生命科学関連特許情報
| タイトル： | 公開特許公報(A)_発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法 |
| 出願番号： | 2004299380 |
| 年次： | 2006 |
| IPC分類： | C07C 2/66,C07C 15/16,C08J 11/08,C08J 11/12,B41M 5/165,C07B 61/00,C08L 25/00 |
特許情報キャッシュ
大八木 昇二 JP 2006083145 公開特許公報(A) 20060330 2004299380 20040914 発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法 日昇興業株式会社 504382486 大八木 昇二 C07C 2/66 20060101AFI20060303BHJP C07C 15/16 20060101ALI20060303BHJP C08J 11/08 20060101ALI20060303BHJP C08J 11/12 20060101ALI20060303BHJP B41M 5/165 20060101ALI20060303BHJP C07B 61/00 20060101ALN20060303BHJP C08L 25/00 20060101ALN20060303BHJP JPC07C2/66C07C15/16C08J11/08C08J11/12B41M5/12 110B41M5/12 112C07B61/00 300C08L25:00 2 書面 8 2H085 4F301 4H006 4H039 2H085AA07 2H085BB01 2H085CC01 2H085DD36 4F301AA15 4F301BF11 4F301BF20 4F301BF25 4F301BF31 4F301CA09 4F301CA12 4F301CA14 4F301CA25 4F301CA41 4F301CA53 4F301CA72 4F301CA73 4H006AA02 4H006AC21 4H006BA52 4H006BA66 4H039CA10 4H039CF10 本発明は、発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法に関し、さらに詳しくは回収された発泡ポリスチレンを感圧複写紙用の染料溶媒として有効利用することのできる発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法に関するものである。 従来、発泡ポリスチレン（本発明では発泡ポリスチレン成形体を単に発泡ポリスチレンと称する。）は、軽量かつ衝撃緩衝性という特性を備えていることから、家電製品、冷凍魚介類のパッケージ、破損しやすいガラス製品、陶磁器類などの梱包、などにその成型の自在性の有利さから大量に使用されている。しかしながら、軽量である反面、非常に嵩高であるため、使用後の発泡ポリスチレンを廃棄するに当たって、一般的な投棄の場合では土壌中で分解されず、また焼却処理する場合には焼却温度が高く焼却炉の寿命を縮めることにもなり、問題となっているのが現状である。 近年、環境保護や省資源化対策が叫ばれ、発泡ポリスチレンについてもリサイクル化し、ポリスチレンとして再生する方法が確立されてきた。例えば、リモネン、酢酸イソアミル、プロピオン酸ベンジル、酪酸エチル等の化合物を含む液体組成物に発泡ポリスチレンを接触させ、発泡ポリスチレンを溶解収縮させるものである。この方法は、発泡ポリスチレンを容易に溶解させ、体積を縮小することができ、さらにこの溶解液を蒸留再生することにより、ポリスチレンを回収して、再利用することができるという大きな利点を有している。（例えば、特許文献１参照。） しかしながら、発泡ポリスチレンのリサイクル化に当たっては、これをポリスチレンとして回収し、再びポリスチレンの用途として利用するに止まっているのが現状である。 一方、感圧複写紙用の溶媒には、スチレンを原料とするジアリールエタンが主として用いられている。感圧複写紙とは、電子供与性を有する無色染料を溶媒に溶解した染料溶液をマイクロカプセル化して支持体上に塗工した、いわゆる”上葉紙”と、電子受容性の顕色剤を塗工した、いわゆる”下葉紙”とを互いにその塗工面を重ね合わせ、上葉紙の非塗工面から筆圧やタイプ圧などの圧力を加えることで、加圧部分の該マイクロカプセルが破壊して該染料溶液が顕色剤塗工層に転移し、発色して複写記録ができるというものである（例えば、特許文献２参照。）。今や感圧複写紙は、一般紙並に広く使用されており、コストの低減化が必須課題となっている。 感圧複写紙の主原料である無色染料の溶媒は、中でもコストに対する比重は高く、現状では石油資源からの誘導されたスチレンを使用することから、資源のリサイクル化にとって原料ソースの転換が大いに要望されるものであった。特開平５−２６３０６５号公報特開昭４７−３１７１８号公報 本発明の目的は、従来では廃棄処理またはポリスチレンの再生でしかなかった発泡ポリスチレンをスチレンモノマーに変換し、これを原料として感圧複写紙用の溶媒として再生することで資源の有効利用を図ることのできる発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法を提供するものである。 本発明者は、上記に鑑み鋭意研究した結果、本発明の発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法を発明するに至った。 すなわち、本発明の発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法は、回収された発泡ポリスチレンをｄ−リモネンからなる溶媒に溶解してポリスチレン溶液とする工程、該ポリスチレン溶液を加熱・気化してポリスチレンを分離する工程、該ポリスチレンをスチレンモノマーとして再生する工程、再生された該スチレンモノマーを原料とし、フリーデルクラフト反応を用いて１，１−ジアリールエタンを生成する工程、とからなることを特徴とするものである。 上記発明において、１，１−ジアリールエタンが１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンであることを特徴とする。 本発明の発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法は、廃棄処理またはポリスチレンの再生でしかなかった発泡ポリスチレンを感圧複写紙用の溶媒として資源の有効利用を図ることができる。 以下、本発明の発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法について、詳細に説明する。 本発明は、１）回収された発泡ポリスチレンをｄ−リモネンからなる溶媒に溶解してポリスチレン溶液とする工程、２）該ポリスチレン溶液を加熱・気化してポリスチレンを分離する工程、３）該ポリスチレンをスチレンモノマーとして再生する工程、４）得られた該スチレンモノマーを原料とし、フリーデルクラフト反応を用いて１，１−ジアリールエタンを生成する工程、の４つの工程からなるものである。 まず、第１の工程は、回収された発泡ポリスチレンをｄ−リモネンからなる溶媒に溶解してポリスチレン溶液とする工程である。 発泡ポリスチレンは、発泡スチロールとも呼ばれ、ポリスチレン樹脂を発泡剤を用いて発泡させたもので、従来から物品の包装などに発泡ポリスチレンの成形体が大量に使用されている。この発泡ポリスチレンは、衝撃緩衝性に優れ、任意の形状に加工することが容易であることから、極めて多く使用されている。 発泡ポリスチレンは、種々の用途に使用された後、その嵩高さを有する状態で回収され、大半は焼却処理、あるいは一般投棄されているのが現状であり、焼却処理では高熱を発生して焼却炉の寿命を縮めたり、一般投棄されても土壌中で分解されない。 本発明では、発泡ポリスチレンを溶解する溶媒として、例えば、特開平５−２６３０６５号公報に記載されるようなｄ−リモネン、酢酸イソアミル、プロピオン酸ベンジル、酪酸エチルなどの溶媒に発泡ポリスチレンを接触させ、発泡ポリスチレンを溶解・収縮させる方法である。この方法では、種々溶媒中でもｄ−リモネンを用いた場合が発泡ポリスチレンを容易に溶解させることができ、本発明では高い溶解力を有するｄ−リモネンを溶媒の主体とするものであり、上述したような他の溶媒を併用することは何ら限定するものではない。 ｄ−リモネンの発泡ポリスチレンに対する溶解力は、固形分濃度５０〜６０質量パーセントまで可能であり、高濃度であるほど次工程にとって効率的となる。ここで、リモネンは、植物界に広く存在するモノテルペン炭化水素の１つであり、右旋性（Ｄ）及び左旋性（Ｌ）の異性体からなるリモネン、旋光性のない不活性（ＤＬ）リモネンがあり、レモン様の香気がある液体である。ｄ−リモネンは、ミカン油、レモン油、オレンジ油、樟脳白油などから製造され、その沸点は１７７℃である。 発泡ポリスチレンの溶解に当たって、回収された発泡ポリスチレンはその用途によって形態、大きさなど様々であり、ｄ−リモネンに溶解させる場合に該ｄ−リモネンの入った容器に応じた大きさに適宜破砕し、これを投入して溶解させることである。 第２の工程は、ポリスチレン溶液を加熱・気化してポリスチレンを分離する工程である。 第２の工程では、上記第１の工程で発泡ポリスチレンを溶解させたポリスチレン溶液を用いて、その溶媒を回収することとポリスチレンを単離することにある。 まず、ポリスチレン溶液は、密閉容器に投入して該ポリスチレン溶液中の溶媒を加熱・気化させるが、溶媒であるｄ−リモネンの沸点１７７℃の温度以上に該ポリスチレン溶液を加熱することによりｄ−リモネンを回収することができる。この場合、不活性ガス、例えば窒素ガスを用いて密閉容器内の酸素を置換し、減圧下で加熱して該溶媒のｄ−リモネンを気化させる。酸素の不活性ガスへの置換は、ポリスチレンおよび溶媒の酸化を防止し、回収されたポリスチレンおよび溶媒の品質低下を防ぐことになる。ポリスチレン溶液の加熱・気化について具体的には、例えば、特開平８−８５７３３号公報、同８−８５７３５号公報などに記載される方法を用いることができる。 第３の工程は、上記第２の工程で回収されたポリスチレンをスチレンモノマーとして再生する工程である。 第３の工程は、単離されたポリスチレンを次工程の原料とするスチレンモノマーに再生する工程である。ポリスチレンからスチレンモノマーへの再生に当たっては種々の方法があるが、いずれの方法を用いてもよい。例えば、破砕などにより顆粒状になったポリスチレンを原料投入装置により加熱溶融し、定量的に熱分解装置に連続供給する。熱分解装置では約７００℃でポリスチレンを熱分解しスチレンを含む熱分解蒸気を発生させる。熱分解装置で発生した蒸気を回収し、２本の蒸留搭で低沸点および高沸点の不純物を分離し、高純度のスチレンモノマーとして回収する。この方法では熱分解は減圧状態で行うが、特に触媒などは使用しない方法である。 また、特開平８−７３６４７号公報に記載される酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化カリウムなどのアルカリ金属酸化物若しくはアルカリ土類金属酸化物、または酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄などの塩基性の遷移金属酸化物のような固体塩基性触媒を用い、ポリスチレンを接触分解する方法である。 第４の工程は、上述した第３の工程で再生された該スチレンモノマーを原料とし、フリーデルクラフト反応を用いて１，１−ジアリールエタンを生成する工程である。 第４の工程において、１，１−ジアリールエタンは、上記第３の工程で再生されたスチレンモノマーと、アルキルベンゼン誘導体をフリーデルクラフト型触媒の存在下反応せしめることにより容易に合成することができる。 上記第１〜３の工程により、様々の用途で使用された後の発泡ポリスチレンは、第４の工程によって再び新たな用途として再利用可能となる。 すなわち、本発明においては、第１〜第４の工程によって発泡ポリスチレンを感圧複写紙用の電子供与性を有する無色染料を溶解する溶媒とするものであり、従来の石油ナフサを原料とする製造方法に代わって、発泡ポリスチレンのリサイクル化方法から得られるもので、資源の有効利用を目的とする上で大いに寄与できる。 ここで、フリーデルクラフト型触媒として、無水塩化アルミニウム、無水臭化アルミニウム、無水塩化鉄、無水臭化鉄、無水塩化亜鉛、無水臭化亜鉛、無水塩化錫、無水臭化錫などの無水金属ハロゲン化物、五塩化リン、三塩化リン、五酸化リン、リン酸などのリン化物、硫酸、無水塩酸、無水蓚酸などの酸、などの触媒が用いられる。 １，１−ジアリールエタンとしては、例えば、１，１−ジフェニルエタン、１−フェニル−１−トリルエタン、１−フェニル−１−（エチルフェニル）エタン、１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタン、１−フェニル−１−（イソプルピルフェニル）エタン、１−フェニル−１−（ジイソプルピルフェニル）エタン、１−トリル−１−（エチルフェニル）エタン、１−トリル−１−（ジメチルフェニル）エタン、１−トリル−１−（イソプルピルフェニル）エタン、１−トリル−１−（メチルイソプルピルフェニル）エタン、１−トリル−１−（ジイソプルピルフェニル）エタン、１，１−ジエチルフェニルエタン、１−エチルフェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンなどが挙げられ、好ましくは１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンである。 続いて、感圧複写紙について、以下に説明する。本発明における感圧複写紙においては、第４の工程で得られた溶媒”１，１−ジアリールエタン”を用いて電子供与性を有する無色染料に溶解した染料溶液をマイクロカプセルに内包させ、このマイクロカプセルを保護材、バインダー、顔料などとともに感圧複写層を支持体に塗工して上葉紙とし、電子供与性の顕色剤を塗工した下葉紙をその塗工面同士を重ね、該上葉紙の非塗工面側より筆圧やタイプ圧などの圧力により該下葉紙に記録させるものである。 マイクロカプセル化法としては、コアセルベーション法（米国特許２８００４５８号明細書など）、界面重合法（特公昭４７−１７６３号公報など）、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法（特開昭５１−９０７９号公報など）などが使用できる。 マイクロカプセルの壁材としては、例えば、ポリウレタン、ポリ尿素、エポキシ樹脂、尿素／ホルマリン樹脂、メラミン／ホルマリン樹脂などが使用できる。 電子供与性の無色染料としては、例えば、トリアリルメタン系化合物、ジアリールメタン系化合物、キサンテン系化合物、チアジン系化合物、スピロピラン系化合物などが使用でき、一般に感圧記録材料や感熱記録材料に用いられているものであれば、特に制限されない。 マイクロカプセルの保護剤としては、例えば、セルロース粉末、デンプン粒子、タルク、焼成カオリン、炭酸カルシウムなどが使用できる。 電子受容性の顕色剤としては、粘土類（例えば、酸性白土、アタパルジャイトなど）、有機酸（例えば、サリチル酸の如き芳香族カルボキシ化合物、又はこれらの金属塩など）、有機酸と金属化合物の混合物、酸性重合体（例えば、フェノールーホルムアルデヒド樹脂、サリチル酸系樹脂、又はこれらの金属塩など）などが使用できる。 感圧複写層の形成に使用されるバインダーとしては、例えば、デンプン類、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、カゼイン、ゼラチンなどのプロテイン、酸化デンプン、エステル化合物デンプンなどのサッカロースのような水性天然高分子化合物、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、アクリル酸アミド／アクリル酸エステル共重合体などのような水溶性合成高分子化合物、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリル酸エステル、スチレン／ブタジエン共重合体、アクリル酸メチル／ブタジエン共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体などのラテックス、などが挙げられる。 感圧複写層中に使用される顔料としては、例えば、ケイソウ土、タルク、カオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、水酸化アルミニウム、尿素−ホルマリン樹脂などが挙げられる。 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部および％は、特に指定のない限り、すべて質量部および質量％を示す。 １）溶剤の製造 オルトキシレン１５リットルと８５％硫酸８Ｋｇを攪拌機付き３０リットルステンレス反応器に収容し、外部を氷冷し攪拌しながら３リットルのオルトキシレンと３リットルのスチレンとの混合物を少量づつ添加した。反応温度を１０℃±７℃に保持して、スチレンの添加後３０分間反応を行った。その後、さらに９８％硫酸を１．８Ｋｇ添加して、温度を２０±５℃に保持し、攪拌をさらに２０分間行った。その後、攪拌を止め、反応器を静置し、生成物の分離、回収を行った。得られた１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンの沸点は１３６．５〜１３９．５℃／４ｍｍＨｇであった。 ２）マイクロカプセルの作製 感圧複写層に用いる電子供与性の無色染料内包マイクロカプセルは、次のとおり作製した。まず、クリスタルバイオレットラクトン１０部を上記１）で得られた１−ジフェニル−１−（ジメチルフェニル）エタン９０部に加熱溶解して無色染料溶液の内相油とした。メラミン１０部と３７％ホルマリン２５部を水１００部とともに加温し、メラミン−ホルマリン初期重縮合物を得た。次いで、内相油を５％のスチレン／無水マレイン酸共重合体水溶液１５０部に乳化し、この乳化液に、上記のメラミン−ホルマリン重縮合物を添加して、液温を７０℃に２時間保持して、メラミン−ホルマリン樹脂膜を持つ無色染料溶液内包の４０％マイクロカプセル分散液を得た。得られたマイクロカプセルの平均粒子径は、約６μｍであった。 ３）感圧複写紙用上葉紙の作製 上記２）で作製した４０％マイクロカプセル分散剤３０部、小麦デンプン粒子３０部、１０％酸化デンプン水溶液５０部、水１２０部からなる感圧複写紙用の塗工液を調整した。続いて、坪量４０ｇ／ｍ２の上質紙に、上記配合の塗工液を塗工量が８ｇ／ｍ２になるように塗工して感圧複写紙用上葉紙を得た。 上記により得られた感圧複写紙用上葉紙を市販の電子受容性の顕色剤を塗工した下葉紙とその塗工面を対向させ、該上葉紙の非塗工面側より９６Ｋｇ／ｃｍのカレンダー圧により加圧して該下葉紙面に発色させたところ、市販の感圧複写紙と何ら差がなく、発色させることができた。 廃棄処理される発泡ポリスチレンを再生し、感圧複写紙用の溶媒として使用することができる。 回収された発泡ポリスチレンをｄ−リモネンからなる溶媒に溶解してポリスチレン溶液とする工程、該ポリスチレン溶液を加熱・気化してポリスチレンを分離する工程、該ポリスチレンをスチレンモノマーとして再生する工程、再生された該スチレンモノマーを原料とし、フリーデルクラフト反応を用いて１，１−ジアリールエタンを生成する工程、とからなることを特徴とする発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法。 １，１−ジアリールエタンが１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンであることを特徴とする請求項１記載の発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法。 【課題】回収された発泡ポリスチレンを感圧複写紙用の染料溶媒として有効利用することのできる発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法を提供する。【解決手段】回収された発泡ポリスチレンをｄ−リモネンからなる溶媒に溶解してポリスチレン溶液とする工程、該ポリスチレン溶液を加熱・気化してポリスチレンを分離する工程、該ポリスチレンをスチレンモノマーとして再生する工程、得られた該スチレンモノマーを原料とし、フリーデルクラフト反応を用いて１，１−ジアリールエタンを生成する工程、とからなることを特徴とする発泡ポリスチレンを用いたリサイクル化方法。好ましくは、１，１−ジアリールエタンが１−フェニル−１−（ジメチルフェニル）エタンである。【選択図】 なし