(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン類およびＯＰＳを含む使用済みペットボトルの粉砕物を温度−１２〜３０℃のエチレングリコール中で比重分離処理してポリエチレンテレフタレートを該ポリオレフィン類およびＯＰＳから分離することを特徴とする、使用済みペットボトルの粉砕物からポリエチレンテレフタレートを分離する方法。
【請求項２】
前記エチレングリコール中での比重分離の前に、前記粉砕物を水中で比重分離してポリオレフィン類を分離する工程を付する請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みペットボトルの粉砕物からポリエチレンテレフタレートを分離する方法に関する。さらに詳しくは、キャップやラベルなどの混ざったペットボトル粉砕物（フレーク）からキャップやラベルなどを構成する樹脂、特にポリオレフィン類とＯＰＳを除去して、ポリエチレンテレフタレートを分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート製ボトル、いわゆるペットボトルの消費量は年々増大しており、使用済みペットボトルの回収率およびリサイクル率を向上させることは地球規模で必要不可欠な命題となっている。現在、使用済みペットボトルの分別収集と再商品化が法律で義務付けられており、行政と民間が一体となって使用済みペットボトルの回収とリサイクルに努めている。その際、自治体は消費者に対して使用済みペットボトルからキャップやラベル等を除去し水洗した後に資源ごみとして出すよう指導しているが、現実には消費者はキャップやラベル等を付したまま出すケースが圧倒的に多い。ラベルには除去しやすいようミシン目を入れてあるものが多いが、ミシン目の入っていないものもあり、一様でない。
【０００３】
従来は、回収されたペットボトルから人手を介してラベルおよびキャップを除去するか、または、そのまま乾式粉砕を行った後に風力選別して水洗後水中で比重分離を行うことにより残留するポリオレフィン類を除去したり若しくはラベル除去装置を通したりした後に、ボトルを粉砕する手段が採用されてきた。
【０００４】
しかしながら、こうした手段は人手を要することから、残留内容物の飛散や腐敗臭などにより、その作業性が低下することがあった。また、完全な除去が困難である場合や特殊なラベル除去装置が必要となる場合もあり、問題となっている。さらに、キャップのストッパーリングや把手の除去は困難であり、粉砕して得たフレーク中に残存する場合がある。これらは風力選別や水中での比重選別によって分離することが可能であるが、水より大きな比重を有する物質についてはポリエチレンテレフタレートとの比重分離が困難であり、その解決が待たれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、キャップやラベルなどを含む使用済みペットボトルの粉砕物からキャップやラベルなどによる多種ポリマーを除去して、ポリエチレンテレフタレートを効率良く分離することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、使用済みペットボトルからキャップやラベルなどを構成する樹脂、特にポリオレフィン類とＯＰＳとを分離して、キャップやラベルなどのリサイクルを進めることにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ポリオレフィン類およびＯＰＳを含む使用済みペットボトルの粉砕物を温度−１２〜３０℃のエチレングリコール中で比重分離処理してポリエチレンテレフタレートを該ポリオレフィン類およびＯＰＳから分離することを特徴とする、使用済みペットボトルの粉砕物からポリエチレンテレフタレートを分離する方法によって達成される。
【０００９】
ペットボトル（ポリエチレンテレフタレート製ボトル）のラベルについては、リサイクルの円滑化、効率化の観点から自主設計ガイドラインが設定されている。ラベルには、ポリエチレン製のストレッチラベル、シュリンクラベル、ＯＰＰロールラベルおよび紙ラベルなどがあり、さらに、このうちシュリンクラベルには、ポリオレフィン製、ＯＰＳ製（延伸ポリスチレン製）およびポリエチレンテレフタレート製のものがある。ポリエチレン製やポリオレフィン製のものは水よりも比重が小さいために、比重選別によって容易にポリエチレンテレフタレートと分離することができる。また、ポリエチレンテレフタレート製ラベルはボトル本体を構成するポリエチレンテレフタレートのフレークと同質の材料である。さらに、紙ラベルは粉砕、湿式洗浄によりほぐれ、水とともに流出除去される。一方、ポリスチレン、メタアクリル酸エステルおよびアクリル酸エステルの共重合物並びにスチレンブタジエンゴムから構成されるＯＰＳは使用量が多いが、比重が約１．０５と水よりも大きいため水中での比重分離は困難である。
【００１０】
リサイクルされたポリエチレンテレフタレート中にポリエチレンテレフタレート以外の樹脂が混入すると、一般にポリエチレンテレフタレート本来の物性を損なうために、例えば着色や変色などが起こって再製品化が阻害されることになる。また、リサイクルプロセスにおけるフィルターや配管系の詰まり、汚染、脱色設備の負荷の増大などの問題が発生する他、ポリエチレンテレフタレートの解重合反応における部分溶解や副反応による化合物の生成などにより、例えば回収されたポリエチレンテレフタレートにＯＰＳが混入すると、ポリエチレンタレフタレートのグリコリシスによって生成するテレフタル酸エステルの他に、メタアクリル酸エステルやアクリル酸エステルが共存することになるため、目的物であるテレフタル酸エステルの純度が低下するという問題も生じる。
【００１１】
本発明者は、回収されたペットボトルに付随するポリエチレンテレフタレート以外の成分を効率良く除去してペットボトルのリサイクルシステムを構築するためには、ＯＰＳなどの水よりも比重の大きい成分とポリエチレンテレフタレートとの適切な分離を行うことが必要であると考え、従来の水中での比重分離に代わる方法として本発明を完成させたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、具体例を挙げつつ詳細に説明する。本実施の形態では、使用済みペットボトルを回収し、減容圧縮したベールを原料とする。このペットボトルベールは、現在市町村が採用している公知の方法によって製造される。
【００１３】
特開２０００−５３８０２号公報に記載されているように、前記ペットボトルベールは解梱包することなくベール状のまま粉砕機に連続投入し、水を注入して水中粉砕するのが好ましい。粉砕物の大きさは、５〜５０ｍｍ、より好ましくは７〜３０ｍｍがよい。ペットボトルベールを解梱包することなく破砕することによって、作業性の向上および効果的な安全衛生対策が図れる。
【００１４】
ポリエチレンテレフタレート粉砕物からＯＰＳを含むポリエチレンテレフタレート以外の樹脂等を除去するためには、上記粉砕物について所定の温度に保持されたエチレングリコールを用いて比重分離処理を行えばよい。さらに、キャップやラベルについてもそれぞれリサイクルを行うためには、まず水を用いてポリオレフィン類を比重分離し、続いてエチレングリコールを用いてＯＰＳを比重分離する、２段階分離方式が有効である。
【００１５】
エチレングリコールの比重は温度依存性が大きく、１つの例では−１２℃において１．１３５，０℃において１．１２７，２０℃において１．１１６および３０℃において１．１０７である。ＯＰＳの比重は約１．０５であり、ＯＰＳとエチレングリコールとの比重差が大きい程分離は容易となる。したがって、上記関係およびエチレングリコールの融点（−１３℃）を考慮して、−１２℃〜３０℃の温度のエチレングリコールを用いてＯＰＳの比重分離を行うのが好ましい。さらに、エチレングリコールの粘度は温度依存性が大きく、１つの例では０℃において５．７×１０-2Ｐａ・ｓ，２０℃において２．１×１０-2Ｐａ・ｓである。温度が低いと粘度が高くなることにより除去されるＯＰＳからのエチレングリコールの液切れが悪くなる傾向が見られることから、エチレングリコールの温度が１０〜２５℃で比重分離を行うのがより好ましい。このような温度範囲内にあるエチレングリコールを用いれば、比重が１より小さいポリオレフィン類および比重が約１．０５であるＯＰＳがエチレングリコール溶液に浮くのに対し、比重が約１．３４であるポリエチレンテレフタレートは同溶液に沈むので、ポリエチレンテレフタレートからＯＰＳおよびポリオレフィン類を容易に除去することができる。比重分離する粉砕物とエチレングリコールの量的関係は、重量比で１：４〜１：２０、より好ましくは１：５〜１：２０がよい。
【００１６】
分離されたＯＰＳやポリオレフィン類に付着したエチレングリコールは、加熱して粘度を低くした後遠心分離を行うかまたは水でリンスすることによって除去できる。水でリンスした場合、得られるエチレングリコール水溶液をさらに蒸留に付せばエチレングリコールを回収することが可能である。
【００１７】
また、ポリオレフィン類とＯＰＳをも分離することによりキャップやラベルについてもリサイクルを進めるには、最初に上記粉砕物を水中で比重分離してポリオレフィン類を除去すればよい。これにより、ポリオレフィン類をＯＰＳおよびポリエチレンテレフタレートから分離することができる。比重分離する粉砕物と水の量的関係は、重量比で１：４〜１：２０、より好ましくは１：５〜１：１０がよい。比重分離に用いる水の温度に特に制限はなく、例えば室温で行うことができる。次に、水中に沈んだ比重の大きい成分を取出して上記温度範囲のエチレングリコールに投入すれば、ＯＰＳとポリエチレンテレフタレートを比重分離することができる。
【００１８】
分離された粗製ポリエチレンテレフタレートは、次にエチレングリコールによって粗製ビス（２−ヒドロキシエチル）テレフタレートに解重合される工程に付すことができる。その際、系中に多量の水が存在すると解重合触媒の活性が低下して、円滑に解重合を行うことが困難となる。本発明では、解重合の直前の工程でエチレングリコール中で比重分離を行うので解重合工程に多量の水が持ち込まれる恐れがなく、したがって上記のような問題を回避することができる。
【００１９】
【実施例】
本発明をさらに具体的な態様について説明するために、以下に具体例を挙げる。本発明がこれのみに限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２０】
実施例１
市町村によって分別収集・回収された、キャップおよびラベル付のペットボトルを用い、これを減容圧縮することによって製造したペットボトルベール２００ｋｇをカッターナイフ付湿式粉砕機に投入し、８ｍｍ×８ｍｍ程度のフレークに粉砕して遠心脱水した後、１５℃の温度に維持したエチレングリコールを入れた上昇流循環ドラフトチューブ付撹拌比重分離槽の中に、前記粉砕物をスクリューフィーダーで速度１００ｋｇ／時で供給した。比重分離槽の中に空気を周期的に送入、排出させることにより上下に脈動する水流を発生させ、前記粉砕物に脈動水流によって膨張・収縮を繰り返させて、粉砕物のうちで低比重のキャップおよびラベルを浮き上がらせる一方、高比重のポリエチレンテレフタレートを沈殿させた。溢流するエチレングリコールとともに浮遊するキャップおよびラベルの粉砕物を２ｍｍ×２ｍｍの目の受かごに流し込むことによって、キャップおよびラベルの粉砕物をポリエチレンテレフタレートフレークおよびエチレングリコールから分離して除去した。
【００２１】
上記比重分離機の底部に沈殿した残りの粉砕物をスクリューコンベアーで抜き出して脱水することによって、ラベルおよびキャップ材から分離されたポリエチレンテレフタレートフレークを得た。このポリエチレンテレフタレートフレークは、十分にリサイクル基準を満足するものであった。
【００２２】
実施例２
実施例１と同様にして、ペットボトルベールを粉砕して得たフレークを、先ず水を入れた比重分離槽の中に投入してキャップおよびポリオレフィン系ラベルなどを除去した。次に、比重分離機の底部に沈殿した残りの粉砕物をスクリューコンベアーで抜き出して脱水した後、１５℃の温度に維持したエチレングリコールを入れた比重分離槽の中に投入した。浮遊するＯＰＳラベルを除去した後、比重分離機の底部に沈殿した残りの粉砕物をスクリューコンベアーで抜き出して脱エチレングリコールすることによって、ラベルおよびキャップ材から分離されたポリエチレンテレフタレートフレークを得た。このポリエチレンテレフタレートフレークは、十分にリサイクル基準を満足するものであった。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかる使用済みペットボトルの粉砕物からポリエチレンテレフタレートを分離する方法によれば、キャップやラベルなどの混ざったペットボトル粉砕物からキャップやラベルなどを除去してポリエチレンテレフタレートを分離することができるので、消費者にキャップやラベルなどを除去することを強いる必要がなくなり、ペットボトルのリサイクルを容易に進めることができる。また、キャップやラベルを構成するポリオレフィン類とＯＰＳについても分離することができるので、キャップやラベルのリサイクルも進めることができる。