(57)【要約】【課題】ポリアルキレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物から、有効成分を回収する際に、ポリエステル廃棄物中に含まれる異種プラスチックを解重合反応槽にて分離除去し、且つ次工程への送液をなくし、リサイクル工程内でのトラブルを防止する方法を提供すること。【解決手段】ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレートとは異種のプラスチックを含むポリエステル廃棄物を除去する方法であって、下記（１）、（２）の各工程を逐次的に通過させることを特徴とするポリエステル廃棄物からの異種プラスチック除去方法。（１）アルキレングリコールにより解重合反応させる解重合反応工程へ投入し、該ポリアルキレンテレフタレートの一部または全部を解重合反応させて解重合液とする工程。（２）該解重合液中に含まれる固体の異種プラスチックを系外へ除去する際に、該解重合液温度を１２０℃〜１８０℃の範囲に制御しつつ、該解重合液の液面近傍に浮遊する該解重合液よりも比重の小さな異種プラスチックを抜き出す工程。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレートとは異種のプラスチックを含むポリエステル廃棄物から異種プラスチックを除去する方法であって、下記（１）、（２）の各工程を逐次的に通過させることを特徴とする異種プラスチック除去方法。
（１）アルキレングリコールにより解重合反応させる解重合反応工程へ投入し、該ポリアルキレンテレフタレートの一部または全部を解重合反応させて解重合液とする工程。
（２）該解重合液中に含まれる固体の異種プラスチックを系外へ除去する際に、該解重合液温度を１２０℃〜１８０℃の範囲に制御しつつ、該解重合液の液面近傍に浮遊する該解重合液よりも比重の小さな異種プラスチックを抜き出す工程。
【請求項２】
解重合液温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に制御する請求項１記載の除去方法。
【請求項３】
アルキレングリコールがエチレングリコールである請求項１または２記載の除去方法。
【請求項４】
ポリエステル廃棄物中に主成分として含まれるポリアルキレンテレフタレートがポリエチレンテレフタレートである請求項１記載の除去方法。
【請求項５】
ポリエチレンテレフタレートが回収したＰＥＴボトル由来である、請求項４記載の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物から有効成分を回収する方法に関する。さらに詳しくは、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックを解重合槽にて分離除去し、リサイクル工程内での工程トラブルを防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートは、その化学的安定性が優れていることから、繊維、フイルム、樹脂などの生活関連資材、飲料水、炭酸飲料用ボトル等の食品分野などでの使用が急速に増大している。
【０００３】
しかしながら、上記のような使用量の増大に伴って大量に発生する使用済みポリエチレンテレフタレート（特に使用済みの飲料用ボトル）、およびポリエチレンテレフタレート製造段階で発生する品質不適格品（以下、これらを「ポリエステル廃棄物」と略称することがある。）の処理は、大きな社会問題となっている。
【０００４】
上記の問題に対して、ポリエステル廃棄物をモノマーに変換・回収し、このモノマーを原料にして再度重合反応によってポリエチレンテレフタレートを製造し再利用する、いわゆるケミカルリサイクルが有効である。この方法は、基本的にロスの無い、化合物の循環再使用が可能であり、資源の再利用が可能となる。
【０００５】
すなわち、これら回収したポリエステル廃棄物はエチレングリコールで解重合反応し、次いでメタノールを用いてエステル交換反応を行い、更に分離精製することでテレフタル酸ジメチルおよびエチレングリコールとして回収され、資源の有効利用、トータルコストの低下につながる。
【０００６】
例えば、ポリエチレンテレフタレートにエチレングリコールを過剰に加えて加熱し、解重合反応によりビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート及び末端にβ−ヒドロキシエチルエステル基を含む低重合体の混合物を得、該混合物に対し過剰のメタノールを加え触媒の存在下、置換エステル化反応することによりテレフタル酸ジメチルを回収する方法が記載されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
しかし、ケミカルリサイクルによってポリエステル廃棄物を処理する場合、ポリエステル廃棄物、特に飲料用ボトルに含まれる異物を取り除くことが重要となる。従来、飲料用ボトルに含まれるキャップやラベル等の異物は、手作業や水を用いた比重分離により除去されていたが、手作業であれば大量処理が困難でありまた経済的に好ましくなく、水を用いた比重分離方法では、水より比重の大きな物質は実質上分離不可能である。
【０００８】
一方、該異物の完全な除去ができないとリサイクル工程内に異物が混入することとなり、異物は固形或いは高温条件で一部溶融することにより、リサイクル工程内の機器への付着や配管の閉塞などのトラブルが発生する。
【０００９】
また、ポリエステル廃棄物からテレフタル酸ジメチル及びエチレングリコールを分離回収する方法を提案されている（例えば特許文献２参照）。その特許文献では、異物成分を含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにより解重合し、次いでメタノールでエステル交換反応することでテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールを回収する方法を提案されている。更に、該特許文献中に、得られた解重合反応液中に含まれる固形異物のうち、この溶液の表面に浮遊している固形異物分、例えば、ポリオレフィンを、浮遊選別により除去する方法が提案されている。本発明者らは特許文献２のように異物除去方法を提案しているが、それでもなお該方法を用いても表面に浮遊している異物を除去する際、および溶液と異物とを分離する際に異物が装置や配管等に付着、閉塞させるなどの課題が残っていた。
【００１０】
【特許文献１】
特公昭４３−２０８８号公報
【００１１】
【特許文献２】
国際公開第０１／３０７２９号パンフレット
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題点を解消し、ポリエステル廃棄物中に含まれる異種プラスチックを解重合槽にて分離除去する際に、次工程への送りをなくしケミカルリサイクル工程内でのトラブルを防止する方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記従来技術に鑑み、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、
ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレートとは異種のプラスチックを含むポリエステル廃棄物から異種プラスチックを除去する方法であって、下記（１）、（２）の各工程を逐次的に通過させることを特徴とする異種プラスチック除去方法である。
（１）アルキレングリコールにより解重合反応させる解重合反応工程へ投入し、該ポリアルキレンテレフタレートの一部または全部を解重合反応させて解重合液とする工程。
（２）該解重合液中に含まれる固体の異種プラスチックを系外へ除去する際に、該解重合液温度を１２０℃〜１８０℃の範囲に制御しつつ、該解重合液の液面近傍に浮遊する該解重合液よりも比重の小さな異種プラスチックを抜き出す工程。
【００１４】
なお、この発明の中で解重合液温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に制御する除去方法、アルキレングリコールがエチレングリコールである除去方法、ポリエステル廃棄物中に主成分として含まれるポリアルキレンテレフタレートがポリエチレンテレフタレートである除去方法、ポリエチレンテレフタレートが回収したＰＥＴボトル由来である除去方法が好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例などを使用して説明する。なお、これらの実施例など及び説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００１６】
本発明の除去方法において、ポリアルキレンテレフタレートとはテレフタル酸もしくはその誘導体とアルキレングリコールから当業者が通常の製造方法で得ることができるポリアルキレンテレフタレートを指す。また「ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし」とは後述のポリエステル廃棄物中、８０重量％以上がポリアルキレンテレフタレートであることを示す。またポリエステル廃棄物中のポリエステルとはポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどがあげられるが市場の流通及び経済性の面よりポリエチレンテレフタレートが多く使用されておりかつ好ましく用いられる。更に本発明の除去方法においては、下記の二つの工程を逐次的に通過させ達成することが出来る。
【００１７】
すなわち第一の工程はアルキレングリコールによりポリエステル廃棄物を解重合反応させる解重合工程へ投入し、ポリアルキレングリコールの一部または全部を解重合反応させて解重合液とする工程である。ポリエステル廃棄物は一般に水洗浄及び粗粉砕などの前処理を施し、解重合反応に適した形状にしてから解重合反応槽に投入することが好ましい。本発明の除去方法は、連続又は回分方式のいずれにも適用できる。回分方式で実施する場合においては、前記ポリエステル廃棄物を、ポリエステル解重合触媒を含むアルキレングリコールが主成分の溶液中、解重合反応させ、解重合液とする。その解重合触媒としては、アルカリ金属の炭酸塩、水酸化物、若しくは酢酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物、若しくは酢酸塩、またはマンガン、若しくは亜鉛の酢酸塩よりなる群から少なくとも１種選ばれる化合物を用いるのが好ましい。またこの際用いるアルキレングリコールとしてエチレングリコールを用いるのが好ましい。該解重合反応槽には、反応を促進させるために攪拌機や解重合反応槽の自己循環ライン等設置し、アルキレングリコール若しくは解重合液を循環しながら解重合を進めることが好ましい。
【００１８】
この解重合反応時、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックのうち、解重合液に対して比重の小さいポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィンを主成分としたプラスチックは解重合液の液面近傍に浮遊する。通常、解重合液に対して比重がかなり小さい異種プラスチックは、目視で容易に区別できる程度に解重合液の液面にまで上昇し浮遊するが、比重の差がごく小さい場合はそれほどまで明確に浮遊しているとは言えない場合もある。また液面の面積に対して異種プラスチックの量が多い場合は、狭い液面に対して異種プラスチックが込み合った状態で浮遊することがある。このような場合には、液面に浮遊している異種プラスチックを取り除けば液面まで上昇し浮遊するが、液面にある異種プラスチックがあるために、結果として液面まで上昇できないこともありうる。「液面近傍に浮遊する」とはこれら等の原因で、結果として液面で浮遊していない異種プラスチックを取り除くことも本発明に含めるものである。
【００１９】
これらの浮遊した異種プラスチックは、上層部の解重合液と同時に抜出すことにより除去を行う。この除去工程については、ポリアルキレンテレフタレートの解重合反応が完全に終了していない段階でも、異種プラスチックが充分に分離できるほど浮遊し、或いは未反応のポリアルキレンテレフタレートが残存したスラリー状態であっても実施可能である。すなわちポリアルキレンテレフタレートのうち全部が解重合反応している状態でも、または一部が解重合反応している状態で実施可能である。
【００２０】
次の第二の工程は該解重合液中に含まれる固体の異種プラスチックを系外へ除去する際に、外界重合液温度を１２０〜１８０℃の範囲に制御しつつ、外解重合液の表面近傍に浮遊する該解重合液よりも比重の小さな異種プラスチックを抜き出す工程である。解重合反応槽から解重合液と異物を分離する場合には、解重合液温度を１２０〜１８０℃に保っておく必要がある。１８０℃を超える場合は異種プラスチックの粘性が増すことから、融着を起こし解重合反応槽からの浮遊物抜出しが困難となる。好ましくは解重合液温度を１３０℃〜１７０℃の範囲に制御することである。この温度範囲を保つとポリオレフィンを主成分とした異種プラスチックの粘性を落とし、異種プラスチックを硬化させたまま解重合液の粘性を落とさない状態を保つことができ、異種プラスチックの次工程への送りをなくし次工程以降でのトラブルを防止することが可能である。また解重合液を次工程へ送る際にも、この温度を保っておくことが送液を容易にすることが出来る点で好ましい。また、解重合反応槽では、一般的に反応を促進させるため攪拌機や循環ポンプなどを用いて解重合反応槽内の液を循環させることが好ましい。
【００２１】
また、該解重合反応槽では、解重合反応を必ずしも完全に実施する必要はなく、このため、取り出し時ポリアルキレンテレフタレートの未反応分が残存している状態でも適用できる。更には、解重合反応がある一定以上進行した状態であれば、解重合反応槽から次工程へ送液する箇所の濾過やストレーナーなどの装置を設置することも可能である。
【００２２】
【実施例】
以下実施例により本発明の内容を更に具体的に説明するが本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。なお、実施例中の各値は以下の方法に従って求めた。
【００２３】
［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート５０部、ポリスチレン２部、ポリエチレン２部、エチレングリコール２００部と解重合触媒として炭酸ナトリウム１．５部を解反応重合槽に投入し、１００ｒｐｍで攪拌下１７０℃に昇温した。そのままの状態で１時間保持した。この時点で投入したポリエチレンテレフタレートの一部は反応し、未反応物は解重合液中に浮遊した状態であり、ポリスチレン及びポリエチレンは解重合液面に小さな粒上で浮遊した。この状態で攪拌を一度停止し、液面に近い上部の解重合液をポリスチレン及びポリエチレンとともに２０部抜き出したところは、ポリスチレン及びポリエチレンが３．８部抜き出され、解重合槽に残った液中にはポリエチレン及びポリスチレンが０．２部のみ残存した。またポリエチレンもしくはポリスチレンが配管へ付着する、配管が閉塞を起こすといった問題も起こらなかった。
【００２４】
［比較例１］
ポリエチレンテレフタレート５０部、ポリスチレン２部、ポリエチレン２部、エチレングリコール２００部と解重合触媒として炭酸ナトリウム１．５部を解反応重合槽に投入し、１００ｒｐｍで攪拌下１８５℃に昇温した。さらにそのままの状態で１００ｒｐｍで攪拌下４時間保持したところ、ポリエチレンテレフタレートは溶解し解重合反応が完結した。この時点で、投入したポリスチレン及びポリエチレンは解重合液面に浮遊したが粘性がますことから融着し大きな塊状となった。この状態で攪拌を一度停止し、液面に近い上部の解重合液をポリスチレン及びポリエチレンとともに２０部抜き出したところは、ポリスチレン及びポリエチレンが完全に抜き出しできず、解反応重合槽に残った解重合液中に２部残存した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の除去方法によれば、ポリエチレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物から有効成分を回収する場合、ポリエステル廃棄物に含まれる比重の小さい異種プラスチックを解重合槽にて分離除去し、次工程への送りをなくし、リサイクル工程内での工程トラブルを防止することが可能である。