JP2004238581A - ポリエステル廃棄物の解重合方法および有効成分回収方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点を実現できる技術を提供する。
【解決手段】ポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチック（異種プラスチック）を含み、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有するポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するポリエステル廃棄物の解重合方法において、付着性の高いプラスチックの１質量部に対して、付着性の低いプラスチックを所定量共存させる。
【選択図】 なし
【解決手段】ポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチック（異種プラスチック）を含み、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有するポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するポリエステル廃棄物の解重合方法において、付着性の高いプラスチックの１質量部に対して、付着性の低いプラスチックを所定量共存させる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステル廃棄物の解重合方法およびその解重合方法で得られた解重合物からの有効成分回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリアルキ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、樹脂などに大量に生産、使用されている。
【０００３】
しかしながら、生産量、使用量の増大に伴って発生する大量の規格外品、使用済み後の廃棄されたポリアルキレンテレフタレート等を主として含有するポリエステル廃棄物（以下本発明においては、「ポリアルキレンテレフタレート等を主として含有するポリエステル廃棄物」を単にポリエステル廃棄物と略記することもある）の処分は処理コストのみならず、環境問題も含め大きな社会問題となっており、その処理方法として、マテリアルリサイクル、サーマルリサイクル、ケミカルリサイクルによる各種の提案がなされている。なお、本明細書において、ポリエステル廃棄物とは、必ずしも一般的に見て廃棄されるべき物または廃棄された物のみを指すものではなく、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有し、アルキレングリコールにて解重合可能な物を意味する。従って、何らかの事情で使用可能であり、一般的な意味では廃棄する必要がないと思われる物も含まれる。
【０００４】
このうち、マテリアルリサイクルでは、得られたリサイクル製品を再度リサイクルするとさらに品質が低下するため、その用途が限られ、いわゆる“使い捨て”の状況を大いに改善してはいるが、最終的にポリアルキレンテレフタレート（以下、単にポリエステルと略記することもある）の廃棄を回避することは困難である。
【０００５】
また、ポリエステル廃棄物を燃料に転化するサーマルリサイクルは、ポリエステル廃棄物の燃焼熱の再利用という利点は有するが、発熱量が比較的低く、多量のポリエステル廃棄物を燃焼させることに他ならないため、ポリアルキレンテレフタレート原料の損失という問題が有り、省資源の面からは好ましくない。
【０００６】
他方、上記二種類のリサイクル方法に対して、ポリエステル廃棄物を解重合してその構成成分へ変換、回収し、再度重合反応によってポリエステルを製造し再利用するケミカルリサイクルは、基本的にロス無く化合物を循環再使用するので、本来目的とする資源再利用が可能となる。
【０００７】
従来、ポリエステル廃棄物の解重合方法としては、たとえばポリエチレンテレフタレートをエチレングリコール（以下、ＥＧと略記することもある。）で解重合し、次いでメタノールでエステル交換反応させてジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）を得るという方法がグリコリシス−エステル交換反応法として広く知られている。
【０００８】
しかしながら、工業的規模でポリエステル廃棄物の解重合を実施する場合に原料として収集されるポリアルキレンテレフタレートは、流通業や家庭から排出されるポリエチレンテレフタレート製のボトル（ペットボトル）や樹脂、繊維といったポリエステル廃棄物が主体であり、異種プラスチックが含まれていることが多い。このため、ポリエステル廃棄物からポリアルキレンテレフタレートのみを選別することが必要になるが、完全に除去することは困難であり、異種プラスチックの混入は避け難い。
【０００９】
なお、本発明において異種プラスチックとはポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチックであり、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンである。その他のプラスチックを含んでいてもよい。
【００１０】
最近では前処理技術の進歩により、ポリエステル廃棄物から高純度のポリアルキレンテレフタレートを回収することが可能になったため、実験室レベルでは混入異種プラスチックの量は無視できる程度まで低減できるようになったが、工業的規模ではまだまだ無視できないのが現状である。
【００１１】
たとえば、前処理により９９．９質量％の純度のポリアルキレンテレフタレートを回収した場合、ポリエステル廃棄物１００ｇを用いた実験では異種プラスチックが０．１ｇしか含まれておらず、これらが実験装置に閉塞や固着などのトラブルが生じ、実験が不可能になるといった悪影響を与える可能性は低い。
【００１２】
しかしながら、たとえばポリエステル廃棄物を年に１０００トン以上を処理するような工業的規模のプラントでは、異種プラスチックが年に１０００ｋｇ以上系内に混入することになり、これらがプロセス内の設備に閉塞や固着などが生じ、運転が不可能になるといった悪影響を与える危険性は極めて高い。
【００１３】
このため、従来のケミカルリサイクルプロセスにおいては、ポリエステル廃棄物から高純度のポリアルキレンテレフタレートを回収するために不要プラスチックを除去する前処理設備には多額の投資や人手による膨大な作業が必要であった。
【００１４】
加えて、異種プラスチックは人手による分別操作では分別しきれず、その組成が一定せず、このため、ケミカルリサイクル工程系における加熱操作、反応操作における変動要因となる。従って、過剰とも思えるような設備と注意力とによって工程の安定化を図り、可能な限り閉塞や固着に対する対応をとらなければならないといった問題があった。
【００１５】
また、前処理にて回収するポリアルキレンテレフタレートの純度を上げようとすれば、除去する異種プラスチックに同伴して損失（ロス）となるポリアルキレンテレフタレート量を増加させざるを得ず、廃棄物の増加やポリアルキレンテレフタレートの収率の低下といった問題もあった。
【００１６】
この種のコンタミネーション問題（不純物の共存問題）や前処理におけるロスの削減を解決するため、ポリエステル廃棄物を解重合反応させた後に異種プラスチックを浮遊分離させる方法が提案されている（たとえば特許文献１参照。）。この方法によれば異種プラスチックの分離という点では目的を達成しているが、浮遊した異種プラスチックの形状が安定しないため、解重合反応槽から異種プラスチックを除去するには設備投資が高くなるという欠点があった。
【００１７】
【特許文献１】
特表平２００２−５３６５１９号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【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、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点の少なくとも一つを実現できる技術を提供することにある。
【００１９】
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るであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
異種プラスチックには、プラスチック同士の付着性や解重合に使用する機材に対する付着性の高いプラスチック（以下、付着性プラスチックと略記することもある。）とプラスチック同士の付着性や解重合に使用する機材に対する付着性の低いプラスチック（以下、非付着性プラスチックと略記することもある。）があることが見出され、本発明が完成されるに至った。
【００２１】
すなわち、本発明の一態様によれば、ポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチック（異種プラスチック）を含み、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有するポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するポリエステル廃棄物の解重合方法において、付着性の高いプラスチックの１質量部に対して、付着性の低いプラスチックを所定量共存させる、ポリエステル廃棄物の解重合方法が提供される。
【００２２】
前記所定量が１質量部以上であること、前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、アルキレングリコールとポリエステル廃棄物との混合開始から解重合反応生成物の抜出しまでの任意の段階で、浮遊物の一部または全部を液成分から分離すること、前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、解重合反応原料中のアルキレングリコール量を、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．３〜４質量部とすること、前記ポリエステル廃棄物が、主として、ポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステル廃棄物であること、付着性の高いプラスチックがポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含み、付着性の低いプラスチックがポリスチレンを含むものであること、付着性の高いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのキャップに由来するものであり、付着性の低いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのラベルに由来するものであること、が好ましい。
【００２３】
本発明の他の一態様によれば、上記記載のポリエステル廃棄物の解重合方法で得られる解重合物から、アルキレングリコール、アルキレングリコール誘導体、テレフタル酸およびテレフタル酸誘導体からなる群のうちの少なくとも一つを回収する、有効成分回収方法が提供される。
【００２４】
本発明の解重合方法や有効成分回収方法によれば、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点を実現できる技術が提供できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例等を使用して説明する。なお、これらの実施例等およ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の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００２６】
本発明におけるポリアルキレンテレフタレートとしては、ポリエ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挙げられる。市場からの回収量から考慮するとポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記することもある）が好ましい。
【００２７】
また、「ポリアルキレンテレフタレートを主として含有する」とは、ポリエステル廃棄物が、本発明の対象となるほどのポリアルキレンテレフタレートを含んでいることを意味し、具体的な事情に応じて適宜定めることができる。
【００２８】
異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールで解重合するに当たっては、ポリエステル廃棄物を破砕機にて破砕した後、風力選別、浮遊選別、人による選別などを利用して、解重合用の原料を作製することが好ましい。
【００２９】
この場合、本発明においては、解重合の際に、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックを所定量共存させる。これらの付着性プラスチックと非付着性プラスチックとは、ポリエステル廃棄物中に含まれていれば、それを利用することができる。不足または過剰と思われる場合は、適宜、選別除去または添加してもよい。添加する場合の付着性プラスチックや非付着性プラスチックは、ポリエステル廃棄物中に含まれているものと同一でなくともよい。選別除去または添加は、解重合を実施する前の任意の段階で実施すればよい。
【００３０】
本発明によれば、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックが１質量部以上となるようにすることが好ましい。特に好ましくは、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックが２質量部以上である。付着性プラスチック１質量部に対して、非付着性プラスチックが１質量部以上であれば次のプロセスで実施する解重合反応において異種プラスチック同士の付着が抑制され、比較的小さな塊までしか成長しないので、配管の閉塞が発生しにくくなる。また、２質量部以上であれば、異種プラスチック同士の付着がさらに抑制され浮遊塊はさらに小さくなる。加えて、付着性プラスチック外面の大半が非付着性プラスチックで覆われるため、設備への付着性をさらに回避できるメリットもある。
【００３１】
ポリエステル廃棄物中のポリアルキレンテレフタレートの割合は、異種プラスチックの分離効率には大きな影響を及ぼさないため任意の割合でよい。
【００３２】
上記の選別除去または添加については、具体的には、非付着性プラスチックを添加する方法や付着性プラスチックを除去する方法が挙げられる。すなわち、前者は、付着性プラスチック１質量部に対して、非付着性プラスチックが１質量部以上となるよう非付着性プラスチックを添加する方法であり、後者は非付着性プラスチック１質量部に対して、付着性プラスチックが１質量部以下となるように付着性プラスチックを除去する方法である。
【００３３】
ここで、除去技術としては近赤外分光分析計などの分析機器を用いた物質判定による選別、人手による選別、風力選別、浮遊選別などがあげられる。従来の技術では、ポリアルキレンテレフタレートの純度を可能な限り１００質量％に近づける必要があったため、これらの除去技術を駆使して様々な異種プラスチックの除去に努める結果、多大な労力の消耗、使用エネルギーの増加、さらには同伴ロスするポリアルキレンテレフタレート量の増加といった問題が不可避であった。しかしながら本法による分離では、目的とする異種プラスチックのみについてその量を調整すればよく、労力、エネルギー、同伴ロスするポリアルキレンテレフタレートの削減が可能となる。
【００３４】
たとえば、近赤外分光分析などの分析機器により、予め除去する物質がわかっている場合は、目的とする物質や目的とする物質およびそれに同伴する物質のみを除去すればよいため、同伴ロスするポリアルキレンテレフタレート量を削減できる。また、工業的規模のプラントでは、目的とする異種プラスチックを効率的に除去できる技術を採用すればよく、従来のようにケミカルリサイクルに投入する以前の工程においてすべての異種プラスチックの除去に努めなくてもよい。
【００３５】
なお、工程内に入ってくる原料に主に存在する物質の種類や量、各異物についての分離条件の把握は公知の技術で可能であり、原料中に存在する各異物の量や除去効率に基づいて適当な条件を設定し、付着性プラスチックと非付着性プラスチックとの割合を適宜制御することも可能である。
【００３６】
ここで、付着性プラスチックか非付着性プラスチックかは、解重合に使用する機材に対して、解重合反応中に融解したりして、互いに付着し、あるいは壁面や撹拌棒等の機材に付着するか否かで判断することができる。付着性の程度は設備の実情に応じて任意に定めることができる。なお、異種プラスチックのすべてを付着性プラスチックと非付着性プラスチックとに分類してもよいし、その一部についてのみ、付着性プラスチックや非付着性プラスチックとして扱ってもよい。また、たとえば、解重合前に容易に除去できるものや解重合後に容易に除去できるものや付着性プラスチックや非付着性プラスチックとともに、後記する浮遊物として除去しやすいものには、このような分類をする必要もない。
【００３７】
モデル的には、たとえば、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体に対象物の破砕片を加えた場合、互いに付着する特性が高いものを付着性プラスチックとすることができる。さらに詳しくは２０個以上の破砕片を上記の条件の液に投入し、撹拌条件下にて１時間後放置したときに、破砕片同士が付着して、放置後の浮遊物の数が投入した破砕片の数に対して１／３未満になるものを付着性プラスチックとすることができる。なお、本発明において、「浮遊物」とは、解重合反応槽内にあって、主たる成分である液体成分とは不溶の相を成し、液面や、場合によっては液中に浮遊して存在する物を意味する。必ずしも形状の固定したものではなく、変形可能なゲル状の物も含まれる。
【００３８】
付着性プラスチックの１例を挙げると、ポリエチレンテレフタレート製のボトルであるペットボトルをアルキレングリコールにて解重合反応する際のキャップ部分に使用されているポリプロピレン（以下、ＰＰと略称することもある）やポリエチレン（以下、ＰＥと略称することもある）などである。
【００３９】
また、たとえば、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体に対象物の破砕片を加えた場合、互いに付着する特性が低いものを、逆に非付着性プラスチックとすることができる。更に詳しくは２０個以上の破砕片を上記の液に投入し、撹拌条件下にて１時間後放置したときに、放置後の浮遊物の数が投入した破砕片の数に対して１／３以上であるものを非付着性プラスチックとすることができる。
【００４０】
非付着性プラスチックの１例を挙げるとペットボトルをアルキレングリコールにて解重合反応する際のラベル部分に使用されているポリスチレン（以下、ＰＳと略称することもある）である。
【００４１】
なお、上記のように、ポリエチレンテレフタレート製のボトルは、付着性プラスチックと非付着性プラスチックとを含み、その量割合も把握、調整しやすいため、ポリエステル廃棄物が、主として、ポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステル廃棄物である場合、本発明の効果は発揮されやすい。なお、この場合の「主として」は、ポリエステル廃棄物が、本発明の対象となるほどの量のポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステルを含んでいることを意味し、具体的な事情に応じて適宜定めることができる。
【００４２】
上記のようにして得たポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合する。ここでアルキレングリコールとしては、ＥＧ、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオールなどが挙げられるが、現在市場に流通しているポリエステル廃棄物であるポリエチレンテレフタレートの原料の一つであるＥＧを利用することが好ましい。場合によっては、回収作業を容易にするため、ポリエステル廃棄物中に存在するジオキシアルキレン基に対応するアルキレングリコールを使用することが好ましいこともある。
【００４３】
解重合反応条件については、解重合反応が進行する限り公知のどのような条件を採用することも可能であるが、反応温度は２２０℃以下の条件を採用することが特に好ましい。これは、異種プラスチックには２２０℃以上では熱分解物が進行し始めるものが多いためである。反応温度は好ましくは、１４０〜２００℃であり、これらの条件下で、１〜１０時間加熱保持すればよい。なお、２２０℃以上の状態であっても異種プラスチックを浮遊させて分離除去することは可能である。
【００４４】
さらに、ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、解重合反応原料中のアルキレングリコール量を、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．３〜４質量部とすることが好ましい。０．３質量部未満では重合度が高いオリゴマーが残存し、４質量部を超えると、後処理のエネルギーロスが大きくなり、また、固体を均一に分散させるための撹拌エネルギーが大きくなる。１〜３質量部とすることがさらに好ましい。ここで解重合反応原料とは、解重合反応におけるポリエステル廃棄物と解重合用のアルキレングリコールとの混合開始時の状態のものを意味する。
【００４５】
なお、このとき使用するアルキレングリコールは、複数種類であってもよく、他の化合物を含んでいてもよく、解重合反応に影響を及ぼさない量のポリエステルのオリゴマー分や金属化合物、その他の不純物を含んでいてもよい場合がある。どのようなアルキレングリコールを使用するかは実情に応じて決めることができる。このようなアルキレングリコールを用いることにより、アルキレングリコールの精製コストを低減することができる。
【００４６】
解重合触媒としては、公知のものを使用できる。たとえばアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の単体またはこれらの水酸化物、酸化物、炭酸塩、酢酸塩およびテレフタル酸塩、亜鉛、錫、チタン、アンチモン、マンガン、コバルトあるいは鉛の酸化物および酢酸塩等を挙げることができ、これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。具体的には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を好ましい例として挙げることができる。使用量としては、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．００１〜０．１質量部が好ましい。
【００４７】
このようにして、ポリエステル廃棄物の解重合反応槽内には、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールを主として含有する液体と異種プラスチックの浮遊物を含有する浮遊物が存在することになる。そして、この際、非付着性プラスチックの存在により、プラスチック同士の付着や解重合に使用する機材に対する付着性プラスチックの付着が抑制され、浮遊物の一部または全部を形成するようになる。
【００４８】
そこで、オーバーフローや掬い取り、フィルター分離といった簡単な単位操作にて容易に分離することが可能となる。従って、アルキレングリコールとポリエステル廃棄物との混合開始から反応生成物の抜出しまでの任意の段階で、浮遊物の一部または全部を液成分から分離することが好ましい。すなわち、この段階で繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体からの浮遊物の除去を実施しておけば、後工程で困難な分離作業を実施する必要性がなくなる。
【００４９】
このようにして、コンタミネーションの要因となる異種プラスチックが除去された解重合物から、アルキレングリコール、アルキレングリコール誘導体、テレフタル酸およびテレフタル酸誘導体からなる群のうちの少なくとも一つを有効成分として回収することができる。たとえば、公知の方法により、ポリマー製造時の重合触媒および上記の解重合触媒などをイオン交換樹脂等で除去した後、ビスヒドロキシアルキレンテレフタレートとして蒸留により回収することや、メタノールとエステル交換反応させてジメチルテレフタレートとアルキレングリコールとして回収することが可能である。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例により本発明の内容をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各数値は以下の方法により求めた。
【００５１】
原料のポリエステル廃棄物としてはリサイクルが注目されているペットボトルを使用した。さらに前処理として、破砕機にて８ｍｍの篩い目のスクリーンを通過する大きさまで破砕した後、風力選別、浮遊選別を利用して異種プラスチックとポリエチレンテレフタレートとに分離した後、さらに手作業にて異種プラスチックの混入していないポリエチレンテレフタレートを作製した。また、異種プラスチックも手作業にてキャップ部分とラベル部分とに選別した。なお、このペットボトルのキャップ部分は付着性がある異種プラスチックであり、ラベル部分は付着性のない異種プラスチックであることは予め実験にて確認しておいた。さらに近赤外分光分析計にて、ラベル部分の主成分がポリスチレンであることが検知された。
【００５２】
［実施例１］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１２５ｇとＥＧ１２５ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を０．６ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００回転／分（ｒｐｍ）の撹拌条件下にて４時間反応させた。
【００５３】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。４時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数２３個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１５個であった。また、浮遊物の最大の塊はキャップ部を４破片取り込んでおり、直径１０〜１５ｍｍの塊状で成長が停止していた。
【００５４】
これらの結果から、異種プラスチックの除去が容易にでき、従って、解重合装置やその後のケミカルリサイクル用の設備における閉塞や固着等の設備トラブルを減少できることが理解できる。
【００５５】
また、異種プラスチックの除去が容易にできることから、高純度の有効成分を収率よく容易に回収できることが期待でき、設備的には多額の投資を要せず、設備運転上は多くの人手を要さないといった種々の改良点が期待できる。
【００５６】
［実施例２］
２０００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート５００ｇとＥＧ５００ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを１５ｇ、上記キャップ部分を０．６ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて４時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００５７】
２時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数２５個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１９個であった。また、浮遊物の最大の塊はキャップ部を３破片取り込んでおり、直径１０〜１５ｍｍの塊状で成長が停止していた。
【００５８】
［実施例３］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１２５ｇとＥＧ１２５ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を１．５ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、４時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００５９】
２時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数５１個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１６個であった。また、浮遊物の大きな塊は取り込んだキャップ部の数を数えられなかったが、直径１０〜３０ｍｍで成長が停止していた塊が６個確認できた。なお、ラベル部のみの浮遊物は、数は減少したが、形状はほぼ元のままであった。
【００６０】
［実施例４］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１００ｇとＥＧ１００ｇならびに実施例１で調整した反応液の液成分３００ｇを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を３．０ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、室温から１８５℃まで温度上昇させてから、１８５℃一定の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて８時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００６１】
８時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数１０１個に対してキャップ部を含む浮遊物塊の総数は１４個であった。また、浮遊物の大きな塊は取り込んだキャップ部の数を数えられなかったが、直径１０〜３０ｍｍで成長が停止していた塊が７個確認できた。
【００６２】
［比較例１］
ラベル部分を添加せず、上記キャップ部分を３．０ｇ添加した以外は実施例１と同様にして反応させた。
【００６３】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、浮遊物は互いに付着して成長していることが確認された。加えて成長した塊が撹拌軸へ巻きつくように付着していく現象が確認された。６０分後の浮遊物を確認したところキャップ部は付着して塊として成長しており１個の塊となっていた。
【００６４】
［比較例２］
キャップ部分を添加せず、上記ラベル部分を３．０ｇ添加した以外は実施例１と同様にして反応させた。
【００６５】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、浮遊物は撹拌軸周辺に集まっていたが、比較例１のように付着して成長する現象は確認されなかった。さらに２時間後の浮遊物を確認したところ、投入したラベル部の破片総数３２８個に比較して浮遊物塊の総数は２８８個であった。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点を実現できる技術が提供できる。
【発明の属する技術分野】
本発明はポリエステル廃棄物の解重合方法およびその解重合方法で得られた解重合物からの有効成分回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリアルキ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、樹脂などに大量に生産、使用されている。
【０００３】
しかしながら、生産量、使用量の増大に伴って発生する大量の規格外品、使用済み後の廃棄されたポリアルキレンテレフタレート等を主として含有するポリエステル廃棄物（以下本発明においては、「ポリアルキレンテレフタレート等を主として含有するポリエステル廃棄物」を単にポリエステル廃棄物と略記することもある）の処分は処理コストのみならず、環境問題も含め大きな社会問題となっており、その処理方法として、マテリアルリサイクル、サーマルリサイクル、ケミカルリサイクルによる各種の提案がなされている。なお、本明細書において、ポリエステル廃棄物とは、必ずしも一般的に見て廃棄されるべき物または廃棄された物のみを指すものではなく、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有し、アルキレングリコールにて解重合可能な物を意味する。従って、何らかの事情で使用可能であり、一般的な意味では廃棄する必要がないと思われる物も含まれる。
【０００４】
このうち、マテリアルリサイクルでは、得られたリサイクル製品を再度リサイクルするとさらに品質が低下するため、その用途が限られ、いわゆる“使い捨て”の状況を大いに改善してはいるが、最終的にポリアルキレンテレフタレート（以下、単にポリエステルと略記することもある）の廃棄を回避することは困難である。
【０００５】
また、ポリエステル廃棄物を燃料に転化するサーマルリサイクルは、ポリエステル廃棄物の燃焼熱の再利用という利点は有するが、発熱量が比較的低く、多量のポリエステル廃棄物を燃焼させることに他ならないため、ポリアルキレンテレフタレート原料の損失という問題が有り、省資源の面からは好ましくない。
【０００６】
他方、上記二種類のリサイクル方法に対して、ポリエステル廃棄物を解重合してその構成成分へ変換、回収し、再度重合反応によってポリエステルを製造し再利用するケミカルリサイクルは、基本的にロス無く化合物を循環再使用するので、本来目的とする資源再利用が可能となる。
【０００７】
従来、ポリエステル廃棄物の解重合方法としては、たとえばポリエチレンテレフタレートをエチレングリコール（以下、ＥＧと略記することもある。）で解重合し、次いでメタノールでエステル交換反応させてジメチルテレフタレート（ＤＭＴ）を得るという方法がグリコリシス−エステル交換反応法として広く知られている。
【０００８】
しかしながら、工業的規模でポリエステル廃棄物の解重合を実施する場合に原料として収集されるポリアルキレンテレフタレートは、流通業や家庭から排出されるポリエチレンテレフタレート製のボトル（ペットボトル）や樹脂、繊維といったポリエステル廃棄物が主体であり、異種プラスチックが含まれていることが多い。このため、ポリエステル廃棄物からポリアルキレンテレフタレートのみを選別することが必要になるが、完全に除去することは困難であり、異種プラスチックの混入は避け難い。
【０００９】
なお、本発明において異種プラスチックとはポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチックであり、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンである。その他のプラスチックを含んでいてもよい。
【００１０】
最近では前処理技術の進歩により、ポリエステル廃棄物から高純度のポリアルキレンテレフタレートを回収することが可能になったため、実験室レベルでは混入異種プラスチックの量は無視できる程度まで低減できるようになったが、工業的規模ではまだまだ無視できないのが現状である。
【００１１】
たとえば、前処理により９９．９質量％の純度のポリアルキレンテレフタレートを回収した場合、ポリエステル廃棄物１００ｇを用いた実験では異種プラスチックが０．１ｇしか含まれておらず、これらが実験装置に閉塞や固着などのトラブルが生じ、実験が不可能になるといった悪影響を与える可能性は低い。
【００１２】
しかしながら、たとえばポリエステル廃棄物を年に１０００トン以上を処理するような工業的規模のプラントでは、異種プラスチックが年に１０００ｋｇ以上系内に混入することになり、これらがプロセス内の設備に閉塞や固着などが生じ、運転が不可能になるといった悪影響を与える危険性は極めて高い。
【００１３】
このため、従来のケミカルリサイクルプロセスにおいては、ポリエステル廃棄物から高純度のポリアルキレンテレフタレートを回収するために不要プラスチックを除去する前処理設備には多額の投資や人手による膨大な作業が必要であった。
【００１４】
加えて、異種プラスチックは人手による分別操作では分別しきれず、その組成が一定せず、このため、ケミカルリサイクル工程系における加熱操作、反応操作における変動要因となる。従って、過剰とも思えるような設備と注意力とによって工程の安定化を図り、可能な限り閉塞や固着に対する対応をとらなければならないといった問題があった。
【００１５】
また、前処理にて回収するポリアルキレンテレフタレートの純度を上げようとすれば、除去する異種プラスチックに同伴して損失（ロス）となるポリアルキレンテレフタレート量を増加させざるを得ず、廃棄物の増加やポリアルキレンテレフタレートの収率の低下といった問題もあった。
【００１６】
この種のコンタミネーション問題（不純物の共存問題）や前処理におけるロスの削減を解決するため、ポリエステル廃棄物を解重合反応させた後に異種プラスチックを浮遊分離させる方法が提案されている（たとえば特許文献１参照。）。この方法によれば異種プラスチックの分離という点では目的を達成しているが、浮遊した異種プラスチックの形状が安定しないため、解重合反応槽から異種プラスチックを除去するには設備投資が高くなるという欠点があった。
【００１７】
【特許文献１】
特表平２００２−５３６５１９号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【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、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点の少なくとも一つを実現できる技術を提供することにある。
【００１９】
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るであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
異種プラスチックには、プラスチック同士の付着性や解重合に使用する機材に対する付着性の高いプラスチック（以下、付着性プラスチックと略記することもある。）とプラスチック同士の付着性や解重合に使用する機材に対する付着性の低いプラスチック（以下、非付着性プラスチックと略記することもある。）があることが見出され、本発明が完成されるに至った。
【００２１】
すなわち、本発明の一態様によれば、ポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチック（異種プラスチック）を含み、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有するポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するポリエステル廃棄物の解重合方法において、付着性の高いプラスチックの１質量部に対して、付着性の低いプラスチックを所定量共存させる、ポリエステル廃棄物の解重合方法が提供される。
【００２２】
前記所定量が１質量部以上であること、前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、アルキレングリコールとポリエステル廃棄物との混合開始から解重合反応生成物の抜出しまでの任意の段階で、浮遊物の一部または全部を液成分から分離すること、前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、解重合反応原料中のアルキレングリコール量を、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．３〜４質量部とすること、前記ポリエステル廃棄物が、主として、ポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステル廃棄物であること、付着性の高いプラスチックがポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含み、付着性の低いプラスチックがポリスチレンを含むものであること、付着性の高いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのキャップに由来するものであり、付着性の低いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのラベルに由来するものであること、が好ましい。
【００２３】
本発明の他の一態様によれば、上記記載のポリエステル廃棄物の解重合方法で得られる解重合物から、アルキレングリコール、アルキレングリコール誘導体、テレフタル酸およびテレフタル酸誘導体からなる群のうちの少なくとも一つを回収する、有効成分回収方法が提供される。
【００２４】
本発明の解重合方法や有効成分回収方法によれば、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点を実現できる技術が提供できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を実施例等を使用して説明する。なお、これらの実施例等およ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の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。
【００２６】
本発明におけるポリアルキレンテレフタレートとしては、ポリエ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挙げられる。市場からの回収量から考慮するとポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記することもある）が好ましい。
【００２７】
また、「ポリアルキレンテレフタレートを主として含有する」とは、ポリエステル廃棄物が、本発明の対象となるほどのポリアルキレンテレフタレートを含んでいることを意味し、具体的な事情に応じて適宜定めることができる。
【００２８】
異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールで解重合するに当たっては、ポリエステル廃棄物を破砕機にて破砕した後、風力選別、浮遊選別、人による選別などを利用して、解重合用の原料を作製することが好ましい。
【００２９】
この場合、本発明においては、解重合の際に、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックを所定量共存させる。これらの付着性プラスチックと非付着性プラスチックとは、ポリエステル廃棄物中に含まれていれば、それを利用することができる。不足または過剰と思われる場合は、適宜、選別除去または添加してもよい。添加する場合の付着性プラスチックや非付着性プラスチックは、ポリエステル廃棄物中に含まれているものと同一でなくともよい。選別除去または添加は、解重合を実施する前の任意の段階で実施すればよい。
【００３０】
本発明によれば、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックが１質量部以上となるようにすることが好ましい。特に好ましくは、付着性プラスチック１質量部に対して非付着性プラスチックが２質量部以上である。付着性プラスチック１質量部に対して、非付着性プラスチックが１質量部以上であれば次のプロセスで実施する解重合反応において異種プラスチック同士の付着が抑制され、比較的小さな塊までしか成長しないので、配管の閉塞が発生しにくくなる。また、２質量部以上であれば、異種プラスチック同士の付着がさらに抑制され浮遊塊はさらに小さくなる。加えて、付着性プラスチック外面の大半が非付着性プラスチックで覆われるため、設備への付着性をさらに回避できるメリットもある。
【００３１】
ポリエステル廃棄物中のポリアルキレンテレフタレートの割合は、異種プラスチックの分離効率には大きな影響を及ぼさないため任意の割合でよい。
【００３２】
上記の選別除去または添加については、具体的には、非付着性プラスチックを添加する方法や付着性プラスチックを除去する方法が挙げられる。すなわち、前者は、付着性プラスチック１質量部に対して、非付着性プラスチックが１質量部以上となるよう非付着性プラスチックを添加する方法であり、後者は非付着性プラスチック１質量部に対して、付着性プラスチックが１質量部以下となるように付着性プラスチックを除去する方法である。
【００３３】
ここで、除去技術としては近赤外分光分析計などの分析機器を用いた物質判定による選別、人手による選別、風力選別、浮遊選別などがあげられる。従来の技術では、ポリアルキレンテレフタレートの純度を可能な限り１００質量％に近づける必要があったため、これらの除去技術を駆使して様々な異種プラスチックの除去に努める結果、多大な労力の消耗、使用エネルギーの増加、さらには同伴ロスするポリアルキレンテレフタレート量の増加といった問題が不可避であった。しかしながら本法による分離では、目的とする異種プラスチックのみについてその量を調整すればよく、労力、エネルギー、同伴ロスするポリアルキレンテレフタレートの削減が可能となる。
【００３４】
たとえば、近赤外分光分析などの分析機器により、予め除去する物質がわかっている場合は、目的とする物質や目的とする物質およびそれに同伴する物質のみを除去すればよいため、同伴ロスするポリアルキレンテレフタレート量を削減できる。また、工業的規模のプラントでは、目的とする異種プラスチックを効率的に除去できる技術を採用すればよく、従来のようにケミカルリサイクルに投入する以前の工程においてすべての異種プラスチックの除去に努めなくてもよい。
【００３５】
なお、工程内に入ってくる原料に主に存在する物質の種類や量、各異物についての分離条件の把握は公知の技術で可能であり、原料中に存在する各異物の量や除去効率に基づいて適当な条件を設定し、付着性プラスチックと非付着性プラスチックとの割合を適宜制御することも可能である。
【００３６】
ここで、付着性プラスチックか非付着性プラスチックかは、解重合に使用する機材に対して、解重合反応中に融解したりして、互いに付着し、あるいは壁面や撹拌棒等の機材に付着するか否かで判断することができる。付着性の程度は設備の実情に応じて任意に定めることができる。なお、異種プラスチックのすべてを付着性プラスチックと非付着性プラスチックとに分類してもよいし、その一部についてのみ、付着性プラスチックや非付着性プラスチックとして扱ってもよい。また、たとえば、解重合前に容易に除去できるものや解重合後に容易に除去できるものや付着性プラスチックや非付着性プラスチックとともに、後記する浮遊物として除去しやすいものには、このような分類をする必要もない。
【００３７】
モデル的には、たとえば、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体に対象物の破砕片を加えた場合、互いに付着する特性が高いものを付着性プラスチックとすることができる。さらに詳しくは２０個以上の破砕片を上記の条件の液に投入し、撹拌条件下にて１時間後放置したときに、破砕片同士が付着して、放置後の浮遊物の数が投入した破砕片の数に対して１／３未満になるものを付着性プラスチックとすることができる。なお、本発明において、「浮遊物」とは、解重合反応槽内にあって、主たる成分である液体成分とは不溶の相を成し、液面や、場合によっては液中に浮遊して存在する物を意味する。必ずしも形状の固定したものではなく、変形可能なゲル状の物も含まれる。
【００３８】
付着性プラスチックの１例を挙げると、ポリエチレンテレフタレート製のボトルであるペットボトルをアルキレングリコールにて解重合反応する際のキャップ部分に使用されているポリプロピレン（以下、ＰＰと略称することもある）やポリエチレン（以下、ＰＥと略称することもある）などである。
【００３９】
また、たとえば、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体に対象物の破砕片を加えた場合、互いに付着する特性が低いものを、逆に非付着性プラスチックとすることができる。更に詳しくは２０個以上の破砕片を上記の液に投入し、撹拌条件下にて１時間後放置したときに、放置後の浮遊物の数が投入した破砕片の数に対して１／３以上であるものを非付着性プラスチックとすることができる。
【００４０】
非付着性プラスチックの１例を挙げるとペットボトルをアルキレングリコールにて解重合反応する際のラベル部分に使用されているポリスチレン（以下、ＰＳと略称することもある）である。
【００４１】
なお、上記のように、ポリエチレンテレフタレート製のボトルは、付着性プラスチックと非付着性プラスチックとを含み、その量割合も把握、調整しやすいため、ポリエステル廃棄物が、主として、ポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステル廃棄物である場合、本発明の効果は発揮されやすい。なお、この場合の「主として」は、ポリエステル廃棄物が、本発明の対象となるほどの量のポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステルを含んでいることを意味し、具体的な事情に応じて適宜定めることができる。
【００４２】
上記のようにして得たポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合する。ここでアルキレングリコールとしては、ＥＧ、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオールなどが挙げられるが、現在市場に流通しているポリエステル廃棄物であるポリエチレンテレフタレートの原料の一つであるＥＧを利用することが好ましい。場合によっては、回収作業を容易にするため、ポリエステル廃棄物中に存在するジオキシアルキレン基に対応するアルキレングリコールを使用することが好ましいこともある。
【００４３】
解重合反応条件については、解重合反応が進行する限り公知のどのような条件を採用することも可能であるが、反応温度は２２０℃以下の条件を採用することが特に好ましい。これは、異種プラスチックには２２０℃以上では熱分解物が進行し始めるものが多いためである。反応温度は好ましくは、１４０〜２００℃であり、これらの条件下で、１〜１０時間加熱保持すればよい。なお、２２０℃以上の状態であっても異種プラスチックを浮遊させて分離除去することは可能である。
【００４４】
さらに、ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、解重合反応原料中のアルキレングリコール量を、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．３〜４質量部とすることが好ましい。０．３質量部未満では重合度が高いオリゴマーが残存し、４質量部を超えると、後処理のエネルギーロスが大きくなり、また、固体を均一に分散させるための撹拌エネルギーが大きくなる。１〜３質量部とすることがさらに好ましい。ここで解重合反応原料とは、解重合反応におけるポリエステル廃棄物と解重合用のアルキレングリコールとの混合開始時の状態のものを意味する。
【００４５】
なお、このとき使用するアルキレングリコールは、複数種類であってもよく、他の化合物を含んでいてもよく、解重合反応に影響を及ぼさない量のポリエステルのオリゴマー分や金属化合物、その他の不純物を含んでいてもよい場合がある。どのようなアルキレングリコールを使用するかは実情に応じて決めることができる。このようなアルキレングリコールを用いることにより、アルキレングリコールの精製コストを低減することができる。
【００４６】
解重合触媒としては、公知のものを使用できる。たとえばアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の単体またはこれらの水酸化物、酸化物、炭酸塩、酢酸塩およびテレフタル酸塩、亜鉛、錫、チタン、アンチモン、マンガン、コバルトあるいは鉛の酸化物および酢酸塩等を挙げることができ、これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。具体的には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等を好ましい例として挙げることができる。使用量としては、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．００１〜０．１質量部が好ましい。
【００４７】
このようにして、ポリエステル廃棄物の解重合反応槽内には、繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールを主として含有する液体と異種プラスチックの浮遊物を含有する浮遊物が存在することになる。そして、この際、非付着性プラスチックの存在により、プラスチック同士の付着や解重合に使用する機材に対する付着性プラスチックの付着が抑制され、浮遊物の一部または全部を形成するようになる。
【００４８】
そこで、オーバーフローや掬い取り、フィルター分離といった簡単な単位操作にて容易に分離することが可能となる。従って、アルキレングリコールとポリエステル廃棄物との混合開始から反応生成物の抜出しまでの任意の段階で、浮遊物の一部または全部を液成分から分離することが好ましい。すなわち、この段階で繰り返し単位１〜４のオリゴマーやアルキレングリコールといった有効成分を主として含有する液体からの浮遊物の除去を実施しておけば、後工程で困難な分離作業を実施する必要性がなくなる。
【００４９】
このようにして、コンタミネーションの要因となる異種プラスチックが除去された解重合物から、アルキレングリコール、アルキレングリコール誘導体、テレフタル酸およびテレフタル酸誘導体からなる群のうちの少なくとも一つを有効成分として回収することができる。たとえば、公知の方法により、ポリマー製造時の重合触媒および上記の解重合触媒などをイオン交換樹脂等で除去した後、ビスヒドロキシアルキレンテレフタレートとして蒸留により回収することや、メタノールとエステル交換反応させてジメチルテレフタレートとアルキレングリコールとして回収することが可能である。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例により本発明の内容をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各数値は以下の方法により求めた。
【００５１】
原料のポリエステル廃棄物としてはリサイクルが注目されているペットボトルを使用した。さらに前処理として、破砕機にて８ｍｍの篩い目のスクリーンを通過する大きさまで破砕した後、風力選別、浮遊選別を利用して異種プラスチックとポリエチレンテレフタレートとに分離した後、さらに手作業にて異種プラスチックの混入していないポリエチレンテレフタレートを作製した。また、異種プラスチックも手作業にてキャップ部分とラベル部分とに選別した。なお、このペットボトルのキャップ部分は付着性がある異種プラスチックであり、ラベル部分は付着性のない異種プラスチックであることは予め実験にて確認しておいた。さらに近赤外分光分析計にて、ラベル部分の主成分がポリスチレンであることが検知された。
【００５２】
［実施例１］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１２５ｇとＥＧ１２５ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を０．６ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００回転／分（ｒｐｍ）の撹拌条件下にて４時間反応させた。
【００５３】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。４時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数２３個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１５個であった。また、浮遊物の最大の塊はキャップ部を４破片取り込んでおり、直径１０〜１５ｍｍの塊状で成長が停止していた。
【００５４】
これらの結果から、異種プラスチックの除去が容易にでき、従って、解重合装置やその後のケミカルリサイクル用の設備における閉塞や固着等の設備トラブルを減少できることが理解できる。
【００５５】
また、異種プラスチックの除去が容易にできることから、高純度の有効成分を収率よく容易に回収できることが期待でき、設備的には多額の投資を要せず、設備運転上は多くの人手を要さないといった種々の改良点が期待できる。
【００５６】
［実施例２］
２０００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート５００ｇとＥＧ５００ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを１５ｇ、上記キャップ部分を０．６ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて４時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００５７】
２時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数２５個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１９個であった。また、浮遊物の最大の塊はキャップ部を３破片取り込んでおり、直径１０〜１５ｍｍの塊状で成長が停止していた。
【００５８】
［実施例３］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１２５ｇとＥＧ１２５ｇとを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を１．５ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、１８５℃の温度条件下にて撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、４時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００５９】
２時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数５１個に比較して、キャップ部を含む浮遊物塊の総数は１６個であった。また、浮遊物の大きな塊は取り込んだキャップ部の数を数えられなかったが、直径１０〜３０ｍｍで成長が停止していた塊が６個確認できた。なお、ラベル部のみの浮遊物は、数は減少したが、形状はほぼ元のままであった。
【００６０】
［実施例４］
５００Ｌのガラス製のセパラブルフラスコに異種プラスチックの混入していない上記ポリエチレンテレフタレート１００ｇとＥＧ１００ｇならびに実施例１で調整した反応液の液成分３００ｇを投入した後、炭酸ナトリウムを３．７５ｇ、上記キャップ部分を３．０ｇ、上記ラベル部分を３．０ｇ添加して、室温から１８５℃まで温度上昇させてから、１８５℃一定の温度条件下にて、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼および撹拌軸部を有する撹拌装置を使用し、撹拌速度１００ｒｐｍの撹拌条件下にて８時間反応させた。この間、浮遊物の性状を確認した結果、撹拌翼やフラスコ壁面への付着は確認されなかった。
【００６１】
８時間後の浮遊物を確認したところキャップ部はラベル部などと付着して塊として成長していたが、投入したキャップ部の破片総数１０１個に対してキャップ部を含む浮遊物塊の総数は１４個であった。また、浮遊物の大きな塊は取り込んだキャップ部の数を数えられなかったが、直径１０〜３０ｍｍで成長が停止していた塊が７個確認できた。
【００６２】
［比較例１］
ラベル部分を添加せず、上記キャップ部分を３．０ｇ添加した以外は実施例１と同様にして反応させた。
【００６３】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、浮遊物は互いに付着して成長していることが確認された。加えて成長した塊が撹拌軸へ巻きつくように付着していく現象が確認された。６０分後の浮遊物を確認したところキャップ部は付着して塊として成長しており１個の塊となっていた。
【００６４】
［比較例２］
キャップ部分を添加せず、上記ラベル部分を３．０ｇ添加した以外は実施例１と同様にして反応させた。
【００６５】
この間、浮遊物の性状を確認した結果、浮遊物は撹拌軸周辺に集まっていたが、比較例１のように付着して成長する現象は確認されなかった。さらに２時間後の浮遊物を確認したところ、投入したラベル部の破片総数３２８個に比較して浮遊物塊の総数は２８８個であった。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物の解重合方法や解重合で得られる解重合物からの有効成分の回収方法において、異種プラスチックの除去が容易で、閉塞や固着等の設備トラブルを減少でき、高純度の有効成分を収率よく容易に回収でき、多額の投資や多くの人手を要さないといった種々の改良点を実現できる技術が提供できる。
Claims (8)
- ポリアルキレンテレフタレート以外のプラスチック（異種プラスチック）を含み、ポリアルキレンテレフタレートを主として含有するポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するポリエステル廃棄物の解重合方法において、
付着性の高いプラスチックの１質量部に対して、付着性の低いプラスチックを所定量共存させる、
ポリエステル廃棄物の解重合方法。 - 前記所定量が１質量部以上である、請求項１に記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、アルキレングリコールとポリエステル廃棄物との混合開始から解重合反応生成物の抜出しまでの任意の段階で、浮遊物の一部または全部を液成分から分離する、請求項１または２に記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 前記ポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにて解重合するに際し、解重合反応原料中のアルキレングリコール量を、解重合反応原料中のポリアルキレンテレフタレートの１質量部に対し、０．３〜４質量部とする、請求項１〜３のいずれかに記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 前記ポリエステル廃棄物が、主として、ポリエチレンテレフタレート製のボトル由来のポリエステル廃棄物である、請求項１〜４のいずれかに記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 付着性の高いプラスチックがポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを含み、付着性の低いプラスチックがポリスチレンを含むものである、請求項１〜５のいずれかに記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 付着性の高いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのキャップに由来するものであり、付着性の低いプラスチックが、ポリエチレンテレフタレート製のボトルのラベルに由来するものである、請求項１〜６のいずれかに記載のポリエステル廃棄物の解重合方法。
- 請求項１〜７のいずれかに記載のポリエステル廃棄物の解重合方法で得られる解重合物から、アルキレングリコール、アルキレングリコール誘導体、テレフタル酸およびテレフタル酸誘導体からなる群のうちの少なくとも一つを回収する、有効成分回収方法。
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