(57)【要約】【課題】ポリエステル廃棄物中に含まれる異物成分を有効成分回収の歩留まりを低下させず、且つ安全に分離除去する方法を確立・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異種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分離する方法であって、ポリアルキレンテレフタレートをアルキレングリコールを用いて解重合し、異種プラスチックを解重合物から分離した後、分離した異種プラスチックを熱水洗浄する異種プラスチックの分離方法。【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異種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分離する方法であって、ポリアルキレンテレフタレートをアルキレングリコールを用いて解重合し、異種プラスチックを解重合物から分離した後、分離した異種プラスチックを熱水洗浄する異種プラスチックの分離方法。
【請求項２】
異種プラスチックを熱水洗浄することにより異種プラスチックに付着していた成分を回収する請求項１記載の分離方法
【請求項３】
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または２記載の分離方法。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の分離方法。
【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ポリエステルの有効成分を回収する方法に関する。さらに詳しくは、ポリエステルの有効成分を回収する工程においてポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックを分離・除去する方法に関する。
【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、フィルム、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。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な方法であり、資源の再利用が可能となる。
【０００４】
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を行い、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る。その結果資源の有効利用、トータルコストの低下につながる。
【０００５】
例えばまず、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る。次に、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提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
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。しかし、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。
【０００７】
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る。その結果、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。
【０００８】
そこで本出願人らは先に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した（特許文献２参照）。該特許文献では、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アルキ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おいて、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を提案した。
【０００９】
浮遊選別した後の異物成分には、ポリエステルの有効成分の解重合反応液が含有しているため、付着した状態で廃棄してしまうとポリエステルの有効成分回収の歩留まりが低下することになり、さらに可燃性のアルキレングリコールが付着していることから、異物成分の取出しに際しては安全面で問題がある。ところが該特許文献ではこれら異物成分の具体的な取出し方法については言及しておらず、またこれまで報告された例も皆無であった。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭４８−６１４４７号公報（特許請求の範囲）
【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、従来技術が有していた問題点を解決し、ポリエステル廃棄物中に含まれる異種プラスチックを、ポリエステルの有効成分回収の歩留まりを低下させず、且つ安全に分離除去する方法を確立・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、本発明の目的は、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異種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分離する方法であって、ポリアルキレンテレフタレートをアルキレングリコールを用いて解重合し、異種プラスチックを解重合物から分離した後、分離した異種プラスチックを熱水洗浄する異種プラスチックの分離方法によって達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の方法においては、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。ポリエステル廃棄物とはポリアルキレンテレフタレートを主成分として含み、ポリアルキレンテレフタレート以外の異種プラスチックを含むポリエステルを示す。ポリアルキレンテレフタレートとはテレフタル酸成分、若しくはその誘導体成分と、アルキレングリコールから得られるポリエステルをいう。より具体的なポリアルキレンテレフタレートの例としては、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、ポリエブチレンテレフタレートが挙げられるが、中でもポリエチレンテレフタレートが好ましい。また「主成分とし」とはポリエステル廃棄物中の８０重量％がポリアルキレンテレフタレートであることを示す。また異種プラスチックとしては飲料用ボトルに頻繁に使われているポリオレフィン類、より具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。
【００１５】
本発明の方法を例えば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に投入して、１５０〜１９０℃の温度、０．１〜０．５ＭＰａの圧力下において解重合反応を行う。この時使用するアルキレングリコール量は、前記ポリエステル廃棄物の重量の０．５〜２０重量倍とすることが好ましい。アルキレングリコールとしてはエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどが好ましく用いられるが、中でもエチレングリコールを用いることがより好ましい。またポリエステル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。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が設置されており、アルキレングリコールおよび／または解重合物を循環しながら行うことが好ましい。本発明の除去方法は連続方式又は回分方式のいずれにも適用できる。このような手法によりポリエステル廃棄物はアルキレングリコールにより解重合され解重合反応液となる。
【００１６】
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、解重合反応液に対して比重の軽いポリオレフィン類、すなわちポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等を主成分とした異物が液面近傍に浮遊する。ここで、液面近傍とは気液界面からやや液中に入り込んだ領域まで含むものである。異種プラスチックの浮遊させる時間については、異種プラスチックが十分に液面近傍に浮遊するとともに、異種プラスチックが肥大化等しないよう適切な時間を設定する。具体的には５分〜２時間が好ましい。
【００１７】
また、解重合反応槽内には、液表面に流れを形成するために攪拌機の回転速度の調整、自己循環量の調整、邪魔板の設置、液表面を攪拌する攪拌装置の設置、気泡、気流および／または液流を活用して、解重合反応槽液面全体に広がっている浮遊物を抜き出し口の近くに集めるのが好ましい。
【００１８】
このようにして浮遊した異種プラスチックは、抜き出し口の近くに集められた後、上層部の解重合反応液と共に抜き出すことにより工程から除去する。この除去については、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ている場合、或いは未反応のポリエステルが解重合反応液中にスラリー状態で残存している場合であっても実施可能である。除去の方法は浮遊選別法によるのが好ましい。この時の浮遊選別法としては従来から知られている方法のなかから、選択すればよく、例えば上部の解重合反応液の汲み出し或いはオーバーフロー等の方法が挙げられる。抜き出した異種プラスチックと解重合反応液を濾別などの方法により分離し、分離した解重合液はポリエステルの有効成分回収のため、解重合反応槽等の工程に循環し再使用する。
【００１９】
一方、このような操作にて抜き出した系外に除去すべき異種プラスチックには、ポリエステルの有効成分が付着していることからそのまま廃棄するとポリエステルの有効成分回収の歩留まりが低下する問題が生じる。同時に、可燃性のアルキレングリコールが付着しており、解重合反応槽の開放作業によって取出しを実施することは安全面からも大きな問題がある。そこでこれらポリエステルの有効成分が付着した異種プラスチックを熱水により洗浄し、洗い流す。該ポリエステルの有効成分はビス−β−ヒドロキシアルキレンテレフタレートを主成分とするものである。熱水の温度が低いと洗浄時に熱水への溶解量が小さくなり、洗浄が効果的ではなくなる。熱水温度としては４０〜１００℃、好ましくは６０〜１００℃とするのが良い。本発明においては、このようにして熱水洗浄することにより異種プラスチックに付着していた成分を回収する方法も好ましく選択できる。回収方法としてはビス−β−ヒドロキシアルキレンテレフタレートとして回収する方法、テレフタル酸の低級エステルとして回収する方法、若しくはテレフタル酸として回収する方法などが挙げられる。別途洗浄した熱水に含まれるアルキレングリコールは蒸留等の分離操作によって水と分離し、回収することも可能である。さらに洗浄後の異種プラスチックにはアルキレングリコールが殆ど付着していないため、開放作業で取出しても安全上支障が無いという利点もある。
【００２０】
【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ら限定を受けるものではない。なお実施例および比較例において「部」と称しているのは重量部を表す。
【００２１】
［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部を解重合反応槽に投入し、１００ｒｐｍ攪拌下、１８０℃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解重合反応し、未反応のポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン及びポリエチレンは液面に浮遊していた。あらかじめ解重合槽内に邪魔板を、その高さ方向の中央の位置が気液界面に一致するように設置しておき、更に回転数を５ｒｐｍまで低下させた。すると浮遊物を解重合反応槽の抜き出し口近くに集めることができた。解重合反応槽の上部の解重合反応液２０部を分離槽に抜出したところ、ポリスチレン及びポリエチレンは解重合反応から完全に抜出すことができた。
【００２２】
抜出した異種プラスチックと解重合液の混合物を２０メッシュのフィルターによって濾過を行い、解重合反応液１４部を回収した。一方フィルター上に残留した異種プラスチックを７０℃の熱水で洗浄を行った。その結果解重合反応液２部を異種プラスチックから除去することができた。また同時に分離槽を開放して安全上支障なく異種プラスチックを分離槽から除去することができた。また洗浄後の解重合反応液と水の混合物から水を蒸留によって分離し、解重合反応液２部をポリエステルの有効成分として完全に回収することができた。
【００２３】
［比較例１］
実施例１において、フィルター上に残留した異種プラスチックを２０℃の冷水で洗浄を行ったが解重合反応液を０．２部しか洗浄除去できず、一部が異種プラスチックに付着してポリエステルの有効成分回収の歩留まりが低下した。