JP4783031B2 - 廃プラスチックのリサイクル時に発生する塩酸の抑制方法 - Google Patents

Description

この発明は、廃棄されたプラスチック製品をリサイクルプラスチック材として使用する際に発生する塩酸の抑制方法に関するものである。

近年、いわゆる容器包装リサイクル法（容器包装に係る分別収集及び再商品化の促進に関する法律）の施行に伴い、容器包装リサイクル法に基づく容器包装廃棄物の再商品化によるリサイクル材の利用が望まれている。また、近年の自然環境保護の意識の高まりとともに、前記容器包装リサイクル法に基づく容器包装廃棄物以外の一般プラスチック製品の廃プラスチック材がリサイクル材として再利用されるようになってきており、プラスチック製品のリサイクルの動きも強くなっている。これらの容器包装リサイクル法に基づく容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物は、繰り返し再生して使用することが可能であり、このようなリサイクルプラスチック材が多くの分野で利用されている。

容器包装リサイクル法に基づくプラスチック製容器包装廃棄物は、各容器毎に分別されることなく収集されるため、各種材質のプラスチック容器が含まれることになる。従って、リサイクルプラスチック材は、多種材質の混合物であるから、これを再商品化した場合には、曲げ強度、衝撃強度、溶着強度がいずれも低い。この点が、材質毎に分別されて収集される一般プラスチック製品の廃プラスチック材と異なる。

前記プラスチック製容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物等を、環境保護のために再利用を図るように、国の施策においてマテリアルリサイクル、ケミカルリサイクル、サーマルリサイクル等の各種リサイクルに補助金を支給しているが、マテリアルリサイクルは充分進んでいるとは言えない。

マテリアルリサイクルが充分に進んでいない理由の１つは、次の点にあるものと思われる。即ち、従来のリサイクルプラスチック材のほとんどには、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が混在している。ＰＶＣには熱及び紫外線による塩酸の発生を押さえるために成型の際に安定剤が配合されるが、安定剤は時間が経つにつれてその機能が失われてくる。従って、従来のプラスチック製品の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用すると、成型の際に塩酸が発生し、金型を含めた製造機械を錆びさせるという問題がある。

そこで、特許文献１に記載されているように、脱塩素化廃プラスチックの製造方法が提案されている。これは、粉砕した廃プラスチック類に含有塩素の当量以上の金属酸化物、金属炭酸塩等を添加混合し、ポリ塩化ビニルの熱分解により生成する塩化水素を金属塩化物としてプラスチック溶融物内に固定化し、ボイラー燃料、高炉用還元剤或いは製鋼用鎮静剤として使用できるようにしたものである。
特開２００１−１９１０５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている脱塩素化廃プラスチックの製造方法は、用途をボイラー燃料、高炉原料或いは製鋼用鎮静剤として使用するものであって、これらの用途に使用する限り残留する金属酸化物、金属炭酸塩等も無害であるとするものである。これらの廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用した場合に、金型を含めた製造機械の錆びを防止できるかどうかは不明である。

このように、廃プラスチックにはＰＶＣが混在しているために、塩素により塩酸が発生し機械を錆びさせるという問題があるにもかかわらず、塩酸の発生を押さえる方法は未だ見つかっていない。

この発明はかかる現況に鑑みてなされたもので、前記プラスチック製容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物をリサイクルプラスチック材として使用したり、またはペレット化するときに発生する塩酸の抑制方法を提供せんとするものである。

この発明は上記目的を達成するために次のような構成とした。即ち、この発明に係る廃プラスチックのリサイクル時に発生する塩酸の抑制方法は、プラスチック製容器包装廃棄物やその他の一般プラスチック製品の廃棄物等の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用する際に、前記リサイクルプラスチック材に０．１重量％以上の受酸剤を混合してなり、前記受酸剤は、予めパウダーである受酸剤と、ベースレジンとして流動性が５以上であり、パウダーであるエチレンアクリル酸エチル共重合体とを用いてマスターバッチとして製造されており、前記マスターバッチとした受酸剤をリサイクルプラスチック材に混合することを特徴とする。前記ベースレジンとして用いるパウダーは、低密度ポリエチレンであってもよい。

また、前記受酸剤は、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸マグネシウムのうちから選択された１種を用いることができる。

上記構成とすることによって、プラスチック製容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物等の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用しても、塩酸の発生が押さえられ、金型等の製造機械を錆びさせることがない。特に、受酸剤をマスターバッチとした場合には、パウダーのまま添加する場合に比べて分散性を高めることができ、その分添加量を抑えることができる。

リサイクル時に受酸剤を添加することにより、成型の際に発生する塩酸を抑制することができるから、ＰＶＣが混入するために使用できなかったプラスチック製容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物等の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用したり、またはペレット化をすることができる。

廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用しても製造機械に錆を発生させないという目的を、きわめて簡単な構成で、しかも安価に実現した。

次に、上記構成に係るこの発明の一実施例を説明する。酸性度試験の評価は次のようにして行った。

ＰＶＣが０．１％混在するプラスチック製容器包装廃棄物及び／又は一般プラスチック製品の廃棄物であるシティダスト（以下「ＣＤ」という。）に対して、受酸剤（安定剤）として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を１重量％、０．１重量％、０．０１重量％を各々加えてタンブリングした３種類のサンプル材料を作成する。また、比較材料として、受酸剤を加えていないＣＤと、ポリプロピレン（ＰＰ）を用意する。次に、前記各サンプル材料と比較材料を個別に５０ｔ射出成形機を使用し、２２０℃で成型して５種類の試験サンプルを得た。

上記サンプルの酸性度を測定した。図示するように、開閉蓋１を有する缶本体２に前記射出後のサンプル３を直ちに缶本体２の中に入れて、蓋１を閉じて常温下に８時間以上放置した。前記蓋１の裏には予めリトマス試験紙のようなｐＨを測る試薬４を貼り、上記のように、蓋１を閉じた状態で放置し、試薬４の酸性度を測定した。測定は、試薬の標準色と変化した色を対比することにより、標準色と一致した色のｐＨ度を抽出することによって行った。測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、受酸剤を１重量％以上混合することで塩酸の発生を抑制できる。なお、上記受酸剤の混合は、プラスチック製容器包装廃棄物や一般プラスチック製品の廃棄物をリサイクルプラスチック材として使用する場合に限らず、ペレット化する場合にも有効であることは当然である。また、結果を表示するのを省略したが、ハイドロタルサイト（Ｍｇ_６Ａｌ_２（ＯＨ）_１６ＣＯ_３・４Ｈ_２Ｏ）、マグネシウム亜鉛（ＭｇＺｎ）も同様の効果が得られる。また、２５００ｔ射出成形機やφ５０一軸押出機、φ３０二軸押出機においても同様の効果が得られる。

次に、酸性度をより正確に測定するために、イオンクロマトを使用した場合について説明する。受酸剤の形状は、パウダーが一般的である。そこで、受酸剤として、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸マグネシウムの各パウダーを用いた。

しかしながら、パウダーの状態でタンブリングすると、パウダーは凝集性が高いために分散性が悪い。また、パウダーは、嵩比重が小さくて嵩張るため、プラスチックマテリアルリサイクルに用いるには好ましくない。ＣＤの中には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の各種材質が混在している。

即ち、ＣＤには、異なる融点の材質が混在している。これらの混在している材質の中にＰＶＣがあり、ＰＶＣが塩酸を発生させる原因と考えられている。従来は、ＣＤをリサイクルプラスチック材として使用する場合には、ＣＤと添着剤（通常はオイル）とをタンブリングし、その後再度受酸剤をタンブリングすることで塩酸を抑制する方法が取られていた。しかしながら、タンブリングする際にホッパー内等でブリッジを起こすという問題があった。

受酸剤をパウダーで使用することは、ハンドリング性が劣るだけでなく、凝集性が高いことからどうしても添加量を多く必要とするという問題がある。また、受酸剤は溶融しないから成型品内に異物として残ることになり、塩酸の発生を抑制できるものの、いわゆる異物の添加によって成型品の耐衝撃性等の低下を招くことになるという問題がある。。

そこで、上記問題を解決するために、受酸剤を少ない量で効果的に添加するためにどうすればよいかという観点から検討し、マスターバッチとすることにより解決することができた。マスターバッチとするためには、融点が問題になる。ＣＤの中でもＰＶＣは、他の混在している材質と比較すると融点が低い。ＰＶＣから発生する塩酸を抑えるためには、受酸剤のマスターバッチが低温域でＰＶＣと同時に、あるいはＰＶＣより前に溶融・分散していることが必要である。

即ち、受酸剤をマスターバッチとするベースレジンは、ＰＶＣより融点の低い材質を選択することが必要である。そこで、実施例では、融点の低い材質として、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）と低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を用いた。表２に示すように、受酸剤をパウダーのまま用いるよりもマスターバッチとすることによって同じ量を添加してもＣＤから発生する塩酸の抑制効果がきわめて高いことが確認された。即ち、実施例は、比較例に対していずれも塩酸発生量が約７０％以下となる。

また、塩酸の抑制効果を高めるためには、マスターバッチの分散性が要求される。そのために、ベースレジンの選定と共に、レジンの流動性（ＭＦＲ）も考慮しなければならない。ベースレジンとしてのＥＥＡやＬＤＰＥの流動性も種々であるが、ＭＦＲは５以上であることが好ましい。

さらに、マスターバッチの製造に際しては、受酸剤の分散性を高めることが必要である。そこで、ベースレジンには、ペレットよりもパウダーを用い、パウダーであるベースレジンとパウダーである受酸剤とをタンブリングすることが好ましい。このように、ベースレジン、受酸剤ともパウダーを用いることによってマスターバッチを製造する際に、成形圧力や温度がかかる前にパウダーレジンを受酸剤に充分馴染ませ、分散させることができる。

（評価資料作成方法）
次に、実施例における評価資料の作成方法について説明する。まず、ＣＤと受酸剤を混合し、成形機でパージした。成形機のシリンダー温度は２００〜２２０℃、シリンダー内滞留時間は１８０秒であった。前記受酸剤としては、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸マグネシウムを用いた。酸化マグネシウムについては、マスターバッチについても測定した。マスターバッチのベースレジンには、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）を用いた。

（測定方法）
パージした樹脂を液体窒素で凍結しこれを粉砕して試料とした。
（発生塩酸の捕集）
捕集液には３ｍｌ（１．８ｍＭ Ｎａ２ＣＯ３／１．７ｍＭ ＮａＨＣＯ３）を用い、加熱方法は、試料燃焼装置としてＱＦ０２（三菱化学社製）を用い、加熱温度２４０℃、加熱時間３分、雰囲気；酸素／アルゴン；２５０／１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料量は０．３〜０．４ｇの条件で行った。
（測定）
測定には、正確に測定できるイオンクロマトを使用し、カラム；ＡＳＡ−ＳＣ、流速；１．５ｍ／ｍｉｎ、溶離液；１．８ｍＭ Ｎａ２ＣＯ３／１．７ｍＭ ＮａＨＣＯ３の条件で行った。分析結果を表２に示す。

上記測定結果から、受酸剤を用いない比較例に比べて、受酸剤を用いた場合には、０．１重量％混合しただけでも塩酸の発生量を低く抑えることができる。試薬を用いて測定した実施例１では正確な測定が困難であったが、イオンクロマトにより測定することによって受酸剤をきわめて少量添加するだけで塩酸の発生量を低く抑えることができることが分かった。

試験方法を示す缶の説明図である。

符号の説明

１：蓋
２：缶本体
３：サンプル
４：試薬

Claims (3)

1. プラスチック製容器包装廃棄物やその他の一般プラスチック製品の廃棄物等の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用する際に、前記リサイクルプラスチック材に０．１重量％以上の受酸剤を混合してなり、前記受酸剤は、予めパウダーである受酸剤と、ベースレジンとして流動性が５以上であり、パウダーであるエチレンアクリル酸エチル共重合体とを用いてマスターバッチとして製造されており、前記マスターバッチとした受酸剤をリサイクルプラスチック材に混合することを特徴とする廃プラスチックのリサイクル時に発生する塩酸の抑制方法。
2. プラスチック製容器包装廃棄物やその他の一般プラスチック製品の廃棄物等の廃プラスチックをリサイクルプラスチック材として使用する際に、前記リサイクルプラスチック材に０．１重量％以上の受酸剤を混合してなり、前記受酸剤は、予めパウダーである受酸剤と、ベースレジンとして流動性が５以上であり、パウダーである低密度ポリエチレンとを用いてマスターバッチとして製造されており、前記マスターバッチとした受酸剤をリサイクルプラスチック材に混合することを特徴とする廃プラスチックのリサイクル時に発生する塩酸の抑制方法。
3. 受酸剤が酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、ケイ酸マグネシウムのうちから選択された１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の廃プラスチックのリサイクル時に発生する塩酸の抑制方法。

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