装置を提供することを目的とする。

本発明のプラスチックの分解回収方法は、所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させ、プラスチックを含む被処理物を前記過熱水蒸気に曝して、前記プラスチックを加水分解する加水分解処理と、前記加水分解による分解生成物を、気体、液体、固体に分別してそれぞれ回収する分別回収処理とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のプラスチックの分解回収方法の１構成例において、前記過熱水蒸気の温度は、前記被処理物に含まれるプラスチックの軟化温度以上融点以下の温度に設定されることを特徴とする。
また、本発明のプラスチックの分解回収方法は、さらに、前記加水分解による分解生成物である気体と前記過熱水蒸気とを取り出し、冷却して液化する冷却処理を備え、前記分別回収処理は、前記加水分解による分解生成物である液体を回収すると共に、この分解生成物の回収とは別に前記液化によって得られた液体を回収することを特徴とするものである。
また、本発明のプラスチックの分解回収方法の１構成例において、前記プラスチックは、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）のうち少なくとも１つを含むものである。

また、本発明のプラスチックの分解回収装置は、所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生器と、プラスチックを含む被処理物を収容し、前記過熱水蒸気発生器によって生成された過熱水蒸気に前記被処理物を曝して、前記プラスチックを加水分解する反応容器と、前記加水分解による分解生成物を回収する回収容器とを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、電子機器筐体に広く使われているアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ）のようなエンジニアリングプラスチックを、比較的低い温度で化学物質を用いることなく加水分解することができ、プラスチックの重合前の原料物質を回収することができ、再利用可能な物質を得ることができる。本発明では、熱的安定性が高く、また難燃剤などが含有されている電子機器筐体用エンジニアリングプラスチックを、環境に優しい水を用いて、比較的低い温度で加水分解することができるので、分解回収に要するエネルギーを低減することができ、分解回収に要する費用を低減することができる。また、本発明では、多種多様な材料が混ざった被処理物からプラスチックの重合前の原料物質を回収して再利用することができる。

本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解回収方法を説明するフローチャートである。本発明の実施の形態に係るプラスチックの分解回収装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施の形態に係るプラスチックの分解回収方法を説明するフローチャート、図２は本実施の形態に係る分解回収装置の構成を示す図である。
本実施の形態の分解回収装置は、分解対象の携帯電話機等の被処理物を収容する反応容器１と、所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生器２と、反応容器１内の水蒸気および空気を加熱する加温器３と、加水分解処理による分解生成物である気体と過熱水蒸気とを冷却して液化する冷却器４と、液化によって得られた液体を回収する回収容器５と、加水分解処理による分解生成物である液体を回収する回収容器６とを有する。

本実施の形態の分解回収方法の主な処理としては、加水分解処理と分別回収処理とがある。加水分解処理は、プラスチックの軟化温度以上融点以下の処理温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させ、この過熱水蒸気に被処理物を曝し、被処理物中に含まれるプラスチックを過熱水蒸気によって加水分解して、プラスチックの重合前の原料物質を生成させる処理である。分別回収処理は、加水分解処理による分解生成物を気体、液体、固体に分別して、それぞれ回収する処理である。

本実施の形態を適用できるプラスチック材料としては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）のうちいずれか１つ、ＡＢＳとＰＣとＰＡのうち少なくとも２つの複合体、あるいはＡＢＳとＰＣとＰＡのうち少なくとも１つとガラスファイバー（ＧＦ）との複合体がある。また、これらの素材をもつ廃プラスチックが混在していても処理が可能である。

次に、本実施の形態の分解回収方法についてより詳細に説明する。まず、プラスチック材料を含む電子機器等の被処理物を反応容器１内に投入する（ステップＳ１００）。続いて、過熱水蒸気発生器２によってプラスチック材料の軟化温度以上融点以下の処理温度に加熱した過熱水蒸気を反応容器１内に導入し、過熱水蒸気で満たされた水蒸気雰囲気内に被処理物を曝して、被処理物に含まれるプラスチック材料に加水分解反応を起こさせる（ステップＳ１０１）。このとき、反応容器１内に設けられた加温器３は、反応容器１内の水蒸気および空気を、プラスチック材料の軟化温度以上融点以下の設定温度に加熱する。加水分解反応の結果、被処理物に含まれるプラスチック材料から分解生成物、すなわちプラスチックの重合前の原料物質が生成される。分解生成物の種類としては、気体、液体、固体がある。

次に、分別回収処理が行われる（ステップＳ１０２）。分別回収処理において、加水分解処理による分解生成物である気体は、過熱水蒸気と一緒に冷却器４内に導かれて、冷却器４によって冷却され液化される（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。液化によって得られた液体は、回収容器５によって回収される（ステップＳ１０５）。この液体は、プラスチックの重合前の原料物質と水とが混ざったものなので、分留を行うことで、プラスチックの重合前の原料物質を回収することができる。

また、分別回収処理において、加水分解処理による分解生成物である液体は、回収容器６によって回収される（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。
さらに、分別回収処理において、反応容器１内に残った固体は、加水分解処理で分解できなかった残渣なので、作業者による手作業もしくは反応容器１内に設けられた搬出装置（不図示）を使った作業で反応容器１から搬出され、回収される（ステップＳ１０８，Ｓ１０９）。

本実施の形態では、以上のような分解回収方法の１例として、ＡＢＳとＰＣの複合体と、ＰＡとＧＦの複合体の２種類の素材からなる携帯電話機の筺体を被処理物として反応容器１内に投入し、被処理物を過熱水蒸気に曝して加水分解処理した。このとき、加温器３の設定温度、すなわち過熱水蒸気を蓄えることができる反応容器１内の設定温度を１９０℃とした。

水蒸気と共に採取した気体を冷却器４で液化して、回収容器５で回収し、得られた液体をガスクトマトグラフィにより分析した結果、スチレン、ｎ−ブタナール、ｎ−ブタノール、酢酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、トルエン、ｎ−ブチルアクリレート、フェノールなどが存在することが確認できた。すなわち、筐体の材料であるプラスチックが加水分解されていることが確認できた。

また、回収容器６で回収した液体からも同様にスチレン、ｎ−ブタナール、ｎ−ブタノール、酢酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、トルエン、ｎ−ブチルアクリレート、フェノールなどが検出された。さらに、分解に至らなかった固体の残渣を反応容器１から回収した。

本発明は、プラスチック材料を含む被処理物から、プラスチックの重合前の原料物質を回収する技術に適用することができる。

１…反応容器、２…過熱水蒸気発生器、３…加温器、４…冷却器、５，６…回収容器。

Claims

所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させ、プラスチックを含む被処理物を前記過熱水蒸気に曝して、前記プラスチックを加水分解する加水分解処理と、
前記加水分解による分解生成物を、気体、液体、固体に分別してそれぞれ回収する分別回収処理とを備えることを特徴とするプラスチックの分解回収方法。
請求項１記載のプラスチックの分解回収方法において、
前記過熱水蒸気の温度は、前記被処理物に含まれるプラスチックの軟化温度以上融点以下の温度に設定されることを特徴とするプラスチックの分解回収方法。
請求項１または２記載のプラスチックの分解回収方法において、
さらに、前記加水分解による分解生成物である気体と前記過熱水蒸気とを取り出し、冷却して液化する冷却処理を備え、
前記分別回収処理は、前記加水分解による分解生成物である液体を回収すると共に、この分解生成物の回収とは別に前記液化によって得られた液体を回収することを特徴とするプラスチックの分解回収方法。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラスチックの分解回収方法において、
前記プラスチックは、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）のうち少なくとも１つを含むことを特徴とするプラスチックの分解回収方法。
所定温度に水を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生器と、
プラスチックを含む被処理物を収容し、前記過熱水蒸気発生器によって生成された過熱水蒸気に前記被処理物を曝して、前記プラスチックを加水分解する反応容器と、
前記加水分解による分解生成物を回収する回収容器とを備えることを特徴とするプラスチックの分解回収装置。
請求項５記載のプラスチックの分解回収装置において、
前記反応容器内に導入される前記過熱水蒸気の温度は、前記被処理物に含まれるプラスチックの軟化温度以上融点以下の温度に設定されることを特徴とするプラスチックの分解回収装置。
請求項５または６記載のプラスチックの分解回収装置において、
さらに、前記加水分解による分解生成物である気体と前記過熱水蒸気とを前記反応容器から取り出し、冷却して液化する冷却器を備え、
前記回収容器は、前記加水分解による分解生成物である液体を回収すると共に、この分解生成物の回収とは別に前記液化によって得られた液体を回収することを特徴とするプラスチックの分解回収装置。
請求項５乃至７のいずれか１項に記載のプラスチックの分解回収装置において、
前記プラスチックは、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマー（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）のうち少なくとも１つを含むことを特徴とするプラスチックの分解回収装置。