分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法、再生树脂...的制作方法

文档序号:3692674阅读:206来源:国知局
专利名称:分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法、再生树脂 ...的制作方法
技术领域
本发明涉及分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法、再生树脂组合物原料及成型体。
背景技术
近几年来,化石资源的利用是不可缺少,但由于化石资源不能再生,因此担心不久的将来会枯竭。为了解决化石资源枯竭的问题,对抑制作为化学原料的消费(省资源)、抑制作为能源的消费(省能源)技术进行了开发,抑制作为化学原料消费的技术之一,以化石资源作为原料的塑料再循环技术引人注目。但是,塑料与金属或玻璃等其他原材料相比,难以再循环,实际上还未进入实用化的阶段。特别是,由于热固性树脂固化后,不会因热而软化·熔解,在溶剂中也不溶解,因此,将其固化物作为塑料原料来再生、即再循环在技术上难以实现。
为了克服这种塑料处理或再循环中的课题,探讨了采用超临界流体或亚临界流体,对塑料进行可溶化处理的方法。例如,为了对用超临界水难以进行可溶化处理的热固性树脂进行可溶化处理及再循环,探讨了在超临界或亚临界状态的酚化合物或水/酚化合物的溶液中进行可溶化处理的方法(例如,参见专利文献1特开2001-151933号公报)。该方法可溶化酚醛树脂等的热固性树脂的固化物,能够回收低聚物成份,并能够将上述低聚物成份作为热固性树脂的原料来再利用。
然而,专利文献1中所述的技术是采用间歇式反应器的制造方法,特别是在高温高压的反应条件下,有向内部的传热迟缓或反应的均匀性等问题,作为批量生产设备是不合适的。另外,在再循环的方法中,虽然对上述低聚物成份与单核酚的再利用进行了说明,但是对该反应物中含有的固体成份残渣等的再利用方法未作任何介绍,不能说对这方面的批量生产化、商业化所必要的方案进行了公开。
另外,作为在上述超临界或亚临界状态的酚化合物或水/酚化合物的溶液中对热固性树脂进行可溶化处理的方法的改进,提出了在热固性树脂的分解·可溶化工序中添加醛类化合物而进行聚合反应,从而能够提高可回收的低聚物成份的分子量的方法(例如,参见专利文献2特开2004-161983号公报)。采用该方法,不仅能够进行可溶化处理,还能够回收更高分子量的低聚物成份,具有低聚物成份再利用时的用途宽广的优点。
但是,专利文献2中具体公开的方法,仍然采用间歇式反应器,不能说作为适于批量生产设备的方法而完成的。
另一方面,高温下连续对含纤维素成份的物质等进行液化的技术也已公开(例如,参见专利文献3特开平10-147786号公报)。但是,该技术是对较易分解的天然物质的液化技术的公开,作为批量生产的一般的方法论给与了启示,但本领域技术人员即使根据该技术想对含热固性树脂的塑料进行分解及/或可溶化,但具体如何实施得不到任何的启示。
发明的公开发明要解决的课题本发明的目的在于提供能够将含热固性树脂的工业废弃物或一般废弃物等作为树脂组合物来连续制造再生树脂组合物的原料的分解反应装置及具有该装置的再生树脂组合物原料制造系统、采用该再生树脂组合物原料制造系统的再生树脂组合物原料制造方法、和采用该再生树脂组合物原料制造方法制造的再生树脂组合物原料,以及将该再生树脂组合物原料作为树脂组合物而成型的成型体。
上述目的可通过下列(1)~(27)中记载的本发明实现。
(1)一种分解反应装置,其是分解处理热固性树脂的分解反应装置,其特征在于,包括导入部,其导入将含热固性树脂的树脂组合物和、含上述热固性树脂的单体成份或该单体成份的衍生物的溶剂;
分解反应部,其通过对上述树脂组合物及上述溶剂进行加热·加压,使上述溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将上述热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物;排出部,其排出上述第一处理回收物,而且,向上述导入部导入上述树脂组合物及上述溶剂、在上述分解反应部的上述热固性树脂的分解处理、从上述排出部的上述第一处理回收物的排出均可连续进行。
(2)按照上述(1)所述的分解反应装置,其中,上述分解反应部由管式反应器构成,在其内部边流通上述树脂组合物及上述溶剂边进行分解处理。
(3)按照上述(2)所述的分解反应装置,其中,当将上述管式反应器的长度作为L[m]、将上述管式反应器的内径作为D[m]时,L/D为10~5000。
(4)按照上述(2)或(3)所述的分解反应装置,其中,在上述管式反应器的内部设置有静态混合器。
(5)按照上述(1)~(4)中的任何一项所述的分解反应装置,其中,在上述分解反应部的处理温度为200~500℃。
(6)按照上述(1)~(5)中任何一项所述的分解反应装置,其中,上述分解反应部内的压力为1~60MPa。
(7)按照上述(1)~(6)中任何一项所述的分解反应装置,其中,在上述分解反应部的空间时间为1~60分钟。
(8)按照上述(1)~(7)中任何一项所述的分解反应装置,其中,向上述导入部导入上述树脂组合物与上述溶剂的混合物,在上述导入部中的上述混合物的粘度为0.001~1000Pa·s。
(9)按照上述(1)~(8)中任何一项所述的分解反应装置,其中,具有向上述导入部连续供给上述树脂组合物及上述溶剂的供给部。
(10)按照上述(9)所述的分解反应装置,其中,上述供给部具有将上述树脂组合物与上述溶剂进行混合而得到混合物的混合装置。
(11)按照上述(9)或(10)所述的分解反应装置,其中,上述供给部具有对上述树脂组合物及上述溶剂进行加压而供给上述导入部的加压装置。
(12)按照上述(9)~(11)中任何一项所述的分解反应装置,其中,上述供给部将上述树脂组合物及上述溶剂与碱性催化剂一起供给上述导入部。
(13)一种再生树脂组合物原料制造系统,其特征在于,具有上述(1)~(12)中任何一项所述的分解反应装置,且将从上述分解反应装置的上述排出部排出的上述第一处理回收物及/或对其进行处理的第二处理回收物中的至少一部分作为再生树脂组合物的原料。
(14)按照上述(13)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有导入上述第一处理回收物与多官能化合物,使上述再生树脂与上述多官能化合物进行聚合反应,从而得到含高分子量化的再生树脂的上述第二处理回收物的聚合反应装置。
(15)按照上述(14)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从上述第一处理回收物分离并去除固体成份残渣的第一分离部;从上述第二处理回收物分离并提取含高分子量化的上述再生树脂与含上述溶剂的低沸点成份的第二分离部,并且在上述第一分离部与上述第二分离部之间设置有上述聚合反应装置。
(16)按照上述(14)或(15)中所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应装置具有使上述再生树脂与多官能化合物进行聚合反应,从而得到上述第二处理回收物的聚合反应部,并且,向上述聚合反应部导入上述再生树脂及上述多官能化合物、在上述聚合反应部的上述聚合反应,从上述聚合反应部排出上述第二处理回收物均连续地进行。
(17)按照上述(16)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应部由反应管式反应器构成,在其内部设置有静态混合器。
(18)按照上述(16)或(17)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,在上述聚合反应部的处理温度为100~400℃。
(19)按照上述(16)~(18)中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应部内的压力为60MPa以下。
(20)按照上述(16)~(19)中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应部的空间时间为1~60分钟。
(21)按照上述(13)~(20)中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从上述第一处理回收物及/或上述第二处理回收物分离并去除固体成份残渣的第一分离部。
(22)按照上述(21)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从去除了上述固体成份残渣后的上述第一处理回收物及/或上述第二处理回收物中,分离并提取上述再生树脂及/或上述高分子量化的再生树脂和、含上述溶剂的低沸点成份的第二分离部。
(23)按照上述(22)所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,在上述第二分离部中,连接有将在上述第二分离部提取的上述低沸点成份返回至上述分解反应装置的上述导入部侧的返回管路。
(24)按照上述(21)~(23)中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述分解反应装置和上述第一分离部,是通过对从上述分解反应装置排出的上述第一处理回收物加以冷却的冷却装置而连接。
(25)一种再生树脂组合物原料制造方法,其是采用上述(13)~(24)中任何一种所述的再生树脂组合物原料制造系统来制得再生树脂组合物原料的再生树脂组合物原料制造方法,其特征在于,向上述分解反应装置的上述导入部连续导入上述树脂组合物及上述溶剂;在上述分解反应装置的上述分解反应部,通过对上述树脂组合物及上述溶剂进行加热·加压,使上述溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有使上述热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物;从上述分解反应装置的上述排出部连续排出上述第一处理回收物,并且将上述第一处理回收物及/或对其进行处理的第二处理回收物中的至少一部分作为再生树脂组合物的原料。
(26)一种再生树脂组合物原料,其特征在于,通过上述(25)所述的再生树脂组合物原料制造方法而得到。
(27)一种成型体,其特征在于,采用上述(26)所述的再生树脂组合物原料进行成型。
附图的简单说明

图1是本发明的第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图。
图2是设置在图1所示的再生树脂组合物原料制造系统的分解反应装置本体的剖视图。
图3是设置在本发明的第二实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的分解反应装置本体的剖视图。
图4是本发明的第三实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图。
图5是本发明的第四实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图。
用于实施发明的最佳方式以下对本发明的分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法、再生树脂组合物原料、及成型体进行详细说明。
<第一实施方案>
首先,根据图1及图2,说明本发明的第一实施方案。
图1是本发明的第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图,图2是设置在图1所示的再生树脂组合物原料制造系统的分解反应装置本体的剖面图。
首先,对本发明的再生树脂组合物原料制造系统,即,对用于本发明的再生树脂组合物原料制造方法的系统加以说明。
图1所示的再生树脂组合物原料制造系统1,是通过对含热固性树脂的树脂组合物(以下简称为「树脂组合物」)与,含构成树脂组合物中的热固性树脂的单体成份或该单体成份衍生物的溶剂(以下简称为「溶剂」)的混合物进行加热·加压,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将树脂组合物中的热固性树脂低分子量化的再生树脂(以下简称为「再生树脂」)的处理回收物,并将其中的一部分作为再生树脂组合物的原料(以下称作「再生树脂组合物原料」)。
特别是,本发明的主要特征在于,连续进行热固性树脂的分解处理操作。还有,在本说明书中,分解处理包括通过化学分解的处理、及/或通过物理的可溶化的处理。另外,连续操作是与间歇操作形成对比的操作方式。即,连续操作,是指将树脂组合物及该处理所必要的物质以一定的比例(流量)连续地导入装置内而进行处理,并连续排出该处理回收物的操作方式。借此,在规定的操作条件,保持规定的物质的物理·化学变化速度下,能够在所谓的稳定状态下进行操作。与此相比,间歇操作是指每次处理时,将某种量的树脂组合物装入到装置内,进行一定时间的操作,完成目的处理后,一并将装置内的处理回收物加以排出的方式。
因此,按照本发明,能够连续有效地对树脂组合物中的热固性树脂进行分解处理,回收该处理回收物中含有的再生树脂、固体成份残渣、低沸点成份等,并将该回收物作为作塑料的原料来再利用。
如上所述的再生树脂组合物原料制造系统1,如图1所示,具有通过对树脂组合物与溶剂的混合物(以下简称为「混合物」)进行加热·加压,用连续操作对树脂组合物中的热固性树脂进行分解处理(即,使其成为溶剂中可溶的状态)的分解反应装置2。而且,在该分解反应装置2的排出侧依次连接有冷却装置4、作为固液分离装置的第一分离部51、作为气液分离装置的第二分离部52。以下依次详细说明分解反应装置2、冷却装置4、第一分离部51、第二分离部52。
分解反应装置2具有用于分解处理热固性树脂的分解反应装置本体21以及、向该分解反应装置本体21供给混合物的供给部3。
供给部3具有将树脂组合物与溶剂进行混合的混合装置31、从混合装置31向分解反应装置本体21(后述的反应器22的导入部222)加压混合物的加压装置32。
混合装置31通过开闭阀34与存放树脂组合物的漏斗35连接。对该漏斗35中存放的树脂组合物的形态未作特别的限定,例如,固体状、液体状、半固体状的任何一种均可。
另外,当采用的树脂组合物为液体状时,优选以适于液体状物质的添加的滴加装置或喷雾等装置来代替漏斗35使用。
作为混合装置31,只要能够将树脂组合物与溶剂进行混合的即可,未作特别限定,例如,可以举出采用螺旋桨的混合、或具有使混合容器旋转来进行混合的结构的混合装置等。更具体地说,作为混合装置31,例如,可以举出具有锚型或螺旋状型搅拌叶片的搅拌槽、螺旋挤出机、捏合机等。
这种混合装置31与具有开闭阀36的导入管37连接,通过该导入管37将溶剂导入到混合装置31内。该导入管37具有用于从后述的第二分离部52向混合装置31内返回溶剂的导入管37a以及,用于将溶剂从再生树脂组合物制造系统1的外部导入混合装置31的导入管37b。开闭阀36具有设置在导入管37a的开闭阀36a以及、设置在导入管37b的开闭阀36b。
这种混合装置31,通过开闭阀33,与加压装置32连接。
加压装置32,将混合物从混合装置31向分解反应装置本体21边加压边供给。
作为上述加压装置32,可根据混合物的特性或粘度等状况加以适当选择,只要能够将混合物向分解反应装置本体21边加压边供给的即可,未作特别限定,例如,当采用浆液状混合物时,可以采用注射泵、柱塞泵、隔膜泵等的压送装置,另外,当采用较大的块状物与液体物质加以混合的膏状混合物时,可以采用单轴或双轴挤出机等用机械力送入的装置等。
如图2所示,分解反应装置本体21,具有由螺旋状延伸的管状体构成的管式反应器22和、加热反应器22的加热器23。
管式反应器22,是边将混合物流过其管路边进行分解处理的反应器。另外,管式反应器22的一端(图2的上端)与上述加压装置32连接,而另一端(图2的下端)则通过冷却装置4与第一分离部51连接。
即,管式反应器22,构成通过对其内部的混合物进行加热·加压,使溶剂处于超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物的分解反应部221,另外,其一端构成导入混合物的导入部222,而另一端则构成排出第一处理回收物的排出部223。
换言之,分解反应装置2具有导入混合物的导入部222;通过对混合物进行加热·加压,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物的分解反应部221;排出第一处理回收物的排出部223。
这种管式反应器22,由于形成了向垂直方向延伸的螺旋状,可以加大混合物在水平方向的移动量。其结果是,管式反应器22内的混合物中的固体成份在重力方向(下方)沉降,从而可以防止管式反应器22的管路入口或出口的堵塞。
这种分解反应装置2,向其导入部222的混合物的导入、在分解反应部221中对混合物的分解处理、从排出部223的第一处理回收物的排出均可连续地进行。因此,能够对树脂组合物中的热固性树脂连续有效地进行分解处理。
这种反应装置21,从上述供给部3向导入部222导入混合物,在分解反应部221通过加压装置32对其进行加压的同时,通过加热器21a进行加热,使混合物中的溶剂达到超临界状态或亚临界状态,将混合物中的热固性树脂低分子量化,从而得到第一处理回收物,并将其从排出部223排至冷却装置4。
另外,当将管式反应器22的长度为L[m]、将管式反应器22的内径为D[m]时,优选L/D为10~5000、更优选为20~2000。由此,可确保分解处理所必要的空间时间的同时,能够将管式反应器22内的混合物达到分解处理所必要的高温高压。
与此相比,当L/D低于上述下限值时,由于流过管式反应器22内的树脂组合物与溶剂各自的线速度(流通速度)显著降低,空间时间的分布变得不均匀,根据管内的位置分解反应的程度也变得不均匀,另外,当树脂组合物中含固体成份时,有时产生固体成份的沉淀。特别是,当D过大时,必需采用壁厚的管式反应器来确保分解反应所必要的耐压性,在管式反应器的加热或冷却时,有时会降低传热效率。另一方面,当L/D超过上述上限值时,由于流过管式反应器22内的树脂组合物与溶剂的各自的线速度(流通速度)加大,空间时间的分布均匀,根据管内位置的分解反应的程度也可达到均匀,另外,当树脂组合物中含固体成份时,具有可以防止固体成份的沉淀的优点,但是,当D过小时,压力损失加大,或者固体成份有可能堵塞管式反应器的管路。
另外,在管式反应器22的内部优选设置有静态混合器。由此,可促进树脂组合物与溶剂的混合,或可以防止混合物中的树脂组合物与溶剂的分离。其结果是,可以防止管式反应器22内的固体成份的沉降·堆积的同时,优化分解处理的处理效率。
冷却装置4,是用于冷却高温的第一处理回收物,并将后述的第一分离部51中的固液分离成为可能的装置。另外,如果后述的在第一分离部51中的固液分离可能的话,则也可以省略冷却装置4。
第一分离部51,可将第一处理回收物分离为再生树脂及低沸点成份和固体成份残渣。而且,第一分离部51,能够将固体成份残渣作为再生树脂组合物原料加以回收的同时,将再生树脂及低沸点成份供给第二分离部52。
作为第一分离部51,只要具有上述功能的即可而未作特别的限定,例如,可以采用通过旋风分离、重力沉降、过滤、离心分离等方法的装置。借此,可从第一处理回收物中除去固体成份残渣(去除)。
该第一分离部51,通过开闭阀53与作为气液分离装置的第二分离部52连接。
第二分离部52,从第一分离部51接收固液分离的对象物(主要由再生树脂及低沸点成份构成),并将其分离成再生树脂与低沸点成份。而且,第二分离部52,可将再生树脂作为再生树脂组合物的原料来回收。另外,第二分离部52上连接有将低沸点成份返回至混合装置31的返回管路54连接。另外,除再生树脂及低沸点成份以外的物质则作为废液排出。该废液可作为再生树脂组合物的原料进行再利用。
作为第二分离部52,只要具有上述功能的即可而未作特别限定,例如,可以采用通过简单蒸馏、减压蒸馏、闪蒸馏、分子蒸馏、水蒸气蒸馏、萃取等方法的装置。借此,可分别回收低沸点成份与再生树脂。
而且,第一分离部51及第二分离部52,可根据再生树脂、固体成份残渣、及低沸点成份等的第一处理回收物的再利用方式适当选择,也可以不设置第一分离部51及第二分离部52中的任何一方。
另外,当由于固液分离的对象物的粘度高等原因而难以进行固液分离时,也可以用溶剂稀释固液分离的对象物。另外,也可以通过加压过滤或减压过滤等的过滤操作对固体成份残渣进行分离后,进一步通过简单蒸馏或减压蒸馏等,除去其滤液中的水或丙酮等比溶剂沸点低的馏分,然后,通过减压蒸馏等蒸馏取出溶剂。另外,当馏分中含有接近溶剂沸点的成份或比溶剂沸点高的成份时,也可进行使用蒸馏塔的多级分离。
另外,当分别分离·回收再生树脂、固体成份残渣、低沸点成份时,也可以采用如上所述的方法,但是,当将再生树脂与固体成份残渣的混合物作为再生树脂组合物的原料加以再利用时,则省略固体成份残渣的分离,仅进行低沸点成份的分离,从而分别分离·回收再生树脂与固体成份残渣的混合物、低沸点成份即可。另外,当将根据分解处理的第一处理回收物全部一并作为再生树脂组合物的原料加以再利用时,省略第一分离部51及第二分离部52,将再生树脂、固体成份残渣及低沸点成份等的混合物作为再生树脂组合物的原料加以再利用即可。
在这里,对该再生树脂组合物原料制造系统1的运行,即,本发明的再生树脂组合物原料制造方法加以说明。
本实施方案的再生树脂组合物原料制造方法,是采用上述再生树脂组合物原料制造系统1,制得再生树脂组合物的原料的方法。
该再生树脂组合物原料制造方法,具有[A]从供给部3向导入部222连续导入混合物的供给工序;[B]在分解反应部221,通过对混合物进行加热·加压,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物的分解处理工序;[C]从排出部223连续排出第一处理回收物,并将其中的至少一部分作为再生树脂组合物原料的回收工序。以下依次说明各[A]~[C]工序。
供给工序-A1-
首先,从供给部3向分解反应装置本体21的导入部222连续导入混合物。
具体地说明,首先,在混合装置31中,将含热固性树脂的树脂组合物和、由构成热固性树脂的单体成份或类似于该单体成份的成份而成的溶剂进行混合。此时,树脂组合物从漏斗35通过打开状态的开闭阀34供给混合装置31。另外,溶剂从导入管37通打过开状态的开闭阀36供给混合装置。
作为含热固性树脂的树脂组合物,只要是含有热固性树脂的即可而未作特别的限定,可以采用工业废弃物或一般废弃物等。
作为树脂组合物中的热固性树脂,未作特别的限定,例如,可以举出酚醛树脂、环氧树脂、蜜胺树脂、脲树脂、聚酯(不饱和聚酯)树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂、聚氨酯树脂、马来酰亚胺树脂、氰酸酯等,可单独使用其中的一种,也可以两种以上组合使用。其中,从处理效率的观点看,特别是作为热固性树脂,优选使用酚醛清漆树脂、可溶酚醛树脂等的酚醛树脂;双酚A型环氧、邻甲酚酚醛清漆环氧、联苯型环氧、芳烷基型环氧等环氧树脂是优选的。这些既可单独使用一种,也可以两种以上组合使用。
另外,树脂组合物即可以单独由热固性树脂构成,也可以含有热固性树脂以外的物质。
当树脂组合物单独由热固性树脂构成时,热固性树脂可以是固化状态、半固化状态、未固化状态的任何一种,也可以是这些状态中的两种以上状态的组合,进一步,也可以是含溶剂的如清漆的液体。
当树脂组合物含热固性树脂以外的物质时,作为该热固性树脂以外的物质,在树脂组合物中也可以含有通过分解处理不产生低分子量化的物质。作为这种物质,例如,可以举出热塑性树脂等的有机材料,玻璃、金属、金属化合物等的无机材料等。
因此,作为含热固性树脂的树脂组合物,可以采用含二氧化硅、玻璃纤维、木粉等填充材料的成型材料或成型品,在玻璃布等的无机类或纸、布等有机类基材中浸渍了树脂的层压板,在其上粘贴铜箔等金属箔的覆金属层压板,进一步将加工覆铜层压板等而得到的如印刷电路板等的塑料制品等。
当采用上述成型品或塑料制品等作为含热固性树脂的树脂组合物时,优选对固体的块状物预先加以粉碎、制成粉状体后,通过漏斗35供给混合装置31。另外,即使用固体的块状物作为树脂组合物,但在用泵32进行加压或在反应装置21的处理中,通过剪切力等能够同时对块状物进行粉碎、切断时,没有必要预先粉碎固体块状物而制成粉状体后再供给漏斗35。
采用由粉状体构成的树脂组合物时,其最大粒径优选为1000μm以下。借此,能够较简单地优化分解处理的处理效率。与此相比,当由粉状体构成的树脂组合物的最大粒径大于1000μm时,根据处理条件,有时在分解处理中未分解成份增多。
另一方面,作为溶剂,是含有如上所述的构成热固性树脂的单体成份或该单体成份的衍生物(以下简称为「构成单体成份类」)的溶剂,只要是达到超临界状态或亚临界状态时能够分解处理(即低分子量化)热固性树脂的即可而未作特别的限定,例如,可以采用酚类化合物、蜜胺类化合物等。
作为酚类化合物,只要是芳香环的碳原子上结合的氢原子的至少一个被羟基取代的化合物即可,未作特别的限定,例如,苯酚、甲酚、二甲酚、烷基取代酚等的单核一元酚化合物;间苯二酚、儿茶酚等的单核多元酚化合物;芳基取代酚、萘酚、羟基蒽、羟基菲等多核一元酚化合物;双酚A、双酚F、二羟基联苯等多核多元酚化合物;上述的单核一元酚化合物、单核多元酚化合物、多核一元酚化合物、多核多元酚化合物与醛或酮化合物反应而合成的多核体等,这些既可单独使用一种,也可以两种以上组合使用。
作为蜜胺类化合物,例如,可以优选使用蜜胺、甲基胍胺、苯鸟粪胺等化合物(蜜胺的氨基被其他官能团取代的化合物)。
其中,作为溶剂使用的构成单体成份类,优选采用酚类化合物,进一步,作为酚类化合物,优选采用单核一元酚化合物,特别是优选采用苯酚。借此,可以谋求优良的分解处理效率以及低成本。
另外,溶剂既可以仅由如上所述的构成单体成份类构成,也可以含有其他成份。
例如,作为溶剂中含有的其他成份,可以举出水;甲醇、乙醇等的单元醇类;乙二醇、丙二醇等的二醇类;酮类、醚类、酯类、有机酸类、酸酐类等,这些既可以单独使用其中的一种,也可以两种以上组合使用。其中,作为溶剂中含有的其他成份,从影响分解处理效果及容易得到等方面考虑,优选采用水。
另外,作为其他成份相对于构成单体成份类的混合比例,相对于构成单体成份类100重量份,优选其他成份的比例为1~500重量份;相对于构成单体成份类100重量份,更优选其他成份的比例为5~50重量份。由此,可以较简单地达到分解处理的优良的处理速度。与此相比,当其他成份的添加量比上述上限值多时,分解处理的处理速度有时降低。另一方面,当其他成份的添加量比上述下限值少时,分解处理的处理速度有时也降低。
作为混合物中的树脂组合物与溶剂的混合比例,相对于树脂组合物100重量份,优选溶剂为50~1000重量份;相对于树脂组合物100重量份,更优选溶剂为100~400重量份。由此,可较简单地平稳进行热固性树脂的分解处理。与此相比,当溶剂的比例低于上述下限值时,分解处理有时难以平稳地进行。另一方面,当溶剂的比例超过上述上限值时,得不到特别好的效果,用于加热的能量有时增加。
另外,为了促进分解处理,可以使混合物中含酸或碱性催化剂。
作为催化剂,碱性催化剂是优选的。借此,再循环时的电气特性或腐食等问题减少。作为该碱性催化剂,只要在分解处理时对溶剂或热固性树脂起到作为碱的作用的即可,而未作特别限定,可以采用各种无机类的碱性催化剂、各种有机类的碱性催化剂。
其中,作为催化剂,优选碱金属、碱土类金属的氢氧化物等的无机类碱性催化剂,特别是,从对树脂的电气特性等影响小的方面考虑,更优选氢氧化钙或氢氧化镁。
相对于含热固性树脂的树脂组合物100重量份,上述催化剂的添加量优选为0.05~100重量份、更优选为0.1~10重量份。借此,可有效促进分解处理。与此相比,当催化剂的添加量少于上述下限值时,回收的再生树脂的特性有时降低。例如,当热固性树脂为酚醛树脂时,有时发生因副反应的羟基的减少。另一方面,当催化剂的添加量高于上述上限值时,采用回收的再生树脂的再生树脂组合物的电气特性有时降低。
还有,即使不添加催化剂也可以有效进行分解处理时,可以省略催化剂的添加。在这种情况下,具有不必进行处理后的催化剂分离操作的优点。
另外,混合装置31中得到的混合物的粘度,优选在23±0.2℃下为0.001~1000Pa·s。特别是,这种粘度的混合物,优选为浆液状。借此,可较简单地得到分解处理的优良的处理效率。与此相比,当混合物的粘度低于0.001Pa·s时,回收的再生树脂的分子量有变小的倾向,当大于1000Pa·s时,有时管式反应器22内发生堵塞或回收的再生树脂的流动性或固化性受损。
另外,上述混合物的粘度,当混合物为浆液状时,意指在23±0.2℃温度范围内得到的粘度,作为粘度计,优选采用在JIS-Z8803「液体的粘度—测定方法」的分类中的圆锥平板型旋转粘度计。测定方法采用按照JIS-K7117-2的「塑料—液体状,乳浊状或分散状的树脂—根据旋转粘度计的一定剪切速度下的粘度测定方法」,在温度控制系统中,将旋转速度控制在一定的速度来进行的、恒定剪切速度测定是优选的。
-A2-将如此得到的混合物,借助泵32的驱动从混合装置31通过打开状态的开闭阀33导入到导入部222。
分解处理工序经过导入部222,将树脂组合物与溶剂的混合物供给分解反应部221,为使混合物中的溶剂达到超临界状态或亚临界状态,用加压装置32进行加压的同时用加热器23进行加热。借此,使混合物中的热固性树脂低分子量化,得到含再生树脂的第一处理回收物。
此时,分解反应部221的处理温度可根据树脂组合物的种类等进行适当的选择,但优选为200~500℃,更优选为200~450℃。由此,分解处理可在较短时间内稳定进行。与此相比,当处理温度低于上述下限值时,分解处理需要长时间,分解处理有时困难。另一方面,当超过上述上限值时,分解反应部221中容易产生主要因热自由基的不规则的反应。
另外,分解反应部221内的压力(即,树脂组合物及溶剂的混合物的压力),根据需要,控制为适于分解处理的压力是优选的。更具体地说,优选分解反应部221内的压力为1~60MPa,更优选为2~45MPa是更优选的。借此,既抑制成本,又可有效进行分解处理。与此相比,当压力低于上述下限值时,由于溶剂气化等原因,分解处理有时不能进行。另一方面,当压力超过上述上限值时,耐压设计需要大量的费用。
另外,分解反应部221的空间时间,可根据其他处理条件等加以适当的选择,但优选为1~60分钟。借此,可以谋求适于再循环的分子量的再生树脂收率的提高。于此相比,当空间时间低于上述下限值时,分解处理有可能不能充分进行。另一方面,当空间时间超过上述上限值时,再生树脂的低分子量化过分进行,生产效率上有可能发生问题。
另外,在本说明书中的「空间时间」,是当将管式反应器的容积作为V[m3]、将流过管式反应器内的树脂组合物与溶剂的混合物的流速作为v[m3/min]时,用「空间时间」=V/v定义的。另外,连续式反应器中的空间时间,对应于间歇式反应器中的反应时间。
回收工序将在分解反应部21a中通过分解处理产生的第一处理回收物,从排出部223排至冷却装置4。
在冷却装置4中被冷却的第一处理回收物,在第一分离部51中,被分离(提取)为再生树脂及低沸点成份和、固体成份残渣。在固液分离装置51中除去了固体成份残渣的第一处理回收物、即再生树脂及低沸点成份,被供给到第二分离部52,固体成份残渣作为再生树脂组合物的原料被回收。
而且,在第一分离部51中除去了固体成份残渣的第一处理回收物,在第二分离部52中分离为再生树脂与低沸点成份。再生树脂作为再生树脂组合物的原料被回收,低沸点成份通过返回管路35返回至供给部3,作为溶剂被再利用。
如上所述,作为再生树脂组合物的原料,主要得到在第一分离部51中回收的固体成份残渣和、第二分离部52中回收的再生树脂及低沸点成份。
作为再生树脂组合物的原料得到的再生树脂,主要是由将热固性树脂低分子量化的物质构成。另外,优选该再生树脂为将重均分子量为200~10000的再生树脂按重量比含有50%以上的物质。借此,可以得到适合作为再生树脂组合物原料的再生树脂。
另外,上述重均分子量为200~10000的再生树脂中,除了将热固性树脂低分子量化的物质以外,树脂组合物中有时还含有机类充填剂或基材、它们的分解物等。另外,作为再生树脂组合物原料得到的再生树脂中,除重均分子量为200~10000的再生树脂以外,有时还含有重均分子量为10000以上的再生树脂。
另外,对通常的热固性树脂进行分解处理时,上述重均分子量为200~10000的再生树脂,由构成热固性树脂的单体的约2~100核体来构成。
更具体地说,作为通过热固性树脂的低分子量化而得到的再生树脂的代表例子,当树脂组合物的热固性树脂为酚醛树脂时,可以举出酚骨架的核间通过亚甲基键结合的酚醛树脂或低聚物。作为其他例子,当树脂组合物中的热固性树脂为蜜胺树脂时,可以举出蜜胺骨架的核间通过亚甲基键结合的蜜胺树脂或低聚物,另外,当树脂组合物中的热固性树脂为脲醛树脂时,可以举出脲骨架的核间通过亚甲基键结合的脲醛树脂或低聚物,进一步,当树脂组合物中作为热固性树脂分别含酚醛树脂与蜜胺树脂及脲醛树脂时,可以举出这些各自的树脂或低聚物或、酚骨架、蜜胺骨架、脲骨架分别通过亚甲基键共聚合的结构的化合物等。而且,这些再生树脂仅为一例,作为再生树脂组合物的原料而得到的再生树脂不受任何限制。
上述再生树脂中,由于其分子量与制造含热固性树脂的成型体等时使用的预聚物的分子量同等水平,因此,通过根据需要进行的精制,可将再生树脂作为用热固性树脂作原料的成型体等的化学原料(预聚物)来加以再利用。
另外,作为再生树脂组合物的原料而得到的固体成份残渣,通常其主要成份为树脂组合物的未分解成份、树脂组合物的聚合谈话生成物、树脂组合物中含有的填充材料、碱性催化剂等。
这种固体成份残渣,例如,可作为热固性树脂等的树脂复合材料的填充材料或基材,再利用于路基材料、玻璃、及水泥等树脂组合物或基材等中。
另外,作为再生树脂组合物的原料而得到的低沸点成份,包括溶剂或、树脂组合物分解时生成的低分子量化合物、以及固液分离时任意使用的稀释溶剂等。
这种低沸点成份,如本实施方案所述,优选将其返回至供给部3,作为溶剂进行再利用,但如作为合成树脂原料加以再利用等,也可以再利用于一般的将热固性树脂作为原料的用途中。此时,根据需要,既可以仅取出低沸点成份中的必要馏分加以利用,也可以添加新的酚化合物或水等溶剂。
另外,也可以京通过分解处理得到的全部的第一处理回收物一并进行再循环,例如,可将含固体成份残渣的状态作为再生树脂组合物的原料,再利用于用热固性树脂作原料的用途中。
<第二实施方案>
其次,根据图3,说明本发明的第二实施方案。
图3是本发明的第二实施方案中设置在再生树脂组合物原料制造系统的分解反应装置本体的剖面图。
以下,对第二实施方案,以与上述第一实施方案不同点作为中心进行说明,同样的事项则省略其说明。
本实施方案的再生树脂组合物原料制造系统,除分解反应装置本体的结构不同以外,与上述第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统相同。
即,本实施方案的再生树脂组合物原料制造系统,在上述第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统中,用图3所示的分解反应装置本体21a来代替分解反应装置本体21。
如图3所示,分解反应装置本体21a具有管式反应器22a和、加热管式反应器22a的加热器23a。
管式反应器22a具有按直线状延伸的多个管状体224和、连结管状体224的彼此之间的多个连结体225。该管式反应器22a,其内部可流通混合物。
管状体224与连结体225,被设置成互相可分离。借此,当在管状体224内或连结体225内固着混合物或第一处理回收物,或当管状体224或连结体225受损时,可将其从分解反应装置本体21a卸下,可容易进行修理或更换等维修。
另外,管式反应器22a,从其一端(图3的上端)接受混合物的供给,从另一端(图3的下端)排出第一处理回收物。
即,管式反应器22a,构成通过内部对混合物进行加热·加压,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物的分解反应部221a,并且其一端构成导入混合物的导入部222a,另一端构成排出第一处理回收物的排出部223a。
换言之,分解反应装置本体21a具有导入混合物的导入部222a;通过对混合物进行加热·加压,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物的分解反应部221a;排出第一处理回收物的排出部223a。
这种分解反应装置本体21a,与上述第一实施方案中的分解反应装置本体21同样,其向导入部222a的混合物的导入、在分解反应部221a中对混合物的分解处理、从排出部223a的第一处理回收物排出均可连续进行。因此,能够对树脂组合物中的热固性树脂连续有效地进行分解处理。
另外,管式反应器22a,优选其管路沿同一水平面而设置。借此,管式反应器22a内的混合物中的固体成份向重力方向(下方)沉降,可以防止堵塞管式反应器22a的管路入口或出口。
<第三实施方案>
其次,根据图4,说明本发明的第三实施方案。
图4是本发明的第三实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图。
下面对第二实施方案,以与上述第一实施方案的不同点作为中心进行说明,同样的事项则省略其说明。另外,在图4中,与上述第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的同样结构部分,使用相同符号。
本实施方案的再生树脂组合物原料制造系统1a,除在分解反应装置2与冷却装置4之间设置有聚合反应装置6以外,与上述第一实施方案的再生树脂组合物原料制造系统相同。
即,如图4所示,本实施方案的再生树脂组合物原料制造系统1a,在分解反应装置2与冷却装置4之间设置有聚合反应装置6。
聚合反应装置6具有导入第一处理回收物与多官能化合物,使第一处理回收物中的再生树脂与多官能化合物进行聚合反应的功能。
在该聚合反应装置6的导入侧,连接有分解反应装置2的分解反应装置本体21,聚合反应装置6设置成能够导入第一处理回收物。另外,在聚合反应装置6的导入侧,连接有加压装置7,通过该加压装置7的压力,聚合反应装置6导入多官能化合物。另一方面,在聚合反应装置6的排出侧,连接有冷却装置4,聚合反应装置6设置成将含有高分子量化的再生树脂的第二处理回收物供给至冷却装置4。
作为多官能化合物,只要能够与第一处理回收物中的再生树脂(主要是单体或低聚物)进行反应,使再生树脂高分子量化即可而未作特别的限定,例如,能够适宜地采用醛类化合物。
作为醛类化合物,例如,可以举出甲醛、多聚甲醛、三噁烷、六亚甲基四胺等的作为醛源的化合物及其水溶液是优选的,这些既可单独使用其中的一种,也可两种以上组合使用。
相对于树脂组合物中的热固性树脂100重量份,优选多官能化合物的添加量(使用比例)为1~25重量份、更优选为1~15重量份。由此,可较简单地可靠地进行聚合反应处理。与此相比,当添加量低于上述下限值时,有时得不到聚合反应(高分子量化反应)的良好效果。另一方面,当添加量高于上述上限值时,再生树脂进行凝胶化,再生树脂的回收率降低,或堵塞反应器(聚合反应部),有时不能稳定运行。
该聚合反应装置6具有使再生树脂与多官能化合物进行聚合反应的聚合反应部,并且向聚合反应部的再生树脂及多官能化合物导入、在聚合反应部的聚合反应、从聚合反应部排出第二处理回收物均可连续进行,故优选。
此时,作为聚合反应装置6,可以采用如上述第一实施方案中的分解反应装置本体21或第二实施方案的分解反应装置本体21a等的构造。此时,由分解反应装置本体21的分解反应部221或分解反应装置本体21a的分解反应部221a构成聚合反应部。
加压装置7,是用于将多官能化合物从外部向聚合反应装置6边加压边供给的装置。
作为这种加压装置7,可根据多官能化合物的特性(例如液体状、溶液状、或含固体的浆液状等)或粘度等状况加以适当选择,只要能够将多官能化合物边加压边向聚合反应装置6供给的即可而未作特别的限定,例如,可以采用注射泵、柱塞泵、隔膜泵等压送装置。
聚合反应部中的处理温度,可根据树脂组合物中的热固性树脂的种类加以适当选择即可,更具体地说,优选为100~400℃、更优选为150~300℃。借此,可在较短时间内有效地对再生树脂进行高分子化。与此相比,当处理温度低于上述下限值时,根据热固性树脂的种类等,聚合反应(高分子量化)处理需要长时间,聚合反应有时变得困难。另一方面,当处理温度高于上述上限值时,根据热固性树脂的种类等,容易产生主要因热自由基的不规则反应,或再生树脂的分子量有时降低。
作为在该聚合反应部中的加热,只要能够达到如上所述的处理温度的即可而未作特别的限定。另外,当聚合反应部的处理温度比分解反应装置本体21的分解反应部221中的处理温度低时,聚合反应部中的加热可以省略。此时,对分解反应装置本体21的第一处理回收物进行冷却或保温,将第一处理回收物以适于聚合反应的温度状态导入到聚合反应部即可。
另外,聚合反应部内的压力,根据需要,优选控制在适于聚合反应的压力。具体地说,聚合反应部内的压力优选为60MPa以下(即大气压~60MPa),更优选为大气压~30MPa是更优选的。借此,在能够降低成本的同时有效进行聚合反应。与此相比,当压力低于上述下限值时,因溶剂或多官能化合物气化等原因,聚合反应有时不能进行。另一方面,当压力超过上述上限值时,耐压设计需大量费用。
上述聚合反应部中的空间时间,可根据其他处理条件等进行适当选择,但优选为1~60分钟。借此,可以谋求提高适于再循环的分子量的再生树脂收率。与此相比,当空间时间低于上述下限值时,再生树脂的高分子量化有可能不能充分完成。另一方面,当空间时间高于上述上限值时,再生树脂的高分子量化过于进行而发生凝胶化,有可能在生产效率上产生问题。
用该聚合反应装置6进行高分子量化的再生树脂,通常具有200~100,000的分子量,并且,将分子量分布(Mw/Mn)优选为2.0以上15以下的范围、更优选为3.0以上10以下的范围的树脂成份作为主体。在这里,再生树脂的主成份的分子量,意指重均分子量(Mw)。
该高分子量化的再生树脂,由于其分子量与制造含热固性树脂的树脂组合物时使用的化学原料(预聚物)同等水平,因此,通过根据需要的精制,可作为预聚物加以再利用。另外,将具有上述200~100,000的分子量的树脂成份作为主体,是指包括具有该范围分子量的树脂成份50重量%以上,但除作为主体的分子量外,还含有超过分子量100,000的树脂成份。另外,作为具有200~100,000的分子量的树脂成份,当采用通常的热固性树脂时,为其原料单体的2~1,000核体左右。另外,将具有上述200~100,000的分子量的树脂成份作为主体的再生树脂,有时不仅含有从树脂组合物中的热固性树脂得到的成份,还包括从树脂成份中含有的有机质类填充材料或基材得到的成份。
另外,作为高分子量化的再生树脂,能够得到将上述第一回收物中含有的再生树脂的一种或两种以上与多官能化合物进行聚合反应,从而进行高分子量化的结构的再生树脂。
<第四实施方案>
其次,根据图5,说明本发明的第四实施方案。
图5表示本发明的第4实施方案的再生树脂组合物原料制造系统的概略结构图。
以下对第四实施方案,以与上述第一实施方案及第三实施方案不同之处作为中心进行说明,对同样的事项省略其说明。另外,在图5中,对与上述第一实施方案或第三实施方案的再生树脂组合物原料制造系统同样的结构部分,用相同符号表示。
本实施方案的再生树脂组合物原料制造系统1b,除了聚合反应装置6的设置位置为固液第一分离部51与第二分离部52之间以外,与上述第三实施方案的再生树脂组合物原料制造系统1a相同。
即,第一分离部51与第二分离部52,通过聚合反应装置6进行连接。如此,再生树脂组合物原料制造系统1b具有从自分解反应装置2排出的第一处理回收物分离并除去固体成份残渣的第一分离部51和、从除去固体成份残渣的第一处理回收物分离并提取再生树脂和上述溶剂及同成份的低沸点成份的第二分离部52,并在其之间设置有聚合反应装置6。
借此,在通过聚合反应装置6中的高分子量化而再生树脂的粘度上升,致使固液分离效率降低之前,能够有效地分离、提取固体成份残渣。
以上,根据优选实施方案对本发明中进行了说明,但本发明并不限于此。
例如,构成本发明的分解反应装置及再生树脂组合物原料制造系统的各部,可用发挥同样功能的任意结构进行置换,或追加其结构。
另外,在上述第一~四实施方案中,采用如图2或图3所示的管式反应器构成分解反应部,但只要能对树脂组合物中的热固性树脂进行连续的分解处理即可,并不限于此。即,分解反应部可以由各种管式反应器或各种槽型反应器等的流通式反应器构成。但是,在这种流通式反应器中,优选采用图2或图3所示的管式反应器。
另外,作为构成分解反应部的反应器采用流通式反应器时,分解反应部内不必达到均匀的温度,例如,前段与后段可以不同。此时,可在前段使溶剂与树脂组合物亲和或膨润,在后段,则可以进行用于使低分子量化顺利进行的预处理。另外,在后段,可根据需要,也可设置温度倾斜或温度分布。
另外,在上述第一~四实施方案中,设置成将树脂组合物与溶剂的混合物供给导入部,但也可以将树脂组合物与溶剂分别供给导入部。即,也可以省略混合装置31。另外,树脂组合物与溶剂的混合也可以在分解反应部内进行。
另外,在上述第一~四实施方案中,通过泵等加压装置32的压力在反应装置内运送树脂组合物及溶剂,但根据需要,在分解处理部内设置利用单轴螺杆或双轴螺杆等剪切力或其他方法的搅拌装置,借此,也可在分解反应部内运送树脂组合物及溶剂。
另外,分解反应部内的树脂组合物及溶剂的加热,不限于采用上述第一~四实施方案的方法,可以采用各种加热方法。还有,作为加热方法,当处理温度在300℃左右时,从温度控制容易这点考虑,优选采用使用热介质的方法,另外,当处理温度大幅超过300℃时,优选采用直火等的加热方法。
另外,聚合反应装置也不限于上述第一~四实施方案所述的装置,可以采用与上述反应器同样的装置。
另外,在上述第一~四实施方案中,将再生树脂(处理回收物)与多官能化合物分别供给聚合反应装置,但根据需要,将再生树脂或第一处理回收物与多官能化合物进行预混合后,将其供给聚合反应装置也可。此时,作为将再生树脂或第一处理回收物与多官能化合物进行混合的方法,未作特别的限定,例如,可以举出带静态混合器的混合机、或用搅拌叶片进行机械搅拌的搅拌机。
另外,在上述第一~四实施方案中,将在分解反应装置得到的第一处理回收物分离为再生树脂、低沸点成份、固体成份残渣,但也可以不进行这种分离,将在分解反应装置中得到的第一处理回收物按原状直接用作再生树脂组合物的原料。此时,不需要第一分离部51及第二分离部52。
实施例下面说明本发明的具体实施例。
<实施例1>
酚醛树脂成型材料的处理在250g筛选粒径为750μm以下并加以配制的通用酚醛树脂成型材料(住友电木制造PM-8200)的固化物中,添加作为溶剂的650g苯酚、100g水,作为碱性催化剂的12.5g氢氧化钙,混合30分钟,制成浆液。,用东京计器制造的E型粘度计,于23℃下测定该混合物浆液的粘度,其结果为0.01Pa·s。
其次,采用具有最大流量为6L/h、最大出口压力为15MPa的泥浆泵以及,内径为6.2mm、总长为13.4m的哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金C-276(ハステロイC-276)制管式反应器的再生树脂组合物原料制造系统,并设定反应器内的温度(处理温度)为300℃、空间时间为20分钟、反应器内(分解反应部内)的压力为10MPa,将上述浆液供给管式反应器,用连续操作进行分解处理后,减压过滤固体成份残渣,用常压蒸馏从滤液蒸出水,通过减压蒸馏分馏含苯酚的低沸点成份,最后得到再生树脂。
通过该操作,得到再生树脂297g、回收固体成份残渣65g、低沸点成份488g。采用凝胶渗透气相色谱法(以下简称为GPC)分析该再生树脂,其结果是重均分子量(Mw)为3010。另外,测定羟基当量的结果为126。
测定羟基当量时,首先向1.5g再生树脂中添加10ml二噁烷、加热至60℃,使再生树脂溶解。将其冷却至室温后,添加1.5M氯乙酰甲苯溶液10ml,冷却至0℃。冷却后,添加2ml吡啶,加热1小时,加25ml纯水,边搅拌边于冰水中30分钟分解过剩的氯乙酰,为防止乳化,添加25ml丙酮。采用0.5mol/L氢氧化钠乙醇标准溶液(キシダ化学制造)对上述溶液进行滴定,从其滴定量算出羟基当量。
<实施例2>
再利用低沸点成份的酚醛树脂成型材料的处理在实施例1中,除用500g苯酚与实施例1中得到的150g低沸点成份来代替650g苯酚以外,采用表1的配合量,进行与实施例1基本相同的操作。将其结果汇总于表1中。
表1

1)P··住友电木制造 PM-82002)E··住友电木制造 EME-6300H3)树脂成份与残渣的混合物··取少量试样,进行分析的结果是,相对于树脂成份100重量份,残渣的比例为23重量份
<实施例3>
·未分离固体成份残渣的酚醛树脂成型材料的处理在250g筛选粒径为750μm以下并加以配制的通用酚醛树脂成型材料(住友电木制造PM-8200)的固化物中,添加作为溶剂的600g苯酚、50g苯酚酚醛清漆(住友电木制造PR-51714)、100g水、10g乙二醇,以及作为碱性催化剂的12.5g氢氧化镁,混合30分钟,配制成浆液。用东京计器制造的E型粘度计于23℃下测定该混合物浆液的粘度,其结果为0.01Pa·s。
其次,使用与实施例1同样的再生树脂组合物原料制造系统,设定反应器内(分解反应部)的温度为300℃、空间时间为20分钟、反应器内(分解反应部内)的压力为10MPa,将上述浆液供给管式反应器,用连续操作进行分解处理后,用常压蒸馏蒸去水,用减压蒸馏分馏含苯酚的低沸点成份,最后得到再生树脂与固体成份残渣的混合物。
通过该操作,得到376g再生树脂与固体成份残渣的混合物、479g低沸点成份。从该再生树脂与固体成份残渣的混合物中取少量样品,测定再生树脂与固体成份残渣的比例,其结果为,相对于再生树脂100重量份,固体成份残渣的比例为23重量份。另外,再生树脂的重均分子量为3130、羟基当量为135。
<实施例4~9>
按照表1的配合、条件,进行酚醛树脂成型材料固化物、环氧树脂成型材料固化物的处理。将其结果示于表1中。
<比较例1>
酚醛树脂成型材料在高压釜中的处理在250g筛选粒径为750μm以下并加以配制的通用酚醛树脂成型材料(住友电木制造PM-8200)固化物中,添加作为溶剂的650g苯酚、100g水,以及作为碱性催化剂的12.5g氢氧化钙,混合30分钟,制成浆液。用东京计器制造的E型粘度计,于23℃下测定该混合物浆液的粘度,其结果为0.01Pa·s。将该浆液装入内容积为2000cm3的高压釜后、进行加热,使内温上升至280℃、内压上升至3.7MPa,采用叶片型及锚型的复合型搅拌叶片,并以300rpm对该体系内进行搅拌并保持20分后,用空气冷却,使之返回至常温,将所得到的处理回收物的固体成份残渣进行减压过滤,用常压蒸馏从滤液除去水后,用减压蒸馏分馏含苯酚的低沸点成份,最后得到再生树脂。
在本操作中,处理规模受高压釜大小的限制,另外,对与实施例1同样的处理量进行一次处理时,因传热或搅拌的不均匀性,内壁上可以观察到凝胶化的附着物。
通过该操作,得到再生树脂202g、回收固体成份残渣157g、低沸点成份503g。该再生树脂的重均分子量(Mw)为5430、羟基当量为236。
<比较例2>
酚醛树脂成型材料在高压釜中的处理采用与实施例7同样的浆液,装入与比较例1同样的高压釜并进行处理,但由于不能进行搅拌,在中途中止了处理。内容物固着成泥状。
<实施例10>
作为酚醛树脂成型材料的再循环相对于100重量份的实施例1中得到的再生树脂,配合15重量份的六亚甲基四胺,用150℃的热盘测定凝胶化时间。另外,相对于实施例1中回收的再生树脂43重量份,配合六亚甲基四胺7重量份、木粉40重量份、实施例1中得到的固体成份残渣10重量份,用烹调碾磨机(クツキングミル、松下电器制造,纤维混合器)进行乾式混合后,用捏合机于110℃下熔融混炼2分钟,制成材料。将该材料采用模具温度为175℃、成型压力为10MPa、成型时间为3分钟的条件下,制作弯曲试片。弯曲强度·弯曲弹性系数,则按照JIS-K6911「热固性塑料一般试验方法」进行测定。将测定结果示于表2中。
<实施例11、12>
实施例10中,除了用10重量份碳酸钙来代替在实施例1得到的固体成份残渣以外,与实施例10同样操作,进行凝胶时间与材料的评价。将配合量与结果示于表2中。
<实施例13>
实施例10中,采用实施例3中得到的再生树脂与固体成份残渣的混合物来代替实施例1中得到的再生树脂与固体成份残渣,并按表2进行配合,进行材料化的评价。将其结果示于表2中。还有,在本实施例中,由于固体成份残渣包含在树脂中,故不进行凝胶化时间的测定。在材料的弯曲试片成型中不存在固化性的问题。
<实施例14>
在实施例10中,除了用苯酚酚醛清漆(住友电木制造PR-51714)43重量份来代替实施例1中得到的再生树脂、用实施例2中得到的固体成份残渣10重量份来代替实施例1中得到的固体成份残渣以外,与实施例10进行同样的操作。将结果示于表2中。
<比较例3>
在实施例10中,除了用苯酚酚醛清漆(住友电木制造PR-51714)43重量份来代替实施例1中得到的再生树脂、用碳酸钙10重量份来代替实施例1中得到的固体成份残渣以外,与实施例10进行同样的操作。将结果示于表2中。
<比较例4>
在实施例10中,除了用比较例1中得到再生树脂43重量份来代替实施例1中得到的再生树脂、用碳酸钙10重量份来代替实施例1中得到的固体成份残渣以外,与实施例10进行同样的操作。将结果示于表2中。
表2

1)残渣在使用前,于120℃下干燥8小时后,使用烹调碾磨机进行了凝聚物的粉碎。
比较例3是不使用处理回收物的通常的酚醛树脂成型材料,将其与实施例10~14的结果相比,得到了同等的特性。
接着,记载设置有将含热固性树脂的塑料连续供给分解反应装置的反应器后,马上连续地与醛类反应的聚合反应装置的实施例。
<实施例15>
酚醛树脂成型材料的处理在250g筛选粒径为750μm以下并加以配制的通用酚醛树脂成型材料(住友电木制造PM-8200)的固化物中,添加650g苯酚、100g水,以及作为碱性催化剂的12.5g氢氧化钙,混合30分钟,制成浆液。,用东京计器制造的E型粘度计,于23℃下测定该混合物浆液的粘度,其结果为0.01Pa·s。
作为再生树脂组合物原料制造系统,将用于分解反应装置的流通式反应器与用于聚合反应装置的流通式反应器用高压配管连结后使用。在此,用于分解反应装置的流通式反应器是内径为6.2mm、总长为13.4m的哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金C-276制管式反应器,其与最大流量为6L/h、最大出口压力为15MPa的泥浆泵连接。另外,用于聚合反应装置的流通式反应器是内径为6.2mm、总长为6.7m的哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金C-276制管式反应器,其与最大流量为1L/h、最大出口压力为15MPa的柱塞泵连接。
首先,在分解反应装置中,设定反应器内温度为300℃、空间时间为20分钟、反应器内压力为10MPa,将上述浆液供给管式反应器,用连续操作进行分解处理。接着,将所得到生成物的混合物,通过高压配管导入至聚合反应装置的反应器,用上述柱塞泵注入37%的甲醛水溶液135g(甲醛50g)后,设定反应器内的温度为250℃、空间时间为10分钟、内压为10MPa,用连续操作进行聚合反应。将所得到的混合物用减压过滤,分离为滤液与固体成份残渣。用常压蒸馏蒸出滤液中的水,用减压蒸馏分馏含苯酚的低沸点成份,最后得到再生树脂。对再生树脂的分析,采用与实施例1同样的步骤进行。将结果示于表3中。
表3

1)P··住友电木制造 PM-8200 2)E··住友电木制造EME-6300H3)甲醛量采用甲醛水溶液时甲醛水溶液中的甲醛量采用多聚甲醛时多聚甲醛的量4)聚合工序中的水量采用甲醛水溶液时甲醛水溶液中的水量采用多聚甲醛时用于将多聚甲醛浆液化而添加的水量5)树脂成份与残渣的混合物··取少量试样进行分析的结果是,相对于00重量份的树脂成份,残渣的比例为12重量份
<实施例16~22>
采用表3的配合、条件,用与实施例15同样的装置·操作,进行了酚醛树脂成型材料固化物、环氧树脂成型材料固化物的处理。将结果汇总示于表3中。
<实施例23>
未分离固体成份残渣的酚醛树脂成型材料的处理采用与实施例15同样的装置·操作,分解处理含热固性树脂的塑料,接着,进行聚合反应后,不进行固液分离操作,用常压蒸馏蒸出水,通过减压蒸馏分镏含苯酚的低沸点成份,最后,得到再生树脂与固体成份残渣的混合物。
通过该操作,得到484g再生树脂与固体成份残渣的混合物、516g低沸点成份。还有,从该再生树脂与固体成份残渣的混合物中取少量样品,测定了再生树脂与固体成份残渣的比例,其结果,相对于100重量份的再生树脂,固体成份残渣的比例为12重量份。另外,再生树脂的重均分子量为5210、羟基当量为125。将结果汇总示于表3中。
如表3所示,当在用于分解处理的反应器后设置聚合反应装置时,在实施例15~实施例23中,可以回收重均分子量为2400~8000的再生树脂。如表1所示的没有聚合反应部的实施例1~实施例9,可以回收的再生树脂的重均分子量为880~4640,因此可以回收更高分子量的再生树脂。
下面,记载在对含热固性树脂的塑料进行连续分解处理的反应器后设置固液分离装置,在固液分离装置后设置与醛类连续进行反应的聚合反应装置的实施例。
<实施例24>
酚醛树脂成型材料的处理在250g筛选粒径为750μm以下并加以配制的通用酚醛树脂成型材料(住友电木制造PM-8200)的固化物中,添加作为溶剂的650g苯酚、100g水,以及作为碱性催化剂的12.5g氢氧化钙,混合30分钟,制成浆液。,用东京计器制造的E型粘度计,于23℃下测定该混合物浆液的粘度,结果为0.01Pa·s。
接着,采用连接有最大流量为6L/h、最大出口压力为15MPa的泥浆泵,并设置有内径为6.2mm、总长为13.4m的哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金C-276制管式反应器的分解反应装置,设定反应器内(分解反应部内)的温度为300℃、空间时间为20分钟、反应器内的压力为10MPa,将上述浆液供给至管式反应器,用连续操作进行分解处理。接着,作为固液分离操作,通过减压过滤,将所得到生成物的混合物分离成滤液与固体成份残渣。其次,采用连接有最大流量为1L/h、最大出口压力为15MPa的柱塞泵,并内径为6.2mm、总长为6.7m的哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金C-276制管式反应器,用上述柱塞泵,将37%的甲醛水溶液135g(甲醛50g)与滤液注入到用于聚合反应的该反应器中,设定反应器内的温度为250℃、空间时间为10分钟、反应器内的压力为10MPa,用连续操作进行聚合反应。
其次,从通过聚合反应高分子量化后的生成物的混合物中,用常压蒸馏蒸出水,用减压蒸馏分馏含苯酚的低沸点成份,最后得到再生树脂。对再生树脂的分析,采用与实施例1同样的步骤进行。将结果示于表4中。
表4

1)P··住友电木制造 PM-82002)E··住友电木制造 EME-6300H3)甲醛量采用甲醛水溶液时甲醛水溶液中的甲醛量采用多聚甲醛时多聚甲醛的量4)在聚合工序中的水量采用甲醛水溶液时甲醛水溶液中的水量采用多聚甲醛时用于将多聚甲醛浆液化而添加的水量
<实施例25~31>
按照表4的配合、条件,采用与实施例24同样的装置·操作,进行了酚醛树脂成型材料固化物、环氧树脂成型材料固化物的处理。将结果示于表4中。
如表4所示,通过在固液分离后设置聚合反应装置,在实施例24至实施例31中,可以回收重均分子量为2800~9000的再生树脂。如表1所示的无聚合反应装置的实施例1至实施例9中,可回收的再生树脂的重均分子量为880~4640,因此可回收更高分子量的再生树脂。
<实施例32>
作为酚醛树脂成型材料的再循环相对于实施例15中得到的再生树脂100重量份,配合六亚甲基四胺15重量份,用150℃的热盘测定凝胶时间。另外,相对于实施例15中回收的再生树脂43重量份,配合六亚甲基四胺7重量份、木粉40重量份、实施例15中得到的固体成份残渣10重量份后,用烹调碾磨机(クツキングミル、松下电器制造,纤维混合机)进行乾式混合后,用捏合机于110℃下熔融混炼2分钟,制成材料。在模具温度为175℃、成型压力为10MPa、成型时间为3分钟的条件下,将该材料制作成弯曲试片。弯曲强度·弯曲弹性系数,则按照JIS-K6911「热固性塑料一般试验方法」进行测定。将测定结果示于表5中。
表5

1)残渣在使用前,于120℃下干燥8小时后,使用烹调碾磨机进行凝聚物的粉碎。
<实施例33>
在实施例32中,除了配合碳酸钠10重量份来代替实施例15中得到的固体成份残渣以外,与实施例32同样进行操作,进行凝胶化时间与材料的评价。将配合量与结果示于表5中。
<实施例34>
在实施例32中,除用实施例16中得到的再生树脂43重量份来代替实施例15中得到的再生树脂,以及配合碳酸钙10重量份来代替实施例15中得到的固体成份残渣以外,与实施例32同样操作,进行了凝胶化时间与材料的评价。将配合量与结果示于表5中。
<实施例35>
在实施例32中,除用实施例24中得到的再生树脂43重量份来代替实施例15中得到的再生树脂,以及配合碳酸钙10重量份来代替实施例15中得到的固体成份残渣以外,全部与实施例32同样操作,进行了凝胶化时间与材料的评价。将配合量与结果示于表5中。
<实施例36>
在实施例32中,用实施例23中得到的再生树脂与固体成份残渣的混合物来代替实施例15中得到的再生树脂与固体成份残渣,并按表5进行配合,进行材料化的评价。将结果示于表4中。还有,在本实施例中,由于固体成份残渣包含在再生树脂中,因此不进行凝胶化时间的测定。在材料的弯曲试片成型中无固化性的问题。
<实施例37>
在实施例32中,除用苯酚酚醛清漆(住友电木制造PR-51714)43重量份来代替实施例15中得到的再生树脂以外,与实施例32进行同样的操作。将其结果示于表5中。
在表5中,从实施例32~37的结果看,与不使用处理回收物的通常的酚醛树脂成型材料的比较例3相比,能够得到同等或同等以上的特性。这是因为通过设置与醛类的聚合部,可以回收高分子量的再生树脂的缘故。
如上所述,按照本发明,可提供能够从含热固性树脂的工业废弃物或一般废弃物等中连续制造出再生树脂组合物原料的再生树脂组合物原料制造系统,另外,还能够提供采用该再生树脂组合物原料制造系统的再生树脂组合物原料制造方法和、采用该再生树脂组合物原料制造方法而制造的再生树脂组合物原料以及、将该再生树脂组合物原料作为树脂组合物而成型的成型体。
产业上利用的可能性本发明的分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法,可从含热固性树脂的工业废弃物或一般废弃物等中连续制造出再生树脂组合物的原料。另外,本发明的再生树脂组合物原料、成型体,是利用本发明的分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法而得到。因此,本发明的分解反应装置、再生树脂组合物原料制造系统、再生树脂组合物原料制造方法、再生树脂组合物原料、及成型体可在产业上利用。
权利要求
1.一种分解反应装置,其是对热固性树脂进行分解处理的分解反应装置,其特征在于,包括导入部,其导入含热固性树脂的树脂组合物和、含上述热固性树脂的单体成份或该单体成份的衍生物的溶剂;分解反应部,其通过对上述树脂组合物及上述溶剂进行加热·加压,使上述溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将上述热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物;排出部,其排出上述第一处理回收物,并且,向上述导入部的上述树脂组合物及上述溶剂的导入、在上述分解反应部的上述热固性树脂的分解处理、从上述排出部的上述第一处理回收物的排出均连续地进行。
2.按照权利要求1所述的分解反应装置,其中,上述分解反应部由管式反应器构成,在其内部边流通上述树脂组合物及上述溶剂边进行分解处理。
3.按照权利要求2所述的分解反应装置,其中,当将上述管式反应器的长度设定为L[m]、将上述管式反应器的内径设定为D[m]时,L/D为10~5000。
4.按照权利要求2或3所述的分解反应装置,其中,在上述管式反应器的内部设置有静态混合器。
5.按照权利要求1~4中任何一项所述的分解反应装置,其中,在上述分解反应部的处理温度为200~500℃。
6.按照权利要求1~5中任何一项所述的分解反应装置,其中,上述分解反应部内的压力为1~60MPa。
7.按照权利要求1~6中任何一项所述的分解反应装置,其中,在上述分解反应部的空间时间为1~60分钟。
8.按照权利要求1~7中任何一项所述的分解反应装置,其中,向上述导入部导入上述树脂组合物与上述溶剂的混合物,上述导入部中的上述混合物的粘度为0.001~1000Pa·s。
9.按照权利要求1~8中任何一项所述的分解反应装置,其中,具有向上述导入部连续供给上述树脂组合物及上述溶剂的供给部。
10.按照权利要求9所述的分解反应装置,其中,上述供给部具有将上述树脂组合物与上述溶剂进行混合而得到混合物的混合装置。
11.按照权利要求9或10所述的分解反应装置,其中,上述供给部具有对上述树脂组合物及上述溶剂进行加压而供给上述导入部的加压装置。
12.按照权利要求9~11中任何一项所述的分解反应装置,其中,上述供给部将上述树脂组合物及上述溶剂,与碱性催化剂一起供给上述导入部。
13.一种再生树脂组合物原料制造系统,其特征在于,具有权利要求1~12中任何一项所述的分解反应装置,并且将从上述分解反应装置的上述排出部排出的上述第一处理回收物及/或对其进行处理的第二处理回收物中的至少一部分作为再生树脂组合物的原料。
14.按照权利要求13所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有导入上述第一处理回收物与多官能化合物,并使上述再生树脂与上述多官能化合物进行聚合反应,从而得到含高分子量化的再生树脂的上述第二处理回收物的聚合反应装置。
15.按照权利要求14所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从上述第一处理回收物分离并去除固体成份残渣的第一分离部和、从上述第二处理回收物分离并提取高分子量化的上述再生树脂与含上述溶剂的低沸点成分的第二分离部,在上述第一分离部与上述第二分离部之间设置有上述聚合反应装置。
16.按照权利要求14或15所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应装置具有使上述再生树脂与多官能化合物进行聚合反应,从而得到上述第二处理回收物的聚合反应部,并且向上述聚合反应部的上述再生树脂及上述多官能化合物的导入、在上述聚合反应部的上述聚合反应、从上述聚合反应部的上述第二处理回收物的排出均连续地进行。
17.按照权利要求16所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应部由反应管式反应器构成,在其内部设置有静态混合器。
18.按照权利要求16或17所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,在上述聚合反应部中的处理温度为100~400℃。
19.按照权利要求16~18中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述聚合反应部内的压力为60MPa以下。
20.按照权利要求16~19中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,在上述聚合反应部中的空间时间为1~60分钟。
21.按照权利要求13~20中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从上述第一处理回收物及/或上述第二处理回收物分离并去除固体成分残渣的第一分离部。
22.按照权利要求21所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,具有从去除了上述固体成分残渣后的上述第一处理回收物及/或上述第二处理回收物中,分离并提取上述再生树脂及/或上述高分子量化的再生树脂和、含上述溶剂的低沸点成分的第二分离部。
23.按照权利要求22所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,在上述第二分离部连接有将在上述第二分离部提取的上述低沸点成份返回至上述分解反应装置的上述导入部侧的返回管路。
24.按照权利要求21~23中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统,其中,上述分解反应装置与上述第一分离部,通过对从上述分解反应装置排出的上述第一处理回收物进行冷却的冷却装置而连接。
25.一种再生树脂组合物原料制造方法,其是采用权利要求13~24中任何一项所述的再生树脂组合物原料制造系统来得到再生树脂组合物的原料的再生树脂组合物原料制造方法,其特征在于,向上述分解反应装置的上述导入部连续导入上述树脂组合物及上述溶剂;在上述分解反应装置的上述分解反应部,通过对上述树脂组合物及上述溶剂进行加热·加压,使上述溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将上述热固性树脂低分子量化的再生树脂的第一处理回收物;从上述分解反应装置的上述排出部连续排出上述第一处理回收物,并且将上述第一处理回收物及/或对其进行处理的第二处理回收物中的至少一部分作为再生树脂组合物的原料。
26.一种再生树脂组合物原料,其特征在于,采用权利要求25所述的再生树脂组合物原料制造方法而得到。
27.一种成型体,其特征在于,采用权利要求26所述的再生树脂组合物原料而成型。
全文摘要
分解反应装置分解处理热固性树脂。该分解反应装置具有一种反应装置,所述反应装置设置有导入含热固性树脂的树脂组合物和、含热固性树脂的单体成份或类似于该单体成份的溶剂的导入部;通过加热·加压树脂组合物及溶剂,使溶剂达到超临界状态或亚临界状态,从而得到含有将热同性树脂低分子量化的再生树脂的处理回收物的分解反应部;排出处理回收物的排出部。该反应装置由于向导入部导入树脂组合物及溶剂、在分解反应部的热固性树脂的分解处理、从排出部的处理回收物的排出均连续进行,因此能够将含热固性树脂的工业废弃物或一般废弃物等作为树脂组合物来连续制造出再生树脂组合物原料。
文档编号C08J11/18GK101056923SQ20058003832
公开日2007年10月17日 申请日期2005年10月7日 优先权日2004年11月9日
发明者后藤纯也, 三宅澄也, 石川真毅, 下谷地一德 申请人:住友电木株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1