JP2002332379A - ポリエチレンテレフタレートの解重合方法 - Google Patents
ポリエチレンテレフタレートの解重合方法Info
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Abstract
レートの解重合を短時間で行えるようにする。 【解決手段】 リサイクルに供されるポリエチレンテレ
フタレートを加熱、溶融して使用して不飽和ポリエステ
ル樹脂を製造するに際し、単数または複数の押出機を使
用して、あるいは押出機とこの押出機の出口に設けられ
た反応器とを使用して、前記リサイクルに供されるポリ
エチレンテレフタレートの加熱・溶融・解重合反応を一
度に実施する。
Description
れるポリエチレンテレフタレートの解重合方法に関す
る。なお、以下において、ポリエチレンテレフタレート
を「PET」と略称し、リサイクルに供されるポリエチ
レンテレフタレートを「R−PET」と略称する。
が、この容器包装リサイクル法の実施にともなって発生
するR−PETを原料に用いて、不飽和ポリエステル樹
脂を得る方法は公知である。
を反応容器に仕込み、グリコールの沸点以下の温度でR
−PETを分割投入してグリコール分解し、オリゴマー
とした後、所望量のα−β不飽和多塩基酸(またはその
酸無水物)を加えて重縮合を行って、不飽和アルキッド
とし、架橋剤として作用するスチレンモノマーにこれを
溶解させる方法が採られている。
に温度を高めることができないために解重合に時間を要
することと、質量比率で、グリコール:R−PET=
1:1程度しかR−PETを使用投入できず、R−PE
Tの添加比率をアップすることができないことである。
反応時間は短いほどコスト的に有利で、また廃材利用お
よびリサイクルの観点からはR−PETの使用比率が高
いほど良いのは自明の理である。
R−PETを溶融させて錫系触媒やチタン系触媒を必要
量加えておき、その中にグリコールを滴下することによ
りR−PETの分解を進める方法が提案されている(特
開2000−7770号公報、特開平11−60707
号公報、特願2000−248270)。また、反応容
器中でのR−PETの溶融時間を短縮するために、押出
機を用いて、その融点以上の温度でR−PETを溶融し
たうえで、反応容器に仕込むことが提案されている(特
願2000−306218)。
応容器中にてR−PETの溶融状態を保つためには、反
応容器をR−PETの融点以上に保つ必要があり、しか
も解重合反応に数時間が必要である。
ば、フレーク状R−PETを反応容器に仕込み、加熱溶
融させて、平均分子量が3000以下のオリゴマーとす
るためには、加熱・溶融反応としてR−PETの融点以
上において120分以上、さらに解重合反応に300分
以上が必要である。
時間で行えるようにすることを目的とする。
に、本発明者らは、R−PETを押出機に投入し、シリ
ンダーを加熱しながら、低速で剪断力をかけ、投入材料
を加熱・溶融させると同時に均一に混練することによ
り、PETオリゴマーを得ることができ、この加熱・溶
融・解重合反応が、当初の目標としているR−PET分
子鎖の分解、解重合につながることを見出して、本発明
を完成するに至った。
融して解重合を行うに際し、単数または複数の押出機を
使用して、あるいは押出機とこの押出機の出口に設けら
れた反応器とを使用して、前記リサイクルに供されるP
ETの加熱・溶融・解重合反応を一度に実施することを
特徴とするものである。
とえば廃ペットボトルフレークから平均分子量が300
0以下のオリゴマーを製造する工程についての大幅な生
産性向上および工程簡略化を実現することができる。得
られたオリゴマーは、PETの分子骨格をもとに合成さ
れる不飽和ポリエステル樹脂をはじめとする樹脂類の製
造に利用することができる。
熱・溶融させるための、所望の吐出量を有する単数また
は複数の押出機を使用して、あるいは押出機とこの押出
機の出口に設けられた反応器とを使用して、シリンダー
の加熱条件をたとえば160〜320℃の範囲(望まし
くは220〜280℃)として、前記の押出機や反応器
の内部でR−PETを解重合反応させ、PETオリゴマ
ーを得る。このPETオリゴマーを原料として別の反応
容器に仕込み、必要に応じて追加のグリコール類を添加
して、R−PETを平均分子量が3000以下のオリゴ
マーとするためには、押出機での反応は10〜20分、
別の反応容器でのさらなる解重合反応は60分であり、
従来に比べて大幅な時間短縮を実現できる。さらに、押
出機内における解重合反応を進めることにより、あるい
は反応器を押出機の出口に付加的に設けることにより、
別の反応容器内での解重合反応を省略することも可能で
ある。この場合は、全体工程をさらに短縮することがで
き、R−PETから平均分子量が3000以下のオリゴ
マーを得るための時間は、30〜40分で済む。しかも
本発明によれば、別の反応容器でのPETオリゴマーの
溶融温度は従来の方法よりも100℃近く低くすること
ができ、かつR−PETを高含有率とすることも維持で
きる。また、グリコールが存在するので、原料への熱の
伝達効率も良い。
原料に、解重合を容易にするジブチル錫オキシドを主と
する錫系触媒あるいはテトライソプロポキシチタネート
等のチタン系触媒を添加するのが好適である。
おいてウレタン樹脂等に利用されているものの、それら
は解重合を目指したものではなく、再生処理方法技術で
あって、本発明のように分解して原料とするものではな
い(特開平8−300352号公報、特開2000−2
81831号公報等)。
は、主としてPETボトルからのリサイクル品で、一般
的にはフレーク状ないしペレット状を呈している。
がら通過する際に、含有水分はR−PETの分解に悪影
響を及ぼすことはなく、水分の存在はR−PETの解重
合にはほとんど無関係である。このため、R−PETを
乾燥させる必要はない。
一に加熱・混練でき、剪断力を付与できれば、通常の一
軸ないし二軸押出機あるいはその他のいずれの押出機で
もよい。
押出機のシリンダー内で溶融状態となったR−PET
に、このR−PETの解重合工程において解重合を容易
にすることを目的として、ジブチル錫オキシドを主とす
る錫系触媒あるいはテトライソプロポキシチタネート等
のチタン系触媒などを添加し、さらに最終製品の成分と
して使用される種類のグリコールを添加することができ
る。これらの触媒とグリコールとは、別々に押出機に供
給して添加してもよいし、R−PETに所定量の触媒と
グリコールを予め添加、混合したものを押出機に投入し
てもよい。前者の場合は、時間当たりの押出量に対し
て、触媒およびグリコールを定量供給する。
を通過したPETオリゴマーに所定量のグリコールを添
加し、または所定量のグリコールと触媒を添加しなが
ら、押出機を数回通過させる方法、あるいは複数の押出
機を連結して通過させる方法も考えられる。
とにより反応を制御して、押し出されるPETオリゴマ
ーの状態を制御する。押し出されたPETオリゴマー
は、溶融状態にて別の反応容器に投入してもよいし、常
温で固化させ、原料として保管してもよい。
の反応器は、加熱を行うことができ、かつ押し出された
PETオリゴマーが溶融・攪拌状態にて器内を流れるも
のであれば、管状のものなど、任意の構成のものを使用
することができる。なお、スタティックミキサーなどを
使用して、均質な加熱分解を行えば、より良質なPET
オリゴマーを得ることができる。
チル錫オキシド、オクチル酸錫、ジブチル錫ジラウレー
ト等の錫系触媒や、テトラブトキシチタネート(TB
T)、テトライソプロポキシチタネート(TPT)、テ
トラエトキシチタネート等のチタンのアルコキサイド類
や、酢酸亜鉛を主とする亜鉛の有機酸塩などが挙げられ
る。
に対して、0.01質量部以上3質量部以下、より望ま
しくは0.1質量部以上1質量部以下である。このよう
に押出機での加熱・溶融・解重合反応にこれらの分解触
媒を加えると、R−PETのグリコール分解が著しく促
進される。
ば次の種類が挙げられる。すなわち、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジ
プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、2−
メチルプロパンジオール、1,3ブタンジオール、1,
4ブタンジオール、3−メチルペンタンジオール、1,
2ブタンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェ
ノールAエチレンオキシド付加物、ビスフェノールAプ
ロピレンオキシド付加物などが挙げられる。また、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリ
セリン、トリメチルエタン、トリメチルプロパン、ペン
タエリスリトールなどの3官能基以上の多価アルコール
を使用することも可能である。相互の併用もできる。
ル(繰り返し単位を1モルとして)に対して、0.1モ
ル以上10モル以下とする。この場合に、押出機内にて
所望量のグリコールを添加して、その生成物につき別の
反応容器にてさらに解重合反応を行ってもよい。あるい
は、押出機内に必要量を添加して、別の反応容器での解
重合反応を省略してもよい。
などの樹脂を製造する際には、単数または複数の押出機
を使用して、あるいは押出機とこの押出機の出口に設け
られた反応器とを使用して、R−PETを加熱・溶融・
解重合反応させ、平均分子量が3000以下のオリゴマ
ーを得る。そして、上述の不飽和ポリエステル樹脂を製
造する場合には、この生成物としてのPETオリゴマー
を原料として、あるいは別の反応容器にてこのオリゴマ
ーに所望量のグリコールを加えてさらに解重合反応を行
った後に、α−β不飽和多塩基酸(またはその酸無水
物)を加えて、さらに必要に応じて他の飽和あるいは不
飽和の多塩基酸(またはその酸無水物)を併用して、重
縮合を行う。
に、α−β不飽和多塩基酸(またはその酸無水物)とし
ては、一般に無水マレイン酸、フマル酸を用いることが
できる。他の飽和或いは不飽和の多塩基酸(またはその
酸無水物)の併用は自由である。α−β不飽和酸または
その酸無水物の一種または二種以上を加えて重縮合を完
了した後は、所望のモノマーに溶解することで、不飽和
ポリエステル樹脂が得られる。
る。その他には、メタクリル酸メチル、ジアリルフタレ
ートなども、用途によっては使用することができる。R
−PET、グリコール、不飽和酸の使用割合は、用途に
よって変更するが、ほぼ、R−PET10〜80モル
(%)、グリコール20〜90モル(%)、不飽和酸1
0〜80モル(%)である。
て計算する。
種用途に有用であるが、実用化に応じて各種の添加剤、
例えば熱可塑性のポリマー乃至オリゴマー、着色剤、離
型剤、安定剤等を使用することができることは勿論であ
る。
不飽和ポリエステル樹脂以外の他の樹脂を製造すること
も可能である。
レングリコール、ジブチル錫オキシドを事前に添加した
材料を供給した。
反応が行われた溶融R−PETは、常温にて固化した。
各添加の毎にその固化物の分子量および融点を測定した
ところ、添加のごとに両者とも下表の通りに低下した。
である表1のPETオリゴマーe)を原料として、不飽
和ポリエステル樹脂の合成を行った。詳細には、攪拌
機、還溜コンデンサー、滴下ロート、ガス導入管付温度
計が付いた1Lセパラブルフラスコに、PETオリゴマ
ーe)200gおよびプロピレングリコール30gを仕
込み、窒素気流中、210〜220℃で1時間グリコー
ル分解を行った。すると、平均分子量はほぼ600〜8
00まで低下した。さらに、コンデンサーを分溜タイプ
に替え、温度を210℃に下げ、無水マレイン酸130
gを加え、2時間エステル化を行った後、ほぼ30To
rrの減圧下で1時間重縮合反応を行った。そして、酸
価31の時点でハイドロキノン0.17gを加え、温度
140℃で空気気流下、スチレン338gを加え、均一
に溶解した。その結果、淡黄褐色液状の不飽和ポリエス
テル樹脂が得られた。
オリゴマーe)200g、プロピレングリコール30g
および無水マレイン酸130gを仕込み、追加のグリコ
ール分解を行わず、窒素気流中、210℃で2時間エス
テル化を行った後、ほぼ30Torrの減圧下で1時間
重縮合反応を行った。そして、ハイドロキノン0.17
gを加え、温度140℃で空気気流下、スチレン338
gを加え、均一に溶解した。その結果、幾分白濁した淡
黄褐色液状の不飽和ポリエステル樹脂が得られた。
給した。
は、常温にて固化した。各添加の毎にその固化物の分子
量および融点を測定したところ、添加の毎に両者とも下
表の通りに低下した。
給した。
0.3質量%を事前に添加し、押出機途中から定量ポン
プを用いてプロピレングリコール50質量%を定量供給
した。 (3)押出機を通過した溶融R−PETは、常温にて白
色の固化状であった。その固化物の分子量および融点を
測定したところ、下表の通りであった。
リゴマーb)、プロピレングリコールおよび無水マレイ
ン酸を同時に仕込み、窒素気流中、210℃で2時間エ
ステル化を行った後、ほぼ30Torrの減圧下で1時
間重縮合反応を行った。さらに、ハイドロキノンを加
え、温度140℃で空気気流下、スチレンを加え、均一
に溶解した結果、わずかに濁りを帯びた淡黄褐色液状の
不飽和ポリエステル樹脂が得られた。
PETに事前に触媒0.3質量%を添加 し、定量ポンプを用いて押出機シリンダー途中からプロ
ピレングリコール50質量%を定量供給した。
タティックミキサーを設置し、押出機を通過した溶融R
−PETを通過させた。 (3)その結果、スラリー状のPETオリゴマーが得ら
れた。そのときの平均分子量は600〜800であっ
た。
を原料として、不飽和ポリエステル樹脂の合成を行っ
た。すなわち、PETオリゴマーおよび無水マレイン酸
を同時に仕込み、窒素気流中、210℃で2時間エステ
ル化を行った後、ほぼ30Torrの減圧下で1時間重
縮合反応を行った。さらに、ハイドロキノンを加え、温
度140℃で空気気流下、スチレンを加え、均一に溶解
した結果、淡黄褐色液状の不飽和ポリエステル樹脂が得
られた。
媒0.3質量%を添加し、定量ポンプを用いて押出機シ
リンダー途中からプロピレングリコール50質量%を定
量供給した。
管(管型反応器)を設置し、押出機を通過した溶融R−
PETを通過させた。 (3)その結果、スラリー状のPETオリゴマーが得ら
れた。そのときの平均分子量は600〜800であっ
た。
使用して、あるいは押出機とこの押出機の出口に設けら
れた反応器とを使用して、R−PETの加熱・溶融・解
重合反応を一度に行い、平均分子量が3000以下のP
ETオリゴマーを効率良く得ることができた。また、そ
れを原料とすることで、廃ペットボトルフレークから不
飽和ポリエステル樹脂やその他の樹脂を製造する全体工
程の大幅な生産性向上および工程簡略化を実現すること
ができた。
Tを使用して不飽和ポリエステル樹脂やその他の樹脂を
製造するために、P−RETを加熱・溶融させ解重合を
行う際に、このP−RETの解重合工程において単数ま
たは複数の押出機を使用することで、あるいは押出機と
この押出機の出口に設けられた反応器とを使用すること
で、R−PETの加熱・溶融・解重合反応を一度に実施
するため、R−PETとしてのたとえば廃ペットボトル
フレークから、PETの分子骨格を基とする不飽和ポリ
エステル樹脂やその他の樹脂を製造する全体工程につい
ての大幅な生産性向上および工程簡略化を実現すること
ができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 リサイクルに供されるポリエチレンテレ
フタレートを加熱、溶融して解重合を行うに際し、単数
または複数の押出機を使用して、あるいは押出機とこの
押出機の出口に設けられた反応器とを使用して、前記リ
サイクルに供されるポリエチレンテレフタレートの加熱
・溶融・解重合反応を一度に実施することを特徴とする
ポリエチレンテレフタレートの解重合方法。 - 【請求項2】 押出機に、解重合工程において最終製品
の成分として使用される種類のグリコールと、解重合を
容易にするジブチル錫オキシドなどの錫系触媒あるいは
テトライソプロポキシチタネートなどのチタン系触媒と
を、同時にあるいは各々別々に添加して、押出機最終出
口または反応器出口で、ポリエチレンテレフタレート
を、平均分子量が3000以下のオリゴマーとして生成
することを特徴とする請求項1記載のポリエチレンテレ
フタレートの解重合方法。 - 【請求項3】 ポリエチレンテレフタレートの繰り返し
単位を1モルとして、グリコールの添加量を、ポリエチ
レンテレフタレートの縮合単位1モルに対して0.1モ
ル以上10モル以下とするとともに、触媒の添加量を、
ポリエチレンテレフタレートの使用量100質量部に対
して0.01質量部以上3質量部以下とすることを特徴
とする請求項1または2記載のポリエチレンテレフタレ
ートの解重合方法。 - 【請求項4】 請求項1から3までのいずれか1項記載
の方法により得られたポリエチレンテレフタレートのオ
リゴマーを原料として、あるいはこのオリゴマーに必要
量のグリコールを加えてさらに分解を進めた後に、α−
β不飽和多塩基酸またはその酸無水物を加え、さらに必
要に応じて他の飽和あるいは不飽和の多塩基酸またはそ
の酸無水物を併用して、重縮合を行うことを特徴とする
不飽和ポリエステル樹脂の製造方法。
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