樹脂組成物、シートモールディングコンパウンド、及び無機充填材を含有する熱硬化性樹脂の再利用方法
【課題】無機充填材をＳＭＣ用の低収縮剤として再利用する。
【解決手段】樹脂組成物は、無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物と、架橋剤としてスチレンを含有する熱硬化性樹脂とを含有する。
【解決手段】樹脂組成物は、無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物と、架橋剤としてスチレンを含有する熱硬化性樹脂とを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不飽和ポリエステル部とその架橋部からなる熱硬化性樹脂やこの熱硬化性樹脂を含む廃棄物を熱分解温度以下の温度の亜臨界流体で分解することにより得られた無機物をシートモールディングコンパウンド（Sheet Molding Compound : SMC）等の低収縮剤として再利用するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック廃棄物は、そのほとんどが埋め立て処分又は焼却処理に付されており、資源として有効活用されていなかった。また埋め立て処分では、埋め立て用地の確保が困難なことや、埋め立て後の地盤が不安定になるという問題が生じている。また焼却処理では、炉の損傷、有害ガスや悪臭の発生、ＣＯ2排出といった問題が生じている。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が加速する傾向にある。
【０００３】
これらの状況に合わせて、近年、プラスチック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、超臨界流体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１〜５参照）。また、各種構造材料等に使用される繊維強化プラスチックについて、超臨界流体又は亜臨界流体を用いてプラスチック成分を分解し、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維を回収、再利用する方法（特許文献６参照）等も提案されている。
【０００４】
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。
【０００５】
しかしながら、超臨界法では、プラスチック成分をランダムに分解するため、分解生成物が多種多成分からなる油状物質となり一定品質を保つことが困難であった。このため、ゼオライトに代表される触媒を用いた油質の改質を行う等の後処理が必要となりコスト高になること、又、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ことから実用化には至っていない。
【０００６】
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亜臨界流体を用いてプラスチックの熱分解温度以下で分解して、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７参照）。
【特許文献１】特開昭５６−５０１２０５号公報
【特許文献２】特開昭５７−４２２５号公報
【特許文献３】特開平５−３１０００号公報
【特許文献４】特開平６−２７９７６２号公報
【特許文献５】特開平１０−６７７９９１号公報
【特許文献６】特開平１０−８７８７２号公報
【特許文献７】特開平９−２２１５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本願発明の発明者らが提案した方法では、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及びガラス繊維他が分解されずにそのまま残留する。ところが、これらの無機物は、ＳＭＣの充填材、他の建材用の充填材として利用されてきたが、その付加価値は低い物であった。
【０００８】
そこで、本発明は、不飽和ポリエステル部とその架橋部からなる熱硬化性樹脂やこの熱硬化性樹脂を含む廃棄物等を熱分解温度以下の亜臨界流体で処理することにより得られた無機充填材を付加価値高く再利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を亜臨界流体で処理、回収された無機物の大半は炭酸カルシウムとガラス繊維である。中でも、ガラス繊維は分解してはいないが、その表面は多数の凹状に浸食されている。本願発明の発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、ガラス繊維の凹状部に架橋剤であるスチレンを吸着させることにより、吸着したスチレンの一部が架橋剤として消費されてもガラス繊維中にスチレンが存在する為に、このスチレンが樹脂と反応して樹脂中に空隙が生じにくくなると考えられ、硬化収縮が抑制されることを知見した。このことから、繊維強化プラスチックを亜臨界流体処理し、回収した無機物の再利用が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００１１】
［実施例１］
実施例１では、始めに、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の硬化物を粉砕し、２ｍｍの篩で処理した粉砕物：４００ｇ、濃度０．５ｍｏｌ／ＬのＫＯＨ：１６００ｇを反応釜に仕込み、２３０℃、４ｈｒの条件で処理した後、固液分離を行った。次に、得られたガラス繊維を含む固形物を乾燥し、更に固形物を５〜１５μｍまで再度粉砕した。次に、粉砕した固形物：１００に対して１５部のスチレンを添加、含浸させ、得られたスチレン含浸混合物を基準例のワニス／スチレン／炭酸カルシウム配合系に対し１０重量部になるように加え、硬化させ、実施例１の硬化物を得た。
【００１２】
なお、上記基準例は、グリコールとしてプロピレングリコール、有機酸として無水マレイン酸を用いて、両者を等モル量として縮重合して、重量平均分子量４０００〜５０００の不飽和ポリエステル樹脂とし、この不飽和ポリエステル樹脂のワニス（溶媒なし）に、スチレンとラジカル開始剤としてメチルエチルケトンパーオキサイドと無機フィラーとして炭酸カルシウムを不飽和ポリエステル樹脂１に対して１：０．０２：２の重量比で配合したものを用いた。
【００１３】
［実施例２］
実施例２では、始めに、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の硬化物を粉砕し、２ｍｍの篩で処理した粉砕物：４００ｇ、濃度１．０ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ：１６００ｇを反応釜に仕込み、２３０℃、４Ｈｒの条件で処理した後、固液分離を行った。次に、得られたガラス繊維を含む固形物を乾燥し、更に固形物を５〜１５μｍまで再度粉砕した。次に、粉砕した固形物：１００に対して１５部のスチレンを添加、含浸させ、得られたスチレン含浸混合物を基準例のワニス／スチレン／炭酸カルシウム配合系に対して１０重量部になるように加え、硬化させ、実施例２の硬化物を得た。
【００１４】
［比較例１］
比較例１では、基準例の樹脂をそのまま用いて硬化させ、比較例１の硬化物を得た。
【００１５】
［硬化物物性評価］
実施例１，２及び比較例１の硬化物について、収縮率、曲げ弾性率、曲げ強度、及びアイゾット衝撃値を測定した。収縮率は、１００ｍｍ角の型に配合樹脂を流し込み、硬化させた後の寸法変化より算出した。その他の試験については、ＪＩＳ−Ｋ７０１７、ＪＩＳ−Ｋ７０６２に準じて行った。試験結果を以下の表１に示す。
【表１】
【００１６】
表１に示すように、実施例１，２の硬化物は、比較例１の硬化物と比較して、硬化収縮が抑制されていることが明らかになった。このことから、ガラス繊維の凹状部に架橋剤であるスチレンを吸着させることにより、硬化収縮が抑制されることが知見された。
【００１７】
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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不飽和ポリエステル部とその架橋部からなる熱硬化性樹脂やこの熱硬化性樹脂を含む廃棄物を熱分解温度以下の温度の亜臨界流体で分解することにより得られた無機物をシートモールディングコンパウンド（Sheet Molding Compound : SMC）等の低収縮剤として再利用するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック廃棄物は、そのほとんどが埋め立て処分又は焼却処理に付されており、資源として有効活用されていなかった。また埋め立て処分では、埋め立て用地の確保が困難なことや、埋め立て後の地盤が不安定になるという問題が生じている。また焼却処理では、炉の損傷、有害ガスや悪臭の発生、ＣＯ2排出といった問題が生じている。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が加速する傾向にある。
【０００３】
これらの状況に合わせて、近年、プラスチック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、超臨界流体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１〜５参照）。また、各種構造材料等に使用される繊維強化プラスチックについて、超臨界流体又は亜臨界流体を用いてプラスチック成分を分解し、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維を回収、再利用する方法（特許文献６参照）等も提案されている。
【０００４】
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。
【０００５】
しかしながら、超臨界法では、プラスチック成分をランダムに分解するため、分解生成物が多種多成分からなる油状物質となり一定品質を保つことが困難であった。このため、ゼオライトに代表される触媒を用いた油質の改質を行う等の後処理が必要となりコスト高になること、又、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ことから実用化には至っていない。
【０００６】
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亜臨界流体を用いてプラスチックの熱分解温度以下で分解して、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７参照）。
【特許文献１】特開昭５６−５０１２０５号公報
【特許文献２】特開昭５７−４２２５号公報
【特許文献３】特開平５−３１０００号公報
【特許文献４】特開平６−２７９７６２号公報
【特許文献５】特開平１０−６７７９９１号公報
【特許文献６】特開平１０−８７８７２号公報
【特許文献７】特開平９−２２１５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本願発明の発明者らが提案した方法では、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及びガラス繊維他が分解されずにそのまま残留する。ところが、これらの無機物は、ＳＭＣの充填材、他の建材用の充填材として利用されてきたが、その付加価値は低い物であった。
【０００８】
そこで、本発明は、不飽和ポリエステル部とその架橋部からなる熱硬化性樹脂やこの熱硬化性樹脂を含む廃棄物等を熱分解温度以下の亜臨界流体で処理することにより得られた無機充填材を付加価値高く再利用可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を亜臨界流体で処理、回収された無機物の大半は炭酸カルシウムとガラス繊維である。中でも、ガラス繊維は分解してはいないが、その表面は多数の凹状に浸食されている。本願発明の発明者らは、鋭意研究を重ねてきた結果、ガラス繊維の凹状部に架橋剤であるスチレンを吸着させることにより、吸着したスチレンの一部が架橋剤として消費されてもガラス繊維中にスチレンが存在する為に、このスチレンが樹脂と反応して樹脂中に空隙が生じにくくなると考えられ、硬化収縮が抑制されることを知見した。このことから、繊維強化プラスチックを亜臨界流体処理し、回収した無機物の再利用が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００１１】
［実施例１］
実施例１では、始めに、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の硬化物を粉砕し、２ｍｍの篩で処理した粉砕物：４００ｇ、濃度０．５ｍｏｌ／ＬのＫＯＨ：１６００ｇを反応釜に仕込み、２３０℃、４ｈｒの条件で処理した後、固液分離を行った。次に、得られたガラス繊維を含む固形物を乾燥し、更に固形物を５〜１５μｍまで再度粉砕した。次に、粉砕した固形物：１００に対して１５部のスチレンを添加、含浸させ、得られたスチレン含浸混合物を基準例のワニス／スチレン／炭酸カルシウム配合系に対し１０重量部になるように加え、硬化させ、実施例１の硬化物を得た。
【００１２】
なお、上記基準例は、グリコールとしてプロピレングリコール、有機酸として無水マレイン酸を用いて、両者を等モル量として縮重合して、重量平均分子量４０００〜５０００の不飽和ポリエステル樹脂とし、この不飽和ポリエステル樹脂のワニス（溶媒なし）に、スチレンとラジカル開始剤としてメチルエチルケトンパーオキサイドと無機フィラーとして炭酸カルシウムを不飽和ポリエステル樹脂１に対して１：０．０２：２の重量比で配合したものを用いた。
【００１３】
［実施例２］
実施例２では、始めに、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の硬化物を粉砕し、２ｍｍの篩で処理した粉砕物：４００ｇ、濃度１．０ｍｏｌ／ＬのＮａＯＨ：１６００ｇを反応釜に仕込み、２３０℃、４Ｈｒの条件で処理した後、固液分離を行った。次に、得られたガラス繊維を含む固形物を乾燥し、更に固形物を５〜１５μｍまで再度粉砕した。次に、粉砕した固形物：１００に対して１５部のスチレンを添加、含浸させ、得られたスチレン含浸混合物を基準例のワニス／スチレン／炭酸カルシウム配合系に対して１０重量部になるように加え、硬化させ、実施例２の硬化物を得た。
【００１４】
［比較例１］
比較例１では、基準例の樹脂をそのまま用いて硬化させ、比較例１の硬化物を得た。
【００１５】
［硬化物物性評価］
実施例１，２及び比較例１の硬化物について、収縮率、曲げ弾性率、曲げ強度、及びアイゾット衝撃値を測定した。収縮率は、１００ｍｍ角の型に配合樹脂を流し込み、硬化させた後の寸法変化より算出した。その他の試験については、ＪＩＳ−Ｋ７０１７、ＪＩＳ−Ｋ７０６２に準じて行った。試験結果を以下の表１に示す。
【表１】
【００１６】
表１に示すように、実施例１，２の硬化物は、比較例１の硬化物と比較して、硬化収縮が抑制されていることが明らかになった。このことから、ガラス繊維の凹状部に架橋剤であるスチレンを吸着させることにより、硬化収縮が抑制されることが知見された。
【００１７】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物と、架橋剤としてスチレンを含有する熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂組成物において、前記無機充填材がガラス繊維であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の樹脂組成物をガラス繊維に含浸させることにより形成されたシートモールディングコンパウンド。
【請求項４】
無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物にスチレンを吸着させると共に、熱硬化性樹脂と混合することを特徴とする無機充填材を含有する熱硬化性樹脂の再利用方法。
【請求項１】
無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物と、架橋剤としてスチレンを含有する熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂組成物において、前記無機充填材がガラス繊維であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の樹脂組成物をガラス繊維に含浸させることにより形成されたシートモールディングコンパウンド。
【請求項４】
無機充填材を含有する熱硬化性樹脂を亜臨界流体を用いて分解することにより得られた無機物にスチレンを吸着させると共に、熱硬化性樹脂と混合することを特徴とする無機充填材を含有する熱硬化性樹脂の再利用方法。
【公開番号】特開２００８−８１５４８（Ｐ２００８−８１５４８Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６０５２０（Ｐ２００６−２６０５２０）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]