特開 2024-92878 樹脂の分解方法及び樹脂原料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092878

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】樹脂の分解方法及び樹脂原料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 17/04 20060101AFI20240701BHJP

   B09B 3/35 20220101ALI20240701BHJP

   B09B 3/50 20220101ALI20240701BHJP

【ＦＩ】

B29B17/04 ZAB

B09B3/35

B09B3/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022209104

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000119232

【氏名又は名称】株式会社イノアックコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】杉江 信二

(72)【発明者】

【氏名】奥 信介

【テーマコード（参考）】

4D004

4F401

【Ｆターム（参考）】

4D004AA09

4D004BA06

4D004CA04

4D004CA34

4D004CA43

4D004CB13

4D004CC04

4F401AA27

4F401AB08

4F401AD09

4F401BA06

4F401BA13

4F401CA14

4F401CA53

4F401CA82

4F401CA85

4F401CA88

4F401CB03

(57)【要約】

【課題】樹脂を分解する新たな技術が求められている。
【解決手段】本開示の樹脂の分解方法の一態様は、樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂の分解方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂の分解方法。

【請求項2】

粉砕された樹脂の発泡体が溶媒に投入されて分解される樹脂の分解方法であって、
前記発泡体の粉砕物が複数まとめて圧縮されて集合体が形成される圧縮工程と、
前記集合体に液体を含浸させる含浸工程と、
前記液体が含浸した前記集合体が前記溶媒に投入される投入工程と、
前記集合体が投入された前記溶媒にマイクロ波が照射される照射工程と、を有する樹脂の分解方法。

【請求項3】

前記含浸工程では、前記圧縮行程で圧縮されてから膨張するときの前記集合体に液体が付与される請求項２に記載の樹脂の分解方法。

【請求項4】

前記圧縮行程で使用される圧縮機には、前記集合体の通路における排出口に給液路が備えられ、前記給液路から前記集合体に前記液体が付与される請求項３に記載の樹脂の分解方法。

【請求項5】

前記液体は、前記溶媒より誘電率が高い請求項１又は２に記載の樹脂の分解方法。

【請求項6】

前記圧縮行程の前に行われ、前記発泡体が擦り潰されて粉砕される揉砕工程を有する請求項２に記載の樹脂の分解方法。

【請求項7】

樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂原料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、樹脂の分解方法と樹脂原料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、樹脂製品を分解する様々な技術が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許４２８２２１１号（段落［０００２］～［０００７］等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

樹脂を分解する新たな技術が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためになされた発明の一態様は、樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂の分解方法である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】粉砕物がまとめて圧縮されて集合体が形成される圧縮工程を示す図

【図2】（Ａ）溶媒に投入された集合体の側面図、（Ｂ）集合体が投入された溶媒にマイクロ波が照射される照射工程を示す図

【発明を実施するための形態】

【0007】

［第１実施形態］
本開示の一実施形態に係る樹脂の分解方法及び樹脂原料の製造方法では、樹脂の発泡体を含む粉砕物１０（図１参照）が分解される。本実施形態の例では、粉砕物１０は、樹脂の発泡体が粉砕されたものである。なお、粉砕物１０は、樹脂の発泡体の粉砕物を含んでいればよく、樹脂の発泡体以外のもの（例えば樹脂の非発泡体等）の粉砕物がさらに含まれていてもよい。但し、金属は排除しておく必要がある。

【0008】

粉砕物１０を形成するための粉砕は、切断による粉砕（例えば一般的な粉砕機により行われる粉砕）であってもよいし、擦り潰しによる粉砕である揉砕であってもよいし、切断による粉砕の後に揉砕が行われるものであってもよい。なお、揉砕を行う揉砕機は、例えば、筒状のバレル内に、それと同軸に配置されて回転する柱状や棒状等の回転体（例えば押出スクリュー）が備えられ、その回転体の外周面に多数の突起が形成されたものが挙げられる。そして、この揉砕機では、樹脂の発泡体等が、バレル内を、バレルの内周面と回転体の外周面との間で上記突起により擦り潰されながら通過して押し出される。

【0009】

分解される樹脂（本実施形態の例では発泡体を構成する樹脂）としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。また、分解される樹脂の発泡体は、独立気泡構造であってもよいし（例えば、硬質ポリウレタン発泡体等）、連続気泡構造であってもよい（例えば、軟質ポリウレタン発泡体等）。

【0010】

本実施形態の樹脂の分解方法では、樹脂の粉砕物１０が溶媒２０（図２（Ａ）参照）に投入され、それらに電磁波（本実施形態の例では、マイクロ波）が照射されることで樹脂が分解される。ここで、上述のように、粉砕物１０を溶媒２０中に配置することで、溶媒２０の分子がマイクロ波のエネルギーを吸収して振動、発熱し、それにより溶媒２０の温度や圧力を上昇させることができ、粉砕物１０の樹脂の分解を促進することが可能となる（より短時間で分解液化させることが可能となる）と考えられる。溶媒２０は、分解される樹脂よりも誘電率が高いものであることが好ましい。これは、マイクロ波による分子の振動や発熱作用は、誘電率が高いところの方が優先的に起こると考えられるためである。また、樹脂を粉砕物１０とすることで、粉砕しない場合よりも、樹脂の分解の反応速度を促進させることが可能となる。

【0011】

上述の溶媒２０（反応促進剤としてのいわゆる分解剤）は、マイクロ波の照射によって活性化されるものであれば限定されない。溶媒２０は、例えば、その分子が、ＯＨ基、ＮＨ基、ＳＨ基を化学構造に有する誘電体が好ましい。具体的には、溶媒２０としては、例えば、水、アルコール（エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール等）、アミン（一級アミン、二級アミン、ヒドロキシルアミン、ジヒドロキシルアミン、ポリエーテルアミン、ポリアミン等）、ジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリオール等が挙げられる。その中でも、溶媒２０は、一級アミン、二級アミン、ヒドロキシルアミン、ジヒドロキシルアミン、ポリエーテルアミンであることが好ましい。

【0012】

ここで、樹脂を溶媒２０に入れて樹脂の反応速度を効果的に促進するには、分解される樹脂よりも多量の溶媒２０が必要となる（例えば倍以上の質量が必要となる）。また、分解物を発泡樹脂原料として再利用する場合、その原料が液状である方が、取り扱い易い。しかしながら、このように溶媒２０の量を多くしようとすると、粉砕物１０が溶媒２０に浮遊し易くなるという問題が生じ、その結果、溶媒２０が、粉砕物１０に吸収され難くなり、また粉砕物１０の全面に行き渡り難くなり、樹脂が分解し難くなるという問題が生じ得る。

【0013】

これに対し、本実施形態の樹脂の分解方法では、粉砕物１０が複数まとめられた集合体１５が形成されてから、その集合体１５が溶媒２０中に配置される。このように、溶媒２０中に配置されるものを、複数の粉砕物１０がまとまった集合体１５とすることで、粉砕物１０が溶媒２０に浮くことを抑制でき、溶媒２０中での樹脂の分解を促進することが可能となる。

【0014】

ここで、粉砕物１０が発泡体である場合、集合体１５が嵩高となる問題が生じ得るが、本実施形態の例では、集合体１５が、粉砕物１０を複数まとめて圧縮されて形成される。このように、集合体１５が、粉砕物１０が圧縮されて形成されることで、集合体１５が嵩張ることを抑制できる。また、発泡体が独立気泡構造を有する場合でも、この圧縮により気泡を連通させたり潰したりすることが可能となり、集合体１５をより嵩張り難くすることが可能となると共に集合体１５を溶媒２０内でより浮き難くすることが可能となる。さらに、上述のように粉砕物１０を揉砕する揉砕工程が行われることで、気泡を連通させたり潰したりすることが可能となり、集合体１５をより嵩張り難くすることが可能となると共に集合体１５を溶媒２０内でより浮き難くすることが可能となる。

【0015】

図１には、粉砕物１０が複数まとめて圧縮されて集合体１５が形成される圧縮工程の例が示されている。この例では、粉砕物１０を圧縮して集合体１５として押し出す圧縮機４０として、いわゆるブリケッタ（ブリケットマシン）が用いられる。図１に示すように、複数の粉砕物１０は、圧縮機４０の投入口４１から投入され、圧縮されて集合体１５になって圧縮機４０の排出口４２から排出される。集合体１５は、例えば、円柱状になって押し出され、自重によって千切れて落下し、下方の回収ボックス４３に回収される。

【0016】

ここで、溶媒２０に集合体１５を投入しても、集合体１５内（例えば粉砕物１０の間の隙間や気泡等）に溶媒２０が十分には吸収されないという問題が生じ得る。これに対し、本実施形態の例では、樹脂の分解を内部から促進するために、集合体１５に液体２１を含浸させる含浸工程が行われる。

【0017】

液体２１は、マイクロ波の照射によって活性化されるものであれば限定されない。液体２１は、例えば、その分子が、ＯＨ基、ＮＨ基、ＳＨ基を化学構造に有する誘電体が好ましい。具体的には、液体２１としては、例えば、水、アルコール（エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール等）、アミン（一級アミン、二級アミン、ヒドロキシルアミン、ジヒドロキシルアミン、ポリエーテルアミン、ポリアミン等）、ジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリオール等が挙げられる。その中でも、液体２１は、水、メタノール、エタノールであることが好ましい。液体２１は、入手容易性や安全性等の観点から、水であることが特に好ましい。

【0018】

また、上述のように、マイクロ波による分子の振動や発熱作用は、誘電率が高いところの方が優先的に起こると考えられるので、内部からの樹脂の分解を促進するために、液体２１は、溶媒２０よりも誘電率が高いものであることが好ましい。

【0019】

図１に示す例では、含浸工程において、液体２１が集合体１５に、集合体１５が圧縮機４０の排出口４２から排出されるところで付与される。ここで、集合体１５は、圧縮工程で圧縮されるため排出口４２から出てくるときに膨張する。そして、液体２１は、この圧縮されてから膨張するときの集合体１５に付与される。このように、液体２１が、圧縮されてから膨張するときの集合体１５に付与されるので、集合体１５が既に膨張してその内部の気泡や隙間等に予め空気が満たされている場合に比べて、液体２１を集合体１５に含浸させ易くすることが可能となる。また、例えば、毛細管現象によって、液体２１を集合体１５に含浸させ易くすることも可能となる。これらのようにして液体２１が集合体１５に吸収されることで、液体２１を集合体１５の内部に保持し易くすることが可能となる。なお、図１に示す例では、液体２１が概念的に示されている。

【0020】

なお、例えば、圧縮機４０の排出口４２に、液体２１の供液路４５が備えられ、その供液路４５から集合体１５に液体２１が付与されてもよい。図１に示す例では、圧縮機４０は、粉砕物１０が通過する内部通路の下流側の端部を囲む筒状部４６を有し、その筒状部４６の末端に上記内部通路の排出口４２を備えていて、この筒状部４６の外周面に、供液路４５が貫通している。例えば、供液路４５は、筒状部４６の軸方向に延びて排出口４２にまでつながるスリット状をなしている。また、例えば、供液路４５は、圧縮機４０の筒状部４６の外周面の複数箇所（例えば、水平方向で対向する２箇所）に設けられていてもよい。さらに、例えば、圧縮機４０は、供液路４５の開口の大きさ（例えばスリット状の供液路４５の幅）を調整可能になっていてもよい。

【0021】

次に、圧縮工程により得られた集合体１５が、図２（Ａ）に示す容器３０に溜められた溶媒２０に投入される投入工程が行われて、集合体１５が溶媒２０中に配置される。なお、容器３０内に集合体１５を配置して、その後、溶媒２０を容器３０に注ぐこともできる。

【0022】

次に、上述のように、集合体１５が入れられた溶媒２０に、マイクロ波照射装置５０内でマイクロ波が照射される照射工程が行われる（図２（Ｂ）参照）。これにより、粉砕物１０の樹脂が分解されて、一様な分解液２２が得られる。そして、分解液２２からは、適宜、蒸留等により所望の成分が抽出され、それから樹脂原料が製造される。なお、マイクロ波としては、例えば、波長が３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚのものが照射される。マイクロ波照射装置５０は、例えば、電子レンジであってもよい。

【0023】

以上説明した本実施形態の樹脂の分解方法と樹脂原料の製造方法とによれば、樹脂の発泡体を含む粉砕物１０が複数まとめられた集合体１５に液体２１を含浸させてから集合体１５が溶媒２０に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解されるという、樹脂を分解する新たな技術が提供される。本実施形態の方法によれば、加熱炉等で加熱して樹脂を分解する方法よりも、時間やエネルギー、コストの低減を図ることが可能となる。また、本実施形態の樹脂原料の製造方法によって、樹脂原料のリサイクルを容易にすることが可能となる。また、圧縮工程で粉砕物１０がまとめて圧縮されて集合体１５が形成されることで、集合体１５の嵩張りを抑制することが可能となると共に、集合体１５の見掛け密度を高めることが可能となり集合体１５が溶媒２０に浮くことを抑制可能となる。さらに、含浸工程において、液体２１が、圧縮行程で圧縮されてから膨張するときの集合体１５に付与されるので、毛細管現象等により、集合体１５内へ液体２１をより含浸させ易くすることが可能となる。このように液体２１を集合体１５に含浸させることで、マイクロ波が照射されたときに、溶媒２０中の集合体１５を内部から分解させることが可能となる。

【0024】

［確認実験］
上記実施形態の一例としての実施例１，２の樹脂の分解方法と、比較例１の樹脂の分解方法とで、ポリウレタン樹脂の発泡体の粉砕物１０を分解し、溶媒２０に投入された粉砕物１０の分解の速さ（分解液化の速さ）を評価した。分解液化（完全分解による一様な分解液２２の形成）が速い程、樹脂の分解が速いことになる。溶媒２０として、ポリエーテルアミンを使用した。また、照射工程では、溶媒２０に入れた集合体１５を、マイクロ波照射装置５０としての電子レンジに入れて、マイクロ波を照射した。なお、電子レンジのマイクロ波の波長は、例えば２～４ＧＨｚであり、本実験では、一例として例えば２．４ＧＨｚの波長のマイクロ波を照射する電子レンジを用いた。

【0025】

１．実施例及び比較例の詳細
＜実施例１＞
上記実施形態と同様の樹脂の分解方法で、粉砕物１０を分解した。即ち、揉砕工程、圧縮機４０による圧縮工程、含浸工程、投入工程及び照射工程を行った。含浸工程で粉砕物１０の集合体１５に含浸させる液体２１として、水を使用した。照射工程では、マイクロ波照射装置５０として電子レンジを使用した。実施例１，２及び比較例１において、マイクロ波は同一時間、同じ強度で照射された。

【0026】

＜実施例２＞
実施例１に対して、含浸工程を省略したものが、実施例２の樹脂の分解方法である。

【0027】

＜比較例１＞
実施例１に対して、圧縮工程と含浸工程を省略したものが、比較例１の樹脂の分解方法である。

【0028】

２．評価結果
実施例１の樹脂の分解方法では、実施例２、比較例１の樹脂の分解方法よりも、一様な分解液２２が速く形成された。これは、実施例１では、含浸工程が行われ、集合体１５に溶媒２０よりも誘電率が高い液体２１（水）を含浸させたので、集合体１５の内部からも樹脂を分解させ易くなったためと考えられる。また、比較例１の樹脂の分解方法では、一様な分解液２２の形成が、最も遅かった。これは、比較例１では、圧縮工程が行われず、粉砕物１０を、集合体１５の状態にせずにそのまま溶媒２０に入れるので、粉砕物１０が溶媒２０に浮遊し、分解時間がかかったためと考えられる。これに対して、圧縮工程が行われて集合体１５が形成された実施例１，２では、粉砕物１０が溶媒２０に浮くことを抑制でき、一様な分解液２２の形成（樹脂の分解）が速くなったと考えられる。

【0029】

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、粉砕物１０に樹脂の発泡体が含まれていたが、粉砕物１０に樹脂の発泡体が含まれていなくてもよく、例えば、この場合、樹脂の非発泡体（例えばゴム等のエラストマー）が含まれていてもよい。

【0030】

（２）上記実施形態において、回収ボックス４３に液体２１を溜めておいて、圧縮機４０から排出された集合体１５を（例えば排出された直後の集合体１５を）液体２１に沈めて、集合体１５に液体２１を含浸させてもよい。この場合、集合体１５への液体２１の付与を、圧縮機４０の排出口４２のところでは行わなくしてもよい。

【0031】

（３）上記実施形態において、照射工程で、マイクロ波以外の電磁波（マイクロ波の波長範囲外の電磁波）が照射されてもよい。

【0032】

［付記］
以下、上記実施形態から抽出される特徴群について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。

【0033】

例えば、以下の特徴群は、樹脂の分解方法と樹脂原料の製造方法に関し、「近年、樹脂製品を分解する様々な技術が提供されている（例えば、特許４２８２２１１号（段落［０００２］～［０００７］等）参照）。」という背景技術について、「樹脂を分解する新たな技術が求められている。」という課題をもって想到されたものと考えることができる。

【0034】

［特徴１］
樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂の分解方法。

【0035】

［特徴２］
粉砕された樹脂の発泡体が溶媒に投入されて分解される樹脂の分解方法であって、
前記発泡体の粉砕物が複数まとめて圧縮されて集合体が形成される圧縮工程と、
前記集合体に液体を含浸させる含浸工程と、
前記液体が含浸した前記集合体が前記溶媒に投入される投入工程と、
前記集合体が投入された前記溶媒にマイクロ波が照射される照射工程と、を有する樹脂の分解方法。

【0036】

［特徴３］
前記含浸工程では、前記圧縮行程で圧縮されてから膨張するときの前記集合体に液体が付与される特徴２に記載の樹脂の分解方法。

【0037】

特徴３では、液体が、圧縮されてから膨張するときの集合体に付与されるので、集合体が既に膨張してその内部の気泡や隙間等に予め空気が満たされている場合に比べて、液体を集合体に含浸させ易くすることが可能となる。また、例えば、毛細管現象により、液体を集合体に含浸させることも可能となる。

【0038】

［特徴４］
前記圧縮行程で使用される圧縮機には、前記集合体の通路における排出口に給液路が備えられ、前記給液路から前記集合体に前記液体が付与される特徴３に記載の樹脂の分解方法。

【0039】

［特徴５］
前記液体は、前記溶媒より誘電率が高い特徴１から４の何れか１の特徴に記載の樹脂の分解方法。

【0040】

［特徴６］
前記圧縮行程の前に行われ、前記発泡体が擦り潰されて粉砕される揉砕工程を有する特徴２から４の何れか１の特徴、又は、特徴２に従属する特徴５に記載の樹脂の分解方法。

【0041】

［特徴７］
樹脂の発泡体を含む粉砕物が複数まとめられた集合体に液体を含浸させてから前記集合体が溶媒に投入されてマイクロ波が照射され、前記樹脂が分解される樹脂原料の製造方法。

【0042】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0043】

１０ 粉砕物
１５ 集合体
２０ 溶媒
２１ 液体
４０ 圧縮機
４２ 排出口
４５ 供液路

【図1】

【図2】