(57)【要約】    【課題】      回収ＰＥＴボトルフレークを乾燥させることなく未乾燥の含有水分量の多い状態で使用できるようにするとともに、溶融反応時を充分な反応時間である３分以上確保できるようにする。    【解決手段】  第１押出し機２０は、回収ＰＥＴボトルフレークを加熱溶解するとともに、水蒸気を除去した後、結合剤及び触媒を混合して反応させるものである。押出し機２０は、ベント孔２４及び投入孔２５が形成されている。ＰＥＴボトルフレークは、ホッパー２２で投入された基端側からベント孔２４までの間に溶融され、含有水分は蒸発した状態となっている。ベント孔２４の近傍においては、ベント孔２４を介して真空ポンプ２７により吸引されるので、溶融ＰＥＴボトルフレークの含有水分量は極めて低減されている。投入孔２５からは結合剤及び触媒が投入される。第２押出し機４０は、Ｔダイ４３が連結されている。第２押出し機４０は、第１押出し機２０の４倍以上の吐出能力をもっており、第１押出し機２０の吐出量に合わせて吐出量を設定することにより、３分以上の溶融反応時間を確保する。【選択図】        図１
2005139384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状構造体のポリエチレンテレフタレートと結合剤及び触媒との混合物を溶融反応させて長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを製造するＰＥＴ溶融反応重合装置であって、前記ポリエチレンテレフタレートを加熱溶融する加熱溶融手段と、該加熱溶融手段で溶融されたポリエチレンテレフタレートから蒸発した水分を除去する水分除去手段と、該水分蒸発手段で水分が除去された溶融ポリエチレンテレフタレートに結合剤及び触媒を混合する混合手段と、該混合手段で結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを２６０〜３００℃で３分以上保持する加熱保持手段とを有することを特徴とするポリエステル溶融反応重合装置。
【請求項２】
前記加熱溶融手段、水分除去手段及び混合手段が押出し機で構成されるとともに、前記加熱保持手段も押出し機で構成されており、前記押出し機に水分除去手段としての押出し機内の気体を吸引するためのベント孔が形成されるとともに、混合手段としての結合剤及び触媒を投入するための投入孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のポリエステル溶融反応重合装置。
【請求項３】
前記加熱溶融手段、水分除去手段及び混合反応手段が押出し機で構成されており、該押出し機に水分除去手段としての押出し機内の気体を吸引するためのベント孔が形成されるとともに、混合反応手段としての結合剤及び触媒を投入するための投入孔が形成されており、前記加熱保持手段が反応槽で構成されており、該反応槽は、略中央部に筒体が形成され、該筒体の外側の環状空間部に溶融したポリエチレンテレフタレートを攪拌する攪拌羽根が設けられ、該筒体の内側の円中状空間部に溶融したポリエチレンテレフタレートを下方に押出すためのスクリューが設けられていることを特徴とする請求項１記載のポリエステル溶融反応重合装置。
【請求項４】
前記反応槽がＮ２シールされていることを特徴とする請求項３記載のポリエステル溶融反応重合装置。
【請求項５】
前記反応槽は、外側にバンドヒータが設けられるとともに、内側にヒータが設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載のポリエステル溶融反応重合装置。
【請求項６】
線状構造体のポリエチレンテレフタレートと結合剤及び触媒との混合物を溶融反応させて長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを製造するＰＥＴ溶融反応重合方法であって、前記ポリエチレンテレフタレートを加熱溶解する加熱溶融工程と、加熱溶融されたポリエチレンテレフタレートから蒸発した水分を除去する水分除去工程と、該水分除去工程を経て水分が除去された溶融ポリエチレンテレフタレートに結合剤及び触媒を混合させる混合工程と、該混合工程で結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを２６０〜３００℃で３分以上保持する加熱保持工程とを有することを特徴とするポリエステル溶融反応重合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線状構造体のポリエチレンテレフタレートを長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルに改質する装置及び方法に関し、更に詳細には、回収ＰＥＴボトルのフレークやシート成形打ち抜後のスケルトン等の、そのままでは成形時の熱負荷によって分子量が低下し、成形加工性が悪く、物性が低下するので再利用出来なかったものを、その線状構造体を結合剤と触媒を用いて溶融反応させ高分子量の長鎖分岐構造体に改質する、溶融反応重合装置及び方法に関するものせある。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＥＴボトルの回収が進み、この回収品の利用法が種々検討されている。しかし、回収されたＰＥＴボトルの樹脂は、成形時の熱負荷によって分子量が低下しており、再度ＰＥＴボトルの原料としては成形加工性が悪く、成形品も脆くて耐衝撃強度に劣るので、再利用出来ず、低分子量でも成形できる繊維と玉子パック等の低品質シート等にしか利用出来なかった。
【０００３】
また、このような回収ＰＥＴボトルの問題点を解決し、広く利用できるようにするために、回収ＰＥＴボトルを改質する研究開発が行われている。すなわち、低分子量の回収ＰＥＴボトルフレークの線状構造体を、結合剤（エチレングリコール・ジグリシジルエーテル５０重量％＋メチロールプロパン・トリグリシジルエーテル５０重量％）と、触媒（ステアリン酸リチウム２５重量％＋ステアリン酸ナトリウム２５重量％＋ステアリン酸カルシウム５０重量％）とを用いて高分子量の長鎖分岐構造体のポリエステルに改質し、溶融張力を上げるとともに、加工適性や性能を向上させ、広く利用できるようにしようとするものである。
【０００４】
例えば、これらに関連した技術として、ポリエステル樹脂発泡成形体の製造方法（例えば、特許文献１）やポリエステル樹脂及びその成形体のマスターバッチ式製造方法（例えば、特許文献２）及びポリエチレンテレフタレートとポリオレフィンを結びつけたポリエステル−ポリオレフィンブロック共重合体およびその製造方法（例えば、特許文献３）等が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６９６１３号公報
【特許文献２】特願２０００−２０５８２８号
【特許文献３】特開２００１−１２２９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したように低分子量の回収ＰＥＴボトルフレークの線状構造体を結合剤と触媒を用いて高分子量の長鎖分岐構造体に改質するには、回収ＰＥＴボトルフレークを、含有水分量が５０ｐｐｍ以下の状態で、２６０℃〜３００℃の溶融温度下で２分〜３０分間保持する必要がある。
【０００７】
しかしながら、回収ＰＥＴボトルフレークは最終的には水で洗浄されるので、その含有水分量は５，０００ｐｐｍ〜１５，０００ｐｐｍ程度となっている。したがって、従来、使用前に１２０℃で１２時間乾燥させ、含有水分量を５０ｐｐｍ以下にすることが行われており、膨大な乾燥設備が必要となり、乾燥のエネルギー費等コストが大きいものであった。
【０００８】
また、回収ＰＥＴボトルフレークと結合剤及び触媒との混合物を均一に溶融混合し反応させるためには、押出し機を用いて行っているが、通常その滞留時間は２〜３分であり充分な反応時間が得られていなかった。
【０００９】
本発明は以上の問題点を解決し、回収ＰＥＴボトルフレークを乾燥させることなく未乾燥の含有水分量の多い状態で使用できるようにすることにより、乾燥設備等、乾燥に要するエネルギー等を不要にし、また、溶融混合させた後、溶融反応時を充分な反応時間である３分以上確保できるようにしたポリエステル溶融反応重合装置及び重合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、回収ＰＥＴボトルフレークが押出し機に投入され溶融した段階で、フレーク中に含有されていた水分は高温のため蒸発気化しており、その水蒸気を除去すれば１２時間乾燥した回収ＰＥＴボトルフレークを使用したものと同等となり、結合剤と触媒とを投入しても水分による弊害が無く充分な反応を得られることを見出した。また、３分以上の充分な溶融反応時間を確保するには、所定温度で保持することができる加熱保持手段を設けることにより確保できることを見出した。
【００１１】
本発明は以上のような知見の結果なされたもので、本発明によるポリエステル溶融反応重合装置は、線状構造体のポリエチレンテレフタレートと結合剤及び触媒との混合物を溶融反応させて長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを製造するＰＥＴ溶融反応重合装置であって、前記ポリエチレンテレフタレートを加熱溶融する加熱溶融手段と、該加熱溶融手段で溶融されたポリエチレンテレフタレートから蒸発した水分を除去する水分除去手段と、該水分蒸発手段で水分が除去された溶融ポリエチレンテレフタレートに結合剤及び触媒を混合する混合手段と、該混合手段で結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを２６０〜３００℃で３分以上保持する加熱保持手段とを有することを特徴として構成されている。
【００１２】
また、本発明によるポリエステル溶融反応重合方法は、線状構造体のポリエチレンテレフタレートと結合剤及び触媒との混合物を溶融反応させて長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルを製造するＰＥＴ溶融反応重合方法であって、前記ポリエチレンテレフタレートを加熱溶解する加熱溶融工程と、加熱溶融されたポリエチレンテレフタレートから蒸発した水分を除去する水分除去工程と、該水分除去工程を経て水分が除去された溶融ポリエチレンテレフタレートに結合剤及び触媒を混合させる混合工程と、該混合工程で結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを２６０〜３００℃で３分以上保持する加熱保持工程とを有することを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるポリエステル溶融反応重合装置においては、加熱溶融手段において回収ＰＥＴボトルフレーク等を加熱溶融し、含んでいる水分を蒸発させる。そして、この蒸発した水分を水分除去手段が除去し、溶融樹脂の含有水分を５０ｐｐｍ以下に低下させる。この含有水分量が小さくなった溶融樹脂に混合手段により結合剤及び触媒を混合し、そして、この混合した状態で加熱保持手段が２６０〜３００℃で３分以上保持することにより、ポリエチレンテレフタレートを反応させて高分子量の長鎖分岐構造体に改質する。
【００１４】
本発明によるポリエステル溶融反応重合方法においては、加熱溶融工程において回収ＰＥＴボトルフレーク等を加熱溶融し、含んでいる水分を蒸発させる。そして、この蒸発した水分を水分除去工程において除去し、溶融樹脂の含有水分を５０ｐｐｍ以下に低下させる。この含有水分量が小さくなった溶融樹脂に混合工程で結合剤及び触媒を混合し、そして、この混合した状態で加熱保持工程において２６０〜３００℃で３分以上保持することにより、ポリエチレンテレフタレートを反応させて高分子量の長鎖分岐構造体に改質する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明によるポリエステル溶融反応重合装置においては、前記ポリエチレンテレフタレートを加熱溶融する加熱溶融手段と、該加熱溶融手段で溶融されたポリエチレンテレフタレートから蒸発した水分を除去する水分除去手段と、該水分蒸発手段で水分が除去された溶融ポリエチレンテレフタレートに結合剤及び触媒を混合する混合手段とを有している。これらの加熱溶融手段、水分除去手段及び混合手段は、これらの機能を有する装置であれば、単独の装置で構成しても、複数の装置を組み合わせて構成してもよい。
【００１６】
単独の装置で構成する場合、押出し機を用いることが好ましい。すなわち、従来用いられている押出し機に、水分除去手段としての押出し機内の気体を吸引するベント孔を形成するとともに、混合手段としての結合剤及び触媒を投入するための投入孔を形成することにより構成することができる。この時、投入孔は、ベント孔より下流側に設けることが好ましく、このようにすることにより、水分含有量が小さくなった溶融ポリエチレンテレフタレートと混合することができる。また、ベント孔には真空ポンプ等の水分吸引手段を連結する。
【００１７】
このような押出し機においては、回収ＰＥＴボトルフレーク等の原料ポリエチレンテレフタレートを押出し機に投入すると、スクリューで搬送されつつ加熱されて付着していた水分が蒸発していく。そして、蒸発した水分は、ベント孔より水分吸引手段により押出し機外に吸引され、回収ＰＥＴボトルフレークの水分含有率が小さくなり、含有水分量が５０ｐｐｍ以下の状態となっている。このように含有水分量が小さくなった状態において、投入孔より結合剤及び触媒を投入し、スクリューで加熱混練されつつ搬送される。そして、押出し機から排出されて、次工程である加熱保持手段に送り込まれる。
【００１８】
また、本発明によるポリエステル溶融反応重合装置は、混合手段で結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを、２６０〜３００℃で３分以上保持する加熱保持手段が設けられている。この加熱保持手段は、溶融ポリエチレンテレフタレートを２６０〜３００℃で３分以上保持することができれば、特に限定されることはなく、各種装置を用いることができる。例えば、従来用いられている押出し機、加熱機能を付与した反応槽を用いることができる。
【００１９】
例えば、反応槽を、略中央部に筒体を形成し、該筒体の外側の環状空間部に溶融したポリエチレンテレフタレートを攪拌する攪拌羽根を設け、該筒体の内側の円中状空間部に溶融したポリエチレンテレフタレートを下方に押出すためのスクリューを設けることにより構成することができる。このような反応槽においては、例えば、前記押出し機から結合剤及び触媒が混合された溶融ポリエチレンテレフタレートを、環状空間部に下方から送り込む。すると、溶融ポリエチレンテレフタレートは、攪拌羽根で攪拌されつつ上昇した後、筒体の上端部をオーバーフローして円中状空間部に落ち込み、スクリュウにより下方から排出する。また、反応槽はＮ２シールされていることが好ましい。
【００２０】
また、加熱溶融手段、水分除去手段及び混合手段として押出し機を用い、加熱保持手段としても押出し機を用いることができるが、前者の押出し機としては、均一に溶融混合できるように、ミキシングの良い２軸の押出し機であることが好ましい。後者の押出し機としては、溶融反応時間を確保できればよいので、２軸である必要は無く、その最大吐出能力が、前者の押出し機より２〜５倍大きいことが好ましい。稼動時は、前者の押出し機の吐出量に合わせて運転すれば滞留時間が長くなり充分な溶融反応時間を確保することが出来る。
【００２１】
前記反応槽は、外側にバンドヒータを設けるとともに、内側にヒータを設けることが好ましい。このように内外にヒーターを設けることにより、反応槽内を２６０℃以上の温度に確実に保持することができる。
【００２２】
本発明によるポリエステル溶融反応重合装置の第１の実施形態（請求項２に対応）について図１を参照して説明する。図１はポリエステル溶融反応重合装置の全体構成図である。
【００２３】
図１において、１０は回収ＰＥＴボトルフレークを搬送するフィーダーで、このフィーダー１０の基端側には、回収ＰＥＴボトルフレークをフィーダー１０に供給するホッパー１１が設けられ、先端には、回収ＰＥＴボトルフレークを排出する排出管１２が設けられている。
【００２４】
２０は第１押出し機（日本製鋼株式会社製ＴＥＸ−３０；口径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３０、２ベント孔、最大吐出量：６０ｋｇ／ｈ、２軸、回転数８０ｒｐｍ  Ｍａｘ．）で、この第１押出し機２０は、回収ＰＥＴボトルフレークを加熱溶解するとともに、水蒸気を除去した後、結合剤及び触媒を混合して反応させるものである。この押出し機２０は、ミキシングを良くするために２軸のスクリュー２１が設けられており、基端側（図中、左側）上部にはホッパー２２が設けられるとともに、先端側には排出管２３が設けられている。また、ホッパー２２と排出管２３との間には、基端側から、ベント孔２４及び投入孔２５が形成されており、ベント孔２４は配管を介してコンデンサー２６、真空ポンプ２７に連結されており、投入孔２５は、スクリュー式の定量フィーダー２８に連結されている。
【００２５】
以上のような第１押出し機２０において、ＰＥＴボトルフレークは、ホッパー２２で投入された基端側からベント孔２４までの間に溶融され、含有水分は蒸発した状態となっており、加熱溶融手段を構成する部分となっている。ベント孔２４の近傍においては、ベント孔２４を介して真空ポンプ２７により吸引されるので、溶融ＰＥＴボトルフレークの含有水分量は極めて低減されることとなり、水分除去手段を構成する部分となっている。投入孔２５からは結合剤及び触媒が投入され溶融ＰＥＴボトルフレークと混合されることとなり、混合手段を構成する部分となっている。
【００２６】
前記排出管２３には、連結管３０が連結されており、この連結管３０は搬送用のスクリュー３１が設けられ、また、加熱用のバンドヒーター（図示せず）が外周に設けられている。
【００２７】
連結管３０には、第２押出し機４０（株式会社日立製作所製ＳＨＴ−９０；口径９０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３０、最大吐出量：２５０ｋｇ／ｈ、回転数：１２０ｒｐｍ  Ｍａｘ、１軸）が連結されており、この第２押出し機４０は、スクリュー４１が設けられており、また、先端には１００メッシュの金属網からなるスクリーンチェンジャー４２が連結されるとともに、Ｔダイ又はストランドダイ４３が連結されている。この第２押出し機４０は、第１押出し機２０の４倍以上の吐出能力をもっているので、第１押出し機２０の吐出量に合わせて吐出量を設定することにより、３分以上の溶融反応時間を確保する。
【００２８】
以上のようなポリエステル溶融反応重合装置の動作を説明する。
【００２９】
まず、未乾燥のＰＥＴボトルフレークをホッパー１１を介してフィーダー１０に投入する。投入されたＰＥＴボトルフレークは、フィーダー１０で搬送され、その上部端からホッパー１２を介して押出し機２０に投入される。投入されたＰＥＴボトルフレークは、スクリュー２１で搬送されつつ、２８０℃に設定されたバレルの熱と、ＰＥＴボトルフレークとスクリューとの摩擦熱とで溶融を始め、吸着した水分が蒸発気化される。そして、ベント孔２４近傍まで搬送されてきた時、吸着した水分は略全てが蒸発気化した状態にある。
【００３０】
この時、押出し機２０内の気体は、真空ポンプ２７によりベント孔２４から−７５０ｍｍＨｇの高真空下で吸引されているので、ベント孔２４近傍の気体は真空ポンプ２８によりベント孔２４から吸引され、水蒸気も同時に吸引され、配管を通ってコンデンサ２６により液化されて除去される。したがって、押出し機２０内の水分量は低下し、溶融ポリエチレンテレフタレートの含有水分量は５０ｐｐｍ以下となっている。
【００３１】
このように水分含有量が低下した状態で搬送されるが、投入孔２５より、結合剤マスターバッチ（７５重量％）と触媒マスターバッチ（２５重量％）の混合ペレットが投入され、溶融ポリエチレンテレフタレートと混合される。なお、混合ペレットの投入量は、ＰＥＴボトルフレーク１００重量部に対し混合ペレット８重量部である。
【００３２】
混合ペレットが投入された溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリュー２１で混合されつつ搬送され、排出管２３を通って連結管３０に送られる。この時、連結管３０はバンドヒーターで加熱されているので、温度が低下することがない。連結管３０に送り込まれた溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリュー３１により第２押出し機４０へ送られる。第２押出し機４０に送られた溶融ポリエチレンテレフタレートは、加熱されつつスクリュー４１で第１押出し機２０より遅い速度で搬送され、３分以上の時間をかけて排出される。排出された溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリーンチェンジャー４２で異物やゲルが除去された後、Ｔダイ４３に供給されて、フィルムやシートに又はペレットのためのストランドに成形される。
【００３３】
次ぎに、本発明によるポリエステル溶融反応重合装置の第２実施形態（請求項３に対応）について図２を参照して説明する。図２はポリエステル溶融反応重合装置の全体構成図である。
【００３４】
図２において、５０は押出し機（神戸製鋼株式会社製ＫＴＸ−８０；口径８０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３０、２ベント孔、量大吐出量２４０ｋｇ／ｈｒ、２軸）で、図１の第１押出し機２０と同様に、２軸のスクリュー５１が設けられており、基端側（図中、左側）上部にはホッパー５２が設けられるとともに、先端側には排出管５３が設けられている。また、ホッパー５２と排出管５３との間には、基端側から、ベント孔５４及び投入孔５５が形成されており、ベント孔５４は配管を介してコンデンサー５６、真空ポンプ５７に連結されており、投入孔５５は、スクリュー式の定量フィーダー５８に連結されている。また、符号６０はＰＥＴボトルフレークが充填されたフレキシブルコンテナで、このフレキシブルコンテナ６０から上記ホッパー５２にＰＥＴボトルフレークを供給するようになっている。
【００３５】
以上のような押出し機５０において、ＰＥＴボトルフレークは、フレキシブルコンテナ６０からホッパー５２を介して押出し機５０内に投入される。投入されたＰＥＴボトルフレークは、基端側からベント孔５４までの間に溶融され、含有水分は蒸発した状態となっており、加熱溶融手段を構成する部分となっている。ベント孔５４の近傍においては、ベント孔５４を介して真空ポンプ５７により吸引されるので、溶融ＰＥＴボトルフレークの含有水分量は極めて低減されることとなり、水分除去手段を構成する部分となっている。投入孔５５からは結合剤及び触媒が投入され溶融ＰＥＴボトルフレークと混合されることとなり、混合手段を構成する部分となっている。
【００３６】
前記排出管５３には、加熱保持手段としての反応槽７０に連結されている。この反応槽７０は、円形状の底部７１と、この低部７１より長い径を有する天部７２と、これらの底部７１及び天部７２間を連結している側壁部７３とが設けられている。底部７１の略中央には天部７２との間に空間がある状態で円筒状の筒体７４が形成され、筒体７４と側壁部７３との間の環状空間部７５と、筒体７４内の円中状空間部７６とに区画されている。
【００３７】
そして、環状空間部７５には攪拌羽根７７が設けられ、円柱状空間部７６にはスクリュー７８が設けられ、これらの攪拌羽根７７及びスクリュー７８は同一の回転軸７９に形成されており、この回転軸７９は外部に設けたインバータモータ８０で回転されるようになっている。また、環状空間部７５にはヒーター８１が設けられ、前期側壁部７３の環状空間部７５に対応する個所の外側には、バンドヒーター８２が設けられている。さらに、天部７２には、窒素を送り込むための窒素用孔８３が形成されるとともに、真空吸引するための真空孔８４が形成されており、窒素用孔８３は窒素供給手段（図示せず）に連結されており、真空孔８４は真空ポンプ（図示せず）に連結されている。
【００３８】
環状空間部７５に対応する底部７１は、前記排出管５３が連結されており、押出し機５０より押出された溶融ポリエチレンテレフタレートが環状空間部７５に送り込まれるようになっている。また、円中状空間部７６に対応する底部７１は、連結管９１を介してＴダイ又はストランドダイ９２に連結されており、底部７１とＴダイ又はストランドダイ９２の間にはギア−ポンプ９３及び１００メッシュの金属網からなるスクリーンチェンジャー９４が設けられている。また、安全弁８５が設けられており、この安全弁８５は１ｋｇ／ｃｍ２に設定してある。
【００３９】
以上のようなポリエステル溶融反応重合装置の動作を説明する。
【００４０】
まず、未乾燥のＰＥＴボトルフレークをフレキシブルコンテナからホッパー５２に投入する。投入されたＰＥＴボトルフレークは、スクリュー５１で搬送されつつ、２８０℃に設定したバレルの熱と、ＰＥＴボトルフレークとスクリューとの摩擦熱とで溶融を始め、吸着した水分が蒸発気化される。そして、ベント孔５４近傍まで搬送されてきた時、吸着した水分は略全てが蒸発気化した状態にある。
【００４１】
この時、押出し機５０内の気体は、真空ポンプ５７によりベント孔５４から−７５０ｍｍＨｇの高真空下で吸引されているので、ベント孔５４近傍の気体は真空ポンプ５７によりベント孔５４から吸引され、水蒸気も同時に吸引され、配管を通ってコンデンサ５６により液化されて除去される。したがって、押出し機５０内の水分量は低下し、溶融ポリエチレンテレフタレートの含有水分量は５０ｐｐｍ以下となっている。
【００４２】
このように水分含有量が低下した状態で搬送されるが、投入孔５５より、結合剤マスターバッチ（７５重量％）と触媒マスターバッチ（２５重量％）の混合ペレットが投入され、溶融ポリエチレンテレフタレートと混合される。なお、混合ペレットの投入量は、ＰＥＴボトルフレーク１００重量部に対し混合ペレット８重量部であり、定量フィーダー５８により正確に投入される。
【００４３】
結合剤及び触媒が混合されて均一に溶融混合されたポリエチレンテレフタレートは、連結管５３を介して反応槽７０の環状空間部７５に送り込まれる。この時、連結管５３は加熱されているので、溶融ポリエチレンテレフタレートの温度が低下することがない。なお、反応槽７０は、予め、窒素用孔８３から窒素が供給されて、空気が窒素に置換されている。
【００４４】
環状空間部７５に送り込まれた溶融ポリエチレンテレフタレートは、上昇しながら攪拌羽根７７によって攪拌され、またこの時、ヒーター８１により加熱されるので、２６０℃以上の温度に維持される。筒体７４の上端まで上昇した溶融樹脂は、筒体７４をオーバーフローして円中状空間部７６に落ち込み、スクリュウ７８により、連結管９１を介してギア−ポンプ９３に送り込まれる。なお、反応槽７０の稼動中、すなわち溶融樹脂の搬送中は、窒素の送入を停止し、真空孔８４からの真空引きによって高真空下で稼動している。
【００４５】
この反応槽７０における滞留（保持）時間は、反応槽７０の筒体７４の高さまでの容積と、押出し機５０の吐出量によって決定される。例えば、押出し機５０の吐出量が２４０ｋｇ／ｈｒで、反応槽７０の筒体７４までの容積が５０Ｌであれば、５０×１．３×６０÷２４０＝１６．３（分）となる。
【００４６】
ギア−ポンプ９３に送られた溶融樹脂は、さらにギア−ポンプ９３により一定の圧力で連結管９１を介してスクリーンチェンジャー９４に送られ、異物やゲルが除去された後、Ｔダイ又はストランドダイ９２によりフィルムやペレットのためのストランドに成形される。
【００４７】
次ぎに、図１及び図２に示すＨＩ−ＰＥＴ溶融反応重合装置において、水分量及びＭＦＲの測定試験をした結果について説明する。
【００４８】
＜水分量＞
ポリエステル溶融反応重合装置に投入前のＰＥＴボトルフレークを約１０ｇ採取し、その水分量を（株）チノー製センサー式水分計ＣＺＡ−３１００を用いて測定した。また、溶融反応後の溶融ポリエチレンテレフタレート樹脂の水分量を同一の装置で測定した。結果を表１に示す。
【００４９】
＜ＭＦＲ＞
ポリエステル溶融反応重合装置に投入前のＰＥＴボトルフレークを１４０℃、３．５時間乾燥後、（株）東洋精機製作所製メルトインデクサーＦ−Ｆ０１を用い、２８０℃に於て予熱３６０秒、荷重２．１６ｋｇｆ、荷重重りが２５ｍｍ下に下がったところからＡ法（手動）で６０秒毎に樹脂量を測り、ｇ／１０分の単位に換算した。また、溶融反応後の溶融樹脂も、同様の方法で測定した。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
以上の結果より、ＰＥＴボトルフレークでの水分約５，０００ｐｐｍがベント孔による吸引除去され溶融反応後は約２０ｐｐｍとなり、又フレークのＭＦＲ約４０ｇ／１０分も溶融反応後は約３ｇ／１０分となり線状構造体が長鎖分岐構造体となって溶融張力が増していることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明によるポリエステル溶融反応重合装置の第１の実施形態の全体構成図である。
【図２】本発明によるポリエステル溶融反応重合装置の第２の実施形態の全体構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  フィーダー
２０  第１押出し機
２４  ベント孔
２５  投入孔
２７  真空ポンプ
３０  連結管
４０  第２押出し機
４３  Ｔダイ又はストランドダイ
５０  押出し機
５４  ベント孔
５５  投入孔
５７  真空ポンプ
５３  排出管
７０  反応槽
７４  筒体
７５  環状空間部
７６  円柱状空間部
７７  攪拌羽根
７８  スクリュー
８０  インバータモーター
８１  ヒーター
８２  バンドヒーター
９１  連結管
９２  Ｔダイ又はストランドダイ
【図１】
2005139384.tif 000004
【図２】
2005139384.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月9日(2003.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は線状構造体のポリエチレンテレフタレートを長鎖分岐構造体のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルに改質する装置及び方法に関し、更に詳細には、回収ＰＥＴボトルのフレークやシート成形打ち抜後のスケルトン等の、そのままでは成形時の熱負荷によって分子量が低下し、成形加工性が悪く、物性が低下するので再利用出来なかったものを、その線状構造体を結合剤と触媒を用いて溶融反応させ高分子量の長鎖分岐構造体に改質する、溶融反応重合装置及び方法に関するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
連結管３０には、第２押出し機４０（日立製作所株式会社製ＳＨＴ−９０；口径９０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３０、最大吐出量：２５０ｋｇ／ｈ、回転数：１２０ｒｐｍ  Ｍａｘ、１軸）が連結されており、この第２押出し機４０は、スクリュー４１が設けられており、また、先端には１００メッシュの金属網からなるスクリーンチェンジャー４２が連結されるとともに、Ｔダイ又はストランドダイ４３が連結されている。この第２押出し機４０は、第１押出し機２０の４倍以上の吐出能力をもっているので、第１押出し機２０の吐出量に合わせて吐出量を設定することにより、３分以上の溶融反応時間を確保する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
まず、未乾燥のＰＥＴボトルフレークをホッパー１１を介してフィーダー１０に投入する。投入されたＰＥＴボトルフレークは、フィーダー１０で搬送され、その上部端からホッパー２２を介して押出し機２０に投入される。投入されたＰＥＴボトルフレークは、スクリュー２１で搬送されつつ、２８０℃に設定されたバレルの熱と、ＰＥＴボトルフレークとスクリューとの摩擦熱とで溶融を始め、吸着した水分が蒸発気化される。そして、ベント孔２４近傍まで搬送されてきた時、吸着した水分は略全てが蒸発気化した状態にある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
混合ペレットが投入された溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリュー２１で混合されつつ搬送され、排出管２３を通って連結管３０に送られる。この時、連結管３０はバンドヒーターで加熱されているので、温度が低下することがない。連結管３０に送り込まれた溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリュー３１により第２押出し機４０へ送られる。第２押出し機４０に送られた溶融ポリエチレンテレフタレートは、加熱されつつスクリュー４１で第１押出し機２０より遅い速度で搬送され、３分以上の時間をかけて排出される。排出された溶融ポリエチレンテレフタレートは、スクリーンチェンジャー４２で異物やゲルが除去された後、Ｔダイ又はストランドダイ４３に供給されて、フィルムやシートに又はペレットのためのストランドに成形される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
次ぎに、図１及び図２に示すポリエステル溶融反応重合装置において、水分量及びＭＦＲの測定試験をした結果について説明する。